JPH0559906A - 低沸点媒体ガス吸収器 - Google Patents
低沸点媒体ガス吸収器Info
- Publication number
- JPH0559906A JPH0559906A JP21822291A JP21822291A JPH0559906A JP H0559906 A JPH0559906 A JP H0559906A JP 21822291 A JP21822291 A JP 21822291A JP 21822291 A JP21822291 A JP 21822291A JP H0559906 A JPH0559906 A JP H0559906A
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- Japan
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- low boiling
- condenser
- boiling point
- liquid
- low
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 二成分系の混合媒体を作動流体として使用す
る低沸点媒体システムにおいて、凝縮器における未凝縮
の低沸成分ガスの濃度を下げ、不凝縮ガスを排除するこ
とと同じ効果を上げる。 【構成】 凝縮器６の作動流体出口側に吸収器16を設
け、低沸成分濃度の低い液たとえば蒸発器２出口の蒸発
残液に凝縮器６出口付近の未凝縮低沸成分ガスを吸収さ
せる。
る低沸点媒体システムにおいて、凝縮器における未凝縮
の低沸成分ガスの濃度を下げ、不凝縮ガスを排除するこ
とと同じ効果を上げる。 【構成】 凝縮器６の作動流体出口側に吸収器16を設
け、低沸成分濃度の低い液たとえば蒸発器２出口の蒸発
残液に凝縮器６出口付近の未凝縮低沸成分ガスを吸収さ
せる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ヒートポンプやバイ
ナリーサイクルのような低沸点媒体システムに関し、作
動流体として二成分系の混合媒体を使用する場合の性能
向上を図るものである。
ナリーサイクルのような低沸点媒体システムに関し、作
動流体として二成分系の混合媒体を使用する場合の性能
向上を図るものである。
【０００２】
【従来の技術】低沸点媒体システムの一例として図３に
示されるバイナリー発電システムについて述べると、蒸
発器２、タービン４、凝縮器６および媒体ポンプ８が直
列に接続されて閉ループ10を構成している。そして、そ
の閉ループ10内を循環する作動流体は、まず蒸発器２で
熱源流体から熱を奪って蒸発し、発生した蒸気はタービ
ン４に供給される。この蒸気はタービン４内で膨張して
発電機12を駆動する仕事をする。タービン４から排出さ
れた蒸気は凝縮器６で冷却水に熱を奪われて凝縮する。
凝縮液は循環ポンプ８で再び蒸発器２に送られる。
示されるバイナリー発電システムについて述べると、蒸
発器２、タービン４、凝縮器６および媒体ポンプ８が直
列に接続されて閉ループ10を構成している。そして、そ
の閉ループ10内を循環する作動流体は、まず蒸発器２で
熱源流体から熱を奪って蒸発し、発生した蒸気はタービ
ン４に供給される。この蒸気はタービン４内で膨張して
発電機12を駆動する仕事をする。タービン４から排出さ
れた蒸気は凝縮器６で冷却水に熱を奪われて凝縮する。
凝縮液は循環ポンプ８で再び蒸発器２に送られる。
【０００３】ところで、このようなバイナリーサイクル
やヒートポンプ等の熱サイクルでは、効率の向上のため
作動流体に非共沸の混合媒体を用いてローレンツサイク
ルを構成させることがある。たとえばバイナリーサイク
ルは基本的にランキンサイクルであって、作動流体が単
一媒体のときは図４に示すようにＴＳ線図の’−、
−がそれぞれ等温変化を示す。ところが、フロンＲ
123 とＲ22の混合のような混合媒体を作動流体として使
用すると、図５に示すように、同一圧力でも飽和温度が
変化し、蒸発器２では蒸発温度が上がり、凝縮器６では
