JP2000509479A - 発生器―吸収器―熱交換熱移動装置及び方法並びにヒートポンプにおけるその利用 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 発生器−吸収器熱交換装置(GAX)(300，400)は発生器（12）と吸収器（14）とを具備し、吸収器（14）は発生器（12）の内部の圧力より低い内部圧力を有しまた対向端部に高温領域と低温領域を有し各温度領域を形成し、これら温度領域はそれぞれの重複する熱移動領域を区画形成し、流体の流路が濃厚、中間及び希薄の濃度の冷却剤を発生器（12）と吸収器（14）の高温領域、熱移動領域及び低温領域にこれら領域を通って循環させ、熱交換回路(352，356，362,435，440，442，444)が溶液を発生器（12）から該溶液が濃厚な濃度を有する場所で受取り該濃厚溶液を前記熱移動領域の間で循環させそれにより熱を吸収器（14）から発生器（12）に移動させるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】 発生器−吸収器−熱交換熱移動装置及び方法並びにヒートポンプにおけるその利 用 関連出願 本出願は1994年11月23日に出願されたシリーズ番号08／347,255の出願の一部 継続出願である。 政府の権利 本発明はエネルギー省によって裁定された協定86X-17497Cのもとに政府の後援 でなされたものである。 技術分野 本発明は冷凍及びヒートポンプ装置に関し、さらに詳細には発生器−吸収器熱 交換(“GAX”)型の吸収冷凍サイクルに関する。本発明は特にガス燃焼、空気対 空気の吸収ヒートポンプに用いるのに適している。 背景技術 吸収冷凍サイクルは1800年代中期に開発され主として冷凍装置に用いられた。 このようなサイクルは冷凍／吸収混合物を用いることにより作動され、この冷却 蒸気は吸収器に吸収され液体吸収剤に入り、それにより熱を発生し、続いて発生 器の中の冷却剤と吸収剤の混合物を加熱し冷却蒸気を追い出す。熱を発生させる 凝縮器と熱を抽出する蒸発器とがサイクルを完成する。吸収器に吸収によって生 じた熱は、凝縮器から通常は冷却水の冷却剤への流れに伴って廃棄 される。 これらの初期の単一段階吸収サイクル装置はエネルギーが非効率であるが、こ の装置を作動させる熱エネルギーの費用が低くまた圧縮装置よりも機械的エネル ギーを少ししか必要としないため、電気モーターが出現する前には圧縮装置より も好まれることが多かった。大概の用途にとって、これら単一段階吸収装置は、 ガスと電気のエネルギーとの相対的費用の変化と電気的に作動される圧縮装置の 改良とに伴って、衰退した。しかし、現在においてもこれらの比較的非効率の単 一段階装置は依然として低圧臭化リチウムの商業的空調装置とリクリエーション 車やホテルルームのための冷房装置とに使用されている。 1913年に、改良吸収サイクルがアルテンキルヒによって考案された。このサイ クルは、吸収器で生じた熱の一部を発生器に循環される冷却／吸収流体に移動さ せまた発生器から吸収器へと流れる吸収剤の熱の一部を発生器に移し変えること より、初期の単一段階サイクルよりも効率的となった。この熱の移動は、冷却剤 を冷却／吸収混合物から蒸発させるための発生器にとって必要とされる熱入力を 減少させるものであった。この装置は吸収熱交換(AHE)装置と称されている。 このAHEサイクルは1960年代の初期に用いられ当時費用効率の高い空調装置と して十分に効率的な吸収装置を生み出した。AHEサイクルは1965年から始まり住 宅用空気冷却空調装置に用いられてきた。しかし、これらAHE装置においても、 吸収器の吸収工程によって生じた熱の大部分が失われた。AHEサイクルはまた加 熱に有利な空気対空気ガス加熱ポンプに実験的に用いられたが、商業的には生産 されるものではなかった。エネルギーコストが増大するにつれて、AHE空調装置 はその作動コスト上の利点の大部分を失い、今日では 限られた市場を有しているにすぎない。 さらに1913年に、アルテンキルヒは吸収器から吸収した熱の大部分を回収する 他の吸収サイクルを考案した。この発生器−吸収器熱交換(GAX)サイクルとして 知られるようになったサイクルは追加の熱交換装置を用い、それにより吸収器に おける吸収工程によって生じた高温の熱が熱交換流体を介して発生器に移動され るようにした。このGAXサイクルの概念は、吸収器から余分の大量の熱を回収す ることができまたAHE装置よりも高い発生器温度を利用することができまたその ため非常に高いエネルギー効率を達成することができる。用いられる特別の燃料 に対するこのGAX装置の熱効率は炉やボイラーなどの熱効率よりも非常に高くす ることができる。 しかし、従来のGAXサイクル装置は別の熱伝達流体を用いる別の熱移動回路を 必要とするという欠点を有している。この熱移動回路は密閉式でなければならず 、膨張室を必要とし、流れを変えることのできる密閉式ポンプが必要であり、熱 移動流体の流量を制御して冷却又は加熱サイクルにおいて移動されるGAX熱を特 定の屋外温度に調和させる装置を必要とする。また、作動流体とは異なる熱移動 回路の流体を用いることは熱移動回路と吸収器又は発生器との間に複合汚染を生 じる危険があった。これらの従来のGAX装置は典型的には液体相に残存する熱移 動流体を用いておりしたがって熱移動液体の顕熱を用いることができるにすぎな い。 標準の凝縮器−蒸発器サイクルで作動する電気ヒートポンプは今まで住宅用と 小さな商業上の加熱冷却用に利用されてきた。しかし、電気ヒートポンプは米国 の南部の州のような比較的暖い気候の区域の住宅や小さな商業建築物の加熱と冷 却上の要求を効果的に満足させるものであるが、これらの電気ヒートポンプは補 助加熱装置なしでは温度が約30°Ｆ以下に降下する地域の必要な加熱を得ること はできない。さらに、これらの電気ヒートポンプ装置は典型的には環境上有害な ハイドロクロロフルオロカーボン（HCFC's）又はクロロフルオロカーボン(CFC's )の冷却剤を用いている。 したがって、吸収器の吸収工程によって生じた熱の大部分を、費用がかかり故 障の危険のある独立した熱移動回路を用いることなく、発生器に効果的に移動さ せる、住宅用又は小さな商業的ヒートポンプに用いるのに適した発生器−吸収器 熱交換装置が必要である。 本発明は、作動流体と熱交換流体として環境上安全な流体を用いることができ 、吸収器の吸収工程により生じた熱の大部分を効果的に回収し、制御の精巧な装 置を必要とせず、作動流体の潜熱及び顕熱の一方又は双方を有利に利用し熱を吸 収器から発生器へとその蒸気相と液相との間の作動によって移動させ、また大き さとコストと効率のため０°Ｆ以下の温度での十分な加熱を含む広範囲の気候に わたる住宅及び商業用の加熱冷却上の要求を満たすのに用いることのできる発生 器−吸収器熱交換装置と方法を提供することによって、この要求を満足させる。 本発明の他の特徴と利点は図面に記載され以下の記載で説明され、また一部は 図面と以下の記載から明らかとなり又は本発明の実施から習得されるであろう。 本発明の利点は、発生器−吸収器熱交換器と、発生器−吸収器熱交換器を組込ん だヒートポンプと、詳細には図面と以下の記載と請求の範囲に示される発生器− 吸収器熱交換装置における吸収器と発生器との間で熱を移動させる方法とによっ て、実現され達成される。 発明の開示 これらのまた他の利点を達成するためまた具体化されここに広く記載された本 発明の目的によれば、本発明は１つの態様において、 発生器と吸収器とを含む発生器−吸収器熱交換装置を提供する。