JP5676914B2 - 吸収ヒートポンプ - Google Patents

Description

本発明は吸収ヒートポンプに関する。特に、排ガスのような熱源ガスから熱を回収して被加熱媒体を加熱する吸収ヒートポンプに関する。

従来の昇温型吸収ヒートポンプは、図１０に示すように、熱源に排温水ＷＨを用いていた。例えば、８５℃の温水を吸収ヒートポンプに投入し、８０℃〜７５℃程度まで利用し、１２０℃以上の高温水あるいは水蒸気ＳＳを製造していた。このようなヒートポンプ構造は、シェル＆チューブの吸収器ＡＡ、蒸発器ＥＥ、再生器ＧＧ、凝縮器ＣＣであり、排熱を投入する再生器ＧＧ、蒸発器ＥＥは、チューブ群を数パスに分け、何回かターンをさせながら排温水ＷＨを流している。

特開２００６−２０７８８３号公報

一方、図９に示すように、我が国の工場から排出される排熱は、１００℃以上のガス排熱、４０℃以上の温水排熱が、年間１１１０ＰＪ（平成１２年度）あると推計されている。しかし、そのうち１００℃未満の温水や２５０℃未満のガスは温度が低いためエネルギーとして工場内での再利用が難しいとされており、その量は９１４ＰＪ／年と実に８２％を占めている。なかでも排ガスの形態で排出されるものが圧倒的に多い。しかしながら、排ガスの単位体積あたりの熱容量は小さく、体積流量が非常に大きくなる。また、排ガスは例えば、２００℃で供給し、１００℃まで利用し、１８０℃の蒸気を得るなどのように、排ガスの温度変化が大きくなる。

このような排ガスの特性から、従来の吸収ヒートポンプでは体積流量の大きい排ガスを蒸発器及び再生器の熱源として利用し難かった。また流動抵抗による圧力損失のためこれを流動させるための動力が大きくなり省エネルギー効果を削ぐことになり勝ちであった。

上記課題を解決するために、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１、図３、図４に示すように、熱源ガスＧＨ１により冷媒ＣＬを加熱して蒸発させる蒸発器Ｅと；前記蒸発した冷媒ＣＳを吸収して吸収熱で被加熱媒体Ｗ１を加熱する吸収器Ａと；吸収器Ａで冷媒ＣＳを吸収して濃度の低下した吸収液ＡＬｉを熱源ガスＧＨ２により加熱して再生する再生器Ｇとを備え；蒸発器Ｅは、蒸発器上部管板５２と、蒸発器下部管板５３と、蒸発器上部管板５２と蒸発器下部管板５３との間に設けられた、内側を液状の前記冷媒が流れる複数本の垂直伝熱管５１とを有し；再生器Ｇは、再生器上部管板７２と、再生器下部管板７３と、再生器上部管板７２と再生器下部管板７３との間に設けられた内側を前記吸収液ＡＬｉが流れる複数本の垂直伝熱管７１とを有し；複数本の垂直伝熱管５１、７１の外側を垂直伝熱管５１、７１と交差して熱源ガスＧＨ１、ＧＨ２が流れるように構成され；複数本の垂直伝熱管５１、７１は、蒸発器Ｅと、再生器Ｇとで、それぞれ蒸発器管群５０と再生器管群７０を構成し、蒸発器管群５０と再生器管群７０は、熱源ガスＧＨの流れに対して直線的に配列されている。
以下、蒸発器Ｅに先ず供給される熱源ガスをＧＨ１と称し、蒸発器Ｅを通過して再生器Ｇに供給される熱源ガスをＧＨ２と称する。さらに再生器Ｇを通過して排出される熱源ガスをＧＨ４と称する。しかしながら、熱源ガスを各部を流れるガスとして区別する必要がないとき、あるいは包括的に扱うときは、単にＧＨの符合で呼ぶものとする。

本態様のように構成すると、複数本の垂直伝熱管の外側を垂直伝熱管と交差して熱源ガスＧＨが流れるように構成され、さらに複数本の垂直伝熱管は、蒸発器と、再生器とで、それぞれ蒸発器管群と再生器管群を構成し、蒸発器管群と再生器管群は、熱源ガスの流れに対して直線的に配列されているので、体積流量の大きい排ガスを蒸発器及び再生器の熱源として利用するに当たって、流動抵抗による圧力損失を低く抑えることができる。そのためこれを流動させるための動力を小さく抑えることができ、省エネルギー効果を高めることができる。

本発明の第２の態様に係る吸収ヒートポンプは、第１の態様に係る吸収ヒートポンプにおいて、例えば、図３に示すように、再生器上部管板７２は、蒸発器上部管板５２と一体の板で形成され、再生器下部管板７３は、蒸発器下部管板５３と一体の板で形成される。

本態様のように構成すると、再生器上部管板は、蒸発器上部管板と一体の板で形成され、再生器下部管板は、蒸発器下部管板と一体の板で形成されるので、製造効率が高く、また蒸発器と再生器を隣接して構成し易い。さらには、蒸発器と再生器との間隔を小さく構成することが容易にできる。

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１、図３、図４に示すように、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、再生器管群７０は、熱源ガスＧＨの流れに対して、蒸発器管群５０の下流側に配置される。
さらに、典型的には、例えば、図３、図４に示すように、蒸発器管群５０と再生器管群７０を各管板５２、５３、７２、７３と協働して外気から遮断し、各管板５２、５３、７２、７３とで熱源ガスＧＨの流路を構成する側板５４ａ、５４ｂ、７４ａ、７４ｂを備えてもよい。

本態様のように構成すると、再生器管群は、熱源ガスの流れに対して、蒸発器管群の下流側に配置されるので、熱源ガスは蒸発器で温度がある程度低下した後で再生器に供給される。したがって、高温ガスによる吸収液の過濃縮、結晶の危険を抑えることができる。

本発明の第４の態様に係る吸収ヒートポンプは、第３の態様に係る吸収ヒートポンプにおいて、例えば図５に示すように、熱源ガスＧＨの流路６０中、蒸発器管群５０の下流側の端部から再生器管群７０をバイパスして、熱源ガスＧＨを再生器管群７０の下流側に流すバイパス流路９１と、バイパス流路９１中の熱源ガスＧＨの流れを制限する流れ制限手段９２を備える。
ここで、「制限」は「遮断」を含まない「制限」であってもよいが、典型的には「遮断」を含む概念である。

このように構成すると、再生器での加熱量を制限することができ、吸収液の過剰濃縮あるいは結晶化を抑えることができる。

本発明の第５の態様に係る吸収ヒートポンプは、第３の態様又は第４の態様に係る吸収ヒートポンプにおいて、例えば図５に示すように、熱源ガスＧＨの流路６０中、蒸発器管群５０と再生器管群７０との間に熱源ガスＧＨの流れを制限する流れ制限手段９３を備える。
ここで、「制限」は「遮断」を含まない「制限」であってもよいが、典型的には「遮断」を含む概念である。

本態様のように構成すると、熱源ガスの流路中、蒸発器管群と再生器管群との間に熱源ガスの流れを制限する流れ制限手段を備えるので、バイパス流路中の熱源ガスの流れを制限する流れ制限手段とあいまって、バイパス流路を流れる熱源ガス量を調節し易い。

