JPS5811360A - 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】 この発明は、吸収式ヒートポンプを２段で用いるときの
システムに関するものである。

従来この種の装置として第１図に示すものがあった。図
において、（１）は発生器、（２）は凝縮器、（３）は
第１の蒸発器、（４）は第１吸収器であり、第１の吸収
器（４）内には第２の蒸発器（５）が設置されている。

また、（６）は第２の吸収器である。これら各容器、熱
交換器は配管、ポンプ類により接続されている。

例えば、発生器（１）と凝縮器（２）とは冷媒蒸気管（
７）で、凝縮器（２）と第１の蒸発器（３）とは、第１
冷媒ポンプ（８）を備えた冷媒液管（９）で、また第１
の冷媒ポンプ（８）の吐出と第２の蒸発器（６）とは、
第２の冷媒ポンプ００を備えた冷媒液管Ｑ１で接続され
ている。第１の蒸発器（３）と第１の吸収器（４）は冷
媒蒸気管ａＳ、第２の蒸発器（６）と第２の吸収器（６
）は冷媒蒸気管ｏ３で接続されている。発生器（１）か
らの濃溶液管ａ４は、第１の溶液ポンプ（至）、第１の
熱回収熱交換器０６を経て第１の吸収器（４）に行く配
管と、第２の溶液ポンプＱη、第２の熱回収熱交換器（
至）を経て第２の吸収器（６）に行く配管とに別れてい
る。第１．第２の各吸収器＋４１　、　（６）からの希
溶液管ａＳは、それぞれ第１、第２の各熱回収熱交換器
ａｓ　、　Ｑ１９を出たあと一諸になって発生器（１）
に戻る。発生器（１）内には、熱源の流れる加熱用熱交
換器に）、凝縮器（２）内には、冷却用熱交換器シη、
第１の蒸発器（３）内には、加熱用熱交換器（２）、第
２の吸収器（６）内には利用熱交換器（イ）の各熱交換
器が設置されている。（ハ）、＠は各第１．第２の吸収
器（４）　、　（６）内に設置された濃溶液スプレー用
のノズルである。

第２図の実線は、第１図に示すシステムの動作状態を温
度−圧力−濃度線図上に示したものである。濃度ξｌ、
ξ２は吸収剤の濃度を示しておりξｌ〈ξ２である。し
たがって（冷媒Ａを示す実線の位置ではξ＝０となる。

） 次に動作について説明する。発生器（１）内では加熱用
熱交換器（２）により第２図中゛■の点で示される温度
Ｔ２　（但し圧力はＰｌの状態である。従ってこの状態
を第２図上に正確に記述はできない。）、および濃度ξ
ｌの希溶液が加熱され、温度Ｔ２近傍で冷媒Ａの蒸気（
■の点で示される温度Ｔ’ｓ圧力Ｐ１の状態）を放出し
、吸収剤の濃い濃度ξ２の■の点で示す温度Ｔ２、圧力
Ｐ１の濃溶液となる。■の点で示される冷媒Ａの蒸気（
第１図中に■で示す、以下同じ）は発生器（１）から、
冷媒蒸気管（７）を経て凝縮器（２）に行き、ここで冷
却用熱交換器−により冷却され、■の点で示される冷媒
液（第１図中国で示す。以下同じ）となる。この冷媒液
は、冷媒液管（９）を通って第１の冷媒ポンプ（８）に
行き、ここで昇圧されて圧力Ｐ２の状態となり一部は第
１の蒸発器（３）に行く。（この時の冷媒の状態は、圧
力はＰ２、温度はＴｌであり第２図上に記述することは
出来ない。）第１の蒸発器（３）内で冷媒Ａは加熱用熱
交換４磐により加熱され、■の点に示す液からさらに同
じ■の点で示される蒸気となり、冷媒蒸気管（６）を通
って第１の吸収器（４）に行く。一方、発生器（１）で
冷媒蒸気を放出して吸収剤の濃度がξ２となった■の点
で示される濃溶液は、濃溶液管ａ４を通って第１の溶液
ポンプ（至）に吸い込まれ、ここで昇圧されて、圧力Ｐ
２となり、その後２分配され、一方は第１の熱回収熱交
換器ａｌｌに行く″、ここで第１の吸収器（４）から送
られてきた温度Ｔ３、圧力Ｐ２で示される■の点の状態
の希溶液と熱交換し温度Ｔ３圧力Ｐ２の■の点に近い状
態となり、第１の吸収器（４）内でノズル（財）からス
プレーされ冷媒蒸気管四を通ってきた冷媒蒸気を吸収し
、再び濃度ξ１１部Ｔ３、圧力Ｐ２の希溶液（■の点）
となるが、この■→■に至る過程で希釈熱を発生する。