吸収器は発生器 の内部圧力より低い内部圧力を有しそして対向端部に高温領域と低温領域を有し 各温度領域を形成している。発生器と吸収器の温度領域はそれぞれの重複する熱 移動領域を区画形成する。冷却剤の濃い濃度と中間濃度と薄い濃度を有する溶液 を発生器と吸収器の高温領域と熱移動領域と低温領域とにこれら領域を通って循 環させるため流体の流路が設けられる。熱交換回路が設けられ、この回路は溶液 が濃い濃度を有する場所で発生器から溶液を受け取る。熱交換回路はまた溶液を 吸収器と発生器の熱移動領域の間を循環させ熱を吸収器から発生器へと移動させ る。 好ましい実施態様では、熱交換回路はさらに、吸収器の熱移動領域に配設され た熱交換要素と濃厚な溶液を発生器から熱交換要素を通り熱移動領域の間に導入 する導管とを具備している。 さらに好ましい実施態様では、熱交換回路は発生器と吸収器の各々の熱移動領 域に配設された熱交換要素と、濃い溶液を発生器から順次各熱交換要素に逐次熱 交換領域の間に導く導管とを具備している。 本発明の他の態様によれば、熱交換回路は好ましくは溶液が濃い溶液濃度を有 している場所で発生器に連通する入力端部を含んでいる。熱交換回路はまた発生 器内の熱移動領域の間で循環される濃い溶液を分配するための出力端部を含むこ とができる。発生器と吸収器の熱移動領域の間で循環される溶液は好ましくは熱 交換回路の少なくとも一部における液体と蒸気の２相混合物である。 本発明は他の態様において、上端付近の濃い濃度と下端付近の低い濃度とその 中間の濃度との濃度勾配と、上端付近の低い温度から下端付近の高い温度に及び その間に熱移動領域を有する温度勾配とを有する溶液を収容する発生器を含む発 生器−吸収器熱交換装置を 具備している。本発明のこの態様の発生器−吸収器熱交換(GAX)装置はまた、発 生器の内部圧力より低い内部圧力を有しまた上端の近くの低い濃度と下端の近く の濃い濃度とその間の中間の濃度との濃度勾配と上端付近の高温から下端付近の 低温にわたりその間に熱移動領域がある温度勾配とを有する溶液を収容した吸収 器を含んでいる。この態様のGAX装置はさらに、下端の近くで吸収器と連通する 入口と濃い溶液を吸収器の下端から分配し発生器の濃度勾配と温度勾配に沿って 通過させる上端の近くで発生器に配設された出口とを有する濃厚溶液導管を含ん でいる。濃厚溶液導管と連通するポンプがまた設けられ流体を吸収器と発生器と の間を導管を通って移動させる。下端の近くで発生器と連通する入口と、上端の 近くで吸収器に配設され希薄溶液を発生器の下端から分配し発生器の濃度勾配と 温度勾配とに沿って通過させる出口とを有する、希薄溶液導管が設けられている 。加熱器（ヒーター）が設けられ下端の近くで発生器の溶液を加熱する。本発明 のこの態様のGAX装置はさらに熱交換回路を含み、この熱交換回路は、 重複する温度を有する発生器と吸収器の熱移動領域のうちの吸収器の熱移動領 域の熱交換要素と、 発生器からの溶液を濃厚な溶液濃度を有する位置で受取りこの溶液を吸収器と 発生器の熱移動領域の間に運びその間で熱の移動を行う入力端部を有する熱交換 導管 とを具備している。この熱交換導管はまた発生器内の濃い溶液を分配する出力 端部を有することができる。 本発明はまた他の態様においては、ヒートポンプを設け、このヒートポンプは 空気熱交換器への室内液体と、空気熱交換器への室外液体と、発生器−吸収器熱 交換装置と、氷結防止回路とを具備している。本発明のこの態様による氷結防止 回路は、室内外の熱交換器 と発生器−吸収器熱交換装置との間で氷結防止流体を循環させ熱を熱交換器の一 方から選択的に抽出し熱を熱交換器の他方に移動させる。 本発明の他の態様によれば、熱を発生器−吸収器熱交換装置の吸収器と発生器 との間で移動させる方法が提供される。この熱の移動は濃い溶液を吸収器の熱移 動領域と発生器の熱移動領域との間で循環させることにより達成される。上記の ように、発生器の熱移動領域と吸収器の熱移動領域とは共通の温度領域を含む温 度勾配を有している。 本発明の他の態様によれば、本発明の発生器−吸収器熱交換装置を用い熱を低 温の領域と中間温度の領域との間で移動させる方法が提供される。この方法は、 氷結防止流体を室内熱交換器と、吸収器熱交換器、凝縮器熱交換器及び発生器熱 交換器の少なくとも１つとの間で循環させ、それにより熱を氷結防止流体を介し て吸収器、凝縮器及び発生器の熱交換器の少なくとも１つから室内熱交換器へと 移動させることからなっている。この方法はまた氷結防止流体を室外熱交換器と 蒸発器熱交換器との間で循環させ、それにより熱を氷結防止流体を介して室外熱 交換器から蒸発器熱交換器へと移動させることからなっている。 本発明の他の態様によれば、本発明の発生器−吸収器熱交換装置を用いて熱を 高温領域と中間温度領域との間で移動させる方法が提供される。この方法は氷結 防止流体を室外熱交換器と、吸収器熱交換器と凝縮器熱交換器と発生器熱交換器 のうちの少なくとも１つとの間で循環させ、それにより熱を氷結防止流体を介し て吸収器、凝縮器及び発生器の熱交換器の少なくとも１つから室外熱交換器へと 移動させることからなっている。この方法はまた氷結防止流体を室内熱交換器と 蒸発器熱交換器との間で循環させそれにより熱を氷結 防止流体を介して室内熱交換器から蒸発器熱交換器へと移動させることからなっ ている。 本発明はガス燃焼住宅用ヒートポンプに具体化されて示されているが、本発明 は広く請求されているようにこれに限定されず、その利益と利点は他の加熱冷凍 工程に等しく適用されるものである。本発明の上記のまた他の利点と特徴は図面 と関連する以下の詳細な記載を精査することにより明らかとなるであろう。 図面の簡単な記載 図１は公知の発生器−吸収器熱交換(GAX)回路を用いる吸収装置を示す流れ図 （動線図）である。 図２は図１の装置の圧力−温度成分（Ｐ−Ｔ−Ｘ）線図である。 図３は本発明のGAX装置の第１の実施態様の流れ図である。 図４は本発明のGAX装置の第２の実施態様の流れ図である。 図５は本発明のGAX装置を用いる本発明のヒートポンプの流れ図である。 発明を実施する最良の形態 本発明によれば、ここに用いられる“希薄溶液”なる用語は、発生器又は吸収 器の高温領域、すなわち発生器の底部分又は吸収器の頂上部分における溶液を言 うものである。ここで用いられる“濃厚溶液”なる用語は発生器又は吸収器の低 温領域、すなわち吸収器の底部分又は発生器の頂上部分における溶液を言うもの である。ここで用いられるように、“中間溶液”なる用語は濃厚溶液の濃度より 小さいが希薄溶液の濃度より大きい冷却剤の濃度を有する溶液を言う。様々な中 間溶液が吸収器及び／又は発生器に存在する。“希薄”、“中間”及び“濃厚” なる各用語は吸収された成分、すなわち 冷却剤の吸収剤成分、すなわち水の濃度に対する相対的濃度を言う。したがって 、希薄溶液の液体は、等量の濃度溶液の液体よりも少ないアンモニアのような吸 収された冷却剤と、等量の濃厚溶液の液体よりも多い水のような吸収剤とを有し ている。 上記のことからわかるように、希薄溶液、中間溶液及び濃厚溶液を構成する吸 収された成分と吸収成分とは蒸気もしくは液体の状態又はこれら２つの組合せと なっている。さらに、ここに用いられる“ヒートポンプ”なる用語は熱を低温状 態と中間温度状態と高温状態との間で移動させる任意の装置を含むよう意図され 、また普通に理解される用語の意味を含むだけでなくまたここで用いられるよう に熱変換器と冷凍、空調、及び関連工程のようなさらに慣用の装置をも含むこと が意図されるものである。 