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JP2000283588A - 吸収ヒートポンプおよびその制御方法 - Google Patents

吸収ヒートポンプおよびその制御方法

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JP2000283588A
JP2000283588A JP11089240A JP8924099A JP2000283588A JP 2000283588 A JP2000283588 A JP 2000283588A JP 11089240 A JP11089240 A JP 11089240A JP 8924099 A JP8924099 A JP 8924099A JP 2000283588 A JP2000283588 A JP 2000283588A
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refrigerant
evaporator
supplied
temperature
regenerator
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JP11089240A
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Yukioki Yamazaki
志奥 山崎
Masahiro Furukawa
雅裕 古川
Kazutaka Irashina
数恭 伊良階
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 排熱を利用して高温流体と低温流体が得ら
れるようにする。 【解決手段】 排熱が供給されて吸収液から冷媒を蒸発
分離する再生器１と、再生器１で生成した冷媒蒸気を凝
縮させる凝縮器２と、凝縮器２から供給された冷媒液を
排熱によって加熱して蒸発させる第１蒸発器３と、１蒸
発器３で蒸発した冷媒蒸気を再生器１から供給される吸
収液に吸収させる第１吸収器４と、凝縮器２から供給さ
れた冷媒液が伝熱管１５Ａを流れる水から熱を奪って蒸
発する第2蒸発器５と、第１吸収器４から再生器１に戻
されている吸収液の一部が供給されて第２蒸発器５で蒸
発した冷媒蒸気を吸収して再生器１に戻す第２吸収器６
とを備えて、温水管１４から温水を供給し、冷水管１５
から冷水を供給するものであり、温度センサＳ１が検出
する冷水温度に基づいて、第２吸収器６に供給する冷却
水の量、第2蒸発器５で散布する冷媒液の量などを制御
するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、化学工業プラント
などから出る排熱を利用して温度がそれより高い流体、
例えば高温蒸気を発生させると共に、化学工業プラント
などで使用する冷却水の温度が夏季には上昇して使用で
きなくなるので、低温の冷却水を提供することができる
吸収ヒートポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来は、化学工業プラントなどから出る
排熱を利用して、温度がそれより高い高温の蒸気を発生
させる吸収ヒートポンプ装置と、冷却水として使用可能
な所定の低温水を発生させる吸収式冷凍機とを別個に設
置して対応していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、高温蒸気を発
生させる吸収ヒートポンプ装置と、所定の低温水を発生
させる吸収式冷凍機とを別個に設置するのは、設備の設
置スペースが大きくなる。また、配管、設置機器が重複
するので、システム全体としてコスト増を招くと云った
問題点があり、設備の小型化とコストの削減を図る必要
があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術の
課題を解決するためになされたもので、並設された再生
器から供給される冷媒蒸気を冷却水によって冷却して凝
縮させる凝縮器と、この凝縮器から供給される冷媒液を
熱源流体が保有する熱によって加熱して冷媒を蒸発させ
る第１蒸発器と、前記凝縮器から供給される冷媒液が被
