JPH06201221A - 逆精留塔を有するヒートポンプ - Google Patents
逆精留塔を有するヒートポンプInfo
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- JPH06201221A JPH06201221A JP4893A JP4893A JPH06201221A JP H06201221 A JPH06201221 A JP H06201221A JP 4893 A JP4893 A JP 4893A JP 4893 A JP4893 A JP 4893A JP H06201221 A JPH06201221 A JP H06201221A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】逆精留塔で回収される熱量の温度を高くして、
可能な限り多くその熱量を再生蒸留塔への移動を図り、
熱効率を高める。 【構成】蒸留部１からのベーパーを凝縮器２０で凝縮し
た後、凝縮液を受けて蒸発器３０で蒸発し、この蒸発ベ
ーパーを逆精留塔４０の底部に導き、その逆精留塔４０
の底部の濃厚液を取出して蒸留部１に導き、再生蒸留塔
１０の下部からの希薄液を逆精留塔４０頂部に導く構成
とし、さらに再生蒸留塔１０上部および逆精留塔４０上
部に間接熱交換器４、４３をそれぞれ設けて、これらの
間に熱媒体を循環するようにしたヒートポンプにおい
て、逆精留塔１０の上部から冷媒ベーパーを取り出し
て、再生蒸留塔１０の再生・吸収熱交換器４より下方部
分に設けた再沸器６に導き、そのコンデンセートを再生
器２に供給する。
可能な限り多くその熱量を再生蒸留塔への移動を図り、
熱効率を高める。 【構成】蒸留部１からのベーパーを凝縮器２０で凝縮し
た後、凝縮液を受けて蒸発器３０で蒸発し、この蒸発ベ
ーパーを逆精留塔４０の底部に導き、その逆精留塔４０
の底部の濃厚液を取出して蒸留部１に導き、再生蒸留塔
１０の下部からの希薄液を逆精留塔４０頂部に導く構成
とし、さらに再生蒸留塔１０上部および逆精留塔４０上
部に間接熱交換器４、４３をそれぞれ設けて、これらの
間に熱媒体を循環するようにしたヒートポンプにおい
て、逆精留塔１０の上部から冷媒ベーパーを取り出し
て、再生蒸留塔１０の再生・吸収熱交換器４より下方部
分に設けた再沸器６に導き、そのコンデンセートを再生
器２に供給する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水−アンモニア系など
の気液平衡をもたない冷媒と吸収剤との組み合わせによ
る吸収式の複合ヒートポンプに関する。
の気液平衡をもたない冷媒と吸収剤との組み合わせによ
る吸収式の複合ヒートポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】ヒートポンプのシステムとしては、種々
のものが提案されている。水−アンモニアを冷媒および
吸収剤とする単効用のヒートポンプシステムとしては、
図示しないが、再生器、精留塔、凝縮器、過冷却器、蒸
発器、吸収器、この吸収器と再生器との間に設けた濃厚
液と希薄液との熱交換器を有するものがある。
のものが提案されている。水−アンモニアを冷媒および
吸収剤とする単効用のヒートポンプシステムとしては、
図示しないが、再生器、精留塔、凝縮器、過冷却器、蒸
発器、吸収器、この吸収器と再生器との間に設けた濃厚
液と希薄液との熱交換器を有するものがある。
【０００３】通常の吸収サイクルでは、吸収器は再生器
より低い温度で作動させるが、水−アンモニア系におい
て、溶液の濃度幅を増大させることで、吸収器内に再生
温度より高温の作動領域を作ろうとするものがある。す
なわち、再生塔上部および吸収塔上部に間接熱交換器を
それぞれ設けて、熱媒体を循環するするようにすること
で、吸収熱の一部を再生器の再生用に利用し、吸収潜熱
と蒸発潜熱の熱交換を行う自己再生型ヒートポンプが知
られており、これをＧＡＸ(Generator Absorber Heat E
xchanger) サイクルと呼ばれている。
より低い温度で作動させるが、水−アンモニア系におい
て、溶液の濃度幅を増大させることで、吸収器内に再生
温度より高温の作動領域を作ろうとするものがある。す
なわち、再生塔上部および吸収塔上部に間接熱交換器を
それぞれ設けて、熱媒体を循環するするようにすること
で、吸収熱の一部を再生器の再生用に利用し、吸収潜熱
と蒸発潜熱の熱交換を行う自己再生型ヒートポンプが知
られており、これをＧＡＸ(Generator Absorber Heat E
xchanger) サイクルと呼ばれている。
【０００４】また、吸収塔に熱交換器を設けて、吸収熱
を再生塔に導いて利用するものをＡＨＸ（Absorber Hea
t Exchanger)サイクルと、再生塔に熱交換器を設けて、
