JP2016061519A - 吸収ヒートポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】被加熱媒体への伝熱効率の低下を抑制する吸収ヒートポンプを提供する。【解決手段】吸収ヒートポンプは、吸収液Ｓａが冷媒蒸気Ｖｅを吸収する際に生じる吸収熱で伝熱管１２内を流通する被加熱媒体Ｗを加熱し、伝熱管１２内で被加熱媒体Ｗを蒸発させる吸収器１０を備え、伝熱管１２が、被加熱媒体液Ｗｑを昇温させる予熱管１２ｐと、予熱管１２ｐで昇温された被加熱媒体液Ｗｑを蒸発させる蒸発管１２ｅとを有する。吸収器１０は、蒸発管分配部１４ｅｓにそれぞれの蒸発管１２ｅの一端が接続され、蒸発管収集部１４ｅｃにそれぞれの蒸発管１２ｅの他端が接続されて構成され、蒸発管分配部１４ｅｓと蒸発管収集部１４ｅｃとがそれぞれ１個からなり、複数の蒸発管１２ｅのそれぞれの内部を流れる被加熱媒体Ｗが、蒸発管分配部１４ｅｓから蒸発管収集部１４ｅｃに至る間に合流しないように構成されている。【選択図】図３

Description

本発明は吸収ヒートポンプに関し、特に被加熱媒体への伝熱効率の低下を抑制する吸収ヒートポンプに関する。

蒸発器で発生させた冷媒蒸気を吸収器に導き、吸収器において冷媒蒸気を吸収溶液に吸収させる際に発生する吸収熱で被加熱媒体の液体を加熱して被加熱媒体の蒸気を生成する吸収ヒートポンプは公知である。被加熱媒体の液体が蒸気に変わる際に、体積の増加が妨げられることにより被加熱媒体の流れが不安定になることを回避するために、吸収器を以下のように構成したものがある。その吸収器には、被加熱媒体を内部に流すチューブが、複数本水平に配置されている。複数のチューブの両端には、それぞれ水室が設置されている。水室は、複数の仕切板によって複数に区画されている。仕切板で区画された各水室には、複数のチューブが接続されている。また、仕切板は、各チューブ及び水室を全体として１つの流れとして流れる被加熱媒体が、全体として下方から上方に向かう流れとなるように水室を区画するべく設置されている。また、仕切板は、ある水室から導出する被加熱媒体を流すチューブの集合の流路断面積の合計面積が、その水室に導入する被加熱媒体を流すチューブの集合の流路断面積の合計面積以上となるように設置されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−１６４２４８号公報（段落００３４−００３７等）

チューブを流れる被加熱媒体は、吸収熱で加熱されることによって液体の一部が蒸発し、気体を伴って流れることになる。このとき、例えば被加熱媒体が水の場合、蒸発した気体の体積は液体の体積の数百倍大きいことから、ある水室において被加熱媒体が下方のチューブ群から流出して次の上方のチューブ群に流入する際、流れの状況により気体だけが流入して液体が流入しないチューブが現れることがあった。気体だけが流入したチューブでは、吸収熱が被加熱媒体に効率よく伝達されないこととなる。

本発明は上述の課題に鑑み、被加熱媒体の液体が流入せずに被加熱媒体の蒸気が流入してしまう蒸発管が生じることを防いで、被加熱媒体への伝熱効率の低下を抑制した、伝熱効率が優れた吸収ヒートポンプを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る吸収ヒートポンプは、例えば図３に示すように、複数の伝熱管１２に被加熱媒体の液体Ｗｑを流通させ、伝熱管１２の外側に吸収液Ｓａを降り掛けて、吸収液Ｓａが冷媒の蒸気Ｖｅを吸収する際に生じる吸収熱で伝熱管１２内を流通する被加熱媒体Ｗを加熱し、伝熱管１２内で被加熱媒体Ｗを蒸発させる吸収器１０を備える吸収ヒートポンプであって；伝熱管１２が、被加熱媒体の液体Ｗｑを導入し加熱して昇温させる予熱管１２ｐと、予熱管１２ｐで昇温された被加熱媒体の液体Ｗｑを導入し加熱して蒸発させる蒸発管１２ｅとを有し；吸収液Ｓａが、蒸発管１２ｅ、予熱管１２ｐの順に降り掛かるように、蒸発管１２ｅ及び予熱管１２ｐが配列され；吸収器１０は、複数の蒸発管１２ｅへ被加熱媒体Ｗを分配する蒸発管分配部１４ｅｓにそれぞれの蒸発管１２ｅの一端が接続され、複数の蒸発管１２ｅから被加熱媒体Ｗを収集する蒸発管収集部１４ｅｃにそれぞれの蒸発管１２ｅの他端が接続されて構成されると共に、蒸発管収集部１４ｅｃから被加熱媒体Ｗを吸収器１０の外に流出させる流出流路８４を有し；蒸発管分配部１４ｅｓと蒸発管収集部１４ｅｃとがそれぞれ１個からなり、複数の蒸発管１２ｅのそれぞれの内部を流れる被加熱媒体Ｗが、蒸発管分配部１４ｅｓから蒸発管収集部１４ｅｃに至る間に合流しないように構成されている。

このように構成すると、各蒸発管に流入する被加熱媒体の液体が各蒸発管に流入する前に蒸発してしまっていることを回避することができ、複数本の蒸発管のうち被加熱媒体の液体が流入せずに被加熱媒体の蒸気が流入してしまう蒸発管が生じることを防ぐことができて、被加熱媒体の液体への伝熱効率の低下を抑制することができる。また、被加熱媒体の液体を蒸発管に供給する前に予熱するので、蒸発管における被加熱媒体の蒸気の生成を効率的に行うことができる。

また、本発明の第２の態様に係る吸収ヒートポンプは、例えば図３を参照して示すと、上記本発明の第１の態様に係る吸収ヒートポンプにおいて、予熱管１２ｐが吸収熱から受ける熱量が、蒸発管分配部１４ｅｓに流入する被加熱媒体の液体Ｗｑが実質的に被加熱媒体の蒸気Ｗｖを含まない範囲で加熱される熱量となるように構成されている。

このように構成すると、複数本の蒸発管のうち被加熱媒体の液体が流入せずに被加熱媒体の蒸気が流入してしまう蒸発管が生じることをより高い確率で防ぐことができる。

また、本発明の第３の態様に係る吸収ヒートポンプは、例えば図３を参照して示すと、上記本発明の第１の態様又は第２の態様に係る吸収ヒートポンプにおいて、複数本の蒸発管１２ｅの合計伝熱面積が、予熱管１２ｐの合計伝熱面積の１倍以上１０倍以下である。

このように構成すると、蒸発対象液体分配部に導入される被加熱媒体に蒸気が混入することを抑制することができる。

また、本発明の第４の態様に係る吸収ヒートポンプは、例えば図４に示すように、上記本発明の第１の態様乃至第３の態様のいずれか１つの態様に係る吸収ヒートポンプにおいて、流出流路８４から流出した被加熱媒体の液体と蒸気との混合流体Ｗｍを、被加熱媒体の蒸気Ｗｖと被加熱媒体の液体Ｗｑとに分離する気液分離器８０と；気液分離器８０内の被加熱媒体の液体Ｗｑを、蒸発管分配部１４ｅｓに導く循環液流路８２と；吸収熱で加熱される前の被加熱媒体の液体Ｗｑを、予熱管１２ｐに被加熱媒体Ｗを供給する予熱管供給部１４ｐｓに導く導入流路８５とを備える。

このように構成すると、比較的温度が高い気液分離器からの被加熱媒体の液体を蒸発管分配部に導くので、被加熱媒体が吸収熱を得る際の効率を向上させることができる。

また、本発明の第５の態様に係る吸収ヒートポンプは、例えば図４に示すように、上記本発明の第１の態様乃至第４の態様のいずれか１つの態様に係る吸収ヒートポンプにおいて、予熱管１２ｐは、予熱管１２ｐに被加熱媒体Ｗを供給する予熱管供給部１４ｐｓ、１４ｐｍと、予熱管１２ｐで加熱された被加熱媒体Ｗを回収する予熱管回収部１４ｐｍ、１４ｅｓと、がそれぞれ複数個設けられた複数パスで構成されている。

