JPS63503161A - 吸収冷凍及びヒ−トポンプシステム - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 名称：吸収冷凍及びヒートポンプシステム且五豆見 特に、本発明は、吸収ヒートポンプシステムにおいて、脱離器、コンデンサー及 び第二脱離器を有していて有効伝熱効率と熱効率との組合せによる吸収パワーモ ジュール（Ｐｏｉｉｅｒ　＋ｗｏｄｕｌｅ）を使用する４チヤンバ一式ヒートポ ンプシステムに関する。

ＩＬ東」Ｌ」 以下の記述において、各構成要素体に出入りする溶液間を明確に区別することが 重要である。従ってここでは、吸収機械について米国の熱、冷凍及び空調協会に よる技術委員会（ＡＳＨＲＡＥ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｃｏｍｍ１ｔｔｅｅ　（ ８，３））における吸収冷凍システムに関する標準設定集合体の表示法が採用さ れている。この表示法はＡＳＨＲＡＥｌ　９７９年度装置ハンドブック（ＡＳＩ ＩＲＡＥ　１９７９　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｈａｎｄ　Ｂｏｏｋ）の第１４章か らの次の引用文によって示される。

「吸収分野における特殊用語の混乱を避けるために、ＡＳＨＲＡＥ技術委員会（ ８，３）は、吸収剤−冷媒溶液に関し次の標準用語の使用を推奨している０弱い 吸収剤は吸収器内に冷媒を含んだ溶液であり、冷媒に対する親和力が弱い０強い 吸収剤は発生器内で吸収器から出された冷媒をもった溶液であり、従って冷媒に 対して強い親和力を有している。」 従来、吸収冷凍／ヒートポンプシステムの分野においては多くの発明がなされて きた。Ｗ、Ｈ，ウィルキンソン（Ｗ　、ＨＪｉｌｋｉｎｓｏｎ）による米国特許 第４４４１３３２号には諸問題と従来技術の活用範囲について非常にわかり易い 討論が示されている。この特許の開示は引用するにとどまっており、本発明はこ のシステムの改良に関し本発明の背景に関係がある他の従来技術特許は、Ｗ。

Ｈ，ウィルキンソンによる米国特許第４４２４６８８号である。この特許は、明 記されているように、冷媒／吸収剤溶液が段階的に徐々に脱離してから凝縮する 吸収熱交換システム用出力装置に関している。これは、最大の熱交換システム構 成により、脱離行程における効率を高めている。

この一般分野における他の特許には、ロウニス等（Ｌｏｗｅｔｈ　ｅｔ　ａｌ、 　）による米国特許第３４９５４２０号があり、これは冷媒／吸収剤溶液対が貯 蔵槽の底部及び側部に熱を加えて加熱されるという典型的な装置を示している。

ウィルキンソン特許−ｒ３３２Ｊに説明されているように、本願が指向する発明 は４チヤンバーシステムと称せられている。二つのチャンバーが一つの２チヤン バーサブシステムに機能的に接続し、残りの二つのチャンバーが他の２チヤンバ ーサブシステムに接続されている。

一方のサブシステムは、良好な高温作用゛を有する高温溶液対、好ましくは冷媒 として水及び吸収剤として臭化リチウムによる臭化リチウム／水の溶液対を使用 している。

他方のサブシステムは異なる溶、液封、好ましくは冷媒としてアンモニア及び吸 収剤として水によるアンモニア／水の溶液対を使用している。

初めに述べたサブシステムは、高温で作動され、そのシステム構成のため、選定 された溶液対に冷凍及び結晶化の問題がないようにしている。二番目の他のサブ システムは良好な低温作用特性を有する低温溶液対を使用しており、毒性、腐食 又は安定性等の問題がなく成功裏に作用するように機能し、且つ氷点下の温度も 受け入れられる範囲に亘って低温度で作動される。この従来技術の特許では、第 一サブシステム及び第二サブシステム、即ち高温及び低温サブシステムが熱交換 の関係で高温コンデンサーを設けることにより低温脱離器と機能的に組合され、 特定の組合せで配置されている全システムの他の要素とも接続されている。

以下に示す本発明の開示において、第一サブシステムは高サブシステムとして、 また第二サブシステムは低サブシステムとして交換可能に称せられている。各構 成要素も同様に呼ぶことができる。

一兄ｍ先示− ある意味では、本発明は、米国特許第４４２４６８８号及び第４４４１３３２号 において開示され且つ請求されているＷ、Ｈ，ウィルキンソンの発明の有益なる 各態様を独特に組合せたものである。要するに、本発明は、冷却又は加熱負荷部 とヒートシンク又は熱源に接続していて負荷部に熱を提供するか又はそこから熱 を除去し、ｆａｌ高温で作動する少なくとも一つの第一サブシステムと、第一サ ブシステムに対して低温で作動する少なくとも一つの第二サブシステムと、（ｂ ）機能的に共に接続されている吸収装置、脱離装置、凝縮装置及び蒸発装置の構 成要素を有する各サブシステムと、ＦＣ＋外部熱がモジュールの中央チャンバー 内でシステムに加えられ、共軸の第二及び第三チャンバー装置を通して外部に徐 々に交換されるパワーモジュール内で熱交換が引き続いて行われる第一サブシス テムの脱離装置と、第一サブシステムの凝縮装置と、第二サブシステムの脱Ｍ装 置とを含んでる吸収冷凍及び加熱システムである。

