JPS61122464A - 吸着再吸着ヒートポンプ - 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】 産業上の利用分野 この発明は、放散装置と熱交換器が設けられた導管によ
って接続された吸着装置とを有したち　　　第１循環回
路、再吸着装置と熱交換器が設けられた導管によって同
様に接続された蒸発器とを有した第２循環回路、第２循
環回路の１点から第１循環回路の放散装置に延びる分岐
回路を備え、第１装置の液体物質の第１循環流は消散装
置から１つの導管を介して吸着装置に且つ吸着装置から
別の１つの導管を介して放散装置に適宜な手段によって
維持でき、第２装置の実質的に同一の液体物質の第２循
環流は蒸発装置から１つの導管を介して再吸着装置また
は凝縮器に且つ再吸着装置または凝縮器から別の１つの
導管を介して蒸発器に適宜な手段によって維持でき、第
１導管の放散装置が第１装置の物質の揮発性成分のため
の導管を介して第２回路の再吸着装置または凝縮器に接
続され、第２回路の蒸発器が第２装置の物質の揮発性成
分のための導管を介して第１回路の吸着装置に接続され
た吸着再吸着ヒートポンプに関するものである。

従来の技術 この様なヒートポンプは欧州特許第５４，７１９号明細
書にて知られている。この様な吸着再吸着ヒートポンプ
の本質は適宜な装置の物質が循環する２つの循環回路の
存在にある。適宜な物質は中でも臭素カリリチウムと水
の混合物、５０チの臭素カリリチウムと５０％の塩化亜
鉛と水の混合物、アンモニア（ＮＨ３＞と水の混合物で
ある。ヒートポンプの２つの循環回路は原則として液体
相にて互に分離され、蒸気相で互罠接続される。ヒート
ポンプの作動中、循環流れ中の成分の濃度は互に異なる
。

発明が解決しようとする問題点 通常の一層エネルギが例えば消散装置の下のバーナによ
って加えられる第１循環流において、装置の物質の揮発
性成分は低濃度である。消散装置にて、−次エネルギは
、揮発性成分の薄い流れが蒸気相の揮発性成分の除去に
よって一層少な（される結果、平均濃度と比較して低濃
度の揮発性成分を考慮して薄い流れと呼ぶことのできる
循環流れに作用される。この除去される揮発性成分のガ
ス流れは第２循環回路の再吸着装置に流れ、この再吸着
装置にて幾分低い圧力が維持される。揮発性成分が第２
循環流れに吸着され、こ〜では揮発性成分の濃度を考え
て濃い流れと呼ぶことができる。濃い流れは更に濃縮さ
れ、他方吸着は熱の放出をなし、この熱を成る目的に使
用できる。

濃縮された濃い流れは再吸着装置から蒸発器に流れる。

この蒸発器の上流にて、流れは膨張されるので、任意に
溢流される。循環流れの潜熱から引出されるべく熱が必
要とされるのが溢流による蒸気相の発生にて理解される
。蒸気相は蒸発器内につくられ、濃い流れが少なくなっ
て冷却される。濃い流れは地熱や、大気または工業用廃
水からの熱或は太陽エネルギの様な二次エネルギの適用
に更に少なくされる。低圧蒸気相は蒸発器から第１循環
回路の吸着装置に流れ、熱を成る目的のために使用でき
る熱放出と共に少なくなった薄い循環流れに吸着される
。

少なくなった薄い第１循環流れは放散装置から吸着装置
に流れて圧力低下を受ける。少量の揮発性成分が存在す
るときには、これは一般に溢流によっては行われない。

各循環回路は、潜熱の流出が同一循環回路の流入に変換
される熱交換器を有している。

２つの回路内の濃度が安定しないとき、中でも異った温
度および圧力にて異った濃度が適宜な結果を生じるとき
に、従来装置には蒸発器と再吸着装置の間の導管に含ま
れる制御弁に接続する分岐導管が設けられ、消散装置に
接続された精留塔に分岐導管が開路される。従来装置の
制御弁は再吸着装置の圧力に基づいて、従って該装置の
温度に基づいて作動される。この様な作動の実現は相当
な量の制御装置を必要とする。

