(57)【要約】【課題】熱源として供給される温廃水などの熱源流体の温度が変更になる、あるいは吸収ヒートポンプ装置から供給する温水に対する要求温度が変更されたようなときにも、安定した運転が継続できるようにする。【解決手段】再生器１、凝縮器２、蒸発器３、吸収器４などと共に、蒸発器３から供給される冷媒蒸気を吸収液に吸収させるリソーバ５と、リソーバ５から供給される冷媒濃度の高い吸収液を加熱して冷媒を吸収液から蒸発分離し、冷媒濃度が低下した吸収液をリソーバ５から供給される吸収液と熱交換器８で熱交換させてリソーバ５に戻し、吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気を吸収器４に供給するデソーバ６とを備えた吸収ヒートポンプ装置において、蒸発器３からの冷媒液の送入と、蒸発器３への冷媒液の送出が可能な冷媒タンク９を設けるようにした。【選択図】      図１
2004286244.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸収液を加熱して吸収液から冷媒を蒸発分離する再生器と、再生器から供給される冷媒蒸気を冷却して凝縮させる凝縮器と、凝縮器から供給される冷媒液を加熱して蒸発させる蒸発器と、冷媒を蒸発分離して再生器から供給される冷媒の濃度が低下した吸収液に冷媒を吸収させ、再生器から供給される吸収液と熱交換させて再生器に戻す吸収器と、蒸発器から供給される冷媒蒸気を吸収液に吸収させるリソーバと、冷媒を吸収してリソーバから供給される冷媒の濃度が上昇した吸収液を加熱して冷媒を吸収液から蒸発分離し、冷媒の濃度が低下した吸収液をリソーバから供給される吸収液と熱交換させてリソーバに戻すと共に、吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気を吸収器に供給するデソーバとを備えて構成される吸収ヒートポンプ装置において、蒸発器からの冷媒液の送入と、蒸発器への冷媒液の送出とが可能な冷媒タンクが設けられたことを特徴とする吸収ヒートポンプ装置。
【請求項２】
吸収液を加熱して吸収液から冷媒を蒸発分離する再生器と、再生器から供給される冷媒蒸気を冷却して凝縮させる凝縮器と、凝縮器から供給される冷媒液を加熱して蒸発させる蒸発器と、冷媒を蒸発分離して再生器から供給される冷媒の濃度が低下した吸収液に冷媒を吸収させ、再生器から供給される吸収液と熱交換させて再生器に戻す吸収器と、蒸発器から供給される冷媒蒸気を吸収液に吸収させるリソーバと、冷媒を吸収してリソーバから供給される冷媒の濃度が上昇した吸収液を加熱して冷媒を吸収液から蒸発分離し、冷媒の濃度が低下した吸収液をリソーバから供給される吸収液と熱交換させてリソーバに戻すと共に、吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気を吸収器に供給するデソーバとを備えて構成される吸収ヒートポンプ装置において、蒸発器に冷媒液オーバーフロー管の一端を接続し、他端を吸収器に接続したことを特徴とする吸収ヒートポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、再生器、凝縮器、蒸発器、吸収器などと共に、リソーバとデソーバとを備えて構成される吸収ヒートポンプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の装置として、例えば図２に示したように再生器１、凝縮器２、蒸発器３、吸収器４、リソーバ５、デソーバ６などを配管接続して構成した吸収ヒートポンプ装置１００Ｘが周知である（特許文献１参照）。
【０００３】
