JPH07294055A - Rotary absorption heat pump - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 回転吸収式熱ポンプ組立体の提供。
【構成】 本組立体は、発生器(2)、凝縮器(3)、
蒸発器(4)、吸収剤冷却器(5)、及び吸収器(1)
からなり、これらは、高効率で作動特性が優れた吸収型
熱ポンプの構成要素として機能吸収器(1)は、発生器
(2)に対して端と端とを突き合わせた関係で配置さ
れ、この発生器と連通している。凝縮器(3)及び蒸発
器(4)は、吸収器(1)及び吸収剤冷却器(5)の外
側で端と端とを向き合わせて吸収器及び吸収剤冷却器と
同心であり且つ半径方向に間隔を隔てられて配置されて
いる。
(57) [Summary] [Purpose] To provide a rotary absorption heat pump assembly. [Structure] The assembly includes a generator (2), a condenser (3),
Evaporator (4), absorbent cooler (5), and absorber (1)
The functional absorber (1) is arranged in end-to-end relationship with the generator (2) as a constituent element of an absorption heat pump having high efficiency and excellent operating characteristics. It is in communication with this generator. The condenser (3) and the evaporator (4) are end-to-end outside the absorber (1) and the absorber cooler (5) and are concentric with the absorber and the absorber cooler and have a radius Are spaced apart in the direction.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】冷却機及び製氷機として使用され
た吸収冷凍機は、本世紀の良好な部分によって、同様の
能力の蒸気圧縮機を日付よりも早くする。電気が一般に
使用されるようになってから、及びクロロフルオロカー
ボン冷媒の導入に伴って、蒸気圧縮機がこれに取って代
わったが、吸収冷凍機が市場から完全に無くなったわけ
ではない。1950年代から、室内空調を行うように製
造された蒸気圧縮機は、夏期に冷房を行うだけでなく、
冬期に暖房を行い、これによって真の熱ポンプの特徴を
備えた。かくして、熱ポンプは、回転吸収式熱ポンプ
(RAHP)及び蒸気圧縮熱ポンプ(VCHP)の二つ
の種類に分類される。BACKGROUND OF THE INVENTION Absorption chillers used as chillers and ice makers, by the good part of this century, make vapor compressors of similar capacity faster than date. Although vapor compressors have replaced it since electricity has become commonplace and with the introduction of chlorofluorocarbon refrigerants, absorption refrigerators have not been completely removed from the market. Since the 1950s, vapor compressors manufactured to perform indoor air conditioning not only cool in the summer,
It heats up in the winter months, which gives it the character of a true heat pump. Thus, heat pumps are classified into two types, rotary absorption heat pumps (RAHPs) and vapor compression heat pumps (VCHPs).
【0002】[0002]
【従来の技術】市場において最初のうちは非常に高かっ
たVCHPの評価は、次第に変わってきた。世界は、エ
ネルギの保存に関し、特に、1970年代の中頃に起こ
ったエネルギ価格の大きな上昇から、更に誠実に努める
ようになってきた。今日では、経済的な収支の均衡の観
点から吸収冷凍プロセスの評価が高くなってきている。
これは、低級廃熱効率を使用できるためである。The reputation of VCHP, which was initially very high in the market, has changed over time. The world has become more sincere in its efforts to conserve energy, especially since the huge rise in energy prices that occurred in the mid-1970s. Nowadays, the absorption refrigeration process is highly evaluated from the viewpoint of economic balance.
This is because lower waste heat efficiency can be used.
【0003】更に、クロロフルオロカーボン(CFC)
が地球のオゾン層に及ぼす破壊的挙動が認識されるに従
って、VCHPで使用するための冷媒のこれまでの理想
的な地位が失われ、かくして、吸収冷凍プロセスに対す
る評価が益々高まるに到っている。Further, chlorofluorocarbon (CFC)
With the recognition of the destructive behavior of terrestrial ozone on the earth's ozone layer, the traditional position of refrigerants for use in VCHP has been lost, thus increasing the appreciation for absorption refrigeration processes. .
【0004】RAHPは、作動サイクル及びその構造の
両方の点で従来のVCHPとは異なっている。RAHP
及びVCHPの共通の構成要素は、蒸発器及び凝縮器で
あるが、それ以外に類似した構成要素はない。VCHP
では、蒸発器で発生した蒸気の圧力を機械的ポンプで高
め、凝縮器で更に高い圧力で冷却され且つ液化される。
その後、サイクルを完了するため、蒸発器に戻される。
RAHPでは、蒸発器で発生した冷媒蒸気は、吸収器と
呼ばれる構成要素内に配置された潮解性材料に吸収され
る。希釈された潮解性材料は、次いで、発生器と名付け
られた構成要素に移送され、この構成要素内で冷媒蒸気
を材料から分離し、熱を加えることによって冷媒蒸気の
圧力を高める。その後、高圧の蒸気は凝縮器に差し向け
られ、サイクルを完了するために蒸発器に戻される前に
この凝縮器で冷却され且つ液化される。RAHP differs from conventional VCHP both in terms of cycle of operation and its structure. RAHP
And VCHP have common components, the evaporator and the condenser, but no other similar components. VCHP
Then, the pressure of the vapor generated in the evaporator is increased by a mechanical pump, and the condenser is cooled and liquefied at a higher pressure.
It is then returned to the evaporator to complete the cycle.
In RAHP, the refrigerant vapor generated in the evaporator is absorbed by the deliquescent material located in a component called the absorber. The diluted deliquescent material is then transferred to a component termed a generator in which it separates the refrigerant vapor from the material and adds heat to increase the pressure of the refrigerant vapor. The high pressure vapor is then directed to a condenser where it is cooled and liquefied before being returned to the evaporator to complete the cycle.
【0005】本質的には、RAHPの吸収器、発生器、
及び潮解性材料即ち吸収剤がVCHPの機械式圧縮機に
代わるのである。VCHPの圧縮機の駆動に必要な機械
的エネルギの代わりに、RAHPは、冷媒を吸収剤から
分離するのに低級熱を使用し、これに付随して、冷媒蒸
気の圧力を発生器内で上昇させる。In essence, the RAHP absorber, generator,
And deliquescent materials or absorbents replace VCHP mechanical compressors. Instead of the mechanical energy required to drive the VCHP's compressor, RAHP uses low-grade heat to separate the refrigerant from the absorbent, with the concomitant increase in refrigerant vapor pressure within the generator. Let
【0006】回転により生じる利点を利用するため、回
転式VCHPをつくり、試験した。これらの装置は、静
止型VCHPよりも小型であり且つ静かに作動するとい
うことがわかった。しかしながら、密閉性と市場の受入
れを妥協させた回転シールが得られなかった。To take advantage of the benefits of rotation, a rotary VCHP was constructed and tested. It has been found that these devices are smaller and operate quieter than static VCHP. However, rotary seals that compromise hermeticity and market acceptance have not been obtained.
【0007】対象物の密閉性を保持するため、及びこれ
と同時に廃熱を使用するため、ドーナーの米国特許第
3,863,454号に開示された回転式VCHPの構
造が唱えられた。しかしながら、ドーナーの設計では、
その作動に高温熱源を必要とするのに加え、クロロフル
オロカーボンを依然として冷媒として及びボイラーの仕
事流体として使用している。In order to maintain the tightness of the object and at the same time to use the waste heat, the structure of the rotary VCHP disclosed in Donner US Pat. No. 3,863,454 was advocated. However, with the Donner design,
In addition to requiring high temperature heat sources for its operation, chlorofluorocarbons are still used as refrigerants and as boiler working fluids.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、吸収
式熱ポンプのプロセスを一体の回転構造に適用すること
であり、この構造では、小型で機械的に簡単な熱ポンプ
設備を提供することによって市場における吸収冷凍型ユ
ニットの人気を高めるように、熱ポンプのプロセスを簡
単にするのに回転の性質が使用される。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to apply the process of an absorption heat pump to an integral rotating structure, which provides a small and mechanically simple heat pump installation. The nature of rotation is used to simplify the process of heat pumps, thereby increasing the popularity of absorption refrigeration units on the market.
【0009】本発明の別の重要な目的は、主として燃料
のエネルギを冷却機器を作動させるための機械的エネル
ギ又は電気エネルギに変換する無駄の多いプロセスを回
避することによって、エネルギを保存することである。Another important object of the present invention is to save energy, primarily by avoiding the wasteful process of converting the energy of the fuel into mechanical or electrical energy for operating the cooling equipment. is there.
【0010】本発明の更に別の目的は、空気の温度、回
転作動速度、及び発生器の温度の変化に対応でき、熱ポ
ンプユニットの作動中又は停止中に吸収剤溶液の望まし
からぬ結晶化の発生を最小にする、小型で一体の構造の
回転吸収式熱ポンプユニットを提供することである。Yet another object of the present invention is to accommodate changes in air temperature, rotational operating speed, and generator temperature, which may result in undesired crystallization of the absorbent solution during operation or shutdown of the heat pump unit. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a rotary absorption type heat pump unit having a small size and an integral structure, which minimizes the occurrence of deterioration.
【0011】本発明の他の目的は、RAHPの蒸発器構
成要素及び凝縮器構成要素を吸収器と同心であり且つ同
軸につくり、これらの構成要素を全体に吸収器の半径方
向外側に配置することによってRAHPの物理的な大き
さを小さくすることである。Another object of the present invention is to construct RAHP evaporator and condenser components concentrically and coaxially with the absorber, with these components generally located radially outside of the absorber. This reduces the physical size of RAHP.
【0012】本発明の更に他の目的は、吸収剤からなる
非常に薄い膜を、吸収冷凍プロセスを最適の完了度で行
うような厚さ及び滞留時間で吸収器内につくることによ
ってRAHPの効率及び容量を改善することである。Yet another object of the present invention is to improve the efficiency of RAHP by making a very thin membrane of absorbent in the absorber with a thickness and residence time such that the absorption refrigeration process is performed at optimal completion. And to improve capacity.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明の回転吸収式熱ポ
ンプは、複数の封入された相互連結された構成要素、即
ち、蒸発器及び凝縮器が吸収器及び吸収剤冷却器の半径
方向外側で吸収器及び吸収剤冷却器と同心に配置される
ように一群として回転するように取り付けられたチャン
バからなる。これらの要素は、発生器と組み合わされ
て、気密で液密の群を形成する。SUMMARY OF THE INVENTION The rotary absorption heat pump of the present invention comprises a plurality of enclosed interconnected components, namely an evaporator and a condenser, radially outside the absorber and the absorbent cooler. And a chamber mounted to rotate as a group so as to be arranged concentrically with the absorber and the absorber cooler. These elements are combined with the generator to form an airtight and liquidtight group.
【0014】使用される冷媒作動流体には蒸発及び凝縮
が加えられる。これらのプロセスは、二つの圧力レベル
で実施される。しかしながら、異なる圧力レベルを得る
ために、機械駆動式圧縮機を使用する代わりに熱作動式
発生器をテーパした吸収器と組み合わせて使用する。従
って、機械的に又は電気的に駆動される圧縮機でなく熱
が、回転に要するエネルギの大部分を供給する。Evaporation and condensation are added to the refrigerant working fluid used. These processes are carried out at two pressure levels. However, in order to obtain different pressure levels, instead of using a mechanically driven compressor, a thermally actuated generator is used in combination with a tapered absorber. Therefore, the heat, rather than the mechanically or electrically driven compressor, provides most of the energy required for rotation.
【0015】本発明は、特に、産業的プロセスからの加
熱された流出液、ラジエターの熱、内燃機関からの高温
の排ガス、太陽熱、又は安価な炭化水素又は他の燃料を
燃焼させることによって得ることのできる熱、のような
廃熱を使用するようになっている。The invention is obtained in particular by burning heated effluents from industrial processes, heat of radiators, hot exhaust gases from internal combustion engines, solar heat or cheap hydrocarbons or other fuels. Waste heat such as heat that can be generated is used.
【0016】相互連結された構成要素即ちチャンバは、
熱を加えることによって冷媒蒸気と濃縮液体吸収剤留分
とに変化させることによって冷媒を吸収剤から分離する
発生器と、所定圧力の冷媒蒸気を凝縮させて液化し、こ
れによって凝縮熱を解放する凝縮器と、液化した冷媒蒸
気を蒸発させて蒸発熱を吸収し蒸発器の壁及び関連した
フィンを冷却する蒸発器と、濃縮吸収剤がテーパした冷
却された内壁に沿って非常に薄い移動する薄膜をなして
配置された上述のテーパした吸収器とを含む。これによ
って、蒸発器からの冷媒蒸気は、実際に、完全に且つ効
率的に吸収され、これによって、元々の希釈された吸収
剤をつくりだし、これから冷媒蒸気が発生器で再び分離
され、サイクルを完了する。The interconnected components or chambers are
A generator that separates the refrigerant from the absorbent by changing it to a refrigerant vapor and a concentrated liquid absorbent fraction by applying heat, and condenses and liquefies the refrigerant vapor at a predetermined pressure, thereby releasing the heat of condensation. A condenser, an evaporator that evaporates the liquefied refrigerant vapor to absorb the heat of evaporation and cool the evaporator walls and associated fins, and a concentrated absorbent that moves very thin along the tapered, cooled inner walls. And the tapered absorber described above arranged in a thin film. This allows the refrigerant vapor from the evaporator to be absorbed completely and efficiently, thereby creating the original diluted absorbent from which the refrigerant vapor is again separated at the generator to complete the cycle. To do.
【0017】以下の説明で更に明らかになるように、回
転吸収式熱ポンプの容量は、主として、高効率の化学接
触器と捉えることのできるその吸収器の容量で決まる。As will become more apparent in the following description, the capacity of a rotary absorption heat pump is primarily determined by the capacity of that absorber, which can be considered a high efficiency chemical contactor.
