(57)【要約】【課題】簡単な構成で効率良く不凝縮ガスを抽気することができる第二種吸収式ヒートポンプを提供する。【解決手段】蒸発器２と、吸収器３と、再生器４と、凝縮器５とを備えて構成される第二種吸収式ヒートポンプ１であって、再生器４から吸収器３５の吸収溶液Ｓの全量が通過する吸収溶液供給経路１１において、吸収器３の前段に、吸収器抽気タンク３０が設けられ、当該吸収器抽気タンク３０の前段にエゼクタ３１が設けられ、このエゼクタ３１には、吸収器３からの抽気経路１２が接続され、エゼクタ３１を通過する吸収溶液Ｓの流れによって吸収器３内の不凝縮ガスＮが抽気経路１２を介して吸収溶液供給経路１１に抽気され、吸収器抽気タンク３０に収集されるようになされたものである。【選択図】図１
2014062690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒液を加熱し、冷媒蒸気を発生させる蒸発器と、
吸収溶液が前記蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収する際の吸収熱で被加熱媒体を加熱する吸収器と、
前記吸収器にて冷媒蒸気を吸収することにより溶質濃度が低くなった吸収希溶液を導入し、加熱することで冷媒蒸気を発生し、同時に溶質濃度が高い吸収溶液を生成する再生器と、
前記再生器にて発生した冷媒蒸気を冷却し、冷媒液を生成する凝縮器とを備えて構成される第二種吸収式ヒートポンプであって、
再生器から吸収器への吸収溶液の全量が通過する吸収溶液供給経路において、吸収器の前段に、吸収器抽気タンクが設けられ、当該吸収器抽気タンクの前段にエゼクタが設けられ、このエゼクタには、吸収器からの抽気経路が接続され、エゼクタを通過する吸収溶液の流れによって吸収器内の不凝縮ガスが抽気経路を介して吸収溶液供給経路に抽気され、吸収器抽気タンクに収集されるようになされたことを特徴とする第二種吸収式ヒートポンプ。
【請求項２】
凝縮器から蒸発器への冷媒が通過する冷媒供給経路において、凝縮器の後段に凝縮器抽気タンクが設けられ、吸収器抽気タンクと凝縮器抽気タンクとには、一つの真空ポンプから、これら吸収器抽気タンクおよび凝縮器抽気タンクに収集された不凝縮ガスを排気する排気経路が設けられた請求項１記載の第二種吸収式ヒートポンプ。
【請求項３】
吸収器抽気タンクおよびエゼクタが、吸収器に接続された抽気経路の接続口よりも上方に位置するように配置された請求項１または２記載の第二種吸収式ヒートポンプ。
【請求項４】
凝縮器抽気タンクの上面または側面上部に設けられた接続口に、凝縮器からの冷媒供給経路が接続されてなる請求項２または３記載の第二種吸収式ヒートホンプ。
【請求項５】
凝縮器抽気タンクと凝縮器とを接続する冷媒供給経路は、凝縮器から凝縮器抽気タンクに向かう全域において、平行または下り勾配である請求項４記載の第二種吸収式ヒートポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不凝縮ガスの排気機能を有する第二種吸収式ヒートポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、第二種吸収式ヒートポンプは、蒸発器において、加熱媒体によって冷媒液を加熱して冷媒蒸気を発生させ、この発生した冷媒蒸気を、吸収器において、吸収溶液に吸収させ、この際発生する吸収熱で被加熱媒体を加熱するように構成されている。再生器においては、溶質濃度が低くなった吸収溶液を加熱媒体によって加熱することで、冷媒蒸気を発生させるとともに、溶質濃度が高くなった吸収溶液を生成するように構成されている。凝縮器においては、再生器で発生した冷媒蒸気を冷却媒体によって冷却することで、凝縮液化させ、冷媒液を生成するように構成されている。
