JPS6193360A - 吸収式ヒ−トポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば排熱等を有効に利用し、システムの
熱効率を向上するように吸収式ヒートポンプに関するも
のである。

〔従来の技術〕

従来よりこの種の吸収式ヒートポンプ装置としては、第
４図に示すものがあった。１は発生器、２は凝縮器、３
は第１蒸発器、４は第１吸収器、５は第１吸収器４内に
設けられた第２蒸発器、６は第２吸収器である。発生器
ｌと凝縮器２は低圧蒸気管７によって連通され、第１蒸
発器３と第１吸収器４は中圧蒸気管８によって接続され
、第２蒸発器５と第２吸収器６は高圧蒸気管９で接続さ
れている。また、発生器ｌと第２吸収器６間は濃溶液管
１０によって接続され、第２吸収器６と第１吸収器４は
中間濃度溶液管１１で接続され、第１吸収器４と発生器
１は希溶液管１２で接続されている。＃浴液管１０と中
間濃度溶液管１１および希溶液管１２の間には、熱回収
を行なうための第１溶液熱交侠器１３　、ｇ２溶液熱父
換器１４がそれぞれ設けてあり、発生器１と接続するｉ
ｌＪ溶液管１０ｉＣは溶液ポンプ１５が設げである。

凝縮器２と第２蒸発器５を接続する液冷媒・看１６には
冷媒ポンプ１７が設置されている。さらに第２蒸発器５
から第１蒸発器３に至る液冷媒管１８には流量調整装置
１９が設けである。また、発生器ｌ内には溶液加熱用熱
交換器２０、凝縮器２内には凝縮用熱交換器２１．第１
蒸発器３内には液冷媒２２を蒸発させるための蒸発用熱
交換器２３、第２吸収器６内には利用側熱交換器２４が
それぞれ設けてあり、吸収式ヒートポンプ装置の駆動源
である排熱が加熱用熱交換器２０と蒸発用熱交換器２３
に流れ、利用する高温熱媒体（例えはスチーム）が利用
側熱交換器２４にそれぞれ流れるようにしくある。なお
第２図（＝、温度−圧力−濃度線図上に描かれた本装置
の動作状態を示す線図で、第２図の状態点■〜■は第４
図中の動作点■〜＠にそれぞれ対応している。

次に動作について説明する。第１溶液熱交換器１３を通
って発生器ｌに戻った状態点■（第２図）の濃度ξ、の
１＋１溶液は、加熱用熱交換器２０に供給される排熱な
どの熱６ｔ（？Ｉ！度Ｔ５）によって加熱され、冷媒蒸
気な放出して状態点（２）（第２図）で示される温度Ｔ
Ｓ　ｓ　Ｑ度ξ５、圧力ＰＬの濃溶液となる。この濃溶
液は、溶液ポンプ１５により圧力ｐ　ｕ以上に昇圧され
（温度Ｔｓ、＋ａ度ξＳであるが、第２図上には記述で
きない）、１ｌｌｆ！溶液管１０を通つ′″Ｃ第１溶液
熱交換器１３に至る。そして第１吸収器４から希溶液管
１２を通って発生器ｌに戻る希溶液と第１溶液熱交換器
１３において熱交換する。これにより、第２図の状態点
（２）から状態点■で示される温度ＴＭの状態となる。