再生熱を吸収塔に導いて利用するものをＧＨＸ(Generat
or Heat Exchanger)サイクルと呼ばれている。
を再生塔に導いて利用するものをＡＨＸ（Absorber Hea
t Exchanger)サイクルと、再生塔に熱交換器を設けて、
再生熱を吸収塔に導いて利用するものをＧＨＸ(Generat
or Heat Exchanger)サイクルと呼ばれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述のＧＡＸサイクル
での課題は、吸収塔において発生する吸収熱を、いかに
効果的に再生塔（本発明に則すると再生蒸留塔）に移動
させるかである。
での課題は、吸収塔において発生する吸収熱を、いかに
効果的に再生塔（本発明に則すると再生蒸留塔）に移動
させるかである。
【０００６】しかしながら、従来の方法は、吸収塔およ
び再生塔に間接熱交換器をそれぞれ塔高さ方向に設け、
吸収塔の熱交換器の頂部側と再生塔の熱交換器の底部側
とを連結し、再生塔の熱交換器の頂部側と吸収塔の熱交
換器の底部側とを連結して熱交換を行っているが、各間
接熱交換器とそれぞれ対応する塔内の液との温度差が必
然的に有り、効率良く熱回収ができない。また再生塔内
で塔の高さ方向に段階的にしか熱を与えることができな
いので、その再生塔の構造が複雑となる。
び再生塔に間接熱交換器をそれぞれ塔高さ方向に設け、
吸収塔の熱交換器の頂部側と再生塔の熱交換器の底部側
とを連結し、再生塔の熱交換器の頂部側と吸収塔の熱交
換器の底部側とを連結して熱交換を行っているが、各間
接熱交換器とそれぞれ対応する塔内の液との温度差が必
然的に有り、効率良く熱回収ができない。また再生塔内
で塔の高さ方向に段階的にしか熱を与えることができな
いので、その再生塔の構造が複雑となる。
【０００７】一方、再生塔で利用でき得る最低温度は、
吸収塔の最低濃度に対応する再生塔の圧力に対応する温
度であり、吸収塔で発生する全熱量を再生塔に移動させ
ることはできない。その結果、再生塔内の沸騰温度より
低い温度の吸収塔内の熱量の移動はできない。
吸収塔の最低濃度に対応する再生塔の圧力に対応する温
度であり、吸収塔で発生する全熱量を再生塔に移動させ
ることはできない。その結果、再生塔内の沸騰温度より
低い温度の吸収塔内の熱量の移動はできない。
【０００８】したがって、本発明の主たる課題は、熱効
率を向上させるためには、吸収塔（逆精留塔）で回収さ
れる熱量の温度を高くして、しかも可能な限り多くその
熱量を再生蒸留塔への移動させることにある。
率を向上させるためには、吸収塔（逆精留塔）で回収さ
れる熱量の温度を高くして、しかも可能な限り多くその
熱量を再生蒸留塔への移動させることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題は、上部に蒸留
部および下部に再生器を有する再生蒸留塔、凝縮器、蒸
発器および逆精留塔とを備え、前記再生蒸留塔の塔頂部
からのベーパーを前記凝縮器で凝縮した後、凝縮液を受
けて前記蒸発器で蒸発し、この蒸発ベーパーを前記逆精
留塔の底部に導き、前記逆精留塔の底部の濃厚液を取出
して前記蒸留部に導き、前記再生蒸留塔の下部から希薄
液を前記逆精留塔頂部に導く構成とし、前記濃厚液と希
薄液との間で熱交換を図り、さらに再生蒸留塔上部およ
び逆精留塔上部に間接熱交換による再生・吸収熱交換器
をそれぞれ設けて、これらの間に熱媒体を循環するよう
にしたヒートポンプであって、前記逆精留塔の上部から
冷媒ベーパーを取り出して、前記再生蒸留塔の再生・吸
収熱交換器より下方部分に設けた再沸器に導き、そのコ
ンデンセートを前記再生器に供給する構成としたことで
解決できる。
部および下部に再生器を有する再生蒸留塔、凝縮器、蒸
発器および逆精留塔とを備え、前記再生蒸留塔の塔頂部
からのベーパーを前記凝縮器で凝縮した後、凝縮液を受
けて前記蒸発器で蒸発し、この蒸発ベーパーを前記逆精
留塔の底部に導き、前記逆精留塔の底部の濃厚液を取出
して前記蒸留部に導き、前記再生蒸留塔の下部から希薄
液を前記逆精留塔頂部に導く構成とし、前記濃厚液と希
薄液との間で熱交換を図り、さらに再生蒸留塔上部およ
び逆精留塔上部に間接熱交換による再生・吸収熱交換器
をそれぞれ設けて、これらの間に熱媒体を循環するよう
にしたヒートポンプであって、前記逆精留塔の上部から
冷媒ベーパーを取り出して、前記再生蒸留塔の再生・吸
収熱交換器より下方部分に設けた再沸器に導き、そのコ
ンデンセートを前記再生器に供給する構成としたことで
解決できる。
【００１０】さらに、上部に蒸留部および下部に再生器
を有する再生蒸留塔、凝縮器、蒸発器および逆精留塔と
を備え、前記再生蒸留塔の塔頂部からのベーパーを前記
凝縮器で凝縮した後、凝縮液を受けて前記蒸発器で蒸発
し、この蒸発ベーパーを前記逆精留塔の底部に導き、そ
