JPH0989405A

JPH0989405A - 吸収式ヒートポンプ

Info

Publication number: JPH0989405A
Application number: JP7249029A
Authority: JP
Inventors: Takahito Ishii; 隆仁石井; Takashi Sawada; 敬澤田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-09-27
Filing date: 1995-09-27
Publication date: 1997-04-04
Anticipated expiration: 2015-09-27
Also published as: JP3003554B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、小型で、運転立ち上げが確実で、
かつサイクル成績係数の高い家庭用吸収式ヒートポンプ
を提供することを目的とする。【構成】加熱器２０を備えた精溜器１と、精溜器１内
の温度を検知する温度検知器１９とを備えた吸収式ヒー
トポンプにおいて運転開始時、制御器２１により、精溜
器１内の温度が所定の温度よりも低い場合に、加熱器２
０による加熱を行い、精溜器１内が所定の温度に達した
時に運転を開始して、確実な立ち上げを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、作動媒体としてアンモ
ニア、水等を用いる家庭用の吸収式ヒートポンプに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の吸収式ヒートポンプは、家
庭用のものはなく業務用であり、図９に示したように、
発生器と精溜器とが一体に構成された発生・精溜器５０
と、１次側に冷媒流路５１と２次側に冷却水流路５２を
備えた凝縮器５３と、凝縮器冷媒流路５１出口に設けら
れた冷媒タンク５４と、過冷却器５５と、膨張弁５６
と、１次側に冷媒流路５７と２次側に冷水流路５８を備
えた蒸発器５９と、溶液熱交換器６０と、減圧弁６１
と、１次側に冷媒流路６２と２次側に冷却水流路６３を
備えた吸収器６４と、吸収器冷媒流路６２出口に設けら
れた濃溶液タンク６５と、溶液ポンプ６６と、前記各要
素部品を接続する冷媒配管６７と、凝縮器及び吸収器の
２次側冷却水流路を連結してなる冷却水回路６８と、蒸
発器の２次側冷水回路を含む冷水回路６９とから構成さ
れていた。発生・精溜器５０内には、多量のアンモニア
水濃溶液が満たされており、こうした構成は満液式と呼
ばれている。発生・精溜器５０は、大口径の筒状塔に、
金属管をコイル状に巻いた構造（一般に、蛇管式熱交換
器と呼ばれる）の分縮器７０とその回りに配置された充
填材７１とからなる分縮部Ｄと、充填材が充填された精
溜段部Ｅと、アンモニア水濃溶液（アンモニア濃度が高
い水溶液。以下、濃溶液と呼ぶ）流入管とアンモニア水
希溶液（アンモニア濃度が低い水溶液。以下、希溶液と
呼ぶ）取り出し管とを備えるとともに多量の濃溶液が保
持された発生部Ｆと、発生部Ｆを加熱するガスバーナー
等の加熱源７２とから構成されていた。

【０００３】以下に、その動作に付いて説明する。溶液
ポンプ６６によりアンモニア水濃溶液は、発生・精溜器
５０の分縮器Ｄに送られそこで分縮熱により加熱される
（分縮熱回収）。次に、溶液熱交換器６０で精溜器の希
溶液取り出し管より戻ってくる高温の希溶液と熱交換し
昇温する。続いて、濃溶液は、濃溶液流入管より発生・
精溜器５０に導入され、加熱源７２により発生部Ｆにあ
る濃溶液は加熱され蒸気を発生する。発生した蒸気は、
圧力・温度に見合う平衡蒸気であり、アンモニアととも
に水蒸気を含んでいる。発生した平衡蒸気は、精溜段部
Ｅ、分縮部Ｄと上昇してゆくが、分縮器７０で生じた凝
縮液と精溜段で接触し冷却される。その時、蒸気中の水
蒸気の方が液化し易く、ほとんどの水蒸気と小量のアン
モニア蒸気は凝縮して滴下する。一方、ほとんどのアン
モニア蒸気はそのまま上昇して行く。こうした分縮器７
０の冷却によるアンモニア蒸気の濃縮過程が精溜段部Ｅ
の中で繰り返し行われる結果、塔頂部の精溜ガス取り出
し管からは１００％に近い高純度のアンモニア蒸気を取
り出す事ができる。一方、高温・低濃度の平衡液体（希
溶液）は、発生・精溜器５０の希溶液取り出し管より溶
液熱交換器６０に至り、そこで濃溶液と熱交換すること
により冷却される。その後、減圧弁６１を経て吸収器６
４に入る。また、低温・高濃度のアンモニア蒸気は、精
溜器の精溜ガス取り出し管より凝縮器５３、過冷却器５
５、膨張弁５６、蒸発器５９、過冷却器５５を経て吸収
器６４に入る。蒸発器５９で冷水を作り出す事ができ
る。吸収器６４内では、吸収熱が奪われることにより、
希溶液にアンモニアガスが吸収され濃溶液が再生され
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
吸収式ヒートポンプでは、業務用でサイズが大きく、か
つ発生・精溜器を満液式としているので、運転立ち上げ
時多量のアンモニア水を所定の温度（蒸気発生温度）ま
で加熱する必要があり、そのため運転立ち上げが遅いと
いう課題を有していた。また、アンモニア水の充填量が
多く、漏洩時には、大きな被害を及ぼす恐れがあった。