上記構成の吸収ヒートポンプ装置１００Ｘは、蒸発器３とデソーバ６とで吸熱し、凝縮器２と第二種サイクルを構成するリソーバ５および第一種サイクルを構成する吸収器４で放熱するので、吸収ヒートポンプ装置で得た温水を用いて暖房などの加熱動作を行うときのＣＯＰが２以上となると云った利点がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−８２８２５（図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記構成の吸収ヒートポンプ装置においては、装置内を循環する吸収液の濃度を強制的に変更するための手段を備えていないため、吸収ヒートポンプ装置に熱源として供給する温廃水などの熱源流体の温度と、吸収ヒートポンプ装置で得て供給する温水温度との温度差を、装置製作の後では変更することができなかった。そのため、吸収ヒートポンプ装置に熱源として供給する温廃水などの熱源流体の温度が変更されるようなきには、安定した運転を継続することができなくなると云った問題点があり、それが解決すべき課題となっていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく本発明は、吸収液を加熱して吸収液から冷媒を蒸発分離する再生器と、再生器から供給される冷媒蒸気を冷却して凝縮させる凝縮器と、凝縮器から供給される冷媒液を加熱して蒸発させる蒸発器と、冷媒を蒸発分離して再生器から供給される冷媒の濃度が低下した吸収液に冷媒を吸収させ、再生器から供給される吸収液と熱交換させて再生器に戻す吸収器と、蒸発器から供給される冷媒蒸気を吸収液に吸収させるリソーバと、冷媒を吸収してリソーバから供給される冷媒の濃度が上昇した吸収液を加熱して冷媒を吸収液から蒸発分離し、冷媒の濃度が低下した吸収液をリソーバから供給される吸収液と熱交換させてリソーバに戻すと共に、吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気を吸収器に供給するデソーバとを備えた吸収ヒートポンプ装置において、
【０００７】
蒸発器からの冷媒液の送入と、蒸発器への冷媒液の送出とが可能な冷媒タンクを設けるようにした第１の構成の吸収ヒートポンプ装置と、蒸発器に冷媒液オーバーフロー管の一端を接続し、他端を吸収器に接続するようにした第２の構成の吸収ヒートポンプ装置とを提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１に基づいて詳細に説明する。なお、理解を容易にするため、図１においても前記図２において説明した部分と同様の機能を有する部分には、同一の符号を付した。
【０００９】
図１に例示した本発明の吸収ヒートポンプ装置１００は、冷媒に水を、吸収液に臭化リチウム水溶液などを使用して、加熱作用を行うための装置である。
【００１０】
吸収ヒートポンプ装置１００は、内部に伝熱管１Ａが設けられ、その伝熱管１Ａに熱源供給管３１を介して供給される駆動熱源、例えば高温の水蒸気によって吸収液を加熱して吸収液から冷媒を蒸発分離し、吸収液を冷媒の吸収が可能な状態に再生する再生器１と、この再生器１から供給される冷媒蒸気を冷却して凝縮させる凝縮器２と、この凝縮器２から冷媒液管１１を介して供給される冷媒液を加熱して蒸発させる蒸発器３と、冷媒を蒸発分離して再生器１から吸収液管２１を介して供給される冷媒の濃度が低下した吸収液に冷媒を吸収させ、再生器１から供給される吸収液と熱交換器７で熱交換させて再生器１に吸収液管２２を介して戻す吸収器４とを備えている。
【００１１】
また、吸収ヒートポンプ装置１００は、蒸発器３から供給される冷媒蒸気を吸収液に吸収させるリソーバ５と、冷媒を吸収してリソーバ５から吸収液管２３を介して供給される冷媒の濃度が上昇した吸収液を加熱して冷媒を吸収液から蒸発分離し、冷媒の濃度が低下した吸収液をリソーバ５から供給される吸収液と熱交換器８で熱交換させてリソーバ５に吸収液管２４を介して戻すと共に、吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気を吸収器４に供給するデソーバ６とを備えている。なお、リソーバ５とデソーバ６とは、開閉弁１６が介在する抽気管１７により連通可能に連結されている。
【００１２】
また、吸収ヒートポンプ装置１００は、蒸発器３の冷媒液溜りより高い位置に設置された冷媒タンク９を備えている。そして、冷媒タンク９は蒸発器３に、Ａｓｓ１に示すように配管された開閉弁１２Ａが介在する冷媒液管１２と、開閉弁１３Ａが介在する冷媒液管１３と、開閉弁１４Ａが介在する連通管１４とでそれぞれ接続されている。