の逆精留塔の底部の濃厚液を取出して逆精留塔の中段に
設けた逆精留塔熱交換器を通して間接熱交換を図った
後、前記蒸留部に導き、前記再生蒸留塔の下部から液を
再生蒸留塔中段に設けた再生蒸留塔熱交換器を通して間
接熱交換を図った後、前記逆精留塔頂部に導く構成と
し、さらに再生蒸留塔上部および逆精留塔上部に間接熱
交換による再生・吸収熱交換器をそれぞれ設けて、これ
らの間に熱媒体を循環するようにしたヒートポンプであ
って、前記逆精留塔の上部から冷媒ベーパーを取り出し
て、前記再生蒸留塔の再生・吸収熱交換器と再生蒸留塔
熱交換器との間に設けた再沸器に導き、そのコンデンセ
ートを前記再生器に供給する構成とすることもできる。
これらの場合において、前記蒸発器からのベーパーを機
械的圧縮機により昇圧して逆精留塔の底部に導くように
することができる。
を有する再生蒸留塔、凝縮器、蒸発器および逆精留塔と
を備え、前記再生蒸留塔の塔頂部からのベーパーを前記
凝縮器で凝縮した後、凝縮液を受けて前記蒸発器で蒸発
し、この蒸発ベーパーを前記逆精留塔の底部に導き、そ
の逆精留塔の底部の濃厚液を取出して逆精留塔の中段に
設けた逆精留塔熱交換器を通して間接熱交換を図った
後、前記蒸留部に導き、前記再生蒸留塔の下部から液を
再生蒸留塔中段に設けた再生蒸留塔熱交換器を通して間
接熱交換を図った後、前記逆精留塔頂部に導く構成と
し、さらに再生蒸留塔上部および逆精留塔上部に間接熱
交換による再生・吸収熱交換器をそれぞれ設けて、これ
らの間に熱媒体を循環するようにしたヒートポンプであ
って、前記逆精留塔の上部から冷媒ベーパーを取り出し
て、前記再生蒸留塔の再生・吸収熱交換器と再生蒸留塔
熱交換器との間に設けた再沸器に導き、そのコンデンセ
ートを前記再生器に供給する構成とすることもできる。
これらの場合において、前記蒸発器からのベーパーを機
械的圧縮機により昇圧して逆精留塔の底部に導くように
することができる。
【００１１】さらに、蒸発器からのベーパーを機械的圧
縮機により昇圧して逆精留塔の底部に導くようにするこ
ともできる。
縮機により昇圧して逆精留塔の底部に導くようにするこ
ともできる。
【００１２】
【作用】本発明における吸収塔として機能する逆精留塔
としては、従来の水−アンモニア系の吸収器とは異な
り、棚段や充填物などを装備した竪型塔の上部に冷媒ベ
ーパーの出口を設けたものを用いることができる。
としては、従来の水−アンモニア系の吸収器とは異な
り、棚段や充填物などを装備した竪型塔の上部に冷媒ベ
ーパーの出口を設けたものを用いることができる。
【００１３】反対にこの逆精留塔の上部には、この上部
圧力に対応する沸点に近い温度の吸収液（水−アンモニ
ア系の場合には熱水）を供給する。逆精留塔に下部に
は、蒸発器からの冷媒のベーパーを導き、逆精留塔内に
おいて上昇する冷媒（水−アンモニア系の場合にはアン
モニア）を上部から下降する吸収液と接触させ、この吸
収操作に伴う吸収熱よって吸収液を蒸発させ、蒸発ベー
パーを逆精留塔の上方へ移行させる。この操作を逆精留
塔内全体で繰り返し、塔頂の前記出口から冷媒のベーパ
ーを取り出すことができ、塔底からは吸収剤と冷媒の混
合物を取り出すことができる。
圧力に対応する沸点に近い温度の吸収液（水−アンモニ
ア系の場合には熱水）を供給する。逆精留塔に下部に
は、蒸発器からの冷媒のベーパーを導き、逆精留塔内に
おいて上昇する冷媒（水−アンモニア系の場合にはアン
モニア）を上部から下降する吸収液と接触させ、この吸
収操作に伴う吸収熱よって吸収液を蒸発させ、蒸発ベー
パーを逆精留塔の上方へ移行させる。この操作を逆精留
塔内全体で繰り返し、塔頂の前記出口から冷媒のベーパ
ーを取り出すことができ、塔底からは吸収剤と冷媒の混
合物を取り出すことができる。
【００１４】蒸発器に与えた熱量の７０〜９０％程度
が、逆精留塔の塔頂部から、冷媒ベーパーとして回収で
き、残りの熱量は逆精留塔の塔底側で回収できる。塔底
側では、外部冷却器を通る冷却媒体に熱を与えること
で、あるいは逆精留塔の中段に設けた逆精留塔熱交換器
を通して再生蒸留塔の蒸留部に導く過程で、逆精留塔の
上部から下降する液と間接向流接触させることにより回
収できる。
が、逆精留塔の塔頂部から、冷媒ベーパーとして回収で
き、残りの熱量は逆精留塔の塔底側で回収できる。塔底
側では、外部冷却器を通る冷却媒体に熱を与えること
で、あるいは逆精留塔の中段に設けた逆精留塔熱交換器
を通して再生蒸留塔の蒸留部に導く過程で、逆精留塔の
上部から下降する液と間接向流接触させることにより回
収できる。
【００１５】したがって、たとえば逆精留塔の下部の温
度が４０℃であり、逆精留塔の塔頂部分の圧力が１kgｆ
／cm2 である場合、飽和圧力に対応する高い温度、すな
わち１００℃のベーパーを逆精留塔から再生蒸留塔に供
給でき、かつ逆精留塔から再生蒸留塔に供給できる熱量
が大きなものとなる。その結果、再生蒸留塔では、この
高い熱量を受けて、冷媒の蒸発操作が行われる。
度が４０℃であり、逆精留塔の塔頂部分の圧力が１kgｆ
／cm2 である場合、飽和圧力に対応する高い温度、すな
わち１００℃のベーパーを逆精留塔から再生蒸留塔に供
給でき、かつ逆精留塔から再生蒸留塔に供給できる熱量
が大きなものとなる。その結果、再生蒸留塔では、この
高い熱量を受けて、冷媒の蒸発操作が行われる。
【００１６】一方、操作条件によっては、逆精留塔の中
段に逆精留塔熱交換器を設け、逆精留塔の底部からの濃
厚液を逆精留塔熱交換器に通して間接熱交換を図った
後、前記蒸留部に導き、再生蒸留塔の下部から希薄液を
再生蒸留塔中段に設けた再生蒸留塔熱交換器を通して間
接熱交換を図った後、逆精留塔頂部に導く構成とする
と、熱の有効利用をより図ることができる。
段に逆精留塔熱交換器を設け、逆精留塔の底部からの濃
厚液を逆精留塔熱交換器に通して間接熱交換を図った
後、前記蒸留部に導き、再生蒸留塔の下部から希薄液を
再生蒸留塔中段に設けた再生蒸留塔熱交換器を通して間
接熱交換を図った後、逆精留塔頂部に導く構成とする
と、熱の有効利用をより図ることができる。
【００１７】他方、蒸発器にブラインを通して冷凍機の
駆動源として本発明のヒートポンプを構成する場合に
は、特に蒸発器の操作温度を−１０℃〜−６０℃の範囲
とする場合には、逆精留塔の塔頂の温度も低下する。そ
の結果、逆精留して得られるベーパーの持っている熱を
再生蒸留塔に充分移行させることができない。
駆動源として本発明のヒートポンプを構成する場合に
は、特に蒸発器の操作温度を−１０℃〜−６０℃の範囲
とする場合には、逆精留塔の塔頂の温度も低下する。そ
の結果、逆精留して得られるベーパーの持っている熱を
再生蒸留塔に充分移行させることができない。
【００１８】一般に、前述のＧＡＸサイクルを有する自
己再生型ヒートポンプにおいて、凝縮器と蒸発器との温
度差（吸収器（逆精留塔）と再生蒸留塔との圧力差）に
よって成績係数（ＣＯＰ）が著しく変化する。すなわ
ち、図２に示すデューリング線図上において、ＧＡＸサ
イクルを適用する場合には、再生塔の吸収液の凝縮器へ
の供給部温度と吸収器の最高温度とのオーバーラップす
る範囲ＯＬ以外においては熱交換を行うことができな
い。逆に、凝縮器と蒸発器との温度差（吸収器（逆精留
塔）と再生蒸留塔との圧力差）を小さいすると、オーバ
ーラップする範囲ＯＬが広がるので、成績係数（ＣＯ
Ｐ）が高まる。なお、符号Ｇは再生器（再生蒸留塔）、
Ｃは凝縮器、Ｅは蒸発器、Ａは吸収器（逆精留塔）であ
る（以下同様）。
己再生型ヒートポンプにおいて、凝縮器と蒸発器との温
度差（吸収器（逆精留塔）と再生蒸留塔との圧力差）に
よって成績係数（ＣＯＰ）が著しく変化する。すなわ
ち、図２に示すデューリング線図上において、ＧＡＸサ
イクルを適用する場合には、再生塔の吸収液の凝縮器へ
の供給部温度と吸収器の最高温度とのオーバーラップす
る範囲ＯＬ以外においては熱交換を行うことができな
い。逆に、凝縮器と蒸発器との温度差（吸収器（逆精留
塔）と再生蒸留塔との圧力差）を小さいすると、オーバ
ーラップする範囲ＯＬが広がるので、成績係数（ＣＯ
Ｐ）が高まる。なお、符号Ｇは再生器（再生蒸留塔）、
Ｃは凝縮器、Ｅは蒸発器、Ａは吸収器（逆精留塔）であ
る（以下同様）。
【００１９】そこで、本発明の好ましい実施例において
は、蒸発器と吸収器（逆精留塔）との間に機械的圧縮機
を設けて、蒸発器での発生ベーパーを昇圧して逆精留塔
に供給する。
は、蒸発器と吸収器（逆精留塔）との間に機械的圧縮機
を設けて、蒸発器での発生ベーパーを昇圧して逆精留塔
に供給する。
【００２０】これによって、逆精留塔の圧力が高まり、
逆精留塔と再生蒸留塔との圧力差を小さくでき、逆精留
塔において昇圧状態での吸収操作によって蒸発温度が上
昇するので、蒸発温度と凝縮温度との差を小さくでき
る。デューリング線図上では、図３に示す態様である。
したがって、後述の実施例で示すように、成績係数の高
いヒートポンプシステムを構築できる。そして、再生蒸
留塔、凝縮器、逆精留塔は、効率の高い条件で操作し、
蒸発器のみを低圧（低温）で運転し、蒸発器で発生した
冷媒を機械的圧縮機で昇圧して、逆精留塔に供給する。
このとき、機械的圧縮機は、凝縮器を通す冷却水温度に
見合う凝縮圧力まで昇圧する必要はなく、逆精留塔の操
作圧力まで昇圧すれば足り、機械的圧縮機の圧縮比は小
さなものでよく、もって機械的圧縮機の能力も低いもの
で充分運転を行うことができ、経済的である。
逆精留塔と再生蒸留塔との圧力差を小さくでき、逆精留
塔において昇圧状態での吸収操作によって蒸発温度が上
昇するので、蒸発温度と凝縮温度との差を小さくでき
る。デューリング線図上では、図３に示す態様である。
したがって、後述の実施例で示すように、成績係数の高
