(57)【要約】本発明は吸収式ヒートポンプシステムに関し、熱交換器（１１０）が設けられている発生器（１１）と、駆動熱源が通されている蒸発器（１３）と、熱交換器（１４０）が設けられている吸収器（１４）と、吸収剤結晶器（１４１）とを備え、吸収剤結晶器（１４１）の吸収溶液入口は吸収器（１４）の吸収溶液出口に連結され、該吸収剤結晶器の結晶後吸収溶液の出口は発生器（１１）の吸収溶液入口に連結され、該吸収剤結晶器の結晶送出口は吸収器（１４）の吸収溶液入口に連結され、前記発生器（１１）の熱交換器（１１０）および吸収器（１４）の熱交換器（１４０）は相互に連結されて循環回路を形成し、吸収器内（１４）に生成される吸収熱を発生器内（１１）に供給することに利用される。暖房方法および前記ヒートポンプか関連する。
2011510251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸収式ヒートポンプシステムであって、
吸収溶液の濃縮に用い、かつ蒸気を送出する熱交換器（１１０）が内部に設けられている発生器と、
駆動熱源が通される熱交換器（１３０）が内部に設けられている蒸発器と、
内部には熱交換器（１４０）が設けられている吸収器と、
吸収器および/または発生器からの吸収溶液を受取って冷却を行い、吸収器に搬送される吸収剤結晶および発生器に搬送される結晶後吸収溶液を形成する吸収剤結晶器とを備え、
前記熱交換器（１１０）および前記熱交換器（１４０）は連結されて、吸収器から生成される吸収熱を発生器に送出する熱循環回路を形成することを特徴とする吸収式ヒートポンプシステム。
【請求項２】
前記発生器からの吸収溶液および/または吸収器からの吸収溶液、前記結晶後吸収溶液および/または吸収剤結晶または吸収剤結晶含有吸収溶液の熱交換に用いる吸収溶液自動熱交換器を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の吸収式ヒートポンプシステム。
【請求項３】
吸収器からの吸収溶液および吸収剤結晶器からの結晶後吸収溶液の熱交換に用いる吸収溶液自動熱交換器を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の吸収式ヒートポンプシステム。
【請求項４】
吸収器からの吸収溶液および吸収剤結晶器からの吸収剤結晶または吸収剤結晶含有吸収溶液の熱交換に用いる吸収溶液自動熱交換器を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の吸収式ヒートポンプシステム。
【請求項５】
吸収器からの吸収溶液と吸収剤結晶器からの結晶後吸収溶液および吸収剤結晶または吸収剤結晶含有吸収溶液の熱交換に用いる吸収溶液自動熱交換器を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の吸収式ヒートポンプシステム。
【請求項６】
発生器からの吸収溶液および吸収器からの吸収溶液は混合された後に、吸収溶液自動熱交換器に供給され、吸収剤結晶器からの結晶後吸収溶液および吸収剤結晶または吸収剤結晶含有吸収溶液と熱交換を行うことを特徴とする請求項５に記載の吸収式ヒートポンプシステム。
【請求項７】
前記熱循環回路上には外部熱源加熱装置が設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の吸収式ヒートポンプシステム。
【請求項８】
蒸発器に水を供給する水源を更に備えることを特徴とする請求項７に記載の吸収式ヒートポンプシステム。
【請求項９】
吸収剤結晶−蒸発器、圧縮機、吸収溶液熱交換−凝縮器、絞り弁および圧縮式冷房作業物質管路から構成され、かつ前記吸収剤結晶器に冷却量を供給する圧縮式冷房サブシステムを更に備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の吸収式ヒートポンプシステム。
【請求項１０】
吸収式暖房方法であって、
発生器の中で吸収溶液を濃縮すると同時に蒸気を生成して送出し、濃縮された吸収溶液が吸収器に搬送されるステップ（１）と、
駆動熱源を利用して蒸発器内で吸収溶液を加熱し、かつ生成された蒸気を吸収器内に導入するステップ（２）と、
吸収器の中で、吸収溶液は蒸発器からの蒸気を吸収して吸収熱を生成すると同時に、吸収溶液は濃度が低減されて吸収剤結晶器内に搬送されるステップ（３）と、
吸収剤結晶器の中で、吸収溶液の結晶の冷却および固液分離を行うことで、吸収剤結晶および結晶後吸収溶液を形成し、該結晶後吸収溶液は発生器内に搬送され、前記吸収剤結晶または該吸収剤結晶含有吸収溶液は吸収器に搬送されるステップ（４）と、
前記吸収器および前記発生器の間で熱循環を行い、吸収溶液は吸収器の中で蒸気を吸収する際に生成される吸収熱を発生器に送るステップ（５）とを備えることを特徴とする吸収式暖房方法。
【請求項１１】
前記結晶後吸収溶液が前記発生器に搬送される前、かつ前記吸収器が送出する吸収溶液を冷却する前に、前記吸収器から送出される吸収溶液および前記結晶後吸収溶液が熱交換を行うステップを更に備えることを特徴とする請求項１０に記載の吸収式暖房方法。
【請求項１２】
前記吸収剤結晶が吸収器に搬送される前、かつ前記吸収器が送出する吸収溶液を冷却する前に、前記吸収剤結晶または吸収剤含有吸収溶液および前記吸収器から送出される吸収溶液が熱交換を行うステップを更に備えることを特徴とする請求項１０に記載の吸収式暖房方法。
