特開 2018-80907 吸収器及び吸収ヒートポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2018-80907(P2018-80907A)

(43)【公開日】2018年5月24日

(54)【発明の名称】吸収器及び吸収ヒートポンプ

(51)【国際特許分類】

   F25B 30/04 20060101AFI20180420BHJP

   F25B 37/00 20060101ALI20180420BHJP

【ＦＩ】

   F25B30/04 510A

   F25B37/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2017-197953(P2017-197953)

(22)【出願日】2017年10月11日

(31)【優先権主張番号】特願2016-217976(P2016-217976)

(32)【優先日】2016年11月8日

(33)【優先権主張国】JP

(71)【出願人】

【識別番号】503164502

【氏名又は名称】荏原冷熱システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100097320

【弁理士】

【氏名又は名称】宮川 貞二

(74)【代理人】

【識別番号】100131820

【弁理士】

【氏名又は名称】金井 俊幸

(74)【代理人】

【識別番号】100155192

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 美代子

(74)【代理人】

【識別番号】100100398

【弁理士】

【氏名又は名称】柴田 茂夫

(72)【発明者】

【氏名】竹村 與四郎

(57)【要約】

【課題】被加熱媒体の蒸発性能の低下を抑制する吸収器及びこれを備える吸収ヒートポンプを提供する。
【解決手段】吸収器１０は、少なくとも一部が液体の被加熱媒体Ｗを内部に流す伝熱管１２を複数備え、さらに、伝熱管１２Ａの内部を流れた被加熱媒体Ｗを、別の伝熱管１２Ｂの内部を反対方向に流れるように別の伝熱管１２Ｂに導く反転部１４ｒを備え、複数の伝熱管１２は、反転部１４ｒによって複数のパスＰ１、Ｐｆに構成され、複数のパスのそれぞれは、流路断面積が同程度になるように構成され、伝熱管１２の外側において吸収液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の内部を流れる被加熱媒体Ｗを加熱して被加熱媒体の液体Ｗｑを沸騰させる。吸収ヒートポンプは、吸収器１０と、吸収器１０において冷媒の蒸気Ｖｅを吸収して濃度が低下した吸収液Ｓｗを導入し加熱して冷媒を離脱させて吸収液Ｓｗの濃度を上昇させる再生器とを備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

吸収液と冷媒との吸収ヒートポンプサイクルにより、導入した熱源流体の熱を汲み上げる吸収ヒートポンプ、に設けられた吸収器であって；
少なくとも一部が液体の被加熱媒体を、内部に流す伝熱管を複数備え；
さらに、前記伝熱管の内部を流れた前記被加熱媒体を、別の前記伝熱管の内部を反対方向に流れるように前記別の伝熱管に導く反転部を備え；
複数の前記伝熱管は、前記反転部によって複数のパスに構成され；
前記複数のパスのそれぞれは、流路断面積が同程度になるように構成され；
前記伝熱管の外側において前記吸収液が前記冷媒の蒸気を吸収する際に生じる吸収熱で前記伝熱管の内部を流れる前記被加熱媒体を加熱して前記被加熱媒体の液体を沸騰させるように構成された；
吸収器。

【請求項2】

前記複数のパスのそれぞれは、流路断面積が均等になるように構成された；
請求項１に記載の吸収器。

【請求項3】

前記複数のパスのそれぞれは、流路断面積の比が、前記被加熱媒体の液体が流入しない伝熱管の出現を回避することができる所定の範囲になるように構成された；
請求項１に記載の吸収器。

【請求項4】

前記複数のパスのそれぞれは、流路断面積の比が、前記被加熱媒体の蒸気の発生量の許容範囲を超えた低下をもたらす程の少ない流量の前記被加熱媒体の液体が流入する伝熱管の出現を回避することができる所定の範囲になるように構成された；
請求項１に記載の吸収器。

【請求項5】

前記被加熱媒体の液体と気体とを分離する気液分離器を備え；
前記複数のパスは、前記被加熱媒体が最初に流入する前記パスである第１パスと、前記被加熱媒体が最後に流入する前記パスである最終パスと、を含んで構成され；
前記気液分離器は、気液混合状態の前記被加熱媒体を前記最終パスから導入し、分離された液体の前記被加熱媒体を前記第１パスに供給するように構成され；
前記気液分離器から前記第１パスへの液体の前記被加熱媒体の押し込み圧力が、前記伝熱管と前記伝熱管よりも上方に設けた前記気液分離器との高さの差、又は液体の前記被加熱媒体を圧送するポンプによって与えられるように構成され；
前記第１パスへの前記被加熱媒体の押し込み圧力によって、前記第１パスへ流入する前記被加熱媒体の流量が所定の流量を確保できるように前記パスの数が構成された；
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の吸収器。

【請求項6】

前記反転部の水平断面積は、前記複数のパスのうちの前記被加熱媒体が最後に流入するパスの出口側に接続された出口部液室の水平断面積よりも小さく構成された；
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の吸収器。

【請求項7】

前記反転部が複数で構成され；
複数の前記反転部のそれぞれの水平断面積は、前記被加熱媒体の流れ方向の下流側から上流側に向けて漸減するように構成され；
前記複数のパスのうちの前記被加熱媒体が最初に流入するパスの入口側に接続された入口部液室の水平断面積が、最上流の前記反転部の水平断面積よりも小さいか又は同程度に構成された；
請求項６に記載の吸収器。

【請求項8】

前記反転部が１つで構成された；
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の吸収器。

【請求項9】

前記複数のパスのうちの前記被加熱媒体が最初に流入するパスを構成する前記伝熱管の内部において前記被加熱媒体の液体の一部が沸騰するように構成された；
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の吸収器。

【請求項10】

請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の吸収器と；
前記吸収器において前記冷媒の蒸気を吸収して濃度が低下した前記吸収液を導入し加熱して前記冷媒を離脱させて前記吸収液の濃度を上昇させる再生器とを備える；
吸収ヒートポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は吸収器及び吸収ヒートポンプに関し、特に液体が流入しない伝熱管の出現を回避して被加熱媒体の蒸発性能の低下を抑制する吸収器及び吸収ヒートポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