この希溶液は、第１の熱回収熱交換器ａＳで濃溶液側と
熱交換して温度はＴ２近傍まで低下し、圧力もＰｌとな
って希溶液管Ｏｎを通り発生器（１）に戻る。一方、凝
縮器（２）を出て第１の冷媒ポンプ（８）により圧力Ｐ
２にまで昇圧された冷媒液の１部は、冷媒液管Ｑ１を経
て、第２の冷媒ポンプＱ（Ｉにより圧力Ｐ３まで昇圧さ
れ、第１吸収器（４）内の第２の蒸発器（５）に入り、
ここで先に述べた希溶液の希釈熱により、加熱され、■
の点で示される温度Ｔ３、圧力Ｐ３の液状態′から、同
じ■の点で示されるガス状態となり、冷媒蒸気管（至）
を通って第２の吸収器（６）に入る。一方、発生器（１
）を出て、第１の溶液ポンプ（ト）により圧力がＰｌか
らＰｌまで昇圧された温度Ｔ２２部ξ２の■の点で示す
濃溶液の１部は、さらに第２溶液ポンプＱηで圧力Ｐ３
にまで昇圧され、第２の熱回収熱交換器（至）を通って
温度がＴ４に近い状態（第２図■で示す状態、但し圧力
はＰ３である。）となり第２の吸収器（６）内でノズル
（ホ）から散布される。散布された濃溶液は、冷媒蒸気
管（６）からの冷媒蒸気を吸収することにより発熱し、
利用熱交換器（２）を流れる熱媒体を加熱する。この冷
媒蒸気を吸収し発熱した吸収剤の希溶液は、■の点の状
態（濃度ξ２、温度Ｔ４圧力Ｐａ）となり、第２の吸収
器（６）を出て第２の熱回収熱交換器（至）に入り、こ
こで濃溶液側と熱交換して温度Ｔ、正圧力Ｉの■の点の
状態となって発生器（１）に戻るサイクルを繰り返す。

このようにして、温度Ｔ２の熱を熱源として、温度Ｔ４
の高温熱を利用熱交換器に）から取り出していた。

従来の装置は以上のように構成されており、冷媒として
は一種類の冷媒Ａを用いているため、第１の蒸発器（３
）と第２蒸発器（６）とを個々独立に運転することはで
きなく、第２の吸収器（６）内の熱負荷その他サイクル
の変動により、それぞれ第１．第２の蒸発器（３１、（
６）に行く液冷媒流量をきめ細かく制御する必要がある
ので制御装置が複雑となり、また系が不安定になりやす
そなどの欠点があった。

この発明は、上記従来の欠点を除去するためになされた
もので、沸騰点の異なる２種類の冷媒を用い、第１．第
２の蒸発器は、それぞれ互の依存性を小さくする構成と
することにより、制御構成が簡略化でき、かつ系が不安
定になりにくい吸収式ヒートポンプ装置を提供すること
を目的としている。

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第８
図において（１）〜ＱＯ，（６）〜（２）は上記従来装
置と同じであるが、凝縮器（２）からの冷媒液管（９）
は、従来装置のごとく途中で２分配されることなく、第
１の蒸発器（３）にのみ接続されている。また、第１の
蒸発器（３）と第２の蒸発器（５）とは、冷媒液管（ホ
）によって接続されており、この冷媒液管途中に第２の
冷媒ポンプＱ□が接続されている。なお、冷媒としては
２種類の冷媒Ａ、Ｂが用いられている。

第４図はこの実施例の動作状態を説明するための温度−
圧力−濃度線図で実線は冷媒Ａを一点鎖線は冷媒Ｂの動
作状態を示している。

なお冷媒Ａの沸騰点は冷媒Ｂのそれよりも低く、また第
４図のξは冷媒Ａを吸収せる吸収剤の濃度を同じくξＩ
は冷媒Ｂを吸収せる吸収剤の濃度を、また第８図中の■
、■は冷媒蒸気を、囚、［Ｅｌは冷媒液を示している。

