JP2016180583A - 吸収式冷凍機 - Google Patents
吸収式冷凍機 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016180583A JP2016180583A JP2016044775A JP2016044775A JP2016180583A JP 2016180583 A JP2016180583 A JP 2016180583A JP 2016044775 A JP2016044775 A JP 2016044775A JP 2016044775 A JP2016044775 A JP 2016044775A JP 2016180583 A JP2016180583 A JP 2016180583A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid
- refrigerant
- refrigerant liquid
- separation membrane
- absorption
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
- Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
- Y02B30/62—Absorption based systems
Landscapes
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
Abstract
【課題】運転に要するエネルギーの少ない吸収式冷凍機を提供する。
【解決手段】再生器3は、膜分離器31と、冷媒液分離器32と、を備え、膜分離器31は、吸収液供給部31bと、ドロー溶液供給部31cと、再生液排出部31dと、希釈ドロー溶液排出部31eと、を備え、冷媒液分離器32は、分離槽32aと、冷媒液返送部32bと、ドロー溶液返送部32cと、を備える。
【選択図】図1
【解決手段】再生器3は、膜分離器31と、冷媒液分離器32と、を備え、膜分離器31は、吸収液供給部31bと、ドロー溶液供給部31cと、再生液排出部31dと、希釈ドロー溶液排出部31eと、を備え、冷媒液分離器32は、分離槽32aと、冷媒液返送部32bと、ドロー溶液返送部32cと、を備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、冷媒液を冷媒蒸気へと蒸発させて気化冷熱を得る蒸発器と、前記蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収する吸収液を備えた吸収器と、前記吸収器において冷媒蒸気を吸収した吸収液から冷媒液と当該冷媒液が分離された再生液とを得る再生器と、を備えた吸収式冷凍機に関する。
上記のような吸収式冷凍機は、冷媒液を蒸発器において蒸発させ、この蒸発による気化熱で蒸発器内を通流する冷却対象媒体を冷却し、冷房等の冷熱需要に対応することができる。
このような従来の吸収式冷凍機として、例えば、特許文献1が挙げられる。
このような従来の吸収式冷凍機として、例えば、特許文献1が挙げられる。
一般的な吸収式冷凍機の基本構成を図2に示す。吸収式冷凍機は、図2において、以下の工程を繰り返すものとなっている。
(1) 蒸発器1にて冷媒液aは蒸発し、その際の蒸発潜熱(気化熱)で冷熱を発生し、冷熱回収部11の冷却対象媒体bを冷却する。発生した冷媒蒸気cは吸収器2に入る。
(2) 吸収器2で冷媒蒸気cは吸収液dに吸収され、希釈吸収液eとなる。この際、吸収熱および凝縮熱が発生するが、それらは、冷却水ポンプP2にて冷却配管22aを流通する冷却媒体fにより冷却される。
(3) 吸収器2で生成した、冷媒液aと吸収液とが混合された希釈吸収液eは、溶液ポンプP1にて配管を通して再生器3に輸送される。
(4) 再生器3では、高温熱源を加熱媒体jとする再生加熱部33から供給される熱により、希釈吸収液eは冷媒蒸気cと吸収液dに分離され、冷媒蒸気cは凝縮器4に、濃縮再生された吸収液d(再生液)は吸収器2にそれぞれ移る。
(5) 凝縮器4で冷媒蒸気cは、冷媒配管22bを流通する冷却媒体fにより冷却されて凝縮し、液化した冷媒液aは蒸発器1に再び入り、(1)の工程に戻り、サイクルを繰り返す。
(1) 蒸発器1にて冷媒液aは蒸発し、その際の蒸発潜熱(気化熱)で冷熱を発生し、冷熱回収部11の冷却対象媒体bを冷却する。発生した冷媒蒸気cは吸収器2に入る。
(2) 吸収器2で冷媒蒸気cは吸収液dに吸収され、希釈吸収液eとなる。この際、吸収熱および凝縮熱が発生するが、それらは、冷却水ポンプP2にて冷却配管22aを流通する冷却媒体fにより冷却される。
(3) 吸収器2で生成した、冷媒液aと吸収液とが混合された希釈吸収液eは、溶液ポンプP1にて配管を通して再生器3に輸送される。
(4) 再生器3では、高温熱源を加熱媒体jとする再生加熱部33から供給される熱により、希釈吸収液eは冷媒蒸気cと吸収液dに分離され、冷媒蒸気cは凝縮器4に、濃縮再生された吸収液d(再生液)は吸収器2にそれぞれ移る。
(5) 凝縮器4で冷媒蒸気cは、冷媒配管22bを流通する冷却媒体fにより冷却されて凝縮し、液化した冷媒液aは蒸発器1に再び入り、(1)の工程に戻り、サイクルを繰り返す。
しかし以上に述べた従来の吸収式冷凍機では、凝縮器において冷媒蒸気を冷却媒体により冷却する必要がある。一般に冷却媒体には冷却水が用いられるが、凝縮器で放出された熱を吸収した冷却水は、配管を通して冷却水ポンプで別途冷却塔(クーリングタワーともいう)へ輸送され、そこで大気へ熱が放出される。この冷却水ポンプの動力は吸収式冷凍機を運転するうえでランニングコストの一要素となるとともに、冷却水ポンプや、冷却水配管、冷却塔などの付加的装置は、吸収式冷凍機が大型化する要因となっている。また、再生加熱部では高温熱源を要し、これがランニングコストを嵩ませる大きな要因となっている。