このように構成すると、温度の低い被加熱媒体の液体が補給のために導入される場合に、蒸発対象液体分配部に導入される被加熱媒体の液体を、沸騰温度近くまで上昇させることができる。

また、本発明の第６の態様に係る吸収ヒートポンプは、例えば図３に示すように、上記本発明の第１の態様乃至第４の態様のいずれか１つの態様に係る吸収ヒートポンプにおいて、予熱管１２ｐは、予熱管１２ｐに被加熱媒体Ｗを供給する予熱管供給部１４ｐｓと、予熱管１２ｐで加熱された被加熱媒体Ｗを回収する予熱管回収部１４ｅｓと、がそれぞれ１個である１パスで構成されている。

このように構成すると、蒸発対象液体分配部に導入される被加熱媒体が、蒸発した状態で導入されることを抑制することができる。

また、本発明の第７の態様に係る吸収ヒートポンプは、例えば図５に示すように、上記本発明の第１の態様乃至第６の態様のいずれか１つの態様に係る吸収ヒートポンプにおいて、蒸発管分配部１４ｅｓは、複数の蒸発管１２ｅが取り付けられた蒸発管取付壁１４Ａｊと、蒸発管取付壁１４Ａｊに対面する内壁１４Ａｇとの間における蒸発管取付壁１４Ａｊに直交する面の断面積が、蒸発管分配部１４ｅｓに被加熱媒体Ｗが流入する位置から、予熱管１２ｐに最も遠い蒸発管１２ｅに向かって漸減するように構成されている。

このように構成すると、各蒸発管に流入する被加熱媒体の液体の流量のばらつきを抑制することができる。

また、本発明の第８の態様に係る吸収ヒートポンプは、例えば図３に示すように、上記本発明の第１の態様乃至第７の態様のいずれか１つの態様に係る吸収ヒートポンプにおいて、吸収器１０は、蒸発管分配部１４ｅｓの下部に設けられた、被加熱媒体Ｗを排出するブロー排出管１７を有する。

このように構成すると、蒸発管内で発生し得る蒸発残留物を適宜排出することが可能となる。

本発明によれば、各蒸発管に流入する被加熱媒体の液体が各蒸発管に流入する前に蒸発してしまっていることを回避することができ、複数本の蒸発管のうち被加熱媒体の液体が流入せずに被加熱媒体の蒸気が流入してしまう蒸発管が生じることを防ぐことができて、被加熱媒体の液体への伝熱効率の低下を抑制することができる。また、被加熱媒体の液体を蒸発管に供給する前に予熱するので、蒸発管における被加熱媒体の蒸気の生成を効率的に行うことができる。

本発明の実施の形態に係る吸収ヒートポンプの模式的系統図である。 本発明の実施の形態に係る吸収ヒートポンプのデューリング線図である。 本発明の実施の形態に係る吸収ヒートポンプの吸収器まわりの断面図である。 本発明の実施の形態に係る吸収ヒートポンプが備える吸収器の第１の変形例を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る吸収ヒートポンプが備える吸収器の第２の変形例を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る吸収ヒートポンプが備える吸収器の第３の変形例を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る吸収ヒートポンプが備える吸収器の第４の変形例を示す断面図である。 本発明の実施の形態の変形例に係る二段昇温型吸収ヒートポンプの模式的系統図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。

まず図１を参照して、本発明の実施の形態に係る吸収ヒートポンプ１を説明する。図１は、吸収ヒートポンプ１の模式的系統図である。最初に吸収ヒートポンプ１全体の構成及び作用を説明し、その後に吸収ヒートポンプ１の構成要素の１つである吸収器１０の詳細を説明する。吸収ヒートポンプ１は、吸収液Ｓ（Ｓａ、Ｓｗ）と冷媒Ｖ（Ｖｅ、Ｖｇ、Ｖｆ）との吸収ヒートポンプサイクルが行われる主要機器を構成する吸収器１０、蒸発器２０、再生器３０、及び凝縮器４０を備え、さらに、気液分離器８０を備えている。

本明細書においては、吸収液に関し、ヒートポンプサイクル上における区別を容易にするために、性状やヒートポンプサイクル上の位置に応じて「希溶液Ｓｗ」や「濃溶液Ｓａ」等と呼称するが、性状等を不問にするときは総称して「吸収液Ｓ」又は「溶液Ｓ」ということとする。同様に、冷媒に関し、ヒートポンプサイクル上における区別を容易にするために、性状やヒートポンプサイクル上の位置に応じて「蒸発器冷媒蒸気Ｖｅ」、「再生器冷媒蒸気Ｖｇ」、「冷媒液Ｖｆ」等と呼称するが、性状等を不問にするときは総称して「冷媒Ｖ」ということとする。本実施の形態では、吸収液Ｓ（吸収剤と冷媒Ｖとの混合物）としてＬｉＢｒ水溶液が用いられており、冷媒Ｖとして水（Ｈ_２Ｏ）が用いられている。また、被加熱媒体Ｗは、吸収器１０に供給される液体の被加熱媒体Ｗである被加熱媒体液Ｗｑ、気体の被加熱媒体である被加熱媒体蒸気Ｗｖ、液体と気体とが混合した状態の被加熱媒体である混合被加熱媒体Ｗｍ、吸収ヒートポンプ１外から補充された被加熱媒体である補給液体としての補給水Ｗｓの総称である。本実施の形態では、被加熱媒体Ｗとして水（Ｈ_２Ｏ）が用いられている。

吸収器１０は、被加熱媒体Ｗの流路を構成する伝熱管１２と、濃溶液Ｓａを散布する吸収液散布器としての濃溶液散布ノズル１３とを内部に有している。吸収器１０は、濃溶液散布ノズル１３から濃溶液Ｓａが散布され、濃溶液Ｓａが蒸発器冷媒蒸気Ｖｅを吸収する際に吸収熱を発生させる。この吸収熱を、伝熱管１２を流れる被加熱媒体Ｗが受熱して、被加熱媒体Ｗが加熱されるように構成されている。蒸発器２０は、熱源流体としての熱源温水ｈの流路を構成する熱源管２１と、冷媒液Ｖｆを熱源管２１に向けて散布する冷媒液散布ノズル２２とを内部に有している。蒸発器２０は、冷媒液散布ノズル２２から冷媒液Ｖｆが散布され、散布された冷媒液Ｖｆが熱源管２１内を流れる熱源温水ｈの熱で蒸発して蒸発器冷媒蒸気Ｖｅが発生するように構成されている。吸収器１０と蒸発器２０とは、相互に連通するように１つの缶胴内に形成されている。吸収器１０と蒸発器２０とが連通することにより、蒸発器２０で発生した蒸発器冷媒蒸気Ｖｅを吸収器１０に供給することができるように構成されている。

再生器３０は、希溶液Ｓｗを加熱する熱源流体としての熱源温水ｈを内部に流す熱源管３１と、希溶液Ｓｗを散布する希溶液散布ノズル３２とを有している。熱源管３１内を流れる熱源温水ｈは、熱源管２１内を流れる熱源温水ｈと同じ流体であっても異なる流体であってもよい。再生器３０は、希溶液散布ノズル３２から散布された希溶液Ｓｗが熱源温水ｈに加熱されることにより、希溶液Ｓｗから冷媒Ｖが蒸発して濃度が上昇した濃溶液Ｓａが生成されるように構成されている。希溶液Ｓｗから蒸発した冷媒Ｖは再生器冷媒蒸気Ｖｇとして凝縮器４０に移動するように構成されている。凝縮器４０は、冷却媒体としての冷却水ｃが流れる冷却水管４１を有している。凝縮器４０は、再生器３０で発生した再生器冷媒蒸気Ｖｇを導入し、これを冷却水ｃで冷却して凝縮させるように構成されている。再生器３０と凝縮器４０とは、相互に連通するように１つの缶胴内に形成されている。再生器３０と凝縮器４０とが連通することにより、再生器３０で発生した再生器冷媒蒸気Ｖｇを凝縮器４０に供給することができるように構成されている。また、吸収器１０及び蒸発器２０が再生器３０及び凝縮器４０よりも高所に配設されており、位置ヘッドで吸収器１０内の吸収液Ｓを再生器３０へ及び蒸発器２０内の冷媒液Ｖｆを凝縮器４０へそれぞれ搬送可能に構成されている。

