JPS5824766A - 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】 この発明は多段式の吸収式ヒートポンプに関するもので
ある〇 従来９２段の吸収式ヒートポンプの１例を第１図に示す
。図において、（１）は吸収剤の希溶液を加熱して冷媒
を蒸発させる蒸発器、（２）　、　（３）は冷媒蒸気を
吸収剤の濃溶液に吸収させる第１．Ｊ２の吸収器、（４
）は希溶液を加熱して冷媒を蒸発させる第１の発生器、
（５）は冷媒蒸気を冷却して凝縮させる凝縮器であり、
第１の吸収器（２）の中に第２の発生器、６）が設置−
ｇｎでいる０これらの各容器間は％蒸発器（１）は’ｆ
ｔ　１　を第２の吸収器（２）　、　（３）と冷媒蒸気
管（７）で接続され、ま之凝縮器（６）とは冷媒液管（
８）で接続さ几ている・冷媒液管（８）の途中・・では
、冷媒ポンプ（９）が接続されている。第１吸収器（２
）と第１発生器（４）　ｒｉｓ第１の濃溶液管ＩＪＬ第
１の希溶液管（川で接続されｔこれら両液管は第１の熱
回収交換器ｏ匂で熱交換して−る・また第１濃溶液管Ｏ
ΦにＦｉ第１溶液ポンプＯ１が設けられている＠０４は
気液分離器であり１、この気液分離器での入口は第２の
発生“器（６）からの気液管ＯＬ気液分離器ｏ４の液の
出口は第２吸収器（３）と第２の濃溶液管ａＬ蒸気の出
口＃を第１発生器（４）からの蒸気と一緒になり凝縮器
（６）と冷媒蒸気管ｌＩηで接続されて−る◎第２発生
器（６）の入口＠は・π２の吸収器（３）と第２の希溶
液管−で接続され１第２の濃溶液管−と第２の希溶液管
（ＩＩＩ＃ｉＩＩＩ熱回収熱交換器四で熱的に結合され
ており、第２の＃溶液管、ＱＩ　Ｋは、第２の溶液ポン
プ−が設けられて−る＠蒸発器（１）、第１の発生器（
４）内にはそｎぞれ熱源熱交換ｒａｔｅ、１２１が、凝
縮器ｔＳ）内には冷却用熱交換器（２）が、第２の吸収
器（３）内にＦｉｓ利用調熱交換器１２４がそれぞれ設
置され、さらに第１第２の吸収器（２）　、　（３）内
には、それぞれ濃溶液をスプレーするノズル（至）、＠
が設けられて＾る・なお第１．第２の績溶液管α・、−
１第１．第２の希溶液管間、　（ＩＩＩを流れる冷媒及
び吸収剤はそれぞれ濃度は異なるが同種類の冷媒、吸収
剤が流れて−る。

第２図は、このシステムにおける動作点を圧力一温度−
濃度線図上に表示したものである。

次に動作につめて説明する０第１の発生器（４）内の希
溶液は濃度ξ１．温度Ｔ８．圧力Ｐ□の第２図上の■の
点（以下この図上の動作点を「■の点」のように略記す
る）で示される状態である・なおこの■の点は線図上で
正確に表示できない。以後の説明においても第２図の線
図上では正確に表示できない場合があるが１この時には
、括弧内に但し書きで表示する・この第１の発生器（４
）内の希溶液は熱源熱交換器−で加熱され、■の点で示
される圧′力Ｐ１の冷媒蒸気を放出す為ため、初期に温
度が少し下がるが１熱源熱交′侠器四からの加熱により
、温度はほぼ１近傍に保たれた状態で冷媒蒸気を放出し
１１１度６の■の点で示される濃溶液となΦｏ一方放出
された圧力ＰＨｅ　ｍ度！、の冷媒蒸気は、蒸気管１１
７＋を通って凝ＩＩ　６　（５）に行き、ここで冷却用
熱交換器−により冷却され温度Ｔ、の蒸気がら温［Ｔ１
の蒸気とな９、さらに温ＷＩ　Ｔｓの液へと凝縮・液化
する０この液化し九〇の点の冷媒液は、冷媒液管（８）
を通抄１冷媒ポンプ（９）で昇圧され、圧力馬、温度Ｔ
、近傍の冷媒液となって蒸発器（１）に行き１蒸発器（
１）内で１熱源熱交換器竹により加熱されて圧力烏温［
Ｔ、の［相］の点の冷媒蒸気となり蒸気管（７）を通っ
て１部は第１の吸収器（２）へ残りは第２の吸収器（３
）に行く。第１の吸収器（２）では、■の点の状態の濃
溶液（但し圧力ｔ！Ｐｍ）がノズル（至）から容Ｗ内に
スプレーされ、冷媒蒸気を吸収し発熱する◎この発熱し
て高温となった希溶液は第２の発生器、６）を加熱し■
の点の状態となった溶液は、希溶液管＋Ｉ１１をとおっ
て第１熱回収熱交換器ａ匂で濃溶液側と熱変換して温度
降下し圧力も下がったあと■の点の状態となり第１の発
生器（４）に入るＯ第１の発生器（４）では前述のごと
く加熱されて冷媒蒸気を放出し・■の点ｄ状態となった
ＩＩ　ＩＩ　ｅｍの濃溶液が濃溶液管曙Φを通ってｔポ
ンプＩにより圧力Ｐ、にまで昇圧され、さらに第１熱回
収熱交換器ａ乃より加熱され■の点の攻城となって前述
のととく第１吸収器（２）Ｋ入るサイクルを繰抄返す〇 一方、第１の吸収器（３）内に収容されている第２の発
生器（６）に＃′１１第２の希溶液管−を通って■の点
で示される状態の希溶液が流入し、ここで高温希溶液に
より加熱されて、圧力ｐ、　、温度Ｔ３の冷媒蒸気を放
出し、■の点で示される圧力Ｐ１．温度１ｅｌｆξ４の
濃溶液となり、気液管（１１を通って気液分離器０４に
行き、ここで、冷媒蒸気と■の点の温度Ｔ３．圧力Ｐ１
の濃溶液とに分離さ几、冷媒蒸気Ｆｉ蒸気管（１′６を
通って凝縮器（５）に行！１第１の発生器（４）からの
蒸気と一緒になり、冷却されて凝縮・液化する◎一方、
濃溶液ｔｌＧ２の溶液ポンプ翰により昇圧され圧力烏と
なり、第２の熱回収熱交換器−で加熱されて■の点で示
される温度！、となったあと（但し圧力はＰ、）ノズル
（至）から第２の吸収器（３）内にスプレーＩＥｆ′Ｌ
、蒸気管（ｎを通って送られてくる冷媒蒸気を吸収し発
熱するＯ利用側熱交換器−はこの高温度の熱エネルギー
を取り出しプロセス加熱用などに用−る０ 利用情熱交換器（財）を加熱したあと■の点で示される
状態（圧力烏、温度Ｔ４　）となった希溶液は、第２の
令溶液管幀を通って、第２熱回収熱交換器四で濃溶液と
熱交換し■の点で示される田カＰ８゜温＃ｆＴ、の希溶
液となり、再び第！９発生器（６）に戻るサイクルを繰
り返す。

従来の吸収式ヒートポンプ装置は以上のように構成され
ているため、８台のポンプ畑と気液分離器を必要とし１
配管系も複雑であった。

この発明は、このような従来装置の欠点を除去するため
になされたもので、冷媒として２種類の沸騰点の異なる
冷媒を用い、低沸点冷媒蒸気を吸収剤に吸収させた七き
の希釈熱で高沸点冷媒を蒸発させ、この高沸点冷媒の希
釈熱で熱媒を加熱して系外にとり出す構成とすることに
より、ポンプ類の数が少なくてすみ％またシステムも簡
単化された吸収式ヒートポンプ装置を提供することを目
的として−る０ 以下この発明の一実施例を図について説明する。

第８１図において、（１１）　、　（ａ）　ｔ　（５）
　ｌ　＜ｒ）〜（９）、■、６１力〜翰は上記従来装置
と同じである・勾は発生器でありｍ−の発生器−と第１
．第２の吸収器（２）　ｔ　（ａ）とは溶液ポンプ（２
１１第１および第２の熱回収熱交換器−，−を備えた濃
溶液管・υと希解液管（２）とで接続されている・蒸発
器Ｆ！第１の蒸発器−と第２の蒸発器−に分れており、
第１の蒸発器−は凝縮器（５）と液管（８）　、　Ｊ　
１の吸収器（２）と冷媒蒸気管・７）で接続されている
。第２の蒸発器は％第１の吸収器と熱交換する構成とな
っておりｃ図の例では、第１の吸収器（２）内に設置さ
れている・）、一方は礪１の蒸発器−と冷媒液管−１他
方は第２の吸収器（３）と冷媒蒸気管−で接続さｎてい
る。また冷媒は２種類−冷媒Ａと冷媒Ｂ−用いられてい
る０第４図はこの実施例−によるシステムの動作点を温
度−圧力−−濃度図上に描ｉたもので、ξは冷媒Ａの吸
収剤のｅｌｆ、ξ′は冷媒Ｂの吸収剤の濃度を示し、冷
媒ＢＦｉ冷媒Ａより沸騰点が高いもので・一点鎖線は冷
媒Ａｆｒ％実線は冷媒Ｂを示している・この発明による
吸収器ヒートポンプ装置は以上のように構成されており
、発生器（財）内には冷媒ムと冷媒Ｂを吸収した吸収剤
の希溶液があり、この希溶、ｆＬ＃′ｉ、冷媒Ａと吸収
剤の間でｒｉ第４図■の点に示す（Ｊ４１ｆξ８．温［
Ｔ、近傍（但し圧力ｒｉｐ、であり、この図の上では正
確に表示できない）にあり一冷媒Ｂと吸収剤の間では同
じく■の点に示す濃度ξｆ温［Ｔ１近傍（但し圧力はＰ
□）にある・これら冷媒Ａ、Ｂを含む希溶液が熱源熱交
換器−により加熱され、冷媒＾、Ｂの蒸気Ｃ第８図中、
■、■で示す）を放出し％発生ｒ７Ｉ（財）内の溶液は
第４図■、■の点に示すそれぞれ濃度ξ＠ｗｅｚ’　の
濃溶液となる。

発生器（財）からの冷媒Ａ、Ｂの蒸気は、冷媒蒸気管０
′６を通り凝縮器（５）に行き、ここで冷却用熱交換器
−により冷却されて１温度ＴＩ近傍の蒸気となり１ざら
に冷却され凝縮・液化しそれぞれ■の点で示される状態
の液冷媒Ａ（ξ＝０）および■の点で示される液冷媒Ｂ
（ξ’＝Ｏ）（ｊｌ！；８図中Ａ、Ｂで示す）となる◎
（冷媒Ａ、Ｂの凝縮温度は、必ｒしも両方とも一攻した
温度である必要なくを第４図に示すごとく若干異なって
−ても良−６）液化した冷媒Ａ、Ｂは冷媒液管（８）を
通り、冷媒ポンプ（９）で圧力がＰｌからＰ、にまで昇
圧され、第１発生器−に行く０ここで、温度Ｔ８近傍の
熱源用熱交換器＠心により加熱されて温度Ｔ、近傍にま
で昇温し、冷媒Ａは蒸発して第４図［相］の点で示され
る温［Ｔ。

圧力烏の蒸気となる＠この時冷媒Ｂｅｉ■の点で示され
る温度Ｔ、（但し圧力はＰ、）　　の液冷媒のま啼であ
る＠蒸気となった冷媒Ａ４冷媒蒸気管（７）を通って第
１の吸収器（２）へ、液状の冷媒Ｂｄ冷媒液管（至）を
通って第２の蒸発器−に行く０一方発生器（ロ）を出た
第４図■、■の点で示される濃溶液は、＊溶液管＠０を
進抄、溶液ポンプ（財）により圧力がＰｌからＰ、にま
で昇圧さ゛れ、このうちの一部は第１の熱回収熱交換器
−により昇温され温度が７３近傍となる０この状態は、
冷媒Ａに関しては第４図■の点で示され（但し圧力Ｆｉ
ｐ、）、このｌ１ｄｌ液がノズル輛から第１の吸収器（
２）内に故布され、冷媒Ａの蒸気を吸収して第４図■の
点で示されるＷｆ＃液となるが、この■→■の過程で発
生する希釈熱で、第２蒸発器（財）を加熱して冷媒Ｂの
蒸気を発生させる・この後、■の点で示される希溶液は
、希溶液管−第１の熱回収熱交換器−を通９％温度ち近
傍、圧力Ｐ、の■の状態となって発生ａｈに帰る・第１
の蒸発器素から冷媒液管−通って第２蒸発器−に入った
温Ｋ　’Ｔ！　を圧力烏の液冷媒ＢＦｉ％第１の吸収器
（２）内で加熱されて、温１［Ｔ、近傍の液にまで昇温
しざらに第４図［相］の点で示される蒸気■となり・冷
媒蒸気管−を通って第２の吸収器（３）に入り、発生器
（１）から溶液ポンプ（財）により圧力ｐ、Ｖｃｔで昇
圧され、第２の熱回収熱交換器−により、温度が−近く
に加熱されて第４図■の状態（但し圧力烏）となり、ノ
ズル四から・散布される０濃溶液に吸収され遺４図■の
状態となるが、この■→■の過程で発生する希釈熱で利
用側熱交換器（財）内を流れる熱媒体を温Ｋ　Ｔ４近傍
の高温度に加熱して系外に高温熱を提供する・冷媒Ｂを
吸収して■の状態になった希溶液は、希溶液管■、第２
の熱回収熱交換器−を通って温度Ｔ８．圧力Ｐ１の■の
状態となり発生器（財）に戻るサイクルを繰り返す。