そのため、このような吸収式冷凍機においては、少ない動力で吸収液および冷媒液を再生することがエネルギー効率の向上のために有効であると考えられる。
そこで本発明は、装置構成の小型化を図りつつ、運転に要するエネルギーの少ない吸収式冷凍機を実現することを目的とするものである。
〔構成1〕
上記目的を達成するための本発明の吸収式冷凍機の特徴構成は、
冷媒液を冷媒蒸気へと蒸発させて気化冷熱を得る蒸発器と、前記蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収する吸収液を備えた吸収器と、前記吸収器において冷媒蒸気を吸収した吸収液から冷媒液と当該冷媒液が分離された再生液とを得る再生器と、を備えた吸収式冷凍機であって、
前記再生器は、膜分離器と、冷媒液分離器と、を備え、
前記膜分離器は、冷媒透過性の分離膜と、前記吸収器において冷媒蒸気を吸収した吸収液を前記分離膜の一方面側に供給する吸収液供給部と、下限臨界溶解温度を有する感温性高分子を含有するドロー溶液を前記分離膜の他方面側に供給するドロー溶液供給部と、前記分離膜の一方面側に存在する吸収液から前記分離膜を介して冷媒液が当該分離膜の他方面側に移行することで分離された再生液を、前記分離膜の一方面側から前記吸収器側に排出する再生液排出部と、前記分離膜の一方面側に存在する吸収液から前記分離膜を介して冷媒液が当該分離膜の他方面側に移行することで感温性高分子濃度が希釈された希釈ドロー溶液を、前記分離膜の他方面側から前記冷媒液分離器へ排出する希釈ドロー溶液排出部と、を備え、
前記冷媒液分離器は、前記希釈ドロー溶液排出部から排出される希釈ドロー溶液を下限臨界溶解温度以上に加熱して感温性高分子と冷媒液とに二相分離する分離槽と、前記分離槽で分離された冷媒液を前記蒸発器に供給する冷媒液返送部と、前記分離槽で冷媒液が分離されて感温性高分子濃度が濃縮再生されたドロー溶液を前記膜分離器における前記分離膜の他方面側に供給するドロー溶液返送部と、を備える点にある。
上記目的を達成するための本発明の吸収式冷凍機の特徴構成は、
冷媒液を冷媒蒸気へと蒸発させて気化冷熱を得る蒸発器と、前記蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収する吸収液を備えた吸収器と、前記吸収器において冷媒蒸気を吸収した吸収液から冷媒液と当該冷媒液が分離された再生液とを得る再生器と、を備えた吸収式冷凍機であって、
前記再生器は、膜分離器と、冷媒液分離器と、を備え、
前記膜分離器は、冷媒透過性の分離膜と、前記吸収器において冷媒蒸気を吸収した吸収液を前記分離膜の一方面側に供給する吸収液供給部と、下限臨界溶解温度を有する感温性高分子を含有するドロー溶液を前記分離膜の他方面側に供給するドロー溶液供給部と、前記分離膜の一方面側に存在する吸収液から前記分離膜を介して冷媒液が当該分離膜の他方面側に移行することで分離された再生液を、前記分離膜の一方面側から前記吸収器側に排出する再生液排出部と、前記分離膜の一方面側に存在する吸収液から前記分離膜を介して冷媒液が当該分離膜の他方面側に移行することで感温性高分子濃度が希釈された希釈ドロー溶液を、前記分離膜の他方面側から前記冷媒液分離器へ排出する希釈ドロー溶液排出部と、を備え、
前記冷媒液分離器は、前記希釈ドロー溶液排出部から排出される希釈ドロー溶液を下限臨界溶解温度以上に加熱して感温性高分子と冷媒液とに二相分離する分離槽と、前記分離槽で分離された冷媒液を前記蒸発器に供給する冷媒液返送部と、前記分離槽で冷媒液が分離されて感温性高分子濃度が濃縮再生されたドロー溶液を前記膜分離器における前記分離膜の他方面側に供給するドロー溶液返送部と、を備える点にある。
〔作用効果1〕
つまり、上述の従来の吸収式冷凍機において、(1)、(2)、(3)の工程を経て再生器に輸送された吸収液は膜分離器に導入される。膜分離器では、一方面側に吸収液が供給されるとともに、他方面側にドロー溶液が供給される形態となる。すると、一方面側と他方面側との浸透圧により、一方面側の吸収液中の冷媒液がドロー溶液側に移行し、吸収液から冷媒液が分離され、再生された再生液が得られる。すなわち大きな動力を用いることなく再生液が得られる。
つまり、上述の従来の吸収式冷凍機において、(1)、(2)、(3)の工程を経て再生器に輸送された吸収液は膜分離器に導入される。膜分離器では、一方面側に吸収液が供給されるとともに、他方面側にドロー溶液が供給される形態となる。すると、一方面側と他方面側との浸透圧により、一方面側の吸収液中の冷媒液がドロー溶液側に移行し、吸収液から冷媒液が分離され、再生された再生液が得られる。すなわち大きな動力を用いることなく再生液が得られる。
ここで、ドロー溶液は、下限臨界溶液温度を有する感温性高分子を含有するから、冷媒液を吸収して希釈された溶液となっても、下限臨界溶液温度以上に加熱することにより二相分離させることができる。冷媒液分離器では、冷媒液を吸収して希釈された希釈ドロー溶液を受け入れて、希釈ドロー溶液を加熱して感温性高分子と冷媒液を二相分離する分離槽を備えるから、加熱により冷媒液を回収するとともに希釈ドロー溶液からドロー溶液を再生することができる。冷媒液およびドロー溶液を、ドロー溶液を2相分離させるための熱を加えるだけで回収するとともに再利用して、先の工程(1)に戻り、冷凍サイクルを繰り返すことができる。
したがって、希釈ドロー溶液を再生させるため(2相分離させる)に必要な加熱のみで冷凍サイクルを繰り返すことができる。したがって、従来の構造に比べて、再生器にて冷媒液を蒸発させる潜熱分の加熱が必要がなく、高温熱源を加熱媒体とする再生加熱部や、凝縮器を必要とせず、また、それに付随する冷却水、冷却水ポンプおよび冷却塔も必要としない装置構成の小型化を図りながら、運転に要するエネルギーの少ない吸収式冷凍機を実現することができた。
〔構成2〕
