JPH06105140B2 - 吸収ユニット及び該吸収ユニットの作動法 - Google Patents

吸収ユニット及び該吸収ユニットの作動法

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JPH06105140B2
JPH06105140B2 JP58022235A JP2223583A JPH06105140B2 JP H06105140 B2 JPH06105140 B2 JP H06105140B2 JP 58022235 A JP58022235 A JP 58022235A JP 2223583 A JP2223583 A JP 2223583A JP H06105140 B2 JPH06105140 B2 JP H06105140B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ヒートポンプ及び蓄熱器として同時に併用さ
れる吸収ユニット並びに該吸収ユニットの作動法に関す
るものである。
［従来の技術］ 吸収ユニットの基礎的な熱力学的原理はほぼ100年来公
知になっており、かつ極めて単純な周期的に作動する
（断続稼働式）冷凍機から、今日なお製造されている連
続的に作動する吸収式冷凍機へと発展するに至ってい
る。弗素化炭化水素の発見と、これに伴うコンプレッサ
技術の改良は、第２次大戦後に圧縮式冷凍機の開発を可
能にし、該圧縮式冷凍機は、周期的に作動する冷凍機を
完全に追放し、また若干の適用技術分野例えばキャンプ
用冷蔵庫又は水冷式クーラーを除いて連続作動式冷凍機
をも追放するに至った。
1973〜1974年のエネルギ危機に起因したエネルギ経費の
高騰は、家庭用冷蔵庫に倣った加熱方式を有する電気駆
動式の圧縮式冷凍機を採用するに至らせた。必然的に発
電所の効率に関連したこのような加熱方式の総効率は、
慣用の改良された加熱方式に対比して個々の事例におい
て極く僅かに高いに過ぎず、それゆえに一次エネルギ
（燃料油、燃料ガス、石炭）で直接に連続駆動される吸
収式冷凍機の構想が改めて脚光を浴びるようになった。
連続作動する吸収ユニットの利点は、発電所のエネルギ
損失を避けることによって総出力係数及び効率を1.3倍
の値にまで高めることができる点にある。
両システム、すなわち圧縮式冷凍機と連続作動する吸収
式冷凍機とが元々は、連続的に冷気を発生させるために
構想されたものである以上、加熱系に採用する場合には
幾多の点で不適当であることが判った。
ヒートポンプと冷凍機もしくは吸収式冷却装置との根本
的な相違点はその利用分野にある。冷凍機から要求され
ていることは、できるだけ一定の冷却レベルで連続的な
冷凍作用を行なうことである。当該形式の冷凍機から生
じた廃熱は例外的な場合にしか再利用されないので、廃
熱の量及び温度は大して重要な問題ではない。
これは、廃熱が「利用」熱となるヒートポンプとは全く
異なっている。この利用熱は天候が低温である場合に
は、より高い温度レベルで、かつ、より多量な量で利用
できるものでなければならない。しかしこのような天候
条件下では熱源の温度、すなわち冷凍機の場合の冷却温
度は特に低い。それ故に、このことは取りも直さず、有
用熱の需用量が高い場合には有効温度と熱源温度との差
が互いに大きいことを意味している。更に両温度は互い
に無関係に著しい変動に曝されており、該変動は天候条
件並びに熱消費機器の挙動に関連している。従って一般
に、熱源からの熱供給が充分な場合には有用熱に対する
要求が課されることはないが、有用熱の需要量が高い場
合には熱源の供給熱が消尽されていることが多い。この
ような稼働条件下では連続的に稼働する機器の性能値は
著しく低下する。その結果有効熱の発生が低下すること
になり、この低下は、付加的な蓄熱容量を設定しかつ／
又は補助的な加熱系に切換えることによって補償されね
ばならない。
経済的な性能値を必要とするにも拘らず熱源温度が低い
ことに基づいて、従来設置されているすべてのヒートポ
ンプ系の有用熱温度は60℃以下の温度値に制限されてい
る。
このような温度制限は、新規建造物内に経済的に設置で
きるような低温加熱系の採用を要求する。旧建造物及び
衛生設備におけるヒートポンプの採用は、例外的な場合
にしか可能ではなかった。
今日市場に出回っているすべての吸収式ヒートポンプ
は、有毒性かつ可燃性の物質対偶であるアンモニア／水
を充填した連続稼働機器である。法規に則したアンモニ
ア最大許容量は、ヒートポンプの採用にとって好ましく
ない特定の切換え回路装置を必要とする。また吸収式冷
凍技術に基づいて公知になっている危険の少ないその他
の物質対偶は、ヒートポンププロセスにとって余り効果
的でないと判った。
摩耗発生率の高い溶剤ポンプに要するエネルギ消費量を
考慮した場合、メーカー仕様書表示によれば、該溶剤ポ
ンプによって得られる性能値は1.3である。しかしなが
ら実地の使用において熱源温度が低く、有用熱の需用量
が変動する場合、あるいは稼働が周期的である場合、こ
の性能値は達成不能である。
更に前記形式の機器は平均的な有用熱需用量を考慮して
設計されており、従って該平均的な需用量は有用熱需用
量が高くなると、付加的な熱源を必要とする。これによ
