JP2014178108A - 地球温暖化係数の低い（ｌｇｗｐ）冷媒を使用する吸収冷却サイクル - Google Patents

Abstract

【課題】低い地球温暖化係数、及び低いオゾン層破壊係数を有する冷媒を用いて、環境にやさしく、経済的で安全な吸収型冷却（冷凍）システムを提供する。
【解決手段】１種もしくは複数のヒドロフルオロオレフィンまたはヒドロクロロフルオロオレフィン冷媒を含む冷媒と、ポリアルキレングリコール油、ポリアルファオレフィン油、鉱油、およびポリオールエステル油からなる群から選択される油とを用いる吸収型冷却（冷凍）システムにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、低い地球温暖化係数（ＧＷＰ：ｇｌｏｂａｌ ｗａｒｍｉｎｇ ｐｏｔｅｎ
ｔｉａｌ、ＬＧＷＰ：ｌｏｗ ｇｌｏｂａｌ ｗａｒｍｉｎｇ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）お
よび低いオゾン層破壊係数（ＯＤＰ：ｏｚｏｎｅ ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ ｐｏｔｅｎｔｉ
ａｌ）を有する冷媒を用いる経済的な吸収冷却システム（または吸収冷凍システムともい
う）に関する。

吸収冷却（吸収冷凍）は、廃熱もしくは他の低コストの熱（例えば、太陽熱）の供給源
が利用可能である場合、圧縮冷却（圧縮冷凍）に取って代わる、より経済的な選択肢であ
る。吸収式冷却機も蒸気圧縮式冷却機も、非常に低い沸点を有する冷媒を使用する。どち
らの型でも、この冷媒が蒸発もしくは沸騰する時、冷媒と共にいくらかの熱を奪い去り、
冷却効果をもたらす。しかしながら、吸収冷却と蒸気圧縮冷却とでは、冷媒が気体から元
の液体へと変化し、それによりサイクルを繰り返すことができる様式の点で異なる。蒸気
圧縮式冷却機では、電力駆動される圧縮機を使用して、気体にかける圧力を増加させ、次
いで、冷却媒体（通常は空気）との熱交換によって、この高温の高圧気体を凝縮させて元
の液体に戻す。吸収式冷却機は、低電力ポンプだけを必要とするか、あるいは任意に熱だ
けを必要とするといった異なる方法を使用して、気体を元の液体に変化させ、そのため、
可動部分の必要性が無くなっている。

冷却（冷凍）サイクルの一般的な例は、食品冷蔵庫および冷凍庫ならびに空調機器であ
る。熱的快適さを提供する可逆サイクルであるヒートポンプも、冷媒を蒸発させ、また凝
縮させるという物理的性質を利用することによって作動する。暖房、換気および冷房（Ｈ
ＶＡＣ：ｈｅａｔｉｎｇ，ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｃｏｏｌｉｎｇ）用途にお
いて、ヒートポンプとは、通常、熱の流れる方向を逆転させ得るように可逆弁と最適化さ
れた熱交換器とを含む冷却（冷凍）装置を指すものである。最も一般的には、加熱サイク
ルの間、ヒートポンプは空気からもしくは地面から、または水からでさえも熱を奪う。

通常、吸収冷却（吸収冷凍）システムは、作動流体としてアンモニア／水および臭化リ
チウム／水を使用する。アンモニアの毒性および可燃性、ならびに臭化リチウムの腐食性
のため、このようなシステムは、典型的には工業的環境においてのみ使用される。このよ
うな従来のシステムについての他の問題は、蒸発器および吸収装置が典型的には大気圧未
満で作動されることである。低圧で安全に作動させるために、その設備を特別に設計しな
ければならないので、このことは、かかるシステムのコストを上昇させてしまう。

したがって、吸収型冷却システム（吸収型冷凍システム）のための、より安全でかつ環
境に優しい冷媒への必要性が依然として存在している。

ある特定のヒドロフルオロオレフィンおよび／またはヒドロクロロフルオロオレフィン
、特に冷媒として使用するのに適したヒドロフルオロオレフィンおよび／またはヒドロク
ロロフルオロオレフィンは、ポリアルキレングリコール油、ポリアルファオレフィン油、
鉱油、およびポリオールエステル油などの油中に、少なくとも部分的には可溶である。こ
れらの冷媒と油との溶液は、かかる冷媒が吸収型冷却システム（吸収型冷凍システム）に
おける作動流体として使用されることを可能にすることが見出された。これらの冷媒の多
くは、低ＧＷＰ（すなわち、ＣＯ_２に対し＜１０００、および好ましくは＜１００という
低い地球温暖化係数）を有し、低いもしくはほとんど目立たないオゾン層破壊係数を有す
るものとして特徴付けられ、かつ、無毒性および難燃性である。