【請求項１３】
前記結晶後吸収溶液が前記発生器に搬送される前、吸収剤結晶が前記吸収器に搬送される前、かつ吸収器が送出する吸収溶液を冷却する前に、前記吸収器から送出される吸収溶液と前記結晶後吸収溶液および吸収剤結晶または吸収剤結晶含有吸収溶液が熱交換を行うステップを更に備えることを特徴とする請求項１０に記載の吸収式暖房方法。
【請求項１４】
前記結晶後吸収溶液が前記発生器に搬送される前、吸収剤結晶が前記吸収器に搬送される前、前記吸収器が送出する吸収溶液を冷却する前、かつ前記発生器が送出する吸収溶液が前記吸収器に搬送される前に、前記発生器から送出される溶液および前記吸収器から送出される吸収溶液は混合されて混合吸収溶液を形成し、該混合吸収溶液と前記結晶後吸収溶液および吸収剤結晶または吸収剤結晶含有吸収溶液が熱交換を行うステップを更に備えることを特徴とする請求項１０に記載の吸収式暖房方法。
【請求項１５】
前記ステップ（５）の熱循環過程において、外部熱源を通じて発生器に熱量を補助することを特徴とする請求項１０から１４のいずれか一項に記載の吸収式暖房方法。
【請求項１６】
前記ステップ（２）の駆動熱源の利用後の温度が２℃以上であることを特徴とする請求項１５に記載の吸収式暖房方法。
【請求項１７】
圧縮式冷房循環を通じてステップ（４）に吸収溶液の結晶の冷却に必要な冷却量を供給することを特徴とする請求項１５に記載の吸収式暖房方法。
【請求項１８】
前記圧縮式冷房循環は、
冷房作業物質を圧縮し、冷房作業物質の圧力および温度を上昇させることと、
昇温後の冷房作業物質は、吸収剤結晶器からの結晶後吸収溶液および/または吸収剤結晶または吸収剤結晶含有吸収溶液と熱交換を行うことと、
熱交換後の冷房作業物質は絞り弁が膨脹された後に、吸収剤結晶器から熱を吸収することとを備えることを特徴とする請求項１５に記載の吸収式暖房方法。
【請求項１９】
前記ステップ（４）の吸収溶液の結晶の冷却温度が−１８℃〜６０℃であることを特徴とする請求項１５に記載の吸収式暖房方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱エネルギープロセス領域の吸収式ヒートポンプ循環技術に関し、特に一部だけの外部駆動熱源の状態で吸収式暖房を行うことで、高品位の熱量を外側に出力することを実現する吸収式ヒートポンプ循環システムおよび暖房方法に関し、化工、食品工業、汚染水処理、海水淡水化などの領域の蒸留分流、蒸発濃縮、材料乾燥および吸着剤再生などプロセスの低温余熱の利用、省エネーおよび排出減少に幅広く応用される。
【背景技術】
【０００２】
図１に示すように、従来の吸収式ヒートポンプ循環システムにおいて、吸収溶液は、所定の条件で低沸点成分の蒸気を析出することが可能で、他の条件で低沸点成分を強烈に吸収できる特徴を利用してヒートポンプ循環を完成させる。従来の吸収式ヒートポンプ循環システムは２つ成分の吸収溶液を利用し、普段、低沸点成分を作業物質と呼び、高沸点成分を吸収材と呼び、両者は作業物質対を構成し、通常的に水ー臭化リチウム作業物質対を利用する。従来の吸収式ヒートポンプ循環システムは、主に熱交換器１１０を内蔵した発生器１１、熱交換器１２０を内蔵した凝縮器１２、熱交換器１３０を内蔵した蒸発器１３、熱交換器１４０を内蔵した吸収器１４を備え、補助デバイスとなる吸収溶液自動熱交換器１５０、吸収溶液ポンプおよび絞り装置（図に示せず）等を更に備える。発生器１１および凝縮器１２は蒸気通路１９を通じて連結され、蒸発器１３および吸収器１４は蒸気通路１８を通じて連結される。吸収溶液は吸収溶液管路１６および１５を通じて発生器１１および吸収器１４の間で循環する。
【０００３】
従来の吸収式ヒートポンプ循環の作業プロセスは、駆動熱源（例えば水蒸気、熱水および燃焼気体など）を利用して発生器１１の中で、吸収器１４から搬送される所定濃度を有する臭化リチウム溶液を加熱し、かつ臭化リチウム内の水を蒸発させ、形成された高濃度の臭化リチウム溶液が吸収器１４内に循環されるステップ（１）と、水蒸気は蒸気通路１９を通じて凝縮器１２内に供給され、熱交換器１２０内の冷却作業物質により凝縮水に凝縮されるステップ（２）と、前記凝縮水が凝縮水管路１７を通じて蒸発器内１３に供給され、熱交換器１３０内に同一または他の駆動熱源を通させることで、凝縮器からの凝縮水を水蒸気に変換するステップ（３）と、前記水蒸気は蒸気通路１８を通じて前記発生器１４内に供給され、発生器１１からの吸収溶液により吸収されて吸収熱を生成すると同時に、吸収溶液の濃度が低減され、低濃度の吸収溶液は発生器１１内に循環され、前記吸収熱が熱交換器１４０内の作業物質（通常的に水である）の加熱に用いられ、その作業物質の温度が高くなり、前記駆動熱源より更に高い品位の熱エネルギーを外側に出力（作業物質が水のときに、水蒸気形式で出力する）するステップ（４）とを備え、これにより、本吸収式ヒートポンプ循環システムが外側に高品位の熱エネルギーを出力する目的に達する。前記吸収溶液は循環過程において、吸収器１４からの吸収溶液および発生器１１からの吸収溶液が吸収溶液自動熱交換器１５０内で熱交換を行うことである。
【０００４】
