JP2592625B2 - 熱吸収装置および方法 - Google Patents
熱吸収装置および方法Info
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- JP2592625B2 JP2592625B2 JP62295939A JP29593987A JP2592625B2 JP 2592625 B2 JP2592625 B2 JP 2592625B2 JP 62295939 A JP62295939 A JP 62295939A JP 29593987 A JP29593987 A JP 29593987A JP 2592625 B2 JP2592625 B2 JP 2592625B2
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- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B15/00—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type
- F25B15/006—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type with cascade operation
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- 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
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- 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
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- Y02B30/62—Absorption based systems
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、従来の単一効果、二重効果または二重ル
ープ吸収冷却機／ヒートポンプ／冷凍サイクル装置と比
べて熱効率をかなり向上させることができる吸収冷凍サ
イクルのための熱吸収装置および熱吸収方法に関するも
のである。
ープ吸収冷却機／ヒートポンプ／冷凍サイクル装置と比
べて熱効率をかなり向上させることができる吸収冷凍サ
イクルのための熱吸収装置および熱吸収方法に関するも
のである。
従来技術及びその問題点 吸収冷却機は熱駆動冷凍装置で数10年前から製造され
てきた。1970年代中頃のエネルギ危機以前の、天然ガス
が比較的安価であった時期には、代表的には成績係数
（COP）、すなわち冷却の熱効率が0.5〜0.7といった比
較的低効率で作動する簡単な吸収装置が経済的に注目さ
れていた。これらの装置は静かで震動もなく信頼性があ
るという特徴をもっていたが、その容量トン当りの当初
コストは同等の電気的装置に比べてやや高いものであっ
た。しかしながら、1970年代中頃から天然ガスの価格が
高騰するとともに、従来の吸収冷却機はその経済的利点
が失われた。
てきた。1970年代中頃のエネルギ危機以前の、天然ガス
が比較的安価であった時期には、代表的には成績係数
（COP）、すなわち冷却の熱効率が0.5〜0.7といった比
較的低効率で作動する簡単な吸収装置が経済的に注目さ
れていた。これらの装置は静かで震動もなく信頼性があ
るという特徴をもっていたが、その容量トン当りの当初
コストは同等の電気的装置に比べてやや高いものであっ
た。しかしながら、1970年代中頃から天然ガスの価格が
高騰するとともに、従来の吸収冷却機はその経済的利点
が失われた。
吸収冷凍サイクルにおいては、二次流体すなわち吸収
剤が、蒸発器内で蒸発した一次流体すなわちガス状の冷
媒を吸収する。
剤が、蒸発器内で蒸発した一次流体すなわちガス状の冷
媒を吸収する。
代表的な単一効果吸収冷凍系においては、冷媒として
水が、吸収剤として臭化リチウムが使用されている。冷
媒／吸収剤の組合せは溶液対として知られている。吸収
サイクルにおいては、その他の化学的組合せ（複数の種
類の溶液）が使用されており、あるいは使用の可能性を
有している。単一効果冷却機の動作モードを第１図に示
す。冷媒蒸気は熱負荷の温度よりやや低い温度で蒸発器
内で生成する。この冷媒蒸気は、吸収器に導入される濃
い吸収剤溶液により発熱的に吸収される。この吸収熱は
吸収器は放熱要素、例えば冷却水に伝えられる。希簿に
なった吸収剤溶液はポンプにより発生器へ導入され、こ
こで再度濃縮されて吸収器へ戻される。冷媒を吸収剤か
ら分離するのに必要なエネルギを供給するために、外部
熱が発生器に供給される。冷媒は凝縮器で凝縮されて蒸
発器へ戻され、一方、濃縮された吸収剤は吸収器へ戻さ
れる。吸収器と発生器との間の熱交換器もこの系の一部
であり、濃吸収剤溶液から希吸収剤溶液へ熱を交換す
る。上記のプロセスは蒸発器−吸収器区域の低い圧力
と、発生器−凝縮器区域の高い圧力の間で起る。冷媒／
吸収剤の組合せ（溶液対）の運転温度限界はこの対の化
学的、物理的特性によって決定される。単一効果サイク
ルの冷却の熱効率は代表的には約0.5〜0.7である。この
基本サイクルを改良しても熱効率は１を超えることはな
い。例えば、約454グラム（１ポンド）の冷媒を発生さ
せるに必要な熱は、蒸発器中でこの冷媒約454グラム
（１ポンド）を蒸発させるに必要な熱より多い。
水が、吸収剤として臭化リチウムが使用されている。冷
媒／吸収剤の組合せは溶液対として知られている。吸収
サイクルにおいては、その他の化学的組合せ（複数の種
類の溶液）が使用されており、あるいは使用の可能性を
有している。単一効果冷却機の動作モードを第１図に示
す。冷媒蒸気は熱負荷の温度よりやや低い温度で蒸発器
内で生成する。この冷媒蒸気は、吸収器に導入される濃
い吸収剤溶液により発熱的に吸収される。この吸収熱は
吸収器は放熱要素、例えば冷却水に伝えられる。希簿に
なった吸収剤溶液はポンプにより発生器へ導入され、こ
こで再度濃縮されて吸収器へ戻される。冷媒を吸収剤か
ら分離するのに必要なエネルギを供給するために、外部
熱が発生器に供給される。冷媒は凝縮器で凝縮されて蒸
発器へ戻され、一方、濃縮された吸収剤は吸収器へ戻さ
れる。吸収器と発生器との間の熱交換器もこの系の一部
であり、濃吸収剤溶液から希吸収剤溶液へ熱を交換す
る。上記のプロセスは蒸発器−吸収器区域の低い圧力
と、発生器−凝縮器区域の高い圧力の間で起る。冷媒／
吸収剤の組合せ（溶液対）の運転温度限界はこの対の化
学的、物理的特性によって決定される。単一効果サイク
ルの冷却の熱効率は代表的には約0.5〜0.7である。この
基本サイクルを改良しても熱効率は１を超えることはな
い。例えば、約454グラム（１ポンド）の冷媒を発生さ
せるに必要な熱は、蒸発器中でこの冷媒約454グラム
（１ポンド）を蒸発させるに必要な熱より多い。
一方数10年にわたって化学工業において実施されてい
る二重効果蒸発原理と、二重効果発生器を使用すれば性
能を向上させることができる。水と臭化リチウムとの溶
液対の場合には、２個の発生器を使用することができ
る。一つは高温高圧で、外部熱エネルギ源により加熱さ
れる。もう一つは低温低圧で、第１の発生器からの蒸気
の凝縮により加熱される。両方の発生器からの凝縮液は
蒸発器へ供給される。これにより外部熱エネルギを高温
および低温発生器で２度、有効に利用することができ、
かくして単一効果吸収系に比べて総熱効率を高めること
ができる。二重効果サイクルの熱効率は代表的には約1.
