JPH06213526A - 複合式ヒートポンプ - Google Patents
複合式ヒートポンプInfo
- Publication number
- JPH06213526A JPH06213526A JP27668393A JP27668393A JPH06213526A JP H06213526 A JPH06213526 A JP H06213526A JP 27668393 A JP27668393 A JP 27668393A JP 27668393 A JP27668393 A JP 27668393A JP H06213526 A JPH06213526 A JP H06213526A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat exchanger
- heat
- tower
- absorption tower
- liquid
- Prior art date
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- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F25B2315/00—Sorption refrigeration cycles or details thereof
- F25B2315/002—Generator absorber heat exchanger [GAX]
Landscapes
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】ＧＡＸサイクルを有するヒートポンプにおい
て、その成績係数を高めるとともに、特に蒸発温度を０
℃以下−６０℃までの温度範囲内において、高い効率を
示すものとする。 【構成】蒸留器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
ーパーを吸収塔４０の底部に導き、その吸収塔４０の底
部の濃厚液を取出して吸収器熱交換器４２を通して間接
熱交換を図った後、蒸留器１に導き、再生塔１０の下部
から液を再生器熱交換器３を通して間接熱交換を図った
後、吸収塔４０頂部に導く構成とし、さらに再生塔１０
上部および吸収塔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、蒸発器３０と吸収塔４０の底
部との間に蒸発器３０での発生ベーパーの昇圧を図る機
械的圧縮機６０を設けた。
て、その成績係数を高めるとともに、特に蒸発温度を０
℃以下−６０℃までの温度範囲内において、高い効率を
示すものとする。 【構成】蒸留器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
ーパーを吸収塔４０の底部に導き、その吸収塔４０の底
部の濃厚液を取出して吸収器熱交換器４２を通して間接
熱交換を図った後、蒸留器１に導き、再生塔１０の下部
から液を再生器熱交換器３を通して間接熱交換を図った
後、吸収塔４０頂部に導く構成とし、さらに再生塔１０
上部および吸収塔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、蒸発器３０と吸収塔４０の底
部との間に蒸発器３０での発生ベーパーの昇圧を図る機
械的圧縮機６０を設けた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水−アンモニア系の吸
収式の複合ヒートポンプに関する。
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、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、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熱交換器を有するもの
がある。
【０００３】この水−アンモニア系の場合には、蒸発器
の操作温度は−６０℃まで可能であるが、再生器のアン
モニア濃度は０〜２０％程度で希薄であるために、アン
モニアの精留のために多くの熱量を必要とし、成績係数
は低い。
の操作温度は−６０℃まで可能であるが、再生器のアン
モニア濃度は０〜２０％程度で希薄であるために、アン
モニアの精留のために多くの熱量を必要とし、成績係数
は低い。
【０００４】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ものであり、これをＧＡＸ(G
enerator Absorber Heat Exchanger) 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ものであり、これをＧＡＸ(G
enerator Absorber Heat Exchanger) サイクルと呼ばれ
ている。
