(57)【要約】【課題】蒸気圧縮機を用いて低温熱から熱を回収して高温高圧の蒸気を供給するヒートポンプでは、温度差が大きくなるほど効率が低下する。また、より低温まで熱を回収しようとすると効率が悪くなるので、熱回収量には限度があった。【解決手段】低温熱源を用いて低圧の作動媒体蒸気を発生し、これを圧縮機で圧縮して高温高圧の蒸気にして供給するヒートポンプにおいて、作動媒体蒸気を発生して温度低下した低温熱源媒体を駆動熱源とする吸収ヒートポンプを作動させ、駆動熱源よりも高温の作動媒体蒸気を発生し、これも圧縮機で高温高圧に圧縮して供給する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒蒸気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒蒸気を凝縮する凝縮器と、凝縮した液冷媒を減圧膨張させる減圧膨張装置と、減圧膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器を備え、加熱媒体を前記蒸発器に供給し、作動媒体を前記凝縮器に供給して前記加熱媒体より高温にし、高温の作動媒体を利用設備に供給する供給経路を備えたヒートポンプ装置において、
熱源からの加熱媒体を供給して、供給した加熱媒体より高温の熱を発生する吸収ヒートポンプを設置し、前記吸収ヒートポンプで発生した加熱媒体を前記ヒートポンプの前記蒸発器に供給するように構成したことを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項２】
作動媒体蒸気を圧縮して昇温する圧縮機を備え、前記圧縮機で昇温昇圧した作動媒体蒸気を利用設備に供給する供給経路を備えたヒートポンプ装置において、
熱源からの加熱媒体を供給して、供給した加熱媒体より高温の熱を発生する吸収ヒートポンプを設置し、前記吸収ヒートポンプで発生した熱により蒸発した作動媒体蒸気を前記圧縮機に供給して昇温昇圧するように構成したことを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項３】
作動媒体を供給する供給経路と外部熱源からの加熱媒体を供給する供給経路を持ち、前記加熱媒体の熱を利用して作動媒体を蒸発させる作動媒体蒸発器と、前記作動媒体蒸発器で蒸発した作動媒体蒸気を圧縮して昇温する圧縮機を備え、前記圧縮機で昇温昇圧した作動媒体蒸気を利用設備に供給する供給経路を備えたヒートポンプ装置において、
前記作動媒体蒸発器で作動媒体を蒸発させたあとの加熱媒体を供給して、供給した加熱媒体より高温の熱を発生する吸収ヒートポンプを設置し、前記吸収ヒートポンプで発生した熱により蒸発した作動媒体蒸気を、前記作動媒体蒸発器で蒸発した作動媒体蒸気と共に前記圧縮機に供給して昇温昇圧するように構成したことを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項４】
作動媒体を供給する供給経路と外部熱源からの加熱媒体を供給する供給経路を持ち、前記加熱媒体の熱を利用して作動媒体を蒸発させる作動媒体蒸発器と、前記作動媒体蒸発器で蒸発した作動媒体を圧縮して昇温する第１の圧縮機を備え、前記第１の圧縮機で昇温昇圧した作動媒体蒸気を利用設備に供給する供給経路を備えたヒートポンプ装置において、
前記作動媒体蒸発器で作動媒体を蒸発させたあとの加熱媒体を供給して、供給した加熱媒体より高温の熱を発生する吸収ヒートポンプを設置し、前記吸収ヒートポンプで発生した熱により蒸発した作動媒体蒸気を昇温昇圧する第２の圧縮機を設け、この昇温昇圧した蒸気を利用設備に供給する供給経路を備えたことを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項５】
作動媒体を供給する供給経路と外部熱源からの加熱媒体を供給する供給経路を持ち、前記加熱媒体の熱を利用して作動媒体を蒸発させる作動媒体蒸発器と、前記作動媒体蒸発器で蒸発した作動媒体を圧縮して昇温する第１の圧縮機を備え、前記第１の圧縮機で昇温昇圧した作動媒体蒸気を利用設備に供給する供給経路を備えたヒートポンプ装置において、
