JPH03500981A - 気体調節の方法 - 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】 気体調節の方法 本発明は、吸収される物質の蒸気圧が低い関係になる適当な液体によって等温ス テップバイステップ式の気体の除湿および再利用前の該液体の多段階式蒸発から 成る新しい原理に従って気体調節、特に空気調節を行なう方法に関する。

地球上には、−年を通じてまたは一定の期間高い気温を特徴とする地域がある。

このような高い気温は高い相対湿度に結びつくことが多い、気温が人間の体温に 近くなると、むし暑く、厳しい状態になる。多少複雑な技術による温度を下げる 種々の方法が長年にわたって実施されてきた。

工業国では、冷却、除湿、再加熱および再加湿に対する種々の方法が長い間実施 されている。これらの手段の全てにとって良好なエネルギー供給が要求される。

その点においてあらゆる種類のエネルギーが相当するとは限らない。最も頻繁に 使われる空気調節技術は、はとんどの場合、電力消費のもとで、冷却媒体の機械 式蒸気圧縮による冷却から成る。

電気を熱エネルギーによって置換する試みでは、除湿および冷却のための吸収技 術が使用されてきた。、しがしながら、前記工程の効率は、機械式圧縮で得られ たものほど良好ではなかった。他方では、電気エネルギーのコストの方が熱エネ ルギーのコストよりかなり高い。

長年知られている従来式の吸収熱ポンプは１段階の吸収および１段階の吸収液再 生によって作動する。後者の段階で使用されたエネルギーが利用され得る時点で は、回復したエネルギーは理論的には供給されるエネルギーの２倍になるはずで ある。ところが実際には熱係数は１．１−１．５である。

従来式の熱ポンプの熱係数の改良にとって障壁となる１つの問題は、非常に可溶 性のある塩の水溶液から成る吸収液の場合に常に起こる大きな沸点上昇である。

気体から水を吸収しようとする傾向は、これに対応する沸騰によってこの水を解 放させまいとする傾向と結びついている。

高温多湿の空気を冷却する目的で、空気を同時冷却中の適当な吸湿液と接触させ 、その結果、濃縮された水の蒸発熱−その熱は吸収中に解放されるーを除去する ことになる。できるだけ低い相対湿度を有する処理空気を得るためには、吸収が できるだけ濃縮された塩水によって遂行されることが望ましい、未処理空気はほ とんどの場合、高温および高い相対湿度を有し、かつ冷却水の有効温度は気温に 近いことが多いので、吸収は等温同然の状態で行なわれるということができる。

吸収液を希釈しすぎることは、低い相対湿度が損われることになるので避けるこ とが必要である。実際上、これは液体の再生中の７０〜８０℃の沸点上昇を意味 するもので、例えば多段階式蒸発、圧縮蒸発その他によるエネルギー節減を困難 または不可能にする。

本発明に従って、上記の難点は、幾つかの連続的吸収段階において空気または気 体の水分の吸収を遂行することにより解消されるが、最高湿度を有する空気から の水吸収は低濃度を有する吸収液によって遂行され、かつ吸収液の濃度は段階か ら段階へ連続して増大する。その結果、吸収液を再生する時の熱エネルギーの消 費は、本発明による空気調節工程における等温多段階式吸収によって低減され得 る。

従って、本発明は湿り気体を調節する方法に関連し、その工程は、吸収工程中に 濃縮する物質と同じ物質中に１つまたは複数の非揮発性成分を含ませ、かつ、連 続的に濃度の高くなる吸収液に、ステップバイステップ式に気体を接触させるこ とを冷却面で等温式にまたは殆ど等温式に行なわせ、そこで希釈された吸収液を 蒸発により濃縮して吸収装置へ再循環させることを特徴とする。

本発明の１実施態様によれば、吸収はステップバイステップで、向流式に行なわ れ、希釈された吸収液は多段階式蒸発によって濃縮される。もう１つの実施態様 によると、各吸収段階で得られた希釈吸収液は、吸収装置と同数の段階を有する 多段階式蒸発装置の対応段階において濃縮される。

できれば、本発明による方法は、吸収液が１つまたはそれ以上の塩の成分を含む 水溶液であり、その結果得られた低温度の空気が水の噴射により希望する湿度ま で再加湿され、そこで同時に空気が水の蒸発により希望の温度まで冷却される、 という形で空気調節に適用されることが望ましい。