【０００５】さらに、発生・精溜器５０内で生じた希溶
液は、流入する濃溶液と混合するため、発生・精溜器５
０の希溶液取り出し管より流出する希溶液（吸収液とな
る）の濃度は高くなる。また、溶液熱交換器６０に流入
する濃溶液の温度は、精溜器で回収する分縮熱により高
くなるため、精溜器より流出する希溶液（吸収器内でア
ンモニアガスを吸収するための吸収液となる）の温度を
濃溶液の温度以下にすることができない。その結果、溶
液ポンプ６６の循環量を多くするとともに、希溶液の温
度を下げる必要があり、吸収熱はもとより多量の熱を系
外に廃棄しなければならず、吸収式システムの成績係数
が低いという課題を有していた。

【０００６】また、２次側冷却水回路の放熱状態、これ
は主として外気条件により影響されるが、この外気条件
によりサイクル動作が不安定となったり、成績係数が低
下するといった課題を有していた。

【０００７】本発明は、上記課題を解決するもので、小
型で、運転立ち上げが速く、少ない冷媒充填量でサイク
ル動作が可能で、かつサイクル成績係数を高めることが
できる家庭用の吸収式ヒートポンプを提供することを第
１の目的とする。

【０００８】また、外気条件に依らず、高効率でかつ安
定したサイクル動作を行うことができる家庭用の吸収式
ヒートポンプを提供することを第２の目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の吸収式ヒートポ
ンプは、上記目的を達成するために、分縮部と、精溜段
部と、気液分離部とを有し、精溜器内の温度を検知する
塔内温度検知器と、少なくとも気液分離部に加熱器を備
えた精溜器と、凝縮器と、凝縮器出口に設けられた冷媒
タンクと、過冷却器と、膨張弁と、蒸発器と、溶液熱交
換器と、減圧弁と、吸収器と、吸収器出口に設けられた
濃溶液タンクと、溶液ポンプと、再生器と、各要素部品
を連結する配管と、制御器とを備え、運転開始時、制御
器により、塔内温度検知器が検出する精溜器内の温度が
所定の温度よりも低い場合に、加熱器による加熱を行
い、精溜器内が所定の温度に達した時に運転を開始する
ように構成してある。

【００１０】また、分縮部と、精溜段部と、気液分離部
とを有し、精溜器内の温度を検知する塔内温度検知器を
備えた精溜器と、精溜器分縮部への濃溶液流入量を調節
する分岐量調節弁と、凝縮器と、凝縮器出口に設けられ
た冷媒タンクと、過冷却器と、膨張弁と、蒸発器と、溶
液熱交換器と、減圧弁と、吸収器と、前記吸収器出口に
設けられた濃溶液タンクと、溶液ポンプと、再生器と、
各要素部品を連結する配管と、制御器とを備え、制御器
により、塔内温度検知器が検出する精溜器内の温度が所
定の温度よりも低い場合に、分岐量調節弁を閉じて運転
を開始し、精溜器内が所定の温度に達した時に分岐量調
節弁を所定の開度に開くように構成してある。

【００１１】また、分縮部と、精溜段部と、気液分離部
とを有し、精溜器内の温度を検知する塔内温度検知器
と、少なくとも気液分離部に加熱器を備えた精溜器と、
精溜器分縮部への濃溶液流入量を調節する分岐量調節弁
と、凝縮器と、凝縮器出口に設けられた冷媒タンクと、
過冷却器と、膨張弁と、蒸発器と、溶液熱交換器と、減
圧弁と、吸収器と、吸収器出口に設けられた濃溶液タン
クと、溶液ポンプと、再生器と、各要素部品を連結する
配管と、制御器とを備え、制御器により、塔内温度検知
器が検出する精溜器内の温度が所定の温度よりも低い場
合に、分岐量調節弁を閉じるとともに加熱器による加熱
を行って運転を開始し、前記精溜器内が所定の温度に達
した時に分岐量調節弁を所定の開度に開くように構成し
てある。

【００１２】また、精溜器と、精溜器内の温度を検知す
る塔内温度検知器と、１次側に冷媒流路と２次側に冷却
水流路を有する凝縮器と、凝縮器冷媒流路出口に設けら
れた冷媒タンクと、過冷却器と、膨張弁と、１次側に冷
媒流路と２次側に冷水流路を有する蒸発器と、溶液熱交
換器と、減圧弁と、１次側に冷媒流路と２次側に冷却水
流路を有する吸収器と、吸収器冷媒流路出口に設けられ
た濃溶液タンクと、溶液ポンプと、再生器と、各要素部
品を連結する１次側冷媒配管と２次側水配管と、制御器
とを備え、制御器により、塔内温度検知器が検出する精
溜器内の温度が所定の温度よりも低い場合に、少なくと
も凝縮器の２次側冷却水の循環を停止して運転を開始
し、精溜器内が所定の温度に達した時に凝縮器２次側冷
却水を所定量循環させるように構成してある。