また、前記冷媒液が水であり、前記吸収液が臭化リチウム水溶液、アンモニア水溶液、トリエチレングリコール水溶液、及びトリプロピレングリコール水溶液から選ばれる少なくとも一種の水溶液であり、前記感温性高分子が非イオン性界面活性剤、エチレングリコールアルキル化合物、ポリエチレングリコール化合物、ポリエチレングリコールアルキル化合物、ポリエチレングリコールジアルキル化合物から選ばれる少なくとも一種以上を主成分とする化合物であってもよい。
尚、トリエチレングリコールは、
H−(OCH2CH2)3−OH
で表される化合物であり、
トリプロピレングリコールは、
H−(OCH2CH2CH2)3−OH
で表される化合物であり、
ポリエチレングリコール化合物
H−(OCH2CH2)n−OH
(nは2〜5)
で表される化合物であり、
ポリエチレングリコールアルキル化合物は、
R1−(OCH2CH2)n−OH
(R1は、C1〜C6のアルキル基、nは2〜5)
で表される化合物であり、
ポリエチレングリコールジアルキル化合物は、
R1−(OCH2CH2)n−OR2
(R1およびR2は、それぞれC1〜C6のアルキル基、nは2〜5)
で表される化合物を指す。
また、前記冷媒液が水であり、前記吸収液が臭化リチウム水溶液、アンモニア水溶液、トリエチレングリコール水溶液、及びトリプロピレングリコール水溶液から選ばれる少なくとも一種の水溶液であり、前記感温性高分子が非イオン性界面活性剤、エチレングリコールアルキル化合物、ポリエチレングリコール化合物、ポリエチレングリコールアルキル化合物、ポリエチレングリコールジアルキル化合物から選ばれる少なくとも一種以上を主成分とする化合物であってもよい。
尚、トリエチレングリコールは、
H−(OCH2CH2)3−OH
で表される化合物であり、
トリプロピレングリコールは、
H−(OCH2CH2CH2)3−OH
で表される化合物であり、
ポリエチレングリコール化合物
H−(OCH2CH2)n−OH
(nは2〜5)
で表される化合物であり、
ポリエチレングリコールアルキル化合物は、
R1−(OCH2CH2)n−OH
(R1は、C1〜C6のアルキル基、nは2〜5)
で表される化合物であり、
ポリエチレングリコールジアルキル化合物は、
R1−(OCH2CH2)n−OR2
(R1およびR2は、それぞれC1〜C6のアルキル基、nは2〜5)
で表される化合物を指す。
〔作用効果2〕
吸収液としては、臭化リチウム水溶液、アンモニア水溶液、トリエチレングリコール水溶液、及びトリプロピレングリコール水溶液等が考えられる。これらを吸収液として用いることにより、分離膜として汎用的な正浸透膜として用いられるものを利用できる。また、感温性高分子を非イオン性界面活性剤、エチレングリコールアルキル化合物、ポリエチレングリコール化合物、ポリエチレングリコールアルキル化合物、ポリエチレングリコールジアルキル化合物から選ばれる少なくとも一種以上を主成分とする化合物とすることで、高い浸透圧を確保できるとともに、30℃〜80℃で希釈ドロー溶液を2相分離させることができ、比較的低温の排熱であっても有効利用できる。
吸収液としては、臭化リチウム水溶液、アンモニア水溶液、トリエチレングリコール水溶液、及びトリプロピレングリコール水溶液等が考えられる。これらを吸収液として用いることにより、分離膜として汎用的な正浸透膜として用いられるものを利用できる。また、感温性高分子を非イオン性界面活性剤、エチレングリコールアルキル化合物、ポリエチレングリコール化合物、ポリエチレングリコールアルキル化合物、ポリエチレングリコールジアルキル化合物から選ばれる少なくとも一種以上を主成分とする化合物とすることで、高い浸透圧を確保できるとともに、30℃〜80℃で希釈ドロー溶液を2相分離させることができ、比較的低温の排熱であっても有効利用できる。
なお、吸収液には、冷媒液および溶質成分以外に種々添加材を含んでいてもよく、たとえば、溶解度改善のためヨウ化リチウム、硝酸リチウム、エチレングリコール、塩化亜鉛、チオシアン酸リチウムなど、防食のためモリブデン酸リチウム、クロム酸リチウムなど、吸収促進のため1−オクタノールなどの界面活性剤を添加することができる。
〔構成3〕
また、前記分離膜は架橋ポリアミド系複合膜であってもよい。
また、前記分離膜は架橋ポリアミド系複合膜であってもよい。
〔作用効果3〕
分離膜として、汎用的でかつ分離効率の高いものとして酢酸セルロース膜、架橋ポリアミド系複合膜などが知られている。中でも特に分離性能の高い架橋ポリアミド系複合膜を分離膜として用いることで、高効率な冷凍サイクルを繰り返し行える。
分離膜として、汎用的でかつ分離効率の高いものとして酢酸セルロース膜、架橋ポリアミド系複合膜などが知られている。中でも特に分離性能の高い架橋ポリアミド系複合膜を分離膜として用いることで、高効率な冷凍サイクルを繰り返し行える。
なお、分離膜はスパイラル状、中空糸状等にモジュール化したものが好適に利用されるが、これらに限るものではない。
したがって、運転に要するエネルギーの少ない吸収式冷凍機を実現することができ、さらに全体として冷却水循環用のポンプや配管を省略できたことにより、コンパクトな吸収式冷凍機とすることができた。
以下に、本発明の実施形態にかかる吸収式冷凍機を説明する。尚、以下に好適な実施例を記すが、これら実施例はそれぞれ、本発明をより具体的に例示するために記載されたものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変更が可能であり、本発明は、以下の記載に限定されるものではない。
本発明の実施形態にかかる吸収式冷凍機は、図1に示すように、蒸発器1と、吸収器2と、再生器3とを備える。
蒸発器1は、冷媒液aを冷媒蒸気cへと蒸発させて得た気化冷熱を冷却対象媒体bを流通させて回収する冷熱回収部11を備える。また、蒸発器1内の内圧を、冷媒蒸気cが気化しやすい低圧に維持するための真空ポンプ12を必要に応じて備える。
