JPH0626725A - 極めて高温で操作される吸収式ヒートポンプに対する作動流体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 極めて高温、とりわけ２００から１，０００
℃において操作される吸収式ヒートポンプ用の作動流体
の提供。 【構成】 少くとも２つの化学成分の混合物からなる作
動流体であって、“溶媒”と呼ばれる第一成分が“溶
質”と呼ばれる他の成分にくらべそれらの混合物の温度
において極めて揮発性で、それら化学成分のそれぞれの
性質と混合比率を、混合物の蒸気圧が第一成分単独の蒸
気圧にくらべ、ポンプ中の作動流体の操作サイクルを通
して著しく低いように選ばれることを特徴とする作動流
体。これらの化学成分は、具体的には水銀またはナトリ
ウムのような金属、または硫黄のようなメタロイドであ
り得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は一般的な用語で吸収式
ヒートポンプとして知られる装置に関し、それは熱力学
的装置で、そこにおいて熱は“冷源”から“熱源”へと
汲みあげられ、この熱移動に逆行する作用は、熱力学の
法則に従い、装置による外部からの一定のエネルギの受
容である。

【０００２】

【従来の技術】既知の方法においては、これらのヒート
ポンプは、順次に分離器における濃縮、混合器における
希釈を行う閉サイクルを通過する二元混合液の助けによ
り操作される。

【０００３】この発明をよりよく理解するために、最初
に通常の水とカセイソーダの混合物を用いた周知の吸収
式ヒートポンプの操作を詳細に示す。この混合物は、ソ
ーダ溶液への水蒸気またはスチームの吸収は発熱で、そ
のため水の蒸発によりこの２成分を分離するためには混
合物を加熱する必要があるという事実、一方不揮発性の
ソーダは溶液の水の蒸気圧を著しく低下するという事実
をベースとする個有の熱力学的性質を理由に使われる。

【０００４】この周知のヒートポンプは本質的に図１に
示す４つの装置からなる。ここには蒸発器Ｅがあり、こ
れは純水を６０℃、１５０ｍｍＨｇで蒸発して蒸気また
はスチームにする。吸収器Ａには濃縮カセイソーダ溶液
（すなわち“濃縮液”）が１ｋｇＮａＯＨ／ｋｇ水で流
れる。スチームはやや希薄な溶液、即ち０．９ｋｇＮａ
ＯＨ／ｋｇ水（即ち“希薄液”）の形で吸収される。こ
の吸収は発熱である。吸収は１００℃でおこなわれ（図
２のグラフ参照）そして発生熱は熱交換器により外部に
取り去られ、そこで約５℃の低下があり結果的に９５℃
になる。蒸発器Ｅと吸収器Ａとは合わせてポンプの混合
ステージを構成する。

【０００５】そこには又ボイラ−発生器Ｂがあり、その
機能は溶液の再生であり、希薄液を受け入れて濃縮液に
して出すことである。そのボイラの温度、従って作動圧
力は自由に選択できる。この例ではボイラの温度は６０
℃に選ばれ、従って６５℃の熱源が供給される。従って
ボイラは１７ｍｍＨｇのスチームを発生する。そこには
コンデンサＣがあり、そこで１７ｍｍＨｇのスチームが
２０℃の熱交換器と接触して凝縮し、従って約１５℃の
“冷”源が供給される。ボイラＢとコンデンサＣの全体
はポンプの発生ステージを構成する。

【０００６】このように装置の熱バランスは次のようで
ある。ボイラＢと蒸発器Ｅは６０℃で、６５℃の熱源に
より供給される。コンデンサＣは２０℃で１５℃の
“冷”源に排出される。そして吸収器Ａは１００℃で、
約９５℃において有用な熱を供給する。

【０００７】言うまでもなくこれら４つの基本装置は図
１に示されない循環ポンプ、膨脹弁、回収熱交換器によ
り結ばれている。

【０００８】このシステムの操作サイクルは図２のクラ
ペイロン線図またはグラフ（ｌｏｇｐ，Ｔ）で示され
る。サイクルＡＢＣＥはスチーム径路で、Ａ＝吸収器、
Ｂ＝ボイラ−発生器、Ｃ＝コンデンサ、そしてＥ＝蒸発
器である。サイクルＡＢＢ′Ａ′は溶液径路で、ＡＢ＝
希薄液、Ａ′Ｂ′＝濃縮液である。

