JP2018507381A - Ｌｇｗｐ冷媒を用いる吸収式冷却サイクル - Google Patents

Ｌｇｗｐ冷媒を用いる吸収式冷却サイクル Download PDF

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Abstract

１種類以上のヒドロフルオロオレフィン及び／又はヒドロクロロフルオロオレフィンを含む冷媒、並びにポリアルキレングリコール油、ポリα−オレフィン油、鉱油、及び／又はポリオールエステル油からなる群から選択される溶媒又は吸収剤を含む吸収式冷却方法及びシステム。【選択図】 図４

Description

本出願は、２０１５年１月９日出願の米国仮出願６２／１０１，７１８（参照として本明細書中に包含する）の優先権の利益を主張する。
本発明は、低い地球温暖化係数（ＧＷＰ）及び低いオゾン層破壊係数（ＯＤＰ）を有する冷媒を用いる吸収式冷却システムに関する。
吸収式冷却は、廃熱又は他の低コストの熱（例えば太陽熱加熱）の熱源を利用できる場合における、圧縮式冷却に対するより経済的な代替法である。吸収式冷却機及び蒸気圧縮式冷却機は両方とも、非常に低い沸点を有する冷媒を用いる。両方のタイプにおいて、この冷媒が蒸発又は沸騰する際に、それに伴って多少の熱を奪って冷却効果を与える。しかしながら、吸収式冷却と蒸気圧縮式冷却は、サイクルを繰り返すことができるように冷媒を気体から液体に戻す方法において相違する。蒸気圧縮式冷却は、電動圧縮機を用いて気体に対する圧力を上昇させ、次に冷却剤（通常は空気）との熱交換によって高温で高圧の気体を凝縮させて液体に戻す。吸収式冷却機は、低出力のポンプしか必要としないか、又は場合によっては熱しか必要としない異なる方法を用いて気体を液体に戻しており、それにより可動部品の必要性が排除される。
殆どの吸収式冷却サイクルの重要な特徴は、システム全体を運転可能にする冷媒／吸収剤の対である。吸収剤は、吸収剤が液体であり、冷媒が通常は気体である条件において冷媒を吸収するために用いられる。冷媒／吸収剤混合物は、次に液体としてより高い圧力にポンプ加圧することができ、これにより圧縮機を用いる必要性が回避される。高圧の液体混合物は次に高い圧力及び温度において分離して、高圧の蒸気冷媒（これは凝縮器に供給する）、及び液体形態の吸収剤（これは再循環して戻してより多い冷媒を回収する）を与える。
２つの最も通常的な吸収式冷却の対は、ＮＨ３−水及び水−ＬｉＢｒである。ＮＨ３−水は、冷媒としてＮＨ３、吸収剤として水を用いる。ＮＨ３は多くの用途において冷媒として良好に機能する。しかしながら、ＮＨ３の毒性によって公共占有空間におけるその使用が制限される。更に、アンモニアは高腐食性であり、冷却システムにおける通常的な材料である銅と非適合性である。
水−ＬｉＢｒは、吸収システムにおいて通常的に用いられている他の冷媒対である。水は２つの欠点を有する：水は０℃より低い温度では凍結し、その低い蒸気密度のために大きな装置の寸法が必要であり、これによりスペースに制約がある場所においては非実用的である。
かかる従来のシステムに関する他の問題は、蒸発器及び吸収器が通常は大気圧より低い圧力で運転され、これにより、装置を低い圧力において安全に作動するように特別に設計しなければならないので、かかるシステムのコストが増加することである。
したがって、吸収タイプの冷却システムのためのより安全でより環境に優しい冷媒に対する必要性が未だ存在する。
幾つかの非限定的な態様においては、本発明は、吸収式冷却システムにおいて用いるための冷媒と吸収剤の対の発見に関係する。幾つかのヒドロフルオロオレフィン及び／又はヒドロクロロフルオロオレフィン、特に冷媒として用いるのに好適なものは、ポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）油、ポリα−オレフィン油、鉱油、及びポリオールエステル（ＰＯＥ）油のようなオイル中に少なくとも部分的に可溶である。冷媒とオイルの幾つかの組合せは、熱源が太陽熱集熱器を含むシステムなど（しかしながら、これに限定されない）の吸収式冷却システムの優れた性能を可能にすることが見出された。これらの冷媒の多くは、低いＧＷＰ（即ちＣＯ２に対して＜１０００、好ましくは＜１００）、低いか又はゼロの測定できるオゾン層破壊係数を有することを特徴とし、非毒性且つ不燃性である。
したがって、本発明の一形態は、（ａ）１種類以上のヒドロフルオロオレフィン、１種類以上のヒドロクロロフルオロオレフィン、及びこれらのブレンドからなる群から選択される冷媒を含む第１の液相冷媒流を蒸発させて低圧の蒸気相冷媒流を生成させ、ここで蒸発によって冷却する系から熱を移動させ；（ｂ）低圧の蒸気相冷媒流を、ポリアルキレングリコール油、ポリα−オレフィン油、鉱油、ポリオールエステル油、及びこれらの組合せからなる群から選択される溶媒を含む第１の液相溶媒流と、蒸気相冷媒流の冷媒の実質的に全部を第１の液相溶媒流の溶媒中に溶解するのに有効な条件下で接触させて、冷媒−溶媒溶液流を生成させ；（ｃ）太陽熱集熱器から溶液への熱の移動によって、冷媒−溶媒溶液流の圧力及び温度を上昇させ；（ｄ）冷媒−溶媒溶液流を、高圧蒸気相冷媒流及び第２の液相溶液流に熱力学的に分離し；（ｅ）第２の液相溶媒流を工程（ｂ）に再循環して、第１の液相溶媒流を生成させ；（ｆ）高圧蒸気相冷媒流を凝縮させて、第２の液相冷媒流を生成させ；そして（ｇ）第２の液相冷媒流を工程（ａ）に再循環して、第１の液相冷媒流を生成させる；ことを含む、冷却を与える方法を包含する。
本発明の幾つかの態様においては、吸収プロセスは二重又は三重効用として特徴付けられる。したがって、本発明の他の形態においては、（ａ）１種類以上のヒドロフルオロオレフィン、１種類以上のヒドロクロロフルオロオレフィン、及びこれらのブレンドからなる群から選択される冷媒；（ｂ）ポリアルキレングリコール油、ポリα−オレフィン油、鉱油、ポリオールエステル油、及びこれらの組合せからなる群から選択される溶媒；（ｃ）冷媒を蒸発させるのに好適な蒸発器；（ｄ）冷媒を凝縮させるのに好適な凝縮器；（ｅ）溶媒中に溶解している冷媒を含む溶液を、蒸気冷媒成分及び液体溶媒成分に熱力学的に分離するのに好適な分離器；並びに（ｆ）冷媒を溶媒と混合するのに好適な混合器、冷媒の少なくとも一部を溶媒中に溶解して溶液を生成させるのに好適な吸収器、ポンプ、及び熱交換器を含み、混合器は吸収器と流体連絡しており、吸収器はポンプと流体連絡しており、ポンプは熱交換器と流体連絡しており、気体溶解サブシステムは、蒸発器、分離器、及び他の気体溶解サブシステムからなる群から選択される少なくとも２つのユニットと流体連絡しており、但し少なくとも１つのサブシステムは蒸発器と流体連絡しており、少なくとも１つのサブシステムは分離器と流体連絡している少なくとも１つの気体溶媒サブシステム；を含む吸収式冷却システムが提供される。
本明細書において用いる「低圧蒸気相冷媒」及び「高圧蒸気相冷媒」という用語は、互いに対して相対的なものである。即ち、低圧蒸気相冷媒は、０ｐｓｉａより高いが、高圧蒸気相冷媒の圧力よりも低い圧力を有する。同様に、高圧蒸気相冷媒は、組成物の臨界点よりも低いが、低圧蒸気相冷媒の圧力よりも高い圧力を有する。
組成物に関して本明細書において用いる「実質的に全部」という用語は、組成物の全重量を基準として少なくとも約９０重量％を意味する。