吸収器2は、蒸発器1で発生した冷媒蒸気cを吸収する吸収液dを備え、吸収液dが冷媒蒸気cを吸収した凝縮熱を放熱するための冷却ファン21を備える。吸収液dが冷媒蒸気cを吸収した希釈吸収液eは、溶液ポンプP1により再生器3に移送される。
また、再生器3は、冷媒蒸気cを吸収した希釈吸収液eを再生して、冷媒液aと冷媒蒸気cを吸収した希釈吸収液eから冷媒液aを分離して再生された吸収液dを再生液として得る膜分離器31と冷媒液分離器32とを備える。
蒸発器1は、冷媒液aを冷媒蒸気cへと蒸発させて得た気化冷熱を冷却対象媒体bを流通させて回収する冷熱回収部11を備える。また、蒸発器1内の内圧を、冷媒蒸気cが気化しやすい低圧に維持するための真空ポンプ12を必要に応じて備える。
吸収器2は、蒸発器1で発生した冷媒蒸気cを吸収する吸収液dを備え、吸収液dが冷媒蒸気cを吸収した凝縮熱を放熱するための冷却ファン21を備える。吸収液dが冷媒蒸気cを吸収した希釈吸収液eは、溶液ポンプP1により再生器3に移送される。
また、再生器3は、冷媒蒸気cを吸収した希釈吸収液eを再生して、冷媒液aと冷媒蒸気cを吸収した希釈吸収液eから冷媒液aを分離して再生された吸収液dを再生液として得る膜分離器31と冷媒液分離器32とを備える。
膜分離器31は、冷媒液a透過性の分離膜31aと、分離膜31aの一方面側に冷媒蒸気cを吸収した吸収液dをフィード溶液として供給する吸収液供給部31bとを備える。また、他方面側に下限臨界溶液温度を有する感温性高分子を含有するドロー溶液gを供給するドロー溶液供給部31cを備える。分離膜31aは、吸収液供給部31bより供給される吸収液dから冷媒液aを分離してドロー溶液gに移行可能に構成され、分離膜31aの一方面側に冷媒蒸気cを吸収した希釈吸収液eから再生された吸収液dを再生液として排出する再生液排出部31dと、分離膜31aの他方面側に冷媒液aと混合して感温性高分子濃度が希釈された希釈ドロー溶液hを排出する希釈ドロー溶液排出部31eとを備える。
冷媒液分離器32は、希釈ドロー溶液排出部31eから排出される希釈ドロー溶液hを加熱媒体jを流通させて加熱する相分離加熱部32dを備え、加熱により希釈ドロー溶液hを感温性高分子と冷媒液aを二相分離する分離槽32aを備える。分離槽32aには、分離された冷媒液aを蒸発器1に供給する冷媒液返送部32bと、冷媒液aを分離して感温性高分子が濃縮再生されたドロー溶液gを、ドロー溶液供給部31cに返送するドロー溶液返送部32cを備える。なお、ドロー溶液返送部32cにはドロー溶液ポンプP3が設けられ、膜分離器31に対して浸透圧のみでは不足するドロー溶液の供給圧を得てもよい。
吸収式冷凍機は、膜分離が可能であれば、どのような冷媒液aと吸収液dの組合せを利用するものであっても原理的に適用できる。
代表的な冷媒液aと吸収液dの組合せは、冷媒液aに水を吸収液dに臭化リチウム水溶液を使用するもの、冷媒液aにアンモニアを吸収液dに水を使用するものである。好ましくは、幅広く実用化されている水/臭化リチウムの組み合わせである。
水と臭化リチウム水溶液の組合せでは、溶解度改善のためヨウ化リチウム、硝酸リチウム、エチレングリコール、塩化亜鉛、チオシアン酸リチウムなどが、防食のためモリブデン酸リチウム、クロム酸リチウムなどが、吸収促進のため1−オクタノールなどの界面活性剤が添加される。また、吸収液としては、臭化リチウム水溶液、アンモニア水溶液、の他には、トリエチレングリコール水溶液及びトリプロピレングリコール水溶液等を用いることができる。
代表的な冷媒液aと吸収液dの組合せは、冷媒液aに水を吸収液dに臭化リチウム水溶液を使用するもの、冷媒液aにアンモニアを吸収液dに水を使用するものである。好ましくは、幅広く実用化されている水/臭化リチウムの組み合わせである。
水と臭化リチウム水溶液の組合せでは、溶解度改善のためヨウ化リチウム、硝酸リチウム、エチレングリコール、塩化亜鉛、チオシアン酸リチウムなどが、防食のためモリブデン酸リチウム、クロム酸リチウムなどが、吸収促進のため1−オクタノールなどの界面活性剤が添加される。また、吸収液としては、臭化リチウム水溶液、アンモニア水溶液、の他には、トリエチレングリコール水溶液及びトリプロピレングリコール水溶液等を用いることができる。
膜分離器31に用いられる分離膜31aには、正浸透膜が用いられ、冷媒液aが水で吸収液dが臭化リチウム水溶液の分離の場合には、酢酸セルロース膜、架橋ポリアミド系複合膜などが使用できる。また、モジュールの形式はスパイラルや中空糸などが使用できる。
現在の技術で最も有望な分離膜モジュールは、架橋ポリアミド系複合膜を使用したスパイラル形式のモジュールであり、他の材質のものに比べて分離効率も良い。
現在の技術で最も有望な分離膜モジュールは、架橋ポリアミド系複合膜を使用したスパイラル形式のモジュールであり、他の材質のものに比べて分離効率も良い。
相分離加熱部32dにおける加熱媒体jとしては、ガスや油の燃焼熱、ガスや油の加熱による発生した温水、太陽熱、地熱等から発生した温水が用いられ、種々公知の構成から選択することができ、種類を問わない。
また、代表的な冷媒液分離器32として、たとえば、バッチ槽や流動層などを用いることができるが、冷媒液分離器32の種類は問わない。
また、感温性液体としては、たとえば、30〜80℃に下限臨界温度を持つものが好適に用いられ、更には、発生しやすい温度域の温水を利用できる40℃〜70℃に下限臨界溶液温度を持つものがより好ましい。そのような例として、非イオン性界面活性剤、エチレングリコールアルキル化合物、ポリエチレングリコール化合物、ポリエチレングリコールアルキル化合物、ポリエチレングリコールジアルキル化合物等がある。
また、代表的な冷媒液分離器32として、たとえば、バッチ槽や流動層などを用いることができるが、冷媒液分離器32の種類は問わない。