【００１３】
また、吸収ヒートポンプ装置１００においては、蒸発器３と吸収器４とはＵシール部１５Ａが介在する冷媒液管（オーバーフロー管）１５を介して接続され、冷媒液管１５と吸収液ポンプＰ１吐出側の吸収液管２２とはオリフィス２５Ａが介在する吸収液管２５を介して接続されている。
【００１４】
本発明の吸収ヒートポンプ装置１００において、再生器１内の伝熱管１Ａには熱源供給管３１を介して、例えばコージェネレーションシステムなどから廃熱として供給される１２５℃程度の飽和水蒸気が駆動熱源として導入される。
【００１５】
また、蒸発器３内の伝熱管３Ａとデソーバ６内の伝熱管６Ａには、再生器１内の伝熱管１Ａに供給される駆動熱源の温度よりは低い温度、例えば５０℃程度の温廃水が熱源として導入され、温水管３２内を流れる水を吸収器４内の伝熱管４Ａ、リソーバ５内の伝熱管５Ａ、凝縮器２内の伝熱管２Ａにおいて所定の温度に加熱して、図示しない熱負荷、例えば食品加熱濃縮装置などに循環供給される。
【００１６】
そして、冷媒液管１２、１３、および連通管１４に介在する開閉弁１２Ａ、１３Ａ、１４Ａは、例えば制御器３０により以下に示すように制御される。すなわち、蒸発器３に設けた冷媒液の液面を検出するための液面センサ１０が所定の高レベル（可変）を検出したときには、制御器３０が所定の制御信号を出力して開閉弁１２Ａ、１４Ａを開弁するので、運転中の冷媒ポンプＰ３により送液され、冷媒液の一部が冷媒液管１２を介して冷媒タンク９に送液され、蒸発器３内では冷媒液の液面が低下する。そして、液面センサ１０が前記所定の高レベルより低い所定の液面レベル（可変）を検出したときに、制御器３０が所定の制御信号を出力して開閉弁１２Ａ、１４Ａは閉弁される。
【００１７】
また、液面センサ１０が所定の低レベル（可変）を検出したときには、制御器３０が所定の制御信号を出力して開閉弁１３Ａ、１４Ａを開弁し、冷媒タンク９に貯留されていた冷媒液が冷媒液管１３を介して蒸発器３に自重により戻されるので、蒸発器３内では冷媒液の液面は上昇する。そして、液面センサ１０が前記所定の低レベルより高い所定の液面レベル（可変）を検出したときに、制御器３０が所定の制御信号を出力して開閉弁１３Ａ、１４Ａは閉弁される。
【００１８】
したがって、例えば吸収器４内の伝熱管４Ａ、リソーバ５内の伝熱管５Ａ、凝縮器２内の伝熱管２Ａにおいて順次加熱され、所定の温度、例えば６０℃に昇温した温水を、図示しない果汁や他の加熱濃縮装置などに供給し、その加熱濃縮装置などから出る例えば５０℃に昇温した冷却水を、蒸発器３内の伝熱管３Ａとデソーバ６内の伝熱管６Ａとに熱源として導入するように構成した吸収ヒートポンプ装置１００においては、例えば加熱濃縮装置側の条件が変更になるなどして、蒸発器３内の伝熱管３Ａとデソーバ６内の伝熱管６Ａとに、例えば５５℃の温廃水が熱源として供給されるときには、再生器１と吸収器４との間で循環している吸収液の濃度は低下し、蒸発器３内の冷媒液は減少するが、制御器３０は液面センサ１０が所定の低レベルを検出すると、所定の制御信号を出力して開閉弁１３Ａ、１４Ａを開弁し、冷媒タンク９内の冷媒液が冷媒液管１３を介して蒸発器３に自重により戻されるので、蒸発器３内の冷媒液の液面は上昇し、所要の液面レベルを回復する。そのため、蒸発器３内の冷媒液が不足して冷媒ポンプＰ３がキャビテーションを起こし、運転を継続することができなくなると云ったことがない。
【００１９】
また、加熱濃縮装置側の条件が変更されるなどして、蒸発器３内の伝熱管３Ａとデソーバ６内の伝熱管６Ａに、例えば４５℃の温廃水が熱源として供給されるようになると、再生器１と吸収器４との間で循環している吸収液の濃度は上昇し、蒸発器３内の冷媒液は増加するが、制御器３０は液面センサ１０が所定の高レベルを検出すると、所定の制御信号を出力して開閉弁１２Ａ、１４Ａが開弁し、冷媒タンク９に冷媒液が送液されるので、蒸発器３内の冷媒液の液面は低下し、所要の液面レベルを回復する。そのため、蒸発器３内の冷媒液がオーバーフローして吸収器４に流入することはなく、吸収液濃度は上昇して昇温幅の広い運転が可能になる。