って設備費と設置床スペースが倍増することになる。そ
れというのは付加装置は最大熱需用量を考慮して設計さ
れねばならないからである。
一面において熱源からの熱供給量を、他面においては一
次エネルギを一層経済的に利用できる時間帯に有用熱需
用量を良好に活用できるようにするために、西独国特許
出願公開第2523429号明細書によれば、熱源からの熱を
特別の蓄熱剤に蓄えて、後に低料金の夜間電流を使用し
て電気作動式圧縮式ヒートポンプによって有用熱用蓄熱
器に移送することが提案されている。しかしながら一般
には前記提案は蓄熱器のサイズの点で必ずしも実現でき
るとは限らない。それというのは有用熱温度が低い場合
には、蓄熱器の熱交換装置において必要とする温度勾配
が小さいだけでなく、蓄熱剤の効果的な温度域拡張が殆
ど不可能だからである。
10年来効果的に採用されている蓄熱器は、低料金電流に
よって稼働される「夜間電流式蓄熱器」である。軽負荷
／低料金時間帯では、この場合蓄熱剤は600℃以上の温
度に加熱される。次いで有用熱需用量は低料金時間帯外
の昼間（高料金時間帯）に蓄熱剤の熱量から取り出され
る。しかしながら熱絶縁の強化にも拘らず高い蓄熱器温
度のために、高い熱損失が生じる。これによってヒート
ポンプ効果を奏することは不可能である。
またヒートポンプ用の駆動エネルギを充分に高い温度で
蓄えるために断続的に稼働する吸収式蓄熱器が欧州特許
出願公開第00262557号明細書に基づいて公知になってい
る。しかしながら当該吸収蓄熱器の構造は開式であり、
熱源からの熱を蓄熱するようにはなっていない。「準連
続式に稼働する」ためには、経費高の２つの別個の蓄熱
器が必要になる。
すべての公知の冷凍機器の目的は、可能な限り外部から
の操作干渉なしに冷却室内の温度を一定に保つことであ
る。また凝縮器及びボイラ吸収器から出る廃熱を再利用
しようとする装置においても、冷却温度の制御装置は最
適の冷気を発生させるように設計されている。
ドイツ国特許第596308号明細書には、周期的に稼働する
吸収式冷凍ユニットにおける凝縮又は吸収によって高温
水準備装置が開示されている。しかしながらこの場合
は、冷却効果を損わないためにサーモスタット式制御装
置が温水を、使用することなく放出させるようになって
いる。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明の課題は、ヒートポンプとしてだけでなく蓄熱器
としても同時に併用できるようにし、かつ熱源からの熱
温度をヒートポンプ効果によって有用温度に高め、か
つ、駆動に要する吸収熱と一緒に蓄熱できるようにし、
しかも有用熱の放出を吸収ユニットの稼働段階には全く
関係なく制御できるように吸収ユニットを構成しかつ該
吸収ユニットの作動法を提供することである。
［課題を解決するための手段］ 前記課題を解決する本発明の構成手段は、作動媒体を沸
騰蒸発させて吸収するための吸収剤を収容した、吸収ユ
ニットの１構成要素を形成する少なくとも１つのボイラ
吸収器と、蓄えられた熱量を前記吸収剤から前記ボイラ
吸収器の外部へ輸送するために該ボイラ吸収器内に配置
されていて前記吸収剤と連絡する熱交換ユニットと、前
記吸収剤から放出された作動媒体を受け取って凝縮する
ために前記ボイラ吸収器に接続されている凝縮器と、凝
縮した作動媒体を受け取るために前記凝縮器に接続され
ている貯蔵タンクと、前記ボイラ吸収器から熱消費機器
への放熱を制御するための制御エレメントとから成り、
前記制御エレメントが、前記ボイラ吸収器内の圧力条件
と、放出される利用熱の放出時間、温度及び出力とを測
定できるように前記ボイラ吸収器と前記熱消費機器との
間に接続された放熱調節器として構成されており、かつ
作動制御機構が、熱交換媒体の蒸発圧を制御するために
前記の放熱調節器とボイラ吸収器との間に接続されてお
り、かつ熱交換媒体が作動媒体である点にある。
本発明によれば加熱系内に配置されている放熱調節器
は、慣用のフィラメント型加熱調節器の機能も引受ける
ので、採用頻度の高い混合弁装置を省くことができる。
これによって構造の付加的な単純化が得られると共に、
設備費も節減される。
更に作動制御機構を前記のように構成すれば、作動制御
力を最小限に減少することが可能になる。吸収剤温度
が、吸収に基づいて、又は加熱による放散動作中に、あ
るいは利用熱需用量の減少時に昇温した場合、熱交換媒
体の液注レベルは、熱交換ユニット内の圧力上昇に基づ
いて低下するか、あるいは完全に消滅することすらあ
る。このような場合、凝縮器内へ侵入する作動媒体蒸気
量が少ないために凝縮器温度も低下する。このために熱
消費機器への熱放出が再開または増大された場合に、熱
交換器内の圧力は、放熱調節器が熱交換ユニットの熱交
換媒体の補填によって圧力を再びバランスするまで降下
することになる。
熱交換ユニットは本発明では蒸気導管を介して凝縮器に
接続されている。これによってボイラ吸収器からの利用
熱を、冷却動作段階中及び吸収動作段階中に熱消費機器
へ移送することができるという利点が得られる。熱消費
機器端部において付加的な熱交換器並びに利用熱を放出
するために別個の制御器を設ける必要はなくなる。吸収
動作段階時にはボイラ吸収器は熱消費機器から切り離さ
れる。
この吸収動作段階中は吸収圧は凝縮器圧よりも低いの
で、遮断機構が設けられている。該遮断機構としては逆
止弁を設ければ充分である。放散熱の制御されない放散
動作段階中に、利用熱の放出要求がないためにボイラ吸
収器内の圧力が放熱調節器によって制御される凝縮器圧
を上回った場合には、前記遮断機構は、ボイラ吸収器と
凝縮器との間の蒸気導管内に組込まれねばならない。こ
の場合遮断機構は利用熱の放出を制御する。
前記ボイラ吸収器を、それぞれ独自に作動可能な同一構
成の複数のボイラ吸収ユニットから構成することも考え
られる。ボイラ吸収器を複数のボイラ吸収ユニットに分
割することによって、軽量のボイラ吸収ユニットを設置
場所への搬送・操作が簡便になり、組付けが容易にな
り、かつ局所的な空間事情へのフレキシブルな適合が得
られる。また真空導管を介して所望のように連結可能又
は組合せ可能な標準化された同一構成部品の数が制約さ
れている場合には、所望のサイズの蓄熱器を、あらかじ
め大量生産されている標準ボイラ吸収ユニットの使用に
よって段階的に建造していくことが可能である。低重量
を維持して操作を容易にするために、ボイラ吸収ユニッ
トの組付け後に該ボイラ吸収ユニットに吸収剤を装填す
ることも可能である。また複数のボイラ吸収ユニットを
設置する場合には、所望の数の吸収ユニットを、如何な
る作動段階にあっても（例えば夏期操業時）実際の熱需
用量に関連して休止状態にし得るようにする（あるいは
すべての吸収ユニットを遮断できるようにする）のが有
利である。
本発明では、吸収剤としてはゼオライトと水とを組合せ
た吸収剤を使用するのが有利である。ゼオライトタイプ
の中でも、蒸気圧が充分に低下した場合に高い熱安定性
と共に大きな水吸収能を有しているようなゼオライトタ
イプが特に適している。少なくとも部分的にはマグネシ
ウムイオンとイオン交換を行なったタイプの、ゼオライ
トNA−Ｙを設けるのが効果的と判った。またゼオライト
は18重量％よりも少ない結合剤又は変換によって生成し
た副生成物を含有しているのが有利である。その場合該
ゼオライトは、複数の流路を有する固相体として成形さ
れ、かつ／又はゼオライト表面が熱交換ユニットの表面
に幾何学的に適合するように成形されているのが、殊に
有利と判った。少なくとも一方の熱交換ユニットとボイ
ラ吸収器の壁を前記ゼオライト上に緊密に圧着するため
に大気圧を使用するのが有利である。
ゼオライトは粉末状又は粒状の形で市販されている。最
大性能値は18重量％よりも少ない比率の結合剤を含んだ
ゼオライトによって得られる。ゼオライトの低い熱伝導
性は本発明によれば、最小可能比率の結合剤を使用して
ゼオライトを固相体にプレス成形することによって改善
される。この場合ゼオライトの形状は熱交換器表面に適
合するように成形されるか、あるいは熱交換器表面に固
定的に接合される。流入・流出する水蒸気の圧力低下を
可能な限り小さくするために、適当な流路が設けられね
ばならない。
その他の固体吸収剤とは異なってゼオライトは吸収時に
膨張することはない。これによって熱交換器をゼオライ
ト体に緊密に埋め込むことが可能になる。従ってゼオラ
イトと熱交換器とは１つの固定的な安定したユニットを
形成し、真空密な容器壁で遮蔽する必要がなくなる。た
だ熱交換器並びにボイラ吸収器周壁はゼオライトを真空
密に密閉すればよい。したがって外部過圧すなわち空気
圧は熱交換器をゼオライトに固定的に圧着するので、熱
伝達を一層改善することができる。
物質対偶としてのゼオライトと水は、それのみならず特
に、全く無毒性で不燃性であるという利点を有してい
る。鋼薄板に対比しても腐食が生じることもない。
有用熱温度が100℃以下である限り、装置全体は負圧範
囲にある。それ故に、経費の高くつく圧力容器、警報装
置及び過圧防止装置の必要はない。
特許請求の範囲第６項に記載した構成手段によって、高
価で大容積の蒸気遮断装置の必要がなくなるという利点
が得られる。蒸気室の液体流量弁は、逆止弁又はフロー
ト弁として低廉に構成することができる。
特許請求の範囲第７項及び第８項に記載のブライン液調
節器は、熱源からの熱の入力結合が有用熱取出しとは全
く無関係に行なわれるという格別の利点を有している。
効果的な性能値にとって決定的なことは吸収動作段階の
終期における熱源温度だけであり、それ以前の温度では
ない。従って熱源温度の強い変動が瞬間的な有用熱効率
又は有用熱温度に影響を及ぼすこともない。例えば冷却
プロセスからの高温廃水によってブライン液温度及び作
動媒体圧の突発的な上昇はブライン液調節器を応動させ
るに過ぎない。また本実施態様によれば、熱源温度が０
℃以下であっても吸収器への熱の入力結合が可能になる
ばかりでなく、添加混合物の蒸気圧を極度に低くするこ
とができる一方、ゼオライト内及びブライン液内の金属
陽イオンを等しくすることができるという利点が得られ
る。
特許請求の範囲第９項に記載の実施態様によれば、凝固
点よりも高い温度において蒸気室内の蒸発圧が、過度に
高い不凍剤濃度によって不当に低下させることがないと
いう利点が得られる。本発明によればブライン液の一部
分がブライン循環路の遮断可能な分岐路内に蓄えられる
一方、貯蔵タンクからの液相の作動媒体が補填装置によ
ってブライン循環路内へ再補填される。このようにして
蒸気室内で蒸発した作動媒体は再調節される。
特許請求の範囲第10項に記載の構成手段では、液相の作
動媒体が補填装置内へ流入する前に、例えば温水発生用
の熱交換器において冷却されることによって、性能値を
付加的に高めることが可能になる。この場合、蒸気室内
の熱量が冷えた作動媒体蒸気に伝達されるのが一層有利
である。この作動媒体蒸気はその比熱分を有用熱から必
要以上に受取ることもない。
更に本発明は吸収ユニットの作動法にも関し、その特徴
とするところは、吸収ユニットを１つの放散動作段階と
１つの冷却動作段階と、１つの吸収動作段階とで作動さ
せ、前記放散動作段階中に凝縮器から利用熱を取出す一
方、吸収剤の比熱から発生する利用熱を熱交換ユニット
を通して伝達し、かつ前記放散動作段階前又は放散動作
段階中に放熱調節器によって熱交換媒体を前記熱交換ユ
ニットから逆流させ、放散動作段階の終期には遮断機構
を閉止させて作動媒体蒸気をボイラ吸収器から、閉止可
能な作動媒体蒸気導管を介してボイラ吸収器内へ流入さ
せ、放散熱を供給しないようにした点にある。
この手段によって利用熱の加熱効率は放散熱の加熱効率
には無関係になり、これは吸収動作段階中にも行なわれ
るので、熱源からの熱を利用できない場合でも利用熱の
放出・供給が保証されれている。
本発明の方法によれば、熱源からの熱を吸収剤の熱量と
して蓄えることが可能である。熱源からの過剰に供給さ
れた熱量を利用できる場合には、該過剰熱は即座に利用
熱の温度レベルで蓄熱される。更にまた、放散動作段階
前又は放散動作段階中に、放熱調節器は熱交換媒体を熱
交換ユニットから還流させることができる。熱交換媒体
が放散熱によって無駄に蒸発されることがないので、こ
れによって性能値が改善される。
また遮断装置が閉止された、放散動作段階の終期におい
てボイラ吸収器からの作動媒体蒸気は、閉止可能な作動
媒体蒸気導管を介してボイラ吸収器内へ流入することが
できる。これによって放散動作段階の終期又は冷却動作
段階の開始時に、作動媒体はブライン液内で凝縮され、
かつ、ボイラ吸収器から取出された熱量は蒸発ユニット
を介してもう１つのボイラ吸収器へ伝達される。その結
果、脱ガス範囲が一層広くなり、ひいては性能値が一層
高くなる。また間接的には蓄熱容量が増大する。それと
いうのは、放散熱消費量が等量であるにも拘らず、利用
熱量は増加しているからである。また放散動作段階の終
期に放散熱を供給しないようにする場合には、吸収剤の
温度は低下するが、脱ガス範囲は同時に広くなる。絶縁
層による熱損失は著しく低下するので、薄い絶縁層を適
用することが可能であり、これによって設備費並びに所
要スペースが減少する。また熱交換ユニットで発生され
た作動媒体蒸気を、閉止可能な作動媒体蒸気導管を介し
てボイラ吸収器へ流入せしめ、該ボイラ吸収器で吸収さ
せるようにすることによって、特別の利点が得られる。
吸収剤は冷却されるが、付加的に該吸収剤は等しい作動
媒体蒸気圧でより多量の作動媒体を吸収することがで
き、ひいては発生利用熱量を増大させることができる。
熱交換器から凝縮器へ通じる蒸気導管は、吸収剤温度を
利用熱温度以下に低下させうる点で、前記とは異なった
プロセスを生ぜしめるために閉止することができる。こ
れによって公知の２段階作動原理が極めて簡単に達成さ
れる。この方式によって熱源からの熱温度は２段の昇温
段階で利用熱温度のレベルに上昇されることになる。し
かも公知のプロセスとは異なって本発明の方法によっ
て、蓄熱容量及び性能値は著しく増大し、減少すること
はない。
本発明の方法は、熱交換ユニットを凝縮器から分離し作
動媒体蒸気を前記の熱交換ユニットから第２の熱交換ユ
ニットへ流動させて、該第２の熱交換ユニットで吸収さ
せるようにすることによって多段動作に拡張することが
できる。
更に異なった実施態様では、熱交換ユニットから到来す
る作動媒体蒸気を別の熱交換ユニットへ流入させ、かつ
更に過熱することも可能である。その結果、伝達される
熱量が放散熱の一部分であるため、更に高い性能値が得
られる。
また吸収動作段階中に低料金電力によってブライン循環
路を加熱することも可能である。このために低料金時間
中に使用される付加的な電気的な補助加熱系が設けら
れ、従って利用熱量は単に吸収熱量のみによって増大さ
れるに過ぎない。
また本発明の方法では、電気的な補助加熱なしに単なる
吸収熱量だけを利用することも可能である。これは、作
動媒体蒸気を熱交換ユニットから、開弁した遮断機構を
介してボイラ吸収器へ流入させ、該ボイラ吸収器の吸収
剤によって吸収させることによって実現される。吸収ユ
ニットの運転費は、夜間料金期間の利点ばかりでなく、
発電所の低料金・弱負荷期間、例えば一層経済的な週末
料金の利点も活用することによって更に低下させること
ができる。それというのは、この形式の吸収ユニットは
如何なるピーク電力の要求も有していず、かつ、ベース
負荷発電所は週末でも稼働しているからである。電力需
用量が比較的高いにも拘らず新たな発電所の建造の必要
はない。また石炭を使用する火力発電所も週末に稼働す
ることができるので、発熱原料として燃料オイルを通常
使用する加熱装置の代用を勧めることができる。
本発明の作動法によれば、経時的に見てボイラ吸収ユニ
ットの放散動作段階には冷却動作段階が続くが、ボイラ
吸収ユニットが蓄熱状態に保たれていない限りでは、放
散動作段階の後に、早目に吸収動作段階（冷却プロセ
ス）を開始するか、または熱源から発生する利用熱を取
出すことも可能である。従って利用可能な有効廃熱の損
失が生じることはなくなる。
本発明の作動法の別の顕著な利点は、吸収ユニットの動
作状態又は動作段階には全く無関係に熱源からの発生熱
を作業系内へチャージすることができることである。従
ってボイラ吸収器の内部作動媒体蒸気圧（Ps）がブライ
ン循環路の作動媒体蒸気圧（Pa）よりも小さい場合（Ps
＜Pa）には本発明では、ブライン液調節器によって蒸気
室を通してブライン液を通流させ、かつ吸収動作段階中
にブライン循環路に熱消費機器から給熱するようになっ
ている。これによって、温度変動が著しい場合でも工
場、職場及び家庭から生じるすべての形式の廃熱を中間
蓄熱なしに利用するとが可能になる。また廃物焼却炉か
ら発生した廃熱も有益に使用することができる。未だ使
用されてはいないがその他の可能熱源は自動車である。
高熱のエンジンブロックの熱量は、付加的な設備費を大
してかけることなしに冷却水循環路を介して吸収器へ伝
達される。このために、走行を終えて停止した自動車は
急速カップリングを介して蒸発装置の熱交換器と連結さ
れる。
また本発明の作動法によれば、熱消費機器は凝縮器から
有用熱を引き出したり、あるいは過剰熱をブライン循環
路へ放出したりすることができる。これは、吸収動作段
階中に熱消費機器から熱をブライン循環路へ供給するこ
とによって達成される。これによって熱消費機器の加熱
循環路は冷却循環路と成る。このことは取も直さず、冬
期には室内を暖房する同一のラジエータでもって、夏期
には凝縮器を迂回させることによって室内を冷房するこ
とができることを意味している。従ってごく僅かな経費
をかけるだけで慣用の暖房系を冷房系に変換することが
可能になる。凝縮器から放出される熱は例えば水泳用の
プールを加熱するために有利に適用することができる。
凝縮器が迂回されず、冷却作用が断念される場合には、
熱交換ユニットからの作動媒体蒸気が開弁した遮断機構
を介してボイラ吸収器内へ流入して吸収される場合と同
等の利点が得られる。
ボイラ吸収器の内部作動媒体蒸気圧（Ps）がブライン循
環路の作動媒体蒸気圧（Pa）よりも大きい場合（Ps＞P
a）には本発明では、ブライン液調節器によって蒸気室
を通してブライン液を通流させ、蒸気室の内部でブライ
ン液から取り出された熱でもって少なくとも１つの熱交
換器の凍結を防止し、前記熱を蒸発器の外部で蓄熱し、
かつ放散動作段階の終期又は冷却動作段階の開始期に作
動媒体をブライン液に凝縮し、かつボイラ吸収器ら取り
出された熱量を前記蒸発器を介して別のボイラ吸収器へ
伝達するようになっている。このような手段により、蒸
気室内部でブライン液から取り出された熱は、蒸発器の
外部で地下集積所や冷凍室などで蓄えられる。
本発明の方法によれば、吸収ユニットにおいて第１段階
で100℃以上の昇温を得ることが可能である。これによ
って１つのプロセス段階で氷と沸騰水とを同時に、ある
いは時間をずらして準備することが可能になる。これ
は、吸収動作段階中に利用熱の温度を100℃以上にし、
かつ蒸気室内部での蒸発温度を０℃以下にすることによ
って達成される。
本発明の装置において放散熱が、固体燃料、液体燃料又
は気体燃料を燃焼させることによって発生される場合、
固体廃物（例えば木材、藁、紙、塵埃など）の燃焼から
生じた廃熱が利用される。これによってバーナの稼働時
間は通常必要とされるバーナ稼働時間の1/4に減少され
る。固体燃料のための燃焼炉は、燃焼時間を中断する必
要がないので、１日当り又は週当り１回再装填されれば
よい。燃焼炉の遮断中、吸収ユニットは利用熱の供給を
受ける。利用熱の放出量が増大しない場合には（燃焼期
間中）、バーナ効率はほぼ３倍になる。それゆえに熱出
力が最小の場合でさえも、比較的高い効率で作動しかつ
有害物質の放出を減少させる比較的大型のバーナを設置
することが可能である。また開放煙道及びタイル製暖炉
を本発明の吸収ユニットに効果的に結合することも可能
である。
［実施例］ 次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説する。
第1c図には本発明による吸収器の基本構成が示されてい
る。
それ自体公知のボイラ吸収器10はその上部部分に吸収剤
12と熱交換ユニット11を有している。ボイラ吸収器の下
部部分には本発明によれば蒸気室14が設けられており、
該蒸気室は蒸発器30の一部分を同時に構成している。こ
の場合の蒸発器30は蒸気室14と熱交換器38とを別々に有
する周知の構造の循環式蒸発器である。本発明では利用
熱は熱消費機器50へ放熱される。放熱調節器41は、作動
制御機構40に作用しつつ、ボイラ吸収器40の稼働状態に
は全く無関係に凝縮器20への熱伝達を調節する。付加的
な遮断機構13は、吸収動作段階の間、熱源からの熱を熱
交換器38を介してボイラ吸収器10へ入力結合することが
できる。従って熱消費機器50における別の熱伝達部位60
（第1c図で破線で示す）は省くことができる。また吸収
器を稼働させるために貯蔵タンク21、補填装置34及びブ
ラインポンプ36が設けられている。第1a図乃至第1c図で
は図示を簡単にするために、稼働に絶対不可欠な構成要
素だけが、第1a図の放散（ストリッピング）動作段階を
出発点として示されている。
吸収器の稼働は次の３つの動作段階から成っている（第
1a図乃至第1c図）。
１ 放散動作段階（第1a図）： 作動媒体は、高温度状態にある放散熱を供給することに
よって吸収剤12から放出され利用熱温度において凝縮器
20で凝縮される。凝縮された作動媒体は貯蔵タンク21で
貯蔵される。吸収剤が最終温度に達すると、放散熱供給
は中断される。この放散動作段階では利用熱は凝縮器20
を介して熱消費機器50へ移送される。
２ 冷却動作段階（第1b図）： 熱交換ユニット11を介して吸収剤12に蓄えられた熱量が
熱消費機器50に放出される。これは熱担体循環路61（破
線で図示）を介してか又は本発明のようにやはり凝縮器
20を介して行なわれる。放熱調節期41は作動制御機構40
を介して熱交換ユニット11における作動媒体の蒸発圧を
調節する。その際吸収剤12は冷却され、かつ、ボイラ吸
収器10内の作動媒体蒸気圧を、動作開始時に生じた凝縮
器圧力以下に低下させる。
３ 吸収動作段階（第1c図）： ボイラ吸収器10内の作動媒体蒸気圧が蒸発装置30内の作
動媒体蒸気圧以下に低下すると直ちに吸収動作段階が開
始される。ブライン循環路35から到来する低温度の作動
媒体は蒸気室14内で蒸発しかつ吸収剤12内へ流入し、そ
こで、より高い温度で吸収されかつその吸収熱を放出す
る。冷却されたブライン液は熱交換器38内で加熱され、
改めて蒸気室14へ導かれる。蒸気室14内で蒸発した作動
媒体分は前以て補填装置34において貯蔵タンク21から補
填される。吸収熱はこの吸収動作段階で冷却動作段階と
同等の形式で熱消費機器50へ導かれる。
第２図には、第1c図に付設された複数ユニットのボイラ
吸収器の回路図が示されている。
本実施例では熱交換ユニット11,11aは電気加熱装置17,1
7aを備えている。ただ遮断機構13,13aの上流側の吸収剤
部分16,16aだけは加熱されない。
放熱側で貯蔵タンク21には凝縮器20とウォータジャット
ポンプ22が前置されている。貯蔵タンク21の下端部で放
熱調節器41は作動制御機構40を介して熱交換ユニット1
1,11aへの出口を調節する。
作動媒体導管は前記の作動制御機構から蒸発器30へ達し
ており、該蒸発器は本発明では遮断可能な分岐路33を有
するブライン循環路35と補填装置34とブラインポンプ36
とを備えている。前記ブライン循環路は液体流量弁18,1
8a;19,19aとブライン液調節器37とを介して蒸気室14,14
aと接続している。両ボイラ吸収器10,10aは２本の作動
媒体蒸気導管42,44を介して接続されている。
吸収剤12は低料金時間中に電気加熱装置17によって加熱
されるのが有利である。その際に解放される作動媒体蒸
気はボイラ吸収器10内の圧力を凝縮器圧以上にまで高め
る。いまや遮断機構13は凝縮器20に通じる蒸気導管を解
放することができる。
この放散動作段階中には蒸気室14内には作動媒体蒸気だ
けが在る。それというのは液体流量弁18,19がブライン
循環路35を中断するからである。吸収剤12から放出され
て凝縮器20内で熱消費機器50へ放熱しつつ凝縮された作
動媒体は貯蔵タンク21に収集される。ウォータジェット
ポンプ22は本発明によれば凝縮不能のガスを凝縮器20か
ら除去する。
放散動作段階の終期に遮断機構13は凝縮器20へ通じる導
管を閉止する。放熱調節器41は今や熱消費機器50によっ
て制御されて、貯蔵タンク21から液状の作動媒体を熱交
換ユニット11へ流入させる。該熱交換ユニットで作動媒
体は蒸発し、その際に吸収剤12は下から上へ冷却してい
く。ボイラ吸収器10内の蒸気圧は、遮断機構13が閉止状
態にあることによって今や低下することができる。該蒸
気圧がブライン液の蒸発圧以下に低下すると直ちに、液
体流量弁18及び19はブライン液調節器37によって制御さ
れて蒸気室14へ通じるブライン循環路35を解放する。作
動媒体はこの蒸気室14内で蒸発して、その吸収熱を、よ
り高い温度で吸収剤12内に蓄熱するか、もしくは該吸収
熱を熱交換ユニット11を介して凝縮器20に放出する。
補填装置34は、必要に応じて貯蔵タンク21から、蒸気室
内で蒸発した分の水をブライン循環路35内へ補填流入さ
せる。
蓄熱容量を一層高めるために、凝縮器20を熱交換ユニッ
ト11から遮断し、該熱交換ユニット11からの作動媒体蒸
気を、遮断可能な作動媒体蒸気導管42を介してボイラ吸
収器10a内へ導くことによって、吸収剤12は利用温度以
下に冷却される。作動媒体蒸気圧がより高いことに基づ
いてボイラ吸収器10a内の吸収剤12aは一層吸収すること
ができ、かつ本発明によれば解放熱を熱交換ユニット11
aを介して熱消費機器50に供給することができる。
吸収動作段階中に、熱源からの熱を蒸発器30を介して吸
収ユニット系内へ入力結合することができない場合は、
作動媒体蒸気の部分流を遮断機構13を介してボイラ吸収
器10内へ流入させて吸収剤12によって吸収させることに