【０００３】
このような第二種吸収式ヒートポンプは、内部が真空となっているが、配管接続部から大気が侵入したり、ヒートポンプを構成する鋼材と吸収溶液とが反応して水素ガスが発生したりする。このような不凝縮ガスは、ヒートポンプの能力を著しく低下させるため、排気する必要がある。
【０００４】
そこで、従来より、ヒートポンプ内の不凝縮ガスを排気する構成として、凝縮器から蒸発器への冷媒液の冷媒供給経路を分岐し、この分岐経路にエゼクタおよび抽気タンクを設け、凝縮器内の不凝縮ガスを、エゼクタを介して抽気タンクに収集し、排気することが行われていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４５４２９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の第二種吸収式ヒートポンプにおいては、冷媒供給経路から分岐した分岐経路に冷媒液を流すことによってエゼクタを作用させて凝縮器内の不凝縮ガスを抽気するため、抽気した不凝縮ガスとともに抽気タンクに冷媒液が溜まることとなる。したがって、抽気タンクには、当該抽気タンクから凝縮器へと冷媒液を戻す経路を設けなければならず、経路が複雑化することとなる。また、冷媒供給経路を流れる冷媒液の一部を分岐経路に分岐させてエゼクタを作用させるため、冷媒液の流れを十分に確保しなければならない。
【０００７】
本発明は、係る実情に鑑みてなされたものであって、簡単な構成で効率良く不凝縮ガスを抽気することができる第二種吸収式ヒートポンプを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明に係る第二種吸収式ヒートホンプは、冷媒液を加熱し、冷媒蒸気を発生させる蒸発器と、吸収溶液が前記蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収する際の吸収熱で被加熱媒体を加熱する吸収器と、前記吸収器にて冷媒蒸気を吸収することにより溶質濃度が低くなった吸収希溶液を導入し、加熱することで冷媒蒸気を発生し、同時に溶質濃度が高い吸収溶液を生成する再生器と、前記再生器にて発生した冷媒蒸気を冷却し、冷媒液を生成する凝縮器とを備えて構成される第二種吸収式ヒートポンプであって、再生器から吸収器への吸収溶液の全量が通過する吸収溶液供給経路において、吸収器の前段に、吸収器抽気タンクが設けられ、当該吸収器抽気タンクの前段にエゼクタが設けられ、このエゼクタには、吸収器からの抽気経路が接続され、エゼクタを通過する吸収溶液の流れによって吸収器内の不凝縮ガスが抽気経路を介して吸収溶液供給経路に抽気され、吸収器抽気タンクに収集されるようになされたものである。
【０００９】
第二種吸収式ヒートポンプは、凝縮器から蒸発器への冷媒が通過する冷媒供給経路において、凝縮器の後段に凝縮器抽気タンクが設けられ、吸収器抽気タンクと凝縮器抽気タンクとには、一つの真空ポンプから、これら吸収器抽気タンクおよび凝縮器抽気タンクに収集された不凝縮ガスを排気する排気経路が設けられたものであってもよい。
【００１０】
第二種吸収式ヒートポンプは、吸収器抽気タンクおよびエゼクタが、吸収器に接続された抽気経路の接続口よりも上方に位置するように配置されたものであってもよい。
【００１１】
第二種吸収式ヒートポンプは、凝縮器抽気タンクの上面または側面上部に設けられた接続口に、凝縮器からの冷媒供給経路が接続されてなるものであってもよい。
【００１２】
