JPH01500215A - 非共沸作動流体混合物を利用する高性能蒸気圧縮ヒートポンプサイクル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 １丑沸イ動　体温金物をｆ用　る高 、　ヒートポンプ　イ　ル 凡用９ｆＩ０１に 本発明は、ヒートポンプの能力を屋外条件とは無関係に広範囲にわたって調節す ることを可能にする蒸気圧縮し−トボンプサイクルに関する。一層詳しくは、本 発明は蒸気圧縮し−トボンプサイクル（それによって圧縮機についての低い圧力 比を維持することができる）による伝熱法及びそのための装置に関する。

従禾韮逝ｍし＝ ドイツ、’　８４　０８４”には、過飽和アンモニア溶液を蒸発器室中に通し、 該蒸発器室をより低い（大気圧よりも高い）圧力に維持し、それで該アンモニア の一部が蒸発して冷却効果をもたらす形式の冷凍法が開示されている。そのよう に形成された気体アンモニアは、そのより薄いがしかしまだ過飽和のアンモニア 溶液と共に、より高い圧力に維持されている室（該室で該アンモニアが再吸収さ れ、同時に冷却される）に移送される０次いで該再構成された過飽和アンモニア 溶液は再度該蒸発器中に供給される。

フランス、・第５３７　４３８　には、常態で気体の物質（例えば、アンモニア ）を、脱着器中で、循環流体を冷却するために該循環流体を収容している蛇管と 接触している溶液（例えば、水溶液）から蒸発させる形式の冷凍技術が開示され ている。該気体物質を次いで吸収器にポンプ輸送し、該吸収器において、再吸収 させて水溶液を再構成するために、該気体物質を加圧下で該消耗した水溶液と接 触させる。該吸収器を、冷却水が流通している冷却蛇管によって冷却する。該再 構成した溶液を、該脱着器に入れる前に、該脱着器からでてくる該消耗した水溶 液との間接的な向流熱交換によって更に冷却する。

上イＥソ、６第３８６８６３”には、一方の冷凍サイクルが圧縮タイプのもので ありそして他方の冷凍サイクルが吸収タイプのものである複合した二つの冷凍サ イクルを用いることによって熱をより低い温度の物体からより高い温度の物体に 伝達する形式の伝熱システムが開示されている０例えば、１５〜２９℃の温度の 流水の熱を用いて最終的には２気圧で蒸気を発生させる。特に、圧縮機はアンモ ニアガスを６気圧から３０気圧（これは凝縮温度６６℃に相当する）に圧縮する 。該圧縮されたアンモニアな、４０％のアンモニアをもつアンモニア水溶液を収 容している第一タンク中に送付する。この水溶液は該圧縮されたアンモニアを１ ３０℃の温度で吸収する。この温度で解放された熱は、２気圧で蒸気を発生させ る水タンクに放出される。該第−タンク中の今や富化された溶液をより薄い溶液 によって１き換えるために、第二タンク（このタンクから圧縮機がアンモニアガ スを得る）に同様に４０％アンモニア溶液を充填する。この溶液から６気圧の圧 力下で６０℃の温度のアンモニアガスが形成される。アンモニアの蒸発に必要な 熱は第二サイクルのプロセスによって供給される。この第二サイクルのプロセス においては、流水（これは１５〜２０℃の温度で入手できる）はその熱をパイプ コイルに放出し、このパイプコイル中において液体アンモニアは６気圧及び９℃ で蒸発する。そのアンモニアを３０気圧に圧縮し、そしてパイプコイルを通して 第二タンク内に押し進める。該アンモニアは６６℃で凝縮し、それで第二タンク を６０℃に保つのに十分である。その凝縮した液体アンモニアを、蒸気トラップ を通る流水と接触しているパイプコイルに戻す。

トイ゛７．−　９５３　３７８　には、地下水と低い外気温度との温度差を利用 してかなりのエネルギー源を利用可能にする形式のヒートポンプシステムが開示 されている。特に、媒体温度の熱は熱溜（地下水、河川水、廃熱）からより高い 温度にされ、またその熱を移動させるためのエネルギー支出は、向流吸収冷凍機 によってより冷たい媒体く例えば、外気）の温度と熱溜の温度との間の温度勾配 を利用することによって少なくとも一部分は相殺される。それの最も簡単な形態 においては、該ヒートポンプシステムは、密閉圧縮システム（例えば、作動媒体 としてフレオン）に連結した密閉吸収システム（例えば、水性アンモニア）を含 む。

該吸収システムの凝縮器は該圧縮システムの蒸発器によって冷却される。該圧縮 システムの凝縮器は外気によって冷却される。該吸収システムの蒸発器は地下水 によって加熱される。その再吸収器からの熱は熱を住居に供給するのに用いられ る。その脱気器のための熱は地下水によって供給される。

一層詳細には、アンモニア蒸気は、加圧下で、蒸発器から再吸収器中に供給され 、該再吸収器中において該アンモニア蒸気は希薄液によって吸収されて濃厚液を 形成し、またより高い温度の吸収熱を放出する。そのように形成された濃厚液は 脱気器（これは地下水によって加熱される）中に膨張して希薄液及びアンモニア 蒸気を再生する。該希薄液はポンプ輸送で再吸収器に戻される。

該蒸気は該凝縮器に供給され、そこで該密閉圧縮システムの蒸発器によって冷却 されて液化アンモニアを形成し、その後該液化アンモニアは蒸発器中に供給され て初期のアンモニア蒸気を再生する。該圧縮システムにおいては、蒸発器から出 てくる気体フレオンは圧縮され、次いで周囲大気との熱交換によって凝縮器中で 凝縮される。その凝縮したフレオンは次いで減圧弁を通して蒸発器に戻される。

ドイツ、許　願へ　■細　１，１２５，９５６　には、冷媒として用いる物質（ 例えば、アンモニア）及び吸収剤として用いる物質（例えば、石油又はパラフィ ン油）は吸収器の温度よりも低い温度範囲内に混和性ギャップを持ち且つその両 者がこの範囲内で液体である形式の吸収システムを利用する冷凍システムが開示 されている。

特に、気体アンモニアは、アンモニアを石油又はパラフィン油中に溶解させるよ うな温度及び圧力の条件下で石油又はパラフィン油を収容している吸収器中に、 加圧下で、供給される。この濃厚液は熱交換器を通して供給され、その熱交換器 で冷却され、それで該アンモニアと該石油又はパラフィン油との間の混和性は、 それらの分離が始まる程度に低下する。この一部分分離した溶液はエキスペラ− 中に供給され、その中で該溶液は、顕著な混和性ギャップがある領域まで更に冷 却される。従って、アンモニア及び石油又はパラフィン油はエキスペラ−中で、 より軽い液体アンモニアが上方に浮かんでいる状態で完全に分離する。その希薄 な石油又はパラフィン油はエキスペラ−から抜き出されて熱交換器を通り、該熱 交換器において濃厚液を冷却する０次いでその希薄な石油又はパラフィン油は吸 収器中に進められる。その液体アンモニアはエキスペラ−の上方から取り出され 、膨張弁を通過し、次いで一連に連結した二つの蒸発器を通過する。第一蒸発器 において、約２０％のアンモニアが蒸発し、それでこの蒸発器はエキスペラ−を 冷却するのに用いられる。第二蒸発器において、残りの液体アンモニアが蒸発し 、それで有用な冷凍を提供するのに用いられる。その吸収器における吸収熱は冷 却水又は空気との熱交換によって除去される。

Ｐａｔｎｏｄｅの゛、１．　３　９９０．２６４ｃ″には、圧縮機の吸引端が、 冷凍蒸発器から放出される蒸気並びに吸収発生器から放出される油泡と冷凍蒸気 との混合物の両方に向けられている形式の組合せ蒸気圧縮冷凍サイクルが開示さ れている。混合物が圧縮機を通過する時に、該混合物は圧縮熱を吸収し、その後 熱交換器中に放出され、その熱交換器において熱エネルギーは再生物質に伝達さ れる。吸収プロセスであるので、圧縮機の排出物に比較的高い温度が発現し、そ のことにより、該再生物質に排除された熱エネルギーは家庭用及び産業用加熱用 途に有効に利用できる。

Ｌｅｏｎａｒｄの米国再　′＝１．−第１．−２５２　には、圧縮機から放出さ れた冷媒蒸気が強吸収剤溶液にさらされ、それでその中に凝縮して、その放出蒸 気の飽和温度を越える温度をその混合物内に発現させる形式の冷凍システムにお ける高温熱回収システムが開示されている。その混合物は熱交換器に運ばれ、そ こで高温エネルギーが回収される０次いでその混合物中の希釈された吸収剤は未 吸収の冷媒蒸気から分離され、そしてその希釈された吸収剤溶液はその希釈され た溶液を圧縮機の入口圧力に膨張させることによってフラッシュ冷却される。そ の分離された未吸収の冷媒蒸気は濃縮器中でそのフラッシュ冷却された溶液と間 接に熱接触し、その濃縮器中でその未吸収の冷媒蒸気は凝縮するか、又は一部分 凝縮して、その希釈された溶液から冷媒を沸騰させる。その再濃縮された吸収剤 溶液は高上昇回路で循環され、そしてその解放された蒸気は圧縮機の入口に送付 される。その希釈された吸収剤溶液を濃縮させる際には凝縮しなかったその残り の総ての未吸収の冷媒蒸気は標準の冷凍凝縮器に運ばれ、そこでその蒸気は凝縮 する。この冷凍凝縮器からの液体凝ｔａ物及び濃縮器からの液体凝縮物は共通室 のフロート室に一緒に集められ、そして−緒に膨張装置を通って蒸発器中に入り 、そこでその液体冷媒は、慣用の態様での冷却を成就するために蒸発物として再 度用いられる。

ＲＯｊｅ　の２　、杵　４　４２０，９４６　には、相分離技術を用いる冷凍法 が開示されている。その技術は、冷媒流体を圧縮しそしてそれを溶剤中に溶解さ せること；その生成溶液を冷却して別個の２つの相を形成させること；その２つ の液体相を分離すること；その重い相を循環させること；その軽い相を膨張させ 、蒸発させて冷凍をもたらすこと；及びその蒸発した軽い相を循環させること、 を含む、そのもたらされた冷凍の一部は上記の生成溶液を冷却するのに用いられ 、他の部分は外部媒体を冷却するのに用いられる。

