JPH06503413A - 二重コンデンサ結合による三重効果を持つ吸収冷却剤装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 二重コンデンサ結合による三重効果を持つ吸収冷却装置 発明の背景 本発明は一般に、改良された三重効果の吸収冷却装置および方法に関し、特に高 温コンデンサを中温および低温の両発生器と結合することによって得られる二重 コンデンサ結合と共に３つの発生器を利用するような装置に関し、それによって 改良された内部熱回復が得られ、かつ装置の熱効率が増大される。

本願発明は、米国エネルギー省、ビルディング・テクノロジー局によって与えら れた契約番号ＤＥ−ＡＣＯ５−８４−ＯＲ２１４００の下で米政府の支援によっ て作られた。米政府はこの発明の一定の権利を保有する。

装置作動熱源としての天然ガスやオイルのような、炭化水素燃料を利用する吸収 冷却装置は、近年著しい改良を経、装置の熱効率または性能係数（ＣＯＰ）を増 大させ、それによって炭化水素燃料による装置の操作上の経済性が改善された。

このような改良は、通常、典型的に放出器または発生器、コンデンサ、蒸発器お よび吸収器を互いに結合したものを含む単一効果の吸収装置を利用する基本的な 市販の吸収冷却装置に対して行われた。単−効果装置では、一般的に溶液対とし て知られる動作流体つまり冷却剤吸収溶液は、外部熱源である一般的な炭化水素 燃料の燃焼によって発生器内で加熱され、これにより、溶液から冷却剤を蒸発さ せて吸収液体を濃縮する。

濃縮された吸収液体は吸収器に戻される一方、蒸発した冷却剤はコンデンサ内で 液体に凝縮され、次に蒸発器内で蒸発されて所望の冷却効果を提供する。単一効 果の吸収冷却装置のＣＯＰは、典型的に約０．６〜０．７の範囲内にある。

吸収冷却装置のＣｏＰの増加は、二重効果の吸収装置の開発によって提供され、 この場合２つの発生器は第１発生器より高い温度と圧力で作動し得る第２発生器 と共に吸収器に結合される。この装置では、高温発生器は外部から加熱される一 方、第１発生器は、高温コンデンサにある高温発生器から蒸発した冷却剤の濃縮 中に除かれた熱により加熱される。この配列は両発生器の外部熱エネルギーを有 効に利用して、約１．０〜１，３までＣＯＰを増加させる。

二重効果の吸収冷却装置の改良は、異なる温度で作動する２個の別々であるが完 全な冷却剤吸収ユニットまたはループを利用する二重ループ吸収冷却装置の開発 によって提供されたが、一段と高い温度ループにある少なくともコンデンサは一 段と低い温度ループにある発生器と熱交換の関係にあって、低い温度ループ全体 を作動させる熱源を供給する。そのような二重ループ装置は、米国特許第４．５ ４２．６２８号に記載されており、かつ二重効果の吸収冷却装置のＣＯＰとほぼ 同じＣＯＰを有する。

米国特許第４．７３２．００８号に記載された三重効果の吸収冷却装置も、２つ の単一効果吸収回路を組合わせるが、この場合装置の構成要素は上記の二重ルー プ装置と異なるように配列されて蒸発器に所望の冷却効果を生じさせる外部から 供給される熱の３倍を利用する。

多効果吸収冷却装置の開発は三重効実装置も含んでおり、この場合３個の発生器 とコンデンサが利用される。

発生器は１個の吸収器に結合される一方、コンデンサは単一の蒸発器に個々結合 される。そのような３つの発生器配列を利用する典型的な三重効実装置は、米国 特許第４．５３１．３７４号に説明されている（第４４Ｇ図参照）。

３組の発生器及びコンデンサは、異なる温度および圧力で作動する。高温すなわ ち第３の発生器に外部の熱が加えられる一方、高温すなわち第３のコンデンサか らの除かれた熱を用いて中温すなわち第２の発生器が加熱される。また、中温す なわち第２のコンデンサからの濃縮の熱を用いて、低温すなわち第１の発生器を 加熱する。第１、第２、および第３のコンデンサからの凝縮された冷却剤は蒸発 器において蒸発され、所望の冷却効果を提供する。そのような三重効実装置のＣ ＯＰは約１．３であり、これは上述の二重効果および二重ループ、三重効実装置 によって提供される一段と高い熱効率に対応する。

発明の概要 本発明の１つの目的は、二重コンデンサ結合を利用する三重効果の吸収冷却装置 および方法を提供することによって吸収冷却装置の熱効率および経済性をさらに 増大させて熱の内部回復を改善し、それによって前述の米国特許第４．５３１． ３７４号に記載されたような３つの発生器型式の既知の三重効果吸収冷却装置に 勝る装置の熱効率を増加させることにある。

本発明のもう１つの目的は、そのような二重コンデンサ結合式三重吸収冷却装置 および方法を提供することであり、この場合溶液対は直列または並列流れ配列を 経て３つの発生器に送られる。

一般に、二重結合式コンデンサを具備する本発明の三重効果吸収冷却装置は、第 １、第２および第３の発生装置、第１、第２および第３のコンデンサ装置、蒸発 装置、ならびに吸収装置とが互いに作動するよう結合され、第１、第２および第 ３コンデンサ装置の各々が、第１、第２および第３の発生装置からの蒸発した冷 却剤を受けるようにされている。第３発生装置にある水および臭化リチウムのよ うな含有冷却剤吸収溶液を第１冷却剤蒸発温度まで加熱する装置が具備されてい る。第１熱交換装置は、第３コンデンサ装置および第２発生装置と共に作動する ように組み合わされ、第１冷却剤蒸発温度よりも低い第２冷却剤蒸発温度まで、 第２発生装置内の含有冷却剤吸収溶液を加熱する。第２熱交換装置は、第２コン デンサ装置および第１発生装置と共に作動するように組み合わされて、第１発生 装置にある含有冷却剤の吸収溶液に熱を供給する。第３コンデンサ装置内で凝縮 された液体冷却剤からの熱を、第２熱交換装置によって第１発生装置内の含有冷 却剤溶液に供給される熱と組み合わせる熱伝達装置が具備され、第１発生器にあ る含有冷却剤溶液を第２温度より低い第３冷却剤蒸発温度まで加熱する。