したがって、本発明の一態様は、（ａ）１種または複数のヒドロフルオロオレフィン、
１種または複数のヒドロクロロフルオロオレフィン、およびこれらのブレンドからなる群
から選択される冷媒を含む第１の液相冷媒流を蒸発させて、低圧気相冷媒流を生成させる
工程であって、ここで前記蒸発させることが、冷却しようとする系から熱を移動させるこ
とである該工程；（ｂ）前記低圧気相冷媒流の実質的に全ての冷媒を第１の液相溶媒流の
溶媒中に溶解させるのに有効な条件下で、前記低圧気相冷媒流を、ポリアルキレングリコ
ール油、ポリアルファオレフィン油、鉱油、ポリオールエステル油、およびこれらの組合
せからなる群から選択される溶媒を含む第１の液相溶媒流に接触させて、冷媒−溶媒溶液
流を生成させる工程；（ｃ）前記冷媒−溶媒溶液流の圧力および温度を上昇させる工程；
（ｄ）前記冷媒−溶媒溶液流を、高圧気相冷媒流および第２の液相溶媒流に熱力学的に分
離する工程；（ｅ）前記第２の液相溶媒流を工程（ｂ）に再循環して、前記第１の液相溶
媒流を生成させる工程；（ｆ）前記高圧気相冷媒流を凝縮させて、第２の液相冷媒流を生
成させる工程；および（ｇ）前記第２の液相冷媒流を工程（ａ）に再循環して、前記第１
の液相冷媒流を生成させる工程を含む、冷却（冷凍）を提供するための方法を包含する。

本明細書で使用される用語「低圧気相冷媒（ｌｏｗ−ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｖａｐｏｒ−
ｐｈａｓｅ ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔ）」および「高圧気相冷媒（ｈｉｇｈ−ｐｒｅｓｓ
ｕｒｅ ｖａｐｏｒ−ｐｈａｓｅ ｒｅｆｒｉｇｅｒａｎｔ）」は、互いに相対的なもの
である。すなわち、低圧気相冷媒は０Ｐａ（０ｐｓｉａ）を超えるが、高圧気相冷媒の圧
力よりも低い圧力を有する。同様に、高圧気相冷媒は、その組成物の臨界点未満であるが
、低圧気相冷媒の圧力よりも高い圧力を有する。

組成物に関して本明細書で使用される用語「実質的に全て（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌ
ｙ ａｌｌ）」という用語は、その組成物の全重量に対して少なくとも約９０重量％を意
味する。

他の態様において、本発明は、（ａ）１種または複数のヒドロフルオロオレフィン、１
種または複数のヒドロクロロフルオロオレフィン、およびこれらのブレンドからなる群か
ら選択される冷媒；（ｂ）ポリアルキレングリコール油、ポリアルファオレフィン油、鉱
油、ポリオールエステル油、およびこれらの組合せからなる群から選択される溶媒；（ｃ
）前記冷媒を蒸発させるのに適した蒸発器；（ｄ）前記蒸発器に流体接続され、前記冷媒
を前記溶媒と混合するのに適したミキサー；（ｅ）前記ミキサーに流体接続され、前記冷
媒の少なくとも一部分を前記溶媒中に溶解して溶液を生成させるのに適した吸収装置；（
ｆ）前記吸収装置に流体接続されたポンプ；（ｇ）前記ポンプに流体接続された熱交換器
；（ｈ）前記熱交換器に流体接続された、前記溶液を気体冷媒成分および液体溶媒成分に
熱力学的に分離するのに適した分離装置；（ｉ）前記分離装置および前記ミキサーに流体
接続された油戻りライン；および（ｊ）前記分離装置および前記蒸発器に流体接続され、
前記気体冷媒成分を凝縮させるのに適した凝縮器を含む、吸収冷却（吸収冷凍）システム
（あるいは装置）を提供する。