いヒートポンプシステムを構築できる。そして、再生蒸
留塔、凝縮器、逆精留塔は、効率の高い条件で操作し、
蒸発器のみを低圧（低温）で運転し、蒸発器で発生した
冷媒を機械的圧縮機で昇圧して、逆精留塔に供給する。
このとき、機械的圧縮機は、凝縮器を通す冷却水温度に
見合う凝縮圧力まで昇圧する必要はなく、逆精留塔の操
作圧力まで昇圧すれば足り、機械的圧縮機の圧縮比は小
さなものでよく、もって機械的圧縮機の能力も低いもの
で充分運転を行うことができ、経済的である。
【００２１】一方、再生蒸留塔からのベーパーを機械的
圧縮機により昇圧して凝縮器に導くこともできる。この
図４に示す態様例の採用の可否は、主に、利用可能な熱
源と電力費によって決定され、高温熱源（約１４０℃以
上）が大量にある場合に採用され、逆に高温熱源がない
または少ない場合には、図３に示す態様を採用するので
好適である。
圧縮機により昇圧して凝縮器に導くこともできる。この
図４に示す態様例の採用の可否は、主に、利用可能な熱
源と電力費によって決定され、高温熱源（約１４０℃以
上）が大量にある場合に採用され、逆に高温熱源がない
または少ない場合には、図３に示す態様を採用するので
好適である。
【００２２】
【実施例】以下本発明を図面を参照しながら実施例によ
りさらに詳説する。１０は上部に蒸留部１および下部に
再生器２を有する再生蒸留塔、２０は凝縮器、３０は蒸
発器、４０は逆精留塔である。
りさらに詳説する。１０は上部に蒸留部１および下部に
再生器２を有する再生蒸留塔、２０は凝縮器、３０は蒸
発器、４０は逆精留塔である。
【００２３】さらに再生蒸留塔１０の下部には、外部加
熱源５が流通される加熱器２Ａを有する再生器２が構成
されている。この上部には、間接加熱のＧＨＸを構成す
る再生蒸留塔熱交換器３が設けられ、さらにその上方の
蒸留部１との間に、ＧＡＸの要素を構成する間接加熱の
第１再生・吸収熱交換器４が配設されている。
熱源５が流通される加熱器２Ａを有する再生器２が構成
されている。この上部には、間接加熱のＧＨＸを構成す
る再生蒸留塔熱交換器３が設けられ、さらにその上方の
蒸留部１との間に、ＧＡＸの要素を構成する間接加熱の
第１再生・吸収熱交換器４が配設されている。
【００２４】一方で、逆精留塔４０の下部には、外部冷
却源４４が流通される外熱冷却器４１、この上方に間接
加熱のＡＨＸを構成する吸収器熱交換器４２、さらにＧ
ＡＸの要素を構成する間接加熱の第２吸収・再生熱交換
器４３が配設されている。
却源４４が流通される外熱冷却器４１、この上方に間接
加熱のＡＨＸを構成する吸収器熱交換器４２、さらにＧ
ＡＸの要素を構成する間接加熱の第２吸収・再生熱交換
器４３が配設されている。
【００２５】前記蒸留部１からのベーパーは導路５１を
通して凝縮器２０で外部冷却源２１により凝縮された
後、その凝縮液は導路５２を通して蒸発器３０に導か
れ、ここでブライン３１により蒸発され、その蒸発ベー
パーは導路５３を通して逆精留塔４０の底部に導かれ
る。このとき、導路５２と導路５３との間には過冷却器
５４が設けられている。また、蒸発器３０からの蒸発ベ
ーパーは、操作条件によって仮想線で示しように機械的
圧縮機６０により昇圧されて逆精留塔４０の底部に供給
されてもよい。
通して凝縮器２０で外部冷却源２１により凝縮された
後、その凝縮液は導路５２を通して蒸発器３０に導か
れ、ここでブライン３１により蒸発され、その蒸発ベー
パーは導路５３を通して逆精留塔４０の底部に導かれ
る。このとき、導路５２と導路５３との間には過冷却器
５４が設けられている。また、蒸発器３０からの蒸発ベ
ーパーは、操作条件によって仮想線で示しように機械的
圧縮機６０により昇圧されて逆精留塔４０の底部に供給
されてもよい。
【００２６】他方で、逆精留塔４０の底部の濃厚液は、
導管５５を通して濃厚液供給ポンプ５６により、逆精留
塔４０の中段に設けられたＡＨＸを構成する逆精留塔熱
交換器４２を通り間接熱交換により吸収熱を除去した
後、蒸留部１に導かれ、その蒸留用の熱源に利用され
る。
導管５５を通して濃厚液供給ポンプ５６により、逆精留
塔４０の中段に設けられたＡＨＸを構成する逆精留塔熱
交換器４２を通り間接熱交換により吸収熱を除去した
後、蒸留部１に導かれ、その蒸留用の熱源に利用され
る。
【００２７】これに対して、再生蒸留塔１０の下部から
希薄液は導管５８を介して再生蒸留塔１０中段に設けた
再生蒸留塔熱交換器３を通り、再生熱を除去する間接熱
交換を図った後、液・液熱交換器５９を通って逆精留塔
４０の頂部に導かれる。
希薄液は導管５８を介して再生蒸留塔１０中段に設けた
再生蒸留塔熱交換器３を通り、再生熱を除去する間接熱
交換を図った後、液・液熱交換器５９を通って逆精留塔
４０の頂部に導かれる。
【００２８】さらに再生蒸留塔１０上部および逆精留塔
４０上部に設けられた第１再生・吸収熱交換器４および