再生器３０の濃溶液Ｓａが貯留される部分と吸収器１０の濃溶液散布ノズル１３とは、濃溶液Ｓａを流す濃溶液管３５で接続されている。濃溶液管３５には、濃溶液Ｓａを圧送する溶液ポンプ３５ｐが配設されている。吸収器１０の希溶液Ｓｗが貯留される部分と希溶液散布ノズル３２とは、希溶液Ｓｗを流す希溶液管３６で接続されている。濃溶液管３５及び希溶液管３６には、濃溶液Ｓａと希溶液Ｓｗとの間で熱交換を行わせる溶液熱交換器３８が配設されている。凝縮器４０の冷媒液Ｖｆが貯留される部分と蒸発器２０の冷媒液散布ノズル２２とは、冷媒液Ｖｆを流す冷媒液管４５で接続されている。冷媒液管４５には、冷媒液Ｖｆを圧送する冷媒ポンプ４６が配設されている。蒸発器２０の冷媒液Ｖｆが蒸発せずに貯留される部分と凝縮器４０とは、冷媒液散布ノズル２２から散布されて蒸発しなかった冷媒液Ｖｆを凝縮器４０に戻す冷媒液管２５で接続されている。冷媒液管２５及び冷媒液管４５には、それぞれの管２５、４５を流れる冷媒液Ｖｆ同士で熱交換を行わせる冷媒熱交換器４８が配設されている。

気液分離器８０は、吸収器１０の伝熱管１２を流れて加熱された被加熱媒体Ｗを導入し、被加熱媒体蒸気Ｗｖと被加熱媒体液Ｗｑとを分離する機器である。気液分離器８０と吸収器１０とは、気液分離器８０内の被加熱媒体液Ｗｑを伝熱管１２に導く被加熱媒体液管８２及び加熱された被加熱媒体Ｗを気液分離器８０に導く流出流路としての流出管８４で接続されている。また、気液分離器８０には、分離された被加熱媒体蒸気Ｗｖを吸収ヒートポンプ１の外に導く被加熱媒体蒸気管８９が接続されている。また、主に蒸気として吸収ヒートポンプ１の外に供給された分の被加熱媒体Ｗを補うための補給水Ｗｓを吸収ヒートポンプ１の外から導入する補給水管８５が設けられている。補給水管８５は、被加熱媒体液管８２に接続されており、被加熱媒体液管８２を流れる被加熱媒体液Ｗｑに補給水Ｗｓを合流させるように構成されている。補給水管８５には、吸収器１０に向けて補給水Ｗｓを圧送する補給水ポンプ８６が配設されている。

図２のデューリング線図を図１と併せて参照して、上述の吸収ヒートポンプ１のヒートポンプサイクルを説明する。図２のデューリング線図は、縦軸に冷媒Ｖ（本実施の形態では水）の露点温度を、横軸に溶液Ｓ（本実施の形態ではＬｉＢｒ水溶液）の温度をとっている。右上がりの線は溶液Ｓの等濃度線を表し、右に行くほど高濃度、左に行くほど低濃度となる。図中の露点温度０℃を通る右上がりの線は溶液濃度０％（すなわち冷媒のみ）の線である。なお、縦軸が示す露点温度は飽和圧力と対応関係にあるため、冷媒蒸気Ｖｅ、Ｖｇが飽和蒸気である本実施の形態のヒートポンプサイクルでは、縦軸は主要構成部材１０、２０、３０、４０の内部圧力を表していると見ることもできる。

まず、冷媒側のサイクルを説明する。凝縮器４０では、再生器３０で蒸発した再生器冷媒蒸気Ｖｇを受け入れて、冷却水管４１を流れる冷却水ｃで冷却して凝縮し、冷媒液Ｖｆとする（ｖ１）。凝縮した冷媒液Ｖｆは、冷媒ポンプ４６で蒸発器２０の冷媒液散布ノズル２２に送られる。冷媒液散布ノズル２２に送られた冷媒液Ｖｆは、熱源管２１に向けて散布され、熱源管２１内を流れる熱源温水ｈによって加熱され、蒸発して蒸発器冷媒蒸気Ｖｅとなる（ｖ２）。蒸発器２０で発生した蒸発器冷媒蒸気Ｖｅは、蒸発器２０と連通する吸収器１０へと移動する。

次に溶液側のサイクルを説明する。吸収器１０では、濃溶液Ｓａが濃溶液散布ノズル１３から散布され、この散布された濃溶液Ｓａが蒸発器２０から移動してきた蒸発器冷媒蒸気Ｖｅを吸収する。蒸発器冷媒蒸気Ｖｅを吸収した濃溶液Ｓａは、濃度が低下して希溶液Ｓｗとなる（ｊ〜ｋ）。吸収器１０では、濃溶液Ｓａが蒸発器冷媒蒸気Ｖｅを吸収する際に吸収熱が発生する。この吸収熱により、伝熱管１２を流れる被加熱媒体Ｗが加熱される。吸収器１０で蒸発器冷媒蒸気Ｖｅを吸収した濃溶液Ｓａは、濃度が低下して希溶液Ｓｗとなり、吸収器１０の下部に貯留される。貯留された希溶液Ｓｗは、重力及び吸収器１０と再生器３０との内圧の差により再生器３０に向かって希溶液管３６を流れ、溶液熱交換器３８で濃溶液Ｓａと熱交換して温度が低下して（ｋ〜ｍ）、再生器３０に至る。希溶液Ｓｗは、溶液熱交換器３８を出て再生器３０に入る際に圧力（露点温度）が下がり、希溶液Ｓｗ中の冷媒Ｖの一部が蒸発するのに伴い温度が低下する（ｍ〜ｎ）。

再生器３０に送られた希溶液Ｓｗは、希溶液散布ノズル３２から散布され、熱源管３１を流れる熱源温水ｈ（本実施の形態では約８０℃前後）によって加熱され、散布された希溶液Ｓｗ中の冷媒が蒸発して濃溶液Ｓａとなり（ｎ〜ｐ）、再生器３０の下部に貯留される。他方、希溶液Ｓｗから蒸発した冷媒Ｖは再生器冷媒蒸気Ｖｇとして凝縮器４０へと移動する。再生器３０の下部に貯留された濃溶液Ｓａは、溶液ポンプ３５ｐにより、濃溶液管３５を介して吸収器１０の濃溶液散布ノズル１３に圧送される。濃溶液管３５を流れる濃溶液Ｓａは、溶液熱交換器３８で希溶液Ｓｗと熱交換して温度が上昇してから吸収器１０に流入し（ｐ〜ｑ）、濃溶液散布ノズル１３から散布される。濃溶液Ｓａは、溶液ポンプ３５ｐで昇圧されて吸収器１０に入り、吸収器１０内で蒸発器冷媒蒸気Ｖｅを吸収することに伴い温度が上昇する（ｑ〜ｊ）。吸収器１０に戻った濃溶液Ｓａは蒸発器冷媒蒸気Ｖｅを吸収し、以降、同様のサイクルを繰り返す。

吸収液Ｓ及び冷媒Ｖが上記のような吸収ヒートポンプサイクルを行う過程で、吸収器１０において濃溶液Ｓａが蒸発器冷媒蒸気Ｖｅを吸収する際に発生する吸収熱で被加熱媒体液Ｗｑが加熱されて湿り蒸気（混合被加熱媒体Ｗｍ）となり、気液分離器８０に導かれて分離された被加熱媒体蒸気Ｗｖが吸収ヒートポンプ１の外部の蒸気利用場所に供給される。つまり、吸収ヒートポンプから被加熱媒体蒸気Ｗｖが取り出される。外部に供給された分の被加熱媒体Ｗは、補給水Ｗｓとして吸収ヒートポンプ１の外部から供給される。なお、上述した吸収ヒートポンプ１を構成する各機器は、制御装置（不図示）で制御される。

次に図３を参照して、上述の吸収ヒートポンプ１（図１参照）を構成する吸収器１０の詳細を説明する。図３は、図１に示す吸収ヒートポンプ１の吸収器１０まわりの断面図である。吸収器１０は、伝熱管１２と濃溶液散布ノズル１３とが缶胴１１内に収容され、缶胴１１の外側に被加熱媒体室形成部材としての水室形成部材１４が設けられて構成されている。水室形成部材１４は、各伝熱管１２に被加熱媒体Ｗを供給し、あるいは各伝熱管１２から被加熱媒体Ｗを収集する被加熱媒体室としての水室を内部に形成する部材である。缶胴１１は、典型的には設置されたときに横長になるように形成されている。