さらに、この濃溶液は第２溶液熱交換器１４に流れ、第
２吸収器６から中間濃度溶液管１１を介して第１吸収器
４に流れる中間濃度溶液と熱交換して、温度ＴＭから温
度Ｔ、まで上昇しく第２図の状態点■）、第２吸収器６
内の濃溶液管ｌＯから利用側熱交換器２４（ｃ散布され
る。散布された濃度ξ３の濃溶液は、第２蒸発器５から
高圧蒸気管９を通ってぴ５人する状態点り（紀２図２で
示される蒸気冷碌ン吸収し、級度ξ鵞で示される状態点
Ｑ）（第２図）の中ｒｔＪ　６反溶液となる。そして状
態点■から状態点（ｐ）に移行する時発熱しくｆｆ１Ａ
匿Ｔｈ）、この熱により利用側熱？ｉ：換器２４内を流
れる水などが加熱されスチームや熱水とし゛ＣＣ上々用
途に利用される。蒸気を吸収して中間濃度ξ、になった
溶液は、中間１１度溶液管１１な通って紀２溶液熱父快
器１４に流れ、ここで第１溶孜感交換器１３な出たｆ４
浴液と熱交１興して、温度ＴＨ（第２図の状轢点（相）
から温度ＴＭ（第２図の状態点り）の近傍ｆで降下する
。この浴液は、り）ｌ吸収器４内の中間ｌ１度溶液管１
１から散布される。散布された０度ξ２の溶液は、第１
：４発器：３がら中圧蒸気ｇ８を通って、第１吸収ｉｌ
！３４に流入する状ｒ：Ｍ点（９）（Ａ＜　２図）で示
される蒸気ｒ′１・凍？ｉ−吸収し、の度ξ。

の状態照り（第２図）の希溶液となる。状態点（嘲りか
ら状態点■に移行する時の発熱（ム度ＴＭ）により、第
２蒸発器５内の液冷媒２２を加熱して状態点り（第２図
）で示される蒸気冷媒を発生させる。状態点（Ｚ）（第
２図）の希溶液は、希溶液管１２を通り、第１溶液熱交
換器１３に流れ、発生器１からの濃溶液と熱交換して温
度ＴＭから状態点■（第２図）の温度Ｔｓの近傍まで降
下し、発生器１に戻る。

一方、発生器１で発生した蒸気冷媒は、低圧蒸気管７を
通Ｆ）ｌｊ８縮器２へ流入し、ここで凝縮用熱交換器２
１により冷却されて凝縮液化し、状態点■（第２図）で
示される液冷媒２２となり、液冷媒管１６を通って冷媒
ポンプ１７により圧力Ｐ。

（第２図）まで昇圧され、液冷媒管１６により第１吸収
器４内の第２蒸発器５に流入する。ここで第２吸収器６
からの中間濃度溶液（状態点（り）が、第１蒸発器３か
らの蒸気冷媒（状態点■）を吸収する時の発熱作用によ
って加熱されて、液冷媒２２の一部は状態点りで示され
る蒸気冷媒となり、第２吸収器６に流入する。また、第
２蒸発器５の液冷媒２２の一部は、高い圧力ＰＨの第２
蒸発器５から中間圧力ＰＭの第１蒸発器３へ流入するが
、圧力差＜ＰＨＰＭ）と流量調整装置（例えは流量制御
弁）１９の弁開度によって決められる流量が液冷媒管１
８な介して流れる。この第１蒸発器３に流入する液冷媒
２２は、蒸発用熱交換器２３によって加熱され、状態点
■で示される蒸気冷媒となって中圧蒸気管８を通り第１
吸収器４に流入するが、第１蒸発器３あるいは第２蒸発
器ｓ内の液冷媒２２の液面に従い、流量制御弁１９の弁
開度が調節され液冷媒２２の流量が調整される。なお図
中、実線矢印は濃溶液ξ０、一点鎖線は中間濃度溶液ξ
１、二点鎖線は希溶液ξ１、鎖線は蒸気冷媒、点線は液
冷媒の流れをそれぞれ示すものである。

〔発明が解決しようとする問題点３ 以上のように構成された従来装置におい毛、第２吸収器
６内の利用側熱交換器２４から取り出すことのできる利
用熱は第２蒸発器５から送られてくる冷媒の蒸気量に比
例する。この第２蒸発器５で発生する蒸気量は、まず第
１蒸発器３内の蒸発用熱交換器２３で排熱等により冷媒
液２２が加熱され冷媒蒸気となり、この冷媒蒸気か第ｌ
吸収器４内で吸収されるときの発熱量により決定される
。

