JPH0670535B2 - 吸収ヒ−トポンプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、蒸発器に熱源流体を供給し、吸収器における
吸収液の冷媒を吸収する際に発生する熱（以下、吸収熱
と云う）と凝縮器における冷媒の凝縮熱で温水等被加熱
流体を加熱して取り出す吸収ヒートポンプの改良に関す
る。

此種吸収ヒートポンプにおいては、蒸発器に供給する熱
源流体の温度が低くなり過ぎたり、或いは吸収器に供給
する被加熱流体の温度が高くなり過ぎると、吸収器に散
布される吸収液の飽和蒸気圧が冷媒蒸気圧より高くな
り、冷媒蒸気が吸収器から蒸発器へ逆移動し蒸発器にお
いて凝縮する現象を生じ、正常なヒートポンプ運転が行
なわれなくなる問題がある。

すなわち、此種吸収ヒートポンプにおいては、被加熱流
体の温度が熱源流体の温度より高いときには、吸収器に
供給された被加熱流体の熱が蒸発器に供給された熱源流
体に逆放熱されると云う問題点がある。尚、ここに云う
被加熱流体温度が熱源流体温度より高いときは、被加熱
流体温度と熱源流体温度とが吸収器に散布される吸収液
の飽和蒸気圧を蒸発器内の冷媒蒸気圧より高くならしめ
るような関係にあるときを云う。

本発明は、斯る点に鑑み、此種吸収ヒートポンプにおい
て、吸収器及び凝縮器からの放熱を利用して被加熱流体
を取り出すヒートポンプ系と、発生器からの冷媒蒸気の
凝縮熱を利用して被加熱流体を取り出すボイラー系とを
構成し、かつ蒸発器に供給する熱源流体の温度と吸収器
に供給する被加熱流体の温度とを検出して比較する機構
並びに該機構からの信号によりヒートポンプ系とボイラ
ー系とを切替える機構を備えた構成を採ることにより、
被加熱流体を安定的に昇温することを目的としたもので
ある。

以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。第１図
において（１）は灯油等の燃焼加熱室（２）を有し、吸
収液から冷媒蒸気を加熱分離する発生器、（３）は発生
器（１）からの冷媒蒸気を凝縮冷却する凝縮器、（４）
は凝縮器（３）からの冷媒液を気化せしめる蒸発器、
（５）は蒸発器（４）からの気化冷媒を吸収液に吸収せ
しめる吸収器、（６）は溶液熱交換器で、これらは冷媒
蒸気管（７）、開閉弁（８）を有する冷媒液流下管
（９）、冷媒ポンプ（10）を有する冷媒循環路（11）、
溶液ポンプ（12）を有する稀液管（13）及び濃液管（1
4）で接続されて吸収ヒートポンプサイクルを形成す
る。

（15）は凝縮器（３）と発生器（１）とを接続した開閉
弁（16）付きの冷媒液管で、該管と冷媒蒸気管（７）を
通して発生器（１）と凝縮器（３）間の冷媒循環サイク
ルが形成される。

（17）は冷媒循環路（11）と吸収器（５）とを接続した
開閉弁（18）付きの冷媒ブロー管であり、（19）は燃焼
加熱室（２）への燃料供給管で、該管には燃料制御弁
（20）が配設されている。

（21）は蒸発器（４）に収納した熱源管、（22）は吸収
器（５）及び凝縮器（３）に収納した被加熱流体取り出
し管で、該管には三方弁（23）を介して吸収器（５）を
側路するバイパス管（24）が配設されている。