【０００９】異常に高い水の蒸発エンタルピ（Ｈｖ＝５
５０ｋｃａｌ／ｋｇ）の結果、蒸発器−コンデンサは大
量の熱を処理するために少量の水しか必要としない。こ
のように、１ｋｇの水を蒸発−凝縮する場合、５５０ｋ
ｃａｌ＝２．３Ｍｊ＝０．６４ｋＷＨの熱量に対応して
６５から９５℃への温度の回復が生じる。

【００１０】第一の概算では、コンデンサＣと吸収器Ａ
の熱伝達効率が等しいと認めることができる。このよう
に、コンデンサＣにおいて減退する熱流束は吸収器Ａに
おいて回復する熱流速に等しいかそれより僅かに高い。
言葉を変えれば、総合された効率は５０％に等しいか僅
かに下で、そして６５℃でシステムに入った２つのカロ
リーのひとつは９５℃に高められ、他は１５℃に減退さ
れる。６５℃で入り９５℃に高められたカロリーが、ま
さに装置にヒートポンプとしての資格を与える。

【００１１】吸収式ヒートポンプの理論的研究は例えば
“Ｒｅｖｕｅ Ｇｅｎｅｒａｌｅｄｅ Ｔｈｅｒｍｉｑ
ｕｅ”，Ｎｏ．３２０−３２１，Ａｕｇｕｓｔ−Ｓｅｐ
ｔｅｍｂｅｒ，１９８８，ｐ４５１ｆｆに見られる。

【００１２】この明細書の残りを理解するために、分離
器の機能、温度混合器の機能と２つの異った機能の吸収
式ヒートポンプがあることが指摘される。分離器が混合
器より高温の場合はポンプは第一のまたは通常の型式で
あるといえる。しかし混合器が分離器より高温の場合は
ポンプは第二の型式であり、そして又時として熱輸送機
ともいわれる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】二元混合物を用いるこ
のような吸収式ヒートポンプは満足すべき方法で何ら大
きな問題なしに操作されるが、水溶液混合物の場合には
明らかに約１５０℃の高温に対しては温度の制約をうけ
る。もし作動流体が有機混合物で構成される場合は、操
作温度は明らかにその混合物の分解温度で制限される。

【００１４】しかし、産業界には高温のそして極めて高
温、例えば１，０００℃およびそれ以上の熱設備があ
り、これらの温度範囲で働くヒートポンプがないので、
そこでは大量の熱が利用されることなしに棄てられてい
る。これは、たとえば蒸気発生ボイラおよび原子力およ
び非原子力発電所の場合である。今までこの水準の極め
て高温におけるヒートポンプをつくる可能性はなく、そ
してこのようなポンプは未だ出現したことがなかった。

【００１５】この発明はとりわけ、この問題を簡単なそ
して予測されなかった方法で解決する、極めて高温で操
作されるヒートポンプに対する作動流体に関する。

【００１６】

【問題を解決するための手段】この発明は従って極めて
高温、特に２００から１，０００℃において操作される
吸収式ヒートポンプに対する作動流体に関する。この作
動流体は少くとも２つの成分からなる混合物で、既知の
方法によりヒートポンプの操作サイクルの間循環され
る。

【００１７】最初に分離器（発生器とコンデンサで形成
される）を通り、そこで低濃度の溶質を持ち“希薄液”
といわれる溶液は蒸発−凝縮により、純粋のあるいはほ
とんど純粋の溶媒で構成される第一液相と、濃縮溶液で
構成される第二液相に分離される。

【００１８】ついで“混合器”（蒸発器と吸収器で形成
される）を通り、そこで溶媒と濃縮溶液は希薄溶液を再
形成するために蒸発−凝縮により再混合される。

【００１９】そして作動流体は少くとも２つの化学成分
の混合物で構成され、その“溶媒”と呼ばれる第一成分
は“溶質”と呼ばれる他の成分より混合物の温度におい
て極めて高い揮発性をもち、混合物中のこれら化学成分
のそれぞれの性質と比率は、混合物の蒸気圧が最も揮発
性の化学成分単独の蒸気圧より、ポンプ中の作動流体の
操作サイクルを通して十分低くなるように選ばれること
を特徴とする。