【0018】吸収器の容量を決定するパラメータには、
その軸線方向長さ、平均半径、テーパ角、及びその回転
速度が含まれる。吸収器の所与の容量については、これ
らのパラメータのうちの任意の一つのパラメータを変化
させるのがよく、吸収器の容量を一定に維持するため、
他のパラメータのうちの一つ又はそれ以上で必要な変化
を開示する規則を以下に提供する。吸収器は、RAHP
又は他の適用の所期の使用と合わせるため、以下に説明
する規則内でその形状を変えることができる。The parameters that determine the capacity of the absorber include:
It includes its axial length, average radius, taper angle, and its rotational speed. For a given capacity of the absorber, it is better to change any one of these parameters, in order to keep the capacity of the absorber constant,
The rules that disclose the required changes in one or more of the other parameters are provided below. The absorber is RAHP
Alternatively, its shape can be modified within the rules described below to accommodate the intended use of other applications.
【0019】[0019]
【実施例】図1及び図2を参照すると、これらの図に
は、吸収器1、発生器2、凝縮器3、蒸発器4、及び吸
収剤冷却器5が示してある。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Referring to FIGS. 1 and 2, these figures show an absorber 1, a generator 2, a condenser 3, an evaporator 4 and an absorbent cooler 5.
【0020】構造的には、吸収器1、吸収剤冷却器5、
及び発生器2が第1副組立体を構成する。凝縮器3、蒸
発器4、及び吸収器端板30、吸収器のベアリングシャ
フト31、及び吸収器の機外ベアリング32が第2副組
立体を構成する。吸収器断熱障壁26、吸収剤移送管2
0、発生器断熱障壁21、冷媒蒸気管67、及び支持フ
ランジ68が第3副組立体を構成する。ピトー管ポンプ
17、発生器端板12、発生器のベアリングシャフト1
3、発生器の機外ベアリング14が第4副組立体を構成
する。最終的な組み立ての好ましい順番は、第1、第
2、第3、及び第4の順であるが、任意の他の順番もま
た可能である。Structurally, the absorber 1, the absorbent cooler 5,
And the generator 2 constitutes a first subassembly. The condenser 3, the evaporator 4, the absorber end plate 30, the absorber bearing shaft 31, and the absorber external bearing 32 form a second subassembly. Absorber heat insulation barrier 26, absorbent transfer pipe 2
0, the generator insulation barrier 21, the refrigerant vapor pipe 67, and the support flange 68 constitute a third subassembly. Pitot tube pump 17, generator end plate 12, generator bearing shaft 1
3. The generator outboard bearing 14 constitutes a fourth subassembly. The preferred order of final assembly is the first, second, third, and fourth order, although any other order is also possible.
【0021】吸収器1は、吸収器断熱障壁26、吸収剤
移送管20、発生器断熱障壁21、及び吸収器のテーパ
壁7でその内部が境界付けられている。吸収器は、大ま
かにいうと、下流方向で外方にテーパした真円錐形状の
中空截頭体を構成する。The interior of the absorber 1 is bounded by an absorber insulation barrier 26, an absorbent transfer tube 20, a generator insulation barrier 21, and a tapered wall 7 of the absorber. The absorber, roughly speaking, constitutes a true frustoconical hollow truncated body that tapers outward in the downstream direction.
【0022】蒸発器4内で冷媒を沸騰させることによっ
てつくりだされた冷媒蒸気は、吸収器の断熱障壁26を
貫通した蒸発器の代表的な排気管44を通して吸収器に
供給される。濃縮液体吸収剤は、吸収器の断熱障壁26
の周囲に切り込んである代表的な減圧スロット33を通
って吸収剤冷却器5から吸収器1に進入する。液体吸収
剤は、吸収器のテーパ壁7上に0.076mm(0.00
3インチ)程度の非常に薄い膜「d」を形成する。吸収
剤の非常に薄い膜は、回転の作用を受けて吸収器の断熱
障壁26から発生器の断熱障壁21に向かって移動する
とき、冷媒蒸気を吸収し、このプロセス中、希釈される
と同時に吸収熱を解放する。The refrigerant vapor created by boiling the refrigerant in the evaporator 4 is supplied to the absorber through a typical exhaust pipe 44 of the evaporator which penetrates the heat insulating barrier 26 of the absorber. The concentrated liquid absorbent is used as an insulating barrier 26 for the absorber.
The absorber cooler 5 enters the absorber 1 through a typical vacuum slot 33 cut around the periphery of the absorber. The liquid absorbent is 0.076 mm (0.006 mm) on the tapered wall 7 of the absorber.
Form a very thin film "d", on the order of 3 inches). The very thin film of absorbent absorbs the refrigerant vapor as it moves under the action of rotation from the adiabatic barrier 26 of the absorber towards the adiabatic barrier 21 of the generator and at the same time is diluted during this process. Release absorbed heat.
【0023】このプロセスを続けるならば、吸収熱を除
去しなければならない。例示の実施例では、吸収熱は、
吸収器の典型的なフィン8によって除去される。多数の
フィンが吸収器のテーパ壁7の外面に取り付けられてお
り、軸線方向及び周方向の両方向で全壁面を覆ってい
る。希釈された非常に薄い吸収剤の膜「d」は、図7及
び図8に示すように、発生器の断熱障壁21と吸収器−
発生器フランジ10との間の環状通路52、典型的な半
径方向スロット53によって吸収器1を離れ、典型的な
周方向スロット54を通って発生器2に進入する。If this process is continued, the absorbed heat has to be removed. In the illustrated embodiment, the heat of absorption is
Removed by typical fins 8 of the absorber. A large number of fins are attached to the outer surface of the tapered wall 7 of the absorber and cover the entire wall both axially and circumferentially. The diluted, very thin absorbent film “d” is shown in FIG. 7 and FIG.
An annular passage 52 to and from the generator flange 10, leaves the absorber 1 by a typical radial slot 53 and enters the generator 2 through a typical circumferential slot 54.
【0024】吸収器1内の周囲蒸気圧は、発生器2及び
吸収剤冷却器5内の周囲蒸気圧以下である。冷却器5内
の濃縮液体吸収剤は、吸収器の断熱障壁26と吸収器の
テーパ壁7との接合部のところで減圧され且つ周囲に亘
って均等に分布されなければならない。周知のように、
管即ち導管を通って流れる液体には圧力降下が加わる。
従って、吸収器の断熱障壁26の周囲には、吸収器の断
熱障壁26を吸収器のテーパ壁7に対して位置決めした
ときに軸線方向閉鎖通路が形成されるように、薄膜形成
減圧スロット33が切り込んである。断熱障壁26の周
囲に亘って配置された多数の減圧スロット33の各々
は、濃縮液体吸収剤の周囲圧力を吸収剤冷却器5内の周
囲圧力から吸収器1内の周囲圧力まで減少させるような
幅及び深さを持っている。これに付随して、スロットが
周囲に亘って分布しているため、濃縮液体吸収剤が吸収
器のテーパ壁7上に均等に配置される。The ambient vapor pressure in absorber 1 is less than or equal to the ambient vapor pressure in generator 2 and absorbent cooler 5. The concentrated liquid absorbent in the cooler 5 must be depressurized at the junction of the adiabatic barrier 26 of the absorber and the tapered wall 7 of the absorber and distributed evenly around the perimeter. As we all know,
There is a pressure drop on the liquid flowing through the tube or conduit.
Thus, a thin film vacuum slot 33 is formed around the adiabatic barrier 26 of the absorber so that an axial closed passage is formed when the adiabatic barrier 26 of the absorber is positioned with respect to the tapered wall 7 of the absorber. It is cut. Each of a number of vacuum slots 33 disposed around the adiabatic barrier 26 reduces the ambient pressure of the concentrated liquid absorbent from the ambient pressure in the absorbent cooler 5 to the ambient pressure in the absorber 1. Has width and depth. Concomitant with this, the slots are distributed around the circumference so that the concentrated liquid absorbent is evenly distributed on the tapered wall 7 of the absorber.
【0025】液体吸収剤は、吸収器のテーパ壁7の軸線
方向長さを横切るとき、吸収した冷媒蒸気で希釈され、
発生器の断熱障壁21でこれを吸収器よりも高圧の発生
器2に圧送しなければならない。これは、発生器の断熱
障壁21と吸収器−発生器フランジ10との間で周方向
に分布した多数の半径方向スロット53によって行われ
る。半径方向スロット53は、これらのスロットが吸収
器−発生器フランジ10に切り込んであるということを
除き、減圧スロット33と同様の方法で形成されてい
る。周知のように、回転の勢いの作用で生じた加速力、
が液体吸収剤を半径方向外方に押しやる。本願の場合に
は、この作用は、発生器2内に存在する高い圧力によっ
て幾分釣合いが取れている。半径方向スロット53の半
径方向長さは、遠心力が、発生器2内の高い釣合い圧力
よりも大きい圧力を液体吸収剤に及ぼし、これによっ
て、吸収器1から発生器2への流れが生ぜしめるような
長さである。平均的なRAHPユニットでは、薄膜
「d」の最適の厚さは、約0.00254mm乃至約0.
127mm(0.1ミル乃至5.0ミル)の範囲である。The liquid absorbent is diluted with the absorbed refrigerant vapor as it traverses the axial length of the tapered wall 7 of the absorber,
The adiabatic barrier 21 of the generator has to pump it to the generator 2 which has a higher pressure than the absorber. This is done by a large number of radial slots 53 distributed circumferentially between the generator's insulating barrier 21 and the absorber-generator flange 10. The radial slots 53 are formed in a manner similar to the vacuum slots 33, except that these slots cut into the absorber-generator flange 10. As is well known, the acceleration force generated by the action of rotational momentum,
Pushes the liquid absorbent radially outward. In the present case, this effect is somewhat balanced by the high pressure present in the generator 2. The radial length of the radial slots 53 is such that centrifugal forces exert a pressure on the liquid absorbent that is greater than the high counterbalancing pressure in the generator 2, which causes a flow from the absorber 1 to the generator 2. It is such a length. For an average RAHP unit, the optimum thickness of thin film "d" is from about 0.00254 mm to about 0.
It is in the range of 127 mm (0.1 mil to 5.0 mil).
【0026】吸収器1内の液体吸収剤の薄膜の厚さを装
置の作動中に本質的に一定に維持するための手段が設け
られている。Means are provided for keeping the thickness of the thin film of liquid absorbent in the absorber 1 essentially constant during operation of the device.
【0027】RAHPの熱ポンプ容量は、吸収剤の薄膜
の厚さが各軸線方向位置でどの場所でも均等な場合に最
大である。このため、吸収器の壁7をその全面に沿って
回転軸線51と同心にしなければならない。実際には、
機械的完全さを期待することは妥当でない。不完全さの
結果はひどいものである。吸収器のテーパ壁7の中心線
がユニットの回転軸線51から0.0254mm(1ミ
ル)ずれると、容量が約10%低下する。The heat pump capacity of RAHP is maximum when the thickness of the absorbent thin film is uniform at each axial position and everywhere. For this reason, the absorber wall 7 must be concentric with the axis of rotation 51 along its entire surface. actually,
It is not reasonable to expect mechanical perfection. The consequences of imperfections are terrible. If the centerline of the tapered wall 7 of the absorber is offset from the unit axis of rotation 51 by 0.0254 mm (1 mil), the capacity is reduced by about 10%.
【0028】従って、吸収器のテーパ壁には、吸収器の
断熱障壁26から発生器の断熱障壁21まで軸線方向に
延びる隔壁即ちバッフル85が設けられる。これらのバ
ッフルは、吸収器の壁の内面上を流れる薄膜厚さの約2
倍だけ吸収器のテーパ壁7から突出している。Accordingly, the tapered wall of the absorber is provided with a partition or baffle 85 extending axially from the absorber thermal barrier 26 to the generator thermal barrier 21. These baffles have a thickness of about 2 of the thin film flowing on the inner surface of the absorber wall.
It doubles from the tapered wall 7 of the absorber.
【0029】図6に示すように、吸収器の壁7の表面
は、四つの象限に分割され、各象限内の液体吸収剤は他
の象限内の液体吸収剤から隔壁85で隔離されている。
従って、象限間の液体の流れがなく、吸収器のテーパ壁
7の中心線が回転軸線方向51に関して偏心している場
合でも、薄膜の厚さが本質的に一定に維持される。As shown in FIG. 6, the surface of the absorber wall 7 is divided into four quadrants, with the liquid absorbent in each quadrant being separated from the liquid absorbent in the other quadrants by a partition 85. .
Therefore, even if there is no liquid flow between the quadrants and the centerline of the tapered wall 7 of the absorber is eccentric with respect to the rotational axis direction 51, the thin film thickness remains essentially constant.
【0030】隔壁85についての代表的な寸法は、高さ
が0.152mm(6ミル)であり、幅が0.254mm
(10ミル)であり、吸収器のテーパ壁と同じ長さを持
つ。隔壁は、電気めっき、無電解めっき、蝕刻、プラズ
マ溶射、等のような種々の適当な手段を用いて壁7の一
部につくるのがよい。隔壁は、別体の副組立体として吸
収器1に挿入してもよく、その場合には、隔壁をプラス
チック又は他の適当な材料でつくるのがよい。Typical dimensions for bulkhead 85 are 0.152 mm (6 mils) high and 0.254 mm wide.
