第二種吸収ヒートポンプシステム
【課題】通年に亘って、安定した運転状態を確保できる第二種吸収ヒートポンプシステムを得る。
【解決手段】凝縮器４の冷却媒体が循環して、大気と熱交換可能な大気側熱交換器６ａと、地中７と熱交換可能な地中側熱交換器７ａとを備え、被加熱媒体に求められる温度に従って決まる冷却媒体ｃの温度である所要冷却媒体温度より大気温度が低い場合に、冷却媒体ｃを大気側熱交換器６ａを介して放熱させ、所要冷却媒体温度より大気温度が高い場合に、冷却媒体ｃを地中側熱交換器７ａを介して放熱させる第１冷却媒体循環制御手段８ａを備える。
【解決手段】凝縮器４の冷却媒体が循環して、大気と熱交換可能な大気側熱交換器６ａと、地中７と熱交換可能な地中側熱交換器７ａとを備え、被加熱媒体に求められる温度に従って決まる冷却媒体ｃの温度である所要冷却媒体温度より大気温度が低い場合に、冷却媒体ｃを大気側熱交換器６ａを介して放熱させ、所要冷却媒体温度より大気温度が高い場合に、冷却媒体ｃを地中側熱交換器７ａを介して放熱させる第１冷却媒体循環制御手段８ａを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排熱ヒートポンプによる蒸気発生技術に関し、さらに、詳細には、冷媒液を加熱して冷媒蒸気を発生させる蒸発器と、吸収溶液が前記蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収する際の吸収熱で被加熱媒体を加熱する吸収器と、前記蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収して濃度が低くなった希溶液を導入し、当該希溶液を加熱することで、前記希溶液中の冷媒を蒸発させて前記希溶液よりも高濃度の濃溶液を生成する再生器と、前記再生器で蒸発した冷媒蒸気が導入され凝縮させて前記蒸発器に供給する冷媒液を生成する凝縮器とを備えて構成され、前記被加熱媒体の温度が、前記再生器において濃溶液を得るための加熱熱源の温度より高い熱出力を得ることができる第二種吸収ヒートポンプシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスエンジンやディーゼルエンジン等の原動機で発電し、その排熱で蒸気を得ることは、従来から広く行われてきた。このような排熱の利用形態としては、従来、原動機から発生する排気ガスを蒸気ボイラに導き、蒸気を得て排熱を利用してきた。最近、排熱源であるジャケット水（加熱熱源である加熱媒体の一例）をそのまま、あるいは、排気ガスと熱交換した後に、第二種吸収ヒートポンプに通じて蒸気を得ようとする研究が盛んである（非特許文献１）。
【０００３】
図３に、第二種吸収ヒートポンプの構成を、図４に臭化リチウム−水系のデューリング線図を示す。
図４のデューリング線図上の丸付き番号は、図３のシステム上の番号に対応している。
図３に示すように、第二種ヒートポンプは、冷媒液を加熱して冷媒蒸気を発生させる蒸発器１と、吸収溶液が前記蒸発器１で発生した冷媒蒸気を吸収する際の吸収熱で被加熱媒体を加熱する吸収器２と、前記蒸発器１で発生した冷媒蒸気を吸収して濃度が低くなった希溶液を導入し、当該希溶液を加熱することで、前記希溶液中の冷媒を蒸発させて前記希溶液よりも高濃度の濃溶液を生成する再生器３と、前記再生器３で蒸発した冷媒蒸気が導入され凝縮させて前記蒸発器１に供給する冷媒液を生成する凝縮器４とを備えて構成されている。
【０００４】
図３において、蒸発器１と吸収器２の圧力Ｐ´Ｈは再生器３と凝縮器４の圧力Ｐ´Ｌより高くなっている。これは、吸収冷凍機の場合と反対である。原理を簡単に説明すると、再生器３で、加熱熱源であるジャケット水によって冷媒である水を分離し、凝縮器４で凝縮させる。凝縮した水は加圧して蒸発器１に送り、再生器３で熱利用した後のジャケット水で蒸発させる。蒸発させた水は吸収器２において再生器３から送られた溶液であるＬＩＢｒ濃溶液に吸収され、その吸収熱によって温度が上昇する。吸収器２からその熱を被加熱媒体に回収すれば、ジャケット水よりも高い温度の熱出力が得られ、これで蒸気を得ることができる。吸収器２で蒸気を吸収した溶液は、減圧後に再生器３に返されサイクルを繰り返す。
【０００５】
さて、図４に示すデューリング線図上に各部の大まかな温度を示したが、再生器３と蒸発器１の温度はジャケット水温度Ｔｊによって決まり、凝縮器４の温度は冷却水Ｔｃの温度によって決まる。
再生器３と蒸発器１の温度が８５℃、凝縮器４の温度が３５℃であれば、図４に示すように吸収器２で得られる最高温度Ｔｄは１４２℃程度であり、これによって絶対圧０．３ＭＰａ（飽和温度１３３．５４℃）程度の蒸気を取り出せる。
【０００６】
【非特許文献１】日立評論 ２００７．０３ ｖｏｌ．８９ ＮＯ．０３ ２９０−２９１ 炭酸ガス削減への日立の取り組みと今後のエネルギーサービス事業展開
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、需要の多い０．４ＭＰａ（飽和温度１４３．６２℃）以上の蒸気を取り出すことは困難である。
このレベルの蒸気を取り出すには吸収器２の温度を１５０℃以上にしなければならない。
このための手法として、ジャケット水温度を上げる（図５に示す例では９０℃まで上げている）方法がある。また、吸収ヒートポンプを二重連結し、第一の吸収ヒートポンプで昇温した熱で、第二の吸収ヒートポンプを加熱する方法もある。しかし、前者はエンジン側の設計条件で制約される場合が多く、後者ではＣＯＰが個々のサイクルのＣＯＰの乗算になり、著しく低下する。
【０００８】
一方、これらが困難な場合、冷却水温度を下げて、凝縮圧力を下げてもよい。この場合、凝縮器温度は３０℃程度まで下げる必要がある。このためには、凝縮器４の温度と冷却水の温度との温度差Δｔを５℃とすれば、２５℃程度の冷却水が必要となる。しかしながら、大気と熱交換を行うクーリングタワーを用いる場合は、夏の最盛期に、この温度を超えることが多い。例えば、大阪府の８月の月平均日中最高温度は３２℃、平均温度は２６℃、月平均日中最低温度は２２℃程度である。従って、クーリングタワーにより得られる冷却水を、第二種吸収ヒートポンプの冷却水（低温の冷却媒体）とする技術には、通年の運転を考慮すると無理がある。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、通年に亘って、安定した運転状態を確保できる第二種吸収ヒートポンプシステムを得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明に係る冷媒液を加熱して冷媒蒸気を発生させる蒸発器と、