冷却流体から熱を奪って冷却し、冷媒が蒸発する第２蒸
発器と、前記第1蒸発器に並設されて第１蒸発器から供
給される冷媒蒸気を前記再生器から冷媒を蒸発分離して
供給される吸収液に吸収させて前記再生器に戻すと共
に、内部に被加熱流体が通される第１吸収器と、前記第
２蒸発器に並設されて第２蒸発器から供給される冷媒蒸
気を前記第１吸収器から冷媒を吸収して前記再生器に戻
されている吸収液の一部または前記再生器から冷媒を蒸
発分離して供給される吸収液の一部に吸収させると共
に、内部に冷却水が通される第２吸収器とを備えるよう
にした吸収ヒートポンプと、
【０００５】前記構成の吸収ヒートポンプにおいて、冷
媒の蒸発によって冷却されて第２蒸発器から取り出され
た被冷却流体の温度に基づいて、第２吸収器に供給する
冷却水の流量を制御するようにした第１の制御方法と、
【０００６】前記構成の吸収ヒートポンプにおいて、冷
媒の蒸発によって冷却されて第２蒸発器から取り出され
た被冷却流体の温度に基づいて、第２蒸発器における冷
媒液の散布量を制御するようにした第２の制御方法と、
【０００７】前記構成の吸収ヒートポンプにおいて、冷
媒の蒸発によって冷却されて第２蒸発器から取り出され
た被冷却流体の温度に基づいて、第２吸収器に供給する
吸収液の流量を制御するようにした第３の制御方法と、
【０００８】前記構成の吸収ヒートポンプにおいて、凝
縮器から第２蒸発器へ供給する冷媒液の量を第２蒸発器
内の冷媒液の液面に基づいて制御するようにした第４の
制御方法と、
【０００９】前記第４の制御方法において、凝縮器から
第２蒸発器へ供給する冷媒液の量を、凝縮器と第２蒸発
器とを接続する冷媒液管に設けたポンプの回転数制御ま
たは起動／停止制御によって制御するようにした第５の
制御方法と、を提供するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】〔第１の実施形態〕図１と図２に
基づいて本発明の第１の実施形態を説明する。図中１は
再生器、２は凝縮器、３は第1蒸発器、４は第１吸収
器、５は第２蒸発器、６は第２吸収器、７は高温熱交換
器、８は低温熱交換器、Ｐ１〜Ｐ３は冷媒ポンプ、Ｐ４
とＰ５は吸収液ポンプ、Ｖ１は流量制御弁、１１と１２
は排熱供給管、１３は冷却水管、１４は温水管、１５は
冷水管、１Ａ、３Ａ、４Ａ、５Ａ、６Ａは散布装置、１
１Ａ〜１５Ａと１３Ｂは伝熱管、Ｓ１は温度センサであ
り、それぞれ図に示したように設置されている。
【００１１】すなわち、再生器１の内部には伝熱管１１
Ａが備えられ、散布装置１Ａからこの伝熱管１１Ａの上
に散布される吸収液を図示しない化学プラントなどから
排熱供給管１１を介して供給される、例えば８０〜９０
℃程度の高温の蒸気または温水によって加熱して冷媒を
蒸発分離し、この分離した冷媒蒸気が凝縮器２に入り、
冷却水管１３を介して伝熱管１３Ｂに供給される冷却水
に放熱して凝縮する。
【００１２】凝縮器２で凝縮した冷媒液は、冷媒ポンプ
Ｐ１によって第１蒸発器３と第２蒸発器５とに供給され
る。第１蒸発器３に供給された冷媒液は冷媒ポンプＰ２
によって散布装置３Ａから伝熱管１２Ａの上に散布さ
れ、図示しない化学プラントなどから排熱供給管１２を
介して伝熱管１２Ａに供給される８０〜９０℃程度の高
温の蒸気または温水によって加熱されて蒸発し、第１吸
収器４に供給され、冷媒を蒸発分離した再生器１から吸
収液ポンプＰ４により供給されて散布装置４Ａから伝熱
管１４Ａの上に散布される吸収液に吸収され、再生器１
に戻される。
【００１３】なお、冷媒を蒸発分離して再生器１から第
１吸収器４に供給される吸収液と、冷媒蒸気を吸収して
第１吸収器４から再生器１に戻される吸収液とは、高温
熱交換器７で熱交換し、再生器１から第１吸収器４に供
給される吸収液は温度を下げ、第１吸収器４から再生器
１に戻される吸収液は温度を上げる。
【００１４】そして、第１蒸発器で加熱生成された冷媒
蒸気の保有熱と、吸収液が冷媒を吸収する際に発生する
反応熱によって、伝熱管１４Ａの内部を流れる水が１２
０〜１５０℃程度に加熱され、温水管１４を介して所要
の熱負荷に供給される。
【００１５】一方、凝縮器２から冷媒ポンプＰ１によっ
て第２蒸発器５に供給された冷媒液は、冷媒ポンプＰ３
によって散布装置５Ａから伝熱管１５Ａの上に散布さ
