JPS62501618A

JPS62501618A - 熱を受入れおよび放出する処理部分と吸収装置を含む熱供給部分とを有するプラント

Info

Publication number: JPS62501618A
Application number: JP61501172A
Authority: JP
Inventors: アレフエルト，ゲオルク
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-02-05
Filing date: 1986-02-05
Publication date: 1987-07-02
Also published as: EP0210264A1; US4770005A; DE3503863A1; WO1986004517A1

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】熱１を受入れおよび放出する処理部分と吸収装置を含む熱供給部分とを右するプラントこの発明は、少くとも１つの入力熱温度範囲にある入力熱エネルギを必要とし、またこの入力熱温度範囲よりも低い少くとも１つの出力熱温度範囲にある出力熱エネルギを取出すべき処理（プロセス）部分を有し、更に吸収装置と動作エネルギ源とを右する熱供給部分を有するプラントに関するものである。

多くの処理、特に物質の分離処理においては、成る特定の１つまたは複数の温度にある熱エネルギを必要とし、またそれらよりも低い温度の出力熱または廃熱を放出する。たとえばＷ＋ｊ水の脱塩処理のような蒸留工程におけるように、人力温度と出力熱温度の間の範囲は、屡々、比較的狭いものて、僅か数度（ケルビン）に過ぎないことか多いから廃熱をそのまま棄てることは大変不経済である。蒸留工程における廃熱の有効再利用は排蒸気圧縮υ、として周知てあり、すなわちこの方法ては蒸留によって生したｌｑ気を機械的な圧縮機て圧縮してより高温て凝縮させ、よって生ずる凝縮熱を入力熱として利用している。熱変成器を具えた排蒸気圧縮プラントも周知（ドイツ特許公開公報第ＤＥ−Ａ　：ｌＯ１６４０６号参照）である。排蒸気圧縮法の欠点は、機械的な圧縮機が高級な駆動エネルギを必要とし、そのサービスか高価につくと共に動作時に非常に騒音を生ずることである。

米国特許第４４０２７９．５　ｒ；には、物質分離用プラントから放出された廃熱または出力熱エネルギを熱変成器に供給し、この変成器て［−記出力熱エネルギの温度をそのプラントの人力熱エネルギとして使用し得る温度まて高くすることか開示されている。

米国特許第４：１５０５７１　号には、物質分離用ブラン１〜吸収熱ポンプ（アヅソーハ・ヒー１〜・ポンプ）を介してその動作に必要な熱エネルギを供給することが開示されている。

熱変成器や熱（ヒート）ポンプを使用する」二記の如き装置にも或種の欠点かある。もし熱変成器を使用すると、このプラントには、その動作に要する動作エネルギの相害１大きな割合を高級１欲動作熱エネルギの形て直接供給しなければならない。また熱ポンプを使用した場合には、熱変成器を使用した場合に比べて同等条件下において総合的に１駆動作エネルギの利Ｉ［ドｊ＜か低いという欠点がある。

この発ＩＪＪの［１的は、動作させるために比較的少量の高級１駆動作エネルギしか必要とせずまた低級の低温廃熱しか放出せず従って熱力学的効率か相当高い、１−記−殻型のプラントを提供することである。

動作するために少なくとも１つの入力熱温度範囲にある人力熱エネルギを要しかつ上記入力熱温度範囲よりも低い少なくとも１つの出力熱温度範囲にある熱エネルギか取出されるような処理部分と、吸収装置および特に動作１；（である動作エネルギ源を持った熱供給部分を具えたプラントにおいて、１−記の目的はこの発明によって達成されるものて、ずなわちこの発１１ては、熱供給部分が吸収装置として熱変成器と熱ポンプとの組合せを含み、処理部分にそれか必要とする入力熱エネルギを供給しまた処理部分からの出力熱エネルギを受取る作用を行ない、動作エネルギ源とヒートシンクの間に設けられている。

このヒートシンクは、上記熱供給部分から、処理部分の出力熱温度範囲よりも低い温度範囲にある廃熱を受取る。

この発明によるプラントの更に発展した形態におよび右利な実施形ｊＥは従属ｉ＋’ｌ求の範囲に記載されている。

この発明によるプラントによれば、以下てより詳しく説ＩＪＩするように、比較的安い設備費用で驚異的に高いエネルギ節約をすることがてきた。

この発明の幾つかの実施例は特に設４ｉ１１費か安価であるという特徴かある。

別の実施例は熱力学的効率の点て特に優れている。処理部分の入力熱温度と出力熱温度との間の範囲の比較的広い場合と比較的狭い場合の双方に関する実施例につい゛Ｃ説ｉ１する。熱供給部分の構造設計は相当自由であるから、熱供給部分か処理部分と熱的にのみ結合され、すなわち処理材料の熱供給部分の動作流体として使用されていない形にすれば、特に有利になる。

熱変成器部分と組合わせた熱ポンプ部分を有する吸収に；（理て１＠〈装置（吸収装置として周知）のＢＩＣ理は、たとえばヨーロッパ特許公開公報ＥＰ−Ａ　６１７２１およびドイツ雑誌「燃料−熱一エネルギＪ　：１３（１９８＋）１２号４８６−４９０によって既知である。

しかし上記のＦＩＪ行物は、処理−［程の熱供給部分において熱変成器と熱ポンプを組合わせることによって非常に高いエネルギ節約かてきること、或は所定の処理工程の中で可能な最小限の設備費用を以ってそれを可能にする方法について何も開示していない。］二記の組合わせに帰着する熱ループは、熱エネルギか何回も通過するもので、かつ高効（べを得ることのできる原因をなしている。

以下図面を参照しながら、この発明の好ましい実施について詳細に説明する。この明細書中の用語と例示形式は実質的にここに引用するヨーロッパ特許公告公報ＥＰ−Ａ　６１７２１中のものと回しである。

図面の簡単な説明第１ａ図は処理玉程中の熱供給に関する状態を示ず図て、これに基いて、この発明か解決しようとしている問題、この発明によるこの問題解決のＬＣ理およびこの発明によって得られる優れた改善点か説ｌＪＪされる。

第ｔｂ図は第１ａ図における種々の時点についてエネルギ節約針を百分率（すなわち、熱変成器および／または熱ポンプか無い場合にこの処理［程か必要としかつ外部からそこに供給される１駆動作エネルギの、熱変成器および／または熱ポンプを具えた熱供給部分を使用した場合の必要動作エネルギに対する比）で示す図。

第２図はこの発明の第１の実施例を示す図。

第３Ｚ乃至第８図はこの発明の種々の実施例の熱供給部分を示す図。

第９１Ａ、第９ａ図および第９ｂ図は、この発明によるプラントの熱供給部分のまた別の実施例の概略、より詳細な構成および付属ノベ気圧線図をそれぞれ示す。

第１０図乃至第１３図は別の熱供給部分の概略図。

第１４図、第１４ａ図および第１４ｂ図は、第９図、第９ａ図および第９ｂｌ” ２１にそれぞれ対応する図であって、第１４ａ図また第１４図に従って熱供給部分に熱的に結合された処理部分を示し、この処理部分は具体的には木の脱塩または蒸留装置である。

第１５図乃至第２３図はこの発明によるプラントの熱供給部分の別の実施例の構成を示ず図である。

第２３ａｌ：４は第２３図に関連する蒸気圧線図である。

第２４図乃至第３８図はまた別の熱供給部分の構成図である。

第：１９ａｌＡ乃至第４１ｒ図はこの発明の実施例の熱供給部分に右利に使用てきる熱ポンプ装置の種々の実施例を示す図である。

第４０ａｌ：４乃至第４０ｒ図はこの発ＩＪＩによるプラントの熱供給部分に右利に使用てきる種々の熱変成器の構成を示ずＩＡである。

第４１図はこの発ＩＪＩによるプラントの熱供給部分用の別の吸収装置の一例構成図である。

第４１ａ図は第４１図の変形である。

第４１ｂ図は第４１ａ図の構成の幾分精密に画いた図である。

第４１ｃ図は第４１ｂ図の変形である。

第４１ｄ図乃至は第４１ｇ図は第１１１ｂ図と第４１ｃ図による装置の幾つかのユニットか如何に構成されるかを例示する構造図である。

第４１ｈ図は第４１ｃ図の変形である。

第４１ｉ図は４Ｉｂ図と第４１ｃ図による構成の蒸気圧線図である。

第４２図はまた別の熱供給部分の構成を示す図である。

第４３図は、各々単一の動作流体ループのみを有する。

２段熱ポンプ、および２段熱ポンプ（ｓｉｃ）と２段熱変成器とを含む熱供給部分の概略を示す図である。

第４３ａ図は第４３図による装置をより正確に示す図である。

第４３ｂ図は第４３ａ図に関連する蒸気圧ｔｉ図である。

第４３ｃ図は第４３図による装置を具体化するまた別の可能性を示す図である。

第４３ｄ図は第４３ａ図による装置の一部変形例を示す図である。

第４４図乃至第６２図は何れも熱ポンプと熱変成器の組合わせをＪｌ−えたまた別の吸収装置の概略を示す図である。

第６３図と第６３ａ図は別の実施例とそれに付属する蒸気圧線図をそれぞれ示す図である。

第６４図乃至第７１図はこの発明によるプラントの熱供給部分のまた別の実施例の概略図である。

第７２図乃至第９４図は圧縮機を付設したこの発明によるプラントの熱供給部分の実施例を示す図である。

第９５［Ａおよび第９６図は、特に有利な熱交換装置を具えた。２段式熱ポンプおよび２段式熱変成器の構成をそれぞれ示す図である。

最初に、第１ａ図と第１ｂ図を参照しながら、この発ＩＪか対象としている問題、その解決法およびこの発明によって１１）られる予想せざる効果について説明する。

第１ａ図には、処理（プロセス）部分ＰＲＴと、この処理部分に経済的に熱を供給する働きをする熱供給部分ＷＶＴを有するプラントのＩ！Ｅ略が示されている。この処理部分は、その動作のために熟エネルギＱが必要であって、その一部は処理中に消費され、別の一部はたとえば熱絶縁の不完全さに起因するような不可避的な熱損失となり、また別の一部は具体的には処理生成物の潜熱または比熱の形で処理の廃８（出力８）となる。いまこの点を別々に考えると、処理部分ＰＲＴは入力８Ｑ　：＋？要し。