吸収溶液が前記蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収する際の吸収熱で被加熱媒体を加熱する吸収器と、
前記蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収して濃度が低くなった希溶液を導入し、当該希溶液を加熱することで、前記希溶液中の冷媒を蒸発させて前記希溶液よりも高濃度の濃溶液を生成する再生器と、
前記再生器で蒸発した冷媒蒸気が導入され凝縮させて前記蒸発器に供給する冷媒液を生成する凝縮器とを備えて構成され、
前記被加熱媒体の温度が、前記再生器において濃溶液を得るための加熱熱源の温度より高い熱出力を得る第二種吸収ヒートポンプシステムの第１特徴構成は、
前記凝縮器の冷却媒体が循環して、大気と熱交換可能な大気側熱交換器と、地中と熱交換可能な地中側熱交換器とを備え、
前記被加熱媒体に求められる温度に従って決まる前記冷却媒体の温度である所要冷却媒体温度より大気温度が低い場合に、前記大気温度より温度の低い地中に、前記冷却媒体を前記大気側熱交換器を介して放熱させ、前記所要冷却媒体温度より大気温度が高い場合に、前記冷却媒体を前記地中側熱交換器を介して放熱させる第１冷却媒体循環制御手段を備えたことにある。
【００１０】
まず、ヒートポンプ側の作動状態を図２に示すデューリング線図従って説明すると、凝縮器４に導入される冷却媒体温度を低下させることにより、凝縮器４、再生器３の圧力ＰＬを低下させることが可能となり（図示する例にあっては、凝縮器での冷媒の凝縮温度Ｔｃを３５℃から３０℃に低下させた例を示している）、吸収器２で得ることができる熱出力の温度Ｔｄを上昇でき（図示する例にあっては１４２℃から１５４℃に上昇させた例を示している）、結果的に、目的とする１４０℃近辺の蒸気を被加熱媒体を使用して得ることができる。この場合、凝縮器に導入される冷却媒体の温度としては、２５℃以下となっていることが必要となる。
【００１１】
さて、このような冷却媒体温度（最大２５℃）を得るための本願に係る手法であるが、本願にあっては、第１冷却媒体循環制御手段を設け、被加熱媒体に求められる温度に従って決まる冷却媒体の温度である所要冷却媒体温度（上記説明した例では２５℃）より大気温度が低い状況では、前記冷却媒体を前記大気側熱交換器を介して放熱させ、前記所要冷却媒体温度より大気温度が高い状況では、前記冷却媒体を前記地中側熱交換器を介して放熱させる。
【００１２】
よく知られているように、地中の温度は年間の平均温度に近く、概ね１５〜２０℃程度である。これに対して大気温は真夏日以外は２５℃以下のことが多いが、真夏日には、２５℃より高くなることもある。
【００１３】
そこで、本願においては、通常状態においては、大気側熱交換器を介して冷却媒体の熱を大気中に放熱させ、大気温度が所要冷却媒体温度より高くなった場合に、この温度より低く維持されている地中に冷却媒体の熱を放出させる。
結果、通用の大気側熱交換器を設備するとともに、例えば、真夏日といった高温日のみ地中へ放熱する構成を採用することで、比較的小型の地中側熱交換器を採用しても、通年に亘って、安定した運転状態を確保できる。
【００１４】
そして、本願にあっては、主には大気側を冷熱を得るのに利用し、大気側では良好に運転できない場合にのみ地中側を利用するため、基本的には従来型の設備構成を利用しながら、通年に亘って良好に運転できるシステムを容易に得ることができる。
本発明に係る第二種吸収ヒートポンプシステムの第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、前記大気側熱交換器と前記地中側熱交換器との間に、前記冷却媒体が循環可能に構成され、前記大気温度が地中温度より低下し、前記大気側熱交換器と前記地中側熱交換器との間を前記冷却媒体が循環して、大気側から地中側へ冷熱搬送が可能な地中冷却可能状態において、前記冷却媒体を前記大気側熱交換器と前記地中側熱交換器との間で循環させる第２冷却媒体循環制御手段を備えた点にある。
【００１５】
上記第２特徴構成によれば、第２冷却媒体循環制御手段の働きにより、前記大気温度が地中温度より低下し、前記大気側熱交換器と前記地中側熱交換器との間を前記冷却媒体が循環して、大気側から地中側へ冷熱搬送が可能な地中冷却可能状態において、前記冷却媒体を前記大気側熱交換器と前記地中側熱交換器との間で循環させる。
即ち、第２冷却媒体循環手段は、大気温度（大気の湿球温度）が地中温度よりも低下した場合は、上昇した地中温度を低下させて回復するようにしておくことで、さらに、小規模の地中熱交換器を効果的に利用でき、更なるコストダウンに繋がる。
【００１６】
本発明に係る第二種吸収ヒートポンプシステムの第３特徴構成は、上記第１又は第２特徴構成に加えて、前記再生器内の溶液が、溶液に結晶が発生する結晶発生状態となるのを抑制する結晶発生状態抑制手段を備えた点にある。
【００１７】
上記第３特徴構成によれば、再生器における結晶の発生を抑制でき、良好な運転状態を維持できる。
さらに具体的には、本願の第５特徴構成のように、
前記冷媒が水で、前記吸収溶液が臭化リチウム水溶液である場合、
前記結晶発生状態抑制手段が、
前記再生器の圧力を計測し、あるいは前記凝縮器の温度を計測して再生器の圧力である凝縮圧力を計算し、
当該再生器の圧力の関数として決まる結晶開始温度未満に再生器温度を維持するように制御する。
【００１８】
本願のように、温度の低い冷却媒体を使用し凝縮器を冷却する場合、注意しなければならないのは、冷却しすぎると、ＬｉＢｒ結晶線（図２参照）に到達してしまい、溶液が結晶化してしまうことである。
そこで、先に説明した図２に示すサイクル（図上、太い実線で示す）の右下位置（番号丸付き数字３で示す）が常に結晶線（図上、太い一点鎖線で示す）の左上に来るように制御する。この制御は、再生器３の圧力が判れば、結晶線の温度が判るので、サイクル上丸付き番号３で示す位置の温度が、その圧力における結晶線の温度より高くなりそうなら、温度の上昇を抑制するのである。この抑制に関しては、例えば、凝縮器に供給する冷却媒体の温度を上げるか、冷却媒体の量を減少させて、凝縮器及び再生器の圧力を上昇させて、再生器温度の上昇を抑制することができる。このようにして、良好な運転状態を維持できる。