（25）及び（26）は熱源管（21）及び被加熱流体取出し
管（22）に供給される夫々の流体の温度を検出する検出
器、（27）は検出器（25）、（26）からの信号を受け、
熱源流体の温度が被加熱流体の温度より高いときは前記
開閉弁（８）を開、三方弁（23）の吸収器（５）側流路
を開、開閉弁（16）を閉、三方弁（23）のバイパス管
（24）側流路を閉に、また熱源流体の温度が被加熱流体
の温度と同一若しくは低いときは前記開閉弁（８）を
閉、三方弁（23）の吸収器（５）側流路を閉、開閉弁
（16）を開、三方弁（23）のバイパス管（24）側流路を
開に切替える制御器である。熱源流体の温度と被加熱流
体の温度との比較は前記検出器（25）（26）からの信号
を比較演算することによって行なう。この比較演算は、
熱源流体温度をｘ、被加熱流体温度をｙ、温度定数をｋ
とすると、（ｘ＋ｋ）の値とｙの値のいずれが大きいか
を比較して行なう。尚、温度定数ｋの値は吸収器（５）
に散布される吸収液の設計濃度によって適宜設定され
る。

而して、前記熱源管（21）には工場温排水や太陽熱温水
等の熱源流体を供給し、前記燃焼加熱室（２）に燃料供
給して発生器（１）を駆動し、前記被加熱流体取り出し
管（22）に水等の被加熱流体を流して運転する。

（イ）ｘ＋ｋ＞ｙの場合（即ち、熱源流体温度＞被加熱
流体温度の場合） この場合は、制御器（27）により、開閉弁（16）（18）
を全閉にし、又、三方弁（23）のバイパス管（24）側流
路も全閉とし、開閉弁（８）及び三方弁（23）の吸収器
（５）側流路を開いて吸収ヒートポンプ運転を行ない、
前記取り出し管（22）から昇温された被加熱流体を得
る。

すなわち、吸収ヒートポンプサイクルを形成して吸収器
（５）での吸収熱及び凝縮器（３）での冷媒凝縮熱で加
熱するヒートポンプ系から昇温された被加熱流体を取り
出す。

（ロ）ｘ＋ｋ≦ｙの場合（即ち、熱源流体温度≦被加熱
流体温度の場合） この場合は、制御器（27）により、三方弁（23）のバイ
パス管（24）側流路を開き、吸収器（５）側流路を閉
じ、開閉弁（16）を開くと共に開閉弁（８）を閉じて運
転し、前記取り出し管（22）から昇温された被加熱流体
を得る。

すなわち、発生器（１）と凝縮器（３）との間の冷媒の
循環サイクルを形成して凝縮器（３）での冷媒凝縮熱で
加熱するヒートポンプ系から昇温された被加熱流体を取
り出す。

尚、この場合には、開閉弁（18）を開いて蒸発器（４）
内の未蒸発冷媒液を吸収器（５）内の吸収液に混入さ
せ、発生器（１）に還流する吸収液濃度をうすめて、該
発生器内の吸収液沸騰温度を低下せしめ、吸収液を昇温
するためのエネルギーを節約することが好ましい。尤も
開閉弁（18）付きの冷媒ブロー管（17）を設けなくても
良い。

このように、熱源流体の温度と被加熱流体の温度を比較
して被加熱流体を吸収ヒートポンプ系とボイラー系との
いずれかに切替えて取り出すようにすることにより、被
加熱流体からの逆放熱を防止し、安定的に被加熱流体を
昇温することができる。

尚、（28）は被加熱流体の凝縮器（３）出口側温度を検
知する検出器で、該検出器の信号により温度調節器（2
9）を介して燃料制御弁（20）の開度を制御し、被加熱
流体の取り出し温度を負荷に応じて調節する。

第２図は、本発明の他の実施例を示す図面で、第１図の
構成要素と同様のものは同一の図番を使用している。第
２図において、（30）は発生器（１）に付設した温水器
で、該温水器の上部を前記冷媒蒸気管（７）の分岐管
（31）と接続し、下部を発生器（１）に接続された冷媒
ドレン管（15）′と接続し、温水器（30）と発生器
（１）との間に冷媒の循環サイクルを形成するようにし
ている。（16）′は冷媒ドレン管（15）′に配設した開
閉弁である。そして、吸収器（５）及び凝縮器（３）に
収納している前記被加熱流体取り出し管（22）を更に温
水器（30）に収納し、被加熱流体取り出し管（22）には
三方弁（23）′を介して吸収器（５）及び凝縮器（３）
を側路するバイパス管（24）′を設けている。また（2
5）′は蒸発器（４）内の蒸気圧を検知する圧力検出
器、（26）′は吸収器（５）内の蒸気圧を検知する圧力
検出器である。尚、（28）′は被加熱流体の温水器（3
0）出口側温度を検知する検出器である。