図１に示される公知の従来装置では、発生器−吸収器熱交換(GAX)サイクルで 作動する発生器−吸収器熱交換装置10は一般に、発生器12、吸収器14、凝縮器16 、蒸発器18、溶液ポンプ38、及び冷却／吸収溶液を発生器12と吸収器14にこれを 通って循環させまた冷却溶液を凝縮器16と蒸発器18を通って循環させるための作 動流体通路を具備している。特に、冷却剤／吸収剤溶液通路は、濃厚溶液32を吸 収器14の低温領域Ｃから発生器12の低温領域Ｄへと流通させる濃厚溶液通路21と 、希薄溶液46を発生器12の高温領域Ｅから吸収器14の高温領域Ｆへと流通させる 希薄溶液通路22とを含んでいる。冷却剤／吸収剤溶液通路は、溶液を希薄溶液通 路22から吸収器14の高温、中間温及び低温領域Ｆ，Ｇ，Ｃを通過させまた溶液を 濃厚溶液通路21から発生器12の低温、中間温及び高温領域Ｄ，Ｉ，Ｅを通過させ ることにより、完成される。作動流体通路は導管24を通って発生器12から凝縮器 16に、導管26を通って凝縮器16から蒸発器18に、導管28を通って蒸発器18から吸 収器14へと進むことにより完成される。 ここに用いられる“低温領域”、“中間温領域”及び“高温領域”なる用語は 相対温度について言うことを意味する。図１に示されるように、各領域は各特定 の成分において他の領域よりも相対的に高い又は低い温度の領域によって定義づ けられる。したがって、例えば、発生器12の高温領域Ｅは約400°Ｆの温度を有 しまた発生器12の低温領域Ｄは約200°Ｆの温度を有する。一方において、吸収 器14の高温領域Ｆは約300°Ｆの温度を有しまた吸収器14の低温領域Ｃは約100° Ｆの温度を有している。発生器12と吸収器14の各々において、ここでは熱移動領 域と称される重複する温度の区域が存在する。この熱移動領域は発生器12の領域 ＤとＩの間の区域と吸収器14の領域ＧとＦの間の区域として図１に示されている 。 アンモニア／水（又は吸収剤が揮発性である他の流体）と共に用いる吸収器発 生器は本質的にストリッピング部分（回収部分）と精留部分とを有する蒸留塔で ある。回収部分は領域ＤとＥの間の部分に相当する下方の熱い部分であり、一方 精留部分は領域Ｄより上方の部分に相当する上方の冷たい部分である。回収部分 と精留部分、領域Ｄとの間の分割点は発生器圧力での濃厚溶液の液体の沸とう点 に相当する温度を有する発生器の領域である。ここで用いられるように“発生器 ”なる用語は普通ストリッピング部分（回収部分）を言い、また“高温領域”と “低温領域”は発生器について言う時は回収部分の領域ＥとＤに、それぞれ該当 する。 図１に示されるように、吸収器14と発生器12の垂直温度勾配は逆となり、すな わち発生器12の最高温度領域Ｅがその下側又は底側端部に又はその近くにあり、 これに対し吸収器14の最高温度領域Ｆはその上端に又は上端の近くにある。した がって、各熱移動領域Ｄ〜ＩとＧ〜Ｆの位置は同様に対向している。熱移動領域 Ｄ〜ＩとＧ〜Ｆを画定する温度領域は発生器12の温度範囲と吸収器14の温度範囲 との間の温度重複部分の範囲にあり、例えば約200°Ｆから約300°Ｆ（米国で定 格ヒートポンプとして用いられる条件で）の範囲とすることができる。 図１に示される公知の装置は発生器12と吸収器14の熱移動領域Ｄ〜ＩとＧ〜Ｆ の間に配置された熱移動回路30を含み、流体を直接熱移動領域の区域の間に導入 するように位置している。 図１の公知の装置の作動中主としてアンモニアのような冷却剤からなるが特に 吸収剤が水のような揮発性である場合には小量の吸収剤を含有することもある低 圧冷却剤が大部分が蒸気として蒸発器18を出て低温領域Ｃで導管28を通過して吸 収器14に達する。この吸収器14を通って上方に上昇する冷却蒸気は希薄溶液の対 向流の流れの中に吸収され、そのため吸収器14の低温領域Ｃで液体状態で蓄積す る濃厚溶液32を生じる。この工程は周囲の発生熱の温度より高い温度で行われ、 この周囲の発生熱の一部はこの工程の間熱交換回路34の中に位置する熱交換器36 を通って循環する空気、水、氷結防止流体又は他の熱移動流体に移送される。 濃厚溶液32は次に濃厚溶液通路21に沿って濃厚溶液ポンプ38により、高い圧力 が保持される発生器12の領域Ｄに移送される。より高い圧力は吸収器14よりも発 生器12において保持される。例えば、発生器12の圧力は普通240〜400psiaであり また吸収器14の圧力は作動温度に依存して約15〜80psiaである。吸収器熱交換(A HE)サイクルの原理によれば、濃厚溶液通路21における熱交換器40は吸収器の熱 を濃厚溶液32に移動させるのに用いられる。１つの変形例では、濃厚溶液32は熱 交換器40内で発生器12の圧力のもとにその沸とう点まで本質的に加熱され発生器 12の領域Ｄへの熱入力として供給される。あるいは、図１に示されるように、濃 厚溶液32は熱交換器40内でその沸とう点より低い温度に加熱され、その後に熱交 換器41内で 発生器12の領域Ｄの上方の精留部分で加熱される。いずれかの変形例において、 濃厚溶液32は発生器12の内部の領域Ｄで分配される。 熱源42と熱移動フィン44は濃厚溶液32を、これが発生器12を下方へと通過する につれて加熱するよう共働しそれにより冷却剤の蒸気を濃厚溶液32から追い出し 発生器12の高温領域Ｅで希薄溶液46を形成する。100％冷却剤に近い濃度を有す る蒸気が発生器12から冷却剤通路24を通って凝縮器16に放出されここで凝縮され 導管26を介し制限手段48を通って蒸発器18の低圧部に供給される。発生器12の高 温領域Ｅの希薄溶液46は希薄溶液通路22を通り制限手段23を通って吸収器14の高 温領域Ｆに戻される。希薄溶液46の顕熱は発生器12に熱交換器52で熱入力として 与えられる。熱はまた熱交換器（図示しない）において濃厚溶液通路21と希薄溶 液通路22との間で移動される。 図１に示される公知の発生器−吸収器熱交換装置において、熱移動は例えば一 対の熱交換コイル50及び53とポンプ54とを含み加圧水のような熱移動流体を循環 させるGAX熱移動回路30によって行われる。吸収器14と発生器12の垂直温度勾配 が逆であるため、図１に示されるように通路をコイル50と53の間で交差−連結す ることが必要である。 GAXサイクルの原理は図２の圧力−温度成分線図に示されており、点Ｄは発生 器12の回収部分と精留部分との間の分割点を示し、点Ｅは発生器12の高温領域を 示し、点Ｃは吸収器14の低温領域を示し、点Ｆは吸収器14の高温領域を示し、点 Ｉは吸収器14の点Ｆの温度よりも熱を移動させるのに必要な温度差を与えるのに 十分な量だけ低い温度の発生器12の領域を示し、点Ｇは発生器12の点Ｄの温度よ りも熱を移動させるのに必要な温度差を得るのに十分な量だけ高い温度の吸収器 14の領域を示している。図２のこれらの領域は図１の 領域Ｄ，Ｅ，Ｃ，Ｆ，Ｉ及びＧにそれぞれ対応している。 図２において、線Ｄ−Ｉは発生器12の熱移動領域を示しまた線Ｇ−Ｆは吸収器 14の熱移動領域を示す。点ＡとＢは凝縮器16と蒸発器18とをそれぞれ示す。線Ｃ からＤは濃厚溶液通路21を示しまた線ＥからＦは希薄溶液通路22を示す。Ｇ−Ｆ 線からＤ−Ｉ線まで延びる図２の多数の矢印は吸収器14の熱移動領域から発生器 12の熱移動領域への熱移動を表わす。線EFから線IEへまた線CGから線CDへ延びる 各１つの矢印は熱交換器52から発生器12へまた吸収器14から熱交換器40への熱の 移動をそれぞれ表わす。 