この発明の目的は、従来装置より優れるように大きな量
の制御装置を必要とすることなく同一結果を得ることが
できる手段によつ一ζ簡単な装備を提供することにある
。

問題点を解決するための手段 この目的は、液体が蒸発器から再吸着装置に流れる第２
回路部分の熱交換器の下流側に設ゆへ　　　らｔて溢流
装置を有し且つ分岐導管がこの溢１之装置に接続された
貯蔵容器が設けられた装置によって達成される。この発
明に従った簡単な溢流装置を用いることによって、従来
装置に必要とされた大きな量の制御装置が必要でなく、
同様な熱力学的用語にて最適な結果が得られる。

この発明に従った装置の貯蔵容器は再吸着装置の一部と
したり或は再吸着装置内に取付けるのが適宜である。

先に述べた様に、この種の装置においては、変化する状
況のもとに適切な熱比率を得るようできるために両回路
内の溶液の濃度を変えるようできるべきである。この様
な濃度の変化を達成する１つの手段は、溶液の゛水位を
変化できるよう装置の全ての容器の寸法を形成すること
である。消散装置内に形成された蒸気が蒸発器内に形成
された蒸気よりも低濃度の活性物質を有するときに、再
吸着装置部分背後から吸着装置部分への流れの遮断は、
再吸着装置と蒸発器の溶液の水位の増大と、消散装置と
吸着装置の循環回路内の濃度の増大とくもとづき、他方
再吸着装置と蒸発器の回路内の濃度は低下する。流れ戻
りが十分になるときに、濃度は逆の意味に変る。濃度が
相当な程度変わることができるように、装置の種々の容
器の容°積は、各容器の液体の量の比較的大きな変化が
実現できるような大きさにすべきである。所要の変化に
就いての達成は水位測定をなすことを必要とする。

この発明に従った装置の推奨実施例において、各回路を
循環する液体の一部が貯蔵できるときに、該部分が循環
から一時的に保持されるので異った容器内の水位を変え
ることなく幅広い範囲に亘って濃度の変化を実現するよ
うできる。

この様な実施例は簡単なレベルスイッチや溢流装置によ
る制御を許している。

この推奨実施例において、容器の１つは活性材料の多い
液体を貯蔵するよ５でき、他の容器は活性材料の少ない
液体を貯蔵するようできる。

このために、容器は、１つが高活性成分濃度の流体のた
めの導管と接続され、他の容器が低活性成分濃度の流体
のための導管に接続されるように取付けられる。従って
、１つの容器は蒸発器か再吸着装置か或は液体が再吸着
装置から蒸発器に流れる導管のいずれか、に適宜接続で
き、他の容器は吸着装置か放散装置か或は液体が放散装
置から吸着装置に流れる導管のいずれかに接続できる。

この様な構成は、多電の液体が１つの容器に貯蔵できる
か或＆で量の液体が他の容器に貯蔵できるかのいずれか
にあるときに循環する液体の濃度が変化するようでき、
従って濃度が変わるときでも循環する液体の量は一定で
ある。

容器は吸着装置および蒸発器に夫々並列に接続できる。

従って、容器の入口導管は、放散装置から吸着装置に液
体が流れる導管、再吸着装置から蒸発器に液体が流れる
導管に夫々接続され、また容器の出口導管は吸着装置の
出口と蒸発器の出口に夫々接続される。

この発明を以下に、この発明に従ったヒートポンプの実
施例を概略的に示す図面を参照して詳細に説明しよう。

実施例 装置は吸着装置１と放散装置２とを有する第１循環回路
を備えている。吸着装置１と放散装置２は一対の導管６
，４により接続されている。

これら導管３，４は、導管６を通って流れる液体が導管
４を通過する液体に熱を付与できる熱交換器５を通って
延びている。導管３は液体が第１循環回路を通って循環
するためのポンプ６を有しており、液体は揮発性の成分
を有した実質的な液体の混合物から普通成っている。液
体混合物は導管３を通って放散装置２に流入する。

エネルギが例えばガスバーナによって放散装置２に与え
られる。結果として、大部分の揮発性成分が混合物から
蒸発する。この比較的高圧のガス成分は導管７を通って
、第２循環回路に含まれる再吸着装置８に流れる。再吸
着装置８における揮発性成分はこの再吸着装置８を通過
する流体に再吸収され、この流体は、第１循環回路を流
れて揮発性成分に既に比較的富んでいる同様な液体混合
物から成っている。従って、濃へ い流体が再吸着装置８から導管９を通って流れ、後に説
明される様な具合に流体が処理される。