(10 mil) and has the same length as the tapered wall of the absorber. The partition wall may be formed in a portion of the wall 7 using various suitable means such as electroplating, electroless plating, etching, plasma spraying and the like. The septum may be inserted into the absorber 1 as a separate subassembly, in which case the septum may be made of plastic or other suitable material.
【0031】吸収器の壁のテーパ角θは、設備の容量及
び他の性質に応じて変化する設計上の変数であり、通常
の設備では、約0.1°(0.001745ラジアン)
から吸収器の平均半径の二倍をその軸線方向方向長さで
除した値のアークタンジェントまでのテーパ角が適当で
ある。θの適当な値は、約2.0°(0.0349ラジ
アン)乃至約7.0°(0.1222ラジアン)の範囲
内にある。The taper angle θ of the absorber wall is a design variable that varies depending on the capacity and other properties of the equipment, which is about 0.1 ° (0.001745 radians) for normal equipment.
The taper angle from to the arctangent of twice the average radius of the absorber divided by its axial length is suitable. Suitable values for θ are in the range of about 2.0 ° (0.0349 radians) to about 7.0 ° (0.1222 radians).
【0032】発生器2の内部は、発生器の断熱障壁2
1、発生器のシェル11、及び発生器の端板12によっ
て境界付けられている。希釈された液体吸収剤は、発生
器の断熱障壁21の環状延長部である周囲リップ23の
端で吸収器1から発生器2に入る。希釈された液体吸収
剤を加熱し、これによって冷媒から分離する。そのと
き、発生器のシェル11の内面に沿って比較的薄い層
「C」をなして周囲リップ23からピトー管リザーバ5
5まで軸線方向方向に移動するとき、液体吸収剤は濃縮
液に変換される。液体吸収剤の薄膜を軸線方向に移動さ
せる勢いは、周囲リップ23の位置での薄膜の厚さがピ
トー管リザーバ55の位置近くでの薄膜の厚さと比べて
僅かに厚く、これによって、液体吸収剤の薄膜内に僅か
なテーパをつくりだすということから得られる。この効
果は、吸収器1のテーパ壁7の機械的テーパによってつ
くりだされる効果と全く同じである。変形例では、発生
器のシェル11の内面を機械的にテーパさせてもよい。The inside of the generator 2 is the adiabatic barrier 2 of the generator.
1, bounded by a generator shell 11 and a generator end plate 12. The diluted liquid absorbent enters the generator 2 from the absorber 1 at the end of a peripheral lip 23, which is an annular extension of the insulating barrier 21 of the generator. The diluted liquid absorbent is heated and thereby separated from the refrigerant. At that time, a relatively thin layer “C” is formed along the inner surface of the generator shell 11 from the peripheral lip 23 to the pitot tube reservoir 5.
When moving axially up to 5, the liquid absorbent is converted into a concentrate. The momentum for moving the thin film of liquid absorbent in the axial direction is such that the thickness of the thin film at the location of the peripheral lip 23 is slightly thicker than the thickness of the thin film near the position of the Pitot tube reservoir 55, which results in liquid absorption. It results from creating a slight taper in the film of agent. This effect is exactly the same as the effect produced by the mechanical taper of the tapered wall 7 of the absorber 1. Alternatively, the inner surface of the generator shell 11 may be mechanically tapered.
【0033】発生器2は、希釈された液体吸収剤を取り
入れ、発生器のシェル11の外面に加えられた熱で冷媒
の一部を沸騰により取り出し、これによって、過熱冷媒
蒸気を形成し、次いで、過熱冷媒蒸気を冷媒蒸気入口3
5内に排出する。濃縮された液体吸収剤は、発生器のシ
ェル11の内面を軸線方向に移動した後、ピトー管リザ
ーバ55に進入する。所定の一定の流量の吸収剤が、ピ
トー管ポンプ17によってピトー管リザーバ55から吸
収剤移送管20内に圧送される。The generator 2 takes in the diluted liquid absorbent and withdraws part of the refrigerant by boiling with the heat applied to the outer surface of the shell 11 of the generator, thereby forming a superheated refrigerant vapor, which is then , Superheated refrigerant vapor, refrigerant vapor inlet 3
Discharge into 5. The concentrated liquid absorbent moves axially within the inner surface of the generator shell 11 before entering the pitot tube reservoir 55. A predetermined constant flow rate of absorbent is pumped from the pitot tube reservoir 55 into the absorbent transfer tube 20 by the pitot tube pump 17.
【0034】これに対応して、吸収器1が適正な作動に
二つの流入液を必要とするため、発生器2はその作動
中、二つの流出液を生じる。これらは、それ自体を蒸気
サイクル及び液体サイクルに分類する。液体吸収剤は、
移送管20から、過剰の熱を除去する吸収剤冷却器5に
沿って、吸収剤を濃縮状態で受け取ってこれを希釈して
出す吸収器1内へ、及び吸収剤を希釈された状態で受け
取ってこれを濃縮状態で出す発生器2への経路のみを通
って循環する。Correspondingly, the generator 2 produces two effluents during its operation, since the absorber 1 requires two influents for proper operation. These classify themselves into vapor and liquid cycles. The liquid absorbent is
From the transfer pipe 20, along with the absorbent cooler 5 for removing excess heat, into the absorber 1 which receives the absorbent in a concentrated state and dilutes it, and receives the absorbent in a diluted state. It circulates only through the path to the generator 2 which delivers it in concentrated form.
【0035】冷媒蒸気は、冷媒蒸気を希釈された液体吸
収剤から分離する発生器2から、冷媒蒸気を冷却し液化
する凝縮器3へ、更に冷媒を蒸発させる蒸発器4へ、そ
して冷媒を液体濃縮吸収剤で吸収する吸収器1への経路
を通って循環され、その後、希釈された液体吸収剤中に
吸収され、サイクルを完了するため、更に進んで発生器
2内に戻る。The refrigerant vapor is generated from a generator 2 for separating the refrigerant vapor from the diluted liquid absorbent, to a condenser 3 for cooling and liquefying the refrigerant vapor, to an evaporator 4 for further vaporizing the refrigerant, and for the refrigerant to be a liquid. It is circulated through the path to the absorber 1 which absorbs with the concentrated absorbent, and then into the diluted liquid absorbent and goes further back into the generator 2 to complete the cycle.
【0036】凝縮器3は、冷媒蒸気入口35、断熱プラ
グ39、及び凝縮器/蒸発器管37によって内部が境界
付けられている。過熱冷媒蒸気が、発生器2内に配置さ
れた冷媒蒸気管67に冷媒蒸気入口35で進入する。冷
媒蒸気管67は、発生器の断熱障壁21を貫通した管の
延長部87に連結されており、冷媒蒸気管シール70に
よって液密になっている。The condenser 3 is internally bounded by a refrigerant vapor inlet 35, a heat insulating plug 39, and a condenser / evaporator tube 37. The superheated refrigerant vapor enters the refrigerant vapor pipe 67 arranged in the generator 2 at the refrigerant vapor inlet 35. The refrigerant vapor pipe 67 is connected to an extension 87 of the pipe that penetrates the heat insulating barrier 21 of the generator and is made liquid-tight by the refrigerant vapor pipe seal 70.
【0037】過熱冷媒蒸気は、吸収器−発生器フランジ
10に設けられた半径方向穴86に導入される。図2及
び図6に示すように、これの半径方向穴86には、連結
管36が取り付けられている。喰違い連結管36の他端
は、凝縮器のヘッダ40に接合されている。ユニオン継
手80により、第1及び第2の組立体を上文中に定義し
たように着脱できる。Superheated refrigerant vapor is introduced into the radial holes 86 provided in the absorber-generator flange 10. As shown in FIGS. 2 and 6, a connection pipe 36 is attached to the radial hole 86 of the connection pipe 36. The other end of the cross connection pipe 36 is joined to the header 40 of the condenser. The union fitting 80 allows the first and second assemblies to be attached and detached as defined above.
【0038】凝縮器/蒸発器管37には、凝縮器3の位
置で凝縮器フィン81が取り付けられている。凝縮器フ
ィン81は、銅やアルミニウムのような伝熱性に優れた
材料でつくられており、凝縮器/蒸発器管37に及ぼさ
れる遠心力に半径方向拘束を提供するように連続した薄
い環状ディスクである。A condenser fin 81 is attached to the condenser / evaporator tube 37 at the position of the condenser 3. The condenser fin 81 is made of a highly heat conductive material such as copper or aluminum and is a continuous thin annular disk to provide radial constraint to the centrifugal force exerted on the condenser / evaporator tube 37. Is.
【0039】凝縮器3は、多数の凝縮器フィン81及び
凝縮器/蒸発器管37からなる環状円筒形形状である。
多数の凝縮器/蒸発器管37の各々は、凝縮器のヘッダ
40に連結されているが、ほんの数個の凝縮器/蒸発器
管だけが液体トラップ38で蒸発器4に連結され、残り
の凝縮器/蒸発器管は、断熱プラグ39によって凝縮器
/蒸発器管37の蒸発器部分から孤立され且つ断熱され
ている。The condenser 3 has an annular cylindrical shape consisting of a number of condenser fins 81 and condenser / evaporator tubes 37.
Each of the plurality of condenser / evaporator tubes 37 is connected to the condenser header 40, but only a few condenser / evaporator tubes are connected to the evaporator 4 in the liquid trap 38 and the remaining The condenser / evaporator tube is isolated and insulated from the evaporator portion of the condenser / evaporator tube 37 by an insulating plug 39.
【0040】凝縮器3には二つの機能があり、その第1
の機能は、発生器2から出た過熱冷媒蒸気を液化する機
能であり、第2の機能は、吸収器の多数のフィン8を通
り、次いで凝縮器の多数のフィン81を通る空気流をつ
くりだす機能である。吸収熱を除去するため、熱を吸収
器1から除去しなければならず、凝縮熱を除去するた
め、熱を凝縮器3から除去しなければならず、これらの
熱の総和は発生器への熱入力よりも大きい。The condenser 3 has two functions, the first of which is
Function is to liquefy the superheated refrigerant vapor exiting the generator 2, and the second function is to create an air flow through the multiple fins 8 of the absorber and then through the multiple fins 81 of the condenser. It is a function. To remove the absorbed heat, the heat must be removed from the absorber 1 and to remove the heat of condensation, the heat must be removed from the condenser 3, the sum of these heats being sent to the generator. Greater than heat input.
【0041】蒸発器4は、凝縮器3、上述の断熱プラグ
39及び液体トラップ38、連続した凝縮器/蒸発器管
37の蒸発器部分、全ての管が取り付けられた蒸発器ヘ
ッダ42、蒸発器ヘッダ42内の環状空間と交差する半
径方向穴65及びこの半径方向穴65から延びて吸収器
1で終端する蒸発器排気管44によって、内部が境界付
けられている。The evaporator 4 comprises the condenser 3, the adiabatic plug 39 and the liquid trap 38 described above, the evaporator portion of the continuous condenser / evaporator tube 37, the evaporator header 42 with all tubes attached, the evaporator. The interior is bounded by a radial hole 65 intersecting the annular space in the header 42 and an evaporator exhaust pipe 44 extending from the radial hole 65 and terminating in the absorber 1.
【0042】蒸発器4は、液体トラップ38を介して凝
縮器3から液化冷媒を受け取る。これらの液体トラップ
は、周方向に等間隔に間隔を隔てられて設けられてい
る。液体トラップ38の機能は、蒸発器4の蒸気容積を
凝縮器3の高圧の蒸気容積から隔離すると同時に液化冷
媒を凝縮器3から蒸発器4に流せるようにすることであ
る。凝縮器/蒸発器管37の各々に液体トラップを設け
る必要はない。これは、凝縮器及び蒸発器の夫々に連結
された全ての管のうち、凝縮器のヘッダ40が液化冷媒
を凝縮器3内に再分配し、蒸発器のヘッダ42が蒸発器
4内の液化冷媒を再分配するためである。The evaporator 4 receives the liquefied refrigerant from the condenser 3 via the liquid trap 38. These liquid traps are provided at equal intervals in the circumferential direction. The function of the liquid trap 38 is to isolate the vapor volume of the evaporator 4 from the high pressure vapor volume of the condenser 3 while at the same time allowing liquefied refrigerant to flow from the condenser 3 to the evaporator 4. It is not necessary to have a liquid trap on each of the condenser / evaporator tubes 37. This is because, of all the pipes connected to the condenser and the evaporator, the condenser header 40 redistributes the liquefied refrigerant into the condenser 3, and the evaporator header 42 liquefies inside the evaporator 4. This is for redistributing the refrigerant.
【0043】凝縮器/蒸発器管37の凝縮器部分内の蒸
気圧は、発生器2によって決定され、これに対し、凝縮
器/蒸発器管37の蒸発器部分内の蒸気圧は、吸収器1
によって決定される。蒸発器内の蒸気圧は、凝縮器内の
蒸気圧よりも遙かに低く、設計によっては、液化冷媒
「b」が凝縮器/蒸発器管37の蒸発器部分の内部容積
の約半分を占有し、これに対し、液化冷媒が凝縮器/蒸
発器管37の凝縮器部分の内部容積のほんの数パーセン
トしか占有しない。The vapor pressure in the condenser section of the condenser / evaporator tube 37 is determined by the generator 2, whereas the vapor pressure in the evaporator section of the condenser / evaporator tube 37 is determined by the absorber. 1
Determined by The vapor pressure in the evaporator is much lower than the vapor pressure in the condenser, and depending on the design, the liquefied refrigerant “b” occupies about half the internal volume of the evaporator portion of the condenser / evaporator tube 37. However, in contrast, the liquefied refrigerant occupies only a few percent of the internal volume of the condenser portion of the condenser / evaporator tube 37.