0〜1.2であり、1.3の熱効率の二重効果吸収装置が得ら
れた旨の報告もある。
る二重効果蒸発原理と、二重効果発生器を使用すれば性
能を向上させることができる。水と臭化リチウムとの溶
液対の場合には、２個の発生器を使用することができ
る。一つは高温高圧で、外部熱エネルギ源により加熱さ
れる。もう一つは低温低圧で、第１の発生器からの蒸気
の凝縮により加熱される。両方の発生器からの凝縮液は
蒸発器へ供給される。これにより外部熱エネルギを高温
および低温発生器で２度、有効に利用することができ、
かくして単一効果吸収系に比べて総熱効率を高めること
ができる。二重効果サイクルの熱効率は代表的には約1.
0〜1.2であり、1.3の熱効率の二重効果吸収装置が得ら
れた旨の報告もある。
又、二重ループ吸収サイクルも提案され、開発が続け
られている。この二重ループ吸収サイクルでは、二つの
別個の吸収ループ、すなわち高温ループと低温ループと
が組合わされて、二重効果系で得られるよりも望ましい
効果をもたらす。
られている。この二重ループ吸収サイクルでは、二つの
別個の吸収ループ、すなわち高温ループと低温ループと
が組合わされて、二重効果系で得られるよりも望ましい
効果をもたらす。
これらの二重ループ系は例えば米国特許第3,483,710
号および同第4,542,628号（特開昭61−119954号公報）
に示されている。前者においては、高温凝縮器が低温発
生器と熱交換するように配置されている。後者において
は、高温凝縮器および高温吸収器が低温発生器と熱交換
するように配置されてる。又、別の研究者達によっても
二重ループ熱力学サイクル（機械装置的概念ではない）
が提案されている［臭化リチウム／臭化亜鉛メタノール
による吸収ヒートポンプ、ピー・デイ・レデマ（P.D.Ie
dema）著、オランダ、1984年４月、WTHDNo.162、デルフ
ト工科大学、機械工学部、冷却と室内技術研究室（Labo
ratory of Refrigeration and Indoor Technology,Depa
rtment of Mechanical Engineering,Delft University
of Technology）］。これらの二重ループヒートポンプ
の概念においては、熱効率は空調および冷凍用途の二重
効果装置の熱効率と略同じである。なぜならば外部熱エ
ネルギは２度利用され、蒸発器における所定の冷却効果
を得ているからである。
号および同第4,542,628号（特開昭61−119954号公報）
に示されている。前者においては、高温凝縮器が低温発
生器と熱交換するように配置されている。後者において
は、高温凝縮器および高温吸収器が低温発生器と熱交換
するように配置されてる。又、別の研究者達によっても
二重ループ熱力学サイクル（機械装置的概念ではない）
が提案されている［臭化リチウム／臭化亜鉛メタノール
による吸収ヒートポンプ、ピー・デイ・レデマ（P.D.Ie
dema）著、オランダ、1984年４月、WTHDNo.162、デルフ
ト工科大学、機械工学部、冷却と室内技術研究室（Labo
ratory of Refrigeration and Indoor Technology,Depa
rtment of Mechanical Engineering,Delft University
of Technology）］。これらの二重ループヒートポンプ
の概念においては、熱効率は空調および冷凍用途の二重
効果装置の熱効率と略同じである。なぜならば外部熱エ
ネルギは２度利用され、蒸発器における所定の冷却効果
を得ているからである。
さらに特開昭60−202280号公報には高温蒸発器と低温
蒸発器を外部熱負荷と直列に接続した二重効果を有する
吸収冷凍及び加熱システムが開示されている。ここで
は、低温の周囲温度で装置を運転する場合、これら蒸発
器の一つを凍結させることなく作動を続けるために熱効
率を二重効果から単一効果に切り替える必要があり、そ
のために蒸発器は負荷に対し直列に配設されいており、
もしこれを外部熱負荷と並列に接続するようにすると、
単一効果に切り替えることはできず、低い周囲温度条件
における運転ができなくなるおそれがある。
蒸発器を外部熱負荷と直列に接続した二重効果を有する
吸収冷凍及び加熱システムが開示されている。ここで
は、低温の周囲温度で装置を運転する場合、これら蒸発
器の一つを凍結させることなく作動を続けるために熱効
率を二重効果から単一効果に切り替える必要があり、そ
のために蒸発器は負荷に対し直列に配設されいており、
もしこれを外部熱負荷と並列に接続するようにすると、
単一効果に切り替えることはできず、低い周囲温度条件
における運転ができなくなるおそれがある。
したがって本発明の目的は、比較的高温および低温で
各々作動する２個の別個の単一効果吸収冷凍回路を利用
し、外部熱入力を３度、有効に利用して熱効率を改善す
ることができる熱吸収装置および熱吸収方法を提供する
ことである。
各々作動する２個の別個の単一効果吸収冷凍回路を利用
し、外部熱入力を３度、有効に利用して熱効率を改善す
ることができる熱吸収装置および熱吸収方法を提供する
ことである。
課題を解決するための手段 本発明の熱吸収装置は、第１温度範囲内で作動する第
１吸収系回路および該第１温度範囲に比較して低い最高
温度を有する第２温度範囲内で作動する第２吸収系回路
とからなり、前記第１吸収系回路は互いに作動的に接続
された発生器、凝縮器、蒸発器および吸収器を有し、前
記第２吸収系回路は互いに作動的に接続された発生器、
凝縮器、蒸発器および吸収器を有し、前記第１吸収系回
路の凝縮器および該第１吸収系回路の吸収器は前記第２