他の形態においては、本発明は、（ａ）１種類以上のヒドロフルオロオレフィン、１種類以上のヒドロクロロフルオロオレフィン、及びこれらのブレンドからなる群から選択される冷媒；（ｂ）ポリアルキレングリコール油、ポリα−オレフィン油、鉱油、ポリオールエステル油、及びこれらの組合せからなる群から選択される溶媒；（ｃ）冷媒を蒸発させるのに好適な蒸発器；（ｄ）冷媒を溶媒と混合するのに好適で、蒸発器に流体連絡している混合器；（ｅ）冷媒の少なくとも一部を溶媒中に溶解して溶液を生成させるのに好適で、混合器と流体連絡している吸収器；（ｆ）吸収器に流体連絡しているポンプ；（ｇ）ポンプに流体連絡しており、幾つかの態様においては太陽熱集熱器から熱を吸収する熱交換器；（ｈ）溶液を蒸気冷媒成分及び液体溶媒成分に熱力学的に分離するのに好適で、熱交換器に流体連絡している分離器；（ｉ）分離器及び混合器に流体連絡しているオイル戻りライン；並びに（ｊ）蒸気冷媒成分を凝縮させるのに好適で、分離器及び蒸発器に流体連絡している凝縮器；を含む吸収式冷却システムを提供する。
好ましい形態においては、本発明は、環境に優しい経済的な冷却プロセスを提供する。更なる態様及び有利性は、ここに与える開示事項に基づけば当業者に容易に明らかになるであろう。
図１は、実施例２したがって求められたＰＡＧ冷媒圧縮機油中におけるトランス−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン（１２３４ｚｅ（Ｅ））の溶解度のグラフである。 図２は、実施例５にしたがって求められたＰＯＥ油中におけるトランス−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン（１２３４ｚｅ（Ｅ））の溶解度のグラフである。 図３は、実施例８にしたがって求められた鉱油中におけるトランス−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（１２３３ｚｄ（Ｅ））の溶解度のグラフである。 図４は、一重効用吸収式冷却サイクルの簡略図である。 図５は、二重効用吸収式冷却サイクルの簡略図である。
幾つかの非限定的な態様においては、本発明は、低グレードの熱源、特に廃熱源、太陽熱由来の熱源、地熱由来の熱源、及びこれらの組合せのような低グレードの熱源に関連して用いるための冷媒と吸収剤の対の発見に関係する。家屋及び商業ビルは、変動する需要を有する電気エネルギーの大きな消費者である。電気は、ほぼ連続的に運転している最も効率的な装置によって生成されている。しかしながら、ピーク需要に対応するために、通常は天然ガス又は石油が燃料供給されるより効率の低い装置が用いられる。天然ガスの価格は不安定で、石油への依存は米国の保安を弱める。しかしながら、ピーク需要は配電網に更なる負担をかける。電気供給サービスの信頼性は、ピーク需要が平坦である際は向上する。米国経済の保安は、ピーク需要を、低グレードで、好ましくは再生可能な米国の資源（太陽熱又は地熱）或いは廃熱源に移行しながら計画停電又は電力遮断を減少又は排除すると増大する。
ここに示すように、ここに与える冷媒と吸収剤の組合せは、かかる低グレードの熱、好ましくは太陽熱由来及び／又は地熱由来の熱のような再生可能な熱源において用いると、年間の電気消費額を、米国の平均に関しては約１０％、高温気候に関しては３０％だけ大きく減少させることができる。これは更に、ＣＯ２の排出量を、米国の平均に関しては１１％、高温気候に関しては３０％まで減少させることができる。特に高温気候においては、本吸収システムはピーク需要の時点でピーク冷却を与える。ヒートポンプのような他の用途においては、同様の改良が観察される。
熱源が太陽熱集熱器を含む幾つかの好ましい態様は、好ましくは集光型及び／又は非集光型太陽熱回収システムを含む。集光型太陽熱集熱器は、通常は鏡及び反射などを用いて、太陽からのエネルギーを吸収器の横断面よりも遙かに大きい横断面から集める。かかるシステムを用いると、高い流体温度（４００℃まで、及び幾つかの場合には更に高い温度）を生成させることが可能である。これらの配置はまた、所望の出力を維持するために、太陽との最適な位置合わせ、並びに定期的な測定及び予防保全を維持するメカニズムも必要である。
非集光型配置は、通常は熱吸収被覆に直接衝突する太陽光のみを吸収する自己洗浄型の固定構造体である。非集光型太陽熱吸収器は、通常は、真空管デザインに関しては約１４０℃まで、及び最新の平板デザインに関しては約９０℃までの温度を生成させることができる。
本発明は、これらのデザインのいずれか又は両方の組合せを包含することができる。幾つかの非限定的な態様においては、これは１２０℃の最高温度に到達するソーラー空調システムを与える真空管仕様を包含する。
用いる配置のタイプにかかわらず、太陽熱集熱器から回収される熱は、冷却システムに対する「熱圧縮機」として作用する。即ち、これによって冷媒及び吸収剤を加熱することが促進されて、この２つを高温／高圧条件下で分離可能にすることができる。吸収システムの有利性は、非常に少ない機械部品による単純さ、信頼性、及び長期間耐久性である。吸収システムの唯一の可動部品は液体ポンプである。吸収システムは作動流体が制限されるという欠点を有する。今日までは、吸収式冷却は、安全な冷媒／吸収剤の流体の対が入手できなかったので工業用途に限定されていた。
本発明の好ましい態様においては、ヒドロフルオロオレフィン及び／又はヒドロクロロフルオロオレフィン冷媒を、吸収タイプの冷却システムにおいて作動流体、即ち熱力学サイクルによって状態を気体から液体へ、或いはその逆に変化させる流体として用いる。この相変化は、蒸気相冷媒を油溶媒中に溶解して溶液を形成することによって促進される。好ましくは、溶液の圧力及び温度をそれぞれ効率的に上昇させるために、ポンプ及び熱交換器を用いる。加圧及び加熱された溶液は、次にフラッシングして高圧の冷媒蒸気を生成させる。この高圧蒸気は、次に凝縮器及び蒸発器に通して、冷却する系から熱を移動させる。
本発明のための好ましいが非限定的な冷媒としては、式：ＣｗＨｘＦｙＣｌｚ（式中、ｗは３〜５の整数であり、ｘは１〜３の整数であり、ｚは０〜１の整数であり、ｙ＝（２・ｗ）−ｘ−ｚである）のヒドロフルオロオレフィン及びヒドロクロロフルオロオレフィンが挙げられる。特に好ましい冷媒としては、ヒドロハロプロペン、より好ましくはテトラハロプロペン、更により好ましくはテトラフルオロプロペン及びモノクロロトリフルオロプロペン、更により好ましくは−ＣＦ３基を有するテトラハロプロペンが挙げられる。幾つかの好ましい態様においては、冷媒としては、２，３，３，３−テトラフルオロプロペン、１，３，３，３−テトラフルオロプロペン、又は１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（これらの全ての立体異性体、例えばトランス−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン、シス−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン、トランス−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン、シス−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン）、及び３，３，３−トリフルオロプロペンの１つ又は組合せが挙げられる。幾つかの有用な冷媒はまた、２種類以上のヒドロフルオロオレフィン、ヒドロクロロフルオロオレフィンの混合物、並びにヒドロフルオロオレフィン及びヒドロクロロフルオロオレフィンの両方の混合物も含む。
本発明において有用な溶媒又は吸収剤は、好ましくは、ポリアルキレングリコール油、ポリα−オレフィン油、鉱油、及びポリオールエステル油からなる群から選択される。選択されるオイルは、一般に熱安定性であり、非常に低い蒸気圧を有し、非毒性且つ非腐食性である。これらの基準に適合し、上記の種々のオレフィンと共に用いることができる好ましいオイルは、ポリエチレングリコール油、ポリオールエステル油、ポリプロピレングリコールジメチルエーテルベースのオイル、及び鉱油である。