従って、本発明は熱エネルギーによって空気調節を行なうことを可能にするもの で、特有のエネルギー消費量は先行技術の方法よりも実質上低下する。吸収熱ポ ンプのための従来の通例的エネルギー消費量を半減させることが可能である。

吸収液は、吸収中に気体から除去された成分の中に溶解された１つまたはそれ以 上の非揮発性化合物で構成され得る。溶液にかかる揮発性成分の蒸気圧の実質的 低下をもたらすためには、非揮発性成分の可溶性が考慮されねばならない、もし 吸収されるべき物質が水蒸気である場合またはその他の例えばアルコール蒸気等 の物質である場合は、非揮発性成分の選択は勿論異なったものとなる。吸収液が 水溶液である時、有用な非揮発性成分は、例えば酢酸カリウム、酢酸ナトリウム 、炭酸カリウム。

塩化カルシウム、塩化リチウムおよび臭化リチウム等である０重量でおよそ３０ ％の酢酸ナトリウムおよび重量でおよそ７０％の酢酸カリウムの混合物の場合、 特に良好な結果が達成される。

以下、実施例によって、添付図面を参照して本発明を詳述するが、第１図と第２ 図では本発明による工程の異なる実施態様を示す。

第１図に示される実施態様では、温空気および湿り空気は三段式吸収装置を通っ て向流式に吸収液（塩水）へと流れる。各段階における吸収は、吸収中に濃縮さ れた水の蒸発熱が除去される結果になるように冷却水によって冷却された面で行 なわれる。その結果、空気が最も乾燥している場合は、吸収液の濃度は最高レベ ルにあるが、吸収液は連続的に湿った空気と段階式に接触することによって、連 続的に低い濃度になる。第１吸収段階で得られた希薄吸収液は、従来式の三段式 蒸発器に送られ、その結果生じた濃縮吸収液は吸収装置へ再循環される。蒸発装 置から出る蒸気は温水の準備に使用され得る。吸収装置で除湿された空気は水の 噴射によって再加湿され、それによって空気の温度を同時に低下させる。

この工程は、温度が２２−２４℃、相対湿度５０−６０％の快適な空気が得られ る方法で制御され得る。

温水の準備に対して最終蒸発段階による廃熱を使用する代わりに、該熱は空気を 予熱するために使用され得る。加熱された空気の相対湿度は非常に低いので、空 気は塩水との直接接触（空気は塩水中で泡立つ）により、最も濃縮された塩水か らでさえ水を除去することを可能にする。この方法により、吸収液の沸点上昇の 問題はさらに軽減される。

上記向流工程によって、液体の塩分濃度は水蒸気吸収によって生ずる希釈によっ て低下する。向流工程の結果とりて、再生されるべき液体の沸点上昇は非常に低 くなるので、多段階式蒸発によってエネルギーの節減が可能になる。低い沸点上 昇を有する吸収液を得るために講じられる慎重な策は、エネルギー節減のために 従来式の多段階式蒸発による再生を可能にするのみならず、同様なエネルギー節 減をもたらすその他の再生方法も可能にする。

塩水が吸収段階全体を通して連続的に循環し、次いで蒸発段階を通して連続的に 循環することによって再生される時に、蒸発装置の上流部の希釈された塩水の濃 度（従って沸点上昇も）は、吸収された水の量に対して循環する塩水の量を調節 することによって決められる。