１（ａｕｆｍａｎの゛２国特杵　４　４４２．６７７　には、高圧状態、中圧状 態、及び低圧状態をもつ熱機械であって、各々の圧力の維持を可能にするがしか しある段階の範囲内で蒸気が１つの容器から第二の容器に流れるのを可能にし且 つ異なった諸段階で吸収剤溶液が各容器の間で流れるのを可能にする緒密閉室を 含んでいる該熱機械が開示されている。中圧段階は再吸収容器及び再生容器を包 含しており、それらの容器はそれぞれ高圧段階及び低圧段階で発生容器及び吸収 容器に熱的に連結されており、その結果として吸収器熱の変動画分は再生器に伝 達することができ、又再吸収器熱の変動画分は発生器に伝達することができる。

この変動内部伝熱はその熱機械が高い効率を維持したままで広範囲の利用できる 熱源及び熱排除の温度に適合するのを可能にする。

Ｖａｋ　ｉ　ｌの米　、許第４．１７９　８９８　には、多成分作動流体混合物 を利用する形式の可変能力の蒸気圧縮し−トポンプ装置が開示されている。その ヒートポンプ装置は、圧縮機に連結した凝縮型熱交換器及び関連の気液分離器、 その凝縮器及び関連の分離器に連結した高圧液体アキュムレータ、その凝縮器及 び関連の分離器に連結した流量制限装置、その流量制限装置に連結した蒸発型熱 交換器及び関連の低圧アキュムレータ、及びその蒸発型熱交換器及び関連の低圧 アキュムレータに連結した該圧縮機を含んでいる。その装置の能力は、多成分作 動流体混合物蒸気を圧縮機から凝縮器に循環させることによって、それの加熱モ ードの間に調節される。凝縮器からの液体は気液分離器に循環され且つ高圧アキ ュムレータに循環され、このことによって完全な凝縮が達成される。その混合物 は分離器及びアキュムレータから蒸発器に循環される。そのアキュムレータから 蒸発器への混合物の流れは、蒸発器の温度変化に応答して、その関連の流量制限 装置によって選択的に調節される０次いでその混合物は低圧アキュムレータに流 れる。低圧アキュムレータ中で液体混合物と平衡している蒸気の密度は、圧縮機 への及び圧縮機を通る混合物の圧縮率又はモル流量を調節する。

より高い屋外温度では、気液分離器及び高圧アキュムレータがらの作動流体混合 物が完全に凝縮しており且つその流れが制限されていると、蒸発器に循環される 作動流体混合物は高沸点作動流体成分に富むことになる。蒸発器の温度が降下す る時には、分離器及び高圧アキュムレータからの混合物の流れが増加すると、作 動流体混合物の低沸点成分が増加する。蒸発器を通りそして低圧アキュムレータ に進む作動流体混合物の流れが付加されると、低圧アキュムレータ中の圧力が増 加することになる。低圧アキュムレータ中の作動流体混合物が増加すると、蒸気 の密度が増加することになる。低圧アキュムレータ中の蒸気が低密度からより高 い密度に変化すると、圧縮機を通る混合物の流量が増加し、結果として熱交換器 の能力及び圧縮機の入力が増加することになる。このように、その装置の能力は 加熱モードにおいて調節される。

容易に確かめることができるように、相分離システム、複合システムを用いるヒ ートポンプ及び２つの熱源を用いるヒートポンプに加えて吸収／脱着システム及 び蒸気圧縮システムは伝熱について周知である。

それにもかかわらず、非共沸作動流体混合物を用いる現在の総てのヒートポンプ サイクルは１つの重大な欠点をもっている；蒸発器中の総ての液体は定常運転下 で完全に蒸発しなければならないという要求条件によって能力の調節はむしろ狭 い範囲に制限される。

この点に関して、作動流体としての単一の冷媒で動作する慣用のヒートポンプは １つの主要な不利益を示す二層外温度が降下するならば、能力及び動作係数（Ｃ ＯＰ）、即ち作動流体で行なわれる仕事単位当たりの、寒冷溜から回収される正 味の熱、は非常に迅速に低下する。それゆえに、凍結温度付近では、ヒートポン プは止まり、それでその他の加熱手段を用いなければならない。

従って、非共沸冷媒混合物で動作するヒートポンプが考慮されている。慣用のヒ ートポンプに比較して、これらの新しいタイプは次の利益を提供する：（１）屋 外温度の降下に関連しての能力の低下は減少されること、（２）むしろ狭い限度 内で能力が連続的に調節されること、及び（３）向流熱交換器を用いることがで きる時には、ＣｏＰが有意に増加すること、その最初の２つの利益は混合物の組 成を調節することによって達成される。このことは外部制御又は内部“自己調節 ”のいずれかによって行うことができる。（所定温度で）組成が変化すると圧縮 機の吸引側の圧力がそれに適合し、それで冷媒質量流量、それゆえにシステムの 能力が変化することになる。達成できる圧力変化が大きければ大きいほど、それ だけ能力調節の範囲が大きくなる。混合物の各純成分の沸点がたいそう隔たって いる時に大きな圧力変化が達成できるにすぎない。

純粋な冷媒とは違って、非共沸混合物が蒸発するにつれて該非共沸混合物の温度 は変化し、蒸発の間のこの温度変化の程度は純粋な諸成分の沸点の差に依存する 。所定の状況については冷媒混合物は完全には蒸発されないかもしれず、また圧 縮機に二相混合物を供給することによって圧縮機に害を与え得るかもしれないの で、その沸点の差は大きすぎてはならないことに留！することが重要である。“ 完全な蒸発”についてのこの必要条件は、大きな能力調節に努めている伝統的な ヒートポンプサイクルに非共沸冷媒混合物を実際に適用することを制限する。

それにもかかわらず、有効な能力調節を達成するために、大きな（理想的には、 可能なかぎり大きな）沸点差が望ましいが、現在まで用いられてきているヒート ポンプサイクルについては限られた沸点差が許容されているにすぎない、この対 立的な分裂を克服するために、溶液回路を用いたヒートポンプ（ＨＰＳＣ）が提 案されてきている。

そのＨＰＳＣにおいては、混合物の諸成分の沸点があらがしめ考えた上でかなり 隔たっている該混合物が選ばれる。実際、より高い沸点の成分はそのサイクルの 通常の動作条件下で実質的に蒸発しないように選ばれる。このより高い沸点の成 分はそれよりむしろヒートポンプを通して循環される（Ｅ、＾Ｉｔｅｎｋｉｒｃ ｈの報文“溶液回路を用いた冷凍装置”、Ｋａｌｔｅｔｅｃｈｎｉｋ　２　（１ ９５０）　、Ｐ　２５１．２７９．３１０及び公表予定のＧ、＾Ｉｅｆｅｌｄの ”熱変換システム”）。

第１図はこの従来技術を利用している装置を例示している。特に、より高い沸点 の成分とより低い沸点の成分との気液混合物は端３で脱着器１に入る。脱着器１ においては、より低い沸点の成分のみが脱着され、それで２つの流れ（より低い 沸点の成分に富んだ蒸気及びより高い沸点の成分に富んだ液体）が形成される。

その２つの流れは相互に分離されて端５で脱着器１から出る。より低い沸点の成 分に富んだ蒸気は圧縮［７に送られ、その中で圧縮され、次いで吸収器９に進む 、より高い沸点の成分（吸収剤）に富んだ液体はポンプ１１及び熱交換器２３に よって吸収器９に供給される。吸収器９において蒸気は液体吸収剤中に吸収され 、その組み合わされた液体流は吸収器から出て、減圧弁１３を経由して脱着器に 戻される。圧縮機７を通過する蒸気はほとんど純粋な冷媒（より低い沸点の成分 ）であり、またその圧縮された蒸気は制御弁１５及び１７の活動化によって吸収 器９を回り道して制御可能に流路変更することができるので、組成の調節は容易 にもたらされる。その流路変更された蒸気は次いで凝縮させ、アキュムレータ１ ９に貯蔵することができる。その凝縮した貯蔵蒸気は次いで減圧弁２１経由で脱 着器１に制御可能に供給することができる。そのサイクルは密閉サイクルである 。

このヒートポンプサイクル及び第１図の装置の動作の一層直感的な理解を提供す るために、第２図はそのサイクルについての対数（圧力）対−１／Ｔ図を、図示 されたより低い沸点の成分（冷奴）及びより高い沸点の成分（吸収剤）について の蒸気圧線と共に示している。相変化をもたらすこれらの熱交換器の内部での圧 力、温度及び組成の変化がそのグラフから明らかになるように、その装置の機素 がグラフの上に重ね合わされている。破線ｄ、（１＝１．２又は３）は屋外温度 の降下につれての組成変化の方向を示している（ｄ３はｄ２よりも高い温度での 変化の方向を表しており、ｄ２はそれがまたｄｌよりも高い温度での変化の方向 を表している）、従って、屋外温度の降下につれて、吸引側の圧力（従って能力 ）を流入液体流の組成の単なる調節によって増大させ得ることが明らかになる。

（能力はまた一定の屋外温度で変負荷に応じるように調節することもできる。） この設計には、慣用のヒートポンプからは得ることのできないその他の利益があ る。その循環液は効率のよい内部熱交換を可能にし、それで脱着器の入口でのフ ラッシングはかなり減少され、従って質量流量を変化させることなしで能力を増 大させる。この内部熱交換は機素２３（向流熱交換器）として、第１図に示され ている追加の熱交換器を必要とする。

このヒートポンプサイクル、即ちＨＰＳＣの明白な不利益は、溶液ポンプが必要 であるという事実である。その追加の熱交換器はまたそのユニットのコストを付 は足すが、しかし他方では、この手段は能力を増加させることができるので、こ の手段は混合流体を利用する慣用のヒートポンプについて考慮されてきている。

しかしながら、依然として、論議した総てのし−トポンプサイクルに固有の１つ の問題がある二層外温度の降下につれて、吸収器（凝縮器）を必要な高い屋内温 度に維持するために圧力比が増大する。

ル朋ｆｉ証 本発明は、非共沸作動流体混合物を用いており且つ能力調節における上記した制 限を克服することのできる高性能ヒートポンプサイクル、及びそのようなヒート ポンプサイクルを実施するための装置に関する。

本発明の一つの目的は、ヒートポンプの能力を屋外条件とは無関係に広範囲に調 節することを可能にし、その結果としてその負荷曲線がほとんど総ての条件下で 、連続的に動作する単速度圧縮機に適合することができる蒸気圧縮し−トポンプ サイクルを提供することである。

本発明のその上の目的は、高温上昇を低い圧力比で得ることのできる蒸気圧縮し −トポンプサイクルを提供することである。

本発明のさらにその上の目的は、単−冷媒又は非共沸冷媒混合物によって普通に 指図される蒸気圧／温度の相互関係とは無関係に動作できる蒸気圧縮し−トポン プサイクルを提供することである。

本発明のさらにその上の目的は、ヒートポンプが、異なった圧力値及び温度値に 移動できる“有効な蒸気圧線”に沿って働くことができ且つその傾斜は調節する ことができる形式の蒸気圧縮ヒートポンプサイクルを引き起こす装置を提供する ことである。

上記した目的及び下記から明らかになるその他の目的は、第一実施態様において 、温度Ｔ２が温度Ｔ１よりも高い時に該温度Ｔ１の第一流体から該温度Ｔ２の第 二流体に熱を伝達する方法を提供することによって、本発明によって達成され、 その方法はより高い沸点の成分とより低い沸点の成分との混合物を含み且つＴ１ よりも低い温度ＴＡをもつ第三流体を用意すること、該より高い沸点の成分及び 該より低い沸点の成分が混和性であり、該混合物は該より低い沸点の成分を該混 合物中に吸収する際に熱を解放しそして該混合物から該より低い沸点の成分を脱 着する際に熱を吸収すること； 該第三流体に熱を加えて該第三流体の温度を、ＴＡよりも高いがしかしＴ１より も低いか又は実質的にＴ１に等しい温度ＴＢに上昇させ、そのことによって該よ り低い沸点の成分の少なくとも一部を該第三流体から脱着させて、該より高い沸 点の成分に富んだ第−液体及び該より低い沸点の成分に富んだ第一蒸気を生成さ せること； 該第−液体を該第−蒸気から分離すること；該第−蒸気を圧縮して耐加圧蒸気流 を生成させること；該第−液体をポンプ輸送して該耐加圧蒸気流と接触させて、 Ｔよりも高い温度Ｔ。をもつ加圧された第四流体を生成させること； 該第四流体から熱を除去して該第四流体の温度をＴ。よりも低いがしカルＴ２よ りも高いか又は実質的にＴ２に等しい温度ＴＤに低下させ、そのことによって該 耐加圧蒸気流を吸収させて、該第−液体との混合状態で加圧第二液体を生成させ 、該温度ＴＤはＴＡよりも高いがしかしＴＢよりも低く、該温度ＴＢはＴＤより も高いがしかしＴｃよりも低いこと； 該加圧第二液体を膨張させて該第三流体を生成させること；この場合に該第三流 体への該熱付加は該第−流体との間接熱接触及び該第四流体との間接熱接触によ って実施され；又該第四流体からの該熱除去は該第二流体との間接熱接触及び該 第三流体との間接熱接触によって実施されること、を特徴とする。

その他の局面においては、本発明は、温度Ｔ２が温度Ｔ１よりも高い時に該温度 Ｔ１の第一流体から該温度Ｔ２の第二流体に熱を伝達する方法であって、 （ａ＞より高い沸点の成分とより低い沸点の成分との混合物を含み且つＴ１より も低い温度ＴＡをもつ第三流体と用意すること、該より高い沸点の成分及び該よ り低い沸点の成分が混和性であり、該混合物は該より低い沸点の成分を該混合物 中に吸収する際に熱を解放しそして該混合物から該より低い沸点の成分を脱着す る際に熱を吸収すること； （ｂ）該第三流体に熱を加えて該第三流体の温度をＴＡよりも高いがしかしＴ１ よりも低いか又は実質的にＴ１に等しい温度ＴＢに上昇させ、そのことによって 該より低い沸点の成分の少なくとも一部を該第三流体から脱着させて、該より高 い沸点の成分に富んだ第−液体及び該より低い沸点の成分に富んだ第一蒸気を生 成させること； （ｃ）該第−液体を該第−蒸気から分離すること；（ｄ）該第−蒸気を圧縮して 第一加圧蒸気を生成させること：（ｅ）該第−加圧蒸気を主加圧蒸気流及び耐加 圧蒸気流に制御可能に分離すること （ｆ）該第−液体をポンプ輸送して該耐加圧蒸気流と接触させて、Ｔよりも高い 温度Ｔ。をもつ加圧された第四流体を生成させること； （ｇ）該第四流体から熱を除去して該第四流体の温度をＴ。よりも低いがしかし Ｔ２よりも高いか又は実質的にＴ２に等しい温度ＴＤに低下させ、そのことによ って該二次の加圧蒸気流を吸収させて、該第−液体との混合状態で、加圧第二液 体を生成させること； （ｈ）該加圧第二液体を膨張させて第五流体を生成させること； （ｉ）該主加圧蒸気流に分離される該第−加圧蒸気の量を調節し且つそれの制御 された減圧部分を該第五流体との混合のために循環させて該第三流体を生成させ 、それで該温度ＴＤはＴＡよりも高いがしかしＴＢよりも低く、該温度ＴＢはＴ Ｄよりも高いがしかしＴｃよりも低いこと； この場合に該第三流体への該熱付加は該第−流体との間接熱接触及び該第四流体 との間接熱接触によって実施され：又該第四流体からの該熱除去は該第二流体と の間接熱接触及び該第三流体との間接熱接触によって実施されること、を特徴と する方法を提供する。

第二の実施Ｂ様においては、本発明は、温度Ｔ２が温度Ｔ１よりも高い時に該温 度Ｔ１の第一流体から該温度Ｔ２の第二流体に熱を伝達する装置であって、 高い沸点の成分及び低い沸点の成分を含む第三流体を該第−流体と間接的に熱接 触させて該第三流体の温度を温度ＴＡから該温度ＴＡと温度Ｔ８との中間の温度 に上昇させ、この場合にＴＡはＴＢよりも低く且つＴＢはＴ１よりも低いか又は 実質的にＴ１に等しく、またそのことによって該より低い沸点の成分の第一部分 を該第三流体から脱着させて、該より高い沸点の成分に富んだ第−液体及び該よ り低い沸点の成分に富んだ第一蒸気を生成させるなめの第一熱交換器手段； 該第−液体を該第−蒸気から分離するための、第一導管手段によって該第−熱交 換器に連結されている分離器手段；該第−蒸気を圧縮して第一加圧蒸気を生成さ せるための、該分離器手段に動作可能に連結されている圧縮機手段；該第−液体 をポンプ輸送するための、該分離器手段に動作可能に連結されているポンプ手段 ： 該第−加圧蒸気と該第−液体とを混合して温度Ｔ。をもつ第四流体を生成させる ための、該圧縮機手段及び該ポンプ手段に動作可能に連結されている混合手段： 該第四流体を該第二流体と間接的に熱接触させて該第四流体の温度を該温度Ｔ　 と温度ＴＤとの中間の温度に低下させ、この場合にＴｃはＴＤよりも高く且つＴ ＤはＴ２よりも高いか又はＴ２に等しく、またそのことによって該第−加圧蒸気 の第一部分が該第−液体によって吸収されて加圧第二液体を生成させるための、 該混合手段に動作可能に連結されている第二熱交換器手段：該加圧第二液体の圧 力を解放させて該第三流体を生成させるなめの、第二導管手段によって該第二熱 交換器に連結されている膨張弁手段； 該第−導管手段及び該第二導管手段が組み合わせで協同して、該第三流体と該第 四流体とを間接的に熱接触させるための第三熱交換器手段を形成し、そのことに よって該より低い沸点の成分のその上の部分が該第三流体から脱着され且つ該第 三流体の温度がＴＢに上昇し、そしてまたそのことによって該第−加圧蒸気のそ の上の部分が該第−液体によって吸収され且つ該第四流体の温度がＴＤに降下す る、ことになる該第−導管手段及び該第二導管手段、 を含むことを特徴とする装置を提供する。

第三の実施Ｒ様においては、本発明は温度Ｔ１をもつ第−流体及び温度Ｔ２をも つ第二流体（該温度Ｔ２は該温度Ｔ１よりも高い）を利用して動力を発生させる 方法であって、より高い沸点の成分とより低い沸点の成分との混合物を含み且つ Ｔ２よりも低い温度ＴＡをもつ第三流体を用意すること、該より高い沸点の成分 及び該より低い沸点の成分が混和性であり、該混合物は該より低い沸点の成分を 該混合物中に吸収する際に熱を解放しそして該混合物から該より低い沸点の成分 を脱着する際に熱を吸収すること； 該第三流体に熱を加えて該第三流体の温度を、ＴＡよりも高いがしカルＴよりも 低いか又は実質的にＴ２に等しい温度ＴＢに上昇させ、そのことによって該より 低い沸点の成分の少なくとも−部を該第三流体かへ脱着させて、該より高い沸点 の成分に富んだ第−加圧液体及び該より低い沸点の成分に富んだ第一一・加圧蒸 気を生成させること； 該第−加圧液体３該第一加圧蒸気から分間するとと；該第−加圧蒸気をタービン を通して茄１張させてそのことにより動力と発生させ且つ第一減圧蒸気を生成さ せる。こと；該第−・加「Ｆ液体を膨張させ゛て註第−減圧蒸気と接触させで、 １゛１よりも高い温度ＴＣをもつ第四流体を生成させる。二と；該第四清１体か ら熱を除去して該第四流体の温度をＴ。よりも低いが１７かし１゛１よりも高い か又は実質的に′ｒ１に等しい温度ＴＤに低下させ７．そのこと１．こよ−って 該第−減圧蒸気を吸収させて、該第−減圧液体との混合状態で減圧第三液体な生 成させ、該温度ＴＣはＴ　よりも高いがしかしＴ８よりも低く、該温度１゛□は １゛Ｄよりも高いがしかし′ｒｃよりも低い、二と：該減圧第三液体をポンプ輸 送して該第三流体を生成させること； この場合に該第二流体への該熱付加は該第二流体との間接熱接触及び該第四流体 との間接熱接触によって実施され；又該第四流体からの該熱除去は該第−流体と の間接熱接触及び該第三流体との間接熱接触によって実施されること、を特徴と する方法を提供する。

第四の実施Ｒ様においては、本発明は、温度Ｔが温度Ｔ１よりも高い時に該温度 Ｔ１の第−ｍ−流体から詠温度Ｔ２の第二流体に熱を伝達する方法であって、 より高い沸点の成分とより低い沸点の成分との混合物を含み且つＴ１よりも低い 温度ＴＡをもつ第三流体を用意すること２該より高い沸点の成分及び該より低い 沸点の成分が混和性であり、該混合物は該より低い沸点の成分を該混合物中に吸 収する際に熱分解放しそして該混合物から該より低い沸点の成分を脱着する際に 熱を吸収すること； 該第三流体に熱を加えて急第三涛体の温度を、ＴＡよりも高いがしか１．Ｔより も低いか又は実π的にｌ′に等しい温度ＴＢに上ｉ 昇させ、そのＪことによって該より高い沸点の成分及びｉｌより低い沸点の成分 を両方ども完全に蒸発μ切で第一蒸気分生成させること； 該第−蒸気をＢ′：縮して副加圧蒸気流と生成させること；舷側加圧蒸気流から 熱を除去１７′こ該副加圧蒸気流の温度を′１゛。

よりも低いがしかしＴ２よりら高いか又は実質的にＴ２に等しい温度′Ｉ″いに 低重させ、そのことによって該副加圧蒸気流を完全に凝縮させて加圧第二液体を 生成させること、該温度Ｔ　ｐはＴＡよりも高いがしかしＴ８よりも低く、該温 度ＴＢはＴｐよりも高いがしかし′ｒｃよりも低いこと； 該加圧第二液体を膨張させて該第三流体含生成させること；この場合に該第三流 体への該熱付加は該第−流体との間接熱接触及び該副加圧蒸気流との間接熱接触 によって実施され；又該副加圧蒸気流からの該熱除去はＲ第三流体との間接熱接 触及び詠第三流体との間接熱接触によって実施されること、を特徴とする方法を 提供する。

旺」皇を腹灰 第１図は、従来技術に従った装置である溶液回路を用いたし一トボンブ（ＨＰＳ Ｃ）の概略図である。

第２０は、第１［！ｌの従来技術の装置が基礎を１いているある原理を例示して いる圧力／温度の図面である。

第３図は、本発明に従った装置の概略図である。

第４図は、第３図の装置の動ｆＦ原理を例示している圧力／温度の図面である。

第５図は、本発明の好ましい実施態様の実刑である。

第６図は、本発明に従った動力サイクルの概略表示である。

凡胛へ１紅久＆吸 以下に記載するヒートポンプサイクルは加熱及び冷却の両用途に有用である。以 下には加熱用途のみに関して説明しであるが、このことは発明の限定となるもの ではない。

本発明は、ヒートポンプサイクル用の作動流体として、より高い沸点の成分（吸 収剤）とより低い沸点の成分（冷媒）との混合物を含む非共沸混合物を利用する 。より高い沸点の成分とは、固定圧力で、即ち大気圧でより高い沸点をもつ成分 の１つを意味する。同様に、より低い沸点の成分とは、大気圧でより低い沸点を もつ成分の１つを意味する。

有効な能力調節を達成するために、大きな沸点差が望ましい。

典型的には、少なくとも約３０℃の沸点差が実施可能であり、好ましくは沸点差 は５０℃以上である。より高い沸点の成分がヒートポンプサイクルの通常の動作 条件下で実質的に蒸発しないことが特に好ましい。

本発明で用いるのに適した低い沸点の成分としては無機物質及び有機物質がある ０代表的な無機物質はアンモニア（Ｎ　Ｈ、＋−３３，３℃）、二酸化炭素（Ｃ Ｏ２、−７８，４℃）及び二酸化硫黄（Ｓ　Ｏ２、−１０℃）である９代表的な 有機物質は、低級アルカン、例λば１、エタン（Ｃ２Ｈａ、−８８，８℃）、プ ロパン（Ｃ３Ｆ（１、−４２，１℃）及びブタン（Ｃ＋Ｈ＋ｏ、−０，５”Ｃ） 、のような炭化木累：　ＡタノーＡ（ＣＨ５０）ｉ、６４．５”Ｃ）、１：タノ ー＝・ル＜　ｃ　ｒ　）ＩＳ　Ｏス■、′１８３℃゛）、ア１７パ、／−ル（（ シ」（ｔ　Ｏ０２５９７℃）及びブタ／−ル（Ｃ，８１０８１１１８℃）のよう なアルコール；メチルアミン（ＣＨｊＮＨ，、−６，７℃）、エチルアミン（Ｃ ２Ｈｓ　Ｎ　Ｈ２，１６，６℃）、プロピルアミン（Ｃ：＋　Ｈｔ　Ｎ　Ｈｚ、 ４９℃）、及びブチルアミン（Ｃ−Ｈ＊　Ｎ　Ｈ２，７８℃）のようなアミン： プロピレン（Ｃ，Ｈ，、−４７，７℃）のような不飽和炭化水素；イソブタン（ ｉ　Ｃ４Ｈｌｏ、−１２℃）のような異性炭化水素；テトラフルオロメタン（Ｃ Ｆ、、−１２７，９℃）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ　３、−８２．１℃）、 クロロトリフルオロメタン（ＣＣｌＦ２、−８１．４℃）、プロモトリフルオロ メタン（ＣＢｒＦｓ、−５７，８℃）、クロロジフルオロメタン（ＣＨＣｌＦ２ 、−４０．８℃）、クロロペンタフルオロエタン（ＣＣＩ　Ｆ　２　ＣＦ　ｓ、 −３９，１℃）、ジクロロジフルオロメタン（ＣＣｌ２Ｆ３、−２９．８℃）、 ジフルオロエタン（ＣＨ、ＣＨＦ、、−２５℃）、塩化メチル（ＣＨ，ＣＩ、− １２，４℃）、クロロジフルオロエタン（ＣＨｓ　ＣＣＩ　Ｆ　２、−９．８℃ ）、オクタフルオロシクロブタン（ｃ、Ｆ、、−５，８℃）、ジクｏｏテトラフ ルオロ工夕：ｙ　（ＣＣＩＦ２ＣＣＩＦ２．３．８℃）、ジクｏｏフルオロメタ ン（ＣＨＣ１２Ｆ、８．９℃）、トリクロロフルオロメタン（ＣＣ１３Ｆ　、２ ３．８℃）及びジクｒＪ口へキサフルオロプロパン（ｃ、ｅ１２Ｆｇ、３５．７ ℃）のようなハロカーボン；冷媒Ｒ−５０２（クロロジフルオロメタン４８．８ ％及びクロロペンタフルオロエタン５１．２％、−４５゜４℃）及び冷媒Ｒ−５ ００（ジクロロジフルオロメタン７３．８％及びジフルオＶニア、ｃタン（ＣＨ ３ＣＨＦ　ｚ　）　２６　、２％、−３３，５℃）のような混合ハロカーボンで ある。特に断らないかぎり総ての沸点は常誓の大気圧でのものであり、総ての百 分率は質量にＪ、るもの“Ｃある。

令、発明で用いるの６二適１．７’；：高い沸点の成分としては同１ユ〈無機物 質及び有機物質がある０代表的な無機物質は、水；塩の水溶液、例えば、臭化リ チウム、塩化リチウム、塩化カルシウムを包含するアルカリ金属塩又はアルカリ 土類金属塩、臭化亜鉛のようなその他の塩及びそのような塩の混合物の水溶液； 及び塩の液体アンモニア溶液、例えば、臭化リチウム、塩化リチウム、塩化カル シウムを包含するアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩、臭化亜鉛のようなそ の他の塩、そのような塩の混合物、チオシアン酸ナトリウムのようなチオシアン 酸塩、及び硝酸リチウムのような硝酸塩の液体アンモニア溶液である０代表的な 有機物質は、アルカン、例えば、ブタン（Ｃ４Ｈｌ。、−０，５℃）、ペンタン （Ｃｓ　ＨＩｚ、３６℃）、ヘキサン（Ｃａ　Ｈｌ　４．６９℃）、及びより高 級なアルカン、のような炭化水素；メタノール（ＣＨｊＯＨ５６４，５℃）及び 工９／−ル（Ｃ２Ｈ５ＯＨ１７８，３℃）ノヨウナアルコール；臭化リチウム及 び塩化カルシウムを包含するアルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩のような塩 のアルコール溶液；硝酸リチウムのような硝酸塩又はチオシアン酸ナトリウムの ようなチオシアン酸塩のメチルアミン溶液；ジクロロテトラフルオロエタン（Ｃ ＣＩＦ２ＣＣＩＦ２．３．８℃）、ジクロロフルオロメタン（ＣＩ−ＩＣ１，Ｆ 、８．９℃）、トリクロロフルオロメタン（ＣＣＩ、Ｆ、２３．８℃）及びジク ロロへキサフルオロプロパン（Ｃ３Ｃ１２Ｆａ、３５．７℃）、塩化メチレン（ ＣＨ２Ｃｌ、、４０．２℃）、トリクロロトリフルオロエタン（ＣＣＩ：ＦＣＣ ＩＦ、、４７．６℃）、ジクロロエチレン（ＣＨＣ１＝ＣＨＣＩ、４７．８℃） 、トリクロロエチレン（ＣＨＣ１＝ＣＣ１□、８７．２℃）、１，１．１−）ジ クロロエタン（ＣＨｓ　ＣＣｌ　ｓ、７４℃）、１，１．２−トリクロロエタン （ＣＨ，ＣＩＣＨＣｌ、、１１３℃）、ジクロロトリフルオロエタン（Ｃ３Ｃ１ ２Ｆａ、２８．７℃）、１，１．２−１−リフルオロ−１゜２−ジクロロエタン （ＣＨＣＩＦＣＣＩＦ２．２９℃）及びトリフルオロエタノール（ＣＦ、ＣＨ２ ０Ｈ１７３，６℃）のようなへロカーボン；蟻酸メチル（ＣＨＯＯＣＨｓ、３１ ．８℃）のようなエステル：エチルエーテル（Ｃ２Ｈｓ　ＯＣ２Ｈｓ、３４．６ ℃）、エチルテトラヒドロフルフリルエーテル（Ｃ４Ｈｔ　ＯＣＨ２０Ｃ２Ｈｓ 、１５６℃）、テトラエチレングリコールジメチルエーテル（ＣＩ。