吸収系回路の発生器と熱交換しうるようになっている熱
吸収装置において、 前記第１吸収系および前記第２吸収系回路の蒸発器を
外部熱負荷と並列に接続し、前記二つの蒸発器が同時に
前記熱負荷と熱交換しうるようにしたことを特徴とす
る。
１吸収系回路および該第１温度範囲に比較して低い最高
温度を有する第２温度範囲内で作動する第２吸収系回路
とからなり、前記第１吸収系回路は互いに作動的に接続
された発生器、凝縮器、蒸発器および吸収器を有し、前
記第２吸収系回路は互いに作動的に接続された発生器、
凝縮器、蒸発器および吸収器を有し、前記第１吸収系回
路の凝縮器および該第１吸収系回路の吸収器は前記第２
吸収系回路の発生器と熱交換しうるようになっている熱
吸収装置において、 前記第１吸収系および前記第２吸収系回路の蒸発器を
外部熱負荷と並列に接続し、前記二つの蒸発器が同時に
前記熱負荷と熱交換しうるようにしたことを特徴とす
る。
又本発明の熱吸収方法は、（ａ）互いに作動的に接続
された発生器、凝縮器、蒸発器および吸収器を有し、か
つ第１温度範囲内で作動する第１吸収系回路を設け、
（ｂ）互いに作動的に接続された発生器、凝縮器、蒸発
器および吸収器を有し、かつ前記第１温度範囲に比較し
て低い最高温度を有する第２温度範囲内で作動する第２
吸収系回路を設け、（ｃ）前記第１吸収系回路の凝縮器
および吸収器からの冷媒および吸収溶液を前記第２吸収
系回路の発生器からの吸収溶液と熱交換させる、熱吸収
方法において、 （ｄ）前記第１吸収系回路の蒸発器と前記第２吸収系回
路の蒸発器を外部熱負荷と並列に接続し、前記二つの蒸
発器が同時に前記熱負荷と熱交換して前記熱負荷から熱
を取り出すことを特徴とする。
された発生器、凝縮器、蒸発器および吸収器を有し、か
つ第１温度範囲内で作動する第１吸収系回路を設け、
（ｂ）互いに作動的に接続された発生器、凝縮器、蒸発
器および吸収器を有し、かつ前記第１温度範囲に比較し
て低い最高温度を有する第２温度範囲内で作動する第２
吸収系回路を設け、（ｃ）前記第１吸収系回路の凝縮器
および吸収器からの冷媒および吸収溶液を前記第２吸収
系回路の発生器からの吸収溶液と熱交換させる、熱吸収
方法において、 （ｄ）前記第１吸収系回路の蒸発器と前記第２吸収系回
路の蒸発器を外部熱負荷と並列に接続し、前記二つの蒸
発器が同時に前記熱負荷と熱交換して前記熱負荷から熱
を取り出すことを特徴とする。
本発明による熱交換は、二つの蒸発器を外部熱負荷と
並列に接続し、これにより二つの蒸発器が同時に外部熱
負荷と熱交換するものであるが、二つの蒸発器を外部熱
負荷と直列に接続する装置を参考例として以下に説明す
る。
並列に接続し、これにより二つの蒸発器が同時に外部熱
負荷と熱交換するものであるが、二つの蒸発器を外部熱
負荷と直列に接続する装置を参考例として以下に説明す
る。
参考例 第４図に示されるように、この装置は高温回路12と低
温回路14を有している。各回路においては、吸収溶液対
（すなわち多成分流体混合物）が用いられる。低温回路
の溶液対は、従来から慣用されている単一効果吸収サイ
クルで使用しうる周囲の吸収溶液対とすることができ
る。低温回路のための好ましい溶液対は、臭化リチウ
ム、水、熱伝導添加剤および防食剤の慣用的な混合物で
ある。低温回路に有用なその他の溶液対としては、例え
ばアンモニアと水、Ｒ−22とＥ−181、Ｒ−123aとETF
E、メタノールと臭化リチウムと臭化亜鉛とからなる三
元混合物、水と塩化亜鉛と臭化リチウムとからなる三元
混合物、およびその他多数の吸収流体溶液混合物類があ
る。
温回路14を有している。各回路においては、吸収溶液対
（すなわち多成分流体混合物）が用いられる。低温回路
の溶液対は、従来から慣用されている単一効果吸収サイ
クルで使用しうる周囲の吸収溶液対とすることができ
る。低温回路のための好ましい溶液対は、臭化リチウ
ム、水、熱伝導添加剤および防食剤の慣用的な混合物で
ある。低温回路に有用なその他の溶液対としては、例え
ばアンモニアと水、Ｒ−22とＥ−181、Ｒ−123aとETF
E、メタノールと臭化リチウムと臭化亜鉛とからなる三
元混合物、水と塩化亜鉛と臭化リチウムとからなる三元
混合物、およびその他多数の吸収流体溶液混合物類があ
る。
高温回路で使用できる吸収溶液対はもっと限定され
る。なぜならば、高温発生器では比較的高い温度（約20
0℃以上）が必要とされ、また高温蒸発器（約５〜10
℃）と高温凝縮器および高温吸収器（約90〜110℃）と
の間の温度差が大きいからである。臭化リチウム、水、
熱伝導添加剤および防食剤からなる慣用的混合物は、臭
化リチウム／水の溶液対の結晶化限界のために、高温回
路では通常使用できない。
る。なぜならば、高温発生器では比較的高い温度（約20
0℃以上）が必要とされ、また高温蒸発器（約５〜10
℃）と高温凝縮器および高温吸収器（約90〜110℃）と
の間の温度差が大きいからである。臭化リチウム、水、
熱伝導添加剤および防食剤からなる慣用的混合物は、臭
化リチウム／水の溶液対の結晶化限界のために、高温回
路では通常使用できない。
高温回路で使用できる吸収溶液対には例えば、アンモ
ニアと水、アンモニアと臭化リチウムと水、アンモニア
と各種チオシアネート塩との混合物、苛性ソーダと水、
トリフルオルエタノール（TFE）といくつかの吸収剤、
およびその他の吸収流体溶液混合物類がある。
ニアと水、アンモニアと臭化リチウムと水、アンモニア
と各種チオシアネート塩との混合物、苛性ソーダと水、
トリフルオルエタノール（TFE）といくつかの吸収剤、
およびその他の吸収流体溶液混合物類がある。
高温回路用の好ましい吸収溶液混合物は、臭化リチウ