前記作動媒体蒸発器で作動媒体を蒸発させたあとの加熱媒体を供給して、供給した加熱媒体より高温の熱を発生する吸収ヒートポンプを設置し、前記吸収ヒートポンプで発生した熱により蒸発した作動媒体蒸気を昇温昇圧する第２の圧縮機を設け、この昇温昇圧した蒸気を前記作動媒体蒸発器からの作動媒体蒸気とともに前記第１の圧縮機に供給し、前記第１の圧縮機において昇温昇圧した作動媒体を利用設備に供給するようにするとともに、第１の圧縮機と第２の圧縮機を駆動する駆動装置は別々に設けたことを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項６】
前記吸収ヒートポンプは、加熱媒体を供給して冷媒蒸気を発生する冷媒蒸発器と、前記冷媒蒸発器から発生した冷媒蒸気を溶液に吸収して生ずる吸収熱により熱搬送媒体を加熱する吸収器と、この吸収器から冷媒蒸気を吸収して薄くなった溶液を加熱媒体により加熱して、冷媒蒸気と濃度の濃い溶液に分離する再生器と、再生器からの冷媒蒸気を凝縮する凝縮器とからなり、前記凝縮器で凝縮した冷媒を前記冷媒蒸発器に送る手段と、前記再生器で分離された濃度の濃い溶液を前記吸収器に送る手段とを備えており、前記冷媒蒸発器と再生器に加熱媒体を供給してそれぞれの熱源とするように構成されており、
前記吸収器で加熱された熱搬送媒体を前記圧縮式ヒートポンプの前記蒸発器に供給するように構成したことを特徴とする第１項に記載のヒートポンプ装置。
【請求項７】
前記吸収ヒートポンプは、加熱媒体を供給して冷媒蒸気を発生する冷媒蒸発器と、前記冷媒蒸発器から発生した冷媒蒸気を溶液に吸収して生ずる吸収熱により熱搬送媒体を加熱する吸収器と、この吸収器から冷媒蒸気を吸収して薄くなった溶液を加熱媒体により加熱して、冷媒蒸気と濃度の濃い溶液に分離する再生器と、再生器からの冷媒蒸気を凝縮する凝縮器とからなり、前記凝縮器で凝縮した冷媒を前記冷媒蒸発器に送る手段と、前記再生器で分離された濃度の濃い溶液を前記吸収器に送る手段とを備えており、前記冷媒蒸発器と再生器に加熱媒体を供給してそれぞれの熱源とするように構成されており、
前記吸収器で加熱された熱搬送媒体を循環して作動媒体を加熱蒸発させる第２の作動媒体蒸発器を設置し、ここで蒸発した作動媒体蒸気を前記圧縮機に供給するように構成したことを特徴とする第２項から第５項のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置。
【請求項８】
前記吸収ヒートポンプは、加熱媒体を供給して冷媒蒸気を発生する冷媒蒸発器と、前記冷媒蒸発器から発生した冷媒蒸気を溶液に吸収して生ずる吸収熱により作動媒体を加熱する吸収器と、この吸収器から冷媒蒸気を吸収して薄くなった溶液を加熱媒体により加熱して、冷媒蒸気と濃度の濃い溶液に分離する再生器と、再生器からの冷媒蒸気を凝縮する凝縮器とからなり、前記凝縮器で凝縮した冷媒を前記冷媒蒸発器に送る手段と、前記再生器で分離された濃度の濃い溶液を前記吸収器に送る手段とを備えており、前記冷媒蒸発器と再生器に加熱媒体を供給してそれぞれの熱源とするように構成されており、
前記吸収器で加熱された作動媒体を循環して減圧蒸発させるフラッシュ蒸発器を設置し、ここで蒸発した作動媒体蒸気を前記圧縮機に供給するように構成したことを特徴とする第２項から第５項のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置。
【請求項９】
前記吸収ヒートポンプは、加熱媒体を供給して冷媒蒸気を発生する冷媒蒸発器と、前記冷媒蒸発器から発生した冷媒蒸気を溶液に吸収して生ずる吸収熱により作動媒体を加熱蒸発する吸収器と、この吸収器から冷媒蒸気を吸収して薄くなった溶液を加熱媒体により加熱して、冷媒蒸気と濃度の濃い溶液に分離する再生器と、再生器からの冷媒蒸気を凝縮する凝縮器とからなり、前記凝縮器で凝縮した冷媒を前記冷媒蒸発器に送る手段と、前記再生器で分離された濃度の濃い溶液を前記吸収器に送る手段とを備えており、前記冷媒蒸発器と再生器に加熱媒体を供給してそれぞれの熱源とするように構成されており、