しかし従来装置においては、第ｌ蒸発器３から中圧蒸気
管８を通って送られた蒸気が第１吸収器４で吸収される
ときの熱の一部は第２蒸発器５内に流入する冷媒液を蒸
発温度まで加熱するために消費される。すなわちこれは
第２図に示す凝掃器２から送られた冷媒ｇ！ｊ、（温度
’ｒｃ）を第２蒸発器５での蒸発ｇ度（温度ＴＭ）まで
上昇させるだめの顕熱に相当する。したがって、第１吸
収器４での吸収熱は全てが第２蒸発器５内の冷媒液を蒸
発させるために消費されることにならず、高圧蒸気管９
を通って第２吸収器６に流入する蒸気量は少なくなり、
これは利用側熱交換器２４から取り出す利用熱を減少さ
せるという欠点があった。

この発明は、以上のような欠点を解決するためになされ
たものであり、熱回収熱交換器を冷媒ポンプと蒸発器間
の液冷媒管に設け、この熱回収熱交換器で液冷媒を排熱
等の外部光体により加熱することで、熱回収効率が高（
かつ利用側熱交換器から取り出す利用熱の温度も高い性
能のよい吸収器に一トポンブを提供することを目的とす
るものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る吸収式ヒートポンプは１発生器と凝縮器
と少なくとも一つの吸収器、蒸発器および溶液熱交換器
を備え、さらに前記発生器内の濃溶液を溶液熱交換器を
介して吸収器に送る溶液ポンプと、前記凝縮器内の冷媒
液を蒸発器に送る冷媒ポンプを備え、これらを配管に″
Ｃ接続し構成された吸収式ヒートポンプにおいて、前記
凝縮器から冷媒ポンプを介して蒸発器に至る液冷媒管の
冷媒ポンプと蒸発器間に熱回収熱交換器を設けたもので
ある。

〔作用〕

この発明では、凝縮器から冷媒ポンプを介して蒸発器に
至る液冷媒管において、冷媒ポンプと蒸発器間に熱回収
熱交換器を設けたものであるから液冷媒が熱回収熱交換
器を介して排熱等の外部流体により加温され、蒸発器に
流入する液冷媒温度を高くした。

〔実施例］ 以下この発明の一笑施例な第１図及び第２図を参照して
説明する。第１図において符号１〜２４は従来装置の構
成と同一のものであるのでその説明を省略し、異なる点
について述べる。２５は熱回収熱交換器で冷媒ポンプ１
７を出て第２蒸発器５に至る液冷媒管１６の途中に設け
られ、液冷媒管１６内の冷媒液と蒸発用熱交換器２３を
出たあと配管にて熱回収熱交換器２５に導かれた排熱等
の外部流体との間で熱交換する構造となっている。

次に動作について説明する。第１溶液熱交換器１３を通
って発生器１に戻った状態点■（第２図）の濃度ξ、の
希溶液は、加熱用熱交換器２０に供給される排熱などの
熱源（温度Ｔｓ）ＶＣよって加熱され、冷媒蒸気を放出
して状態点（り（第２図）で示される温度Ｔｓ、ａ度ξ
８、圧力ＰＬのＩａ＠液となる。この濃溶液は、溶液ポ
ンプ１５により圧力Ｐ　１．以上に昇圧され（温度Ｔ３
、濃度ξ、であるが、り１２図上には記述できない）、
濃溶液管１０を通って第１溶液熱交換器１３に至る。そ
して８１！ｌ吸収器４から希溶液管１２を通って発生器
１に戻る希溶液と第１溶液熱交換器１３において熱交換
する。これにより、第２図の状態点■から状態点■で示
される温度ＴＭの状態となる。さらに、この濃溶液は第
２溶液熱交換器１４に流れ、第２吸収器６から中間濃度
溶液管１１を介して第１吸収器４に流れる中間濃度溶液
と熱交換して、温度ＴＭから温度ＴＨまで上昇しく第２
図の状態点■）、第２吸収器６内の濃溶液管１ｏから利
用側熱交換器２４に散布される。散布された濃度ξ。

