KR100482892B1

KR100482892B1 - 흡수사이클회전식열펌프

Info

Publication number: KR100482892B1
Application number: KR10-1998-0702595A
Authority: KR
Inventors: 테렌스 레슬리 위닝톤; 리차드 존 그린; 로버트 로르톤; 로버트 브라운리 우셀톤
Original assignee: 인터로텍스 리미티드
Priority date: 1995-10-14
Filing date: 1996-10-11
Publication date: 2005-08-05
Also published as: CN1203655A; GB9521083D0; RU2164325C2; DE69625608T2; JPH11511549A; AU7223496A; KR19990064114A; TW382650B; CN1154816C; US6035650A; ZA968660B; ES2189884T3; BR9610975A; EP0855008A2; EP0855008B1; AR003879A1; MY119266A; CA2233722C; ATE230474T1; DE69625608D1

Abstract

본 발명에 따른 회전식 열 펌프(10)는 증기 발생기(20), 응축기(24, 34), 증발기(42)와 휘발 액체성분과 흡수액을 위한 사이클 유체 흐름 통로를 제공하도록 상호 연결된 흡수기(40)로 구성된다. 결정화 경계 영역에 근접하여 펌프를 작동하기 위해서 결정화의 개시가 감지되었을 때 결정화가 되기 쉬운 영역에서 액체의 온도를 상승시키는 결정화 제어 장치를 포함한다. 예를 들어, 결정화 영역의 상류에서 압력 증가는 직간접적으로 전환된 온수가 결정화 영역에서 액체 온도를 높이도록 유도한다. 또 본원은 열 펌프에서 사용하기 위한 수소 게터와 열 펌프를 위한 금속 조성물;새로운 열 교환기;압력 해제와 펌프의 확대 작용;발생기 위로 액체 이동;스쿠프 펌프 제동;농도 제어;흡수제 혼합물 흐름율 제어를 위한 특징을 나타낸다.

Description

흡수 사이클 회전식 열 펌프

본 발명은 흡수 사이클 유형의 열펌프, 특히 회전형 또는 원심형 열펌프 및 열펌프 작동 방법에 관련된다.

흡수 사이클 열펌프는, 증발기, 흡수기, 발생기, 응축기 및 용액 열교환기로 구성된다; 그리고 액체 상태인 적합한 작동 혼합물로 채워진다. 상기 작동 혼합물은 휘발 성분과 흡수제를 포함한다.

흡수 사이클 열펌프에서, 고온열원과 저온열원은 열을 열펌프로 전달한 후 중온의 열원으로부터 전달된 열을 모두 방출한다.

종래의 열 흡수 사이클 유형의 열펌프를 작동할 때, 휘발 성분이 풍부한 작동 혼합물(하기에서 "혼합물 R"로 표기)은 발생기에서 고온, 압력하에서 가열되므로 휘발 성분의 증기가 발생하고 휘발 성분이 희박한 작동 혼합물(하기에서 "혼합물 L"로 표기)이 생성된다.

공지된 일단 열펌프에서 발생기로부터 생성된 휘발 성분의 증기는 고압하에서 응축기내에서 응축되고, 열을 방출하고 액체 휘발 성분을 형성한다. 액체 휘발 성분은 압력을 감소시키기 위해서 팽창 밸브를 통하여 증발기로 통과한다. 상기 증발기에서, 액체는 저온열원, 일반적으로 대기 온도하에서 공기와 물로부터 흡열하여서 증발한다. 따라서 휘발 성분의 증기는, 혼합물 R을 재형성하고 발열할 때 증기가 혼합물 L내에 흡수되는 흡수기로 통과한다. 그 후 혼합물 R은 증기 발생기로 옮겨진 후 이 사이클을 종료한다. 상기 과정에서 다양한 수정이 가능하다; 예를 들어 열펌프는 2단 이상으로 구성될 수도 있는데, 제 1 증기 발생기에 의해 증발된 휘발 성분으로부터 증기는 중간 응축기에서 응축되고 상기 중간 응축기는 제 1 응축기에서 응축한 휘발 성분 증기를 발생시키는 중간 증기 발생기로 열을 공급하기 위해서 열결합된다.

휘발 성분의 물리적 상태를 설명하기 위해서, 그것을 'VVC'(기체 상태일 때)나 'LVC'(액체 상태일 때)로 나타낸다. 기체나 액체상태가 아닐 때 휘발 성분을 냉각제로서 언급되고 혼합물 L과 R은 흡수액으로 나타낸다. 특정 실시예에서, 냉각제는 물이고 흡수액은 본원에 참고로 실린 EP-A-208427에서 설명된 알칼리 금속 수산화물로 이루어진 수산화 용액이다.

본원에 참고로 실린 U.S. 특허 제 5,009,085 호는 초기 회전 열펌프를 설명한다. U.S. 특허 제 5,009,085 호에서 기술된 유형의 열펌프는 여러 가지 문제점을 안고 있는데 본 발명은 이 문제점들을 해소한다.

U.S. 특허 제 5,009,085 에 설명된 열펌프에서, 만약 작동 액체가 결정화되거나 흐름을 제한받는다면 아주 위험해질 수 있다. 이런 이유 때문에 최대 용액 응축은 결정 상태가 되지 않도록 설정되고 최대 효율도를 제공하기 보다는 결정화를 막을 수 있도록 설정되어 열펌프는 작동된다. 결정화가 시작됨을 감지했을 때 수정 작업을 개시하여서 안정한 조작을 허용하도록 변경될 수 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 2단 열펌프의 시스템 다이어그램인데 도면에 나타낸 온도와 압력은 단지 예시에 불과하다;

도 2 는 다수의 상호 결합부, 성분 및 작동 액체가 명료성을 위해 생략되었고, 열펌프의 주요 성분을 나타낸, 본 발명에 따른 열펌프의 측면도;

도 3 은 열펌프의 다른 실시예에 따른 스쿠프 펌프와 함께 사용하기 위한 댐핑 장치를 나타낸 도면;

도 4 는 스쿠프 펌프와 함께 사용하기 위한 다른 실시예에 따른 댐핑 장치를 나타낸 도면;

도 5 는 발생기와 흡수기 사이에서 흡수액의 결정화 가능성을 줄이는데 사용하기 위한 압력감지 흐름제어를 나타낸 도면;

도 6 은 최적 용액 농도와 일련의 기화 온도에 대한 열 펌프의 다른 요소의 온도 및 두가지 상이한 온도 상승을 나타낸 그래프.