前記吸収器で加熱蒸発した作動媒体蒸気を前記圧縮機に供給するように構成したことを特徴とする第２項から第５項のいずれか一項に記載のヒートポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱を供給するヒートポンプに係わり、特に蒸気を外部に供給するヒートポンプで、吸収式と圧縮式を組み合せたハイブリッドヒートポンプに係わる。
【背景技術】
【０００２】
背景技術として特許文献１の公知技術が挙げられる。この特許文献１では低温の熱源から熱を回収して作動媒体蒸気を発生する蒸発器と、この蒸発器で蒸発した作動媒体蒸気を圧縮して昇温する圧縮機を備え、昇温昇圧した作動媒体蒸気を熱利用設備に直接供給するヒートポンプ装置が開示されている。
【０００３】
また、他の背景技術として特許文献２の公知技術が挙げられる。特許文献２では低温熱源から熱を回収して高温の作動媒体蒸気を発生する、冷媒の閉ループで構成されるヒートポンプと、このヒートポンプにより発生した作動媒体蒸気を圧縮して熱利用側に直接供給する圧縮機を組み合せた、蒸気発生ヒートポンプシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１０２４３号公報
【特許文献２】特開２００７−７１４１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
背景技術に示した公知技術はいずれも、これまで捨てられていた低温熱源を有効利用して高温蒸気を発生するヒートポンプシステムであり、省エネルギーの促進に有効な技術である。
【０００６】
しかしながら、より低温の熱源からより高温の熱を発生する場合、すなわち低温と高温の温度差が大きくなればなるほど圧縮機の圧縮比は大きくなり、従って圧縮のエネルギーは多く必要となり、エネルギー効率が低下するという欠点がある。
【０００７】
また、低温熱源から熱を回収するとさらに低温の排熱が発生し、より低温の熱源から熱を汲み上げるためにはより多くのエネルギーを必要とするため、ヒートポンプの効率が悪くなり、低温の熱源からの熱回収には限度がある。例えば、８０℃の排熱源から１０℃の温度差分の熱を回収して高温高圧の蒸気を発生するヒートポンプ用いた場合、新たに７０℃の排熱が発生することになり、７０℃の排熱から熱を汲み上げるためにはより多くのエネルギーが必要となるため、７０℃の排熱は捨てざるを得ないというような不具合が発生する。このように背景技術に示した公知技術では、低温の熱源からより多くの熱を回収する手段については考慮されていない。
【０００８】
本発明の目的は、上記の課題を解決し、低温の熱源からより少ないエネルギーでより多くの熱を回収することができるヒートポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明においては、冷媒蒸気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒蒸気を凝縮する凝縮器と、凝縮した液冷媒を減圧膨張させる減圧膨張装置と、減圧膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器を備え、加熱媒体を前記蒸発器に供給し、作動媒体を前記凝縮器に供給して前記加熱媒体より高温にし、高温の作動媒体を供給する供給経路を備えた圧縮式ヒートポンプ装置において、熱源からの加熱媒体を供給して、供給した加熱媒体より高温の熱を発生する吸収ヒートポンプを設置し、前記吸収ヒートポンプで発生した加熱媒体を前記ヒートポンプの前記蒸発器に供給するように構成している。
【００１０】
また、上記課題を解決するために、本発明においては、作動媒体蒸気を圧縮して昇温する圧縮機を備え、前記圧縮機で昇温昇圧した作動媒体蒸気を利用設備に供給する供給経路を備えたヒートポンプ装置において、熱源からの加熱媒体を供給して、供給した加熱媒体より高温の熱を発生する吸収ヒートポンプを設置し、前記吸収ヒートポンプで発生した熱により蒸発した作動媒体蒸気を前記圧縮機に供給して昇温昇圧するように構成している。
