JPS6325463A - 混成冷凍機またはヒ−トポンプの仕事率を向上させるための方法及び装置 - 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】 技−術〜５分野 本発明は、混成冷凍機またはヒートポンプの仕事率を向
」ニさせるための方法及び装置に関し、より厳密には、
作業媒体を凝縮器に供給し、この作業媒体が、沸点が異
なり互いに溶解可能な２つの媒体から構成されている前
記方法及び装置に関するものである。

一部】り支、ｆ４１ 例えば熱源と熱消費装置の温度を変化させるような場合
、溶体による圧縮循環過程の仕事率のほうが、同種の作
業媒体を使用する圧縮循環過程の仕事率よりも著しく高
く、従って経済的であることは知られている。溶体循環
、による′４？Ｊ環過程の場合、他の循環過程に比べて
、１つの段階で広範囲な温度範囲が得られるという利点
もある。

この種の溶体を用いた循環過程は、例えば欧州特許第０
０２１２０５号公報に開示されている。

その特徴は、循環過程の各段階に対して、作業媒対（例
えば蒸気と液体）の全量：を供給することにある。従っ
て凝縮器は湿り蒸気を吸い込んで、湿り蒸気を排出する
。即ちこの凝縮器は、湿式圧縮を行なう。復水器から出
た高圧の液体と、蒸発器から出た高圧蒸気の間で熱交換
が行なわれる。この解決法の欠点は、既に復水された作
業媒体が高圧側で熱交換器内へ侵入するので、内部熱交
換の量が制限されることである。

上記の解決法を改善した他の解決法（考案名°にちなん
でオーゼンブリュック法と呼ばれる）の特徴は、蒸発器
の後方で作業媒体の液体相だけを内部熱交換器に導入さ
せることにある。しかしこれによって、内部熱交換器か
ら得られる利点を効果的に利用することができない。

所定の限界圧力内で圧縮を行なう場合、その除行なわれ
る作業媒体の再冷却によって圧縮仕１七が低下すること
は知られている。この再冷却は一般に凝縮器のいくつか
のステップの間で行なわれ、場合によっては蒸発性の液
体（例えば水）が凝縮器内へ噴射される。このため前記
の欧州特許第００２１２０５号公報の場合にも湿式圧縮
が行なわれる。即ち、循環過程の間に作業媒体を再冷却
することによって仕事率が改善されている。

−１−−−一部 本発明の目的は、従来の技術を改善し、ヒートポンプと
冷凍機の仕事率を向上させることである。

構成 本発明による方法と装置は、内部熱交換器内で行なわれ
る熱交換過程の間に、伝導される熱量を増大させること
によって圧縮の圧力比を低下させ、それによって装置の
仕事率（即ち、導入された機械的な仕事風の単位に関連
した利用可能な熱の値）を向上させることができるとい
う技術思想に基づいている。

一ヒ記の技術思想に基づいて公知のビー１〜ポンプ及び
冷凍機は次のように改善され、即ち湿り蒸気状態にある
作業媒体を、復水或いは溶解が＃ｒする１涌に復水器・
吸収器から取り出して、蒸気を冷却する内部熱交換器に
供給し、そこで復水と溶解とを終Ｙさせるように改善さ
れる。このようにして自由になった熱は、液体を冷却す
る内部熱交換−７＝ 器から流出する蒸気をさらに加熱するために用いられい
る。

湿り圧縮を実施するため、他の方法として、湿り状態に
ある作業媒体の液体相の一部または全部を凝縮器の前方
で分離させ、圧縮の間に、場合によっては圧縮の前また
は後にノズルを用いて作業媒体に戻す。

本発明による方法は、沸点が異なり互いに溶解可能な２
つの媒体を混合して成る作業媒体を使用して圧縮・吸収
式（ハイブリッドなヒートポンプまたは冷凍機）を作動
させるために用いられ、より厳密には、熱放散時に、揮
発性がより高い成分（沸点がより低い成分）の蒸気を、
揮発性がより低い成分（沸点がより高い成分）の液体中
に溶解（吸収）させ、且つ揮発性がより低い成分の蒸気
を復水させる第１の熱交換過程と、作業媒体を膨張させ
た後熱を供給し、揮発性がより高い成分の少なくとも一
部を溶体かｌ）排除（脱気）し、且つ揮発性がより低い
成分の少なくとも一部を蒸発させる第２の熱交換過程と
、第２の熱交換過程の後に作業媒体を圧縮（凝縮）させ
る過程から成る作動方法に基づく圧縮・吸収式ヒートポ
ンプまたは冷凍機を作動させるために用いられる１、本
発明による方法は、作業媒体を、濃度の異なる２つの相
（液体と蒸気）の混合物として、第１の熱交換過程から
導出させることを特徴とするものである。