放散装置２で加熱された循環流体は導管４を経て熱交換
器５に流れ、こ匁で熱が導管６内の流体に与えられ、更
にこの熱交換器５から放出弁１０を介して吸着装置１に
達する。放出弁１０によって実質的な圧力低下が行われ
るので、吸着装置１内の圧力は放散装置２内の圧力より
もはるかに低い。吸着装置１において、液相への揮発性
成分の吸収が行われるので、吸着装置１かも導管３を通
る液体流れは導管４から吸着装置１に流れる流体よりも
濃い。放出弁１０からの揮発性成分と比べて、蒸発器１
２から導管１１を介して吸着装置１に流れる揮発性成分
は液相の状態に吸収される。吸着装置１内にて発達した
吸着熱は成る目的における使用のために放出される。

この発明に従った装置の第２の循環回路は導管９，１３
により接続された再吸着装置８と蒸発器１２を有する。

濃い液体の流れはポンプ１４により熱交換器１５を介し
て再吸着袋＃８に流れ、この流体は導管７を介して再吸
着装置８に流れる揮発性成分を含むことによって更に濃
くなる。発展する熱は成る目的の使用のために再吸着装
置８から放出される。濃い流体は再吸着装置８から導管
９、熱交換器１５を介して放出弁１６に流れる。熱交換
器１５において、導管９を流れる流体は導管１３を流れ
る流体に熱を与えることができる。放出弁１６における
濃い流体の圧力の放出は混合物をさっと流すよう行われ
る。蒸発器１２内の圧力は従って比較的低い。既に僅か
に空にされた蒸発器１２内の液体に二次エネルギを与え
ることによって、更に一層の揮発性成分が蒸発される。

上述した様に、揮発性成分は導管１１を通って吸収器１
に流れる。

蒸発器１２内の比較的低い圧力に依って、低温度でも更
に一層の揮発性成分が液体流れから放出できる。従って
、加熱のために普通適していない熱源が二次エネルギ源
として使用できる。

この様な二次エネルギの例には放散エネルギ、大気から
の熱、工業的廃水からの熱、太陽エネルギがある。この
発明に従った装置では、この二次エネルギは再吸着装置
８および吸着装置１の有効値に押し上げられる。

放散装置２かも再吸着装置８に液相が流れる導管７は放
散装置２側の端部が直接に放散装置２に、或は放散装置
２と接続された精留塔１７に接続することができる。

この発明に従って、再吸着装置８と蒸発器１２の回路は
溢流機構をもった貯蔵容器１８を有している。図面に示
される様に、貯蔵容器１８は熱交換器１５の下流点にて
導管１６に設けられたり、またこの貯蔵容器１８は再吸
着装置８の一部だったり或は再吸着装置８内に設けられ
る。分岐導管１９は貯蔵容器１８から放散装置２に延び
ている。図示される様に、分岐導管１９は精留塔１７に
接続できる。２つの回路内の液体流れの濃度と展開の度
合すなわち液体流れの揮発性成分の濃度は、複雑な制御
装置の必要なしに貯蔵容器１８、分岐導管１９、弁２０
によって制御できる。

この発明に従って、２つの循環回路には各回路内を循環
する液体の一部を貯蔵できる容器が設げられる。例えば
、第１循環回路において、容器２１は導管２２を介して
吸着装置１に接続されると共に、放散装置２から吸着装
置１に液体が流れる導管に導管２３を介して接続されて
いる。制御弁２４．２５は、容器２１内の貯蔵の制御を
許すべ（夫々導管２２．２３に設けられる。第２循環回
路において、例えば容器２６は導管２７を介して蒸発器
１２に接続されると共に、再吸着装置８から蒸発器１２
に液体が流れる導管に導管２８を介して接続されている
。

制御弁２９，５０は容器２６の貯蔵の制御を許すよう夫
々導管２７．２８に設けられる。容器２１．２６によっ
て簡単な具合に異った液体流れの濃度の変更を行うよう
できる。