前記従来の吸収式ヒートポンプ循環システムは、凝縮水を蒸発するために蒸発器の熱交換器１３０内に外部駆動熱源を設置する以外に、発生器１１内で吸収溶液に対して濃縮を実現するために、熱交換器１１０に同一または他の外部駆動熱源を必ず設置して吸収溶液を加熱することで、高濃度の吸収溶液を得ることができる。即ち、従来の吸収式ヒートポンプ循環システムは、発生器および蒸発器に外部からの２つ駆動熱源を必ず同時に設置しなければならない。これは、該ヒートポンプ循環の暖房係数の向上を制限する一方、高品位の熱源および水資源が不足である区域で、該ヒートポンプ循環システムの応用を制限する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の主な目的は、従来の吸収式ヒートポンプ循環システムおよび暖房方法で存在する問題を解決することで、駆動熱源の自動供給型の吸収式ヒートポンプ循環システムおよび暖房方法を提供する。解決しようとする技術手段は、１つだけの外部駆動熱源を有する状態で吸収式暖房を行うようにし、外部に高品位の熱量を出力することを実現し、これにより、暖房係数のエネルギー効率を著しく向上することができ、更に実用に適切され、産業上の利用価値を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的および解決しようとする技術手段は下記の技術方案により実現される。本発明が提供する吸収式ヒートポンプ循環システムは、内部には熱交換器が設けられ、吸収溶液の濃縮に用い、かつ外部に蒸気を送出する発生器と、内部には熱交換器が設けられ、該熱交換器内に駆動熱源が通される蒸発器と、内部には熱交換器が設けられている吸収器と、吸収器および/または発生器からの吸収溶液を受取って冷却を行い、吸収器に搬送される吸収剤結晶および発生器に搬送される結晶後吸収溶液を形成する吸収剤結晶器とを備え、前記発生器の熱交換器および吸収器の熱交換器が連結して熱循環回路を形成し、吸収器から生成される吸収熱を発生器に送ることに使用される。
本発明の目的および解決しようとする技術手段は以下の技術方案を利用して更に実施される。
【０００７】
好ましくは、前記吸収式ヒートポンプ循環システムは、前記発生器からの吸収溶液および/または吸収器からの吸収溶液、結晶後吸収溶液および/または吸収剤結晶または吸収剤結晶含有吸収溶液の熱交換に用いる吸収溶液自動熱交換器を更に含む。
【０００８】
好ましくは、前記吸収式ヒートポンプ循環システムは、吸収器からの吸収溶液および吸収剤結晶器からの結晶後吸収溶液の熱交換に用いる吸収溶液自動熱交換器を更に含む。
【０００９】
好ましくは、前記吸収式ヒートポンプ循環システムは、吸収器からの吸収溶液および吸収剤結晶器からの吸収剤結晶または吸収剤結晶含有吸収溶液の熱交換に用いる吸収溶液自動熱交換器を更に含む。
【００１０】
好ましくは、前記吸収式ヒートポンプ循環システムは、吸収器からの吸収溶液と吸収剤結晶器からの結晶後吸収溶液および吸収剤結晶または吸収剤結晶含有吸収溶液の熱交換に用いる吸収溶液自動熱交換器を更に備える。
【００１１】
好ましくは、前記吸収式ヒートポンプ循環システムにおいて、発生器からの吸収溶液および吸収器からの吸収溶液は混合された後に、吸収溶液自動熱交換器に供給され、吸収剤結晶器からの結晶後吸収溶液および吸収剤結晶または吸収剤結晶含有吸収溶液と熱交換を行う。
【００１２】
好ましくは、前記前記吸収式ヒートポンプ循環システムにおいて、熱循環回路上には熱発散損失などによる発生器熱量の不足部分の補助に用いる外部熱源加熱装置が設けられている。
好ましくは、前記吸収式ヒートポンプ循環システムは蒸発器に水を供給する水源を更に含む。
【００１３】
好ましくは、前記吸収式ヒートポンプ循環システムは吸収剤結晶−蒸発器、圧縮機、吸収溶液熱交換−凝縮器、絞り弁および圧縮式冷房作業物質管路から構成され、かつ前記吸収剤結晶に冷却量を供給する圧縮式冷房サブシステムを更に含む。
本発明の目的およびその解決しようとする技術手段は以下の技術方案を用いて実現される。本発明が提供する吸収式冷房方法は、
発生器の中で吸収溶液を濃縮すると同時に蒸気を生成して該蒸気を外部に送出し、濃縮された吸収溶液が吸収器内に搬送されるステップ（１）と、
駆動熱源を利用して蒸発器内で吸収溶液を加熱し、かつ生成された蒸気を吸収器内に導入するステップ（２）と、
吸収器の中で、吸収溶液は蒸発器からの蒸気を吸収し吸収熱を生成すると同時に、吸収溶液の濃度が低減されて吸収剤結晶器内に搬送されるステップ（３）と、
【００１４】
吸収剤結晶器の中で吸収溶液の結晶の冷却および固液分離を行うことで、吸収剤結晶および結晶後吸収溶液を形成し、該結晶後吸収溶液が発生器内に搬送され、前記吸収剤結晶および吸収剤結晶含有吸収溶液が吸収器内に搬送されるステップ（４）と、
吸収器および発生器の間で熱循環を行い、吸収溶液が吸収器内で蒸気を吸収する際に生成される吸収熱は発生器内に送られるステップ（５）とを備える。
【００１５】
好ましくは、前記吸収式暖房方法は、前記結晶後吸収溶液が発生器に搬送される前、吸収器が送出する吸収溶液を冷却する前に、前記吸収器が送出する吸収溶液および前記結晶後吸収溶液は熱交換を行うステップ更に備える。
【００１６】
好ましくは、吸収式暖房方法は、前記吸収剤結晶が吸収器に搬送される前、かつ前記吸収器が送出する吸収溶液を冷却する前に、前記吸収剤結晶または吸収剤結晶含有吸収溶液および前記吸収器が送出する吸収溶液が熱交換を行うステップを更に備える。
【００１７】