本発明による方法の他の右利な構成では、第１の熱交換
過程で処理された膨張前の２相の作業媒体と、第２の熱
交換過程で処理された圧縮前の作業媒体との間で内部熱
交換を行なわせ、第１の熱交換過程で処理された作業媒
体のなかで溶解と復水とを行なう。内部熱交換を２段階
で行ない、第１の段階で復水と溶解とを終了させて、作
業媒体全部を液体相に移行させ、第２の段階でこの液体
をさらに冷却すると、内部熱交換にとって有利である。

また、凝縮器の吸込管に湿り蒸気を導入し、この湿り蒸
気から、圧縮前に液体の一部または全部を分離させ、残
った乾燥した蒸気、即ち湿り気の少ない蒸気を圧縮し、
分難された液体を流動する蒸気内への噴射させることも
可能である。さらに、分離された液体を、圧縮前に及び
／または少なくとも１つの圧力段階で圧縮している間に
、及び／または圧縮後に蒸気へ還元させることも可能で
ある。

本発明による方法を実施するための装置は、ハイブリッ
ドなヒートポンプまたは冷凍機であり、より厳密には、
作業媒体の循環過程を制御するための制御装置が作業媒
体の流動方向に直列に配置され、復水器・吸収器と、液
体を冷却する内部熱交換器と、減圧器と、蒸発器・脱気
器と、増圧器とが設けられ、増圧器の出Ｌ１が復水器・
吸収器の入口に接続されているハイブリッドなヒートポ
ンプまたは冷凍機である。

本発明による装置は、復水器・吸収器と液体を冷却する
内部熱交換器の間に、蒸気を冷却する内部熱交換器が設
けられていることを特徴としている。

本発明による装置は、凝縮器の吸込管に液体分離器が接
続され、該液体分離器の流出側で蒸気管と液体管とが別
々に分岐し、蒸気管が凝縮器に接続され、且つ液体管の
なかにポンプが設けられているように構成することもで
きる。

液体管が、ポンプの後方で、蒸気管の凝縮器前方に設け
られたノズル、及び／または凝縮器に組み込まれたノズ
ル、及び／または蒸気管の凝縮器後方に設けられたノズ
ルに接続されていることができる。液体管の、ノズルに
接続された分岐管のなかに、調整器が設けられている。

勉釆 本発明による方法及びこの方法を実施するための装置か
ら得られる主な効果は以下のとおりである。

ａ）＠環過程は、少なくとも２つの成分から成る作業媒
体の状態パラメータ（温度、圧力）の循環過程に関し最
も好都合な範囲内で実施される。

ｂ）ヒートポンプの仕事率を向上させることができ、一
方圧縮の圧力比と装置の最大稼動圧力を低下させること
ができる。

ｃ）凝縮器の作動効率を向」ニさせることができる。

１ｌ− ｄ）圧縮の最終温度を低下させることができる。

、ｔｍＫ 次に、本発明の実施例を添付の図面を用いて説明する。

第１図に図示した装置は、冒頭で述べた欧州特許第００
２１２０５号公報から公知のもので、溶体が１回の循環
過程で循環することによって駆動される装置である。更
に第１図には、この溶体の変動を制御図と理論上の＠環
過程とを用いて１゛。

Ｓ　（温度・エントロピー）グラフとして示しである。

このグラフには、作業媒体の限界曲線Ｈが図示されてい
る。この限界曲線Ｈの下方に、液体と蒸気（湿り蒸気）
から成る混合物としての作業媒体が存在している。この
湿り蒸気領域には、圧力Ｐｏ’　を示す曲線と、圧力ｐ
１″を示す曲線とが図示されている。循環過程Ａ″Ｂ’
　Ｃ’　Ｄ’は、上記圧力レベルの間で変化する。この
循環過程では、例えば吸収循環過程の場合のように作業
媒体の２つの成分は分離されず、循環過程の各段階です
べての作業媒体が循環する。もちろん作業媒体は、熱交
換過程の間に作業媒体の成分の濃度が変化するような２
つの相の混合物として循環する。このような状況により
、温度変化に伴う熱吸収或いは熱放散が可能になる。