【００１３】また、精溜器と、１次側に冷媒流路と２次
側に冷却水流路を有する凝縮器と、凝縮器冷媒流路出口
に設けられた凝縮温度検知器を備えた冷媒タンクと、過
冷却器と、膨張弁と、１次側に冷媒流路と２次側に冷水
流路を有する蒸発器と、溶液熱交換器と、減圧弁と、１
次側に冷媒流路と２次側に冷却水流路を有する吸収器
と、吸収器冷媒流路出口に設けられた濃溶液タンクと、
溶液ポンプと、再生器と、各要素部品を連結する１次側
冷媒配管と２次側水配管と、制御器とを備え、制御器に
より、凝縮温度検知器が検出する凝縮温度が、所定の温
度よりも低い場合に凝縮器の２次側冷却水の循環量を減
少させ、所定の温度よりも高い場合に凝縮器の２次側冷
却水の循環量を増加させて、凝縮温度を常に所定の温度
になるように２次側冷却水量を調節するように構成して
ある。

【００１４】また、精溜器と、１次側に精溜器からの精
溜ガスが流入する冷媒流路と２次側に冷却水流路を有す
る凝縮器と、凝縮器冷媒流路出口に設けられた凝縮温度
検知器を備えた冷媒タンクと、凝縮器の冷媒流路入り口
と出口を連結し、かつバイパス量調節弁を備えたバイパ
ス回路と、過冷却器と、膨張弁と、１次側に冷媒流路と
２次側に冷水流路を有する蒸発器と、溶液熱交換器と、
減圧弁と、１次側に冷媒流路と２次側に冷却水流路を有
する吸収器と、吸収器冷媒流路出口に設けられた濃溶液
タンクと、溶液ポンプと、再生器と、各要素部品を連結
する冷媒配管とからなる冷媒回路と、凝縮器及び吸収器
の２次側冷却水流路を含む冷却水回路と、蒸発器の２次
側冷水流路を含む冷水回路と、制御器とを備え、凝縮温
度検知器が検出する凝縮温度が、所定の温度よりも低い
場合にバイパス量調節弁の開度を開き、所定の温度より
も高い場合にバイパス量調節弁の開度を閉じて、凝縮温
度を常に所定の温度になるように制御器により前記バイ
パス調節弁の開度を調節するように構成してある。

【００１５】また、精溜器と、凝縮器と、前記凝縮器出
口に設けられた冷媒タンクと、過冷却器と、膨張弁と、
蒸発器と、溶液熱交換器と、減圧弁と、吸収器と、吸収
器出口に設けられた濃溶液タンクと、溶液ポンプと、溶
液ポンプの吸入及び吐出側に設けられた吸入温度検知器
及び吐出温度検知器と、再生器と、各要素部品を連結す
る冷媒配管と、制御器とを備え、吐出温度検知器と吸入
温度検知器の温度差が所定の温度差よりも大きい場合は
溶液ポンプの回転数を減少させて、常に所定の温度差以
内となるように前記制御器により溶液ポンプの回転数を
制御するように構成してある。

【００１６】また、精溜器と、１次側に精溜器からの精
溜ガスが流入する冷媒流路と２次側に冷却水流路を有す
る凝縮器と、凝縮器冷媒流路出口に設けられた凝縮温度
検知器を備えた冷媒タンクと、凝縮器の冷媒流路入り口
と出口を連結し、かつバイパス量調節弁を備えたバイパ
ス回路と、過冷却器と、膨張弁と、１次側に冷媒流路と
２次側に冷水流路を有する蒸発器と、溶液熱交換器と、
減圧弁と、１次側に冷媒流路と２次側に冷却水流路を有
する吸収器と、吸収器冷媒流路出口に設けられた濃溶液
タンクと、溶液ポンプと、溶液ポンプの吸入及び吐出側
に設けられた吸入温度検知器及び吐出温度検知器と、再
生器と、各要素部品を連結する冷媒配管とからなる冷媒
回路と、凝縮器及び吸収器の２次側冷却水流路に並列に
流す構成としてなる冷却水回路と、蒸発器の２次側冷水
流路を含む冷水回路と、制御器とを備え、制御器によ
り、吸入温度検知器が検出する温度と、吸入温度検知器
と吐出温度検知器とが検出する温度差より、冷却水回路
の流量及び溶液ポンプ回転数を調節すると共に、凝縮温
度検知器が検出する凝縮温度より、バイパス量調節弁の
開度を調節するように構成してある。

【００１７】また、精溜器は、精溜塔と、精溜塔の上方
より、精溜ガス取り出し管と、下方端に溶液ポンプ吐出
濃溶液の一部を分岐量調節弁により調節して塔内に流出
させる開口部を有する分縮熱交換器と前記分縮熱交換器
の周囲に充填された充填材とならなる分縮部と、空隙
と、充填材が充填された精溜段部と、高温濃溶液流入管
と希溶液取り出し管とを備えた空間より構成された気液
分離部とから構成してある。

【００１８】

【作用】本発明は、上記した構成によって、運転開始
時、加熱器による加熱により精溜器の気液分離部を温度
検知器の所定の温度まで加熱して、精溜器内が所定の温
度に達したときには、精溜器内をその温度に応じた飽和
圧力（高圧）とする。

【００１９】また、ポンプ吐出濃溶液の一部を精溜器内
に流出させる精溜器を用いて、分岐量調節弁を閉じて低
温の濃溶液を精溜器内に流出させないで運転を開始する
ので、精溜器内の温度を素早く高めるとともに、その温
度に応じた飽和圧力とする。