の濃溶液は、第２蒸発器５から高圧蒸気管９を通って流
入する状態点り（第２図）で示今れる蒸気冷媒を吸収し
、濃度ξ、で示される状態点■（第２図）の中間濃度溶
液となる。そして状態点■から状態点Ｑ）に移行する特
発熱しく温度ＴＩ）、この熱により利用側熱交換器２４
内を流れる水などが加熱されスチームや熱水として植々
の用途に利用される。蒸気を吸収して中間濃度ξ、にな
った溶液は、中間濃度溶液管１１を通って第２溶液熱交
換器１４に訛れ、ここで第１浴敵熱交換器１３を出た濃
溶液と熱交換して、＠度ＴＨ（第２図の状態点（９））
から温度ＴＭ（第２図の状態点■）の近傍まで降下する
。この溶液は、第１吸収器４内の中間濃度溶液管１１か
ら散布される。散布された濃度ξｔの溶液は、第１蒸発
器３から中圧蒸気管８を通って、第１吸収器４に流入す
る状態点■（第２図）で示される蒸気冷媒を吸収し、濃
度ξ１の状態点（Ｚ）（第２図）の希溶液となる。状態
点りから状態点■に移行する時の発熱（温’［Ｔ　Ｍ　
）により、＃！２蒸発器５内の液冷媒２２を加熱して状
態点［相］（第２図）で示される蒸気冷媒を発生させる
。状態点■（第２図）の希溶液は、希溶液管１２を通り
、第１溶液熱交換器１３に流れ、発生器１からの濃溶液
と熱交換して温度ＴＭから状態点■（第２図）の温度Ｔ
ｓの近傍まで降下し、発生器ｌに戻る。

一方、発生器１で発生した蒸気冷媒は、低圧蒸気管７を
通り凝縮器２へ流入し、ここで凝縮用熱交換器２１によ
り冷却されて凝縮液化し、状態点（！、ｌ（ｍ２図）で
示される液冷媒２２となり、液冷媒管１６を通って冷媒
ポンプ１７により圧力ＰＩ（（第２図）まで昇圧される
。冷媒ポンプ１７を出た液冷媒２２は、熱回収熱交換器
２５に入り、ここで蒸発用熱交換器２３を通過したあと
の排熱等の外部流体により加温され圧力ＰＨｓ湛度Ｔｓ
近傍の状態となる。したがって蒸発用熱交換器２３から
熱回収熱交換器２５に流れる外部流体は、各々の熱交換
器を通過するにしたがい、順次温度が低下する。熱回収
熱交換器２５を出た液冷媒２２は、液冷媒管１６を通り
第１吸収器４内の第２蒸発器５に流入する。ここで第２
吸収器６からの中間濃度溶液（状態点■）が、第１蒸発
器３からの蒸気冷媒（状態点■）を吸収する時の発熱作
用によって加熱されて、液冷媒２２の一部は状態点りで
示される蒸気冷媒となり、第２吸収器６に流入する。ま
た、第２蒸発器５の液冷媒２２の一部は、高い圧力ＰＨ
の第２蒸発器５かも中間圧力ＰＭの第１蒸発器３へ流入
するか、圧力差（ｐＨＰＨ）と流量調整装置Ｒ（例えば
流量制御弁）１９の弁開度によって決められる流量が液
冷媒管１８を介して流れる。この第１蒸発器３に流入す
る液冷＠２２は、蒸発用熱交換器２３によって加熱され
、状態点りで示される蒸気冷媒となって中圧蒸気管８を
通り第１吸収器４に流入するが、第１蒸発器３あるいは
第２蒸発器５内の液冷媒２２の液面に従い、流量制御弁
１９の弁開度が調節され液冷媒２２の流量が＃４整され
る。なお図中、実線矢印は濃溶液ξＳ、一点鎖線は中間
濃度溶液ξ２、二点鎖＋！ｉｌは希溶液ξ３、鎖線は蒸
気冷媒、点線は液冷媒の流れをそれぞれ示すものである
。

なお上記実施例では、熱回収熱交換器２５に流入する外
部流体を、第１蒸発器３内の蒸発用熱交換器２３を通過
したあとに導入したが、熱回、収態交換器２５に外部流
体を導入する配管を蒸発用熱交換器２３人口に接続し、
排熱等の外部流体が蒸発用熱交換器２３と熱回収熱交換
器に並行に流れるようにしてもよい。あるいは、発生器
奉内溶液加熱用熱交撲器２０の外一部流体出口部に前記
の配管を接続し、熱回収熱交換器２５に導入する外部流
体が、溶辰加熱用熱父換器２０から熱回収熱交換５２５
にＩＩＩｔ次流れるようにしてもよい。さらにより有効
に排熱を利用するために、外部流体を蒸発用熱交換器２
３、熱回収熱交換器２５かも溶液加熱用熱交換器２０へ
と順次直列に流してもよい。

