JP2008524544A - 熱化学的方法によるビル空調用冷却の発生方法 - Google Patents
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Abstract
本装置は3〜4つの熱化学的ダイポールを含み、各ダイポールは蒸発器−凝縮器ユニットと、リアクターとを含み、蒸発器−凝縮器ユニットと、リアクターとは、ガスGをこれらの蒸発器−凝縮器ユニット及びリアクター間で循環させるための手段と、ガスの流れを妨害するための手段とによって連結される。各リアクターは、ガスGと、液体または固体との間の可逆性プロセスの座(seat)であり、蒸発器−凝縮器ユニットが、ガスGの気液相変化の座(seat)であり、各リアクターは、各リアクター間での熱交換のための手段と、熱交換を制御するための手段とを備え、各ダイポールでの熱化学的プロセスは同一又は相違し得、装置は、最高温度が70℃である可変温度Tcの熱源と、温度Toが15℃であるヒートシンクとを使用する。
Description
に従う、溶剤SによるガスGの可逆的吸着、または溶剤S及びガスGの可逆的化学反応であり得る。
再生段階はリアクターHTでの分解段階に相当する。
a)ダイポールによる冷却発生段階中、リアクターHT内で温度Toに近い且つ温度To以上の温度下にガスが発熱下に消費され、それによりダイポール内に、リアクターBT内の平衡温度を、温度Tfに近い且つそれ以下である温度とするような圧力が発生する。
a)リアクターが、ガスと、液体または固体との間の可逆性プロセスの座(seat)であり、蒸発器−凝縮器がガスの気液相変化の座(seat)である点。
b)各リアクターRが、各リアクターR間で熱交換するための手段と、熱交換を制御するための手段とを備える点。
c)各ダイポールでの熱化学的プロセスが同一または相違し得る点。
d)装置が、最高温度Thが約70℃である可変温度Tcの熱源と、温度Toが約15℃であるヒートシンクとを含む点。
各ダイポールでの熱化学的プロセスの平衡曲線は、各リアクターの外部への熱損失を制限するために類似することが好ましい。2つの熱化学的プロセスの2つの平衡曲線は、所定の平衡圧力下の各平衡温度が15℃以上は相違しない場合に類似すると考えられる。全てのダイポールで同じ熱化学的プロセスを選択するのが特に有益である。
本発明の装置の各ダイポールは、Da(蒸発器−凝縮器ユニットECaと、リアクターRaとよりなる)、Db(ECbと、Rbとよりなる)、Dc(ECcと、Rcとよりなる)、そして随意的にはDd(ECdと、Rdとよりなる)により下記の如く表示される。
a)ダイポールのリアクターRに、太陽集熱器から供給される熱量を送ることにより各ダイポールを再生すること、
b)装置に熱を導入すること、
前記a)の熱量が、
i)熱源から高温の熱が供給され(相H1、H2)、2つのダイポールのリアクターRが高温Thの熱を同時に受けることが可能である場合、再生前のダイポールのリアクターRに直接付加するか、または、
ii)熱が中間温度Tm下に供給される場合(相M1、M2)に、再生のダイポールの蒸発器−凝縮器ユニットECに熱を供給し、EC内の相当するリアクターR内に、Tm以上で且つThに近い温度の熱量を放出する発熱性の合成相を生じさせ、放出される熱量を再生前のダイポールのリアクターRに移行させることで間接付加するかの何れかにおいて付加され、
前記b)の熱の導入が、
i)相H1、H2の間に、一方のダイポールが冷却を発生する状態下に2つのダイポールが(直接または間接的に)同時に再生され、
ii)相M1及びM2の間、一方または両方のダイポールが間接的に再生され、何れか一方のダイポールが随意的に冷却を発生し、