凝縮温度が下がる。これによりローレンツサイクルが形
成され、システム効率が向上する。
やヒートポンプ等の熱サイクルでは、効率の向上のため
作動流体に非共沸の混合媒体を用いてローレンツサイク
ルを構成させることがある。たとえばバイナリーサイク
ルは基本的にランキンサイクルであって、作動流体が単
一媒体のときは図４に示すようにＴＳ線図の’−、
−がそれぞれ等温変化を示す。ところが、フロンＲ
123 とＲ22の混合のような混合媒体を作動流体として使
用すると、図５に示すように、同一圧力でも飽和温度が
変化し、蒸発器２では蒸発温度が上がり、凝縮器６では
凝縮温度が下がる。これによりローレンツサイクルが形
成され、システム効率が向上する。
【０００４】図６は最も簡単な二成分の液体−蒸気系の
温度−組成の関係を横軸に低沸成分のモル分率をとって
示したものである。ＧとＬは単一相で、それぞれ気相と
液相、Ｌ＋Ｇの領域は液体と蒸気が共存する二相領域で
ある。もし低沸成分の60モル％（モル分率＝0.60）の液
体混合物の温度を、定圧下で上昇させたとすると、この
系の変化は直線ab'cd"e に沿って考えることができる。
低温では液相のみが存在するが、b'点で蒸気相が現われ
る。この蒸気相の組成はb"点で与えられ、２つの共役相
は図上の平衡連結線b"b'で結ばれている。さらに温度を
上げると、もっと多くの蒸気が生成するが、その場合、
蒸気中の低沸成分の濃度が高いので、液相ではこの成分
が相対的に減少し、液体の組成はb'c'd'に沿って変化
し、一方、蒸気の組成はb"c"d"に沿って変化する。温度
ｔ℃では、二相領域にある系の全組成はｃ点で表される
が、蒸気組成、液体組成はそれぞれｃ点を通る平衡連結
線の両端、c"点とc'点で与えられる。二相の相対的な量
は、物理学のてこの原理から求められる。すなわち、蒸
気と液体のモル数の比はcc'と c"c の長さの比で表され
る。さらに温度を上げるとますます蒸気が生成し、ｄ”
点になると液相はほとんどなくなり、これ以上温度が高
くなると、液相が消えて蒸気相（d"点）のみが残る。こ
れ以上は温度を（d"e に沿って）上げてもなにも起らな
い。
温度−組成の関係を横軸に低沸成分のモル分率をとって
示したものである。ＧとＬは単一相で、それぞれ気相と
液相、Ｌ＋Ｇの領域は液体と蒸気が共存する二相領域で
ある。もし低沸成分の60モル％（モル分率＝0.60）の液
体混合物の温度を、定圧下で上昇させたとすると、この
系の変化は直線ab'cd"e に沿って考えることができる。
低温では液相のみが存在するが、b'点で蒸気相が現われ
る。この蒸気相の組成はb"点で与えられ、２つの共役相
は図上の平衡連結線b"b'で結ばれている。さらに温度を
上げると、もっと多くの蒸気が生成するが、その場合、
蒸気中の低沸成分の濃度が高いので、液相ではこの成分
が相対的に減少し、液体の組成はb'c'd'に沿って変化
し、一方、蒸気の組成はb"c"d"に沿って変化する。温度
ｔ℃では、二相領域にある系の全組成はｃ点で表される
が、蒸気組成、液体組成はそれぞれｃ点を通る平衡連結
線の両端、c"点とc'点で与えられる。二相の相対的な量
は、物理学のてこの原理から求められる。すなわち、蒸
気と液体のモル数の比はcc'と c"c の長さの比で表され
る。さらに温度を上げるとますます蒸気が生成し、ｄ”
点になると液相はほとんどなくなり、これ以上温度が高
くなると、液相が消えて蒸気相（d"点）のみが残る。こ
れ以上は温度を（d"e に沿って）上げてもなにも起らな
い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】凝縮器出口の作動流体
の気相では低沸成分の濃度が系内で最も高く、凝縮伝熱
面付近にも低沸成分のガスが滞留する。このため、図７
に示すように、低沸成分は凝縮器に対し物質移動および
熱移動を妨げる不凝縮ガスと同じような存在となり、伝
熱性能を低下させる。
の気相では低沸成分の濃度が系内で最も高く、凝縮伝熱
面付近にも低沸成分のガスが滞留する。このため、図７