好ましくは、吸収式暖房方法は、前記結晶後吸収溶液が前記発生器に搬送される前、吸収剤結晶が前記吸収器に搬送される前、かつ吸収器が送出する吸収溶液を冷却する前に、前記吸収器が送出する吸収溶液と前記結晶後吸収溶液および吸収剤結晶または吸収剤結晶含有吸収溶液は熱交換を行うステップを更に備える。
【００１８】
好ましくは、吸収式暖房方法は、前記結晶後吸収溶液が前記発生器に搬送される前、吸収剤結晶が前記吸収器に搬送される前、前記吸収器が送出する吸収溶液を冷却する前、かつ前記発生器が送出する吸収溶液が前記吸収器に搬送される前に、前記発生器が送出する吸収溶液および前記吸収器が送出する吸収溶液は混合されて混合吸収溶液を形成し、該混合吸収溶液と前記結晶後吸収溶液および吸収剤結晶または吸収剤結晶含有吸収溶液が熱交換を行うステップを更に備える。
好ましくは、前記吸収式暖房方法は、前記ステップ（５）の熱循環過程において、外部熱源を通じて発生器の熱量の不足部分を補助するステップを更に備える。
好ましくは、前記吸収式暖房方法において、駆動熱源の利用後の温度が２℃以上である。
好ましくは、前記吸収式暖房方法において、圧縮式冷房循環を通じて前記ステップ（４）に吸収溶液の結晶の冷却に必要な冷却量を供給する。
好ましくは、前記吸収式暖房方法において、前記圧縮式冷房循環は、
冷房作業物質を圧縮して冷房作業物質の圧力および温度を向上することと、
昇温後の冷房作業物質および吸収剤結晶器からの結晶後吸収溶液および/または吸収剤結晶または吸収剤結晶含有吸収溶液が熱交換を行うことと、
熱交換後の冷房作業物質は絞り弁が膨脹された後に、吸収剤結晶器から熱を吸収することとを備える。
好ましくは、前記吸収式暖房方法において、前記ステップ（４）の吸収溶液の結晶の冷却温度が−１５〜６０℃である。
【００１９】
上述の技術方案での前記駆動熱源は鋼鉄、建材および化工などの高いエネルギー消費産業での量が多くて幅が広くて利用難度が高い低温余熱を利用することが可能である。
【００２０】
本発明は従来技術に比べて著しい特徴および有効的な効果を有する。以上の技術方案により、本発明の吸収式ヒートポンプ循環システムおよび暖房方法は、吸収剤結晶器を有し、かつ吸収器が生成する熱量は熱循環回路を通じて発生器に直接供給されるため、従来の吸収式ヒートポンプ循環システムの発生器が必要とする外部駆動熱源をほぼ省略することができ、吸収式暖房を実現し、その暖房係数（ＣＯＰ）が著しく向上され、必要とする駆動熱源の温度、即ち利用可能低温余熱の温度を著しく低減することができ、更に実用に適用されることが分かる。
【００２１】
それ以外に、本発明の吸収式ヒートポンプシステムは凝縮器の設置が不要であるため、従来の吸収式ヒートポンプ循環とは異なり、本発明は冷却水を利用して凝縮器に対して冷却を行う必要がないため、冷却塔の作動負荷を大幅に低減すると同時に、水資源を節約することができる。
【００２２】
上述の説明はただ本発明の技術方案の略述であり、本発明の技術手段を更に詳しく理解し、かつ明細書の内容に基づいて実施を行うため、以下には本発明の最適な実施例を用い、かつ図面に適合して詳細に説明を行う。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来の吸収式ヒートポンプ循環システムのプロセス図である。
【図２】実施例１の吸収式ヒートポンプ循環システムのプロセス図である。
【図３】実施例２の吸収式ヒートポンプ循環システムのプロセス図である。
【図４】実施例３の吸収式ヒートポンプ循環システムのプロセス図である。
【図５】実施例４の吸収式ヒートポンプ循環システムのプロセス図である。
【図６】実施例５の吸収式ヒートポンプ循環システムのプロセス図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明は、前記目的を解決するための技術手段および効率を更に説明を行い、以下に図面および最適な実施例を結合し、本発明が提供する吸収式ヒートポンプ循環システムに関する具体的な実施方式、構造、特徴および効果に基づいて詳細に説明を行う。
【００２５】
図２は本発明の実施例１の吸収式ヒートポンプ循環システムのプロセス図であり、該吸収式ヒートポンプ循環システムは、主に発生器１１と、蒸発器１３と、吸収器１４と、水源２００とを備え、水−臭化リチウム作業物質対を利用して吸収溶液とする。発生器１１は吸収溶液の濃縮に用い、その内部には熱交換器１１０が設けられており、該熱交換器１１０は吸収器１４内の熱交換器１４０からの熱循環作業物質が通され、吸収溶液とされる臭化リチウム溶液に対して加熱して水を蒸発させ、これにより、吸収溶液の吸収剤濃度が向上され、それが生成する高温蒸気は蒸気通路１９を通じて送出されて利用者に利用される。発生器１１出口の吸収溶液は吸収溶液管路２０を通じて吸収器１４内に供給され、吸収器１４出口の吸収溶液は吸収溶液管路３０を通じて発生器１１内に供給される。吸収溶液管路２０、３０を通じて、吸収溶液に対して発生器１１および吸収器１４の間で循環させる。前記蒸発器１３内には熱交換器１３０が設けられ、該熱交換器１３０内には水源２００からの水を蒸気に転化する駆動熱源が通されており、生成される蒸気は蒸気通路１８を通じて吸収器１４内に導入される。前記吸収器１４内には熱交換器１４０が設けられ、該吸収器１４の中で、発生器１１からの高濃度の吸収溶液は蒸発器１３からの蒸気を吸収して吸収熱を生成することで、熱交換器１４０内の熱循環作業物質の温度を高くする。該熱交換器１４０および発生器１１内の熱交換器１１０は熱循環作業物質管路６０により接続されて熱循環回路を形成し、吸収器１４が生成する吸収熱を発生器の駆動熱源として発生器１１に供給することに便利にする。本実施例では、熱循環回路がヒートパイプ循環回路であり、ここでは、発生器１１の取付け位置が吸収器１４の取付け位置より高くなる。前記ヒートパイプ循環でのヒートパイプの作業物質は外部駆動力が存在なくても凝縮−蒸発過程を通じて対流を形成することができ、発生器および吸収器の間で循環して熱量を伝達する。熱循環回路上には熱発散損失による発生器熱量の不足部分の補助に用いる外部熱源加熱装置１６０が設けられている。