動作について説明する。発生器（１１内では、加熱用熱
交換器（ホ）により第４図中■の点で示される冷媒Ａ、
Ｂを含んだ吸収剤の希溶液が加熱され、温度Ｔ意近傍の
ガス状冷媒ＡおよびＢを放出し、第４図■の温度Ｔ！、
圧力Ｐ、の状態の濃溶液となる。発生器（１）で放出さ
れた冷媒Ａは■の点の、冷媒Ｂは０の点の共に温度Ｔ１
１圧力Ｐ１のガス状であり、これら両冷媒は、冷媒蒸気
管（７）を経て凝縮器（２）に入り・ここで冷却用熱交
換器−により冷却され、冷媒Ａ、Ｂは第２図■、０で示
される温度Ｔｌ近傍、圧力Ｐ１の液冷媒となる。仁の液
冷媒Ａ、Ｂは、冷媒液°管（９）を通って第１の冷媒ポ
ンプ（８）で圧力Ｐ２にまで昇圧されたあと、ｌｉｉの
蒸発器（３）に入りここで、加熱用熱交換器に）により
、温度Ｔ２近傍まで加熱され、冷媒Ａは■の点の状態の
液から、同じ状態の温度Ｔ２、圧力Ｐ２のガスとなるが
、冷媒Ｂｌｉ＠の点の温度Ｔ２の液（但し圧力はＰ２）
状態のままである。ガス状となった冷媒Ａは冷媒蒸気管
口を通って第１の吸収器（４）に入り、一方液状のまま
の冷媒Ｂは冷媒液管に）たどって第２冷媒ポンプ００で
圧力Ｐ４にまで昇圧されて第２の蒸発器（５）に入る。

一方、発生器（１）を出た冷媒Ａ、Ｂを含む収剤剤の濃
溶液は、冷媒Ａに対しては濃度ξ２、冷媒Ｂに対しては
濃度ξ嘔の状態にあり、これらが、それぞれ−諸に濃溶
液管ａ４をとおり第１の溶液ポンプ（ト）と、第２の溶
液ポンプαηにより昇圧されるのであるが、今理解の便
宜上、それぞれの組合せを分離し、冷媒Ａｔ含む濃度ξ
２と冷媒Ｂを含む濃度ξ嘔の濃溶液として考える。冷媒
Ａを含む濃度ξ２の濃溶液は、濃溶液管ａ＜を通り、第
１の溶液ポンプＱｌｌｉでＰ２まで昇圧されて、第１の
熱回収熱交換器ａ４に入り、ここで第１の吸収器（４）
からの戻りの希溶液と熱交換して、温度Ｔ３近くま゛で
昇温し■の点の状態（但し圧力はＰ２）となってノズル
■から第１の吸収器（４）内に散布さｎ１冷媒Ａの蒸気
を吸収して濃度がξ２からξ１の希溶液となり、この過
程で発生する希釈熱で第２の蒸発器（５）を加熱して■
の点の温度Ｔ３、圧力Ｐ２め状態となる。−力筒２の冷
媒ポンプ（ＩＧにより圧力Ｐ４にまで昇圧された温度Ｔ
！近傍の液冷媒Ｂは、第２の蒸発器（６）内で温度Ｔ３
まで加熱されて０の点まで上昇し、さらにＯの点の状態
のガスとなって冷媒蒸気管（２）を経て第２の吸収器（
６）に入る。また、発生器（１）から冷媒Ｂに関して濃
度ξ屓度Ｔ１、圧力Ｐ１にある濃溶液が、濃溶液管０４
を通って第１の溶液ポンプＯＦＪで圧力Ｐ２にまで昇圧
されたあと、さらに第２の溶液ポンプロ力で圧力Ｐ４に
まで昇圧されて第２の熱回収熱交換器（至）に入り、こ
こで第２の吸収器（６）からの戻りの希溶液と熱交換し
て、温度はＴ４近くの１０の点で示される値（但し圧力
はＰ４）となり、ノズル（支）から第２の吸収器（６）
内に散布され、冷媒蒸気管（至）を経て来た冷媒Ｂの蒸
気を吸収して濃度１よξ１／の希溶液となりこのとき発
生する希釈熱で第２の吸収器（６）内の利用熱交換器■
内を流れる熱媒体を温度Ｔ４近傍の高温度に加熱し、高
温の熱エネルギをとり出すことができる。