【００１１】
また、上記の課題を解決するために、本発明においては、低温熱源から熱を回収して作動媒体を加熱蒸発させる作動媒体蒸発器と、この作動媒体蒸発器で蒸発した作動媒体蒸気を圧縮して昇温する圧縮機を備えたヒートポンプ装置に、前記作動媒体蒸発器を加熱して温度がより低下した後の低温熱源を加熱源として、より高温の熱を発生する第２種吸収ヒートポンプを組み合わせ、この第２種吸収ヒートポンプで発生した熱で作動媒体を蒸発させ、この蒸気も圧縮機で圧縮して高温高圧とする利用側に供給する構成としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、低温熱源から熱を回収して吸収ヒートポンプで昇温し、この熱を低温側の熱源として圧縮式ヒートポンプを駆動する、あるいは作動媒体蒸気圧縮機を駆動することにより高温の熱を発生するので、圧縮式ヒートポンプまたは作動媒体蒸気圧縮機の昇温幅は小さくなり、エネルギー効率は高くなる。吸収ヒートポンプは熱駆動であり、サイクルの溶液や冷媒を循環するためのわずかなポンプ動力以外のエネルギー消費はなく、トータルでエネルギー効率の高いヒートポンプを提供することができる。
【００１３】
また、本発明によれば、低温熱源から熱を回収して高温高圧の作動媒体蒸気を発生し、より温度が低下した低温熱源を加熱源として第２種吸収ヒートポンプを駆動し、加熱源より高温の熱を発生することができ、この熱により発生した作動媒体蒸気も圧縮機で圧縮することにより、低温熱源からより多くの熱を回収して発生する高温高圧の蒸気の量を増大することができる。また、第２種吸収ヒートポンプは低温の排熱を駆動源としているため、サイクルの溶液や冷媒を循環するためのわずかなポンプ動力以外のエネルギー消費はなく、より少ないエネルギーで低温熱源からの熱を回収して、高温高圧の蒸気を供給するエネルギー効率の高いハイブリッドヒートポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施例であるヒートポンプのサイクル系統図。
【図２】本発明の他の実施例であるヒートポンプのサイクル系統図。
【図３】本発明の他の実施例であるヒートポンプのサイクル系統図。
【図４】本発明の他の実施例であるヒートポンプのサイクル系統図。
【図５】本発明の他の実施例であるヒートポンプのサイクル系統図。
【図６】本発明の他の実施例であるヒートポンプのサイクル系統図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る実施形態について説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は本発明のヒートポンプの一実施例を示すサイクル系統図である。ヒートポンプは、主に作動媒体蒸発器１，圧縮機２，吸収ヒートポンプ３からなっている。
【００１７】
前記作動媒体蒸発器１には、作動媒体供給経路１１と加熱媒体供給経路１２，作動媒体と加熱媒体との間で熱交換させる熱交換器１３が備えられ、蒸発した作動媒体の出口流路には弁１４が備えられている。前記圧縮機２には前記蒸発器１からの作動媒体蒸気を導入する流路と、この作動媒体蒸気を圧縮して高温高圧とし、利用設備に供給する蒸気供給経路２１が備えられ、電動機２２で駆動される。
【００１８】
前記吸収ヒートポンプ３は、内部に熱交換器３１１を備えた蒸発器３１，前記蒸発器３１と蒸気通路で接続し内部に熱交換器３２１を備えた吸収器３２，内部に熱交換器３３１を備え、凝縮した冷媒液を前記蒸発器３１１に送るための冷媒ポンプ３３２を備えた凝縮器３３，前記凝縮器３３と蒸気通路で接続し内部に熱交換器３４１を備え、吸収溶液を前記吸収器３４２に送るための溶液ポンプ３４２を備えた再生器３４，内部に熱交換器３５３を備え前記熱交換器３２１と前記熱交換器３５３の間で熱搬送媒体を循環するためのポンプ３５２を備えるとともに、作動媒体供給経路３５１と蒸発した作動媒体の出口流路に弁３５４を備えた第２の作動媒体蒸発器３５，吸収器３２からの溶液と再生器３４からの溶液を熱交換させる溶液熱交換器３６、などからなっている。