【００２６】
本実施例１の吸収式ヒートポンプシステムは吸収器１４および発生器１１の間に吸収溶液自動熱交換器１５０、吸収剤結晶器１４１および混合器１４２を更に設置する。前記吸収剤結晶器１４１は吸収溶液入口、結晶後吸収溶液出口および吸収剤結晶送出口を有する。該吸収剤結晶器の吸収溶液入口は吸収溶液自動熱交換器１５０を通じて吸収器１４の吸収溶液出口に連結され、該吸収剤結晶器の結晶後吸収溶液出口は吸収溶液自動熱交換器１５０を通じて発生器１１の吸収溶液入口に連結され、該吸収剤結晶器の結晶送出口は吸収器１１の吸収溶液入口に連結される。混合器１４２が存在する状況で、前記吸収剤結晶送出口は混合器１４２により吸収器１１の吸収溶液入口に連結される。発生器１１出口の吸収溶液は吸収溶液管路２０を通じて混合器１４２により吸収器１４に供給され、該吸収器１４出口の吸収溶液は吸収溶液管路３０を通じて吸収溶液自動熱交換器１５０により吸収剤結晶器１４１に供給される。該吸収剤結晶器１４１の中で、低温冷却量を利用して吸収溶液に対して結晶の冷却を行い、臭化リチウム水溶液が結晶温度に達する際に結晶が行い、結晶温度が低いほど液相の臭化リチウム平衡濃度が低くなるため、結晶の冷却を通じて、結晶の冷却を行う前の吸収溶液の臭化リチウム濃度が高くても、結晶後の液相の臭化リチウム濃度は冷却温度での臭化リチウム平衡濃度に達成または近づくことができる。結晶かつ固液分離を行った後に、吸収剤結晶器１４１内の結晶後吸収溶液、即ち臭化リチウム希溶液は吸収溶液自動熱交換器１５０を通じて吸収溶液管路３０により発生器１１に搬送される。前記吸収剤結晶器１４１が利用する冷却源は０〜３２℃の冷却水でも可能である。水源２００は普段の生活用水または工業用水でも可能であり、発生器１１から送出される高温蒸気が利用された後に形成された凝縮水でも可能である。もし、他の作業物質を利用して吸収溶液の作業物質にし、前記水源２００も相応の液体作業物質を供給する。本実施例の吸収式暖房装置は発生器１３の１つ箇所だけに駆動熱源の供給を必要とするため、発生器１１の蒸気通路１９箇所で高温蒸気を得ることができる。
【００２７】
吸収溶液は吸収剤結晶器１４１の中で吸収剤結晶および結晶後吸収溶液を形成することができる。本実施例および下記の実施例に記載される吸収剤結晶はただの吸収剤結晶顆粒だけに限定されることではなく、吸収剤結晶顆粒を含む吸収溶液も可能である。吸収器１４、発生器１１、吸収溶液自動熱交換器１５０および吸収剤結晶器１４１の間の関係は下記の方式も可能である。
【００２８】
図３は本発明の実施例２のプロセス図である。前記吸収溶液自動熱交換器１５０は、吸収器１４からの吸収溶液および吸収剤結晶器１４１から送出される吸収剤結晶（または吸収剤結晶含有吸収溶液）の熱交換に用いる。発生器１１の吸収溶液送出管路２０および吸収器の吸収溶液供給管路が連結されるため、発生器１１が送出する吸収溶液および熱交換後の吸収剤結晶は混合された後に共に吸収器内に供給される。吸収剤結晶器１４１が送出する結晶後吸収溶液は吸収溶液供給管路３０により発生器１１内に搬送される。熱交換後の吸収器１４からの吸収溶液は吸収剤結晶器１４１内に供給されて結晶の冷却および固液分離を行い、熱交換後の吸収剤結晶器１４１が送出する吸収剤結晶は吸収溶液供給管路により吸収器１４内に搬送される。吸収器１４からの吸収溶液の温度は吸収剤結晶器１４１が送出する吸収剤結晶の温度よりはるかに高いため、熱交換後に、吸収剤結晶器１４１に供給される吸収溶液の温度が大幅に低減されて吸収溶液の冷却に用いる冷却量を減少することができる。熱交換後の吸収剤結晶器からの吸収剤結晶は温度が大幅に昇温されて吸収器内に搬送され、同じ量の作業物質の蒸気を吸収し、更に高い作業温度で吸収熱を放熱することができ、これにより、吸収器の外部に供給する熱の温度を高くすることができ、熱供給の品位を向上してエネルギーの利用効率を向上することができる。
【００２９】
図４は本発明の実施例３のプロセス図である。吸収剤結晶器１４１から送出される結晶後溶液は吸収溶液自動熱交換器１５０により、吸収器１４からの吸収溶液と吸収剤結晶器１４１から送出される吸収剤結晶（または吸収剤結晶含有吸収溶液）および結晶後吸収溶液を共に熱交換させる。熱交換後の結晶後吸収溶液は吸収溶液供給管路３０を通じて発生器１１内に搬送される。該発生器１１の吸収溶液送出管路２０および吸収器の吸収溶液供給管路が連結され、これにより、発生器１１が送出する吸収溶液および熱交換後の吸収剤結晶は混合されて共に吸収器内に搬送される。吸収剤結晶器１４１から送出される結晶後吸収溶液は吸収溶液供給管路３０により発生器１１内に搬送される。熱交換後の吸収器１４からの吸収溶液は吸収剤結晶器１４１内に供給されて結晶の冷却および固液分離を行い、熱交換後の吸収剤結晶器１４１から送出される吸収剤結晶は吸収溶液供給管路により吸収器１４内に搬送される。