iii)随意的には、相Bの間に一方のダイポールが冷却を発生する、
如く実施される。
第1実施例では本発明の方法は、3つのダイポールDa、Db、Dcからなる装置を使用して開始される。各ダイポールでの熱化学的プロセスは、最高温度Thの熱を入手し得る相H1及びH2の間と、中間温度Tmの熱を入手し得る相M2の間とにおいて冷却を発生するように同一化され、装置は相M1の間に再生され、相Bにおいて停止する。
相Bの終了時点で、蒸発器−凝縮器ユニットECが各ダイポールのリアクターから離隔され、この時点で各ダイポールは以下の状況下にある。
Da:再生前、
Db:再生前、
Dc:部分的に再生。
Da:部分再生、
Db:再生前、
Dc:再生前。
相H1の開始時点でECbとRbとの間のガス連結部が開放される。相H1の間、ダイポールDbとDcとは、温度Thの熱がリアクターRb及びRc内に直接付加されることで再生される(点D2)。リアクターRb及びRc内で釈放されたガスが夫々ECb及びECcに移行され、そこで凝縮する(点S1)。同時に、熱が中程度〜低温となるまで除去されることで、ダイポールDaのECa内に冷却が発生する。相H1の終了時点での各ダイポールの状況は以下の如くである。
Da:再生前、
Db:部分再生、
Dc:全再生。
Da:部分再生、
Db:全再生、
Dc:再生前。
Da:再生前、
Db:再生前、
Dc:部分再生。
相M2の終了時点で蒸発器−凝縮器ユニットと、同じダイポールのリアクターとの間の連結部が閉鎖され、この設定状況が相Bの間及び次のサイクルの相M1が開始されるまで維持される。
図2には、各相の有効時における装置の温度及び圧力条件の変化がClapeyronダイヤグラム図で示されている。曲線2は各リアクターでの熱化学平衡に相当し、曲線1は各蒸発器−凝縮器ユニットECでの熱化学的平衡に相当する。記号a、b、cは変化に関わるダイポールを表示している。
Da:部分放出、
Db:再生前、
Dc:部分放出。
相M1の開始時点で温度Tmの熱がECcに付加され(点D1/c)、リアクターRc内で発熱性の合成相が生じ、生じた熱がリアクターRbに移行されて(点D2/b)ダイポールDbが再生され、同時に、ECaで冷却が自然発生する。相M1の終了時点での各ダイポールの状況は以下の如くである。
Da:部分放出、
Db:部分再生、
Dc:再生前。
Da:再生前、
Db:全再生、
Dc:部分再生。
相H2の間、Dcの再生を継続し且つDaの再生を開始させるために、温度Thの熱がリアクターRa及びRcに付加される(点D2/a及びD2/c)。同時に、ECbで冷却が自然発生される(点D1/b)。相H2の終了時点での各ダイポールの状況は下記の如くである。
Da:部分再生、
Db:部分放出、
Dc:全再生。
Da:全再生、
Db:再生前、
Dc:部分放出。
相M2の終了時に、ECbとRbとの間の、またECcとRcとの間のガス連結部が閉鎖される。相Bの間、ダイポールDaのガス連結部が維持され、ECaでは冷却が生じる(点D1/a)。相M2の終了時点での各ダイポールの状況は以下の如くである。
Da:部分放出、
Db:再生前、
Dc:部分放出。
相Bの間、本発明の装置はダイポールDaによる冷却発生を継続する。
図3には、各相の有効時における装置の温度及び圧力条件の変化がClapeyronダイヤグラム図で表されている。曲線1は各蒸発器−凝縮器ユニットECでの熱化学平衡に相当し、曲線2はリアクターRa及びリアクターRcにおける熱化学平衡に相当し、曲線CはリアクターRb及びリアクターRdの熱化学平衡に相当する。記号a、b、c、dは変化に関連するダイポールを表示している。
t(ECa)=t(ECb)=t(ECc)=t(ECd)<t(Ra)=t(Rc)<t(Rb)=t(Rd)
Da:再生、
Db:再生前、