このようなシステムでは、単一パワーモジュール内で高温吸収器と、低温コンデ ンサーと、低温脱離器とを組合せて改良がなされており、これらの構成要素装置 は徐々に外方に、且つ低温脱離器に対して高温脱離器から高温コンデンサーへ漸 次熱を交換する。

本発明の他の態様は、冷媒／吸収剤溶液をチャンバーの外壁に分散するための装 置の特徴と同様に、第二チャンバー装置における脱離工程を第二チャンバー装置 における凝縮工程から分離するための装置を含んでいる出力装置の構造である。

このシステムの製造コストを更に低下しつつ、４チャンバー組合せシステムの性 能、効率及び作動を更に改良することが本発明の目的である。

本発明の前記及び他の利点は、本発明の好適な実施例が詳細に記述され、且つ添 付図面に示されている以下の開示により明らかになろう。手順、構造上の特徴及 び部品の配置等の変更は、本発明の範囲から逸脱することなく、又はその利点を 犠牲にすることなく当業者にとって明らかであろうと思料される。

本発明の他の目的と特徴は以下に示す詳細な説明と添付図面とから明らかであり 、且つ理解されよう。

皿ｌ立１豆 第１図は本発明を含む吸収冷凍システムの概略図である。

第２図は空調作動モードにおける本発明の吸収冷凍システムの簡単な概略図であ る。

第３図は高温周囲条件下の加熱作動モードにおける本発明の吸収システムの簡単 な概略図である。

第４図は低温周囲条件下の加熱作動モードにおける本発明の吸収システムの簡単 な概略図である。

第５図は本発明の装置の部分断面正面図である。

第６図は第５図の６−６面に沿った断面図である。

第７図は本発明を含む吸収冷凍システムの他の実施例の概略図である。

第８図は空調作動モードにおける、第７図に示された本発明の実施例の概略図で ある。

第９図は高温周囲条件下の加熱作動モードにおける、第７図に示された本発明の 実施例の簡単な概略図である。

第１０図は低温周囲条件下の加熱作動モードにおける、第７図に示された本発明 の実施例の簡単な概略図である。

第１１図は第６図に示された装置の他の形状の部分の断面図である。

第１２図は第７図に示された本発明の実施例に使用されている熱交換器の概略図 である。

発明を実施するための最良の形態 第１図を参照して、本発明２０の４チヤンバーシステムは、高温サブシステム２ １と低温サブシステム２２とを含んでいる。高温サブシステム２１は脱離器２３ 、コンデンサー２４、蒸発器２５及び吸収器２６を含んでいる。低温サブシステ ム２２は脱離器２７、コンデンサー２８、蒸発器２９及び吸収器３０を含んでい る。

高温脱離器２３、高温コンデンサー２４及び低温脱離器２７は、第１図のダッシ ュ線で概略が示されている吸収パワーモジュール３５の範囲内にある。

復熱器３６は脱離器２３と吸収器２６との間に設けられていて、高温サブシステ ム２１における溶液熱交換を増進する。同様に復熱器３７が脱離器２７と吸収器 ３０との間に設けられていて、低温サブシステム２２における溶液熱交換を増進 する。

更にシステムを増進するオプションの構成要素体とし士、高温及び低温サブシス テム２１及び２２に加熱器３８及び３９が各々含まれており、同様に、各サブシ ステムに予冷器４０及び４１が含まれている。

本発明の好適な実施例において、第一高温サブシステム２１では、水が冷媒であ り、臭化リチウム／水（ＬｉＢｒ／ＵＺＯ）溶液が吸収剤である。この好適な実 施例において、低温サブシステムはアンモニア及び水、即ち冷媒としての水と、 吸収剤としてのアンモニア／水の溶液とで作動される。

各流体サブシステムは他との流体接続なしに従来方法で作動する０弱い溶液は、 ポンプ４５．４６により吸収器２６．３０から復熱器３６，３７を通して脱離器 ２３゜２７へ各々搬送される。脱離蒸気はコンデンサー２４゜２８へ各々送られ る。凝縮冷媒は予冷器４０．４１と加熱器３８．３９を通して膨張手段４７．４ ８へ搬送され、そこで冷媒は減圧されて蒸発器２５．２９へ各々運ばれる。低圧 冷媒は加熱器３８．３９を通過して吸収器２６゜３０へ至る。

強い溶液は脱離器２３．２７から復熱器３６，３７を経て膨張手段４９．５０へ 搬送され、そこで吸収器２６゜３０において入ってくる冷媒の圧力に減圧される 。

このシステムを更に増進せしめることが考えられて利益をもたらすようになされ てきた。これには、コンデンサー２４と予冷器４０とを接続して高温サブシステ ム２１から低温サブシステム２２へ熱を償う凝縮復熱器５１が含まれている。脱 離器２７とコンデンサー２８との間に精留器５２を設けて、この点でサブシステ ムを通るアンモニア水蒸気から更に水分を奪うことが有益であることもわかった 。コンデンサー２８と蒸発器２９は低温のため、精留器５２において蒸気から水 を更に除去することは、アンモニア冷媒の効率を高めることになる。