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、ある水室から流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、その水室に流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より大きくなるように設置されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０−１６４２４８号公報（段落００３４−００３７等）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

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、流れの状況により液体が流入しないチューブが現れることがあった。液体が流入しないチューブでは、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。

【0005】

本発明は上述の課題に鑑み、被加熱媒体の液体が流入しない伝熱管の出現を回避して被加熱媒体の蒸発性能の低下を抑制する吸収器及び吸収ヒートポンプを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る吸収器は、例えば図２及び図１に示すように、吸収液Ｓと冷媒Ｖとの吸収ヒートポンプサイクルにより、導入した熱源流体ｈの熱を汲み上げる吸収ヒートポンプ１（図１参照）、に設けられた吸収器１０であって；少なくとも一部が液体の被加熱媒体Ｗを、内部に流す伝熱管１２を複数備え；さらに、伝熱管１２Ａの内部を流れた被加熱媒体Ｗを、別の伝熱管１２Ｂの内部を反対方向に流れるように別の伝熱管１２Ｂに導く反転部１４ｒを備え；複数の伝熱管１２は、反転部１４ｒによって複数のパスＰ１、Ｐｆに構成され；複数のパスＰ１、Ｐｆのそれぞれは、流路断面積が同程度になるように構成され；伝熱管１２の外側において吸収液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の内部を流れる被加熱媒体Ｗを加熱して被加熱媒体の液体Ｗｑを沸騰させるように構成されている。

【0007】

このように構成すると、流れの下流側に行くに連れて被加熱媒体の蒸気の割合が増加したときに、各パスの流路断面積が同程度になるように構成されていることで流れの下流側に行くに連れて被加熱媒体の流速が増大することとなって、被加熱媒体の液体が被加熱媒体の蒸気の流れに随伴して各伝熱管に流入することとなり、液体が流入しない伝熱管の出現を回避することができ、被加熱媒体の液体の蒸発性能の低下を抑制することができる。

【0008】

また、本発明の第２の態様に係る吸収器は、例えば図２を参照して示すと、上記本発明の第１の態様に係る吸収器１０において、複数のパスＰ１、Ｐｆのそれぞれは、流路断面積が均等になるように構成されている。

【0009】

このように構成すると、下流側のパスほど被加熱媒体の流速が増大することに伴う流動抵抗の増大の抑制と、蒸発性能の低下の抑制とのバランスを図ることができる。

【0010】

また、本発明の第３の態様に係る吸収器は、例えば図２を参照して示すと、上記本発明の第１の態様に係る吸収器１０において、複数のパスＰ１、Ｐｆのそれぞれは、流路断面積の比が、被加熱媒体の液体Ｗｑが流入しない伝熱管１２の出現を回避することができる所定の範囲になるように構成されている。

【0011】

このように構成すると、液体が流入しない伝熱管の出現を回避することができる。

【0012】

また、本発明の第４の態様に係る吸収器は、例えば図２を参照して示すと、上記本発明の第１の態様に係る吸収器１０において、複数のパスＰ１、Ｐｆのそれぞれは、流路断面積の比が、被加熱媒体Ｗの蒸気の発生量の許容範囲を超えた低下をもたらす程の少ない流量の被加熱媒体の液体Ｗｑが流入する伝熱管１２の出現を回避することができる所定の範囲になるように構成されている。

【0013】

このように構成すると、被加熱媒体の液体が流入しない伝熱管の出現を回避するだけでなく、流入する被加熱媒体の液体の流量が少な過ぎる伝熱管の出現を回避することができ、蒸発性能の低下をより抑制することができる。

【0014】

また、本発明の第５の態様に係る吸収器は、例えば図２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器１０において、被加熱媒体Ｗの液体Ｗｑと気体Ｗｖとを分離する気液分離器８０を備え；複数のパスは、被加熱媒体Ｗが最初に流入するパスである第１パスＰ１と、被加熱媒体Ｗが最後に流入するパスである最終パスＰｆと、を含んで構成され；気液分離器８０は、気液混合状態の被加熱媒体Ｗｍを最終パスＰｆから導入し、分離された液体の被加熱媒体Ｗｑを第１パスＰ１に供給するように構成され；気液分離器８０から第１パスＰ１への液体の被加熱媒体Ｗｑの押し込み圧力が、伝熱管１２と伝熱管１２よりも上方に設けた気液分離器８０との高さの差、又は液体の被加熱媒体Ｗｑを圧送するポンプによって与えられるように構成され；第１パスＰ１への被加熱媒体Ｗｑの押し込み圧力によって、第１パスＰ１へ流入する被加熱媒体Ｗｑの流量が所定の流量を確保できるようにパスの数が構成されている。

【0015】

このように構成すると、各伝熱管に供給される被加熱媒体を効率よく蒸発させることができる。

【0016】

また、本発明の第６の態様に係る吸収器は、例えば図２を参照して示すと、上記本発明の第１の態様乃至第５の態様のいずれか１つの態様に係る吸収器１０において、反転部１４ｒの水平断面積は、複数のパスのうち被加熱媒体Ｗが最後に流入するパスＰｆの出口側に接続された出口部液室１４ｆの水平断面積よりも小さく構成されている。

【0017】

このように構成すると、被加熱媒体の液体が流入せずに蒸気の発生量が低下してしまう伝熱管が出現することを抑制することができる。

【0018】

また、本発明の第７の態様に係る吸収器は、例えば図３を参照して示すと、上記本発明の第６の態様に係る吸収器１０Ａにおいて、反転部１４ｒが複数で構成され；複数の反転部１４ｒのそれぞれの水平断面積は、被加熱媒体Ｗの流れ方向の下流側から上流側に向けて漸減するように構成され；複数のパスのうちの被加熱媒体Ｗが最初に流入するパスＰ１の入口側に接続された入口部液室１４ｅの水平断面積が、最上流の反転部１４ｒの水平断面積よりも小さいか又は同程度に構成されている。

【0019】

このように構成すると、各反転部を通過する被加熱媒体中の液体と蒸気とが一体で流れる流速に近づけることができ、各伝熱管に流入する被加熱媒体の液体の流量のバラツキを抑制することができる。