Dc:再生、
Dd:再生前。
相M1の間、ECa及びRaと、ECb及びRbの間のガス連結部が開放され、ダイポールDaのECaに温度Tmの熱が付加され(点E1/a)、それによりRa内に発熱性の合成相が生じ(点S2/a)、生じた熱がRbに移行されて(点D3/b)ダイポールDbを再生する。相M1の終了時における各ダイポールの状況は以下の如くである。
Da:再生前、
Db:再生、
Dc:再生、
Dd:再生前。
Da:再生、
Db:再生前、
Dc:再生前、
Dd:再生。
Da:再生前、
Db:再生、
Dc:再生、
Dd:再生前。
Da:再生、
Db:再生前、
Dc:再生前、
Dd:再生。
相M2終了時にECa及びRaと、ECb及びRbとの間のガス連結部が閉鎖される。相Bの間、Rdにおいて冷却が自然発生され(点E1/d)、それによりRd内に発熱性の合成相が生じ(点S3/d)、生じた熱がRcに移行されて(点D2/c)ダイポールDcが再生される。相Bの終了時点における各ダイポールの状況は以下の如くである。
Da:再生、
Db:再生前、
Dc:再生、
Dd:再生前。
例1:
例1は方法発明の第2実施例の実施を表すものであり、3つのダイポールの夫々における蒸発器−凝縮器ユニットECがNH3の気液相変化の座であり、各ダイポールのリアクターがNH3とBaCL2との間の可逆性の化学反応の座である。
図4には相M1及びM2に関する例1のClapeyronダイヤグラム図が示される。この段階中、50℃以下の熱源が使用され、温度が0℃に近い冷却が創出され得る。
例2は方法発明の第3実施例を表すものであり、4つのダイポールの夫々における蒸発器−凝縮器ユニットECがNH3の気液相変化の座であり、ダイポールDa及びDcの各リアクターがNH3とBaCL2との間の可逆性の化学反応の座であり、ダイポールDb及びDdの各リアクターがNH3とZnSO4との間の可逆性の化学反応の座である。
図5には相H1、H2及びM2に関する本例2のClapeyronダイヤグラム図が示される。この段階中、70℃以下の熱源が使用され、温度が0℃に近い冷却が創出され得る。
Claims (10)
- 最高温度Thが約70℃である間接的な熱源と、温度が約15℃であるヒートシンクとを使用してビルを空調するための装置であって、
3〜4つの熱化学的なダイポールDa、Db、Dc、及び随意的なダイポールDdにして、各々が蒸発器−凝縮器ユニットECと、リアクターRとを含み(Da/ECa&Ra:Db/ECb&Rb:Dc/ECc&Rc:Dd/ECd&Rd)、各蒸発器−凝縮器ユニットECと各リアクターRとが、これら蒸発器−凝縮器ユニットECとリアクターRとの間でガスGを循環させるための手段と、蒸発器−凝縮器ユニットECとリアクターRとの間でのガスGの流れを妨害する手段とにより連結され、
a) 各リアクターRが、ガスGと液体又は固体との間の可逆性のプロセスの座であり、蒸発器−凝縮器ユニットECが、ガスGの気液相変化の座であり、
b)各リアクターRが、各リアクター間で熱交換するための手段と、該熱交換を制御するための手段とを有し、
c)各ダイポールでの熱化学的プロセスが同一又は相違し、
d)熱源が可変温度Tcを有し、該可変温度Tcの最高温度Thが約70℃であり、ヒートシンクの温度Toは約15℃であり、
e)各ダイポールでの熱化学的プロセスが平衡曲線を有し、該平衡曲線が、所定の平衡圧力下における各平衡温度が15℃以上は相違しないようなものである前記装置。 - 熱化学的プロセスが全てのダイポールにおいて同一である請求項1の装置。
- 順次する相M1、H1、H2、M2、Bを含む1日24時間のサイクルにおいて、その温度が、相H1及びH2の間は約70℃又はそれ以上の温度Thであり、相M1及びM2の間は中間温度Tmであり、相Bの間は周囲温度に近い温度Tbである熱源を使用して冷却を発生させるための方法であって、