【００２０】ヒートポンプの作業流体が化学成分の混合
物であることによるこの発明の本質的な性質は２つの重
要な利点をもたらす。そのひとつは、成分がその物質が
本来備えている性質により昇温時に分解する危険がない
ものを、高温のヒートポンプ特に２００℃以上で使うこ
とができることである。

【００２１】一方、多くの成分が連続的に変化する任意
の比率で混合することができ、そして明確に定められる
熱力学的特性をもち、クラペイロングラフ上で予測でき
る流体が得られるので、全体として融通性がある。この
発明により、そしてこの目的のために、この流体に会合
する異った成分は、それらの間に形成することができる
化合物が不安定でそして高温度で容易脱会合され得るよ
うな方法で選ばれる。

【００２２】この発明によればヒートポンプ用の作動流
体に対し特に興味ある形態は、化学成分が高温において
液体である金属である。このように、液体金属の閉回路
形態における循環およびポンピングの技術は過去２０年
間に、特にあるリアクタがこのような液体金属により冷
却される核リアクタ分野においておこなわれた研究の結
果著しく進歩した。

【００２３】厳密に機械的および水力学的観点からは、
極高温におけるヒートポンプ操作用の作動流体の製造に
は、このような作動流体を形成するために必要な熱力学
的性質に相当する金属のペアーを発見できれば、結論的
に何等障害はない。出願人は、混合物の蒸気圧が第一の
揮発性の金属のそれより十分低い、ヒートポンプで使う
前述の流体をつくることが可能な液体金属のペアーがあ
ることを示した。

【００２４】この発明の重要な特徴によれば、第一の揮
発性溶媒金属は水銀により構成され、第二のより低い揮
発性の溶質金属はナトリウムにより構成される。更によ
り具体的には、理想的混合物は、前述の混合物の濃縮状
態において水銀１ｋｇ当り０．１４ｋｇのナトリウム、
そして希薄状態において水銀１ｋｇ当り０．１ｋｇのナ
トリウムに相当する。

【００２５】この発明の別の興味ある特徴によれば、作
動流体は第一の揮発性金属としてナトリウムそして第二
の金属として鉛の助けにより形成される。このタイプの
理想的混合物は、濃縮状態においてナトリウム１ｋｇ当
り１６．７ｋｇの鉛、そして希薄状態において９ｋｇ・
Ｐｂ／ｋｇ・Ｎａに相当する。

【００２６】この発明によれば、第三の二元金属混合物
は第一の揮発性金属としてナトリウム、そして第二の金
属としてスズの助けにより形成される。特に高性能の後
者の金属ペアーの組成は、濃縮状態において９．６ｋｇ
・Ｓｎ／ｋｇ・Ｎａで、希薄状態において５．２ｋｇ・
Ｓｎ／ｋｇ・Ｎａに相当する。

【００２７】液体金属により構成される興味のある作動
流体組成物は、揮発性溶媒金属がナトリウムで、溶質金
属が鉛およびスズで、これら２つの金属のそれぞれの関
係比率が１５から８５％であることを特徴とするもので
ある。

【００２８】この発明による作動流体の別の例は、揮発
性溶媒金属が水銀で、溶質金属がナトリウムとカリウム
で、これら２つの金属のそれぞれの関係比率が１５から
８５％であることを特徴とするものである。この場合、
好ましくは溶質濃度（純ナトリウムまたはナトリウム／
カリウム混合物）は濃縮溶液において水銀１ｋｇ当り
０．１〜０．２ｋｇの溶質／複数の溶質で、希薄溶液中
では０．０５〜０．１５ｋｇ／ｋｇである。

【００２９】最後に、この発明の別の実施態様によれ
ば、作業流体はヨウ素、リン、または硫黄のようなメタ
ロイドである。“溶媒”化学成分と、金属たとえばナト
リウムの形態の化学成分とで構成される。この場合、
“溶質”化学成分は濃縮および希薄溶液上の蒸気圧が純
メタロイド単独の蒸気圧より著しく低くなるような方法
で選ばれた金属である。

【００３０】この発明は又前述の作動流体の若干数の応
用に関し、その中で有用な熱が高温で引抜かれる。

【００３１】この発明による作動流体の第一の応用は、
第二のタイプあるいは熱輸送機タイプの吸収式ヒートポ
ンプに関し、３００〜４５０℃の温度の熱源と最高温度
が２００℃の冷源との間で操作され、熱の１部が熱源か
らそれを高い温度に上げることにより回収され、その温
度上昇は最低２００℃から最高４００℃である。