【００２０】また、前述したような加熱器と分岐量調節
弁を併用することにより、より確実に精溜器内の温度を
高めて、その温度に応じた飽和圧力とする。

【００２１】また、２次側冷却水の循環を停止して運転
を開始しても、同様の作用を有する。

【００２２】また、サイクル動作の高圧は凝縮温度で決
定されるが、凝縮温度が所定の温度となるように、２次
側冷却水循環量を制御することとしているので、外気条
件に依らず、高圧を一定に保つ。

【００２３】また、凝縮器にバイパス回路を設けて、凝
縮温度が所定の温度となるように、凝縮器バイパス量を
制御することにより、高圧を一定に保つ。

【００２４】また、溶液ポンプはそれ自体が若干発熱
し、圧縮効果を有するので、溶液ポンプの吸入・吐出に
温度検知器を設けて、その温度差より溶液ポンプの動作
を判定する。そして、キャビテーションのないポンプ運
転を実現する。

【００２５】また、凝縮温度が一定となるように制御す
るとともに、溶液ポンプの吸入・吐出温度より溶液ポン
プ運転を制御することにより、高圧を一定に保つと共
に、キャビテーションのない溶液ポンプ運転をする。

【００２６】さらに、分縮熱交換器の下方端開口部より
濃溶液の一部を精溜塔内に流出させることにより、充填
層部では分縮熱交換器を経て流下する濃溶液と、高温濃
溶液流入管を通って塔内に流入し上昇してくる高温濃溶
液の平衡蒸気とを熱交換させて、発生器より流入する高
温濃溶液の平衡蒸気の熱で分縮熱交換器を経て流下する
濃溶液を加熱して、分縮部下付近で高温濃溶液よりも低
い温度でかつアンモニア濃度の高い平衡蒸気を所定量発
生させる。そして、高温でアンモニア濃度の低い平衡蒸
気は、その熱エネルギーを分縮部を経て塔内に流出する
濃溶液から低温でアンモニア濃度の高い蒸気を発生する
ために用いる（熱回収）とともに、自らも低温でアンモ
ニア濃度の高い蒸気となる。その結果、再生器の入力熱
量を低減させることができ、サイクルの成績係数を高め
るという作用を有する。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の吸収式ヒートポンプの一実施
例を図１を用いて説明する。

【００２８】図１において、１は精溜器、２は積層式熱
交換器として凝縮器３と吸収器４とを一体構成としてな
る凝縮・吸収器、５は積層式熱交換器として過冷却器６
と蒸発器７とを一体構成としてなる過冷却・蒸発器、８
は溶液熱交換器、９は溶液ポンプ、１０は再生器、１１
は冷媒タンク、１２は濃溶液タンク、１３は膨張弁、１
４は減圧弁、１５は分岐量調節弁、１６は各要素部品を
連結する冷媒配管、１７は冷却水回路、１８は冷水回
路、１９は精溜器１内の温度を検出する塔内温度検知
器、２０は例えば電気ヒーターなどの加熱器、２１は塔
内温度検知器１９の温度信号を元に加熱器２０の通電を
制御する制御器である。精溜器１は、上方より精溜ガス
取り出し管１ａ、溶液ポンプ吐出濃溶液の一部が分岐量
調節弁１５により調節されて流入し、塔内に流出する蛇
管式熱交換器１ｂとその周囲に充填された充填材１ｃと
からなる分縮部Ａと、充填材１ｃが充填された精溜段部
Ｂと、高温濃溶液導入管１ｄと希溶液取り出し管１ｅと
を備えた空間を有する気液分離部Ｃである。なお、分縮
部Ａ及び精溜段部Ｂの充填材１ｃの保持の目的で実際に
は上下にデミスターを配置している。精溜器１と再生器
１０とを分離した構成は貫流式と呼ばれ、再生器１０、
精溜器１ともに必要最小限のサイズで設計できるととも
に、希溶液の濃度を確保することが出来る。。そして、
熱交換器を積層式とした構成では、アンモニア水の充填
量を最小限にすることができる。

【００２９】次に、サイクル動作に付いて説明する。溶
液ポンプ９により、濃溶液の一部は精溜器分縮部Ａに送
られ、残りは溶液熱交換器８に送られる。溶液熱交換器
８に送られた濃溶液は精溜器１下部より流出する希溶液
と熱交換し加熱され昇温する。続いて、再生器１０に送
られ所定の２相域の温度まで加熱され、精溜器１内に高
温濃溶液導入管１ｄを通して流入する。一方、分縮部Ａ
に送られた濃溶液は、分縮熱により加熱され蒸気発生温
度まで昇温する。そして、蒸気発生温度で精溜器１内に
導入される。こうした濃溶液の一部を精溜器１内に導入
する方法（以下、分岐方式と呼ぶ）は、基本方式に比べ
て成績係数ＣＯＰを高くすることができる。

【００３０】その理由は、精溜段部Ｂにおいて、再生器
１０を経て流入する高温濃溶液の蒸気が有する熱の一部
で、分縮部Ａより蒸気発生温度で精溜器１内に流入する
濃溶液の一部を加熱して低温のガスを発生させるととも
に、高温蒸気自体は低温の蒸気となる。こうして、所定
量の低温の蒸気を発生させることができる。こうして、
蒸気発生過程における発生器の負担を低減することがで
き、その結果ＣＯＰを高くすることができる。なお、精
溜段部Ｂの設計は、分岐して流入する濃溶液の温度（蒸
気発生温度）を還流液温度とすることにより行われる。
精溜器１の塔頂より流出した精溜ガスは、凝縮器３、冷
媒タンク１１、過冷却器６、膨張弁１３、蒸発器７、過
冷却器６を経て吸収器４に至る。一方、精溜器１下部よ
り流出した希溶液は溶液熱交換器８、減圧弁１４を経て
吸収器４に至る。吸収器４では希溶液に精溜ガス（アン
モニア）が吸収されて濃溶液が再生される。