伝熱管１２は、本実施の形態では、直線状に形成されたものの複数が缶胴１１内に設けられている。伝熱管１２は、横長の缶胴１１の一端及びその反対側の他端に接合している。缶胴１１の、伝熱管１２が接合する面は、伝熱管１２を挿通することができる孔が形成された管板（伝熱管プレート）として形成されている。缶胴１１の両端の管板に接合した伝熱管１２は、内部が缶胴１１の内部と連通しないようになっている。換言すれば、伝熱管１２内を流れる被加熱媒体Ｗと、缶胴１１内に流出入する吸収液Ｓ及び冷媒Ｖとが混合しないように構成されている。具体例を示すと、伝熱管１２は、缶胴１１の管板に形成された孔に拡管され固定されている。

伝熱管１２は、その機能により、予熱管１２ｐと蒸発管１２ｅとに区別される。予熱管１２ｐは、被加熱媒体液Ｗｑを導入し、導入した被加熱媒体液Ｗｑを吸収熱で加熱して昇温させる管である。蒸発管１２ｅは、予熱管１２ｐにおいて加熱された被加熱媒体液Ｗｑを導入し、導入した被加熱媒体液Ｗｑを吸収熱で蒸発させる管である。蒸発管１２ｅでは、一端から流入した被加熱媒体液Ｗｑの少なくとも一部が、他端から流出するまでに蒸発して被加熱媒体蒸気Ｗｖとなる。蒸発管１２ｅは、予熱管１２ｐよりも上方に配置されている。各伝熱管１２は、本実施の形態では、予熱管１２ｐ及び蒸発管１２ｅ共に、軸線が水平になるように配置されている。蒸発管１２ｅ内で被加熱媒体液Ｗｑを加熱沸騰させることを考慮すると、蒸発管１２ｅをその軸線が鉛直になるように配置することも考えられる。しかし、本実施の形態では、散布された吸収液Ｓを蒸発管１２ｅの外面に薄い液膜としてできるだけ多く接触させる観点から、蒸発管１２ｅを軸線が水平になるように配置することとしている。また、製造を簡便にする観点から、予熱管１２ｐも、蒸発管１２ｅと同様に、軸線が水平になるように配置することとしている。

缶胴１１内に設けられる伝熱管１２のうち、鉛直方向最下部に配置される予熱管１２ｐは、その下方に希溶液Ｓｗが貯留される部分（空間）が確保される位置に配置されている。このように構成されることで、定常運転時に伝熱管１２が吸収液Ｓに没入することがなく、伝熱管１２の表面に濡れ広がった濃溶液Ｓａに蒸発器冷媒蒸気Ｖｅが吸収されるようになるため、濃溶液Ｓａと蒸発器冷媒蒸気Ｖｅとの接触面積を大きくできると共に、発生した吸収熱が伝熱管１２を流れる被加熱媒体Ｗに速やかに伝わり、吸収能力の回復を早めることができる。他方、缶胴１１の最上部に配置される蒸発管１２ｅは、濃溶液散布ノズル１３が設置できる空間が確保される位置に配置されている。

水室形成部材１４は、各伝熱管１２の端部が接合している缶胴１１の両面（管板）に取り付けられている。水室形成部材１４は、一面が開口した直方体状の部材であり、その開口した面が、缶胴１１の管板に取り付けられている複数の伝熱管１２の一端を覆うように、缶胴１１の管板に取り付けられている。水室形成部材１４が缶胴１１の管板に取り付けられることにより、水室形成部材１４と缶胴１１の管板とに囲まれた空間が水室となる。水室は、各伝熱管１２の内部と連通している。つまり、水室には被加熱媒体Ｗが流出入するようになっている。水室形成部材１４の内部を区画して複数の水室を形成する場合は、水室形成部材１４の内部に仕切板１５が設けられる。仕切板１５によって区画された各水室には、その水室に流入する被加熱媒体Ｗを流す伝熱管１２の一端、及び／又は、その水室から流出した被加熱媒体Ｗを流す伝熱管１２の一端とが連通している。

仕切板１５は、ある１つの水室に被加熱媒体Ｗを流出入させる１本又は２本以上の伝熱管１２が、反対側の水室では異なる水室に連通するように設置されている。これにより、各伝熱管１２及び水室を流れる被加熱媒体Ｗは、最上流に位置する水室からこれに連通する伝熱管１２を一方の向きに流れ、反対側の水室で流れの向きを変えてこれに連通する別の伝熱管１２を一方の向きとは反対の向きに流れるというように、全体として蛇行する１つの流れとなって吸収器１０内を通過するように構成されている。また、仕切板１５は、各伝熱管１２及び水室を全体として１つの流れとして流れる被加熱媒体Ｗが、吸収器１０内を全体として下方から上方に向かう流れとなるように水室を区画するべく設置されている。

缶胴１１の両面にそれぞれ取り付けられている２つの水室形成部材１４のうち、一方の水室形成部材１４内の水室は、仕切板１５で仕切られることによって、低温液室１４ｐｓと、混合流体室１４ｅｃとに区画されている。また、他方の水室形成部材１４内の水室は、仕切板１５が設けられておらず、全体が高温液室１４ｅｓとなっている。

低温液室１４ｐｓには、図３に示す側面断面図上において、１本又は２本以上の予熱管１２ｐの一端が接続されている。一端が低温液室１４ｐｓに接続されたすべての予熱管１２ｐの他端は、高温液室１４ｅｓに接続されている。このように、本実施の形態では、低温液室１４ｐｓと高温液室１４ｅｓとを連絡する予熱管１２ｐの、１種類の予熱管１２ｐが設けられている。ここで、低温液室１４ｐｓは、１種類の予熱管１２ｐに被加熱媒体液Ｗｑを供給する水室であり、予熱管供給部に相当する。高温液室１４ｅｓは、１種類の予熱管１２ｐで加熱された被加熱媒体液Ｗｑを回収する水室であり、予熱管回収部に相当する。本実施の形態では、予熱管供給部が１個（低温液室１４ｐｓ）、予熱管回収部が１個（高温液室１４ｅｓ）設けられており、予熱管１２ｐが１パスで構成されている。ここで、「パス」とは、ある伝熱管１２内を流れる流体が、他の伝熱管１２内の流体と合流することなく、かつ、流れ方向を１８０度変えることなく、流れる流路の単位である。パスは、伝熱管１２内を流れる流体が、流れ方向を１８０度変えず、途中で合流しない限り、伝熱管１２の数を問わない。

高温液室１４ｅｓには、上述した予熱管１２ｐの他に、複数の蒸発管１２ｅの一端が接続されている。一端が高温液室１４ｅｓに接続されたすべての蒸発管１２ｅの他端は、混合流体室１４ｅｃに接続されている。本実施の形態では、缶胴１１内に配設されたすべての蒸発管１２ｅについて、一端が高温液室１４ｅｓに接続され、他端が混合流体室１４ｅｃに接続されている。ここで、高温液室１４ｅｓは、複数の蒸発管１２ｅへ被加熱媒体液Ｗｑを分配する水室であり、蒸発管分配部に相当する。つまり、高温液室１４ｅｓは、予熱管回収部と蒸発管分配部とを兼ねている。また、混合流体室１４ｅｃは、複数の蒸発管１２ｅから被加熱媒体Ｗを回収する水室であり、蒸発管収集部に相当する。高温液室１４ｅｓの下部（典型的には底部）には、被加熱媒体液Ｗｑを排出することができるブロー排出管１７が設けられている。ブロー排出管１７には、ブロー排出弁１７ｖが配設されている。混合流体室１４ｅｃの上部には、流出管８４が接続されている。上述のように配設される予熱管１２ｐ及び蒸発管１２ｅは、以下の要領で設計される。