出力熱Ｑ。と熱Ｑｖを放出する。熱ＱＶは、損失熱と呼ばれるものて上記した損失と処ＦＰ生成物と共に運び去られる熱を含み、回収ｉｉ（能な熱Ｑ。てはない。これらは第１ａ図に示されている。出力熱Ｑ。は一般に高い温度を持っているのて、経済的な理由によってこれを単純に棄て去る（たとえば、大気中に逃かす）ことはてきない。

前述した米国特許第４４０２７９５号によれば、出力熱Ｑ。はすべて熱変成器ＷＴに伝えることかてきる。熱変成器ＷＴに伝達された入力熱を０１とすると、これは処理の全出力熱か利用されるから取出し得る全処理出力８ｑｏと等しい筈であり、最大の熱回収が得られる。熱変成器は、一方では処理装置の入力熱として利用てきる程高温の出力熱Ｑ２Ｔを供給し、従って０３を低減できるように、設計される。典型的な例として、この熱変成器の動作流体系が臭化リチウムと水であるものを採り上げ、熱変成器の効率（出力熱に対する入力熱の比）の実際値が０．４８と仮定し。損失Ｑｖ”Ｏにセットすると、第１ｂ図の左側部分にプロセットした様にエネルギ節約率は４８％と計算される。

米国特許第４３５０５７１号に記載されているように熱ポンプＷＰたけを使用すると、処理部分が必要とする全入力エネルギは熱ポンプによって伝達されるので、高級度の低い動作エネルギが必要となる。この熱ポンプは高級入力エネルギＱｆｆＰを必要としまた処理の出力８ｑｏの一部Ｑ、Ｐを受取り、その代り処理部分ＰＲＴに対してそれが必要とする全入力熱を供給する。この熱ポンプより放出されて処理部分に伝えられるこの入力熱はｆｆｓ　ｌ　ａ図にＱ２Ｐて示され、その星はＱに等しい。Ｌｉａｒ／Ｉｆ□０を使って働く熱ポンプｗｐを独占的に使用した場合の条件を計算すると、現実性のある効率を１．７０と仮定すれば、第１ｂ図の右手の軸−Ｌに示される通り４１％のエネルギ節約が（すられる。

次に、熱変成器ＷＴと熱ポンプＷＰとの組合せをこの熱供給部分ＷＶＴに使用すると、第１ｂ図中の破線か示す様に４８％と旧％の間の成る４ｉ）のエネルギ節約を実際に期待することかてきる。結局、熱供給部分ＷＶＴに熱ポンプと熱変成２÷とを同時に使用すると、それらはその処理部分の出力熱Ｑ。に関係を持っているのて、！Ｌに無縁てはあり得ない。この熱供給部分ＷＶＴに、熱変成器ＷＴの外に更に熱ボンンプＷＰかあれば、熱変成器の人力熱エネルギＱ、Ｔは熱ポンプか入力熱エネルギ０　、１１を必要とするために低減する筈である。何故なら、当然Ｑ＋”　＋Ｑ＋”　＝　Ｑ。

か成☆−するからである。換言ずねば、４８％の理論的なエネルギ節約ｉ約を可能とする熱変成器の入力熱の一部か、理論的に４１％だけのエネルギて節約を可能どする熱ポンプのために分けられることになる。

Ｑ、ｐ／Ｑ、Ｔの比か零以上に増大すると効率は低ドせずにかえって初めは最大値６２％に増大し続いて少し低い値４１％になるという、予想外の結果か現われた。第２図を参照して次に説明するこの相乗的な強化係数と呼ばれる驚くべき効果は、熱変成器ＷＴによって温度］二昇さゼられた熱エネルギＱ２Ｔかこの熱ループを通って５従って。

熱変成器と熱ポンプとは少なくとも処理部分中の熱の流れＱを介してＷに結合されているのて、この熱変成器も通って、何回も移動するという事実によるものとすることかてきる。熱変成器と熱ポンプとは熱的に直接結合することも可能で、その場合には熱変成器の出力熱は熱エネルギＱＰＴの形てその一部分か或は全部か熱ポンプに伝達される。熱変成器の全出力熱が類ポンプに供給される。ずなわちＱ、ＰとＱ２Ｔか共に零に等しいような、熱供給部分か、第６図、第７図および第８図に示されている。

■−記の条件は、損失熱Ｑｖか零に等ｌノくない場合にも適用てきる。この損失の；１１１合を１５％と仮定すると、処理部分の出力熱もそれに従って減少し、また熱変成器によって（１）られる最大エネルギ節約率も回し様に減少し、その大きさは４１％にしかならない。しかし、熱変成器と熱ポンプの組合せを使用すれば、５５．５％という最大エネルギ節約率か得られる。損失の割合か３０％てあれば、熱変成器のみて得られるこの−Ｌ程の１駆動作エネルギのｆｆｉ約率は３４％に低下するか、その場合ても熱変成器と熱ポンプの組合せを使用すればなお５１％のエネルギ節約１２か得られる。

第１ａ図と第ｉｂ図を参照して説明したこの発明の原理を具体化し得る第１の実施例構成か第２図に示されている。この例における熱供給部分ＷＶＴは、２段式熱変成器と２段式熱ポンプの組合せを有し、両名合せて８個の交換ユニットを持っている。すなわち換言すれば、６個の交換ユニットを要する図示形式の２段式熱変成器か中独て、または同様に６個の交換ユニットを要する図示形式の熱ポンプか中独て必要とする数よりもそれぞれ２個たけ多い交換ユニットを持っている。

熱供給部分ＷＶＴを形成するこの吸収装置の２段式熱ポンプ部ＷＰは、１つの動作媒体ループ中に組込まれた６個の交換ユニットなＪｌ、えている。交換ユニットという用語は、重連したヨーロッパ特許出願中に定義された通ってあり、またこの明細書と図面を通じて用いる（Ｊｌｎｐ　）　／　（−１／Ｔ）図に使用されている図示法もＦ記ヨーロッパ特許出願中に説明されている。交換ユニウドに伝達される熱４℃の中位は、第２図では関連する交換ユニットの方を指す矢印て示し、また交換ユニットから取出される熱量単位はその関連交換ユニットから外方を指す矢印て示されている。

比較的高い温度Ｔ：ｌの熱エネルギの１単位（以下単に熱という）が発生器として崗く交換ユニットに伝達される。（このＩＪＩ細害中て使用する温度という用語は、一般に温度範囲を意味するものとする）。凝縮器として働く交換ユニットＢては低い温度Ｔ２のｌ熱単位か放出される。第３の交換ユニットＣは蒸発器として働き１単位の熱を受取る。吸収ムと１ノて働く第４の交換ユニッｌ−Ｄても、温度Ｔ２の熱か１単位放出される。交換ユニットＥは、第２の蒸発器（脱着器）として働き、温度Ｔ２の熱を１単位供給されねばならない。以にの論議およびこれ以後の論１議においては、実際−には不可避的な熱損失を無視しているか、この発ＩＪｊの原理には何の影響も無い。

この熱ポンプ部には２段式熱変成器部ＷＴか組合せられていて、これは交換ユニットＣ−Ｈを有し、そのうち４個の交換ユニットＣ−Ｆ　ｆｔ熱ポンプ部と共有している。Ｇは凝１ｉ（器として動作しＨは発生器（脱着器）として働く。この組合せによフて構成された吸収装置は処理部分ＰＲＴに結合され、この後者は温度Ｔ２の入力熱を要求し温度Ｔ１の出力熱を放出する。熱ポンプＷＰの交換ユニットＡには、外部熱供給源または動作熱源ＷＱから温度Ｔ：ｌのｌ熱単位か供給される。

２段式熱ポンプＡ−Ｆは３単位の熱をこの処理部分に供給するか、処理部分（プロセス）から２！’ｔｉ位の熱を受入れ得るに過ぎない。従って処理部分から放出された熱のうちの３番［１の中位は熱変成器を駆動するために利用することかてき、この熱変成器は次いて温度Ｔ２の８Ｔｒｗ１単位を１程に送り込む。ｒＷＴは熱変成器の効率でｌより小さい＆ｉであることか良く知られている。従って、余効率ｒの予想イ〆ｉは、熱ポンプの効率なｒ工とすればｒ”＝　Ｑ（Ｔ２）　／　Ｑ（ｔ＋）　＝　ｒｗｐ　＋　ｒｗｒである。しかしこの予想とは辺って、実際に（１）られる効：ｊ＜　−＊は次の理由によって一１ｘ記よりも実質的に高い。ずなわち、変成器ＷＴによって与えられる温度Ｔ２の８ｆｉｔＩ　ｒｗ ’ｒは処理部分を通って移行し、次いてこの熱変成器の伺加駆動熱として利用することがてきる。もう＝一度この処理部分を通過すると、今度は更にＩｒｗｒ　ｒｗｔ＝　ｒｗｒ２に達する付加熱量を利用することがてき、以後同様になる。

