JP2000018754A - 吸収式ヒートポンプ装置およびその運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱効率の一層の改善を図る。 【解決手段】 蒸発器４には底に溜った冷媒液Ａの液面
を検出するための液面センサ４６を設置し、蒸発器４の
底板にはポンプ４７を備えた冷媒液戻し管４８を接続す
る。冷媒液戻し管４８の他端は、凝縮器３の底部から精
溜器２の上部に内装した冷媒液散布手段４９に至る冷媒
液戻し管５０の開閉弁５１下流側に接続する。冷媒液戻
し管４８の途中には熱交換器５２を設け、冷媒液戻し管
４８内を流れる冷媒液Ａと、バーナ７により生成され、
排ガス管５３が案内する燃焼排気ガスＧとが熱交換する
ように構成する。ポンプ４７は、蒸発器４に溜った冷媒
液Ａの液面が所定のレベルを越えたことが液面センサ４
６によって検出されたときに起動し、所定時間後に停止
するか、液面センサ４６が所定の低いレベル以下を検出
したときに停止するように構成すると共に、冷媒にＴＦ
Ｅを使用し、吸収液にＮＭＰを使用するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷暖房機や給湯器
等に用いる吸収式ヒートポンプ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の吸収式ヒートポンプ装置
として、例えば図２に示す構造のものが提案されてい
る。

【０００３】図２において、符号１Ｘで示す吸収式ヒー
トポンプ装置は、熱交換用の冷媒Ａを含む吸収液Ｃを加
熱して、この吸収液Ｃから冷媒Ａを気化させて冷媒Ａと
吸収液Ｂとに分離する精溜器２と、この精溜器２から供
給された冷媒蒸気Ａを凝縮して液化する凝縮器３と、こ
の凝縮器３から供給される冷媒液Ａが内部に供給される
と共に、外面に強制接触させられる適宜の熱媒体、例え
ば外気Ｄから蒸発潜熱を奪って冷媒液Ａを気化させる蒸
発器４と、この蒸発器４から供給される冷媒蒸気Ａと、
精溜器２から供給される吸収液Ｂとを反応させることに
より吸収液Ｂに冷媒Ａを吸収させて冷媒Ａを含む吸収液
Ｃを生成すると共に、この吸収液Ｃを精溜器２へ循環さ
せる吸収器５とを備えた概略構成となっている。

【０００４】精溜器２は、立設された筒状の精溜塔６
と、この精溜塔６の下方に連設され、冷媒Ａを含む吸収
液Ｃを加熱するためのバーナ７を備えて加熱部として機
能する再生器８と、精溜塔６の略中間部に設けられ、こ
の精溜塔６内に吸収液Ｃを散布する吸収液散布手段９
と、この吸収液散布手段９と再生器８との間に介装され
た、金属製不織布等からなる充填材１０とによって構成
され、凝縮器３には凝縮した冷媒Ａを貯留する冷媒液タ
ンク１１が連設されている。

【０００５】蒸発器４は、立設された複数の伝熱管１２
と、これらの伝熱管１２の上端を相互に連通状態に接続
する上部ヘッダ１３と、各伝熱管１２の下端を相互に連
通状態に接続する下部ヘッダ１４と、伝熱管１２の長さ
方向に沿って間隔をおいて設けられ、且つ、これらの伝
熱管１２が貫通状態に固定された多数の伝熱フィン１５
とによって構成され、さらに、各伝熱管１２の上端部
に、冷媒液供給管１６を介して冷媒液タンク１１が連通
すると共に、上部ヘッダ１３が連通管１７を介して吸収
器５の上部に連通し、さらに、下部ヘッダ１４が、連通
管１８を介して吸収器５の下端に設けられている吸収液
タンク１９へ連通している。