ム、水、抗結晶化添加剤（例えばエチレングリコー
ル）、熱伝導添加剤および防食剤の混合物が知られてい
る。臭化リチウム対既知抗結晶化添加剤の割合は約2:1
から約5:1、好ましくは約4.5:1である。
ム、水、抗結晶化添加剤（例えばエチレングリコー
ル）、熱伝導添加剤および防食剤の混合物が知られてい
る。臭化リチウム対既知抗結晶化添加剤の割合は約2:1
から約5:1、好ましくは約4.5:1である。
高温発生器32はシェル32内に収容され、外部熱源30か
ら導管31を介して流れる熱によって加熱される。外部熱
源30は、バーナ、高温スチーム等のような適当な熱源を
使用できる。熱は導管31から、導管34を通って排出され
る薄い吸収剤溶液へ伝えられ、溶液から冷媒を除去して
吸収剤溶液を濃縮する。発生した冷媒蒸気は、高温発生
器32から導管35を通ってシェル40内に収容された低温発
生器42へ流れる。冷媒蒸気は、低温発生器42の一部分に
ある高温凝縮器領域36を通って伸びる導管46内で凝縮す
る。この凝縮冷媒は導管37を通って流れ、その後シェル
50内に収容された高温蒸発器70内へスプレーヘッダ38を
介して排出される。シェル50内の凝縮冷媒は、導管72、
高温冷媒ポンプ74、導管75、スプレーヘッダ73を介して
高温蒸発器70へ再循環される。
ら導管31を介して流れる熱によって加熱される。外部熱
源30は、バーナ、高温スチーム等のような適当な熱源を
使用できる。熱は導管31から、導管34を通って排出され
る薄い吸収剤溶液へ伝えられ、溶液から冷媒を除去して
吸収剤溶液を濃縮する。発生した冷媒蒸気は、高温発生
器32から導管35を通ってシェル40内に収容された低温発
生器42へ流れる。冷媒蒸気は、低温発生器42の一部分に
ある高温凝縮器領域36を通って伸びる導管46内で凝縮す
る。この凝縮冷媒は導管37を通って流れ、その後シェル
50内に収容された高温蒸発器70内へスプレーヘッダ38を
介して排出される。シェル50内の凝縮冷媒は、導管72、
高温冷媒ポンプ74、導管75、スプレーヘッダ73を介して
高温蒸発器70へ再循環される。
シェル50内の冷媒蒸気、すなわち高温蒸発器70で蒸発
した冷媒は、高温蒸発器70を高温吸収器53から隔離する
仕切51に設けた開口20を通って高温吸収器53内へ流れ
る。ここで冷媒蒸気は、高温発生器32から導管39、高温
溶液熱交換器58、導管23、スプレーヘッダ52を介して高
温吸収器53へ供給された濃い吸収剤溶液を希釈する。
した冷媒は、高温蒸発器70を高温吸収器53から隔離する
仕切51に設けた開口20を通って高温吸収器53内へ流れ
る。ここで冷媒蒸気は、高温発生器32から導管39、高温
溶液熱交換器58、導管23、スプレーヘッダ52を介して高
温吸収器53へ供給された濃い吸収剤溶液を希釈する。
高温回路12においては、高温吸収器53からの薄い吸収
剤溶液は、導管105、高温溶液ポンプ106、導管107、高
温溶液熱交換器58を介して高温発生器32へ戻され、かく
して高温回路12を通る流体の流れは完了する。
剤溶液は、導管105、高温溶液ポンプ106、導管107、高
温溶液熱交換器58を介して高温発生器32へ戻され、かく
して高温回路12を通る流体の流れは完了する。
動作について説明すると、低温発生器42は、高温凝縮
器36の導管46、および高温吸収器53からの熱を伝える熱
交換器58の導管57と熱伝達を行う。熱交換器58は、循環
ポンプ56と導管55,57および59を有する閉ループ熱交換
器であり、高温吸収器53と低温発生器42との間で熱交換
を行う働きをする。
器36の導管46、および高温吸収器53からの熱を伝える熱
交換器58の導管57と熱伝達を行う。熱交換器58は、循環
ポンプ56と導管55,57および59を有する閉ループ熱交換
器であり、高温吸収器53と低温発生器42との間で熱交換
を行う働きをする。
低温回路14においては、低温吸収器63と低温発生器42
とが、希溶液導管65,67,44とポンプ66により、さらに濃
溶液導管41,24により、熱交換器47を介して接続されて
いる。低温発生器42はデミスタ28を介してシェル40内の
低温凝縮器45と接続されている。低温凝縮器45の出口は
導管27により低温蒸発器90と接続され、蒸発器は90内の
スプレーヘッダ87へ導かれかれる。濃縮された冷媒は、
導管92、ポンプ94、導管95およびスプレーヘッダ93によ
り、低温蒸発器90を通って再循環される。
とが、希溶液導管65,67,44とポンプ66により、さらに濃
溶液導管41,24により、熱交換器47を介して接続されて
いる。低温発生器42はデミスタ28を介してシェル40内の
低温凝縮器45と接続されている。低温凝縮器45の出口は
導管27により低温蒸発器90と接続され、蒸発器は90内の
スプレーヘッダ87へ導かれかれる。濃縮された冷媒は、
導管92、ポンプ94、導管95およびスプレーヘッダ93によ
り、低温蒸発器90を通って再循環される。
低温回路14においては、濃い吸収剤溶液は低温発生器
42から、導管41、熱交換器47、導管24およびスプレーヘ
ッダ62を介して、低温吸収器63へ流れ、ここで仕切61の
開口21を通って低温蒸発器90からくる冷媒蒸気を吸収す
る。生成する薄い溶液は低温溶液ポンプ66によって、導
管65,67、熱交換器47、導管44を通ってスプレーヘッダ4
3へ送られる。
42から、導管41、熱交換器47、導管24およびスプレーヘ
ッダ62を介して、低温吸収器63へ流れ、ここで仕切61の
開口21を通って低温蒸発器90からくる冷媒蒸気を吸収す
る。生成する薄い溶液は低温溶液ポンプ66によって、導