【００３１】上述した構成では、満液式と異なり、濃溶
液の主たる貯液は、濃溶液タンク１２で行われる。濃溶
液タンク１２容量は、家庭用機器を想定するとできるだ
け少なく設計される。我々は鋭意検討の結果、貫流方式
でスムーズな運転立ち上げを行うためには、運転を開始
して濃溶液タンク１２内の濃溶液が無くならない内に精
溜器１内がある設定圧力以上になることが必要である事
を見いだした。精溜器１内が高圧となり、吸収器内圧力
（低圧）とある差圧以上になると希溶液を吸収器４に送
る推進力が生じ、濃溶液が濃溶液タンク１２に補充され
る。

【００３２】しかしながら、長時間運転停止時、系内に
充填されているアンモニア水は、濃溶液タンク１２以外
に、精溜器１内にも分布するとともに、系全体の温度は
低くなっている。その状態から、運転を開始すると、精
溜器１の温度が低く、かつこれ自体が熱容量を持つた
め、再生器１０より温度の高い濃溶液が流入しても、な
かなか精溜器１内の圧力を持ち上げるには至らず、その
うち濃溶液タンク１２内の濃溶液がなくなってしまい、
溶液ポンプ９による送液が出来ず、再生器１０が空焼き
となり、溶液ポンプ９及び再生器１０に損傷を与えると
共に、運転立ち上げが出来ないことが時折観察された。
この現象は、充填量を増して行くことで回避できるが、
余り充填量を増すと過負荷運転時に高圧が異常に上昇し
たり、能力低下を起こす。そのために、適正充填量で安
定した運転立ち上げができる手段を検討し、本発明に至
った。

【００３３】第１の実施例においては、精溜器１の気液
分離部Ｃの回りに、加熱器２０を設けて、塔内温度検知
器１９が検出する精溜器１内の温度が低い場合には、制
御器２１により加熱器２０に通電し、所定の温度（約５
０℃）まで加熱する。そして、所定の温度に精溜器１内
の温度が達したときに運転を開始する。これにより、精
溜器１内の圧力（高圧）は直ちに上昇し、確実にサイク
ル動作に入ることができる。

【００３４】次に、第２の実施例について、図２を用い
て説明する。第２の実施例において、第１の実施例と相
違する点は、精溜器１内の温度が所定の温度以下の場合
に、制御器２２により分岐量調節弁２３を閉じて運転を
開始し、所定の温度に達した時に所定の開度にするよう
にした点である。分岐量調節弁２３を閉じることによ
り、再生器１０より流入する高温濃溶液（２相）を冷却
することがないので、精溜器１内の温度を高めることで
きる。よって、この場合も、第１の実施例と同様の効果
がある。

【００３５】次に、第３に実施例について、図３を用い
て説明する。第３の実施例は、第１と第２の実施例を併
用したもので、塔内温度が所定の温度以下の場合に、制
御器２４により、分岐量調節弁２３を閉じるとともに、
加熱器２０の通電を行いながら運転を開始し、塔内の温
度が所定の温度に達した時に分岐量調節弁２３を所定の
開度にする。これにより、より確実に精溜器１内の圧力
を高め、サイクル動作に入ることが出来る。また、塔内
温度検知器１９を分縮部Ａの下に近接して設けた構成に
することにより、塔内流出濃溶液温度を検出できるの
で、塔内流出濃溶液温度を適正に制御することにより精
溜効率を高くすることが出来る。

【００３６】次に、第４の実施例について、図４を用い
て説明する。運転立ち上げ時、塔内温度が所定の温度以
下の場合に、凝縮・吸収器２の２次側冷却水流量を調節
する冷却水調節弁２６を制御器２５により閉じて運転を
開始し、塔内温度が所定の温度に達した時に冷却水調節
弁２６を所定の開度に開くようにしている。冷却水を凝
縮器３と吸収器４に並列に流す構成とした場合には、凝
縮温度を冷却水温度近傍と見ることができる。凝縮温度
が所定の温度、例えば、３０℃に達するまでは、冷却水
の循環を停止しているので、運転を開始すると系の高圧
を容易に持ち上げることができて、通常運転に入ること
ができる。なお、実施例においては、冷却水流量の調節
に冷却水調節弁２６を用いたが、冷却水循環ポンプの回
転数を制御しても良いことは言うまでもない。