本発明のある実施形態において、その吸収方法は、二重もしくは三重効用型として特徴
付けられる。したがって、本発明の他の態様において提供されるのは、（ａ）１種または
複数のヒドロフルオロオレフィン、１種または複数のヒドロクロロフルオロオレフィン、
およびこれらのブレンドからなる群から選択される冷媒；（ｂ）ポリアルキレングリコー
ル油、ポリアルファオレフィン油、鉱油、ポリオールエステル油、およびこれらの組合せ
からなる群から選択される溶媒；（ｃ）前記冷媒を蒸発させるのに適した蒸発器；（ｄ）
前記冷媒を凝縮させるのに適した凝縮器；（ｅ）前記溶媒中に溶解した前記冷媒を含む溶
液を気体冷媒成分および液体溶媒成分に熱力学的に分離するのに適した分離装置；および
（ｆ）前記冷媒を前記溶媒と混合するのに適したミキサー、前記冷媒の少なくとも一部分
を前記溶媒中に溶解して溶液を生成させるのに適した吸収装置、ポンプ、および熱交換器
を含む、少なくとも１つの気体溶解サブシステムであって、ここで前記ミキサーが前記吸
収装置に流体接続され、前記吸収装置が前記ポンプに流体接続され、かつ前記ポンプが前
記熱交換器に流体接続される、該少なくとも１つの気体溶解サブシステム；を含む、吸収
冷却（吸収冷凍）システム（あるいは装置）であって、
前記気体溶解サブシステムが、前記蒸発器、前記分離装置、および他の気体溶解サブシ
ステムからなる群から選択される前記少なくとも２つのユニットと流体連結され、
但し、少なくとも１つのサブシステムが前記蒸発器と流体的に連結され、また少なくと
も１つのサブシステムが前記分離装置と流体的に連結されることを条件とする、
前記吸収冷却（吸収冷凍）システム（あるいは装置）である。
本発明は、環境に優しい、経済的な冷却（冷凍）方法を提供する。

１２３４ｚｅの圧力と溶解度に関する、測定値（データ）および非ランダム二液（Ｎｏｎ−Ｒａｎｄｏｍ Ｔｗｏ Ｌｉｑｕｉｄ）活量係数モデルを使用して得られた値（ＮＲＴＬ）を示すグラフである。 単効用（一重効用）型吸収システムの代表的な概略図である。 二重効用型吸収システムの代表的な概略図である。

本発明の好ましい実施形態において、ヒドロフルオロオレフィンおよび／またはヒドロ
クロロフルオロオレフィン冷媒は、吸収型冷却（冷凍）システムにおいて作動流体、すな
わち、熱力学的サイクルによって気体から液体に、またはその逆に、状態が変化する流体
として使用される。この相変化は、気相冷媒を、油溶媒中に溶解させて、溶液を形成する
ことによって促進される。この溶液の圧力および温度を効率的に上昇させるため、ポンプ
および熱交換器をそれぞれ使用することが好ましい。次いで加圧および加熱された溶液を
瞬間蒸発（フラッシュ）させて、高圧の冷媒蒸気（気体冷媒）を生成させる。次いで、こ
の高圧蒸気（高圧気体）を、凝縮器および蒸発器に通過させて、冷却しようとする系から
熱を移動させる。

本発明のための好ましい冷媒には、式：Ｃ_ｗＨ_ｘＦ_ｙＣｌ_ｚのヒドロフルオロオレフィ
ンおよびヒドロクロロフルオロオレフィンが含まれ、上式において、ｗは３〜５の整数で
あり、ｘは１〜３の整数であり、およびｚは０〜１の整数であり、また、ｙ＝（２・ｗ）
−ｘ−ｚである。特に好ましい冷媒には、ヒドロハロプロペン、より好ましくはテトラハ
ロプロペン、より一層好ましくはテトラフルオロプロペンおよびモノクロロトリフルオロ
プロペン、より一層好ましくは−ＣＦ_３部分を有するテトラハロプロペン、また最も好ま
しくは、１，１，１，２−テトラフルオロプロペン、１，３，３，３−テトラフルオロプ
ロペン、１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンが含まれ、それらの全ての立体
異性体、例えば、トランス−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン、シス−１，３，
３，３−テトラフルオロプロペン、トランス−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプ
ロペン、シス−１−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペンおよび３，３，３−トリ
フルオロプロペンなどを含む。ある特定の有用な冷媒は、２種以上のヒドロフルオロオレ
フィンまたはヒドロクロロフルオロオレフィンの混合物、ならびにヒドロフルオロオレフ
ィンおよびヒドロクロロフルオロオレフィン両方の混合物も含む。

本発明において有用な溶媒は、ポリアルキレングリコール油、ポリアルファオレフィン
油、鉱油、およびポリオールエステル油からなる群から選択されることが好ましい。選択
された油は概して、熱的に安定であり、非常に低い蒸気圧を有し、かつ無毒性および非腐
食性である。これらの基準に適合し、上記の種々のオレフィンと共に使用することができ
る好ましい油は、ポリエチレングリコール油、ポリオールエステル油、ポリプロピレング
リコールジメチルエーテルをベースとする油および鉱油である。