また、感温性液体としては、たとえば、30〜80℃に下限臨界温度を持つものが好適に用いられ、更には、発生しやすい温度域の温水を利用できる40℃〜70℃に下限臨界溶液温度を持つものがより好ましい。そのような例として、非イオン性界面活性剤、エチレングリコールアルキル化合物、ポリエチレングリコール化合物、ポリエチレングリコールアルキル化合物、ポリエチレングリコールジアルキル化合物等がある。
蒸発器1としては、従来の吸収式冷凍機で用いられているものをそのまま利用でき、どのようなタイプであってもよい。代表的な蒸発器1としては、シェルアンドチューブ型、プレート型、プレートフィン型、二重管型、フィンチューブ型などを挙げることができる。
また、吸収器2についても、従来の吸収式冷凍機で用いられているものをそのまま利用でき、どのようなタイプであってもよい。代表的な吸収器2としては、シェルアンドチューブ型、プレート型、プレートフィン型、二重管型、フィンチューブ型などを挙げることができる。
また、吸収器2についても、従来の吸収式冷凍機で用いられているものをそのまま利用でき、どのようなタイプであってもよい。代表的な吸収器2としては、シェルアンドチューブ型、プレート型、プレートフィン型、二重管型、フィンチューブ型などを挙げることができる。
(実施例1)
上記構成の吸収式冷凍機において、水を冷媒液aとし、吸収液dに臭化リチウム水溶液(55重量%)を用いたものを用い、蒸発器1および吸収器2には、シェルアンドチューブ型熱交換器を用い、蒸発器1内は、冷媒液aである水が5℃で蒸発するように真空ポンプ12で減圧し、その減圧状態で密閉維持した。
これは、5℃で水が蒸発する際の蒸発潜熱を冷房に利用するためであり、従来の吸収式冷凍サイクルでも同様である。吸収器2の外部は、冷却ファン21により大気で冷却できるようにしており、冷媒蒸気cが吸収液dに吸収される際の吸収熱を放出できるようにしている。
また、再生器3の膜分離器31には、架橋ポリアミド系複合膜からなる分離膜31a(東レ製、RO膜)を備えたモジュールを用いた。また、感温性液体には、エチレングリコールアルキル化合物であるエチレングリコールモノイソブチルエーテル(東京化成、試薬)を用いた。これは、40〜50℃付近に下限臨界溶液温度を持つ化合物である。冷媒液分離器32にはミキサセトラ型水槽を、相分離加熱部32dは60℃温水循環コイルをそれぞれ用いた。
吸収器2で水を吸収すると、吸収液(臭化リチウム水溶液)dは、濃度50重量%の希釈吸収液eになる。希釈吸収液eは溶液ポンプP1により再生器3に移送される。再生器3の膜分離器31にて、分離膜31aを介して希釈吸収液eから感温性液体を主成分とするドロー溶液gに冷媒液aとしての水を吸収回収される。その吸収速度は、分離膜モジュール1つ当たり、5L/分であった。水が回収された吸収液dは、再び吸収器2へ移し、冷媒蒸気c(水蒸気)を吸収させた。冷媒液aを吸収した希釈ドロー溶液hは冷媒液分離器32にて相分離加熱部32dで、下限臨界溶液温度よりやや高温の60℃に加熱される。希釈ドロー溶液hは、加熱によりドロー溶液(感温性液体)相と冷媒液(水)相に分離された。ここで上相がドロー溶液相であり、下相が冷媒液相である。冷媒液相の水は、蒸発器1へ供給され、蒸発されて冷熱を得る冷凍サイクルを繰り返し行うことができた。
上記構成の吸収式冷凍機において、水を冷媒液aとし、吸収液dに臭化リチウム水溶液(55重量%)を用いたものを用い、蒸発器1および吸収器2には、シェルアンドチューブ型熱交換器を用い、蒸発器1内は、冷媒液aである水が5℃で蒸発するように真空ポンプ12で減圧し、その減圧状態で密閉維持した。
これは、5℃で水が蒸発する際の蒸発潜熱を冷房に利用するためであり、従来の吸収式冷凍サイクルでも同様である。吸収器2の外部は、冷却ファン21により大気で冷却できるようにしており、冷媒蒸気cが吸収液dに吸収される際の吸収熱を放出できるようにしている。
また、再生器3の膜分離器31には、架橋ポリアミド系複合膜からなる分離膜31a(東レ製、RO膜)を備えたモジュールを用いた。また、感温性液体には、エチレングリコールアルキル化合物であるエチレングリコールモノイソブチルエーテル(東京化成、試薬)を用いた。これは、40〜50℃付近に下限臨界溶液温度を持つ化合物である。冷媒液分離器32にはミキサセトラ型水槽を、相分離加熱部32dは60℃温水循環コイルをそれぞれ用いた。
吸収器2で水を吸収すると、吸収液(臭化リチウム水溶液)dは、濃度50重量%の希釈吸収液eになる。希釈吸収液eは溶液ポンプP1により再生器3に移送される。再生器3の膜分離器31にて、分離膜31aを介して希釈吸収液eから感温性液体を主成分とするドロー溶液gに冷媒液aとしての水を吸収回収される。その吸収速度は、分離膜モジュール1つ当たり、5L/分であった。水が回収された吸収液dは、再び吸収器2へ移し、冷媒蒸気c(水蒸気)を吸収させた。冷媒液aを吸収した希釈ドロー溶液hは冷媒液分離器32にて相分離加熱部32dで、下限臨界溶液温度よりやや高温の60℃に加熱される。希釈ドロー溶液hは、加熱によりドロー溶液(感温性液体)相と冷媒液(水)相に分離された。ここで上相がドロー溶液相であり、下相が冷媒液相である。冷媒液相の水は、蒸発器1へ供給され、蒸発されて冷熱を得る冷凍サイクルを繰り返し行うことができた。
(実施例2)
上記構成の吸収式冷凍機において、水を冷媒液aとし、吸収液dにトリエチレングリコール水溶液(80重量%)を用いたものを用い、蒸発器1および吸収器2には、シェルアンドチューブ型熱交換器を用い、蒸発器1内は、冷媒液aである水が5℃で蒸発するように真空ポンプ12で減圧し、その減圧状態で密閉維持した。
これは、5℃で水が蒸発する際の蒸発潜熱を冷房に利用するためであり、従来の吸収式冷凍サイクルでも同様である。吸収器2の外部は、冷却ファン21により大気で冷却できるようにしており、冷媒蒸気cが吸収液dに吸収される際の吸収熱を放出できるようにしている。