【０００５】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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述のＧＡＸサイクル
を有するヒートポンプでは、蒸発器と凝縮器（吸収器と
再生器）の間に昇温幅（図２に示すデューリング線図上
で幅ΔＴ）によって、成績係数が変化し、その昇温幅Δ
Ｔが小さいほど成績係数に優れる。この理由は、昇温幅
（温度差または圧力差）が小さいときには、吸収器から
再生器への熱移動量が大きくなるためである。
を有するヒートポンプでは、蒸発器と凝縮器（吸収器と
再生器）の間に昇温幅（図２に示すデューリング線図上
で幅ΔＴ）によって、成績係数が変化し、その昇温幅Δ
Ｔが小さいほど成績係数に優れる。この理由は、昇温幅
（温度差または圧力差）が小さいときには、吸収器から
再生器への熱移動量が大きくなるためである。
【０００７】しかし、たとえば蒸発器を低温で操作し、
冷凍機のブラインとして利用しようとする場合おける、
−２０℃〜−６０℃程度の低温の蒸発温度の場合には、
温度差は６０〜100 ℃程度と大きく、このヒートポンプ
の成績係数（冷却）は約0.7程度と低い。ちなみに、図
４に示すように、吸収器の温度を＋３０℃〜＋４０℃と
し、蒸発器の温度を−５℃〜−２０℃とする場合には、
Ｇ−Ｃ線（再生器と凝縮器とを結ぶ線）とＥ−Ａ線（蒸
発器と吸収器とを結ぶ線）とを横切って結ぶ前述のＧＡ
Ｘサイクルを採ることができず、したがって成績係数は
0.6 〜0.8 程度である。
冷凍機のブラインとして利用しようとする場合おける、
−２０℃〜−６０℃程度の低温の蒸発温度の場合には、
温度差は６０〜100 ℃程度と大きく、このヒートポンプ
の成績係数（冷却）は約0.7程度と低い。ちなみに、図
４に示すように、吸収器の温度を＋３０℃〜＋４０℃と
し、蒸発器の温度を−５℃〜−２０℃とする場合には、
Ｇ−Ｃ線（再生器と凝縮器とを結ぶ線）とＥ−Ａ線（蒸
発器と吸収器とを結ぶ線）とを横切って結ぶ前述のＧＡ
Ｘサイクルを採ることができず、したがって成績係数は
0.6 〜0.8 程度である。
【０００８】したがって、本発明の課題は、ＧＡＸサイ
クルを有効に利用してヒートポンプを構成し、その成績
係数を高めるとともに、特に蒸発温度を０℃以下−６０
℃までの温度範囲内において、高い効率を示すものとす
ることにある。
クルを有効に利用してヒートポンプを構成し、その成績
係数を高めるとともに、特に蒸発温度を０℃以下−６０
℃までの温度範囲内において、高い効率を示すものとす
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
器を有する再生塔、凝縮器、蒸発器および吸収塔とを備
え、前記蒸留器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
パーを前記吸収塔の底部に導き、その吸収塔の底部の濃
厚液を取出して前記蒸留器に導き、前記再生塔の下部か
ら液を前記吸収塔頂部に導く構成とし、さらに再生塔上
部および吸収塔上部に間接熱交換器をそれぞれ設けて、
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、前記蒸発器と吸収塔の底部との間に蒸発器で
の発生ベーパーの昇圧を図る機械的圧縮機を設けたこと
で解決できる。
器を有する再生塔、凝縮器、蒸発器および吸収塔とを備
え、前記蒸留器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
パーを前記吸収塔の底部に導き、その吸収塔の底部の濃
厚液を取出して前記蒸留器に導き、前記再生塔の下部か
ら液を前記吸収塔頂部に導く構成とし、さらに再生塔上
部および吸収塔上部に間接熱交換器をそれぞれ設けて、
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、前記蒸発器と吸収塔の底部との間に蒸発器で
の発生ベーパーの昇圧を図る機械的圧縮機を設けたこと
で解決できる。
【００１０】また、前記蒸留器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吸収塔の底部に導き、その
吸収塔の底部の濃厚液を取出して吸収塔の中段に設けた
吸収器熱交換器を通して間接熱交換を図った後、前記蒸
留器に導き、前記再生塔の下部から液を再生塔中段に設
けた再生器熱交換器を通して間接熱交換を図った後、前
記吸収塔頂部に導く構成とし、さらに再生塔上部および
吸収塔上部に間接熱交換器をそれぞれ設けて、これらの
間に熱媒体を循環するようにしてもよい。
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吸収塔の底部に導き、その
吸収塔の底部の濃厚液を取出して吸収塔の中段に設けた