而して、圧力検出器（25）′、（26）′からの信号を前
記制御器（27）に入力して演算させ、蒸発器（４）内圧
の方が吸収器（５）内圧より高い場合換言すれば熱源流
体温度の方が被加熱流体温度より高い場合には、制御器
（27）により三方弁（23）′のバイパス管（24）′側流
路を閉じると共に開閉弁（16）′を閉じ、三方弁（2
3）′の凝縮器（３）側流路を開き、吸収ヒートポンプ
サイクルを形成して吸収器（５）での吸収熱及び凝縮器
（３）での冷媒凝縮熱で加熱すヒートポンプ系から昇温
された被加熱流体を取り出し、蒸発器（４）内圧の方が
吸収器（５）内圧より低い場合換言すれば熱源流体温度
の方が被加熱流体温度より低い場合には、制御器（27）
により三方弁（23）′のバイパス管（24）′側流路を開
くと共に開閉弁（16）′を開き、三方弁（23）′の凝縮
器（３）側流路を閉じ、発生器（１）と温水器（30）と
の間の冷媒循環サイクルを形成して温水器（１）での冷
媒凝縮熱で加熱するボイラー系から昇温された被加熱流
体を取り出す。

尚、吸収器（５）内圧を直接検知して制御器（27）に信
号を入力する代りに吸収器（５）内に散布される吸収液
の比重を測定する検出器（26）″および吸収液の温度を
検知する検出器（26）からの信号を演算器（32）に入
力し、該演算器において吸収液濃度を算出し、かつ吸収
液の飽和蒸気圧を算出するようにして、制御器（27）に
信号を入力しても良い。

以上のように、本発明は、発生器、凝縮器、蒸発器、吸
収器及び溶液熱交換器を配管接続し、吸収ヒートポンプ
サイクルを形成して被加熱流体を吸収熱及び冷媒の凝縮
熱で加熱するヒートポンプ系と、冷媒の循環サイクルを
形成して被加熱流体を冷媒の凝縮熱で加熱するボイラー
系とを構成し、かつ蒸発器に供給する熱源流体の温度と
吸収器に供給する被加熱流体の温度とを検出して比較す
る機構を備えると共に熱源流体の温度の方が高いときに
はヒートポンプ系から被加熱流体を取り出し、被加熱流
体の温度の方が高いときにはボイラー系から被加熱流体
を取り出す切替機構を備えたものであるから、被加熱流
体からの逆放熱を防止し、安定的に被加熱流体を昇温す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示した回路構成概略説明
図、第２図は本発明の他の実施例を示した回路構成概略
説明図である。 （１）…発生器、（２）…凝縮器、（４）…蒸発器、
（５）…吸収器、（６）…溶液熱交換器、（８）…開閉
弁、（15）…冷媒液管、（15）′…冷媒ドレイン管、
（16）（16）′…開閉弁、（23）（23）′…三方弁、
（24）（24）′…バイパス管、（25）（25）′…検出
器、（26）（26）′（26）″（26）…検出器、（27）
…制御器、（30）…温水器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発生器、凝縮器、蒸発器、吸収器及び溶液
   熱交換器を配管接続し、吸収ヒートポンプサイクルを形
   成して被加熱流体を吸収液の冷媒吸収熱及び冷媒の凝縮
   熱で加熱するヒートポンプ系と、冷媒の循環サイクルを
   形成して被加熱流体を冷媒の凝縮熱で加熱するボイラー
   系とを構成し、かつ蒸発器に供給する熱源流体の温度と
   吸収器に供給する被加熱流体の温度とを検出して比較す
   る機構を備えると共に熱源流体の温度の方が高いときに
   はヒートポンプ系から被加熱流体を取り出し、被加熱流
   体の温度の方が高いときにはボイラー系から被加熱流体
   を取り出す切替機構を備えたことを特徴とする吸収ヒー
   トポンプ。