【0020】

また、本発明の第８の態様に係る吸収器は、例えば図２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器１０において、反転部１４ｒが１つで構成されている。

【0021】

このように構成すると、２パスの構成となって、被加熱媒体が最初のパスを構成する伝熱管内で沸騰しやすくなり、気泡ポンプ効果を向上させることができる。

【0022】

また、本発明の第９の態様に係る吸収器は、例えば図２を参照して示すと、上記本発明の第１の態様乃至第８の態様のいずれか１つの態様に係る吸収器１０において、複数のパスのうちの被加熱媒体Ｗが最初に流入するパスＰ１を構成する伝熱管１２Ａの内部において被加熱媒体の液体Ｗｑの一部が沸騰するように構成されている。

【0023】

このように構成すると、気泡ポンプの効果を高めることができる。

【0024】

また、本発明の第１０の態様に係る吸収ヒートポンプは、例えば図１に示すように、上記本発明の第１の態様乃至第９の態様のいずれか１つの態様に係る吸収器１０と；吸収器１０において冷媒の蒸気Ｖｅを吸収して濃度が低下した吸収液Ｓｗを導入し加熱して冷媒Ｖｇを離脱させて吸収液Ｓｗの濃度を上昇させる再生器３０とを備える。

【0025】

このように構成すると、被加熱媒体の蒸気の取り出しの効率の低下を抑制した吸収ヒートポンプとなる。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、流れの下流側に行くに連れて被加熱媒体の蒸気の割合が増加したときに、各パスの流路断面積が同程度になるように構成されていることで、流れの下流側に行くに連れて被加熱媒体の流速は増大することとなって、被加熱媒体の液体が被加熱媒体の蒸気の流れに随伴して各伝熱管に流入することとなり、液体が流入しない伝熱管の出現を回避することができ、被加熱媒体の液体の蒸発性能の低下を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】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。

【図2】本発明の実施の形態に係る吸収器まわりの断面図である。

【図3】本発明の実施の形態の第１の変形例に係る吸収器まわりの断面図である。

【図4】本発明の実施の形態の第２の変形例に係る吸収器まわりの断面図である。

【図5】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。

【発明を実施するための形態】

【0028】

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。

【0029】

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を備えている。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

吸収器１０は、上述の構成のほか、気液分離器８０を有している。気液分離器８０は、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と伝熱管１２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及び伝熱管１２を流れて加熱された被加熱媒体Ｗを気液分離器８０に導く流出管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、被加熱媒体液管８２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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

引き続き図１を参照して、吸収ヒートポンプ１の作用を説明する。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。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。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。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は、冷媒液管２５を介して凝縮器４０内に戻される。

【0038】

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。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、再生器３０に至る。

【0039】

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、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、濃溶液散布ノズル１３から散布される。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。

【0040】

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が加熱され一部が沸騰して湿り蒸気（混合被加熱媒体Ｗｍ）となり、気液分離器８０に導かれる。気液分離器８０に流入した混合被加熱媒体Ｗｍは、被加熱媒体蒸気Ｗｖと被加熱媒体液Ｗｑとに分離される。気液分離器８０で分離された被加熱媒体蒸気Ｗｖは、被加熱媒体蒸気管８９に流出し、吸収ヒートポンプ１の外部の蒸気利用場所（需要先）に供給される。つまり、吸収ヒートポンプ１から被加熱媒体蒸気Ｗｖが取り出される。このように、吸収ヒートポンプ１は、駆動熱源の温度以上の被加熱媒体Ｗを取り出すことができる第２種の吸収ヒートポンプとして構成されている。他方、気液分離器８０で分離された被加熱媒体液Ｗｑは、被加熱媒体液管８２を流れ、伝熱管１２内に供給される。このとき、補給水Ｗｓが補給水管８５を流れてきた場合は、被加熱媒体液管８２を流れる被加熱媒体液Ｗｑに補給水Ｗｓが合流し、被加熱媒体液Ｗｑとして伝熱管１２内に供給される。典型的には、被加熱媒体蒸気Ｗｖとして外部に供給された分の被加熱媒体Ｗが、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。

【0041】

次に図２を参照して、上述の吸収ヒートポンプ１（図１参照）の構成要素の１つである吸収器１０の詳細を説明する。図２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液室形成部材１４Ｑが設けられて構成されている。液室形成部材１４Ｑ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液室１４を内部に形成する部材である。液室１４は、被加熱媒体Ｗが水である本実施の形態では、水室と言い換えてもよい。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。

【0042】

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。各伝熱管１２は、全長にわたって流路断面積が一様に形成されている。本実施の形態では、すべての伝熱管１２の径が同じになっている。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内に流出入して伝熱管１２の外側に存在する流体（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。伝熱管１２の管板への接合態様の具体例を示すと、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。

【0043】

各伝熱管１２は、本実施の形態では、軸線が水平になるように配置されている。伝熱管１２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、伝熱管１２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を伝熱管１２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、伝熱管１２を軸線が水平になるように配置することとしている。軸線が水平になるように配置された伝熱管１２は、理論上は、水平方向成分が１００％、鉛直方向成分が０％であり、鉛直方向成分を持たないこととなる。また、缶胴１１内に設けられた複数の伝熱管１２は、相互に平行になるように配置されている。なお、各伝熱管１２は、所望の吸収熱を得ることができる程度に吸収液Ｓが外表面に濡れ広がる範囲内で、軸線が先上り勾配がつく斜めになるように配置されていてもよい。先上り勾配とするのは、伝熱管１２内で被加熱媒体液Ｗｑが沸騰して生じた気体を下流側に流すようにするためである。

【0044】

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伝熱管１２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伝熱管１２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。

【0045】

液室形成部材１４Ｑ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。液室形成部材１４Ｑ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。液室形成部材１４Ｑは、開口した面以外の面（例えば開口した面に対向する面）に、着脱可能な蓋が設けられていてもよい。液室形成部材１４Ｑが缶胴１１の管板に取り付けられることにより、液室形成部材１４Ｑと缶胴１１の管板とに囲まれた空間が液室１４となる。本実施の形態では、液室形成部材１４Ｑが直方体状に形成されているので、液室１４は、水平断面における形状及び大きさが鉛直方向に沿って変わらずに一定になっている。液室１４は、各伝熱管１２の内部と連通している。つまり、液室１４には被加熱媒体Ｗが流出入するようになっている。液室形成部材１４Ｑの内部を区画して複数の液室１４を形成する場合は、液室形成部材１４Ｑの内部に仕切板１５が設けられる。各液室１４には、その液室１４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、その液室１４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。

【0046】

仕切板１５は、ある１つの液室１４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、反対側の液室１４では異なる液室１４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及び液室１４を流れる被加熱媒体Ｗは、最上流に位置する液室１４からこれに連通する伝熱管１２を一方の向きに流れ、反対側の液室１４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、全体として向きを変えながら進む１つの流れとなって缶胴１１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及び液室１４を全体として１つの流れとして流れる被加熱媒体Ｗが、缶胴１１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液室１４を区画するべく設置されている。

【0047】

本実施の形態では、缶胴１１の両面にそれぞれ取り付けられている２つの液室形成部材１４Ｑのうち、一方の液室形成部材１４Ｑ内の液室１４は、１枚の仕切板１５で仕切られることによって、入口液室１４ｅと、出口液室１４ｆとに区画されている。また、他方の液室形成部材１４Ｑ内の液室１４は、仕切板１５が設けられておらず、全体が反転液室１４ｒとなっている。反転液室１４ｒは、反転液室１４ｒに流入する前に被加熱媒体Ｗを流す伝熱管１２（区別のためこれを「伝熱管１２Ａ」という。）の内部を流れた被加熱媒体Ｗを受け入れて、受け入れた被加熱媒体Ｗを伝熱管１２Ａ以外の反転液室１４ｒに連通する伝熱管１２（区別のためこれを「伝熱管１２Ｂ」という。）に導く液室１４であり、反転部に相当する。本実施の形態に係る吸収器１０では、反転液室１４ｒが１つ形成されており、缶胴１１内に設けられた複数本の伝熱管１２が、１つの反転液室１４ｒによって２つのパスに構成されている。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。

【0048】

入口液室１４ｅは、被加熱媒体液管８２を流れる被加熱媒体液Ｗｑを受け入れて、受け入れた被加熱媒体液Ｗｑを伝熱管１２Ａに導く液室１４である。入口液室１４ｅは、伝熱管１２Ａの一端が接続されているが、他の伝熱管１２は接続されていない。入口液室１４ｅに接続された伝熱管１２Ａが構成するパスは、被加熱媒体Ｗが最初に流入するパスであり、これを第１パスＰ１ということとする。出口液室１４ｆは、伝熱管１２Ｂを流れた被加熱媒体Ｗを受け入れて、受け入れた被加熱媒体Ｗを流出管８４に導く液室１４である。流出管８４は、出口液室１４ｆの上部（典型的には頂部）に接続されている。出口液室１４ｆは、伝熱管１２Ｂの一端が接続されているが、他の伝熱管１２は接続されていない。出口液室１４ｆに接続された伝熱管１２Ｂが構成するパスは、被加熱媒体Ｗが最後に流入するパスであり、これを最終パスＰｆということとする。本実施の形態に係る吸収器１０は、２パスであるため、第１パスＰ１及び最終パスＰｆの２つのパスで構成されている。

【0049】

吸収器１０は、第１パスＰ１及び最終パスＰｆそれぞれの流路断面積が均等に構成されている。なお、パスの流路断面積とは、当該パスを構成するすべての伝熱管１２の流路断面積の合計である。また、複数のパスの流路断面積が均等とは、流路断面積が最小となるパスにおける断面積に対する流路断面積が最大となるパスにおける断面積の比（最大断面積／最小断面積）が理想的には１の場合をいうが、設計あるいは製作上の制約や誤差等により厳密には同面積にできない場合があることに鑑みて、断面積の比（最大断面積／最小断面積）が１を外れても均等の概念に含むものとし、例えば当該比が１．１以下のものを含むこととする。各パスを厳密に同面積にできない例として、伝熱管１２の軸直角断面における缶胴１１内の全体で見たときの伝熱管１２が配置される領域の形状（複数が配置された伝熱管１２における外縁の形状）が逆台形である場合が挙げられる（この場合、上のパスと下のパスの伝熱管１２の数を等しくすることができないことが多い）。本実施の形態では、１つの反転液室１４ｒに接続された第１パスＰ１及び最終パスＰｆそれぞれの流路断面積が均等に構成されているので、第１パスＰ１の出口の被加熱媒体Ｗの流速と最終パスＰｆの入口の被加熱媒体Ｗの流速とが等しくなる。

【0050】

本実施の形態では、反転液室１４ｒの水平断面積が、出口液室１４ｆの水平断面積よりも小さく形成されている。反転液室１４ｒの水平断面積は、被加熱媒体Ｗの流動抵抗の増加を抑制する観点及び被加熱媒体Ｗの流速を確保する観点から、混合被加熱媒体Ｗｍの、出口液室１４ｆにおける体積流量に対する反転液室１４ｒの体積流量の比（反転液室１４ｒの体積流量／出口液室１４ｆにおける体積流量）に応じて設定すべきであるが、典型的には、出口液室１４ｆの水平断面積に対して、概ね０．８倍以下とするのが好ましい。反転液室１４ｒ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。

【0051】

缶胴１１内に収容されている濃溶液散布ノズル１３は、各伝熱管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缶胴１１内を１つの流れとして方向を変えながら流れる被加熱媒体Ｗが伝熱管１２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。

【0052】

気液分離器８０内の被加熱媒体液Ｗｑを缶胴１１に導く被加熱媒体液管８２は、缶胴１１における被加熱媒体Ｗの流れの最上流の液室となる入口液室１４ｅ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を缶胴１１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、液室１４を開放する際の保守点検作業が容易になる。缶胴１１内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、出口液室１４ｆに接続されている。このように、缶胴１１の端面に設けられた液室１４と気液分離器８０とを被加熱媒体液管８２及び流出管８４で接続することで、缶胴１１内に配置された伝熱管１２と気液分離器８０との間で被加熱媒体Ｗを循環させることができるように構成されている。本実施の形態では、２パスに構成されているので、被加熱媒体液管８２及び流出管８４が共に缶胴１１に同じ側の液室１４に接続されることとなり、この液室１４の近傍に気液分離器８０を設置することにより、気液分離器８０と缶胴１１とを短距離で連絡することができ、被加熱媒体Ｗの流れ損失を低減して、製造コストを低減することができる。また、本実施の形態では、気液分離器８０内の被加熱媒体液Ｗｑを入口液室１４ｅに押し込むポンプが設けられていないので、気液分離器８０内の被加熱媒体液Ｗｑを入口液室１４ｅに押し込むことができる圧力を得ることができる高さに気液分離器８０が設置されている。

【0053】

気液分離器８０内の被加熱媒体液Ｗｑを入口液室１４ｅに押し込むのに必要な押し込み圧力は、パス数によって異なる。缶胴１１内に配置された決められた本数の伝熱管１２を複数のパスに区分して各パスの流路断面積を均等にする場合、パス数を少なくすると、各パスあたりの伝熱管１２の本数が多くなって伝熱管１２における被加熱媒体Ｗの流動抵抗が減少し、加えて、反転液室１４ｒの数が少なくなって流動抵抗が減少し、小さな押し込み圧であっても第１パスＰ１に流入する被加熱媒体Ｗの必要流量を確保することができる。反対に、パス数を増やすと、各パスあたりの伝熱管１２の本数が少なくなって伝熱管１２における被加熱媒体Ｗの流動抵抗が増加し、加えて、反転液室１４ｒの数が増加し流動抵抗が増加して第１パスＰ１に流入する被加熱媒体Ｗの流量が減少する。この場合でも、気液分離器８０内の被加熱媒体液Ｗｑを入口液室１４ｅに押し込むのに充分な押し込み圧があって、押し込み圧力に応じた被加熱媒体液Ｗｑの必要流量を確保できればよい。充分な押し込み圧は、気液分離器８０を伝熱管１２群の上方に設置（気液分離器８０の底部が最上部の伝熱管１２よりも上方になるように設置）して伝熱管１２群との高低差よる気泡ポンプ効果、あるいは、押し込みポンプ（不図示）を設置することにより得ることができるが、本実施の形態では気泡ポンプ効果を用いることとして、構成の簡素化を図っている。なお、気液分離器８０と伝熱管１２群との高低差と押し込みポンプのいずれか一方又は双方併用してもよい。気泡ポンプ作用により被加熱媒体Ｗの必要流量を得るためには、少なくとも、気液分離器８０を伝熱管１２群の上方に配置する。気液分離器８０と伝熱管１２群との高低差を拡大すると気泡ポンプ効果を拡大でき、循環流量を増大することができる。また、本実施の形態では、２パスとすることで、第１パスＰ１の伝熱管１２Ａ内で被加熱媒体液Ｗｑの一部が沸騰する構成としている。

【0054】

引き続き図２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、伝熱管１２に降りかかる。濃溶液Ｓａは、まず、缶胴１１内で上方に配置されている伝熱管１２に降りかかり、上方に配置された伝熱管１２に接触しなかった分及び伝熱管１２の表面を伝わって滴下してきた分が、その下方に配置された伝熱管１２に降りかかるように移動しながら、各伝熱管１２の表面に濡れ広がる。各伝熱管１２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、その際に発生した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。

【0055】

その一方で、入口液室１４ｅ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。このとき、入口液室１４ｅが気液分離器８０の貯留部８１よりも下方に配置されているので、定常運転時の液位を気液分離器８０の貯留部８１に設定することにより、入口液室１４ｅが被加熱媒体液Ｗｑで満たされる。また、入口液室１４ｅに流入する被加熱媒体液Ｗｑには、入口液室１４ｅに流入する前に、適宜、補給水ポンプ８６の稼働により補給水Ｗｓが混合される。なお、補給水管８５及び気液分離器８０から入口液室１４ｅに流入する被加熱媒体液Ｗｑの合計質量流量は、缶胴１１内で生成される被加熱媒体蒸気Ｗｖの質量流量に対して、各伝熱管１２内で被加熱媒体液Ｗｑを効率よく蒸発させる観点から２倍以上とすることが好ましく、気液分離器８０の大型化を抑制する観点から１０倍以下とすることが好ましい。被加熱媒体液Ｗｑの流量が多いと、気液分離器８０における気液分離能力の増大（気液分離器８０の大型化を伴う）が必要となる場合がある。他方、被加熱媒体液Ｗｑの流量が少ないと、流れの状況によっては被加熱媒体液Ｗｑが流入しない伝熱管１２が生じる場合がある。なお、入口液室１４ｅに流入する被加熱媒体液Ｗｑの質量流量が、缶胴１１内で生成される被加熱媒体蒸気Ｗｖの質量流量の２倍以上とは、入口液室１４ｅに流入した被加熱媒体液Ｗｑの流量の半分以上は液体の状態で出口液室１４ｆから流出する質量流量である。このように、前述した被加熱媒体液Ｗｑを入口液室１４ｅに押し込むのに充分な押し込み圧とは、典型的には、入口液室１４ｅを被加熱媒体液Ｗｑで満たし、被加熱媒体蒸気Ｗｖの質量流量の２〜１０倍の被加熱媒体液Ｗｑの質量流量（適正流量とする）を押し込むことができる圧力である。

【0056】

入口液室１４ｅに流入した被加熱媒体液Ｗｑは、第１パスＰ１を構成する各伝熱管１２Ａに流入する。このとき、入口液室１４ｅは被加熱媒体液Ｗｑで満たされているので、すべての伝熱管１２Ａには気体が流入することなく被加熱媒体液Ｗｑが流入する。各伝熱管１２Ａ（第１パスＰ１）を流れる被加熱媒体液Ｗｑは、伝熱管１２Ａ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、反転液室１４ｒに至るまでに一部が沸騰する。したがって、反転液室１４ｒに流入するのは混合被加熱媒体Ｗｍ（被加熱媒体液Ｗｑとその一部が蒸発して生成された被加熱媒体蒸気Ｗｖとの混合流体）となる。第１パスＰ１において被加熱媒体液Ｗｑの一部が沸騰するのは、入口液室１４ｅへの被加熱媒体液Ｗｑの押し込み圧力と、缶胴１１内のパス数と、運転条件とを、適切に設定しているためである。反転液室１４ｒ内は、混合被加熱媒体Ｗｍが流れるので、飽和温度に近い温度に維持される。各伝熱管１２Ａを流れて反転液室１４ｒに流入した混合被加熱媒体Ｗｍは、流れの向きを変えながら上昇して最終パスＰｆを構成する各伝熱管１２Ｂに流入する。このように、被加熱媒体Ｗは、各パスを全体として下方から上方に向かうように流れる。このとき、流速が小さい場合は流れの状況によっては気体と液体とが一体となって流れない場合があり、その結果液体が流入しない伝熱管１２Ｂが生じる場合がある。なお、液体が流入しないとは、厳密に液体の流入がないことのみならず、液体が少量流入しても蒸気の発生量の低下をもたらすほど少量の液体の流入を含むことを意味している。さらに、同じパス内において各伝熱管１２での蒸気の発生量のうち最大の蒸気の発生量をもたらす伝熱管１２で発生する蒸気の量よりも液体の流入量が少ない伝熱管１２においては、蒸気の発生量が、最大の蒸気の発生量よりも著しく低下することとなる（許容範囲を超えた低下をもたらすこととなる）。そこで、蒸発性能の低下を回避する観点からより好ましくは、同じパス内における伝熱管１２の最大の蒸気の発生量よりも少ない量の液体が流入する伝熱管１２の出現を回避すると、蒸発性能が低下した伝熱管１２の出現を回避できてよい。すなわち、蒸気の発生量の低下をもたらすほどの少量の液体の流入量とは、同じパス内における伝熱管１２の最大の蒸気の発生量よりも少ない液体の流入量までを含むとする。仮に、液体が流入しない伝熱管１２Ｂが出現した場合、その伝熱管１２Ｂでは吸収熱が被加熱媒体液Ｗｑに伝わる効率が悪化することとなってしまう。しかし、本実施の形態に係る吸収器１０では、以下の理由により、被加熱媒体液Ｗｑが流入しない伝熱管１２Ｂが出現することを回避することができる。

【0057】

本実施の形態に係る吸収器１０では、前述のように、反転液室１４ｒの水平断面積が出口液室１４ｆの水平断面積よりも小さく構成され、第１パスＰ１及び最終パスＰｆの流路断面積が均等に構成されている。これにより、被加熱媒体Ｗの流動抵抗を抑制しつつ、最終パスＰｆを構成する各伝熱管１２Ｂに混合被加熱媒体Ｗｍを均等に流入させることができる。なお、反転液室１４ｒに流入する被加熱媒体Ｗは、入口液室１４ｅに流入した被加熱媒体Ｗに比べて、液体の一部が蒸発して気体になっている分だけ体積が増加し液体の流量は減少している。また、出口液室１４ｆにおける被加熱媒体Ｗは、反転液室１４ｒにおける被加熱媒体Ｗに比べて、液体がさらに蒸発して気体になっている分だけさらに体積が増加し液体の流量はさらに減少している。このため、反転液室１４ｒ内における被加熱媒体Ｗの速い上昇流速は、出口液室１４ｆに比べて被加熱媒体Ｗの体積が小さい分だけ反転液室１４ｒの水平断面積を出口液室１４ｆの水平断面積よりも小さくすることで実現することができる。反転液室１４ｒ内での被加熱媒体Ｗの上昇流速を速くすると、反転液室１４ｒ内で混合被加熱媒体Ｗｍ中の液体と蒸気とが一体となって流れが均一に近づき、混合被加熱媒体Ｗｍが反転液室１４ｒから最終パスＰｆを構成する各伝熱管１２Ｂに流入する際に、最終パスＰｆの各伝熱管１２Ｂに混合被加熱媒体Ｗｍ中の液体が均等に流入するようになる。仮に、混合被加熱媒体Ｗｍの流速が低下すると、流れの状況によっては混合被加熱媒体Ｗｍ中の液体と蒸気とが一体とならなくなって混合被加熱媒体Ｗｍ中の液体が流入しない又は流入する流量が少ない伝熱管１２Ｂが現れる場合がある。しかし、伝熱管１２内の被加熱媒体Ｗを、液体の流量が相対的に少なくなる流れの下流側ほど流速が増大することとすると、第１パスＰ１の伝熱管１２Ａへの流入速度、第１パスＰ１の伝熱管１２Ａからの流出速度及び最終パスＰｆの伝熱管１２Ｂへの流入速度、最終パスＰｆの伝熱管１２Ｂからの流出速度、の順に被加熱媒体Ｗの流速を速くして、被加熱媒体液Ｗｑが流入しない伝熱管１２Ｂの出現又は流入する被加熱媒体液Ｗｑの流量が少なくて蒸発性能が低下する伝熱管１２Ｂの出現を回避することができ、被加熱媒体Ｗへの吸収熱の伝達効率の低下を抑制することができる。同時に、被加熱媒体液Ｗｑの蒸発に伴って発生する蒸発残留物等が伝熱管１２の内面に付着し残留することを防ぐことができる。また、反転液室１４ｒの水平断面積が出口液室１４ｆの水平断面積よりも小さく構成されていることで、反転液室１４ｒの内容積を圧縮できて吸収器１０内の被加熱媒体Ｗの保有量を減少でき、吸収ヒートポンプ１の起動時の被加熱媒体Ｗの加熱量を少なくして熱効率を改善することができる。同様にして、入口液室１４ｅの水平断面積を、第１パスＰ１の出口に接続された反転液室１４ｒの水平断面積と同程度又は小さくすると、さらに被加熱媒体Ｗの保有量を減少できて熱効率を改善することができる。