この冷媒および溶媒は、この溶媒中にこの冷媒が溶解されている溶液を形成するのに有
効な比率および条件下で混合されることが好ましい。冷媒と溶媒とのこの混合物は、溶媒
と混合される冷媒の実質的な部分が、より好ましくは実質的に全てが、溶媒中に溶解され
るような比率におけるものとすることが好ましい。すなわち、この溶媒と混合される冷媒
の量は、この冷媒系の作動温度および圧力における溶媒の飽和点未満であることが好まし
い。冷媒濃度を飽和点未満に保持すると、気体冷媒がポンプに到達し、そこでキャビテー
ションを生じ得る可能性が低くなる。

この冷媒および溶媒は、ミキサーで混合されることが好ましい。好ましいミキサーには
、静的ミキサーおよび吸引装置（すなわちベンチュリポンプ）が含まれる。ある実施形態
において、このミキサーは、Ｔ形管継手などの、乱流を生じる２つの搬送ライン（例えば
、パイプ、管、ホースなど）の単純な接合部である。

この油溶媒中における低圧気相冷媒の溶解は、約−１０℃〜約３０℃、より好ましくは
約０℃〜約１０℃の冷媒温度で起こることが好ましい。

この溶媒中における冷媒の溶解は、少なくとも大部分が、吸収装置内で起こることが好
ましい。この吸収装置は、油をベースとする溶媒中に冷媒ガスを溶解させるのに適した任
意の型のものとすることができる。吸収装置の例には、冷却媒体がそれらを通過するもし
くは周囲を循環する熱交換器が含まれる。

この冷媒および溶媒を含む溶液は、溶液の圧力を増大させることに抵抗する手段に逆ら
ってポンプ送りされる。高い作動圧力までこの液体溶液をポンプ送りすることは、圧縮機
を使用して気体冷媒を圧縮するのと比較して、一般的に、著しくより少ないエネルギーし
か要しない。より少ないエネルギーしか消費しないことに加えて、圧縮機に比べてポンプ
は、設置および維持コストが一般的により安い。この省エネルギーおよび省コストは、従
来の圧縮型冷却（冷凍）システムに優る本発明の注目すべき利点である。

この溶液はまた、好ましくは加圧された後で、加熱される。加熱は、シェルアンドチュ
ーブ熱交換器（円筒多管式熱交換器）およびプレート形熱交換器などの熱交換器、または
蒸留カラムを使用して達成されることが好ましい。好ましい実施形態において、この溶液
の加熱は、廃熱回収ユニット（ＷＨＲＵ：ｗａｓｔｅ−ｈｅａｔ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｕ
ｎｉｔ）（すなわち、ガスタービンからの排出ガス、太陽熱収集器内で発生する熱、また
は発電所もしくは製油所からの廃ガスなどの、高温ガスまたは高温液体流から熱を回収す
る熱交換器）を含む。ＷＨＲＵ作動媒体は、水−純水もしくはトリエチレングリコール（
ＴＥＧ：ｔｒｉｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ）を含む水のいずれか、熱媒油（ｔｈｅ
ｒｍａｌ ｏｉｌ）、または熱伝達の助けになる他の媒体が好ましい。他の実施形態にお
いて、この溶液の加熱は、地熱、太陽熱由来の熱の使用、または、プロパンなどの燃料の
燃焼からの直接加熱を含む。

この溶液は、加熱および加圧された後、熱力学的分離過程にかけられ、気体冷媒部分と
液体溶媒部分とを生成させる。このような熱力学的分離方法の例には、カラム蒸留および
フラッシング（瞬間蒸発）が含まれる。これらの２つの部分は、異なる相として存在する
ので容易に分離することができる。

この液体溶媒相は、再循環してミキサーに戻され、一方、冷媒を含む気相は、凝縮器に
移され、そこで少なくとも一部分、好ましくは実質的に全ての冷媒が、気相から液相に変
換されることが好ましい。

本発明において有用な凝縮器の型は、それらがヒドロフルオロオレフィンまたはヒドロ
クロロフルオロオレフィン冷媒を凝縮させるのに適していれば、特に限定されない。凝縮
器の例には、水平もしくは垂直型インシェル（ｉｎ−ｓｈｅｌｌ）凝縮器および水平もし
くは垂直型インチューブ（ｉｎ−ｔｕｂｅ）凝縮器が含まれる。