吸収器熱交換器を通して間接熱交換を図った後、前記蒸
留器に導き、前記再生塔の下部から液を再生塔中段に設
けた再生器熱交換器を通して間接熱交換を図った後、前
記吸収塔頂部に導く構成とし、さらに再生塔上部および
吸収塔上部に間接熱交換器をそれぞれ設けて、これらの
間に熱媒体を循環するようにしてもよい。
【００１１】ここで、前記吸収器熱交換器または再生器
熱交換器が、塔高さ方向に分離して複数有する構成とす
ることができる。
熱交換器が、塔高さ方向に分離して複数有する構成とす
ることができる。
【００１２】また、さらに、前記吸収塔の中段の吸収液
の一部を抜いて、その位置より上方の液温度が高い部分
を通る間接型の分岐熱交換器を通した後に再生塔に供給
する分岐経路を設けることができる。
の一部を抜いて、その位置より上方の液温度が高い部分
を通る間接型の分岐熱交換器を通した後に再生塔に供給
する分岐経路を設けることができる。
【００１３】
【作用】本発明では、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、蒸発器と吸収器との間
に機械的圧縮機を設けて、蒸発器での発生ベーパーを昇
圧する。
己再生型ヒートポンプにおいて、蒸発器と吸収器との間
に機械的圧縮機を設けて、蒸発器での発生ベーパーを昇
圧する。
【００１４】これによって、吸収器の圧力が高まり、再
生器との圧力が小さくでき、昇圧状態での吸収操作に対
応する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。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。
生器との圧力が小さくでき、昇圧状態での吸収操作に対
応する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。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。
【００１５】本発明に係る機械的圧縮機を蒸留器と凝縮
器との間に設けることも考えられる。この場合には、吸
収器、蒸留器および再生器が低圧となるために、その機
器は大型となる。反対に機械的圧縮機は小さいもので足
りる。しかし、本発明に従って、蒸発器と吸収器との間
に機械的圧縮機を設けた方が、全設備費の比較でははる
かに低減できる。
器との間に設けることも考えられる。この場合には、吸
収器、蒸留器および再生器が低圧となるために、その機
器は大型となる。反対に機械的圧縮機は小さいもので足
りる。しかし、本発明に従って、蒸発器と吸収器との間
に機械的圧縮機を設けた方が、全設備費の比較でははる
かに低減できる。
【００１６】さらに、冷却水温度が多少異なる場合であ
っても、凝縮器および再生器の圧力を一定とし、さらに
吸収器の圧力も一定、たとえば３〜７kg／cm2 とする条
件で機器を標準設計すれば、蒸発温度が異なる場合であ
っても、蒸発器の設計のみを代えればよく、この意味で
標準化が容易であり、設備機器を安価なものとすること
ができる。
っても、凝縮器および再生器の圧力を一定とし、さらに
吸収器の圧力も一定、たとえば３〜７kg／cm2 とする条
件で機器を標準設計すれば、蒸発温度が異なる場合であ
っても、蒸発器の設計のみを代えればよく、この意味で
標準化が容易であり、設備機器を安価なものとすること
ができる。
【００１７】一方、吸収塔の中段の吸収液の一部を抜い
て、その位置より上方の液温度が高い部分を通る間接型
の分岐熱交換器を通した後に再生塔に供給する分岐経路
を設けることができる。すなわち、吸収塔の上部より流
下する吸収液の一部を抜き出して、その液温度より高い
上方の吸収部に間接分岐熱交換器を設けて、この間接分
岐熱交換器を通す過程で、流下する吸収液と効果的に接
触させた後、再生塔、たとえばその中段に供給する。た
とえば、抜き出した吸収液のアンモニア濃度が高い場合
（たとえば１０〜２５重量％）には、前記の間接分岐熱
交換器において蒸発して潜熱を奪うので、これを再生塔
に供給することで発生熱量を回収できる。その結果、後
述の実施例の通り、成績係数を著しく高めることができ
る。
て、その位置より上方の液温度が高い部分を通る間接型
の分岐熱交換器を通した後に再生塔に供給する分岐経路
を設けることができる。すなわち、吸収塔の上部より流
下する吸収液の一部を抜き出して、その液温度より高い
上方の吸収部に間接分岐熱交換器を設けて、この間接分
岐熱交換器を通す過程で、流下する吸収液と効果的に接
触させた後、再生塔、たとえばその中段に供給する。た
とえば、抜き出した吸収液のアンモニア濃度が高い場合
（たとえば１０〜２５重量％）には、前記の間接分岐熱
交換器において蒸発して潜熱を奪うので、これを再生塔
に供給することで発生熱量を回収できる。その結果、後
述の実施例の通り、成績係数を著しく高めることができ
る。
【００１８】本発明の方法は、コ・ジェネレーション
