JP2019507313A - 吸収冷凍および空調装置 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、海上環境は、船の横傾斜(heeling)やクランキング(cranking)と、波が砕けるのに伴う衝撃のために要求が厳しい。
従来型の吸収冷凍(refrigeration)ユニットは、加湿された臭化リチウム媒体を加熱することによる除湿の原理で動作するものであり、動的な海上条件の下での使用に対して、修正することなしに、適用することはできない。船の運動のために、従来型の吸収器ユニットには動作上の問題が生じる。
吸収冷却法は、1858年にカレル(Carre)によって発明されて、フォン・プラーテン(von Platen)とムンタース(Munters)によって、装置内で流体を移送するのに重力に頼り、流体移送に圧送装置を必要としない、3流体構成へとさらに発展させられた。
本発明の別の非限定の観点は、内燃機関において使用される吸入空気を冷却し、それによって燃費を大幅に改善するための、熱交換器を介する冷却能力の利用に関する。
一つの非限定の実施態様において、希釈臭化リチウムは、吸収器・発生器移転ポンプを用い、熱交換器を介して、発生器ユニットの底部中に圧送される。
一つの非限定の実施態様において、発生器ユニットは、希釈臭化リチウムを濃縮物から分離する、中心分割プレートを含む。
一つの非限定の実施態様において、発生器ユニットは、発生器カラムを含み、発生器ユニットの頂部ステージは、周期的に、発生器カラムの頂部への、高度に希釈された臭化リチウム溶液の小さな逆流(back-flow)を調整することによって洗滌される。
一つの非限定の実施態様において、蒸発器ユニットは、液相と気相の分離を可能にし、大気動作温度の広範囲な変動の影響を最小化する、凝縮器ユニットに由来する凝縮水を収納するバッファタンクに導管を経由して接続された、熱交換器部を含む。一実施態様において、水の循環は、ポンプを用いて強制され、それによって蒸発器ユニットまたはバッファタンク内での氷の局所的な形成が阻害される。
一つの非限定の実施態様において、吸収器ユニットは、最適な大きさの吸収表面を作り出すための、段付きバッフルプレートを装着した背の高いカラムを含む。
一つの非限定の実施態様において、吸収器ユニットは、発生器ユニットからの濃縮臭化リチウム溶液の循環ストリームと、蒸発器ユニットから流れる水蒸気の迅速な混合を確実にする、ベンチュリ型のインジェクタを含む。
任意好適な源からの廃熱を利用する、吸収冷却ユニットは、全体的な燃料経済を改善し、それによって好ましくないガス状廃棄物を低減し、燃料および冷却液体の消費と損失を節約し、維持コストを低減することができる。本明細書において開示される、吸収冷却ユニットは、海上動作に関する特殊条件に対応する。この設計は、特に、海洋環境における効率的な動作に致命的な、重力効果および慣性効果を低減すること、および任意の自然発生する大気温度で最適に動作する能力を目的としている。
蒸気吸収装置は、豊富で安価な低級熱源が利用可能な場合、または熱が太陽熱収集器または風力タービンから抽出される場合に通常、使用される。ほとんどの船において、豊富な熱が、原動機から廃熱として利用可能である。この熱源は、蒸気吸収装置において利用し、必要に応じて船の領域を任意選択で加熱または冷却してもよい。
発生器ユニットまたは濃縮器ユニット1の機能は、発生器ユニット1内の内部熱交換器に供給される、エンジン冷却剤のような、低級外部源からの熱を利用することによって、希釈臭化リチウム溶液から水を蒸発させて、それを濃縮することである。処理速度は、蒸発の潜熱を補償する、水を蒸発させるエンタルピー変化に加えて、回収の熱(heat of salvation)によって決まるエンタルピー変化の観点において臭化リチウム溶液を濃縮するのに使用されるエンタルピーの両方に依存する。Wiley Online Library(wileyonlinelibrary.com)にオンラインで公開された、Palacios−Berecheら、International Journal of Energy Research (2010)を参照のこと。DOI:10.1002/er.l790。
濃縮臭化リチウム溶液は、同様に、発生器ユニット1の基部から熱交換器5へと移転されて、導管19を経由して吸収器ユニット4へと戻される。この熱交換器は、発生器ユニットからの臭化リチウム濃縮物が、吸収器ユニット内の圧力において、その沸点より低く冷却されることを確実にする。濃縮臭化リチウムの冷却から回収された熱は、発生器ユニットに移転されている、希釈臭化リチウムを予備加熱するのに使用され、それによって熱効率を向上させる。
一つの非限定の実施態様において、発生器カラムの頂部への、高度に希釈された臭化リチウム溶液の小さな逆流を、周期的にバルブを介して調整することによって、発生器ユニットの頂部ステージの洗滌のための準備が行われた。