【0044】作動中に凝縮器/蒸発器管37に大きな遠
心力が作用する状態では、蒸発器内に収容された冷媒が
自由表面からの蒸発によって気化するということが知ら
れている。管壁から液体への伝熱は、対流によって生じ
る。同時的に、液体冷媒が管の内壁を濡らしているとこ
ろだけに伝熱が起こる。これは、凝縮器/蒸発器管37
の凝縮器部分内での伝熱方法とは対照的である。液化中
の最大伝熱は、管の内壁が濡れていない場合に起こる。It is known that the refrigerant contained in the evaporator is vaporized by evaporation from the free surface when a large centrifugal force acts on the condenser / evaporator tube 37 during operation. Heat transfer from the tube wall to the liquid is caused by convection. At the same time, heat transfer occurs only where the liquid refrigerant wets the inner wall of the tube. This is the condenser / evaporator tube 37
This is in contrast to the heat transfer method in the condenser part of the. Maximum heat transfer during liquefaction occurs when the inner wall of the tube is not wet.
【0045】冷媒の気化により凝縮器/蒸発器管37内
の液体冷媒を冷却する。これによって、管壁及びこれに
取り付けられた蒸発器フィン72が冷却され、これによ
って、フィンの近くを通過する空気を冷却し即ち熱を除
去する。蒸発器内で気化した冷媒が吸収器内の蒸気の残
留量に加わり、吸収器が蒸気の過剰の残留量を連続的に
排出する場合に限り、プロセスを進めることができる。The liquid refrigerant in the condenser / evaporator tube 37 is cooled by vaporizing the refrigerant. This cools the tube walls and the evaporator fins 72 attached to them, thereby cooling or removing heat passing through the air near the fins. The process can proceed only if the vaporized refrigerant in the evaporator adds to the residual amount of vapor in the absorber and the absorber continuously discharges the excess residual amount of vapor.
【0046】吸収剤冷却器5の内部は、図1、図3、及
び図4に示すように、吸収器のフランジ6、吸収器の端
板30、吸収器のテーパ壁7、断熱スリーブ34、吸収
剤移送管20、及び吸収器の断熱障壁26によって境界
付けられている。吸収剤冷却器5は、発生器2からピト
ー管ポンプ17及び断熱パックされた吸収剤移送管20
を介して送出された設計質量流量の高温の濃縮液体吸収
剤を受入れる。本発明では、吸収剤冷却器5内の蒸気圧
は、発生器2内の蒸気圧と同じであるが、必ずしも同じ
でなくてもよい。As shown in FIGS. 1, 3 and 4, the inside of the absorber cooler 5 includes a flange 6 of the absorber, an end plate 30 of the absorber, a tapered wall 7 of the absorber, a heat insulating sleeve 34, and It is bounded by an absorbent transfer tube 20 and an adiabatic barrier 26 of the absorber. The absorbent cooler 5 comprises a pitot tube pump 17 and an absorbent packed absorbent transfer tube 20 from the generator 2.
It receives a design mass flow rate of hot concentrated liquid absorbent delivered through. In the present invention, the vapor pressure in the absorbent cooler 5 is the same as the vapor pressure in the generator 2, but it does not necessarily have to be the same.
【0047】吸収剤冷却器5内の濃縮液体吸収剤「a」
は、凝縮器の温度よりも幾分高い温度まで冷却される。
発生器2から過熱された状態で到着した冷媒蒸気は、冷
却され、過熱状態に含まれた非常に少量の熱を放出する
が、吸収剤冷却器5の熱除去容量が十分でないため、冷
媒は凝縮しない。上述のように、吸収器の断熱障壁26
の周囲に亘って配置された多数の減圧スロット33は、
濃縮液体吸収剤に作用する頭上圧力を減少させ、吸収器
のテーパ壁7上に非常に薄い膜「d」を形成するように
作用をなす。Concentrated liquid absorbent "a" in absorbent cooler 5
Is cooled to a temperature somewhat higher than the temperature of the condenser.
The refrigerant vapor arriving from the generator 2 in a superheated state is cooled and releases a very small amount of heat contained in the superheated state, but since the heat removal capacity of the absorbent cooler 5 is not sufficient, the refrigerant is Does not condense. As mentioned above, the adiabatic barrier 26 of the absorber
A number of vacuum slots 33 arranged around the
It serves to reduce the overhead pressure exerted on the concentrated liquid absorbent and to form a very thin film "d" on the tapered wall 7 of the absorber.
【0048】断熱スリーブ34は、作動中に蒸発器の排
気管44に蒸気が凝縮しないようにする。吸収剤冷却器
5の領域では、吸収器のテーパ壁7は、吸収器のテーパ
壁の外面に取り付けられた多数の吸収器のフィン8を通
過する空気によって冷却される。The insulating sleeve 34 prevents vapor from condensing in the evaporator exhaust line 44 during operation. In the area of the absorber cooler 5, the absorber tapered wall 7 is cooled by air passing through a number of absorber fins 8 mounted on the outer surface of the absorber tapered wall.
【0049】希釈された液体吸収剤を加熱することによ
って発生器2内で発生した過熱冷媒蒸気は、凝縮器3で
凝縮され、これによって、発生器2の温度以下の温度で
凝縮熱を発生し、液化した冷媒が蒸発器4に移送され、
ここで冷媒を低温で蒸発させて気化熱を奪い、かくして
つくりだされた蒸気は、濃縮液体吸収剤からなる吸収器
1内の非常に薄い移動する膜「d」に吸収され、凝縮器
の温度と蒸発器の温度との間の温度で吸収熱を解放す
る。吸収器1の効率を高めるため、液体吸収剤が吸収器
に入る前に中間温度で熱を解放することによって発生器
2からの濃縮されていない液体吸収剤を吸収剤冷却器5
で予備冷却する。The superheated refrigerant vapor generated in the generator 2 by heating the diluted liquid absorbent is condensed in the condenser 3 and thereby generates heat of condensation at a temperature lower than the temperature of the generator 2. , The liquefied refrigerant is transferred to the evaporator 4,
Here, the refrigerant is evaporated at a low temperature to remove the heat of vaporization, and the vapor thus created is absorbed by the very thin moving film "d" in the absorber 1 made of the concentrated liquid absorbent, and the temperature of the condenser is increased. Release heat of absorption at a temperature between and the temperature of the evaporator. To increase the efficiency of the absorber 1, the unconcentrated liquid absorbent from the generator 2 is removed from the absorbent cooler 5 by releasing heat at an intermediate temperature before the liquid absorbent enters the absorber.
Pre-cool with.
【0050】定常状態で作動する、他の損失のないシス
テムでは、エネルギ保存則が求めるように、発生器2及
び蒸発器4が消費する熱が、吸収器1、凝縮器3、及び
吸収剤冷却器5が解放するエネルギと等しくなければな
らない。冷却モードでは、サイクルの動作係数は、蒸発
器が吸収した熱を発生器が消費した熱で除した比によっ
て与えられ、回転エネルギは無視する。加熱モードで
は、サイクルの動作係数は、吸収器、吸収剤冷却器、及
び凝縮器が解放した熱を発生器が消費した熱で除すこと
によって与えられ、回転エネルギは無視する。冷却モー
ドでの動作係数が0.5である場合には、加熱モードで
の動作係数は1.5であり、これは、燃料エネルギを1
055J(1BTU)消費する毎に1583J(1.5
BTU)の熱エネルギを放出して建物を温めることがで
きるということを意味する。空調が重要でないような国
々においては、熱ポンプが提供する熱増倍係数が魅力的
なエネルギ保存方法であるということがわかった。In other lossless systems operating in steady state, the heat dissipated by generator 2 and evaporator 4 is absorbed by absorber 1, condenser 3 and absorbent cooling, as required by the energy conservation law. It must equal the energy released by vessel 5. In the cooling mode, the coefficient of performance of the cycle is given by the ratio of the heat absorbed by the evaporator divided by the heat consumed by the generator, ignoring rotational energy. In the heating mode, the coefficient of operation of the cycle is given by the heat released by the absorber, the absorber chiller, and the condenser divided by the heat consumed by the generator, ignoring rotational energy. When the coefficient of operation in the cooling mode is 0.5, the coefficient of operation in the heating mode is 1.5, which means that the fuel energy is 1
Every time 055J (1 BTU) is consumed, 1583J (1.5
It means that the heat energy of BTU) can be released to heat the building. In countries where air conditioning is not important, the heat multiplication factor provided by heat pumps has proved to be an attractive energy storage method.
【0051】サイクルを効率的に進めることができるよ
うにするためにRAHPの種々の構成要素に加えなけれ
ばならない熱エネルギ及び排出しなければならない熱エ
ネルギは、幾つかの形態のうちの任意の一つの形態をと
るのがよい。例示の実施例では、高温のガス及び空気が
エネルギキャリヤである。ガス及び空気は比較的伝熱性
に乏しい媒体であるため、円筒形の表面即ち環状表面か
らの伝熱を高めるために、通常は、拡大した表面積を使
用する。The thermal energy that must be applied to and exhausted from the various components of the RAHP to enable the cycle to proceed efficiently can be any one of several forms. It should take one form. In the illustrated embodiment, hot gases and air are energy carriers. Since gas and air are relatively poor heat transfer media, an increased surface area is typically used to enhance heat transfer from a cylindrical or annular surface.
【0052】図7は、発生器のシェル11の外面上に設
けられた発生器のフィン79の配置を示す。発生器のフ
ィン79は、金属製のシース78で包囲されている。図
2に示すように、発生器のフィン79は、軸線方向に配
向されており、周方向ガス流のための空間を提供するた
め、故意に、吸収器−発生器フランジ10までの全体に
亘って延びていないようになっている。これによって、
直径方向反対側の発生器のフィン79の近くで戻りのガ
ス流を生じることができる。選択された熱源からの高温
のガスが180°(3.142ラジアン)の環状ノズル
83を通して発生器の端板12と金属製のシース78と
の間の環状空間に軸線方向に差し向けられる。ガスは、
鏡像をなす180°(3.142ラジアン)の環状ノズ
ル84によって排出される。FIG. 7 shows the arrangement of the generator fins 79 provided on the outer surface of the generator shell 11. The generator fins 79 are surrounded by a metallic sheath 78. As shown in FIG. 2, the fins 79 of the generator are oriented axially and intentionally extend all the way up to the absorber-generator flange 10 to provide space for the circumferential gas flow. It does not seem to extend. by this,
A return gas flow can occur near the diametrically opposite generator fin 79. Hot gas from the selected heat source is directed axially through the 180 ° (3.142 radian) annular nozzle 83 into the annular space between the generator endplate 12 and the metallic sheath 78. Gas is
It is ejected by a 180 ° (3.142 radians) annular nozzle 84 which is a mirror image.
【0053】発生器のフィン79を第1に吸収器1に向
かう方向で、次いで吸収器1から遠ざかる方向で、軸線
方向に横切るプロセス中、高温のガスはこのガスが接触
するフィンを加熱する。これによって、発生器のシェル
11を伝導によって加熱する。最後に、発生器2内の希
釈された液体吸収剤からなる比較的薄い層「C」が熱を
受け取り、静止蒸発プロセスによって冷媒蒸気を放出す
る。During the process of traversing the generator fins 79 axially, first in the direction towards the absorber 1 and then in the direction away from the absorber 1, the hot gases heat the fins with which they come into contact. This heats the generator shell 11 by conduction. Finally, a relatively thin layer "C" of diluted liquid absorbent in generator 2 receives the heat and releases the refrigerant vapor by the static evaporation process.
【0054】図1及び図4は、吸収器1に設けられた吸
収器のフィン8、蒸発器4に設けられた蒸発器のフィン
72、及び同様のものとして凝縮器3に設けられた凝縮
器のフィン81の配置を示す。凝縮器のフィン81及び
蒸発器のフィン72は、液圧で又は機械的作用で管を膨
張させてフィンと圧縮接触させることによって凝縮器/
蒸発器管37に固定されている。フィンの密度は、凝縮
器3における方が蒸発器4におけるよりも小さいが、い
ずれの場合でも、フィンのアレイが一般的な空気汚染物
に対するフィルタとして作用する程大きくてはならず、
フィルタとして作用する程密度が大きい場合には、熱交
換機能が損なわれる。1 and 4 show an absorber fin 8 provided in the absorber 1, an evaporator fin 72 provided in the evaporator 4 and a condenser provided in the condenser 3 as a similar one. The arrangement of the fins 81 is shown. The condenser fins 81 and the evaporator fins 72 are hydraulically or mechanically expanded by expanding the tubes into compression contact with the fins.
It is fixed to the evaporator tube 37. The density of the fins is smaller in the condenser 3 than in the evaporator 4, but in any case should not be so great that the array of fins acts as a filter against common air pollutants,
If the density is high enough to act as a filter, the heat exchange function will be impaired.
【0055】凝縮器の空気側の設計は、凝縮器内の凝縮
器熱を除去し、吸収器内の吸収熱を除去するのに必要な
空気流を提供し、吸収剤冷却器内で冷却を行うのに必要
な空気流を提供するのに適当でなければならない。凝縮
器の空気流は、吸収剤冷却器5、吸収器1、及び凝縮器
3から排出された熱エネルギを含むため、加熱モードで
作動する場合には、RAHPの有用な出力を提供する。The air side design of the condenser removes the condenser heat in the condenser, provides the airflow necessary to remove the absorbed heat in the absorber, and provides cooling in the absorber cooler. It must be suitable to provide the necessary air flow to do. The condenser airflow contains the thermal energy discharged from the absorber cooler 5, absorber 1 and condenser 3 and thus provides a useful output of the RAHP when operating in the heating mode.