吸収器14から発生器12に移動される熱は吸収器14の温度領域にわたって得られ 、熱を移動させるのに必要な温度差だけ低い発生器12の温度領域に移動されなけ ればならない。これを最も効率的に行うため、吸収器14の熱移動領域Ｆの最も熱 い部分からの熱は発生器12の熱移動領域の最も熱い部分に移動されなければなら ず、吸収器14と発生器12の熱移動領域の漸次冷却される領域の各々についても同 様である。これは熱移動流体の温度範囲が発生器12と吸収器14の熱移動領域の温 度範囲と前記最も熱い部分の各々との間で合致していなければならないことを意 味する。 本発明によれば、具体化されここに明白に記載されているように、熱交換回路 が発生器と吸収器とを含む発生器−吸収器熱交換装置に設けられる。吸収器は発 生器内部の圧力より低い内部圧力を有し、発生器と吸収器の各々は垂直方向に対 向する温度勾配と熱移動領域とを有する高温領域と低温領域とを有している。各 熱移動領域を画定する温度領域は重なり合う。発生器−吸収器熱交換装置は流体 流れ通路を含み冷却剤の濃厚な、中間の、希薄の濃度を有する溶液を発生器と吸 収器の高温領域、熱移動領域及び低温領域へとこれら領域を通って循環させる。 同時係属出願通し番号08／347,255と同様に、本発明は装置の冷却／吸収剤作 動流体を用いて発生器−吸収器熱交換装置でGAX熱移動を実施する種々の実施態 様と方法を提供する。しかし、熱移動媒体として中間溶液を用いる同時係属出願 とは異なり、本出願は熱移動媒体として濃厚溶液を用いる。すでに述べここに用 いられるように、“濃厚溶液”なる用語は発生器及び吸収器の低温領域、すなわ ち吸収器の底部分と発生器の頂端部分における溶液を言う。 本発明の装置は、溶液が濃厚な溶液濃度を有しこの濃厚溶液を吸収器と発生器 の熱移動領域の間で循環させ熱を吸収器から発生器へと移動させる場所で溶液を 発生器から受取る熱交換回路を含んでいる。ここで用いられる“熱移動領域”な る用語は、重複温度を有する発生器と吸収器の内部の領域だけでなくまた重複温 度を有する発生器と吸収器の内部に近接する又は熱移動の接触をする領域をも含 むことを意図する。熱移動は好ましくは完全に重複する温度領域にわたって行わ れる。 ここに具体化され明白に記載されているように本発明によれば、熱交換回路は 吸収器の熱移動領域に設けられた熱交換要素と濃厚な溶液を流体流路から熱交換 要素を通って熱移動領域の間に導く導管とを具備している。本発明の熱交換回路 はまた、濃厚溶液を流体流路から逐次各熱交換要素に熱移動領域の間に順次導く 導管と共に、発生器の熱移動領域に設けられた熱交換要素を含むことができる。 本発明で用いられる“熱交換要素”なる用語は、熱交換コイルのような、流体間 で熱の交換を行うことのできる任意の装置又は器具を言う。 本発明によれば、ここに具体化され明白に記載されているように、熱交換回路 で溶液を循環させる動力は好ましくは液体水頭によって得られるがある場合とは ポンプにより与えることもできる。熱交 換回路はまた好ましくは流体流路と連通する入力端部を含み濃厚溶液を発生器と 出力端部とから取出しこの溶液を発生器内部に分配する。 本発明は図３と４に示されるように、溶液が濃厚な溶液濃度を有する場所で発 生器と連通する入力端部を含み、それにより濃厚溶液を熱移動媒体として用いる 。この入力端部は液体を蓄積する任意の適当な装置とすることができる。 本発明は図３と４に示されるように、熱交換回路に出力端部を含み熱移動領域 の間で循環させる濃厚溶液を発生器に分配する。この出力端部は、液体の場合は 分配器、蒸気／液体混合物の場合は分離器／分配器のような、液体又は蒸気／液 体混合物を分配することのできる任意の装置とすることができる。 本発明は図３と４に示されるように、熱交換回路の少なくとも一部においては 好ましくは２相の液体／蒸気混合物でありそのため作動流体の潜熱の利点を生む ような、熱移動媒体としての作動流体を用いる。 図３に示される本発明の１つの実施態様は熱移動流体として発生器12から取出 される作動流体を用いる。この作動流体は熱交換回路の少なくとも一部の液体／ 蒸気２相流体であり、そのため作動流体の潜熱を利用する。特に図３を参照する と、発生器−吸収器熱交換装置300が示されている。この実施態様では、熱交換 回路が吸収器14の熱移動領域に位置する熱交換コイル352を具備している。熱交 換導管356が設けられ、濃厚溶液を発生器12の領域Ｄの又はその上方の位置から 取出すよう配設された入力端部と、例えば、好ましくは発生器12の領域Ｉの近く に位置し濃厚溶液を分配する分離器／分配器360とすることができる出力端部と を含んでいる。図３の入力端部は液体アキュムレーター（蓋圧器）362として示 され濃厚液体を 発生器12の内部に収集する任意の手段とすることができる。熱交換導管356が濃 厚溶液を発生器12と吸収器14の熱移動領域の間に導く。 本発明のこの実施態様では、濃厚溶液を発生器12と吸収器14との間で循環させ る動力は液体蓄圧器362によって集められた濃厚溶液からの液体水頭の形式の重 力である。濃厚溶液は熱交換導管356を通って濃厚溶液の少なくとも一部が吸収 器14の熱により気化される熱交換コイル352へと循環される。濃厚溶液の２相混 合物がついで熱交換導管356を介して発生器12の分離器／分配器360へと循環され る。分離器／分配器360が２相混合物を分離し液体と蒸気を発生器12に、好まし くは発生器12の温度と圧力が分離器／分配器360を出る濃厚溶液の温度と圧力に 同じか類似する場所で、与えられる。この実施態様では、分離器／分配器360は 好ましくは発生器12の領域Ｉの近くに位置する。 上記のように、この実施態様の濃厚溶液は熱交換導管356の少なくとも一部の 蒸気と液体の２相混合物である。熱交換導管356を通る濃厚溶液の流量は、液体 蓄圧器362に集められた液体の量、液体蓄圧器362と分離器／分配器360との間の 高さの差、熱交換導管３56を通る圧力降下によりまた熱交換コイル352の濃厚溶 液の液体から気化された蒸気の量によって、制御される。液体蓄圧器362と熱交 換コイル352の底との間の熱交換導管356の入口部分は濃厚溶液の液体で充たされ る。熱交換コイル352の溶液は熱交換導管356の入口部分の液体の濃度よりも相当 低い濃度を有する一部が液体一部が蒸気であり、したがって液体蓄圧器362と分 離器／分配器360との間の水頭が増大する。入口液体が熱交換コイル352で気化さ れる量はしたがって熱交換導管356を通る流れを制御するのを助ける。熱交換導 管356の圧力降下を正しく調節することにより、濃厚溶液 の流れは熱交換コイル352の熱移動の量によって制御することができる。液体蓄 圧器362によって集められた濃厚溶液が熱移動のために用いられる濃厚溶液の最 大量よりも大きいことは重要である。言いかえれば、液体蓄圧器362からの小さ な溢流があり液体蓄圧器362の液面と分離器／分配器360の出口との間に適当な高 さを保持する。 図４に示される本発明の他の実施態様は熱移動流体として発生器12から取出さ れた作動流体を用いる。この流体もまた熱交換回路の少なくとも一部の液体／蒸 気２相混合物であり、そのため作動流体の潜熱の利点が得られる。特に図４を参 照すると、発生器／吸収器熱交換装置400が示されている。この実施態様におい て、熱交換回路は吸収器14の熱移動領域に位置する熱交換コイル442と発生器12 の熱移動領域に位置する熱交換コイル444とを具備する。熱交換導管430が設けら れ、発生器12から濃厚溶液を取出すよう設けられた入力端部と好ましくは濃厚溶 液を分配する分配器435である出力端部とを含んでいる。