第２吸収・再生熱交換器４３は、適宜の熱媒体が循環ポ
ンプ７０により循環する循環路７１により連結されてい
る。
４０上部に設けられた第１再生・吸収熱交換器４および
第２吸収・再生熱交換器４３は、適宜の熱媒体が循環ポ
ンプ７０により循環する循環路７１により連結されてい
る。
【００２９】ここで、前記の機械的圧縮機６０の駆動は
電動機でもよく、また内燃機関によるものでもよい。内
燃機関の場合には内燃機関からの排ガスを再生器２の加
熱器２Ａに供給することにより、コ・ジェネレーション
による冷凍システムが完成する。
電動機でもよく、また内燃機関によるものでもよい。内
燃機関の場合には内燃機関からの排ガスを再生器２の加
熱器２Ａに供給することにより、コ・ジェネレーション
による冷凍システムが完成する。
【００３０】前記蒸発器３０からは、冷凍機用ブライン
のほか、冷水を得るようにしてもよく、その一方で凝縮
器２０および外熱冷却器４１では温水を得ることができ
る。
のほか、冷水を得るようにしてもよく、その一方で凝縮
器２０および外熱冷却器４１では温水を得ることができ
る。
【００３１】一方、逆精留塔４０の塔頂部には、冷媒ベ
ーパーの出口４５が形成され、この冷媒ベーパーは、冷
媒供給ポンプ６１により、再生蒸留塔１０の再生・吸収
熱交換器４より下方部分に設けた、再生蒸留塔熱交換器
３を設ける場合には、再生・吸収熱交換器４と再生蒸留
塔熱交換器３との間に設けた再沸器６を通してその下部
に供給する。
ーパーの出口４５が形成され、この冷媒ベーパーは、冷
媒供給ポンプ６１により、再生蒸留塔１０の再生・吸収
熱交換器４より下方部分に設けた、再生蒸留塔熱交換器
３を設ける場合には、再生・吸収熱交換器４と再生蒸留
塔熱交換器３との間に設けた再沸器６を通してその下部
に供給する。
【００３２】なお、再生蒸留塔熱交換器３、逆精留塔熱
交換器４２、再生・吸収熱交換器４および吸収・再生熱
交換器４３としては、多管式の落下膜型熱交換器を用い
るのが望ましい。
交換器４２、再生・吸収熱交換器４および吸収・再生熱
交換器４３としては、多管式の落下膜型熱交換器を用い
るのが望ましい。
【００３３】次に本発明の効果を実施例により明らかに
する。 （実施例１）図１に示すフローシートにおける機械的圧
縮機６０を設けない条件で運転した。蒸発器３０の蒸発
温度は３℃とし、蒸発器３０の冷却管４ａに冷水を供給
し、入口温度１０℃、出口温度８℃である。蒸発器３０
のアンモニア濃度は99.8％で、これが蒸発されて過冷却
器５４を経て２５℃となり、逆精留塔４０の下部に供給
された。
する。 （実施例１）図１に示すフローシートにおける機械的圧
縮機６０を設けない条件で運転した。蒸発器３０の蒸発
温度は３℃とし、蒸発器３０の冷却管４ａに冷水を供給
し、入口温度１０℃、出口温度８℃である。蒸発器３０
のアンモニア濃度は99.8％で、これが蒸発されて過冷却
器５４を経て２５℃となり、逆精留塔４０の下部に供給
された。
【００３４】この逆精留塔４０には充填物が内装される
とともに、熱交換器群が設けられている。塔頂には149
℃の熱水を供給し、上部より発生するベーパーは148 〜
149℃で、このベーパーは再生蒸留塔１０の再沸器６に
供給された後、その下段に供給された。逆精留塔４０の
塔底より得られる液温度は35℃であり、これを液々熱交
換器５９で７２℃まで加温した後、再生蒸留塔１０に供
給された。
とともに、熱交換器群が設けられている。塔頂には149
℃の熱水を供給し、上部より発生するベーパーは148 〜
149℃で、このベーパーは再生蒸留塔１０の再沸器６に
供給された後、その下段に供給された。逆精留塔４０の
塔底より得られる液温度は35℃であり、これを液々熱交
換器５９で７２℃まで加温した後、再生蒸留塔１０に供
給された。
【００３５】また、逆精留塔４０の操作圧力は4.7 kgf/
cm2 で、再生蒸留塔１０の操作圧力は14.2kgf/cm2 とさ
れ、再生蒸留塔の温度条件は、その塔頂で７５℃、塔底
で192 ℃である。再生蒸留塔１０の再生器２の加熱器２
Ａには１８kgf/cm2 の蒸気を供給し、これを再生蒸留塔
１０内の希薄アンモニア水溶液よりベーパーを発生させ
て蒸留部１に移行させた。再生蒸留塔１０よりの発生ベ
ーパーは凝縮器２０において、凝縮温度３５℃で凝縮
し、前記の操作を繰り返した。
cm2 で、再生蒸留塔１０の操作圧力は14.2kgf/cm2 とさ
れ、再生蒸留塔の温度条件は、その塔頂で７５℃、塔底
で192 ℃である。再生蒸留塔１０の再生器２の加熱器２
Ａには１８kgf/cm2 の蒸気を供給し、これを再生蒸留塔
１０内の希薄アンモニア水溶液よりベーパーを発生させ
て蒸留部１に移行させた。再生蒸留塔１０よりの発生ベ
ーパーは凝縮器２０において、凝縮温度３５℃で凝縮
し、前記の操作を繰り返した。
【００３６】（実施例２）機械式圧縮機６０を設けて運