第７図を参照して、本発明２０の４チヤンバーシステムの他の実施例が高温サブ システム２１と低温サブシステム２２とを含んでいる。高温サブシステム２１は 、脱離器２３、コンデンサー２４、蒸発器２５及び吸収器２６を含んでいる。低 温サブシステム２２は、脱離器２７、コンデンサー２８、蒸発器２９及び吸収器 ３０を含んでいる。

高温脱離器２３、高温コンデンサー２４及び低温脱離器２７は、第７図のダッシ ュ線で概略が示されている吸収バワーモジュ゛−ル３５の範囲内にある。

復熱器３６は脱離器２３と吸収器２６との間に設けられていて、高温サブシステ ム２１における溶液熱交換を増進する。同様に、復熱器部２３８、適冷部２３９ 及び精留器部２４０を含むクヮド（（ｌｕａｄ）熱交換器２３７が脱離器２７と 吸収器３ｏとの間に設けられていて、低温サブシステム２２における溶液熱交換 を増進する。

第１２図に示されている「クヮド」２３７は一つの構成要素体を通して四つの流 れを処理している。熱伝達が三つあって、そのすべてによってポンプ４６がら脱 離器２７へ行く溶液が作られる。熱交換されるのは、ＱＣＲｌ。

即ち凝縮復熱器熱と、ＱＳＨＲ１即ち溶液熱及び復熱器熱と、ＱＲ，即ち精留器 熱である。クヮド２３７は第１図に示される構成要素体３７．５１及び５２と同 じ作用をなさない。

更にシステムを増進するオプションの構成要素体として、高温サブシステム２１ における予冷器４ｏと同様に、低温サブシステムに過熱器又は乾燥器３９が含ま れている。

この実施例の好適な実施において、第一高温サブシステム２１では、水が冷媒で あり、臭化リチウム／水（ＬｔＢｒ／ＨｔＯ）溶液が吸収剤である。この好適な 実施例において、低温サブシステムはアンモニア及び水、即ち冷媒としてのアン モニアと、吸収剤としてのアンモニア／水の溶液とで作動される。

各流体サブシステムは他との流体接続なしにそれ自身は従来方法で作動する０弱 い溶液は、ポンプ４５，４６により吸収器２６．３０から復熱器３６とクワド２ ３７の復熱器部２３８を経て脱離器２３．２７へ各々搬送される。脱離蒸気は、 予冷器４０及びクワド２３７の適冷器部２３９、又は予冷器４１及び過熱器（乾 燥器）３９を経て膨張手段４７．４８へ送られ、そこで冷媒は減圧されて蒸発器 ２５．２９へ各々運ばれる。低圧冷媒は直接、又は過熱器３９を通って吸収器２ ６．３０へ至る。

強い溶液は、脱離器２３．２７から復熱器３６．２３８を経て膨張手段４９．５ ０へ搬送され、そこで吸収器２６．３０において入って（る冷媒の圧力に減圧さ れる。

このシステムを更に増進せしめることが考えられて利益をもたらすようになされ てきた。これには、コンデンサー２４と予冷器４０とを接続して高温サブシステ ム２１から低温サブシステム２２へ熱を償う適冷凝縮復熱器部２３９が含まれて いる。脱離器２７とコンデンサー２８との間にクワド２３７の精留器部２４０を 設けて、この点でサブシステムを通過するアンモニア水蒸気から更に水分を奪う ことが有益であることもわかった。コンデンサー２８と蒸発器２９は低温のため 、クワド２３７の精留器部２４０において蒸気から水分を更に除去することは、 アンモニア冷媒の効率を高めることになる。

更に、高温サブシステム２１には冷媒貯蔵槽２０２があるので、冷環境ヒートポ ンプ（ＣＡＨＰ）作動モード中、このサブシステムにおける濃度調整ができる。

このような貯槽２０２は空気調整（Ａ／Ｃ）及び暖環境ヒートポンプ（ＷＡＨＰ ）作動モード中、冷媒を蓄積するために設けられており、排出弁２０３を設けて ＣＡＨＰの作動中冷媒液を貯えたり放出したりして、臭化リウチム溶液を希釈し 且つシステムが最高温度にならないようにしている。

弁手段２０４及び２０５はＣＡＨＰモードにしたり、他のモードに切り換えたり するために設けられている。

Ａ／Ｃ及びＷＡＨＰモードでは、弁手段２０４を開いて弁手段２０５を閉じるの で、冷媒はすべて蒸発器２５へ送られて気化される。ＣＡＨＰモードにおいては 、弁手段２０４を閉じて弁手段２０５を開くので、冷媒液はすべて蒸発器２５を 迂回して吸収器２６に入っている溶液と混合される。このため、システムから蒸 発器２５がなくなるので、すべての残留液は弁２０３によって排出されることに なり、「冷」周囲温度（約４０°Ｆ（４，４℃）以下）でも他の場合のように凍 結しない、ＣＡＨＰモードでは、吸収器２６が溶液と冷媒を共に混合する混合質 であり、脱離器２３とコンデンサー２４が通常の作用をして脱離器２７へ熱を送 るようにしている。