本発明の１つの実施例における熱伝達装置には、第３コンデンサ装置および第１ 発生装置と共に作動するように組み合わされた第３熱交換装置が含まれ、第２熱 交換装置によって供給されるような第１発生装置内の含有冷却剤溶液の加熱を補 う。第３コンデンサ装置には、第３コンデンサ装置が受ける蒸気冷却剤を液化す る蒸気凝縮装置と、液体冷却剤から熱を受けて抽出する蒸気凝縮装置に結合され た液体冷却装置との両方が含まれている。

本発明のもう１つの実施例における熱伝達装置には、第３コンデンサ装置からの 凝縮された冷却剤の流れを、第２コンデンサ装置が受ける組合わされた流れの前 に、第２発生装置からの蒸気冷却剤の流れと組合わせる装置が含まれる。凝縮さ れた冷却剤の流れと蒸気冷却剤の流れとを組合わせる装置には、それぞれ第２コ ンデンサ装置を第２発生装置に結合させる第１および第２導管装置があり、これ によってそこからの蒸気冷却剤の流れを受けるとともに、第３コンデンサ装置か らの凝縮された冷却剤の流れを第２発生装置からの蒸気冷却剤の流れと組合わせ る。

本発明の両実施例の操作における諸段階には、第３発生装置にある含有冷却剤溶 液を冷却剤蒸発の第１温度まで加熱する段階と、第２発生装置にある含有冷却剤 溶液を第１温度より低い第２冷却剤蒸発温度まで加熱する第３コンデンサ装置か らの熱を利用する段階と、第１発生装置にある含有冷却剤溶液を前記第２温度よ り低い第３冷却剤蒸発温度まで加熱する第２発生装置からの蒸気冷却剤によって 第２コンデンサ装置に供給される熱と共に第３コンデンサ装置からの熱を利用す る段階とが含まれる。

本発明のさらに他の目的は、説明しようとする具体的な実施例の理解により明白 になると思われ、または添付の請求の範囲に示されると思われ、そしてここには 参照されない各種の利点が実際に本発明の使用により当業者にとって明白である と思われる。

図面の簡単な説明 図１は、二重結合式コンデンサを利用する三重効果吸収冷却装置によって提供さ れかつ各種装置成分の熱力学関係を示す、本発明の第１実施例の略図である。

図２は、本発明の第１実施例の装置の略図であり、かつ二重結合式コンデンサを 含む三重効果の吸収冷却装置における成分の構造配列を示す。

図３は、二重結合式コンデンサを具備した三重効果吸収冷却装置の熱力学関係を 示す本発明の第２実施例の略図である。

図４は、二重結合式コンデンサを有する三重効果の吸収冷却装置に直接関連する 本発明の第２実施例の装置の略図であり、装置構成要素の構造配列を示す。

本発明の好適実施例は、図解および説明の目的で選ばれている。図解された好適 実施例は、それ自体で尽きたものとするものではなく、また本発明を図示された 明確な形に限定したりするように意図するものではない。好適実施例は、本発明 の原理およびその応用ならびに実際の使用を最も良く説明するように選ばれかつ 記載されており、それによって当業者は、意図される特定の使用に最も適するよ うに本発明を各種の実施例および改良において最良の状態で利用することができ る。例えば、図面に示されかつ以下に説明される実施例は望ましくは吸収器から の弱い冷却剤含有溶液の選択された部分を３つの各発生器に供給する並列流れ配 列を利用する。しかし、言うまでもなく、３つの発生器は吸収器に結合されて、 直列流れ配列においてそこからの弱い冷却剤含有溶液を受けとるようにすること ができる。また、図１および図２の実施例は３個のコンデンサから蒸発器に凝縮 された冷却剤を伝送する並列流れ配列を使用する一方、図３および図４の実施例 は第１および第２コンデンサから蒸発器に凝縮された冷却剤を伝送する直列流れ 配列を使用し、明らかに、いずれの実施例も凝縮された冷却剤を蒸発器に伝送す る直列または並列流れ配列を利用することができる。

発明の詳細な説明 上記に簡潔に説明した通り、本発明は二重結合式コンデンサを用いる三重効果吸 収冷却装置に関し、３つの発生器を利用する従来の三重効果装置に勝る熱効率の 改善を提供する。

以下に説明する本発明の２つの実施例は、同様な参照番号を用いることによって 識別された意義のある個数の同様なまたは基本的に同様な構成要素を利用する。

従って、１つの実施例の装置にあるすべての構成要素の説明は、同じ参照番号に より明確にされた他の装置の対応し、２つの実施例において同様に番号付けされ た異なるすべての点はそれらの説明とともに説明されている。