Ｈ２□Ｏ１，２７５，８℃）、テトラエチレングリコール（ＨＯ（ＣｚＨ，Ｏ） 、Ｈ１３２８℃）、及びジエチレングリコールジメチルエーテル（ＣＨ）　Ｏ（ Ｃ２Ｈ４０）　ｚ　ＣＨｓ、１６２℃）のようなエーテル；ジメチルホルムアミ ド（ＨＣＯＮ　（ＣＨ３）２．１５３℃）、ジエチルホルムアミド（ＨＣＯＮ　 （Ｃｚ　Ｈｓ　）　ｚ、１７７〜１７８℃）及びヘキサメチル燐酸トリアミド（ ［（ＣＨｓ）２Ｎ］ｉＰｏ、９８〜１００℃）のようなアミド；燐酸トリーｎ− ブチル（（Ｃ４）１，０）２０１１８３℃）のようなオルガノホスフェート：及 びＮ−メチルピロリドン（Ｃ４Ｈ＊　Ｎ　ＯＣＨ３，１９７〜２０２℃（７３６ ｘｘＨｇ＞　）のような複素環式化合物である。

容易に確かめることができるように、冷媒として列挙した特定の何れの流体も低 温用途において吸収剤として用いることができる：また同様に、吸収剤として列 挙した特定の何れの流体も高温用途において冷媒として用いることができる。最 終的な決定は、使用するように意図された特定の用途（温度範囲）並びにその他 の因子、例えば比体積、輸送特性（例えば粘度）、及び構成材料に主として依存 する。それにもかかわらず、ある種の好ましい組合せ（冷媒／吸収剤）：メチル アミン／水；メチルアミン／ＬｉＢｒ水溶液；アンモニア／液体アンモニア＋Ｌ 　ｉ　Ｎ　Ｏ３；アンモニア／液体アンモニア＋Ｎａ５ＣＮ；メチルアミン／メ チルアミン＋Ｌ　ｉ　Ｎ　Ｏ３；メチルアミン／メチルアミン＋Ｎａ５ＣＮを記 載することができる。特に好ましい組合せく冷媒／吸収剤）はプロモトリフルオ ロメタン／トリクロロフルオロメタン；クロロジフルオロメタン／ジクロロテト ラフルオロメタン：　Ｎ　Ｈ３／　Ｌ　ｉ　Ｂ　ｒ水溶液：及びアンモニア／水 である。

冷媒と吸収剤との適当な沸点差に加えて、冷媒及び吸収剤は意図された使用範囲 で相互に混和性でなければならない、特定の組合せの選択に影響を及ぼすその他 の因子としては、製造中に持ち出される危険及び操作中の漏れによって持ち出さ れる危険の両方の観点からの毒性；特に装置の有効寿命の決定因子である観点か らの腐食性；システムの経済性の一部の決定因子としてのコスト；適した輸送特 性、例えば粘度；熱伝導性；密度：吸収速度；表面張力；及び高い潜熱と結び付 いた低い比熱がある。

適した作動流体が選ばれたとして、第３図はその作動流体を本発明のヒートポン プサイクルで有効に利用するための装置を概略的に例示している。

第３図に示されているように、温度Ｔ２が温度Ｔ１よりも高い時に、該温度Ｔ１ の第一流体（図示せず）から該温度Ｔ２の第二流体（図示せず）に熱を伝達する ためのヒートポンプ装置は第一熱交換器（脱着器）２５、圧縮機２７、全体とし て２９で示されている蒸気流分離器、液体ポンプ３１、第二熱交換器（吸収器） ３３、第一膨張弁３５、アキュムレータ３７、第二膨張弁３９、第一制御器４３ 、第二制御器４５、第三制御器４７、及び全体として破線４９．４９゛によって 示されている熱コネクターを含む。

第一熱交換器（脱着器）２５は第一蒸気導管５１によって圧縮機２７に連結され ている。圧縮１ｆｉ２７は第二蒸気導管５３、第−制御弁５５、及び第三蒸気導 管５７経由で第二熱交換器（吸収器）３３に連結されている。第二熱交換器（吸 収器）３３は第一液体導管６１、第一膨張弁３５及び第一流体導管６３経由で第 一熱交換器（脱着器）２５に連結されている。第一熱交換器（脱着器）２５は第 二液体導管６７、ポンプ３１、及び第三液体導管６９経由で第二熱交換器（吸収 器）３３にも連結されている。第二蒸気導管５３は第四蒸気導管７３、第二制御 弁７５、及び第五蒸気導管７７経由でアキュムレータ３７に連結されている０次 いで、アキュムレータ／凝縮器３７は第四液体導管５９、第二膨張弁３９、第二 流体導管７９及び第一流体導管６３経由で第一熱交換器（脱着器）２５に連結さ れている。

動作において、より高い沸点の成分とより低い沸点の成分との混合物からなる第 三流体を流体導管６３経由で第一熱交換器（脱着器）２５に供給することによっ て、温度Ｔ２が温度Ｔ１よりも高い時に、該温度Ｔ１の第一流体（図示せず）か ら該温度Ｔ２の第二流体（図示せず）に熱を伝達する。第三流体は温度ＴＡ（Ｔ ＡはＴ１よりも低い）で蒸発器に入る。第一熱交換器（脱着器）２５において間 接熱接触によって第一流体から第三流体に熱が伝達されて、第三流体の温度が温 度ＴＢ（ＴＢはＴＡよりも高いがしかしＴ１よりも低いか又は実質的にＴｌに等 しい）に上昇し、そのことによってより低い沸点の成分の少なくとも一部が第三 流体から蒸発して、より高い沸点の成分に富んだ第−液体及びより低い沸点の成 分に富んだ第一蒸気を生成する。第−液体及び第一蒸気は第一熱交換器（脱着器 ）２５中で当業界においてそれ自体周知の気液分離手段、例えば、液溜上のエン トレインメント邪魔板又はメツシュによって相互に分離される０次いで第一蒸気 は蒸気導管５１を通過して圧縮１１２７に行き、その中で圧縮されて第一加圧蒸 気を生成する。第一加圧蒸気は蒸気導管５３経由で蒸気流分離器２９に供給され 、その中で主加圧蒸気流と耐加圧蒸気流とに分離される。

蒸気流分離器２９は第一制御弁５５、第二制御弁７５及び第一制御器４３を含む 、制御弁５５及び７５は慣用の設計のものであることができ、油圧的に、空気圧 的に又は電気的に、好ましくは電気的に動かされ得る。各々の弁の開口度は、（ 破線として示されている）制御信号を各々の弁に送る第一制御器４３によって設 定される。第一制御器４３は、＊Ｍ４りに、第三制御器４７によって制御され、 それの動作は後で説明しである。

第一液体は第一熱交換器（脱着器）２５から液体導管６７を通ってポンプ３１及 び液体導管６９経由で第二熱交換器（吸収器）３３にポンプ輸送される。同時に 副加圧蒸気流は蒸気同時５７経由で第二熱交換器（吸収器）３３中に供給されて 第一液体と混合しそれで温度Ｔ。（ＴｏはＴ２よりも高い）の加圧第四流体を生 成する。

熱は第二熱交換器（吸収器）３３中で第四流体から第二流体（図示せず）に、そ れらの間の間接熱接触によって解放されて第四流体の温度が温度Ｔ　（Ｔ　はＴ 　よりも低いがしかしＴ２よりＤＣ も高いか又はＴ２と実質的に等しい）に降下し、そのことによって第四流体中に 含まれている副加圧蒸気流は吸収されて、第四流体中に含まれている第一液体と の混和で加圧第二液体を生成する。

加圧第二液体は第二熱交換器（凝縮器）３３から液体導管６１を通して膨張弁３ ５に取り出され、その中で第二液体についての圧力が解放されて第五流体を生成 する。

同時に、主加圧蒸気流は制御弁７５からアキュムレータ３７に供給されており、 その中で主加圧蒸気流が保持される０本発明の好ましい形態においては、主加圧 蒸気流はアキュムレータ３７中で第一流体との間接熱交換によって液体に凝縮さ れて加圧第三液体を生成する。加圧第三液体は必要になるまでアキュムレータ中 に貯蔵される。必要になった時に、加圧第三液体は液体導管５９経由で第二膨張 弁３９に供給され、その中で第三液体についての圧力が解放されて第六流体が生 成する。第二膨張弁３９は第二制御器４５から受け取る（破線として示されてい る）信号によって油圧的に、空気圧的に又は電気的に制御されて、好ましくは電 気的に制御されて、制御量の第三液体をそれを通して供給する。第二制御器４５ は、順繰りに、第三制御器４７によって制御され、その動作は後で説明する。

代替的には、蒸留塔を選んでアキュムレータ３７及び第二膨張弁３９を排除する ことができ、そのことによって主加圧蒸気流から減圧流体を生成させることがで き、そのような流体の量は蒸留塔の動作条件に依存する。

上記のようにして生成された第五流体は流体導管６３中に供給され、その中で、 流体導管７９経由で流体導管６３に供給される上記のようにして生成された第六 流体と混和されて第三流体を再構成する。

破線４９．４９′によって示されているように、第一熱交換器（脱着器）２５及 び第二熱交換器（吸収器）３３は熱的に連結され、それで第三流体と第四流体と は向流間接熱接触し、一方第一流体と第三流体とは相互に間接熱接触し、そして 第二流体と第四流体とは相互に間接熱接触する。

制御器４７は（同様に明示されたボックス、例えば熱電対、によって示された） 熱センサーがら、温度ＴＡ、ＴＢ、Ｔｏ、ＴＤ、Ｔ１及びＴ２を表す（破線によ って示された）信号を受け取り、そして（同様に破線によって示された）制御信 号を第一制御器４３及び第二制御器４５に送る。従って、第三制御器４７は、主 加圧蒸気流として分離される第一加圧蒸気の量（従って第四流体の組成）を制御 し；また第六流体を生成するように膨張される第三液体の量（従って第三流体の 組成）を制御し、それで温度ＴＤはＴＡよりも高いがしカルＴＢよりもひ＜＜、 又温度ＴＢはＴＤよりも高いがしかしＴｃよりも低い。