ここで、再生器の圧力は直接計測してもよいが、再生器の圧力は凝縮器の凝縮圧力に等しいので凝縮器の温度を計測して間接的に求めることもでき、容易に結晶発生状態抑制手段を実現できる。
【００１９】
さて、本発明に係る第二種吸収ヒートポンプシステムの第４特徴構成は、上記第１〜第３特徴構成に加えて、前記再生器の加熱媒体を前記再生器における前記希溶液の加熱後、前記蒸発器に送り、前記蒸発器において前記冷媒の蒸発の加熱に使用する構成で、再生器導入前の前記加熱媒体が８０℃〜９５℃の範囲にある温水であることにある。
【００２０】
一度、熱回収を経て、従来、利用されず、捨てられることが多かった、８０℃〜９５℃の範囲にある温水の保有する熱を、効率的に回収して利用することができる。
以上より、コストを抑えつつ、８０〜９５℃の温水駆動の第二種吸収ヒートポンプで０．４ＭＰａ程度の蒸気を、良好に取り出せる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本願の第二種吸収ヒートポンプシステム１００を、図面に基づいて説明する。図１は、本願に係る第二種吸収ヒートポンプシステム１００の構成を示す図であり、図２は、当該第二種吸収ヒートポンプシステム１００の作動状態に対応するデューリング線図である。
【００２２】
本願に係る第二種吸収ヒートポンプシステム１００は、蒸発器１、吸収器２、再生器３及び凝縮器４からなる吸収ヒートポンプ５と、前記凝縮器４で回収された凝縮熱を冷却媒体（具体的には冷却水）ｃ０を介して大気に放出するための大気側熱交換器６ａを備えたクーリングタワー６と、凝縮熱を冷却媒体ｃ０を介して地中７に放出するための地中側熱交換器７ａと、前記冷却媒体ｃ０の循環経路Ｌ（Ｌ１，Ｌ２）を決定する制御装置８とを主要機器として備えている。
以下、順に説明する。
【００２３】
第二種吸収ヒートポンプ
この第二種吸収ヒートポンプ５は、冷媒液ｗ（液状態にある冷媒ｃ）を加熱して冷媒蒸気ｖを発生させる蒸発器１と、吸収溶液ｄが前記蒸発器１で発生した冷媒蒸気ｖを吸収する際の吸収熱で被加熱媒体ｈを加熱する吸収器２と、前記蒸発器１で発生した冷媒蒸気ｖを吸収して濃度が低くなった希溶液ｄ１を導入し、当該希溶液ｄ１を加熱することで、前記希溶液中の冷媒を蒸発させて前記希溶液よりも高濃度の濃溶液ｄ２を生成する再生器３と、前記再生器３で蒸発した冷媒蒸気ｖが導入され凝縮させて蒸発器１に供給する冷媒液ｗを生成する凝縮器４とを備えて構成されている。ここで、具体的には、前記冷媒ｃは水であり、吸収溶液ｄが臭化リチウム水溶液である。
【００２４】
本願に係る第二種ヒートポンプ５の熱源及び熱出力に関して説明すると、図１に示すように、エンジン９等のジャケット水である加熱熱源（低温熱源と呼ぶことがある）としての温水が流れる、温水流路１０が、再生器３から蒸発器１に渡って設けられている。従って、温水が保有する熱は、再生器３における吸収溶液ｄの再生（希溶液から濃溶液への再生）に使用されるとともに、蒸発器１における冷媒ｃの蒸発に使用される。結果、低温熱源である温水から低温温熱が回収される。具体的には、ジャケット水は高温側（９５℃より高温）の熱回収を経ており、本願に係る再生器３へ導入される段階で８０℃〜９５℃となっている。
【００２５】
一方、凝縮器４には、クーリングタワー６において冷却された、又は地中において冷却された冷却媒体ｃ０としての冷却水が導入される凝縮熱交換器４ａが設けられている。従って、冷却水が保有する冷熱により、凝縮器４に導かれた冷媒蒸気ｖが凝縮する。換言すると、冷媒蒸気ｖの温熱は凝縮器４において回収され、クーリングタワー６に送られた場合は大気側熱交換器６ａを介して大気に放出され、地中７に送られた場合は地中側熱交換器７ａを介して地中に放出される。ここで、地中側熱交換機７ａは図示する例では、地中に埋めたＵ字管である。但し、地中熱交換器にはスリンキー等他の形態のものでも構わない。
【００２６】
そして、吸収溶液ｄは再生器３（低温熱源から得た熱により再生されて希溶液ｄ１から濃溶液ｄ２となる）と吸収器２（冷媒を吸収して濃溶液ｄ２ら希溶液ｄ１となる）との間を循環して、冷媒ｃは相変化を伴って再生器３、凝縮器４、蒸発器１及び吸収器２を循環して作動する。
【００２７】
従って、吸収器２においては、再生器３から送られてくる濃溶液ｄ２は、別途、蒸発器１において蒸発し、当該吸収器２に送られてくる冷媒蒸気ｖを吸収する。この吸収時に発生する温熱は、吸収器２に備えられる熱交換器２ａを介して、被加熱媒体ｈにより回収して、熱出力を得ることができる。この被加熱媒体ｈの温度は、低温熱源の温度より高温とすることができる。
【００２８】
以上は、第二種吸収ヒートポンプ５の構成及び作動に関する説明であるが、以下、凝縮器４での凝縮熱の回収に使用する冷却水の循環冷却に関して説明する。
先にも説明したように、凝縮器４内に設けられた凝縮熱交換器４ａとクーリングタワー６に設けられた大気側熱交換器６ａ、又は、凝縮熱交換器４ａと地中７の地中側熱交換器７ａとの間には、冷却水が循環するように構成されている。
【００２９】
図１にＬ１で示す第１循環路が凝縮熱を大気側に放出する大気側放出循環状態で使用する循環路（破線矢印で示す）であり、図１にＬ２で示す第２循環路が凝縮熱を地中側に放出する地中側放出循環状態で使用する循環路（実線矢印で示す）である。
さらに、本願に係る第二種吸収ヒートポンプシステム１００は、図示は省略するが、大気側熱交換器６ａと地中側熱交換器７ａとを循環する第３循環路を形成可能とされており、この第３循環路を形成した状態では、大気温が地中温より低い状態で、クーリングタワー６で生成される冷却水を地中に循環させることで、地中温度を低下させることができる。この大気側熱交換器６ａと地中側熱交換器７ａとの冷却水の循環については、ヒートポンプ停止時に図１の回路をそのまま利用してもよいし、地中側熱交換器７ａの近傍に冷却用のチューブ（たとえばダブルＵチューブ）を併設することで対処してもよい。
【００３０】
以上が、凝縮器４の冷却水の循環系統の説明であるが、以下、これら循環路の使用形態に関して説明する。
図１に示すように、この第二種吸収ヒートポンプシステム１００には制御装置８が備えられており、この制御装置８が、第１冷却媒体循環制御手段８ａ、第２冷却媒体循環制御手段８ｂ及び結晶発生状態抑制手段８ｃを成すように構成されている。