好ましい非限定的な態様においては、冷媒は２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｙｆ）であるか、又はこれを含み、溶媒（又は吸収剤）は、ポリアルキレングリコール油、ポリα−オレフィン油、鉱油、及びポリオールエステル油から選択される。更なる態様においては、冷媒は２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｙｆ）であるか、又はこれを含み、溶媒（又は吸収剤）は、ポリアルキレングリコール油及び／又はポリオールエステル油から選択される。
好ましい非限定的な態様においては、冷媒は、少なくとも約５０重量％、より好ましくは少なくとも約７５重量％、更により好ましくは非限定的な態様においては約１００％の２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｙｆ）を含み、溶媒（又は吸収剤）は、少なくとも約５０重量％、より好ましくは少なくとも約７５重量％、更により好ましくは非限定的な態様においては約１００％の、ポリアルキレングリコール油、ポリα−オレフィン油、鉱油、及びポリオールエステル油から選択されるものを含む。更なる態様においては、冷媒は２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｙｆ）であるか、又はこれを含み、溶媒（又は吸収剤）は、ポリアルキレングリコール油及び／又はポリオールエステル油から選択される。
好ましい非限定的な態様においては、冷媒は、少なくとも約５０重量％、より好ましくは少なくとも約７５重量％、更により好ましくは非限定的な態様においては約１００％の２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｙｆ）を含み、溶媒（又は吸収剤）は、少なくとも約５０重量％、より好ましくは少なくとも約７５重量％、更により好ましくは非限定的な態様においては約１００％のポリアルキレングリコール油を含む。
好ましい非限定的な態様においては、冷媒は、少なくとも約５０重量％、より好ましくは少なくとも約７５重量％、更により好ましくは非限定的な態様においては約１００％の２，３，３，３−テトラフルオロプロペン(ＨＦＯ−１２３４ｙｆを含み、溶媒（又は吸収剤）は、少なくとも約５０重量％、より好ましくは少なくとも約７５重量％、更により好ましくは非限定的な態様においては約１００％のポリオールエステル油を含む。
幾つかの非限定的な態様においては、冷媒は１，３，３，３−テトラフルオロプロペン(ＨＦＯ−１２３４ｚｅ）であるか、又はこれを含み、溶媒（又は吸収剤）は、ポリアルキレングリコール油、ポリα−オレフィン油、鉱油、及びポリオールエステル油から選択される。更なる態様においては、冷媒は１，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｚｅ）であるか、又はこれを含み、溶媒（又は吸収剤）は、ポリアルキレングリコール油及び／又はポリオールエステル油から選択される。上記の幾つかの形態においては、１，３，３，３−テトラフルオロプロペンは、トランス異性体を含むか、それから実質的に構成されるか、又はそれから構成される。
好ましい非限定的な態様においては、冷媒は、少なくとも約５０重量％、より好ましくは少なくとも約７５重量％、更により好ましくは非限定的な態様においては約１００％のトランス−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｅ））を含み、溶媒（又は吸収剤）は、少なくとも約５０重量％、より好ましくは少なくとも約７５重量％、更により好ましくは非限定的な態様においては約１００％のポリオールエステル油を含む。
好ましい非限定的な態様においては、冷媒は、少なくとも約５０重量％、より好ましくは少なくとも約７５重量％、更により好ましくは非限定的な態様においては約１００％のトランス−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｅ））を含み、溶媒（又は吸収剤）は、少なくとも約５０重量％、より好ましくは少なくとも約７５重量％、更により好ましくは非限定的な態様においては約１００％のポリアルキレングリコール油を含む。
幾つかの非限定的な態様においては。、冷媒は１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ）であるか、又はこれを含み、溶媒（又は吸収剤）は、ポリアルキレングリコール油、ポリα−オレフィン油、鉱油、及びポリオールエステル油から選択される。更なる態様においては、冷媒は１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ）であるか、又はこれを含み、溶媒（又は吸収剤）は、ポリアルキレングリコール油、ポリオールエステル油、及び／又は鉱油から選択される。上記の幾つかの形態においては、１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ）は、トランス異性体を含むか、それから実質的に構成されるか、又はそれから構成される。
好ましい非限定的な態様においては、冷媒は、少なくとも約５０重量％、より好ましくは少なくとも約７５重量％、更により好ましくは非限定的な態様においては約１００％のトランス−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ（Ｅ））を含み、溶媒（又は吸収剤）は、少なくとも約５０重量％、より好ましくは少なくとも約７５重量％、更により好ましくは非限定的な態様においては約１００％のポリオールエステル油を含む。
好ましい非限定的な態様においては、冷媒は、少なくとも約５０重量％、より好ましくは少なくとも約７５重量％、更により好ましくは非限定的な態様においては約１００％のトランス−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ（Ｅ））を含み、溶媒（又は吸収剤）は、少なくとも約５０重量％、より好ましくは少なくとも約７５重量％、更により好ましくは非限定的な態様においては約１００％のポリアルキレングリコール油を含む。
好ましい非限定的な態様においては、冷媒は、少なくとも約５０重量％、より好ましくは少なくとも約７５重量％、更により好ましくは非限定的な態様においては約１００％のトランス−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ（Ｅ））を含み、溶媒（又は吸収剤）は、少なくとも約５０重量％、より好ましくは少なくとも約７５重量％、更により好ましくは非限定的な態様においては約１００％の鉱油を含む。
好ましい非限定的な態様においては、冷媒は、少なくとも約５０重量％、より好ましくは少なくとも約７５重量％、更により好ましくは非限定的な態様においては約１００％のトランス−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ（Ｅ））を含み、溶媒（又は吸収剤）は、少なくとも約５０重量％、より好ましくは少なくとも約７５重量％、更により好ましくは非限定的な態様においては約１００％のアルキルベンゼン油を含む。
好ましい非限定的な態様においては、冷媒は、少なくとも約５０重量％、より好ましくは少なくとも約７５重量％、更により好ましくは非限定的な態様においては約１００％のトランス−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄ（Ｅ））を含み、溶媒（又は吸収剤）は、少なくとも約５０重量％、より好ましくは少なくとも約７５重量％、更により好ましくは非限定的な態様においては約１００％のシリコーン油を含む。