に示すように、低沸成分は凝縮器に対し物質移動および
熱移動を妨げる不凝縮ガスと同じような存在となり、伝
熱性能を低下させる。
【０００６】そこで、この発明の目的とするところは、
二成分系の混合媒体を作動流体として使用する低沸点媒
体システムにおいて、凝縮器における未凝縮の低沸成分
ガスの濃度を下げ、不凝縮ガスを排除することと同じ効
果を上げることにある。
二成分系の混合媒体を作動流体として使用する低沸点媒
体システムにおいて、凝縮器における未凝縮の低沸成分
ガスの濃度を下げ、不凝縮ガスを排除することと同じ効
果を上げることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、凝縮器の作
動流体出口側に吸収器を設け、低濃度低沸点媒体液に凝
縮器出口付近の未凝縮低沸成分ガスを吸収させることに
より、課題を解決した。
動流体出口側に吸収器を設け、低濃度低沸点媒体液に凝
縮器出口付近の未凝縮低沸成分ガスを吸収させることに
より、課題を解決した。
【０００８】
【作用】低濃度低沸点媒体液としてはたとえば蒸発器出
口の蒸発残液が考えられるが、これは系内で最も低沸成
分濃度が低いので、未凝縮低沸成分ガスはこの蒸発残液
に容易に吸収される。また、吸収器における冷却作用に
より吸収効果がさらに高まる。
口の蒸発残液が考えられるが、これは系内で最も低沸成
分濃度が低いので、未凝縮低沸成分ガスはこの蒸発残液
に容易に吸収される。また、吸収器における冷却作用に
より吸収効果がさらに高まる。
【０００９】このようにして低濃度低沸点媒体液に未凝
縮低沸成分ガスが吸収される結果、凝縮器出口付近にお
ける未凝縮低沸成分濃度が下がるので、物質移動および
熱移動が容易になり凝縮器伝熱性能が向上する。
縮低沸成分ガスが吸収される結果、凝縮器出口付近にお
ける未凝縮低沸成分濃度が下がるので、物質移動および
熱移動が容易になり凝縮器伝熱性能が向上する。
【００１０】また、吸収器における冷却作用は上述のよ
うに吸収効果を高めることのみならず、液温（飽和温
度）を下げ、それに伴って圧力を低下させるはたらきを
する。したがって、凝縮圧力を下げることによる出力ア
ップが可能となる。
うに吸収効果を高めることのみならず、液温（飽和温
度）を下げ、それに伴って圧力を低下させるはたらきを
する。したがって、凝縮圧力を下げることによる出力ア
ップが可能となる。
【００１１】
【実施例】図３に示した上述のバイナリー発電システム
に適用した場合を例にとって説明すると、図１に示すよ
うに、作動流体通路16ａと冷却水通路16ｂを具備した一
種の熱交換器である吸収器16を設け、蒸発器２の作動流
体出口側を液戻り配管18で吸収器16の作動流体通路16ａ
に接続する。作動流体通路16ａの下部出口は、凝縮器６
の出口側に設けた未凝縮ガスを分離するためのドレンポ
ット14に接続する。ドレンポット14の下部の液相はポン
プ８に、上部の気相は吸収器16の作動流体通路の下部に
接続する。吸収器16の冷却水通路16ｂに供給する冷却水
としては、たとえば、図示するように凝縮器６のものと
共用することができる。
に適用した場合を例にとって説明すると、図１に示すよ
うに、作動流体通路16ａと冷却水通路16ｂを具備した一
種の熱交換器である吸収器16を設け、蒸発器２の作動流
体出口側を液戻り配管18で吸収器16の作動流体通路16ａ
に接続する。作動流体通路16ａの下部出口は、凝縮器６
の出口側に設けた未凝縮ガスを分離するためのドレンポ
ット14に接続する。ドレンポット14の下部の液相はポン
プ８に、上部の気相は吸収器16の作動流体通路の下部に
接続する。吸収器16の冷却水通路16ｂに供給する冷却水
としては、たとえば、図示するように凝縮器６のものと
共用することができる。
【００１２】蒸発器２で発生した作動流体の蒸気は、タ
ービン４に供給されて仕事をした後、凝縮器６で冷却水
に熱を奪われて凝縮する（）。蒸気から分離された蒸
発残液つまり蒸発しきれなかった作動流体は、液戻り配
管18を通って吸収器16に送り込まれる。