第１冷却媒体循環制御手段８ａは、被加熱媒体に求められる温度に従って決まる冷却媒体の温度である所要冷却媒体温度より大気温度が低い場合に、冷却媒体を大気側熱交換器６ａを介して放熱させ、所要冷却媒体温度より大気温度が高い場合に、冷却媒体を地中側熱交換器７ａを介して放熱させる。
【００３１】
ここで、所要冷却媒体温度とは、被加熱媒体ｈに求められる温度に従って決まる冷却媒体ｃ０の温度であり、図２に示すように、例えば、被加熱媒体ｈに求められる温度Ｔｄが１５４℃である場合に、凝縮器温度Ｔｃは３０℃程度となり、冷却媒体に求められる温度は２５℃となる。
そして、第１冷却媒体循環制御手段８ａは、所要冷却媒体温度より大気温度が低い場合に、前記第１循環路Ｌ１を冷却媒体ｃ０を循環させ、凝縮熱を大気側熱交換器６ａを介して放熱させる。一方、所要冷却媒体温度より大気温度が高い場合には、前記第２循環路Ｌ２を冷却媒体ｃ０を循環させ、凝縮熱を地中側熱交換器７ａを介して放熱させる。
結果、冷却媒体ｃ０の温度を所要冷却媒体温度以下に維持しながら、第二種吸収ヒートポンプシステムを良好に作動させることができる。
【００３２】
さらに、第２冷却媒体循環制御手段８ｂは、大気温度が地中温度より低下し、大気側熱交換器６ａと地中側熱交換器７ａとの間を前記冷却媒体が循環して、大気側から地中側へ冷熱搬送が可能な地中冷却可能状態において、冷却媒体を大気側熱交換器６ａと地中側熱交換器７ａとの間で循環させる。即ち、第３循環路を形成して、両熱交換器６ａ，７ａ間を冷却媒体を循環させ、地中を大気が有する冷熱で冷却する。ここで、大気の温度は、具体的には、クーリングタワー６に備えられる大気側熱交換器６ａを使用することから、大気の湿球温度となる。このように、大気側から地中を冷却することが可能な状況では、地中を冷却しておくことで、地中側熱交換器７ａの小型化を図ることができる。
【００３３】
結晶発生状態抑制手段８ｃは、再生器３における溶液の状態を、溶液に結晶が発生する結晶発生状態となるのを抑制する機能を果たす。さらに具体的には、この結晶発生抑制手段８ｃは、再生器３の圧力を計測する計測機構、あるいは凝縮器４の温度を計測する計測機構の計測結果から再生器圧力に等しい凝縮圧力を求める凝縮圧力導出手段８ｄを備え、求まる再生器圧力から当該再生器圧力の関数として決まる結晶開始温度未満に再生器温度を維持するように、前記凝縮器４に供給する冷却水の温度又は流量を制御する。このとき、再生器温度を予めモニターしておき、例えば、再生器温度が、温度上昇状態で、結晶開始温度に近づきつつある状態で、凝縮器４に供給する冷却水の温度を上昇させる、又は同温のまま水量を低減し、再生器圧力を上昇させることで、再生器温度を結晶開始温度未満に維持することができる。
このように再生器温度を管理することで、結晶を起こすことなく、システムを良好に運転維持できる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
通年に亘って、安定した運転状態を確保できる第二種吸収ヒートポンプシステムを得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本願に係る第二種吸収ヒートポンプシステムの構成を示す図
【図２】本願に係る第二種吸収シートポンプの作動状態におけるデューリング線図
【図３】従来の第二種吸収ヒートポンプの構成を示す図
【図４】従来の第二種吸収シートポンプの作動状態におけるデューリング線図
【図５】高温の熱出力を得るために熱源温度を上昇させた場合のデューリング線図
【符号の説明】
【００３６】
１：蒸発器
２：吸収器
３：再生器
４：凝縮器
４ａ：凝縮器熱交換器
６：クーリングタワー
６ａ：大気側熱交換器
７：地中
７ａ：地中側熱交換器
８：制御装置
８ａ：第１冷却媒体循環制御手段
８ｂ：第２冷却媒体循環制御手段
８ｃ：結晶発生状態抑制手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排熱ヒートポンプによる蒸気発生技術に関し、さらに、詳細には、冷媒液を加熱して冷媒蒸気を発生させる蒸発器と、吸収溶液が前記蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収する際の吸収熱で被加熱媒体を加熱する吸収器と、前記蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収して濃度が低くなった希溶液を導入し、当該希溶液を加熱することで、前記希溶液中の冷媒を蒸発させて前記希溶液よりも高濃度の濃溶液を生成する再生器と、前記再生器で蒸発した冷媒蒸気が導入され凝縮させて前記蒸発器に供給する冷媒液を生成する凝縮器とを備えて構成され、前記被加熱媒体の温度が、前記再生器において濃溶液を得るための加熱熱源の温度より高い熱出力を得ることができる第二種吸収ヒートポンプシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスエンジンやディーゼルエンジン等の原動機で発電し、その排熱で蒸気を得ることは、従来から広く行われてきた。このような排熱の利用形態としては、従来、原動機から発生する排気ガスを蒸気ボイラに導き、蒸気を得て排熱を利用してきた。最近、排熱源であるジャケット水（加熱熱源である加熱媒体の一例）をそのまま、あるいは、排気ガスと熱交換した後に、第二種吸収ヒートポンプに通じて蒸気を得ようとする研究が盛んである（非特許文献１）。
【０００３】
図３に、第二種吸収ヒートポンプの構成を、図４に臭化リチウム−水系のデューリング線図を示す。
図４のデューリング線図上の丸付き番号は、図３のシステム上の番号に対応している。
図３に示すように、第二種ヒートポンプは、冷媒液を加熱して冷媒蒸気を発生させる蒸発器１と、吸収溶液が前記蒸発器１で発生した冷媒蒸気を吸収する際の吸収熱で被加熱媒体を加熱する吸収器２と、前記蒸発器１で発生した冷媒蒸気を吸収して濃度が低くなった希溶液を導入し、当該希溶液を加熱することで、前記希溶液中の冷媒を蒸発させて前記希溶液よりも高濃度の濃溶液を生成する再生器３と、前記再生器３で蒸発した冷媒蒸気が導入され凝縮させて前記蒸発器１に供給する冷媒液を生成する凝縮器４とを備えて構成されている。
【０００４】