本発明の第６の態様に係る吸収ヒートポンプは、第１の態様乃至第５の態様のいずれか１の態様に係る吸収ヒートポンプにおいて、例えば図７又は図８に示すように、再生器上部管板７２を含んで再生器上部ヘッダ７５が構成され、再生器下部管板７３を含んで再生器下部ヘッダ７６が構成され、再生器上部ヘッダ７５から再生器下部ヘッダ７６に吸収液ＡＬｉを降下させる降液管７７を備える。

本態様のように構成すると、吸収液は再生器下部ヘッダに供給され、垂直伝熱管中を流れる間に加熱され再生器上部ヘッダまで上昇する。効果的に加熱するには、吸収液は垂直伝熱管を通して再生器下部ヘッダと再生器上部ヘッダとの間で循環するのが好ましい。降液管はそのような吸収液の循環に資する。

本発明によれば、体積流量の大きい排ガスのような熱源ガスの流動抵抗による圧力損失を抑え、熱源ガスを流動させるための動力を小さく抑えることができ、省エネルギー効果が削がれるのを抑制することが可能となる。

本発明の第一の実施の形態に係る吸収ヒートポンプの構成を示すフローシートである。 図１のフローシート上の吸収液の状態を示すデューリング線図である。 本発明の第一の実施の形態に係る吸収ヒートポンプで用いる蒸発器と再生器を、上部ヘッダを一部切り欠いて斜め上方から見た斜視図である。 本発明の第一の実施の形態に係る吸収ヒートポンプで用いる蒸発器と再生器を、ヘッダをはずして垂直伝熱管の軸方向の上方から見た平面図である。 本発明の第二の実施の形態に係る吸収ヒートポンプで用いる蒸発器と再生器を、ヘッダをはずして垂直伝熱管の軸方向の上方から見た平面図である。 排ガス入口温度に対する発生蒸気熱量を、発生する蒸気温度をパラメータとして示した線図である。 本発明の実施の形態で用いる発生器の実例１の構成を説明する正面断面図、側面断面図、平面図及び降液管の断面図である。 本発明の実施の形態で用いる発生器の実例２の構成を説明する正面断面図及び側面断面図である。 温度範囲別工場排熱の表を示す図である。 従来の吸収ヒートポンプの構成を示すフローシートである。

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分には同一又は類似の符号を付し，重複した説明は省略する。

図１のフローシートを参照して、本発明の第一の実施の形態に係る吸収ヒートポンプの構成を説明する。吸収ヒートポンプ１０１は、吸収液ＡＬｉ（例えば、臭化リチウム水溶液）による冷媒蒸気ＣＳ（冷媒は例えば水）の吸収が行われる吸収器Ａと、吸収液ＡＬｉから冷媒蒸気ＣＳを蒸発させ吸収液ＡＬｉの再生が行われる再生器Ｇと、冷媒液ＣＬから冷媒蒸気ＣＳを発生させる蒸発器Ｅと、冷媒蒸気ＣＳを凝縮させ冷媒液ＣＬとする凝縮器Ｃとを備える。吸収器Ａ、再生器Ｇ、蒸発器Ｅ、凝縮器Ｃはそれぞれ一つの圧力下にあり、蒸発器Ｅの圧力と吸収器Ａの圧力は実用上等しく、再生器Ｇの圧力と凝縮器Ｃの圧力は実用上等しい。

吸収器Ａは、（１）濃溶液である吸収液ＡＬｉが移送（供給）され、移送された吸収液ＡＬｉを吸収器Ａの内部に散布する吸収液スプレイ２２と、（２）補給水Ｗ１が移送され、冷媒蒸気ＣＳを吸収した希溶液である吸収液ＡＬｉによって、移送された補給水Ｗ１が加熱される被加熱管２３とを備える。吸収器Ａの底部は、吸収液ＡＬｉを蓄積するに十分な吸収液溜め部となっている。

蒸発器Ｅは、冷媒液移送管５により凝縮器Ｃから移送される冷媒液ＣＬを内部に流し、外部を流れる熱源ガスとしての排ガスＧＨ１により加熱し蒸発させる垂直伝熱管５１を備える。また蒸発器Ｅの上部ヘッダ５５中に設置され、蒸発器Ｅ内の冷媒液ＣＬの液面レベルを検出する液面レベルセンサＬ１を備える。液面レベルセンサＬ１は制御装置２１を介して、冷媒供給弁Ｖ３を調節することにより、蒸発器Ｅ内の冷媒の液面レベルを維持する（なお、冷媒供給弁Ｖ３を設けないで冷媒ポンプ４をインバータモータ駆動として冷媒ポンプを調節してもよい）。吸収ヒートポンプ１０１では、蒸発器Ｅで蒸発した冷媒蒸気ＣＳは、冷媒蒸気移送管１６を通して吸収器Ａに送られる。蒸発器Ｅの構造については、図３〜図５を参照して詳細に説明する。ここで排ガスは、典型的には工場で各種プロセスで高温部分を利用した後の２００℃程度以下のガスである。ボイラからの排ガスであって、高温部分を利用した後、煙突から排出する前のガスであってもよい。

再生器Ｇは、吸収液移送管路３を通して吸収器Ａから移送される吸収液ＡＬｉを内部に流し、外部を流れる熱源ガスとしての排ガスＧＨ２により加熱して冷媒蒸気を発生させ、これを濃縮する垂直伝熱管７１を備える。この吸収液ＡＬｉは、吸収器Ａで冷媒を吸収して濃度の低下した吸収液すなわち希溶液である。また再生器Ｇの上部ヘッダ７５中に設置され、再生器Ｇ内の吸収液ＡＬｉの液面レベルを検出する液面レベルセンサＬ２を備える。液面レベルセンサＬ２は制御装置２１を介して、溶液ポンプ１を調節することにより、再生器Ｇ内の吸収液の液面レベルを維持する（なお、溶液ポンプ１の調節の代わりに調節弁を設けてもよい）。吸収ヒートポンプ１０１では、再生器Ｇで濃縮された吸収液ＡＬｉは、吸収液移送管２を通して吸収器Ａに送られる。また再生器Ｇで発生した冷媒蒸気ＣＳは、冷媒蒸気移送管１７を通して凝縮器Ｃに送られる。再生器Ｇの構造については、図３〜図５、図７、図８を参照して詳細に説明する。

凝縮器Ｃは、冷却水ＷＣが移送され、再生器Ｇから凝縮器Ｃに送られた冷媒蒸気ＣＳを冷却する冷却管３０を備える。冷却水ＷＣの温度は、例えば冷却管３０の入口で３２℃、出口で３７℃である。

吸収ヒートポンプ１０１は、（１）気液分離器１１と、（２）気液分離器１１に接続され気液分離器１１に補給水Ｗ１を移送する補給水移送管路７と、（３）気液分離器１１から吸収器Ａの被加熱管２３に補給水Ｗ１を移送する補給水移送管路６と、（４）被加熱管２３から気液分離器１１に補給水Ｗ１を移送して戻す補給水移送管路１０と、（５）蒸気ヘッダ（不図示）に接続され、気液分離器１１で発生した蒸気Ｓ（例えば、１８０℃）を蒸気ヘッダに供給する蒸気供給管路８とを備える。

吸収ヒートポンプ１０１は、さらに、（６）再生器Ｇと吸収器Ａとを繋ぎ、再生器Ｇで再生された濃溶液である吸収液ＡＬｉを吸収器Ａの吸収液スプレイ２２に移送する吸収液移送管路２と、（７）吸収器Ａと再生器Ｇとを繋ぎ、吸収器Ａに蓄積された希溶液である吸収液ＡＬｉを再生器Ｇの再生器下部ヘッダ７６に移送する吸収液移送管路３と、（８）凝縮器Ｃと蒸発器Ｅとを繋ぎ、凝縮器Ｃで凝縮した冷媒液ＣＬを蒸発器Ｅに移送する冷媒液移送管路５とを備える。