吸収パワーモジュール３５は、それが構造上結合４チヤンバーシステムの三つの 構成要素と結合されている事実に関連してそう呼ばれている。

高脱離器２３のコンデンサー２４及び脱離器２７との熱転送／交換関係における 結合は、脱離器２３において全システムに供給される熱の有効性を非常に強める 。

当業者にとって、脱離器２３への入力熱エネルギーの最大利用が吸収冷凍／熱ポ ンプシステムにおける能力を改善するために決定的に重要であることが理解され るであろう。

第５図を参照すると、吸収パワーモジュール３５は、中央チャンバー５５．第二 チャンバー５６及び第三チャンバー５７を含んでいる。

好ましい実施例において、モジュール３５及びその構成要素部品は、第６図に示 されているように、横断面がほぼ円形である。構成要素は、通常円筒形であり且 つ中心軸に関して回忌である。円筒形構造が好ましいとされるのは、他の形状よ りも製造するのがより簡単であると共に、構成要素部品がより安価であり且つ鋼 、ステンレス鋼及び他の合金を含む様々な成分から成る管及び筒の形状を容易に 利用できるからである。しかしながら、本発明の利点が丸みぞひたつき管（第１ １図参照）、正方形及び長方形等のような他の断面構造によっても得られること は想像される。

各チャンバ一手段は壁又は壁部材５９．６０及び６１によって包囲されている。

チャンバ一手段５５は内壁６２と外壁６３を有する壁部材５９によって包囲され ている。第二チャンバ一手段５６は壁部材６０の内壁６４によって包囲され且つ 外壁６５を備、えている、第三チャンバ一手段５７は内壁６６と外壁６７とを有 する壁部材６１によって包囲されている。

中央チャンバー５５はその上端がドーム状又はリング状のフランジ付きの閉鎖手 段６８によって閉じられている。

本発明の吸収冷凍加熱システムにおけるモジュール３５の作動において、熱はチ ャンバー５５の内部に加えられる。好ましい実施例において、蒸気が入口６９を 通じて上方へ導）洩れて内壁６２上で凝縮する。熱は壁部材５９を介して外壁６ ３へ伝導される。

入口導管７０はモジュール３５の上端に設けられていて、ドーム状閉鎖手段６８ の近傍に終端が来ている。環状のパンフルリング７１が導管７０の端部に固着さ れ、貯液槽７３の円筒状壁７２に向って横方向へ延びている。

貯液槽７３は一般に頂部に開ロア４を底部にチャンバー５５の外壁６３に沿って 複数の開ロア５を夫々有するカップ状を呈している。

作動中、弱いＬｊＢｒ／Ｈ，Ｏ溶液は導管７ｏを通じて貯液槽に導入される。貯 液槽から弱い溶液は開ロア５を通じて下降して外壁６３上を下方へ走り、そこで チャンバー５５から伝えられた熱が水冷媒の蒸発を生じさせる。水蒸気は上昇し て分離器壁手段８１の上端面８０を越え、第二チャンバー５６の内壁６４に突き 当たってそこで凝縮し、底部近くの収集手段へかけ降り、導管８２を通じて高温 サブシステム２１の蒸発器へと運び去られる。

強いＬｉＢｒ／ＨｚＯ溶液は、外壁６３の底部付近には集められ、導管８３によ って高温サブシステム２１の吸収器２６へ運ばれる。第２チャンバ一手段５６は 頂部ドーム状閉塞部材８４を備えており、ドーム状゛閉塞部材８４上には複数の 開口８６を備えた第２カツプ状貯液槽８５が取付けられている。

第二人口８７は、導管７０との間に空間８９をおいて第一人口導管７０を包囲し ている導管８８に接続されている。この空間は、弱いＨｔ　Ｏ／　Ｎ　Ｈｓ溶液 を貯液槽８５に供給する手段である。この弱い溶液は開口８６を通り抜は外壁６ ５上を流れ落ち、そこで内壁６４上の凝縮物から伝えられた熱が、チャンバー５ ７の底部付近に集まって導管９０内に運び去られる強い溶液を残しつつ、アンモ ニアの蒸発を生じさせる。ＮＨｓの蒸気はチャンバー５７から導管９１を通じて 低温サブシステム２２の精留器及び／又はコンデンサーへ進む。ドーム状の閉塞 部材９２はチャンバー５７の上端に設けられていて、貯液槽８５内の弱い溶液の はねかじや泡立ちによる溶液の損失を防止するためにパンフル９３が導管８８の 端部に設けられている。パワーユニット３５の構造及び作動において、分離器壁 ８０が、泡立ち且つはねかした溶液に水蒸気が吸収されるのを防止するものとし て、モジュールの構造上の最も重要な特徴であることが発見された。