* 부호 설명

10 ... 용접 밀폐 유니트 12 ... 샤프트

14 ... 고압 공간 16 ... 중압 공간

18 ... 저압 공간 20 ... 증기 발생기

22 ... 버너 24 ... 응축기

28 ... 피이드 챔버 30 ... 발생기 오프 관

32 ... 격벽 34 ... 쌍 코일

36, 38 ... 열교환기 40 ... 흡수기 코일

44 ... 트로프(trough) 46 ... 유입구

48 ... 이송관

본 발명은 결정화를 방지하거나 결정화된 물질을 용해시키거나 점도를 떨어뜨리는 장치를 작동하기 위해서, 점도가 아주 높아지는 부분 또는 작동 액체 내 흡수제가 결정화되기 시작함을 감응하는 장치로 구성된 흡수 사이클 열펌프를 제공하는 것이다.

일반적으로 결정화되거나 흐름이 억제되기 가장 쉬운 영역은 용액 열 흡수기로부터 흡수기로 흡수제 액체 흐름 경로에 존재하는데, 이것은 최저온, 최고응축 상태에서 발생한다.

결정화 방지 장치는 결정화되는 위치 또는 그 위치에 근접하여 작동 액체내 흡수제의 응축을 감소시키거나 온도를 증가시키는 클리어런스(clearance)장치로 구성된다. 예를 들어 액체는 열 교환기에 의해 직간접적으로 결정화 위치를 통과하여 이동하는 액체 온도를 올리기 위해서 일시적으로 흐름을 바꿀 수 있다. 이것을 결정화되는 위치의 상류에서 압력을 감지함으로써 작동될 수 있다.

증기 발생기로부터 흡수기로 통과하는 흡수액이 용액 열 교환기를 통하여 대향한 방향으로 이동하는 흡수액으로 열을 방출하는 제 1 방법에서, 비교적 고온을 유지하는, 발생기에서 흡수기의 경로를 따라 이동하는 흡수액의 일부는, 흡수기에서 발생기를 향해 역류한다. 이런 식으로, 역류 온도는 상승하는데 이것은 결정화 영역의 상류 온도를 상승시켜서 상기 영역의 액체를 용해시켜 점도를 낮춘다.

밸브 등을 이용해 압력 의존 제어함으로써 두 가지 흐름을 전환할 수 있는데, 결정화가 시작되는 부분 또는 고점도에 의해 발생된 배압이 예비 설정된 임계치를 초과할 때 개시된다.

또는, 냉각수가 응축기에서 증발기로 흘러서, 기화온도를 높이고 보다 많은 양의 냉각제를 증발시키고 흡수제로 흡수하여서, 작동 액체내 흡수제 응축을 일시적으로 감소시키고 결정화 영역에서 작동 액체의 온도를 상승시킨다.

또다른 문제점은, 온도가 상승하거나 열부하 감소할 때 총용량 이하로 열펌프를 가동하면서 높은 효율성을 유지하는 것이다. 온도 상승은 증발기와 흡수기 사이의 온도 차이로서 정의된다. 열부하 및/온도 상승에 따라 사이클 둘레에서 흡수액의 흐름율을 제어함으로써 일부-부하 상태에서 사이클 효율성을 향상시킬 수 있다는 것을 알 수 있다. 또, 펌프내 동적 압력 및 정지 압력은 우세한 온도 상승 및 열부하에 적합하게 흡수액의 흐름 비율을 조절할 수 있어서 조절가능한 제어 밸브 등을 필요로 하지 않지만, 제어장치의 장착 가능성은 배제하지 않는다는 것을 알 수 있다.

본 발명은 증기 발생기, 응축기, 증발기 및 휘발성 액체 성분 및 흡수액을 위한 사이클 액체 흐름 통로를 제공하기 위해서 상호연결된 흡수기로 구성되고,

(ⅰ) 흡수기와 증발기 사이의 온도차이,

(ⅱ) 열펌프상의 열부하 및

(ⅲ) 하나 이상의 다른 작동

매개변수에 따라 흡수액의 흐름율을 제어하기 위한 흐름율 제어 장치로 이루어진 흡수 사이클 열펌프를 제공한다.

흐름율은 다양한 방식으로 조절될 수 있지만 펌프 용량을 바꾸지 않고 흐름율을 조절하는 것이 선호된다. 따라서 흐름율 제어 장치는 발생기로부터 흡수액 이동 통로 내에 흐름 제한 장치를 포함한다. 흐름 제한은 활성 제어 시스템을 사용하여 필요한 성능을 부여하기 위해서 제어될 수 있지만, 오리피스, 와륜장치, 모세관 및 상기 부품 결합체 등의 수동 제한 장치에 의해 알맞게 제어될 수 있다는 것을 알 수 있다.

발생기로부터 흐름 통로의 각 단부에서 흡수액내 자유 표면 높이 사이의 차이로 인한 발생기로부터 흡수액 통로의 단부에서 작동 압력 차이 또는 마노미터 압력 차이에 따라 발생기로부터 흡수액의 흐름율이 바뀌도록 열펌프가 만들어지는 것이 선호된다.

따라서, 열펌프와 제한 장치의 흐름 특성은, 도 6 을 참고로 아래에서 설명된 것과 같은 가변 작동 상태에 적합하도록 흐름율을 바꾸기 위해서 작동 압력에 따라 바뀌는 특정 흐름율을 부여하도록 정해진다. 이처럼, 발생기로부터 흐름 통로는 각 단부에 저장 장치를 가지도록 선택될 수 있는데, 상기 저장 장치는 작동시 요구되는 마노미터 압력 차이를 부여하도록 선택된 높이 및 방사상 거리에서 자유 표면 높이를 제공하도록 배치되고 크기가 설정된다.

제 1 실시예에서, 발생기는 피이드 챔버 형태인 저장 장치를 포함하는데 상기 저장 장치에서 흡수액은 발생기로부터 배출되기 전에 수집되고, 상기 저장 장치는 자유 표면을 한정하며, 발생기로부터 유체 통로는 흡수기에 인접한 홈까지 뻗어있고, 정상 작동시에 자유 액체 높이가 홈의 액체 높이에 대해 높거나 방사상으로 안쪽에 위치하도록 피이드 챔버가 배치된다.

또는, 발생기로부터 흡수액 통로의 하류 단부는 배출된 액체를 수집하는 연결 저장 장치 내 액체 표면 위의 유출구까지 뻗어있고 유출구 헤드는 마노미터 배출압을 한정한다.

전술한 대로, 흡수액의 흐름율을 활성 제어할 수 있다. 그러므로 흐름율 제어 장치는 하나 이상의 장치 작동 매개변수를 결정하기 위한 하나 이상의 탐지기와 흡수액의 흐름율을 제어하기 위해 상기 탐지기에 감응하는 장치로 구성된다.