ービン４に供給されて仕事をした後、凝縮器６で冷却水
に熱を奪われて凝縮する（）。蒸気から分離された蒸
発残液つまり蒸発しきれなかった作動流体は、液戻り配
管18を通って吸収器16に送り込まれる。
【００１３】この場合の蒸発器２、凝縮器６の低沸成分
濃度は図２のようになる。図中の○付き数字はそれぞれ
次の事項を示している。凝縮器出口液、蒸発器入口
液、蒸発器出口液、蒸発器出口ガス、凝縮器入口
（または全体平均）ガス、凝縮器出口ガス。図２から
理解されるとおり、蒸発器出口液すなわち蒸発残液は
系内で最も低い低沸成分濃度を示す。一方、凝縮器６の
出口ではで示される状態の低沸成分ガスの濃度が非常
に高い。したがって、吸収器16に送り込まれた蒸発残液
に低沸成分ガスが吸収される。なお、凝縮器内には〜
の種々状態のガスが存在するが、凝縮器出口の低沸成
分濃度が最も高いの状態のガスが選択的に吸収される
こととなる。このように、低沸成分濃度が系内で最も低
い蒸発器出口の蒸発残液を凝縮器出口側に送り込むこと
によって、この蒸発残液に低沸成分ガスが吸収され、そ
の結果、未凝縮低沸成分ガス濃度が下がり、凝縮器伝熱
性能が向上する。
濃度は図２のようになる。図中の○付き数字はそれぞれ
次の事項を示している。凝縮器出口液、蒸発器入口
液、蒸発器出口液、蒸発器出口ガス、凝縮器入口
（または全体平均）ガス、凝縮器出口ガス。図２から
理解されるとおり、蒸発器出口液すなわち蒸発残液は
系内で最も低い低沸成分濃度を示す。一方、凝縮器６の
出口ではで示される状態の低沸成分ガスの濃度が非常
に高い。したがって、吸収器16に送り込まれた蒸発残液
に低沸成分ガスが吸収される。なお、凝縮器内には〜
の種々状態のガスが存在するが、凝縮器出口の低沸成
分濃度が最も高いの状態のガスが選択的に吸収される
こととなる。このように、低沸成分濃度が系内で最も低
い蒸発器出口の蒸発残液を凝縮器出口側に送り込むこと
によって、この蒸発残液に低沸成分ガスが吸収され、そ
の結果、未凝縮低沸成分ガス濃度が下がり、凝縮器伝熱
性能が向上する。
【００１４】なお、低沸成分ガスを吸収させる液として
は、凝縮器出口におけるよりも低沸成分濃度が低い液で
あれば低沸成分濃度に応じてそれ相当の効果が期待でき
るものであり、したがって、上述の実施例では蒸発残液
を用いているが、そのほかにもたとえば蒸発器途中から
取り出した液などを利用することもできる。
は、凝縮器出口におけるよりも低沸成分濃度が低い液で
あれば低沸成分濃度に応じてそれ相当の効果が期待でき
るものであり、したがって、上述の実施例では蒸発残液
を用いているが、そのほかにもたとえば蒸発器途中から
取り出した液などを利用することもできる。
【００１５】
【発明の効果】以上のように、この発明は、二成分系の
混合媒体を作動流体として使用する低沸点媒体システム
において、凝縮器の作動流体出口側に吸収器を設け、低
濃度低沸点媒体液に凝縮器出口付近の未凝縮低沸成分ガ
スを吸収させるようにしたものであるから、たとえば系
内で最も低い低沸成分濃度を示す蒸発器出口液が低沸成
分ガスを容易に吸収して凝縮器出口付近の未凝縮低沸成
分ガス濃度を下げ、凝縮器伝熱性能を向上させる。吸収
器における冷却作用により、吸収効果がさらに高まり、
加えて、液温（飽和温度）を下げてそれに伴って圧力を
低下させるはたらきをする。したがって、この発明によ
れば、凝縮圧力を下げることによる出力アップが可能と
なるという効果も得られる。
混合媒体を作動流体として使用する低沸点媒体システム
において、凝縮器の作動流体出口側に吸収器を設け、低
濃度低沸点媒体液に凝縮器出口付近の未凝縮低沸成分ガ
スを吸収させるようにしたものであるから、たとえば系
内で最も低い低沸成分濃度を示す蒸発器出口液が低沸成
分ガスを容易に吸収して凝縮器出口付近の未凝縮低沸成
分ガス濃度を下げ、凝縮器伝熱性能を向上させる。吸収
器における冷却作用により、吸収効果がさらに高まり、
加えて、液温（飽和温度）を下げてそれに伴って圧力を
低下させるはたらきをする。したがって、この発明によ