第二種吸収式ヒートホンプは、凝縮器抽気タンクと凝縮器とを接続する冷媒供給経路は、凝縮器から凝縮器抽気タンクに向かう全域において、平行または下り勾配であるものであってもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、不凝縮ガスを抽気するための専用の経路を設けることなく、再生器から吸収器への吸収溶液供給経路にエゼクタを設け、このエゼクタを通過する吸収溶液の流れを利用して、吸収器内の不凝縮ガスを、抽気経路を介して吸収溶液供給経路に抽気し、吸収器抽気タンクに収集することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る第二種吸収式ヒートポンプの全体構成の概略を示す冷媒回路図である。
【図２】（ａ）は本発明に係る第二種吸収式ヒートポンプにおけるエゼクタの構成の概略を示す断面図、（ｂ）は吸収器抽気タンクの構成の概略を示す断面図である。
【図３】本発明に係る第二種吸収式ヒートポンプにおける凝縮器抽気タンクの構成の概略を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は本発明に係る第二種吸収式ヒートポンプ１の全体構成の概略を示す冷媒回路図を示している。
【００１７】
本発明に係る第二種吸収式ヒートポンプ１は、蒸発器２と、吸収器３と、再生器４と、凝縮器５とを具備し、再生器４から吸収器３への吸収溶液Ｓの全量が通過する吸収溶液供給経路１１において、吸収器３の前段に、吸収器抽気タンク３０が設けられ、当該吸収器抽気タンク３０の前段にエゼクタ３１が設けられ、このエゼクタ３１には、吸収器３からの抽気経路１２が接続され、エゼクタ３１を通過する吸収溶液Ｓの流れによって吸収器３内の不凝縮ガスＮが抽気経路１２を介して吸収溶液供給経路１１に抽気され、吸収器抽気タンク３０に収集されるようになされている。
【００１８】
蒸発器２は、冷媒液Ｒを加熱して冷媒蒸気Ｒｇを発生するように構成されている。蒸発器２と凝縮器５との間は、冷媒供給経路１３で接続されている。この冷媒供給経路１３は、凝縮器５から蒸発器２に向かって順に、凝縮器抽気タンク５０、冷媒ポンプ１３ｐ、膨張弁１３ｖを経由するようにこれら凝縮器抽気タンク５０、冷媒ポンプ１３ｐ、膨張弁１３ｖが接続されている。蒸発器２と吸収器３との間は、冷媒蒸気供給経路１４で接続されている。この冷媒蒸気供給経路１４は、蒸発器２と吸収器３との間に、レシーバ６が接続されている。
【００１９】
これにより、凝縮器５から冷媒供給経路１３を経て蒸発器２に供給された冷媒液Ｒは、この蒸発器２で加熱され、冷媒蒸気Ｒｇとなった後、冷媒蒸気供給経路１４からレシーバ６を経て吸収器３へと供給される。
【００２０】
吸収器３は、再生器４から供給される吸収溶液Ｓが、冷媒蒸気供給経路１４から供給される冷媒蒸気Ｒｇを吸収して吸収熱を発生するようになされている。吸収器３は、この吸収熱によって、当該吸収器３内に設けた熱交換器３２を流れる被加熱媒体Ｔを加熱して熱出力を得ることができるように構成されている。吸収器３の上部と再生器４の底部との間は、吸収溶液供給経路１１によって接続されている。この吸収溶液供給経路１１は、再生器４から吸収器３に向かって順に、溶液ポンプ１１ｐ、溶液熱交換器７、膨張弁１１ｖ、エゼクタ３１、吸収器抽気タンク３０が接続されている。吸収器３の底部と再生器４の上部との間は、膨張弁１５ｖを介して吸収希溶液回収経路１５によって接続されている。吸収溶液供給経路１１と吸収希溶液回収経路１５とは、溶液熱交換器７によって互いに熱交換するように構成されている。吸収器３は、吸収器３内の液だまり３ａよりも高い側壁面の位置Ｐに、エゼクタ３１に接続される抽気経路１２が設けられている。
【００２１】