また、再生器3の膜分離器31には、架橋ポリアミド系複合膜からなる分離膜31a(東レ製、RO膜)を備えたモジュールを用いた。また、感温性液体には、エチレングリコールアルキル化合物であるエチレングリコールモノイソブチルエーテル(東京化成、試薬)を用いた。これは、40〜50℃付近に下限臨界溶液温度を持つ化合物である。冷媒液分離器32にはミキサセトラ型水槽を、相分離加熱部32dは60℃温水循環コイルをそれぞれ用いた。
吸収器2で水を吸収すると、吸収液(トリエチレングリコール水溶液)dは、濃度50重量%の希釈吸収液eになる。希釈吸収液eは溶液ポンプP1により再生器3に移送される。再生器3の膜分離器31にて、分離膜31aを介して希釈吸収液eから感温性液体を主成分とするドロー溶液gに冷媒液aとしての水を吸収回収される。その吸収速度は、分離膜モジュール1つ当たり、5L/分であった。水が回収された吸収液dは、再び吸収器2へ移し、冷媒蒸気c(水蒸気)を吸収させた。冷媒液aを吸収した希釈ドロー溶液hは冷媒液分離器32にて相分離加熱部32dで、下限臨界溶液温度よりやや高温の60℃に加熱される。希釈ドロー溶液hは、加熱によりドロー溶液(感温性液体)相と冷媒液(水)相に分離された。ここで上相がドロー溶液相であり、下相が冷媒液相である。冷媒液相の水は、蒸発器1へ供給され、蒸発されて冷熱を得る冷凍サイクルを繰り返し行うことができた。
上記構成の吸収式冷凍機において、水を冷媒液aとし、吸収液dにトリエチレングリコール水溶液(80重量%)を用いたものを用い、蒸発器1および吸収器2には、シェルアンドチューブ型熱交換器を用い、蒸発器1内は、冷媒液aである水が5℃で蒸発するように真空ポンプ12で減圧し、その減圧状態で密閉維持した。
これは、5℃で水が蒸発する際の蒸発潜熱を冷房に利用するためであり、従来の吸収式冷凍サイクルでも同様である。吸収器2の外部は、冷却ファン21により大気で冷却できるようにしており、冷媒蒸気cが吸収液dに吸収される際の吸収熱を放出できるようにしている。
また、再生器3の膜分離器31には、架橋ポリアミド系複合膜からなる分離膜31a(東レ製、RO膜)を備えたモジュールを用いた。また、感温性液体には、エチレングリコールアルキル化合物であるエチレングリコールモノイソブチルエーテル(東京化成、試薬)を用いた。これは、40〜50℃付近に下限臨界溶液温度を持つ化合物である。冷媒液分離器32にはミキサセトラ型水槽を、相分離加熱部32dは60℃温水循環コイルをそれぞれ用いた。
吸収器2で水を吸収すると、吸収液(トリエチレングリコール水溶液)dは、濃度50重量%の希釈吸収液eになる。希釈吸収液eは溶液ポンプP1により再生器3に移送される。再生器3の膜分離器31にて、分離膜31aを介して希釈吸収液eから感温性液体を主成分とするドロー溶液gに冷媒液aとしての水を吸収回収される。その吸収速度は、分離膜モジュール1つ当たり、5L/分であった。水が回収された吸収液dは、再び吸収器2へ移し、冷媒蒸気c(水蒸気)を吸収させた。冷媒液aを吸収した希釈ドロー溶液hは冷媒液分離器32にて相分離加熱部32dで、下限臨界溶液温度よりやや高温の60℃に加熱される。希釈ドロー溶液hは、加熱によりドロー溶液(感温性液体)相と冷媒液(水)相に分離された。ここで上相がドロー溶液相であり、下相が冷媒液相である。冷媒液相の水は、蒸発器1へ供給され、蒸発されて冷熱を得る冷凍サイクルを繰り返し行うことができた。
実施例1および実施例2の冷熱発生効率(成績係数=得られる冷熱量/入力したエネルギー量)を図2で示す加熱再生方式の従来型の吸収式冷凍機を比較例として比較した。なお、いずれの吸収式冷凍機も冷熱発生量351kW(1US冷凍トン)サイズとして比較した。その結果を表1として示す。なお、冷熱発生量351kWは、概ね延床面積3000m2の事務所ビルの冷房を賄える冷熱量であり、業務用の熱源機として最も汎用的なものである。
実施例と比較例とを比べると、実施例では動力および熱源として、冷却ファン21、相分離加熱部32d、(ドロー溶液ポンプP3)が用いられているのに対して、比較例では冷却水ポンプP2、再生加熱部33が用いられている以外の構成は、ほぼ共通するものとなっている。
これらの要素を比較すると、比較例では、再生器3で希釈吸収液eを加熱し冷媒液を蒸発させて再生する必要があるため、再生加熱部33では、冷媒液を蒸発させる潜熱分の加熱が必要となるが、実施例における相分離加熱部33dでは、希釈吸収液eを顕熱加熱させるだけの加熱量で済む。そのため、実施例の成績係数は、比較例と比較して大きくなり、効率良く冷熱を発生させることができるようになっている。
これらの要素を比較すると、比較例では、再生器3で希釈吸収液eを加熱し冷媒液を蒸発させて再生する必要があるため、再生加熱部33では、冷媒液を蒸発させる潜熱分の加熱が必要となるが、実施例における相分離加熱部33dでは、希釈吸収液eを顕熱加熱させるだけの加熱量で済む。そのため、実施例の成績係数は、比較例と比較して大きくなり、効率良く冷熱を発生させることができるようになっている。
本発明の吸収式冷凍機は、運転に要するエネルギーの少なく高効率で冷熱を発生するため、業務用熱源機等の吸収式冷凍機、吸収式ヒートポンプ等として用いることができる。
1 :蒸発器
11 :冷熱回収部
12 :真空ポンプ
2 :吸収器
21 :冷却ファン
22a :冷却配管
22b :冷媒配管
3 :再生器
31 :膜分離器
31a :分離膜
31b :吸収液供給部
31c :ドロー溶液供給部
31d :再生液排出部
31e :希釈ドロー溶液排出部
32 :冷媒液分離器
32a :分離槽
32b :冷媒液返送部
32c :ドロー溶液返送部
32d :相分離加熱部
32e :ドロー溶液循環ポンプ
33 :再生加熱部
33d :相分離加熱部
4 :凝縮器
P1 :溶液ポンプ
P2 :冷却水ポンプ
P3 :ドロー溶液ポンプ
a :冷媒液
b :冷却対象媒体
c :冷媒蒸気
d :吸収液
e :希釈吸収液
f :冷却媒体
g :ドロー溶液
h :希釈ドロー溶液
j :加熱媒体
11 :冷熱回収部
12 :真空ポンプ
2 :吸収器
21 :冷却ファン
