特許 6337062 吸収ヒートポンプ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6337062

(24)【登録日】2018年5月11日

(45)【発行日】2018年6月6日

(54)【発明の名称】吸収ヒートポンプ

(51)【国際特許分類】

   F25B 30/04 20060101AFI20180528BHJP

【ＦＩ】

   F25B30/04 510A

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-215173(P2016-215173)

(22)【出願日】2016年11月2日

(65)【公開番号】特開2017-106707(P2017-106707A)

(43)【公開日】2017年6月15日

【審査請求日】2016年12月14日

(31)【優先権主張番号】特願2015-234974(P2015-234974)

(32)【優先日】2015年12月1日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【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

(72)【発明者】

【氏名】福住 幸大

(72)【発明者】

【氏名】山田 宏幸

【審査官】 庭月野 恭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１６３５２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０９０５０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２０７８８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０７７０１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０６５６７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−１２０８８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−００２４０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２５Ｂ １５／００，３０／０４，３３／００，３５／００，３５／０２

Ｆ２２Ｂ ３７／４４

(57)【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て、被加熱媒体の蒸気を生成する吸収ヒートポンプであって；
需要先に供給される前記被加熱媒体の蒸気を生成する蒸気生成部と；
前記蒸気生成部の圧力を検知する圧力検知部と；
前記蒸気生成部で生成された前記被加熱媒体の蒸気を需要先に向けて流出する供給蒸気管、又は前記蒸気生成部に設けられた安全弁と；
前記供給蒸気管又は前記蒸気生成部に設けられた蒸気逃がし弁と；
前記圧力検知部で検知された圧力が、前記蒸気生成部の目標圧力を超え、前記安全弁が開く圧力未満の第１の所定の圧力以上のときに、前記蒸気逃がし弁を開ける制御装置とを備え；
前記制御装置は、前記圧力検知部で検知された圧力が前記第１の所定の圧力以上の圧力を維持しているときは前記蒸気逃がし弁の開度を全閉から全開に至るまでの開度よりも小さなあらかじめ決められた開度だけ所定の間隔で段階的に増大していき、前記圧力検知部で検知された圧力が前記目標圧力を超え前記第１の所定の圧力未満の圧力である第２の所定の圧力を超えかつ前記第１の所定の圧力未満のときは前記蒸気逃がし弁の開度を維持し、前記圧力検知部で検知された圧力が前記第２の所定の圧力以下の圧力を維持しているときは前記蒸気逃がし弁の開度を全開から全閉に至るまでの開度よりも小さなあらかじめ決められた開度だけ所定の間隔で段階的に縮小していくように前記蒸気逃がし弁の開度を制御する；
吸収ヒートポンプ。

【請求項2】

前記制御装置は、前記蒸気逃がし弁の開度を増大していくときよりも前記蒸気逃がし弁の開度を縮小していくときの方が前記蒸気逃がし弁の開度の変化速度が遅くなるように前記蒸気逃がし弁の開度を制御する；
請求項１に記載の吸収ヒートポンプ。

【請求項3】

前記制御装置は、前記圧力検知部で検知された圧力が、前記蒸気生成部の目標圧力を超え、前記安全弁が開く圧力未満の第３の所定の圧力以上のときに、前記吸収ヒートポンプの出力を抑制する出力抑制措置を施す；
請求項１又は請求項２に記載の吸収ヒートポンプ。

【請求項4】

前記蒸気生成部が、前記被加熱媒体の蒸気と前記被加熱媒体の液とを分離する気液分離器で構成された；
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の吸収ヒートポンプ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は吸収ヒートポンプに関し、特に安全弁を作動させることなく蒸気生成部の圧力が過度に上昇することを抑制する吸収ヒートポンプに関する。

【背景技術】

【0002】

駆動熱源温度より高い温度の被加熱媒体を取り出す熱源機械として、第２種吸収ヒートポンプがある。第２種吸収ヒートポンプは、冷媒液を蒸発させる蒸発器、冷媒蒸気を吸収液で吸収させる吸収器、吸収液から冷媒を離脱させる再生器、冷媒蒸気を凝縮させる凝縮器を主要構成として備えている。第２種吸収ヒートポンプは、比較的利用価値の低い低温の排温水を熱源媒体として再生器及び蒸発器に供給して、利用価値の高い被加熱媒体蒸気を取り出すことが可能である。被加熱媒体蒸気を発生させる発生部の圧力が高くなりすぎないように、被加熱側の圧力が所定の圧力を超えないように、再生部の能力、凝縮部の能力、蒸発部の能力、吸収部の能力のうち、少なくとも１つを制御する吸収ヒートポンプがある（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２００６−２０７８８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載された制御では、出力抑制効果が間接的となって圧力上昇に追いつかず、安全弁が作動する場合があり得る。