회전 열펌프의 어려운 점을 여러 가지 펌프 배치를 포함하고, 각각의 펌프는 열펌프가 회전함에 따라 회전 제한되는 스쿠프 펌프를 포함하며, 상기 스쿠프 펌프는 환상 홈 또는 저장 장치로부터 액체를 취하여 그것을 필요한 곳에 옮긴다. 전형적인 스쿠프 펌프 형태에서, 가동되기 시작했을 때 열펌프는 초기에 정지 상태로 유지되고 액체는 열펌프가 회전하고 있을 때보다 더 깊은 홈의 최하단 아아크내에 수집될 것이다. 상기 스쿠프 펌프는 보브(bob)를 포함하는데 이것은 홈의 최하단에 놓여서 액체 내에 침수시킨다. 결과적으로 움직이기 시작할 때 홈과 스쿠프 펌프 사이에 큰 견인력이 존재하는데 이것은 효율성을 떨어뜨리고 상태의 작동 개시를 지체시킨다. 종래기술에 따른 장치와 결부된 시동 견인을 상당히 감소시킬 수 있는 새로운 유형의 스쿠프 펌프를 개발하였다. 이 형태는 종래의 스쿠프 펌프와 연관된 고정 질량을 감소시켜서 수송할 때 스쿠프 펌프에 의해 가해지기 쉬운 충격 하중을 감소시키는 장점을 가진다.

본 발명은 증기 발생기를 포함한 회전 조립체, 응축기, 증발기 및 휘발 성분 및 흡수액을 위한 사이클 액체 흐름 통로를 제공하도록 상호 연결된 흡수기로 구성된 흡수 사이클 열펌프를 제공하는데, 발생기, 증발기 및 흡수기는 둘레에 배치된 홈 또는 저장 장치로부터 액체를 수거하는데 사용되도록 배치되고 상기 조립체와 회전을 하지 못하게 구속되면서, 조립체 내에 회전할 수 있게 장착된 보브 부재로 구성된 스쿠프 펌프를 포함하고, 상기 보브 부재는, 펌프가 정지 상태일 때 홈 또는 저장 장치로부터 액체를 채우기 위한 조립체의 회전축에 대해 편심의 보브 컨테이너를 포함한다.

이것은 여러 가지 중요한 장점을 가진다. 액체의 일부가 보브 컨테이너 내에 한정되므로, 홈 내에 보다 적은 량의 액체가 유지되어서 시동시 견인력은 상당히 감소할 것이다. 또 보브 컨테이너 내 액체는 스쿠프 펌프의 고정 질량을 증가시키는데 이것은 불활성 상태가 증가되어서 견인력의 작용을 적게 받는다는 것을 의미한다.

상기 보브 컨테이너는 펌프 작용없이 홈으로부터 오리피스를 경유해 액체를 수용할 수 있지만 저장된 액체 일부를 보브 컨테이너로 옮기기 위한 장치를 스쿠프 펌프가 구비하는 것이 선호된다.

따라서, 상기 펌프가 정상 작동할 때, 보브 컨테이너 내 유량은 보브 부재 질량의 대부분을 차지할 것이다. 보브 컨테이너는 상기 보브 컨테이너 내 액체를 홈이나 컨테이너로 배수시키는 블리드 배수 장치를 포함한다. 일반적인 실시예에서, 열펌프가 정지해 있을 때 컨테이너는 홈 또는 저장 장치 내에 포함된 액체 속에 일부 침수되고 일부 액체로 채워진다.

스쿠프 펌프는 종래의 회전 열 펌프에서 사용되는 스쿠프 펌프 대체용으로 사용될 수 있다는 것을 알 수 있다. 본 발명에 따른 펌프는, 하기 설명대로 흡수액 농도를 제어하기 위해서 가변 유량을 수용하기 위해, 액체-함유 홈을 위한 시동 버퍼에 컨테이너를 구비한 중요한 설비를 제공한다.

본 발명자는 또한 작동 상태에 일치하도록 혼합물 내 흡수제와 휘발 성분의 상대 비율을 조절하는 장치를 개발하였다. 이것은 온도 감지 및 하나 이상의 제어 밸브를 사용함으로써 달성되지만, 알맞은 형태의 펌프에 의해 흡수제 농도를 제어할 수 있으므로 냉각제는 작동 상태에 따라 저장 장치내에 적합한 양이 저장되어서 용액 농도를 알맞게 제어할 수 있다. 본 발명자는 최대 용액 농도를 제한할 수 있는 장치를 만들었다.

본 발명은

(ⅰ) 흡수기와 증발기 사이의 온도 차이,

(ⅱ) 열펌프 상의 열부하에 따른 작동 액체 및,

(ⅲ) 하나 이상의 작동 매개변수에 따라 작동 액체내 흡수제의 농도를 조절하는 장치를 포함하고, 흡수제 및 휘발 성분으로 구성된 작동 액체를 가지는 흡수 사이클 열펌프를 제공하는 것이다.

농도는 가동 버퍼 내에 저장된 휘발 성분의 양을 바꾸어줌으로써 조절된다.

따라서, 농도 조절 장치는 휘발 성분 및 흡수액을 저장하기 위한 하나 이상의 저장 장치 및, 농도를 조절하기 위해서 저장 장치로 액체를 주입하고 배출시키는 펌프 장치를 포함한다.

작동시에, 특정 온도로 상승했을 때 증발기에 의해 증발된 휘발 성분의 양은 흡수제 액체 농도 함수에 따른다. 기화율이 증가함에 따라, 보다 많은 액체가 증발기 내에 모이고 과다 액체는 버퍼 내에 저장되어서 흡수기에 공급된 혼합물 내 휘발 성분의 비율을 낮추어 기화율을 증가시킨다.

특정 실시예에서, 혼합물과 휘발 성분을 포함한 작동 버퍼는 각각의 저장기, 발생기 및 증발기 내에 저장되지만 다른 위치에 배치할 수도 있다. 작동 저장 장치는, 스쿠프 펌프의 불활성에 기여하는 전술한 류의 보브 컨테이너를 포함한다.

열펌프내 작동 액체의 농도를 제한하는 것이 선호된다. 예를 들어 휘발 성분 버퍼는 오우버플로우 장치를 포함하는데, 이것은 증발기 내 보브 컨테이너에 저장될 수 있는 냉각제 양을 제한함으로써 순환하는 혼합물의 최대 희박도를 한정한다. 따라서 농도가 설정된 임계치에 도달했거나 임계치를 초과했을 때, 오우버플로우 장치는 구동 저장 장치로부터 흡수기에 공급된 흡수액의 흐름부분으로 액체 휘발 성분을 통과시킬 것이다. 이것은 구동 저장 장치내 냉각제 양 및/증발기에 인접하여 수거된 냉각제 양을 기준으로 결정될 것이다.

만약 결합된 홈 내의 액체 높이가 스쿠프 펌프의 유입과 아래로 떨어진다면 회전축 둘레에서 스쿠프 펌프 조립체가 진동하려는 경향 때문에 회전 열펌프의 효율은 떨어지는데, 스쿠프 펌프 조립체의 진동은 펌프 효율성에 상당한 영향을 끼칠 수 있다. 그러므로 본원에서는 진동운동을 제동할 수 있는 다양한 장치를 개발하였다.