よって、前記熱量はボイラ吸収器10の熱交換ユニット11
から取り出される。
【図面の簡単な説明】
第1a図、第1b図及び第1c図は本発明による吸収ユニット
の順次に続く３つの動作段階の原理的な構成図、第２図
は２ユニットのボイラ吸収器を備えた吸収ユニットの実
施例を示す構成図である。 ［符号の説明］ 10,10a……ボイラ吸収器、11,11a……熱交換ユニット、
12,12a……吸収剤、13,13a……付加的な遮断機構、14,1
4a……蒸気室、16,16a……吸収剤部分、17,17a……電気
加熱装置、18,18a;19,19a……液体流量弁、20……凝縮
器、21……貯蔵タンク、22……ウォータジェットポン
プ、30……蒸発器、33……遮断可能な分岐路、34……補
填装置、35……ブライン循環路、36……ブラインポン
プ、37……ブライン液調節器、38……熱交換器、39……
蒸気導管、40……作動制御機構、41……放熱調節器、42
……作動媒体蒸気導管、43……付加的な熱交換器、44…
…作動媒体蒸気導管、46……熱交換器、50……熱消費機
器、60……熱伝達部位

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ヒートポンプ及び蓄熱器として同時に併用
    される吸収ユニットにおいて、 作動媒体を沸騰蒸発させて吸収するための吸収剤（12）
    を収容した、吸収ユニットの１構成要素を形成する少な
    くとも１つのボイラ吸収器（10）と、 蓄えられた熱量を前記吸収剤（12）から前記ボイラ吸収
    器（10）の外部へ輸送するために該ボイラ吸収器内に配
    置されていて前記吸収剤（12）と連絡する熱交換ユニッ
    ト（11）と、 前記吸収剤（12）から放出された作動媒体を受け取って
    凝縮するために前記ボイラ吸収器（10）に接続されてい
    る凝縮器（20）と、 凝縮した作動媒体を受け取るために前記凝縮器（20）に
    接続されている貯蔵タンク（21）と、 前記ボイラ吸収器（10）から熱消費機器（50）への放熱
    を制御するための制御エレメントとから成り、 前記制御エレメントが、前記ボイラ吸収器（10）内の圧
    力条件と、放出される利用熱の放出時間、温度及び出力
    とを監視できるように前記ボイラ吸収器（10）と前記熱
    消費機器（50）との間に接続された放熱調節器（41）と
    して構成されており、 作動制御機構（40）が、熱交換媒体の蒸発圧を制御する
    ために放熱調節器（41）とボイラ吸収器（10）との間に
    接続されており、かつ熱交換媒体が作動媒体であること
    を特徴とする、吸収ユニット。
  2. 【請求項２】蒸気導管（39）が熱交換ユニット（11）を
    凝縮器（20）と接続しており、前記蒸気導管が付加的な
    熱交換器（43）を有し、かつ逆止弁として構成された遮
    断機構（13）が、ボイラ吸収器（10）と凝縮器（20）と
    の間の蒸気導管内に組込まれている、特許請求の範囲第
    １項記載の吸収ユニット。
  3. 【請求項３】２つのそれぞれ独自に作動される同一構成
    のボイラ吸収器（10,10a）が、閉止可能な作動媒体蒸気
    導管（44）によって互いに接続されており、かつ一方の
    熱交換ユニット（11）が、第２の閉止可能な作動媒体蒸
    気導管（42）を介して他方のボイラ吸収器（10a）と接
    続されている、特許請求の範囲第１項記載の吸収ユニッ
    ト。
  4. 【請求項４】吸収剤（12）がゼオライトNa−Ｙである、
    特許請求の範囲第１項記載の吸収ユニット。
  5. 【請求項５】吸収剤（12）が少なくとも部分的に、マグ
    ネシウムイオンとイオン交換されたゼオライトNa−Ａで
    あり、該ゼオライトが、18重量％よりも少ない結合剤又
    は変換によって生成した副生成物を含有しており、かつ
    該ゼオライトが複数の流路を有する固相体として成形さ
    れかつ／又はゼオライト表面が熱交換ユニット（11）の
    表面に幾何学的に適合するように成形されており、かつ
    少なくとも一方の熱交換ユニット（11）とボイラ吸収器
    の壁が大気圧によって前記ゼオライト上に緊密に圧着さ
    れている、特許請求の範囲第１項記載の吸収ユニット。
  6. 【請求項６】蒸発器（30）がボイラ吸収器（10）と接続
    されており、かつボイラ吸収器の部分としての蒸気室
    （14）と、開弁時には該蒸気室（14）を蒸発器（30）と
    接続し、また閉弁時には前記の蒸気室（14）と蒸発室
    （30）との間の通路を閉止して、前記蒸気室（14）から
    のブライン液の放出を可能にする液体流量弁（18,19）
    とを含んでいる、特許請求の範囲第１項記載の吸収ユニ
    ット。
  7. 【請求項７】蒸気室（14）を通流するブライン液流が、
    ブライン循環路（35）の作動媒体蒸気圧（Pa）をボイラ
    吸収器（10）の内部の作動媒体蒸気圧（Ps）と比較する
    ブライン液調節器（37）によって制御される、特許請求
    の範囲第６項記載の吸収ユニット。