れば、凝縮圧力を下げることによる出力アップが可能と
なるという効果も得られる。
【図１】この発明の実施例を示すバイナリー発電システ
ムのフローシートである。
ムのフローシートである。
【図２】図１のバイナリー発電システムにおける作動流
体の気液平衡線図である。
体の気液平衡線図である。
【図３】従来例を示すバイナリー発電システムのフロー
シートである。
シートである。
【図４】ランキンサイクルのＴＳ線図である。
【図５】ローレンツサイクルのＴＳ線図である。
【図６】二成分系混合媒体の温度−組成の関係を示す気
液平衡線図である。
液平衡線図である。
【図７】凝縮伝熱面の断面図である。
２ 蒸発器 ４ タービン ６ 凝縮器 ８ 循環ポンプ 10 閉ループ 12 発電機 14 ドレンポット 16 吸収器 18 液戻り配管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 住友 博之 大阪府大阪市中央区平野町３丁目４番６号 株式会社日阪製作所内 (72)発明者 山崎 起男 大阪府大阪市中央区平野町３丁目４番６号 株式会社日阪製作所内
Claims (1)
- 【請求項１】 二成分系の混合媒体を作動流体として使
用する低沸点媒体システムにおいて、凝縮器の作動流体
出口側に吸収器を設け、低濃度低沸点媒体液に凝縮器出
口付近の未凝縮低沸成分ガスを吸収させることを特徴と
する低沸点媒体ガス吸収器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3218222A JP2513949B2 (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 低沸点媒体ガス吸収器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3218222A JP2513949B2 (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 低沸点媒体ガス吸収器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0559906A true JPH0559906A (ja) | 1993-03-09 |
| JP2513949B2 JP2513949B2 (ja) | 1996-07-10 |
Family
ID=16716530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3218222A Expired - Fee Related JP2513949B2 (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 低沸点媒体ガス吸収器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2513949B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5527206A (en) * | 1978-08-16 | 1980-02-27 | Mamoru Kametaki | Producing process of metal mold roll |
-
1991
- 1991-08-29 JP JP3218222A patent/JP2513949B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5527206A (en) * | 1978-08-16 | 1980-02-27 | Mamoru Kametaki | Producing process of metal mold roll |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2513949B2 (ja) | 1996-07-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |