JPS5844302B2 - ハイブリツド型吸収式ヒ−トポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高温水と冷水とを同時に生成することが可能な
ハイブリッド型吸収式ヒートポンプに関するものである
。

従来吸収冷凍サイクルにおいて冷房と同時に温水を得た
い場合は、例えば発生器において発生する蒸気の熱を利
用しての温水の生成を凝縮器や別途の専用温水熱交換器
などで行なわれていたが発生器での溶液加熱の熱源とし
て温水あるいは蒸気などを用いる場合、得られる温水の
温度は熱源温水あるいは蒸気などの温度よりも低く、特
に最近省エネルギー上、公害防止上問題になっている発
電所の温排水などの比較的低温の熱源温水を従来の吸収
式ヒートポンプに用いる場合には得られる温水の温度が
低く利用価値がないものであった。

これを解決するために、中間圧の発生器と凝縮器の高圧
側に吸収器と蒸発器を含むヒートポンプサイクル、低圧
側に吸収器と蒸発器を含む冷凍サイクルを備え比較的低
温の熱源温水を用いて熱源温水より高温水の生成と、冷
却水より低温の冷水の生成とを同時に行なうことができ
かつ一体構成で構造が極めて簡単なハイブリッド型吸収
式ヒートポンプが考えられているが、本発明はその改良
に係わるものである。

即ち、本発明の改良前のものの例を第１図に示して説明
すれば、Ｇは発生器、Ｃは凝縮器で発生器Ｇの方が僅か
に高いがほぼ同圧（これを中間圧と称す）に保たれてい
る。

ＡＨは高圧段吸収器、ＥＨは高圧段蒸発器であり中間圧
より高圧、ＡＬは低圧段吸収器、ＥＬは低圧段蒸発器で
あり中間圧より低圧となっている。

溶液側サイクルについては低圧段吸収器ＡＬは溶液ポン
プ１、中間濃度溶液管２を経て高圧段吸収器ＡＨと接続
し、高圧段吸収器ＡＨは稀溶液管３、弁４を経て発生器
Ｇと接続し、発生器Ｇは濃溶液管５、弁６を経て低圧吸
収器ＡＬに接続している。

冷媒側サイクルについては、低圧蒸発器ＥＬは冷媒ポン
プＴ１冷媒管８、弁９，１０を経て高圧蒸発器ＥＨに接
続している。

また低圧段蒸発器ＥＬ内の冷媒液を循環せしめるために
弁１１を有する分岐管１２が冷媒管８に接続している。

凝縮器Ｃと低圧段蒸発器ＥＬとは減圧弁２９、戻り管３
０により接続している。

溶液側と冷媒側とを接続するものとして高圧段吸収器Ａ
Ｈと高圧段蒸発器ＥＨとを接続する蒸気管１３、発生器
Ｇと凝縮器Ｃとを接続する蒸気管１４、低圧段吸収器Ａ
Ｌと低圧段蒸発器ＥＬとを接続する蒸気管１５とが備え
られている。

外部との熱の受授の関係としては熱源としての温水管１
６．１７がそれぞれ発生器Ｇ、高圧段蒸発器ＥＨに装備
されており、温水管１６０入ロ部１８には弁１９を有し
三方弁２０への分岐を有する入口管２１が接続され出口
部２２は三方弁２０と接続し、三方弁２０は他の三方弁
２３と連絡管２４により接続している。

三方弁２３の一つの口は温水管１Ｔの入口部２６に、他
の口は出口部２７に連なる出口管２８に接続してさらに
熱交換器Ｘ８に接続している。

凝縮器Ｃと低圧段吸収器ＡＬには冷却水を通ずる冷却水
管３１．３２が装備されている。

冷却水管３１の出口は熱交換器Ｘｗに接続している。

高圧段吸収器ＡＨには所要の高温水を得るための高温水
管３３が、低圧段蒸発器ＥＬには所要の冷水を得るため
の冷水管３４が装備されている。

制御関係としては高温水関係としては高温水管３３の出
口に温度検出器３５が備えられ三方弁２３と信号切換器
２５を経て弁２０を制御する。

冷水管３４の出口には温度検出器３６が設けられ、信号
切換器２５を経て三方弁２０を制御する。

３７．３８は液面検出計でそれぞれ弁１０あるいは弁６
を制御する。

熱交換器Ｘ８．Ｘｗにより冷媒が加熱され熱の有効利用
をはかり効率が増大する。

本従来例の作用、効果を説明するに、熱源温水の系統は
、外部から例えば発電所の排温水が入口管２１に供給さ
れ弁１９は開き、三方弁２０は入口管２１側は閉じ出口
部２２と連絡管２４とが連通ずる状態に置かれ、弁２５
は閉じ、三方弁２３は連絡管２４と入口部２６とが連通
ずる状態に置かれ、熱源温水は温水管１６、連絡管２４
、温水管１７を経て出口管２８より外部に排出されてい
る。

勿論、温水管１６．１７には直列でなく並列に温水を通
水することあるいは別個の温水源から別々に通水するこ
とも可能である。

低圧段蒸発器ＥＬの冷媒液は冷媒ポンプ７により冷媒管
８、弁９．１０を経て高圧段蒸発器ＥＨに入り温水管１
Ｔの温水により加熱されて蒸発し蒸気管１３を経て高圧
段吸収器ＡＨに入る。

一方低圧段吸収器ＡＬから中間濃度溶液は溶液ポンプ１
、中間濃度溶液管２を通り低圧段および高圧段熱交換器
ＸＬおよびＸＨを経て加熱され高圧段吸収器ＡＨに入り
前述の冷媒蒸気を吸収する。

この際吸収熱により沸点上昇に相当する温度まで溶液が
加熱され高温水管３３を加熱し、熱源温水より高い温度
の高温水を得ることができる。

冷媒を吸収して希薄となった稀溶液は稀溶液管３、弁を
経て発生器Ｇに入り、温水管１６の温水により加熱され
て蒸気を発生し濃縮され、濃溶液は濃溶液管５、弁６を
経て低圧段吸収器ＡＬに入り冷却水管３２の冷却水に冷
やされ再び溶液ポンプ１にて送られサイクルを繰り返す
。

一方発生器Ｇにて発生した冷媒蒸気は蒸気管１４を経て
凝縮器Ｃに達し冷却水管３１の冷却水により冷やされて
凝縮し戻り管３０減圧弁２９を経て低圧段蒸発器ＥＬに
入り冷水管３４の冷水の熱により一部蒸発しその蒸気は
、蒸気管１５を経て低圧段吸収器ＡＬに入り溶液に吸収
される。

冷水管３４内の冷水は冷媒蒸発により熱を奪われて低温
となり、出口からは冷却水より低温の冷水を得ることが
できる。

冷媒ポンプ７により送られる冷媒のうち一部は分岐管１
２に入り再び低圧段蒸発器ＥＬに戻り蒸発が促進される
。

負荷の変動その他の熱的変動があった場合は出力端に設
けられた温度検出器３５．３６により検知し、三方弁２
０．２３を操作し温水管１６．１７を通る熱源温水を制
御し高温水および冷水の温度を所要の値に保つようにな
っている。

しかし、上記の如き、第１図で示される従来のものの例
においては、凝縮器Ｃで凝縮した冷媒液を低圧段蒸発器
ＥＬに送り、ここから必要個所に分配していたが、この
低圧段蒸発器ＥＬは冷媒の温度レベルが冷媒サイクル中
で最も低く、冷媒液にとっては最も低エネルギーの個所
である。

このため、凝縮器Ｃかも低圧段蒸発器ＥＬに冷媒液を送
ると、まずそれ自身の液温を下げ低エネルギー状態とな
るためフラッシュして冷媒蒸気を発生し、低圧段吸収器
ＡＬの負荷を増大している。

この低温となった冷媒液はポンプで高圧段蒸発器ＥＨと
いう高い温度のエネルギー状態を要求される個所に揚液
されるので、冷媒液を予熱するために他の熱源からの加
熱を行なうとすればその熱源のエネルギーは損失となる
ので、その損失を防止する必要がある。

また、発生器Ｇかもの過熱冷媒は高温の溶液中から分離
されるためかなり高温の状態で凝縮器Ｃに導かれ、その
まま凝縮器Ｃの冷却水に捨られている。

従来のものは上記の如き欠点を有するものであるが、本
発明は、凝縮器から低圧段蒸発器への高温の冷媒液を、
低圧段蒸発器から高圧段蒸発器に送る低温の冷媒液と熱
交換して冷却することにより、従来のものの上記の欠点
を除き、蒸発器におけるフラッシュ損失を最小とするこ
とができるハイブリッド型吸収式ヒートポンプを提供す
ることを目的とするものである。

さらに本発明は、発生器からの過熱冷媒蒸気と、低圧側
蒸発器から高圧側蒸発器に送る冷媒液との間で熱交換す
ることにより、凝縮器に放熱される熱をできるだけ回収
し、冷媒液の予熱に利用することができるハイブリッド
型吸収式ヒートポンプを提供することも目的とするもの
である。

本発明は、吸収器、発生器、蒸発器、凝縮器、稀濃溶液
熱交換器およびこれらを接続する流体径路を有し、発生
器と凝縮器とを中間圧に保ち、これより高圧に保持され
た少くとも一段の吸収器および蒸発器を備え、かつ上記
中間圧より低圧に保持された少くとも一段の吸収器およ
び蒸発器を備え、発生器と高圧段蒸発器に熱源として温
水などの加熱媒体を導ひき、凝縮器と低圧段吸収器に冷
却水などの冷却媒体を導ひき、前記熱源よりも高温の高
温水などの熱エネルギー源の生成と、冷却水などの冷却
媒体よりも低温の冷水などの冷熱源の生成とを同時に又
は必要に応じて何れか一方の生成を行なうことができる
ようにしたハイブリッド型吸収式ヒートポンプにおいて
、前記低圧段蒸発器の冷媒を前記高圧段蒸発器に導く冷
媒径路を設け、該冷媒径路中の冷媒と、前記凝縮器から
前記低圧段蒸発器へ導かれる冷媒との間の熱交換を行な
う熱交換器を設けたことを特徴とする・・イブリッド型
吸収式ヒートポンプである。

本発明を実施例につき図面を用いて説明すれば、第２図
は、冷媒系統の簡略化された線図であり、第１図と異な
るところは、熱交換器４４及び４５が備えられているこ
とであり、その他の部分は第１図のものと同様である。

熱交換器４５は、低圧段蒸発器ＥＬの冷媒を高圧段蒸発
器ＥＨに導く冷媒径路である冷媒管８中の冷媒と、凝縮
器Ｃかも低圧段蒸発器ＥＬへ戻り管３０により導かれる
冷媒との間の熱交換を行なうものである。

この熱交換器４５により、戻り管３０の冷媒は冷却され
てから低圧側蒸発器ＥＬに入るので、フラッシュ損失を
小さくすることができる。

さらに、この熱交換器４５により低温の低圧側蒸発器Ｅ
Ｌの冷媒は予熱された後高圧側蒸発器ＥＨに送られるの
で熱の有効利用がはかれる。

熱交換器４４は、発生器Ｇから凝縮器Ｃ内までに至る冷
媒径路である蒸気管１４の冷媒と、低圧段蒸発器ＥＬか
も高圧段蒸発器ＥＨへの冷媒管８中の冷媒との熱交換を
行なうものであり、凝縮器Ｃにおいて冷却水に無駄に捨
てられる熱を回収して冷媒の予熱を行ない、熱の有効利
用をはかることができる。

冷媒ポンプ７は、冷媒液を蒸発器チューブ上に均一に散
布するためのスプレーポンプと兼用してもよい。

第３図は別の実施例で、第２図における熱交換器４４が
凝縮器Ｃの中に設けられたものである。

上述の例について高圧段蒸発器ＥＨ又は低圧段蒸発器Ｅ
Ｌ何れの場合でもチューブの伝熱向上のために必要に応
じて第４図の如くスプレー用の冷媒ポンプＴ及びスプレ
ー管４６を設けて冷媒液を循環せしめてスプレーを行な
うことができる。

本発明により、凝縮器から低圧側蒸発器に入る冷媒を冷
却して蒸発器におけるフラッシュ損失を最小に抑え、他
の熱源のエネルギーを必要とせず、冷媒液の予熱を行な
い、運転効率のよいハイブリッド型吸収式ヒートポンプ
を提供することができ、実用上、省エネルギー上極めて
犬なる効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のものの例のフローシート、第２図は本発
明の実施例の冷媒サイクルのフローシート、第３図、第
４図は本発明の実施例の冷媒サイクルのフローシートで
ある。 Ｇ・・・・・・発生器、Ｃ・・・・・・凝縮器、ＡＨ・
・・・・・高圧段吸収器、ＡＬ・・・・・・低圧段吸収
器、ＥＨ・・・・・・高圧段蒸発器、ＥＬ・・・・・・
低圧段蒸発器、ＸＨ・・・・・・高圧段熱交換器、ＸＬ
・・・・・・低圧段熱交換益、１・・・・・・溶液ポン
プ、２・・・・・・中間濃度溶液管、３・・・・・・稀
溶液管、４．６，９，１０，１１．１９・・・・・・弁
、５・・・・・・濃溶液管、７，３９・・・・・・冷媒
ポンプ、８，４０゜４１．４２・・・・・・冷媒管、１
２・・・・・・分岐管、１３゜１４．１５・・・・・・
蒸気管、１６，１７・・・・・・温水管、１８．２６・
・・・・・入口部、２０，２３・・・・・・三方弁、２
１・・・・・・入口管、２２，２７・・・・・・出口部
、２４・・・・・・連絡管、２８・・・・・・出口管、
２９・・・・・・減圧弁、３０・・・・・・戻り管、３
１，３２・・・・・・冷却水管、３３・・・・・・高温
水管、３４・・・・・・冷水管、３５．３６・・・・・
・温度検出器、３７，３８・・・・・・液面検出計、４
４゜４５・・・・・・熱交換器、４６・・・・・・スプ
レー管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吸収器、発生器、蒸発器、凝縮器、稀濃溶液熱交換
   器およびこれらを接続する流体径路を有し発生器と凝縮
   器とを中間圧に保ち、これより高圧に保持された少くと
   も一段の吸収器および蒸発器を備え、かつ上記中間圧よ
   り低圧に保持された少くとも一段の吸収器および蒸発器
   を備え、発生器と高圧段蒸発器に熱源として温水などの
   加熱媒体を導ひき、凝縮器と低圧段吸収器に冷却水など
   の冷却媒体を導ひき、前記熱源よりも高温の高温水など
   の熱エネルギー源の生成と、冷却水などの冷却媒体より
   も低温の冷水などの冷熱源の生成とを同時に又は必要に
   応じて何れか一方の生成を行なうことができるようにし
   たハイブリッド型吸収式ヒートポンプにおいて、 前記低圧段蒸発器の冷媒を前記高圧段蒸発器に導く冷媒
   径路を設け、該冷媒径路中の冷媒と、前記凝縮器から前
   記低圧段蒸発器へ導かれる冷媒との間の熱交換を行なう
   熱交換器を設けたことを特徴とするハイブリッド型吸取
   式ヒートポンプ。 ２ 吸収器、発生器、蒸発器、凝縮器、稀濃溶液熱交換
   器およびこれらを接続する流体径路を有し。 発生器と凝縮器とを中間圧に保ち、これより高圧に保持
   された少くとも一段の吸収器および蒸発器を備え、かつ
   上記中間圧より低圧に保持された少くとも一段の吸収器
   および蒸発器を備え、発生器と高圧段蒸発器に熱源とし
   て温水などの加熱媒体を導き、凝縮器と低圧段吸収器に
   冷却水などの冷却媒体を導ひき、前記熱源よりも高温の
   高温水などの熱エネルギー源の生成と、冷却水などの冷
   却媒体よりも低温の冷水などの冷熱源の生成とを同時に
   又は必要に応じて何れか一方の生成を行なうことができ
   るようにしたハイブリッド型吸収式ヒートポンプにおい
   て 前記低圧段蒸発器の冷媒を前記高圧段蒸発器に導（冷媒
   径路を設け、該冷媒径路中の冷媒と、前記凝縮器から前
   記低圧段蒸発器へ導かれる冷媒との間の熱交換を行なう
   熱交換器を設け、かつ前記発生器から前記凝縮器内まで
   に至る冷媒径路の冷媒と、前記低圧段蒸発器から前記高
   圧段蒸発器へ導かれる冷媒との間の熱交換を行なう熱交
   製器を設けたことを特徴とするハイブリッド型吸収式ヒ
   ートポンプ。