【0056】凝縮器のフィン81のアレイの密度は、代
表的には、フィンが1cm当たり3.15個(1インチ当
たり8個)存在する密度であり、フィン間に2.4mm
(3/32インチ)よりも幾分大きい間隔を構成する。
この間隔では、環状凝縮器フィン81組立体内に同伴さ
れた空気に回転中に作用する粘性抗力は、図4に断面で
示す吸収剤冷却器5及び吸収器1のフィンのアレイを通
して特定の空気流を押しやるのに必要な圧力水頭をつく
りだすのに十分でない場合がある。その場合には、凝縮
器のフィン81の環状表面上にベーン(図示せず)が型
押し又は成形されているのがよい。ベーンは、凝縮器/
蒸発器管37を通すために設けられた穴の間にあるよう
に配置される。The density of the array of condenser fins 81 is typically a density of 3.15 fins per cm (8 per inch) with a 2.4 mm spacing between the fins.
Configure a spacing somewhat larger than (3/32 inch).
At this interval, the viscous drag acting on the air entrained within the annular condenser fin 81 assembly during rotation will cause a particular air flow through the array of fins of the absorber cooler 5 and absorber 1 shown in cross section in FIG. It may not be sufficient to create the pressure head needed to push. In that case, vanes (not shown) may be stamped or molded on the annular surface of the condenser fins 81. The vane is a condenser /
It is arranged so that it lies between the holes provided for the passage of the evaporator tube 37.
【0057】凝縮器3への空気流及び凝縮器3からの空
気流は、実質的に半径方向である。凝縮器3への空気流
は、代表的には、プラスチック製のシース9に配置され
た凝縮器区分の孔62から得られる。圧力の最大回復を
得るため、凝縮器3は、よく知られている対数螺旋形状
を持つハウジング(図示せず)によって取り囲まれてい
るのがよい。The air flow to and from the condenser 3 is substantially radial. Airflow to the condenser 3 is typically obtained from holes 62 in the condenser section located in the plastic sheath 9. To obtain maximum pressure recovery, the condenser 3 may be surrounded by a housing (not shown) having the well-known logarithmic spiral shape.
【0058】吸収剤冷却器5及び吸収器1は、空気を、
吸収器の空気入口60から、蒸発器4の区分内に配置さ
れたプラスチック製のシース9に設けられた孔62か
ら、隔離区分の孔61から、及び吸収器の空気障壁59
に配置された代表的な空気入口穴46から得る。吸収器
のフィン8には多くの小穴が穿たれている。これは、こ
うした穴によって生ぜしめられるチャンネル横流によ
り、非常に薄い境界層の形成が阻止されるということが
経験的にわかっているためである。従って、圧力降下の
釣合いのとれた増大を行わなくても、伝熱を大きく改善
する。更に、全ての空間が連通状態にあるように、上述
の空気流の構成で孔が必要である。The absorbent cooler 5 and the absorber 1 are provided with air.
From the air inlet 60 of the absorber, from the hole 62 provided in the plastic sheath 9 arranged in the section of the evaporator 4, from the hole 61 of the isolated section and from the air barrier 59 of the absorber.
From a typical air inlet hole 46 located at. The fin 8 of the absorber has many small holes. This is because it has been empirically known that the cross-channel flow created by such holes prevents the formation of very thin boundary layers. Therefore, heat transfer is greatly improved without a proportionate increase in pressure drop. Furthermore, holes are required in the above-described airflow configuration so that all spaces are in communication.
【0059】プラスチック製のシース9の断熱特性は、
吸収器の端板30と蒸発器の空気障壁57との間の軸線
方向領域での重要な条件である。この領域では、孔62
もまた同様に重要である。これは、吸収剤冷却器5と、
吸収器1と、蒸発器4との間での対流伝熱を禁止するた
めである。吸収器のフィン8のアレイの空気空間内での
負圧は、吸収器冷却空気流への流入空気流を指示する。
この流入空気流は、この流入空気流がないとプラスチッ
ク製のシース9の表面の近くに停滞する、対流又は伝導
で加熱された空気を除去する。The heat insulation characteristics of the plastic sheath 9 are as follows.
This is an important requirement in the axial region between the absorber endplate 30 and the evaporator air barrier 57. In this area, holes 62
Is just as important. This is the absorbent cooler 5,
This is because the convective heat transfer between the absorber 1 and the evaporator 4 is prohibited. The negative pressure in the air space of the array of absorber fins 8 dictates the incoming airflow to the absorber cooling airflow.
The incoming air stream removes convectively or conductively heated air that would otherwise remain near the surface of the plastic sheath 9.
【0060】RAHPを空調モードで作動させる場合に
は、蒸発器4の空気流出力だけを使用する。吸収機の熱
駆動ポテンシャルが蒸気圧縮機の熱駆動ポテンシャルよ
りも小さいため、拮抗的な減湿性能を得るためには、蒸
発器4を大きくしなければならない。蒸発器のフィン7
2のアレイの密度は、代表的には、フィンが1cm当たり
4.72個(1インチ当たり12個)存在する密度であ
る。フィン間の間隔は、1.6mm(1/16インチ)よ
りも幾分大きい。図4でわかるように、蒸発器のフィン
72もまた環状であるが、ここではベーンは必要でな
い。蒸発器で満足のいく空気側伝熱を得るため、蒸発器
の外周から僅かに間隔を隔てられた円形のシュラウド
(図示せず)が蒸発器のフィン72のアレイを取り囲ん
でいるのがよい。シュラウドの一部を取り外してダクト
と交換し、このダクトを通して蒸発器の排気空気流を図
1に矢印で示すように差し向ける。ダクトの大きさは、
所望の空気流で決まり、冷却能力3515W(1トン)
当たりの空気流は、約849.5 m3/時(約500SC
FM)である。このように説明したシュラウド及びダク
トについては、ダクト内の空気流は、ダクトと面したセ
クタの環状アレイのフィン間に含まれる空気の容積にア
レイの回転速度を掛けた値と正比例し、従って、ダクト
を、作動速度で特定の空気流を提供するような大きさに
することができるということが経験的に分かっており且
つ分析的に確認されている。Only the airflow output of the evaporator 4 is used when operating the RAHP in air conditioning mode. Since the heat-driving potential of the absorber is smaller than that of the vapor compressor, the evaporator 4 must be made large in order to obtain a competitive dehumidifying performance. Evaporator fins 7
The density of the two arrays is typically 4.72 fins per cm (12 per inch). The spacing between the fins is somewhat larger than 1.6 mm (1/16 inch). As can be seen in FIG. 4, the evaporator fins 72 are also annular, but no vanes are needed here. To obtain satisfactory air-side heat transfer in the evaporator, a circular shroud (not shown), slightly spaced from the outer circumference of the evaporator, may surround the array of evaporator fins 72. A portion of the shroud is removed and replaced with a duct through which the exhaust airflow of the evaporator is directed as indicated by the arrow in FIG. The size of the duct is
Depends on desired air flow, cooling capacity 3515W (1 ton)
The airflow per hit is about 849.5 m 3 / h (about 500 SC
FM). For the shrouds and ducts thus described, the air flow in the duct is directly proportional to the volume of air contained between the fins of the annular array of sectors facing the duct times the rotational speed of the array, and It has been empirically and analytically confirmed that the ducts can be sized to provide a particular air flow at operating speeds.
【0061】吸収器1、吸収剤冷却器5、凝縮器3、及
び蒸発器4に対する空気流は、吸収器ベアリングシャフ
ト31の側方からRAHPに軸線方向に進入し、吸収器
の端板30に配置された、図3に断面で示す半径方向開
口部64を通過する。図1に示すように、空気流は、半
径方向開口部64によって、吸収器の空気入口60及び
更にプラスチック製のシース9が包囲する空間、蒸発器
4の内径、及び蒸発器の空気障壁57に進入する。吸収
器の空気入口60に進入し吸収器のフィン8のアレイに
沿って軸線方向に移動する空気流が、吸収器のテーパ壁
7から吸収熱を奪い、かくしてテーパ壁を特定の温度に
維持し、これによって、吸収器の壁7の内面上にある吸
収剤の非常に薄い移動膜内で吸収プロセスを連続させ
る。The air flow to the absorber 1, the absorber cooler 5, the condenser 3 and the evaporator 4 enters the RAHP axially from the side of the absorber bearing shaft 31 and reaches the end plate 30 of the absorber. It passes through a radial opening 64, shown in section in FIG. As shown in FIG. 1, the air flow is directed by the radial openings 64 into the space surrounded by the air inlet 60 of the absorber and also the plastic sheath 9, the inner diameter of the evaporator 4 and the air barrier 57 of the evaporator. enter in. The airflow entering the absorber air inlet 60 and moving axially along the array of absorber fins 8 draws heat of absorption from the absorber tapered wall 7, thus maintaining the tapered wall at a particular temperature. , Thereby continuing the absorption process in a very thin moving membrane of absorbent on the inner surface of the absorber wall 7.
【0062】機械の大きさ及び形体を決定するRAHP
サイクルの構成要素は、吸収器及び蒸発器である。勿
論、吸収器は更に絶大な効果を及ぼす。既に述べた通
り、吸収器は、化学接触反応器として実現でき、これ
は、本発明では、吸収剤からなる非常に薄い移動する膜
「d」によって冷媒蒸気を除去する。吸収剤の薄膜が吸
収剤冷却器5から吸収器1に進入したとき、この薄膜は
冷媒を含んでおらず、その温度は十分に下げてあり、そ
のため、冷媒蒸気を活発に引きつける。RAHP to Determine Machine Size and Feature
The components of the cycle are the absorber and the evaporator. Of course, the absorber has an even greater effect. As already mentioned, the absorber can be realized as a chemical catalytic reactor, which in the present invention removes the refrigerant vapor by means of a very thin moving membrane "d" of absorbent. When a thin film of absorbent enters the absorber 1 from the absorbent cooler 5, it does not contain a refrigerant and its temperature is sufficiently low that it actively draws refrigerant vapor.
【0063】吸収された冷媒蒸気は吸収剤の非常に薄い
膜の表面近くを希釈し、吸収熱により表面近くの温度が
上昇する。この温度上昇は、薄膜、吸収器のテーパ壁
7、吸収器のフィン8を通した伝導によって解消され、
その後、近くを通る空気流中への対流によって解消され
る。吸収剤の薄膜内での冷媒の濃縮勾配は、質量拡散プ
ロセスによって解消される。温度拡散プロセス及び質量
拡散プロセスのいずれも直ちには進まず、従って実際の
エンジニアシステムでは、これらは完全には行われな
い。しかしながら、本発明で使用される非常に薄い膜
は、これらのプロセスを通常の方法で行われるよりも高
い完了度で行うことができるようにする。The absorbed refrigerant vapor dilutes near the surface of the very thin film of the absorbent, and the heat of absorption raises the temperature near the surface. This temperature rise is eliminated by conduction through the thin film, the tapered wall 7 of the absorber and the fins 8 of the absorber,
It is then resolved by convection into the nearby airflow. The concentration gradient of the refrigerant within the absorbent film is overcome by the mass diffusion process. Neither the temperature diffusion process nor the mass diffusion process proceeds immediately, so in a real engineer system these are not completely done. However, the very thin membranes used in the present invention allow these processes to be performed with higher degrees of completeness than would normally be done.
【0064】均等な薄膜を加えることによる吸収速度の
上昇を除外し、非凝縮性ガスが存在しない状態での本発
明の吸収器での冷媒蒸気の吸収速度は、以下の等式で与
えられる。Excluding the increase in absorption rate due to the addition of a uniform thin film, the absorption rate of the refrigerant vapor in the absorber of the present invention in the absence of non-condensable gas is given by the following equation:
【0065】[0065]
【数1】 ここで、M=吸収速度 C=システム定数 Ω=吸収器定数 D=吸収剤の拡散係数 ρ=吸収剤の密度 μ=吸収剤の粘度 L=吸収器の長さ R=吸収器の平均半径 N=吸収器の回転速度 θ=吸収器の壁のテーパ角 である。[Equation 1] Here, M = absorption rate C = system constant Ω = absorber constant D = absorber diffusion coefficient ρ = absorbent density μ = absorbent viscosity L = absorber length R = absorber average radius N = Rotation speed of the absorber θ = taper angle of the absorber wall.
【0066】システム定数Cは、吸収速度で除した吸収
剤処理量(即ちピトー管ポンプ17の圧送速度)の逆関
数である。吸収速度で除した吸収剤処理量を循環比と呼
ぶ。大きな循環比は、発生器に進入する吸収剤の濃度と
発生器を離れる吸収剤の濃度とが大きく異なっていると
いうことを意味し、小さな循環比については、この逆が
いえる。臭化リチウムを吸収剤として使用し、水を冷媒
として使用する本発明のRAHPについては、8.3の
循環比が好ましいが、Cの値を1.60乃至1.14に
する7乃至10の値が可能である。結晶化が起こり難い
臭化リチウムの水溶液及び沃化リチウムの水溶液のよう
な他の吸収剤−冷媒組み合わせについえは、7以下の循
環比が好ましい。The system constant C is an inverse function of the amount of absorbent processed divided by the absorption rate (that is, the pumping rate of the pitot tube pump 17). The absorbent throughput divided by the absorption rate is called the circulation ratio. A large circulation ratio means that the concentration of absorbent entering the generator and the concentration of absorbent leaving the generator are very different, and vice versa for small circulation ratios. For RAHP of the present invention using lithium bromide as the absorbent and water as the refrigerant, a circulation ratio of 8.3 is preferred, but a value of C of 7.60 to 1.14 is used. Values are possible. For other absorbent-refrigerant combinations, such as aqueous lithium bromide and aqueous lithium iodide solutions, where crystallization is less likely to occur, a circulation ratio of 7 or less is preferred.