【００３７】次に、第５の実施例について、図５を用い
て説明する。第５の実施例が第４に実施例と相違する点
は、凝縮温度検知器２７を設けて、凝縮温度を常に一定
温度となるように制御器２８により冷却水調節弁２６を
制御して、運転立ち上げと、サイクル動作を行う点にあ
る。凝縮温度が所定の温度より低い場合は、冷却水調節
弁２６を絞り、高い場合は冷却水調節弁２６を開くよう
に制御する。こうして、室外条件に依らず、常に一定の
高圧下での安定動作を実現することができる。凝縮温度
が系の高圧を決定するが、凝縮温度を低くできることは
能力出しの点では好ましいが、あまりこれが低いと高圧
が低下し、低圧との圧力差（精溜器より希溶液を押し出
す推進力）が縮まり、何れ希溶液が精溜器１内に溢れ、
ついには精溜器１上部より噴出し、能力低下を起こす。
本発明により、高圧を確実に保証できて、安定動作とす
ることができる。なお、この場合も第４の実施例同様、
冷却水流量の調節に冷却水調節弁２６を用いずに、冷却
水循環ポンプの回転数を制御しても良いことは言うまで
もない。

【００３８】次に、第６の実施例について、図６を用い
て説明する。精溜器出口（凝縮器入り口）から凝縮器３
出口に至るバイパス量調節弁２９を含むバイパス回路３
０を設けて、凝縮器冷媒出口に設けた凝縮温度検知器２
７の温度（凝縮温度）が一定となるように制御器３１に
よりバイパス量調節弁２９の開度を制御するものであ
る。凝縮温度が低い場合はバイパス量調節弁２９を開
き、凝縮温度が高い場合はバイパス量調節弁２９を閉じ
るように制御する。ここでは、省略しているが、塔内温
度検知器１９を併用して、塔内温度検知器１９により精
溜器１内の液面を監視してそれに応じてバイパス量調節
弁２９を制御しても良い。

【００３９】次に、第７の実施例について、図７を用い
て説明する。溶液ポンプ９の吸入・吐出側にそれぞれ吸
入温度検知器３２、吐出温度検知器３３を設けてその温
度差により制御器３４により、溶液ポンプ９の回転数を
制御する。溶液ポンプ９自体が発熱（モータ部）してい
ることと、溶液ポンプ９により圧縮効果があることによ
り、濃溶液は溶液ポンプ９を通過することにより、その
温度が上昇する。適正な温度差は経験的に２ｄｅｇ以内
であり、４ｄｅｇ以上となる場合には、しばらく経過し
た後、溶液ポンプ９がキャビテーション（ガス咬み）を
おこす。温度差が広がる現象は、冷却水条件が変化し
て、高低圧差が縮まった場合に生じることを確認してい
る。よって、こうした現象が生じた場合は、溶液ポンプ
９の回転数を落とすようにする。これにより、溶液ポン
プ９の信頼性を著しく高めることが出来る。

【００４０】次に、第８の実施例について、図８を用い
て説明する。第５、第６、第７の実施例とを併用したも
ので、溶液ポンプ９吸入側に設けられた吸入温度検知器
３２の検出する吸入温度より、冷却水条件を推定し、低
い場合は冷却水量調節弁２６を絞り所定の温度に吸入温
度を設定する。これは、吸入側温度を下げすぎると再生
器で蒸気を発生するための熱量を多量に必要とし、成績
係数を下げるためである。そして、その状態で、凝縮温
度を凝縮温度検知器２７により見てこれが低ければ、制
御器３５により凝縮器３のバイパス回路３０のバイパス
量調節弁２９の開度を開き、高ければバイパス調節弁２
９の開度を閉じて凝縮温度を一定に制御して、高圧を一
定とする事が出来る。さらに、吐出温度検知器３３と吸
入温度検知器３２が検知する温度の温度差が所定の温度
差以内となるように溶液ポンプ９の回転数を制御する。
こうして、実用的な安定したサイクル動作を実現でき
る。

【００４１】なお、以上述べた実施例を組み合わせても
良いことは言うまでもない。特に記載しなかったが、通
常の運転制御は、膨張弁後の蒸発温度を一定とするよう
に膨張弁の開度を制御することにより行うが、これと上
記実施例とを組み合わせても良いことは言うまでもな
い。また、精溜器塔内温度を検出する塔内温度検知器を
分縮部の下に設けたが、これに限定するものではない。
熱交換器を積層式としたがこれに限定するものでないこ
とは言うまでもない。さらに、加熱器を冷媒を排出時に
用いることもできる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
のような効果がある。

【００４３】（１）加熱器により精溜器内を所定の温度
に高めて運転を開始するので、運転立ち上げを確実に行
うことができる。

【００４４】（２）分岐量調節弁を閉じて運転を開始す
るので、素早く精溜器内を高圧として、運転立ち上げを
確実に行うことができる。

【００４５】（３）加熱器と、分岐量調節弁を制御する
ことにより、より確実に運転立ち上げを行うことができ
る。

【００４６】（４）塔内温度が所定の温度に上昇するま
では２次側冷却水を停止して運転を開始するので確実に
運転立ち上げを行うことができる。

【００４７】（５）２次側冷却水量調節して、凝縮温度
を一定に制御するので、安定した且つ成績係数の高い吸
収式ヒートポンプを提供できる。

【００４８】（６）凝縮器にバイパス回路を設けて外気
条件に依らず凝縮温度を一定に制御するので、安定した
ヒートポンプ運転を行うことができる。

【００４９】（７）溶液ポンプの動作をつねに保証でき
るので、溶液ポンプの信頼性を高めることができる。

【００５０】（８）凝縮温度と溶液ポンプ動作を制御し
て、実用的な成績係数が高く、信頼性の高い吸収式ヒー
トポンプを提供できる。

【００５１】（９）貫流方式とするとともに、濃溶液を
精溜器内に流入させる構成とした精溜器を用いているの
で、小型でサイクル成績係数の高い吸収式ヒートポンプ
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の吸収式ヒートポンプの第１の実施例を
示す構成断面図