【００３２】この発明による作動流体の第２の応用は、
スチーム発生ボイラと協同する第一タイプのヒートポン
プに関し、ヒートポンプ分離器は燃焼室と３００〜４５
０℃でスチームを発生する第一蒸発器との間に熱的に差
し込まれ、そしてその混合器は低温、即ち最低１６０℃
で任意に得られる熱源から熱を回収し、その間にその熱
的レベルを第二蒸発器を加熱して３００〜４５０℃でス
チームを発生するのに十分なレベルに上げることを特徴
とする。

【００３３】第三の応用は高効率の熱機械的原動所に関
し、２つの蒸発器で発生される３００〜４５０℃の温度
のスチームが機械的エネルギをつくるタービンの運転に
使われ、そこでタービンからのスチームが膨張後低温熱
源としてヒートポンプ混合機をその凝縮により加熱する
のに使われることを特徴とする。

【００３４】ナトリウム、鉛およびスズのような２つの
溶融液体金属により構成される、この発明による流体の
もうひとつの応用は、４５０〜６００℃の間の熱源と、
最高温度３５０℃の冷源との間で操作される第二または
熱輸送機タイプの吸収式ヒートポンプに関し、熱源から
熱の１部をその温度をより高くすることにより回収し、
その温度上昇は最低２００℃、最高４００℃である。

【００３５】濃縮状態でナトリウム／水銀混合物が０．
１４ｋｇ・Ｎａ／ｋｇ・Ｈｇ、希薄状態で０．１ｋｇ・
Ｎａ／ｋｇ・Ｈｇの比率に相当する第１の応用において
は、この応用は１１０℃の冷源と３００℃の熱源で操作
され、４３０から５２０℃の温度範囲の有用な熱をつく
るヒートポンプに関する。

【００３６】二元のナトリウム／鉛およびナトリウム／
スズ混合物により構成される、この発明による作動流体
の他の応用は、３１０℃の冷源と６１０℃の熱源で操作
され、７００〜８００℃の範囲の温度の有用な熱をつく
るヒートポンプに関する。これら後者の応用は、今まで
損失と考えられていたカロリーを、ボイラの場合にはそ
れらを第二の水蒸発器に送るために、あるいは熱原動所
の場合にはタービンに送るスチームを再熱するために、
回収することを可能にする。

【００３７】いずれの場合においても、この発明は図３
〜７に関し、説明のためであって制限のためではなしに
与えられる以下の記述によりよりよく理解されるであろ
う。

【００３８】図３には水銀とナトリウムの混合物を作動
流体として用いた吸収式ヒートポンプが記載される。温
度の関数として、このグラフは純粋銀、および前記混合
物から展開される希薄液および濃厚液の蒸気圧を示す。
明らかに、得られた曲線の形状は水銀／ナトリウム溶液
中の水銀の活性が変っても実質的に同じである。図３に
今示されるこの例は、希薄液として０．１０ｋｇ・Ｎａ
／ｋｇ・Ｈｇそして濃縮液として０．１４ｋｇ・Ｎａ／
ｋｇ・Ｈｇで用いられる興味があるが非制約の選択に由
来する結果である。

【００３９】希薄溶液は溶液中の水銀の活性ａ＝３・１
０^-2に相当し、ここでこの溶液のモル濃度は０．５４で
ある。濃縮液は活性ａ＝１０^-2とモル濃度ｘ＝０．４５
に相当する。図３は従来の技術に関する図２の正確な置
換で、２つのサイクルＡ，Ｂ，Ｃ，ＥおよびＡ，Ｂ，
Ｂ′，Ａ′を見ることができる。

【００４０】グラフ中の曲線は純水銀の蒸気圧が２７０
℃の温度で１２０ｍｍの時濃縮液のそれは同じ温度で僅
かにＨｇの１．２ｍｍであることを示す。言い換えれ
ば、Ｈｇの蒸気圧を百分の一にするのに必要なＨｇに加
えるＮａは僅かに１４％であるので、直ちにこのＨｇ／
Ｎａ混合物に大きな興味をもつことができる。これはヒ
ートポンプの作動流体を形成するための液体金属Ｎａお
よびＨｇの混合物に対する興味を示す。