【0067】吸収器定数Ωは、完了効率の複素逆関数で
ある。本発明についての好ましい完了効率は92%であ
り、この場合のΩの値は0.9652であるが、完了効
率の値は、95%(Ω=0.8674)乃至90%(Ω
=1.0185)でもよい。非常に高い完了効率は、R
AHPには受入れられない。例えば、99.99%の完
了効率ではΩの値は0.3789であり、これは機械の
容量をひどく損なう。化学接触器では高い完了効率が容
認できる。The absorber constant Ω is a complex inverse function of completion efficiency. The preferred completion efficiency for the present invention is 92%, in which case the value of Ω is 0.9652, but the value of the completion efficiency is between 95% (Ω = 0.8674) and 90% (Ω
= 1.0185). Very high completion efficiency is R
Not accepted by AHP. For example, at a completion efficiency of 99.99%, the value of Ω is 0.3789, which severely compromises the capacity of the machine. High completion efficiencies are acceptable with chemical contactors.
【0068】拡散係数、密度、及び粘度は、薄膜を構成
する吸収剤の性質であり、所定の薄膜温度及び組成で決
定されなければならない。温度が51.670C(125
0F)で濃度が62重量%の臭化リチウム吸収剤について
は、水が希釈剤であり、上文中に記載した式中の1/4
乗した括弧の中の性質の値が、1.03×10-3 g/cm2
−s1/2(2.11×10-3 lbm/ft2−s1/2)であり、好
ましい無次元値C及びΩと組み合わせると、ポンドで表
した一秒当たりの吸収速度は以下の通りである。The diffusion coefficient, density, and viscosity are properties of the absorbent that constitutes the thin film, and must be determined at a given thin film temperature and composition. When the temperature is 51.67 0 C (125
For a lithium bromide absorbent at 0 F) with a concentration of 62% by weight, water is the diluent and 1/4 of the formula given above is used.
The value of the property in parentheses is 1.03 × 10 -3 g / cm 2
-S 1/2 (2.11 × 10 -3 lbm / ft 2 -s 1/2 ), combined with the preferred dimensionless values C and Ω, the absorption rate per second in pounds is On the street.
【0069】 M=2.77×10-3(L3 R5 N2sinθ)1/4 代表的には、Nが毎秒60回転(毎秒377ラジアン)
であり、回転軸線51に関して計測したθが4.25°
(0.0742ラジアン)であり、Rが101.6mm
(4インチ)であり、Lが457.2mm(18インチ)
である場合には、Mの値は1.74g/s (毎秒3.84
×10-3ポンド)である。蒸発器内の水を気化させるた
めの2231J/g(960BTU/lb)のエンタルピ
ーについての代表的な正味値に対し、この流量が提供す
る総冷却容量は3893W(3.69BTU/s)であ
り、これは1.11トンと等価である。吸収器のテーパ
壁7上の薄膜「d」の平均厚さは、この例では、0.0
46mm(0.046ミル)である。M = 2.77 × 10 −3 (L 3 R 5 N 2 sin θ) 1/4 Typically, N is 60 revolutions per second (377 radians per second).
And θ measured with respect to the rotation axis 51 is 4.25 °
(0.0742 radian), R is 101.6 mm
(4 inches) and L is 457.2 mm (18 inches)
Then the value of M is 1.74 g / s (3.84 g / s).
× 10 -3 pounds). For a typical net value for the enthalpy of 2231 J / g (960 BTU / lb) for vaporizing the water in the evaporator, the total cooling capacity provided by this flow rate is 3893 W (3.69 BTU / s), This is equivalent to 1.11 tons. The average thickness of the thin film “d” on the tapered wall 7 of the absorber is 0.0 in this example.
It is 46 mm (0.046 mil).
【0070】L、R、N、及びθの種々の組み合わせを
選択することによってMの所与の値を満足させることが
できるということが明らかである。例えば、回転速度を
10000rpm (毎秒1047ラジアン)と選択し、L
を457.2mm(18インチ)と選択し、θを4.25
°(0.0742ラジアン)と選択した場合には、R
は、1.74g/s (毎秒3.84×10-3ポンド)の吸
収速度について、67.56mm(0.221フィート又
は2.66インチ)でなければならない。吸収器のテー
パ壁7上の薄膜「d」の平均厚さは、この比較的高い速
度では、0.031mm(1.21ミル)である。RAH
Pの用途について、L、R、N、及びθの値には、実際
の設計の配慮により制限が加えられる。装置を純粋に化
学接触器として使用する場合には、100000rpm
(毎秒10472ラジアン)以上の速度を選択するのが
よく、その場合、物理的大きさが小さい装置では粘度の
高い液体を使用できる。It is clear that a given value of M can be satisfied by choosing various combinations of L, R, N and θ. For example, select the rotation speed as 10,000 rpm (1047 radians per second) and
Is selected to be 457.2 mm (18 inches), and θ is 4.25.
If you select ° (0.0742 radians), R
Must be 67.56 mm (0.221 feet or 2.66 inches) for an absorption rate of 1.74 g / s (3.84 x 10 -3 pounds per second). The average thickness of the film "d" on the absorber tapered wall 7 is 0.031 mm (1.21 mils) at this relatively high speed. RAH
For P applications, the values of L, R, N, and θ are limited by actual design considerations. 100,000 rpm if the device is used purely as a chemical contactor
A rate of (10472 radians per second) or higher should be chosen, in which case liquids of high viscosity can be used in devices of small physical size.
【0071】静止適用についての吸収器の長さに対する
平均半径の好ましい比(L/R)は、約3であるが、可
動適用については好ましい比は約7である。静止型RA
HPは、エネルギ性能を高めるように設計されており、
2400rpm (毎秒251ラジアン)以下の速度で作動
するようになっているが、可動RAHPは、大きさを大
きくするように設計されており、3600rpm (毎秒3
77ラジアン)以上の速度で作動するようになってい
る。吸収速度の式を検討すると、吸収速度は、吸収器の
壁のテーパ角θの値がゼロに近づくときシータの正弦が
ゼロに近づくため、ゼロに近づくということが明らかに
なる。従って、良好な設計と矛盾しない限りθをできる
だけ大きくするのが望ましい。しかしながら、θは、2
R/Lを越えてはならない。これは、θが2R/Lを越
えると単純な幾何学的理由により、吸収剤冷却器5がな
くなってしまうためである。L/Rの値が2である場合
には、θは45.0°(0.785ラジアン)を越える
ことができず、L/R=3の場合には、θは33.7°
(0.588ラジアン)を越えることができず、L/R
=7の場合には、θは15.9°(0.278ラジア
ン)を越えることができず、L/R=10の場合には、
θは11.3°(0.197ラジアン)を越えることが
できない。RAHPの容量に加えられるこれらの制限の
結果は、それ程大きなものではない。というのは、1
1.3°(0.197ラジアン)の最小角度で、機械の
容量は、θの値が90°(1.571ラジアン)である
場合の理論的最大容量の66.5%であるためである。
θが4.25°(0.0742°)の引用した例につい
ては、機械の容量は理論値の52.2%である。The preferred ratio of average radius to absorber length (L / R) for stationary applications is about 3, while for mobile applications the preferred ratio is about 7. Stationary RA
HP is designed to enhance energy performance,
It is designed to operate at speeds below 2400 rpm (251 rad / s), but the mobile RAHP is designed to be large in size, at 3600 rpm (3 / s).
It operates at speeds above 77 radians). Examination of the absorption rate equation reveals that the absorption rate approaches zero as the theta sine approaches zero as the value of the absorber wall taper angle θ approaches zero. Therefore, it is desirable to make θ as large as possible unless it contradicts a good design. However, θ is 2
Do not exceed R / L. This is because when θ exceeds 2R / L, the absorbent cooler 5 is eliminated for a simple geometrical reason. When the value of L / R is 2, θ cannot exceed 45.0 ° (0.785 radians), and when L / R = 3, θ is 33.7 °.
(0.588 radians) cannot be exceeded and L / R
= 7, θ cannot exceed 15.9 ° (0.278 radians), and L / R = 10,
θ cannot exceed 11.3 ° (0.197 radians). The consequences of these limits on the capacity of RAHP are not as great. Because 1
At a minimum angle of 1.3 ° (0.197 radians), the machine capacity is 66.5% of the theoretical maximum capacity when the value of θ is 90 ° (1.571 radians). .
For the cited example with θ of 4.25 ° (0.0742 °), the machine capacity is 52.2% of theory.
【0072】吸収速度の式には、非常に薄い膜「d」の
厚さが必然的に含まれている。非常に薄い膜の厚さ
「d」は、吸収器の回転速度Nの平方根に反比例し、L
/R比の1/4乗をθの正弦で除した値に正比例する。
従って、θの値が約0.1°(1.745×10-3ラジ
アン)である場合には、薄膜の厚さ「d」は、静止型R
AHPの状態を表す2400rpm (毎秒251ラジア
ン)以下の作動速度でL/R=3の値について、及び、
作動型RAHPを特徴付ける、約3600rpm (毎秒3
77ラジアン)の回転速度でL/R=7の値について、
0.127mm(5ミル)以上である。0.127mm(5
ミル)以上の薄膜の厚さ「d」は、RAHP技術の文脈
で考えるとき、非常に薄くはない。θが限界値にあり、
吸収器の回転速度が3600rpm (毎秒377ラジア
ン)である場合、L/R=2についてはθ=45.0°
(0.785ラジアン)であり、「d」は0.021mm
(0.84ミル)であり、L/R=3についてはθ=3
3.7°(0.588ラジアン)であり、「d」は0.
025mm(0.99ミル)であり、L/R=4.5につ
いてはθ=24.0°(0.418ラジアン)であり、
「d」は0.030mm(1.19ミル)であり、L/R
=7についてはθ=15.9°(0.278ラジアン)
であり、「d」は0.037mm(1.46ミル)であ
り、L/R=10についてはθ=11.3°(0.19
7ラジアン)であり、「d」は0.044mm(1.74
ミル)である。吸収器の回転速度が1200rpm (毎秒
125.7ラジアン)である場合には、「d」の値を
1.732倍しなければならず、吸収器の回転速度が1
0800rpm (毎秒1031.0ラジアン)である場合
には、「d」の値を1.732で除さなければならな
い。「d」の全ての値は、RAHPで代表的な濃度及び
温度での、臭化リチウム及び水を用いる吸収剤/冷媒シ
ステムについて与えられている。The absorption rate equation necessarily includes a very thin film "d" thickness. The very thin film thickness "d" is inversely proportional to the square root of the absorber's rotational speed N, L
It is directly proportional to the value obtained by dividing the 1/4 power of the / R ratio by the sine of θ.
Therefore, when the value of θ is about 0.1 ° (1.745 × 10 −3 radian), the thickness “d” of the thin film is
A value of L / R = 3 at an operating speed of 2400 rpm (251 radians per second) or less representing the state of AHP, and
Approximately 3600 rpm (3 per second
For a value of L / R = 7 at a rotation speed of 77 radians),
It is at least 0.127 mm (5 mils). 0.127 mm (5
Thin film thickness'd 'of mils or greater is not very thin when considered in the context of RAHP technology. θ is at the limit value,
When the rotation speed of the absorber is 3600 rpm (377 radians per second), for L / R = 2, θ = 45.0 °
(0.785 radians) and "d" is 0.021 mm
(0.84 mil) and for L / R = 3 θ = 3
3.7 ° (0.588 radians) and "d" is 0.
025 mm (0.99 mils) and for L / R = 4.5 θ = 24.0 ° (0.418 radians),
"D" is 0.030 mm (1.19 mil), L / R
For = 7, θ = 15.9 ° (0.278 radians)
And “d” is 0.037 mm (1.46 mils) and for L / R = 10 θ = 11.3 ° (0.19 mils)
7 radians) and "d" is 0.044 mm (1.74 mm).
Mil). If the speed of rotation of the absorber is 1200 rpm (125.7 radians per second), the value of "d" must be multiplied by 1.732, and the speed of rotation of the absorber is 1
At 0800 rpm (1031.0 radians per second), the value of "d" must be divided by 1.732. All values of "d" are given for absorbent / refrigerant systems using lithium bromide and water at concentrations and temperatures typical of RAHP.
【0073】本発明では、蒸発器が吸収器と同心であり
且つ同延であるため、吸収器による寸法上の制限内で蒸
気発生機能及び冷却機能を満足しなければならない。最
も大きな制限は、非常に大きな遠心力場の作用が加わっ
た状態での凝縮器/蒸発器管37内での液体冷媒の気化
である。本出願人の米国特許第5,123,479号に
開示されているように、大きな力場内での蒸発器の伝熱
は、液体が管の内壁をすらすところだけで起こる。In the present invention, since the evaporator is concentric with and coextensive with the absorber, the vapor generating function and the cooling function must be satisfied within the dimensional limits of the absorber. The greatest limitation is the vaporization of the liquid refrigerant in the condenser / evaporator tube 37 under the action of a very large centrifugal field. As disclosed in Applicant's US Pat. No. 5,123,479, evaporator heat transfer in a large force field occurs only where the liquid slicks the inner wall of the tube.