【0005】

本発明は上述の課題に鑑み、安全弁を作動させることなく蒸気生成部の圧力が過度に上昇することを抑制することができる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の態様に係る吸収ヒートポンプは、例えば図１に示すように、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ｈの熱を汲み上げて、被加熱媒体の蒸気Ｗｖを生成する吸収ヒートポンプ１であって；需要先に供給される被加熱媒体の蒸気Ｗｖを生成する蒸気生成部８０と；蒸気生成部８０の圧力を検知する圧力検知部９３と；蒸気生成部８０で生成された被加熱媒体の蒸気Ｗｖを需要先に向けて流出する供給蒸気管８９、又は蒸気生成部８０に設けられた安全弁８８と；供給蒸気管８９又は蒸気生成部８０に設けられた蒸気逃がし弁９５と；圧力検知部９３で検知された圧力が、蒸気生成部８０の目標圧力を超え、安全弁８８が開く圧力未満の第１の所定の圧力以上のときに、蒸気逃がし弁９５を開ける制御装置９０とを備える。

【0007】

このように構成すると、安全弁を作動させることなく蒸気生成部の圧力が過度に上昇することを抑制することができる。

【0008】

また、本発明の第２の態様に係る吸収ヒートポンプは、例えば図１を参照して示すと、上記本発明の第１の態様に係る吸収ヒートポンプ１において、制御装置９０は、圧力検知部９３で検知された圧力が第１の所定の圧力以上の圧力を維持しているときは蒸気逃がし弁９５の開度を増大していき、目標圧力を超え第１の所定の圧力未満の第２の所定の圧力以下の圧力を維持しているときは蒸気逃がし弁９５の開度を縮小していくように蒸気逃がし弁９５の開度を制御する。

【0009】

このように構成すると、蒸気の放出量を可変にすることとなって蒸気の放出に伴う騒音や白煙の発生等を抑制することができ、周囲環境への影響を低減することができる。

【0010】

また、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を参照して示すと、上記本発明の第２の態様に係る吸収ヒートポンプ１において、制御装置９０は、蒸気逃がし弁９５の開度を増大していくときよりも蒸気逃がし弁９５の開度を縮小していくときの方が蒸気逃がし弁９５の開度の変化速度が遅くなるように蒸気逃がし弁９５の開度を制御する。

【0011】

このように構成すると、蒸気逃がし弁の開度を増大していくときは早く圧力の上昇を抑制することができ、蒸気逃がし弁の開度を縮小していくときは蒸気逃がし弁が閉じた通常運転に安定して戻すことができる。

【0012】

また、本発明の第４の態様に係る吸収ヒートポンプは、例えば図１を参照して示すと、上記本発明の第１の態様乃至第３の態様のいずれか１つの態様に係る吸収ヒートポンプ１において、制御装置９０は、圧力検知部９３で検知された圧力が、蒸気生成部８０の目標圧力を超え、安全弁８８が開く圧力未満の第３の所定の圧力以上のときに、吸収ヒートポンプ１の出力を抑制する出力抑制措置を施す。

【0013】

このように構成すると、蒸気生成部の圧力上昇を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４の態様のいずれか１つの態様に係る吸収ヒートポンプ１において、蒸気生成部８０が、被加熱媒体の蒸気Ｗｖと被加熱媒体の液Ｗｑとを分離する気液分離器８０で構成されている。

【0015】

このように構成すると、蒸気生成部から流出する被加熱媒体の蒸気に液が混じることを抑制することができると共に、蒸気逃がし弁の開度を変化させたときに、気液分離器内の液位を安定させることができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、安全弁を作動させることなく蒸気生成部の圧力が過度に上昇することを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【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】気液分離器内圧力の過上昇を抑制する制御のフローチャートである。

【図3】（Ａ）は被加熱媒体蒸気の放出時の状況の一例を示すグラフ、（Ｂ）は別の例を示すグラフである。

【図4】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】

【0018】

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。

【0019】

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。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、さらに、気液分離器８０と、制御装置９０とを備えている。

【0020】

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」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Ｗ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Ｗ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Ｗ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。