好ましくは、この液相冷媒は膨張弁を通過させられ、その冷媒の圧力を下げ、それに応
じて冷媒を冷却する。冷却され、スロットルで流れを調整された冷媒は、液相、気相また
は混合相の状態とすることができる。

次いで、この冷媒は蒸発器を通過させられ、そこで蒸発する間の冷媒の冷却能力を利用
して、冷却しようとする系から熱を取り出す（すなわち、冷却（冷凍）する）のに使用さ
れる。その系において冷却される物質は、ＰＥＧ（ポリエチレングリコール）などの伝熱
添加剤を含むか、あるいは含まない、水であることが好ましく、この水は、例えば空調用
配気システム内のエアハンドラー（空気処理装置）に循環される冷却水に使用することが
できる。しかしながら、冷却される物質は、空調用に直接使用される空気とすることもで
きる。さらに、この外部物質は、冷却される必要がある任意の流動性物質とすることもで
き、また、これらの冷却される物質が水もしくは空気である場合、空調以外の目的（例え
ば、食品または他の製品を冷却する）に使用することもできる。

液相冷媒を蒸発させるのに使用される蒸発器の型は、それらがヒドロフルオロオレフィ
ンまたはヒドロクロロフルオロオレフィン冷媒を蒸発させるのに適していれば、特に限定
されない。有用な蒸発器の例には、強制循環型蒸発器、自然循環型蒸発器、長管式および
短管式垂直型蒸発器、流下膜式蒸発器、水平管式蒸発器およびプレート式蒸発器が含まれ
る。

冷媒は、蒸発された後、好ましくは約３０℃〜約６０℃、より好ましくは約４０℃〜約
５０℃の温度を有する低圧気相冷媒となる。この低圧気相冷媒は、再循環されてミキサー
に戻されることが好ましい。

本発明の方法は、冷媒および溶媒の両方が再循環される閉ループ系であることが好まし
い。本発明による吸収冷却（吸収冷凍）システム（あるいは装置）は、単（一重）、二重
または三重効用型吸収冷却（冷凍）方法を包含することが好ましい。単（一重）および二
重効用形方法は、以下に記述される実施例および図面において説明される。

実施例１：
Ｆｏｒｄ社のモータークラフト油（Ｆｏｒｄ仕様Ｎｏ．ＷＳＨ−Ｍ１Ｃ２３１−Ｂに合
致するＰＡＧ冷媒圧縮機油）中のｔｒａｎｓ−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン
（１２３４ｚｅ（Ｅ））の溶解度を、微量天秤（マイクロバランス）によって測定した。
非ランダム二液（ＮＲＴＬ：Ｎｏｎ−Ｒａｎｄｏｍ Ｔｗｏ Ｌｉｑｕｉｄ）活量係数モ
デル（Ｒｅｎｏｎ Ｈ．，Ｐｒａｕｓｎｉｔｚ Ｊ．Ｍ．、“Ｌｏｃａｌ Ｃｏｍｐｏｓ
ｉｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ Ｅｘｃｅｓｓ Ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ
ｆｏｒ Ｌｉｑｕｉｄ Ｍｉｘｔｕｒｅｓ（液体混合物の過剰熱力学関数における局所
組成）”、ＡＩＣｈＥ Ｊ．，Ｖｏｌ．１４，Ｎｏ．１，１３５〜１４４頁、１９６８年
）を使用して得られたデータ（ＮＲＴＬ）との相関関係と一緒に、測定した溶解度（デー
タ）を図１に示す。これらのデータから、Ｆｏｒｄ社モータークラフト油はほとんど無視
できる蒸気圧を有すること、およびＮＲＴＬモデルはこのデータを正確に説明できること
がわかる。