管65,67、熱交換器47、導管44を通ってスプレーヘッダ4
3へ送られる。
冷却塔の水のごとき二次流体を、導管85,81、循環ポ
ンプ82および導管83によって、低温凝縮器80および低温
吸収器63内の吸収器コイル64を通して循環させてもよ
い。冷却塔84は、用途に応じて空気コイルでもよい。
ンプ82および導管83によって、低温凝縮器80および低温
吸収器63内の吸収器コイル64を通して循環させてもよ
い。冷却塔84は、用途に応じて空気コイルでもよい。
空調のために建物に供給する冷却水、すなわち熱負荷
のごときもう１つの二次流体は、導管96,99および循環
ポンプ97によって、高温蒸発器70内の蒸発器コイル71お
よび低温蒸発器90内の蒸発器コイル91を通して循環され
る。例示した空気コイル98は、高温蒸発器70および低温
蒸発器90により供給される冷却水によって冷却される熱
負荷を表わす。
のごときもう１つの二次流体は、導管96,99および循環
ポンプ97によって、高温蒸発器70内の蒸発器コイル71お
よび低温蒸発器90内の蒸発器コイル91を通して循環され
る。例示した空気コイル98は、高温蒸発器70および低温
蒸発器90により供給される冷却水によって冷却される熱
負荷を表わす。
ここでは冷却水の導管96,99は冷却水が直列に流れる
ように配設されている。したがって、冷却水は高温蒸発
器70内の蒸発器コイル71を通過し、ついで低温蒸発器90
内の蒸発器コイル91を通過してから空気コイル98内を通
過する。冷却水が空気コイル98内を通過する際、冷却す
べき空気は空気コイル98に接触して低温蒸発器90から流
れてきた冷却水と熱交換し、この熱交換した冷却水は直
ちに高温蒸発器70にて熱交換をする。
ように配設されている。したがって、冷却水は高温蒸発
器70内の蒸発器コイル71を通過し、ついで低温蒸発器90
内の蒸発器コイル91を通過してから空気コイル98内を通
過する。冷却水が空気コイル98内を通過する際、冷却す
べき空気は空気コイル98に接触して低温蒸発器90から流
れてきた冷却水と熱交換し、この熱交換した冷却水は直
ちに高温蒸発器70にて熱交換をする。
実施例 以下本発明による装置および方法の熱力学的説明を第
２図に図示する。本発明の装置および方法は２個の冷凍
回路を使用し、各回路では別個の溶液流体を用いてい
る。高温の冷凍回路は低温の冷凍回路と熱交換する。こ
こでは、従来の二重ループの概念とは違った様式で２個
の冷凍回路を組合せ、各冷凍回路の構成装置間に新しい
関係が樹立される。この結果、外部熱エネルギが３度、
有効に利用されて蒸発器中で所望の冷却効果が生み出さ
れるので熱効率が大きく向上する。かくして三重効果と
呼ぶことができる。本発明の装置と方法によれば、従来
の二重効果装置または二重ループ概念よりも冷却熱効率
が30％〜50％向上する。
２図に図示する。本発明の装置および方法は２個の冷凍
回路を使用し、各回路では別個の溶液流体を用いてい
る。高温の冷凍回路は低温の冷凍回路と熱交換する。こ
こでは、従来の二重ループの概念とは違った様式で２個
の冷凍回路を組合せ、各冷凍回路の構成装置間に新しい
関係が樹立される。この結果、外部熱エネルギが３度、
有効に利用されて蒸発器中で所望の冷却効果が生み出さ
れるので熱効率が大きく向上する。かくして三重効果と
呼ぶことができる。本発明の装置と方法によれば、従来
の二重効果装置または二重ループ概念よりも冷却熱効率
が30％〜50％向上する。
高温回路は従来の単一効果吸収冷却機と同じ様式で動
作するように設計されている。ただし、この高温回路は
従来の単一効果装置におけるよりかなり高い温度で運転
される。望ましくは、高温回路は約０℃〜約280℃の温
度範囲内で運転され、低温熱吸収回路は約約０℃〜約13
0℃の温度範囲内で運転される。
作するように設計されている。ただし、この高温回路は
従来の単一効果装置におけるよりかなり高い温度で運転
される。望ましくは、高温回路は約０℃〜約280℃の温
度範囲内で運転され、低温熱吸収回路は約約０℃〜約13
0℃の温度範囲内で運転される。
この高温回路は、従来の単一効果装置または従来の二
重ルーブ概念の高温ループのいずれかよりも熱力学的性
能が劣るであろう。低温吸収冷凍回路は熱力学的には従
来の単一効果吸収冷却機である。高温回路凝縮器と高温
回路吸収器の両方が、低温回路の発生器より高い温度と
なるように高温回路を運転することによって、高温回路
凝縮器と高温回路吸収器の両方により排出される熱のす
べてが有効に利用されて低温回路発生器を加熱し、これ
によって、外部熱エネルギを用いる高温回路において発
生するよりも約２倍も多い冷媒蒸気が低温回路において
生成される。かくしてこの概念は、二重効果吸収冷却機
あるいは二重ループの概念（米国特許第3,483,710号）
と比較すると、同じ外部熱エネルギ入力に対して約50％
も多い冷媒蒸気を生成する。同時に、高温回路蒸発器
は、有効な冷却をもたらすのに十分な低い温度で運転さ
れる。従来の二重ループ概念（米国特許第4,542,628
号）の高温ループの蒸発器はかなり高い温度で運転され
るので有効な冷却をもたらすことができず、それ故、米
国特許第4,542,628号の二重ループ概念における唯一の
冷却効果は低温ループ内の蒸発器からのものである。本
発明では高温回路蒸発器と低温回路蒸発器の両方からの
冷却効果を効果的に利用するので、特開昭61−119954号
公報の二重ループ概念と比較すると、同じ外部熱エネル
ギ入力に対して約50％多い有効な冷却効果を生み出す。
例えば冷媒／吸収剤の組合せ（溶液対）として高温ルー
プ用に苛性ソーダ／水を、低温ループ用に臭化リチウム