転した。この場合には、蒸発温度−３０℃とし、ブライ
ンの入口温度−２０℃、出口温度−２５℃であり、過冷
却器５４を通って逆精留塔４０に供給されるベーパーの
温度は５０℃とした。この条件以外は、実施例１と同一
の条件である。この場合の機械的圧縮機の動力は6.2 Ｋ
Ｗである。
転した。この場合には、蒸発温度−３０℃とし、ブライ
ンの入口温度−２０℃、出口温度−２５℃であり、過冷
却器５４を通って逆精留塔４０に供給されるベーパーの
温度は５０℃とした。この条件以外は、実施例１と同一
の条件である。この場合の機械的圧縮機の動力は6.2 Ｋ
Ｗである。
【００３７】また、このシステムの成績係数ＣＯＰは電
力の転換効率を４０％としたとき、全熱量換算で1.15で
あった。したがって、コ・ジェネレーション等の排熱が
有効に利用できる場合には、その排熱を再生器に供給す
ることで、経済的な冷凍機を構成できることが判明し
た。
力の転換効率を４０％としたとき、全熱量換算で1.15で
あった。したがって、コ・ジェネレーション等の排熱が
有効に利用できる場合には、その排熱を再生器に供給す
ることで、経済的な冷凍機を構成できることが判明し
た。
【００３８】（実施例３）実施例１の運転条件において
蒸発器３０のブライン伝熱面積10m2, 逆精留塔４０の直
径200mm 、高さ２ｍの内部に1.5 m2の外部冷却器４１、
2.5 m2の逆精留塔熱交換器４２を設けた。再生蒸留塔１
０は、直径150 mm、高さ２ｍで、その内部に再生器２と
して10m2のものを、その上部に再生蒸留熱交換器５m2を
持ち、凝縮器２０として15m2の伝熱面積を持ったシステ
ムにおいて、濃厚液循環ポンプ５６によりその循環量を
400 リットル／hrの条件で運転した。このＣＯＰは2.4
であり、従来の二重効用式水ーリチュームブロマイド系
の吸収冷凍機より良好であった。
蒸発器３０のブライン伝熱面積10m2, 逆精留塔４０の直
径200mm 、高さ２ｍの内部に1.5 m2の外部冷却器４１、
2.5 m2の逆精留塔熱交換器４２を設けた。再生蒸留塔１
０は、直径150 mm、高さ２ｍで、その内部に再生器２と
して10m2のものを、その上部に再生蒸留熱交換器５m2を
持ち、凝縮器２０として15m2の伝熱面積を持ったシステ
ムにおいて、濃厚液循環ポンプ５６によりその循環量を
400 リットル／hrの条件で運転した。このＣＯＰは2.4
であり、従来の二重効用式水ーリチュームブロマイド系
の吸収冷凍機より良好であった。
【００３９】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、熱効率を
向上させることができるとともに、逆精留塔で回収され
る熱量の温度を高くして、可能な限り多くその熱量を再
生蒸留塔への移動を図ることができる。
向上させることができるとともに、逆精留塔で回収され
る熱量の温度を高くして、可能な限り多くその熱量を再
生蒸留塔への移動を図ることができる。
【００４０】さらに、本発明に係る逆精留塔を用いた自
己再生型高効率吸収式ヒートポンプシステムでは、逆精
留塔の熱量の大部分を再生蒸留塔に移動させる。すなわ
ち、低温の熱量を一部は再生蒸留塔のリボイラーへ移行
する冷媒ベーパーとして、一部は熱媒として第１再生・
吸収熱交換器を介して高温側に移動させることにより、
加温するので、熱の適切な有効利用が可能となる。これ
によって、再生蒸留塔の操作が容易となり、構造簡単で
あるという利点もある。
己再生型高効率吸収式ヒートポンプシステムでは、逆精
留塔の熱量の大部分を再生蒸留塔に移動させる。すなわ
ち、低温の熱量を一部は再生蒸留塔のリボイラーへ移行
する冷媒ベーパーとして、一部は熱媒として第１再生・
吸収熱交換器を介して高温側に移動させることにより、
加温するので、熱の適切な有効利用が可能となる。これ
によって、再生蒸留塔の操作が容易となり、構造簡単で
あるという利点もある。
【００４１】また、蒸発器と逆精留塔との間に、あるい
は再生蒸留塔と凝縮器との間に機械式圧縮機を設けるこ
とによって、効率の高い冷凍機を提供できる。また、本
システムを利用する場合には圧縮機をコ・ジェネレーシ
ョンによって駆動させ、その排熱を再生器に供給するこ
とも可能である。
は再生蒸留塔と凝縮器との間に機械式圧縮機を設けるこ
とによって、効率の高い冷凍機を提供できる。また、本
システムを利用する場合には圧縮機をコ・ジェネレーシ
ョンによって駆動させ、その排熱を再生器に供給するこ
とも可能である。
【図１】本発明装置の概要構成図である。
【図２】デューリング線図による比較例の説明図であ
る。
る。
【図３】デューリング線図による本発明例の説明図であ
る。
る。
【図４】デューリング線図による本発明例の説明図であ
る。
る。
Claims (4)
- 【請求項１】上部に蒸留部および下部に再生器を有する