作業媒体は、圧力がｐ□′である状態Ａ′で復水器・吸
収器１に侵入し、ここで揮発性がより小さい成分の熱量
Ｑ１′　が放出されると、より揮発性が大きい成分が溶
解し、このとき同時に蒸気が凝縮される。この場合作業
媒体の温度は除々に低下する。溶解と復水が終了すると
、作業媒体は液体状態Ｂ′で復水器・吸収器１から流出
する。

復水器・吸収器１を出ると、作業媒体の圧力は膨張機構
内で値ｐｘ’　から値ｐ。′へ低下する。膨張機構は、
理論的には膨張タービンでもよいが、実際には第１図に
も示すとおり膨張弁を設けるのが通常である。作業媒体
は状態Ｃ′で蒸発器・脱気器３に侵入する。ここで熱量
Ｑ３′　を供給する際に、揮発性がより大である成分の
大部分も抜き取られる。このとき作業媒体の温度は除々
に」二昇する。最後に作業媒体は状態Ｄ°で蒸発器・脱
気器３から流出し、その後圧縮器４で、圧縮作業Ｑ４′
を施すことにより再び圧力がｐ工′の状態Ａ′に達する
。このような循環過程では、状態Ｄ′或いはＤ′にある
作業媒体の間で内部熱交換を行なうのが合目的であり、
このようにすると同じ限界温度でも、より小さな圧力比
とより低い最大圧力で装置を作動させることができる。

この種の内部熱交換は圧縮器の作動効率を高め、従って
循環過程の仕事率が改善される。さらに」１記の内部熱
交換により、公称圧力が低い装置を用いて、即ち安価な
装置を用いて同等の目的を達成することができる。

また内部熱交換器は、高圧の液体を冷却することによっ
て膨張弁２の絞り損失を減少させるという付加的な利点
をも提供する。従って欧州特訂第００２１、２０５号公
報から公知の装置では、第２図に図示したように、圧力
ｐ、とＹ）□の間で変化するような循環過程Ａ　ＲＥ　
ＣＤ　ト”が提案されている。。

この場合作業媒体は、圧力がＰ、の状態Ａで復水器・吸
収器１に侵入し、ここで熱：１ｉｔＱ□が放出される際
に溶解と復水が進行する。その後作業媒体は、状態Ｂ（
飽和液）で内部熱交換器５の高圧側に供給される。ここ
で作業媒体は、熱量Ｑ、が放出される際にさらに冷却さ
れ、膨張弁２へ至る状ｊｌ：、ｌΣで過冷却液体の形態
に達する。状態Ｅでは、作業媒体の圧力がＰ□からｐ。

へ低下し、その際作業媒体の一部が再び蒸気相に移行す
る（状態Ｃ）。

次に作業媒体は蒸発器・脱気器３に達し、ここで熱量Ｑ
３を供給することによって蒸発と脱気が行なわれる。作
業媒体は状態りで蒸発器・脱気器を離れ、内部熱交換器
５の低圧側に侵入し、ここで高圧の作業媒体から放出さ
れる熱量Ｑ、を吸収する。その際蒸発と脱気が行なわれ
、作業媒体の温度はさらに−Ｉ―昇する。最後に、圧縮
器４内で状態ｌ・゛にある作業媒体の圧力は、圧縮作業
Ｑ、を施すことにより再び圧力レベルｐ、へ上昇する。

第３図は、等しい限界温度、即ちＴＡ　＝　ＴＡ　’　
および′ｒ、＝１゜′の範囲内にある２つの循環過程を
１つの’ｒ、ｓ−グラフに図示したものである。この図
からオノかるように、２つの循環過程においてはＰ□〈
５・、′であり、且つｐ。＞　ｐ　ｏ　’である。従っ
て等しい限界温度の範囲内で内部熱交換器を使用するこ
とにより、比較的小さな圧力比と比１咬的低い圧力」二
限値（ｐ、）とが得られる。１内部熱交換により期待さ
れる利点は実現可能なものである。。

第２図に図示した循環過程を実際に応用すると、使用さ
れる作業媒体の特性を考慮した場合てす１゛）何らかの
欠点を指摘することができる。

例えばヒートポンプの揚ご、次の上う４Ｊ・腹水））：
（・吸収器（にを使用したとすると、即ち復水器・吸収
８：（の片側で、２つの成分（例えばＮ　１１．　＋　
ＩＩ、　０　）から成る作業媒体が状態Ａから状態＋３
　（液体）・＼移行し、その際作業媒体が水を加熱する
ための熱量Ｑ０を放出するような復水器・吸収器を使用
したとすると、この場合の循環過程は第４図のＴ、Ｑ−
グラフ（温度・熱量）で表すことができる。

作業媒体が状態へから状態Ｂへ移行している間に１作業
媒体を冷している水は状態Ｂユから状態Ａ□へ移行する
。第４図かられかることは、この過程の間作業媒体の温
度が連続的に低下するけれども、伝導される熱は温度の
一次関数ではないこと、即ちこの過程を表わす曲線は直
線ではないことである。作業媒体の温度変化が曲線を呈
するので、問題は熱交換器にある。即ち最小温度差Δ丁
ｍｉｎの位置を決定することが重要である。ΔＴｍｊ、
ｎは必然的にΔＴｍ１ｎ＞Ｏであるので、ΔＴ＾がかな
り大きな値になるように循環過程を決定する必要がある
。この値は、熱交換器のサイズを大きくすることによっ
である程度小さくなることがあるが、前記の位置（ΔＴ
ｍ１ｎ）が問題であるので、適宜に大きな熱交換器を用
いても、即ち高価な熱交換器を用いても不満足な結果し
か得られない。圧縮の最終温度が高くなることによって
循環過程の仕事率が悪くなることは明らかなので、もし
何らかの方法で作業媒体の特性曲線を直線化させること
ができるならば、前述のように水の温度を点Ｂ。

と点Ａ□の間で変化させるための復水器・吸収器に対し
て同じ大きさの熱交換器を使用した場合、作業媒体は状
態Ａと状態Ｂを占める代わり、状態井　　　　　　　　
昔 Ａ　と状態１３　　を占めることになろう。このことは
、圧縮の最終温度がより低くなることを意味している。

本発明の技術思想を明確に示すため、第５図に、２つの
成分から成る作業媒体のＴ、ｉ−グラフ（温度、エンタ
ルピー）を図示した。ＩＩは限界曲線で、湿り蒸気を表
わす領域には圧力Ｐ　ｘ　＞　Ｐ　ｘ”骨 〉ｐ□であるときの曲線を図示した。この場合作業媒体
の圧力は、第２図に図示した復水器・吸収器内での循環
過程に対応してＰｌであり、その状態変化は点Ａから点
Ｂまで継続するものとする。

第５図かられかるように、この過程（状態変化）は圧力
ｐ、に属する曲線の最も湾曲した部分で終わっている。

もしこの過程を同じ温度限界（Ｔ＾とＴヒ）の範囲内で
圧力ｐ１よりも低い圧力ｐ□で行なうことができるなら
ば、この過程を表わす曲線（限界曲線には接しない）は
直線に漸近するであろう。その結果同じ熱交換器（復水
器・吸水器）で第４図のように作業媒体の温度がより低
くなり、即ち第５図に関しては、もっと低い圧力曲線Ｐ
＋”が得られ、従って作業媒体は状態Ａで熱交換器に流
入し、状態Ｂ”で熱交換器から流出する。

肴 このように、状態Ａに属する温度がＴ＾よりも貴 低く、状態Ｂ　に属する温度がＴＢよりも低いことは明
白である。既に公知のように、より低い温度レベルで熱
を下げれば（他の条件は同じとして）、ヒートポンプま
たは冷凍機の仕事率が良くなる。

従って、本発明の技術思想に基づいて復水器・吸収器１
から液体ではなく湿り蒸気が導出されるように循環過程
を構成すると、より厳密には、装置内での作業媒体のエ
ンタルピー変化が可能な限り温度の一次関数に接近する
ようにすると、ヒートポンプまたは冷凍機の仕事率はよ
り大きくなる。

」１記のような処置の他の利点は、圧力ｐ、“が圧力ｐ
□よりも低く、低公称圧力で駆動される安価な装置を使
用することが可能になり、他方圧力比が低減することに
よって圧縮器の作動効率が改善され、循環過程の仕事率
が改善されることにある。