もしこれらの付加熱ｊ１１を加算するとｒｗ−ｒ　＝　ｒｗＴ’＋ｒｗｙ″＋ｊ　ｗ　Ｔ　’　＋　−・・＋となり、ｋａ　＋ｉＥ　ｈ）ｒｗｉ／　（Ｉ　−ｒ　ｗｔ）て、これは熱変成器のＴ・想’Ｈ’Ｊ−１ｉ　ｒ　ｗ　Ｔより強化係数１／（＋−ｒｗｔ）たけ大きい。

従って、実際にに熱供給部分の全効率ｒ８ｘはｒＸｘ’＝　ｒｗｐ　＋　ｒｗｒ　／　（＋−ｒｗｙ）　である。

第２図において、理論的効斗４１ｒ　ｗＴ＝　２／　３であるからこの熱変成器の寄！ｊ一度ｒｗ□に対する強化係数は３に等しい。

このｂ；（理は、処理部分を介して結合された熱ポンプと熱変成器の４１合せに適用することかできる。こうして処理部分は、より多Ｉ１１の入力熱を受取り従ってまたより多量の出力熱を伝達し、従って理論的に、温度Ｔ３の１次の１熱中位て温１ｆ！ＬＴ２の５熱中位を発生させることがてきる。

実際には当然この様な理想的な状ｙＥ？得ることはできないか、実地においても３．８〜４．１またはそれ以上の効率（すなわち、この処理部分が必要とする入力熱Ｑ（第１ａ図）の実際に必要とした動作熱Ｑ：＋’に対する比）を１１１ることはてきる。

最終廃熱は、熱変成器の凝縮器として働く交換ユニットＧから所望の低温Ｔ。て放出され、次いて火気、冷却水またはその他類似の媒体というようなヒートシンクに受取られる。この廃熱を処理材料の予熱に利用すれば大へん有利である。

更に予期しないことに、この高い効率を得る為にそれに相当する程高額の資金をかけなくても良いことは判った。むしろ反対に、このプラントに供給される熱単位数に対する交換ユニット中の熱交換表面の大きさの比か積面の大きさが熱供給部分の全熱交換ユニットて変換される熱１１１の絶対値の和にほぼ比例すると仮定すれば、１段式の熱変成器てはその比か４：１１．Ｏて、一方第２図のプラントに島てはまる比は＋２：５＝２．４　、すなわち換言すれば１段式熱変成器におけるよりも４０％低い植である。装置の使用動作媒体力月、１ｌｌｒ／　１１２０の場合の実際の効率について、それぞれの比は４．４と２．６てあった。従って、第２図の構成はより複雑になるか熱交換器の表面か小さくなることによって補償される効果以−１；の効果かある。

以下の論誠において、交換ユニットにつけた垂直矢印は、熱かその交換ユニトヘ供給されているかそこから取出されているかを単に定性的に（定量的にてはなく）示すものである。

−Ｌ述した原理は非常に多種多様に実現することかてき、また１欲動作熱の温度Ｔ３、処理部分に供給される入力熱の温度Ｔ２、処理部分から取り出される熱の温度Ｔ、および最終的な廃熱の温度Ｔ。およびそれら温度間の範囲は１次に実施例として示すように、実際には任意に選定することがてきる。熱力学的な理由て、常に効率が高くなれば、Ｔ３とＴ。間の差は太きく７２とＴ１間の差は小さくなる。また１欲動作エネルギは、その全部または１部か、第７３図〜第９６図に関連して後述するように少なくとも１台の圧縮器を介して機械的仕！１９Ｗの形て供給することもてきる。

次の図面には、プラントの熱供給部分のみか示されているか、温１ｆＴ：＋の１欲動作熱の源ＷＱまたは械的仕７１９Ｗ、温１ａ　Ｔ　２の入力熱が供給され温度Ｔ１の出力熱を放出する処理部分、および温度Ｔ。の廃熱を受取るヒートシンクＷＳは共に簡単化のために省略されている。前記したヨーロッパ特許書類中に説明されているように、ここに選択された例における動作媒体は熱ポンプ内を反時計式に循環し熱変成器中を時計方向に循環する。従って、図中、吸収装置の種々の部分の動作は曲線矢印て表わしである。

第３図は、熱供給部分の簡単な実施例を示しており、この部分は１段式の熱ポンプ部ＷＰと１段式の熱変成器部ＷＴを有し、全部て６個の交換ユニットＡ−Ｆを持っている。この熱変成器部と熱ポンプ部は、交換ユニットＣとＤの２個の交換ユニットを共有している。発生器として働く交換ユニットＡは温度Ｔ、の１欲動作熱の供給を受ける。図示していないか処理部分に供給する温度Ｔ２の熱は熱交換器によって交換ユニットＢ、Ｄから取り出される。交換ユニットＣとＦは処理部分から熱交換器を介して温度Ｔ、の熱を受取り、交換ユニットＥに温度Ｔ。の最終廃熱か生成される。

第３図に示した熱ポンプ／熱変成器の組合せ体は、相異なる複数の温度て入力熱を処理部分に伝達しまた処理部分から相異なる複数の温度の出力熱を受取るように、変形することもできる。その−例か第４図に示されており、これは交換ユニットＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄがそれぞれ第３図におけるよりも高い温度で動作し従ってＢとＤの温度、およびＣとＦの温度か一致しない点て第３図の例と相違している。

第４図による構成は、図示されていない処理部分に対して温度Ｔ２ａとＴ２ｂの入力熱を送込み、また処理部分から温度ＴｌａとＴｌｂの出力熱を受け入れる。

続いて説明するまた別の実施例も同様に変形することができる。

−第５図は、１段式熱ポンプと１段式熱変成器の組合せを形成する６個の交換ユニットを持った一実施例を示している。第３１−Ａと第４図に示されている交換ユニットは３つの圧力レベルに対をなして配置されているが、第５図では２つの圧力レベルしか無くその各レベルに３個の交換ユニットがある。

この発明によるプラントの熱供給部分の第６図乃至第１Ｏ図に示した実施例はＴ２とＴ１間の範囲か比較的広いことおよび同時に効率が比較的高い点に特徴かある。それらは６個の交換ユニットしか持っていない。

第６図、第７図および第８図の実施例てはその交換ユニットか単一の動作流体ループを形造っている。これらの実施例は、熱変成器かその全出力熱を熱ポンプに伝達する。すなわちＱ２ＴとＱ２Ｐか共に零に等しい点て、第１ａ図に関連して説明した例に対応している。第７図と第８図の実施例は、１已にその神々の交換ユニットか動作する圧力範囲の点てＩＬに異なっている。

第９１／ｌと第１（１図は、この発明によるプラントの熱供給部分の実施例を示し、この実施例は６個の交換ユニットを右し、そのうちの２個はＬＬに波形矢印て示された熱交換関係にある。これらの交換ユニウドはＴ２とＴ１間の温度範囲て動作し、従って付属処理部分と熱交換関係にあることは必要てない。第９［′ Ａと第１０図の実施例では、その温１＾レベルを処理部分か指示する条件に容易に適合させることかてきる。

第９ａ図は、第９図に示された吸収装置か現実にどの様に其体化されるかを示している。交換ユニッｌ−Ａ〜Ｅは、両図において、同一大文字て示しである。ここておよび後でより詳細に説明する実施例においては、−例としてこの装置か臭化リチウムと水の時間試験された動作奴体系で動作するものと仮定する。

発生器として働く交換ユニットＡには、たとえば新鮮蒸気（フレッシュ・スチーム）の形の１欲動作熱か熱交換器１０を介して供給される。この発生器は、比較的水分の多い臭化リチウム溶液を持っていて−Ｌ、８＋２供給された熱によりそれから水が蒸発する。この水は動作媒体ガスライン１２を通って凝縮器Ｂに流れる。そこからこの凝縮した動作流体（水）はライン！４を通って、蒸発器として働く交換ユニット已に流れる。ユニットＥは処理出力熱を供給するための熱交換器１６を持っている。蒸発した水は吸収器Ｆて吸収され、次いてこの吸収熱は人力熱の形て熱交換器１８を介して処理部分へ送られる。吸収器Ｆは。

ポンプ２２と熱交換器２４の双方を含み比較的水分の多い臭化リチウム溶液を運ぶ溶液ライン２０を介して、発生器２０に連なっている。発生器Ａは、絞り弁２７を右し熱交換器２４を介して比較的水分の少ない臭化リチウム溶液を流通させるライン２６を介して、吸収器Ｆ内に配設されたスプレィ・ヘットに連なっている。この吸収器Ｆからは、比較的水分の多い臭化リチウム溶液が、熱交換器３０を通り絞り弁３Ｉを几えたライン２８を介して、ノへ発器として働く交換ユニットＣ中に運ばれる。ユニットＣ中には凝縮器Ｂかあるのて、交換ユニットＢとＣの間て熱交換か行なわれる。ユニットＣ中で蒸発した木は凝縮器り中て凝縮され、そこて生成された低温の廃熱は、熱交換器３２とたとえば冷却塔（図示せず）によって取出される。

絞り弁１５．２７および３１はまたライン自体て構成することもてきる。これは、他の実施例においても同様である。

凝縮した水は、凝縮器りから、ポンプ３６を含むライン３４を通して蒸発器Ｅ中に設けられたスプレィ・ヘット４０に送られる。交換ユニットＥは、その収容している水をスプレィ・ヘット４０によって再循環させるために、ポンプ３８を右する再循環装置を持つものである。この比較的水分の少ない溶液は蒸発器Ｃから、ポンプ４４を含むライン４２を介して吸収器Ｆに戻される。

従って第９ａ図に示された吸収装置は、ライン２（）と２６、および２８と４２をそれぞれ有する２つの吸収剤のすなわち溶液のループを持っている。その結果、交換ユニットＥに供給される処理部分出力熱（約７５°Ｃの温度の）と処理部分に交換ユニットＦによって伝達される処理部分人力熱（約１２５〜１３５°Ｃの温度の）の間の温度差を特に大きくすることかてきる。しかし、その場合には２個の溶液ポンプずなわちポンプ２２と４４が必要である。また別のやり方として、ライン４２を交換ユニットＦ中にてなく熱交換器２４を介して交換ユニットＡに延ばずことも可能て、その場合には溶液ポンプ２２を省略てきる。

２個の溶液ポンプを使用した場合の温１隻と圧力は第９ｂ図中に太い線て示されている。溶液ポンプを１個たけ使用した場合には、この異父圧線図中に破線て示した点４４ａで動作し、ライン２８中の溶液の上記圧曲線はこの第９ｂ図に破線て示した点２８ａの位置をとるごとになる。

１１□０のｅ　Ｉａ　ｏ　、　：１６に対応する蒸気圧線は、ポンプ４４か動作する線であるが、もはや利用てきず、従っ′Ｃ吸収器Ｆは、より低い約１１６〜１２５℃の温度範囲て働くことになる。

第１Ｉ図は、２段式熱ポンプ部ｗｐと１段式熱変成器部ＷＴを含む熱供給部分の一例を示す図である。

第１２図は、１段式熱ポンプｉｉ’［ｉＷＰと２段式熱変成器部ＷＴを含む熱供給部分の一例を示す図である。

第１３図乃至第１８図は、Ｔ２と１１間の温度差は比較的小さいか効率か非常に高いプラントの熱供給部分の一実施例を示している。第１３図に示された実施例は一連の次に示す段（常に、１駆動作エネルギが与えられる段から始まる）、すなわち、熱ポンプ（ＷＰ）−熱ポンプ（ｗｐ）−熱変成器（ＷＴ）を持っている。熱は、何れも比較的Ｔｏに近い温度Ｔ２とＴ、て、それぞれ、処理部分に放出されまたそこから受入れられる。Ｔ３と１２間の差はそれに応して大きい。最高の圧力と温度て動作する熱ポンプ段ては２個の交換ユニットか熱的に結合している。

第１５図の￥流側は、第１３１Ａと同しＷＰ−ＷＰ−ＷＴの段列な持っている。

第１］図における２個の熱ポンプ段の交換ユニットは相異なる３つの圧力レベルて動作するか、第１５図の熱ポンプ段の交換ユニットは２つの圧力範囲のみて崗〈。

第１４図と第１δ図は、この発１夛１によるプラントの熱供給部分の−・実施例を示し、その段列はＷＰ−ＷＴ−ＷＴである。ここては、温度Ｔ２とＴ１はこのプラントに供給される１欲動作熱の温度Ｔ：ｌに近い。これらの実施例においては、その低温で動作する熱変成器の２つの交換ユニットは熱的に結合している。

第１４ａ図には、第１４図に示した形式の熱供給部分を具え、水の蒸留たとえば海水の脱塩用に設計されたプラントか簡略化された形て示されている。その変換ユニットは塔型をしていて、流体は実質的に垂直方向に流れ、まだ液体はｆ８！交換素了−の表面Ｌ？：薄１１りの形て下向きに流れる。各交換ユニット中に含まれている熱交換素子は以下第４１ｈ図に関連して説明するように、たとえば管群を持っているものである。第１４ａ図は簡Ｃｎ化のために各熱交換器の管群のうちの１木の管だけを示している。管群の代りに、ψＩ然他の形の熱交換素子を使用することもできる。

発生器として働く交換ユニットＡには、たとえば熱蒸気の形である１欲動作熱が熱交換素子＋［］０を介して供給される。交換ユニットＡには、また、スプレィ・ヘット装設１ｔ１４は排出するライン１ｔ１２を介して水分の割合の高い臭化リチウム溶液か供給され、この溶液は次いて熱交換素子１０（）に沿って流下し、それにより水は蒸発し、水の含右；１，１合の低い臭化リチウム溶液か発生器の底に溜まる９発生器Ａ中て発生した水蒸気はバッフル板構体１０５を通って凝縮器として働く交換ユニウドＢ中へ流れ、熱交換素子１０８てこの水蒸気は凝縮してこの素子にｆＡ縮熱な放出する。凝縮器Ｂ中に集まる水は、絞り（ｒ１１２を有するライン１１０を通して、Ａ発器として働く交換ユニットＤ中へと流れる。この蒸発器りには、ポンプとスプレィヘットを持った再循環装置＋１４か設りられていることか好ましい。蒸発に必要な熱を供給する熱交換器’ｆ−１１５かこの蒸発器りの中に設けられている。蒸発器り中で発生した水蒸気は、吸収器として働く交換ユニットＣ中に流入し、そこで比較的水分の少ない臭化リチウム溶液によって吸収され、吸収熱は交換素子１１８に放出される。

この水分の少ない臭化リチウム溶液は吸収器Ｃに対して、一方ては発生器Ａからポンプ１２２を右し熱交換器＋２４に連なるライン１２（）を介して供給され、また他方ては第２の発生器として働く交換器ユニットＥから、ポンプ＋２８を有し、熱交換器１３（ｌを通過するライン１２６を介して、流れる。吸収器Ｃ中て生成される水分の多い臭化リチウム溶液は、一方てはポンプ１３２を含み熱交換器＋２４を通るライン１０２を介して発生器Ａに供給され、また他方、ポンプ１３６を有し熱交換器１３０を通りまた２木のライン１３４ａと１４２への分岐部を有するライン１３４を介して、第２発生器Ｅへまたは発生器Ｇへ供給される。

第２の発生器Ｅ中て発生した水蒸気は第２凝縮器として働く交換ユニットＦにグ、えられ、そこて熱交換素子１３７において凝縮する。素子＋３７は内部に脱着器として瀕く交換ユニットＧを形成している。脱着器Ｇでは、吸収器Ｃからライン１４２を介して供給される臭化リチウム溶液か、水の蒸発によって更に膿縮される。このライン＋４２は、調整弁１４４を有し、熱交換器１４６を通して伸び装置１４８を介して脱着器Ｇに排出する。装２２１４８は、供給される溶液をこの脱着器Ｇを形成する熱交換素子の表面上に薄い一様な膜状に分布させる働きをする。

脱着器Ｇで生成された水分の少ない溶液は、熱交換器１４［ｉを通るライン１５０を介して第２の発生器Ｅの溜りに送られ、そこからポンプ１２８により汲出される。水蒸気は熱４１成器部分の交換ユニットＨ申て凝縮する。非常に低い温度Ｔ。て生成される凝縮の熱は廃熱て、熱交換素子＋５２を通して除去される。この熱交換素子＋５２は１例えば、冷却塔（図示せず）等に接続するようにしてもよく、あるいは、脱塩すべき水を加熱するために用いてもよい。

交換ユニットＨて凝縮した木は、ポンプ１５６を含むライン＋５１１を通して蒸発器りに供給される。

以下に述べる水の脱塩を行うための処理部分は、上述した熱供給部との間には流体の連絡は全くないが、８供給部と構造的に一体化される。

通常の方Ｖ、により（特に脱石灰処理により）憎備された処理されるべき塩水が入力ライン１５７と装置１４８に相当する装置とを通して凝縮器Ｂ中の熱交換素子１０８に導入され、そこて、交換ユニットＢで作られた凝ｌｌ１（熱により加熱され、水蒸気とブラインか生成される。この水蒸気か所期の目的の処理生成物であり、蒸気ライン＋６２によって収集容器１６０のＬ部から取出される。ｅ縮されたブラインはポンプ１６６を含むライン１６４を介して吸２７器Ｃ中に配置されて吸着熱により加熱される熱交換素子＋１８に供給される。ここても、水蒸気か発生し、収集容器１６６から）Ｎ気うイン１６２へ取出され、一方、更に濃縮されたブラインはポンプ１７０を含むライン１６８を介して取除かれるか、あるいはこの発１５１の椎間実施例に従って、後に詳述するように、少くとももう１つの蒸留処理を施される。

ライン１６２中の水蒸気の温度は、温度Ｔ２から熱交換器１０８や１１８における温度低下分を差引いたものて、その熱は蒸発器りと第２の発生器Ｅに要求される熱条件を満足させるために用いられる。この［１的のために、ライン１５２を芯発器り中に配置された熱交換器１１＋ｉの入力ライン１７２と、第２の発生器Ｅに設けられた熱交換素子１７６の入力ライン１７４とに接続することがてきる。蒸発器りと発生器Ｅで水蒸気か凝縮して純水となり、水収集ライン１７８を通して所要目的に用いられる。

各ライン中の圧力差が処理される流体を汲上げるに充分な大きさである場合には、各ライン中のポンプ（例えば、ポンプ１２２．１３６．１４４．１６６．１７０）の代りに調整装置を用いることかてきる。

第１４ｂ図に示すように、？−−通の動作条件下ては交換ユニウドＢとＣにおけろ水７Ｎ気は約１２０°Ｃの温度て発生し、一方、交換ユニットＤとＥは、僅かに１００℃の温度Ｔ１の入力熱を必要とするたけである。交換ユニットＤとＥの入力熱と水蒸気が生成される熱とのある温度差１例えば、５〜７℃の温度差は有用である。というのは、この温度差か大きくなれば、それに伴って熱交換器の表面を、従ってプラント自体を小さくてきるからである。しかし、１３〜１５°Ｃの温度差か常に残り、この温度差は蒸気ライン１６２を直接入力ライン１７２と１７４に接続せずにその間に所謂る多段方式によって動作しかつ動作のために必要な温ＩＮ　７．か３〜６°Ｃである通常の形式の１乃至それ以１−の革！’７ｉコラム１８０を設けることにより、有効に利用てきる。次に、ブラインはライン１６８を通して、第＋４ａ１メ１にはその顆路のみな示した蒸留コラム装置に送られる。この蒸留コラム装置はさらに三方ブ「Ｔ８２と停由弁＋８４とを介し、蒸気ライン１６２と入力ライン１７２．１７４の間に直列に接続されている。

７．％留コラム装置内の最終的なブラインはライン＋８６により取出され、一方、生成された純水は水収集ライン１７８に送られる。有効な温度範囲は１００° Ｃ以りなのて、別の蒸留コラムは大気圧の範囲内て動作することかてきる。

上述したプラントては、蒸留コラム装＋ｊ！１＋ｇｏを設けなくても１発生器Ａに供給される温度Ｔ４の初期熱に対し、約３．４の効率か得られる。蒸留コラム１８（）を設けると、この効率は２倍になる。蒸留コラムを２個用いた場合には、３倍という夙に増加する。初期エネルギ要件に対するプラントの効率は、蒸留コラム１８０を用いない場合てあっても、排出蒸気圧縮法て動作させる最もとく知られれたプラントの効率に匹敵する。

交換ユニットＤ及びＣの熱変成器は交換ユニットＡ、Ｂ、Ｅ及びＦの熱変成器の３倍の大きさであり、［Ａに大きく描くことによってそれを表わしである。実際には、水用又は溶液用ラインの圧力差か所要の液体スループウドを保証するに充分なものである場合には、そのライン中のポンプの代りに、調整弁を用いてもよい。効率は落ちるが、溶液用ポンプの数を少なくしてもよいし、あるいは、第９ａ図について説明したように、温度差Ｔ２−Ｔ。

を小さくすることもてきる。

第１４ｂ図は、第１４ａ図に従うプラントの熱供給部についての、第９ｂ図に相当する蒸気圧線図である。−１ユ述したように、動作媒体系はＬｉｌ１ｒ／ＩＩ □０である。

第１７図と第１８図は、それぞれ交換ユニットか２つの異なる圧力レベルて動作する、各段かＷＰ−ＷＰ−ＷＴ及びＷＰ’−ＷＴ−ＷＴの順序に配列されている２つの実施例を示す。第１３図及び第１５図の場合と回しように、第１７図においては、比較的狭い温度範囲Ｔ２　、Ｔｌは比較的Ｔ。に近く、一方、第１８図においては、第１４ａ図及び第１６図の場合と同様、この温度範囲はＴｆｆに近い。これらのプラントは動作媒体系としてＮ１１ｌ／１１２０を用いる場合に適している。

第１’１図〜第２１図はこの発明によるプラントの４段式熱供給部を示す。第１９図と第２０図においては、連続段構成はＷＰ−ＷＰ−ＷＴ−ＷＴである。温度範囲Ｔ２−Ｔ、はＴ：ｌとＴ。のほぼ中間にある。温度に関して最も高い段と最も下の段においては、各々における２つの交換ユニットは相互に内部熱交換をするような関係とされている。第２１図においては、２段式の熱変成器部ＷＴは動作流体のループを１つたけ備えている。この場合は、温度範囲Ｔ、−Ｔ、はＴ。

に近く、従って、このプラントは特に感温物質の分離用として適している。

第２２１Ａと第２３図に示す４段式の吸収器構成は各々か１（）個の熱交換ユニットを有し、これら１０個のユニットは２つ１組て５つの異なる圧力範囲て動作する。第２２図において、段の順序はＷＰ−ＷＰ−ＷＰ−ＷＴて、第２３図ではＷＰ−ＷＴ−ＷＴ−ＷＴである。第２３図の構成は第１４図のそれと類似するか、実質的に、第１４図のものに加えて更に２個の交換ユニット■とＫを備えている点のみにおいて異なり、これらの付加的ユニットは交換ユニットＧとＨと共に熱変成器回路を形成し、その中てＨと■は互に熱交換を行う。第２３図に示す吸収器構成に対する蒸気圧ｔ３ｉｊｌｌを第２：１ａＦ１に示す。第２３図による構成は発生器として作用する交換ユニットＡにおいてｌ単位の動作熱か′Ｉえられる。交換ユニットＢとＣか処理部（図示せず）に対して温１＾Ｔ２の熱の１単位分と４単位分をそれぞれ供給する。交換ユニットＤは温度Ｔ１の処理出力熱４単位を、交換ユニッｌ−Ｅは温度Ｔ＋の処理出力８１単位を処理部から受取り、また交換ユニウドにはｌ中位の廃熱を周囲に放出する。第１４図と比較して、温度差Ｔ２　Ｔｌはいくらか小さく、即ち、２５℃に対し２０°Ｃて、従って、効率は約４〜４．２と高い。第２３図の構成は第１４ａ図の構成と同様に動作させることかてきる。

第２４１Ａと第２５ＵＡは、４レベルのみの圧力レベルを有する４段式吸収器構成を示す。一連の段はそれぞれ、ＷＰ−ＷＰ−ＷＰ−ＷＴ及びＷＰ−ＷＴ−ＷＴ −ＷＴである。前者の場合、温度範囲Ｔ２　Ｔｌは低い温度、即ち、’ｒ。

に近く、一方、第２５図の場合は、この温度範囲は高く、Ｔ：ｌの近くである。

第２６図〜第２９図には、Ｔ２とＴ１の間隔か特に大きいことか特徴である吸収器構成を示す。これらの全ての構成において、２つの交換ユニットが相互に熱交換を行うような関係にある。この熱交換は完全なものてあってもよいし、必ずしもそっである必要もない。即ち、第２６図と第２７図において、Ｔ２と゛「１の間の温＋ｆ！ＬＴ２において、熱交換の［１的に応して熱を供給しあるいは取出してもよい。

第２６図と第２７図に示す吸収器構成は、第６図に示したような単一の動作流体のループを有する熱ポンプと熱変成器の組合わせ体を含んでいる。第２６図において、この組合わせ体はその前に１つの熱ポンプ回路か設けられており、この回路はこの組合わせ体と２つの交換ユニットを共用している。第２７図においては、−１，記組合わせ体はその後に１つの熱変成器回路か設けられており、この回路は組合わせ体と交換ユニットＥとＦとを共用している。第２７図に示す吸収器構成についての蒸気圧線図は第２７ａ図に示されている。この場合は、温度範囲Ｔ２−Ｔ、は１１３−５０＝６：１°Ｃて、従って、このプラントは、例えば、紙の乾繰とかパワープラント中て加熱される？Ｊ−ｆ　炭の乾炊に充分適している。

第２８図及び第２９図に示す吸収器構成は第２６図及び第２７図に示すものと、それぞれ、別に交換ユニットＸ及びＹを備えている点か異なる。動作流体のスルーブツトは、３個の段の全てにおいてかなり自由に選ぶことかてき、さらに、１つの付加的な温度範囲Ｔｅｌ又はＴ２゜において熱の取出し又は供給を行うことか可能である。第６図〜第８１Ａの構造をこの挿の付加的交換ユニットＸ及びＹを用いて改良することもてきる。

第３（）図は、Ｔ２　Ｔ＋の間にある温度域Ｔｅｌにおいて処理に程から熱を受入れ、あるいは、処理工程に熱を放出することか出来る吸収器構Ｊ友の別の実施例を示す。第１図は、Ｔ２と′ｒ、の間にある温度範囲Ｔｔ２において、処理− ＩＩ程に熱を放出しあるいは処理工程から熱を受入れることのてきる吸収器構成の実施例を示す。ここでも又、波形矢印て示ず熱交換は完了していない。即ち、第３（）図において、熱を供給する交換ユニットは、熱受入れ交換ユニットか必要とする熱の全てを供給する必要はない。これは第３２図〜第：１５１．／Ｉに示す吸収器構成に対しても回して、ここても、未完了熱交換のために、処理工程からの熱の受入れ又は熱王程への熱の放出用として別の温度範囲Ｔ：ｌを用いることか可能になる。

第３６図〜第３８図には種々の温度範囲を異なる位置に置いた別の実施例か示されている。第３８１”２１によるプラントはＥとＤの間に完全な熱交換かある場合には、ＤとＦの間とＣとＥの間の接続を除くことによって変更可能である。

第３９ａ図乃至第３９ｒ図は、この発明によるプラントに使用して有効な、効率が次第に大きくなる一連の熱ポンプ構成を示す。第３９図に示す仝構成の中て、第３’ｌａ図の構成の効率が最も低く、第３９ｐ図と第３９ｑ図の構成の効率か最も高い。しかし、効率か高くなるに伴い、交換ユニットの数、従って、装置の費用か増加する。しかし、これら２つのファクターの中の一方か重要な場合が多くあり、それぞれの場合に最適の構成を用いることかてきるのかこの発明の大きな利点である。

第七）８図乃至第４０ｒ図は効率か次第に高くなっている熱ポンプ構成を示す。

第４０図による熱変成器部を第３９図に示すような熱ポンプ部と組合わせることにより、この発明による右利なプラントか実現てきる。出発点として熱ポンプ構成中のいずれのものても選択することかてき、それに熱変成器部を付加することかてきるし、一方、利点を右する熱変成器構成を出発点として、それに適ちな熱ポンプ構成を組合わせることもてきる。

第４１図〜’ＪＳ４５図は、第３９ｂ図に示す熱ポンプ構成を熱変成器部と組合わせ方を示す。これらの図において、第３９ｂ図の構成は太線て強調して示す。

一般的に、組合わされた熱変成器と熱ポンプの構成が共通して出来る限り多くの交換ユニットを持つ程、特定の利点が得られる。

例えば、第６８図に示す第３９ｈ図と第ｆｌＯｈ図の構成の組合わせは、これらの構成の一方のみか有する交換ユニットよりも交換ユニットの数は１個多いたけである。

第４１図においては第３９図の熱ポンプが、第１１０ａ図に示すような４個の交換ユニットを含んだ最も単純な熱変成器とＭ【合わされており、この４個の中の３個の熱変成器な熱ポンプと共有している。第４２図は第１９ｂ図の熱ポンプと第４　［１ｃ　Ｉ：Ａの熱変成器との組合わせを示す。第４３図は第：ｌ９ｂ１７Ｉの熱ポンプと第４０ｂｌ′Ａの熱変成器との第１の組合わせを示し、第１１１１［］は第３９ｂ図と第４０ｄ図の組合わせを、又、第４５図は第３９ｂ図と第４０ｂ図の第２の組合わせを示す。

第４１ａ図〜第４１ｉ図を参照して、第４１図及び第４２図の吸収器構成をいかにして几体的に実現するかを説明する。第４１ａ図に第４１図の概略構成を再び示し、変換ユニットをＡ〜にの符号て示した。第４１ｂ図は、プラントを高さか制限された空間中に設置する場合の、交換ユニットＡ〜Ｋを有する構成の実現法を筒中な形て示す。この場合、交換ユニットは第９ａ図におけるような柱状てなく、第１１１ｂ図に断面を例示するように実質的に水モ方向に長いハウシングを備えている。

発生器としてｆ動く交換ユニットＡは、温度Ｔ３て初期動作熱を供給する熱交換素子２００を含んでいる。これから生じる木ノ入気は凝縮器Ｂて凝縮され、生じた木は絞り弁２］）４を含むライン２０２を通して蒸発器Ｃに流れる。蒸発器Ｃには温度Ｔ１の熱か熱交換素子２０６を介して供給されている。蒸発した木は吸収器りて吸収される。吸収器り中の水分含有１−二の高い溶液は熱交換に＋２１０を通りかつ絞り弁２！２を有するライン２０８を通って第２の発生器Ｅに流れ込む。発生器Ｅには、熱交換素子２１４を介して処理工程から温度Ｔ１の熱か供給される。発生した上記は一部か第２の吸収器Ｆて吸収され、一部は第２の凝縮器にて凝縮する。凝縮器には熱交換素子２１６な有し、これを通して生した温度Ｔ。の凝縮熱（廃熱）か取出される。吸収器Ｆに生成された高水分の溶液は、ポンプ２２０を有し熱交換器２２２中を通るライン２１８を通して第１の発生器Ａに導入される。発生器Ａからは相対的に水分の少い溶液か熱交換器２２２を通り絞り弁２２６を含んでいるライン２２４を介し、更らにスプレーヘットを介して吸収器Ｆに導入される。第２の発生器Ｅからは、相対的に水分の少ない溶液か、ポンプ２３０を含み熱交換器２１０を通るライン２２８を通して吸収器りに導入される。第２の凝縮器Ｋからは、凝縮した木かポンプ２３４を含むライン２３２を介して、再循環構成２３６を備えた蒸発器２０６に導かれる。

第１４ａ図におけると同様に、プラントが水の脱塩用に使用される場合には、準備された未処理の水はライン２３８を通して凝縮器Ｂ中に配された熱交換素子２４０に供給され、ここて凝縮熱によって水蒸気か生成される。この水蒸気は容器２４２中てブラインから分離され、蒸気収集ライン２４４に送られる。ブラインは吸収器り中に設けられた熱交換素子２４６を介して容器２４２から取出され、吸収器り中て再び蒸気が生成される。この蒸気は第２の容器２４８中て残りのブラインから分離されて蒸気収集ライン２４４に送られる。容器２４８からのブラインは、第２の吸収’１４　Ｆ中に配置されている熱交換素子２５０に送られる。

ここて生した蒸気は容器２５２てブラインと分離されて蒸気収集ライン２４４に送られる。ブラインはライン２５４によって容器２５２から取出される。ライン２４４と２５４は第１４ａ図に示したライン１６２と１６８にそれぞれ対応し、これらのラインと同様に、第４１ｂ図に示していないが１個又はそれ以ｌ二のＭ留コラムに接続することか出来る。これらの蒸留コラムからは、それに対応して低い凝縮温度の蒸気か熱交換素子２０６と２１４に導入される。

２個の交換ユニットＧとＨな付加すると、第４１図の吸収器構成は、第４１ａ図に点線て示したように、第４２図の吸収器構成になる。これらの付加的交換ユニットを実現する１つの例を第４１ｃ図に示す。Ｄからの水分の多い溶液の一部か弁２５８を含み熱交換器２６０を通るライン２５６を通し、凝１ｉ（器に中に設けられている熱交換素子２１６を介して、脱着器として働く交換ユニットＧに供給される。熱交換素子２１６から供給される凝縮熱により発生ずる蒸気は凝ｍ器として働く交換ユニットＨて凝縮する。

温度Ｔ。の凝縮熱は冷却塔等に送られる。ＦＡ縮した水はポンプ２６６によってＨから凝縮器Ｃに送られる。脱着器Ｇから相対的に水の少ない溶液は、ポンプ２７０を右し熱交換器２５（）に通じているライン２６８を通してポンプ２３０の吸入側に供給される。第４１ｃ図には示していないが、プラントの残りの部分は第４１ｂ［Ｋについて説明した通り実施することかてきる。

第４１ｃ図においては、３個１組の交換ユニウドＥ−Ｆ−Ｋか必要であるか、これは、例えば、第ｄｉｄ図に詳細に示すように実施てきる。熱交換素子２１４．２５０及び２１６は図示のように−まとめにした管又はコイルとすることかてきる。

プラントか占める床空間に限りがあり、水モ方向に長いハウシンクを有する交換ユニットの代りに柱状の交換ユニットを使用する場合には、第４１ｅ図に縦断面を、第４Ｉｆ図に横断面を示したような構造を抹用することかてきる。第４１ｅ図において、熱交換ユニ・ント２１４．２５０及び２１５は、ｌ木の管て代表して示されているが、実際には第１１１ｆ図に示すように、これらは−まとめにされた管群である。これらの管群は第４１ｇ図に示すように、管状ハウシンク中の種／／の扇形部中に配置される。

第１１１ｈ図は第ＩＣ図に対応し、２個１組の交換ユニットを使用し、ポンプ２３０を省略したプラントの一部を示す。ここて、Ｅから蒸気の供給を受ける凝縮器には、交換ユニットＨと同しハウシンク内に配された交換ユニットＧ中に熱交換素子として収容される。Ｋからの凝縮した水は等化容器２７２とポンプ２７４を通して蒸発器Ｃに辻ばれる。交換ユニットＥとＦは第２のハウシングを共有する。Ｅからの低水分溶液は、熱交換ｚ：ｚ７ａを通り、絞り弁を含んているライン２７６な介して脱着器Ｇに供給される。脱着器Ｇからの相対的に水分の少ない溶液は、ポンプ２７０をイＪし熱交換器２７８を通るライン２２８を通して吸収器りに供給される。プラントの残りの部分は第４１ｂ１Ａについて説１！ＩＩ　ｔ、た通りに具体化される。

第４１ｉ図は、第４１ｂ図の吸収器構成の蒸気圧線区を実線て、第４１ｃ図により改変したユニットを点線て示したものである。この線図に示されているように、付加された交換ユニットＧとＨにより、廃熱温度は、第１１１ｂ図の構成における約４５℃強から、第４１ｃ図ては約２０°Ｃ強まで低下しており、これに対して効率も向」−シている。

第４３ａＶＡには、第４３図に示した熱供給部を含み２例えば水の脱塩に使用されるプラントの詳細を示す。発生器として作用する交換ユニットＡには、例えば加熱された蒸気の形て温度Ｔ３の動作熱か熱交換ユニット３０［）を介して供給される０発生器Ａにはライン３０２を通して相対的に水含有量の高い臭化リチウム溶液も供給される。蒸気は、準備された未処理の水か供給され、凝縮器Ｂ中に配置された熱交換素子３０４て液化する。熱交換素子３０４て発生した蒸気は容器３０８中でブラインと分離されて、蒸気収集ライン３１０に供給される。凝縮器Ｂて液化した水は、絞りブｒ３１４を有するライン３１２を通して、水ｉ’Ｔ　ｖｉ環構成３１６をヅｉｔえδ発器として働く交換ユニットＣに供給される。

蒸発熱は熱交換素子３１８から供給される。熱交換素子３１８はユニットＣ内に配置されており、ライン３１０を通して直接、又は、第１４ａ図に示されいるように１又はそれ以」二の蒸留コラム３２０とライン３２４を介して、供給される蒸気の凝縮により加熱される。

容器３０８からのブラインはポンプ３２６を備えたライン’＋２４を通して熱交換素子３２１１に送られる。熱交換素子３２８は吸収器として働く交換ユニッ１〜Ｄ中に配置されており、水蒸気が相対的に木の含有量の少ない溶液中に吸収される時に発生する吸収熱によって加熱される。１−記低水分の溶液は発生器として動作する交換ユニットＥからライン３３０を介して吸収器りに供給される。ライン３３（）はポンプ３３２を含み、熱交換Ａ３３４中を通っている。水の量か相対的に高い溶液が、ポンプ３３８を有し変換器３３４中な通っているライン３３５を通して吸収器りから発生器Ｅに導入される。熱交換素子３２８て発生したノベ気は分離容器３４０て分離されて、−１−記収集ライン３１Ｏに供給される。残るブラインは分離容器３４０からポンプ３４４を有するライン３４２を通して熱交換素子３４６に供給される。熱交換素子３４６は吸収器として働く交換ユニットＦ内に設けられており、第２の発生器Ｅて作られる水蒸気の凝縮熱により加熱される。この結果発生する蒸気は分離容器３４８て分離され収集ライン３１０に供給される。ポンプ３５２を右するライン３５０を通してブラインか蒸留コラム３２０に導入される。この蒸留コラム３２０には、ライン３１０中の蒸気温度と、熱交換素子３１８及び他の蒸気により加熱される熱交換素子３５２と３５４て必要とされる温１■との間の差を利用するために、更に別の蒸留コラムを直列に接続することかてきる。吸収器Ｆからは、水の含有量か相対的に高い溶液か、ポンプ３５８を有し熱交換器３６０を通るライン３５６を通して脱着器とじて働く交換ユニットＧに導入される。交換ユニウドＧはノル気うイン３２４に接続された熱交換素子２５４によって加熱されている。これにより生しる蒸気は熱交換素子３６６をイ１する凝Ｍｆ＋’！、÷Ｈて凝縮する。熱交換素子３６６ににより、温瓜Ｔｌ＋の廃熱が取出される。液化した水はＨからポンプ３７（）を含むライン３６８によってノベ発器Ｃに送られる。脱７１器Ｇからの溶液は、ポンプ３７２を含み、熱交換器３６０と別の熱交換′！、：３７４とを通るライン３０２を介して発生器Ａに返される。水分か相対的に少ない発生器Ａからの溶液は、ポンプ３７８を有し熱交換器３７４を通っているライン３７６を通して吸収器Ｆに導入される。熱交換素子３６６て発生した廃熱はライン３０６を通して供給される未処理の木を予熱するために利用てきる。

第４３ｃ図は水平に延びる交換ユニット構成を用いて交換ユニットＡ〜Ｈな有する吸収器構成の実現方法を示す。第４３ａ図に示す素子に相当するものには同し参照番号を付して示す。更に、２つのライン３０７と３０９か示されているが、これらのラインの各々には調整弁か含まれており、これは２つの溶液ループ間て溶液を平衡させるように働く。

第４１ｄ図は第４３ａ図の構成の一部の改変を示す。この改変は第４３ｃ図についても理論的に可能である。第４３ａ図においＣは、ユニットＦからの溶液の全部かユニットＧに送られるが、第４３ｄ図においては、その一部がポンプ３８２を含み熱交換器３７４を通っているライン３８０を通シテ交換ユニットＡに送られている。交換ユニットＧからは、ポンプ３８５を含み熱交換器３６０を通るライン３８４を通して溶液か交換ユニットＦに導入される。ポンプ３８２と熱交換器３７４との間でライン３８０から溶液の一部か弁コ５９によって分流され、熱交換器３６０を通して発生器Ｇに送られる。他の点に関しては、この構成は第４３ａ図のものと対応する。この改変例の利点は、与えられたＴｏとＴ：ｌに対して、Ｔ２−Ｔ、か第４３ａ図におけるよりも大きいことである。

交換ユニットＡ〜Ｈな有し、第１１３ｄ図に示す改造を加えた第４３ａ図の吸収器構成の蒸気圧線図を第４３ｂ図に示す。この構成の効率は４．１である。

第４６図〜第４８図は太い線て描いた第４０ｂ図に示すような熱変成器部と第１９ａ図、第３５ｃ図及び第３９ｄ図に示す熱ポンプ部のそれぞれとの組合わせを示す。

第４９図〜第５１図は、第３９ｇ図の熱ポンプ構成と第４０ａ図、第４０ｂ図及び第４０ｇ図に示す熱変成器部のそれぞれとの組合わせを示す。

第５２図〜第５４図は、第３９ｎ図の熱ポンプ構成と第４０ａ図、第４０ｂ図及び第４０ｎ図の熱変成器構成のそれぞれとの組合わせを示す。

第５５図〜第５７図は、第３９ｍ図の熱ポンプ構成と第４０ａ図、第４０ｂ図及び第４（ｌｎ図の熱変成器構成のそれぞれとの組合わせを示す。

第５８図と第５９図は、第４０ｎ図の熱変成器構成の３９ｂ図の熱ポンプ構成との組合わせ方を示す。第４８図の場合と同様に、この熟女し＆、器構成を交換ユニットを１つだけ付加して第３９ａｌ′Ａの熱ポンプ構成と組合わせることもてきる。

第６０図と第６１図は、第３９ｅ図の熱ポンプ構成の第４０ａ図と第１１０ｂ図の熱変成器構成のそれぞれとの組合わせ方を示す。第６２図は第３９ｅ図の熱ポンプ構成を第４０ｇ図の熱変成器構成と組合わせたものを示す。

第６３図と第６４図は、第３９１図の熱ポンプ構成と第４０ａ図又は第４０ｂ図の熱変成器構成との組合わせを示す。第６３ａ図は、ミルクなどの温度に敏感な物質を丁寧に濃縮するように設計され、約４．２の効率を持つ第６３図に示す吸収器構成の蒸気圧線図である。

第６５図と第６６図は、第４０ｉ図の熱変成器構成と第３９ａ図と第１９ｂ図の熱ポンプ構成のそれぞれとの組合わせを示す。

第６７図と第６８１Ｊは、第３９ｈ図の熱ポンプ構成と第４０ｂ図と第４０ｈ図の熱変成器構成のそれぞれとの組合わせを示す。

第６９図と第７０図は、第４０ｈ図の熱変成器構成と第３９ｂ図と第３９ｈ図の熱ポンプ構成のそれぞれとの組合わせを示す。第７１図は、第３９ｈ図の熱ポンプ構成と第４０ａ図の熱変成器構成の組合わせを示す。第６７図〜第７０図の例は、これらの組合わせによって達成される装備の点から見た節減かいかに大きいかを特に明確に示している。第３９ｈ図の構成は機能的には３段式熱ポンプである。　Ｔｏで動作する変換ユニットを１個付加するだけで１機能的に３段の熱ポンプと機能的に２段の熱変成器との組合わせが得られる。第６８図では、２個の付加された交換ユニットにより、機能的に３段の熱ポンプと機能的に３段の熱変成器との組合わせが達成されている。これは第６９図と第７０図についても同様である。

この発明によらプラントの熱ポンプ・熱変成器の組合わせの熱ポンプ部の代りに、あるいは、熱ポンプ部に付加的に、第７２図〜第９４図に示すように、圧縮機・熱ポンプ段を用いてもよい。

第７２図と第７３図は、第５図と第３図の構成中の吸収器熱ポンプ段ＷＰの代りに圧縮機熱ポンプ段が用いられている点を除けば、第５図と第３図にそれぞれ対応する。

第７４図の構成は第１５図の構成とほぼ対応する。第７５図の構成は第１４図の構成に対応し、第７６図の構成は第１６図の構成に対応する。第７７図の構成は第１４図の構成に対応し、第７８図の構成は第２４図の構成に、第７９図の構成は第２２図の構成に、第８０図の構成は第２０図の構成に、第８１図の構成は第１９図の構成に、それぞれ対応する。第８２図の構成は、第６図の構成と更に別に圧縮機にとを含み、圧縮機には、最高圧力範囲と次に高い圧力範囲とを有する交換ユニットの間に設けけられている。第８３図は、第６Ｍの構成と、更に、圧縮機Ｋを有する圧縮機熱ボンプループとを含んでおり、圧ｍ機にの吸入側は第６図の構成中の最高圧力範囲て動作する交換ユニットと連結されており、その出目側は凝縮器として］動く付加された交換ユニットに接続さねている。この凝縮器は第６図の構成中の最高圧力範囲と高い方の温度範囲て動作する交換ユ；−ウドと熱交換を行い、かつ、水を液体の形て搬送する絞り弁を含むラインを介し・て、第６図の構１表中の最高圧力範囲て低い方の温度範囲て動作する交換ユニッ１へに連絡している。