実施例２：
実施例１からのデータを、単効用（一重効用）型吸収サイクルを開発するために使用し
た。本発明の単効用型吸収システムの代表的な概略図を、図２に例示する。

図２において、ライン１０からのＦｏｒｄ社モータークラフト・ポリプロピレングリコ
ールジメチルエーテル系油を、ライン４からの液体１２３４ｚｅ（Ｚ）冷媒と、密閉型ミ
キサー２０（ライン４および１０をライン５に接続する単純な「Ｔ」形管継手とすること
ができる）内で混合する。この混合物は、ライン５を通って吸収装置２２に送られ、そこ
で気体状１２３４ｚｅ（Ｚ）が油中に溶解する。液体混合物はライン６を通過してポンプ
２４に送られ、ポンプでこの混合物を加圧し、この混合物はライン７を通って熱交換器／
ボイラー２６に送られる。ボイラー２６で、この混合物について熱交換が行われる。その
熱の供給源は、熱交換器の外部にある産業操業物（例えば発電）からの廃熱とすることが
できる。混合物の温度を、１２３４ｚｅ（Ｚ）冷媒を油から分離することができる温度ま
で、上昇させる。加熱された混合物を、ライン８を通って熱交換器から取り出し、そして
分離装置２８に導入し、そこで冷媒は、実質的に気体の状態で、実質的に液体状態のまま
である油から分離される。次いで、油はライン９を通して戻され、油弁３０を通り、そこ
で油の圧力を低下させてライン４内の圧力と一致させる。弁３０から、この油はライン１
０を経てミキサー２０に戻り、本方法を繰り返すために、そこで再び冷媒と混合される。

分離装置２８から、冷媒蒸気（気体冷媒）が、ライン１を通って凝縮器３２に送られ、
液化される。この液体はライン２を経て膨張弁３４を通り、液体冷媒の流れがスロットル
で調整されて、この冷媒を冷却する。冷却され、スロットルで流れを調整された冷媒は、
操作者の選択に応じて液体、気体またはその組合せとすることができる。冷却された冷媒
は、蒸発器３６へ送られ、それにより冷媒の冷却能力を利用して、蒸発器３６と熱交換関
係にある物質（水または空気）を冷却する。次いで冷媒は、蒸発器３６からライン４を通
ってミキサー２０に戻り、再び本方法を繰り返すために、そこで再び油と混合される。

図２の単効用型吸収サイクルのための入力パラメーターは次の通りである：
（１）蒸発器２８：２℃、
（２）凝縮器３２：４０℃、
（３）３０００ｋＪ／時がボイラー２６に供給され、
（４）飽和液が吸収装置２２から出て行き、
（５）ライン４を通って蒸発器３６から出る過熱：３℃、
（６）流れ８の組成は、油９０重量％および冷媒１０重量％である。
これらのパラメーターにより、１２３４ｚｅ（Ｚ）およびＦｏｒｄ社モータークラフト
油を使用して、計算された成績係数（ＣＯＰ：ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｐｅｒｆ
ｏｒｍａｎｃｅ）は４．５６である。

実施例３：
二重効用型吸収の代表的な概略図を、図３に例示する。

図３において、ライン１７からのＦｏｒｄ社モータークラフト・ポリプロピレングリコ
ールジメチルエーテル系油を、ライン４からの液体１２３４ｚｅ（Ｚ）冷媒と、密閉され
たミキサー４０内で混合する。この混合物は、ライン５を通って第１の吸収装置４２に送
られ、そこで気体状１２３４ｚｅ（Ｚ）が油中に溶解する。混合物はライン６を通過して
第１のポンプ４４に送られ、この混合物を加圧し、この混合物はライン７を通って第１の
熱交換器／ボイラー４６に送られる。ボイラー４６で、この混合物と熱交換が行われる。
その熱の供給源は、熱交換器４６の外部にある産業操業物（例えば発電）からの廃熱とす
ることができる。この混合物の温度が上昇する。加熱された混合物を、ライン８を通って
熱交換器４６から取り出し、そして第２のミキサー４８に導入し、そこでライン１５から
の油と混合する。ミキサー４８からの混合物を、ライン９を通って取り出し、第２の吸収
装置５０に導入して、全ての１２３４ｚｅ（Ｚ）を確実に油中に溶解させる。第２の吸収
装置５０から、ライン１０を通って混合物を引き出して、第２のポンプ５２に送り、この
ポンプは混合物を第２のボイラー５４にポンプ送りして、そこで混合物の温度を、１２３
４ｚｅ（Ｚ）冷媒を油から分離することができる温度まで上昇させる。これを達成するた
めボイラー５４に熱源を供給し、この熱源は上述の型のものとすることができる。

第２のボイラー５４から混合物を取り出し、ライン１２を通って分離装置５６に送り、
それにより冷媒は実質的に気体の状態で、実質的に液体状態のままである油から分離され
る。次いで、油はライン１３を通してティー（Ｔ形管継手）５８に戻され、そこでライン
１４とライン１６とに分割される。ライン１４は、第２の油弁６０を通って、またライン
１５を通って油を第２のミキサー４８に送る。ライン１６は、第１の油弁６２を通って油
を送り、そこで圧力を低下させてライン４内の圧力と一致させる。次いで油はライン１７
を経てミキサー４０に送られ、本方法を繰り返すために、そこで再び冷媒と混合される。