第５図に関連した上記の説明は、理解を容易にするため
のものであって、実際の過程はこれよりもいくぶん簡単
なものである。循環過程の間、点Ａと点Ｂの間の温度差
は一定に保持されずに、エンタルピー差が一定に保持さ
れる必要がある。従饅　饅　　　　膏　肴 って点Ａ、Ｂ　　あるいはＡ　、　１３　　の位置は実
際にはいくぶんずれている。他方実際の装置、即ち熱交
換器（必要な場合には、対向流を強制流動させる装置で
ある）内では流動の間かなりの圧力降下が生じ、従って
実際の装置では圧力を一定と見なすことはできない。し
かしながら、第５図の；３つの曲線を、前述したずれを
老成′シて其体例に対し正確に描くならば、上述した結
論に正確に一致するようになる。

本発明の技術思想を実際化するための最も簡単な変形例
を第６図に示す。冷凍機またはヒートポンプの構造は第
１図に示した公知のものと同じであるが、作動態様はも
ちろん異なっている。この違いは、Ｔ、ｓ−グラフで示
した循環過程に最もよく現われる。即ち、点■３が限界
曲線Ｈ上にないことである。

本発明の技術思想は、第２図と第３図に関連して説明し
た内部熱交換にも関わっている。内部熱交換の利点に関
してはすでに説明したので、以下ではその欠点を指摘す
ることにする。内部熱交換器内で伝導される熱の規模は
、液体状態にある作業媒体を点Ｂと点Ｅの間で冷却する
間に自由になる熱量Ｑ５によって決定される。点Ｂは、
限界曲線の、圧力ｐ１に属する液体側の点である。この
点は、復水器・吸水器の所定圧力では変えることができ
ない。これに対して点Ｅの温度は点りに関連づけられて
おり、対向流を無限に多くした内部熱交換器の場合です
ら、点りでの温度よりも高くならない。このことは、内
部熱交換器内での液体冷却の限界が理論的にはＴＢ−Ｔ
、であることを意味している。点りの位置は、蒸発器・
脱気器の作動態様によって決定されるので、実際には従
来技術として取り挙げた欧州特許第００２１２０５号公
報に記載の技術思想を適用して内部熱交換をさらに向上
させることはできない。なるほど原理的には、圧力ｐ工
の増大および／または圧力ｐ。の低域によって内部熱交
換を向上させることができるが、しかしこれは意味がな
い。なぜなら内部熱交換器の利点は、圧力比と圧力ｐ□
を減少させることによってこそ得られるからである。

これに対して本発明によれば、内部熱交換を向」二させ
ること、圧力比および復水器・吸収器の圧力をさらに低
下させることが可能になり、１九から得られる諸利点が
利用される。即ち、復水器・吸収器から流出する湿り蒸
気を内部熱交換器に供給し、この内部熱交換器によって
低圧の作業媒体を加熱することによって、まさに所望の
効果が得られるのである。付加的な効果は、」１記のよ
うにして伝導可能な熱量が第２図の内部熱交換を使用し
た場合に比べて著しく高いことによって得られる。即ち
液体の冷却ではなく、蒸気の復水或いは溶解が問題なの
である。所定の温度変化における作業媒体のエンタルピ
ー変化は、液体のエンタルピー変化の数倍になる（２つ
の成分から成る作業媒体の湿り蒸気は、非常に高熱で且
つ比熱可変な媒体のように振舞う）。

本発明による解決法は、１つの段階における温度差が６
０−８０−１．００℃であるので、経済的である。圧力
比は、圧縮器の作動効率に関連して予想できるほどの値
まで低くなる。第７図は本発明の１実施例で、装置の回
路図と理論的な循環過程をＴ、ｓ−グラフで図示したも
のである。

圧力がｐ工で状態Ａにある作業媒体は復水器・吸収器１
に侵入し、そこで熱ｆｉｔＱ、を放出してその温度が除
々に低下する。その際復水と溶解が進行する。この２重
の過程はここで終わらず、湿り蒸気が状態Ｂでこのユニ
ットから流出して、蒸気を冷却する内部熱交換器６の高
圧側に流入する。

ここで湿り蒸気は熱量Ｑ６を放出してさらに冷却され、
最後に復水と溶解とが終了する。状態Ｇにある作業媒体
（飽和液）は、内部熱交換器６から、液体を冷却する熱
交換器５の高圧側に送られ、そこで熱量Ｑ、を放出して
、状態Ｅまで冷却される。