본 발명은 증기 발생기, 응축기, 증발기 및 흡수기로 구성된 회전 조립체를 포함하는 흡수 사이클 열펌프를 제공하는데, 상기 열펌프는 조립체 내에 회전할 수 있게 장착된 스쿠프 펌프를 포함하고 상기 스쿠프 펌프는 스쿠프 펌프에 대해 회전하는 홈 또는 저장 장치로부터 액체를 모으기 위한 유입구를 가지며, 상기 열 펌프는 홈 또는 저장 장치내 액체 높이가 유입구 아래에 있을 때 스쿠프 펌프를 안정화시키는 장치를 포함한다.

상기 안정화 장치는 다양한 형태로 만들어질 수 있다. 제 1 실시예에서, 안정화 장치는 스쿠프 펌프의 스윙 운동으로 움직이기에 적합한 가동부를 제한하는 트랙 한정 장치를 포함한다. 이런 식으로 진자 운동은 트랙과 가동부 사이의 마찰력에 의해 발생되는 에너지 소산으로 쉽게 제동된다. 상기 트랙은 구부려져 만들어지는 것이 선호되는데, 그것의 볼록면은 중력 안정화 중심 및 샤프트의 상하로 수직 배치된다.

또는 상기 안정화 장치는, 핀이나 그밖의 견인면 또는 스쿠프 펌프를 위한 펌프 유입 장치와 같은, 견인-유도 장치로 구성된다.

회전 열펌프를 작동시킬 때 발생할 수 있는 문제점은, 발생기 상으로 혼합물이 불충분하게 이동하 수 있다는 것이다. 이것은 심한 과열을 초래하여 발생기 벽을 손상시킬 수 있다. 따라서 본 발명자는, 발생기 온(ON) 펌프가 작동 혼합물에 먼저 접근할 수 있도록 보장하는 새로운 장치를 개발하였다.

본 발명은, 증기 발생기를 포함한 회전 조립체, 응축기, 증발기 및 휘발 액체 성분과 흡수액을 위한 사이클 액체 이동 통로를 제공하기 위해서 상호 연결된 흡수기, 상기 발생기의 가열된 표면으로 흡수액을 주입하기 위한 발생기 온(ON) 펌프, 발생기 표면에서 액체를 배출하도록 펌프 작용을 하고 수집하기 위한 발생기 오프(OFF) 펌프 및, 열펌프의 초기 작동시 발생기 표면이 젖도록 알맞은 양의 액체를 발생기 온(ON) 펌프가 공급하도록 보장하는 장치로 구성된 흡수 사이클 열펌프를 제공하는 것이다.

상기 알맞은 양의 액체를 공급하도록 보장하는 장치는 저수 장치를 포함하는데 이 저수 장치는 사용할 때에 발생기 표면에서 배출한 흡수액과 발생기 표면으로 분무되는 흡수액을 수용하고, 발생기 온(ON) 펌프와 발생기 오프(OFF) 펌프 각각은 저수 장치로부터 흡수액을 받아들이는데 상기 발생기 온 펌프는 저수 장치로 우선 접근할 수 있다. 발생기 온 펌프와 발생기 오프 펌프는 스쿠프 펌프이고, 상기 저수 장치는 원주 홈이며, 발생기 온 스쿠프의 유입구는 발생기 오프 펌프의 유입구보다 회전축으로부터 방사상으로 더 많이 이격되어 있다. 발생기 온 펌프와 발생기 오프 펌프는 일단 펌프로 구성되는데 흐름은 하류에서 갈라진다.

본 발명은, 흡수액과 휘발액을 위한 사이클 액체 흐름 통로를 제공하도록 상호연결된 흡수기, 증발기, 응축기, 증기 발생기를 포함하고, 발생기의 가열면으로부터 배출한 흡수액을 모으고 발생기의 가열면으로 공급될 액체를 수용하기 위한 저수 장치를 포함하는 회전 조립체로 이루어진 흡수 사이클 열펌프를 제공하는 것이다.

U.S. 특허 제 5,009,085 에서 설명된 유형의 회전 열펌프가 직면하고 있는 문제점은 유효량을 제공하고 응축기와 흡수기내 냉각수로 열전달하는 것이다. 공지된 기술에 따르면, EP-B-119 776 에서 설명된 바와 같이 흡수기와 응축기는 각 면에 흡수기 디스크와 응축기 디스크를 포함하는 표면위로 각각 흐르는 물과 혼합물은 평평한 플레이트에 의해 한정된다. 그러나 열 교환기는 코일 튜브로 만들어지는 것이 선호되고 이것은 회전 펌프에서 증가된 양의 물질과 열을 전달한다는 것을 본원 발명자는 발견했다.

그러므로 흡수기, 증발기, 응축기와 증기 발생기를 포함하는 조립체로 구성된 흡수 사이클 회전식 또는 원심 열펌프를 제공하는데, 하나 이상의 응축기, 증발기와 흡수기는 물결 모양의 외면을 가지고, 튜브의 나선에 의해 한정된 열 교환기를 포함한다.

두 대향한 물결 모양의 표면으로 열 교환기를 한정하기 위해서, 다음 두 내외 터언과 접촉하여 나사선의 중간 터언으로 닫혀질 것이다. 상기 튜브는 평평한 원형 횡단면을 가지는 것이 선호되는데, 평평한 부분은 서로 인접해 있거나 상호 접촉한다. 나사선은 평평할 수도 있고 홈이 팬 형태를 취할 수도 있다.

종래의 열 펌프에서, 내부는 진공 상태이고 흡수액에 의한 휘발 성분의 흡수를 감소시키는 유리된 수소 가스로 인해 부식되어서 펌프의 효율성을 떨어뜨린다. 이것은 규칙적으로 열펌프에서 펌프로 방출함으로써 조종될 수 있지만 이것은 상당한 시간이 소비되고 위험성을 내포하고 있으므로 통상적인 사용에 적합하지 못하다. 도 팔라듐 핑거를 사용할 수 있지만, 이것은 고비용이 들고 가열기와기타 부속 장치를 필요로 한다. 유리된 수소를 포획하는데 비교적 저렴하고 간단한 장치를 제공하여서 열펌프의 성능을 저하시키지 않으려면 재료를 주의 깊게 선택함으로써 가능하다는 것을 발견했다.

본 발명은 사용할 때 수소분자와 결합하거나 흡수하기에 적합한 기질을 포함한 흡수 사이클 열펌프를 제공한다.