【００４１】図３のグラフは０．１ｋｇ・Ｎａ／ｋｇ・
Ｈｇの希薄液と０．１４ｋｇ・Ｎａ／ｋｇ・Ｈｇの濃縮
液の助けによりヒートポンプをつくることができ、そこ
でボイラは２７０℃、コンデンサは１４０℃、蒸発器は
２７０℃、そして吸収器は約４６０〜５５０℃であるこ
とを示す。

【００４２】熱交換器の壁の両サイドを流れる流体間の
温度差の平均が約３０℃であるとすれば、ポンプに供給
される熱源は２７０＋３０＝３００℃で、冷源は１４０
−３０＝１１０℃でなければならない。このポンプは有
用な熱を４６０／５５０℃−３０℃＝４３０／５２０℃
でつくり出す。３００℃で熱源から入ってくるカロリ−
は結論的に４３０／５２０℃まで高められる。即ち約１
３０／２２０℃の価値が回復される。

【００４３】制限が塩の飽和濃度により与えられる塩
（臭化リチウムのような）の水溶液の場合と異り、水銀
とナトリウムが濃度の全範囲で完全に混和できるこのタ
イプには全く制限がないということに注目することは重
要である。

【００４４】従って上述の例でとられたａ＝１・１０^-2
の値より十分小さいＨｇの活性“ａ”が極めて容易に得
られる。例えば、約１ｋｇ・Ｎａ／ｋｇ・Ｈｇの混合物
ではＨｇの活性“ａ”は１・１０^-3以下に下る。図３の
グラフは、これらの条件下では、少くとも理論的には、
例えば３００℃の蒸発器から約６００／７００℃の吸収
器へ通る熱エネルギは約３００〜４００℃の回収が可能
である。

【００４５】Ｎａ／ＰｂまたはＮａ／Ｓｎの混合物によ
り形成される作動流体に関する図４のグラフには、これ
らの２つの流体のひとつの助けにより操作されるヒート
ポンプのサイクルが与えられる。

【００４６】活性ａ＝１をもつ純Ｎａをベースにして、
ａ＝１０^-2およびａ＝３・１０^-2の曲線が次の混合物の
助けにより得られる。ａ＝１０^-2は９．６ｋｇ・Ｓｎ／
ｋｇ・Ｎａまたは１６．７ｋｇ・Ｐｂ／ｋｇ・Ｎａによ
り形成される濃縮液に相当する。ａ＝３・１０^-2に相当
する活性曲線は５．２ｋｇ・Ｓｎ／ｋｇ・Ｎａまたは９
ｋｇ・Ｐｂ／ｋｇ・Ｎａにより得られる希薄液に相当す
る。

【００４７】図４のグラフの曲線は、ボイラおよび蒸発
器が５６０℃で、コンデンサが３６０℃で、吸収器が８
００／９００℃であるヒートポンプをつくることを可能
にする。ボイラ−蒸発器およびコンデンサの壁を通過す
る温度差の合理的な数値オーダを５０℃、吸収器の場合
１００℃と考えれば、ヒートポンプには６１０℃の熱源
が供給され、一方冷源は３１０℃で供給され、７００／
８００℃の有用熱がつくり出される。

【００４８】熱力学的データはモル比が０．８Ｓｎ／Ｎ
ａである１０倍低い活性（即ちａ＝１．５・１０^-3）の
ナトリウムが得られることを示し、これは２０ｋｇ・Ｓ
ｎ／ｋｇ・Ｎａの混合物に相当する。少くとも理論的に
は、このような混合物は約５００℃まで温度を上げるこ
とができる。従って６００℃の熱源から約１，０００か
ら１，１００℃の有用熱をつくり出すことができる。

【００４９】ナトリウムの蒸発エンタルピは９５０ｋｃ
ａｌ／ｋｇ、即ち９５０ｋａｌ／リットルで、これは特
に興味ある性質である。Ｎａ蒸気１ｋｇ当りの輸送熱流
束はスチームにより輸送されるものよりほとんど２倍大
きく、これはすべての有機化合物およびフレオン（登録
商標）の蒸気により輸送されるそれよりもはや１０倍大
きい。

【００５０】図５は硫黄とＮａの混合物ならびにこれら
の成分の異った硫化物に対する、対数座標におけるクラ
ペイロングラフｐ＝ｆ（Ｔ）で、図３および４のグラフ
と同じ方法で、このような混合物を作動流体とするヒー
トポンプをつくる可能性を理解するためにつくることが
できる。