図４の入力端部は好ま しくは発生器12の領域Ｄの近くに配置された液体蓄圧器440として示され、そし て発生器12の内部で濃厚溶液の液体を集める任意の手段とすることができる。 本発明のこの実施態様によれば、発生器12と吸収器14との間で濃厚溶液を循環 させる動力は図３の実施態様におけるように、液体蓄圧器440と熱交換コイル442 との間の液体水頭とすることができる。このほかに、必要ならば、この動力は図 ４に示されるように、熱交換回路ポンプ445によって提供される。濃厚溶液は熱 交換導管４30を通って、濃厚溶液の少なくとも一部が吸収器14の熱によって気化 される吸収器14の熱移動領域の熱交換コイル442へと循環される。濃厚溶液の２ 相混合物はついで熱交換導管430を介して、冷却され蒸気が再吸収される発生器1 2の熱移動領域の熱交換コイル444へ と循環され、その熱を発生器12の内部に引き渡す。濃厚溶液は分配器435で熱交 換コイル444を出る。分配器435は好ましくは発生器12の温度と圧力が分配器435 を出る濃厚溶液の温度と圧力と同じ又は類似する場所に配置される。この実施態 様では分配器435は好ましくは発生器12の蓄圧器440と同じ高さに又はその直下に 配置される。 上記のように、この実施態様の濃厚溶液は熱交換導管430の少なくとも一部の 蒸気と液体の２相混合物である。熱交換コイル442と444の間の濃厚溶液の流量は 、集められた濃厚溶液の全ての流れとすることができ、又は前に記載されたよう に熱交換回路ポンプ445によって制御され吸収器14から発生器12へ移動される熱 の量を最適とすることができる。図３の実施態様のように、液体蓄圧器と分配器 は単一の蓄圧器／分配器に結合しそれにより熱交換回路を通る濃厚溶液の流量を 制御することによりGAX熱移動の制御を容易にすることができる。 ここに記載された本発明の実施態様とその変更例の全てにおいて、熱移動液体 又は液体と蒸気の混合物の流れは、発生器又は吸収器のいずれかの熱交換コイル を通過する時垂直上方に向けるのが好ましい。この流れの方向は一般に吸収器と 発生器の温度勾配に最も良く合致しまた吸収器又は発生器の上昇するコイル内容 物と落下する液体との間に最良の向流温度差を提供する。 ここに記載されたGAX熱移動装置の実施態様によれば、熱交換コイルは発生器 と吸収器の内部に配置することができる。これに代え、本発明によれば、熱交換 コイルは熱移動が必要とされる領域と金属壁を介して接触する熱移動部に近接し た発生器と吸収器の外側及び／又は熱移動部に配置することができる。ここに用 いられる“熱移動領域”なる用語は発生器又は吸収器の内部と、熱移動が必要と される領域と接触する熱移動部に近接する発生器又は吸収器の外側及び／又は熱 移動部の外側の領域とを含むことを意味する。 本発明の発生器−吸収器熱交換装置の種々の実施態様は有利にはヒートポンプ において用いることができる。図５を参照すると、ヒートポンプ700が設けられ 、本発明の発生器−吸収器熱交換装置の１つを用いている。ヒートポンプ700は 室外熱交換コイル752と室内熱交換コイル754とを含んでいる。室内熱交換コイル 754は加熱又は冷却空気を建物の中に供給するファン又は送風機のような空気移 送装置756を任意に含むことができる。室外熱交換コイル752もまた任意にファン 又は送風機のような空気移送装置757を含むことができる。室外及び室内熱交換 コイル752及び754と空気移送装置756及び757はヒートポンプ又は空調装置に用い られる標準の公知の装置のいずれともすることができる。 ヒートポンプ700は２つの主要部分、すなわち発生器−吸収器熱交換装置（吸 収ユニット）と氷結防止流体装置とで構成される。本発明の発生器吸収器熱交換 装置はすでに述べた構成要素で構成することができ、吸収器14、発生器12、凝縮 器16及び蒸発器18を含んでいる。氷結防止流体装置は冷却流体回路と熱流体回路 とに分割される。本発明に用いることのできる氷結防止流体は熱を移動するのに 有用であることが知られている流体を含んでいる。好ましい氷結防止流体は例え ばプロピレングリコールのような無毒で非可燃性の氷結防止液体を含む水溶液で ある。 冷却回路を逆にして冷却から加熱に変える標準のヒートポンプ装置と比べて、 本発明のヒートポンプ700は冷却回路を逆にするのではなく、好ましくは氷結防 止回路を逆にすることのできる８方向弁のシステム流制御装置758を用いる。シ ステム流制御装置758は冷却及び加熱氷結防止流体を冷却蒸発器18から又は熱凝 縮器16、吸収 器14及び発生器12の精留部から、室外熱交換コイル752又は室内熱交換コイル754 のいずれかに導くことができるようにする。 冷却氷結防止回路は氷結防止流体を蒸発器熱交換コイル786を介して冷却する 蒸発器18を具備し、氷結防止流体から夏期の家屋もしくは建物又は冬期の室外空 気から取出された熱を引き出す。 熱氷結防止回路は吸収器14、凝縮器16及び発生器12の精留部からなり、引き出 された熱の温度を100°Ｆより相当高い温度に上昇させる。吸収器14、凝縮器16 及び発生器12の精留部の熱出力の総量は、一方がガス火炎から他方が蒸発器18へ の低温熱入力から得られる２つの熱入力量の総量に等しい。吸収器14、発生器12 の精留部及び凝縮器16が、システム出力熱を熱氷結防止流体に、吸収器熱交換コ イル778、精留器熱交換コイル772及び凝縮器熱交換コイル768を介して移動させ る。冬期においては、熱氷結防止流体はガスの火炎からよりも非常に多い熱を家 屋又は建物に移動させる。多くの地域では、追加の熱は必要でなくなる。 図５に示される本発明のヒートポンプの１つの特定実施態様では、熱氷結防止 回路は氷結防止流体をシステム流制御装置758から例えば流れスプリッター（過 流防止壁）とすることのできる第１の流れ制御装置764に移送する第１の導管762 を含んでいる。ポンプのような流体輸送装置760が氷結防止流体を熱氷結防止回 路を通って循環させるために用いられる。流体輸送装置760は熱氷結防止回路の 何処にでも配置することができるが、好ましくは第１の導管762に配置される。 この実施態様によれば、第１の導管762からの氷結防止流体の第１の部分が、 第１の流れ制御装置764を介して、氷結防止流体を凝縮器熱交換コイル768に輸送 する第２の導管766に案内される。凝縮器熱交換コイル768では、熱が凝縮器16か ら氷結防止流体に移動 される。氷結防止流体は凝縮器熱交換コイル768から精留器熱交換コイル772に第 ３の導管770を介して移送される。精留器熱交換コイル772では、熱が発生器12か ら氷結防止流体に移動される。氷結防止流体は第４の導管774を介してシステム 流制御装置758に戻るよう精留器熱交換コイル772から移送される。 この実施態様の第１の導管762からの氷結防止流体の第２の部分は、第１の流 れ制御装置764を介して、氷結防止流体を吸収器熱交換コイル778に移送する第５ の導管776に案内される。吸収器熱交換コイル778では熱が吸収器14から氷結防止 流体に移動される。氷結防止流体は吸収器熱交換コイル778から第６の導管780を 介して第４の導管774に移送されシステム流制御装置758に戻される。 図５により示される熱氷結防止回路のための特別の流れ装置は単なる例示であ ることを意味し本発明を限定するものではない。吸収器14、凝縮器16及び発生器 12の間の氷結防止流体のための他の流れ装置は本発明の範囲である。例えば、吸 収器14、凝縮器16及び発生器12を通る氷結防止流体の流れは図示のように並列に 、又は直列にすることができる。しかし、用途に応じ、凝縮器16と吸収器14を通 る流れは図５に示すように並列とするのが好ましい。 冷却氷結防止回路は氷結防止流体をシステム流制御装置758から蒸発器熱交換 コイル786に循環させる第１の導管782を含んでいる。蒸発器熱交換コイル786に おいて、熱は氷結防止流体から蒸発器18に移動される。氷結防止流体は蒸発器熱 交換コイル786から第２の導管788を介してシステム流制御装置758に戻るよう移 送される。ポンプのような流体輸送装置784が用いられ氷結防止流体を冷却氷結 防止回路を通って循環させる。流体輸送装置784は冷却氷結防止回路の何処にで も配置することができるが、好ましくは第１の導管782に配置される。図５によ って示される冷却氷結防止回路のた めの特別の流れ装置は単なる例示を意図するものであり本発明の範囲を限定する ものではない。 システム流制御装置758は冷却氷結防止液を夏期に室内熱交換コイル754にまた 冬期に室外熱交換コイル752に導入し、同時に熱氷結防止液を室外熱交換コイル7 52に冬期に室内熱交換コイル754に導入する。この家庭又は建物の加熱又は冷却 の必要性を満たすための流れを逆にする方法はまた、冬の間必要の時に室外熱交 換コイル752を、熱氷結防止液を室外熱交換コイル752に向けるよう流れを逆にす ることにより、氷結を溶かすのに用いることができる。 ここに記載された実施態様とその変形例の全てを構成する材料の選択は、作動 流体すなわち冷却剤と吸収剤の成分と予想される作動圧力と温度の範囲とによっ て決まる。約300°Ｆにまで（したがって発生器の低温領域を除外する）の温度 と約300psiaまでの圧力で作動するアンモニアと水の吸収溶液に関し、軟鋼がこ の溶液を含有する全ての成分に対する材料として好ましい選択である。しかしア ルミニウムを、アンモニアと接触することになる蒸発器と凝縮器に対して用いる ことができる。他の溶液に対する構成材料の選択は吸収装置の技術に習熟した者 にとって公知である。 ここに記載された種々のGAX熱移動手段が住宅用又は軽便商業用ヒートポンプ において例示されてきたが、その利点はこのような用途に限定されるものではな い。ここに記載された種々のGAX熱移動機構によってもたらされる高められた性 能は、２，３の例した述べないが、醸造、食品処理、低温殺菌及び製紙のような 媒体温度の加熱及び冷却を必要とする工程に適用することができる。さらにまた 、本発明の原理は低温熱源と高温熱源の組合せからの熱を中間温度の熱に効率的 に変換する吸収ヒートポンプサイクルに限定されない。本発明は、処理プラント から放出された熱廃水のような中−高温 からの熱を変換して有用な高温出力と低温出力とを生み出す昇温型ヒートポンプ に同じように適用することができる。 当業者にとって、種々の変形と変更が、本発明の精神と範囲から逸脱すること なく、発生器−吸収器熱交換装置、ヒートポンプ、及び発生器と吸収器との間で 熱を移動させる方法に行われることが明らかである。したがって、本発明は、請 求の範囲の記載から得られる本発明の変形及び変更とその均等物を包含すること を意図するものである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年４月１４日（１９９８．４．１４） 【補正内容】 明細書 WO 96／07062と本発明は、作動流体と熱交換流体として環境上安全な流体を用 いることができ、吸収器の吸収工程により生じた熱の大部分を効果的に回収し、 制御の精巧な装置を必要とせず、作動流体の潜熱及び顕熱の一方又は双方を有利 に利用し熱を吸収器から発生器へとその蒸気相と液相との間の作動によって移動 させ、また大きさとコストと効率のため０°Ｆ以下の温度での十分な加熱を含む 広範囲の気候にわたる住宅及び商業用の加熱冷却上の要求を満たすのに用いるこ とのできる発生器−吸収器熱交換装置と方法を提供することによって、この要求 を満足させる。 しかし、WO 96／07062に記載された装置と方法は本発明が行うのとは著しく異 なる方法でこれら利点を達成する。WO 96／07062においては、少なくとも発生器 の底部からの希薄溶液の一部と吸収器の底部からの濃厚溶液の一部とは熱交換回 路によって受取られ発生器と吸収器の熱移動領域の間で循環される。これに対し 、本発明では発生器の頂端からの濃厚溶液が熱交換回路によって受取られ発生器 と吸収器の熱移動領域の間で循環される。 請求の範囲 ９．発生器が、上端の近くで濃厚、下端の近くで希薄、その間で中間の濃度を 有する溶液を収容し、また上端の近くの低温から下端の近くの高温に及びその間 に熱移動領域のある温度勾配を有し、吸収器が、発生器の内部圧力より低い内部 の圧力を有しかつ上端の近くで希薄、下端の近くで濃厚、その間で中間の濃度勾 配を有する溶液を収容し、また上端の近くの高温から下端の近くの低温までその 間に熱移動領域のある温度勾配を有し、 前記装置がさらに、 下端の近くで吸収器と連通する入口と上端の近くで発生器に配設された出口と を有し、濃厚溶液を吸収器の下端から分配し発生器の濃度勾配と温度勾配に沿っ て通過させる濃厚溶液導管と、 濃厚溶液導管と連通し流体を該導管を通って吸収器と発生器との間に移動させ るポンプと、 下端の近くで発生器と連通する入口と上端の近くで吸収器に配設された出口と を有し、希薄溶液を発生器の下端から分配し吸収器の濃度勾配と温度勾配とに沿 って通過させる希薄溶液導管と、 下端の近くの発生器の中の溶液を加熱するよう配設された加熱器と、 を具備し、前記熱交換回路が 吸収器の熱移動領域の熱交換要素であって、発生器と吸収器の前記熱移動領域 が重複する温度を有している、熱交換要素と、 溶液を発生器から、溶液が濃厚な濃度を有する場所で受取り、該濃厚溶液を吸 収器と発生器の熱移動領域の間に送り熱移動を行う入力端部を有する熱交換導管 とを具備している請求項１に記載の発生器−吸収器熱交換装置。 32．ヒートポンプであって、 空気熱交換器への室内液体と、 空気熱交換器への室外液体と、 請求項１に記載の発生器−吸収器熱交換装置と、 氷結防止流体を室内及び室外の熱交換器の各々と発生器−吸収器熱交換装置と の間で循環させ熱を選択的に前記熱交換器の一方から取出し熱を前記熱交換器の 他方に移動させる氷結防止回路 とを具備しているヒートポンプ。 36．発生器と吸収器とを含む発生器−吸収器熱交換装置の吸収器と発生器との 間で熱を移動させる方法であって、吸収器が発生器内部の圧力より低い内部圧力 を有しまた対向端部に高温度領域と低温度領域を有しそれぞれの温度領域を形成 し、該温度領域がそれぞれの重複する熱移動領域を区画形成し、流体流路が冷却 剤の濃厚、中間及び希薄の濃度を有する溶液を発生器と吸収器の高温領域と熱移 動領域と低温領域とに該領域を通って循環させ、前記方法が 濃厚な濃度を有する溶液と発生器から吸収器の熱移動領域と発生器の熱移動領 域との間に循環させそれにより熱を吸収器から発生器に移動させることを含んで いる熱を吸収器と発生器との間で移動させる方法。 48．請求項32のヒートポンプを用いて熱を中間温度の領域と高温度の領域との 間で移動させる方法であって、 氷結防止流体を室外熱交換器と、吸収器熱交換器と凝縮器熱交換器と発生器熱 交換器のうちの少なくとも１つとの間で循環させ、それにより熱を前記氷結防止 流体を介して前記少なくとも１つの吸収器、凝縮器及び発生器熱交換器から前記 室外熱交換器へと移動させるようにし、 氷結防止流体を室内熱交換器と蒸発器熱交換器との間で循環させ、それにより 熱を前記氷結防止流体を介して前記室内熱交換器から前記蒸発器熱交換器に移動 させるようにすることを含んでいる 熱を中間温度の領域と高温度の領域との間で移動させる方法。 49．熱を低温度の領域と中間温度の領域との間で請求項32のヒートポンプを用 いて移動させる方法であって、 氷結防止流体を室内熱交換器と吸収器熱交換器、凝縮器熱交換器及び発生器熱 交換器の少なくとも１つとの間で循環させ、それにより熱を前記氷結防止流体を 介して前記吸収器、凝縮器及び発生器の熱交換器の少なくとも１つから室内熱交 換器に移動させるようにし、 氷結防止流体を室外熱交換器と蒸発器熱交換器との間で循環させ、それにより 熱を前記氷結防止流体を介して前記室外熱交換器から前記蒸発器熱交換器に移動 させるようにする ことを含んでいる熱を低温度領域と中間温度領域との間で移動させる方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ， ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ， ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，Ｎ Ｏ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ， ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．発生器−吸収器熱交換装置であって、 発生器と吸収器とを具備し、吸収器が発生器内部の圧力より低い内部圧力を有 しまた対向端部に高温度領域と低温度領域を有しそれぞれの温度領域を形成し、 該温度領域がそれぞれの重複する熱移動領域を区画形成し、 また、冷却剤の濃厚、中間及び希薄の温度を有する溶液を発生器と吸収器の高 温領域と熱移動領域と低温領域とにこれら領域を通って循環させる流体流路と、 発生器からの溶液を溶液が濃厚な溶液濃度を有する場所で受取り前記濃厚溶液 を前記熱移動領域の間で循環させ熱を吸収器から発生器に移動させる熱交換回路 、 とを具備している発生器−吸収器熱交換装置。 ２．熱交換回路が、吸収器の熱移動領域の熱交換要素と、前記濃厚溶液を発生 器から前記熱交換要素を通って熱移動領域の間に導入する導管とを具備している 請求項１に記載の装置。 ３．熱交換回路が、発生器と吸収器の各々の熱移動領域に配設された熱交換要 素と、前記濃厚溶液を発生器から逐次各熱交換要素へと順次熱移動領域の間に導 入する導管とを具備している請求項１に記載の装置。 ４．熱交換回路がさらに前記濃厚溶液を循環させる熱交換回路ポンプを具備し ている請求項１に記載の装置。 ５．重力が前記濃厚溶液を循環させる動力をもたらす請求項１に記載の装置。 ６．熱交換回路がさらに溶液が濃厚な溶液濃度を有する場所で発生器と連通す る入力端部を具備している請求項１に記載の装置。 ７．熱交換回路がさらに前記濃厚溶液を発生器の内部に分配する出力端部を具 備している請求項５に記載の装置。 ８．発生器と吸収器の熱移動領域の間で循環される濃厚溶液が熱交換回路の少 なくとも一部における液体と蒸気の２相混合物である請求項１に記載の装置。 ９．発生器−吸収器熱交換装置であって、 上端の近くで濃厚、下端の近くで希薄、その間で中間の濃度勾配と、上端の近 くの低温から下端の近くの高温に及びその間に熱移動領域を有する温度勾配とを 有する溶液を収容している発生器と、 発生器の内部圧力より低い内部の圧力を有し、上端の近くで希薄、下端の近く で濃厚、その間で中間の濃度勾配と上端の近くの高温から下端近くの低温に及び その間に熱移動領域を有する温度勾配とを有する溶液を収容している吸収器と、 下端の近くで吸収器と連通する入口と上端の近くで発生器に配設された出口と を有し、濃厚溶液を吸収器の下端から分配し発生器の濃度勾配と温度勾配に沿っ て通過させる濃厚溶液導管と、 濃厚溶液導管と連通し流体を該導管を通って吸収器と発生器との間に移動させ るポンプと、 下端の近くで発生器と連通する入口と上端の近くで吸収器に配設された出口と を有し、希薄溶液を発生器の下端から分配し吸収器の濃度勾配と温度勾配とに沿 って通過させる希薄溶液導管と、 下端の近くの発生器の中の溶液を加熱するよう配設された加熱器と、 熱交換回路 とを具備し、 熱交換回路が 吸収器の熱移動領域の熱交換要素であって、発生器と吸収器の前 記熱移動領域が重複する温度を有している、熱交換要素と、 溶液を発生器から、溶液が濃厚な濃度を有する場所で受取り、該濃厚溶液を吸 収器と発生器の熱移動領域の間に送り熱移動を行う入力端部を有する熱交換導管 とを具備している発生器−吸収器熱交換装置。 10．熱交換回路がさらに濃厚溶液を発生器内部に分配する出力端部を具備して いる請求項９に記載の装置。 11．熱交換回路が発生器と吸収器の各々の熱移動領域に配設された熱交換要素 を具備している請求項９に記載装置。 12．熱交換回路がさらに濃厚溶液を発生器の内部に分配する出力端部を具備し ている請求項11に記載の装置。 13．入力端部が液体蓄圧器である請求項９に記載の装置。 14．出力端部が分配器である請求項10に記載の装置。 15．入力端部と出力端部が組合わされた蓄圧器／分配器である請求項10に記載 の装置。 16．熱交換回路がさらに前記濃厚溶液を循環させる熱交換回路ポンプを具備し ている請求項９に記載の装置。 17．重力が前記濃厚溶液を循環させる動力を提供する請求項９に記載の装置。 18．発生器と吸収器の熱移動領域の間で循環される濃厚溶液が熱交換回路の少 なくとも一部における液体と蒸気の２相混合物である請求項９に記載の装置。 19．前記熱交換回路が 吸収器の熱移動領域に配設された熱交換要素と、 濃厚溶液を発生器から受取る前記入力端部と前記濃厚溶液を発生器に分配する 前記出力端部とを有する熱交換導管であって、前記濃厚溶液を発生器と吸収器の 熱移動領域の間に導入する、熱交換導管 とを具備している請求項10に記載装置。 20．前記濃厚溶液を循環させる動力が重力である請求項19に記載の装置。 21．熱交換回路がさらに前記濃厚溶液を循環させる熱交換回路ポンプを具備し ている請求項19に記載の装置。 22．発生器と吸収器の熱移動領域の間で循環される濃厚溶液が熱交換回路の少 なくとも一部における液体と蒸気の２相混合物である請求項19に記載の装置。 23．前記入力端部と出力端部が発生器の異なった領域に配置されている請求項 19に記載の装置。 24．前記入力端部が液体蓄圧器であり前記出力端部が分配器である請求項23に 記載の装置。 25．前記熱交換回路が、 発生器の熱移動領域に配設された熱交換要素と吸収器の熱移動領域に配設され た熱交換要素と、 濃厚溶液を発生器から受取る前記入力端部と前記濃厚溶液を発生器に分配する 前記出力端部とを有する熱交換導管であって、前記熱交換要素を逐次相互に連結 し前記濃厚溶液を発生器と吸収器の熱移動領域の間に導入する、熱交換導管 とを具備している請求項12に記載の装置。 26．前記濃厚溶液を循環させる動力が重力である請求項25に記載の装置。 27．熱交換回路がさらに前記濃厚溶液を循環させる熱交換回路ポンプを具備し ている請求項25に記載の装置。 28．発生器と吸収器の熱移動領域の間で循環される濃厚溶液が熱交換回路の少 なくとも一部における液体と蒸気の２相混合物である請求項25に記載の装置。 29．前記入力端部と出力端部が発生器の実質的に同一の領域に配置されている 請求項25に記載の装置。 30．前記入力端部が液体蓄圧器であり前記出力端部が分配器である請求項29に 記載の装置。 