【００１９】
上記の様に構成されたヒートポンプの動作は以下の通りである。作動媒体蒸発器１において、作動媒体供給路１１から供給された作動媒体は、加熱媒体供給路１２から供給された加熱媒体と熱交換器１３で熱交換して蒸発し、弁１４を経由して圧縮機２に送られる。
【００２０】
作動媒体蒸発器１で作動媒体を加熱して温度低下した加熱媒体は、吸収ヒートポンプ３の蒸発器３１に送られ、熱交換器３１１を介して器内の冷媒を加熱して蒸発させる。冷媒を蒸発させて温度低下した加熱媒体は、再生器３４に送られる。
【００２１】
前記熱交換器３１１で蒸発した冷媒は吸収器３２に送られて再生器３４からの濃溶液に吸収され、溶液の濃度は薄くなって前記吸収器３２の下部に溜められる。前記冷媒蒸気が前記濃溶液に吸収されるときに発生する吸収熱は、熱交換器３２１を介して第２の作動媒体蒸発器３５からの熱搬送媒体に放出され、これにより温度上昇した熱搬送媒体は第２の作動媒体蒸発器３５に送られる。
【００２２】
第２の作動媒体蒸発器３５には作動媒体供給経路３５１から作動媒体の液が流入し、熱交換器３５３を介して吸収器３２からの熱搬送媒体と熱交換して蒸発し、弁３５４を経由して圧縮機２に送られる。作動媒体を加熱して温度が低下した熱搬送媒体は、ポンプ３５２により再び吸収器３２に送られて、吸収器３２と第２の作動媒体蒸発器３５の間を循環する。
【００２３】
吸収器３２で冷媒蒸気を吸収して濃度の薄くなった溶液は、溶液熱交換器３６で再生器３４からの濃溶液と熱交換して温度低下したのち、再生器３４に送られる。再生器３４には前記蒸発器３１の冷媒を加熱した後の加熱媒体が送られてきており、熱交換器３４１を介して吸収器３２からの濃度の薄くなった溶液と熱交換してこれを加熱沸騰させ、加熱媒体はさらに温度が低下して外部に流出する。加熱沸騰により発生した冷媒蒸気は凝縮器３３に送られる。加熱沸騰により濃度の濃くなった濃溶液は溶液ポンプ３４２で溶液熱交換器３６に送られ、吸収器３２からの希溶液と熱交換して温度上昇したのち吸収器３２に送られる。
【００２４】
凝縮器３３の内部には外部から冷却水が供給される熱交換器３３１が設置されており、この熱交換器３３１により前記再生器３４からの冷媒蒸気を凝縮し、凝縮熱は冷却水に放出されて外部に持ち去られる。凝縮した冷媒液は冷媒ポンプ３３２により蒸発器３１に送られる。
【００２５】
作動媒体蒸発器１と第２の作動媒体蒸発器３５からの作動媒体蒸気は合流して圧縮機２に送られ、ここで圧縮されて高温降圧となり蒸気供給経路２１を通って、蒸気利用設備に送られる。
【００２６】
表１は加熱媒体からの熱回収と吸収ヒートポンプの発生温度の１例を示す。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
この例では、加熱媒体，熱搬送媒体，冷却水は水であり、吸収ヒートポンプの冷媒は水，溶液は臭化リチウム水溶液である。工場の排熱やコジェネシステムの排熱あるいは太陽熱などの低温熱源からの加熱媒体は、作動媒体蒸発器１に８０℃で供給されて作動媒体蒸気を発生し、７０℃まで温度低下して流出する。この加熱媒体は吸収ヒートポンプ３の蒸発器３１及び再生器３４に供給され、６０℃まで温度低下して流出する。この時、吸収器３２と第２の作動媒体蒸発器３５の間を流れる熱搬送媒体は８０℃まで加熱されて、第２の作動媒体蒸発器３５で作動媒体を蒸発させて７０℃まで温度低下し、吸収器３２で再び８０℃まで加熱される。凝縮器３３へ流入する冷却水は３０℃で、３５℃まで温度上昇して流出する。
【００２９】
加熱媒体の温度が低下し、作動媒体蒸発器１から吸収ヒートポンプ３の蒸発器３１に送られる加熱媒体の温度も低下し、第２の作動媒体蒸発器３５からの作動媒体蒸気の圧力が十分上昇しない場合には、作動媒体供給経路３５１からの作動媒体の供給を停止し、弁３５４を閉止するようにしても良い。この場合には、第２の作動媒体蒸発器３５からの作動媒体蒸気の圧力が低いために作動媒体蒸発器１からの作動媒体蒸気と合流して圧縮機２に供給される作動媒体蒸気の圧力も低下し、圧縮機２における圧縮比が大きくなり、圧縮機を駆動するための電動機２２の入力の増加すなわちヒートポンプ効率の低下を防止することができる。