まず、低温液室１４ｐｓに導入される被加熱媒体Ｗの温度と、混合流体室１４ｅｃ内の被加熱媒体Ｗの温度とを設定する（被加熱媒体温度設定工程）。混合流体室１４ｅｃ内の被加熱媒体Ｗの温度は、混合被加熱媒体Ｗｍの飽和温度である。次に、予熱管１２ｐが吸収熱から受ける熱量が、所定の範囲で加熱される熱量となるように、予熱管１２ｐの伝熱面積（予熱管１２ｐの外表面積）を設定する（予熱管伝熱面積設定工程）。ここで、所定の範囲は、高温液室１４ｅｓに流入する被加熱媒体液Ｗｑが、実質的に被加熱媒体蒸気Ｗｖを含まない範囲である。実質的に被加熱媒体蒸気Ｗｖを含まないとは、高温液室１４ｅｓから各蒸発管１２ｅに被加熱媒体Ｗが流入する際に、被加熱媒体蒸気Ｗｖのみが入る蒸発管１２ｅが生じない程度に被加熱媒体蒸気Ｗｖが含まれるのは許容することを意味する。なお、予熱管１２ｐは、内部を流れる被加熱媒体液Ｗｑの流速が、０．５ｍ／ｓ〜２ｍ／ｓとなるような流路断面積とするのが好適である。予熱管１２ｐに供給する熱量は、予熱管１２ｐの伝熱面積、予熱管１２ｐ内の伝熱形態、予熱管１２ｐ内を流れる被加熱媒体液Ｗｑの流速等により変化する。次に、蒸発管１２ｅが吸収熱から受ける熱量が、所望の流量の被加熱媒体蒸気Ｗｖを得ることができるように、蒸発管１２ｅの伝熱面積（蒸発管１２ｅの外表面積）を設定する（蒸発管伝熱面積設定工程）。なお、蒸発管１２ｅで発生する被加熱媒体蒸気Ｗｖの圧力と、低温液室１４ｐｓに供給される被加熱媒体液Ｗｑの温度とにより、予熱管１２ｐの好適な伝熱面積は変化する。よく見られる、被加熱媒体Ｗが水であって、被加熱媒体蒸気Ｗｖの圧力が０．１〜０．８ＭＰａ（ゲージ圧）、低温液室１４ｐｓに供給される被加熱媒体液Ｗｑの温度が２０〜８０℃においては、蒸発管１２ｅの合計伝熱面積と予熱管１２ｐの合計伝熱面積との比を、以下のようにするとよい。すなわち、予熱管１２ｐの伝熱面積が過大になることに伴って被加熱媒体液Ｗｑが予熱管１２ｐの内部で蒸発してしまうことを抑制する観点から、蒸発管１２ｅの合計伝熱面積は、予熱管１２ｐの合計伝熱面積の１倍以上とするとよく、２倍以上とすることがより好ましい。また、予熱管１２ｐの伝熱面積が不足することに伴って蒸発管１２ｅの伝熱面積の一部が予熱に使われて、蒸発に使われる蒸発管１２ｅの伝熱面積が減少し熱効率が悪化するのを抑制する観点から、蒸発管１２ｅの合計伝熱面積は、予熱管１２ｐの合計伝熱面積の１０倍以下とするとよく、８倍以下とするのがより好ましい。なお、伝熱管１２の内外面に、乱流促進体、ひれ、溝等（以下「乱流促進体等」という。）を設けて伝熱を促進させる場合は、乱流促進体等を設けない場合の伝熱量と比較して伝熱量が増大した比率を、乱流促進体等がない場合の伝熱面積に乗じて得た新たな相当伝熱面積とし、その相当伝熱面積をここで規定した伝熱面積として評価することはいうまでもない。

缶胴１１内に収容されている濃溶液散布ノズル１３は、伝熱管１２に満遍なく濃溶液Ｓａを散布することができるように、鉛直上方から見て伝熱管１２を覆う広範囲に広がって配置されている。濃溶液散布ノズル１３に接続される濃溶液管３５は、缶胴１１の一面を貫通している。なお、上述のように、複数の伝熱管１２は缶胴１１内に水平に配置されているが、水平に配置されているとは、厳密に水平であることを要求するものではなく、吸収器１０内を１つの流れとして蛇行して流れる被加熱媒体Ｗが蒸発管１２ｅ内で液から蒸気に変化しても被加熱媒体Ｗの流動を阻害しない程度に水平であればよい。しかしながら、濃溶液散布ノズル１３から散布された濃溶液Ｓａが伝熱管１２の外表面に接している量を増加させる観点から、水平に近づくほど好ましい。缶胴１１の底部に貯留されている希溶液Ｓｗを再生器３０（図１参照）に導く希溶液管３６は、缶胴１１の底部に接続されている。

気液分離器８０内の被加熱媒体液Ｗｑを吸収器１０に導く被加熱媒体液管８２は、被加熱媒体Ｗの流れの最上流の液室となる低温液室１４ｐｓに接続されている。補給水管８５は、被加熱媒体液管８２に接続されている。この構成により、被加熱媒体Ｗを吸収器１０に流入させる管の接続部が１箇所で済むこととなり、構成を簡便にすることができると共に、水室を開放する際の保守点検作業が容易になる。吸収器１０で生成された湿り蒸気（混合被加熱媒体Ｗｍ）を気液分離器８０に導く流出管８４は、混合流体室１４ｅｃに接続されている。

引き続き図３を主に参照し、適宜図１を参照して、吸収器１０まわりの作用を説明する。濃溶液散布ノズル１３から散布される濃溶液Ｓａは、再生器３０から溶液ポンプ３５ｐで圧送されてくる。濃溶液Ｓａは、濃溶液散布ノズル１３から散布されると、重力によって落下し、まず蒸発管１２ｅに降りかかり、蒸発管１２ｅに接触しなかった分及び蒸発管１２ｅの表面を伝わって滴下してきた分が予熱管１２ｐに降りかかって、各蒸発管１２ｅ及び各予熱管１２ｐの表面に濡れ広がる。各蒸発管１２ｅ及び各予熱管１２ｐの表面に濡れ広がった濃溶液Ｓａは、蒸発器２０から供給された蒸発器冷媒蒸気Ｖｅを吸収し、その際に発生する吸収熱で内部を流れる被加熱媒体Ｗを加熱する。蒸発器冷媒蒸気Ｖｅを吸収した濃溶液Ｓａは、希溶液Ｓｗとなって缶胴１１の下部に一旦貯留された後、希溶液管３６を介して再生器３０に導かれる。

その一方で、吸収器１０内の低温液室１４ｐｓには、被加熱媒体液管８２を介して気液分離器８０からの被加熱媒体液Ｗｑが流入する。低温液室１４ｐｓに流入する被加熱媒体液Ｗｑには、低温液室１４ｐｓに流入する前に、補給水ポンプ８６により補給水Ｗｓが混合される。なお、補給水管８５及び気液分離器８０から高温液室１４ｅｓに流入する被加熱媒体液Ｗｑの合計流量は、典型的には、吸収器１０で生成される被加熱媒体蒸気Ｗｖの流量の２〜１０倍程度である。低温液室１４ｐｓに流入した被加熱媒体液Ｗｑは、予熱管１２ｐを流れて高温液室１４ｅｓに流入する。被加熱媒体液Ｗｑは、予熱管１２ｐ内を流れるとき、予熱管１２ｐの外表面に濡れ広がった濃溶液Ｓａが蒸発器冷媒蒸気Ｖｅを吸収する際に発生する吸収熱で加熱される。このとき、予熱管１２ｐを流れる被加熱媒体液Ｗｑは、温度が上昇するが、蒸発はしない。

高温液室１４ｅｓ内の被加熱媒体液Ｗｑは、各蒸発管１２ｅに流入する。このとき、高温液室１４ｅｓには、実質的に被加熱媒体蒸気Ｗｖが存在しないので、すべての蒸発管１２ｅに被加熱媒体液Ｗｑが流入する。各蒸発管１２ｅを流れる被加熱媒体液Ｗｑは、蒸発管１２ｅの外表面に濡れ広がった濃溶液Ｓａが蒸発器冷媒蒸気Ｖｅを吸収する際に発生する吸収熱で加熱され、混合流体室１４ｅｃに至るまでに一部又は全部が蒸発する。ここで、被加熱媒体液Ｗｑが水の場合、水が蒸発して水蒸気になると、水蒸気の体積は水の数百倍大きくなる。例えば、水の質量の１％が蒸発しただけでも被加熱媒体Ｗ全体に占める水蒸気の体積は水の数倍大きくなる。したがって、仮に、質量の１％が蒸発した水が予熱管１２ｐから高温液室１４ｅｓに流入した場合であっても、気体である水蒸気が占める体積は液体である水に勝り、被加熱媒体Ｗの流れの状況により高温液室１４ｅｓから水蒸気のみが流入する蒸発管１２ｅが現れる場合がある。被加熱媒体Ｗの液体が流入せずに気体のみが流入する蒸発管１２ｅが存在する場合、当該蒸発管１２ｅでは吸収熱が被加熱媒体Ｗに伝わる効率が悪化することとなってしまう。本実施の形態に係る吸収ヒートポンプ１では、すべての蒸発管１２ｅに被加熱媒体液Ｗｑが流入することで、吸収熱が効率よく被加熱媒体液Ｗｑに伝わり、効率的に被加熱媒体蒸気Ｗｖを生成することができる。蒸発管１２ｅを流れる際に加熱された被加熱媒体Ｗは、混合被加熱媒体Ｗｍとなって混合流体室１４ｅｃに到達する。混合流体室１４ｅｃ内の混合被加熱媒体Ｗｍは、流出管８４を流れて吸収器１０から流出する。このように、１パスで構成された蒸発管１２ｅで生成された混合被加熱媒体Ｗｍは、その後は蒸発管を通過せずに吸収器１０から流出する。