선호되는 기질로는 알맞은 촉매를 포함한 수소화 물질이 있다. 적당한 수소화 물질은 환원가능한 유기 고분자의 균일-촉매화 작용을 받는 수소화 물질을 기본으로 한다. 일반적인 결합물질은 아래에서 설명된 것과 같은 크랩트리(Crabtree)촉매와 같은 이리듐 촉매 또는 레늄 촉매를 포함한 폴리스티렌-폴리부타디엔-폴리스티렌(PS-PB-PS) 공중합체가 있다. 이와 유사한 특성을 가지는 알맞은 물질은 당해 분야에 숙련된 사람들에게는 공지되어 있다. 기질은 인디케이터를 포함하는 것이 선호되는데 상기 인디케이터는 수소로 포화되고 더 이상 수소를 흡수할 수 있는 상태에 도달한 때를 나타낸다.

본 발명자는 열펌프내 과다 압력을 배출하기 위한 안전 장치를 개발하였는데, 이것은 열펌프의 연속 작용 및 연장 작용을 허용하는 예기치 못한 장점을 가진다.

본 발명은, 고압 발생기/중간 응축실, 중압 중간 발생기/응축실, 저압 증발기 흡수실 및 압력 해제 장치로 구성된 흡수 사이클 열펌프를 제공하는데, 상기 압력 해제 장치는 (ⅰ) 고압 챔버와 중압 챔버 또는 (ⅱ) 중압 챔버와 저압 챔버 사이에 배치된다.

상기 압력 해제 장치는 압력 해제를 제어할 수 있는데 압력차에 따라 해제 장치를 통과하여 흐르도록 한다. 제 1 예시에서, 압력차가 설정치에 도달했을 때, 압력 해제 장치는 열리고 압력차가 증가함에 따라 흐름율도 증가한다. 이러 식으로 장치의 작동 범위는 연장되고 이것은 일단 열펌프로서 작동하고 압력차가 설정치 이하로 떨어졌을 때 2단 작용으로 복귀한다.

EP-A-208427 에 설명된 히드로옥사이드 흡수제는, 버너가 작동하는 고온에서 심하게 변질되는 것으로 알려져있는데 회전 조립체와 내부 성분을 한정하는 용접 밀폐물의 재료 물질을 선택할 때 상당한 주의가 요구된다. 종래에 벽과 내부 성분은, 니켈과 다른 금속을 함유한 "모넬(monel)"과 같은 구리-니켈 합금으로 만들어져 왔다. 그러나 초기 발견과는 달리, 실제로 합금 물질이 중량의 15%이하를 차지하는 구리 합금과 구리를 적용할 수 있다.

따라서 본 발명은, 하나 이상의 알칼리 금속 히드로옥사이드로 구성된 작동 액체를 포함한 용접 밀폐물로 이루어진 흡수 사이클 열펌프를 제공하는데, 작동 액체와 접하는 밀폐부의 일부는 합금 중량의 약 15% 이하를 차지하는 구리 또는 크롬, 알루미늄 철등과 같은 첨가 물질로 만들어진다.

전체 밀봉부는 구리 물질로 만들어지는 것이 선호된다.

상기 구리 물질은 구리-니켈 합금을 포함한다. 히드로옥사이드 유체와 접촉하여 심하게 부식될 수 있는 니켈을 적게 함유하고 있는 구리 니켈 합금은, 증기 발생기의 온도가 아주 높을 때에도 실제로 높은 저항성을 가진다.

본 발명이 위에서 설명되었지만, 본 발명은 상세한 설명과 도면에 나타낸 특징을 결합할 수도 있다. 본 발명은 회전 열펌프 및 비회전 열펌프에서 사용될 수 있고 일단 열펌프 또는 다단 열펌프에 적용될 수 있다. 본 발명은 상세한 설명에 따라 흡수 사이클 열펌프를 작동하는 방법도 포함한다. 본 발명은, 수용할 수 없을 정도의 높은 점성이 관찰되는 시점 또는 작동 액체내 흡수제의 결정화가 시작되는 시점을 감지하기 위해서 작동 액체를 모니터하고, 고점도 또는 결정화 상태가 감지되었을 때 점도를 떨어뜨리거나 결정화된 물질을 재용해시키고 결정화를 막는 조치를 개시하는 것으로 이루어진, 흡수 사이클 열펌프를 작동하는 방법을 제공하는 것이다.

결정화 방지 단계는 결정화되기 쉬운 영역 또는 고점도 영역에 인접해 온도를 높이기 위해서 일시적으로 액체 흐름을 전환하는 것을 포함한다. 상기 모니터 단계는 결정화되기 쉽거나 고점도 영역의 상류 압력을 감지하는 것을 포함한다. 작동 액체가 결정화 가능한 흡수액으로 구성되는 곳에서, 결정화 방지 단계는 결정화되기 쉬운 영역의 상류에서 흡수액의 농도를 일시적으로 감소시킨다.

본 발명은, 증기 발생기, 응축기, 증발기 및 휘발성 액체 성분과 흡수액을 위한 사이클 액체 흐름 통로를 제공하기 위해서 상호 결합된 흡수기로 구성된 흡수 사이클 열펌프를 작동하는 방법을 제공하는데,

(ⅰ) 흡수기와 증발기 사이의 온도 차이,

(ⅱ) 열펌프 상의 열부하 및,

(ⅲ) 하나 이상의 다른 작동 매개변수중 하나에 따라 흐름율을 제어하는 것을 포함한다.

본 발명에 따른 열펌프는 첨부 도면을 참고로 상세히 설명될 것이다.

도 1, 2 에서, 열 펌프는 용접 밀폐 유니트(10)를 구성하는데 상기 용접 밀폐 유니트는 샤프트(12)와 함께 회전하고 고압 공간(14), 중압 공간(16) 및 저압 공간(18)을 한정한다. 상기 "고압", "중압"과 "저압"이라는 용어는, 열펌프가 작동하고 있을 때 펌프내 압력을 나타내는 것이다. 제작하는 동안 열 펌프 내부는 진공 상태가 된다. 고압 공간(14)은, 버너(22)에 의해 외부가 가열되는, 증기 발생기(20)로서 작용하는 벽으로 나타낸 것처럼 좌측에 고정된다. 다른 측부에서, 고압 공간(14)은, 고압 표면상의 응축기(24), 다른 표면상의 중간 증기 발생기(26)를 한정하고, 중압 공간(16)의 좌측 단부를 한정하는 벽에 의해 고정된다. 다른 벽(27)은, 하기 설명처럼 발생기 오프(OFF) 관(30)으로부터 액체를 모으기 위해, 피이드 챔버(28)를 구비하고 증기 발생기(20)와 응축기(24) 사이에 배치되고, 고압 공간(14)내에 배치된다.

중압 공간(16)은 격벽(32)에 의해 저압 공간과 분리되어 있고, 응축기 쌍 코일(34), 제 1, 2 용액 열 교환기(36, 38)를 포함한다. 저압 공간(18)은 흡수기 코일(40)과 증발기 쌍코일(42)을 가진다.