【００３０】
また、加熱媒体の温度が低下して、作動媒体蒸発器１からの作動媒体蒸気の圧力が十分上昇しない場合には、作動媒体供給経路１１からの作動媒体の供給を停止し、弁１４を閉止するようにしても良い。この場合には、作動媒体蒸発器１からの作動媒体蒸気は発生せず、加熱媒体が温度低下せずに吸収ヒートポンプ３の蒸発器３１に供給されるので、第２の作動媒体蒸発器３５からは温度圧力ともに十分上昇した作動媒体蒸気が圧縮機２に供給され、ヒートポンプの効率を高くすることができる。
【００３１】
以上説明したように、本実施例においては作動媒体蒸発器１で作動媒体を加熱蒸発させて温度低下した加熱媒体を、吸収ヒートポンプ３の蒸発器３１及び再生器３４の加熱に利用し、さらに温度を低下させているので、排熱や太陽熱等の低温熱源からの加熱媒体の熱をより多く回収することができ、作動媒体蒸発器１からの作動媒体蒸気だけでなく、吸収ヒートポンプ３の第２の作動媒体蒸発器３５からの作動媒体蒸気も圧縮機２に送られて、高温高圧の蒸気となるので、供給する高温高圧の蒸気量を増大することができる。また、吸収ヒートポンプ３を駆動するための冷媒ポンプ３３２，溶液ポンプ３４２，ポンプ３５２の動力は圧縮機に比べてわずかであり、エネルギー効率の高いハイブリッドヒートポンプを提供することができる。
【００３２】
なお、本実施例においては吸収ヒートポンプ３に供給する加熱媒体を蒸発器３１から再生器３４へと順に送っているが、加熱媒体を送る順番は逆でも良いし、両者に並列に送るようにしても良い。また、本実施例においては第２の作動媒体蒸発器３５にて作動媒体供給経路３５１からの作動媒体を加熱蒸発しているが、作動媒体供給経路３５１を吸収ヒートポンプ３の吸収器３２に直接接続して、作動媒体を吸収器３２で直接加熱するようにしても良い。
【００３３】
さらに、本実施例において、作動媒体蒸発器１を省略しても良い。加熱媒体供給経路１２は直接吸収ヒートポンプ３の蒸発器３１に接続され、圧縮機２へは第２の作動媒体蒸発器３５からの作動媒体蒸気のみが送られる。この場合には、低温熱源からの加熱媒体を吸収ヒートポンプ３に供給して、低温熱源より高い温度の作動媒体蒸気を発生し、これを圧縮機２に送って高温高圧の作動媒体蒸気とするので、圧縮機２の圧縮動力を低減してエネルギー効率の高いヒートポンプを提供することができる。
【００３４】
また、本実施例において圧縮機２に代えて、冷媒圧縮機と冷媒凝縮器と減圧膨張装置と冷媒蒸発器からなる圧縮式ヒートポンプを設置しても良い。この場合、加熱媒体供給経路１２は圧縮式ヒートポンプの冷媒蒸発器に接続して、この冷媒蒸発器に加熱媒体を供給し、吸収式ヒートポンプ３の吸収器３２内を流れる熱搬送媒体も圧縮式ヒートポンプの冷媒蒸発器に供給し、加熱媒体と熱搬送媒体により前記冷媒蒸発器の冷媒を加熱する。作動媒体を圧縮式ヒートポンプの冷媒凝縮器に供給して作動媒体を高温にし、蒸気供給経路２１は圧縮式ヒートポンプの凝縮器に接続され、この蒸気供給経路２１から高温高圧の作動媒体蒸気を供給する構成とする。このように構成したヒートポンプにおいても、圧縮式ヒートポンプの圧縮機の圧縮比を小さくすることができ、この圧縮機の動力を低減してエネルギー効率の高いヒートポンプを提供することができる。
【００３５】
さらに、作動媒体蒸発器１を省略、加熱媒体供給経路１２は直接吸収ヒートポンプ３の蒸発器３１に接続され、吸収式ヒートポンプ３の吸収器３２内を流れる熱搬送媒体を圧縮式ヒートポンプの冷媒蒸発器に供給する構成としても良い。
【実施例２】
【００３６】
図２は本発明のヒートポンプの他の実施例を示すサイクル系統図である。
【００３７】
図１の実施例と異なる点は、吸収ヒートポンプ３に第２の作動媒体蒸発器３５を設ける代わりに、熱交換器３５３を作動媒体蒸発器１内に設け、吸収器３２内の熱交換器３２１と前記熱交換器３５３の間で熱搬送媒体をポンプ３５２で循環するようにした点である。またこれに伴い、弁１４，３５４及び作動媒体供給経路３５１は省略している。その他の構成は図１の実施例と同様である。
【００３８】
上記のように構成した図２の実施例においては、吸収ヒートポンプ３からの熱を熱搬送媒体で作動媒体蒸発器１に搬送し、熱交換器３５３で作動媒体蒸気を発生して、熱交換器１３で発生した作動媒体蒸気とともに圧縮機に送るようにしたので、蒸気流路の圧力損失を防止して、圧縮機２の流入蒸気圧力の低下を防止することができる。また、口径の大きな蒸気配管が少なくなるので放熱損失の防止にも有利である。さらには、口径が大きくなる蒸気流路の弁１４及び弁３５４を省略することができ、加熱媒体の温度が変動した場合の弁の開閉操作も不要になるという利点がある。
【実施例３】
【００３９】
図３は本発明のヒートポンプの他の実施例を示すサイクル系統図である。
【００４０】
図１の実施例と異なる点は、吸収ヒートポンプ３に第２の作動媒体蒸発器３５を設ける代わりに、フラッシュ蒸発器３７を設けた点である。フラッシュ蒸発器３７には熱交換器３５３がなく、吸収器３２からの作動媒体流入口には絞り３７１が設けられている。また、第２の作動媒体蒸発器３５と同様に作動媒体流入経路３５１とポンプ３５２が設けられている。作動媒体蒸気出口流路の弁３５４はなく、代わりに作動媒体流入経路３５１に弁３５５が設けられている。さらに、作動媒体蒸発器１の作動媒体蒸気出口流路に設けられていた弁１４は省略し、作動媒体流入経路１１に弁１５が設けられている。
【００４１】
上記の様に構成した図３の実施例においては、熱交換器３５３を省略し、ポンプ３５２で作動媒体を直接吸収器３２の熱交換器３２１に送って温度上昇させ、絞り３７１で減圧フラッシュさせフラッシュ蒸発器３７内で作動媒体蒸気を生成するので、熱交換器が不要でコストダウンができること、熱搬送媒体を介さずに直接作動媒体を昇温してフラッシュ蒸気を得るので熱交換温度差が不要となり、より高い温度の作動媒体蒸気が得られるという利点がある。
【００４２】
蒸気流路に設けた弁１４，３５４の代わりに、作動媒体流入経路１１及び３５１にそれぞれ弁１５，３５５を設けているが、加熱媒体温度が低下し、作動媒体蒸発器１から吸収ヒートポンプ３の蒸発器３１に送られる加熱媒体の温度も低下し、フラッシュ蒸発器３７からの作動媒体蒸気の圧力が十分上昇しない場合には、作動媒体供給経路３５１の弁３５５を閉止するようにしても良い。この場合には、フラッシュ蒸発器３７から作動媒体蒸気は発生しないので、この作動媒体蒸気の圧力が低いために作動媒体蒸発器１からの作動媒体蒸気と合流して圧縮機２に供給される作動媒体蒸気の圧力も低下し、圧縮機２における圧縮比が大きくなり、圧縮機を駆動するための電動機２２の入力の増加すなわちヒートポンプ効率の低下を防止することができる。
【００４３】
また、加熱媒体の温度が低下して、作動媒体蒸発器１からの作動媒体蒸気の圧力が十分上昇しない場合には、作動媒体供給経路１１の弁１５を閉止するようにしても良い。この場合には、作動媒体蒸発器１からの作動媒体蒸気は発生しないので、加熱媒体が温度低下せずに吸収ヒートポンプ３の蒸発器３１に供給される、フラッシュ蒸発器３７からは温度圧力ともに十分上昇した作動媒体蒸気が圧縮機２に供給され、ヒートポンプの効率を高くすることができる。
【００４４】
さらに、口径が大きくなる蒸気流路の弁１４，３５４に比べて、作動媒体流入経路の弁１５，３５５は小さな弁でよいので、図１の実施例に比べてコストダウンが図れるという利点がある。
【実施例４】
【００４５】
図４は本発明のヒートポンプの他の実施例を示すサイクル系統図である。
【００４６】
図３の実施例と異なる点は、第２の圧縮機４を設置し、圧縮機２及び第２の圧縮機４の駆動装置である電動機２２及び４４を別々に設置し、吸収ヒートポンプ３のフラッシュ蒸発器３７からの作動媒体蒸気を第２の圧縮機４に導入した点である。第２の圧縮機４は第１の圧縮機２の電動機２２とは別の電動機４２で駆動され、蒸気供給経路４１を備えている。また、作動媒体供給経路１１及び３５１の弁１５及び３５５は省略されている。