【0021】

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。

【0022】

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２２を、蒸発器缶胴２１の内部に有している。蒸発器２０は、蒸発器缶胴２１の内部に冷媒液Ｖｆを散布するノズルを有していない。このため、熱源管２２は、蒸発器缶胴２１内に貯留された冷媒液Ｖｆに浸かるように配設されている（満液式蒸発器）。吸収ヒートポンプでは、吸収冷凍機よりも蒸発器内の圧力が高いので、熱源管が冷媒液に浸かる構成でも所望の冷媒蒸気を得ることが可能となる。蒸発器２０は、熱源管２２周辺の冷媒液Ｖｆが熱源管２２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。蒸発器缶胴２１の下部には、蒸発器缶胴２１内に冷媒液Ｖｆを供給する冷媒液管４５が接続されている。

【0023】

吸収器１０と蒸発器２０とは、相互に連通している。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。

【0024】

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３２と、希溶液Ｓｗを散布する希溶液散布ノズル３３とを有している。熱源管３２内を流れる熱源温水ｈは、本実施の形態では熱源管２２内を流れる熱源温水ｈと同じ流体となっているが、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３３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。

【0025】

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４２を凝縮器缶胴４１の内部に有している。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、再生器の缶胴と凝縮器缶胴４１とが一体に形成されている。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。

【0026】

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３３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缶胴２１の下部（典型的には底部）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。

【0027】

蒸発器２０の熱源管２２の一端には、熱源温水ｈを熱源管２２に導入する熱源温水導入管５１が接続されている。熱源管２２の他端と再生器の熱源管３２の一端とは、熱源温水連絡管５２で接続されている。熱源管３２の他端には、熱源温水ｈを吸収ヒートポンプ１の外に導く熱源温水流出管５３が接続されている。熱源温水流出管５３には、内部を流れる熱源温水ｈの流量を調節可能な熱源温水切替弁５３ｖが配設されている。熱源温水切替弁５３ｖよりも下流側の熱源温水流出管５３と熱源温水導入管５１との間には、熱源温水バイパス管５５が設けられている。熱源温水バイパス管５５には、流路を開閉可能なバイパス弁５５ｖが配設されている。

【0028】

気液分離器８０は、吸収器１０の伝熱管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は、加熱された被加熱媒体Ｗから被加熱媒体液Ｗｑを分離することによって被加熱媒体蒸気Ｗｖを生成することができ、蒸気生成部に相当する。気液分離器８０には、分離された被加熱媒体液Ｗｑを気液分離器８０から流出する分離液管８１が下部（典型的には底部）に接続されている。分離液管８１の他端には、被加熱媒体液Ｗｑを伝熱管１２に導く被加熱媒体液管８２が接続されている。伝熱管１２の他端と気液分離器８０の気相部とは、加熱された被加熱媒体Ｗを気液分離器８０に導く加熱後被加熱媒体管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を需要先に向けて吸収ヒートポンプ１の外に導く供給蒸気管としての被加熱媒体蒸気管８９が上部（典型的には頂部）に接続されている。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、分離液管８１と被加熱媒体液管８２との接続部に接続されており、分離液管８１を流れてきた被加熱媒体液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、吸収器１０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。

【0029】

気液分離器８０の近傍の被加熱媒体蒸気管８９には、気液分離器８０の内部の圧力を検知する圧力検知部としての圧力計９３が設けられている。また、圧力計９３よりも下流側の被加熱媒体蒸気管８９には、吸収ヒートポンプ１の外に供給する被加熱媒体蒸気Ｗｖの圧力を調節する圧力制御弁９９が設けられている。圧力計９３と圧力制御弁９９との間の被加熱媒体蒸気管８９には、安全弁８８と、蒸気逃がし弁９５とが設けられている。安全弁８８は、気液分離器８０の内部が目標運転圧力を超えて高すぎる圧力（例えば、気液分離器８０の最高使用圧力）になったときに機械的に弁を開放して圧力の上昇を抑制するものである。蒸気逃がし弁９５は、安全弁８８とは別に、気液分離器８０の内部の圧力の上昇を抑制するために、被加熱媒体蒸気管８９内の流体を放出するものである。蒸気逃がし弁９５は、開度を調節することができるように構成されている。