回忌的配置により、パワーモジュール３５内の三つの構成要素間の熱転送工程は 非常に強化され且つ高能率となり、これが１時間当り１０５５０ＫＪ　（１００ ＯＯＢＴＵ）を発生し得るユニットとして全体の直径が約１５ａｍ（６インチ） で高さが約１．５ｍ（５フイート）だけのユニットの使用を可能にしている。よ り大きい又は小さいユニットは異なった能力を備えることができる。

−量　モー゛（ＡＣ 第２図には本発明の吸収冷凍／熱ポンプシステムの簡略型が記載されており、こ れは吸収パワーモジュール３５において結合された構成要素２３．２４及び２７ とは異なる、システムの様々の構成要素との熱交換関係に供される水やエチレン グリコールのような熱伝達液体流体を運ぶ循環水流体回路を示している。

空気調整モードにおいて、暖められた循環水流体はポンプ１００によって開放状 態のシャフトオフ（ｓｈｏｕｔｏｆｆ）弁１０１を介して蒸発器内の熱交換器へ 運ばれてそこで冷やされる。蒸発器２５から循環水流体は開放状態のシャフトオ フ弁１０２を介して低′ｌＡ蒸発器２９内の熱交換器へ運ばれる。そこから、流 体は四方弁１０３を介して冷却負荷部内の熱交換コイル１０４へ運ばれる。普通 、冷却負荷部は空気調整空間から還流する暖かい空気である。暖められた循環水 流体はそれから四方弁１１１を介してポンプ１００へ戻される。追加のシャフト オフ弁１０８．１０６及び１０７はこのモードの時閉じられていて上方通路への 流れを制止している。

同じ作動中、第二循環水流体がポンプ１１０によって高温吸収器２６内の熱交換 器及び低温熱交換器３０内の熱交換器を介して運ばれる。吸収器３０から、流体 は低温コンデンサー２８内の熱交換器を通過して四方弁１０３へ行キ、その後ヒ ートシンクとして作用する熱交換コイル１０５へ行く。通常、普通の空気調整モ ードにおいてコイル１０５は外気と伝導性接触状態にある。コイル１０５から、 第二循環水流体は四方弁１１１及び開放状態のシャフトオフ弁１１２を通過し、 その後ポンプ１１０に戻る。

簡略化されたサブシステムにおいて、第８図に示した如く、若干簡略化された循 環水制御システムがＡ／Ｃモードで示されている。この簡略化された制御システ ムは弁１０１，１０２，１０８，１０６，１０７及び１１２と同等の弁２０６， ２０７，２０８及び２０９を含んでいる。これらの弁の取替え以外第２図と第８ 図は同一である。第８図において、弁２０６及び２０８は開き且つ弁２０７及び ２０９は閉じている。これらの弁の位置が両方の蒸発器２５及び２９を負荷と直 列に配置せしめ、吸収器２６及び３０はコンデンサー２８及びヒートシンク１０ ５と直列になっている。上述の如く、普通の空気調整が結果として行われる。

ヒートポンプモード（ＷＡＨＰ） 外気温度又は他の熱源が約４５°Ｆ（７，２℃）以上の時、システムは第３図に 示されているように「暖環境」ヒートポンプとして作動する。このモードにおけ る作動のために四方弁１０３及び１１１は循環水流体を低温コンデンサー２８か ら熱交換器１０４のコイルを介して開いたままのシャフトオフ弁１１２へと搬送 するように配置され、更に循環水流体はポンプ１１０、高温吸収器２６そして低 温吸収器３０へと搬送され低温吸収器３０からコンデンサー２８に戻される。こ のモードの作動ではシャフトオフ弁１０８，１０６及び１０７は閉じたままであ る。

循環水流体はポンプ１００から開いている弁１０１゜高温蒸発器２５へ、更に、 開いている弁１０２と低温蒸発器２９と四方弁１０３とを介して熱源として作用 する熱交換器１０５のコイルへと搬送される。熱交換器１０５から流体は四方弁 １１１を介してポンプ１００へ戻る。

全般的には、高温サブシステ２１と低温サブシステム２２が作動するパラメータ ーはウィルキンソン（Ｗ、Ｈ。

Ｗｉｌｋｉｎｓｏｎ　）の米国特許第４４４１３３２号で既に述べられている。

第９図ではシステムの選択し得る実施例がＷＡＨＰモードで示されている。シス テムについては上述した通りであるがただ四方弁１０３と１１１が負荷部即ち熱 交換器１０４と、熱源／ヒートシンク即ち熱交換器１０５の位置を入れ代えるた めに回転するのみである。第９図では、弁２０６と２０８は開いたままであり、 弁２０７と２０９は閉じたままである。

冷環境ヒートポンプモード（ＣＡＨＰ）外気又は他の熱源の温度が約４５°Ｆ（ ７，２℃）以下に下がった場合、システムは第４図に示されているように配置さ れ作動する。このモードにおいて、四方弁１０３と１１１は第３図で暖環境ヒー トポンプモード用に示され記載されている位置と同し場所に位置している。低温 コンデンサー２８からの温水は四方弁１０３を介して温水が熱を負荷部へ伝える 熱交換器１０４の中へ搬送される。流体は熱交換器１０４から四方弁１１１を通 過し、その四方弁から高温蒸発器２５の方に開いているシャフトオフ弁１０７を 通過する。このモードではシャットオフ弁１１２．１０１及び１０２は閉じてい る。