図１の圧力一温度線図を参照すると、本発明の三重効果、二重結合式コンデンサ 吸収冷却装置は、全体として１０で示されており、高温発生器すなわち第３発生 器１４と、中間温度発生器すなわち第２発生器１６と、低温発生器すなわち第１ 発生器１８とを含んでおり、これらの発生器は、これらから弱い冷却剤含有吸収 溶液の流れを受ける吸収器２０に結合されている。三重効果装置１０は、さらに 高温すなわち第３コンデンサ２２と、中間温度すなわち第２コンデンサ２４と、 低温すなわち第１コンデンサ２６とを含んでおり、これらのコンデンサは、それ ぞれパイプまたは導管によって第３、第２および第１発生器１４．１６及び１８ に結合されていて、発生器からの蒸発した冷却剤を受けて凝縮する。各コンデン サは、発生器と同−又はほぼ同一の圧力で作動しており、各コンデンサは発生器 から蒸発した冷却剤を受け取る。蒸発器２８はコンデンサに結合されていて、そ こから所望の冷却効果を上げる凝縮冷却剤を受けとる。蒸発器２８からの蒸発し た冷却剤は吸収器２０に移行して、発生器から吸収器２０に戻される濃縮吸収液 によって吸収されてサイクルが繰り返される。

従来の三重効果装置では、いったん冷却剤が液体に凝縮されると、それは蒸発器 に伝送される。しかし、図１および図２の第１実施例と図３および図４の第２実 施例とによって提供された本発明の三重効果装置は、従来の装置と異なり、高温 コンデンサにおいて凝縮された冷却剤のかなりの熱が、第１発生器を加熱するた めに抜き出される。本発明の第１実施例において、第３コンデンサ２２は２個の コンデンサ要素から成っており、第１要素はコンデンサ３０であり、これは第３ 発生器１４からの熱蒸発された冷却剤を凝縮するのに用いられ、この凝縮による 熱は第２発生器１６に伝送されて、その中にある冷却剤を沸とう除去つまり蒸発 させる。第３コンデンサ２２の第２要素は、コンデンサ３０から高温の凝縮液体 を受けるサブクーラ３２である。サブクーラ３２は第１発生器１８と熱交換関係 に結合されるので、コンデンサ３０からの高温液体に残っているかなりの熱が取 り出されて、第１発生器１８にある冷却剤含有の溶液を加熱するのに用いられる 。第３コンデンサ２２を第２発生器１６と第１発生器１８との双方に結合するこ とによって構成されるようなこの二重結合式コンデンサを利用することによって 、別の方法では失われる高温コンデンサからの凝縮された液体の熱の大部分は、 装置の熱効率を高めるために装置内において内部回復される。さらに、第３コン デンサで凝縮された液体からの熱の内部回復により、液体冷却剤を蒸発器２８に 導く前に、第３コンデンサからの液体冷却剤を冷却させるために以前要求された ような外部冷却のすべての必要性を回避したり又は著しく減少させることができ る。

本発明のいずれの実施例でも使用できる溶液対を形成するのに利用される冷却剤 および吸収剤は、望ましくは水および臭化リチウムであり、腐食抑制剤のような 各種添加物の使用を含む一切の適切に市販で入手し得る溶液対が本発明の実施に 利用することができる。

発生器１４．１６および１８は適当なパイプ配管または導管によって直列型また は並列型流れ配列のいずれかで吸収器２０に結合される。型式１系列の流れ配列 では、冷却剤含有の吸収溶液、すなわち典型的には弱い溶液と呼ばれるこの溶液 は、第１、第２および第３発生器１４．１６および１８を直列に通過し、次に吸 収器２０に戻る。

型式２系列の流れ配列では、弱い溶液がまず吸収器２０から第３発生器１４まで 通過し、次に、順に第２発生器１６と第１発生器１８を経て吸収器２０に戻る。

これらの型式系統の流れ配列のいずれも利用するには、各発生器にある含有冷却 剤溶液のすべてを通過させかつ加熱するのに必要な追加の要求のために冷却装置 の構造上の著しい出費が余儀なくされる。また、直列流れ配列に必要な各種発生 器内の増加した熱交換領域により、若干の循環損が生じる。したがって、含有冷 却剤溶液は、並列流れ配列を使用することによって３つの発生器１４．１６およ び１８に供給されることが望ましく、この場合、弱い溶液の選択された部分のみ が各発生器に送られる。この並列流れ配列は、装置成分のコストを大幅に引き下 げる。

しかし、弱い冷却剤含有の溶液を３つの発生器に供給する直列流れ配列を使用す ることによって実現し得る１つの重要な利益は、一段と低い発生器温度の利用が 可能になることである。ある条件の下で、直列流れ配列による一段と低い発生器 温度の使用が、並列流れ配列を用いることによって提供されるＣＯＰで実現され たわずかな利益よりまさるのは、特に、直列流れ配列における他のサイクル数が そのＣＯＰを改善するように変えられるからである。例えば、コンピュータ・モ デリング操作において、２０．２１および３１個の管をそれぞれ含む第１、第２ および第３発生器と共に７２個の管を持つ並列流れ配列を利用する本発明の２４ ０トン三重効実装置にある発生器の熱交換領域の大きさは、それぞれ１１５．４ ．１２１．２および１７８．９平方フイートである。弱い冷却剤含有溶液の８４ ９ボンド／分の流量によって、装置には１．６７１の計算されたＣＯＰと、最大 発生器温度４４９’Ｆとが供給される。

弱い冷却剤含有溶液の同一供給レートを有する３個の発生器（各発生器にある２ ４個の管−１３８，５平方フイート）の間の同一の７２個の管の等しい分布は、 計算されたＣＯＰの１．６８までのわずかな増加と、一段と低い最大発生温度４ ４２．７°Ｆを供給した。三重効実装置の同一サイズの直列型流れ配列を有し、 また同様な分布の管と弱い溶液供給レートを持つと、ＣＯＰは１．３８４となり かつ最大発生器温度は４４１−７’Ｆである。従って、並列流れ配列が直列流れ 配列を制して望ましいあいだは、本発明の二重コンデンサ結合の特徴が、直列型 または並列型のいずれかの流れ配列を使用することにより三重効実装置の熱効率 を増大させるのに有効であることを理解すべきである。