吸収器１４からの吸収溶液の温度は吸収剤結晶器１４１から送出される吸収剤結晶および結晶後吸収溶液の温度よりはるかに高いため、熱交換後に、吸収剤結晶器１４１に供給される吸収溶液の温度が大幅に降温されて吸収溶液の冷却に用いる冷却量を低減することができる。熱交換後の吸収剤結晶器からの吸収剤結晶は温度が大幅に昇温されて吸収器内に搬送され、同じ量の作業物質の蒸気を吸収し、更に高い作業温度で吸収熱を放熱することができ、これにより、吸収器の外部に供給する熱の温度を向上して熱を供給する品位を向上することができる。熱交換後の吸収剤結晶器からの結晶後溶液は温度が大幅に昇温されて発生器内に搬送され、同じ作業物質の蒸気を蒸発し、本実施例は発生器の消耗するエネルギーを減少することでエネルギーの利用効率を向上する。
【００３０】
図５は本発明の実施例４のプロセス図である。前記発生器１１の吸収溶液送出管路２０および吸収器１４の吸収溶液送出管路３０が連結され、連結される節点は吸収溶液自動熱交換器１５０に入る箇所の前部に位置する。発生器１１からの吸収溶液および吸収器１４からの吸収溶液は混合されてから吸収溶液自動熱交換器１５０に供給されて、吸収剤結晶器１４１から送出される吸収剤結晶および結晶後吸収溶液と共に熱交換を行う。熱交換後の結晶後溶液は吸収溶液供給管路を通じて発生器１１内に搬送される。熱交換後の吸収剤結晶は吸収溶液供給管路を通じて吸収器１４内に搬送される。発生器１１からの吸収溶液および吸収器１４からの吸収溶液は混合された後に結晶の冷却を行い、前述の方式に比べて、冷却された結晶の吸収溶液の量を増加し、これにより、更に多い結晶後吸収溶液を得ることができ、吸収剤結晶器の使用効率を向上する。
【００３１】
図６は本発明の実施例５のプロセス図である。本実施例が提供する吸収式ヒートポンプ循環システムは前述の実施例とほぼ同じで、異なる部分は、圧縮式冷房循環サブシステムを更に備え、吸収剤結晶器１４１に低温の冷却量を供給する。該圧縮式冷房循環サブシステムは、吸収剤結晶−蒸発器２００、圧縮機２１０、吸収溶液熱交換−凝縮器２２０、絞り弁２３０および圧縮式冷房作業物質管路２４０を備える。該圧縮式冷房作業物質は吸収溶液熱交換−凝縮器２２０で凝縮を行った後に、絞り弁２３０により、吸収剤結晶−蒸発器２００内で蒸発を行い、これにより、吸収剤結晶器１４１のための低温の冷却量の供給を実現する。吸収剤結晶−蒸発器２００出口の圧縮式冷房作業物質の蒸気は圧縮機２１０により圧縮されてから吸収溶液熱交換−凝縮器２２０に供給されて圧縮式冷房循環を完成する。吸収剤結晶−蒸発器２００は吸収剤結晶器１４１の１つの構成セルでも可能である。
【００３２】
一部の吸収剤（臭化リチウム）の結晶が析出されるため、吸収剤結晶器１４１で固液分離後の結晶後吸収溶液の濃度が低減される。前記結晶後吸収溶液、即ち臭化リチウム希溶液は結晶後吸収溶液管路５０を通じて、吸収溶液熱交換−凝縮器２２０および吸収溶液自動熱交換器１５０により発生器１１内に導入される。他の方面では、吸収剤結晶器１４１で固液分離後の吸収剤結晶または吸収剤結晶含有吸収溶液は結晶含有溶液管路４０を通じて、吸収溶液熱交換−凝縮器２２０および吸収溶液自動熱交換器１５０により混合器１４２内に導入される。吸収溶液自動熱交換器１５０の作用は、吸収器１４からの温度が比較的に高い吸収溶液と吸収剤結晶器からの温度が比較的に低い結晶後吸収溶液および吸収剤結晶または吸収剤結晶含有吸収溶液の熱交換に用い、これにより、発生器１１および混合器１４２に供給される溶液温度を高くすると同時に、吸収剤結晶器に供給される吸収溶液の温度を低くする。吸収溶液熱交換−凝縮器２２０は、圧縮式冷房循環サブシステムの圧縮機２１０出口の温度が比較的に高い圧縮式冷房作業物質蒸気と吸収剤結晶器１４１出口の温度が比較的に低い結晶後吸収溶液および吸収剤結晶または吸収剤結晶含有吸収溶液の熱交換に用い、これにより、前記冷房作業物質蒸気を凝縮すると同時に、一部または全部の吸収剤結晶を溶解し、かつ吸収溶液の温度を高くする。発生器１１の濃縮を通じて、吸収剤の濃度が高くなった発生器１１出口の吸収溶液は吸収溶液管路２０を通じて混合器１４２内に導入されて吸収剤結晶（吸収剤結晶含有吸収溶液）と混合され、共に吸収器１４内に導入される。本発明は吸収器１４および発生器１１の吸収溶液の吸収剤の作業濃度をそれぞれ設定および最適化にすることができる。即ち、本発明は吸収式冷房循環に対して十分な効果的な工程条件を実現させることができ、吸収器に対して吸収剤濃度が高い状態で作業させると同時に、発生器に対して吸収器の吸収剤濃度より低い状態で作業させることができ、しかし、これは従来の吸収式ヒートポンプ循環では実現しにくいことである。吸収剤結晶器１４１を有し、かつ吸収器１４が生成する熱量が熱循環回路を通じて発生器１１に直接供給されるため、従来の吸収式ヒートポンプ循環で発生器１１に熱を供給する外部駆動熱源をほぼ省略することができ、駆動熱源のほぼ自動供給の吸収式暖房過程を実現する。
本発明の実施例６は吸収式暖房方法を提供し、それは上述実施例の吸収式ヒートポンプ循環システムを利用し、該冷房方法は、
発生器の中で吸収溶液を濃縮すると同時に蒸気を発生し、それから該蒸気を使用者に送出し、濃縮された吸収溶液が送出されるステップ（１）と、
駆動熱源を利用して蒸発器内で吸収溶液を加熱し、かつ生成される蒸気を吸収器内に導入するステップ（２）と、
【００３３】