吸収器１０から流出した混合被加熱媒体Ｗｍは、流出管８４を介して気液分離器８０に流入する。気液分離器８０に流入した混合被加熱媒体Ｗｍは、バッフル板８０ａに衝突して気液分離され、被加熱媒体液Ｗｑと、被加熱媒体蒸気Ｗｖとに分かれる。分離された被加熱媒体蒸気Ｗｖは、吸収ヒートポンプ１外の蒸気利用場所に向かって被加熱媒体蒸気管８９を流れる。他方、気液分離器８０で分離された被加熱媒体液Ｗｑは、気液分離器８０下部の貯留部８１に貯留される。分離液体貯留部８１に貯留されている被加熱媒体液Ｗｑは、被加熱媒体液管８２を流れる。被加熱媒体液管８２を流れる被加熱媒体液Ｗｑは、補給水管８５からの補給水Ｗｓと合流して低温液室１４ｐｓに流入し、以降、上述の作用を繰り返す。

以上で説明したように、本実施の形態に係る吸収ヒートポンプ１によれば、予熱管１２ｐから高温液室１４ｅｓに流入する被加熱媒体Ｗが、液体（被加熱媒体液Ｗｑ）で流入するので、各蒸発管１２ｅに流入する被加熱媒体Ｗが各蒸発管１２ｅに流入する前に蒸発してしまっていることを回避することができる。したがって、複数本の蒸発管１２ｅのうち被加熱媒体液Ｗｑが流入せずに被加熱媒体蒸気Ｗｖが流入してしまう蒸発管１２ｅが生じることを防ぐことができて、蒸発管１２ｅ内を流れる被加熱媒体Ｗへの伝熱効率の低下を抑制することができる。また、被加熱媒体液Ｗｑを蒸発管１２ｅに導入する前に予熱管１２ｐで予熱するので、蒸発管１２ｅにおける被加熱媒体蒸気Ｗｖの生成を効率的に行うことができる。また、予熱管１２ｐが１パスで構成されているので、加熱されすぎることを抑制することができ、高温液室１４ｅｓに流入する被加熱媒体液Ｗｑが蒸発するリスクを低減することができる。また、予熱管１２ｐの流路抵抗を少なくしやすくなり、吸収器１０Ａ及び気液分離器８０における被加熱媒体Ｗの循環を旺盛にすることができる。また、缶胴１１の高さを抑制しやすくなる。また、ブロー排出管１７が設けられているので、被加熱媒体液Ｗｑの蒸発に伴って生成され得る蒸発残留物をブロー排出弁１７ｖを開いて適宜排出することができると共に、缶胴１１内の被加熱媒体液Ｗｑを概ね排出することができて、蒸発残留物が残存する可能性を最小にすることができる。また、蒸発管１２ｅに被加熱媒体液Ｗｑを分配する高温液室１４ｅｓ（蒸発管分配部）が１個であることから、ブロー排出弁１７ｖも１個で足り、１個のブロー排出弁１７ｖを操作すればブロー作業を行うことができて、取り扱いが容易な吸収器にすることができる。

次に図４を参照して、変形例に係る吸収器１０Ａを説明する。吸収器１０Ａは、吸収器１０（図３参照）と比較して、以下の点で異なっている。缶胴１１の両面にそれぞれ取り付けられている２つの水室形成部材１４の内部には、それぞれ１枚の仕切板１５が設けられている。２つの水室形成部材１４のうち、一方の水室形成部材１４内の水室は、仕切板１５で仕切られることによって、低温液室１４ｐｓと、高温液室１４ｅｓとに区画されている。また、他方の水室形成部材１４内の水室は、仕切板１５で仕切られることによって、中継液室１４ｐｍと、混合流体室１４ｅｃとに区画されている。低温液室１４ｐｓには、図４に示す側面断面図上において、１本又は２本以上の予熱管１２ｐの一端が接続されている。一端が低温液室１４ｐｓに接続されたすべての予熱管１２ｐの他端は、中継液室１４ｐｍに接続されている。中継液室１４ｐｍには、低温液室１４ｐｓと連通している予熱管１２ｐとは別に、１本又は２本以上の予熱管１２ｐの一端が接続されている。この予熱管１２ｐの他端は、高温液室１４ｅｓに接続されている。このように、本変形例では、低温液室１４ｐｓと中継液室１４ｐｍとを連絡する予熱管１２ｐ、及び中継液室１４ｐｍと高温液室１４ｅｓとを連絡する予熱管１２ｐの、２種類の予熱管１２ｐが設けられている。本変形例においても、低温液室１４ｐｓは予熱管供給部に相当し、高温液室１４ｅｓは予熱管回収部に相当する。そして、本変形例では、中継液室１４ｐｍは、一方の種類の予熱管１２ｐで加熱された被加熱媒体液Ｗｑを回収すると共に、他方の種類の予熱管１２ｐに被加熱媒体液Ｗｑを供給する水室であり、予熱管供給部と予熱管回収部とを兼ねている。つまり、本変形例では、予熱管供給部が２個（低温液室１４ｐｓ、中継液室１４ｐｍ）、予熱管回収部が２個（中継液室１４ｐｍ、高温液室１４ｅｓ）設けられており、予熱管１２ｐが２パスで構成されている。

本変形例では、被加熱媒体液管８２を流れる被加熱媒体液Ｗｑと、補給水管８５を流れる補給水Ｗｓとは、低温液室１４ｐｓに流入する前に合流しないように構成されている。気液分離器８０内の被加熱媒体液Ｗｑを吸収器１０Ａに導く被加熱媒体液管８２は、高温液室１４ｅｓに接続されている。この構成により、比較的温度が高い気液分離器８０からの被加熱媒体液Ｗｑを高温液室１４ｅｓに導入することとなり、蒸発管１２ｅにおける被加熱媒体Ｗの加熱を効率的に行うことができる。なお、気液分離器８０内の被加熱媒体液Ｗｑは、被加熱媒体蒸気Ｗｖが分離された飽和温度状態の液であるので、高温液室１４ｅｓに導かれたとき、被加熱媒体蒸気Ｗｖが存在するおそれはない。補給水管８５は、低温液室１４ｐｓに接続されている。したがって、補給水Ｗｓの温度が、低温液室１４ｐｓに導入される被加熱媒体Ｗの温度となる。この構成により、比較的温度が低い補給水Ｗｓが予熱管１２ｐに流入することとなって高温液室１４ｅｓに流入する被加熱媒体液Ｗｑに蒸気が混入することを抑制することができる。本変形例では、被加熱媒体液管８２は循環液流路に相当し、補給水管８５は導入流路に相当する。なお、図４に示す吸収器１０Ａには、吸収器１０（図３参照）で設けられていたブロー排出弁１７ｖが配設されたブロー排出管１７（図３参照）が設けられていないが、これを高温液室１４ｅｓの下部に設けることとしてもよい。吸収器１０Ａの、上記以外の構成は、吸収器１０（図３参照）と同様である。