内部熱交換器５から作業媒体は、図の例では膨張弁とし
て形成された減圧器に達する。ここで作業媒体の圧力は
ｐ。に降下し、作業媒体の一部は蒸気相に移行する（点
Ｃ）。この時点で作業媒体は、蒸発器・脱気器３に侵入
する。蒸発器・脱気器３では、熱量Ｑ３の供給時に蒸気
相の占める割合が大きくなり、作業媒体が加熱される。

次に作業媒体は、蒸発器・脱気器３から、液体を冷却す
る内部熱交換器５の低圧側に達し、ここで高圧の液体か
ら放出される熱量Ｑ、を吸収する。その後作業媒体は、
状態Ｆで蒸気を冷却する内部熱交換器６の低圧側に達し
、高圧湿り蒸気によって放出される熱量Ｑ、を吸収する
。このようにして状態にで予熱された作業媒体は、圧縮
器４から、圧縮仕事Ｑ、ｉを施すことによって再び圧力
レベルｐ工にもたらされる。

減圧器２を膨張機（例えばタービン）として形成するこ
ともできる。符号２で示したユニット内で作業媒体から
膨張仕事Ｑ２が引き出され、従って絞りの代わりとなる
仕事が行なわれる場合には、第７図に図示した循環過程
は変化する。この解決法は、ヒートポンプの仕事率を改
善させるが高価である。この解決法の適用に関しては、
予算に応じてケースバイケースで決定することができる
。

第８図は、２つの成分から成る作業媒体の加熱蒸気の等
エントロピー圧縮をＴ、ｓ−グラフで示したものである
。この場合、限界圧力ｐ、とＹ）３の間にして圧力レベ
ルｐ２で一段階の中間的な再冷却が行なわれる。図の斜
線部分（ΔＷ）は、再冷却が行なわれたことを、即ち圧
縮仕事が減少したことを示している。

湿り圧縮は、理論的には、段階を無限に多くして再冷却
を行なうことを意味し、即ち循環過程に必要な仕事量を
著しく減少させることを意味している。もちろんこの好
都合な作用は、凝縮器内の液体が蒸気の状態変化にどの
程度追従することができるかに依存している。圧縮の間
蒸気和か加熱されるので、蒸気相の体積は減少するが、
液体」１１の温度は圧力が増大するのでほとんど変化し
ない。

加熱された蒸気相は液体を加熱するが、しかし液体は、
圧縮が終了するまで蒸気相と等重量にはならない。

このような理由から、湿り圧縮から期待される利点は非
常に限定されており、凝縮器の吸込管内で蒸気相と液体
相とを一緒に流動させる場合に限り利点が得られる。本
発明はこの問題をも解消するものである。

作業媒体の凝縮器内での滞留時間は非常に短いので、熱
伝導のために十分に大きな面が提供される場合にだけ、
液体と蒸気相の温度を互いに接近させることができる。

このためには、液体を細かい滴として蒸気流に供給する
必要がある。

そのための１つの実施例を第９図に示す。この実施例で
は、凝縮器重力の管のなかで液体分離器７により液体相
の一部を或いはその全部を分離させ、一方蒸気は蒸気管
１３内を凝縮器の方向へ流れ１分離された液体は、ポン
プ８を用いて液体管１４とノズル９とを介して蒸気流の
なかへ噴射される。

湿り圧縮を行なうためにピストン式凝縮器を使用するの
は差し控えたほうがよい。ピストン式凝縮器は液体に衝
撃を与える恐れがあるからである。

湿り圧縮の場合にはまず回転式凝縮器、主にスクリュー
凝縮器を使用することができる。しかしスクリュー凝縮
器の構成要素は高速回転し、蒸気流のなかへ供給された
液体を圧縮の間凝縮器のハウジング壁に衝突させ、その
結果噴霧によって形成される大きな液体面が著しく削減
される問題がある。

この問題を解決するため、本発明は第１０図に図示した
回路を提案するものである。この回路は、第９図の回路
を改良したものである。第１０図の回路では、ポンプに
よって搬送される液体は凝縮器の前方だけではなく、そ
の一部がノズル１０によって圧縮の間然気流のなかへ噴
射される。ノズル１０は、凝縮器のハウジングに組み込
むことができるが、回転軸の穴のなかに配置するように
してもよい。後者の場合には、噴霧の際に遠心力も生じ
る。ノズル１０は、液体を１つの圧力レベルで、または
複数の圧力レベルで蒸気のなかへ供給する。最も好都合
であるのは、圧縮の間液体をほぼ均一に供給すること、
即ちノズルを凝縮器の全長にわたって密に配置すること
である。この種の構成はもちろん凝縮器の構造に依存す
る。場合によってはノズル９を設けなくてもよい。