【００５１】このように、純硫黄と硫化物組成物Ｎａ₂
Ｓ₄ を使うとき、ヒートポンプをつくり吸収器を４３７
／５４７℃で、そして蒸発器を２００℃で操作すること
ができることを、図５は明らかに示す。このような混合
物において溶媒が硫黄で溶質がナトリウムの場合、液体
硫黄の粘度に起因する問題は少量のヨウ素を添加するこ
とにより回避できる。

【００５２】この発明による作動流体を用いるヒートポ
ンプの多くの応用における参考を以下に記載する。 １．化学および準化学産業においては、４００／５００
℃において熱を使う（直火、または過熱蒸気により加熱
される）数多くの炉、反応器、分離器等があり、それら
は排出物を約１００／４００℃で排出する。

【００５３】理論的にはこの廃熱は使用可能であり、そ
れをその近くの他の装置に供給することによりこの受入
れ温度で使うか（しかしこれは両ユニットを結びその結
果それらの作業フレキシビリティーを低下する大きな不
利益をもつ）、あるいは発生したスチームを（またはそ
れを過熱して）、共通のプラントスチーム回路に導入す
るかしてそれがおこなわれるが、これもまた多くの不利
益を伴う。

【００５４】理想は流出物として放出したカロリーの取
入れ口に、それらをヒートポンプで価値を高めた後に再
投入することにより装置に戻すループをつくることであ
る。従ってユニットはその独立とフレキシビリティーを
維持する。

【００５５】いわゆる核反応器は最高約６５０／７５０
℃をもつことが知られている。しかしこの核熱の可能な
熱使用の棚卸し表は、それが真の“損失”（ｒｅａｌ
“ｈｏｌｅ”）に落下しそこには意味のある利用方法は
ないことを示した。応用の主分野は５００℃以下か
（油、有機化学および準化学）または９００℃以上（石
油精製における水蒸気分解塔、セメントキルン、ガラス
／セラミックの操業）である。

【００５６】このように１，０００ＭＷの核反応器の出
口に巨大なヒートポンプを置くことを予見することは可
能で、それは５００ＭＷの熱を９００／１１００℃で、
そして５００ＭＷの熱を３００／５００℃でつくり出
す。これは原子力産業に対し９００℃以上ですべての変
換を実行させることができ、そしてそれは現在は不可能
である。

【００５７】図６では高効率蒸気発生ボイラの製造に、
この発明による作動流体を例示的に応用する説明がなさ
れている。図６は液体金属Ｈｇ−Ｎａのペアを用い中圧
で操作される吸収式ヒートポンプの分離器Ｓと混合機Ｍ
を示す。分離器Ｓは発生器ＢとコンデンサＣとを組み込
み、混合器Ｍは蒸発器Ｅと吸収器Ａとを組み込む。

【００５８】図６の装置において、ベース４から燃焼を
維持する燃料が投入されるスチームボイラの燃焼室２を
見ることができる。この発明に従い、この燃焼室２は分
離器Ｓの発生器Ｂと直接結合しそのためそれは熱源とし
て働く。分離器Ｓは燃焼室２と、その中に再び圧力水が
３３０℃で入り３４２℃のスチーム状態で出て行く第一
水蒸発器６との間におかれる。

【００５９】この水が３５２℃で操作されるコンデンサ
Ｃを冷却する。混合機ステージＭは価値のない熱源、た
とえばボイラからの燃焼ヒュームにより供給され、その
カロリーは蒸発器に２０８℃で入り１９８℃で出る。分
離器のボイラＢは７９１から７６４℃で運転され、その
間コンデンサは３５２℃で、システムは７００ｍｍＨｇ
の圧力下にある。

【００６０】第一蒸発器には水が通され、それは３３２
から３４２℃に加熱される。混合機Ｍは１２ｍｍＨｇの
圧力下にあり、蒸発器は１８８℃で、吸収器は３５０か
ら３９８℃の間で働く。この有用な熱は、３４０℃の液
体で入り３８８℃のスチームで出て行く第二圧力水回路
に伝達される。このように、そこには２つのスチーム生
成があり、ひとつは分離器Ｓからの熱による３４２℃の
もので、他は混合機Ｍからの熱による３８８℃のもので
ある。