【００２０】
なお、本発明の吸収ヒートポンプ装置１００においては、オーバーフロー管として機能する冷媒液管１５が設けられているので、装置内の不凝縮ガスが増加するなど熱効率が低下し、冷媒タンク９を満杯にして吸収液濃度を高めても温水管３２から所定の６０℃の温水を供給することができず、したがって温水管３２から所定の６０℃の温水を供給するために吸収液濃度がさらに高まるように蒸発器３内に冷媒液を溜め込もうとする特性があっても、過剰の冷媒液は冷媒液管１５に流れ出て吸収器４に導入されるので、再生器１と吸収器４との間で循環する吸収液の濃度が異常に高まって結晶化すると云ったことが防止される（この状態では、温水管３２から所定の６０℃の温水を循環供給することはできていない）。
【００２１】
また、吸収ヒートポンプ装置１００に供給される熱源の状態に変更はないが、吸収ヒートポンプ装置１００から供給する温水の要求温度が変更、例えば要求温度が上昇（低下）したときにも、冷媒タンク９に貯留する冷媒液の量を増加（減少）させて吸収液濃度を濃く（薄く）することにより、温度上昇幅の大きな運転が可能になるので、設計変更することなく対応することができる。
【００２２】
ところで、本発明は上記実施形態に限定されるものではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。
【００２３】
例えば、再生器１内の吸収液を加熱して冷媒を蒸発分離し、吸収液を冷媒の吸収が可能な状態に再生するために熱源供給管３１を介して伝熱管１Ａに導入する駆動熱源としては、コージェネレーションシステムなどを冷却して高温になった冷却水であっても良い。また、燃焼バーナにより、再生器１内の吸収液を加熱・再生し、冷媒蒸気を発生させる構成とすることもできる。
【００２４】
また、温水管３２を介して図示しない熱負荷に循環供給される温水は、凝縮器２の内部に設けられた伝熱管２Ａ、吸収器４の内部に設けられた伝熱管４Ａ、リソーバ５の内部に設けられた伝熱管５Ａに並列に供給され、それぞれにおいて加熱されて合流するように、温水管３２を構成することも可能である。
【００２５】
また、オーバーフロー管として機能する冷媒液管１５は、冷媒タンク９を備えない吸収ヒートポンプ装置に取り付けることも可能である。
【００２６】
また、冷媒液管１５の吸収器４側にフロート弁を取り付けても良い。その場合、温水管３２で得られる温水の温度が高くなったとき、蒸発器３と吸収器４との間の圧力差が大きくなり、Ｕシール部１５Ａで差圧を保てなくなった場合に有効である。また、連通管１４の開閉弁１４Ａは、必ずしも設ける必要はない。
【００２７】
【発明の効果】
上記したように、本発明の吸収ヒートポンプ装置は吸収液濃度を強制的に変更するための手段を備えているので、熱源として供給される温廃水などの熱源流体の温度が変更されたようなときにも、安定した運転を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す説明図である。
【図２】従来技術を示す説明図である。
【符号の説明】
１  再生器
１Ａ  伝熱管
１Ｂ  散布器
２  凝縮器
２Ａ  伝熱管
３  蒸発器
３Ａ  伝熱管
３Ｂ  散布器
４  吸収器
４Ａ  伝熱管
４Ｂ  散布器
５  リソーバ
５Ａ  伝熱管
５Ｂ  散布器
６  デソーバ
６Ａ  伝熱管
６Ｂ  散布器
７、８  熱交換器
９  冷媒タンク
１０  液面センサ
１１、１２、１３  冷媒液管
１２Ａ、１３Ａ  開閉弁
１４  連通管
１４Ａ  開閉弁
１５  冷媒液管
１５Ａ  Ｕシール部
１６  開閉弁
１７  抽気管
２１〜２５  吸収液管
２５Ａ  オリフィス
３０  制御器
３１  熱源供給管
３２  温水管
Ｐ１、Ｐ２  吸収液ポンプ
Ｐ３  冷媒ポンプ
１００、１００Ｘ  吸収ヒートポンプ装置
【図１】
2004286244.tif 000003
【図２】
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