例えば、主加圧蒸気流に向けられる蒸気り量を増加させることによって、温度Ｔ 。は上昇させることができ、逆も真である。同様に、膨張弁３９を通して膨張さ れる第三液体の量を増加させることによって、温度ＴＡは降下することができ、 逆もまた真である。

所定の温度（Ｔ１、Ｔ２）設定について、ポンプ及び圧ｍｔｓを通過する同じ程 度の大きさの質量流量をもたらすように装置を平衡させるならば、このことは吸 収器及び脱着器に重複温度をもたらすことに留意すべきである。従って、制御器 ４７はシステムの動作に絶対的に必要であることはないが、しがし必要とされる 能力を維持するように温度（Ｔ１、Ｔ２）が変化する間システムを調節するため の好都合な手段を提供する。

従って、本発明は脱着器及び吸収器に重複温度区間をもつビートポンプサイクル を利用する。このことの主要な利益は、圧力比を常に低く保つことができ、同時 に普通には高い温度差を克服することができ、即ち高圧力比の歪は圧縮機がら取 り除がれることである。無論、ＨＰＳＣの総ての利益が保留されている。実際上 、蒸気圧縮し−トポンプの利用範囲は劇的に拡張される。

認識されるように、この範囲の拡張は、組成の変化、それゆえに蒸発器及び凝縮 器中の温度区間があらがしめ考えた上でおおきく、それで蒸発器及び凝縮器中の 温度区間が重複することを可能にすることによって達成される。この重複範囲（ 第４図参照）、即ちＴＤ−Ｔ８において、凝縮器と蒸発器との間での向流熱交換 が（第４図に矢印によって示されているように）起こることが可能である。従っ て、外部源及び下水溜との熱交換が起こる温度範囲は特別の蒸気圧曲線に拘束さ れず、むしろ種々の組成物の蒸気圧線に関連している。このことは、蒸発及び凝 縮の圧力及び温度が今や相互に無関係であり且つ温度の重複に起因して所定の蒸 気圧線とは無関係であることを意味している。他の用語で表現すると、ヒートポ ンプは第４図に示されているように“有効蒸気圧曲線”に沿って動作する。

従って、圧力比を許容される値に制限することができ、一方温度の上昇は独立に 選ぶことができる。無論、この特徴は熱力学に一致する。一層詳細な解析で、今 やヒートポンプサイクルは有効な蒸気圧線に従って動作し、その傾斜はその他の いずれかの純成分又は諸成分の単混合物の場合よりもがなり低くなることができ ることが示される。そのようなものとして、潜熱は減少しまた総合的な質量流量 は増加する。その総合的な結果は、低い圧力比及び高い温度上昇がより高い質量 流量と交換されることである。

本発明の好ましい実施態様を今度は第５図を参照して説明する。この実施態様は 熱交換器及び在庫があってすぐに手にはいる諸ｔｉｅ（これは現存する材料及び 部品で構築できる）から成ることに留意すべきである。同じサイクルを実現する のに種々の方法及び方式を用いることができるので、本明細書に記載の説明は単 なる例示であって本発明の範囲の限定ではないものとして理解すべきである。

全サイクルの総ての熱交換器は、好ましくは、しかし必ずしも必要でないが、所 望の圧力範囲内及び温度範囲内にある流体を収容するのに適した慣用のスチール 管又はその他のいずれがの材料から、一部品として横築される。

今度は第５図に目を向けるに、この図面は典型的な居住用住居のための、例えば 、冷却方式で動作する時に３トンの冷却能力である要件のための大きさの本発明 の好ましい実施態様を例示している。

脱着８管１０１は２０ｍの長さであり、約１５．９ｚｚ　（５／８インチ）の直 径をもっており、それの入口１０２は膨張弁１０３に連結されている。脱着８管 １０１の出口１０４は分離室１０５に連結されており、この分離器は脱着８管１ ０１から出てくる液体及び蒸気相を分離する。脱着８管１０１の入口１０２に密 接して、約１９．１ｉｚ（３／４インチ）直径の第二管１０６が脱着８管１０１ と平行でそれに溶接されており、それでその両者は良好な伝熱接触状態にある。

管１０６は約５ｍの長さにわたって脱着８管１０１に溶接されている。

分離室１０５は、脱着８管１０１から出てくる液体が脱着８管１０１から出てく る蒸気と共に分離室１０５の外にもち出されるのを防止するために少なくとも１ 個の邪魔板を収容している０分離室１０５の底は管１０８経由でポンプ１０９に 連結されており、更にこのポンプ１０９は管１１１によって混合“Ｔ”１１０に 連結されている。蒸気は分離室１０５から管１１２（約１９．１ｘｉ　（３７４ インチ）直径）を通して圧縮機１１３によって引き出され、次いで管１１４、弁 １１５及び管１１６を通して混合“Ｔ”１１０中に供給される。混合“Ｔ”１１ ０の残りの連結は、他の２０ｍ長さの約１５．９ｚｚ　（５／８インチ）の直径 の管である吸収器管１１７に連結されており、その管はそれの長さの大部分につ いて脱着８管１０１に、それらの間の良好な熱接触のために溶接されている。約 ５ｍの長さにわたる吸収器管１１７の第一部分は、約１９．１ｚｚ（３／４イン チ）直径の他の管１１８と平行でそれに溶接されており、それでその両者は良好 な伝熱接触状態にある。吸収器管１１７の出口１１９は管１２０経由で膨張弁１ ０３に連結されている。必要な場合には、圧縮１１１１３から管１１４経由で出 てくる蒸気流は、少なくとも一部分、管１２１．弁１２２、及び管１２３を通し て補助凝縮器１２４中にむきを変えることができ、それを冷却コイル１２５によ って冷却する。補助凝縮器１２４からの液体は管１２６、膨張弁１２７及び管１ ２８を通して脱着８管１０１の入口１０２に循環することができる。総ての管は 特に断らない限りは１２．７ｚｖ　（１／２インチ）の外径をもち、壁厚は予想 圧力負荷に耐えるように選ばれる。補助凝縮器１２４は約１０ガロンの容量をも ち、分離室１０５（これは慣用のヒートポンプにおいて標準の部品であるいわゆ るアキュムレータであってもよい）は約２．５ガロンの容量をもつ、圧縮機は空 調産業において普通に用いられているいずれの種類でもよい、熱交換器は前記し たような設計をもっていてもよく、又は同心管に組み立ててもよく、あるいは螺 旋状に巻くか又は他の方法で一層コンパクトな形状にしてもよい。

その上に、管１２０は、管１０６が脱着８管１０１に溶接されている区域と同じ 区域で、破線１２０Ａによって示されているように、脱着８管１０１と熱交換関 係になっていてもよい、同様に、管１１１は、管１１８が吸収器管１１７に溶接 されている区域と同じ区域で、破線１１１Ａによって示されているように、吸収 器か１１７と熱交換間係になっていてもよい、これらの手段は管１０６及び管１ １８中を循環する（矢印によって示されている）伝熱流体について達成すること のできる最高の又は最低の温度を増大する。

好ましい作動流体混合物はアンモニア／水であるが、十分に隔たった沸点をもつ 流体のその他のいずれの混合物も可能である。

好ましい実施態様の動作においては、アンモニアに富んだ液体アンモニア／水混 合物は管１２０．Ｂ張弁１０３及び入口１０２を通過して脱着８管１０１中に入 る。熱は２つの部分でこの混合物に加えられる。第一に、熱は管１０６を流通す る伝熱流体（温度Ｔ１の第一流体に相当する）によって低い温度で加えられ、そ れで液体混合物からアンモニアを一部分蒸発（脱着）させる、第二に、熱は吸収 器管１１７から上昇温度で加えられ、それでアンモニアを更に蒸発（脱着）させ る、アンモニア蒸気と液体アンモニア／水混合物との混合物が脱着８管１０１か ら出て分離室１０５中に入る。ここで蒸気は液体相から分離され、管１１２を流 通して圧縮Ｉ！１１１３中に入る。蒸気は圧縮され、次いで管１１４、弁１１５ 及びバイブ１１６を通して混合“Ｔ”１１０中に供給される。同時に、分離室１ ０５中に残っている液体はポンプ１０９によって管１１１を通して混合“Ｔ”１ １０中にポンプ輸送される。混合“Ｔ”において、圧縮蒸気及び液体は合体され 、そして吸収器管１１７中にに供給される。蒸気が液体相中に吸収されている間 に、熱は解放される。この解放された熱は二重の態様で利用される。第一の部分 は、管１１８を流通する伝熱流体（温度Ｔ２の第二流体に相当する）に高い温度 で放出され、従って、ヒートポンプの熱出力を提供する。第二の部分は脱着８管 １０１に低下温度で放出される。

脱着８管１０１中の圧力水準、従ってヒートポンプの能力は混合物中に存在する アンモニアの量によって制御できる。混合物からアンモニアを除去するために、 弁１２２を開き、そして弁１１５を閉じる。圧縮機１１３から出てくるほぼ純粋 なアンモニアである蒸気は今度は補助凝縮機１２４中で凝縮し、そして弁１２７ が閉じられたままであるのでそこに貯蔵される。十分な量のアンモニアが除去さ れた時に、弁１２２を閉じ、弁１１５を再開してサイクルをその通常の動作方式 に戻す。

サイクルにアンモニアを加えるべきであるならば、弁１２７を開き、液体アンモ ニアを脱着８管１０１中に流して循環混合物と混合させる。

無論、循環混合物の組成を調節するために、弁１２２及び弁１１５を、それらが 部分的に開かれているか又は閉じられているにすぎないように調節することがで きる。

その上の代替実施態様においては、破線１２９Ａによって示された、内部に膨張 弁をもつ少なくとも１つの連結パイプを、脱着８管１０１と吸収器管１１７とを 連結するために用いることができる。この連結器を通る流れは、吸収器１１７中 での熱解放量を脱着器１０１中で必要とされる熱にもつとよく釣り合わせるよう に調節される。