分離装置５６から、冷媒蒸気（気体冷媒）が、ライン１を通って凝縮器６４に送られ、
液化される。この液体はライン２を経て膨張弁６６を通り、液体冷媒の流れがスロットル
で調整されて、この冷媒を冷却する。冷却され、スロットルで流れを調整された冷媒は、
操作者の選択に応じて液体、気体またはその組合せとすることができる。冷却された冷媒
は、蒸発器６８を通して送られ、それにより冷媒の冷却能力を利用して、蒸発器６８の外
部にある物質（水または空気）を冷却する。次いで冷媒は、蒸発器６８からライン４を通
ってミキサー４０に戻り、再び本方法を繰り返すために、そこで再び油と混合される。

図３の二重効用型吸収サイクルのための入力パラメーターは次の通りである：
（１）蒸発器６８：２℃、
（２）凝縮器６４：４０℃、
（３）ポンプ４４を出る圧力は

であり、
（４）１５００ｋＪ／時がボイラー４６に供給され、
（５）飽和液が吸収装置４２および吸収装置５０の両者から出て行き、
（６）蒸発器６８から出る過熱：３℃、
（７）ティー５８は、流れ１４に３０％、および流れ１６に７０％の流量を分割し、
（８）流れ１２の組成は、油９０重量％および冷媒１０重量％である。
これらのパラメーターにより、１２３４ｚｅ（Ｚ）およびＦｏｒｄ社モータークラフト
油を使用して、計算されたＣＯＰは５．０４である。

当業者は、上記において開示した吸収冷却（冷凍）システムの、実施することができる
他の変形形態が存在することを認めるであろう。例えば、Ｐｅｒｒｙ’ｓ Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ’Ｈａｎｄｂｏｏｋ；Ｇｒｅｅｎ，Ｄ．Ｗ．；Ｐｅｒｒｙ，Ｒ
．Ｈ，；ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ（２００８）１１−９０〜１１−９３頁には、本発明者
らが使用するのと異なる液体を使用する吸収冷却（冷凍）サイクルの他の変形形態を開示
しているが、これらの変形形態の多くは、別の形で本発明の実施において用いることがで
きるものである。

さらに、本発明の冷媒系に種々の添加剤を添加することができる。例えば、使用中のオ
レフィン冷媒の重合を避けるため、安定剤を添加することができる。そのような安定剤は
既知であり、これらの安定剤には例えばテルペン、エポキシドなどが含まれる。冷媒に添
加するための任意選択的な添加剤には、下記のものが含まれる：
１．酸化防止剤、例えば、ＢＨＴ（ブチル化ヒドロキシトルエン）などのフェノールベ
ースのもの、
２．極圧添加剤−塩素化材料、リン系材料−リン酸トリクレジル、硫黄系材料、
３．消泡添加剤（例えば、シリコーン）、
４．油性添加剤（例えば、有機酸およびエステル）、
５．酸捕捉剤（例えば、エポキシド）

Claims (10)