熱源の温度が低過ぎる時、請求項1及び請求項2の何れかに記載する本発明の装置を運転して該熱源の温度よりも高温の内部熱源を発生することを含む方法。 - a)各ダイポールのリアクターRに、太陽集熱器から供給される熱量を送ることにより各ダイポールを再生すること、
b)装置に熱を導入すること、
を含み、
前記a)の熱量が、
i)熱源から高温の熱が供給され(相H1、H2)、2つのダイポールのリアクターRが高温Thの熱を同時に受けることが可能である場合、再生前のダイポールのリアクターRに直接付加するか、または、
ii)熱が中間温度Tm下に供給される場合(相M1、M2)に、再生済みのダイポールの蒸発器−凝縮器ユニットECに熱を供給し、該蒸発器−凝縮器ユニットECの、相当するリアクターR内に、Tm以上で且つThに近い温度の熱量を放出する発熱性の合成相を生じさせ、放出される熱量を再生前のダイポールのリアクターRに移行させることで間接付加するかの何れかにおいて付加され、
前記b)の熱の導入が、
i)相H1、H2の間に、一方のダイポールが冷却を発生する状態下に2つのダイポールが(直接または間接的に)同時に再生され、
ii)相M1及びM2の間、一方または両方のダイポールが間接的に再生され、何れか一方のダイポールが随意的に冷却を発生し、
iii)随意的には、相Bの間に一方のダイポールが冷却を発生する、
如く実施される請求項3の方法。 - 3つのダイポールDa、Db、Dcからなる装置を使用して開始され、各ダイポールでの熱化学的プロセスが、最高温度Thの熱を入手し得る相H1及びH2の間と、中間温度Tmの熱を入手し得る相M2の間とにおいて冷却を発生するように同一化され、装置は相M1の間に再生され、相Bにおいて停止する請求項4の方法。
- 相Bの終了時点で、蒸発器−凝縮器ユニットECが各ダイポールのリアクターから離隔され、この時点で各ダイポールは以下の状況、即ち、
Da:再生前、
Db:再生前、
Dc:部分的に再生、
にあり、
相M1の開始時点でECa及びRaと、ECc及びRcとの間のガス連結部が開放され、温度Tmの熱がダイポールDcのECcに付加され、これによりガスGが蒸発してリアクターRcに移行し、リアクターRc内に発熱性の合成相が生じ、生じた熱がリアクターRaに移行し、そこでガスGを釈放させ、リアクターRa内で釈放されたガスがECaに移行し、そこで熱を釈放させつつ凝縮し、
相H1の開始時点でECbとRbとの間のガス連結部が開放され、相H1の間、ダイポールDbとDcとは、温度Thの熱がリアクターRd及びRc内に直接付加されることで再生され、リアクターRb及びRc内で釈放されたガスが夫々ECb及びECcに移行され、そこで凝縮し、同時に、熱が中程度〜低温となるまで除去されることで、ダイポールDaのECa内に冷却が発生し、
相H2の間、ダイポールDbの再生を継続し且つダイポールDaの再生を開始させるために、温度Thの熱がリアクターRa及びRbに付加され、同時に、ECb内に冷却が自然発生し、
相M2の間、温度Tmの熱がECaに付加され、この熱によりRa内に発熱性の合成相が生じ、生じた熱がRcに移行してダイポールDcを再生し、
相M2の終了時点で蒸発器−凝縮器ユニットECと、同じダイポールのリアクターRとの間の連結部が閉鎖され、この設定状況が相Bの間及び次のサイクルの相M1が開始されるまで維持される請求項5の方法。 - 24時間サイクルの全ての相において冷却を発生させるべく、同一の熱化学反応プロセスの座である3つのダイポールDa、Db、Dcを含む装置において開始される請求項4の方法。