【0074】本発明のRAHPについては、伝熱は対流
によって行われ、内容積の約50%が冷媒で満たされ、
63.050W/cm2 (20000BTU/hr−ft2 )
以下の熱流束の管についてのその値は、試験により、以
下の式で与えられる。In the RAHP of the present invention, heat transfer is performed by convection, and about 50% of the internal volume is filled with the refrigerant,
63.050 W / cm 2 (20,000 BTU / hr-ft 2 )
The values for the tubes with the following heat flux are given by the following equations by the test:
【0075】NNu=0.1891(NGrNPr)0.32 ここで、NNuはヌッセルト数であり、NGrはグラスホフ
数であり、NPrはプラントル数である。これらの数は、
作動温度の液体冷媒、凝縮器/蒸発器管37の内径、及
び管が置かれた遠心力場について決定される。代表的に
は、蒸発器の作動温度での体膨張係数が低い水冷媒につ
いては、内部伝熱係数は、静止適用については約227
1W/m20C(400BTU/hr−ft2 −0F)であり、動
的適用については約3691W/m20C(650BTU/
hr−ft2 −0F)である。この場合、冷却容量3515W
(1トン)当たりに必要とされる蒸発器管の内部面積
は、静止適用については、約0.929m2(10平方フ
ィート)であり、動的適用については、約0.557m2
(6平方フィート)である。N Nu = 0.1891 (N Gr N Pr ) 0.32 where N Nu is the Nusselt number, N Gr is the Grashof number, and N Pr is the Prandtl number. These numbers are
The operating temperature liquid refrigerant, the inner diameter of the condenser / evaporator tube 37, and the centrifugal field in which the tube is placed are determined. Typically, for water refrigerants having a low body expansion coefficient at the operating temperature of the evaporator, the internal heat transfer coefficient is about 227 for static applications.
A 1W / m 20 C (400BTU / hr-ft 20 F), Dynamic apply approximately 3691W / m 20 C (650BTU /
hr−ft 2 − 0 F). In this case, cooling capacity 3515W
The internal area of the evaporator tube required per (1 ton) is about 0.929 m 2 (10 square feet) for static applications and about 0.557 m 2 for dynamic applications.
(6 square feet).
【0076】蒸発器管の必要な内部面積は数本の非常に
長い管を使用することによっては提供できない。という
のは、別の条件として、冷媒蒸気の流れに対して蒸発器
管内に適当な断面積を提供しなければならないためであ
る。蒸発器管は液体冷媒なしでは作動しないため、蒸発
器の流れ面積を正確に計数しなければならない。水を冷
媒として使用する場合には、蒸気流れに対する好ましい
断面積は、容量3515W(1トン)当たり約38.7
cm2 (6平方インチ)である。従って、非常に小径であ
るが長い吸収器を使用することに対しては、禁止が存在
し、正確な限度はRAHPの選択された冷媒及び容量を
条件として決まる。The required internal area of the evaporator tube cannot be provided by using several very long tubes. Another requirement is that a proper cross-sectional area must be provided in the evaporator tube for the flow of refrigerant vapor. Since the evaporator tubes do not work without liquid refrigerant, the flow area of the evaporator must be accurately counted. When using water as the refrigerant, the preferred cross-sectional area for steam flow is about 38.7 per ton of capacity 3515W.
cm 2 (6 square inches). Therefore, there is a prohibition against the use of very small diameter but long absorbers and the exact limits are contingent on the selected refrigerant and capacity of RAHP.
【0077】同様に、直径が非常に大きいが短い吸収器
もまた除外される。これは、伝熱に利用可能な領域を管
のヘッダが大きく占有するためである。従って、静止適
用について好ましいL/R=3の比、及び動的適用につ
いて好ましいL/R=7の比が水冷媒について適当であ
るが、これらの比は他の冷媒については幾分変化させる
のがよく、大まかには約2乃至約10の範囲である。Similarly, absorbers of very large diameter but short are also excluded. This is because the tube header occupies a large area available for heat transfer. Therefore, the preferred L / R = 3 ratio for static applications and the preferred L / R = 7 ratio for dynamic applications are suitable for water refrigerants, but these ratios may vary somewhat for other refrigerants. And generally in the range of about 2 to about 10.
【0078】性能を保持するためには、構成要素間の不
要な熱の流れを最小にし、吸収剤が冷媒と混合しないよ
うにすることが重要である。構成要素間の不要な熱の流
れを最小にすることについては、高温の吸収器1及び吸
収剤冷却器5が蒸発器4への流入空気を予熱しないよう
にする上でのプラスチック製の多孔シース9の役割が開
示されている。発生器の断熱障壁21は、テトラフルオ
ロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、ポリ弗化ビ
ニリデン、及びポリカーボネートのような熱伝導率の低
い材料でできており、これらの材料は、化学的に不活性
で耐熱性に優れた材料である。変形例では、発生器の断
熱障壁21は、内部空間が断熱材で満たされた外シェル
からなる複合材料でできているのがよい。To maintain performance, it is important to minimize unwanted heat flow between the components and prevent the absorbent from mixing with the refrigerant. To minimize unwanted heat flow between the components, a plastic porous sheath in preventing the hot absorber 1 and absorbent cooler 5 from preheating the incoming air to the evaporator 4. Nine roles are disclosed. The generator's adiabatic barrier 21 is made of materials with low thermal conductivity, such as tetrafluoroethylene, chlorotrifluoroethylene, polyvinylidene fluoride, and polycarbonate, which are chemically inert and heat resistant. It is a material with excellent properties. In a variant, the insulation barrier 21 of the generator may be made of a composite material whose inner space consists of an outer shell filled with insulation.
【0079】本発明の構成要素の温度スペクトルは、温
度が減少する順番で、発生器、吸収剤冷却器、凝縮器、
吸収器、及び蒸発器である。発生器の温度は、吸収器よ
りも111.10C(2000F)高いのがよく、発生器内
の圧力は吸収器内の圧力よりも258.6トール(5ps
i )以上高い。テフロン(テトラフルオロエチレン)
が、発生器の断熱障壁21をつくるための好ましい材料
である。これは、テフロンの熱伝導率が低く、発生器の
予想される作動温度での機械的特性が優れているためで
ある。The temperature spectra of the components of the present invention are shown in the order of decreasing temperature: generator, absorber cooler, condenser,
An absorber and an evaporator. The generator temperature should be 111.1 0 C (200 0 F) higher than the absorber, and the pressure in the generator should be 258.6 torr (5 ps) than the pressure in the absorber.
i) More expensive. Teflon (tetrafluoroethylene)
Is the preferred material for making the insulating barrier 21 of the generator. This is due to the low thermal conductivity of Teflon and its excellent mechanical properties at the expected operating temperature of the generator.
【0080】断熱パックされた吸収剤移送管20が高温
の吸収剤を発生器2から吸収器1の中央を通して吸収剤
冷却器5内に搬送する。吸収剤移送管は、高温の吸収剤
が吸収器を通過するときに高温の吸収剤からの熱損失を
最小にする他に吸収器を発生器の圧力から隔離しなけれ
ばならない。図5に示すように、吸収剤移送管20は、
外管20a及びこれと同心の内管20cからなり、内部
環状部は、反射性のある金属箔20bからなる幾つかの
同心の層を含むように形成されており、非常に高い真空
に排気されている。An adiabatic-packed absorbent transfer tube 20 conveys the hot absorbent from the generator 2 through the center of the absorbent 1 into the absorbent cooler 5. The absorbent transfer tube must isolate the absorber from generator pressure in addition to minimizing heat loss from the hot absorbent as it passes through the absorber. As shown in FIG. 5, the absorbent transfer pipe 20 is
It consists of an outer tube 20a and an inner tube 20c concentric with it, and the inner annular part is formed to contain several concentric layers of reflective metal foil 20b and is evacuated to a very high vacuum. ing.
【0081】吸収剤冷却器5は、発生器の温度よりも低
く凝縮器の温度よりも僅かに高い温度で作動するが、こ
れらの三つの構成要素は全て同じ内圧で作動する。従っ
て、吸収器の断熱障壁26は、厳密さは低いけれども発
生器の断熱障壁21と同じ必要条件が課され、ポリスチ
レン、ポリエチレン、及びポリアミドのような材料が適
している。The absorber cooler 5 operates below the temperature of the generator and slightly above the temperature of the condenser, but these three components all operate at the same internal pressure. Therefore, the absorber insulation barrier 26 is less stringent, but is subject to the same requirements as the generator insulation barrier 21, and materials such as polystyrene, polyethylene, and polyamide are suitable.
【0082】蒸発器4の蒸気は、蒸発器の排気管44を
通過し、次いで、吸収剤冷却器5を通過する。蒸発器の
蒸気は、発生器の蒸気の飽和温度よりも55.60C(1
000F)以上低温である。発生器の蒸気が蒸発器の排気
管44上で凝縮しないようにするため、断熱スリーブ3
4が図1及び図4に示すように設置されている。The vapor of the evaporator 4 passes through the evaporator exhaust pipe 44 and then the absorbent cooler 5. Evaporator vapor is 55.6 0 C (1
It is a low temperature of 0000 F) or more. In order to prevent the vapor of the generator from condensing on the exhaust pipe 44 of the evaporator, the insulating sleeve 3
4 are installed as shown in FIGS.
【0083】蒸発器4は、凝縮器3よりも55.60C
(1000F)以上低く、凝縮器から蒸発器への熱の流れ
は、図1に示すように、隔離区分の孔61の領域に隔離
区分を設けることによって最小にされる。断熱プラグ3
9を凝縮器/蒸発器管37に挿入し、隔離区分内に配置
する。断熱プラグの好ましい構成材料はテフロンである
が、他の構成材料もまた同様に満足のいくものである。[0083] evaporator 4, 55.6 0 C than the condenser 3
As low as (100 0 F) or more, heat flow from the condenser to the evaporator is minimized by providing isolation sections in the region of the isolation section holes 61, as shown in FIG. Insulation plug 3
Insert 9 into condenser / evaporator tube 37 and place in isolated section. The preferred material of construction for the insulation plug is Teflon, but other materials of construction are equally satisfactory.
【0084】凝縮器のファンの作用で及ぼされた負圧
(吸引圧力)により、空気は隔離区分を隔離区分孔61
内に内方に通過し、これによって、凝縮器/蒸発器管3
7の壁の温度を下げ、このプロセス中、凝縮器3から蒸
発器4への熱の流れを減少させる。Due to the negative pressure (suction pressure) exerted by the action of the fan of the condenser, the air separates the separating section from the separating section hole 61.
Passing inwardly into the condenser / evaporator tube 3
The wall temperature of 7 is reduced to reduce the heat flow from the condenser 3 to the evaporator 4 during this process.
【0085】吸収剤は凝縮器及び蒸発器に入ってはなら
ない。これは、これらの構成要素の作動温度が上昇する
ためである。融点が5500C(10220F)の臭化リチ
ウム、融点が4490C(8400F)の沃化リチウムのよ
うな吸収剤の蒸気圧は、発生器の通常の作動温度では非
常に低いため、蒸気相の吸収剤の凝縮器へのキャリーオ
ーバーは無視できる。通常の作動中の液体吸収剤のキャ
リーオーバーは、図1及び図2に示すように吸収剤冷却
器5及び発生器2内の吸収剤の公称レベルから十分に離
してある、冷媒蒸気入口35及び蒸発器の出口管44の
位置によって禁止される。The absorbent should not enter the condenser and evaporator. This is due to the increased operating temperatures of these components. The vapor pressure of absorbents such as lithium iodide lithium bromide, melting point 449 0 C (840 0 F) having a melting point of 550 0 C (1022 0 F) is very low in the normal operating temperature of the generator Therefore, carryover of vapor phase absorbent to the condenser can be ignored. Liquid absorbent carryover during normal operation is due to the refrigerant vapor inlet 35 and the refrigerant vapor inlet 35, which are well separated from the nominal level of absorbent in the absorbent cooler 5 and generator 2 as shown in FIGS. It is prohibited by the position of the outlet pipe 44 of the evaporator.
【0086】停止中に冷媒が凝縮器/ 蒸発器管37のア
レイから出ていかないようにするため、図1に示すよう
に、停止中、逆止弁82が蒸発器の排気管44を閉止す
る。図6に示すように、逆止弁82は、遠心力が存在し
ない場合にはリーフばねで遮断状態に保持される。その
結果、上述の液体レベルは、停止時に冷媒との混合によ
り増大されていない所定量の吸収剤を表し、冷媒蒸気入
口35及び蒸発器の排気管44の位置は、RAHPが回
転していない場合に非対称に配置された吸収剤から大き
く離してある。To prevent refrigerant from exiting the array of condenser / evaporator tubes 37 during shutdown, a check valve 82 closes the evaporator exhaust tube 44 during shutdown, as shown in FIG. . As shown in FIG. 6, the check valve 82 is held in a closed state by a leaf spring when no centrifugal force is present. As a result, the liquid level described above represents a predetermined amount of absorbent that has not been increased by mixing with the refrigerant at shutdown, and the positions of the refrigerant vapor inlet 35 and the evaporator exhaust pipe 44 are such that the RAHP is not rotating. It is widely separated from the asymmetrically placed absorbent.
【0087】逆止弁82を設けることによる別の結果
は、液体冷媒残留量をつくりだす液体集中プロセスをR
AHPサイクル毎に繰り返す必要がないということであ
る。更に、RAHPの始動後に効果的に冷却を行うため
の応答時間を大きく短縮する。液体吸収剤の残留量が特
徴的でない程に少ないため(これは、吸収器で使用され
る非常に薄い膜及び発生器で使用される比較的厚い膜の
固有の特性である)、本発明のRAHP装置の作動力学
は、VCHP装置と同様である。Another result of the provision of the check valve 82 is that the liquid concentration process that creates the liquid refrigerant residue is R
It does not have to be repeated every AHP cycle. Furthermore, the response time for effective cooling after RAHP startup is greatly reduced. Due to the uncharacteristically low residual amount of liquid absorbent (which is an inherent property of very thin membranes used in absorbers and relatively thick membranes used in generators). The working dynamics of the RAHP device are similar to the VCHP device.