認識されるように、脱着８管１０１及び吸収器管１１７はそれらの間の伝熱のた めに直接に物理的に接触している必要がなく、それらの間を循環している伝熱流 体によるようにして間接的に熱的に連結することができる０代替法としては、吸 収器と脱着器との間の伝熱はそれらの間の熱パイプによって実施することができ る。最後に、上記の好ましい実施態様は管から構成された熱交換器を用いて示さ れているが、その他の熱交換器の構成、例えば、増強された伝熱表面をもつ実施 態様、コンパクトな熱交換器及びひれによって増強された熱交換器を用いること ができる。

当業者によって認識されるように、本発明のサイクルは動力サイクルを形成する ように逆にすることもできる。換言すれば、圧縮機をタービンに、膨張弁をポン プに、ポンプ（もし１個存在しているならば）を膨張弁に変え且つ熱の流れ逆に することによって、熱エンジンを作ってタービンを駆動し、動力を発生させるこ とができる。

第６図を参照するに、より高い沸点の成分及びより低い沸点の成分を含む第−液 がを管２００から脱着器２０１中に供給される。脱着器２０１において、前記し たヒートポンプサイクルと同様な方式で、より低い沸点の成分の一部が脱着され るように第一液体が少なくとも一部分高温の流体との接触によって加熱され。

それでより低い沸点の成分に富んだ第−加圧蒸気及びより高い沸点の成分に富ん だ加圧第二液体が生成する。前記したように、第−加圧蒸気及び加圧液体は相互 に分離され、そして第一加圧蒸気は管２０２経由でタービン２０３に供給される 。第一加圧蒸気はタービン２０３を駆動し、そして減圧蒸気としてライン２０４ 経由で出てきて、ライン２０４から吸収器２０５中に供給される。

同時に、加圧第二液体は管２０６、膨張弁２０７及び管２０８経由で吸収器２０ ５中に入る。吸収器において、減圧蒸気は減圧第二液体中に吸収され、熱を少な くとも一部分より低い温度の流体に解放して第一液体を再生成し、この第一液体 は吸収器２０５から管２０９、ポンプ２１０経由で取り出され、そこから管２０ ０中に入ってサイクルを完成する。破線２１１及び破線２１２によって示されて いるように、吸収器２０５及び脱着器２０１は前記したヒートポンプサイクルと 同じ方式で熱的に連結される。

最後に、脱着器（蒸発器）中の総ての流体が気化して液体が残らず、従って蒸発 が完全である特殊なり−スで操作することも可能である。このことは液体ポンプ 及びそれの連結配管の省略を可能にし、付随してシステムの容積及び重量を節約 する。しがしながら、作動流体混合物は広範囲にわたって沸騰するので、脱着器 （蒸発器）及び吸収器（凝縮器）の温度範囲を重複させ、そしてそのことによっ て本発明の多くの利益、即ち所定の温度差についての低下した圧力差（だが多用 性が低下する）を得ることがまだ可能である。しかしながら、一層軽くて一部コ ンパクトな構造に起因するこの特定の設計は、減少した重量及び容積が主要な考 慮事項である航空機の用途に特別の用途が見いだされる。

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Claims (29)

