JPH0224572B2 - - Google Patents

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JPH0224572B2
JPH0224572B2 JP59247947A JP24794784A JPH0224572B2 JP H0224572 B2 JPH0224572 B2 JP H0224572B2 JP 59247947 A JP59247947 A JP 59247947A JP 24794784 A JP24794784 A JP 24794784A JP H0224572 B2 JPH0224572 B2 JP H0224572B2
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aqueous solution
water vapor
temperature regenerator
chamber
absorption
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JP59247947A
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Akira Yamada
Yasuo Koseki
Hideaki Kurokawa
Sankichi Takahashi
Katsuya Ebara
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  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、例えば臭化リチユウム水溶液のごと
く、水蒸気分圧の低い化学物質の水溶液を用い、
該水溶液を加熱して沸騰せしめて発生した水蒸気
を冷却して凝縮せしめる水溶液濃縮器、及び、水
を加熱して沸騰せしめて発生した水蒸気を前記の
濃縮液で作られた濃縮液に吸収せしめる希釈器を
備えて、冷熱又は温熱を得るように構成された吸
収式の温度回生器に関するものである。
第4図はこの種の温度回生器の構造を説明する
ための系統図である。
この温度回生器の基本システムは、濃縮ユニツ
ト101と、希釈ユニツト102とによつて構成
されている。上記の濃縮ユニツト101は濃縮室
34と凝縮室33とを備えており、上記の希釈ユ
ニツト102は蒸発室24と吸収室23とを備え
ている。
吸収式温度回生器の原理は、臭化リチウム等の
水溶液の吸湿性を利用し、その濃厚液に密閉した
空間で水蒸気を吸収させると、凝縮熱に希釈熱に
より発熱することを利用した高温エネルギーの発
生(吸収式ヒートポンプ)方法とそれにより水蒸
気圧が下がり、水がより低温で蒸発することを利
用して低温エネルギーを発生する(吸収式冷凍
機)方法の2通りがある。
以下臭化リチウム水溶液を例にとり、具体的に
説明を加える。
第4図の希釈ユニツト102の吸収室23に濃
度60%の臭化リチウム水溶液を入れ、蒸発室24
に水を入れて、室内を真空にしていく。吸湿性の
大きい臭化リチウムは、水蒸気分圧が低いため
に、蒸発せずに、同一温度でも蒸発室24内の水
のみ蒸発がおこり、蒸発室24の水は蒸発潜熱を
うばわれて温度が下がる。一方吸収室23内の臭
化リチウムは、蒸発室24で発生した水蒸気14
を吸収し、その凝縮熱と希釈熱により発熱し温度
が逆に上がる現象を示す。この現象は、第5図の
臭化リチウム水溶液の蒸気圧線図(Du¨hring線
図)で説明できる。例えば、蒸発室24へ50℃程
度の低温の熱エネルギーを供給し水を40℃で蒸発
させると、希釈ユニツト102内の絶対圧力は57
mmHgとなる。発生した水蒸気は濃度60%の臭化
リチウム水溶液へ吸収され、発熱すると同時に水
溶液は希釈される。水溶液濃度が55%になつたと
すると、その時の吸収温度は75℃になり、吸収室
23により70℃位の高温の熱エネルギーが得られ
る。反対に吸収室23の濃度55%の臭化リチウム
水溶液を、外部より熱をうばい冷却し、40℃に保
てば、ユニツト内の絶対圧力は9.3mmHgに低下し
て、蒸発室24内の水の蒸発が激しくなり温度が
下がり、10℃位になり、蒸発室24から15℃程度
により低温の熱エネルギーが得られる。
一般に吸湿性水溶液の水蒸気分圧は、濃度が増
加すると急激に低下し供給エネルギーと得られる
熱エネルギーの温度差は大きくなる。つまり、吸
収式システムの性能も、濃縮ユニツトでより高濃
度まで水溶液を濃縮するかにかかつている。
以上のように吸収式システムは、濃縮ユニツト
101で濃縮された水が蒸発室24へ入り、蒸発
し温度が下がり発生した水蒸気14が吸収室23
で、濃縮ユニツト101から供給された濃厚液1
1に吸収されて発熱する。高温の熱エネルギーを
得るには、蒸発室24の温度が下がらないように
熱を供給すれば、吸収室23から、供給した熱よ
り高温の熱が得られる。また低温の熱エネルギー
を得るには、吸収室23の温度があがらないよう
に、吸収室温度より低い温度の熱を供給し、吸収
室23より熱をうばい冷却すると、蒸発室24か
ら、供給した熱(冷却)より低い温度の熱が得ら
れる。希釈ユニツト102の蒸発室24へ供給し
た水12は水蒸気14となり吸収室23内で濃厚
液11に吸収され、希釈された希薄液13は再び
濃縮ユニツト101へ入る。
以上に説明した吸収式温度回生器に所望の機能
を発揮させる為に、沸騰して発生した蒸気の中に
含まれている微細な液滴を除去して純粋な蒸気を
循環させなければならない。この液滴除去に関す
る技術については、社団法人日本冷凍協会編“吸
収冷凍機とその応用”に詳しく報じられている。
上記の文献に示された方法は、沸騰蒸発面に対
して空間を介して波形スクラバーを設け、このス
クラバーによつて微細液滴を除去するものであつ
て、前記の空間の部分は、微細液滴の内で比較的
大きい粒径の液滴を自由落下せしめて分離する為
に設けられている。この分離対象である液滴は、
比較的大粒径であつても、その径はミクロンオー
ダー程度のものであるから、蒸気中に半ば浮遊し
つつ徐々に降下する。従つて、この区域における
蒸気を大きくすることができない。
また、微細液滴を除去する為に設けた前記スク
ラバーも、蒸気速度が大きくなると除去性能が低
下するため、蒸気速度を大きくとれない。したが
つて、前記空間部及びスクラバー部の蒸気速度制
限から空間容積を大きくとる必要があり、装置が
大型化する。
第4図に示した従来技術に係る吸収式温度回生
器においては、濃縮ユニツト101の濃縮室34
で希薄液13は加熱される。この時、濃縮ユニツ
ト101は減圧されているために希薄液は沸騰し
蒸発する。この水蒸気中には臭化リチウムを含む
液滴が存在するために飛沫除去器35を設け、こ
れを除去した後、水蒸気14のみが凝縮室33へ
導入され冷却されて凝縮し復水される。もし飛沫
除去器35による液滴の分離がない場合には凝縮
室33へ臭化リチウムが混入し、純水が得られず
に、次第に復水中の臭化リチウム濃度が増し、極
端なケースでは第5図に示した温度線図の純水の
温度−圧力では操作出来ずに運転不能となる。現
状ではこれを回避するために定期的に、純水の交
換及び臭化リチウム水溶液の補充を行つている。
したがつて、飛沫除去器25,35の除去性能は
重要であり、この性能向上のためには前述したよ
うに濃縮室34、吸収室23の空間容積を大きく
とつて蒸気速度を低下させて同伴飛沫中の比較的
大粒子を自由落下で分離し、さらに残りの飛沫を
飛沫除去器25,35で分離しており、この時に
も除去性能は蒸気速度に関係するために容積を大
きくしている。
〔発明の目的〕
本発明は上述の事情に鑑みて為されたもので、
蒸気中の微細液滴の分離性能が良く、しかも蒸気
の最高流速に対する許容度が大きくて装置全体を
小形に構成し得る吸収式温度回生器を提供しよう
とするものである。
〔発明の概要〕
上記の目的を達成する為、本発明は、第4図に
ついて説明した吸収式温度回生器の基本的な構
成、即ち、水蒸気分圧の低い化学物質の水溶液を
用い、該水溶液を加熱して沸騰せしめて発生した
水蒸気を冷却して凝縮せしめる水溶液濃縮器、及
び、水を加熱して沸騰せしめて発生した水蒸気を
前記の濃縮液で作られた濃縮液に吸収せしめる希
釈器を備えて冷熱又は温熱を得る構造の吸収式温
度回生器に改良を加え、蒸気を選択的に透過せし
めて液体の透過を阻止する膜を構成して、該膜を
前記水溶液濃縮器の沸騰面に沿つて配設したこと
を特徴とする。
〔発明の実施例〕
次に、本発明の1実施例を第1図乃至第3図に
ついて説明する。
本実施例は、第4図に示した従来技術に係る吸
収式温度回生器に本発明を適用して改良した1例
であつて、第1図(本例)において第4図(従来
例)と同一の図面参照番号を付した部材は従来技
術におけると同様、乃至は類似の構成部材であ
る。
本例(第1図)を従来例(第4図)と比較して
異なる点を次に述べる。
本例における濃縮ユニツト101′では濃縮室
34と凝縮室33との間の蒸気通路に疎水性多孔
質膜55を配設し、希釈ユニツト102′では蒸
発室24と吸収希釈室23との間の蒸気通路に疎
水性多孔質膜45を配してある。
本発明により濃縮室34へ導入され加熱されて
沸騰蒸発する希薄液13からの水蒸気14と同伴
飛沫は前記疎水性膜55で濾過され、飛沫は透過