작동시에 물과 알칼리-금속 히드로옥사이드 혼합물은 발생기 온(ON) 스쿠프 펌프 유입구(46)에 의해 발생기 온/오프 트로프(44)로부터 취하여지고 발생기 온 이송관(48)에서 증기 발생기(20)로 배출하여서 표면 전체에 확산된다. 휘발 성분(물)의 일부는 증발하고 응축기(24)로 이동한다. 나머지, 물이 희박한 혼합물 'L'은 발생기 온/오프 트로프(44)에 수거된다. 발생기 온 스쿠프 펌프 유입구(46)는 아래에서 상세히 설명될 액체 가중 스쿠프 펌프 조립체(50)의 일부를 형성한다. 발생기 오프 스쿠프 펌프 유입구(52)는 동일 조립체의 일부를 형성하지만 발생기 온 스쿠프 펌프 유입구(46)의 방사상으로 내부에 배치된다. 발생기 오프 스쿠프 펌프는 혼합물 'L'을 환상 피이드 챔버(28)로 배출되므로, 다른 측부에서 이동하는 혼합물 'R'에 열을 전달하여 중간 증기 발생기(26)에서 발생기 온/오프 트로프(44)로 복귀하는 제 1 용액 열 교환기의 냉각 통로로 관을 경유해 혼합물이 이동한다. 제 1 용액 열 교환기(36)의 냉각 통로를 통과한 후, 혼합물 'L'은 제 2 용액 열 교환기(38)의 냉각 통로를 통과하는데, 그것은 증기 흡수기(40)에서 중간 증기 발생기(26)로 흐르는 다른 측부의 액체에 열 전달한다. 냉각 통로에서, 혼합물 'L'은 흐름 제한기(54)를 통하여 격벽(32)의 흡수기에 형성된 환상 흡수기 온 트로프(56)로 통과한다. 혼합물은 흡수기 온 스쿠프 펌프의 유입구(58)에 의해 수집되고 이송관(60)을 통하여 흡수기(40)의 코일로 배출하는데, 여기에서 혼합물은 증발기(42)로부터 휘발 성분(42)을 흡수한다.

물이 풍부한 혼합물은 흡수기 오프 트로프(62)내에 수집되므로, 그것은 흡수기 오프 스쿠프 펌프 유입구(66)와 이송관(68)을 통하여, 흡수기 온 트로프(56)의 방사상 내부로, 격벽(32)상에 환상 트로프로서 형성된 피이드 챔버(64)로 주입된다. 흡수기 온/오프 스쿠프 펌프는 동일한 조립체(65)의 일부분이다.

상기 피이드 챔버(64)에서, 물이 풍부한 혼합물은, 가열된 후 중간 발생기 온 트로프(70)로 이송되는 제 2 용액 열 교환기(38)의 가열 통로를 통과한다. 여기에서 액체는 중간 발생기 온 스쿠프 펌프의 유입구(72)에 의해 취득되고, 동일한 벽의 다른 표면상에서 중간 응축기(24)로부터 열을 수용하는 중간 발생기(26)의 중심을 향하여 이송관(74)에 의해 배출된다. 휘발 성분의 일부는 중간 증기 발생기(26)에 의해 증발되고 제 1 응축기의 코일 응축기(34)로 통과한다. 중간 증기 발생기(26)에서 빠져나온 액체 혼합물은 오프 트로프(76)내에 모여서 중간 발생기 오프 펌프의 유입구(78)에 의해 취해지고 이송관(80)을 경유해 제 1 용액 열 교환기(36)의 가열 통로로 공급되는데, 가열 통로에서 액체 혼합물은 가열된 후 공통 온/오프 트로프(44)로 복귀한다. 중간 발생기 온/오프 스쿠프 펌프는 샤프트(12)에 장착된 조립체의 일부를 형성한다. 명료성을 위해 용액 열 교환기의 흐름 연결부는 생략되었다.

휘발 성분을 위한 흐름 사이클에서, 혼합물이 증기 발생기(20)를 통과함에 따라 고압 공간(14)내에서 증발하고, VVC는 중간 응축기(24)의 표면상에서 응축된다. 응축된 LVC는 그후 스로틀(82)을 통하여 중압 공간(16)내 제 1 응축기(34)로 통과한다.

제 1 응축기(34)에서, LVC는 또다른 스로틀(84)을 통하여 저압 공간(18)내 증발기 온 트로프(86)로 통과한다. 액체는 증발기 온 펌프(89)의 스쿠프 펌프 유입구(88)에 의해 취해지고 이송관(90)을 경유해 증발기 코일(42)로 배출된다. 증발된 VVC는 흡수기 코일(40)로 통과하는데, VVC는 혼합물로 재흡수된 후 혼합 통로를 따른다. 제 2 스쿠프 펌프 유입구(92)는 과다 LVC를 컨테이너(102)로 배출함으로써 트로프(86)내에서 LVC 레벨을 조절하는데 상기 컨테이너는 증발기 온 펌프와 연결되고 블리드 배출구(94)와 오우버플로우(96)를 가진다.

샤프트(12)의 우측 단부는 냉각수를 유체 통로에 제공하기 위해 통로(103, 105)로 나누어지는데, 냉각수는 샤프트의 중심 아래로 흐르고, 제 1 응축기(34)의 쌍코일과 흡수기 코일(40) 둘레에서 순환한 후 샤프트를 빠져나온다. 응축기 코일(34)을 통과하여 흐르는 것은 좌측 코일의 내부에서 시작하고 나선형으로 바깥쪽으로 이동한 후 다시 안쪽으로 흐른다. 흡수 코일(40)에서, 흐름은 코일의 최외측에서 시작하고 나선형으로 안쪽으로 이동한다.

이처럼 냉각수 회로는 증발기 코일(42)로부터 냉각수를 받아들인다.

전체 구조가 설명되었는데, 아래에서는 특정 개선점 및 수정 사항이 설명될 것이다.

흡수액 혼합물 흐름율 제어

열 펌프 둘레의 흡수액 혼합물의 흐름율은, 증기 흡수기(40)와 결합된 흡수기 온 트로프(56)와 제 2 용액 열 교환기(38) 사이의 라인에서 흐름 제한기(54)에 의해 제어된다.

흐름 제한기(54)는 오리피스, 모세관, 와륜 장치 및 노즐인데, 제한기(54)를 통과하는 흐름율은 제한기로 가로질러 가해지는 압력으로 결정된다. 따라서 흐름율은 발생기 오프 펌프 용량으로 결정되기 보다는 관련된 압력에 따라 달라진다. 그러므로 흐름율은 고압공간(14)과 저압공간(18) 사이의 압력 차와 피이드 챔버(28)내 자유 표면과 흡수기 온 트로프(56)내 자유 표면 사이의 마노미터 헤드 차이에 의해 조절될 것이다. 공간(14, 18)사이의 압력 차이가 증가함에 따라 흡수제의 흐름율은 자동으로 증가한다. 제한기(54)의 특징, 공간(14, 18) 사이의 압력 차 형태 및, 피이드 챔버(28)와 트로프(56)의 용량과 배치는, 작동 상태에 따라 흐름율을 알맞게 바꾸도록 선택된다.