好ましくは、冷媒と溶媒は、冷媒が溶媒中に溶解している溶液を形成するのに有効な割合及び条件下で混合する。好ましくは、冷媒と溶媒の混合物は、溶媒と混合した冷媒の相当部分、より好ましくは実質的に全部が溶媒中に溶解する割合である。即ち、溶媒と混合する冷媒の量は、冷媒システムの運転温度及び圧力における溶媒の飽和点より少ないことが好ましい。冷媒濃度を飽和点より低く維持することによって、蒸気冷媒がポンプに到達して、そこでキャビテーションを引き起こす可能性が減少する。
幾つかの態様においては、冷媒と溶媒は混合器によって混合する。好ましい混合器としては、スタティックミキサー及びアスピレーター（即ちベンチュリポンプ）が挙げられる。幾つかの態様においては、混合器は、Ｔ字型継手のような乱流を生成させる２つの移送ライン（例えば、パイプ、チューブ、ホースなど）の簡単な接合部である。
油溶媒中への低圧蒸気相冷媒の溶解は、好ましくは約−１０℃〜約３０℃、好ましくは約０℃〜約３０℃、好ましくは約０℃〜約１０℃の冷媒温度において行う。
好ましくは、溶媒中への冷媒の溶解は、少なくとも大部分は吸収器内で行う。吸収器は、冷媒気体をオイルベースの溶媒中に溶解するのに好適な任意のタイプのものであってよい。吸収器の例としては、それを通してか又はそれの周囲に冷却媒体を循環させる熱交換器が挙げられる。
冷媒及び溶媒を含む溶液は、抵抗手段に対してポンプで送り込んで溶液の圧力を増加させる。液体の溶液を高い運転圧力までポンプで加圧することは、通常は圧縮機を用いる蒸気冷媒の圧縮と比べて非常に少ないエネルギーしか必要でない。より少ないエネルギーを消費することに加えて、ポンプは、通常は圧縮機と比べて設置及び維持するのがより低コストである。このエネルギー及びコストの節約は、従来の圧縮タイプの冷却システムを凌ぐ本発明の明らかな有利性である。
溶液はまた、好ましくは加圧した後に加熱する。加熱は、好ましくは、シェルアンドチューブ式熱交換器及びプレート式熱交換器のような熱交換器、又は蒸留カラムを用いて行う。好ましい態様においては、溶液の加熱は、低グレードの熱源、廃熱回収ユニット（ＷＨＲＵ）、地熱源、太陽熱由来の熱源などから熱を移動させることを含む。ＷＨＲＵには、例えばガスタービンからの排ガス、又は発電所若しくは精油所からの廃ガスのような高温の気体又は液体流からの熱を含めることができる。熱源に関する作動媒体は、個々の用途の詳細に応じて変化させることができるが、好ましくは多くの用途においては水（純粋な水、或いはトリエチレングリコール（ＴＥＧ）と混合）、熱媒油、又は熱移動に対して伝導性の他の媒体である。他の態様においては、溶液の加熱は、プロパンのような燃料を燃焼させることによる直接加熱が含まれ、ここに議論するように太陽熱及び／又は地熱源由来の熱が非常に好ましい態様である。
溶液を加熱及び加圧した後、それを熱力学的分離プロセスにかけて、蒸気冷媒フラクション及び液体溶媒フラクションを生成させる。かかる熱力学的分離プロセスの例としては、カラム蒸留及びフラッシングが挙げられる。これらの２つのフラクションは異なる相中であるので、これらは容易に分離することができる。
好ましくは、液体溶媒相を混合器に再循環して戻す一方で、冷媒を含む蒸気相を凝縮器に移して、そこで冷媒の少なくとも一部、好ましくは実質的に全部をその蒸気相から液相に変化させる。
本発明において有用な凝縮器のタイプは、それらがヒドロフルオロオレフィン又はヒドロクロロフルオロオレフィン冷媒を凝縮させるのに好適であるならば特に限定されない。凝縮器の例としては、水平型又は垂直型のインシェル(in-shell)凝縮器、並びに水平型又は垂直型のインチューブ(in-tube)凝縮器が挙げられる。
液相冷媒は、好ましくは膨張弁に通して冷媒の圧力を低下させ、それに対応して冷媒を冷却する。流れが絞られて冷却された冷媒は、液相、蒸気相、又は混合相であってよい。
冷媒は次に蒸発器に通して、ここで蒸発中の冷媒の冷却能力を用いて冷却する系の熱を抽出（即ち冷却）する。好ましくは、系中の冷却する物質は、用いることができるＰＥＧのような熱移動添加剤を有するか又は有しない水、例えば空調のための分配システムにおいて空気処理器に循環される冷水である。しかしながら、冷却する物質は、空調のために直接用いられる空気であってもよい。更に、外部物質は冷却する必要がある任意の流動性の物質であってもよく、水又は空気の場合には、冷却される物質は空調以外の目的（例えば食品又は他の製品の冷蔵）のために用いることができる。
液相冷媒を蒸発させるために用いる蒸発器のタイプは、それがヒドロフルオロオレフィン又はヒドロクロロフルオロオレフィン冷媒を蒸発させるのに好適であるならば特に限定されない。有用な蒸発器の例としては、強制循環式蒸発器、自然循環式蒸発器、長尺管及び短尺管の垂直型蒸発器、流下膜式蒸発器、水平管式蒸発器、及びプレート式蒸発器が挙げられる。
冷媒を蒸発させた後は、それは、好ましくは約３０℃〜約６０℃、より好ましくは約４０℃〜約５０℃の温度を有する低圧蒸気相冷媒になる。この低圧蒸気相冷媒は、好ましくは混合器に再循環して戻す。
本発明のプロセスは、好ましくは冷媒と溶媒の両方を再循環する閉ループシステムである。本発明による吸収式冷却システムは、好ましくは一重、二重、又は三重効用の吸収式冷却プロセスを包含する。以下に記載する実施例及び図面においては一重及び二重効用プロセスを記載する。
実施例１：
理想的な成分を用いる定常状態のシステムモデルを形成して、低ＧＷＰ冷媒であるＨＦＯ−１２３４ｙｆを、吸収剤として潤滑剤（例えばポリアルキレングリコール又はポリオールエステル）と共に用いることを考察した。吸収サイクルの効率又は成績係数（ＣＯＰ）は、Ｑｃｏｏｌｉｎｇ／（Ｑｉｎ＋Ｗｐ）として算出した。Ｑｉｎは多くの用途において廃熱とみなされ、太陽熱用途における「無料」のエネルギー源であるが、これは可能性のある冷媒対を比較するのに最良の方法である。このモデリングはまずＮＨ３−水吸収サイクルを考察して、５℃の蒸発器温度及び４０℃の外気温度において約０．６のＣＯＰで運転されることが分かった。理想的なＨＦＯ−１２３４ｙｆと潤滑剤のモデルに関しては、ＣＯＰは、同じ運転パラメーターに関して、即ち２℃の蒸発器温度及び４０℃の外気温度において運転した場合に約０．６であることが見出された。
このシステムモデルを用い、ｂｉｎ分析によって提案されたシステムの性能及び本技術に対する性能を評価した。従来の屋上空調ユニット（ＲＴＵ）を用いて典型的な大型商業ビルに関して１年の間に消費された電力を、同じ寸法の太陽熱動力の吸収式ＲＴＵと比較した。この分析は、米国全域の２９の都市に関する平均気象データ（空調暖房冷凍工業会の冷凍機に関する標準規格（ＡＨＲＩ規格５５０））、及びアリゾナ州フェニックスの高温乾燥気候の両方を考察した。評価の概要を下表１に与える。
この技術を適用することの利益を更に調べるために、これらの冷却技術の全体的な環境影響の分析を行った。米国において生成されるエネルギーの大部分は化石燃料（即ち、石炭、天然ガス、石油）を燃焼させることによって生成されるので、この装置において消費される電気エネルギーはＣＯ２の放出をもたらし、これにより地球温暖化に寄与する。この「間接的寄与」に加えて、ＲＴＵにおける冷媒の漏出によって地球温暖化ガスが放出されるという直接的な効果もある。ＲＴＵにおいて普及しているＲ４１０Ａ冷媒は、２１００を超えるＧＷＰを有する。この冷媒の漏出は、提案している冷媒混合物よりも２１００倍有害である。製品寿命気候負荷（ＬＣＣＰ）分析は、地球温暖化ガスの製造プロセスの影響と共にこれらの源物質を考慮する。ＬＣＣＰ分析の概要を下表２に与える。