湿り圧縮を行なう場合の他の問題は、凝縮器の内部スリ
ットによって作業媒体が高圧側から低圧側へ逆流するこ
とである。このような現象は乾式圧縮の場合も起こるが
、湿式圧縮の場合には主にハウジング壁に衝突する液体
がスリットから漏れるという不都合がある。漏れた液体
は圧力降下の作用で蒸発し、その結果この媒体が占める
体積が著しく増大し、凝縮器によって吸い込まれる作業
媒体の体積は減少する。このように、蒸発する液体が凝
縮器の体積損失を著しく高めることがある。

本発明はこの問題をも解消しようとするものであり、そ
の例を第１１図に示す。

湿式圧縮の利点を利用するにあたって、第１０図に示す
ように液体を蒸気流に供給し、圧縮の間に戻すことが可
能である。一方、圧縮効率を悪化させるような液体量は
凝縮器を迂回させて、ポンプ８によってノズル１１を介
して凝縮器の圧力管のなかへ供給される。

合［１的には、ポンプ８の圧力管の分岐管にして、いく
つかのノズルまたはノズル群に通じている分枝管に調整
器１２を設けるのが良い。この調整器１２を調整するこ
とによって、前記液体量を個々の供給位置へ分配させる
ことができる。この種の調整は、その都度の稼動態様に
応じて行なうことができ、いくつかのノズルを設けない
で済む。

本発明を実施するにあたっては、ノズルまたはノズル群
９，１０．１１のうち少なくとも１つがあればよく、こ
のノズルが圧縮のどの段階で（圧縮の前か後か）圧縮前
に分離された液体を蒸気流に還元するかには依存しない
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の圧縮機（冷凍機またはピー１〜ポンプ）
の最も簡単な基本回路をＴ、ｓ−グラフとともに示した
図、第２図は溶体が循環され且つ内部熱交換機を具備し
ている従来の圧縮機をＴ、　ｓ−グラフとともに示した
図、第３図は内部熱交換の意味を説明するため、第１図
と第２図の循環過程をＴ、ｓ−グラフを用いて比較した
図、第４図は復水器・吸収器内での第１図と第２図の循
環過程の温度変化を示す図、第５図は従来の作業媒体の
Ｔ、ｊ−グラフであり、本発明による回路によって得ら
れる温度変化のグラフをも示した図、第６図は本発明に
よる溶体循環式圧縮器の基本回路とＴ、ｓ−グラフとに
示す図、第７図は本発明による溶体循環式圧縮器の他の
実施例の回路図とＴ。 Ｓ−グラフ、第８図は２つの成分から成る作業媒体の従
来の等エントロピー圧縮と中間冷却とを示す図、第９図
は湿式圧縮に用いられる本発明による溶体循環式圧縮器
の回路図、第１０図は第９図の圧縮器の他の実施例の回
路図、第１１図は第１０図の圧縮器の他の実施例の回路
図である。 １・・・・・復水器・吸収器 ２・・・・・減圧器（膨張弁） ３・、・・・・蒸発器・脱気器 ４・・・・・増圧器（圧縮器） ５．６・・・内部熱交換器 ７・・・・・液体分離器 ８・・・・・ポンプ ９．１０．１１・・・・・ノズル １２・・・・調整器 １３・・・・蒸気管 １４・・・・液体管