- 相Bの終了時点で、蒸発器−凝縮器ユニットECが各ダイポールのリアクターから離隔され、各ダイポールは以下の状況、即ち、
Da:部分放出、
Db:再生前、
Dc:部分放出、
にあり、
相M1の開始時点で温度Tmの熱がECcに付加され、リアクターRc内で発熱性の合成相が生じ、生じた熱がリアクターRbに移行されてダイポールDbが再生され、同時に、ECaで冷却が自然発生し、
相H1の間、ダイポールDb及びDcは、リアクターRb及びRc内に温度Thの熱が直接付加されることで再生され、同時に、ECaでの冷却発生が継続され、
相H2の間、Dcの再生を継続し且つDaの再生を開始させるために、温度Thの熱がリアクターRa及びRcに付加され、同時に、ECbで冷却が自然発生され、
相M2の間、温度Tmの熱がECcに付加され、リアクターRc内で発熱性の合成相が生じ、生じたこの熱がRaに移行され、かくしてダイポールDaの再生が開始され、同時に、ECbで冷却が自然に発生し、
相M2の終了時に、ECbとRbとの間の、またECcとRcとの間のガス連結部が閉鎖され、相Bの間、ダイポールDaのガス連結部が維持され、ECaでは冷却が生じる請求項7の方法。 - 相H1、H2、M2、Bの間に冷却を発生するための4つのダイポールDa、Db、Dc、Ddを含み、相M1の間に再生される装置において開始され、ダイポールDaとDbとが、またダイポールDcとDdとが夫々熱的にカップリングされ、ダイポールDa及びDcのリアクターRa及Rcは同じ熱化学的プロセスの座であり、ダイポールDb及びDdのリアクターRb及びRdは、同じプロセスではあるがダイポールDa及びDcで生じるプロセスとは異なるプロセスの座であり、全ての化学プロセスでは同じ作動ガスGを使用し、かくして全ての蒸発器−凝縮器ユニットECは同じガスGの気液相変化の座である請求項4の方法。
- 相Bの終了に相当する状態において各ダイポールの蒸発器−凝縮器ユニットECとリアクターRとの間のガス連結部が閉鎖され、各ダイポールは以下の状況、即ち、
Da:再生、
Db:再生前
Dc:再生、
Dd:再生前、
にあり、
相M1の間、ECa及びRaと、ECb及びRbの間のガス連結部が開放され、ダイポールDaのECaに温度Tmの熱が付加され、それによりRa内に発熱性の合成相が生じ、生じた熱がRbに移行されてダイポールDbを再生し、
相H1の開始時にECa及びRaと、ECd及びRdとの間のガス連結具が開放され、ダイポールDcのECcに温度Tmの熱が付加され、Rc内に発熱性の合成相が生じ、生じた熱がRdに移行されてダイポールDdが再生され、同時に、ECbにおいて冷却が自然発生し、それによりRb内に発熱性の合成相が生じ、生じた熱がRaに移行されてダイポールDaが再生され、
相H2の間、ダイポールDaのECaに温度Tmの熱が付加され、それによりRa内に発熱性の合成相が生じ、生じた熱がRbに移行されてダイポールDbが再生され、同時に、ECdにおいて冷却が自然発生され、それによりRd内に発熱性の合成相が生じ、生じた熱がRcに移行されてダイポールDcが再生され、
相M2の間、ダイポールDcのECcに温度Tmの熱が付加され、それによりRc内に発熱性の合成相が生じ、生じた熱がRdに移行されてダイポールDdが再生され、同時に、ECbにおいて冷却が自然発生され、それによりRb内に発熱性の合成相が生じ、生じた熱がRaに移行されてダイポールDaが再生され、
相M2終了時にECa及びRaと、ECb及びRbとの間のガス連結部が閉鎖され、引き続く相Bの間、Rdにおいて冷却が自然発生され、それによりRd内に発熱性の合成相が生じ、生じた熱がRcに移行されてダイポールDcが再生される請求項9の方法。
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