再生蒸留塔、凝縮器、蒸発器および逆精留塔とを備え、 前記再生蒸留塔の塔頂部からのベーパーを前記凝縮器で
凝縮した後、凝縮液を受けて前記蒸発器で蒸発し、この
蒸発ベーパーを前記逆精留塔の底部に導き、 前記逆精留塔の底部の濃厚液を取出して前記蒸留部に導
き、前記再生蒸留塔の下部から希薄液を前記逆精留塔頂
部に導く構成とし、前記濃厚液と希薄液との間で熱交換
を図り、 さらに再生蒸留塔上部および逆精留塔上部に間接熱交換
による再生・吸収熱交換器をそれぞれ設けて、これらの
間に熱媒体を循環するようにしたヒートポンプであっ
て、 前記逆精留塔の上部から冷媒ベーパーを取り出して、前
記再生蒸留塔の再生・吸収熱交換器より下方部分に設け
た再沸器に導き、そのコンデンセートを前記再生器に供
給する構成としたことを特徴とする逆精留塔を有するヒ
ートポンプ。 - 【請求項２】上部に蒸留部および下部に再生器を有する
再生蒸留塔、凝縮器、蒸発器および逆精留塔とを備え、 前記再生蒸留塔の塔頂部からのベーパーを前記凝縮器で
凝縮した後、凝縮液を受けて前記蒸発器で蒸発し、この
蒸発ベーパーを前記逆精留塔の底部に導き、その逆精留
塔の底部の濃厚液を取出して逆精留塔の中段に設けた逆
精留塔熱交換器を通して間接熱交換を図った後、前記蒸
留部に導き、 前記再生蒸留塔の下部から液を再生蒸留塔中段に設けた
再生蒸留塔熱交換器を通して間接熱交換を図った後、前
記逆精留塔頂部に導く構成とし、 さらに再生蒸留塔上部および逆精留塔上部に間接熱交換
による再生・吸収熱交換器をそれぞれ設けて、これらの
間に熱媒体を循環するようにしたヒートポンプであっ
て、 前記逆精留塔の上部から冷媒ベーパーを取り出して、前
記再生蒸留塔の再生・吸収熱交換器と再生蒸留塔熱交換
器との間に設けた再沸器に導き、そのコンデンセートを
前記再生器に供給する構成としたことを特徴とする逆精
留塔を有するヒートポンプ。 - 【請求項３】前記蒸発器からのベーパーを機械的圧縮機
により昇圧して逆精留塔の底部に導くようにした請求項
１記載の逆精留塔を有する逆精留塔を有するヒートポン
プ。 - 【請求項４】前記再生蒸留塔からのベーパーを機械的圧
縮機により昇圧して凝縮器に導くようにした請求項１記
載の逆精留塔を有する逆精留塔を有するヒートポンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4893A JPH06201221A (ja) | 1993-01-04 | 1993-01-04 | 逆精留塔を有するヒートポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4893A JPH06201221A (ja) | 1993-01-04 | 1993-01-04 | 逆精留塔を有するヒートポンプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06201221A true JPH06201221A (ja) | 1994-07-19 |
Family
ID=11463390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4893A Pending JPH06201221A (ja) | 1993-01-04 | 1993-01-04 | 逆精留塔を有するヒートポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06201221A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101297762B1 (ko) * | 2011-10-27 | 2013-08-20 | 한국에너지기술연구원 | 정류기, 1단 압축-흡수식 히트펌프 시스템 및 2단 압축-흡수식 히트펌프 시스템 |
| CN107677013A (zh) * | 2017-10-13 | 2018-02-09 | 中国科学院理化技术研究所 | 连续变温蒸馏发生器以及吸收式循环系统 |
-
1993
- 1993-01-04 JP JP4893A patent/JPH06201221A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101297762B1 (ko) * | 2011-10-27 | 2013-08-20 | 한국에너지기술연구원 | 정류기, 1단 압축-흡수식 히트펌프 시스템 및 2단 압축-흡수식 히트펌프 시스템 |
| CN107677013A (zh) * | 2017-10-13 | 2018-02-09 | 中国科学院理化技术研究所 | 连续变温蒸馏发生器以及吸收式循环系统 |
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