吸収器の中で発生器からの吸収溶液は蒸発器からの蒸気を吸収し、かつ吸収熱を生成すると同時に吸収溶液は温度が低減されて吸収剤結晶器内に送出されるステップ（３）と、
【００３４】
吸収剤結晶器の中で吸収溶液の結晶の冷却および固液分離を行い、吸収剤結晶および結晶後吸収溶液を形成し、該結晶後吸収溶液は発生器内に搬送され、吸収剤結晶または吸収剤結晶含有吸収溶液が吸収器内に搬送されるステップ（４）と、
【００３５】
吸収器および発生器の間で熱循環を行い、吸収溶液が吸収器内で蒸気を吸収する際に生成される吸収熱は発生器内に送られ、具体的に、吸収器内の熱交換器および発生器内の熱交換器は連結されて熱循環回路を形成し、該熱循環回路内の作業物質（通常は水である）は吸収器で前記吸収熱を吸収して発生器内に送り、該発生器内で熱量を放出した後に吸収器内に戻されるステップ（５）とを備える。
蒸発器内の水は独立の水源から供給されることも可能で、発生器から送出される蒸気が利用され後に形成された凝縮水であることも可能である。
【００３６】
好ましくは、前記結晶後吸収溶液が発生器に搬送される前、吸収器が送出する吸収溶液を冷却する前に、前記吸収器から送出され吸収溶液および前記結晶後吸収溶液が熱交換を行う。
【００３７】
好ましくは、前記吸収剤結晶が吸収器に搬送される前、かつ吸収器が送出する溶液を冷却する前に、前記吸収剤結晶および前記吸収器から送出される吸収溶液が熱交換を行う。
【００３８】
好ましくは、前記結晶後吸収溶液が発生器に搬送される前、吸収剤結晶が吸収器に搬送される前、かつ吸収器が送出する吸収溶液を冷却する前に、前記吸収器から送出される吸収溶液と前記吸収剤結晶および結晶後吸収液が熱交換を行う。
【００３９】
好ましくは、前記結晶後吸収溶液が発生器に搬送される前、吸収剤結晶が吸収器に搬送される前、吸収器が送出する吸収溶液を冷却する前、かつ前記発生器が送出する吸収溶液を吸収器に搬送する前に、前記発生器から送出される吸収溶液および前記吸収器から送出される吸収溶液は混合されて混合吸収溶液を形成し、該混合吸収溶液と前記吸収剤結晶および結晶後吸収溶液が熱交換を行う。
【００４０】
吸収剤の結晶の冷却を行うことにより、発生器および/または吸収器からの吸収溶液と吸収剤結晶器から送出される結晶後溶液および/または吸収剤結晶が熱交換を行い、その効果の１つとして、少量の外部冷却量および熱量だけを利用し、比較的に低い発生器吸収溶液の吸収剤の作業濃度を保持すると同時に、吸収器吸収溶液の吸収剤の作業濃度を著しく向上させて、吸収器内で更に高い温度の吸収熱を得ることができ、これにより、該吸収熱を発生器の駆動熱エネルギーとして使用することができる。
【００４１】
上述の方法は吸収剤結晶過程を有するため、比較的に低い発生器吸収溶液の吸収剤の作業濃度を保持する前提で、吸収器吸収溶液の吸収剤の作業濃度を著しく向上させて、吸収器内で更に高い温度の吸収熱を得ることができ、該吸収熱を発生器の駆動熱エネルギーとして使用して発生器の作業温度を更に高くし、更に高い温度の作業物質の蒸気を生成させる。
【００４２】
好ましくは、熱循環過程で熱補助を行い、外部熱源加熱装置を設置することで、熱発散損失による発生器の熱量の不足を補助し、これにより、全体の暖房過程の継続進行を保証することができる。
本実施例のそれぞれのステップにおいて、作動過程は前後順番に関係なくて同時に行い、それぞれのステップは吸収式暖房過程を共に構成する。
【００４３】
本発明の実施例７は吸収式暖房方法を提供し、本実施例が提供する吸収式暖房方法は上述の実施例とほぼ同じで、異なる部分は、吸収剤結晶器内で行う吸収溶液の結晶の冷却に必要な低温冷却量は圧縮式冷房循環過程から供給される。吸収剤結晶−蒸発器２００出口の圧縮式冷房作業物質の蒸気は圧縮機２１０により圧縮された後に、吸収溶液熱交換−凝縮器２２０に供給されて凝縮を行い、凝縮された圧縮式冷房作業物質は絞り弁２３０により、吸収剤結晶−蒸発器２００内で蒸発を行い、これにより、圧縮式冷房循環を完成する。本発明の圧縮式冷房作業物質は吸収溶液熱交換−凝縮器２２０内で凝縮される際の冷却量は臭化リチウム結晶器１４１出口の溶液が有する冷却量から供給されるため、本循環の蒸発温度および凝縮温度が比較的に近づき、これにより、比較的に高い冷房機能係数に達することができる。即ち、本発明の圧縮式冷房循環のエネルギー消耗は比較的に低い。
【００４４】
本発明の実施例に記述される技術方案は、利用される吸収溶液の種類に対して特に制限しなくて、上述の実施例では全て水−臭化リチウムを作業物質対とする吸収溶液を例にして説明を行い、他の実施方式では作業物質として水、メタノール、エタノールの１種以上の混合物を利用することが可能で、吸収剤はLiBr、 LiCl、 LiNO3、 NaBr、 KBr、 CaCl2、 MgBr2、ZnCl2の１種以上の混合物である。
以下は具体的なパラメータを有する実施例に基づいて上記実施例の実施可能性を説明する。
実施例１
【００４５】
本実施例は実施例６に記載の方法を利用し、１００℃の熱水を利用して蒸発器の駆動熱源とし、１９５℃の飽和蒸気を利用して外部熱源として熱循環回路の作業物質に対して加熱を行い、熱発散損失などによる発生器駆動熱源の熱量不足部分を補助し、ジメチルシリコンオイルを利用して熱循環作業物質とし、２０℃の冷却水を利用して吸収剤結晶器１４１を冷却する。本実施例は外部に温度が１８２℃、圧力が１７０ＫＰaの過熱蒸気を送出し、性能係数（ＣＯＰ）が１０．０である。本実施例ＣＯＰの計算公式は：