せずに、水蒸気14のみが透過し、冷却されて復
水される。この復水は純水である。一方、希釈吸
収器102′では蒸発室24で発生した水蒸気1
4中の同伴水滴は疎水性膜45で完全に分離さ
れ、吸収室23では純粋な水蒸気14のみが濃縮
液11に吸収されるため、希釈は全て蒸気の吸収
であり凝縮潜熱として完全に回収される。
第2図は本発明に用いる疎水性多孔質膜の通気
抵抗の一例を示した図表で、孔径が大きくなると
当然のことながら圧力損失が低下している。さら
に第3図は疎水性多孔質膜による水蒸気透過状況
を顕微鏡下による観察をもとに模式的に示したも
ので疎水性多孔質膜1は孔2を有している。ここ
に液滴4を含んだ水蒸気14が当該膜に接近して
も、疎水性であるために液滴4は膜1に接触出来
ず、破線10で示される境界線が形成され、液滴
4は透過されない。したがつて孔径より小さい粒
径の液滴も分離可能となる。この現象は、第2図
に示した孔径と圧力損失との関係において孔径
5μm以上では流速vが早くても、急激に圧力損
失が低下していることから説明できる。すなわち
孔径が5μm以上になると第3図に示した気液境
界線10が孔の中で一致せず開口した状態とな
り、液滴4も通過できるようになるためである。
以上のミクロ的観察から、当該疎水性多孔質膜の
孔径を1μm乃至5μmとすることによつて実用的
効果を発揮せしめることができる。
第6図は本発明の他の実施例を示すもので、疎
水性多孔質膜55は濃縮ユニツト101にのみ設
けた場合であつて、濃縮液側からの飛沫防止のみ
を対称にした例である。
以上に述べた如く、本実施例の温度回生器によ
れば、水蒸気中に含まれている飛沫の分離が可能
であり、さらに小型化が可能となる。また本発明
の効果は濃度を高めた時にさらに発揮できる。す
なわち、前述したように、濃縮器で濃度を高める
程、希釈ユニツトでの冷熱及び温熱の変化幅が大
きくとれることになるが、高濃度になるに従つ
て、粘性が増し、発泡現象が起こり易く、同伴飛
沫の増加傾向を示すので、本例の如き疎水性多孔
質膜が極めて有効となつてくる。
〔発明の効果〕
以上に詳述した如く、本発明の吸収式温度回生
器によれば、蒸気中に含まれる微細な液滴を高精
度で分離することができ、しかも蒸気の流速を比
較的大きくとれるので装置全体を小形軽量に構成
し得るという優れた実用的効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の吸収式温度回生器の1実施例
を示す系統図、第2図は孔径と圧力損失との関係
を示す図表、第3図は疎水性多孔質の膜の特性を
説明する模式図、第4図は従来の吸収式温度回生
器の1例を示す系統図、第5図は温度と蒸気圧と
の関係を示す図表、第6図は前記と異なる実施例
の系統図である。 1……疎水性多孔質膜、2……孔、11……濃
厚液、12……水、13……希薄液、14……水
蒸気、23……吸収室、24……蒸発室、25…
…飛沫除去器、33……凝縮室、34……濃縮
室、35……飛沫除去器、45……疎水性多孔質
膜、55……疎水性多孔質膜、101,101′
……濃縮ユニツト、102,102′……希釈ユ
ニツト。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 水蒸気分圧の低い化学物質の水溶液を用い、
    該水溶液を加熱して沸騰せしめて発生した水蒸気
    を冷却して凝縮せしめる水溶液濃縮器、及び、水
    を加熱して沸騰せしめて発生した水蒸気を前記の
    濃縮器で作られた濃縮液に吸収せしめる希釈器を
    備えて、冷熱及び温熱の少なくとも何れか一方を
    得る温度回生器において、蒸気を選択的に透過せ
    しめて液体の透過を阻止する疎水性多孔質膜を構
    成して、該膜を前記水溶液濃縮器の沸騰面に沿つ
    て配設したことを特徴とする吸収式温度回生器。 2 前記の疎水性多孔質膜は、沸騰面から離間さ
    せて設けたものであることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項に記載の吸収式温度回生器。 3 前記の疎水性多項質膜は、各孔の孔径が1乃
    至5μmであることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項に記載の吸収式温度回生器。
JP24794784A 1984-11-26 1984-11-26 吸収式温度回生器 Granted JPS61129019A (ja)

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