図２に示されるような本発明の第１実施例の装置では、第３発生器１４はシェル つまりハウジング３４の中に含まれて示されている。天然ガスまたはオイルのよ うな炭化水素燃料で作動するバーナ３６は、発生器ハウジング３４に送られる弱 い冷却剤含有溶液と熱交換関係にある高温の液体の流れを供給するのに用いられ る。弱い溶液の外部からの加熱は、第３発生器１４の基部において吸収剤から冷 却剤を蒸発つまり除去を行って吸収剤を濃縮するのに十分な程度で足りる。第３ 発生器１４において考えられる程度の含有冷却剤溶液の外部加熱は、弱い溶液を 約３６０〜５００’Ｆの範囲内の温度まで加熱することによって供給されるが、 約４２５°Ｆが実現される典型的な温度であり、５００’Ｆが望ましい温度であ る。弱い溶液を約４００’Ｆ以上の温度まで加熱すると、腐食の問題が生じて、 高温となる構成部品の組立てにおいてモネルメタルのような防食材料の使用を必 要とする。高温発生器１４において弱い溶液の蒸発によって生じる蒸発冷却剤は 、導管４２を経て、コンデンサ３０、つまり、第３コンデンサ２２の２つの要素 の第１要素であって第２発生器１６のハウジング４４内に含まれる第１要素を構 成する導管のコイル状部分に流れ込む。コンデンサ３０内で凝縮冷却剤蒸気から 取り出された凝縮熱は、第２発生器１６の中の弱い冷却剤含有溶液に伝えられて その中に含まれる冷却剤を蒸発させる。コンデンサ３０内の冷却剤蒸気の凝縮に よって生じる熱凝縮または液体冷却剤は、約３００〜３６０°Ｆの範囲内の温度 であり、さらに、導管４８を経て、サブクーラ３２、つまり、コンデンサ２２の ２つの要素の第２要素であってコンデンサ３０および第３発生器１４と同じ圧力 である第２要素を構成する導管のコイル状部分に送られる。コイル状導管から構 成されるサブクーラ３２は第１発生器１８のハウジング５０の内部に含まれるの で、高温コンデンサ３０から放出される高温液体のかなりの熱が、第１発生器１ ８で使用される弱い溶液にそのような熱を転移させることによって内部で回復で きる。サブクーラ３２を介して第１発生器１８内での熱冷却剤液体から弱い溶液 への熱転移を、第２発生器１６から出された蒸発性冷却剤の凝縮によって供給さ れる凝縮熱と組合せて使用すると、第１発生器１８にある弱い溶液の一部が蒸発 する。第２発生器１６からの高温の冷却剤蒸気は、導管５４を経て、ハウジング ５０内に含まれる第２コンデンサ２４に通される。

典型的な例としては、第１発生器１６内の弱い溶液は、冷却剤を除去するだけの 約１８０°〜２１０°Ｆの範囲内の温度まで加熱される。

サブクーラ３２から出された比較的冷たい液体冷却剤は、約１８０°〜２１０° Ｆの範囲内の温度にあり、導管５６、減圧器または流量制限器５８、膨張弁５９ 、および噴霧ヘッド６０を経て、蒸発器−吸収器ハウジング６２に含まれる蒸発 器２８に流れる。サブクーラ３２から出された液体の温度近くに対応する温度に あるコンデンサ２４からの凝縮された冷却剤は、流量制限器６６を含む導管６４ を経て、次に導管５６に流れ込むが、この場合それは噴霧ヘッド６０から蒸発器 ２８に送られるようにサブクーラからの冷却剤液体と組み合わされる。

第１コンデンサ２６は第１発生器１８のハウジング５０内に含まれていて、デミ スタ装置６８を通して第１発生器１８結合される。第１発生器１８内に放出され た蒸発冷却剤はデミスタ装置６８を通過し、７４で示されかつ吸収冷却装置に従 来使用されたような水冷却のような外部冷却源に導管７２によって接続された熱 交換コイル７０により液体に凝縮される。第１コンデンサ２６を出る凝縮された 冷却剤は約７５°〜１００°Ｆの温度にあり、かつ導管７６を経て導管５６に伝 えられ、ここでそれはサブクーラ３２および第２コンデンサ２４からの液体と混 合されて、結合された流れとして噴霧ヘッド６０を経て蒸発器２８に送られる。

蒸発器に噴霧された液体冷却剤の蒸発により、約３５°〜５０°Ｆの温度まで冷 却剤が冷却されるが、その冷却効果は、８２の熱交換によって示される冷却デバ イスの予想される適当な作動負荷と熱交換の関係にあるように配置された蒸発器 コイル８０を使用することによって蒸発器から抜き取ることができる。導管８３ およびポンプ８４は、蒸発器コイル８０を通して水のような熱転移媒体を循環さ せる。

蒸発器にある冷却剤の蒸発を強めるために、蒸発器内の冷却剤液体は、ポンプ８ ８および噴霧ヘッド９０を含む導管８６を使用することによって蒸発器２８を通 して再循環される。

蒸発器２８にある冷却剤蒸気は、吸収器２０から蒸発器２８を分離させる垂直仕 切部分９２にある開口９１を通って、ハウジング６２の吸収器２０区分に流れ込 む。

次にこの冷却剤蒸気は、３つの発生器に送り込まれる吸収剤溶液を薄めたり弱め たりするために吸収器２０に含まれる濃縮された吸収剤液体によって吸収される 。吸収器２０にある吸収剤溶液によって冷却剤蒸気の吸収を容易にするために、 理想的な冷却塔７４から水のような冷たい液体を、導管９６を介して吸収器２０ 内に置かれたコイル９４を通じて循環する。導管９６には、冷却塔７４から第１ コンデンサ２６へ冷却剤を循環させるのに用いられるものとしても示された適当 な循環ポンプ９８が設けられている。