ＣＯＰ＝出力熱量/外部熱源を投入する熱量
実施例２
【００４６】
本実施例は実施例６に記載の方法を利用し、１００℃の熱水を利用して蒸発器の駆動熱源とし、１９５℃の飽和蒸気を利用して外部熱源として熱循環回路の作業物質に対して加熱を行い、熱発散損失などによる発生器駆動熱源の熱量不足部分を補助し、ジメチルシリコンオイルを利用して熱循環作業物質とし、６０℃の冷却水を利用して吸収剤結晶器１４１を冷却する。本実施例は外部に温度が１８２℃、圧力が１００ＫＰaの過熱蒸気を送出し、性能係数（ＣＯＰ）が１０．０である。本実施例ＣＯＰの計算公式は：
ＣＯＰ＝出力熱量/外部熱源を投入する熱量
実施例３
【００４７】
本実施例は実施例７に記載の方法を利用し、８０℃の熱水を利用して蒸発器の駆動熱源とし、１６０℃の飽和蒸気を利用して外部熱源として熱循環回路の作業物質に対して加熱を行い、熱発散損失などによる発生器駆動熱源の熱量不足部分を補助し、ジメチルシリコンオイルを利用して熱循環作業物質とし、圧縮式冷房循環が提供する−１８℃の圧縮式冷房作業物質を利用して吸収剤結晶器１４１を冷却する。本実施例は外部に温度が１４８℃、圧力が９５ＫＰaの過熱蒸気を送出し、ＣＯＰが５．５である。本実施例ＣＯＰの計算公式は：
ＣＯＰ＝出力熱量/（外部熱源を投入する熱量＋圧縮機の消費電力×3.0）
ここで、前記圧縮機のために電力を供給する電力網ユーザー端末の一次エネルギー発電効率を３３．３％にする。
実施例４
【００４８】
本実施例は実施例４に記載の方法を利用し、７℃の水を利用して蒸発器の駆動熱源とし、５０℃の熱水を利用して外部熱源として熱循環回路の作業物質に対して加熱を行い、熱発散損失などによる発生器駆動熱源の熱量不足部分を補助し、不凍液を利用して熱循環作業物質とし、圧縮式冷房循環が提供する−１８℃の圧縮式冷房作業物質を利用して吸収剤結晶器１４１を冷却する。本実施例は外部に温度が３７℃、圧力が０．８ＫＰaの過熱蒸気を送出し、ＣＯＰが５．０である。本実施例により、本発明は発生器により外部に高温熱量を供給すると同時に、蒸発器により外部に低温熱量も供給する。本実施例のＣＯＰの計算公式は：
ＣＯＰ＝出力熱量/（外部熱源を投入する熱量＋圧縮機の消費電力×3.0）
ここで、前記圧縮機のために電力を供給する電力網ユーザー端末の一次エネルギー発電効率を３３．３％にする。
表１は前記実施例の作業パラメータおよび性能を記載する。
【００４９】
【表１】
2011510251.tif 000003
【００５０】
前述は、ただ本発明の最適な実施例であり、本発明に対していかなる形式上の制限をしなく、本発明は最適な実施例を公知しているが、本発明を制限することではない。本専門に詳しい技術者は、本発明の技術方案を超えない範囲で、記載された技術内容を利用してわずかな変更または修飾を行って同一変化の同等実施例にするこができ、本発明の技術方案の内容を超えない範囲で、本発明の技術本質に基づいて前述の実施例に対していかなる簡単な変更、同等変化および修飾を行っても、本発明の技術方案の範囲内に属する。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の吸収式ヒートポンプシステムおよび暖房方法は、吸収剤結晶器を有し、かつ吸収器から生成される熱量は熱循環回路を通じて発生器に直接供給されるため、従来の吸収式ヒートポンプシステムの発生器が必要とする外部駆動熱源をほぼ省略することができ、吸収式暖房を実現し、その暖房係数（ＣＯＰ）が著しく向上され、必要とする駆動熱源の温度、即ち利用可能低温余熱の温度を著しく低減し、これにより、更に実用に適切される。それ以外に、本発明の吸収式ヒートポンプシステムは凝縮器の設置が不要であるため、従来の吸収式ヒートポンプシステムの循環とは異なり、本発明は冷却水を用いて凝縮器に対して冷却を行う必要がないため、大幅に冷却塔の作動負荷を低減すると同時に、水資源を節約することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１１：発生器
１２：凝縮器
１３：蒸発器
１４：吸収器
１７：凝縮水管路
１８、１９：蒸気通路
１５、１６、２０、３０：吸収溶液管路
４０：結晶後吸収溶液管路
５０：結晶含有溶液管路
６０：熱循環作業物質管路
１１０、１２０、１３０、１４０：熱交換器
１４１：吸収剤結晶器
１４２：混合器
１５０：吸収溶液自動熱交換器
１６０：外部熱源加熱装置
２００：吸収剤結晶−蒸発器
２１０：圧縮機
２２０：吸収溶液熱交換−凝縮器
２３０：絞り弁
２４０：圧縮式冷房作業物質管路
【図１】
2011510251.tif 000004
【図２】
2011510251.tif 000005
【図３】
2011510251.tif 000006
【図４】
2011510251.tif 000007
【図５】
2011510251.tif 000008
【図６】
2011510251.tif 000009
【国際調査報告】
2011510251.tif 000010
2011510251.tif 000011
2011510251.tif 000012
2011510251.tif 000013
2011510251.tif 000014
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