本発明は、妥当に高い温度生成量の太陽熱集熱器を用いることを含んでおり、このために真空管太陽熱集熱器（商業的に入手できる製品）をこの用途のために用いることが適切になる。０．６の冷却ＣＯＰの吸収式冷却に関しては、１冷却トンあたりに必要な設置面積は、８００Ｗ／ｍ２の昼間に関しては約１８ｍ２であり、或いは上記の分析における屋根面積の約１／３を占める配置である。これはまた、ピーク需要中に「無料の」冷却を与えることによって商店がピーク電力需要料金を回避することを可能にし、最終的にはピーク配電網負荷を減少させる。
実施例２：
微量天秤を用いて、Ford Motorcraftオイル（Ford仕様WSH-M1C231-Bを満足するＰＡＧ冷媒圧縮機オイル）中におけるトランス−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン（１２３４ｚｅ（Ｅ））の溶解度を測定した。測定された溶解度を、非ランダム二液（ＮＲＴＬ）活量係数モデル（Renon, H., Prausnitz, J.M., "Local Compositions in Thermodynamic Excess Functions for Liquid Mixtures", AIChE J., 14(1), S.135-144, 1968）を用いたデータの相関値と共に図１に示す。これらのデータに関して、Ford Motorcraftオイルは殆ど無視しうる蒸気圧を有しており、ＮＲＴＬモデルはこのデータを正確に表すことができることが分かる。
実施例３：
実施例２からのデータを用いて一重効用吸収サイクルを形成した。図４に開示する吸収式冷却システムを用いる。Ford Motorcraftのポリプロピレングリコールジメチルエーテルベースのオイルを、密閉型の混合器（２以上のラインを接続している簡単な「Ｔ」字型継手であってよい）内で液体の１２３４ｚｅ（Ｅ）冷媒と混合する。混合物を吸収器に送り、ここで気体状の１２３４ｚｅ（Ｅ）を図２に示す程度までオイルに溶解する。液体混合物をポンプに送って混合物を加圧し、混合物を熱交換器／ボイラーに送る。ボイラーにおいては、熱を混合物と交換する。その熱の供給源は、熱交換器の外部の太陽熱集熱器からの熱であってよい。混合物の温度を、１２３４ｚｅ（Ｅ）冷媒をオイルから分離することができる温度に上昇させる。加熱した混合物を熱交換器から取り出し、分離器に導入して、それによって冷媒を実質的に液体状態のままのオイルから実質的に蒸気状態で分離する。次に、オイル弁を通してオイルを戻して、そこでその圧力を減少させて開始圧力に合致させる。弁からオイルを混合器に戻し、そこで冷媒と再び混合してプロセスを繰り返す。
分離器から、冷媒蒸気を凝縮器に送ってそれを液化する。液体は膨張弁に送って、液体冷媒の流れを絞って冷媒を冷却する。流れが絞られて冷却された冷媒は、操作者の選択に応じて液体、蒸気、又は組合せであってよい。冷却された冷媒は蒸発器に通して、それによって冷媒の冷却能力を用いて、蒸発器と熱交換の関係にある物質（水又は空気）を冷却する。冷媒は次に蒸発器から混合器に戻して、そこでオイルと再び混合してプロセスを再び繰り返す。
この一重効用吸収サイクルに関する入力パラメーターは次の通りである：
（１）蒸発器温度−冷媒側：２℃；
（２）凝縮器温度−冷媒側：４０℃；
（３）３０００ｋＪ／時をボイラーに供給；
（４）吸収器から飽和液体を排出；
（５）蒸発器から排出される過熱：３℃；
（６）分離器に導入される流れの組成は、９０重量％のオイル及び１０重量％の冷媒である。
これらのパラメーターを用い、廃熱及び／又は太陽熱由来及び／又は地熱由来の熱を用いると、１２３４ｚｅ（Ｅ）及びFord Motorcraftオイルを用いて算出される成績係数（ＣＯＰ）は４．５６である。
実施例４：
実施例２からのデータを用いて二重効用吸収サイクルを形成した。Ford Motorcraftのポリプロピレングリコールジメチルエーテルベースのオイルを、密閉型の混合器内で液体の１２３４ｚｅ（Ｅ）冷媒と混合する。混合物を第１の吸収器に送り、ここで気体状の１２３４ｚｅ（Ｅ）をオイル中に溶解する。次に、混合物を第１のポンプに送って混合物を加圧し、混合物を第１の熱交換器／ボイラーに送る。ボイラーにおいては、熱を混合物と交換する。その熱の供給源は、熱交換器の外部の太陽熱集熱器からの熱であってよい。混合物の温度を上昇させる。加熱した混合物を熱交換器から取り出し、第２の混合器に導入して、そこでオイルと混合する。第２の混合器からの混合物を、次に第２の吸収器に導入して、全ての１２３４ｚｅ（Ｅ）がオイル中に溶解するのを確保する。第２の吸収器から混合物を第２のポンプに汲み上げて、混合物を第２のボイラーにポンプ移送し、そこで混合物の温度を、１２３４ｚｅ（Ｅ）冷媒をオイルから分離することができる温度に上昇させる。これを達成するために、ここでもボイラーへの熱の供給源を与え、この供給源は太陽熱集熱器由来の熱源であってよい。
混合物を第２のボイラーから回収して分離器に送り、それによって冷媒を実質的に液体状態のままのオイルから実質的に蒸気状態で分離する。次に、オイルをＴ字管に戻して、そこでそれを分離して、オイルの一部を第２のオイル弁を通して第２の混合器に送り、オイルの残りの部分を第１のオイル弁に送って、そこで圧力を減少させて開始圧力に合致させる。次に、オイルを第１の混合器に送って、そこでそれを再び冷媒と混合してプロセスを繰り返す。
分離器から、冷媒蒸気を凝縮器に送ってそれを液化する。液体は膨張弁に通して、液体冷媒の流れを絞って冷媒を冷却する。流れが絞られて冷却された冷媒は、操作者の選択に応じて液体、蒸気、又は組合せであってよい。冷却された冷媒は蒸発器に通して、それによって冷媒の冷却能力を用いて、蒸発器の外部の物質（水又は空気）を冷却する。冷媒は次に蒸発器から第１の混合器に戻して、そこでオイルと再び混合してプロセスを再び繰り返す。
この二重効用吸収サイクルに関する入力パラメーターは次の通りである：
（１）蒸発器温度−冷媒側：２℃；
（２）凝縮器温度−冷媒側：４０℃；
（３）ポンプから排出される圧力は
である；
（４）１５００ｋＪ／時を再生器ボイラーに供給；
（５）両方の吸収器から飽和液体を排出；
（６）蒸発器から排出される過熱：３℃；
（７）Ｔ字管によって、流れの３０％の流れを中間段階吸収器に、そして７０％を低段吸収器に分割する；
（８）分離器に導入される流れの全体的な組成は、９０重量％のオイル及び１０重量％の冷媒である。
これらのパラメータを用い、廃熱及び／又は太陽熱由来及び／又は地熱由来の熱を用いると、１２３４ｚｅ（Ｅ）及びFord Motorcraftオイルを用いて算出されるＣＯＰは５．０４である。
実施例５：
微量天秤を用いて、ＰＯＥオイル−Ultra 22CC中におけるトランス−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン（１２３４ｚｅ（Ｅ））の溶解度を測定した。溶解度を測定し、ＮＲＴＬ活量係数モデル（Renon, H., Prausnitz, J.M., "Local Compositions in Thermodynamic Excess Functions for Liquid Mixtures", AIChE J., 14(1), S.135-144, 1968）を用いてデータを相関させた。これらの結果を図２に示す。これらのデータに関して、ＰＯＥオイルは殆ど無視しうる蒸気圧を有しており、ＮＲＴＬ活量係数モデル（これも、得られたデータから誘導した）はこのデータを正確に表すことができることが分かる。
実施例６：
実施例５における溶解度データを用いて一重効用吸収サイクルのモデルを形成した。より具体的には、このモデルシステムにおいては、ＰＯＥオイルを、密閉型の混合器（２以上のラインを接続している簡単な「Ｔ」字型継手であってよい）内で液体の１２３４ｚｅ（Ｅ）冷媒と混合する。混合物を吸収器に送り、ここで気体状の１２３４ｚｅ（Ｅ）をオイル中に溶解する。液体混合物をポンプに送って混合物を加圧し、混合物を熱交換器／ボイラーに送る。ボイラーにおいては、熱を混合物と交換する。その熱の供給源は、熱交換器の外部の太陽熱集熱器からの熱であってよい。混合物の温度を、１２３４ｚｅ（Ｅ）冷媒をオイルから分離することができる温度に上昇させる。次に加熱した混合物を熱交換器から取り出し、分離器に導入して、それによって冷媒を実質的に液体状態のままのオイルから実質的に蒸気状態で分離する。次に、オイル弁を通してオイルを戻して、そこでその圧力を減少させて開始圧力に合致させる。弁からオイルを混合器に戻し、そこで冷媒と再び混合してプロセスを繰り返す。
分離器から、冷媒蒸気を凝縮器に送ってそれを液化する。液体は膨張弁に通して、液体冷媒の流れを絞って冷媒を冷却する。流れが絞られて冷却された冷媒は、操作者の選択に応じて液体、蒸気、又は組合せであってよい。冷却された冷媒は蒸発器に通して、それによって冷媒の冷却能力を用いて、蒸発器と熱交換の関係にある物質（水又は空気）を冷却する。冷媒は次に蒸発器から混合器に戻して、そこでオイルと再び混合してプロセスを再び繰り返す。
この一重効用吸収サイクルに関する入力パラメーターは次の通りであった：
（１）蒸発器温度−冷媒側：２℃；
（２）凝縮器温度−冷媒側：４０℃；
（３）３０００ｋＪ／時を再生器ボイラーに供給；
（４）両方の吸収器から飽和液体を排出；
（５）蒸発器から排出される過熱：３℃；
（６）分離器に導入される流れの組成は、９０重量％のオイル及び１０重量％の冷媒である。
これらのパラメーターを用い、廃熱及び／又は太陽熱由来及び／又は地熱由来の熱を用いると、１２３４ｚｅ（Ｅ）及びＰＯＥオイルを用いて算出される成績係数（ＣＯＰ）は４．９６であった。
実施例７：
実施例５における溶解度データを用いて二重効用吸収サイクルのモデルを形成した。より具体的には、このモデルシステムにおいては、鉱油を密閉型の混合器内で液体の１２３４ｚｅ（Ｅ）冷媒と混合する。混合物を第１の吸収器に送り、ここで気体状の１２３４ｚｅ（Ｅ）をオイル中に溶解する。次に、混合物を第１のポンプに送って混合物を加圧し、混合物を第１の熱交換器／ボイラーに送る。ボイラーにおいては、熱を混合物と交換する。その熱の供給源は、熱交換器の外部の太陽熱集熱器からの熱であってよい。混合物の温度を上昇させる。加熱した混合物を熱交換器から取り出し、第２の混合器に導入して、そこでオイルと混合する。第２の混合器からの混合物を第２の吸収器に導入して、全ての１２３４ｚｅ（Ｅ）がオイル中に溶解するのを確保する。第２の吸収器から混合物を第２のポンプに汲み上げて、混合物を第２のボイラーにポンプ移送し、そこで混合物の温度を、１２３４ｚｅ（Ｅ）冷媒をオイルから分離することができる温度に上昇させる。これを達成するために、第２のボイラーへの熱の供給源を与え、この供給源は太陽熱集熱器からの熱源であってよい。
混合物を第２のボイラーから回収して分離器に送り、それによって冷媒を実質的に液体状態のままのオイルから実質的に蒸気状態で分離する。次に、オイルをＴ字管に戻して、そこでそれを分離する。一部を、第２のオイル弁を通して第２の混合器に送る。残りの部分は第１のオイル弁を通して送って、そこで圧力を減少させて開始圧力に合致させる。次に、オイルを第１の混合器に送って、そこでそれを再び冷媒と混合してプロセスを繰り返す。
分離器から、冷媒蒸気を凝縮器に送ってそれを液化する。液体は膨張弁に通して、液体冷媒の流れを絞って冷媒を冷却する。流れが絞られて冷却された冷媒は、操作者の選択に応じて液体、蒸気、又は組合せであってよい。冷却された冷媒は蒸発器に通して、それによって冷媒の冷却能力を用いて、蒸発器の外部の物質（水又は空気）を冷却する。冷媒は次に蒸発器から第１の混合器に戻して、そこでオイルと再び混合してプロセスを再び繰り返す。
この二重効用吸収サイクルに関するパラメーターは次の通りであった：
（１）蒸発器温度−冷媒側：２℃；
（２）凝縮器温度−冷媒側：４０℃；
（３）ポンプから排出される圧力は
である；
（４）１５００ｋＪ／時を再生器ボイラーに供給；
（５）両方の吸収器から飽和液体を排出；
（６）蒸発器から排出される過熱：３℃；
（７）Ｔ字管によって、流れの３０％の流れを中間段階吸収器に、そして７０％を低段吸収器に分割する；
（８）分離器に導入される流れの全体的な組成は、９０重量％のオイル及び１０重量％の冷媒である。
これらのパラメーターを用いると、１２３４ｚｅ（Ｅ）及びＰＯＥを用いて算出されるＣＯＰは５．３５であった。
実施例８：
微量天秤を用いて、鉱油（Ｃ−３冷却油）中におけるトランス−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン（１２３３ｚｄ（Ｅ））の溶解度を測定した。溶解度を測定し、ＮＲＴＬ活量係数モデル（Renon, H., Prausnitz, J.M., "Local Compositions in Thermodynamic Excess Functions for Liquid Mixtures", AIChE J., 14(1), S.135-144, 1968）を用いてデータを相関させた。これを図３に示す。このデータに関して、鉱油は殆ど無視しうる蒸気圧を有しており、ＮＲＴＬ活量係数モデル（これも得られたデータから誘導した）はこのデータを正確に表すことができることが分かった。
実施例９：
実施例８の溶解度データを用いて一重効用吸収サイクルのモデルを形成した。より具体的には、このモデルシステムにおいては、鉱油を、密閉型の混合器（２以上のラインを接続している簡単な「Ｔ」字型継手であってよい）内で液体の１２３３ｚｄ（Ｅ）冷媒と混合する。混合物を吸収器に送り、ここで気体状の１２３３ｚｄ（Ｅ）をオイル中に溶解する。液体混合物をポンプに通して混合物を加圧し、混合物を熱交換器／ボイラーに送る。ボイラーにおいては、熱を混合物と交換する。その熱の供給源は、熱交換器の外部の太陽熱集熱器からの熱であってよい。混合物の温度を、１２３３ｚｄ（Ｅ）冷媒をオイルから分離することができる温度に上昇させる。加熱した混合物を熱交換器から取り出し、分離器に導入して、それによって冷媒を実質的に液体状態のままのオイルから実質的に蒸気状態で分離する。次に、オイル弁にオイルを戻して、そこでその圧力を減少させて開始圧力に合致させる。弁からオイルを混合器に戻し、そこで冷媒と再び混合してプロセスを繰り返す。
分離器から、冷媒蒸気を凝縮器に送ってそれを液化する。液体は膨張弁に通して、液体冷媒の流れを絞って冷媒を冷却する。流れが絞られて冷却された冷媒は、操作者の選択に応じて液体、蒸気、又は組合せであってよい。冷却された冷媒は蒸発器に通して、それによって冷媒の冷却能力を用いて、蒸発器と熱交換の関係にある物質（水又は空気）を冷却する。冷媒は次に蒸発器から混合器に戻して、そこでオイルと再び混合してプロセスを再び繰り返す。
この一重効用吸収サイクルに関する入力パラメーターは次の通りであった：
（１）蒸発器温度−冷媒側：２℃；
（２）凝縮器温度−冷媒側：４０℃；
（３）３０００ｋＪ／時を再生器ボイラーに供給；
（４）両方の吸収器から飽和液体を排出；
（５）蒸発器から排出される過熱：３℃；
（６）分離器に導入される流れの組成は、９０重量％のオイル及び１０重量％の冷媒である。
これらのパラメーターを用い、廃熱を用いると仮定すると、１２３３ｚｄ（Ｅ）及び鉱油を用いて算出される成績係数（ＣＯＰ）は２１．６１であった。
実施例１０：