【図２】本発明の吸収式ヒートポンプの第２の実施例を
示す構成断面図

【図３】本発明の吸収式ヒートポンプの第３の実施例を
示す構成断面図

【図４】本発明の吸収式ヒートポンプの第４の実施例を
示す構成断面図

【図５】本発明の吸収式ヒートポンプの第５の実施例を
示す構成断面図

【図６】本発明の吸収式ヒートポンプの第６の実施例を
示す構成断面図

【図７】本発明の吸収式ヒートポンプの第７の実施例を
示す構成断面図

【図８】本発明の吸収式ヒートポンプの第８の実施例を
示す構成断面図

【図９】従来の吸収式ヒートポンプの構成断面図

【符号の説明】

１精溜器２凝縮・吸収器５過冷却・蒸発器８溶液熱交換器９溶液ポンプ１０再生器１５・２３分岐量調節弁１９塔内温度検知器２０加熱器２１・２２・２４・２５・２８・３１・３４・３５制
御器２６冷却水温度検知器２７凝縮温度検知器２９バイパス量調節弁３０バイパス回路３２溶液ポンプ吸入側温度検知器３３溶液ポンプ吐出側温度検知器Ａ分縮部Ｂ精溜段部Ｃ気液分離部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】分縮部と、精溜段部と、気液分離部とを有
し、精溜器内の温度を検知する塔内温度検知器と、少な
くとも前記気液分離部に加熱器を備えた精溜器と、凝縮
器と、前記凝縮器出口に設けられた冷媒タンクと、過冷
却器と、膨張弁と、蒸発器と、溶液熱交換器と、減圧弁
と、吸収器と、前記吸収器出口に設けられた濃溶液タン
クと、溶液ポンプと、再生器と、前記各要素部品を連結
する配管と、制御器とを備え、運転開始時、前記制御器
により、前記塔内温度検知器が検出する前記精溜器内の
温度が所定の温度よりも低い場合に、前記加熱器による
加熱を行い、前記精溜器内が所定の温度に達した時に運
転を開始することを特徴とする吸収式ヒートポンプ。
【請求項２】分縮部と、精溜段部と、気液分離部とを有
する清溜器と、前記精溜器内の温度を検知する塔内温度
検知器と、前記精溜器分縮部への濃溶液流入量を調節す
る分岐量調節弁と、凝縮器と、前記凝縮器出口に設けら
れた冷媒タンクと、過冷却器と、膨張弁と、蒸発器と、
溶液熱交換器と、減圧弁と、吸収器と、前記吸収器出口
に設けられた濃溶液タンクと、溶液ポンプと、再生器
と、前記各要素部品を連結する配管と、制御器とを備
え、前記制御器により、前記塔内温度検知器が検出する
前記精溜器内の温度が所定の温度よりも低い場合に、前
記分岐量調節弁を閉じて運転を開始し、前記精溜器内が
所定の温度に達した時に前記分岐量調節弁を所定の開度
に開くことを特徴とする吸収式ヒートポンプ。
【請求項３】分縮部と、精溜段部と、気液分離部と、少
なくとも前記気液分離部に加熱器を備えた精溜器と、前
記精溜器内の温度を検知する塔内温度検知器と、前記精
溜器分縮部への濃溶液流入量を調節する分岐量調節弁
と、凝縮器と、前記凝縮器出口に設けられた冷媒タンク
と、過冷却器と、膨張弁と、蒸発器と、溶液熱交換器
と、減圧弁と、吸収器と、前記吸収器出口に設けられた
濃溶液タンクと、溶液ポンプと、再生器と、前記各要素
部品を連結する配管と、制御器とを備え、前記制御器に
より、前記塔内温度検知器が検出する前記精溜器内の温
度が所定の温度よりも低い場合に、前記分岐量調節弁を
閉じるとともに前記加熱器による加熱を行って運転を開
始し、前記精溜器内が所定の温度に達した時に前記分岐
量調節弁を所定の開度に開くことを特徴とする吸収式ヒ
ートポンプ。
【請求項４】精溜器と、前記精溜器内の温度を検知する
塔内温度検知器と、１次側に冷媒流路と２次側に冷却水
流路を有する凝縮器と、前記凝縮器冷媒流路出口に設け
られた冷媒タンクと、過冷却器と、膨張弁と、１次側に
冷媒流路と２次側に冷水流路を有する蒸発器と、溶液熱
交換器と、減圧弁と、１次側に冷媒流路と２次側に冷却
水流路を有する吸収器と、前記吸収器冷媒流路出口に設
けられた濃溶液タンクと、溶液ポンプと、再生器と、前
記各要素部品を連結する１次側冷媒配管と２次側水配管
と、制御器とを備え、前記制御器により、前記塔内温度
検知器が検出する前記精溜器内の温度が所定の温度より
も低い場合に、少なくとも前記凝縮器の２次側冷却水の
循環を停止して運転を開始し、前記精溜器内が所定の温
度に達した時に前記凝縮器２次側冷却水を所定量循環さ
せることを特徴とする吸収式ヒートポンプ。
【請求項５】精溜器と、１次側に冷媒流路と２次側に冷