【0030】

制御装置９０は、吸収ヒートポンプ１の動作を制御する装置である。制御装置９０は、溶液ポンプ３５ｐ、冷媒ポンプ４６、補給水ポンプ８６とそれぞれ信号ケーブルで接続されており、各ポンプ３５ｐ、４６、８６の発停を制御することができるように構成されている。また、制御装置９０は、熱源温水切替弁５３ｖ及びバイパス弁５５ｖと信号ケーブルで接続されており、各弁５３ｖ、５５ｖの開度を調節することができるように構成されている。また、制御装置９０は、圧力計９３と信号ケーブルで接続されており、圧力計９３が検知した圧力を信号として受信することができるように構成されている。また、制御装置９０は、蒸気逃がし弁９５及び圧力制御弁９９とそれぞれ信号ケーブルで接続されており、蒸気逃がし弁９５及び圧力制御弁９９の開度をそれぞれ調節することができるように構成されている。

【0031】

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。吸収ヒートポンプ１の定常運転時は、熱源温水切替弁５３ｖ及び圧力制御弁９９が開、バイパス弁５５ｖ及び蒸気逃がし弁９５が閉となっている。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４２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で蒸発器缶胴２１に送られる。蒸発器缶胴２１に送られた冷媒液Ｖｆは、熱源管２２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。

【0032】

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、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。

【0033】

再生器３０に送られた希溶液Ｓｗは、希溶液散布ノズル３３から散布され、熱源管３２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。濃溶液Ｓａは、溶液ポンプ３５ｐで昇圧されて吸収器１０に入り、吸収器１０内で蒸発器冷媒蒸気Ｖｅを吸収することに伴い温度が上昇する。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。

【0034】

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。外部に供給された分の被加熱媒体Ｗは、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。他方、気液分離器８０で分離された被加熱媒体液Ｗｑは、分離液管８１に流出し、補給水管８５を流れてきた補給水Ｗｓと合流して、被加熱媒体液Ｗｑとして被加熱媒体液管８２を流れ、伝熱管１２内に供給される。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９０で制御される。

【0035】

上述のように吸収ヒートポンプ１の運転が行われている際、制御装置９０は、随時、圧力計９３から圧力信号を受信している。そして、需要先への被加熱媒体蒸気Ｗｖの安定した供給を実現するため、制御装置９０は、圧力計９３で検知した圧力が、あらかじめ決定した被加熱媒体蒸気Ｗｖの供給圧力（以下「目標圧力Ｐ１」という。）となるように、圧力制御弁９９の開度を調節する。しかし、このような制御を行っていても、気液分離器８０内の圧力が上昇してしまう場合があり、安全弁８８が開放する圧力（以下「開放圧力ＰＳ」といい、例えば気液分離器８０の最高使用圧力。）まで上昇する場合もあり得る。安全弁８８の放出先は大気開放が原則であるので、安全弁８８が開放すると、大きな騒音が発生したり、被加熱媒体蒸気Ｗｖを放出した周囲に白煙や濃霧を伴う場合があり、環境への影響が大きい。また、安全弁８８からの蒸気放出は事故扱いとしている事業者もあり、これらの事情を勘案すると、安全弁８８の作動は好ましくない。そのため、安全弁８８が開放する圧力に達するほどに圧力を上昇させない方が好ましい。そこで、本実施の形態では、安全弁８８が開放する圧力に達するほどに気液分離器８０内の圧力が上昇することを抑制するため、以下のような制御を行うこととしている。

【0036】

図２は、気液分離器８０内圧力の過上昇を抑制する制御のフローチャートである。以下の制御の説明において、吸収ヒートポンプ１の構成に言及しているときは、適宜図１を参照することとする。この制御では、まず、制御装置９０は、圧力計９３で検知した値が出力抑制圧力Ｐ２以上か否かを判断する（Ｓ１）。出力抑制圧力Ｐ２は、目標圧力Ｐ１を超え、開放圧力ＰＳ未満の任意の圧力であり、気液分離器８０内のさらなる圧力上昇を回避したい圧力を勘案して決定するとよい。出力抑制圧力Ｐ２は、第３の所定の圧力に相当する。圧力計９３で検知した値が出力抑制圧力Ｐ２以上か否かを判断する工程（Ｓ１）において、出力抑制圧力Ｐ２以上でない場合は、再び圧力計９３で検知した値が出力抑制圧力Ｐ２以上か否かを判断する工程（Ｓ１）に戻る。他方、出力抑制圧力Ｐ２以上の場合、制御装置９０は、出力抑制措置を施す（Ｓ２）。本実施の形態では、出力抑制措置として、熱源温水切替弁５３ｖ及び／又はバイパス弁５５ｖの開度を調節して、蒸発器２０及び再生器３０に導入していた熱源温水ｈの一部又は全部を蒸発器２０及び再生器３０に導入させないことで、吸収器１０における吸収熱の発生を抑制することとしている。