【０００６】一方、吸収器５は、蒸発器４の上部ヘッダ
１３に連設している連通管１７が接続された吸収液滴下
手段２０と、この吸収液滴下手段２０の下方に間隔をお
いて配設され、冷媒蒸気Ａとの反応により冷媒を吸収し
た吸収液Ｂ、すなわち吸収液Ｃを貯留する吸収液タンク
１９と、吸収液滴下手段２０と吸収液タンク１９とを連
通する複数の伝熱管２１と、これらの伝熱管２１を取り
囲んで設けられると共に、吸収液滴下手段２０と吸収液
タンク１９との間に冷却水流路２２を形成する外装体２
３とによって構成されており、その内部圧力を下げるこ
とにより、蒸発器４の伝熱管１２において気化した冷媒
Ａを吸引するようになっている。

【０００７】また、吸収液滴下手段２０は、その上部
に、再生器８において濃縮した吸収液Ｂを供給する吸収
液供給管２４が接続され、また、内部には、この内部を
上下方向に２分割するように配設された分散板２５が装
着され、この分散板２５よりも下方には、伝熱管２１が
貫通して固定されると共に、吸収液滴下手段２０と冷却
水流路２２とを分離する隔壁２６が設けられ、この隔壁
２６と分散板２５との間に連通管１７が接続されてお
り、この連通管１７によって、蒸発器４から気化した冷
媒Ａが送り込まれるようになっている。

【０００８】さらに、吸収液タンク１９は、吸収液戻し
管２７を介して精溜器２の吸収液散布手段９へ連通して
おり、この吸収液戻し管２７の途中には、吸収液タンク
１９に貯留されている吸収液Ｃを吸収液散布手段９へ送
り込むための吸収液循環ポンプ２８が設けられている。

【０００９】吸収器５の外装体２３の上端部と凝縮器３
との間には冷却水管２９が設けられて両者の連通が図ら
れていると共に、凝縮器３と吸収器５の外装体２３の下
端部との間には冷却水管３０が設けられてこれらの連通
が図られており、これらの外装体２３、冷却水管２９、
凝縮器３、および、冷却水管３０によって冷却水循環用
の閉回路が形成され、冷却水管３０の途中には、暖房用
の室内機３１と、冷却水Ｅの循環を行うための冷却水循
環ポンプ３２が設けられている。

【００１０】また、符号３３は、吸収液供給管２４と吸
収液戻し管２７それぞれを流れる吸収液同士に熱交換を
行わせるための熱交換器を示し、符号３４は、蒸発器４
に対して外気Ｄを供給する送風ファンを示し、さらに、
符号３５は、吸収器５へ供給される冷却水Ｅと吸収液滴
下手段２０へ供給される吸収液Ｂとの熱交換を行なう熱
交換器を示す。

【００１１】このように構成された吸収式ヒートポンプ
装置１Ｘでは、冷媒液タンク１１から供給される冷媒液
Ａが各伝熱管１２の内壁面に沿って流下する一方、伝熱
フィン１５および伝熱管１２の表面に送風ファン３４が
供給する外気Ｄが接触することにより、この外気Ｄと伝
熱管１２の内壁面を流下する冷媒液Ａとの間で熱交換が
行なわれ、冷媒液Ａが外気Ｄから気化潜熱を奪って気化
すると共に、このようにして生成された冷媒蒸気Ａが各
伝熱管１２内を上方へ移動し、伝熱管１２の上端に設け
られている上部ヘッダ１３によって集められ、吸収器５
に流入する。

【００１２】吸収器５に流入した冷媒蒸気Ａは、再生器
８から供給される吸収液Ｂと接触して吸収液Ｂに吸収さ
れ、冷媒Ａを吸収した吸収液Ｃが伝熱管２１を経て下方
の吸収液タンク１９へ回収され、さらに、この吸収液Ｃ
が吸収液循環ポンプ２８によって精溜器２に搬送され、
吸収液散布手段９から精溜塔６内に散布される。

【００１３】精溜塔６に送り込まれた吸収液Ｃは充填材
１０の間を通って流下する間に、バーナ７が生成する燃
焼熱によって加熱され、吸収している冷媒Ａを気化分離
し、吸収液Ｂが再生器８に溜る。

【００１４】そして、精溜器２で分離生成された冷媒蒸
気Ａは、凝縮器３を通過するときに冷却水Ｅと熱交換を
行なってこれに放熱し、また、吸収器５を通過するとき
は冷媒Ａが蒸発することで外気Ｄから吸収した熱が冷却
水Ｅに移される。

【００１５】すなわち、冷却水Ｅは吸収器５、および、
凝縮器３へと循環する間に徐々に加熱され、その後室内
機３１へ送り込まれて暖房に供される。

【００１６】このような吸収式ヒートポンプ装置１Ｘに
おいては、外気Ｄの熱エネルギを吸収して冷却水Ｅの加
熱の補助を行なうことになり、バーナ７の発熱量に対す
る室内機３１からの放熱量を１．３倍以上に高めること
が可能となる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
の吸収式ヒートポンプ装置においては、蒸発器４の底と
吸収器５の吸収液タンク１９との間を連通管１８によっ
て連通し、伝熱管１２を流下する間に蒸発しきれなかっ
た冷媒液をドレンとして吸収液タンク１９に流し込み、
吸収液と混ぜ合わせて吸収液に吸収させ、その後精溜器
２に搬送して加熱し、冷媒と吸収液とに分離している。

【００１８】すなわち、従来の吸収式ヒートポンプ装置
においては、蒸発器の底に溜った冷媒液（蒸発温度の低
い冷媒が優先的に気化するため、実際には吸収液を数％
含むが慣例上冷媒液と呼ぶ）を吸収液と混ぜて吸収液に
吸収させてから、加熱して冷媒と吸収液とに分離してい
たため、熱効率を一層高めたいと云った改善要求に応え
るときの障害となっており、これが解決すべき課題とな
っていた。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術の
課題を解決するため、吸収液を加熱して吸収液に含まれ
る冷媒を気化させて分離する加熱部を備えた精溜器と、
この精溜器から供給される冷媒蒸気を第１の熱媒体と熱
交換させて液化する凝縮器と、この凝縮器から供給され
る冷媒液を下降させながら第２の熱媒体と熱交換させて
気化する蒸発器と、この蒸発器から供給される冷媒蒸気
と精溜器から供給される吸収液とを反応させて吸収液に
冷媒を吸収させると共に、この冷媒を吸収した吸収液を
精溜器へ戻す吸収器とを備えた吸収式ヒートポンプ装置
において、蒸発器の下部から精溜器の上部に至る冷媒液
戻し管を設けると共に、この冷媒液戻し管にポンプを設
け、冷媒にアルコール系流体を用いるようにした第１の
構成の吸収式ヒートポンプ装置と、

【００２０】前記第１の構成の吸収式ヒートポンプ装置
において、冷媒液戻し管の途中に、冷媒液戻し管を流れ
る冷媒液より温度の高い適宜の流体との熱交換を行うた
めの熱交換器を設けるようにした第１の構成の吸収式ヒ
ートポンプ装置と

【００２１】前記第１または第２の構成の吸収式ヒート
ポンプ装置において、冷媒液戻し管に設けたポンプを蒸
発器の底部に溜った冷媒液の量に基づいて運転するよう
にした吸収式ヒートポンプ装置の運転方法とを提供する
ものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図１に基づいて本発明の一
実施形態を詳細に説明する。なお、理解を容易にするた
め、図１においても前記図２において説明した部分と同
様の機能を有する部分には、同一の符号を付した。

【００２３】本発明の吸収式ヒートポンプ装置１は、臭
化リチウム水溶液を吸収液としたときに冷媒として使用
される水より沸点が遥かに低い流体、例えば沸点が７
４．５℃の２，２，２，−トリフルオロエタノール（Ｔ
ＦＥ）などを冷媒に使用し、吸収液に沸点が例えば２０
４℃のＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）などを使
用するものである。