（内燃機関により機械式圧縮機を駆動し、廃熱を吸収式
ヒートポンプの熱源とする方法）を用いた時に最も経済
的である。特に内燃機関がスターリングエンジンや、小
型ガスタービンである場合には機械的効率が低く、高温
の廃熱量が多い場合に本発明方法は最適である。
（内燃機関により機械式圧縮機を駆動し、廃熱を吸収式
ヒートポンプの熱源とする方法）を用いた時に最も経済
的である。特に内燃機関がスターリングエンジンや、小
型ガスタービンである場合には機械的効率が低く、高温
の廃熱量が多い場合に本発明方法は最適である。
【００１９】
【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。図１は基本例を示したもので、１０
は上部に蒸留器１を有する再生塔、２０は凝縮器、３０
は蒸発器、４０は吸収塔である。
りさらに詳説する。図１は基本例を示したもので、１０
は上部に蒸留器１を有する再生塔、２０は凝縮器、３０
は蒸発器、４０は吸収塔である。
【００２０】さらに再生塔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
生器加熱器３が設けられ、さらにその上方の蒸留器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。
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
生器加熱器３が設けられ、さらにその上方の蒸留器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。
【００２１】一方で、吸収塔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ＧＡ
Ｘ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。
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ＧＡ
Ｘ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。
【００２２】前記蒸留器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を通して吸収塔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、機械的圧縮機６０により昇圧されて吸収塔４０の
底部に供給される。
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を通して吸収塔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、機械的圧縮機６０により昇圧されて吸収塔４０の
底部に供給される。
【００２３】他方で、吸収塔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、吸収塔の
中段に設けられた吸収器熱交換器４２を通り間接熱交換
により吸収熱を除去した後、蒸留器１に導かれ、その蒸
留用の熱源に利用される。
管５５を通して濃厚液供給ポンプ５６により、吸収塔の
中段に設けられた吸収器熱交換器４２を通り間接熱交換
により吸収熱を除去した後、蒸留器１に導かれ、その蒸
留用の熱源に利用される。
【００２４】これに対して、再生塔１０の下部から希薄
液は導管５８を介して再生塔１０中段に設けた再生器熱
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、吸収塔４０の頂部に導かれる。
液は導管５８を介して再生塔１０中段に設けた再生器熱
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、吸収塔４０の頂部に導かれる。
【００２５】さらに再生塔上部および吸収塔上部に設け
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。
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。
【００２６】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。
【００２７】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。
【００２８】図２は、デューリング線図上で、図１の装
置の操作条件例を示したもので、本発明の機械的圧縮機
６０を用いない場合には、蒸発器の操作条件は符号３
０’の位置にある。この図からも、本発明に従って、機
械的圧縮機を設けることにより、小さい昇温幅ΔＴを保
持しながら、もって効率の高い運転を可能としながら、
蒸発器の操作条件を低圧および低温とすることができ