流体は蒸発器２５からこのモードで開いているシャフトオフ弁１０８を介してポ ンプ１１０へ搬送される。流体は、ポンプ１１０から吸収器２６と３０を夫々介 して搬送された後に、コンデンサー２８に戻る。

ポンプ１００からの「温」水は閉じている弁１０１の傍らを通過しこのモードで 開いている弁１０６を介し、低温蒸発器２９と四方弁１０３と熱源として作用し ている熱交換器１０５のコイルとを介して搬送される。流体は熱交換器１０５の コイルから四方弁１１１を介してボ冷環境ヒートポンプモードにおけるシステム ２０の作動は以前の引用例ウィルキンソンの米国特許第４４４１３３２号で更に 開示されている。

上記に代るＣＡＨＰモードのシステムの機能が第１０図に示されている０代りの システムをＷＡＨＰからＣＡＨＰに転換するために、弁２０６，２０７．２０８ 及び２０９を回転する。従ってＣＡＨＰモードでは弁２０６と２０８は閉じてお り、弁２０７と２０９は開いている。

これらの転換によって循環水流体は高温サブシステム２１中の蒸発器２５及び吸 収器２６を回避させられる。結果として、循環水流体は、蒸発器２５で水冷媒の 氷点である３２°Ｆ（０℃）以下になるので、熱源即ち熱交換器１０５を通って 循環した循環水流体は蒸発器２５を回避して、蒸発器２５の凍結を防ぐ、循環水 流体は吸収器２６も回避して、熱が溶液から循環水流体に移るのを防ぐ、このよ うにして吸収器２６からの放熱を減らすと同時に、予冷器４０によって設定され たポンプ４５の温度の範囲内でコンデンサー２４と脱離器２７を介して低温サブ システム２２へ転送される高温サブシステムを通過する熱を最大限に活用するこ とによってシステムのｃ。

Ｐを増加させる。

上述したように循環水弁を回転することに加うるに、ＣＡＨＰモードへ又はＣＡ ＨＰモードから切替えると、システムの転換が更に行われる。第７図においてＡ ／Ｃ及びＷＡＨＰモードでは、弁２０４は開いており弁２゜３と２０５は閉じて いる。ＣＡＨＰが作動する間は、弁２０４は閉じており、弁２０３と２０５は開 いている。

弁２０３を開いてＬｉＢｒ溶液を薄めＣＡＨＰの性能を向上せしめる。弁２０５ を開き弁２０４を閉じて高温サブシステムの冷媒を溶液と混合するために蒸発器 ２５がら吸収器２６へ転送する。ＣＡＭＰモードからＷＡＨＰモードへ戻ると、 システムは延長された時間の一回の作動サイクルで貯液槽２０２を再び満たすた めに正規のＷＡＨＰの状態及び容量で作動する。

ｍＭ牲。

パワーモジュール３５を有するＣＡＨＰシステム２１の作動は、平行なパワーモ ジュール３５に連結されている他の構成要素と複数のパワーモジュール３５とを 並行に連結することによって好都合にも、種々の過熱／冷却負荷のためのサイズ を決定し得ると考える。この手段により、製品のサイズの範囲は単一のパワーモ ジュール設計及び機械器具−弐を中心に決められ得る。空間冷暖房のための適度 な大きさのシステムは寒い天候で７２００ＯＢｔｕ／ｈｒ（７５９６４，３２Ｋ Ｊ）までの熱出力を達成するために６台までの吸収パワーモジュール３５が必要 のようである。この特徴は又通常吸収システムの最高コストの構成要素であるシ ステムの高温熱入力構成要素のコスト削減により、消費者に重大な利益をもたら すと思われる。