【0058】

反転液室１４ｒから、最終パスＰｆを構成する各伝熱管１２Ｂに流入した被加熱媒体Ｗは、各伝熱管１２Ｂを流れる際に、伝熱管１２Ｂ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。各伝熱管１２Ｂを流れて加熱された被加熱媒体Ｗは、入口液室１４ｅに流入した被加熱媒体液Ｗｑの概ね１０％〜５０％が出口液室１４ｆに至るまでに沸騰する。各伝熱管１２を流れる際に加熱された被加熱媒体Ｗは、気液混合状態の混合被加熱媒体Ｗｍとなって出口液室１４ｆに到達する。出口液室１４ｆにおける混合被加熱媒体Ｗｍ中の被加熱媒体蒸気Ｗｖが占める割合は、反転液室１４ｒにおける混合被加熱媒体Ｗｍ中の被加熱媒体蒸気Ｗｖが占める割合よりも大きくなっている。出口液室１４ｆ内は、混合被加熱媒体Ｗｍが流れるので、飽和温度に近い温度に維持される。出口液室１４ｆ内の混合被加熱媒体Ｗｍは、流出管８４に流出する。出口液室１４ｆから流出した混合被加熱媒体Ｗｍは、気泡ポンプ効果により、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。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、必要に応じて補給水管８５からの補給水Ｗｓと合流して入口液室１４ｅに流入し、以降、上述の作用を繰り返す。

【0059】

以上で説明したように、本実施の形態に係る吸収器１０によれば、複数の伝熱管１２が２パスに区分され、第１パスＰ１及び最終パスＰｆの流路断面積が均等に構成され、反転液室１４ｒの水平断面積が出口液室１４ｆの水平断面積よりも小さく構成されているので、第１パスＰ１で液体の一部が沸騰した被加熱媒体Ｗの流速が、流れの下流側ほど増大することとなり、反転液室１４ｒ内における被加熱媒体Ｗの流れが均一に近づいて、被加熱媒体液Ｗｑが流入しない伝熱管１２の出現又は流入する被加熱媒体液Ｗｑの流量が少なくて蒸発性能が低下する伝熱管１２Ｂの出現を回避することができる。また、反転液室１４ｒを１つとして２パスで構成しているので、被加熱媒体液Ｗｑが第１パスＰ１を構成する伝熱管１２Ａ内でも沸騰しやすくなり、気泡ポンプ効果を向上させることができる。

【0060】

以上の説明では、反転液室１４ｒを１つとして複数の伝熱管１２を２パスで構成することとしたが、３以上の複数のパスで構成することとしてもよい。３以上のパスで構成される場合は、反転液室１４ｒ（反転部）が、パスの数から１差し引いた数だけ形成されることとなる。この場合、反転液室１４ｒが複数形成されることになるが、被加熱媒体Ｗの流れ方向上流側の液室１４ほど水平断面積が小さくなるようにするとよい。流れ方向上流側の液室１４ほど水平断面積が小さくなる構成の例を図３に示す。図３に示す吸収器１０Ａは、４パスに構成されており、反転液室１４ｒが３つ設けられている。吸収器１０Ａは、液室形成部材１４Ｑの管板に対向する面に、着脱可能な蓋１４Ｑｃが設けられている。蓋１４Ｑｃの内側には、入口液室１４ｅ及び各反転液室１４ｒの内部に凸状に突き出て液室１４の内容積を減じる埋め部材１４Ｓが取り付けられている。埋め部材１４Ｓは、液室１４ごとに液室１４内に突き出す寸法が調節されている。これにより、同一の液室形成部材１４Ｑに対して、流れ方向上流側の液室１４ほど水平断面積が小さくなるように、本変形例では流れ方向上流側に向けて液室１４の水平断面積が漸減するように構成されている。このように構成された吸収器１０Ａでは、各反転液室１４ｒ内を上昇する被加熱媒体Ｗの流速を混合被加熱媒体Ｗｍ中の液体と蒸気とが一体となって流れるような速さにすることができ、反転液室１４ｒが複数であっても被加熱媒体Ｗの流動抵抗を抑制しつつ、各反転液室１４ｒに接続された各伝熱管１２に混合被加熱媒体Ｗｍの液体を均等に流入させることができる。また、各反転液室１４ｒの内容積を圧縮できて吸収器１０Ａ内の被加熱媒体Ｗの保有量を減少でき、吸収ヒートポンプ１の起動時の被加熱媒体Ｗの加熱量を少なくして熱効率を改善することができる。

【0061】

なお、缶胴１１内に配置された決められた本数の伝熱管１２を複数のパスに区分して各パスの流路断面積を均等にする場合、パス数を多くすると、各パスあたりの伝熱管１２の本数が少なくなって、流れの下流側ほど速くなる被加熱媒体Ｗの流速の上昇幅を大きくすることができるものの、流動抵抗の増加を抑制する観点から、１０パス以下とするのが好ましく、４パスや、奇数である３パスや５パスであってもよい。他方、パス数を少なくすると、各パスあたりの伝熱管１２の本数が多くなって伝熱管１２における被加熱媒体Ｗの流動抵抗が減少するので、気泡ポンプ効果により被加熱媒体Ｗの流量を増大させることができる利点がある。パス数が多い場合も少ない場合も、最終パスＰｆでは被加熱媒体液Ｗｑの一部が沸騰して混合被加熱媒体Ｗｍとして出口液室１４ｆに流出することとなる。また、混合被加熱媒体Ｗｍ中の液体分の流量が少なくなる下流のパス程、伝熱管１２内を流れる混合被加熱媒体Ｗｍの流速が増大して、各伝熱管１２へ流入する被加熱媒体液Ｗｑの流量の低下を抑制して伝熱管１２の蒸発性能の低下を抑制できることとなる。また、運転条件やパス数によっては、本実施の形態に係る吸収器１０の場合とは異なり、第１パスＰ１で被加熱媒体液Ｗｑの一部が沸騰しない場合があるが、沸騰しない被加熱媒体液Ｗｑが流入する反転液室１４ｒが、入口液室１４ｅの場合と同様、被加熱媒体液Ｗｑで満たされて被加熱媒体液Ｗｑの適正流量が確保されていれば、必ずしも第１パスＰ１で被加熱媒体液Ｗｑの一部が沸騰しなくてもよい。さらに、第１パスＰ１より下流側かつ最終パスＰｆより上流側のパスで被加熱媒体液Ｗｑの一部が沸騰しない場合であっても、沸騰しない被加熱媒体液Ｗｑが流入する反転液室１４ｒが被加熱媒体液Ｗｑで満たされて被加熱媒体液Ｗｑの適正流量が確保されていれば、第１パスＰ１より下流側かつ最終パスＰｆより上流側のパスで被加熱媒体液Ｗｑの一部が沸騰しなくてもよい。ここで、被加熱媒体液Ｗｑの一部が沸騰しないとは、被加熱媒体液Ｗｑがまったく沸騰しない場合に加えて、沸騰した場合であっても沸騰した気泡が小さな粒状で実質的に液体の流れに混じって（実質的に液体とみなすことができる程小さな粒状で）流れるものも含むものとする。