【００６１】最後に図７を参照すると、そこにはこの発
明による作動流体を用いた高効率熱原動所の記載があ
る。図７に見られるように、この装置は原動所ボイラの
燃焼室２と２つのスチームタービン８および１０との間
に、分離器Ｓと混合器Ｍとをもつ液体混合ヒートポンプ
を持つ。

【００６２】ダイアグラムは設備のそれぞれの構成要素
における受入れおよび排出温度を与え、燃焼室２は分離
器Ｓのボイラ−発生器Ｂを９００℃まで加熱し、後方の
コンデンサＣはスチームを５００℃で第一タービン８に
供給することを見ることができる。第一タービン８で膨
張した後、２００℃で出たスチームはヒートポンプの混
合機Ｍに再び投入されて、カロリーが５００℃まで回復
され、第二スチームタービン１０に投入される。

【００６３】２台のスチームタービンを使うのに代る変
形は、この方法で回収し５００℃まで回復されたスチー
ムを、単一のより大きいタービンに再投入することで構
成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】ヒートポンプの略図。

【図２】このシステムの操作サイクルのクラペイロン線
図またはグラフ。

【図３】水銀／ナトリウムヒートポンプのクラペイロン
線図またはグラフ。

【図４】ナトリウム／鉛またはナトリウム／スズヒート
ポンプのクラペイロングラフ。

【図５】硫黄／ナトリウムヒートポンプのクラペイロン
グラフ。

【図６】この発明によるヒートポンプを備えた高効率ボ
イラ。

【図７】この発明によるヒートポンプを備えた高効率熱
原動所のダイアグラム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ディミトリオス アントナカス フランス国エイクル アン プロバンス, ル ブケ／サンクエンタン スル ベイヨ ン（番地なし) (72)発明者 ガブリエル マルバック フランス国マノスク，シェマン ドゥ モ ン ドール（番地なし)

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 極めて高温、特に２００から１，０００
   ℃において操作される吸収式ヒートポンプ用作動流体で
   あって、その作動流体は少くとも２つの成分からなる混
   合物で、既知の方法によりヒートポンプの操作サイクル
   の間循環され、最初に分離器（発生器とコンデンサで形
   成される）を通り、そこで低濃度の溶質をもち“希薄
   液”といわれる溶液は蒸発−凝縮により、純粋のあるい
   はほとんど純粋の溶媒で構成される第一液相と、濃縮溶
   液で構成される第二液相に分離され、 ついで“混合器”（蒸発器と吸収器で形成される）を通
   り、そこで溶媒と濃縮溶液は希薄溶液を再形成するため
   に蒸発−凝縮により再混合され、 そして作動流体は少くとも２つの化学成分の混合物で構
   成され、その“溶媒”と呼ばれる第一成分は“溶質”と
   呼ばれる他の成分より混合物の温度において極めて高い
   揮発性をもち、混合物中のこれら化学成分のそれぞれの
   性質と比率は、混合物の蒸気圧が最も揮発性の化学成分
   単独の蒸気圧より、ポンプ中の作動流体の操作サイクル
   を通して十分低くなるように選ばれることを特徴とする
   作動流体。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の作動流体であって、化
   学成分が、濃縮および希薄溶液上の蒸気圧が純溶媒金属
   単独の蒸気圧より十分低いように選ばれた金属であるこ
   とを特徴とする作動流体。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の作動流体であって、揮
   発性溶媒金属が水銀で、そして単一の低揮発性溶質がナ
   トリウムであることを特徴とする作動流体。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の作動流体であって、溶
   質として使われる純ナトリウムの濃度が濃縮溶液中で水
   銀１ｋｇ当り０．１０〜０．２０ｋｇの溶質であり、揮
   発溶液中で水銀１ｋｇ当り０．０５〜０．１５ｋｇの溶
   質であることを特徴とする作動流体。
5. 【請求項５】 作動流体として水銀（揮発性溶媒）とナ
   トリウム（微揮発性溶質）との混合物を用いる第二のま
   たは熱輸送機タイプの吸収式ヒートポンプであって、３
   ００〜４５０℃の加熱源と最高温度２００℃の冷却源と
   の間で操作され、そして熱の１部を加熱源からより高温
   度にそれを上げることにより回収し、その温度上昇が最
   低２００℃、最高４００℃であることを特徴とするヒー
   トポンプ。