図３において、蒸発器１と吸収器２の圧力Ｐ´Ｈは再生器３と凝縮器４の圧力Ｐ´Ｌより高くなっている。これは、吸収冷凍機の場合と反対である。原理を簡単に説明すると、再生器３で、加熱熱源であるジャケット水によって冷媒である水を分離し、凝縮器４で凝縮させる。凝縮した水は加圧して蒸発器１に送り、再生器３で熱利用した後のジャケット水で蒸発させる。蒸発させた水は吸収器２において再生器３から送られた溶液であるＬＩＢｒ濃溶液に吸収され、その吸収熱によって温度が上昇する。吸収器２からその熱を被加熱媒体に回収すれば、ジャケット水よりも高い温度の熱出力が得られ、これで蒸気を得ることができる。吸収器２で蒸気を吸収した溶液は、減圧後に再生器３に返されサイクルを繰り返す。
【０００５】
さて、図４に示すデューリング線図上に各部の大まかな温度を示したが、再生器３と蒸発器１の温度はジャケット水温度Ｔｊによって決まり、凝縮器４の温度は冷却水Ｔｃの温度によって決まる。
再生器３と蒸発器１の温度が８５℃、凝縮器４の温度が３５℃であれば、図４に示すように吸収器２で得られる最高温度Ｔｄは１４２℃程度であり、これによって絶対圧０．３ＭＰａ（飽和温度１３３．５４℃）程度の蒸気を取り出せる。
【０００６】
【非特許文献１】日立評論 ２００７．０３ ｖｏｌ．８９ ＮＯ．０３ ２９０−２９１ 炭酸ガス削減への日立の取り組みと今後のエネルギーサービス事業展開
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、需要の多い０．４ＭＰａ（飽和温度１４３．６２℃）以上の蒸気を取り出すことは困難である。
このレベルの蒸気を取り出すには吸収器２の温度を１５０℃以上にしなければならない。
このための手法として、ジャケット水温度を上げる（図５に示す例では９０℃まで上げている）方法がある。また、吸収ヒートポンプを二重連結し、第一の吸収ヒートポンプで昇温した熱で、第二の吸収ヒートポンプを加熱する方法もある。しかし、前者はエンジン側の設計条件で制約される場合が多く、後者ではＣＯＰが個々のサイクルのＣＯＰの乗算になり、著しく低下する。
【０００８】
一方、これらが困難な場合、冷却水温度を下げて、凝縮圧力を下げてもよい。この場合、凝縮器温度は３０℃程度まで下げる必要がある。このためには、凝縮器４の温度と冷却水の温度との温度差Δｔを５℃とすれば、２５℃程度の冷却水が必要となる。しかしながら、大気と熱交換を行うクーリングタワーを用いる場合は、夏の最盛期に、この温度を超えることが多い。例えば、大阪府の８月の月平均日中最高温度は３２℃、平均温度は２６℃、月平均日中最低温度は２２℃程度である。従って、クーリングタワーにより得られる冷却水を、第二種吸収ヒートポンプの冷却水（低温の冷却媒体）とする技術には、通年の運転を考慮すると無理がある。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、通年に亘って、安定した運転状態を確保できる第二種吸収ヒートポンプシステムを得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明に係る冷媒液を加熱して冷媒蒸気を発生させる蒸発器と、
吸収溶液が前記蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収する際の吸収熱で被加熱媒体を加熱する吸収器と、
前記蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収して濃度が低くなった希溶液を導入し、当該希溶液を加熱することで、前記希溶液中の冷媒を蒸発させて前記希溶液よりも高濃度の濃溶液を生成する再生器と、
前記再生器で蒸発した冷媒蒸気が導入され凝縮させて前記蒸発器に供給する冷媒液を生成する凝縮器とを備えて構成され、
前記被加熱媒体の温度が、前記再生器において濃溶液を得るための加熱熱源の温度より高い熱出力を得る第二種吸収ヒートポンプシステムの第１特徴構成は、
前記凝縮器の冷却媒体が循環して、大気と熱交換可能な大気側熱交換器と、地中と熱交換可能な地中側熱交換器とを備え、
前記被加熱媒体に求められる温度に従って決まる前記冷却媒体の温度である所要冷却媒体温度より大気温度が低い場合に、前記大気温度より温度の低い地中に、前記冷却媒体を前記大気側熱交換器を介して放熱させ、前記所要冷却媒体温度より大気温度が高い場合に、前記冷却媒体を前記地中側熱交換器を介して放熱させる第１冷却媒体循環制御手段を備えたことにある。
【００１０】
まず、ヒートポンプ側の作動状態を図２に示すデューリング線図従って説明すると、凝縮器４に導入される冷却媒体温度を低下させることにより、凝縮器４、再生器３の圧力ＰＬを低下させることが可能となり（図示する例にあっては、凝縮器での冷媒の凝縮温度Ｔｃを３５℃から３０℃に低下させた例を示している）、吸収器２で得ることができる熱出力の温度Ｔｄを上昇でき（図示する例にあっては１４２℃から１５４℃に上昇させた例を示している）、結果的に、目的とする１４０℃近辺の蒸気を被加熱媒体を使用して得ることができる。この場合、凝縮器に導入される冷却媒体の温度としては、２５℃以下となっていることが必要となる。
【００１１】
さて、このような冷却媒体温度（最大２５℃）を得るための本願に係る手法であるが、本願にあっては、第１冷却媒体循環制御手段を設け、被加熱媒体に求められる温度に従って決まる冷却媒体の温度である所要冷却媒体温度（上記説明した例では２５℃）より大気温度が低い状況では、前記冷却媒体を前記大気側熱交換器を介して放熱させ、前記所要冷却媒体温度より大気温度が高い状況では、前記冷却媒体を前記地中側熱交換器を介して放熱させる。
【００１２】
よく知られているように、地中の温度は年間の平均温度に近く、概ね１５〜２０℃程度である。これに対して大気温は真夏日以外は２５℃以下のことが多いが、真夏日には、２５℃より高くなることもある。
【００１３】
そこで、本願においては、通常状態においては、大気側熱交換器を介して冷却媒体の熱を大気中に放熱させ、大気温度が所要冷却媒体温度より高くなった場合に、この温度より低く維持されている地中に冷却媒体の熱を放出させる。
結果、通用の大気側熱交換器を設備するとともに、例えば、真夏日といった高温日のみ地中へ放熱する構成を採用することで、比較的小型の地中側熱交換器を採用しても、通年に亘って、安定した運転状態を確保できる。
【００１４】
そして、本願にあっては、主には大気側を冷熱を得るのに利用し、大気側では良好に運転できない場合にのみ地中側を利用するため、基本的には従来型の設備構成を利用しながら、通年に亘って良好に運転できるシステムを容易に得ることができる。