る。
置の操作条件例を示したもので、本発明の機械的圧縮機
６０を用いない場合には、蒸発器の操作条件は符号３
０’の位置にある。この図からも、本発明に従って、機
械的圧縮機を設けることにより、小さい昇温幅ΔＴを保
持しながら、もって効率の高い運転を可能としながら、
蒸発器の操作条件を低圧および低温とすることができ
る。
【００２９】本発明において、吸収器熱交換器４２また
は再生器熱交換器３が、図３に示すように、塔高さ方向
に分離して複数設けることがてきる。符号３Ａ、３Ｂお
よび４２Ａ、４２Ｂで示した。
は再生器熱交換器３が、図３に示すように、塔高さ方向
に分離して複数設けることがてきる。符号３Ａ、３Ｂお
よび４２Ａ、４２Ｂで示した。
【００３０】なお、再生器熱交換器３、吸収器熱交換器
４１、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。
４１、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。
【００３１】他方、図５には、図１の態様に対してさら
に、間接分岐熱交換器４５を設けた例を示した。すなわ
ち、吸収塔の中段において、たとえば棚段部分から吸収
液の一部をポンプ５７により抜き出し、これを抜き出し
位置より上方に設けた間接分岐熱交換器４５通し、この
分岐熱交換器４５において、吸収塔４０の上部より流下
する吸収液と接触させた後、導路５９を通して再生塔１
０、たとえばその中段に供給する。抜き出した吸収液の
アンモニア濃度が高い場合、たとえば１０〜２５重量％
程度の場合に有効な態様であり、分岐熱交換器４５にお
いて一部が蒸発し潜熱を奪い、この蒸発ベーパーと液と
の混合物をこれを再生塔に供給することで発生熱量を効
率的に回収できる。
に、間接分岐熱交換器４５を設けた例を示した。すなわ
ち、吸収塔の中段において、たとえば棚段部分から吸収
液の一部をポンプ５７により抜き出し、これを抜き出し
位置より上方に設けた間接分岐熱交換器４５通し、この
分岐熱交換器４５において、吸収塔４０の上部より流下
する吸収液と接触させた後、導路５９を通して再生塔１
０、たとえばその中段に供給する。抜き出した吸収液の
アンモニア濃度が高い場合、たとえば１０〜２５重量％
程度の場合に有効な態様であり、分岐熱交換器４５にお
いて一部が蒸発し潜熱を奪い、この蒸発ベーパーと液と
の混合物をこれを再生塔に供給することで発生熱量を効
率的に回収できる。
【００３２】（実施例１）図１に示すシステムにおい
て、蒸発器３０において、圧力１．２２kg／cm2 で温度
−３０℃で蒸発を図った。蒸発器３０にはブラインが供
給され、入口温度−２０℃、出口温度ー２５℃とされ、
蒸発器３０の内部に濃度９９．８％のアンモニアがあ
り、これが蒸発されて過冷却器５４を経て−２８℃とな
り、機械式圧縮機６０によって昇圧され、５．５kg／cm
2 となって吸収塔４０の底部に供給された。
て、蒸発器３０において、圧力１．２２kg／cm2 で温度
−３０℃で蒸発を図った。蒸発器３０にはブラインが供
給され、入口温度−２０℃、出口温度ー２５℃とされ、
蒸発器３０の内部に濃度９９．８％のアンモニアがあ
り、これが蒸発されて過冷却器５４を経て−２８℃とな
り、機械式圧縮機６０によって昇圧され、５．５kg／cm
2 となって吸収塔４０の底部に供給された。
【００３３】この蒸発ベーパーは、吸収塔４０の上部よ
り落下する希薄アンモニア水溶液と接触しながら上昇
し、塔内に設けられている外熱冷却器４１、吸収器熱交
換器４２、第２吸収・再生熱交換器４３によって冷却さ
れた。温度約３５℃、濃度５０〜５２wt％の濃厚液は、
濃厚液循環ポンプ５２により吸収器熱交換器４２に導か
れ、吸収熱を回収して出口温度７２℃で蒸留器１に供給
された。また、第２吸収・再生熱交換器４３でも吸収熱
が回収され、その入口温度が８４℃の状態から１５２℃
まで昇温され、この回収熱量が第１再生・吸収熱交換器
４に与えられ、蒸留用の熱として利用された。
り落下する希薄アンモニア水溶液と接触しながら上昇
し、塔内に設けられている外熱冷却器４１、吸収器熱交
換器４２、第２吸収・再生熱交換器４３によって冷却さ
れた。温度約３５℃、濃度５０〜５２wt％の濃厚液は、
濃厚液循環ポンプ５２により吸収器熱交換器４２に導か
れ、吸収熱を回収して出口温度７２℃で蒸留器１に供給
された。また、第２吸収・再生熱交換器４３でも吸収熱
が回収され、その入口温度が８４℃の状態から１５２℃
まで昇温され、この回収熱量が第１再生・吸収熱交換器
４に与えられ、蒸留用の熱として利用された。
【００３４】再生器２の加熱器２Ａに与えられる外部加
熱源の温度は１９８℃とされ、蒸発ベーパーは蒸留器１
に達し、そこでアンモニアの濃縮が図られ、アンモニア
濃度９９．５％の状態でベーパーが凝縮器２０に移行さ
れた。蒸留器１の上部温度は６２℃、操作圧力は１３．
７kg／cm2 である。