【0037】

出力抑制措置を施したら、制御装置９０は、圧力計９３で検知した値が出力抑制措置解除圧力Ｐ２’以下になったか否かを判断する（Ｓ３）。出力抑制措置解除圧力Ｐ２’は、出力抑制圧力Ｐ２からあらかじめ定めた差分だけ低い圧力である。出力抑制措置解除圧力Ｐ２’以下になった場合は、出力抑制措置を解除して（Ｓ４）、圧力計９３で検知した値が出力抑制圧力Ｐ２以上か否かを判断する工程（Ｓ１）に戻る。他方、出力抑制措置解除圧力Ｐ２’以下になっていない場合、制御装置９０は、圧力計９３で検知した値が蒸気逃がし増大圧力Ｐ３以上か否かを判断する（Ｓ５）。蒸気逃がし増大圧力Ｐ３は、出力抑制圧力Ｐ２を超え、開放圧力ＰＳ未満の任意の圧力であり、安全弁８８が開く前に自らのコントロール下で蒸気逃がし弁９５の開度を増大（閉状態から開けることも含む）させて蒸気逃がし弁９５からの被加熱媒体蒸気Ｗｖの放出量を増大させる契機とすることを意図するものであり、第１の所定の圧力に相当する。蒸気逃がし増大圧力Ｐ３は、被加熱媒体蒸気Ｗｖの放出を抑制する観点から極力高い圧力に設定するのが好ましい。また、蒸気逃がし弁９５は、全開の状態で、出力抑制措置を施した場合の被加熱媒体蒸気Ｗｖの生成流量以上の流量の被加熱媒体蒸気Ｗｖを放出することができる蒸気吹き出し容量を備えているとよい。すなわち、蒸気逃がし弁９５は、安全弁８８（典型的には通常運転における被加熱媒体蒸気Ｗｖの生成流量以上の流量の被加熱媒体蒸気Ｗｖを放出することができる蒸気吹きだし容量を備える）と同程度の蒸気吹きだし容量を備えなくてよく、換言すれば安全弁８８よりも小容量の蒸気吹き出し容量でよく、蒸気逃がし弁９５を安全弁８８よりも小型又は小径にすることができる。

【0038】

圧力計９３で検知した値が蒸気逃がし増大圧力Ｐ３以上か否かを判断する工程（Ｓ５）において、蒸気逃がし増大圧力Ｐ３以上の場合、制御装置９０は、蒸気逃がし弁９５を開作動させて被加熱媒体蒸気Ｗｖを放出する（Ｓ６）。本実施の形態では、１回の蒸気逃がし弁９５の開作動で全開にするのではなく、あらかじめ決めておいた開度だけ開くこととしている。蒸気逃がし弁９５を開作動させたら（Ｓ６）、再び圧力計９３で検知した値が蒸気逃がし増大圧力Ｐ３以上か否かを判断する工程（Ｓ５）に戻り、蒸気逃がし弁９５はその開度を維持する。蒸気逃がし弁９５が全部又は部分的に開いている状態で開度を維持している間、被加熱媒体蒸気Ｗｖの放出が続くので、圧力計９３で検知した圧力は典型的には低下し続ける。そして、再び行う圧力計９３で検知した値が蒸気逃がし増大圧力Ｐ３以上か否かを判断する工程（Ｓ５）において、未だに蒸気逃がし増大圧力Ｐ３以上の場合、さらに蒸気逃がし弁９５をあらかじめ決めておいた開度だけ開く（Ｓ６）。このようにして蒸気逃がし弁９５の開度を増大させていって全開状態に達した後であっても、圧力計９３で検知した値が蒸気逃がし増大圧力Ｐ３以上である場合は、蒸気逃がし弁９５を開作動させる工程（Ｓ６）が行われるが、蒸気逃がし弁９５の開度は物理的に増大しないので、実質的に全開状態が維持されて、圧力計９３で検知した値が蒸気逃がし増大圧力Ｐ３以上か否かを判断する工程（Ｓ５）に戻ることとなる。

【0039】

圧力計９３で検知した値が蒸気逃がし増大圧力Ｐ３以上か否かを判断する工程（Ｓ５）において、蒸気逃がし増大圧力Ｐ３以上でない場合、制御装置９０は、圧力計９３で検知した値が蒸気逃がし減少圧力Ｐ３’以下か否かを判断する（Ｓ７）。蒸気逃がし減少圧力Ｐ３’は、蒸気逃がし増大圧力Ｐ３からあらかじめ定めた差分ΔＰだけ低い圧力であり、第２の所定の圧力に相当する。蒸気逃がし減少圧力Ｐ３’は、典型的には目標圧力Ｐ１を超えた圧力である。圧力計９３で検知した値が蒸気逃がし減少圧力Ｐ３’以下か否かを判断する工程（Ｓ７）において、蒸気逃がし減少圧力Ｐ３’以下でない場合は、再び圧力計９３で検知した値が蒸気逃がし増大圧力Ｐ３以上か否かを判断する工程（Ｓ５）に戻り、蒸気逃がし弁９５はその開度を維持する。他方、圧力計９３で検知した値が蒸気逃がし減少圧力Ｐ３’以下か否かを判断する工程（Ｓ７）において、蒸気逃がし減少圧力Ｐ３’以下の場合、制御装置９０は、蒸気逃がし弁９５が閉の状態か否かを判断する（Ｓ８）。

【0040】

蒸気逃がし弁９５が閉の状態か否かを判断する工程（Ｓ８）において、蒸気逃がし弁９５が閉の状態でない場合、制御装置９０は、蒸気逃がし弁９５を閉作動させて、被加熱媒体蒸気Ｗｖの放出量を減少させる（Ｓ９）。本実施の形態では、１回の蒸気逃がし弁９５の閉作動で全閉にするのではなく、あらかじめ決めておいた開度だけ閉じることとしている。蒸気逃がし弁９５を閉作動させたら（Ｓ９）、圧力計９３で検知した値が蒸気逃がし増大圧力Ｐ３以上か否かを判断する工程（Ｓ５）に戻り、蒸気逃がし弁９５はその開度を維持する。他方、蒸気逃がし弁９５が閉の状態か否かを判断する工程（Ｓ８）において、蒸気逃がし弁９５が閉の状態である場合、圧力計９３で検知した値が出力抑制措置解除圧力Ｐ２’以下になったか否かを判断する工程（Ｓ３）に戻り、以降、上述のフローを繰り返す。

【0041】

上述のように、本実施の形態では、圧力計９３で検知した値が蒸気逃がし増大圧力Ｐ３以上を維持しているときは、所定の間隔（工程（Ｓ５）の判断が行われるごと）で蒸気逃がし弁９５をあらかじめ決めておいた開度だけ段階的に開いて行き、蒸気逃がし増大圧力Ｐ３未満で蒸気逃がし減少圧力Ｐ３’を超えているときは、蒸気逃がし弁９５はその開度を維持し、蒸気逃がし減少圧力Ｐ３’以下を維持しているときは、所定の間隔（工程（Ｓ７）の判断が行われるごと）で蒸気逃がし弁９５をあらかじめ決めておいた開度だけ段階的に閉じて行くこととしている。吸収ヒートポンプ１は、蒸気逃がし弁９５の一部又は全部を開いて被加熱媒体蒸気Ｗｖの放出を行うことで、出力抑制措置（Ｓ２）による減圧効果が現れるまでの間にさらに気液分離器８０の内圧が上昇して蒸気逃がし増大圧力Ｐ３に到達した場合であっても、さらなる圧力上昇を抑制することができる。蒸気逃がし弁９５を介した被加熱媒体蒸気Ｗｖの放出において、蒸気逃がし弁９５を段階的に開にすることで、無駄な被加熱媒体蒸気Ｗｖの放出を避けながら、最小の被加熱媒体蒸気Ｗｖの放出量で、圧力計９３で検知した圧力を低下させることができて、安全弁８８の作動を回避することができる。また、蒸気逃がし弁９５を介した被加熱媒体蒸気Ｗｖの放出量が、安全弁８８による蒸気放出のような大容量蒸気を急放出するものではなく、少量から段階的に増やして行くので、被加熱媒体蒸気Ｗｖの放出に伴う気液分離器８０内の被加熱媒体液Ｗｑの液位及び圧力の変動に与える影響を小さくして運転を継続することができ、被加熱媒体蒸気Ｗｖの放出に伴う騒音を減じることができる。なお、蒸気逃がし弁９５の放出先に消音器を取り付けて被加熱媒体蒸気Ｗｖの放出時の騒音を減音又は消音させてもよい。あるいは、放出した被加熱媒体蒸気Ｗｖを、補給水Ｗｓを貯留した貯水槽内に導いて、被加熱媒体蒸気Ｗｖの放出時の騒音を減音又は消音させると同時に、放出した被加熱媒体蒸気Ｗｖで補給水Ｗｓを予熱して熱回収してもよい。このようにすると、放出した被加熱媒体蒸気Ｗｖを有効活用することができる。あるいは、放出した被加熱媒体蒸気Ｗｖを他の貯水槽内に導いて被加熱媒体蒸気Ｗｖの放出時の騒音を減音又は消音させてもよい。