本発明に係る第二種吸収ヒートポンプシステムの第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、前記大気側熱交換器と前記地中側熱交換器との間に、前記冷却媒体が循環可能に構成され、前記大気温度が地中温度より低下し、前記大気側熱交換器と前記地中側熱交換器との間を前記冷却媒体が循環して、大気側から地中側へ冷熱搬送が可能な地中冷却可能状態において、前記冷却媒体を前記大気側熱交換器と前記地中側熱交換器との間で循環させる第２冷却媒体循環制御手段を備えた点にある。
【００１５】
上記第２特徴構成によれば、第２冷却媒体循環制御手段の働きにより、前記大気温度が地中温度より低下し、前記大気側熱交換器と前記地中側熱交換器との間を前記冷却媒体が循環して、大気側から地中側へ冷熱搬送が可能な地中冷却可能状態において、前記冷却媒体を前記大気側熱交換器と前記地中側熱交換器との間で循環させる。
即ち、第２冷却媒体循環手段は、大気温度（大気の湿球温度）が地中温度よりも低下した場合は、上昇した地中温度を低下させて回復するようにしておくことで、さらに、小規模の地中熱交換器を効果的に利用でき、更なるコストダウンに繋がる。
【００１６】
本発明に係る第二種吸収ヒートポンプシステムの第３特徴構成は、上記第１又は第２特徴構成に加えて、前記再生器内の溶液が、溶液に結晶が発生する結晶発生状態となるのを抑制する結晶発生状態抑制手段を備えた点にある。
【００１７】
上記第３特徴構成によれば、再生器における結晶の発生を抑制でき、良好な運転状態を維持できる。
さらに具体的には、本願の第５特徴構成のように、
前記冷媒が水で、前記吸収溶液が臭化リチウム水溶液である場合、
前記結晶発生状態抑制手段が、
前記再生器の圧力を計測し、あるいは前記凝縮器の温度を計測して再生器の圧力である凝縮圧力を計算し、
当該再生器の圧力の関数として決まる結晶開始温度未満に再生器温度を維持するように制御する。
【００１８】
本願のように、温度の低い冷却媒体を使用し凝縮器を冷却する場合、注意しなければならないのは、冷却しすぎると、ＬｉＢｒ結晶線（図２参照）に到達してしまい、溶液が結晶化してしまうことである。
そこで、先に説明した図２に示すサイクル（図上、太い実線で示す）の右下位置（番号丸付き数字３で示す）が常に結晶線（図上、太い一点鎖線で示す）の左上に来るように制御する。この制御は、再生器３の圧力が判れば、結晶線の温度が判るので、サイクル上丸付き番号３で示す位置の温度が、その圧力における結晶線の温度より高くなりそうなら、温度の上昇を抑制するのである。この抑制に関しては、例えば、凝縮器に供給する冷却媒体の温度を上げるか、冷却媒体の量を減少させて、凝縮器及び再生器の圧力を上昇させて、再生器温度の上昇を抑制することができる。このようにして、良好な運転状態を維持できる。
ここで、再生器の圧力は直接計測してもよいが、再生器の圧力は凝縮器の凝縮圧力に等しいので凝縮器の温度を計測して間接的に求めることもでき、容易に結晶発生状態抑制手段を実現できる。
【００１９】
さて、本発明に係る第二種吸収ヒートポンプシステムの第４特徴構成は、上記第１〜第３特徴構成に加えて、前記再生器の加熱媒体を前記再生器における前記希溶液の加熱後、前記蒸発器に送り、前記蒸発器において前記冷媒の蒸発の加熱に使用する構成で、再生器導入前の前記加熱媒体が８０℃〜９５℃の範囲にある温水であることにある。
【００２０】
一度、熱回収を経て、従来、利用されず、捨てられることが多かった、８０℃〜９５℃の範囲にある温水の保有する熱を、効率的に回収して利用することができる。
以上より、コストを抑えつつ、８０〜９５℃の温水駆動の第二種吸収ヒートポンプで０．４ＭＰａ程度の蒸気を、良好に取り出せる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本願の第二種吸収ヒートポンプシステム１００を、図面に基づいて説明する。図１は、本願に係る第二種吸収ヒートポンプシステム１００の構成を示す図であり、図２は、当該第二種吸収ヒートポンプシステム１００の作動状態に対応するデューリング線図である。
【００２２】
本願に係る第二種吸収ヒートポンプシステム１００は、蒸発器１、吸収器２、再生器３及び凝縮器４からなる吸収ヒートポンプ５と、前記凝縮器４で回収された凝縮熱を冷却媒体（具体的には冷却水）ｃ０を介して大気に放出するための大気側熱交換器６ａを備えたクーリングタワー６と、凝縮熱を冷却媒体ｃ０を介して地中７に放出するための地中側熱交換器７ａと、前記冷却媒体ｃ０の循環経路Ｌ（Ｌ１，Ｌ２）を決定する制御装置８とを主要機器として備えている。
以下、順に説明する。
【００２３】
第二種吸収ヒートポンプ
この第二種吸収ヒートポンプ５は、冷媒液ｗ（液状態にある冷媒ｃ）を加熱して冷媒蒸気ｖを発生させる蒸発器１と、吸収溶液ｄが前記蒸発器１で発生した冷媒蒸気ｖを吸収する際の吸収熱で被加熱媒体ｈを加熱する吸収器２と、前記蒸発器１で発生した冷媒蒸気ｖを吸収して濃度が低くなった希溶液ｄ１を導入し、当該希溶液ｄ１を加熱することで、前記希溶液中の冷媒を蒸発させて前記希溶液よりも高濃度の濃溶液ｄ２を生成する再生器３と、前記再生器３で蒸発した冷媒蒸気ｖが導入され凝縮させて蒸発器１に供給する冷媒液ｗを生成する凝縮器４とを備えて構成されている。ここで、具体的には、前記冷媒ｃは水であり、吸収溶液ｄが臭化リチウム水溶液である。
【００２４】
本願に係る第二種ヒートポンプ５の熱源及び熱出力に関して説明すると、図１に示すように、エンジン９等のジャケット水である加熱熱源（低温熱源と呼ぶことがある）としての温水が流れる、温水流路１０が、再生器３から蒸発器１に渡って設けられている。従って、温水が保有する熱は、再生器３における吸収溶液ｄの再生（希溶液から濃溶液への再生）に使用されるとともに、蒸発器１における冷媒ｃの蒸発に使用される。結果、低温熱源である温水から低温温熱が回収される。具体的には、ジャケット水は高温側（９５℃より高温）の熱回収を経ており、本願に係る再生器３へ導入される段階で８０℃〜９５℃となっている。
【００２５】
一方、凝縮器４には、クーリングタワー６において冷却された、又は地中において冷却された冷却媒体ｃ０としての冷却水が導入される凝縮熱交換器４ａが設けられている。従って、冷却水が保有する冷熱により、凝縮器４に導かれた冷媒蒸気ｖが凝縮する。換言すると、冷媒蒸気ｖの温熱は凝縮器４において回収され、クーリングタワー６に送られた場合は大気側熱交換器６ａを介して大気に放出され、地中７に送られた場合は地中側熱交換器７ａを介して地中に放出される。ここで、地中側熱交換機７ａは図示する例では、地中に埋めたＵ字管である。但し、地中熱交換器にはスリンキー等他の形態のものでも構わない。