弱い溶液は吸収器２０の基部から出され、発生器１４．１６および１８を通って 循環されて、吸収剤から冷却剤を蒸発及び除去するとともに濃縮吸収液体を吸収 器２０に戻す。上記に指摘した通り、吸収器からの弱い溶液の循環は直列流れ（ 型１および２）または並列流れによって供給されるような３つの方法のいずれに よっても達成することができ、並列流れ循環装置の使用は本発明の三重効果二重 コンデンサ結合式吸収冷却装置において望ましい。吸収器２０から発生器１４． １６および１８への含有冷却剤溶液を分布させる並列流量回路、ならびに発生器 からの濃縮された吸収液の戻りは図２に示されている。この並列流量回路には、 吸収器の基部から適当なポンプ１０２を経て第１発生器１８の噴霧ヘッド１０４ へ放出される冷却剤含有溶液を送る導管１００が含まれる。この導管１００には 、吸収器２０と第１発生器１８との間の位置で、第３発生器１４と第２発生器１ ６の噴霧ヘッド１１０および１１２にそれぞれ結合された導管１０６および１０ ８が交わっている。第３、第２、および第１発生器１４．１６および１８に生じ た濃縮吸収剤溶液は別々の導管１１４．１１６および１１８を経て吸収器２０に 戻されているのが示されている。また、これらの導管１１４．１１６および１１ ８には、蒸発器−吸収器ハウジング６２内においてそれらの端に噴霧ヘッド１２ ０．１２２および１２４を備えるのが示されている。

しかし、別々の導管１１４．１１６および１１８は、吸収器２０の近くで結合さ れて吸収器ハウジング内に単一の噴霧ヘッドを備えることが望ましい。熱交換器 １２６．１２８および１３０は、また、導管１０６と１１４との間、導管１０８ と１１６との間、および導管１００と１１８との間の一定の場所で並列回路に構 成されており、その結果、熱は発生器から放出された濃縮吸収剤液体から発生器 に入る弱い溶液に転移される。そのような熱交換配列は、発生器にある冷却剤の 蒸発を必要とする溶液加熱の程度、および吸収器２０に入る濃縮された吸収剤液 体の冷却の程度を減少させ、それによって装置の熱効率を増大させる。

本発明の並列流れおよび二重コンデンサ結合を利用する第１および第２実施例の 動作において、吸収器２０から発生器までの弱い溶液の分配は、装置が高レベル の効率を与えるような方法で行われることが望ましい。例えば、第３発生器１４ は弱い溶液の約４０〜４５％の範囲内（望ましくは約４２．５％）のあらかじめ 選択された量を受け取り、第２発生器は弱い溶液の約２５〜３５％の範囲内（望 ましくは約３０％）のあらかじめ選択された量を受け取り、そして第１発生器は 弱い溶液の約２５〜３０％の範囲内（望ましくは約２７．５％）のあらかじめ選 択された量を受ける。所望レベルの効率を提供するようにあらかじめそのような 割合に選択された発生器内の弱い溶液を使用することによって、図２および図４ に示す並列流れ配列が、上記の通り、約４４３°Ｆの最大発生器温度で約１．６ ８の算出されたＣＯＰを提供する。

このＣＯＰは、二重コンデンサ結合を使用しかつ最大発生器温度約４４２°Ｆを 有する直列流れ三重効果冷却装置で得られる約１．３８のＣＯＰを約２０％こえ た増加を意味する。一方、そのような直列流れ装置は、並列流れ装置のように有 効ではないが、既知の従来の三重効果、３発生器、直列流れ装置を超えるＣＯＰ の約９％の増加を提供する。

図３の圧力一温度線図は、１３２で概略水された本発明の第２実施例の三重効果 、二重結合式コンデンサ吸収冷却装置を示しており、この装置は、第３発生器１ ４と、第２発生器１６と、吸収器２０に結合される第１発生器１８とを含み、こ れらの発生器は図１および図２の実施例に似た方法で含有冷却剤吸収溶液を吸収 器２０から受け取る。三重効果装置１３２は、また、第３コンデンサ１３４と、 第２コンデンサ１３６と、第１コンデンサ２６とを含んでおり、これらは、それ ぞれ第３、第２、および第１発生器１４．１６および１８に結合されていて、発 生器からの蒸発された冷却剤を受けとって凝縮させる。図１および図２の実施例 と同様に、各コンデンサは、蒸発した冷却剤を受ける発生器と同じ圧力またはほ ぼ同じ圧力で作動する。コンデンサは蒸発器２８に直列に結合されていて、それ に凝縮された冷却剤を送り、所望の冷却効果を与える。

本発明の図３および図４の実施例によると、第３コンデンサ１３４は、第３発生 器１４からの熱蒸発された冷却剤を凝縮させるように用いられており、この凝縮 熱は第２発生器１６に移されてその中にある冷却剤を沸とう除去つまり蒸発させ る。第３コンデンサ１３４からの凝縮された冷却剤の流れは、第２発生器１６か らの蒸発した冷却剤が第２コンデンサ１３６に達する前に、適当な圧力減少装置 を経てその蒸発した冷却剤と混合される。