実施例８からの溶解度データを用いて二重効用吸収サイクルのモデルを形成した。より具体的には、このモデルシステムにおいては、鉱油を密閉型の混合器内で液体の１２３３ｚｄ（Ｅ）冷媒と混合する。混合物を第１の吸収器に送り、ここで気体状の１２３３ｚｄ（Ｅ）をオイル中に溶解する。次に、混合物を第１のポンプに送って混合物を加圧し、それを第１の熱交換器／ボイラーに送る。ボイラーにおいては、熱を混合物と交換する。その熱の供給源は、熱交換器の外部の太陽熱集熱器からの熱であってよい。混合物の温度を上昇させる。次に、加熱した混合物を熱交換器から取り出し、第２の混合器に導入して、そこでオイルと混合する。第２の混合器からの混合物を第２の吸収器に導入して、全ての１２３３ｚｄ（Ｅ）がオイル中に溶解するのを確保する。第２の吸収器から混合物を第２のポンプに汲み上げて、混合物を第２のボイラーにポンプ移送し、そこで混合物の温度を、１２３３ｚｄ（Ｅ）冷媒をオイルから分離することができる温度に上昇させる。これを達成するために、ボイラーへの熱の供給源を与え、この供給源は上記に記載したタイプのもの（即ち太陽熱集熱器）であってよい。
混合物を第２のボイラーから回収して分離器に送り、それによって冷媒を実質的に液体状態のままのオイルから実質的に蒸気状態で分離する。次に、オイルをＴ字管に戻して、そこでそれを分離する。オイルの一部を第２のオイル弁、及び第２の混合器に送る。オイルの残りの部分は第１のオイル弁に送って、そこで圧力を減少させて開始圧力に合致させる。次に、オイルを第１の混合器に送って、そこでそれを再び冷媒と混合してプロセスを繰り返す。
分離器から、冷媒蒸気を凝縮器に送ってそれを液化する。液体は膨張弁に通して、液体冷媒の流れを絞って冷媒を冷却する。流れが絞られて冷却された冷媒は、操作者の選択に応じて液体、蒸気、又は組合せであってよい。冷却された冷媒は蒸発器に通して、それによって冷媒の冷却能力を用いて、蒸発器の外部の物質（水又は空気）を冷却する。冷媒は次に蒸発器から第１の混合器に戻して、そこでオイルと再び混合してプロセスを再び繰り返す。
この二重効用吸収サイクルに関する入力パラメーターは次の通りであった：
（１）蒸発器温度−冷媒側：２℃；
（２）凝縮器温度−冷媒側：４０℃；
（３）ポンプから排出される圧力は
である；
（４）１５００ｋＪ／時を再生器ボイラーに供給；
（５）両方の吸収器から飽和液体を排出；
（６）蒸発器から排出される過熱：３℃；
（７）Ｔ字管によって、流れの３０％の流れを中間段階吸収器に、そして７０％を低段吸収器に分割する；
（８）分離器に導入される流れの全体的な組成は、９０重量％のオイル及び１０重量％の冷媒である。
これらのパラメーターを用い、廃熱及び／又は太陽熱由来及び／又は地熱由来の熱を用いると、１２３３ｚｄ（Ｅ）及び鉱油を用いて算出されるＣＯＰは２５．６９であった。
実施例１１：
吸収剤中における冷媒の溶解度は、本発明の冷却サイクルの多くの重要な態様の全体的な性能にとって重要であることが確認された。より具体的には、吸収される冷媒の濃度がより高いと、混合物の沸点を減少させること、及びかかる沸点に到達させるのに必要な熱の量を減少させることの両方においてボイラー／再生器の負荷を減少させることによってサイクルのＣＯＰが向上する傾向がある。更に、圧力は、吸収剤の溶解度及び蒸発器の温度の両方を定める際の重要なパラメーターであり、したがってより高い溶解度は、必要な低圧側の圧力を減少させる傾向があり、これにより蒸発器運転条件におけるより高い柔軟度が可能になる。本発明にしたがう多くの吸収式冷却サイクルのために重要な温度及び圧力における、異なるグレードのＰＯＥ油中におけるＨＦＯ−１２３４ｚｅ（Ｅ）及びＨＦＯ−１２３４ｙｆの両方に関する溶解度データを求めた。このデータを下記に報告する。
両方の冷媒ともＰＯＥ中に相当に溶解するが、１２３４ｚｅ（Ｅ）は、約３０℃〜約５０℃の範囲の温度に関しては１２３４ｙｆを凌ぐ明確な溶解度の有利性を有することが観察された。平均で、ＰＯＥ油は、吸収式冷却サイクル運転において特に興味深い範囲の温度に関して、１２３４ｙｆよりも２３％多い１２３４ｚｅ（Ｅ）を吸収する。更に、オイル（より低いＩＳＯグレード）の粘度及び吸収剤の温度の両方が低下するにつれて、冷媒の溶解度は増加することが分かった。したがって、吸収サイクルに関する非限定的な好ましい態様は、５０℃未満の吸収剤温度における１２３４ｚｅ（Ｅ）とＰＯＥ油、より好ましくは１２３４ｚｅ（Ｅ）とＩＳＯ−１０−ＰＯＥ油を包含する。
実施例１２：
図４に開示する吸収式冷却システムを用いる。ＩＳＯ−１０のＰＯＥ油を、密閉型の混合器内で液体の１２３４ｚｅ（Ｅ）冷媒と混合し、実施例３において記載した条件及び運転パラメーターにしたがって用いる。有効な吸収式冷却が達成される。
実施例１３：
図４に開示する吸収式冷却システムを用いる。ＩＳＯ−３２のＰＯＥ油を、密閉型の混合器内で液体の１２３４ｚｅ（Ｅ）冷媒と混合し、実施例３において記載した条件及び運転パラメーターにしたがって用いる。有効な吸収式冷却が達成される。
実施例１４：
図４に開示する吸収式冷却システムを用いる。ＩＳＯ−６８のＰＯＥ油を、密閉型の混合器内で液体の１２３４ｚｅ（Ｅ）冷媒と混合し、実施例３において記載した条件及び運転パラメーターにしたがって用いる。有効な吸収式冷却が達成される。
実施例１５：
図４に開示する吸収式冷却システムを用いる。ＩＳＯ−１０のＰＯＥ油を、密閉型の混合器内で液体の１２３４ｙｆ冷媒と混合し、実施例３において記載した条件及び運転パラメーターにしたがって用いる。有効な吸収式冷却が達成される。
実施例１６：
図４に開示する吸収式冷却システムを用いる。ＩＳＯ−３２のＰＯＥ油を、密閉型の混合器内で液体の１２３４ｙｆ冷媒と混合し、実施例３において記載した条件及び運転パラメーターにしたがって用いる。有効な吸収式冷却が達成される。
実施例１７：
図４に開示する吸収式冷却システムを用いる。ＩＳＯ−６８のＰＯＥ油を、密閉型の混合器内で液体の１２３４ｙｆ冷媒と混合し、実施例３において記載した条件及び運転パラメーターにしたがって用いる。有効な吸収式冷却が達成される。
実施例１８：
図５に開示する多段吸収式冷却システムを用いる。ＩＳＯ−１０のＰＯＥ油を、密閉型の混合器内で液体の１２３４ｚｅ（Ｅ）冷媒と混合し、実施例６において記載した条件及び運転パラメーターにしたがって用いる。有効な吸収式冷却が達成される。
実施例１９：
図５に開示する多段吸収式冷却システムを用いる。ＩＳＯ−３２のＰＯＥ油を、密閉型の混合器内で液体の１２３４ｚｅ（Ｅ）冷媒と混合し、実施例６において記載した条件及び運転パラメーターにしたがって用いる。有効な吸収式冷却が達成される。
実施例２０：
図５に開示する多段吸収式冷却システムを用いる。ＩＳＯ−６８のＰＯＥ油を、密閉型の混合器内で液体の１２３４ｚｅ（Ｅ）冷媒と混合し、実施例６において記載した条件及び運転パラメーターにしたがって用いる。有効な吸収式冷却が達成される。
実施例２１：
図５に開示する多段吸収式冷却システムを用いる。ＩＳＯ−１０のＰＯＥ油を、密閉型の混合器内で液体の１２３４ｙｆ冷媒と混合し、実施例６において記載した条件及び運転パラメーターにしたがって用いる。有効な吸収式冷却が達成される。
実施例２２：
図５に開示する多段吸収式冷却システムを用いる。ＩＳＯ−３２のＰＯＥ油を、密閉型の混合器内で液体の１２３４ｙｆ冷媒と混合し、実施例６において記載した条件及び運転パラメーターにしたがって用いる。有効な吸収式冷却が達成される。
実施例２３：
図５に開示する吸収式冷却システムを用いる。ＩＳＯ−６８のＰＯＥ油を、密閉型の混合器内で液体の１２３４ｙｆ冷媒と混合し、実施例２において記載した条件及び運転パラメーターにしたがって用いる。有効な吸収式冷却が達成される。
実施例２４：
本発明にしたがう多くの吸収式冷却サイクルのために重要な温度及び圧力における、３種類の冷却潤滑剤中におけるトランス−ＨＣＦＯ−１２３３ｚｄに関する溶解度データを求めた。これらのデータを下記に報告する。