第２図に示される実施態様は、吸収液の３つの分離した回路が使用されていると いう点で、第１図による実施態様とは異なる８本実施態様では、空気の湿気の等 温ステップバイステップ式吸収は次のように実施される。吸収装置へ送られた高 い相対湿度の空気は、先ず第１段階では希薄塩水で処理され、次いで第２段階で は、より高濃度の塩水で、最後に第３段階ではさらに高濃度の塩水で処理される 。各吸収段階からの塩水は、別個の、対応する蒸発段階で再生され、蒸発によっ て濃縮された塩水は、問題の吸収段階へ再循環される。各吸収液回路において、 再生されるべき液体は、再生、濃縮された液体に対して任意に熱交換され得る０ 本実施態様では、各蒸発段階が液体側における吸収段階と共に連続して作動する 場合、蒸気側における蒸発段階は従来式の多段階式蒸発と同じ方法で配置される 。蒸発段階で蒸発した水の量は、第１蒸発段階に対して時間単位で供給されたエ ネルギー量により制御される。もし５００ｋｇ／ｈの平均水量が各蒸発段階で蒸 発するはずであるが、達成されない場合、最も高い塩分濃度を有する循環回路に おける塩分濃度が非常に低くなるので、希望通りの空気の低い相対湿度を保証で きない、蒸発装置の第１段階への入力効果を高めることによって、適当な状態が 回復される。これに反して、高すぎる入力効果は、最も高い空気湿度を有する吸 収段階において、最も弱い吸収液の高すぎる沸点上昇を生ずる結果となり、これ は多かれ少なかれ多段階式蒸発の可能性を損うことになる。

第２図に示される実施態様の利点は、第１吸収段階に吸収された空気汚染物質が 、たとえあるにしても、吸収液の全てを汚染することはないということである。

“第１”回路内の液体のみが浄化されねばならない。

勿論、本発明は３つの吸収段階および３つの蒸発段階を使用することに限定され ず、有力な条件および希望する結果によって特定のケースごとに段階の数を自由 に選択することができる。

本発明はまた、オーブンシステムの吸収によって空気が処理される場合に限定さ れず、外部熱交換によるクローズドシステムにも適用され得るもので、その場合 は、循環する気体集団によりまたは吸収熱ポンプ技術に適した複合媒体の揮発性 部分からの蒸気のみによって吸収が行なわれる。

本発明は次のような実施例によって例証される。

支−１−１ 温度３５℃および相対湿度９０％の空気が、第１図に示されるような装置で処理 される。空気の量は１０口、０００ｋｇ／ｈである。吸収液は重量で３０％の酢 酸ナトリウムおよび重量で７０％の酢酸カリウムから成る境涯合物の水溶液であ る。冷却水温度は２８℃である。蒸発装置から出る濃縮塩水（３，２００ｋｇ／ ｈ　’ｉは、重量でおよそ７２％の塩分濃度を有する。吸収装置内でこの塩水は 向流式に空気中へ移動し、それによって第１吸収段階では重量でおよそ４０％の 最終濃度まで希釈される。吸収された水の量は２．６００ｋｇ／ｈで、各段階で 実質上同じ量の水が吸収される。

吸収装置から出る希薄塩水は、三段階式蒸発器内で濃７６（再生）されるが、３ 段階における沸点はそれぞれ２０５℃、１３５℃および１１０℃である０本実施 例では、第１蒸発段階は天然ガスによって直接的に加熱される。最終蒸発段階か ら出る蒸気は、水を加熱して温水を作るために熱を利用する熱交換器へ移動する 。塩水の再生に必要とされるエネルギーはおよそ７００Ｍｃａｌ／ｈである。

吸収装置における吸収はほとんど等温で行なわれ、吸収装置から出る空気は温度 が３０℃で、相対湿度は２５％である。この空気は断熱条件下で水の噴射によっ て再加湿されるが、水は、結果的に温度２２℃、相対湿度６０％という条件をも つ空気を生ずることになる量で噴射される。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．吸収工程中に濃縮する物質と同じ物質中に１つまたは複数の非揮発性成分を 含ませ、かつ、連続的に濃度の高くなる吸収液に、ステップバイステップ式に気 体を接触させることを冷却面で等温式にまたは殆ど等温式に行なわせ、そこで希 釈された吸収液を蒸発により濃縮して吸収装置へ再循環させることを特徴とする 気体調節の方法。
2. ２．吸収がステップバイスチップで、向流式に行なわれ、かつ希釈吸収液が多段 階式蒸発により濃縮されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ３．各吸収段階で得られた希釈吸収液が、吸収装置と同数の段階を有する多段階 式蒸発装置の対応する段階で濃縮されることを特徴とする請求項１に記載の方法 。
4. ４．気体が空気であり、吸収液が１つまたはそれ以上の塩の成分を含む水溶液で あり、結果的に生じた低湿度を有する空気が水の噴射によって希望する湿度まで 再加湿され、そこで同時に空気が水の蒸発により希望する温度まで冷却されるこ とを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。