この冷却剤の混合された流れは第２コンデンサ１３６を通過するが、この第２コ ンデンサ１３６は第１発生器１８と含有冷却剤溶液と熱交換関係にあるので、第 ３コンデンサ１３４からの高温の凝縮された冷却剤に残るかなりの熱を取り出す ことができ、また、第２発生器１６からの蒸発冷却剤の熱と共に使用して第１発 生器の冷却剤含有溶液を加熱することができる。従って、第３コンデンサ１３４ からの凝縮された冷却剤の流れと、第２発生器１６からの蒸発冷却剤とを組み合 わせることにより、他の方法では失われる高温コンデンサ１３４からの凝縮され た液体の大量の熱の回復することができ、これにより装置の熱効率が高まる。さ らに、第３コンデンサ１３４から放出される凝縮された液体の熱の内部回復によ り、液体冷却剤を蒸発器２８に導く前に、第３コンデンサ１３４からの液体冷却 剤を冷却するために前もって必要とされるような一切の外部冷却要求が不要にな るか又は大幅に省くことができる。

図４に示すような本発明の第２実施例の装置においては、第３発生器１４にある 弱い冷却剤含有溶液を外部加熱および弱い冷却剤含有溶液からの冷却剤の蒸発中 に生じた温度は、図１および図２の実施例のものに似ている。

高温発生器１４から放出された蒸発冷却剤は、導管４２を通って、第２発生器１ ６のハウジング４４内に含まれる第３コンデンサ１３４を構成する導管のコイル 状部分に流れ込む。第３コンデンサ１３４にある冷却剤蒸気の凝縮によって生じ る熱凝縮された冷却剤の流れは、約３００°〜３６０’Ｆの範囲内の温度であり 、第３コンデンサ１３４から導管１３８に放出され、その導管１３８は、導管５ ４に接続されていて、蒸発冷却剤を策２発生器１６から第１発生器１８のハウジ ング５０に含まれる第２コンデンサ１３６へ送るのに用いられている。この導管 ５４と導管１３８との接続を通じて、高温コンデンサ１３４からの熱凝縮された 冷却剤は、第２発生器１６からの蒸発冷却剤と組み合わされる。

第３コンデンサ１３４から導管１３８を通じて放出される凝縮された冷却剤流れ の圧力は、第２発生器１６から導管５４を通じて放出される蒸発冷却剤の流れの 圧力よりも高い。従って、導管１３８と５４との間の接合点でこれらの流れを効 果的に組み合わせるために、固定オリフィス板のような適当な減圧装置１４０が 導管１３８の中に置かれており、望ましくは導管５４との接合点近くの場所であ り、これにより、導管１３８から放出された凝縮冷却剤の圧力を導管５４の蒸発 冷却剤と同じ又はほぼ同じ圧力に減少させる。

この第２実施例においては、導管５４のコイル部分によって構成されるような第 ２コンデンサ１３６からの凝縮された冷却剤は、減圧装置６６を含む導管６４を 通って放出され、次に、第１コンデンサ２６から放出される導管７６の凝縮され た冷却剤と組合わされて導管５６を通って蒸発器２８に送られる。

図３および図４の実施例においては、第３、第２、および第１発生器１４．１６ および１８に生じた凝縮吸収液体は、導管１４１を形成するように直列接合され た導管１１４．１１６および１１８を経て吸収器２０に戻され、導管１４１は、 蒸発−吸収ハウジング６２においてその端に噴霧ヘッド１４２を備える。熱交換 器１２６．１４４および１４６はまた濃縮吸収剤用のこの戻し回路に設けられて いて、それぞれ、導管１０６と１１４との間、導管１０８と１１６との間、およ び導管１００と１１８との間の一定の場所に置かれており、これにより、熱は、 発生器から放出された濃縮吸収液体から発生器に流入する弱い溶液に移される。

これらの熱交換器１４６および１４４は基本的には図１および図２の熱交換器１ ２８および１３０に対応するが、ただし第３発生器１４および第２発生器１６か らの濃縮された吸収剤が熱交換器１４４を通って流れ、またすべての３つの発生 器からの濃縮された吸収剤が熱交換器１４６を通って流れる場合は除く。

上述の通り、第２実施例のための動作温度および圧力は、第１実施例のものと同 じまたはほぼ同じであり、これらの実施例が相互に異なる点は主として、二重結 合式コンデンサに用いられる機構にある。従って、二重結合式コンデンサ機構お よび弱い溶液と濃縮された吸収剤との間で使用される熱交換配列を除き、図３お よび図４の実施例の残りの部分は図１および図２の実施例に構造的に似ているこ とが望ましい。

本発明は改良された三重効果吸収冷却装置を提供するものであり、これによって 多数もしくは高価又はその双方の装置改造を伴うことなく、既知の三重効果吸収 冷却装置をこえたＣＯＰの大幅な増加を生じさせる。さらに、並列供給列を用い る三重効果吸収冷却装置のサイズおよびコストは、直列供給配列を用いる同様な 装置の場合よりかなり小である。三重効果、二重結合式コンデンサ吸収冷却装置 のもう１つの利点は、弱い冷却剤含有溶液の３つの発生器に対する最適な分配が 、装置の負荷が変化する際に又は冷却塔水の温度が変化する際にほぼ一定に保た れる点にある。従って、本装置は最適な装置効率を保つために上述のように要求 される弱い溶液の流れ及び分配を制御する複雑なバルブ操作を必要としない。