第８４図は同じく第６図の構成を含んている。但し、ここでは、圧縮機には第６図の構成の交換ユニットの中で中間と高い方の圧力範囲て動作するものの間に設けられており、さらに、第８４図の構成の第６図に対応する部分ては、中間の圧力範囲て高い方の温度範囲て動作する交換ユニットと、高い圧力範囲て低い方の温度範囲で動作するユニットとの間て内部熱交換が行われている。

第８５図の構成は第２６図の構成に対応する。第８６図の構成は第７図の構成に類似する。

第８７図の構成は第８６図の構成に類似するか、交換ユニットＸが付加されており、それによって、熱ポンプループＷＰと熱変成器ループＷＴ中の動作流体のスループットを独立して調整することかてき、従って、Ｔ２とＴ、の間の温度Ｔ！において、交換ユニットＸから熱を取出し、あるいは、ユニットＸに熱を供給したりすることができる。

第８８図の構成は第６図の構成に類似する。第８７図の場合と同様に、第８９図の構成は交換：Ｌニラ）Ｘか付加されており、従って、ごこても、熱の取出し又は供給を行うための中間の温度範囲Ｔ７か（！Ｉられる。

第９（）図の構成は第９図の構成に対応する。

第９１１Ａの構成は第５３図の構成に対応する。

第９２１Ａの構成は第２図の構成と、交換、′：Ｌニッ１〜ＣとＡの間に配置された圧縮機を含む封油的な圧縮機熱ポンプ段との組合わせである。

第９１図は圧縮機が交換ユニットＥとＤの間に設けうわている点を除いて第９２図に対応する。

第９４図は圧縮機か交換ユニットＦとＡの間に設けられている点を除いて第９２図に対応する。

第９５図は第３９ｃ図に示す型の２段式熱ポンプ構成て。

特に有用な然変成器構成か＋１加されているものをより詳細に示す。第９５図に示ず熱ポンプ構成は、相対的に高い圧力範囲で動作し交換ユニットＡ、Ｂ、Ｅ及びＦを有する第１の段と、相対的に低い範囲て動作し交換ユニットＣ，Ｄ、Ｅ及びＦを有する段とを含む。交換ユニットＢとＥは、絞り弁９０２を含み液体動作媒体１例えば水を搬送するライン９００によって接続されている。交換ユニットＡとＣの間及びＣとＦの間はそれぞれ、吸収剤又は溶液を搬送し、熱交換機９０８及び９１０をそれぞれ有する通常のループ９０４と９０６によって接続されている。更に。

気相の動作流体用のラインが交換ユニットＡとＢの間。

ＢとＤの間およびＥとＦの間にそれぞれ設けられている。（原理的には、ライン９００をＢからＤに接続することもできる。）交換ユニットとラインの配列は、蒸気圧線図、例えば第１４ｂｌ’２１と同様のものに示されている事項に対応する。

ＢとＤは相互に熱交換を行う関係にあるが、これは必要条件ではない。この発す１によれば、より高い圧力て動作する動作流体ループのライン９００中の液体動作媒体と、より低い圧力で動作する動作流体ループ又は吸収剤ループのライン９１４中にある動作流体含有率の高い吸収剤（溶液）の部分的な流れとの間で熱交換を行わせるための構成９！２が設けられる。この目的のために、ポンプ９１６を有し、前述した如く、動作流体含有率の高い吸収剤、例えば水分の多い臭化リチウム溶液を運ぶ、ＦからＣへ延びるライン９１４に分枝ライン９１８が設けられている。この分枝ライン９１８は調整弁９２０を含み、８交換器９１２を通っており、熱交換器９１０を通っているライン９＋４の部分を側路している。図示の構成では、ライン９１４は交換ユニットＣを通過し、８交換器９０８を通り抜は直接交換ユニット（１５１１ｉ生器）Ａに達している。ここでも、ライン９！４は交換ユニットＣを貫通するようにしてもよいが、その場合にはＣとＡの間に別のポンプが必要となる。

第９６図は第４０図に示した型の２段式熱変成器を同じように改造したものを示す、ここでも、相対的に高い圧力で動作する動作流体ループのライン９３０を流れる液体動作流体と、動作流体分が多く、相対的に低い圧力で動作する動作流体ループの吸収剤ループ中を流れる吸収剤の流れの一部との間で熱交換が行われる。第９５図は第９６図の構成は、熱交換器９１２について非常に類似した動作をするので、これ以上の説明は不要であろう。

第９５図は第９６図熱交換器構成は、前述した型の熱ポンプ段又は熱変成器段を２段備えている全ての吸収器構成に広く使用できる。波形の矢印で表した内部熱交換は、上述した４、ν別の熱交換器９１２の動作に必須なものではない。

最後に、例えば第１４ａ図や第４３ａ図に示すような蒸留塔を有する蒸留プラントや脱塩プラントにおいては、ブラインを初めに蒸留コラムを通して、その後に、この発明による熱供給構成を設けたプラントを通すようにしてもよいことに注意しなければならない、更に、ブラインが流れるプラント中のユニットの順序も変えることが可能である。

Ｔ□　ＴＩ　Ｔ２　丁３　”Ｏ”Ｉａ”＋ｂＴ２ａ”２ｂ　”３−一−８１ｎｐＦＩＧ、１７　ＦＩＧ、１８べ門 ζｑ１　ミ１　旨８つ、、、８□５　晧 □　’　（’Ｊｃｕ　ｏｏ　＜　ｙ　＼１　ｌ、、　Ｓ＋、４Ｃ１ｌ、Ｔ１１　＋　１　１− ’　、ｌ　４！宣１　・駈」１１１′、　−顧２０１′− ＋　ｌＩＩ　Ｉ　ｌ！　１　え、！ＦＩＧ、２６　ＦＩＧ・２７ＦＩＧ、２８　ＦＩＧ、２９ＦＩＧ、３０　ＦＩＧ、３１ＦＩＧ、４０ｍ　Ｆ［Ｇ、４０ｎ　Ｆ［Ｇ、４０゜ＢＡＦＩＧ、４１　ＦＩＧ、４２　ＦＩＧ、４３ＦＩＧ、４８Ｆ［Ｇ、４１ｅＦＩＧ、４１ｄ　ＦｉＧ、４１ｆ　Ｆ（０，４１ｇＬ−一一一二一＼ＱＴＱ　ＴＩ　Ｔ２　Ｔ３ＦＩＧ、５８ＦＩＧ、６２ＦＩｏ、６５　ＦＩｏ、６６ＦＩＧ、７２　ＦＩＧ、７３Ｆ）０．８２　ＦＩＧ、８３ＦＩＧ、９０ＦＩＧ、９１　ＦＩＧ、９２Ｆ［Ｇ、９３　Ｆ［Ｇ、９４国際調査赳失Ａ）ｉＮＥＸ　Ｔｏ　Ｔ五三　Ｉ　ＮＴ　Ｚ　：’にＡ　Ｔ　１０１ぐＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲ三ＦＯＲＴ　ＯＮ−四軸−＾帥に−−）ｌａ　にＴＩＤＥＢ６ｉ０００３Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

１．少なくとも１つの入力温度範囲にある入力熱エネルギを要求しまたこの入力熱温度範囲よりも低い少なくとも１つの出力熱温度範囲にある熱エネルギが取出されるべき処理部分と、吸収部分および動作エネルギ源をもつ熱供給部分とを有するプラントであって、特徴として、上記熱供給部分は、上記処理部分が必要とする入力熱エネルギをこの処理部分に供給すると共にこの処理部分からの出力熱エネルギを受入れる、熱変成器と熱ポンプとの組合せを含み、この組合せが、上記動作エネルギ源と上記処理部分の出力熱の温度範囲よりも低い温度範囲にある廃熱を上記熱供給部分から受取るヒート・シンクとの間に配設されているような、プラント。
２．上記の組合せが、両者で１個の動作流体ループのみを有する熱変成器部と熱ポンプ部とを具えていることを特徴とする請求の範囲１に記載のプラント。
３．熱ポンプと熱変成器が少なくとも１個の交換ユニットを共有していることを特徴とする請求の範囲１に記載のプラント。
４．熱ポンプが、１個の動作流体ループのみを有する機能的に多段式の熱ポンプ部を有することを特徴とする請求の範囲１に記載のプラント。
５．熱変成器が、１個の動作流体ループのみを有する機能的に多段式の熱変成器部を有することを特徴とする請求の範囲１または４に記載のプラント。
６．処理材料を熱変成器部の廃熱によって予熱する装置を有することを特徴とする請求の範囲１乃至５の何れかに記載のプラント。
７．所定の比較的高い圧力範囲で働く動作流体の１つのループとこの所定の圧力範囲に比べて比較的低い圧力範囲で働く動作流体の１つのループを含む２段式然ポンプ部分を有する請求の範囲１に記載のプラントであって、特徴として、比較的高い圧力範囲で動作する動作流体ループ中の液状動作流体と比較的低い圧力範囲で動作する動作流体ループ中の、動作流体を多く含む吸収剤の部分流との間で熱交換をするための装置を有するプラント。
８．所定の比較的高い圧力範囲で動作する動作流体の１つのループとこの所定の圧力範囲に比べて比較的低い圧力範囲で動作する動作流体の１つのループとを有する熱変成器部分を有する請求の範囲１または７に記載のプラントであって、特徴として、比較的高い圧力範囲で動作する動作流体ループ中の液状動作流体と比較的低い圧力範囲で動作する動作流体ループ中の、動作流体を多く含む吸収剤の部分流との間で熱交換をするための装置を有するプラント。