この発明に従った装置の作動の図示において、ヘ　　　
アンモニアと水から成る混合物の使用がこ〜で検討され
る。この様な混合物は例えば天然ガス用バーナによって
放散装置２内で加熱される。

ＮＨ，ガスは約１６０℃の温度の液体から放出される。

放散装置２内の圧力は従って約５気圧である。僅か１０
％のＮＨ５と水との混合物は導管４を通って流れる。こ
の混合物は吸着装置１内で約１気圧で濃縮される。温度
は約４５°Ｃが中央加熱装置の使用に適している。濃縮
された混合物（水と２０％のＮＨ３）　　は放散装置に
流れる。

第２循環回路において、ＮＨＳガスは再吸着装置８の液
体流れにより吸着される。圧力は５気圧で、温度は中央
加熱装置の使用に適した４５°Ｃである。濃縮混合物（
水と５５％のＮＨ３）　　は蒸発器１２に流れる。膨張
に依って、圧力は僅か１気圧に低下する。混合物の温度
は約０℃に落ちる。該温度にて、適当量のＮＨａが二次
エネルギの適用によって混合物から放出できる。最終的
に、水と約４５チのＮＨｓの流れは蒸発器１２から再吸
着装置８に流れる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明に従った装置の種々な部分が主にブロッ
クで示され、実線で示される導管によって該部分が接続
されている。図中、１・・吸着装置、２・・放散装置、
３，４，７，８゜＋　１．１５．２２，２５，２７．２
８・・　導管、５．１５・・熱交換器、６，１４・・ポ
ンプ、８・・再吸着装置、１ｏ・・放出弁、１２・・蒸
発器、１７・・精留塔、２１．２６・・容器、２４．２
５，２９．５０・・制御弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、放散装置と熱交換器が設けられた導管によつて接続
   された吸着装置とを有した第１循環回路、再吸着装置と
   熱交換器が設けられた導管によつて同様に接続された蒸
   発器とを有した第２循環回路、第２循環回路の１点から
   第１循環回路の放散装置に延びる分岐回路を備え、第１
   装置の液体物質の第１循環流は消散装置から１つの導管
   を介して吸着装置に且つ吸着装置から別の１つの導管を
   介して放散装置に適宜な手段によつて維持でき、第２装
   置の実質的に同一の液体物質の第２循環流は蒸発装置か
   ら１つの導管を介して再吸着装置または凝縮器に且つ再
   吸着装置または凝縮器から別の１つの導管を介して蒸発
   器に適宜な手段によつて維持でき、第１導管の放散装置
   は第１装置の物質の揮発性成分のための導管を介して第
   ２回路の再吸着装置または凝縮器に接続され、第２回路
   の蒸発器は第２装置の物質の揮発性成分のための導管を
   介して第１回路の吸着装置に接続された吸着再吸着ヒー
   トポンプにおいて、液体が蒸発器から再吸着装置に流れ
   る第２回路部分の熱交換器の下流点に設けられた貯蔵容
   器を備え、該貯蔵装置は分岐回路が接続された溢流装置
   を有したことを特徴とする吸着再吸着ヒートポンプ。 ２、貯蔵容器は再吸着装置の一部であるか再吸着装置内
   に取付けられたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の吸着再吸着ヒートポンプ。 ３、２つの回路は、各回路内を循環する液体の一部を貯
   蔵して該部分を循環から一時的に維持できる容器が設け
   られたことを特徴とする特許請求の範囲第１、２項いず
   れか記載の吸着再吸着ヒートポンプ。 ４、容器の１つは蒸発器、再吸着装置または導管に接続
   されて液体が再吸着装置から蒸発器に流れ、他の容器は
   吸着装置、放散装置または導管に接続されて流体が放散
   装置から吸着装置に流れることを特徴とする特許請求の
   範囲第３項記載の吸着再吸着ヒートポンプ。 ５、容器が蒸発器、吸着装置、再吸着装置乃至は放散装
   置に構造的に一体になつたことを特徴とする特許請求の
   範囲第３、４項いずれか記載の吸着再吸着ヒートポンプ
   。 ６、２つの容器内に貯蔵された液体の全量をほゞ一定に
   維持する装置が設けられたことを特徴とする特許請求の
   範囲第３乃至５項いずれか１項記載の吸着再吸着ヒート
   ポンプ。