なお１以上の冥施例では、吸収器、蒸発器、凝縮器１発
生器等は、各容器内に熱交換器を設置した構造を図示し
たが特にこれに限定されることなく、２重管等の構造と
してもよい。また、各吸収器（２）　＊　ｔ３）からの
希溶液は、第１．第２の熱回収熱交換器−，−を通り温
Ｉｆ　’ｒ、　ｌ圧力Ｐｌｔで減じるのであるが、圧力
がＰ□まで減圧されな−ときは１減圧装置などを設置し
てもよい０さらに溶液ポンプは１台増加するが、発生器
（ロ）から第１．第２吸収器（２）　（３）に行く濃溶
液管俤０を１それぞれ各吸収器毎に設け、それぞれに溶
液ポンプ、熱回収熱交換器を設置しても良い。

なお、上記実施例ではム・Ｂ二種の沸騰点の異なる冷媒
を用い、′吸収式ヒートポンプを二段に構。

成した例を示したが、二段に限られるものではなく、三
種又はそれ以上の沸騰点の異なる冷媒を用いて順次吸収
熱の発生温度を高めるとすることも可能である・ 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一解液に吸収させた際
に発生する希釈熱で次に沸騰点の高μ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希溶液
と熱交換した吸収剤の濃溶液に吸収させ、この際発生す
る希釈熱で次に、４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亀ので、従
来装置に比し構成の簡素化が図れるＯｔ　図面の簡単な
脱刷 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゛作状態を示す圧力一温度−１９１２線図
、＠８図はこの発明の一実施例の系統図、第４図はその
動作状態を示す田カ一温度−濃度線図である０ 図において、（２）はｉｇｌの吸収器％（３）　＃１第
２の吸収器、（ｓ）　ｔｔ凝綽器、（７）は冷媒蒸気管
、（８）は冷媒液管、（９）は冷媒ポンプ１−は発生器
も（財）は溶液ポンプ、’　Ａ　＃ｉＭ　１の熱回収熱
交換器％−は第２の熱回収熱交換器、（ＢＯは濃溶液管
、−は希溶液管１．冑は第１の蒸発器、−は第２の蒸発
器１＠は冷媒液管ＣＩＩＦｉ冷媒蒸気管である・ なお、各図中同一符号はそれぞれ同−又は相当部分を示
すＯ 代理人　　葛　野　信　−（外１名） 第２図 ′４　１ 第３図 特許庁長官殿 １．事件の表示　　　　特願昭Ｓ・−１１１１８８号３
、補正をする者 代表者片山仁へ部 ｓ、　　ｍ正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 （１）明細書をつぎのとおり訂正する。

１０　　）

Claims (2)

【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？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希溶液と熱
   交換した吸収剤の濃溶液に吸収させ・この際１生ずる希
   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吸収式ヒートポン
   プ。
2. （２）二種以上の冷媒を含む吸収剤の希溶液を加熱し、
   発生じた冷媒蒸気を冷却して二種以上の液冷媒を得、こ
   の液冷媒を加熱して最も沸点の低す冷媒蒸気を発生させ
   て、この冷媒蒸気を上・記希溶液から冷媒を蒸発させた
   吸収剤の濃溶液に吸収させ、このと龜発生する希釈熱で
   上記最も低沸点の冷媒を蒸発された液冷媒を力ａ熱して
   次に高い沸婦点をもつ冷媒を蒸発させる構成を多段に備
   えた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。