これにより、吸収器３の上部から冷媒蒸気供給経路１４を経て供給された冷媒蒸気Ｒｇは、同じく吸収器３の上部から吸収溶液供給経路１１を経て供給された吸収溶液Ｓに吸収され、その際の吸収熱で被加熱媒体Ｔの熱交換器３２を加熱するようになされている。冷媒蒸気Ｒｇの吸収によって溶質濃度が低くなった吸収希溶液Ｓｄは、吸収器３の底部から吸収希溶液回収経路１５を介して再生器４へと回収するようになされている。また、吸収希溶液回収経路１５から再生器４へと回収される吸収希溶液Ｓｄは、吸収器３で吸収熱が全て回収されずに未回収熱を有するので、溶液熱交換器７は、この未回収熱を有する吸収希溶液Ｓｄが流れる吸収希溶液回収経路１５と、再生器４からの吸収溶液Ｓが流れる吸収溶液供給経路１１との間で熱交換し、吸収器３へと供給される吸収溶液Ｓの温度を高めるように構成されている。
【００２２】
なお、吸収器抽気タンク３０およびエゼクタ３１は、この抽気経路１２を接続した位置Ｐよりも高い位置に配置される。エゼクタ３１は、図２（ａ）に示すように、対向する接続口３１ａ，３１ｂに、それぞれ再生器４から吸収器３への吸収溶液Ｓの全量が流れる吸収溶液供給経路１１を接続するようになされている。このエゼクタ３１の中間部３１０は、縮径されたベンチュリ部を形成するようになされており、この中間部から分岐された接続口３１ｃに、抽気経路１２を接続するようになされている。このエゼクタ３１は、縮径した中間部３１０によって、吸収溶液供給経路１１を流れる吸収溶液Ｓを減圧して加速させ、これによって生じる吸引力で、接続口３１ｃに接続した抽気経路１２を吸引し、吸収器３内に発生した不凝縮ガスＮを、抽気経路１２からエゼクタ３１を介して吸収溶液供給経路１１へと抽気することができる。また、抽気された不凝縮ガスは、吸収溶液Ｓとともに、流れの後段側にある吸収器抽気タンク３０に溜められる。吸収器抽気タンク３０は、図２（ｂ）に示すように、上面に設けられた接続口３０ａにエゼクタ３１からの吸収溶液供給経路１１が接続される。また、底面に設けられた接続口３０ｂに吸収器３への吸収溶液供給経路１１が接続される。さらに、側面の上部に設けられた接続口３０ｃに、真空ポンプ８からの排気経路８０が接続される。
【００２３】
吸収器抽気タンク３０は、上部にある程度の空間を残して略満液状態で所定の液レベルの高さを保っているが、エゼクタ３１から抽気した不凝縮ガスＮが溜まりだすと、当該吸収器抽気タンク３０の吸収溶液Ｓの液レベルＬを押し下げることとなる。したがって、この液レベルＬを管理しておき、液レベルＬがある一定の高さよりも低くなれば、不凝縮ガスＮが発生したものと判断し、真空ポンプ８を作動させて吸収器抽気タンク３０内の不凝縮ガスＮを、排気経路８０を介して排気する。
【００２４】
再生器４は、吸収希溶液Ｓｄを加熱して冷媒蒸気Ｒｇを発生させるとともに、溶質濃度が高くなった冷媒溶液Ｓを生成するように構成されている。再生器４の上部と凝縮器５の上部との間は、冷媒蒸気供給経路１６によって接続されている。再生器４の上部には、吸収希溶液回収経路１５が接続されている。この吸収希溶液回収経路１５は、膨張弁１５ｖと再生器４との間の分岐点ａから、レシーバ６の底部に接続する冷媒蒸気回収経路１７が接続されている。この冷媒蒸気回収経路１７にも膨張弁１７ｖが設けられている。この膨張弁１７ｖとレシーバ６との間の冷媒蒸気回収経路１７の分岐点ｂからは、冷媒供給経路１３へのバイパス経路１８が設けられている。このバイパス経路１８には、開閉弁１８ｖが設けられており、通常時は「閉」となっている。
【００２５】
これにより、吸収器３から吸収希溶液回収経路１５を経て再生器４に供給された吸収希溶液Ｓｄは、この再生器４で加熱され、冷媒蒸気供給経路１６から凝縮器５へと冷媒蒸気Ｒｇが供給される。この冷媒蒸気Ｒｇの供給により、溶質濃度が高くなった吸収溶液Ｓは、溶液ポンプ１１ｐによって吸収溶液供給経路１１から吸収器３へと供給される。
【００２６】