熱源の温度は１９８℃とされ、蒸発ベーパーは蒸留器１
に達し、そこでアンモニアの濃縮が図られ、アンモニア
濃度９９．５％の状態でベーパーが凝縮器２０に移行さ
れた。蒸留器１の上部温度は６２℃、操作圧力は１３．
７kg／cm2 である。
【００３５】再生塔１の塔底のアンモニア濃度１．０〜
１．５％の希薄アンモニア液は、再生器加熱器３を通る
過程で、塔内を流下する液に熱量を与えた後、吸収塔４
０の頂部に供給された。
１．５％の希薄アンモニア液は、再生器加熱器３を通る
過程で、塔内を流下する液に熱量を与えた後、吸収塔４
０の頂部に供給された。
【００３６】（実施例２）直径２５０ｍ、棚段１３段の
蒸留器、第１再生・吸収熱交換器２０m2、再生器熱交換
器２．５m2、再生器の加熱器２．７m2、凝縮器４．５
m2、蒸発器４．５m2、外熱冷却器１．０m2、吸収器熱交
換器０．４m2、第２吸収・再生熱交換器２０m2の機器を
もった図１の設備において、出力１１KWの機械的圧縮機
を吐出圧力５．５kgｆ／cm2 でアンモニア１００〜１１
０kg／hrの割合で昇圧し、冷凍能力２８，０００Kcal/h
r とし、３５０リットル／hrで吐出圧力１２kgｆ／c
m2 、１．５KWの駆動電動機からなる熱媒体循環ポンプ
を用い、吸収液を再生器加熱器に排ガス６５０℃で熱量
１９，０００Kcal／ｈｒを送った。このときの機械的圧
縮機の動力消費量は７．０〜７．４KWであった。両者の
熱量をコ・ジェネ換算で評価すると、燃料基準のＣＯＰ
（成績係数）は０．８６〜０．９である。この数値は蒸
発温度−３０℃の従来例の冷凍機よりも効率が良いこと
が判明した。
蒸留器、第１再生・吸収熱交換器２０m2、再生器熱交換
器２．５m2、再生器の加熱器２．７m2、凝縮器４．５
m2、蒸発器４．５m2、外熱冷却器１．０m2、吸収器熱交
換器０．４m2、第２吸収・再生熱交換器２０m2の機器を
もった図１の設備において、出力１１KWの機械的圧縮機
を吐出圧力５．５kgｆ／cm2 でアンモニア１００〜１１
０kg／hrの割合で昇圧し、冷凍能力２８，０００Kcal/h
r とし、３５０リットル／hrで吐出圧力１２kgｆ／c
m2 、１．５KWの駆動電動機からなる熱媒体循環ポンプ
を用い、吸収液を再生器加熱器に排ガス６５０℃で熱量
１９，０００Kcal／ｈｒを送った。このときの機械的圧
縮機の動力消費量は７．０〜７．４KWであった。両者の
熱量をコ・ジェネ換算で評価すると、燃料基準のＣＯＰ
（成績係数）は０．８６〜０．９である。この数値は蒸
発温度−３０℃の従来例の冷凍機よりも効率が良いこと
が判明した。
【００３７】（実施例３）図５に示すように、実施例２
の吸収器に４．０m2の分岐熱交換器、および１００リッ
トル／hrの分岐ポンプを用いて、６０リットル／hrの分
岐流を流し、吸収圧力４．８５kgｆ／cm2 とし、他の条
件は実施例２と同じで運転した。機械的圧縮機の所要動
力は５．３KW、再生器への供給熱量は１７，５００〜１
７，８００Kcal/hr であり、２８，０００Kcal/hr の冷
凍能力を得た。これをコ・ジェネを利用した時の必要熱
量に換算した燃料基準のＣＯＰは０．９８５であり、き
わめて高い成績係数を得ることができた。
の吸収器に４．０m2の分岐熱交換器、および１００リッ
トル／hrの分岐ポンプを用いて、６０リットル／hrの分
岐流を流し、吸収圧力４．８５kgｆ／cm2 とし、他の条
件は実施例２と同じで運転した。機械的圧縮機の所要動
力は５．３KW、再生器への供給熱量は１７，５００〜１
７，８００Kcal/hr であり、２８，０００Kcal/hr の冷
凍能力を得た。これをコ・ジェネを利用した時の必要熱
量に換算した燃料基準のＣＯＰは０．９８５であり、き
わめて高い成績係数を得ることができた。
【００３８】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、機械的圧
縮機を吸収塔と蒸発器の間に挿入した自己再生型高効率
吸収式ヒートポンプによって、従来のいづれの冷凍機に
比較してＣＯＰの非常によい冷凍システムを構築でき
る。
縮機を吸収塔と蒸発器の間に挿入した自己再生型高効率
吸収式ヒートポンプによって、従来のいづれの冷凍機に
比較してＣＯＰの非常によい冷凍システムを構築でき
る。
【００３９】また、本発明装置をコ・ジェネレーション
用に用いることによって顕著な経済性を発揮する。さら
に、本装置は寒冷地における空気熱源によるヒートポン
プにも経済的に適用できる。
用に用いることによって顕著な経済性を発揮する。さら
に、本装置は寒冷地における空気熱源によるヒートポン
プにも経済的に適用できる。
【図１】本発明装置の概要構成図である。
【図２】デューリング線図上での本発明の操作条件を示
す説明図である。
す説明図である。
【図３】本発明の変形例を示す要部構成図である。
【図４】比較例を示す概要図である。
【図５】本発明の他の例を示す概要図である。