  8. 【請求項８】ブライン循環路（35）が、少なくとも１つ
    の熱交換器（38）と作動媒体用の補填装置（34）とを有
    し、ブライン液が作動媒体と、凝固点を低下させる添加
    剤とから成る混合物であり、該混合物が、ゼオライトの
    陽イオンに等しい陽イオンを有する塩又は塩基を含有し
    ている、特許請求の範囲第６項記載の吸収ユニット。
  9. 【請求項９】ブライン循環路（35）が、ブライン液の少
    なくとも一部分を蓄えることのできる分岐路（33）を有
    し、該分岐路が前記ブライン液の構成部分である作動媒
    体の濃度を制御するための遮断機構を有している、特許
    請求の範囲第８項記載の吸収ユニット。
  10. 【請求項１０】作動媒体導管が貯蔵タンク（21）と補填
    装置（34）とを接続しており、該作動媒体導管内に配置
    された少なくとも１つの熱交換器（46）が蒸気室（14）
    の蒸気部分と接続されている、特許請求の範囲第８項記
    載の吸収ユニット。
  11. 【請求項１１】ウォータジェットポンプ（22）が凝縮器
    （20）に接続されている、特許請求の範囲第１項記載の
    吸収ユニット。
  12. 【請求項１２】吸収ユニットを１つの放散動作段階と１
    つの冷却動作段階と１つの吸収動作段階とで作動させ、
    前記放散動作段階中に凝縮器（20）から利用熱を取出す
    一方、吸収剤（12）の熱量から発生する利用熱を熱交換
    ユニット（11）を通して伝達し、かつ前記放散動作段階
    前又は放散動作段階中に放熱調節器（41）によって熱交
    換媒体を前記熱交換ユニット（11）から逆流させ、放散
    動作段階の終期には遮断機構（13）を閉止させて作動媒
    体蒸気をボイラ吸収器（10）から、閉止可能な作動媒体
    蒸気導管（44）を介してボイラ吸収器（10a）内へ流入
    させ、放散熱を供給しないことを特徴とする、吸収ユニ
    ットの作動法。
  13. 【請求項１３】吸収動作段階中に吸収剤（12）の熱量か
    ら発生する利用熱を熱交換ユニット（11）を通して伝達
    し、熱源から到来する熱を吸収剤（12）の熱量として蓄
    えるように、吸収ユニットを作動させる、特許請求の範
    囲第12項記載の吸収ユニットの作動法。
  14. 【請求項１４】熱交換ユニット（11）において発生した
    作動媒体蒸気を閉止可能な作動媒体蒸気導管（42）を介
    してボイラ吸収器（10a）内へ流入させて該ボイラ吸収
    器内に吸収させ、前記熱交換ユニット（11）から凝縮器
    （20）に通じる蒸気導管を閉止し、かつ、熱交換ユニッ
    ト（11a）を前記凝縮器（20）から遮断して、前記熱交
    換ユニット（11a）からの作動媒体蒸気を更に第２のボ
    イラ吸収器（10a）内へ流入させて吸収させる、特許請
    求の範囲第13項記載の吸収ユニットの作動法。
  15. 【請求項１５】吸収動作段階中にブライン循環路（35）
    を低料金電力によって加熱する、特許請求の範囲第12項
    記載の吸収ユニットの作動法。
  16. 【請求項１６】ボイラ吸収器（10）の内部作動媒体蒸気
    圧（Ps）がブライン循環路（35）の作動媒体蒸気圧（P
    a）よりも小さい場合（Ps＜Pa）、ブライン液調節器（3
    7）によって蒸気室（14）を通してブライン液を通流さ
    せ、かつ吸収動作段階中にブライン循環路（35）に熱消
    費機器（50）から給熱する、特許請求の範囲第12項記載
    の吸収ユニットの作動法。
  17. 【請求項１７】ボイラ吸収器（10）の内部の作動媒体蒸
    気圧（Ps）がブライン循環路（35）の作動媒体蒸気圧
    （Pa）よりも大きい場合（Ps＞Pa）、ブライン液調節器
    （37）によって蒸気室（14）を通してブライン液を通流
    させ、蒸気室（14）の内部でブライン液から取り出され
    た熱でもって少なくとも１つの熱交換器（38）の凍結を
    防止し、前記熱を蒸発器（30）の外部で蓄熱し、かつ放
    散動作段階の終期又は冷却動作段階の初期に作動媒体を
    ブライン液に凝縮し、かつボイラ吸収器（10）から取り
    出された熱量を前記蒸発器（30）を介して別のボイラ吸
    収器（10a）へ伝達する、特許請求の範囲第12項記載の
    吸収ユニットの作動法。
  18. 【請求項１８】蒸気室（14）の内部でブライン液から取
    り出された熱を、蒸発器（30）の外部で蓄え、かつ、ボ
    イラ吸収器（10）から取り出された熱量を、前記蒸発器
    （30）を介して別のボイラ吸収器（10a）へ伝達する、
    特許請求の範囲第17項記載の吸収ユニットの作動法。
  19. 【請求項１９】吸収動作段階時における利用熱の温度が
    100℃以上、また蒸気室（14）の内部の蒸発温度が０℃
    以下である、特許請求の範囲第12項記載の吸収ユニット
    の作動法。
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