凝縮器５は、再生器４から冷媒蒸気供給経路１６を介して供給される冷媒蒸気Ｒｇを冷却して凝縮液化するように構成されている。凝縮器５の上部には、冷媒蒸気供給経路１６が接続されている。凝縮器５の底部には、冷媒供給経路１３が接続されている。
【００２７】
これにより、再生器４から冷媒蒸気供給経路１６を経て凝縮器５に供給された冷媒蒸気Ｒｇは、この凝縮器５で冷却され、冷媒液Ｒとなった後、冷媒供給経路１３から凝縮器抽気タンク５０、冷媒ポンプ１３ｐ、膨張弁１３ｖを経て蒸発器２へと供給される。
【００２８】
なお、凝縮器抽気タンク５０は、凝縮器５の底面よりも低い位置に設けられる。凝縮器抽気タンク５０は、図３に示すように、上面に設けられた接続口５０ａに凝縮器５からの冷媒供給経路１３が接続される。また、底面に設けられた接続口５０ｂに蒸発器２への冷媒供給経路１３が接続される。さらに、側面の上部に設けられた接続口５０ｃに、真空ポンプ８からの排気経路８０が接続される。凝縮器抽気タンク５０の接続口５０ａに接続される凝縮器５からの冷媒供給経路１３は、全域において平行または下り勾配となるように設置される。これにより、凝縮器５で凝縮液化した冷媒液Ｒは、凝縮器５ではなく、この凝縮器５から冷媒供給経路１３を流れて凝縮器抽気タンク５０に溜められることとなる。      
【００２９】
この際、凝縮器抽気タンク５０は、上部にある程度の空間を残して略満液状態で所定の液レベルＬを保っているが、不凝縮ガスが発生すると、凝縮器５から冷媒液Ｓとともに不凝縮ガスＮが凝縮器抽気タンク５０へ流入し、当該凝縮器抽気タンク５０の冷媒液Ｓの液レベルＬを押し下げることとなる。したがって、この液レベルＬを管理しておき、液レベルＬがある一定の高さよりも低くなれば、不凝縮ガスＮが発生したものと判断し、真空ポンプ８を作動させて凝縮器抽気タンク５０内の不凝縮ガスＮを、排気経路８０を介して排気する。
【００３０】
このようにして構成される第二種吸収式ヒートポンプ１は、吸収溶液供給経路１１を通過する吸収溶液Ｓの全量の流れを利用して、吸収器３に発生する不凝縮ガスＮを、抽気経路１２からエゼクタ３１を介して吸収器抽気タンク３０に抽気することができる。したがって、不凝縮ガスＮの抽気のために、吸収溶液供給経路１１を分岐させることもなく、簡単な構成で不凝縮ガスＮの回収をすることができる。
【００３１】
また、第二種吸収式ヒートポンプ１は、吸収器抽気タンク３０の液レベルＬと、凝縮器抽気タンク５０の液レベルＬとをそれぞれ管理し、ある一定の液レベルＬよりも低くなった場合にのみ真空ポンプ８を作動させて、該当する吸収器抽気タンク３０およびまたは凝縮器抽気タンク５０内の不凝縮ガスＮを排気する構成であるため、真空ポンプ８を常時運転することなく、断続運転で排気することができる。また、真空ポンプ８を断続的に運転することで対応できるので、一台の真空ポンプ８によって、吸収器３と凝縮器５との双方で発生する不凝縮ガスＮを排気することができる。吸収器３と凝縮器５との双方で発生する不凝縮ガスＮを排気することができるので、不凝縮ガスＮの除去効果に優れたものとなる。
【００３２】
なお、本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【符号の説明】
【００３３】
１  第二種吸収式ヒートポンプ
１１  吸収溶液供給経路
１２  抽気経路
２  蒸発器
３  吸収器
３０  吸収器抽気タンク
３１  エゼクタ
４  再生器
５  凝縮器
５０  凝縮器抽気タンク
８  真空ポンプ
８０  排気経路
Ｎ  不凝縮ガス
Ｓｄ  吸収希溶液
Ｓ  吸収溶液
Ｔ  被加熱媒体
Ｒ  冷媒液
Ｒｇ  冷媒蒸気
【図１】
2014062690.tif 000003
【図２】
2014062690.tif 000004
【図３】
2014062690.tif 000005