Claims (4)
- 【請求項１】上部に蒸留器を有する再生塔、凝縮器、蒸
発器および吸収塔とを備え、 前記蒸留器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
を前記吸収塔の底部に導き、その吸収塔の底部の濃厚液
を取出して前記蒸留器に導き、前記再生塔の下部から液
を前記吸収塔頂部に導く構成とし、 さらに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、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、 前記蒸発器と吸収塔の底部との間に蒸発器での発生ベー
パーの昇圧を図る機械的圧縮機を設けたことを特徴とす
る複合式ヒートポンプ。 - 【請求項２】上部に蒸留器を有する再生塔、凝縮器、蒸
発器および吸収塔とを備え、 前記蒸留器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
を前記吸収塔の底部に導き、その吸収塔の底部の濃厚液
を取出して吸収塔の中段に設けた吸収器熱交換器を通し
て間接熱交換を図った後、前記蒸留器に導き、前記再生
塔の下部から液を再生塔中段に設けた再生器熱交換器を
通して間接熱交換を図った後、前記吸収塔頂部に導く構
成とし、さらに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、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、 前記蒸発器と吸収塔の底部との間に蒸発器での発生ベー
パーの昇圧を図る機械的圧縮機を設けたことを特徴とす
る複合式ヒートポンプ。 - 【請求項３】前記吸収器熱交換器または再生器熱交換器
が、塔高さ方向に分離して複数有する請求項１または２
記載の複合式ヒートポンプ。 - 【請求項４】さらに、前記吸収塔の中段の吸収液の一部
を抜いて、その位置より上方の液温度が高い部分を通る
間接型の分岐熱交換器を通した後に再生塔に供給する分
岐経路を設けた請求項１または２記載の複合式ヒートポ
ンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27668393A JPH06213526A (ja) | 1992-11-26 | 1993-11-05 | 複合式ヒートポンプ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-317310 | 1992-11-26 | ||
| JP31731092 | 1992-11-26 | ||
| JP27668393A JPH06213526A (ja) | 1992-11-26 | 1993-11-05 | 複合式ヒートポンプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06213526A true JPH06213526A (ja) | 1994-08-02 |
Family
ID=26552059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27668393A Pending JPH06213526A (ja) | 1992-11-26 | 1993-11-05 | 複合式ヒートポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06213526A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100746273B1 (ko) * | 2006-06-30 | 2007-08-06 | 경희대학교 산학협력단 | 지에이엑스 암모니아 흡수식 냉난방기 |
| CN114432726A (zh) * | 2020-10-31 | 2022-05-06 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种热耦合精馏塔 |
-
1993
- 1993-11-05 JP JP27668393A patent/JPH06213526A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100746273B1 (ko) * | 2006-06-30 | 2007-08-06 | 경희대학교 산학협력단 | 지에이엑스 암모니아 흡수식 냉난방기 |
| CN114432726A (zh) * | 2020-10-31 | 2022-05-06 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种热耦合精馏塔 |
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