【特許請求の範囲】
1. １．温度Ｔ２が温度Ｔ１よりも高い時に、該温度Ｔ１の第一流体から該温度Ｔ２ の第二流体に熱を伝達する方法であって、より高い沸点の成分とより低い沸点の 成分との混合物を含み且つＴ１よりも低い温度ＴＡをもつ第三流体を用意するこ と、該より高い沸点の成分及び該より低い沸点の成分が混和性であり、該混合物 は該より低い沸点の成分を該混合物中に吸収する際に熱を解放しそして該混合物 から該より低い沸点の成分を脱着する際に熱を吸収すること； 該第三流体に熱を加えて該第三流体の温度を、ＴＡよりも高いがしかしＴ１より も低いか又は実質的にＴ１に等しい温度ＴＢに上昇させ、そのことによって該よ り低い沸点の成分の少なくとも一部を該第三流体から脱着させて、該より高い沸 点の成分に富んだ第一液体及び該より低い沸点の成分に富んだ第一蒸気を生成さ せること； 該第一液体を該第一蒸気から分離すること；該第一蒸気を圧縮して副加圧蒸気流 を生成させること；該第一液体をボンブ輸送して該副加圧蒸気流と接触させて、 Ｔ２よりも高い温度ＴＣをもつ加圧された第四流体を生成させること； 該第四流体から熱を除去して該第四流体の温度をＴＣよりも低いがしかしＴ２よ りも高いか又は実質的にＴ２に等しい温度ＴＤに低下させ、そのことによって該 副加圧蒸気流を吸収させて、該第一液体との混合状態で加圧第二液体を生成させ 、該温度ＴＤはＴＡよりも高いがしかしＴＢよりも低く、該温度ＴＢはＴＤより も高いがしかしＴＣよりも低いこと； 該加圧第二液体を膨張させて該第三流体を生成させること；この場合に該第三流 体への該熱付加は該第一流体との間接熱接触及び該第四流体との間接熱接触によ って実施され；又該第四流体からの該熱除去は該第二流体との間接熱接触及び該 第三流体との間接熱接触によって実施されること、を特徴とする、上記の熱を伝 達する方法。
2. ２．該より高い沸点の成分と該より低い沸点の成分との間の沸点差が少なくとも 約３０℃である、請求項１記載の方法。
3. ３．該より高い沸点の成分と該より低い沸点の成分との間の沸点差が少なくとも 約５０℃である、請求項２記載の方法。
4. ４．該より高い沸点の成分が水であり、該より低い沸点の成分がアンモニアであ る、請求項３記載の方法。
5. ５．該第三流体への熱付加が、該第三流体を該第一流体と間接的に熱接触させて 該第三流体の温度を該温度ＴＡから該温度ＴＡとＴＢとの間の温度に上昇させ、 次いで該第三流体を該第四流体と間接的に熱接触させて該第三流体の温度を該温 度ＴＡとＴＢとの間の該温度から該温度ＴＢに上昇させることによって順次的に 実施される、請求項１記載の方法。
6. ６．該第四流体からの該熱除去が、該第四流体を該第二流体と間接的に熱接触さ せて該第四流体の温度を該温度ＴＣから該温度ＴＣとＴＤとの間の温度に降下さ せ、次いで該第四流体を該第三流体と間接的に熱接触させて該第四流体の温度を 該温度ＴＣとＴＤとの間の該温度から該温度ＴＤに降下させることによって順次 的に実施される、請求項１記載の方法。
7. ７．該第四流体との間接的熱接触による該第三流体への熱付加が、該第三流体を 同時に該第一流体及び該第四流体と間接的に熱接触させて該第三流体の温度を該 温度ＴＡから該温度ＴＡとＴＢとの間の温度に上昇させ、次いで該第三流体を該 第四流体と間接的に熱接触させて該第三流体の温度を該温度ＴＡとＴＢとの間の 該温度から該温度ＴＢに上昇させることによって順次的に実施される、請求項１ 記載の方法。
8. ８．該第二流体との間接的熱接触及び該第三流体との間接的熱接触による該第四 流体からの該熱除去が、該第四流体を同時に該第二流体及び該第三流体と間接的 に熱接触させて該第四流体の温度を該温度ＴＣから該温度ＴＣとＴＤとの間の温 度に降下させ、次いで該第四流体を該第三流体と間接的に熱接触させて該第四流 体の温度を該温度ＴＣとＴＤとの間の該温度から該温度ＴＤに降下させることに よって順次的に実施される、請求項１記載の方法。
9. ９．該第四流体が該第三流体と間接的に熱接触している間に、該第四流体の一部 が減圧され、そして該第三流体と混合する、請求項１記載の方法。
10. １０．該低い沸点の成分無機物質である、請求項１記載の方法。
11. １１．該無機物質がアンモニア、二酸化炭素及び二酸化硫黄から成る群から選ば れたものである、請求項１０記載の方法。
12. １２．該低い沸点の成分が有機物質である、請求項１記載の方法。
13. １３．該有機物質が炭化水素、アルコール、アミン及びハロカーボンから成る群 から選ばれたものである、請求項１２記載の方法。
14. １４．該高い沸点の成分が無機物質である、請求項１記載の方法。
15. １５．該無機物質が水、塩の水溶液及び塩の液体アンモニア溶液から成る群から 選ばれたものである、請求項１４記載の方法。
16. １６．該高い沸点の成分が有機物質である、請求項１記載の方法。
17. １７．該有機物質が炭化水素、アルコール、エステル、エーテル、アミド及び複 素環式化合物から成る群から選ばれたものである、請求項１６記載の方法。
18. １８．該高い沸点の成分がオルガノホスフェート、塩のメチルアミン溶液及び塩 のアルコール溶液から成る群から選ばれたものである、請求項１記載の方法。
19. １９．温度Ｔ２が温度Ｔ１よりも高い時に該温度Ｔ１の第一流体から該温度Ｔ２ の第二流体に熱を伝達する方法であって、（ａ）より高い沸点の成分とより低い 沸点の成分との混合物を含み且つＴ１よりも低い温度ＴＡをもつ第三流体を用意 すること、該より高い沸点の成分及び該より低い沸点の成分が混和性であり、該 混合物は該より低い沸点の成分を該混合物中に吸収する際に熱を解放しそして該 混合物から該より低い沸点の成分を脱着する際に熱を吸収すること； （ｂ）該第三流体に熱を加えて該第三流体の温度をＴＡよりも高いがしかしＴ１ よりも低いか又は実質的にＴ１に等しい温度ＴＢに上昇させ、そのことによって 該より低い沸点の成分の少なくとも一部を該第三流体から脱着させて、該より高 い沸点の成分に富んだ第一液体及び該より低い沸点の成分に富んだ第一蒸気を生 成させること； （ｃ）該第一液体を該第一蒸気から分離すること；（ｄ）該第一蒸気を圧縮して 第一加圧蒸気を生成させること；（ｅ）該第一加圧蒸気を主加圧蒸気流及び副加 圧蒸気流に制御可能に分離すること （ｆ）該第一液体をボンブ輸送して該副加圧蒸気流と接触させて、Ｔ２よりも高 い温度ＴＣをもつ加圧された第四流体を生成させること； （ｇ）該第四流体から熱を除去して該第四流体の温度をＴＣよりも低いがしかし Ｔ２よりも高いか又は実質的にＴ２に等しい温度ＴＤに低下させ、そのことによ って該二次の加圧蒸気流を吸収させて、該第一液体との混合状態で、加圧第二液 体を生成させること； （ｈ）該加圧第二液体を膨張させて第五流体を生成させること； （ｉ）該主加圧蒸気流に分離される該第一加圧蒸気の量を調節し且つそれの制御 された減圧部分を該第五流体との混合のために循環させて該第三流体を生成させ 、それで該温度ＴＤはＴＡよりも高いがしかしＴＢよりも低く、該温度ＴＢはＴ Ｄよりも高いがしかしＴＣよりも低いこと； この場合に該第三流体への該熱付加は該第一流体との間接熱接触及び該第四流体 との間接熱接触によって実施され；又該第四流体からの該熱除去は該第二流体と の間接熱接触及び該第三流体との間接熱接触によって実施されること、を特徴と する上記の熱を伝達する方法。
20. ２０．該工程（ｉ）が 該主加圧蒸気流を凝縮させて加圧第三液体を生成させ、該加圧第三液体を貯蔵す ること； 該加圧第三液体の少なくとも一部を制御可能に膨張させて第六流体を生成させる こと； 該第五流体及び該第六流体を混和させて該第三流体を生成させること； 該主加圧蒸気流に分離する該第一加圧蒸気の量を調節し、該第六流体を生成する ように膨張する該第三液体の量を調節し、それで該温度ＴＤはＴＡよりも高いが しかしＴＢよりも低く、該温度ＴＢはＴＤよりも高いがしかしＴＣよりも低いこ と、を含む、請求項１９記載の方法。
21. ２１．温度Ｔ２が温度Ｔ１よりも高い時に該温度Ｔ１の第一流体から該温度Ｔ２ の第二流体に熱を伝達する装置であって、高い沸点の成分及び低い沸点の成分を 含む第三流体を該第一流体と間接的に熱接触させて該第三流体の温度を温度ＴＡ から該温度ＴＡと温度ＴＢとの中間の温度に上昇させ、この場合にＴＡはＴＢよ りも低く且つＴＢはＴ１よりも低いか又は実質的にＴ１に等しく、またそのこと によって該より低い沸点の成分の第一部分を該第三流体から脱着させて、該より 高い沸点の成分に富んだ第一液体及び該より低い沸点の成分に富んだ第一蒸気を 生成させるための第一熱交換器手段； 該第一液体を該第一蒸気から分離するための、第一導管手段によって該第一熱交 換器に連結されている分離器手段；該第一蒸気を圧縮して第一加圧蒸気を生成さ せるための、該分離器手段に動作可能に連結されている圧縮機手段；該第一液体 をボンブ輸送するための、該分離器手段に動作可能に達結されているボンブ手段 ； 該第一加圧蒸気と該第一液体とを混合して温度ＴＣをもつ第四流体を生成させる ための、該圧縮機手段及び該ボンブ手段に動作可能に連結されている混合手段； 該第四流体を該第二流体と間接的に熱接触させて該第四流体の温度を該温度ＴＣ と温度ＴＤとの中間の温度に低下させ、この場合にＴＣはＴＤよりも高く且つＴ ＤはＴ２よりも高いか又はＴ２に等しく、またそのことによって該第一加圧蒸気 の第一部分が該第一液体によって吸収されて加圧第二液体を生成させるための、 該混合手段に動作可能に連結されている第二熱交換器手段；該加圧第二液体の圧 力を解放させて該第三流体を生成させるための、第二導管手段によって該第二熱 交換器に連結されている膨張弁手段： 該第一導管手段及び該第二導管手段が組み合わせで協同して、該第三流体と該第 四流体とを間接的に熱接触させるための第三熱交換器手段を形成し、そのことに よって該より低い沸点の成分のその上の部分が該第三流体から脱着され且つ該第 三流体の温度がＴＢに上昇し、そしてまたそのことによって該第一加圧蒸気のそ の上の部分が該第一液体によって吸収され且つ該第四流体の温度がＴＤに降下す る、ことになる該第一導管手段及び該第二導管手段、 を含むことを特徴とする上記の熱を伝達する装置。
22. ２２．該第一熱交換器手段が、該第三流体が該第一流体と間接的に熱接触してい る間に該第四流体を該第三流体と間接的に熱接触させるための第一補助熱交換器 手段を含んでいる、請求項２１記載の装置。
23. ２３．該第二熱交換器手段が、該第四流体が該第二流体と間接的に熱接触してい る間に該第一液体を該第四流体と間接的に熱接触させるための第二補助熱交換器 手段を含んでいる、請求項２１記載の装置。
24. ２４．該第四流体の一部の該第二導管手段から該第一導管手段への流体流のため に該第一導管手段と該第二導管手段とを連結させるための減圧連結手段を更に含 んでいる、請求項２１に記載の装置。
25. ２５．該圧縮機手段から該第一加圧蒸気の一部を制御可能に抜き出し、該第一加 圧蒸気を凝縮させ、そのように生成された凝縮物を貯蔵し、該凝縮物についての 圧力を制御可能に解放し、そして該減圧凝縮物を該膨張弁手段から出てくる該第 三流体と混合するための、該圧縮機手段と該混合手段との間にある蒸気分流手段 を更に含む、請求項２１記載の装置。
26. ２６．温度Ｔ１をもつ第一流体及び温度Ｔ２をもつ第二流体（該温度Ｔ２は該温 度Ｔ１よりも高い）を利用して動力を発生させる方法であって、 より高い沸点の成分とより低い沸点の成分との混合物を含み且つＴ２よりも低い 温度ＴＡをもつ第三流体を用意すること、該より高い沸点の成分及び該より低い 沸点の成分が混和性であり、該混合物は該より低い沸点の成分を該混合物中に吸 収する際に熱を解放しそして該混合物から該より低い沸点の成分を脱着する際に 熱を吸収すること； 該第三流体に熱を加えて該第三流体の温度を、ＴＡよりも高いがしかしＴ２より も低いか又は実質的にＴ２に等しい温皮ＴＢに上昇させ、そのことによって該よ り低い沸点の成分の少なくとも一部を該第三流体から脱着させて、該より高い沸 点の成分に富んだ第一加圧液体及び該より低い沸点の成分に富んだ第一加圧蒸気 を生成させること； 該第一加圧液体を該第一加圧蒸気から分離すること；該第一加圧蒸気をタービン を通して膨張させてそのことにより動力を発生させ且つ第一減圧蒸気を生成させ ること；該第一加圧液体を膨張させて該第一減圧蒸気と接触させて、Ｔ１よりも 高い温度ＴＣをもつ第四流体を生成させること：該第四流体から熱を除去して該 第四流体の温度をＴＣよりも低いがしかしＴ１よりも高いか又は実質的にＴ１に 等しい温度ＴＤに低下させ、そのことによって該第一減圧蒸気を吸収させて、該 第一減圧液体との混合状態で減圧第三液体を生成させ、該温度ＴＣはＴＡよりも 高いがしかしＴＢよりも低く、該温度ＴＡはＴＤよりも高いがしかしＴＣよりも 低いこと；該減圧第三液体をボンブ輸送して該第三流体を生成させること； この場合に該第三流体への該熱付加は該第二流体との間接熱接触及び該第四流体 との間接熱接触によって実施され；又該第四流体からの該熱除去は該第一流体と の間接熱接触及び該第三流体との間接熱接触によって実施されること、を特徴と する上記の動力を発生させる方法。
27. ２７．温度Ｔ２が温度Ｔ１よりも高い時に該温度Ｔ１の第一流体から該温度Ｔ１ の第二流体に熱を伝達する方法であって、より高い沸点の成分とより低い沸点の 成分との混合物を含み且つＴ１よりも低い温度ＴＡをもつ第三流体を用意するこ と、該より高い沸点の成分及び該より低い沸点の成分が混和性であり、該混合物 は該より低い沸点の成分を該混合物中に吸収する際に熱を解放しそして該混合物 から該より低い沸点の成分を脱着する際に熱を吸収すること； 該第三流体に熱を加えて該第三流体の温度を、ＴＡよりも高いがしかしＴ１より も低いか又は実質的にＴ１に等しい温度ＴＢに上昇させ、そのことによって該よ り高い沸点の成分及び該より低い沸点の成分を両方とも完全に蒸発させて第一蒸 気を生成させること； 該第一蒸気を圧縮して副加圧蒸気流を生成させること；該副加圧蒸気流から熱を 除去して該副加圧蒸気流の温度をＴＣよりも低いがしかしＴ２よりも高いか又は 実質的にＴ２に等しい温度ＴＤに低下させ、そのことによって該副加圧蒸気流を 完全に凝縮させて加圧第二液体を生成させること、該温度ＴＤはＴＡよりも高い がしかしＴＢよりも低く、該温度ＴＢはＴＤよりも高いがしかしＴｃよりも低い こと； 該加圧第二液体を膨張させて該第三流体を生成させること；この場合に該第三流 体への該熱付加は該第一流体との間接熱接触及び該副加圧蒸気流との間接熱接触 によって実施され；又該副加圧蒸気流からの該熱除去は該第二流体との間接熱接 触及び該第三流体との間接熱接触によって実施されること、を特徴とする上記の 熱を伝達する方法。
28. ２８．該第三流体への熱付加が、該第三流体を該第一流体と間接的に熱接触させ て該第三流体の温度を該温度ＴＡから該温度ＴＡとＴＢとの間の温度に上昇させ 、次いで該第三流体を該副加圧蒸気流と間接的に熱接触させて該第三流体の温度 を該温度ＴＡとＴＢとの間の該温度から該温度ＴＢに上昇させることによって順 次的に実施される、請求項２７記載の方法。
29. ２９．該副加圧蒸気流からの該熱除去が、該副加圧蒸気流を該第二流体と間接的 に熱接触させて該副加圧蒸気流の温度を該温度ＴＣから該温度ＴＣとＴＤとの間 の温度に降下させ、次いで該副加圧蒸気流を該第三流体と間接的に熱接触させて 該副加圧蒸気流の温度を該温度ＴＣとＴＤとの間の該温度から該温度ＴＤに降下 させることによって順次的に実施される、請求項２７記載の方法。