一方第２の吸収差（６）を出た０の点の状態の希溶液は
、第、２の熱り収態交換器（至）を通り、濃溶液と熱交
換した゛あと、温度はＴ２近傍、圧力はＰｌまで減少し
て、第１の吸収器（４）からの希溶液と合流し、発生器
（１）に戻る。

なお、上記実施例では、第１の蒸発器を満液式蒸発器の
例を示したが、特にこれに限定されるものはなく、第６
図に示すごとく、２重管タイプとし、出口に気液分離器
（財）を設け、ここでガス状の冷媒Ａと、液状の冷媒Ｂ
を分離してもよい。また、各発生器、蒸発器、吸収器に
ついても、その熱交換の形は、第８図に示す例に限るこ
となく、２重管タイプあるいは、シェルチェ２ブタイブ
のものでも良い。また、一般の吸収式の装置に設けられ
ているごとく、発生器の上部に気液分離器を取り付けた
り、希溶液管ＯＱに圧力をＰ２からＰｌまたはＰ４から
ｐ、に減じるための減圧機構を取り付けても良し１゜ また第６図に示すごとく、第１．第２の溶液ポンプ（Ｉ
Ｑ　、　Ｑ旧よ直列に接続せずそれぞれ独立に設置し、
各第１、第２の吸収器（４）　、　（６）に濃溶液を送
るこの発明は沸騰点が異なる二種以上の冷媒を用い、沸
騰点の低い方の冷媒蒸気を吸収剤の濃溶液に吸収させた
際に発生する希釈熱で次に沸騰点の高い液冷媒を加熱し
て冷媒蒸気を発生させ、ついでこの冷媒蒸気を上記吸収
剤の濃溶液より高定とした濃溶液に吸収させ、この際発
生する希釈熱で次に沸騰点の高い液冷媒を加熱し冷媒蒸
気を発生させるようにして順次発生する希釈熱を段階的
に高温度に高める構成と、この高温度の熱エネルギを系
外にとり出す構成とを備えたことを特徴とするもので従
来装置に比し構成の簡素化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の吸収式ヒートポンプ装置の系統図、第２
図は、その動作点を示す温度−圧力−濃度線図、第８図
は仁の発明の一実施例の系統図、第５図、第６図はそれ
ぞれこの発明の他の実施例の要部を示す系統図である。 図において（１）は発生器、（２Ｊは凝縮器、（３）は
第１の蒸発器、（４）は第１の吸収器、（５）は第２の
蒸発器、（６）は第２の吸収器、（７）は冷媒蒸気管、
（８）１よ第１の冷媒ポンプ、（９）は冷媒液管、ＯＱ
は第２の冷媒ポンプ、（２）、ａａは冷媒蒸気管、０４
１よ濃溶液管、０８１よ第１の溶液ポンプ、Ｑのは第１
の熱回収熱交換？霧、ａηは第２の溶液ポンプ、（ト）
は′第２の熱回収熱交換器、０傷は希溶液管、■は冷媒
液管、■１よ気液分離器である。 なお、図中、同一符号はそれぞれ同一、又１！相当部分
を示す。 代理人　葛野信− 第１図 ■ ■ を 乏 乏 第２図 第；３］文Ｉ 第４図 ：／ＩＬ　　度 第７）図 第６図 手続補正書（方式） ２０発明の名称 吸収式ヒートポンプ ３、抽市をする者 明細書の図面の簡単な説明の欄。 ７、　梱正の内容 ＋１１明細書をっぎのとおり訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）沸騰点が異なる二種以上の冷媒を用い、沸騰点の
   低い方の冷媒蒸気を吸収剤の濃溶液に吸収させた際に発
   生する希釈熱で次に沸騰点の高い液冷媒を加熱して冷媒
   蒸気を発生させ、ついでこの冷媒蒸気を上記吸収剤の濃
   溶液より高定とした濃溶液に吸収させ、この際発生する
   希釈熱で次に沸騰点の高い液冷媒を加熱し冷媒蒸気を発
   生させるようにして順次発生する希釈熱を段階的に高温
   度に高める構成と、この高温度の熱エネルギーを系外に
   とり出す構成とを備えたことを特徴とする吸収式ヒート
   ポンプ。