【００２４】そして、この場合の吸収式ヒートポンプ装
置１においては、冷却水管３０には冷却水タンク４１が
設置されている。

【００２５】また、この場合の吸収式ヒートポンプ装置
１は、蒸発器４が多数の伝熱管１２を内蔵したタイプで
あり、これらの伝熱管１２の内部に冷水タンク４２に貯
溜された水Ｆが冷水管４３を介して循環供給され、伝熱
管１２の外部上方に凝縮器３で凝縮されて冷媒液タンク
１１に溜っていた冷媒液Ａが供給され、この冷媒液Ａが
伝熱管１２の外面を伝って流れ落ちる際に管内を流れる
水Ｆから熱を奪って気化するように構成されている。符
号４４と４５は、それぞれ冷水管４３に設けた冷水循環
ポンプと開閉弁である。

【００２６】また、蒸発器４には底に溜った冷媒液Ａの
液面を検出するための液面センサ４６が設置され、蒸発
器４の底板にはポンプ４７を備えた冷媒液戻し管４８が
接続されている。

【００２７】この冷媒液戻し管４８の他端は、凝縮器３
の底部から精溜器２の上部に内装された冷媒液散布手段
４９に至る冷媒液戻し管５０の開閉弁５１下流側に接続
している。符号５２は、冷媒液戻し管４８の途中に設け
られた熱交換器であり、冷媒液戻し管４８内を流れる冷
媒液Ａと、バーナ７により生成され、排ガス管５３によ
って案内された燃焼排気ガスＧとが熱交換できるように
なっている。

【００２８】冷媒液戻し管４８に設けられたポンプ４７
は、蒸発器４に溜った冷媒液Ａの液面が所定のレベルを
越えたことが液面センサ４６によって検出されたときに
起動し、所定時間後に停止するか、液面センサ４６が所
定の低いレベル以下を検出したときに停止するように構
成されている。

【００２９】したがって、蒸発器４の底に溜った数％の
吸収液を含む冷媒液Ａが精溜器２の上部に直接戻され、
バーナ７による加熱によって気化されるので、吸収器５
にドレンとして流し込み、吸収液Ｂと混ぜ合わせていた
従来装置に比べて、冷媒蒸気Ａの生成比率が容易に上昇
し、且つ、熱効率が高くなると云った特長がある。

【００３０】しかも、冷媒液戻し管４８を介して蒸発器
４から精溜器２に戻される冷媒液Ａは、熱交換器５２に
おいて、バーナ７から出る高温の燃焼排気ガスと熱交換
して温度を高めたのち精溜器２に流入するので、熱効率
の一層の改善が図れる。

【００３１】上記構成の吸収式ヒートポンプ装置１にお
いては、例えば冷却水タンク４１の部分に図２に示した
室内機３１を設置すれば、吸収器５と凝縮器３の内部を
冷却し、自身の温度を高めた冷却水Ｅが冷却水管２９、
３０を介して室内機３１に循環供給されるので、室内機
３１において暖房作用がなされる。

【００３２】一方、冷水タンク４２の部分に図２に示し
た室内機３１を設置すれば、蒸発器４の内部で冷媒液Ａ
を気化させて放熱し、自身の温度を下げた水Ｆが冷水管
４３を介して室内機３１に循環供給されるので、室内機
３１において冷房作用がなされる。

【００３３】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸
脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。

【００３４】例えば、冷媒液戻し管４７に設けたポンプ
４７は、液面センサ４６が検出する冷媒液Ａの液面レベ
ルに基づいて回転数制御するように構成しても良い。

【００３５】また、冷媒液戻し管４８を経由して精溜器
２に戻される冷媒液Ａを加熱するために熱交換器５２に
供給する熱源流体は、バーナ７から出る排ガス以外のも
の、例えばドレン冷媒より温度の高い他の熱媒体、例え
ば外気、他の排気熱、地下水などであっても良い。