様々な非限定の動作パラメータが、最適性能のために定義されている。これらには、発生器ユニットを、63mbarの圧力と60%の臭化リチウム濃度で動作させること;凝縮器ユニットを、63mbarの圧力と37℃の温度で動作させること;蒸発器ユニットを、8mbarの圧力と5℃の温度で動作させること;および吸収器ユニットを、8mbarの圧力と37℃の温度で動作させることが含まれる。
一つの非限定の実施態様において、以下の動作順序は、本発明の装置を始動させるのに使用される。装置は、すべての容器およびバルブに、ファウリングや結晶化がないことを確実にするために、最初にファウリングと結晶化について検査が行われる。次いで、すべての非凝縮性ガスが、装置から排出される。次いで、発生器ユニット1および内部ドレイン20に、熱が印加される。60℃になると、吸収器・発生器ポンプ7が、再循環ポンプ9と共に始動される。次いで、蒸発器ポンプ8が始動されて、吸収器ユニット内の流体レベルが、蒸気配送導管バルブより低く低下すると、冷却回路が、動作可能になる。その後に、冷却効果が所望のレベルまで上昇する。
Claims (20)
- 蒸発器ユニットに由来する水蒸気が、臭化リチウムの濃縮溶液中に吸収されて熱を放出する、吸収器ユニットと、
臭化リチウムの希釈溶液がエネルギー吸収蒸発によって濃縮される、頂部と基部とを備える、発生器ユニットまたは濃縮器ユニットと、
発生器ユニットからの蒸気が、冷却剤供給源によって、液体まで冷却される、凝縮器ユニットと、
凝縮器ユニットに由来する水が、蒸発されて、それによって、冷凍しようとする外部源からの熱を抽出する、蒸発器ユニットと
を含む、蒸気吸収冷凍装置。 - 吸収器ユニットと、発生器ユニットの基部との間に装着された、U字管をさらに含む、請求項1に記載の蒸気吸収冷凍装置。
- 希釈臭化リチウム溶液を発生器ユニットの底部中に圧送する、熱交換器を備えた吸収器・発生器移転ポンプをさらに含む、請求項1の蒸気吸収冷凍装置。
- 発生器ユニットからの臭化リチウムの濃縮物が、吸収器ユニット内の圧力において沸点より下に冷却されるように、濃縮臭化リチウム溶液を発生器ユニットの基部から内部熱交換器へと移転させて、濃縮臭化リチウム溶液を吸収器ユニットに戻す、導管をさらに含む、請求項3に記載の蒸気吸収冷凍装置。
- 濃縮臭化リチウムの冷却から回収された熱が、発生器ユニットに移転されている希釈臭化リチウムを予熱するのに利用される、請求項4に記載の蒸気吸収冷凍装置。
- 1以上のユニットにおけるバッフルまたはバッフルトレイをさらに含む、請求項1に記載の蒸気吸収冷凍装置。
- 発生器ユニットが、中心分割プレートと、中心分割プレートの両側の複数の段付きバッフルまたはバッフルトレイとを含む、請求項6に記載の装置。
- 発生器ユニット内の蒸気のためのバッフルトレイおよび入口管をさらに含み、入口管が、発生器の非同調区間内の下部プレートに装着されて、下方に突出している、請求項1に記載の蒸気吸収冷凍装置。
- 発生器ユニットは、その頂部にデミスタまたはミストエリミネータが装着されている、請求項1に記載の蒸気吸収冷凍装置。
- 発生器ユニットが、発生器カラムを含み、発生器ユニットの頂部が、発生器カラムの頂部への、高度に希釈された臭化リチウム溶液の小さな逆流を周期的に調整することによって洗滌される、請求項1に記載の蒸気吸収冷凍装置。
- 凝縮器ユニットが、外部供給源から冷却されるプレート熱交換器と、凝縮器ユニットおよび蒸発器ユニット内の圧力ドメイン間の圧力差を制御する、圧力調整U字管とを含む、請求項1に記載の蒸気吸収冷凍装置。
- 外部供給源が、冷却水、循環海水または蒸気冷凍装置が設置されている船からの低温冷却剤循環の供給を含む、請求項11に記載の蒸気吸収冷凍装置。
- 蒸発器ユニットは、導管を経由してバッファタンクに接続された熱交換器部を含み、バッファタンクは、液相と気相の分離を可能にし、大気動作温度の広範囲な変動の影響を最小化する凝縮器ユニットに由来する凝縮水を収納する、請求項1に記載の蒸気吸収冷凍装置。
- 装置内のいずれかの水の再循環が、ポンプによって強制され、それによって蒸発器ユニットまたはバッファタンク内での局所的な氷の形成を阻害する、請求項1に記載の蒸気吸収冷凍装置。
- 傾斜導管が、蒸発器ユニットから吸収器ユニットへと蒸気を移転する、請求項1に記載の蒸気吸収冷凍装置。
- 含めた導管に、荒れた条件下で吸収器ユニットから蒸発器ユニットに戻る運動量移転による液体同調を制限するための、バッフルが装着されている、請求項15に記載の蒸気吸収冷凍装置。
- 吸収器ユニットが、大きな吸収表面を作り出すための、段付きバッフルプレートを装着した背の高いカラムを含む、請求項1に記載の蒸気吸収冷凍装置。
- カラムが、多数プレートを装着した流下フィルム型カラムである、請求項17に記載の蒸気吸収冷凍装置。
- 吸収器ユニットが、発生器ユニットからの濃縮臭化リチウム溶液のいずれかの再循環ストリームと、蒸発器ユニットから流れる水蒸気の混合のためのインジェクタを含む、請求項1に記載の蒸気吸収冷凍装置。
- 請求項1〜19のいずか一項に記載の蒸気吸収冷凍装置を船に装着することを含む、船上の環境を調整するための方法。
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