JPH05196315A

JPH05196315A - 吸収式ヒートポンプ

Info

Publication number: JPH05196315A
Application number: JP4008588A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Kurokawa; 秀亮黒川
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 1992-01-21
Filing date: 1992-01-21
Publication date: 1993-08-06

Abstract

(57)【要約】【目的】ＣＯＰ（成績係数）を高くし、かつ、作動範
囲を広くでき、低温熱源で駆動できる高い効率を有する
吸収式ヒートポンプを提供すること。【構成】作動媒体として、主溶媒Ａとこの主溶媒Ａに
対して不溶解性、乃至微溶解性の補助溶媒Ｂを用い、補
助溶媒Ｂを第一蒸発器（低温蒸発器）６、第一吸収器
（低温吸収器）５、第二蒸発器（高温蒸発器）４及び第
二吸収器（高温吸収器）３の循環経路を循環させる。第
一蒸発器６及び第一吸収器５に滞留する主溶媒Ａと補助
溶媒Ｂの混合溶媒は、分離器２６で分離される。分離さ
れた補助溶媒Ｂは、凝縮器２からの主溶媒Ａと混合さ
れ、第一蒸発器６と第二蒸発器４にそれぞれ導入され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は吸収式ヒートポンプ係
り、特に２基の吸収器及び２基の蒸発器を備え、低温吸
収器の熱を高温蒸発器に与えることによって低温蒸発器
と高温吸収器と間の組み上げ温度を大きくし、作動範囲
を広くすると共にＣＯＰ（成績係数）を大きくするのに
好適な吸収式ヒートポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】低温水で駆動する吸収式冷凍サイクルと
しては、二基の吸収器及び二基の蒸発器を備え、低温吸
収器の熱を高温蒸発器に与えることによって低温蒸発器
と高温吸収器と間の組み上げ温度を大きくするための、
所謂、ダブルリフト吸収式ヒートポンプが知られてい
る。このダブルリフト吸収式ヒートポンプの原理を図３
及び図４に基づいて説明する。

【０００３】このダブルリ５ト吸収式ヒートポンプは、
再生器１、凝縮器２、第二吸収器３、第二蒸発器４、第
一吸収器５及び第一蒸発器６を備えている。なお、図
中、７は高温溶液熱交換器、８は低温溶液熱交換器、９
は熱源入熱用熱交換器、１０は凝縮熱放熱用熱交換器、
１１は吸収熱放熱用熱交換器、１２は蒸発熱入熱用熱交
換器、１３は吸収熱放熱用熱交換器、１４は蒸発熱入熱
用熱交換器、１５〜１７は冷媒蒸気導入配管、１８は濃
溶液配管、１９は中間濃溶液配管、２０は希溶液配管、
２１は循環水回路、２２は冷媒液配管、２３は溶液循環
ポンプ、２４は循環水ポンプをそれぞれ示している。

【０００４】この吸収式ヒートポンプの一般的な用途
は、第一種の吸収式ヒートポンプとして、組み上げ温度
を高くとる場合、廃熱や太陽熱等を利用して吸収式冷凍
機を７０℃以下の比較的低温度で駆動するのに有効な手
段である。

【０００５】次にこの吸収式ヒートポンプの作動を通常
の単効用吸収式ヒートポンプと異なる点を主として述べ
る。再生器１で発生し、凝縮器２で凝縮した冷媒液は、
二分割され、第一蒸発器６と第二蒸発器４に導かれる。

【０００６】第一蒸発器６は、低温低圧下で蒸発が起こ
り、低温の熱源より熱を奪う。冷媒蒸気は低温度の第一
吸収器５で吸収される。この吸収時に放出された熱は、
循環水回路２１内の循環水によって第二蒸発器４に運ば
れ、ここで冷媒を蒸発させる熱として使われる。

【０００７】第二蒸発器４では、第一蒸発器６よりも高
い温度圧力で作動しており、蒸発した冷媒は、第二吸収
器３でさらに高い温度で吸収され、吸収熱は高い取り出
し温度で吸収熱放熱用熱交換器１１により運び出され
る。

【０００８】図４は、デューリング線図上でのダブルリ
フト吸収式ヒートポンプのサイクルを示している。図４
から晶析を起こさない限られた濃度範囲で高い取り出し
温度が得られる概念が理解される。また、図５には、ダ
ブルリフトサイクルを低温熱源を用いたときの冷凍サイ
クル概念を示している。ダブルリフトを適用することに
よって駆動熱源が低くなった場合でも冷却水温度を低下
させることなく、駆動が可能であるがわかる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図６に示す
ように、従来のダブルリフト吸収式ヒートポンプは、例
えば、５５℃の再生器１（Ｇ1 ）温度で第一蒸発器６
（Ｅ1 ）では５℃の冷水が得られる。しかし、再生器１
（Ｇ1 ）で再生された冷媒は、第一蒸発器６（Ｅ1）及
び第二蒸発器４（Ｅ2 ）に分配され、第二蒸発器４（Ｅ
2 ）の冷媒は第一吸収器５（Ａ1 ）の冷却に使用される
ため、ＣＯＰ（成績係数）は単効用サイクルの約１／２
程度で効率が低い。

【００１０】一方、ＣＯＰ（成績係数）を高めるための
手段として、補助冷媒を使用する方法〔日本機械学会論
文集（Ｂ編）５６巻５３０号（１９９０−１０）３０１
８−同３０２６）が提案されている。この方法は、従来
の単効用の吸収サイクルに対し、分離器を付加し、作動
媒体として主冷媒と吸収溶液に溶解しない補助冷媒を蒸
発器と吸収器内を循環させるようになっている。

【００１１】しかし、この吸収式ヒートポンプでは、図
７に示すように、吸収器において、補助冷媒を凝縮させ
るため、通常の単効用の吸収サイクルよりも低濃度側
（図中、左側）にずらす必要があり、吸収器と蒸発器と
の間の温度差を作れず、通常の冷房には適用困難であ
る。

【００１２】本発明の目的は、上記した従来の課題を解
決し、低い熱源から低温冷水を得ることができ、かつ、
高効率な吸収式ヒートポンプを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明は、再生器、凝縮器、低温低圧下で運転
される第一蒸発器、低温低圧下で運転される第一吸収
器、第一蒸発器よりも高温高圧下で運転される第二蒸発
器及び第一蒸発器よりも高温高圧下で運転される第二吸
収器を備えた吸収式ヒートポンプにおいて、作動媒体と
して主溶媒とこの主溶媒及び吸収液に対して不溶解性乃
至微溶解性の補助溶媒とを用い、補助溶媒を第一蒸発器
及び第二蒸発器、第一吸収器及び第一吸収器からなる循
環経路で循環させるようにしたことを特徴とする。

【００１４】

【作用】第一蒸発器及び第一吸収器と共に第二蒸発器及
び第二吸収器を用いたダブルリフト吸収式ヒートポンプ
としているために、組み上げ温度を高くでき、比較的低
温度で駆動でき、かつ、補助媒体を第一蒸発器及び第二
蒸発器、第一吸収器及び第一吸収器からなる循環経路で
循環させるために、ＣＯＰ（成績係数）を高くすること
ができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の吸収式ヒートポンプの一実施例を
示す概略的構成図である。この吸収式ヒートポンプは、
再生器１、凝縮器２、第二吸収器（高温吸収器）３、第
二蒸発器（高温蒸発器）４、第一吸収器（低温吸収器）
５、第一蒸発器（低温蒸発器）６、熱交換器２５及び分
離器２６を備えている。なお、図１において、図３に示
す従来例と実質的に同様な機能を有する構成部分を同一
符号で示している。

【００１６】この吸収式ヒートポンプにおいては、溶媒
として主溶媒Ａと補助溶媒Ｂが使用される。補助溶媒Ｂ
としては主溶媒Ａに不溶解性、乃至微溶解性あると共に
吸収液に対しても不溶解性，乃至微溶解性の溶媒である
ことが必要である。

【００１７】この吸収式ヒートポンプでは、再生器１で
発生し、凝縮器２で凝縮した冷媒液（主溶媒Ａ）は、分
離器２６から供給された補助冷媒Ｂと混合された後、分
岐されて第一蒸発器６と第二蒸発器４に導かれる。

【００１８】第一蒸発器６は、低温低圧下で溶媒の蒸発
が起こり、低温の熱源より熱を奪う。冷媒蒸気は、第一
蒸発器６と同一圧力の第一吸収器５で吸収される。この
吸収時に放出された熱は、第二蒸発器４の加熱に利用さ
れる。第二蒸発器４では、第一蒸発器６よりも高い温度
圧力で作動しており、蒸発した冷媒は、第一蒸発器６と
同一圧力の第二吸収器３でさらに高い温度で吸収され、
吸収熱は高い取り出し温度で吸収熱放熱用熱交換器１１
により運び出される。

【００１９】第二蒸発器４及び第一蒸発器６内では、主
溶媒Ａと補助溶媒Ｂは、エマルジョン状の混合溶媒とな
り、主溶媒Ａと共に補助溶媒Ｂも熱をくみ上げる。完全
に蒸発した混合溶媒のおのおのの分圧は、主溶媒Ａと補
助溶媒Ｂのモル流量比となる。したがって、共沸組成以
外のモル流量比で混合溶媒を循環させると、蒸発の進行
と共に蒸発温度が変化し、向流形の熱交換器が形成され
る。

【００２０】吸収器内では、温度の増加と共に補助冷媒
Ｂの飽和蒸気圧が上昇するため、全圧が蒸発器内とほぼ
等しい条件下で作動している吸収器内では、主溶媒Ａの
飽和蒸気圧が蒸発器内よりも低くなり、デューリング線
図上で吸収器の作動温度が決定される。ここで、蒸発器
及び吸収器内の主溶媒Ａ及び補助溶媒Ｂの共沸組成が異
なる。すなわち、補助媒体Ｂの飽和蒸気圧が蒸発器内よ
りも吸収器内の方が高くなるため、各々の熱交換器内の
共沸点における補助溶媒Ｂの分圧差で圧縮され、補助溶
媒Ｂが凝縮される。

【００２１】第一蒸発器６及び第一吸収器５に凝縮して
滞留する混合溶媒は、分離器２６に導入される。分離器
２６では、主溶媒Ａが器内の下層側に位置し、補助溶媒
Ｂは器内の上層に位置する。上層の補助溶媒Ｂは補助冷
媒配管２７を介し、凝縮器２からの主溶媒Ａと混合され
て再び、蒸発器及び吸収器に供給される。

【００２２】下層の主溶媒Ａは吸収液の希溶液と共に希
溶液配管２０を介して熱交換器２５に供給され、ここ
で、低温溶液熱交換器８で熱交換された後、再生器１に
導入される。再生器１には熱源入熱用熱交換器９が配設
されており、ここで発生した主溶媒Ａ蒸気は凝縮２に至
る。凝縮器２には、凝縮熱放熱用熱交換器１２が配設さ
れており、凝縮熱放熱用熱交換器１２内を流動する冷却
水により主溶媒Ａの蒸気は凝縮し、液状の主溶媒Ａは、
冷媒液配管２２で補助溶媒Ｂと混合される。

【００２３】再生器１で濃縮された吸収液は、濃溶液配
管１８を介して高温溶液熱交換器７で希溶液配管２０か
らの希溶液を熱を与えた後、第一吸収器３に導入され
る。一方、第二蒸発器４及び第二吸収器３の下部に滞留
する主溶媒Ａと補助溶媒Ｂとの混合液は、中間溶液配管
１９を介して熱交換器２５に導入された後、第二吸収器
３に供給される。

【００２４】図２は、図１に示す吸収式ヒートポンプに
おけるデューリング線図であり、分離器２６で分離され
た補助溶媒Ｂは、再生器１等を循環することなく、直接
に第一蒸発器６、第一吸収器５、第二蒸発器４及び第二
吸収器３の間を循環する回路を形成しているため、低い
熱源から低温冷水を得ることができ、効率的なサイクル
であることがわかる。

【００２５】なお、本発明において、作動媒体としての
主溶媒Ａには、例えば、水系、アルコール系、フロン
系、アンモニア系等が挙げられる。したがって、補助溶
媒Ｂとしては、作動媒体としての特性を有すると共に選
択される主溶媒に対して少なくとも不溶解性、乃至微溶
解性であることが必要である。例えば、主溶媒ＡがＨ2
Ｏ−ＬｉＢｒの場合、炭素数６〜８の高級アルコール等
が好適である。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、作動媒体
としての主溶媒とこの主溶媒及び吸収液に対して不溶解
性乃至微溶解性の補助溶媒を用い、補助溶媒を混合溶媒
を第一蒸発器及び第二蒸発器、第一吸収器及び第一吸収
器からなる循環経路で循環させるようにしたので、作動
範囲が広くなり、しかもＣＯＰ（成績係数）が高くな
り、低温水で駆動が可能であり、かつ、高い効率を有す
る吸収式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】

【図１】本発明の吸収式ヒートポンプの一実施例を示す
概略的構成図である。

【図２】図１の吸収式ヒートポンプにおけるデューリン
グ線図である。

【図３】従来のダブルリフト吸収式ヒートポンプの概略
的構成図である。

【図４】従来のダブルリフト吸収式ヒートポンプサイク
ルを単効用と比較して示すデューリング線図である。

【図５】従来のダブルリフト低温駆動吸収冷凍機サイク
ルを単効用と比較して示すデューリング線図である。

【図６】従来のダブルリフト吸収式ヒートポンプにおけ
るＣＯＰを表すためのデューリング線図である。

【図７】従来の補助溶媒を使用する吸収式ヒートポンプ
におけるデューリング線図である。

【符号の説明】

１再生器２凝縮器３第二吸収器４第二蒸発器５第一吸収器６第一蒸発器７高温溶液熱交換器８低温溶液熱交換器１２蒸発熱入熱用熱交換器２０希溶液循環配管２５熱交換器２６分離器Ａ主溶媒Ｂ補助溶媒

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】再生器、凝縮器、低温低圧下で運転され
る第一蒸発器、低温低圧下で運転される第一吸収器、第
一蒸発器よりも高温高圧下で運転される第二蒸発器及び
第一蒸発器よりも高温高圧下で運転される第二吸収器を
備えた吸収式ヒートポンプにおいて、作動媒体として主
溶媒とこの主溶媒及び吸収液に対して不溶解性乃至微溶
解性の補助溶媒とを用い、補助溶媒を第一蒸発器及び第
二蒸発器、第一吸収器及び第一吸収器からなる循環経路
で循環させるようにしたことを特徴とする吸収式ヒート
ポンプ。