1. （ａ）１種または複数のヒドロフルオロオレフィン、１種または複数のヒドロクロロフ
   ルオロオレフィン、およびこれらのブレンドからなる群から選択される冷媒を含む第１の
   液相冷媒流を蒸発させて、低圧気相冷媒流を生成させる工程であって、前記蒸発させるこ
   とが、冷却しようとする系から熱を移動させることである該工程；
   （ｂ）前記低圧気相冷媒流の実質的に全ての冷媒を第１の液相溶媒流の溶媒中に溶解さ
   せるのに有効な条件下で、前記低圧気相冷媒流を、ポリアルキレングリコール油、ポリア
   ルファオレフィン油、鉱油、ポリオールエステル油、およびこれらの組合せからなる群か
   ら選択される溶媒を含む前記第１の液相溶媒流に接触させて、冷媒−溶媒溶液流を生成さ
   せる工程；
   （ｃ）前記冷媒−溶媒溶液流の圧力および温度を上昇させる工程；
   （ｄ）前記冷媒−溶媒溶液流を、高圧気相冷媒流および第２の液相溶媒流に熱力学的に
   分離する工程；
   （ｅ）前記第２の液相溶媒流を工程（ｂ）に再循環して、前記第１の液相溶媒流を生成
   させる工程；
   （ｆ）前記高圧気相冷媒流を凝縮させて、第２の液相冷媒流を生成させる工程； およ
   び
   （ｇ）前記第２の液相冷媒流を工程（ａ）に再循環して、前記第１の液相冷媒流を生成
   させる工程；
   を含む、冷却を提供するための方法。
2. 前記冷媒が、式：Ｃ_ｗＨ_ｘＦ_ｙＣｌ_ｚを有する少なくとも１種の化合物を含み、ここで
   、ｗが３〜５の整数であり、ｘが１〜３の整数であり、ｚが０〜１の整数であり、またｙ
   ＝２ｗ−ｘ−ｚである、請求項１に記載の方法。
3. 前記冷媒が、１，１，１，２−テトラフルオロプロペン、トランス−１，３，３，３−
   テトラフルオロプロペン、シス−１，３，３，３−テトラフルオロプロペン、トランス−
   １−クロロ−３，３，３−トリフルオロプロペン、シス−１−クロロ−３，３，３−トリ
   フルオロプロペンおよび３，３，３−トリフルオロプロペンの１種または複数から選択さ
   れる、請求項２に記載の方法。
4. 前記溶媒が、ポリエチレングリコール油、ポリオールエステル油、ポリプロピレングリ
   コールジメチルエーテルをベースとする油および鉱油からなる群から選択される、請求項
   １に記載の方法。
5. 工程（ｃ）における前記溶液の温度を上昇させることが、前記溶液への、地熱、太陽熱
   または産業廃熱の伝達を包含する、請求項１に記載の方法。
6. （ａ）１種または複数のヒドロフルオロオレフィン、１種または複数のヒドロクロロフ
   ルオロオレフィン、およびこれらのブレンドからなる群から選択される冷媒；
   （ｂ）ポリアルキレングリコール油、ポリアルファオレフィン油、鉱油、ポリオールエ
   ステル油、およびこれらの組合せからなる群から選択される溶媒；
   （ｃ）前記冷媒を蒸発させるのに適した蒸発器；
   （ｄ）前記蒸発器に流体接続され、前記冷媒を前記溶媒と混合するのに適したミキサー
   ；
   （ｅ）前記ミキサーに流体接続され、前記冷媒の少なくとも一部分を前記溶媒中に溶解
   して溶液を生成させるのに適した吸収装置；
   （ｆ）前記吸収装置に流体接続されたポンプ；
   （ｇ）前記ポンプに流体接続された熱交換器；
   （ｈ）前記熱交換器に流体接続された、前記溶液を気体冷媒成分および液体溶媒成分に
   熱力学的に分離するのに適した分離装置；
   （ｉ）前記分離装置および前記ミキサーに流体接続された油戻りライン；および
   （ｊ）前記分離装置および前記蒸発器に流体接続され、前記気体冷媒成分を凝縮させる
   のに適した凝縮器；
   を含む、吸収冷却システム。
7. 前記分離装置が、蒸留カラムまたはフラッシング（瞬間蒸発式）分離装置である、請求
   項６に記載のシステム。
8. （ａ）１種または複数のヒドロフルオロオレフィン、１種または複数のヒドロクロロフ
   ルオロオレフィン、およびこれらのブレンドからなる群から選択される冷媒；
   （ｂ）ポリアルキレングリコール油、ポリアルファオレフィン油、鉱油、ポリオールエ
   ステル油、およびこれらの組合せからなる群から選択される溶媒；
   （ｃ）前記冷媒を蒸発させるのに適した蒸発器；
   （ｄ）前記冷媒を凝縮させるのに適した凝縮器；
   （ｅ）前記溶媒中に溶解した前記冷媒を含む溶液を気体冷媒成分および液体溶媒成分に
   熱力学的に分離するのに適した分離装置；および
   （ｆ）前記冷媒を前記溶媒と混合するのに適したミキサー、前記冷媒の少なくとも一部
   分を前記溶媒中に溶解して溶液を生成させるのに適した吸収装置、ポンプ、および熱交換
   器を含み、前記ミキサーが前記吸収装置に流体接続され、前記吸収装置が前記ポンプに流
   体接続され、かつ前記ポンプが前記熱交換器に流体接続される、少なくとも１つの気体溶
   解サブシステム；
   を含む吸収冷却システムであって、
   前記気体溶解サブシステムが、前記蒸発器、前記分離装置、および他の気体溶解サブシ
   ステムからなる群から選択される前記少なくとも２つのユニットと流体連結され、
   但し、少なくとも１つのサブシステムが前記蒸発器と流体的に連結され、また少なくと
   も１つのサブシステムが前記分離装置と流体的に連結されることを条件とする、
   前記吸収冷却システム。
9. ２つの気体溶解サブシステムを含む、請求項８に記載のシステム。
10. ３つの気体溶解サブシステムを含む、請求項８に記載のシステム。

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