【００４７】
上記の様に構成した図４の実施例においては、作動媒体蒸発器１とフラッシュ蒸発器３７で蒸発した作動媒体蒸気をそれぞれ別の圧縮機２および４で圧縮して利用設備に供給するようにしたので、加熱媒体の温度が変動して、作動媒体蒸発器１とフラッシュ蒸発器３７で蒸発した作動媒体蒸気の圧力が大きく異なる場合にも、各圧縮機の回転数を調整するなどして必要な圧力まで圧縮して供給することができるという利点がある。また、それぞれの圧縮機でそれぞれ必要な異なる圧力まで圧縮して供給することもできる。必要な蒸気の圧力が２種類ある場合は、両方とも高圧にする必要はなく、片方は低い圧力まで圧縮すれば良いので加熱源の熱をより低温まで回収して作動媒体蒸気を発生しこれを圧縮して利用することにより、低温排熱の利用範囲を拡大することができる。
【００４８】
また、加熱媒体の温度が低下して、作動媒体蒸発器１あるいは吸収ヒートポンプ３のどちらか片方のみから作動媒体蒸気を発生する場合は、作動媒体蒸気を発生する方にのみ作動媒体を供給すれば良く、蒸気流路での弁１４及び３５４が不要になるという利点もある。
【００４９】
圧縮機２と圧縮機４から出る作動媒体蒸気の圧力がほぼ同じ圧力の場合は、蒸気供給経路２１と４１を合流して利用設備に供給してもよい。
【実施例５】
【００５０】
図５は本発明のヒートポンプの他の実施例を示すサイクル系統図である。
【００５１】
図４の実施例と異なる点は、第２の圧縮機４の吐出側を蒸発器１の出口流路に接続し、蒸発器１からの作動媒体蒸気と第２の圧縮機４からの作動媒体蒸気を合流して、圧縮機２の吸込流路に接続した点である。
【００５２】
上記のように構成した図５の実施例においては、加熱媒体の温度に応じて作動媒体蒸発器１から流出して吸収ヒートポンプ３の蒸発器３１に送られる加熱媒体の温度を変化させた場合で、吸収ヒートポンプ３のフラッシュ蒸発器３７で発生する作動媒体蒸気の圧力が、作動媒体蒸発器１で発生する作動媒体蒸気の圧力よりも低い場合には、フラッシュ蒸発器３７で発生する作動媒体蒸気を圧縮機４で圧縮して作動媒体蒸発器１からの作動媒体蒸気圧力と同等にすることにより、両者の作動媒体蒸気を共通して圧縮機２で圧縮し、利用設備に供給することができ、排熱回収量を増加して、安定した上記供給運転を行うことができるという利点がある。
【実施例６】
【００５３】
図６は本発明のヒートポンプの他の実施例を示すサイクル系統図である。
【００５４】
図１の実施例と異なる点は、作動媒体蒸発器１がフラッシュ蒸発器で構成されており、加熱媒体が作動媒体を兼ねており、作動媒体供給経路１１から供給されて、絞り１６で減圧されて蒸発するように構成されている点である。蒸発しなかった作動媒体、すなわち加熱媒体は、ポンプ１７で吸収ヒートポンプ３の蒸発器３１に送られる。
【００５５】
上記のように構成した図６の実施例では、作動媒体蒸発器１の熱交換器１３を省略し、供給された加熱媒体兼作動媒体を絞り１６で減圧フラッシュさせ、作動媒体蒸発器１内で蒸気を生成するので、熱交換器が不要でコストダウンができること、熱交換器を介さずに作動媒体を直接フラッシュ蒸発させるので熱交換温度差が不要となり、より高い温度の作動媒体蒸気が得られるという利点がある。
【符号の説明】
【００５６】
１  作動媒体蒸発器
２  圧縮機
３  吸収ヒートポンプ
４  第２の圧縮機
１１，３５１  作動媒体供給経路
１２  加熱媒体供給経路
１３，３１１，３２１，３３１，３４１，３５３  熱交換器
１４，１５，３５４，３５５  弁
１６，３７１  絞り
１７，３５２  ポンプ
２１  蒸気供給経路
３１  蒸発器
３２  吸収器
３３  凝縮器
３４  再生器
３５  第２の作動媒体蒸発器
３６  溶液熱交換器
３７  フラッシュ蒸発器
４２  電動機
３３２  冷媒ポンプ
３４２  溶液ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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