れ、冷水管１５を介して供給される水から熱を奪い、そ
の温度を化学プラントなどの冷却水として使用可能な温
度、例えば２０℃に下げる。
【００１６】そして、第２蒸発器５で伝熱管１５Ａの内
部を流れる水から熱を奪って蒸発した冷媒は第２吸収器
６に供給され、低温熱交換器８を通って散布装置６Ａか
ら伝熱管１３Ａの上に散布されている吸収液、すなわち
第１吸収器４から高温熱交換器７を通って再生器１に戻
されている一部の吸収液に吸収される。
【００１７】第２吸収器６で冷媒を吸収した吸収液は、
吸収液ポンプＰ５によって再生器１に戻される。この場
合も、冷媒蒸気を吸収して第１吸収器４から第２吸収器
６に供給される吸収液と、冷媒蒸気をさらに吸収して第
２吸収器６から再生器１に戻される吸収液とは、低温熱
交換器８で熱交換し、第２吸収器６に供給される吸収液
は温度を下げ、第２吸収器６から再生器１に戻される吸
収液は温度を上げる。
【００１８】なお、冷却水管１３から第２吸収器６内部
の伝熱管１３Ａに供給される冷却水の流量は、伝熱管１
５Ａで冷却されて冷水管１５に流れ出た冷水の温度が所
定の設定温度、例えば２０℃になるように流量制御弁Ｖ
１によって適宜制御される。
【００１９】すなわち、伝熱管１３Ａを流れる冷却水の
流量が多いほど、散布装置６Ａから伝熱管１３Ａの上に
散布された吸収液は冷却されて冷媒に対する吸収作用が
強まり、第２吸収器６と第２蒸発器５の内部にある冷媒
蒸気は減少し、その圧力は下がって第２蒸発器５におけ
る冷媒の蒸発量が増加し、伝熱管１５Ａを通る水はより
強力に冷却されるので、
【００２０】例えば図２に示したように伝熱管１５Ａで
冷却されて冷水管１５に流れ出ている冷水の温度、すな
わち温度センサＳ１が検出する温度が所定の設定温度２
０℃のときには流量制御弁Ｖ１の開度を所定の開度にセ
ットし、温度センサＳ１が検出する温度が所定の設定温
度２０℃より高いほど流量制御弁Ｖ１の開度を大きくし
て伝熱管１３Ａに流れる冷却水の流量を多くし、温度セ
ンサＳ１が検出する温度が所定の設定温度２０℃より低
いほど流量制御弁Ｖ１の開度を小さくして伝熱管１３Ａ
に流れる冷却水の流量を制限し、第２蒸発器５の伝熱管
１５Ａで冷却して冷水管１５に供給する冷水の温度を所
定の２０℃にする。
【００２１】〔第２の実施形態〕温度センサＳ１が検出
する冷水の温度に基づいて流量制御弁Ｖ１の開度を制御
する代わりに、流量制御弁Ｖ２を破線で示した位置に設
置し、この流量制御弁Ｖ２の開度を前記図２と同様に、
すなわち温度センサＳ１が検出する温度が所定の設定温
度２０℃のときには流量制御弁Ｖ２の開度を所定の開度
にセットし、温度センサＳ１が検出する温度が所定の設
定温度２０℃より高いほど流量制御弁Ｖ２の開度を大き
くして散布装置５Ａから伝熱管１５Ａの上に散布する冷
媒液の量を増やし、温度センサＳ１が検出する温度が所
定の設定温度２０℃より低いほど流量制御弁Ｖ２の開度
を小さくして散布装置５Ａから伝熱管１５Ａの上に散布
する冷媒液の量を減らし、第２蒸発器５で蒸発する冷媒
の量を制御して伝熱管１５Ａで冷却して冷水管１５に供
給する冷水の温度を所定の２０℃にすることもできる。
【００２２】〔第３の実施形態〕また、上記第２の実施
形態は、温度センサＳ１が検出する冷水の温度に基づい
て流量制御弁Ｖ２の開度を調節して散布装置５Ａから伝
熱管１５Ａの上に散布する冷媒液の量を制御し、これに
より第２蒸発器５で蒸発する冷媒の量を制御して伝熱管
１５Ａで冷却して冷水管１５に供給する冷水の温度を所
定の２０℃にするものであったが、温度センサＳ１が検
出する冷水の温度に基づいて冷媒ポンプＰ３の回転数を
制御して散布装置５Ａから伝熱管１５Ａの上に散布する
冷媒液の量を制御し、これにより第２蒸発器５で蒸発す
る冷媒の量を制御して伝熱管１５Ａで冷却して冷水管１
５に供給する冷水の温度を所定の２０℃にしても良い。
【００２３】〔第４の実施形態〕流量制御弁Ｖ３を破線
で示した位置に設置し、この流量制御弁Ｖ３の開度を前
記図２と同様に、すなわち温度センサＳ１が検出する温
度が所定の設定温度２０℃のときには流量制御弁Ｖ３の
開度を所定の開度にセットし、温度センサＳ１が検出す
る温度が所定の設定温度２０℃より高いほど流量制御弁
Ｖ３の開度を大きくして散布装置６Ａから伝熱管１３Ａ
の上に散布する吸収液の量を増やし、温度センサＳ１が