31．前記入力端部と出力端部が組合わされた蓄圧器／分配器である請求項29に 記載の装置。 32．ヒートポンプであって、 空気熱交換器への室内液体と、空気熱交換器への室外液体と、発生器−吸収器 熱交換装置とを具備し、 発生器−吸収器熱交換装置が、 発生器と吸収器であって、吸収器が発生器の内部圧力より低い内部圧力を有し また対向端部の高温度領域及び低温度領域と熱移動領域とを有し、該温度領域が 重複するそれぞれの熱移動領域を有している、発生器と吸収器と、 発生器の高温度領域からの希薄溶液と吸収器の低温度領域からの濃厚溶液を発 生器と吸収器の高温度領域と低温度領域に該温度領域を通って循環させる流体流 路と、 溶液を発生器から該溶液が濃厚な濃度を有する場所で受け取り該濃厚溶液を発 生器と吸収器の熱移動領域の間で循環させ熱を移動させる熱交換回路と、 氷結防止流体を室内及び室外の熱交換器の各々と発生器−吸収器熱交換装置と の間で循環させ選択的に熱を前記熱交換器の一方から取出し熱を前記熱交換器の 他方に移動させる氷結防止回路 とを具備しているヒートポンプ。 33．熱交換回路がさらに濃厚溶液を発生器内部に分配する出力端部を具備して いる請求項32に記載のヒートポンプ。 34．前記熱交換回路が、 吸収器の熱移動領域に配設された熱交換要素と、 濃厚溶液を発生器から受取る前記入力端部と前記濃厚溶液を発生器に分配する 前記出力端部とを有する熱交換導管であって、前記濃厚溶液を発生器と吸収器の 熱移動領域の間に導入する、熱交換導管 とを具備している請求項33に記載のヒートポンプ。 35．前記熱交換回路が、 発生器の熱移動領域に配設された熱交換要素と吸収器の熱移動領域に配設され た熱交換要素と、 濃厚溶液を発生器から受取る前記入力端部と前記濃厚溶液を発生器に分配する 前記出力端部とを有する熱交換導管であって、前記熱交換要素を逐次相互に連結 し前記濃厚溶液を発生器と吸収器の熱移動領域の間に導入する、熱交換導管 とを具備している請求項33に記載のヒートポンプ。 36．発生器と吸収器とを含む発生器−吸収器熱交換装置の吸収器と発生器との 間で熱を移動させる方法であって、吸収器が発生器内部の圧力より低い内部圧力 を有しまた対向端部に高温度領域と低温度領域を有しそれぞれの温度領域を形成 し、該温度領域がそれぞれの重複する熱移動領域を区画形成し、流体流路が冷却 剤の濃厚、中間及び希薄の濃度を有する溶液を発生器と吸収器の高温領域と熱移 動領域と低温領域とに該領域を通って循環させ、前記方法が 濃厚な濃度を有する溶液と発生器から吸収器の熱移動領域と発生器の熱移動領 域との間に循環させることを含んでいる 熱を吸収器と発生器との間で移動させる方法。 37．前記方法が、 濃厚な溶液を濃厚な溶液を受取るよう配設された入力端子から吸収器の熱移動 領域を通って発生器の出力端部へと循環させ前記吸収器の熱移動領域からの濃厚 溶液の温度が、濃厚溶液が循環される発 生器の領域の温度より高くなるようにし、それにより熱を前記濃厚な溶液から発 生器に移動させるようにすることを含んでいる請求項36に記載の吸収器と発生器 との間で熱を移動させる方法。 38．前記方法が 濃厚溶液を前記熱移動領域の間で吸収器の熱移動領域に配設された熱交換要素 を介して循環させ、それにより熱を濃厚溶液を介して吸収器の熱移動領域から発 生器の熱移動領域へと移動させることを含む請求項37に記載の方法。 39．前記濃厚溶液を循環させる動力が重力である請求項38に記載の方法。 40．発生器と吸収器の熱移動領域の間で循環される濃厚溶液が熱交換回路の少 なくとも一部における液体と蒸気の２相混合物である請求項38に記載の方法。 41．前記入力端部と出力端部が発生器の異なった領域に配置されている請求項 38に記載の方法。 42．前記方法が 濃厚な溶液を発生器からの濃厚溶液を受取るよう配設された入力端部から吸収 器の熱移動領域と発生器の熱移動領域とを通って発生器の出力端部へと循環させ 、吸収器の熱移動領域からの濃厚溶液の温度が濃厚溶液が循環される発生器の領 域の温度より高くなるようにし、それにより熱を前記濃厚溶液から発生器へと移 動させることを含んでいる請求項36に記載の熱を吸収器と発生器との間で移動さ せる方法。 43．前記方法が 濃厚な溶液を前記熱移動領域の間で吸収器の熱移動領域に配設された熱交換要 素と発生器の熱移動領域に配設された熱交換要素とを介して循環させ、それによ り熱を濃厚溶液を介して吸収器の熱移動 領域から発生器の熱移動領域に移動させることを含んでいる請求項42に記載の方 法。 44．前記濃厚溶液を循環させる動力が重力である請求項43に記載の方法。 45．濃厚溶液が熱交換回路のポンプによって循環される請求項43に記載の方法 。 46．発生器と吸収器の熱移動領域の間で循環される濃厚溶液が熱交換回路の少 なくとも一部における液体と蒸気の２相の混合物である請求項43に記載の方法。 47．前記入力端部と出力端部が発生器の実質的に同一の領域に配置されている 請求項43に記載の方法。 48．発生器と吸収器を含む発生器−吸収器熱交換装置を用いて熱を中間温度の 領域と高温度の領域との間で移動させる方法であって、吸収器が発生器内部の圧 力より低い内部圧力を有し対向端部に高温度領域と低温度領域とを有しそれぞれ の温度領域を形成し、該温度領域がそれぞれの重複する熱移動領域を区画形成し 、流体の流れ通路が濃厚中間及び希薄濃度の冷却剤を有する溶液を発生器と吸収 器の高温領域と熱移動領域と低温領域とにこれら領域を通って循環させ、 前記方法が 氷結防止流体を室外熱交換器と、吸収器熱交換器と凝縮器熱交換器と発生器熱 交換器のうちの少なくとも１つとの間で循環させ、それにより熱を前記氷結防止 流体を介して前記少なくとも１つの吸収器、凝縮器及び発生器熱交換器から前記 室外熱交換器へと移動させるようにし、 氷結防止流体を室内熱交換器と蒸発器熱交換器との間で循環させ、それにより 熱を前記氷結防止流体を介して前記室内熱交換器から 前記蒸発器熱交換器に移動させるようにし、 前記発生器−吸収器熱交換装置が溶液を発生器から溶液が濃厚な濃度を有して いる場所で受取り、前記濃厚溶液を前記熱移動領域の間で循環させ熱を吸収器か ら発生器へと移動させるよう、配設された熱交換回路を含んでいる 熱を中間温度領域と高温度領域との間で移動させる方法。 49．発生器と吸収器を含む発生器−吸収器熱交換装置を用いて熱を低温度領域 と中間温度領域との間で移動させる方法であって、吸収器が発生器内部の圧力よ り低い内部圧力を有しまた対向端部に高温度領域と低温度領域を有し各温度領域 を形成し、該温度領域がそれぞれの重複する熱移動領域を区画形成し、流体の流 れ通路が濃厚、中間及び希薄の濃度の冷却剤を有する溶液を発生器と吸収器の高 温度領域と熱移動領域と低温度領域に該領域を通って循環させ、 前記方法が 氷結防止流体を室内熱交換器と吸収器熱交換器、凝縮器熱交換器及び発生器熱 交換器の少なくとも１つとの間で循環させ、それにより熱を前記氷結防止流体を 介して前記吸収器、凝縮器及び発生器の熱交換器の少なくとも１つから前記室内 熱交換器に移動させるようにし、 氷結防止流体を室外熱交換器と蒸発器熱交換器との間で循環させ、それにより 熱を前記氷結防止流体を介して前記室外熱交換器から前記蒸発器熱交換器に移動 させるようにし、 前記発生器−吸収器熱交換装置が、溶液を発生器から該溶液が濃厚な濃度を有 する場所で受取り該濃厚溶液を前記熱移動領域の間で循環させ熱を吸収器から発 生器に移動させるよう配設された熱交換回路とを含んでいる 熱を低温度領域と中間温度領域との間で移動させる方法。