吸収ヒートポンプ１０１は、さらに、（９）吸収液移送管路２を通って被加熱側に移送される濃溶液である吸収液ＡＬｉと、吸収液移送管路３を通って再生器下部ヘッダ７６に移送される希溶液である吸収液ＡＬｉとの間で熱交換を行う溶液（吸収液）熱交換器Ｘ１を備える。

吸収ヒートポンプ１０１は、さらに加熱側に排熱源ＧＨ３が流れ、被加熱側に補給水移送管路７を通って補給水Ｗ１が移送され、熱交換が行われる熱交換器Ｘ２を備える。熱交換器Ｘ２は図中独立した熱交換器で示しているが、熱交換器Ｘ２の伝熱部は、蒸発器Ｅ入口部あるいは蒸発器Ｅと再生器Ｇの中間の排ガスの流れ中に設けるのが好ましい。

吸収液移送管路２には、溶液ポンプ１が設置され、溶液ポンプ１は再生器Ｇで再生された吸収液ＡＬｉを吸収器Ａに移送する。溶液ポンプ１は、溶液熱交換器Ｘ１の上流側に設置されている。冷媒液移送管路５には、冷媒昇圧手段としての冷媒ポンプ４が設置され、冷媒ポンプ４は凝縮器Ｃで凝縮された冷媒液ＣＬを蒸発器Ｅに移送する。補給水移送管路７には、給水ポンプ１２が設置され、給水ポンプ１２は補給水Ｗ１を気液分離器１１に移送する。補給水移送管路７の給水ポンプ１２の直下流側には、逆止弁３７が設置され、補給水Ｗ１が逆流するのを防止している。補給水移送管路６には、給水ポンプ１３が設置され、給水ポンプ１３は補給水Ｗ１を気液分離器１１から被加熱管２３に移送し、さらに補給水移送管路１０を通って被加熱管２３から気液分離器１１に移送して戻し、補給水Ｗ１を循環させる。

冷媒液移送管路５で冷媒ポンプ４の下流側には、蒸発器下部ヘッダ５６に移送する冷媒液ＣＬの流量を調整する冷媒供給弁Ｖ３が設置されている。

気液分離器１１には、その圧力を検出する圧力センサＰが設置され、下部に蓄積された補給水Ｗ１の液面レベルを検出する液面レベルセンサＬ３が設置されている。蒸気供給管路８には、供給する蒸気Ｓの圧力を調節する蒸気弁Ｖ１が設置されている。蒸気供給管路８に、図に示すように、蒸気ヘッダ（不図示）からの蒸気の逆流を防止する逆止弁３８を設置してもよい。逆止弁３８を設置すると、蒸気弁Ｖ１の作動に関係なく、確実に蒸気ヘッダからの蒸気の逆流を防止することができる。熱源ガスとしての排ガスＧＨ１の供給温度は、例えば２００℃である。蒸発器Ｅに供給された排ガスＧＨ１は、蒸発器Ｅで熱を奪われ、温度が約１５０℃の排ガスＧＨ２となり、さらに再生器Ｇに流入し、そこで熱を奪われ約１００℃の排ガスＧＨ４となって排出される。

既に説明したように、蒸発器Ｅに先ず供給される排ガスをＧＨ１と称し、蒸発器Ｅを通過して再生器Ｇに供給される排ガスをＧＨ２と称する。さらに再生器Ｇを通過して排出される排ガスをＧＨ４と称する。また排ガスを各部を流れるガスとして区別する必要がないとき、あるいは包括的に扱うときは、単にＧＨの符合で呼ぶ。

補給水Ｗ１の予熱は、排ガスのような熱源ガスの供給側から蒸発器Ｅと再生器Ｇの中間部のガスＧＨ２までの高温ガスで行うのがよい。あるいは、図示しないが、再生器Ｇに供給される入口の吸収液で加熱する熱交換器で行ってもよいし、蒸発器Ｅで発生した冷媒蒸気で加熱する熱交換器で行ってもよい。

吸収ヒートポンプ１０１は、制御装置２１を備える。液面レベルセンサＬ１からの、液面レベルを表す液面信号（不図示）は制御装置２１に送られ、制御装置２１から冷媒液ＣＬの流量を制御する制御弁である冷媒供給弁Ｖ３に信号を送る。そのようにして、冷媒供給弁Ｖ３の開度を蒸発器Ｅの液面レベルが一定になるよう調節する（但し、図中、簡略化し制御信号が液面レベルセンサＬ１から冷媒供給弁Ｖ３に直接送られるよう示されている）。

液面レベルセンサＬ２からの、液面レベルを表す液面信号（不図示）は制御装置２１に送られ、制御装置２１から液面レベルを一定のレベルに保つよう吸収液ＡＬｉの流量を制御する制御信号（不図示）が、溶液ポンプ１を駆動するインバータモータＩＮに送られ、インバータモータＩＮの回転速度を調節して、再生器Ｇの液面レベルが一定になるように制御する（図中、簡略化して、液面レベルセンサＬ２からインバータモータＩＮに信号が直接送られるように示されている）。

気液分離器１１の液面レベルセンサＬ３からの、液面レベルを表す液面信号（不図示）は制御装置２１に送られ、制御装置２１から液面レベルをほぼ一定のレベルに保つように給水ポンプ１２をオン／オフさせる（図中、簡略化して、液面レベルセンサＬ３から給水ポンプ１２に信号が直接送られるように示されている）。なお、制御装置２１から液面レベルを一定のレベルに保つよう補給水Ｗ１の流量を制御する制御信号（不図示）を給水ポンプ１２に送り（実際には前述のように不図示のインバータモータ）、給水ポンプ１２の回転数を気液分離器１１の液面レベルが一定になるよう調節してもよい。

圧力センサＰからの、圧力を表す圧力信号（図中、破線）は制御装置２１に送られ、制御装置２１から気液分離器１１の圧力が所定の値Ｐ１になるよう蒸気Ｓの供給量を制御する制御信号（図中、破線）が蒸気弁Ｖ１に送られ、蒸気弁Ｖ１の開度を気液分離器１１の圧力が所定の値Ｐ１になるよう調節する。所定の値Ｐ１は、例えば、蒸気ヘッダ圧よりわずかに（０．０５ＭＰａ程度）高めに設定するとよい。排ガスＧＨ１と排ガスＧＨ３は、並列に供給されるように図示されているが、直列、あるいは一部並列、一部直列に供給してもよい。

次に、第１の実施の形態の作用を図１、図２を参照して説明する。図２は、吸収液および冷媒の状態を示すデューリング線図であり、縦軸が冷媒温度、横軸が溶液（吸収液）温度である。吸収器Ａを出た希溶液である吸収液ＡＬｉ（状態は、図２中、Ｂ２の位置）は、吸収液移送管路３により移送され、溶液熱交換器Ｘ１を通過する。この吸収液ＡＬｉは熱交換器Ｘ１を通過することにより、吸収液移送配管２を通って再生器Ｇから吸収器Ａに移送される濃溶液である吸収液ＡＬｉにより冷却される（冷却後の吸収液ＡＬｉの状態は、図２中、Ｂ８の位置）。溶液熱交換器Ｘ１により冷却された吸収液ＡＬｉは、再生器下部ヘッダ７６に移送される。

吸収液ＡＬｉは、再生器Ｇの再生器下部ヘッダ７６（吸収液ＡＬｉの状態は、図２中、Ｂ５の位置）から垂直管７１内を流れる間に排ガスＧＨ２によって加熱され、吸収液ＡＬｉに吸収されていた冷媒は冷媒蒸気ＣＳとして蒸発する。このようにして、濃縮され、再生された濃溶液である吸収液ＡＬｉは再生器上部ヘッダ７５部に設けられた吸収液出口２ａから流出する。図１に示す再生器Ｇの上部ヘッダ７５に実線で表わされている角穴が出口２ａである。またそれにつながる破線は、出口ヘッダを示している。

濃溶液となった吸収液ＡＬｉ（状態は、図２中、Ｂ４の位置）は、吸収液移送管路２を通り吸収器Ａの吸収液スプレイ２２に移送される。吸収液移送管路２を通る間、溶液ポンプ１により昇圧され、その後溶液熱交換器Ｘ１で、吸収器Ａから再生器Ｇに移送される希溶液である吸収液ＡＬｉに加熱され（吸収液移送管路２を通る吸収液ＡＬｉの状態は、図２中、Ｂ７の位置）、吸収器Ａの吸収液スプレイ２２に移送される。

吸収器Ａで、吸収液スプレイ２２から吸収器Ａ内に散布された濃溶液である吸収液ＡＬｉ（吸収液ＡＬｉの状態は、図２中、Ｂ６の位置）は、蒸発器Ｅで蒸発した冷媒蒸気ＣＳを吸収し、被加熱管２３を通る被加熱媒体としての補給水Ｗ１を吸収熱で加熱し、吸収器Ａの底部に蓄積する（吸収液ＡＬｉの状態は、図２中、Ｂ２の位置）。

前述のように、溶液ポンプ１は、再生器Ｇ内の吸収液ＡＬｉの液面レベルが一定となるような流量の吸収液ＡＬｉを再生器Ｇから吸収器Ａに移送する。移送量は制御装置２１によって制御される。再生器Ｇの液面を一定に保つことにより、冷媒蒸気圧の差が大きい吸収器Ａと再生器Ｇの間の液シールを確保する。再生器Ｇ内に滞留する吸収液を除く、系内の吸収液は、主として吸収器Ａの底部に蓄積される。したがって吸収器Ａの底部は、その蓄積に十分な容量を有するように構成する。吸収液移送管路２のポンプ１の出口側には逆止弁３９が設けられている。ヒートポンプ１０１の運転中は、吸収器Ａの方が再生器Ｇよりも圧力が高い。したがって、ヒートポンプ１０１を停止した際、すなわちポンプ１を停止すると、吸収液は黙っていれば吸収器Ａから再生器Ｇに流入する。逆止弁３９により、ポンプ１の逆回転が防止される。またヒートポンプ１０１を停止すると、吸収器Ａに溜まっていた吸収液ＡＬｉは、吸収液移送管路３を流れて、再生器Ｇに溜まる。したがって、再生器上部ヘッダ７５は、それぞれ系内の吸収液を収容するに十分な容量とする。停止時に再生器上部ヘッダ７５に溜まっていた吸収液ＡＬｉは、ヒートポンプ１０１の起動時に、液面制御により吸収器Ａに送られる。または、排ガスＧＨを投入する前に、あらかじめ吸収器Ａに送ってもよい。

再生器Ｇで蒸発した冷媒蒸気ＣＳは冷媒蒸気移送管１７を通して凝縮器Ｃに送られる。凝縮器Ｃに送られた冷媒蒸気ＣＳは凝縮器Ｃで冷却管３０を通る冷却水ＷＣにより冷却され凝縮して冷媒液ＣＬ（状態は、図２中、Ｄ１の位置）となる。凝縮器Ｃの冷媒液ＣＬは、冷媒液移送管路５を通り、冷媒ポンプ４により昇圧され、冷媒供給弁Ｖ３により流量を制御されて、蒸発器Ｅに送られる。

蒸発器Ｅに送られた冷媒液ＣＬは、蒸発器下部ヘッダ５６から垂直伝熱管５１の内側を流れる間に排ガスＧＨ１により加熱されて蒸発する （冷媒の状態は、図２中、Ｄ２の位置）。蒸発した冷媒蒸気ＣＳは冷媒蒸気移送管１６を通して吸収器Ａに送られ、吸収器Ａで吸収液ＡＬｉに吸収される。

冷媒供給弁Ｖ３は、制御装置２１によって開度が調節され、凝縮器Ｃから蒸発器Ｅに移送される冷媒液ＣＬの量を加減する。すなわち、移送される冷媒液ＣＬの量を、蒸発器Ｅに蓄積する冷媒液ＣＬの液面レベルが一定になるような量に加減する。このような制御が行われるのは、冷媒液の蒸発した量を補給するためであり、冷媒ポンプ４が気体を吸い込まないようにするためである。蒸発器Ｅに滞留する冷媒液を除く、系全体の冷媒液は、凝縮器Ｃの底部に蓄積する。したがって、凝縮器Ｃの底部は、その蓄積に十分な容量を有するように構成する。ヒートポンプ１０１を停止すると、圧力の高い蒸発器Ｅ側から、冷媒液移送管路５を通って蒸発器Ｅよりも低圧の凝縮器Ｃに冷媒液ＣＬが逆流する恐れがある。そのような停止直後の冷媒ポンプ４の逆転を避けるために、冷媒ポンプ４の出口側に逆止弁４０を設けるとよい。その代わりに冷媒供給弁Ｖ３（液面制御にまかせるとヒートポンプ停止時には開となり逆流を防げない）を、ヒートポンプ停止時には全閉とするように制御装置２１を構成してもよい。

補給水移送管路７に供給された補給水Ｗ１は、給水ポンプ１２により昇圧され、気液分離器１１に移送される。給水ポンプ１２を出た補給水Ｗ１は、熱交換器Ｘ２で排ガスＧＨ３により加熱され、気液分離器１１に移送される。

気液分離器１１に供給される補給水Ｗ１の流量は、気液分離器１１内に蓄積される補給水Ｗ１の液面レベルが一定になるように、制御装置２１により給水ポンプ１２の回転数を制御することにより調節される。気液分離器１１の補給水Ｗ１の液面レベルを一定に調節するのは、蒸気Ｓとして供給され失われた補給水Ｗ１に見合う分を気液分離器１１に補給するためである。

気液分離器１１に移送された補給水Ｗ１は、補給水移送管路６を通り、給水ポンプ１３により昇圧され吸収器Ａの被加熱管２３に送られ、吸収器Ａで冷媒蒸気ＣＳを吸収する吸収液ＡＬｉの吸収熱により加熱され、蒸気Ｓを発生させ、補給水移送管路１０を通り、気液分離器１１に戻り、蒸気と液を分離する。発生した蒸気Ｓは、蒸気供給管路８を通り、制御装置２１により制御される蒸気弁Ｖ１により気液分離器１１の圧力が第１の所定の圧力Ｐ１になるように流量調節されて、蒸気ヘッダ（不図示）に供給される。

気液分離器１１の圧力が所定の圧力Ｐ１になるように制御されるのは、気液分離器１１の圧力が蒸気ヘッダ（不図示）の圧力より高い圧力に制御し、気液分離器１１の圧力を常に蒸気ヘッダの圧力より一定の圧力だけ高い圧力とし、吸収ヒートポンプ１０１で発生した蒸気Ｓが常に蒸気ヘッダに供給されるようにし、負荷（不図示）側に安定して蒸気Ｓが供給されるようにするためである。

以上のような構成により、本実施の形態の吸収ヒートポンプ１０１は、排ガスＧＨ１の保有する熱を蒸発器Ｅから吸収器Ａに汲み上げて被加熱媒体である補給水Ｗ１を加熱する。本実施の形態では、補給水Ｗ１は加熱されて水蒸気となって外部へ供給される。

図３の斜視図及び図４の平面図を参照して、本発明の第一の実施の形態の吸収ヒートポンプを構成する、蒸発器Ｅと再生器Ｇの構造を説明する。図３は、蒸発器Ｅと再生器Ｇを、それぞれの上部ヘッダを一部切り欠いて斜め上方から見た斜視図である。図４は、蒸発器Ｅと再生器Ｇを、それぞれの上部ヘッダを取り除いて上方から見た平面図である。本図において、蒸発器Ｅの冷媒液入口、冷媒蒸気出口、再生器Ｇの吸収液入口、吸収液出口は、図示を省略している。

本実施の形態の吸収ヒートポンプ１０１の備える蒸発器Ｅは、水平に配置される上部管板５２とこれに平行に配置される下部管板５３を備える。上部管板５２と下部管板５３との間には複数本の垂直伝熱管５１が垂直に配置されている。各垂直伝熱管５１は、上部と下部の管板５２、５３にそれぞれ穿設された孔に挿入され拡管された後にシール溶接されて気密性を確保している。複数本の垂直伝熱管５１は、管の軸線方向から見て矩形の領域に格子状あるいは千鳥状に配列され、一群の管群を形成している。このような複数の垂直伝熱管５１の内側を液状の冷媒液ＣＬが流れる。すなわち、蒸発器Ｅは水管ボイラの構造を備える。

同様に、本実施の形態の吸収ヒートポンプ１０１の備える再生器Ｇは、水平に配置される上部管板７２とこれに平行に配置される下部管板７３を備える。上部管板７２と下部管板７３との間には複数本の垂直伝熱管７１が垂直に配置されている。各垂直伝熱管７１は、上部と下部の管板７２、７３にそれぞれ穿設された孔に挿入され拡管された後にシール溶接されて気密性を確保している。複数本の垂直伝熱管７１は、管の軸線方向から見て矩形の領域に格子状あるいは千鳥状に配列され、一群の管群を形成している。このような複数の垂直伝熱管７１の内側を吸収液ＡＬｉが流れる。すなわち、再生器Ｇは水管ボイラの構造を備える。

本実施の形態の吸収ヒートポンプ１０１では、蒸発器Ｅの上部管板５２と再生器Ｇの上部管板７２、また蒸発器Ｅの下部管板５３と再生器Ｇの下部管板７３は、それぞれ一体の管板で形成されている。蒸発器Ｅと再生器Ｇは、共通の熱源である排ガスＧＨで加熱されるので隣接して設けることができ、一体の一枚の板で形成することにより効率的な製造が可能となる。蒸発器管群５０と再生器管群７０との間は、蒸発器Ｅと再生器Ｇのヘッダの構成が可能である限り、できるだけ近接して配置するのが好ましい。あるいは以下で説明する流れ制限手段としてのダンパを挿入配置が可能である限り、できるだけ近接して配置するのが好ましい。近接して配置することによって、排ガスＧＨの流路が徒に長くなることを防ぎ、排ガスＧＨの流れ損失を抑えることができる。

本実施の形態の吸収ヒートポンプ１０１では、蒸発器Ｅと再生器Ｇそれぞれの複数本の垂直伝熱管５１、７１の外側を垂直伝熱管５１、７１と交差して排ガスＧＨ１、ＧＨ２が流れるように構成されている。蒸発器Ｅの上部管板５２下部管板５３との間、再生器Ｇの上部管板７２と下部管板７３との間に排ガスＧＨの流路６０が形成されている。本実施の形態では、排ガスＧＨは流路６０を通って垂直伝熱管５１、７１に直角に交差して流れる。伝熱管５１、７１に関し、排ガスＧＨを管外に、冷媒液ＣＬや吸収液ＡＬｉを管内側に流すので、排ガスＧＨの流路６０を大きく確保し、流速の高速化を避けることができる。

また、複数本の垂直伝熱管５１、７１は、蒸発器Ｅと、再生器Ｇとで、それぞれ蒸発器管群５０と再生器管群７０を構成し、蒸発器管群５０と再生器管群７０は、排ガスＧＨの流れに対して直線的に配列される。直線的に配列されるとは、排ガスＧＨの流路６０がいわゆる２パスや３パスのように複数パスではなく、１パスに配置されていることをいう。言い換えれば、蒸発器管群５０と再生器管群７０を取り除いて、排ガスＧＨの供給側から排出側を見たとき、排ガスＧＨの流路６０を通して供給側から排出側が見通せることをいう。

直線的に配列されるので、熱源が単位体積あたりの熱容量が小さい排ガスのようなガスであり、必要な熱量を得るためには非常に大きな体積流量の熱源ガスを流す必要があるとき、流動抵抗による圧力損失を低く抑えることができる。すなわち、曲がり損失あるいはターンによる損失を低減することができる。排ガスのような熱源ガスを流動させるための動力は大きくなりがちであるが、これを小さく抑えることができ、省エネルギー効果を削ぐことがない。

以上の実施の形態では、蒸発器Ｅと再生器Ｇとで、上部管板５２、７２同士、下部管板５３、７３同士は、それぞれ一体の管板で形成されているものとしたが、それぞれ別体としてもよい。別体とすれば、蒸発器Ｅと再生器Ｇの配置をそれぞれの独自の都合により定めることができる。別体とする場合も、蒸発器管群５０と再生器管群７０は、排ガスＧＨ１、ＧＨ２の流れに対して直線的に配列される点は変わらない。また別体とする場合も、両者は極力近接して配置するのが好ましい。排ガスの流路損失を低く抑えるためである。

本実施の形態では、再生器管群７０は、排ガスＧＨの流れに対して、蒸発器管群５０の下流側に配置される。

熱源が排ガスのようなガスであるときは、利用すべき温度幅が大きい。例えば２００℃で供給されて、１００℃で排出される。この場合、１００℃の温度差を利用することになる。したがって、排ガスを熱源として利用するような場合は、比較的高温のガスによる吸収液の過濃縮、結晶の危険があった。しかしながら、再生器管群７０を、蒸発器管群５０の下流側に配置するので、排ガスＧＨは蒸発器Ｅで温度がある程度低下した後で再生器Ｇに供給される。したがって、排ガスＧＨの供給された直後の部分、言い換えれば比較的高温の部分による吸収液の過濃縮、結晶の危険を抑えることができる。

さらに、本実施の形態では、蒸発器管群５０と再生器管群７０を外気から遮断し、各管板５２、５３、７２、７３と協働して排ガスＧＨの流路を構成する側板５４ａ、５４ｂ、７４ａ、７４ｂ（図４参照）を備える。側板５４ａ、５４ｂ、７４ａ、７４ｂの代わりに水冷壁としてもよいが、排ガスのように２５０℃程度あるいはそれ以下、典型的には２００℃程度であれば、単なる平板（鉄板）で構成することができ、簡易な構造となる。すなわち、水冷壁のように複層構造で層間に圧力をもった流体を収容する構造ではなく、単層構造乃至は単板構造とすることができる。本実施の形態の吸収ヒートポンプでは、蒸発器Ｅと再生器Ｇは、大気圧以上の圧力の圧力容器となることが多い。その場合、各上部ヘッダ５５、７５と下部ヘッダ５６、７６（吸収ヒートポンプでは特に蒸発器のヘッダ）は圧力を受けるが、側板５４ａ、５４ｂ、７４ａ、７４ｂが水冷壁ではなく単なる単層の平板であるので、強度的な対応が容易となる。

又すでに説明したように、蒸発器Ｅと、再生器Ｇとが、あるいは蒸発器管群５０と再生器管群７０とが、排ガスＧＨの流れに対して直線的に配列されている。これは典型的には、側板５４ａと側板７４ａとが一枚の平面状に形成され、側板５４ｂと側板７４ｂが同様に一枚の平面状に形成され、それぞれ好ましくは単一の平板で形成され、さらに、蒸発器上部管板５２と再生器上部管板７２とが一枚の平面状に形成され、蒸発器下部管板５３と再生器下部管板７３とが同様に一枚の平面状に形成され、それぞれ好ましくは単一の平板で形成されていることにより実現できると言ってもよい。

側板５４ａ、５４ｂ、７４ａ、７４ｂの外気側は断熱材を施すのが好ましい。あまり温度が高くないとはいいながら、利用できる熱を外に逃がさないためである。また人体に対する安全のためである。

さらに、本実施の形態では、蒸発器Ｅと再生器Ｇは、それぞれの管群５０、７０の上部の開口部を覆うように蒸発器上部ヘッダ５５と再生器上部ヘッダ７５を設け、下部の開口を覆うように蒸発器下部ヘッダ５６（冷媒液供給室）と再生器下部ヘッダ７６（溶液供給室）を設ける。蒸発器上部ヘッダ５５は、気液分離室を兼ねてもよい。このように構成すると、構造の簡易化を図ることができる。

図５の平面図を参照して、本発明の第二の実施の形態で用いる蒸発器Ｅと再生器Ｇの組合せを説明する。図５は、蒸発器Ｅと発生器Ｇの各上部ヘッダをはずして、垂直伝熱管５１、７１を軸線方向から、すなわち上方から見た平面図である。本実施の形態では、熱源ガスとしての排ガスＧＨの流路６０中、蒸発器管群５０の下流側の端部から再生器管群７０をバイパスして、排ガスＧＨを前記再生器管群７０の下流側に流すバイパス流路９１を備える。

バイパス流路９１は、排ガスＧＨ１あるいは蒸発器管群５０を通過した後の排ガスＧＨ２の全てあるいは一部を、再生器管群７０を避けて、その下流側に導く流路である。

ここで、蒸発器管群５０の下流側の端部とは、排ガスＧＨ１の流れ方向最下流の垂直伝熱管５１の下流側の部分、すなわち排ガスＧＨ１が蒸発器管群５０の全てを通過して排ガスＧＨ２となった部分、さらに言い換えれば蒸発器管群５０と再生器管群７０との間の空間部分が好ましいが、図示のように、排ガスＧＨ１が蒸発器管群５０の上流側の複数の垂直伝熱管を通過した後の部分であってもよい。すなわち、蒸発器管群５０と再生器管群７０との間の空間部分を含む部分、あるいはそれよりも多少上流部分であってもよい。このとき、バイパス流路９１の始まる部分は、再生器管群７０にかからないようにするのが好ましい。バイパス流路９１を設ける目的は、再生器Ｇ中での吸収液の過剰濃縮、ひいては結晶化を防止することだからである。

バイパス流路９１の始点を、排ガスＧＨ１が蒸発器管群５０の全てを通過して排ガスＧＨ２となった部分とすれば、蒸発器Ｅで排ガスＧＨ１の高温部分をできるだけ利用することができ熱利用の観点から好ましい。しかしながら、バイパス流路９１の始点を、排ガスＧＨ１が蒸発器管群５０の上流側のある程度の本数の垂直伝熱管５１を通過した後の部分としても、排ガスＧＨ１の熱量は蒸発器Ｅでかなり利用できている上に、装置構成の柔軟性を高めることができる。すなわち、蒸発器管群５０と再生器管群７０との間の空間部分を短く構成することができ、装置のコンパクト化、流路抵抗の低減を図ることができる。

バイパス流路９１には、バイパス流量を制限するダンパ９２を備える。バイパス流路９１は、再生器Ｇ中での吸収液ＡＬｉの過剰濃縮、ひいては結晶化を防止するに十分な排ガスＧＨ２をバイパスするものだからである。必要以上にバイパスする必要はない。ダンパ９２は、排ガスＧＨ２の流量を制限するだけでなく、遮断できるものが好ましい。再生器Ｇ中の吸収液の濃度が危険領域にないときは、完全に遮断した方が熱回収の観点から好ましいからである。

この実施の形態では、再生器Ｇ内の吸収液ＡＬｉの濃度を検出する濃度検出器ＤＥＮ（図１参照）を備えるとよい。再生器Ｇ内の吸収液ＡＬｉの濃度に応じてダンパ９２の開度を調節することができるようにするためである。濃度検出器ＤＥＮは、再生器Ｇ内の吸収液ＡＬｉの濃度が最も高くなる位置、典型的には上部ヘッダ７５内に設置する。なお、図１に示すように上部ヘッダ７５から吸収器Ａに吸収液ＡＬｉを導く吸収液移送管路２に設置してもよい。その場合、できるだけ再生器Ｇに近い位置が好ましい。濃度検出器ＤＥＮは、濃度を直接検出する検出器に限らず、間接的に検出するものであってもよい。すなわち濃度に相当する物理量、例えば吸収液の密度を検出するものであってもよい。ここでいう濃度は、濃度に関連する算出値であってもよい。すなわち濃度は、密度と温度から検出するものであってもよく、音速と温度から検出するものであってもよく、濃度の代わりに密度、比重を基にしてもよい。また、再生器出口の溶液温度と再生器Ｇの蒸気圧（あるいは露点）との関係から濃度を推定してもよい。すなわち、溶液の気液平衡関係から算出してもよい。再生器の蒸気圧あるいは露点は冷却水温度に強く影響されるので、溶液温度と冷却水温度から濃縮の危険性を判断してもよい。このように推定、或いは算出するものも濃度検出の一形態とする。

この実施の形態では、さらに蒸発器Ｅと再生器Ｇとの間、さらに言えば蒸発器管群５０と再生器管群７０との間に、ダンパ９３を設けるのが好ましい。バイパス流路９１とダンパ９２を備えれば、再生器管群７０の流路抵抗により、かなりの量の排ガスＧＨ２をパイパス９１に流すことができるが、ダンパ９３を設けることにより、調節の幅を広げることができる。ダンパ９３は、多葉式、すなわち本体部分を縦または横に複数枚に分割した平板とし、それぞれの縦長あるいは横長の平板の長手方向中心軸回りを回動可能にしたものである。多葉式にすると、蒸発器Ｅと再生器Ｇとの間の空間を大きく取る必要がなく、蒸発器Ｅと再生器Ｇの組合せをコンパクト化し易い。ダンパ９２も多葉式としてもよい。

ダンパ９３は、排ガスＧＨ２の流量を制限するだけでなく、遮断できるものが好ましい。再生器Ｇ中の吸収液の濃度によっては、一時的に完全に遮断したい場合もあり得るからである。ダンパ９３を完全に遮断するときは、通常はダンパ９２は全開とする。

なお、バイパス流路９１を設けると、見掛け上、側板が単層構造乃至は単板構造ではなく、複層構造であるかのように見える。しかしながら、バイパス流路９１は、内圧のかかる複層構造の水冷壁の構造とは異なる。すなわち、排ガスＧＨは排ガス流路６０を流れるときは、圧力は無視できる程度に低い。したがって、側版５４ａ、５４ｂ、７４ａ、７４ｂは、単層構造乃至は単板構造とすることができる点で、バイパス流路９１が設けられていない場合と同様である。単層構造の側版５４ａ、５４ｂ、７４ａ、７４ｂの外側に、圧力容器として扱う必要のないバイパス流路９１が設けられているだけである。

図６を参照して、熱源ガスとしての排ガス入口温度と発生蒸気熱量の関係を説明する。図６は、横軸に熱利用装置に供給される排ガスの入口温度をとり、縦軸に各装置で発生する蒸気の熱量をとり、パラメータとして、各装置で得る水蒸気の温度をとったものである。一番上に×印と実線で示すのが本発明の実施の形態の吸収ヒートポンプで１８０℃の水蒸気を得る場合である。以下上から順に、×印と二点鎖線で示すのが排ガスボイラで１４０℃の水蒸気、＊印と破線で示すのが排ガスボイラで１６０℃の水蒸気、＊と実線で示すのが排ガスボイラで１８０℃の水蒸気をそれぞれ得る場合である。ここで発生蒸気熱量は、排ガスを温度２００℃から１００℃まで利用した場合の熱量を１００として相対的な数字で示している。

この線図から分かるように、排ガスＧＨ１の入口温度が２００℃で、１８０℃の水蒸気Ｓを得ようとすると、排ガスボイラでは約１２の熱量しか得られないのに対して、吸収ヒートポンプを用いると約４３の熱量が得られる。また排ガスＧＨ１の入口温度が１８０℃のときは、排ガスボイラでは当然のことながら、得られる熱量はゼロであるのに対して、吸収ヒートポンプを用いると約３２の熱量が得られる。

図７の正面図他を参照して、本実施の形態での利用に適する発生器Ｇ１の実例１を説明する。この図において、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図、（ｄ）は降液管７７を１本抽出して示す拡大断面図である。すでに説明したように、再生器Ｇ１では、上部管板７２、下部管板７３、上部ヘッダ７５と下部ヘッダ７６を接続する側板７４ａ、７４ｂで囲まれて排ガス流路６０が構成される。この流路６０に、蒸発器Ｅから流入する排ガスＧＨ２が流れる。排ガス流路６０の、再生器Ｇ１への流入口は、広く開口している。好ましくは、排ガス流路６０の蒸発器Ｅ側から、流路断面積を絞ることなく、一連の流路を構成する（図７では、便宜上ステップ状に多少の絞りがあるように図示されている）。排ガスＧＨ４の出口側も同様に、絞らないようにするのが好ましい。排ガスにできるだけ流路損失を与えないためである。

上部ヘッダ７５には、吸収液（濃溶液）ＡＬｉ-ｏｕｔを吸収液移送管路２に導き出す吸収液出口２ａが形成されている。吸収液出口２ａは、液面レベルセンサＬ１（図１参照）により検出され制御される液面よりも下方に設けられる。吸収液出口２ａが液面下にもぐっていることにより、既に説明したように、吸収器Ａと再生器Ｇとの間の液シールが維持される。

下部ヘッダ７６には、吸収液（希溶液）ＡＬｉ−ｉｎを吸収液移送管路３から導入する吸収液入口３ａが形成されている。吸収液入口３ａから導入された吸収液ＡＬｉ−ｉｎは、垂直伝熱管７１内で加熱され上昇し、上部ヘッダ７５に達する。垂直伝熱管７１を上昇する間に、吸収液は蒸気ＣＳを発生し濃縮される。上部ヘッダ７５には、発生した蒸気ＣＳを、冷媒蒸気移送管１７に導き出す冷媒蒸気出口１７ａが形成されている。本実施の形態では、上部ヘッダ７５は、吸収液の飛沫と蒸気ＣＳを分離する気液分離器としても構成されている。そのために上部ヘッダ７５内の空間は蒸気ＣＳの流速が気液分離に十分な程度に低くなるよう、十分な容量に構成されている。また不図示の、折り曲げ板で構成されるエリミネータを設けてもよい。

本実施の形態では、さらに再生器管群７０の一部に降液管７７を設けている。降液管７７の外側（排ガス側）は断熱材７８で覆われている。

図７を参照して、再生器Ｇ１の作用を説明する。垂直伝熱管７１にて、管内の吸収液ＡＬｉは、管外の排ガスＧＨ２により加熱され沸騰し、気液二相流となって、上部ヘッダ（気液分離室）７５に吹き出し、冷媒蒸気ＣＳと吸収液（濃溶液）ＡＬｉとに分かれる。垂直伝熱管７１下部には、下部ヘッダ７６から吸収液（希溶液）ＡＬｉが供給される。気液分離室７５の吸収液ＡＬｉの一部は、降液管７７を通って、下部ヘッダ７６に戻り、吸収液ＡＬｉが循環する。降液管７７は再生器管群７０の中にあるので、熱源となる排ガスＧＨで加熱されるが、降液管７７外の断熱材７８により、加熱量が抑えられる。したがって、液相状態あるいは蒸気が含まれるにしても、少量である。降液管７７内では、垂直伝熱管７１内の二相状態と比較すると、吸収液ＡＬｉの見かけ密度は大きく、下降流となる。即ち、（降液管７７内の見かけ密度＞垂直伝熱管７１内の見かけ密度）の関係になるので、降液管７７内が下降流、垂直伝熱管７１内が上昇流となる。

なお、図７では、垂直伝熱管７１の配置を碁盤目で表示しているが、干鳥配置にしてもよい。また、垂直伝熱管７１をベア管で示しているが、一部又は全てをフィン付管としてもよい。熱伝達係数が、ガス側では液側よりもはるかに低いので、フィン付きとすることで、内外の熱伝達係数のバランスがよくなる。その結果として、伝熱管の本数をベアチューブの場合と比較して、大幅に少なくすることができる。

図７では、降液管７７を再生器管群７０内に設けているが、図８に示すように再生器管群７０の外部、ひいては排ガス流路６０の外に設けることもできる。このようにすると、降液管７７内の吸収液が排ガスＧＨにより加熱されないので、吸収液ＡＬｉの循環がさらに良好になる。

図８を参照して、再生器の実例２を説明する。この図において、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。この再生器Ｇ２では、さらに、上部ヘッダ７５及び下部ヘッダ７６内に邪魔板７９Ａ、７９Ｂをそれぞれ設ける。再生器Ｇ２では、吸収液入口３ａは、下部ヘッダ７６において排ガスＧＨの流れの下流側に設けられ、吸収液出口２ａは、上部ヘッダ７５において排ガスＧＨの流れの上流側に設けられる。

邪魔板７９Ｂは、下部ヘッダ７６中で、排ガスＧＨの流れの下流側から垂直伝熱管７１を排ガスＧＨの流れに直角な方向に分割するように１枚以上配置される（図では２枚）。同様に、邪魔板７９Ａは、上部ヘッダ７５中で排ガスＧＨの流れの下流側から垂直伝熱管７１を排ガスＧＨの流れに直角な方向に分割するように１枚以上配置される（図では２枚）。