22a :冷却配管
22b :冷媒配管
3 :再生器
31 :膜分離器
31a :分離膜
31b :吸収液供給部
31c :ドロー溶液供給部
31d :再生液排出部
31e :希釈ドロー溶液排出部
32 :冷媒液分離器
32a :分離槽
32b :冷媒液返送部
32c :ドロー溶液返送部
32d :相分離加熱部
32e :ドロー溶液循環ポンプ
33 :再生加熱部
33d :相分離加熱部
4 :凝縮器
P1 :溶液ポンプ
P2 :冷却水ポンプ
P3 :ドロー溶液ポンプ
a :冷媒液
b :冷却対象媒体
c :冷媒蒸気
d :吸収液
e :希釈吸収液
f :冷却媒体
g :ドロー溶液
h :希釈ドロー溶液
j :加熱媒体
Claims (3)
- 冷媒液を冷媒蒸気へと蒸発させて気化冷熱を得る蒸発器と、前記蒸発器で発生した冷媒蒸気を吸収する吸収液を備えた吸収器と、前記吸収器において冷媒蒸気を吸収した吸収液から冷媒液と当該冷媒液が分離された再生液とを得る再生器と、を備えた吸収式冷凍機であって、
前記再生器は、膜分離器と、冷媒液分離器と、を備え、
前記膜分離器は、冷媒透過性の分離膜と、前記吸収器において冷媒蒸気を吸収した吸収液を前記分離膜の一方面側に供給する吸収液供給部と、下限臨界溶解温度を有する感温性高分子を含有するドロー溶液を前記分離膜の他方面側に供給するドロー溶液供給部と、前記分離膜の一方面側に存在する吸収液から前記分離膜を介して冷媒液が当該分離膜の他方面側に移行することで分離された再生液を、前記分離膜の一方面側から前記吸収器側に排出する再生液排出部と、前記分離膜の一方面側に存在する吸収液から前記分離膜を介して冷媒液が当該分離膜の他方面側に移行することで感温性高分子濃度が希釈された希釈ドロー溶液を、前記分離膜の他方面側から前記冷媒液分離器へ排出する希釈ドロー溶液排出部と、を備え、
前記冷媒液分離器は、前記希釈ドロー溶液排出部から排出される希釈ドロー溶液を下限臨界溶解温度以上に加熱して感温性高分子と冷媒液とに二相分離する分離槽と、前記分離槽で分離された冷媒液を前記蒸発器に供給する冷媒液返送部と、前記分離槽で冷媒液が分離されて感温性高分子濃度が濃縮再生されたドロー溶液を前記膜分離器における前記分離膜の他方面側に供給するドロー溶液返送部と、を備える吸収式冷凍機。 - 前記冷媒液が水であり、前記吸収液が臭化リチウム水溶液、アンモニア水溶液、トリエチレングリコール水溶液及びトリプロピレングリコール水溶液から選ばれる少なくとも一種の水溶液であり、前記感温性高分子が非イオン性界面活性剤、エチレングリコールアルキル化合物、ポリエチレングリコール化合物、ポリエチレングリコールアルキル化合物及びポリエチレングリコールジアルキル化合物から選ばれる少なくとも一種以上を主成分とする化合物である請求項1に記載の吸収式冷凍機。
- 前記分離膜は、架橋ポリアミド系複合膜である請求項1または2に記載の吸収式冷凍機。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015059578 | 2015-03-23 | ||
JP2015059578 | 2015-03-23 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016180583A true JP2016180583A (ja) | 2016-10-13 |
Family
ID=57131684
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016044775A Pending JP2016180583A (ja) | 2015-03-23 | 2016-03-08 | 吸収式冷凍機 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2016180583A (ja) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106369706A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-02-01 | 天津商业大学 | 一种基于真空下的盐溶液热泵再生系统 |
JP2018108538A (ja) * | 2016-12-28 | 2018-07-12 | 大阪瓦斯株式会社 | 正浸透膜分離方法、並びに該方法を行う水処理設備及び発電設備 |
KR101927434B1 (ko) | 2017-06-19 | 2018-12-10 | 한국에너지기술연구원 | 흡수식 냉동기 |
KR20190017428A (ko) * | 2017-08-11 | 2019-02-20 | 한국에너지기술연구원 | 원심 분리기를 이용한 흡수식 냉각 시스템 |
KR102144934B1 (ko) * | 2020-03-13 | 2020-08-14 | (주)월드이엔씨 | 비가열식 재생공정을 이용한 흡수식 냉동기 |
KR102144935B1 (ko) * | 2020-03-13 | 2020-08-14 | (주)월드이엔씨 | 비가열식 재생공정을 이용한 흡수식 냉동기 |
WO2020242401A1 (en) * | 2019-05-30 | 2020-12-03 | Maxeff Teknoloji̇ Anoni̇m Şi̇rketi̇ | Absorption heating and cooling system with increased energy efficiency |
WO2021097551A1 (en) * | 2019-11-22 | 2021-05-27 | Barnieh Inventions Inc. | Apparatus and method for separating a working fluid from an absorbent |