本発明の好適な実施例をここで述べたが、本発明の基礎となる根本原理から逸脱 することなく図示され記載されている構成において種々の改良及び修正が用いら れ得ることは了解されるであろう、従ってこの種の改良及び修正は添付の特許請 求の範囲又は適正なそれと同等のものによって必然的に修正されることを除いて は、本発明の精神及び範囲によって正弦されると思われる。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ａ．少なくとも一つの高温作動用第一サブシステムと、該第一サブシステム に関係している少なくとも一つの低温作動用第二サブシステムとから成り、ｂ． 各サブシステムは、作動上相互に結合されている吸収器手段，脱離器手段，コン デンサー手段及び蒸発器手段から成る構成要素を有し、 ｃ．第一サブシステムの脱離器手段、第一サブシステムのコンデンサー手段及び 第二サブシステムの吸収器手段は、中央チャンバー手段からの順次の熱交換関係 にあり、該中央チャンバーにおいて外部熱が本システムに加えられ、同軸の第二 及び第三チャンバーを経て順次外へ交換される、 冷却又は加熱負荷装置、及びヒートシンク又は熱源と結合されていて、選択的に 負荷装置に熱を提供したり負荷装置から熱を除去したりする吸収冷凍及び加熱シ ステム。 ２．第一サブシステムの脱離器手段と第一サブシステムのコンデンサー手段と第 二サブシステムの脱離器手段とが単一のパワーモジュールに結合されていて、該 パワーモジユールにおいてこれらの構成手段は順次外へ、順次高温脱離器から高 温コンデンサーへ、更に低温脱離器へと熱を交換ずることを特徴とする、請求の 範囲１に記載のシステム。 ３．単一のパワーモジュールが、熱伝導性の壁によって隔てられているが、隣合 うチャンバー間で流体が不浸透の、同軸で順次大きくなる複数のチャンバーを含 んでいることを特徴とする、請求の範囲２に記載のシステム。 ４．熱伝導性の壁が半径方向に溝のついた形状を有していることを特徴とする、 請求の範囲３に記載のシステム。 ５．チャンバーは横断面が実質的に円形で、同軸の形状が実質的に円筒形である ことを特徴とする、請求の範囲４に記載のシステム。 ６．チャンバーの少なくとも一つが上端に貯液槽を備えていて、該貯液槽から冷 媒−吸収剤溶液が、隣接する内側のチャンバーの外壁上に散布されることを特徴 とする、請求の範囲４に記載のシステム。 ７．少なくとも一つのチャンバーが、飛沫及び第一サブシステムの脱離器とコン デンサーとの聞の溶液交換を防ぐための分離壁手段を備えていることを特徴とす る、請求の範囲４に記載のシステム。 ８．ａ．少なくとも一つの高温作動用第一サブシステムと、該第一サブシステム に関係している少なくとも一つの低温作動用第二サブシステムとから成り、ｂ． 各サブシステムは、作動上相互に結合されている吸収器手段，脱離器手段，コン デンサー手段及び蒸発器手段から成る構成要素を有し、 ｃ．低温サブシステムの脱離器手段、及び高温サブシステムの脱離器手段に加え られる外部熱と、熱交換関係にある高温サブシステムのコンデンサー手段を備え 、ｄ．負荷装置と、高温吸収器，高温蒸発器，低温コンデンサー，低温蒸発器， 低温吸収器を含む構成手段のうちの少なくとも二つとの間の熱交換関係を選択的 に整え、他方、他の構成手段の少なくとも一つと、ヒートシンク又は熱源との間 の熱交換関係を整える手段を備えている、 冷却又は加熱負荷装置、及びヒートシンク又は熱源と結合されていて、選択的に 負荷装置に熱を提供したり負荷装置から熱を除去したりする吸収冷凍及び加熱シ ステムにおいて、 ｅ．改良点が、高温脱離器，高温コンデンサー及び低温脱離器を単一のパワーモ ジュールに結合し、該パワーモジュールにおいてこれらの構成手段が順次外へ、 順次高温脱離器から高温コンデンサーへ、更に低温脱離器へと熱を交換すること から成る、システム。 ９．（９）の熱交換関係が、循環水流体によって実行され、複数のポンプによっ て、循環水流体を負荷装置とヒートシンク又は熱源との間に選択的に向ける複数 の弁手段を介して、伝達されることを特徴とする、請求の範囲８に記載のシステ ム。 １０．単一のパワーモジュールが、熱伝達性の壁によって隔てられているが隣合 うチャンバー間で流体が不浸透の、同軸で順次大きくなる複数のチャンバーを含 んでいることを特徴とする、請求の範囲８に記載のシステム。 １１．熱伝達性の壁が半径方向に溝のついた形状を有していることを特徴とする 、請求の範囲９に記載のシステム。 １２．チャンバーは横断面が実質的に円形で、同軸の形状が実質的に円筒形であ ることを特徴とする、請求の範囲１０に記載のシステム。 １３．チャンバーの少なくとも一つが上端に貯液槽を備えていて、該貯液槽から 冷媒−吸収剤溶液が、隣接する内側のチャンバーの外壁上に散布されることを特 徴とする、請求の範囲１０に記載のシステム。 １４．少なくとも一つのチャンバーが、飛沫及び第一サブシステムの脱離器とコ ンデンサーとの間の溶液交換を防ぐための分離壁手段を備えていることを特徴と する、請求の範囲１０に記載のシステム。 １５．高温第一脱離器，高温吸収器及び低温脱離器を含む構成手段を有する吸収 熱交換システムのためのパワーモジュール装置において、 ａ．実質的に鉛直方向に配置された軸と、それを介した伝導による上記システム ヘの外部に形成される熱の供給のための一つもしくは複数の内壁と、を有する中 央チャンバーと、 ｂ．