田 〜 田

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　二重結合コンデンサを持つ多効果吸収冷却装置であって、 第１、第２および第３発生装置と、第１、第２および第３コンデンサ装置と、蒸 発装置と、吸収装置とが互いに作動するよう結合され、前記第１、第２および第 ３コンデンサ装置が、蒸発した冷却剤を凝縮する前記第１、第２および第３発生 装置からそれぞれ蒸発した冷却剤を受け取るようにされた各装置と、前記第３発 生装置にある含有冷却剤吸収溶液を第１冷却剤蒸発温度まで加熱する装置と、 前記第３コンデンサ装置および第２発生装置と共に作動するように組合わされて 、前記第２発生装置にある含有冷却剤吸収溶液を前記第１温度より低い第２冷却 剤蒸発温度まで加熱する第１熱交換装置と、前記第２コンデンサ装置および第１ 発生装置と共に作動するように組合わされて、前記第１発生装置にある含有冷却 剤吸収溶液に熱を供給する第２熱交換装置と、 前記第３コンデンサ装置で凝縮された冷却剤からの熱を、前記第２熱交換装置に より前記第１発生装置内の含有冷却剤溶液に供給された熱と組合わせて、該第１ 発生装置内の含有冷却剤溶液を前記第２温度よりも低い第３冷却剤蒸発温度にま で加熱する熱移動装置とを含む、ことを特徴とする多効果吸収冷却装置。 ２　請求項１記載の二重結合式コンデンサを持つ多効果吸収冷却装置において、 前記第１、第２および第３発生装置は相互に異なる温度および圧力で作動する、 ことを特徴とする多効果吸収冷却装置。 ３　請求項１記載の二童結合式コンデンサを持つ多効果吸収冷却装置において、 前記第１、第２および第３発生装置は前記吸収装置と直列または並列流れ配列の 内の１つに結合されていて含有冷却剤吸収溶液をそこから受ける、ことを特徴と する多効果吸収冷却装置。 ４　請求項３記載の二重結合式コンデンサを持つ多効果吸収冷却装置において、 前記第１、第２および第３発生装置は前記吸収装置と直列または並列流れ配列の 内の１つに結合されてその中にある濃縮された吸収溶液を送り、また熱交換装置 は直列または並列流れ配列に作動するように組合わされて、濃縮された吸収溶液 からの熱を冷却含有溶液に移す、ことを特徴とする多効果吸収冷却装置。 ５　請求項１記載の二重結合式コンデンサを持つ多効果吸収冷却装置において、 前記第１、第２および第３発生装置は前記吸収装置に並列に結合されていて、各 発生器に含有冷却剤吸収溶液の選択された部分を供給する、ことを特徴とする多 効果吸収冷却装置。 ６　請求項５記載の二重結合式コンデンサを持つ多効果吸収冷却装置において、 前記第１、第２および第３発生装置は、おのおの、前もって選択された量の含有 冷却剤溶液を前記吸収装置から受けるようにされ、前記前もって選択された量は 第１、第２および第３発生装置についてそれぞれ約２５〜３０％、約２５〜３５ ％、および約４０〜４５％の範囲内である、ことを特徴とする多効果吸収冷却装 置。 ７　請求項１記載の二重結合式コンデンサを持つ多効果吸収冷却装置において、 前記第１温度は約３６０°〜約５００°Ｆの範囲内にあり、前記第２温度は約３ ００°〜約３６０°Ｆの範囲内にあり、かつ前記第３温度は約１８０°〜２１０ °Ｆの範囲内にある、ことを特徴とする多効果吸収冷却装置。 ８　請求項１記載の二重結合式コンデンサを持つ多効果吸収冷却装置において、 前記熱移動装置は、第３コンデンサ装置及び第１発生器と組合わされて作動して 、前記第２熱交換装置により供給される第１発生器内の含有冷却剤溶液の加熱を 補う第３熱交換器装置を構成する、ことを特徴とする多効果吸収冷却装置。 ９　請求項８記載の二重結合式コンデンサを持つ多効果吸収冷却装置において、 前記第３コンデンサ装置は、該第３コンデンサ装置が受けた蒸発した冷却剤を液 化するために凝縮する蒸気凝縮装置と、該蒸気凝縮装置に結合されて液体冷却剤 からの熱を受けてかつ抽出する液体冷却装置との両方を含む、ことを特徴とする 多効果吸収冷却装置。 １０　請求項９記載の二重結合式コンデンサを持つ多効果吸収冷却装置において 、前記蒸気凝縮装置は第１熱交換装置を構成し、かつ前記液体冷却装置は第３熱 交換装置を構成する、ことを特徴とする多効果吸収冷却装置。 １１　請求項１０記載の二重結合式コンデンサを持つ多効果吸収冷却装置におい て、液体冷却装置が受けた液体冷却剤は前記第２温度と実質的に同じ温度であり 、かつ前記液体冷却装置により液体冷却剤から抽出された熱は前記第１発生装置 を前記第３温度まで加熱するために前記第２熱交換装置からの熱と組合わせて使 用される、ことを特徴とする多効果吸収冷却装置。 １２　請求項１記載の二重結合式コンデンサを持つ多効果吸収冷却装置において 、前記熱移動装置は前記第３コンデンサ装置からの凝縮された冷却剤を前記第２ コンデンサ装置装置が受ける前に前記第２発生装置からの蒸発した冷却剤と組合 わせる装置を含む、ことを特徴とする多効果吸収冷却装置。 １３　請求項１２記載の二重結合式コンデンサを持つ多効果吸収冷却装置におい て、前記第２コンデンサ装置は第１導管装置によって前記第２発生装置に結合さ れてそこからの蒸発した冷却剤の流れを受け取り、また第２導管装置は前記第３ コンデンサ装置を前記第１導管装置に結合して前記第３コンデンサ装置からの凝 縮された冷却剤の流れを前記第２発生装置からの蒸発した冷却剤の流れと組合わ せる、ことを特徴とする多効果吸収冷却装置。 １４　請求項１３記載の二電結合式コンデンサを持つ多効果吸収冷却装置におい て、減圧装置が前記第２導管装置と共に作動するように組合わされていて、前記 第２導管装置内の凝縮された冷却剤の圧力を、凝縮された冷却剤と蒸発した冷却 剤との流れを結合する前に、前記第１導管装置内の蒸発した冷却剤の圧力と実質 的に同じ圧力まで減少させる、ことを特徴とする多効果吸収冷却装置。 １５　請求項１４記載の二重結合式コンデンサを持つ多効果吸収冷却装置におい て、前記減圧装置は、前記第２導管装置と前記第１導管装置との結合部に隣接す る前記第２導管装置内に置かれるオリフィス装置によって構成される、ことを特 徴とする多効果吸収冷却装置。 １６　請求項１４記載の二重結合式コンデンサを持つ多効果吸収冷却装置におい て、結合された冷却剤の流れの温度が実質的に前記第２温度と同じである、こと を特徴とする多効果吸収冷却装置。 １７　共に作動するように結合された第１、第２および第３発生装置およびコン デンサ装置、蒸発装置、並びに吸収装置を含み、第１、第２および第３コンデン サ装置がそれぞれ前記第１、第２および第３発生装置から高温の蒸発した冷却剤 を受けて凝縮する多効果吸収冷却装置を作動させる方法であって、 前記第３発生装置にある含有冷却剤吸収溶液を第１温度まで加熱してその中にあ る冷却剤を蒸発させる段階と、 前記第２発生装置にある含有冷却剤吸収溶液を前記第１温度より低い第２冷却剤 蒸発温度まで加熱するために前記第３コンデンサ装置からの熱を利用する段階と 、 前記第２発生装置からの蒸発した冷却剤によって前記第２コンデンサ装置に供給 される熱とともに前記第３コンデンサ装置からの熱を利用して、前記第１発生装 置にある含有冷却剤吸収溶液を前記第２温度より低い第３冷却剤蒸発温度まで加 熱する段階とを含む、ことを特徴とする方法。 １８　請求項１７記載の多効果吸収冷却装置を作動させる方法において、前記含 有冷却剤吸収溶液は水および臭化リチウムを含む、ことを特徴とする方法。 １９　請求項１７記載の多効果吸収冷却装置を作動させる方法において、前記第 １、第２および第３発生装置を前記吸収装置と直列または並列流れ配列の内の１ つに結合して、前記吸収装置からの含有冷却剤吸収溶液を前記各発生装置に供給 する段階を含む、ことを特徴とする方法。 ２０　請求項１９記載の多効果吸収冷却装置を作動させる方法において、第１、 第２および第３発生装置を前記吸収装置と直列または並列流れ配列の内の１つに 結合させて、前記各発生装置からの濃縮された冷却剤吸収溶液をその吸収装置に 送る段階と、含有冷却剤吸収溶液と熱交換する濃縮された冷却剤吸収溶液を通過 させて前記各発生装置が受け取る前に含有冷却剤吸収溶液を加熱する段階を含む 、ことを特徴とする方法。 ２１　請求項１７記載の多効果吸収冷却装置を作動させる方法において、前記第 １、第２および第３発生装置は前記吸収装置と並列流れ配列に結合されていて含 有冷却剤吸収溶液をそこから受け、さらに、前記吸収装置から前記第１、第２お よび第３発生装置に供給される全冷却剤溶液の約２５〜３０％、約２５〜３５％ 、および約４０〜４５％の範囲内の含有冷却剤吸収溶液のあらかじめ選択された 量を第１、第２および第３発生装置のそれぞれに供給する段階を含む、ことを特 徴とする方法。 ２２　請求項１７記載の多効果吸収冷却装置を作動させる方法において、前記第 １温度は約３６０°〜約５００°Ｆの範囲内にあり、前記第２温度は約３００° 〜約３６０°Ｆの範囲内にあり、また前記第３温度は約１８０°〜２１０°Ｆの 範囲内にある、ことを特徴とする方法。 ２３　請求項１７記載の多効果吸収冷却装置を作動させる方法において、前記第 ２コンデンサ装置に供給される熱と共に前記第３コンデンサ装置からの熱を利用 する前記段階は、前記第３発生装置から前記第３コンデンサ装置内に受けた蒸発 した冷却剤を液化する凝縮段階と、前記第１発生装置にある含有冷却剤吸収溶液 を加熱することによって前記第３コンデンサ装置からの凝縮された液化冷却剤か ら熱を抽出する段階とから提供される、ことを特徴とする方法。 ２４　請求項２３記載の多効果吸収冷却装置を作動させる方法において、前記第 ３コンデンサ装置にある蒸発した冷却剤の凝縮によって前記第２発生装置にある 含有冷却剤吸収溶液を前記第２温度まで加熱する熱が与えられ、前記第３コンデ ンサ装置からの凝縮された液体冷却剤から抽出された熱によって前記第１発生装 置にある含有冷却剤吸収溶液を前記第３温度まで加熱するのに用いられる熱の一 部が与えられ、また前記第２コンデンサ装置からの熱が前記第１発生装置にある 含有冷却剤吸収溶液を前記第３温度まで加熱する熱の一部と共に使用される、こ とを特徴とする方法。 ２５　請求項１７記載の多効果吸収冷却装置を作動させる方法において、前記第 ２コンデンサ装置に供給される熱と共に前記第３コンデンサ装置からの熱を利用 する段階が、前記第３コンデンサ装置からの凝縮された冷却剤の流れを前記第２ コンデンサ装置による蒸発した冷却剤の受入れ前に前記第２発生装置からの蒸発 した冷却剤の流れと結合することによって提供される、ことを特徴とする方法。 ２６　請求項２５記載の多効果吸収冷却装置を作動させる方法において、前記第 ３コンデンサ装置からの凝縮された冷却剤の流れの圧力を、冷却剤の流れを結合 する前に、ほぼ前記第２発生装置からの蒸発した冷却剤の流れの圧力まで減少さ せる段階を含む、ことを特徴とする方法。