／水を使用した場合、冷却の熱効率は1.18となるが、同
じ条件による本発明の装置と方法によれば、冷却の熱効
率が1.71となり、本発明により熱効率が約45％向上して
いる。
重ルーブ概念の高温ループのいずれかよりも熱力学的性
能が劣るであろう。低温吸収冷凍回路は熱力学的には従
来の単一効果吸収冷却機である。高温回路凝縮器と高温
回路吸収器の両方が、低温回路の発生器より高い温度と
なるように高温回路を運転することによって、高温回路
凝縮器と高温回路吸収器の両方により排出される熱のす
べてが有効に利用されて低温回路発生器を加熱し、これ
によって、外部熱エネルギを用いる高温回路において発
生するよりも約２倍も多い冷媒蒸気が低温回路において
生成される。かくしてこの概念は、二重効果吸収冷却機
あるいは二重ループの概念（米国特許第3,483,710号）
と比較すると、同じ外部熱エネルギ入力に対して約50％
も多い冷媒蒸気を生成する。同時に、高温回路蒸発器
は、有効な冷却をもたらすのに十分な低い温度で運転さ
れる。従来の二重ループ概念（米国特許第4,542,628
号）の高温ループの蒸発器はかなり高い温度で運転され
るので有効な冷却をもたらすことができず、それ故、米
国特許第4,542,628号の二重ループ概念における唯一の
冷却効果は低温ループ内の蒸発器からのものである。本
発明では高温回路蒸発器と低温回路蒸発器の両方からの
冷却効果を効果的に利用するので、特開昭61−119954号
公報の二重ループ概念と比較すると、同じ外部熱エネル
ギ入力に対して約50％多い有効な冷却効果を生み出す。
例えば冷媒／吸収剤の組合せ（溶液対）として高温ルー
プ用に苛性ソーダ／水を、低温ループ用に臭化リチウム
／水を使用した場合、冷却の熱効率は1.18となるが、同
じ条件による本発明の装置と方法によれば、冷却の熱効
率が1.71となり、本発明により熱効率が約45％向上して
いる。
絶対に必要でないが、高温回路蒸発器をできるだけ高
い運転温度でしかも有効な冷却をもたらすように高温回
路蒸発器と低温回路蒸発器の運転を行って、高温回路発
生器をできるだけ低い温度で運転できるようにすること
が有利である。なぜならば、蒸発器、凝縮器、吸収器お
よび発生器の各温度の間には直接的な関係があるからで
ある。
い運転温度でしかも有効な冷却をもたらすように高温回
路蒸発器と低温回路蒸発器の運転を行って、高温回路発
生器をできるだけ低い温度で運転できるようにすること
が有利である。なぜならば、蒸発器、凝縮器、吸収器お
よび発生器の各温度の間には直接的な関係があるからで
ある。
上述した系は、室内から屋外へ熱を運ぶ空調システム
として特に有用である。上述したサイクルは、屋外から
室内へ熱を運び凍結点以上の蒸発器条件で冷却と加熱を
もたらすヒートポンプとしても運転可能である。凍結点
以下の蒸発器条件においては、この装置は、従来の吸収
冷却機／ヒータに対して慣用的に行われているように、
直接燃焼ヒータとして使用できる。
として特に有用である。上述したサイクルは、屋外から
室内へ熱を運び凍結点以上の蒸発器条件で冷却と加熱を
もたらすヒートポンプとしても運転可能である。凍結点
以下の蒸発器条件においては、この装置は、従来の吸収
冷却機／ヒータに対して慣用的に行われているように、
直接燃焼ヒータとして使用できる。
第３図には本発明の三重効果吸収サイクルを説明する
図が示されており、三重効果熱吸収装置が番号10で示さ
れている。第３図に示したように、高温回路12は高温発
生器32、高温凝縮器36、高温蒸発器70および高温吸収器
53からなり、一方、低温回路14は低温発生器42、低温凝
縮器45、低温蒸発器90および低温吸収器63からなる。
図が示されており、三重効果熱吸収装置が番号10で示さ
れている。第３図に示したように、高温回路12は高温発
生器32、高温凝縮器36、高温蒸発器70および高温吸収器
53からなり、一方、低温回路14は低温発生器42、低温凝
縮器45、低温蒸発器90および低温吸収器63からなる。
高温回路12と低温回路14とは、高温吸収器53および高
温凝縮器36からの排熱が低温発生器42の入力熱として使
用されるように結合されている。運転条件は、これらの
熱の代数和が零となるように選択される。かくして、低
温発生器42への熱は高温発生器32への熱の名目上２倍と
なり、熱効率の向上がもたらされる。
温凝縮器36からの排熱が低温発生器42の入力熱として使
用されるように結合されている。運転条件は、これらの
熱の代数和が零となるように選択される。かくして、低
温発生器42への熱は高温発生器32への熱の名目上２倍と
なり、熱効率の向上がもたらされる。
参考例で示した装置の冷却水の導管96、99を並列に配
設し、空気コイル98を通過した冷却水を高温蒸発器70内
の蒸発器コイル71と低温蒸発器90内の蒸発器コイル91を
同時に通過するようにし、循環ポンプ97により再び空気
コイル98内を通過するようにすると、二つの蒸発器が外
部熱負荷に並列に接続され、これにより二つの蒸発器が
同時に外部熱負荷と熱交換して該熱負荷から熱を取り出
すことができる。したがって二つの単一効果吸収冷凍回
路を利用して、外部熱入力を３度有効に利用して熱効率
を大きく改善し、いわゆる三重効果を得ることができ
る。
設し、空気コイル98を通過した冷却水を高温蒸発器70内
の蒸発器コイル71と低温蒸発器90内の蒸発器コイル91を
同時に通過するようにし、循環ポンプ97により再び空気
コイル98内を通過するようにすると、二つの蒸発器が外
部熱負荷に並列に接続され、これにより二つの蒸発器が
同時に外部熱負荷と熱交換して該熱負荷から熱を取り出