【００２６】
そして、吸収溶液ｄは再生器３（低温熱源から得た熱により再生されて希溶液ｄ１から濃溶液ｄ２となる）と吸収器２（冷媒を吸収して濃溶液ｄ２ら希溶液ｄ１となる）との間を循環して、冷媒ｃは相変化を伴って再生器３、凝縮器４、蒸発器１及び吸収器２を循環して作動する。
【００２７】
従って、吸収器２においては、再生器３から送られてくる濃溶液ｄ２は、別途、蒸発器１において蒸発し、当該吸収器２に送られてくる冷媒蒸気ｖを吸収する。この吸収時に発生する温熱は、吸収器２に備えられる熱交換器２ａを介して、被加熱媒体ｈにより回収して、熱出力を得ることができる。この被加熱媒体ｈの温度は、低温熱源の温度より高温とすることができる。
【００２８】
以上は、第二種吸収ヒートポンプ５の構成及び作動に関する説明であるが、以下、凝縮器４での凝縮熱の回収に使用する冷却水の循環冷却に関して説明する。
先にも説明したように、凝縮器４内に設けられた凝縮熱交換器４ａとクーリングタワー６に設けられた大気側熱交換器６ａ、又は、凝縮熱交換器４ａと地中７の地中側熱交換器７ａとの間には、冷却水が循環するように構成されている。
【００２９】
図１にＬ１で示す第１循環路が凝縮熱を大気側に放出する大気側放出循環状態で使用する循環路（破線矢印で示す）であり、図１にＬ２で示す第２循環路が凝縮熱を地中側に放出する地中側放出循環状態で使用する循環路（実線矢印で示す）である。
さらに、本願に係る第二種吸収ヒートポンプシステム１００は、図示は省略するが、大気側熱交換器６ａと地中側熱交換器７ａとを循環する第３循環路を形成可能とされており、この第３循環路を形成した状態では、大気温が地中温より低い状態で、クーリングタワー６で生成される冷却水を地中に循環させることで、地中温度を低下させることができる。この大気側熱交換器６ａと地中側熱交換器７ａとの冷却水の循環については、ヒートポンプ停止時に図１の回路をそのまま利用してもよいし、地中側熱交換器７ａの近傍に冷却用のチューブ（たとえばダブルＵチューブ）を併設することで対処してもよい。
【００３０】
以上が、凝縮器４の冷却水の循環系統の説明であるが、以下、これら循環路の使用形態に関して説明する。
図１に示すように、この第二種吸収ヒートポンプシステム１００には制御装置８が備えられており、この制御装置８が、第１冷却媒体循環制御手段８ａ、第２冷却媒体循環制御手段８ｂ及び結晶発生状態抑制手段８ｃを成すように構成されている。
第１冷却媒体循環制御手段８ａは、被加熱媒体に求められる温度に従って決まる冷却媒体の温度である所要冷却媒体温度より大気温度が低い場合に、冷却媒体を大気側熱交換器６ａを介して放熱させ、所要冷却媒体温度より大気温度が高い場合に、冷却媒体を地中側熱交換器７ａを介して放熱させる。
【００３１】
ここで、所要冷却媒体温度とは、被加熱媒体ｈに求められる温度に従って決まる冷却媒体ｃ０の温度であり、図２に示すように、例えば、被加熱媒体ｈに求められる温度Ｔｄが１５４℃である場合に、凝縮器温度Ｔｃは３０℃程度となり、冷却媒体に求められる温度は２５℃となる。
そして、第１冷却媒体循環制御手段８ａは、所要冷却媒体温度より大気温度が低い場合に、前記第１循環路Ｌ１を冷却媒体ｃ０を循環させ、凝縮熱を大気側熱交換器６ａを介して放熱させる。一方、所要冷却媒体温度より大気温度が高い場合には、前記第２循環路Ｌ２を冷却媒体ｃ０を循環させ、凝縮熱を地中側熱交換器７ａを介して放熱させる。
結果、冷却媒体ｃ０の温度を所要冷却媒体温度以下に維持しながら、第二種吸収ヒートポンプシステムを良好に作動させることができる。
【００３２】
さらに、第２冷却媒体循環制御手段８ｂは、大気温度が地中温度より低下し、大気側熱交換器６ａと地中側熱交換器７ａとの間を前記冷却媒体が循環して、大気側から地中側へ冷熱搬送が可能な地中冷却可能状態において、冷却媒体を大気側熱交換器６ａと地中側熱交換器７ａとの間で循環させる。即ち、第３循環路を形成して、両熱交換器６ａ，７ａ間を冷却媒体を循環させ、地中を大気が有する冷熱で冷却する。ここで、大気の温度は、具体的には、クーリングタワー６に備えられる大気側熱交換器６ａを使用することから、大気の湿球温度となる。このように、大気側から地中を冷却することが可能な状況では、地中を冷却しておくことで、地中側熱交換器７ａの小型化を図ることができる。
【００３３】
結晶発生状態抑制手段８ｃは、再生器３における溶液の状態を、溶液に結晶が発生する結晶発生状態となるのを抑制する機能を果たす。さらに具体的には、この結晶発生抑制手段８ｃは、再生器３の圧力を計測する計測機構、あるいは凝縮器４の温度を計測する計測機構の計測結果から再生器圧力に等しい凝縮圧力を求める凝縮圧力導出手段８ｄを備え、求まる再生器圧力から当該再生器圧力の関数として決まる結晶開始温度未満に再生器温度を維持するように、前記凝縮器４に供給する冷却水の温度又は流量を制御する。このとき、再生器温度を予めモニターしておき、例えば、再生器温度が、温度上昇状態で、結晶開始温度に近づきつつある状態で、凝縮器４に供給する冷却水の温度を上昇させる、又は同温のまま水量を低減し、再生器圧力を上昇させることで、再生器温度を結晶開始温度未満に維持することができる。
このように再生器温度を管理することで、結晶を起こすことなく、システムを良好に運転維持できる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
通年に亘って、安定した運転状態を確保できる第二種吸収ヒートポンプシステムを得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本願に係る第二種吸収ヒートポンプシステムの構成を示す図
【図２】本願に係る第二種吸収シートポンプの作動状態におけるデューリング線図
【図３】従来の第二種吸収ヒートポンプの構成を示す図
【図４】従来の第二種吸収シートポンプの作動状態におけるデューリング線図
【図５】高温の熱出力を得るために熱源温度を上昇させた場合のデューリング線図
【符号の説明】
【００３６】
１：蒸発器
２：吸収器
３：再生器
４：凝縮器
４ａ：凝縮器熱交換器
６：クーリングタワー
６ａ：大気側熱交換器
７：地中
７ａ：地中側熱交換器
８：制御装置
８ａ：第１冷却媒体循環制御手段