第一の冷凍／吸収溶液から冷凍蒸気を脱離するために該溶液を上記中央チャ ンバーの一つもくしは複数の外壁上へ分散せしめるための手段と、ｃ．上記第一 の中央チャンバーの上記外壁を包囲し且つ該外壁から隔置された実質的に鉛直方 向に配置されている一つもしくは複数の内壁を有していて、該内壁上に上記冷凍 蒸気を凝縮せしめる実質的に共軸的な第二のチャソバーと、 ｄ．第二の冷凍／吸収溶液から冷凍蒸気を脱離するために該溶液を上記第二のチ ャンバーの一つもしくは複数の外壁上へ分散せしめるための手段と、ｅ．上記第 二のチャンバーの外壁を包囲し且つ該外壁から隔置された実質的に鉛直方向に配 置されている一つもしくは複数の内壁を有していて、上記第二の溶液からの冷凍 蒸気を受容する実質的に共軸的な第三のチャンバーと、 ｆ．上記脱離された蒸気を収集し且つ移送し及び上記夫々のチャンバーから集合 せしめるための上記第二及び第三のチャンバーから上記吸収システムの他の構成 手段へ通ずる導管と、 を備えているパワーモジュール装置。 １６．上記熱伝導壁は半径方向に形成された縦溝により凹凸状になっていること を特徴とする、請求の範囲１５に記載の装置。 １７．上記第一のチャンバーの上記一つもしくは複数の外壁と上記第二のチャン バーの上記一つもしくは複数の内壁との間に配置された分離壁を有していること を特徴とする、請求の範囲１５に記載の装置。 １８．上記各チャンバーはその断面が円形であることを特徴とする、請求の範囲 １５に記載の装置。 １９．上記各チャンバーは、上記脱離された蒸気を収集し且つ移送し及び該チャ ンバーから集合せしめるために、上記各壁に結合する環状リングによって頂部及 び底部において密閉されていることを特徴とする、請求の範囲１５に記載の装置 。 ２０．上記冷凍／吸収溶液を分散せしめるための手段は、上記第二及び第三のチ ャンバー夫々の頂部に環状の貯蔵器を備えていることを特赦とする、請求の範囲 １．５に記載の装置。 ２１．上記貯蔵器は、上記装置に入る同軸な導入管によって該装置の頂部もしく はその付近より供給されることを特徴とする、請求の範囲２０に記載の装置。 ２２．上記導入管は、上記冷凍／吸収溶液のための上記貯蔵器の開口端と部分的 に交差して延在するバッフル板を支持していることを特徴とする、請求の範囲２ １に記載の装置。 ２３．上記分離壁は、上記第二のチャンバーの頂部もしくはその付近の位置まで 延在していることを特徴とする、請求の範囲１５に記載の装置。 ２４．上記外部に形成される熱は、上記中央チャンバーにおける高温蒸気の凝縮 により生放されることを特徴とする、請求の範囲１５に記載の装置。 ２５．冷却及び加熱負荷装置と該負荷装置に対して選択的に熱を供給もしくは除 去するためのヒートシンクもしくは熱源と連結している吸収冷凍及びヒートシス テムにおいて、 ａ．高温作動のための少なくとも一つの第一の補助システムと該第一の補助シス テムと関連する低温作動のための少なくとも一つの第二の補助システムとを有し 、ｂ．各補助システムは吸収溶液から順次溶解性の冷媒を吸収及び脱離するため に互いに作動的に連結されている吸収手段，脱離手段，凝縮手段及び蒸発手段か ら成る各構成手段を備え、 ｃ．上記第一の補助システムの上記脱離手段，上記第一の補助システムの上記凝 縮手段及び上記第二の補助システムの上記脱離手段は中央チャンバーから順次の 熱交換関係を有していて、該中央チャンバーにおいて外部熱はシステムに供給さ れ、更に共軸的な第二及び第三のチャンバーを介して次々と外側へ向って交換せ しめられ、ｄ．各補助システムは、上記脱離手段と上記吸収手段との間の連結さ れた溶液熱回収器を有し、及び上記凝縮手段と上記蒸発手段との間に連結された 超加熱手段を有していて、該超加熱手段は、上記蒸発手段から上記吸収手段へと 移送される冷媒と熱交換関係を有している、上記吸収冷凍及びヒートシステム。 ２６．凝縮熱回収器が、上記高温補助システムの上記凝縮手段から上記高温補助 システムの予備冷却器へと通過する凝縮された冷媒と熱交換関係を以って設けら れていて、該凝縮された冷媒は、上記低温補助システムの上記吸収手段から上記 低温補助システムの上記脱離手段へと通過する冷媒溶液と熱交換することを特徴 とする、請求の範囲２５に記載のシステム。 ２７．精留器が、上記低温補助システムの上記脱離手段と上記低温補助システム の上記凝縮手段との間の冷媒蒸気通路に対して連結されていて、蒸気精留器は、 上記低温補助システムの上記吸収手段から上記低温補助システムの上記脱離手段 へと通過する溶液と熱交換関係にあることを特徴とする、請求の範囲２６に記載 のシステム。 ２８．上記凝縮熱回収器，上記精留器及び上記溶液熱回収器は、上記低温補助シ ステムの上記脱離手段及び上記吸収手段間に連結され及び上記吸収手段から上記 低温補助システムの上記脱離手段へと通過する上記冷媒−吸収溶液を介して上記 全システムの熱を再集合し且つ移送するＱＵＡＤユニットに結合されていること を特徴とする、請求の範囲２７に記載のシステム。 ２９．弁手段及び貯蔵器が、上記蒸発手段の出口と上記高湿補助システムの上記 吸収手段との間に設けられていて、上記システムが冷環境ヒートポンプモードで 作動する場合、上記吸収手段の周囲の上記冷媒をバイパスせしめることを特徴と する、請求の範囲２５に記載のシステム。