却水流路を有する凝縮器と、前記凝縮器冷媒流路出口に
設けられた凝縮温度検知器を備えた冷媒タンクと、過冷
却器と、膨張弁と、１次側に冷媒流路と２次側に冷水流
路を有する蒸発器と、溶液熱交換器と、減圧弁と、１次
側に冷媒流路と２次側に冷却水流路を有する吸収器と、
前記吸収器冷媒流路出口に設けられた濃溶液タンクと、
溶液ポンプと、再生器と、前記各要素部品を連結する１
次側冷媒配管と２次側水配管と、制御器とを備え、前記
制御器により、前記凝縮温度検知器が検出する凝縮温度
が、所定の温度よりも低い場合に前記凝縮器の２次側冷
却水の循環量を減少させ、所定の温度よりも高い場合に
前記凝縮器の２次側冷却水の循環量を増加させて、凝縮
温度を常に所定の温度になるように２次側冷却水量を調
節してなる吸収式ヒートポンプ。
【請求項６】精溜器と、１次側に前記精溜器からの精溜
ガスが流入する冷媒流路と２次側に冷却水流路を有する
凝縮器と、前記凝縮器冷媒流路出口に設けられた凝縮温
度検知器を備えた冷媒タンクと、前記凝縮器の冷媒流路
入り口と出口を連結し、かつバイパス量調節弁を備えた
バイパス回路と、過冷却器と、膨張弁と、１次側に冷媒
流路と２次側に冷水流路を有する蒸発器と、溶液熱交換
器と、減圧弁と、１次側に冷媒流路と２次側に冷却水流
路を有する吸収器と、前記吸収器冷媒流路出口に設けら
れた濃溶液タンクと、溶液ポンプと、再生器と、前記各
要素部品を連結する冷媒配管とからなる冷媒回路と、前
記凝縮器及び吸収器の２次側冷却水流路を含む冷却水回
路と、前記蒸発器の２次側冷水流路を含む冷水回路と、
制御器とを備え、前記凝縮温度検知器が検出する凝縮温
度が、所定の温度よりも低い場合に前記バイパス量調節
弁の開度を開き、所定の温度よりも高い場合に前記バイ
パス量調節弁の開度を閉じて、凝縮温度を常に所定の温
度になるように前記制御器により前記バイパス調節弁の
開度を調節してなる吸収式ヒートポンプ。
【請求項７】精溜器と、凝縮器と、前記凝縮器出口に設
けられた冷媒タンクと、過冷却器と、膨張弁と、蒸発器
と、溶液熱交換器と、減圧弁と、吸収器と、前記吸収器
出口に設けられた濃溶液タンクと、溶液ポンプと、前記
溶液ポンプの吸入及び吐出側に設けられた吸入温度検知
器及び吐出温度検知器と、再生器と、前記各要素部品を
連結する冷媒配管と、制御器とを備え、前記吐出温度検
知器と前記吸入温度検知器の温度差が所定の温度差より
も大きい場合は前記溶液ポンプの回転数を減少させて、
常に所定の温度差以内となるように前記制御器により前
記溶液ポンプの回転数を制御してなる吸収式ヒートポン
プ。
【請求項８】精溜器と、１次側に前記精溜器からの精溜
ガスが流入する冷媒流路と２次側に冷却水流路を有する
凝縮器と、前記凝縮器冷媒流路出口に設けられた凝縮温
度検知器を備えた冷媒タンクと、前記凝縮器の冷媒流路
入り口と出口を連結し、かつバイパス量調節弁を備えた
バイパス回路と、過冷却器と、膨張弁と、１次側に冷媒
流路と２次側に冷水流路を有する蒸発器と、溶液熱交換
器と、減圧弁と、１次側に冷媒流路と２次側に冷却水流
路を有する吸収器と、前記吸収器冷媒流路出口に設けら
れた濃溶液タンクと、溶液ポンプと、前記溶液ポンプの
吸入及び吐出側に設けられた吸入温度検知器及び吐出温
度検知器と、再生器と、前記各要素部品を連結する冷媒
配管とからなる冷媒回路と、前記凝縮器及び前記吸収器
の２次側冷却水流路に並列に流す構成としてなる冷却水
回路と、前記蒸発器の２次側冷水流路を含む冷水回路
と、制御器とを備え、前記制御器により、前記吸入温度
検知器が検出する温度と、前記吸入温度検知器と前記吐
出温度検知器とが検出する温度差より、前記冷却水回路
の流量及び前記溶液ポンプ回転数を調節すると共に、前
記凝縮温度検知器が検出する凝縮器温度より前記バイパ
ス量調節弁の開度を調節してなる吸収式ヒートポンプ。
【請求項９】精溜器は、精溜塔と、前記精溜塔の上方よ
り、精溜ガス取り出し管と、下方端に溶液ポンプ吐出濃
溶液の一部を分岐量調節弁により調節して塔内に流出さ
せる開口部を有する分縮熱交換器と前記分縮熱交換器の
周囲に充填された充填材とならなる分縮部と、空隙と、
充填材が充填された精溜段部と、高温濃溶液流入管と希
溶液取り出し管とを備えた空間より構成された気液分離
部とから構成されてなる請求項１から８のいずれか１項
記載の吸収式ヒートポンプ。