【0062】

以上の説明では、複数のパスのそれぞれは、流路断面積が均等であるとしたが、同程度であればよい。各パスの流路断面積が同程度とは、等面積である均等の場合のほか、各パスの流路断面積の比が所定の範囲内であることを含むことである。各パスの流路断面積の比が所定の範囲内であるとは、被加熱媒体液Ｗｑが流入しない伝熱管１２の出現又は流入する被加熱媒体液Ｗｑの流量が少なくて蒸発性能が低下する伝熱管１２の出現を回避することができる程度の流速を被加熱媒体Ｗに与えることができる流路断面積比の範囲内である。所定の範囲の例として、条件によっては、流路断面積が最小となるパスにおける断面積に対する流路断面積が最大となるパスにおける断面積の比（最大断面積／最小断面積）を１．５以下とすることが挙げられる。この比の範囲の流路断面積の各パスは上流から下流までの間で並ぶ順番に制約はなく、パスを並べる順番と流路断面積に関連はない。このように構成されていると、被加熱媒体液Ｗｑが流入しない伝熱管１２の出現又は流入する被加熱媒体液Ｗｑの流量が少なくて蒸発性能が低下する伝熱管１２の出現を回避して伝熱管１２の伝熱効率を向上させることができ、各パスにおける流動抵抗の上昇を抑制して、伝熱管１２と気液分離器８０との間を循環させる被加熱媒体液Ｗｑの流量を充分に確保することができる。

【0063】

以上の説明では、反転液室１４ｒの水平断面積が出口液室１４ｆの水平断面積よりも小さいこととしたが、被加熱媒体液Ｗｑが流入しない伝熱管１２の出現又は流入する被加熱媒体液Ｗｑの流量が少なくて蒸発性能が低下する伝熱管１２の出現を回避することができる程度の流速を被加熱媒体Ｗに与えることができれば、反転液室１４ｒの水平断面積が出口液室１４ｆの水平断面積よりも小さくなくてもよい。

【0064】

以上の説明では、反転部が、複数の伝熱管１２から受け入れた被加熱媒体Ｗを複数の伝熱管１２に供給する反転液室１４ｒで構成されていることとしたが、図４に示すように、１つの伝熱管１２から受け入れた被加熱媒体Ｗを１つの伝熱管１２に供給する、Ｕ字管状に形成された構成であってもよい。図４に示す変形例に係る吸収器１０Ｂでは、第１パスＰ１を構成する１本の伝熱管１２Ａと最終パスＰｆを構成する１本の伝熱管１２Ｂとが１つの反転管１４ｐで接続されている。反転管１４ｐは、各パスにおける伝熱管１２の本数分が設けられる。図４に示す吸収器１０Ｂでは、第１パスＰ１を構成する伝熱管１２Ａを流れる被加熱媒体Ｗと、最終パスＰｆを構成する伝熱管１２Ｂを流れる被加熱媒体Ｗとで、流れ方向を１８０度変えているので、第１パスＰ１と最終パスＰｆとは別のパスとなる。図４に示す吸収器１０Ｂでは、入口液室１４ｅを被加熱媒体液Ｗｑで満たすことで、被加熱媒体液Ｗｑが流入しない伝熱管１２の出現又は流入する被加熱媒体液Ｗｑの流量が少なくて蒸発性能が低下する伝熱管１２の出現を確実に回避することができる。

【0065】

以上の説明では、補給水管８５が、被加熱媒体液管８２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。

【0066】

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５に、二段昇温型の吸収ヒートポンプ１Ａの構成を例示する。吸収ヒートポンプ１Ａ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の蒸気を吸収液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１Ａでは、図２に示す吸収器１０まわりの構成が、典型的には高温吸収器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２に示す吸収器１０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。しかしながら、吸収ヒートポンプ１Ａでは、被加熱媒体Ｗのほか、低温吸収器１０Ｌ内の伝熱管内を流れる冷媒Ｖも、被加熱媒体に相当する。低温吸収器１０Ｌは、伝熱管内を流れる被加熱媒体が冷媒Ｖであるので、被加熱媒体（冷媒Ｖ）のブロー排出管の設置やブロー排液操作を行わなくてよい。なお、吸収ヒートポンプ１、１Ａにおいて、図２に示す吸収器１０に代えて、図３に示す吸収器１０Ａや図４に示す吸収器１０Ｂを適用することができる。

【符号の説明】

【0067】

１、１Ａ 吸収ヒートポンプ
１０、１０Ａ、１０Ｂ 吸収器
１２ 伝熱管
１４ｅ 入口液室
１４ｆ 出口液室
１４ｒ 反転液室
３０ 再生器
８０ 気液分離器
ｈ 熱源温水
Ｐ１ 第１パス
Ｐｆ 最終パス
Ｓ 吸収液
Ｓｗ 希溶液
Ｖ 冷媒
Ｖｅ 蒸発器冷媒蒸気
Ｖｇ 再生器冷媒蒸気
Ｗ 被加熱媒体
Ｗｑ 被加熱媒体液
Ｗｖ 被加熱媒蒸気

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】