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）沸点が異なり互いに溶解可能な２つの媒体を混合
   して成る作業媒体を使用して圧縮・吸収式（ハイブリッ
   ドなヒートポンプまたは冷凍機）を作動させるための方
   法であって、熱放散時に、揮発性がより高い成分（沸点
   がより低い成分）の蒸気を、揮発性がより低い成分（沸
   点がより高い成分）の液体中に溶解 （吸収）させ、且つ揮発性がより低い成分の蒸気を復水
   させる第１の熱交換過程と、作業媒体を膨張させた後熱
   を供給し、揮発性がより高い成分の少なくとも一部を溶
   体から排除（脱気）し、且つ揮発性がより低い成分の少
   なくとも一部を蒸発させる第２の熱交換過程と、第２の
   熱交換過程の後に作業媒体を圧縮（凝縮）させる過程か
   ら成る前記方法において、作業媒体を、濃度の異なる２
   つの相（液体と蒸気）の混合物として、第１の熱交換過
   程から導出させることを特徴とする方法。 （２）第１の熱交換過程で処理された膨張前の２相の作
   業媒体と、第２の熱交換過程で処理された圧縮前の作業
   媒体との間で内部熱交換を行なわせ、第１の熱交換過程
   で処理された作業媒体のなかで溶解と復水とを行なうこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の方法。 （３）内部熱交換を２段階で行ない、第１の段階で復水
   と溶解とを終了させて、作業媒体全部を液体相に移行さ
   せ、第２の段階でこの液体をさらに冷却することを特徴
   とする、特許請求の範囲第１項または第２項に記載の方
   法。 （４）凝縮の吸込管に湿り蒸気を導入し、この湿り蒸気
   から、圧縮前に液体の一部または全部を分離させ、残っ
   た乾燥した蒸気、即ち湿り気の少ない蒸気を圧縮し、分
   離された液体を流動する蒸気内へ噴射させることを特徴
   とする、特許請求の範囲第１項乃至第３項の何れか１つ
   に記載の方法。 （５）分離された液体を、圧縮前に及び／または少なく
   とも１つの圧力段階で圧縮している間に、及び／または
   圧縮後に蒸気へ還元させることを特徴とする、特許請求
   の範囲第４項に記載の方法。 （６）沸点が異なり互いに溶解可能な２つの媒体を混合
   して成る作業媒体を使用して圧縮・吸収式（ハイブリッ
   ドなヒートポンプまたは冷凍機）を作動させるための方
   法を実施するためのハイブリットなヒートポンプまたは
   冷凍機であって、熱放散時に、揮発性がより高い成分（
   沸点がより低い成分）の蒸気を、揮発性がより低い成分
   （沸点がより高い成分）の液体中に溶解（吸収）させ、
   且つ揮発性がより低い成分の蒸気を復水させる第１の熱
   交換過程と、作業媒体を膨張させた後熱を供給し、揮発
   性がより高い成分の少なくとも一部を溶体から排除（脱
   気）し、且つ揮発性がより低い成分の少なくとも一部を
   蒸発させる第２の熱交換過程と、第２の熱交換過程の後
   に作業媒体を圧縮（凝縮）させる過程から成り、作業媒
   体を、濃度の異なる２つの相（液体と蒸気）の混合物と
   して、第１の熱交換過程から導出させる方法を実施する
   ため、作業媒体の循環過程を制御するための制御装置が
   作業媒体の流動方向に直列に配置され、復水器・吸収器
   と、液体を冷却する内部熱交換器と、減圧器と、蒸発器
   ・脱気器と、増圧器とが設けられ、増圧器の出口が復水
   器・吸収器の入口に接続されているハイブリッドなヒー
   トポンプまたは冷凍機において、復水器・吸収器 （１）と液体を冷却する内部熱交換器（５）の間に、蒸
   気を冷却する内部熱交換器（６）が設けられていること
   を特徴とするハイブリッドなヒートポンプまたは冷凍機
   。 （７）凝縮器（４）の吸込管に液体分離器（７）が接続
   され、該液体分離器（７）の流出側で蒸気管（１３）と
   液体管（１４）とが別々に分岐し、蒸気管（１３）が凝
   縮器（４）に接続され、且つ液体管（１４）のなかにポ
   ンプ（８）が設けられていることを特徴とする、特許請
   求の範囲第６項に記載のハイブリッドなヒートポンプま
   たは冷凍機。 （８）液体管（１４）が、ポンプ（８）の後方で、蒸気
   管（１３）の凝縮器（１４）前方に設けられたノズル（
   ９）、及び／または凝縮器 （４）に組み込まれたノズル（１０）、及び／または蒸
   気管（１３）の凝縮器（４）後方に設けられたノズル（
   １１）に接続されていることを特徴とする、特許請求の
   範囲第７項に記載のハイブリッドなヒートポンプまたは
   冷凍機。 （９）液体管（１４）の、ノズル（９、１０、１１）に
   接続された分岐管のなかに、調整器（１２）が設けられ
   ていることを特徴とする、特許請求の範囲第８項に記載
   のハイブリッドなヒートポンプまたは冷凍機。