上述のように構成された吸収器１０Ａでは、吸収器１０Ａ内の低温液室１４ｐｓには、補給水ポンプ８６により補給水Ｗｓが供給される。補給水Ｗｓとして低温液室１４ｐｓに流入した被加熱媒体液Ｗｑは、予熱管１２ｐを流れて中継液室１４ｐｍに至り、中継液室１４ｐｍで流れ方向を変えて別の予熱管１２ｐを流れて高温液室１４ｅｓに流入する。被加熱媒体液Ｗｑは、予熱管１２ｐ内を流れるとき、予熱管１２ｐの外表面に濡れ広がった濃溶液Ｓａが蒸発器冷媒蒸気Ｖｅを吸収する際に発生する吸収熱で加熱される。このとき、予熱管１２ｐを流れる被加熱媒体液Ｗｑは、温度が上昇するが、蒸発はしない。本変形例における予熱管１２ｐは、内部を流れる被加熱媒体液Ｗｑの温度が比較的低く、また、伝熱管１２のうちで最下部に配設されているので、上方から散布された濃溶液Ｓａは、その温度がさらに下がり、濃溶液Ｓａから多くの吸収熱を効率よく引き出すことができる。高温液室１４ｅｓには、予熱管１２ｐで昇温した被加熱媒体液Ｗｑが流入する一方で、被加熱媒体液管８２を介して気液分離器８０からの被加熱媒体液Ｗｑも流入する。このように、気液分離器８０からの被加熱媒体液Ｗｑを、低温液室１４ｐｓではなく高温液室１４ｅｓに流入させることで、予熱管１２ｐを流れる被加熱媒体液Ｗｑの温度が高くならずに予熱管１２ｐにおいて効率よい予熱が行われると共に、高温液室１４ｅｓから蒸発管１２ｅに流入する被加熱媒体液Ｗｑの温度が高くなって、蒸発管１２ｅにおいて被加熱媒体液Ｗｑが蒸発しやすくなる。また、流れ方向が異なる予熱管１２ｐを上下に配置した複数パス（２パス）で構成されているので、吸収器１０の設置面積を小さくすることが可能になる。

次に図５を参照して、変形例に係る吸収器１０Ｂを説明する。吸収器１０Ｂは、吸収器１０Ａ（図４参照）と比較して、以下の点で異なっている。各水室形成部材１４の内部は、吸収器１０（図３参照）と同様、一方は１枚の仕切板１５によって低温液室１４ｐｓと混合流体室１４ｅｃとに分割され、他方は、仕切板１５が設けられておらず、全体が高温液室１４ｅｓとなっている。吸収器１０Ｂでは、低温液室１４ｐｓは予熱管供給部に相当し、高温液室１４ｅｓは予熱管回収部と蒸発管分配部とを兼ねており、混合流体室１４ｅｃは蒸発管収集部に相当する。吸収器１０Ｂでは、予熱管供給部が１個（低温液室１４ｐｓ）、予熱管回収部が１個（高温液室１４ｅｓ）設けられており、予熱管１２ｐが１パスで構成されている。また、吸収器１０Ｂでは、高温液室１４ｅｓを形成する水室形成部材１４Ａが、予熱管１２ｐから高温液室１４ｅｓに被加熱媒体液Ｗｑが流入する位置から、最も遠くに配設された蒸発管１２ｅに向かって、伝熱管１２が取り付けられた管板１４Ａｊと、管板１４Ａｊに対向する内壁１４Ａｇとの間の断面積が漸減するように構成されている。吸収器１０Ｂでは、予熱管１２ｐが下方、蒸発管１２ｅが上方で、それぞれ水平に配設されているので、管板１４Ａｊと内壁１４Ａｇとの間の水平断面における面積が、下方から上方に行くに連れて漸減するように構成されている。なお、管板１４Ａｊは、蒸発管取付壁に相当する。また、高温液室１４ｅｓの下部（典型的には底部）には、ブロー排出弁１７ｖが配設されたブロー排出管１７が設けられている。吸収器１０Ｂの、上記以外の構成は、吸収器１０Ａ（図４参照）と同様である。したがって、低温液室１４ｐｓに補給水管８５が接続され、高温液室１４ｅｓに被加熱媒体液管８２が接続され、混合流体室１４ｅｃに流出管８４が接続されている。

上述のように構成された吸収器１０Ｂによれば、管板１４Ａｊと内壁１４Ａｇとの間の水平断面における面積が下方から上方に行くに連れて漸減するように構成されているので、高温液室１４ｅｓから各蒸発管１２ｅに流入する被加熱媒体液Ｗｑの流量のばらつきを抑制することができる。なお、吸収器１０Ｂで採用した、高温液室１４ｅｓの管板１４Ａｊと内壁１４Ａｇとの間の水平断面積を漸減する構成は、予熱管１２ｐが１パスである吸収器１０（図３参照）はもちろん、予熱管１２ｐが複数パスである吸収器１０Ａ（図４参照）に適用することもできる。

以上の説明では、蒸発管１２ｅが、直線状に形成されていることとしたが、図６に示す吸収器１０Ｃのように、Ｕ字状に形成されることとしてもよい。この場合、高温液室１４ｅｓ（蒸発管分配部）と混合流体室１４ｅｃ（蒸発管収集部）とが、仕切板１５を介して同じ水室形成部材１４の内部に形成されることとなる。この水室形成部材１４の内部は、高温液室１４ｅｓが下部に、混合流体室１４ｅｃが上部に形成され、これによって、被加熱媒体Ｗが蒸発管１２ｅ内を下方から上方に流れるように構成される。他方の水室形成部材１４の内部は、仕切板１５によって２つの空間に仕切られ、その１つは低温液室１４ｐｓ（予熱管供給部）となるが、残りは蒸発管１２ｅの曲部を保護する保護空間として機能することとなって被加熱媒体Ｗは流入しない。この例の蒸発管１２ｅは、水平管部を２行路備え、高温液室１４ｅｓ（蒸発管分配部）の反対側端部をＵ字状の反転で接続して、一続きの伝熱管にしたものである。この構成のほか、蒸発管１２ｅは、水平管部を３行路備えて、３行路の水平管部を流れの向きに沿って、高温液室１４ｅｓの反対側端部、次に高温液室１４ｅｓ側端部と交互にＵ字状の反転で接続して一続きの伝熱管にしたＳ字状としてもよい。又は、蒸発管１２ｅは、水平管部を４行路備えてその端部をＵ字状の反転で交互に次々と接続して一続きの伝熱管にしたＭ字状、あるいは、さらに多くの水平管部の行路を備えてその端部をＵ字状の反転で交互に次々と接続して一続きの伝熱管にした蛇行状の伝熱管としてもよい。いずれの場合も、水平管部の端部をＵ字状の反転部で次々と接続して他の蒸発管と交わることがない一続きの蒸発管１２ｅ複数個から構成され、高温液室１４ｅｓ（蒸発管分配部）及び混合流体室１４ｅｃ（蒸発管収集部）は、これらの蒸発管１２ｅの入口及び出口に各々接続される。なお、図６は、予熱管１２ｐが１パスに構成されている例を示しているが、予熱管１２ｐが複数パスに構成された上で蒸発管１２ｅがＵ字状に形成されることとしてもよい。また、図６に示す例では、予熱管１２ｐが直線状に形成されているが、予熱管１２ｐもＵ字状等の蛇行状に形成されていてもよい。

以上の説明では、蒸発管１２ｅが、軸線が水平になるように配置されていることとしたが、図７に示す吸収器１０Ｄのように、高温液室１４ｅｓとの接続部よりも混合流体室１４ｅｃとの接続部の方が高所に位置するような、上り勾配がついて配置されることとしてもよい。蒸発管１２ｅの上り勾配は、蒸発管１２ｅの外表面に濡れ広がる吸収液Ｓの範囲を考慮して、所望の吸収熱を得ることができる範囲内で決定するとよい。蒸発管１２ｅに上り勾配がついていると、蒸発管１２ｅ内で生じた被加熱媒体蒸気Ｗｖが混合流体室１４ｅｃに抜けやすくなる。他方、蒸発管１２ｅを水平に配置した場合は、外表面に濡れ広がる吸収液Ｓの範囲を広くすることができる。なお、図７は、予熱管１２ｐが１パスに構成されている例を示しているが、予熱管１２ｐが複数パスに構成された上で蒸発管１２ｅに上り勾配がついていることとしてもよい。また、図７に示す例では、予熱管１２ｐが水平に配置されているが、予熱管１２ｐに上り勾配又は下り勾配がついていてもよい。予熱管１２ｐに勾配を設ける場合も、所望の吸収熱を得ることができる範囲内で勾配を決定するとよい。あるいは、予熱管１２ｐがＵ字状等の蛇行状に形成されていてもよい。