타겟 작동 상태에서 최소 흐름율은 결정화를 고려해 결정되는 것이 일반적이지만, 용액 열 교환기내 손실이 증가하므로 여유를 두고 설정하는 것은 열펌프의 효율성을 떨어뜨린다. 흡수제 농도가 상기 사이클에 필요한 온도 상승을 유지하기에 충분할 때 열동력학적으로 최대 효율성을 달성할 수 있다. 상기 조건하에서 요구되는 흡수제 흐름율을 달성하기 위해서 여러 가지 상황을 고려해야 한다. 냉각수와 무기염 흡수제를 사용하는 시스템에서, 최소 흐름은 주어진 온도 상승시에, 결정화가 시작되기 전에 수용될 수 있는 최대 용액 농도에 의해 제한될 것이다.

도 6 은, 58℃의 흡수기와 응축기 온도에서, 주어진 용액 농도에서 혼합물은 4℃에서 냉각수를 흡수할 수 있다는 것을 알 수 있는 일반적인 액체 특성을 나타낸다. 이 용액 농도는 200℃의 발생기 온도를 형성하도록 나타낸 이상적 사이클에서 알 수 있다. 흡수기와 응축기 온도가 35℃로 내려갔을 때 새로운 조건에 맞도록 용액 농도가 낮아진다면 발생기 온도는 117℃로 강하한다는 것을 알 수 있다.

이것은, 사이클 주위의 주어진 흡수제 흐름에 대해 열교환기를 통과하는 열 손실이 감소할 수 있다는 것을 의미한다. 또 저농도는 흐름율을 저하할 수 있는 결정화 온도를 낮춘다. 본원에 설명된 제어 시스템은 성능을 향상시키기 위해서 흐름율을 조절하고 자동 농도 조절을 한다.

액체 - 가중 스쿠프 펌프

공통 발생기 온/오프 펌프 조립체(50)는, 저어널 베어링에 의해 샤프트(12)에서 매달려 있고 유입관(46, 52)의 방사상 내부에 위치한 유입관(100)에 의해 공통 트로프(44)로부터 액체를 공급받는 보브 컨테이너(98)로 구성된다. 작동시에 발생기 온 트로프에서 유지되는 액체 일부는 보브 컨테이너에서 유지되고, 펌프 조립체(50)의 고정 물질에 공급된다는 것을 의미한다. 또, 정지했을 때, 상당량의 액체가 트로프(44)내에 수집되고 펌프 조립체를 위한 보브에 의해 옮겨진다. 전술한 장치에서, 펌프가 정지했을 때, 액체는 유입관(100)을 경유해 보브 컨테이너(98)로 통과하여서, 트로프내 액체 높이를 낮추고 펌프 조립체의 질량을 증가시킨다. 상기 특징은 가동될 때 견인력을 상당히 감소시킬 수 있다.

증발기 온 펌프(89)는, 보브중량으로서 작용하고 아래에서 설명한 바와 같은 냉각제를 위한 가동 버퍼로서 작용하는 보브 컨테이너(102)로 구성된다.

흡수액 농도 제어

도 2 에 나타낸 장치는, 흡수제 농도가 흡수기(40)에 의해 기화된 휘발 성분을 흡수하는 비율에 따라 자동 조절되도록 구성된다. 증발기 온 펌프(89)는 과다 액체 휘발 성분을 컨테이너(102)로 배출하는 파이프 유입구(92)를 포함한다. 상기 LVC는 순환 과정에 의해 제거되어서 컨테이너(102)의 용량이 증가함에 따라 순환 혼합물내 흡수제 비율을 증가시킨다. 오리피스(94)를 경유해 트로프(86)로 역류하는 제어된 흐름이 있다. 흡수제의 최대 농도는, 흡수기 오프 트로프(62)로 배출하는 오우버플로우(96)를 컨테이너(102)에 구비함으로써 제한된다. 이런 식으로, 흡수제 농도는 컨테이너(102)내에 LVC의 가변량을 저장함으로써 자동 조절되고 상기 사이클 요구 조건은 충족될 것이다.

스쿠프 펌프 제동

도 3 에서, 도 2 의 배치에서 모든 종류의 스쿠프 펌프에 유용한, 스쿠프 펌프를 위한 댐핑 장치의 형태를 개략적으로 나타내었다. 펌프(104)는 저어널에 의해 샤프트(12)에 장착되고 바디(106)와 스쿠프 파이프 유입구(108)로 이루어진다. 스쿠프 펌프 유입구(108) 아래에 더미(dummy) 유입구 형태인, 드랙 요소가 배치된다. 스쿠프 펌프 유입구에서 액체가 제거되었을 때에도, 더미 유입구(107)는 여전히 침수되어 있어서 스쿠프 펌프 유입구로 유체가 재유입되거나 방출될 때 중요한 댐핑 기능을 가진다.

도 4 에 나타낸 또다른 배치에서, 여러 부분이 유사하므로 동일한 부호 번호를 매겼다. 그러나, 저어널 아래에 굽은 트랙(110)이 구비되는데, 이것은 샤프트(12)와 중심이 같지 않고 물질(112)을 위한 통로를 한정한다. 물질은, 바디가 샤프트 둘레에서 기울어져 바디를 평형 상태로 만들도록 트랙을 따라 움직이도록 한정되고 진자 운동의 운동에너지가 빠르게 소산되도록 마찰력을 가진다. 트랙은 다양한 형태로 구성될 수 있다. 이것은 기준역할을 하는 인접한 고정 구조물이 없는 곳에서 특히 유용하다.

결정화 방지

전술한 대로, 사이클 효율성면에서는 결정화 제한 범위에 가능한 한 근접하여 작동하는 것이 바람직하지만 결정화 효과는 악화될 수 있다. 그러므로, 도 1 과 5 에 나타난 것처럼, 결정화 개시를 감지하자마자 제 2 용액 열 교환기(38)로 유입될 증기 흡수기(40)로부터 흐름을 114에서 연결하기 위해서, 증기 발생기(20)로부터 이동한 혼합물은, 제 2 용액 열 교환기(38)의 상류인, 112에서 전환될 수 있다. 이것은 증기 흡수기(40)로부터 제 2 용액 열 교환기(38)로 들어오는 흐름 온도를 높이는데, 이것은 결정화가 개시되기 쉬운 영역(116)을 지나, 제 2 용액 열교환기에서 증기 흡수기로 흐르는 액체 온도를 높인다.