すことができる。したがって二つの単一効果吸収冷凍回
路を利用して、外部熱入力を３度有効に利用して熱効率
を大きく改善し、いわゆる三重効果を得ることができ
る。
発明の効果 本願発明によれば、第１吸収系および第２吸収系回路
の二つの蒸発器を外部熱負荷と並列に接続する構成とし
たので、特開昭60−202280号公報に開示されたような高
温蒸発器と低温蒸発器が外部熱負荷と直列に接続された
吸収冷凍及び加熱システムに比し、周囲温度の変化に応
じて運転モードを切り替えることなく定常運転を続ける
ことができる効果を有する。
の二つの蒸発器を外部熱負荷と並列に接続する構成とし
たので、特開昭60−202280号公報に開示されたような高
温蒸発器と低温蒸発器が外部熱負荷と直列に接続された
吸収冷凍及び加熱システムに比し、周囲温度の変化に応
じて運転モードを切り替えることなく定常運転を続ける
ことができる効果を有する。
本明細書中で、例えば高温冷媒ポンプというような
“高温”という用語は、非常に高い温度で作動するポン
プを必ずしも指すものではなく、高温冷凍回路、すなわ
ち低温冷凍回路と比較して高い温度で作動する回路に含
まれるポンプという意味で用いられる。“低温”という
用語も同様な意味で用いている。
“高温”という用語は、非常に高い温度で作動するポン
プを必ずしも指すものではなく、高温冷凍回路、すなわ
ち低温冷凍回路と比較して高い温度で作動する回路に含
まれるポンプという意味で用いられる。“低温”という
用語も同様な意味で用いている。
以上の記述は単に本発明を説明するためのものであ
り、本発明は上記の記述に限定されるものではない。本
発明は特許請求の範囲内で種々変更が可能である。
り、本発明は上記の記述に限定されるものではない。本
発明は特許請求の範囲内で種々変更が可能である。
第１図は従来の単一効果吸収系の説明図、第２図は本発
明の三重効果吸収系における種々の構成装置間の熱力学
的関係の説明図、第３図は本発明の三重効果吸収サイク
ルの説明図、第４図は参考例の装置を示す説明図であ
る。 10……熱吸収装置 12……高温回路（第１吸収系回路） 14……低温回路（第２吸収系回路） 32……高温発生器 36……高温凝縮器 42……低温発生器 45……低温凝縮器 53……高温吸収器 63……低温吸収器 70……高温蒸発器 90……低温蒸発器
明の三重効果吸収系における種々の構成装置間の熱力学
的関係の説明図、第３図は本発明の三重効果吸収サイク
ルの説明図、第４図は参考例の装置を示す説明図であ
る。 10……熱吸収装置 12……高温回路（第１吸収系回路） 14……低温回路（第２吸収系回路） 32……高温発生器 36……高温凝縮器 42……低温発生器 45……低温凝縮器 53……高温吸収器 63……低温吸収器 70……高温蒸発器 90……低温蒸発器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−202280（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−245973（ＪＰ，Ａ) 特開 昭47−47927（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−119954（ＪＰ，Ａ)
Claims (15)
- 【請求項１】第１温度範囲内で作動する第１吸収系回路
および該第１温度範囲に比較して低い最高温度を有する
第２温度範囲内で作動する第２吸収系回路とからなり、
前記第１吸収系回路は互いに作動的に接続された発生
器、凝縮器、蒸発器および吸収器を有し、前記第２吸収
系回路は互いに作動的に接続された発生器、凝縮器、蒸
発器および吸収器を有し、前記第１吸収系回路の凝縮器
および該第１吸収系回路の吸収器は前記第２吸収系回路
の発生器と熱交換しうるようになっている熱吸収装置に
おいて、 前記第１吸収系および前記第２吸収系回路の蒸発器を外
部熱負荷と並列に接続し、前記二つの蒸発器が同時に前
記熱負荷と熱交換しうるようにしたことを特徴とする熱
吸収装置。 - 【請求項２】前記第１吸収系回路および前記第２吸収系
回路は互いに流体的に密閉されている特許請求の範囲第
１項記載の装置。 - 【請求項３】前記第２吸収系回路は吸収溶液として臭化
リチウムと水を、冷媒として水を含んでいる特許請求の
範囲第２項記載の装置。 - 【請求項４】前記第２吸収系回路は約０℃〜約130℃の
温度範囲で運転される特許請求の範囲第３項記載の装
置。 - 【請求項５】前記第２吸収系回路は吸収溶液としてアン
モニアと水を、冷媒としてアンモニアを含んでいる特許
請求の範囲第２項記載の装置。 - 【請求項６】前記第１吸収系回路は吸収溶液として抗結
晶化添加剤を含む臭化リチウムと水を、冷媒として水を
含んでいる特許請求の範囲第２項記載の装置。 - 【請求項７】前記第１吸収系回路は約０℃〜約280℃の
温度範囲内で運転される特許請求の範囲第６項記載の装
置。 - 【請求項８】前記第２吸収系回路は吸収溶液として抗結
晶化添加剤を含む臭化リチウムと水を、冷媒として水を
含んでいる特許請求の範囲第２項記載の装置。 - 【請求項９】前記第１吸収系回路は吸収溶液としてアン
モニアと水を、冷媒としてアンモニアを含んでいる特許
請求の範囲第２項記載の装置。 - 【請求項１０】前記第１吸収系回路は吸収溶液として苛
性ソーダと水を、冷媒として水を含んでいる特許請求の
範囲第２項記載の装置。 - 【請求項１１】前記第１吸収系回および前記第２吸収系
回路の各蒸発器は熱交換用の蒸発器コイルを有し、各蒸
発器内の冷媒と該コイル内の二次流体との間で熱交換す
る特許請求の範囲第１項記載の装置。 - 【請求項１２】前記外部熱負荷は室内環境および室外環