以上の説明では、補給水管８５が、被加熱媒体液管８２又は低温液室１４ｐｓに接続されていることとしたが、気液分離器８０に接続され、補給水Ｗｓが気液分離器８０内の被加熱媒体液Ｗｑと合流するように構成されていてもよい。この場合、気液分離器８０内の被加熱媒体液Ｗｑは低温液室１４ｐｓに導かれることとなり、気液分離器８０内の被加熱媒体液Ｗｑを低温液室１４ｐｓに導く配管に、被加熱媒体液Ｗｑを圧送するポンプを設けることとしてもよい。なお、補給水管８５を流れる補給水Ｗｓが被加熱媒体液管８２を流れる被加熱媒体液Ｗｑに合流して低温液室１４ｐｓに導入される場合、あるいは、補給水Ｗｓが低温液室１４ｐｓに導入され、気液分離器８０内の被加熱媒体液Ｗｑが高温液室１４ｅｓに導入される場合において、気液分離器８０内の被加熱媒体液Ｗｑを高温液室１４ｅｓに導く被加熱媒体液管８２に、被加熱媒体液Ｗｑを圧送するポンプを設けることとしてもよい。

以上の説明では、吸収ヒートポンプ１が単段であるとして説明したが、多段でもよい。
図８に、二段昇温型の吸収ヒートポンプ８の構成を例示する。吸収ヒートポンプ８は、図１に示されている吸収ヒートポンプ１における吸収器１０及び蒸発器２０が、高温側の高温吸収器１０Ｈ及び高温蒸発器２０Ｈと、低温側の低温吸収器１０Ｌ及び低温蒸発器２０Ｌとに分かれている。高温吸収器１０Ｈは低温吸収器１０Ｌよりも内圧が高く、高温蒸発器２０Ｈは低温蒸発器２０Ｌよりも内圧が高い。高温吸収器１０Ｈと高温蒸発器２０Ｈとは、高温蒸発器２０Ｈの冷媒Ｖの蒸気を高温吸収器１０Ｈに移動させることができるように上部で連通している。低温吸収器１０Ｌと低温蒸発器２０Ｌとは、低温蒸発器２０Ｌの冷媒Ｖの蒸気を低温吸収器１０Ｌに移動させることができるように上部で連通している。被加熱媒体液Ｗｑは、高温吸収器１０Ｈで加熱される。熱源温水ｈは、低温蒸発器２０Ｌに導入される。低温吸収器１０Ｌは低温蒸発器２０Ｌから移動してきた冷媒Ｖの蒸気を溶液Ｓが吸収する際の吸収熱で高温蒸発器２０Ｈ内の冷媒液Ｖｆを加熱して高温蒸発器２０Ｈ内に冷媒Ｖの蒸気を発生させ、発生した高温蒸発器２０Ｈ内の冷媒Ｖの蒸気は高温吸収器１０Ｈに移動して高温吸収器１０Ｈ内の吸収液Ｓに吸収される際の吸収熱で被加熱媒体液Ｗｑを加熱するように構成されている。このように、吸収ヒートポンプ８では、図３乃至図７に示す吸収器まわりの構成が高温吸収器１０Ｈに適用される。三段以上の吸収ヒートポンプの場合であっても、図３乃至図７に示す吸収器まわりの構成は、典型的には、内部温度及び内圧が最も高くなる吸収器に適用される。

以上の説明では、被加熱媒体Ｗが、被加熱媒体蒸気Ｗｖとして吸収ヒートポンプ１の外部の蒸気利用場所に供給されることとしたが、ヒートポンプサイクルで用いられる冷媒Ｖであってもよい。この場合、図３乃至図７に示す吸収器まわりの構成を、図８に示す吸収ヒートポンプ８における低温吸収器１０Ｌに適用することができ、換言すれば、内部温度及び内圧が最も高くなる吸収器以外の吸収器に適用することができる。

１ 吸収ヒートポンプ
１０ 吸収器
１２ 伝熱管
１２ｅ 蒸発管
１２ｐ 予熱管
１４ｅｃ 混合流体室
１４ｅｓ 高温液室
１４ｐｍ 中継液室
１４ｐｓ 低温液室
１４Ａｊ 管板
１４Ａｇ 内壁
１７ ブロー排出管
８０ 気液分離器
８２ 被加熱媒体液管
８４ 流出管
８５ 補給水管
Ｓａ 濃溶液
Ｖｅ 蒸発器冷媒蒸気
Ｗ 被加熱媒体
Ｗｍ 混合被加熱媒体
Ｗｑ 被加熱媒体液
Ｗｖ 被加熱媒体蒸気

Claims (8)

1. 複数の伝熱管に被加熱媒体の液体を流通させ、前記伝熱管の外側に吸収液を降り掛けて、前記吸収液が冷媒の蒸気を吸収する際に生じる吸収熱で前記伝熱管内を流通する前記被加熱媒体を加熱し、前記伝熱管内で前記被加熱媒体を蒸発させる吸収器を備える吸収ヒートポンプであって；
   前記伝熱管が、
   前記被加熱媒体の液体を導入し加熱して昇温させる予熱管と、
   前記予熱管で昇温された前記被加熱媒体の液体を導入し加熱して蒸発させる蒸発管とを有し；
   前記吸収液が、前記蒸発管、前記予熱管の順に降り掛かるように、前記蒸発管及び前記予熱管が配列され；
   前記吸収器は、複数の前記蒸発管へ前記被加熱媒体を分配する蒸発管分配部にそれぞれの前記蒸発管の一端が接続され、複数の前記蒸発管から前記被加熱媒体を収集する蒸発管収集部にそれぞれの前記蒸発管の他端が接続されて構成されると共に、前記蒸発管収集部から前記被加熱媒体を前記吸収器の外に流出させる流出流路を有し；
   前記蒸発管分配部と前記蒸発管収集部とがそれぞれ１個からなり、複数の前記蒸発管のそれぞれの内部を流れる前記被加熱媒体が、前記蒸発管分配部から前記蒸発管収集部に至る間に合流しないように構成された；
   吸収ヒートポンプ。
2. 前記予熱管が前記吸収熱から受ける熱量が、前記蒸発管分配部に流入する前記被加熱媒体の液体が実質的に前記被加熱媒体の蒸気を含まない範囲で加熱される熱量となるように構成された；
   請求項１に記載の吸収ヒートポンプ。
3. 複数本の前記蒸発管の合計伝熱面積が、前記予熱管の合計伝熱面積の１倍以上１０倍以下である；
   請求項１又は請求項２に記載の吸収ヒートポンプ。
4. 前記流出流路から流出した前記被加熱媒体の液体と蒸気との混合流体を、前記被加熱媒体の蒸気と前記被加熱媒体の液体とに分離する気液分離器と；
   前記気液分離器内の前記被加熱媒体の液体を、前記蒸発管分配部に導く循環液流路と；
   前記吸収熱で加熱される前の前記被加熱媒体の液体を、前記予熱管に前記被加熱媒体を供給する予熱管供給部に導く導入流路とを備える；
   請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の吸収ヒートポンプ。
5. 前記予熱管は、前記予熱管に前記被加熱媒体を供給する予熱管供給部と、前記予熱管で加熱された被加熱媒体を回収する予熱管回収部と、がそれぞれ複数個設けられた複数パスで構成された；
   請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の吸収ヒートポンプ。
6. 前記予熱管は、前記予熱管に前記被加熱媒体を供給する予熱管供給部と、前記予熱管で加熱された被加熱媒体を回収する予熱管回収部と、がそれぞれ１個である１パスで構成された；
   請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の吸収ヒートポンプ。
7. 前記蒸発管分配部は、複数の前記蒸発管が取り付けられた蒸発管取付壁と、前記蒸発管取付壁に対面する内壁との間における前記蒸発管取付壁に直交する面の断面積が、前記蒸発管分配部に前記被加熱媒体が流入する位置から、前記予熱管に最も遠い前記蒸発管に向かって漸減するように構成された；
   請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の吸収ヒートポンプ。
8. 前記吸収器は、前記蒸発管分配部の下部に設けられた、前記被加熱媒体を排出するブロー排出管を有する；
   請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の吸収ヒートポンプ。

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