邪魔板７９Ａは、吸収液（濃溶液）ＡＬｉが上部をオーバーフローして流れるような高さに形成される。２枚以上設けられる場合は、排ガスＧＨの流れの下流側から上流側に行くにつれて順に低くなるような高さに形成される。図示の実例２では、邪魔板７９Ａと７９Ｂは、上下で対向する位置に配置されている。また降液管７７は、１枚以上の邪魔板７９Ａで分割された領域の、上部ヘッダ７５側と下部ヘッダ７６側とを連絡するように排ガス流路６０の外に設けられる。

このように構成すると、図中矢印のように吸収液ＡＬｉと排ガスＧＨとは全体として対向流となる。したがって、熱源ガスの排ガスＧＨと吸収液ＡＬｉとの間の平均温度差が大きくとれるので、並行流あるいは直交流の場合と比べて伝熱量を大きくすることができ、伝熱的に有効である。

実例２では、邪魔板７９Ａと邪魔板７９Ｂとは上下で完全に対向する位置に設けられているが、邪魔板７９Ｂを邪魔板７９Ａよりも排ガスＧＨの流れの上流側に垂直伝熱管７１の１本分以上ずらして設けてもよい（不図示）。このように構成すると、下部ヘッダ７６から上昇する吸収液の一部が邪魔板７９Ａで分割する領域の上流側に隣接する領域に流入する。このように構成すると、吸収液ＡＬｉは邪魔板７９Ａの上部をオーバーフローしなくても、次々に排ガスＧＨの上流側に流れていくことができる。

実例２では、邪魔板７９Ａと邪魔板７９Ｂとは上下で完全に対向する位置に設けられており、降液管７７は、そのようにして分割された上下対向する領域間を連絡するように設けられているが、上部ヘッダ７５の領域から下部ヘッダ７６の隣接する領域にたすき掛け状に連絡するように設けてもよい。このように構成すると、最初の領域で下部ヘッダ７６から垂直伝熱管７１を上昇してある程度濃縮されて上部ヘッダ７５に達した吸収液ＡＬｉは、対向する下部ヘッダの領域に戻るのではなく、隣接した下部ヘッダの領域に降下するので、次の濃縮過程に入ることができる。この場合、対向する領域に戻す降液管とたすき掛け降液管を併用してもよい。

再生器Ｇの内部では、吸収液ＡＬｉの濃度変化による平衡温度変化があり、また過濃縮の心配があるので、再生器Ｇ内での吸収液ＡＬｉの循環に注意が必要である。実例１または実例２のように再生器Ｇ１、Ｇ２に降液管７７を設ければ、上部ヘッダ７５と下部ヘッダ７６の間で吸収液の循環を起こすことができる。一方蒸発器Ｅでは、冷媒ＣＬは蒸発して蒸気ＣＳになるので、温度はほぼ一定であり、再生器Ｇのような循環に対する配慮は不要である。ただし、降液管を設けて、伝熱管５１内の流動（上昇流）を促し、伝熱の改良を図ってもよい。

蒸発器Ｅと再生器Ｇは、管板を共通とするだけでなく、缶胴を一体構造としてもよい。

本発明の吸収ヒートポンプは、特に排ガスのような熱源ガスから熱を回収して被加熱媒体を加熱するのに利用される。

１ 溶液ポンプ
２、３ 吸収液移送管路
４ 冷媒ポンプ（冷媒昇圧手段）
５ 冷媒液移送管路
７ 補給水移送管路
８ 蒸気供給管路
１１ 気液分離器
１２、１３ 給水ポンプ
１６、１７ 冷媒蒸気移送管
２１ 制御装置
２２ 吸収液スプレイ
２３ 被加熱管
３０ 冷却管
３７ 逆止弁
３８ 逆止弁
３９ 逆止弁
４０ 逆止弁
５０ 蒸発器管群
５１ 垂直伝熱管
５２ 蒸発器上部管板
５３ 蒸発器下部管板
５４ａ、５４ｂ 蒸発器側板
５５ 蒸発器上部ヘッダ
５６蒸発器下部ヘッダ
６０ 排ガス流路
７０ 再生器管群
７１ 垂直伝熱管
７２ 再生器上部管板
７３ 再生器下部管板
７４ａ、７４ｂ 再生器側板
７５ 再生器上部ヘッダ
７６ 再生器下部ヘッダ
９１ バイパス流路
９２、９３ ダンパ
１０１ 吸収ヒートポンプ
Ａ 吸収器（吸収部）
ＡＬｉ 吸収液
Ｃ 凝縮器（凝縮部）
ＣＳ 冷媒蒸気
ＣＬ 冷媒液
ＤＥＮ 濃度センサ
Ｅ 蒸発器
Ｇ、Ｇ１、Ｇ２ 再生器
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３ 液面レベルセンサ
Ｐ 圧力センサ
Ｓ 蒸気
Ｖ１ 蒸気弁
Ｖ３ 冷媒供給弁
Ｗ１ 補給水
ＷＣ 冷却水
ＧＨ１、ＧＨ２、ＧＨ３、ＧＨ４ 排ガス
Ｘ１ 溶液熱交換器
Ｘ２ 熱交換器

Claims (5)

1. １００℃まで利用する熱源ガスであって、高温部分を利用した後、煙突から排出する前の排ガスにより冷媒を加熱して蒸発させる蒸発器と；
   前記蒸発した冷媒を吸収して吸収熱で被加熱媒体を加熱する吸収器と；
   前記吸収器で冷媒を吸収して濃度の低下した吸収液を前記熱源ガスにより加熱して再生する再生器とを備え；
   前記蒸発器は、
   蒸発器上部管板と、
   蒸発器下部管板と、
   前記蒸発器上部管板と蒸発器下部管板との間に設けられた、内側を液状の前記冷媒が流れる複数本の垂直伝熱管とを有し；
   前記再生器は、
   再生器上部管板と、
   再生器下部管板と、
   前記再生器上部管板と再生器下部管板との間に設けられた内側を前記吸収液が流れる複数本の垂直伝熱管とを有し；
   前記複数本の垂直伝熱管の外側を前記垂直伝熱管と交差して前記熱源ガスが流れるように構成され；
   前記複数本の垂直伝熱管は、前記蒸発器と、前記再生器とで、それぞれ蒸発器管群と再生器管群を構成し、前記蒸発器管群と再生器管群は、前記熱源ガスの流れに対して直線的に配列され；
   前記再生器管群は、前記熱源ガスの流れに対して、前記蒸発器管群の下流側に配置された；
   吸収ヒートポンプ。
2. 前記再生器上部管板は、前記蒸発器上部管板と一体の板で形成され、
   前記再生器下部管板は、前記蒸発器下部管板と一体の板で形成された、
   請求項１に記載の吸収ヒートポンプ。
3. 前記熱源ガスの流路中、前記蒸発器管群の下流側の端部から前記再生器管群をバイパスして、前記熱源ガスを前記再生器管群の下流側に流すバイパス流路と、前記バイパス流路中の前記熱源ガスの流れを制限する流れ制限手段を備える、請求項１又は請求項２に記載の吸収ヒートポンプ。
4. 前記熱源ガスの流路中、前記蒸発器管群と再生器管群との間に前記熱源ガスの流れを制限する流れ制限手段を備える、請求項１乃至請求項３に記載の吸収ヒートポンプ。
5. 前記再生器上部管板を含んで再生器上部ヘッダが構成され、前記再生器下部管板を含んで再生器下部ヘッダが構成され、前記再生器上部ヘッダから前記再生器下部ヘッダに前記吸収液を降下させる降液管を備える、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。

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