境の一方からなり、前記第２吸収系回路の凝縮器および
吸収器は前記２つの環境の他方と熱交換しうるようにな
っており、前記第２吸収系回路の凝縮器および吸収器は
熱交換用の凝縮器コイルおよび吸収器コイルを有し、冷
媒および吸収溶液と該コイル内の二次流体との間で熱交
換する特許請求の範囲第11項記載の装置。 - 【請求項１３】前記蒸発器コイル内の二次流体は前記室
内環境と熱交換しうるようになっており、これによって
前記室内環境が冷却され、前記凝縮コイルおよび吸収器
コイル内の二次流体は前記室外環境と熱交換しうるよう
になっている特許請求の範囲第12項記載の装置。 - 【請求項１４】前記凝縮器コイルおよび吸収器コイル内
の二次流体は前記室内環境と熱交換しうるようになって
おり、これによって前記室内環境が加熱され、前記蒸発
器コイル内の二次流体は前記室外環境と熱交換しうるよ
うになっている特許請求の範囲第12項記載の装置。 - 【請求項１５】熱吸収方法にして、 （ａ）互いに作動的に接続された発生器、凝縮器、蒸発
器および吸収器を有し、かつ第１温度範囲内で作動する
第１吸収系回路を設け、 （ｂ）互いに作動的に接続された発生器、凝縮器、蒸発
器および吸収器を有し、かつ前記第１温度範囲に比較し
て低い最高温度を有する第２温度範囲内で作動する第２
吸収系回路を設け、 （ｃ）前記第１吸収系回路の凝縮器および吸収器からの
冷媒および吸収溶液を前記第２吸収系回路の発生器から
の吸収溶液と熱交換させる、前記熱吸収方法において、 （ｄ）前記第１吸収系回路の蒸発器と前記第２吸収系回
路の蒸発器を外部熱負荷に並列に接続し、前記二つの蒸
発器が同時に前記熱負荷と熱交換して前記熱負荷から熱
を取り出すことを特徴とする熱吸収方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/933,943 US4732008A (en) | 1986-11-24 | 1986-11-24 | Triple effect absorption chiller utilizing two refrigeration circuits |
| US933943 | 1986-11-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01137170A JPH01137170A (ja) | 1989-05-30 |
| JP2592625B2 true JP2592625B2 (ja) | 1997-03-19 |
Family
ID=25464707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62295939A Expired - Lifetime JP2592625B2 (ja) | 1986-11-24 | 1987-11-24 | 熱吸収装置および方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4732008A (ja) |
| JP (1) | JP2592625B2 (ja) |
| CA (1) | CA1279490C (ja) |
| DE (1) | DE3739831C2 (ja) |
| FR (1) | FR2607229B1 (ja) |
| GB (1) | GB2198829B (ja) |
Families Citing this family (56)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4846240A (en) * | 1987-09-10 | 1989-07-11 | Erickson Donald C | High cop absorption heat pumped evaporation method and apparatus |
| EP0326881A1 (de) * | 1988-02-03 | 1989-08-09 | Aktiebolaget Electrolux | Absorptionskälteaggregat |
| JPH01208669A (ja) * | 1988-02-12 | 1989-08-22 | Hitachi Ltd | 二重効用吸収冷凍サイクル |
| JPH0730970B2 (ja) * | 1988-09-16 | 1995-04-10 | 株式会社日立製作所 | 吸収式冷凍機 |
| US4921515A (en) * | 1988-10-20 | 1990-05-01 | Kim Dao | Advanced regenerative absorption refrigeration cycles |
| US4966014A (en) * | 1989-05-15 | 1990-10-30 | Erickson Donald C | Solar absorption refrigeration |
| US5016444A (en) * | 1989-12-11 | 1991-05-21 | Erickson Donald C | One-and-a-half effect absorption cycle |
| IT1242518B (it) * | 1990-08-10 | 1994-05-16 | Roberto Gianfrancesco | Procedimento e macchina di condizionamento dell' aria ad assorbimento |
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