【0042】

図３（Ａ）に、被加熱媒体蒸気Ｗｖの放出時の状況の一例を示す。図３（Ａ）のグラフは、縦軸に、上から、蒸気逃がし弁９５からの被加熱媒体蒸気Ｗｖの放出量、圧力計９３で検知した圧力、蒸気逃がし弁９５の開閉状態をとり、横軸に時間をとっている。図３（Ａ）に示す例では、時刻ｔ１で、圧力計９３が検知した圧力が蒸気逃がし増大圧力Ｐ３に到達したため、圧力計９３が検知した圧力が蒸気逃がし増大圧力Ｐ３以上の間だけ蒸気逃がし弁９５の段階的な開操作が行われている（Ｓ６）。このとき、蒸気逃がし弁９５は、所定の間隔ＴＬで所定の開度Ａずつその開度の増大が行われている。そして、典型的には、蒸気逃がし弁９５が開いている間は圧力計９３で検知した圧力が徐々に低下していく。圧力計９３が検知した圧力が蒸気逃がし増大圧力Ｐ３未満で蒸気逃がし減少圧力Ｐ３’を超えている場合（時刻ｔ２−ｔ３間）、蒸気逃がし弁９５はその開度を維持している。そして、圧力計９３が検知した圧力が蒸気逃がし減少圧力Ｐ３’以下に低下した場合、低下している間に所定の間隔ＴＬで所定の開度Ａずつその開度の減少が行われ（Ｓ９）、時刻ｔ４で蒸気逃がし弁９５が全閉となっている。

【0043】

以上で説明したように、本実施の形態に係る吸収ヒートポンプ１によれば、圧力計９３で検知した値が、安全弁８８の開放圧力ＰＳよりも低い蒸気逃がし増大圧力Ｐ３以上のときに、蒸気逃がし弁９５の開度を段階的に少しずつ増大させて被加熱媒体蒸気Ｗｖの放出量を段階的に増加するので、最小の被加熱媒体蒸気Ｗｖの放出量で気液分離器８０の内部圧力を下げることができ、安全弁８８を作動させることなく、被加熱媒体蒸気Ｗｖが最小放出量であることから騒音や白煙あるいは濃霧の発生を抑制しつつ、気液分離器８０の内部圧力が過度に上昇することを抑制することができる。

【0044】

以上の説明では、蒸気逃がし弁９５を開にしたときにおける開弁時間間隔及び開いていく開度幅、並びに蒸気逃がし弁９５を閉じるときにおける閉弁時間間隔及び閉じていく開度幅を同じにしたが、これを変えてもよい。例えば、開弁時には、開弁時間間隔を短くし、開いていく開度を大きくし、閉弁時には、閉弁時間間隔を長くし、閉じていく開度を小さくしてもよい。図３（Ａ）を参照して説明すると、開弁時には時刻ｔ１から時刻ｔ２に至る間で所定の時間間隔ＴＬを短くし及び／又は所定の開度Ａを大きくし、閉弁時には時刻ｔ３から時刻ｔ４に至る間で所定の時間間隔ＴＬを長くし及び／又は所定の開度Ａを小さくするとよい。このようにすると、開弁時には気液分離器８０（蒸気生成部）の内部圧力の急上昇を防いで早く圧力の上昇を抑制でき、閉弁時には被加熱媒体蒸気Ｗｖの放出に伴う気液分離器８０内の被加熱媒体液Ｗｑの液位及び圧力の変動を小さくできて安定して通常運転に戻すことができる。

【0045】

以上の説明では、蒸気逃がし弁９５は、所定の時間間隔ＴＬで所定の開度Ａずつ弁開度を増大し、所定の時間間隔ＴＬで所定の開度Ａずつ弁開度を減少していくとしたが、図３（Ｂ）に示すように、所定の開閉速度で連続的に弁開度を変えることとしてもよい。このようにすると、被加熱媒体蒸気Ｗｖの放出に伴う気液分離器８０内の被加熱媒体液Ｗｑの液位及び圧力の変動をさらに小さくすることができ、安定した運転を行うことができる。この場合も、開弁時と閉弁時とで弁の開閉速度を変えることとしてもよく、例えば、開弁時には弁を急に（速い速度で）開き、閉弁時には弁を緩慢（遅い速度で）に閉じることとしてもよい。図３（Ｂ）を参照して説明すると、開弁時には時刻ｔ１から時刻ｔ２に至る間で傾きを大きくした開度とし、閉弁時には時刻ｔ３から時刻ｔ４に至る間で傾きを小さくした開度とするとよい。

【0046】

以上の説明では、出力抑制措置として、蒸発器２０及び再生器３０に導入していた熱源温水ｈの一部又は全部を蒸発器２０及び再生器３０に導入させないこととしたが、これに代えて又はこれと共に、凝縮器４０へ導入していた冷却水ｃの一部又は全部を凝縮器４０へ導入させないようにしてもよい。つまり、蒸発器２０及び再生器３０への熱源温水ｈの一部又は全部を導入させない措置、及び凝縮器４０への冷却水ｃの一部又は全部を導入させない措置のいずれか１つを単独で行ってもよく、これらを組み合わせて行ってもよい。

【0047】

以上の説明では、圧力計９３で検知した値が出力抑制圧力Ｐ２以上の場合に、出力抑制措置を施すこととしたが、出力抑制措置を省略してもよい。その場合、図２に示すフローにおいて、圧力計９３で検知した値が出力抑制圧力Ｐ２以上か否かを判断する工程（Ｓ１）、出力抑制措置を施す工程（Ｓ２）、圧力計９３で検知した値が出力抑制措置解除圧力Ｐ２’以下になったか否かを判断する工程（Ｓ３）、出力抑制措置を解除する工程（Ｓ４）を省略し、圧力計９３で検知した値が蒸気逃がし増大圧力Ｐ３以上か否かを判断する工程（Ｓ５）から開始して、蒸気逃がし弁９５が閉か否かを判断する工程（Ｓ８）において閉である場合に、圧力計９３で検知した値が蒸気逃がし増大圧力Ｐ３以上か否かを判断する工程（Ｓ５）に戻るようにすればよい。このように、出力抑制措置を省略する場合、蒸気逃がし弁９５は、通常運転時において、全開の状態で、被加熱媒体蒸気Ｗｖの生成流量以上の流量の被加熱媒体蒸気Ｗｖを放出することができる蒸気吹き出し容量を備えているとよい。

【0048】

以上の説明では、安全弁８８が被加熱媒体蒸気管８９に設けられているとしたが、気液分離器８０に設けられていてもよい。同様に、蒸気逃がし弁９５も被加熱媒体蒸気管８９に代えて気液分離器８０に設けられていてもよい。また、圧力計９３も被加熱媒体蒸気管８９に設けられていることとしたが、気液分離器８０に設けられていてもよい。安全弁８８、蒸気逃がし弁９５、あるいは圧力計９３が気液分離器８０に設けられる場合は、気相部の部分の気液分離器８０に設けるとよい。

【0049】

以上の説明では、蒸気生成部が気液分離器８０で構成されていることとしたが、吸収器１０の伝熱管１２内で被加熱媒体蒸気Ｗｖを発生させることとして伝熱管１２を蒸気生成部としてもよく、この場合は加熱後被加熱媒体管８４に被加熱媒体蒸気管８９を接続するとよい。しかしながら、蒸気逃がし弁９５を開けたときに蒸気生成部の内部圧力が変動するため、内部圧力の変動に伴う液位の変動を吸収して液位を安定させることができる気液分離器８０を蒸気発生部とすることが好ましい。

【0050】

以上の説明では、蒸発器２０が満液式であるとしたが、散布式であってもよい。蒸発器を散布式とする場合は、蒸発器缶胴の上部に冷媒液Ｖｆを散布する冷媒液散布ノズルを設け、満液式の場合に蒸発器缶胴２１の下部に接続することとしていた冷媒液管４５の端部を、冷媒液散布ノズルに接続すればよい。また、蒸発器缶胴の下部の冷媒液Ｖｆを冷媒液散布ノズルに供給する配管及びポンプを設けてもよい。

【0051】

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４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。

【符号の説明】

【0052】

１ 吸収ヒートポンプ
１０ 吸収器
２０ 蒸発器
３０ 再生器
４０ 凝縮器
８０ 気液分離器
８８ 安全弁
８９ 被加熱媒体蒸気管
９０ 制御装置
９３ 圧力計
９５ 蒸気逃がし弁
Ｗｑ 被加熱媒体液
Ｗｖ 被加熱媒体蒸気

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】