도 5 의 배치에서, 흐름전환은 압력 감지 위어(weir)(118)에 의해 제어된다. 정상 작동시 112와 114 사이의 압력 차이는 위어에 의해 한정된 헤드를 극복하기에 불충분하고 흐름이 발생하지 않는다. 그러나 결정화가 영역(116)에서 시작될 때, 112에서 배압은 유체를 114로 이동시키기에 충분하다. 이 배치에서, 흐름 제한기(54)는 흐름 전환점(112)의 상류에 재배치될 수 있다.

다양한 흐름 제어 장치가 사용될 수 있고, 예를 들어 도 1 은 제어 밸브(120)로서 제어 장치를 나타내었다. 이것은 흐름을 방해할 수 있는 바람직하지 못하게 점도가 증가하기 쉬운 작동 유체를 처리하는데 사용될 수도 있다.

온/오프 발생기 트로프

다양한 스쿠프 파이프 유입구(46, 52, 100)로 동일한 트로프(44)에서 배출된 유체가 흐르고, 발생기 온(ON) 유입관(46)은 다른 두 유입관에 비해 트로프에서 더 깊다는 것을 알 수 있다. 이것은, 개시상태 및 다른 조건하에서 발생기 온 펌프가 트로프내 유체에 먼저 접근하여서 발생기 표면의 건조를 방지할 수 있도록 보장한다.

열 교환기

도 1 의 배치에서, 열과 물질의 전달을 증가시키기 위해서, 응축기(34), 흡수기(40)와 증발기(42)로 구성된 열교환기는 평평한 횡단면을 가지는 일반적으로 구리 재질인 금속 튜브의 나사선을 포함한다. 이 나사선은 서로 인접하거나 접촉하고 있는 이웃한 터언으로 닫혀진다. 튜브에 의해 한정된 주름진 모양의 표면은 열과 물질 전달을 위해 증가된 표면적과 우수한 표면을 제공한다는 것을 알 수 있다.

수소 오염

설명된 실시예에서, 밀봉공간(14, 16, 18)중 하나는 수소화가능한 고분자 물질로 이루어진 요소(114)를 포함하는데 이것은 촉매로 채워지고 수소 분자에 대해 높은 친화성을 가지며 사용시에 흡수기상의 흡수액 오염을 막기 위해 수소를 제거한다.

일반적인 고분자와 촉매 혼합물은 크래브트리 촉매와 같은 이리듐화 촉매 [Ir(COD)(py)(tcyp)]PF₆와 쉘 케미컬사에서 생산하는 크라톤 D 1102와 같은 스티렌-부타디엔-스티렌 공중합체이다. 상기 이리듐화 촉매에서 COD는 1.5-사이클로옥타디엔, py는 피리딘이고 tcyp 는 트리사이클로헥실포스핀이다. 300㎖의 상기 물질로 이루어진 성분은 몇 년동안 유리 수소를 흡수하기에 충분하다.

압력 해제

도 2 의 배치는 고압(14) 및 중압(16) 공간, 중압(16) 및 저압(18) 공간 사이의 압력 해제 밸브(122, 124)를 나타낸다. 압력 해제 밸브는 열려있을 때 압력으로 흐름율을 쉽게 조절할 수 있어서, 열 펌프의 작동 범위를 연장할 수 있고, 압력 해제 밸브를 통과하는 압력 차이가 밸브 작동압을 초과할 때 일단 열펌프로서 작동하며 압력차가 정상 상태로 되었을 때 2단 작용으로 복귀한다.

Claims

열펌프는 증기 발생기, 응축기, 냉매와 흡수체로 구성된 작동 유체를 위한 사이클 유체 통로를 제공하도록 상호결합된 증발기 및 흡수기로 구성되고, 결정화와 고점도 중의 하나가 되기 쉬운 영역에서 한 부분을 갖고, 작동유체에서 흡수제의 결정화가 되기 시작하는 부분과 고점도가 시작되는 부분중의 하나를 표시하는 국소 압력의 증가를 감지하는 수단을 포함하고,

(i) 결정화가 더 진행하는 것을 막고,

(ii) 상기 결정화된 물질의 어느 한 부분를 재용해하며,

(iii) 상기 점도를 떨어뜨리도록 하는 것 중 하나에 영향을 주는 수단을 작동시키기 위한 흡수 사이클 열 펌프.
제 1 항에 있어서, 점도가 증가하기 쉽거나 결정화가 용이한 영역이나 그 영역에 인접한 작동 유체 내 흡수제의 농도를 감소시키고 온도를 증가시키는 클리어런스 장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 흡수 사이클 열 펌프.
제 2 항에 있어서, 점도가 증가하기 쉽거나 결정화가 용이한 영역을 통과하여 흐르는 액체의 온도를 증가시키기 위해서 일시적으로 액체의 흐름을 전환하는 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수 사이클 열 펌프.
제 2항 또는 3항에 있어서, 사용할 때 증기 발생기로부터 흡수기로 통과하는 흡수액은 용액 열 교환기를 통하여 대향한 방향으로 이동하는 흡수액에 열을 전달하고, 상기 열 펌프는 흡수기에서 증기 발생기로 역류시키기 위해서 발생기로부터 흡수기까지 뻗어있는 통로로부터 흡수액의 일부를 전환하여서, 결정화가 되기 쉽거나 점도가 증가하기 쉬운 영역의 상류의 액체 온도를 높이는 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수 사이클 열 펌프.
제 4 항에 있어서, 상기 전환 장치는 두 흐름을 조절하기 위한 밸브와 같은 압력 의존 제어부를 구비하고 있어서, 결정화가 되기 시작하거나 점도가 너무 높아지는 영역에 의해 발생된 배압이 설정된 임계치를 초과할 때 전환이 이루어지는 것을 특징으로 하는 흡수 사이클 열 펌프.
제 1항에서 3항 중 한 항에 있어서, 상기 전환 장치는 응축기에서 증발기로 냉각수를 전환하도록 작동할 수 있으므로 기화 온도를 상승시키고 증가된 양의 냉각제를 증발시켜 흡수제에 의해 흡수시켜서, 작동 액체 내 흡수액의 농도를 일시적으로 감소시키고 결정화 영역 내의 작동 액체의 온도를 높이는 것을 특징으로 하는 흡수 사이클 열 펌프.
증기 발생기, 응축기, 냉매와 흡수제로 구성된 작동 유체를 위한 사이클 유체 통로를 제공하도록 상호결합된 증발기 및 흡수기를 포함하고, 결정화와 고점도 중의 하나가 되기 쉬운 영역에서 한 부분을 갖는데, 고점도가 시작되는 부분 혹은 작동 유체 내에서 흡수제의 결정화가 되기 시작하는 부분 중의 하나를 나타내는 국소 압력의 증가를 감지하도록 작동 유체를 모니터하고, 이 증가를 감지했을 때, 상기 점도를 감소시키고 결정화된 물질을 재용해하고 계속되는 결정화를 방지하는 것 중 하나에 영향을 주기 위한 조치를 개시하는, 흡수 사이클 열 펌프를 작동하는 방법.