【００３６】また、精溜塔６に充填する充填材１０とし
ては、ステンレス鋼製の金網や、細い線材をより合わせ
たものであっても良い。

【００３７】さらに、本発明の吸収式ヒートポンプ装置
１においては、沸点が１２０℃以下のフッ化アルコール
系流体が冷媒として使用でき、吸収液としてはエーテル
類、エステル類、ポリオール類、アミド類、アミン類、
イミド類、ケトン類、アルデヒド類、ニトリル類などが
使用できる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来技術に比較して精溜器で生成して凝縮器に供給する冷
媒蒸気純度を容易に上昇させることができると共に、熱
効率が改善されると云った特長がある。

【００３９】請求項２の装置においては、熱効率の改善
に一層のメリットがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す説明図である。

【図２】従来技術を示す説明図である。

【符号の説明】

１・１Ｘ 吸収式ヒートポンプ装置 ２ 精溜器 ３ 凝縮器 ４ 蒸発器 ５ 吸収器 ６ 精溜塔 ７ バーナ ８ 再生器 ９ 吸収液散布手段 １０ 充填材 １１ 冷媒液タンク １２ 伝熱管 １３ 上部ヘッダ １４ 下部ヘッダ １５ 伝熱フィン １６ 冷媒液供給管 １７・１８ 連通管 １９ 吸収液タンク ２０ 吸収液滴下手段 ２１ 伝熱管 ２２ 冷却水通路 ２３ 外装体 ２４ 吸収液供給管 ２５ 分散板 ２６ 隔壁 ２７ 吸収液戻し管 ２８ 吸収液循環ポンプ ２９・３０ 冷却水管 ３１ 室内機 ３２ 冷却水循環ポンプ ３３ 熱交換器 ３４ 送風ファン ３５ 熱交換器 ４１ 冷却水タンク ４２ 冷水タンク ４３ 冷水管 ４４ 冷水循環ポンプ ４５ 開閉弁 ４５ 流量調整弁 ４６ 液面センサ ４７ ポンプ ４８ 冷媒液戻し管 ４９ 冷媒液散布手段 ５０ 冷媒液戻し管 ５１ 開閉弁 ５２ 熱交換器 ５３ 排ガス管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保 敏男 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3L093 AA01 BB01 BB22 BB29 BB37 CC00 DD08 DD09 EE21 GG04 HH08 HH15 JJ06 KK01 KK03 LL01

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸収液を加熱して吸収液に含まれる冷媒
   を気化させて分離する加熱部を備えた精溜器と、この精
   溜器から供給される冷媒蒸気を第１の熱媒体と熱交換さ
   せて液化する凝縮器と、この凝縮器から供給される冷媒
   液を下降させながら第２の熱媒体と熱交換させて気化す
   る蒸発器と、この蒸発器から供給される冷媒蒸気と精溜
   器から供給される吸収液とを反応させて吸収液に冷媒を
   吸収させると共に、この冷媒を吸収した吸収液を精溜器
   へ戻す吸収器とを備えた吸収式ヒートポンプ装置におい
   て、蒸発器の下部から精溜器の上部に至る冷媒液戻し管
   を設けると共に、この冷媒液戻し管にポンプを設け、冷
   媒にアルコール系流体を用いたことを特徴とする吸収式
   ヒートポンプ装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の吸収式ヒートポンプ装置
   において、冷媒液戻し管の途中に、冷媒液戻し管を流れ
   る冷媒液より温度の高い適宜の流体との熱交換を行うた
   めの熱交換器を設けたことを特徴とする吸収式ヒートポ
   ンプ装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の吸収式ヒートポ
   ンプ装置において、冷媒液戻し管に設けたポンプを蒸発
   器の底部に溜った冷媒液の量に基づいて運転することを
   特徴とする吸収式ヒートポンプ装置の運転方法。