また、吸収式ヒートポンプの液冷媒系統は第１図に示す
配管系統に限定されるものではなく、熱回収熱交換器２
５を出たあと液冷媒管１６を分岐し第１蒸発器３と第２
蒸発器５に並行に流れるような配管系統でもよい。

また第１図に示す実施例のような２段吸収式ヒートポン
プだけでな（、第３図に示すように上述の実施例より第
２蒸発器５、第２吸収器６、第２熱交換′ａ１４をそれ
ぞれ省略した以外の構成が同様である単段吸収式ヒート
ポンプでも同様の効果か得られることは勿論である。

（発明の効果〕 以上説明したようにこの発明による吸収式ヒートポンプ
では、冷媒ポンプと蒸発器間の液冷媒管に熱回収熱交換
器を設け、液冷媒と蒸発器内の蒸発用熱交換器を経て流
入する排熱等の外部流体を熱交換するようにしたので、
液冷媒な蒸発温朋まで加温するための顕熱量が少な（な
るため、吸収器から取り出す利用熱量が多くなりまた利
用温度も高く取れるなどのすぐれた効果がある。

【図面の簡単な説明】

８ｇ１図はこの発明の一実施例を示す吸収式ヒートポン
プの構成を示す説明図、第２図はこの発明および従来に
よる一実施例の吸収式ヒートポンプの動作状態を示す温
度−圧カー濃度線図で、横軸は温度、縦軸は圧力を示す
、第３図はこの発明の他の実施例を示す単段吸収式ヒー
トポンプの構成説明図、第４図は従来の吸収式ヒートポ
ンプの構成を示す説明図である。 これら図において、ｌは発生器、２は凝縮器、３は第１
蒸発器、４は第１吸収器、５は第２蒸発器、６は第２吸
収器、１３は第１溶液熱交換器、１４は第２溶液熱交換
器、１５は浴液ポンプ、１７は冷媒ポンプ、２５は熱回
収熱交換器である。 なお図中同一符号は同一または相当部分を示す。 第１図 １５　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　、ｉ
ｓλ炎滲第２図 ７ｃ　　　Ｔ、　　Ｔ−ｓ　　ＴＨな 第３図 第４図 手続補正書（自発） １、事件の表示　　　特願昭５９−２１４９０９号２、
発明の名称　　　吸収式ヒートポンプ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号名
　称　　（６０１）三菱電機株式会社代表者片山仁八部 ４、代理人 ５、補正の対象 （１）　　明細書の発明の詳細な説明の瘤（２）図面 ６、補正の内容 （１）　　明＃ＩＩＩ書ｆｐＪ２頁５行目に「向上する
ように１とあるを、「向上するような」と補正する。 （２）図面ｆｉＳ４図を別紙の通り補正する。 ７、添付書類

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）発生器と凝縮器と少なくとも一つの吸収器、蒸発
   器および溶液熱交換器を備え、さらに前記発生器内の濃
   溶液を溶液熱交換器を介して吸収器に送る溶液ポンプと
   、前記凝縮器内の冷媒液を蒸発器に送る冷媒ポンプを備
   え、これらを配管にて接続し構成された吸収式ヒートポ
   ンプにおいて、前記凝縮器から冷媒ポンプを介して蒸発
   器に至る液冷媒管の冷媒ポンプと蒸発器間に熱回収熱交
   換器を設け、冷媒液を前記熱回収熱交換器を介して排熱
   等の外部流体により加温するようにしたことを特徴とす
   る吸収式ヒートポンプ。
2. （２）熱回収熱交換器は、発生器内溶液を加熱するため
   の溶液加熱用熱交換器あるいは蒸発器内冷媒液を加熱す
   るための蒸発用熱交換器の少なくとも一方より排熱等の
   外部流体が導入されるようになつていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の吸収式ヒートポンプ。