８ｂ：第２冷却媒体循環制御手段
８ｃ：結晶発生状態抑制手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒液を加熱して冷媒蒸気を発生させる蒸発器と、
吸収溶液が前記蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収する際の吸収熱で被加熱媒体を加熱する吸収器と、
前記蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収して濃度が低くなった希溶液を導入し、当該希溶液を加熱することで、前記希溶液中の冷媒を蒸発させて前記希溶液よりも高濃度の濃溶液を生成する再生器と、
前記再生器で蒸発した冷媒蒸気が導入され凝縮させて前記蒸発器に供給する冷媒液を生成する凝縮器とを備えて構成され、
前記被加熱媒体の温度が、前記再生器において濃溶液を得るための加熱熱源の温度より高い熱出力を得る第二種吸収ヒートポンプシステムであって、
前記凝縮器の冷却媒体が循環して、大気と熱交換可能な大気側熱交換器と、地中と熱交換可能な地中側熱交換器とを備え、
前記被加熱媒体に求められる温度に従って決まる前記冷却媒体の温度である所要冷却媒体温度より大気温度が低い場合に、前記冷却媒体を前記大気側熱交換器を介して放熱させ、前記所要冷却媒体温度より大気温度が高い場合に、前記大気温度より温度の低い地中に、前記冷却媒体を前記地中側熱交換器を介して放熱させる第１冷却媒体循環制御手段を備えた第二種吸収ヒートポンプシステム。
【請求項２】
前記大気側熱交換器と前記地中側熱交換器との間に、前記冷却媒体が循環可能に構成され、前記大気温度が地中温度より低下し、前記大気側熱交換器と前記地中側熱交換器との間を前記冷却媒体が循環して、大気側から地中側へ冷熱搬送が可能な地中冷却可能状態において、前記冷却媒体を前記大気側熱交換器と前記地中側熱交換器との間で循環させる第２冷却媒体循環制御手段を備えた請求項１記載の第二種吸収ヒートポンプシステム。
【請求項３】
前記再生器内の溶液が、溶液に結晶が発生する結晶発生状態となるのを抑制する結晶発生状態抑制手段を備えた請求項１又は２記載の第二種吸収ヒートポンプシステム。
【請求項４】
前記再生器における前記希溶液の加熱後、前記再生器の加熱媒体を前記蒸発器に送り、前記蒸発器において前記冷媒蒸発の発生に使用する構成で、
再生器導入前の前記加熱媒体が８０℃〜９５℃の範囲にある温水である請求項１〜３のいずれか一項に記載の第二種吸収ヒートポンプシステム。
【請求項５】
前記冷媒が水で、前記吸収溶液が臭化リチウム水溶液であり、
前記結晶発生状態抑制手段が、
前記再生器の圧力を計測し、あるいは前記凝縮器の温度を計測して凝縮圧力である再生器の圧力を求め、
当該再生器の圧力の関数として決まる結晶開始温度未満に再生器温度を維持する請求項３記載の第二種吸収ヒートポンプシステム。
【請求項１】
冷媒液を加熱して冷媒蒸気を発生させる蒸発器と、
吸収溶液が前記蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収する際の吸収熱で被加熱媒体を加熱する吸収器と、
前記蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収して濃度が低くなった希溶液を導入し、当該希溶液を加熱することで、前記希溶液中の冷媒を蒸発させて前記希溶液よりも高濃度の濃溶液を生成する再生器と、
前記再生器で蒸発した冷媒蒸気が導入され凝縮させて前記蒸発器に供給する冷媒液を生成する凝縮器とを備えて構成され、
前記被加熱媒体の温度が、前記再生器において濃溶液を得るための加熱熱源の温度より高い熱出力を得る第二種吸収ヒートポンプシステムであって、
前記凝縮器の冷却媒体が循環して、大気と熱交換可能な大気側熱交換器と、地中と熱交換可能な地中側熱交換器とを備え、
前記被加熱媒体に求められる温度に従って決まる前記冷却媒体の温度である所要冷却媒体温度より大気温度が低い場合に、前記冷却媒体を前記大気側熱交換器を介して放熱させ、前記所要冷却媒体温度より大気温度が高い場合に、前記大気温度より温度の低い地中に、前記冷却媒体を前記地中側熱交換器を介して放熱させる第１冷却媒体循環制御手段を備えた第二種吸収ヒートポンプシステム。
【請求項２】
前記大気側熱交換器と前記地中側熱交換器との間に、前記冷却媒体が循環可能に構成され、前記大気温度が地中温度より低下し、前記大気側熱交換器と前記地中側熱交換器との間を前記冷却媒体が循環して、大気側から地中側へ冷熱搬送が可能な地中冷却可能状態において、前記冷却媒体を前記大気側熱交換器と前記地中側熱交換器との間で循環させる第２冷却媒体循環制御手段を備えた請求項１記載の第二種吸収ヒートポンプシステム。
【請求項３】
前記再生器内の溶液が、溶液に結晶が発生する結晶発生状態となるのを抑制する結晶発生状態抑制手段を備えた請求項１又は２記載の第二種吸収ヒートポンプシステム。
【請求項４】
前記再生器における前記希溶液の加熱後、前記再生器の加熱媒体を前記蒸発器に送り、前記蒸発器において前記冷媒蒸発の発生に使用する構成で、
再生器導入前の前記加熱媒体が８０℃〜９５℃の範囲にある温水である請求項１〜３のいずれか一項に記載の第二種吸収ヒートポンプシステム。
【請求項５】
前記冷媒が水で、前記吸収溶液が臭化リチウム水溶液であり、
前記結晶発生状態抑制手段が、
前記再生器の圧力を計測し、あるいは前記凝縮器の温度を計測して凝縮圧力である再生器の圧力を求め、
当該再生器の圧力の関数として決まる結晶開始温度未満に再生器温度を維持する請求項３記載の第二種吸収ヒートポンプシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−６５８６２（Ｐ２０１０−６５８６２Ａ）
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３０１１５（Ｐ２００８−２３０１１５）
【出願日】平成２０年９月８日（２００８．９．８）
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月８日（２００８．９．８）
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【Ｆターム（参考）】
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