検出する温度が所定の設定温度２０℃より低いほど流量
制御弁Ｖ３の開度を小さくして散布装置６Ａから伝熱管
１３Ａの上に散布する吸収液の量を減らし、このように
して冷媒に対する吸収作用の大きさを制御することで第
２蒸発器５で蒸発する冷媒の量を制御し、伝熱管１５Ａ
で冷却して冷水管１５に供給する冷水の温度を所定の２
０℃にすることもできる。
【００２４】〔第５の実施形態〕流量制御弁Ｖ４と、第
２蒸発器５の冷媒液溜りに溜まっている冷媒液の液面を
検出する液面センサＳ２とを破線で示した位置に設置
し、流量制御弁Ｖ４の開度を液面センサＳ２が検出する
液面レベルに基づいて、例えば図３に示したよう制御し
ても良い。
【００２５】すなわち、液面センサＳ２が検出する冷媒
液の液面が所定の設定レベルにあるときには流量制御弁
Ｖ４の開度を所定の開度にセットし、液面センサＳ２が
検出する液面が所定の設定レベルより高いほど流量制御
弁Ｖ４の開度を大きくして凝縮器２から第２蒸発器５に
供給する冷媒液の量を増やし、液面センサＳ２が検出す
る液面が所定の設定レベルより低いほど流量制御弁Ｖ４
の開度を小さくして凝縮器２から第２の蒸発器５に供給
する冷媒液の量を減らし、このようにして第２蒸発器５
に供給する冷媒液の量を制御することにより、第２蒸発
器５には常時所定量の冷媒液が存在し、冷媒ポンプＰ３
によって冷媒液が伝熱管１５Ａの上に確実に散布できる
ので、冷水管１５に供給する冷水が所定の２０℃に制御
できる。
【００２６】〔第６の実施形態〕上記第５の実施形態
は、液面センサＳ２が検出する冷媒の液面に基づいて流
量制御弁Ｖ４の開度を調節して凝縮器２から第２蒸発器
５に供給する冷媒液の量を制御するものであったが、凝
縮器２から第１蒸発器３に冷媒液を搬送するための冷媒
ポンプと、凝縮器２から第２蒸発器５に冷媒液を搬送す
るための冷媒ポンプを設置し、凝縮器２から第２蒸発器
５に冷媒液を搬送するための冷媒ポンプの回転数を液面
センサＳ２が検出する冷媒の液面に基づいて制御して、
第２蒸発器５における冷媒液のレベルを調整するように
しても良い。
【００２７】上記のように凝縮器２から第１蒸発器３に
冷媒液を送る冷媒ポンプと、凝縮器２から第２蒸発器５
に冷媒液を送る冷媒ポンプを別々に設置すると、第２蒸
発器５への冷媒液の供給を第１吸収器３への供給に優先
して、冷水管１５による冷水供給を優先することが可能
になるので、この冷水を化学プラントなどの冷却水に使
用すれば、夏場も冷却水が不足すると云った不都合がな
くなる。
【００２８】また、上記第５、第６の実施形態の制御
は、液面センサＳ２が検出する冷媒液の液面に基づいて
流量制御弁Ｖ４を単に開閉したり、別途設置する冷媒ポ
ンプの起動／停止を制御して、第２蒸発器５における冷
媒液の液面を所定のレベル範囲に抑えるようにしても良
い。そして、この第５、第６の実施形態の制御は、前記
第１〜第４の実施形態の制御と適宜組み合わせることが
できる。
【００２９】また、吸収ヒートポンプとしては、第１吸
収器４で冷媒を吸収して再生器１に戻っている吸収液の
一部ではなく、例えば図４に示したように再生器１で冷
媒を蒸発分離した吸収液の一部が第２吸収器５に供給さ
れるものであっても良い。そして、この図４に示したよ
うに吸収ヒートポンプ装置においても、前記した全ての
制御が同様に有効である。
【００３０】
【発明の効果】本発明の吸収ヒートポンプによれば、化
学工業プラントなどから出る排熱を利用して、温度がそ
れより高い温水や蒸気を発生することができると共に、
季節を問わず２０℃程度の冷水が得られるので、化学工
業プラントなどで使用する冷却水の確保が夏場でも容易
になった。
【００３１】しかも、一組の再生器と凝縮器に、高温を
得るための第１蒸発器と第１吸収器、低温を得るための
第２蒸発器と第２吸収器から構成され、高温を得るため
の吸収ヒートポンプ装置と、低温を得るための吸収式冷
凍機を別個に設置している従来技術に比較すると、配
管、設置機器が重複することがないので、設置スペース
の削減も図れるコンパクトで廉価な装置が実現できる。
【００３２】また、請求項２〜４の発明によれば、所定
の温度に冷却した水などを確実に供給することができる
し、請求項５と６の発明によれば、冷水などを得る第２
蒸発器の冷媒液が不足することがないので、低温を確実
に発生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】装置の構成例を示す説明図である。
【図２】冷水温度と流量制御弁の開度の関係を示す説明
図である。
【図３】冷媒の液面と流量制御弁の開度の関係を示す説
明図である。
【図４】装置の他の構成例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 再生器 ２ 凝縮器 ３ 第１蒸発器 ４ 第１吸収器 ５ 第２蒸発器 ６ 第２吸収器 ７ 高温熱交換器 ８ 低温熱交換器 １１・１２ 排熱供給管 １３ 冷却水管 １４ 温水管 １５ 冷水管 Ｐ１〜Ｐ３ 冷媒ポンプ Ｐ４・Ｐ５ 吸収液ポンプ Ｓ１ 温度センサ Ｓ２ 液面センサ Ｖ１〜Ｖ４ 流量制御弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊良階 数恭 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3L093 AA04 BB02 BB03 BB26 BB31 BB32 EE17 GG02 GG04 HH04 HH08 JJ06 KK01 KK03 MM07

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 並設された再生器から供給される冷媒蒸
    気を冷却水によって冷却して凝縮させる凝縮器と、この
    凝縮器から供給される冷媒液を熱源流体が保有する熱に
    よって加熱して冷媒を蒸発させる第１蒸発器と、前記凝
    縮器から供給される冷媒液が被冷却流体から熱を奪って
    冷却し、冷媒が蒸発する第２蒸発器と、前記第1蒸発器
    に並設されて第１蒸発器から供給される冷媒蒸気を前記
    再生器から冷媒を蒸発分離して供給される吸収液に吸収
    させて前記再生器に戻すと共に、内部に被加熱流体が通
    される第１吸収器と、前記第２蒸発器に並設されて第２
    蒸発器から供給される冷媒蒸気を前記第１吸収器から冷
    媒を吸収して前記再生器に戻されている吸収液の一部ま
    たは前記再生器から冷媒を蒸発分離して供給される吸収
    液の一部に吸収させると共に、内部に冷却水が通される
    第２吸収器とを備えたことを特徴とする吸収ヒートポン
    プ。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の吸収ヒートポンプにおい
    て、冷媒の蒸発によって冷却されて第２蒸発器から取り
    出された被冷却流体の温度に基づいて、第２吸収器に供
    給する冷却水の流量が制御されることを特徴とする吸収
    ヒートポンプの制御方法。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の吸収ヒートポンプにおい
    て、冷媒の蒸発によって冷却されて第２蒸発器から取り
    出された被冷却流体の温度に基づいて、第２蒸発器にお
    ける冷媒液の散布量が制御されることを特徴とする吸収
    ヒートポンプの制御方法。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の吸収ヒートポンプにおい
    て、冷媒の蒸発によって冷却されて第２蒸発器から取り
    出された被冷却流体の温度に基づいて、第２吸収器に供
    給する吸収液の流量が制御されることを特徴とする吸収
    ヒートポンプの制御方法。
  5. 【請求項５】 請求項１記載の吸収ヒートポンプにおい
    て、凝縮器から第２蒸発器へ供給する冷媒液の量が、第
    ２蒸発器内の冷媒液の液面に基づいて制御されることを
    特徴とする吸収ヒートポンプの制御方法。
  6. 【請求項６】 凝縮器から第２蒸発器へ供給する冷媒液
    の量が、凝縮器と第２蒸発器とを接続する冷媒液管に設
    けられたポンプの回転数制御または起動／停止制御によ
    って制御されることを特徴とする請求項５記載の吸収ヒ
    ートポンプの制御方法。
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