KR20210109915A (ko) * | 2020-02-28 | 2021-09-07 | 한국에너지기술연구원 | 정삼투압 분리기를 이용한 흡수식 히트펌프 시스템 |
-
2016
- 2016-03-08 JP JP2016044775A patent/JP2016180583A/ja active Pending
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106369706A (zh) * | 2016-10-31 | 2017-02-01 | 天津商业大学 | 一种基于真空下的盐溶液热泵再生系统 |
CN106369706B (zh) * | 2016-10-31 | 2018-02-02 | 天津商业大学 | 一种基于真空下的盐溶液热泵再生系统 |
JP2018108538A (ja) * | 2016-12-28 | 2018-07-12 | 大阪瓦斯株式会社 | 正浸透膜分離方法、並びに該方法を行う水処理設備及び発電設備 |
KR101927434B1 (ko) | 2017-06-19 | 2018-12-10 | 한국에너지기술연구원 | 흡수식 냉동기 |
KR20190017428A (ko) * | 2017-08-11 | 2019-02-20 | 한국에너지기술연구원 | 원심 분리기를 이용한 흡수식 냉각 시스템 |
KR101972541B1 (ko) | 2017-08-11 | 2019-08-16 | 한국에너지기술연구원 | 원심 분리기를 이용한 흡수식 냉각 시스템 |
WO2020242401A1 (en) * | 2019-05-30 | 2020-12-03 | Maxeff Teknoloji̇ Anoni̇m Şi̇rketi̇ | Absorption heating and cooling system with increased energy efficiency |
WO2021097551A1 (en) * | 2019-11-22 | 2021-05-27 | Barnieh Inventions Inc. | Apparatus and method for separating a working fluid from an absorbent |
KR20210109915A (ko) * | 2020-02-28 | 2021-09-07 | 한국에너지기술연구원 | 정삼투압 분리기를 이용한 흡수식 히트펌프 시스템 |
KR102303944B1 (ko) * | 2020-02-28 | 2021-09-24 | 한국에너지기술연구원 | 정삼투압 분리기를 이용한 흡수식 히트펌프 시스템 |
KR102144934B1 (ko) * | 2020-03-13 | 2020-08-14 | (주)월드이엔씨 | 비가열식 재생공정을 이용한 흡수식 냉동기 |
KR102144935B1 (ko) * | 2020-03-13 | 2020-08-14 | (주)월드이엔씨 | 비가열식 재생공정을 이용한 흡수식 냉동기 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2016180583A (ja) | 吸収式冷凍機 | |
JP6441511B2 (ja) | 多段プレート型蒸発吸収式冷凍装置及び方法 | |
JP5748794B2 (ja) | 吸収式ヒートポンプの動作方法 | |
US20110214435A1 (en) | Heat pump cycle system and method of providing combined cooling and heating supply | |
US20140366565A1 (en) | Refrigeration arrangement for transportation vehicle cabins | |
JP6165150B2 (ja) | 除湿機およびその使用方法 | |
JP2011099640A (ja) | ハイブリッドヒートポンプ | |
GB2166534A (en) | Absorption refrigeration system | |
US5943868A (en) | Absorption refrigerating machine and process for the operation thereof | |
JP2004324977A (ja) | 吸収式冷凍機 | |
JP5338270B2 (ja) | 吸収式冷凍装置 | |
KR101095601B1 (ko) | 선박 엔진의 폐열을 이용하는 흡수식 냉동시스템 | |
JP2003336933A (ja) | 満液二重管式の蒸発器及びアンモニア吸収式冷凍機 | |
WO2009051582A1 (en) | Membrane concentrator for absorption chillers | |
KR20150007131A (ko) | 흡수식 칠러 | |
US11466189B2 (en) | Absorption cycle apparatus and related method | |
JP2011196580A (ja) | 吸収冷凍機用吸収液 | |
JP6496281B2 (ja) | 吸収式システム | |
US20200208899A1 (en) | Cooling systems and related method | |
JP2012068019A (ja) | 吸収式冷凍機 | |
WO2018043059A1 (ja) | 冷熱生成装置 | |
JP5260895B2 (ja) | 吸収式冷凍機 | |
JP2004198087A (ja) | 吸収冷凍装置及び吸収冷凍システム | |
JP3857955B2 (ja) | 吸収冷凍機 | |
JP5168102B2 (ja) | 吸収式冷凍装置 |