トランス−１２３３ｚｄは、アルキルベンゼン油、シリコーン油、及び鉱油のそれぞれの中に相当に溶解し、アルキルベンゼン油は特に３０℃付近の温度において溶解度の有利性を有することが観察された。したがって、吸収サイクルに関する非限定的な好ましい態様は、５０℃未満の吸収剤温度、好ましくは約０℃〜約３０℃の温度、好ましくは約１０℃〜約３０℃の温度における、アルキルベンゼン油、シリコーン油、又は鉱油のいずれかの中のトランス−１２３３ｚｄ、より好ましくはトランス−１２３３ｚｄとアルキルベンゼン油を包含する。
実施例２５：
図４に開示する吸収式冷却システムを用いる。アルキルベンゼン油を、密閉型の混合器内で液体の１２３３ｚｄ（Ｅ）冷媒と混合し、実施例３において記載した条件及び運転パラメーターにしたがって用いる。有効な吸収式冷却が達成される。
実施例２６：
図４に開示する吸収式冷却システムを用いる。シリコン油を、密閉型の混合器内で液体の１２３３ｚｄ（Ｅ）冷媒と混合し、実施例３において記載した条件及び運転パラメーターにしたがって用いる。有効な吸収式冷却が達成される。
実施例２７：
図５に開示する多段吸収式冷却システムを用いる。アルキルベンゼン油を、密閉型の混合器内で液体の１２３３ｚｄ（Ｅ）冷媒と混合し、実施例６において記載した条件及び運転パラメーターにしたがって用いる。有効な吸収式冷却が達成される。
実施例２８：
図５に開示する吸収式冷却システムを用いる。シリコン油を、密閉型の混合器内で液体の１２３３ｚｄ（Ｅ）冷媒と混合し、実施例６において記載した条件及び運転パラメーターにしたがって用いる。有効な吸収式冷却が達成される。

Claims (12)

  1. （ａ）約９５重量％〜約１００重量％のトランス−１，３，３，３−テトラフルオロプロペンを含む冷媒を含む第１の液相冷媒流を蒸発させて低圧蒸気相冷媒流を生成させ、ここで蒸発によって冷却する系から熱を移動させ；
    （ｂ）低圧蒸気相冷媒流を、約９５重量％〜約１００重量％のポリオールエステル油を含む溶媒を含む第１の液相溶媒流と、蒸気相冷媒流の冷媒の実質的に全部を第１の液相溶媒流の溶媒中に溶解するのに有効な条件下で接触させて、冷媒−溶媒溶液流を生成させ；
    （ｃ）熱を太陽熱集熱器から溶液に移動させることによって、冷媒−溶媒溶液流の圧力及び温度を上昇させ；
    （ｄ）冷媒−溶媒溶液流を、高圧蒸気相冷媒流及び第２の液相溶媒流に熱力学的に分離し；
    （ｅ）第２の液相溶媒流を工程（ｂ）に再循環して、第１の液相溶媒流を生成させ；
    （ｆ）高圧蒸気相冷媒流を凝縮させて、第２の液相冷媒流を生成させ；そして
    （ｇ）第２の液相冷媒流を工程（ａ）に再循環して、第１の液相冷媒流を生成させる；
    ことを含む、冷却を与える方法。
  2. 太陽エネルギー源が非集光システムである、請求項１に記載の方法。
  3. 冷媒が９９重量％〜１００重量％のトランス−１，３，３，３−テトラフルオロプロペンを含み、溶媒が９９重量％〜１００重量％の約ＩＳＯ−１０〜約ＩＳＯ−１００の粘度を有するポリオールエステル油を含む、請求項１に記載の方法。
  4. （ａ）約９５重量％〜約１００重量％のトランス−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンを含む冷媒を含む第１の液相冷媒流を蒸発させて低圧蒸気相冷媒流を生成させ、ここで蒸発によって冷却する系から熱を移動させ；
    （ｂ）低圧蒸気相冷媒流を、約９５重量％〜約１００重量％の鉱油、アルキルベンゼン油、及びこれらの組合せを含む溶媒を含む第１の液相溶媒流と、蒸気相冷媒流の冷媒の実質的に全部を第１の液相溶媒流の溶媒中に溶解するのに有効な条件下で接触させて、約５０℃未満の温度の冷媒−溶媒溶液流を生成させ；
    （ｃ）熱を太陽熱集熱器から溶液に移動させることによって、冷媒−溶媒溶液流の圧力及び温度を上昇させ；
    （ｄ）冷媒−溶媒溶液流を、高圧蒸気相冷媒流及び第２の液相溶媒流に熱力学的に分離し；
    （ｅ）第２の液相溶媒流を工程（ｂ）に再循環して、第１の液相溶媒流を生成させ；
    （ｆ）高圧蒸気相冷媒流を凝縮させて、第２の液相冷媒流を生成させ；そして
    （ｇ）第２の液相冷媒流を工程（ａ）に再循環して、第１の液相冷媒流を生成させる；
    ことを含む、冷却を与える方法。
  5. 太陽エネルギー源が非集光システムである、請求項４に記載の方法。
  6. 冷媒が９９重量％〜１００重量％のトランス−１，３，３，３−テトラフルオロプロペンを含み、溶媒が９９重量％〜１００重量％の鉱油を含む、請求項４に記載の方法。
  7. 冷媒が９９重量％〜１００重量％のトランス−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンを含み、溶媒が９９重量％〜１００重量％のアルキルベンゼン油を含む、請求項４に記載の方法。
  8. （ａ）約９５重量％〜約１００重量％のトランス−１，３，３，３−テトラフルオロプロペンを含む冷媒；
    （ｂ）約９５重量％〜約１００重量％のポリオールエステル油を含む溶媒；
    （ｃ）冷媒を蒸発させるのに好適な蒸発器；
    （ｄ）冷媒を溶媒と混合するのに好適で、蒸発器に流体連絡している混合器；
    （ｅ）冷媒の少なくとも一部を溶媒中に溶解して溶液を生成させるのに好適で、混合器と流体連絡している吸収器；
    （ｆ）吸収器に流体連絡しているポンプ；
    （ｇ）ポンプに流体連絡しており、太陽熱集熱器によって駆動される熱交換器；
    （ｈ）溶液を蒸気冷媒成分及び液体溶媒成分に熱力学的に分離するのに好適で、熱交換器に流体連絡している分離器；
    （ｉ）分離器及び混合器に流体連絡しているオイル戻りライン；並びに
    （ｊ）蒸気冷媒成分を凝縮させるのに好適で、分離器及び蒸発器に流体連絡している凝縮器；
    を含む吸収式冷却システム。
  9. 冷媒が９９重量％〜１００重量％のトランス−１，３，３，３−テトラフルオロプロペンを含み、溶媒が９９重量％〜１００重量％のポリオールエステル油を含む、請求項８に記載の方法。
  10. （ａ）約９５重量％〜約１００重量％のトランス−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンを含む冷媒；
    （ｂ）約９５重量％〜約１００重量％の鉱油、アルキルベンゼン油、及びこれらの組合せを含む溶媒；
    （ｃ）冷媒を蒸発させるのに好適な蒸発器；
    （ｄ）冷媒を溶媒と混合するのに好適で、蒸発器に流体連絡している混合器；
    （ｅ）約１０℃〜約３０℃の温度において、冷媒の実質的に全部を溶媒中に溶解して溶液を生成させるのに好適で、混合器と流体連絡している吸収器；
    （ｆ）吸収器に流体連絡しているポンプ；
    （ｇ）ポンプに流体連絡しており、太陽熱集熱器によって駆動される熱交換器；
    （ｈ）溶液を蒸気冷媒成分及び液体溶媒成分に熱力学的に分離するのに好適で、熱交換器に流体連絡している分離器；
    （ｉ）分離器及び混合器に流体連絡しているオイル戻りライン；並びに
    （ｊ）蒸気冷媒成分を凝縮させるのに好適で、分離器及び蒸発器に流体連絡している凝縮器；
    を含む吸収式冷却システム。
  11. 冷媒が９９重量％〜１００重量％のトランス−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンを含み、溶媒が９９重量％〜１００重量％の鉱油を含む、請求項１０に記載の方法。
  12. 冷媒が９９重量％〜１００重量％のトランス−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンを含み、溶媒が９９重量％〜１００重量％のアルキルベンゼン油を含む、請求項１０に記載の方法。
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