【0088】作動 図1及び図2を参照し、特定の細部を明らかにする図3
乃至図8を使用して、本発明の作動を説明する。特に、
吸収剤として臭化リチウムを選択し、水を冷媒として選
択するが、他の冷媒及び冷媒に関して潮解性のある他の
吸収剤を選択してもよい。 Operation Referring to FIGS. 1 and 2, FIG. 3 revealing certain details.
The operation of the present invention will be described with reference to FIGS. In particular,
Lithium bromide is selected as the absorbent and water is selected as the refrigerant, but other refrigerants and other absorbents that are deliquescent with respect to the refrigerant may be selected.
【0089】例えば、臭化物、沃化物、及び周期表のI
a族金属の単独の又は組み合わせた水酸化物が、RAH
Pで使用するための候補からなる好ましい群である。代
表的な例としては、塩化リチウム、塩素酸リチウム、沃
化リチウム、水酸化ナトリウム、弗化セシウム、水酸化
セシウム、弗化カリウム、水酸化カリウム、弗化ルビジ
ウム、及び水酸化ルビジウムが挙げられる。塩化カルシ
ウム、臭化カルシウム、沃化カルシウム、臭化マグネシ
ウム、塩化マグネシウム、及び沃化マグネシウムを使用
してもよい。For example, bromide, iodide, and I of the periodic table.
The hydroxides of the Group a metals, alone or in combination, are RAH
A preferred group of candidates for use in P. Representative examples include lithium chloride, lithium chlorate, lithium iodide, sodium hydroxide, cesium fluoride, cesium hydroxide, potassium fluoride, potassium hydroxide, rubidium fluoride, and rubidium hydroxide. Calcium chloride, calcium bromide, calcium iodide, magnesium bromide, magnesium chloride and magnesium iodide may be used.
【0090】固体吸収剤の溶剤として使用できる他の液
体冷媒は、液体無水アンモニア、メタノール、エタノー
ル、プロパノール等の低級脂肪族アルコール、ジエチル
エーテルのようなエーテル、アセトン、メチルエチルケ
トン、及び高級ケトンのようなケトン、エチルアセテー
トのようなエステル、リグロイン、ベンゼン、及びトル
エンのような炭化水素、クロロホルムのような塩素化炭
化水素、酢酸やプロピオン酸のようなアルカノイック
酸、エチレングリコールやグリセロールのようなアルキ
レングリコールである。Other liquid refrigerants that can be used as solvents for the solid absorbent include liquid anhydrous ammonia, lower aliphatic alcohols such as methanol, ethanol, propanol, ethers such as diethyl ether, acetone, methyl ethyl ketone, and higher ketones. Ketones, esters such as ethyl acetate, hydrocarbons such as ligroin, benzene, and toluene, chlorinated hydrocarbons such as chloroform, alkanoic acids such as acetic acid and propionic acid, and alkylene glycols such as ethylene glycol and glycerol. is there.
【0091】更に、米国特許第3,296,814号、
米国特許第3,524,815号、及び米国特許第4,
475,352号に記載された吸収剤/冷媒の新たな組
み合わせを使用できる。吸収剤溶液として特に適してい
るのは、臭化リチウム及び沃化リチウムの水溶液であ
り、ここでは、米国特許第3,524,815号の教示
に従って、沃化リチウムが塩の全含有量の約30重量%
乃至40重量%である。Further, US Pat. No. 3,296,814,
U.S. Pat. No. 3,524,815 and U.S. Pat.
The new absorbent / refrigerant combinations described in 475,352 can be used. Particularly suitable as the absorbent solution is an aqueous solution of lithium bromide and lithium iodide, in which lithium iodide is in accordance with the teachings of US Pat. No. 3,524,815 about 3% of the total salt content. 30% by weight
To 40% by weight.
【0092】先ず最初に、吸収器のベアリングシャフト
31に配置された排出/装入開口部50に取り付けた真
空ポンプでRAHPから空気及び他の非凝縮性のガスを
全て抜く。次いで、予め決定された濃度の臭化リチウム
及びガスを含まない水からなる希釈溶液を、例えば、米
国特許第3,740,966号の第8図に例示されてい
るように、排出/装入開口部50を通して機械に装入す
る。次いで、開口部を気密封止する。First, all air and other non-condensable gases are evacuated from the RAHP with a vacuum pump attached to the exhaust / charge opening 50 located in the absorber bearing shaft 31. A dilute solution consisting of a predetermined concentration of lithium bromide and gas-free water is then evacuated / charged, for example, as illustrated in FIG. 8 of US Pat. No. 3,740,966. Charge the machine through the opening 50. Next, the opening is hermetically sealed.
【0093】機械は、吸収器の機外ベアリング32及び
発生器の機外ベアリング14に回転自在に取り付けられ
ており、RAHPユニットの回転速度を、設備の大きさ
及び性質に応じて、例えば、500rpm 乃至4000rp
m (毎秒52.4ラジアン乃至418.9ラジアン)に
できるモータに連結されている。高温の空気を発生器の
フィン79内に差し向け、ここから冷却された空気を排
出するため、環状ノズル83及び84が設けられてい
る。上述のように、凝縮器及び蒸発器の流出空気を集め
て差し向けるため、凝縮器構成要素及び蒸発器構成要素
を取り囲む薄板金製のシュラウドが設けられている。The machine is rotatably mounted on the external bearing 32 of the absorber and the external bearing 14 of the generator, and the rotational speed of the RAHP unit is set to, for example, 500 rpm depending on the size and nature of the equipment. Through 4000 rp
It is connected to a motor capable of m (52.4 radians per second to 418.9 radians per second). Annular nozzles 83 and 84 are provided to direct hot air into the fins 79 of the generator and to expel cooled air therefrom. As mentioned above, a sheet metal shroud is provided surrounding the condenser and evaporator components to collect and direct the condenser and evaporator effluent air.
【0094】図1及び図2に示すRAHPの寸法上の比
率は、静止使用(L/R=3)について設計した装置の
寸法上の比率を表す。本願で引用した例については、選
択された回転速度は1200rpm (毎秒125.7ラジ
アン)である。発生器2の外部フィン通路を通過するの
に、冷却容量3515W(1トン)当たり4270C(8
000F)で68.0m3/h(40SCFM)乃至1600C
(3200F)で1359.2m3/h)(800SCFM)
の高温の排ガスが必要とされる。不可逆的損失を時々刻
々計数しないで、及び更に、吸収器の完了効率を92%
に定めると、発生器への熱入力は、冷却容量3515W
(1トン)当たり6719W(22940BTU/hr)
と決定される。平衡状態での吸収剤の薄膜の温度は13
50C(2750F)であり、ピトー管リザーバ55内の臭
化リチウムの濃度は66重量%である。この温度及び濃
度での発生器内の平衡水蒸気圧は230.6トール
(4.46psia)である。The RAHP dimensional ratios shown in FIGS. 1 and 2 represent dimensional ratios for devices designed for static use (L / R = 3). For the examples cited herein, the rotational speed selected is 1200 rpm (125.7 radians per second). For passing through the external fin passage of the generator 2, 427 0 C (8 tons per cooling capacity 3515 W (1 ton))
00 0 F) at 68.0m 3 / h (40SCFM) to 160 0 C
1359.2 m 3 / h at (320 0 F) (800 SCFM)
The hot exhaust gas of is required. Do not count irreversible losses momentarily, and further, complete efficiency of the absorber by 92%
The heat input to the generator is defined by
6719W (22940BTU / hr) per (ton)
Is decided. The temperature of the thin film of absorbent at equilibrium is 13
It is 5 0 C (275 0 F), and the concentration of lithium bromide in the Pitot tube reservoir 55 is 66% by weight. The equilibrium water vapor pressure in the generator at this temperature and concentration is 230.6 torr (4.46 psia).
【0095】容量3515W(1トン)当たり15.7
8g/s (毎時125.3ポンド)の希釈吸収剤を周囲リ
ップ23のところで発生器2に入れなければならない。
66重量%の吸収剤を14.21g/s (毎時112.8
ポンド)でピトー管リザーバ55から吸収剤移送環状2
0にピトー管ポンプ17で圧送しなければならない。発
生器への入力と発生器からの出力との間の質量流量の差
は、冷媒蒸気1.58g/s (毎時12.5ポンド)であ
り、この冷媒蒸気は、凝縮器3への通路に設けられた冷
媒蒸気入口35を通って発生器を出なければならない。
蒸気の実際の温度は、1350C(2750F)であり、こ
れに対し、230.6トール(4.46psia)の蒸気圧
での飽和温度は、69.70C(157.40F)であり、
従って、発生器を離れる蒸気は、65.30C(117.
60F)だけ過熱されており、これだけの量過熱された蒸
気の5.67kg(12.5ポンド)に含まれるエネルギ
はは、7.2×105 J(684BTU)、即ち、凝縮
熱の約5.5%である。発生器2に熱を加えることによ
って、来入する希釈された吸収剤を濃縮吸収剤留分及び
冷媒蒸気留分に分離する。Capacity: 15.7 per 3515 W (1 ton)
8 g / s (125.3 pounds per hour) of diluted absorbent must be placed in the generator 2 at the peripheral lip 23.
66% by weight of absorbent 14.21 g / s (112.8 per hour
Absorbent transfer ring 2 from pitot tube reservoir 55 in pounds
It must be pumped to 0 by the Pitot tube pump 17. The mass flow difference between the input to the generator and the output from the generator is 1.58 g / s (12.5 lbs / hr) of refrigerant vapor, which is introduced into the passage to the condenser 3. The generator must exit through the provided refrigerant vapor inlet 35.
The actual temperature of the steam is 135 0 C (275 0 F), whereas the saturation temperature at a steam pressure of 230.6 torr (4.46 psia) is 69.7 0 C (157.4 0 C). F),
Thus, the vapor leaving the generator, 65.3 0 C (117.
6 0 F) only being overheated, which only energy contained in an amount superheated steam 5.67kg (12.5 lbs) of the, 7.2 × 10 5 J (684BTU ), i.e., the condensation heat It is about 5.5%. By applying heat to the generator 2, the incoming diluted absorbent is separated into a concentrated absorbent fraction and a refrigerant vapor fraction.
【0096】冷媒蒸気留分は、冷媒蒸気管67、喰違い
連結管36、及び凝縮器ヘッダ40を通して凝縮器3に
進入する。凝縮器のフィンの外側を通る、機械の容量3
515W(1トン)当たり約1529m3/h(900SC
FM)の量の空気流が、5.67kg/h(毎時12.5ポ
ンド)の過熱蒸気から200W(毎時684BTU)の
過熱及び3675W(毎時12546BTU)の凝縮熱
を奪い、このプロセス中、冷媒を69.70C(157.
40F)のその飽和温度で液化する。The refrigerant vapor fraction enters the condenser 3 through the refrigerant vapor pipe 67, the cross connection pipe 36, and the condenser header 40. Machine capacity through the outside of the condenser fins 3
Approximately 1529 m 3 / h (900 SC per 515 W (1 ton)
An FM flow of air removes 200 W (684 BTU / hr) of superheat and 3675 W (12546 BTU / hr) of condensation heat from 5.67 kg / h (12.5 lb / hr) of superheated steam, removing refrigerant during the process. 69.7 0 C (157.
4 liquefied at its saturation temperature of 0 F).
【0097】作動中に凝縮器3の位置に大きな遠心力が
作用するため、凝縮器/蒸発器管37の凝縮器部分内で
非常に大きい凝縮係数が得られる。これは、凝縮及び大
きな遠心力の結果として付着した液体の薄膜が極めて薄
いためである。少量の液体冷媒「e」が凝縮器/蒸発器
管37の凝縮器部分内に保持される。これは、凝縮器3
内の圧力が蒸発器4内の圧力よりも206.8トール
(4psi )以上高く、液体トラップ38が、凝縮器/蒸
発器管37の蒸発器部分が(図1及び図4に液体レベル
「b」で示すように)その容積の約50%まで液体で占
有されるように設計されているためであり、この条件で
は、凝縮器3と蒸発器4との間の圧力差は完全に補償さ
れる。凝縮器の排液は、液体トラップ38によって行わ
れる。これは、液体トラップが機械の作動中にサイホン
の作用をなすためである。Due to the large centrifugal forces acting on the position of the condenser 3 during operation, a very large condensation coefficient is obtained in the condenser part of the condenser / evaporator tube 37. This is because the thin film of liquid deposited as a result of condensation and large centrifugal forces is extremely thin. A small amount of liquid refrigerant "e" is retained within the condenser portion of the condenser / evaporator tube 37. This is condenser 3
The internal pressure is more than 206.8 torr (4 psi) higher than the internal pressure of the evaporator 4, and the liquid trap 38 and the evaporator portion of the condenser / evaporator tube 37 (see liquid level "b" in FIGS. 1 and 4). It is designed to occupy up to about 50% of its volume with liquid (as indicated by ".") Under this condition, the pressure difference between condenser 3 and evaporator 4 is completely compensated. It The drainage of the condenser is performed by the liquid trap 38. This is because the liquid trap acts as a siphon during machine operation.
【0098】液体冷媒は、5.67kg/h(毎時12.5
ポンド)の速度で蒸発器4に進入する。液体冷媒は、吸
収器の性能で決まる蒸気圧によって決定された温度で蒸
発する。例示の装置の場合には、蒸気圧は11.4トー
ル(0.22psia)であり、蒸発器の温度は13.30C
(560F)であり、容量は、0.76の大きな熱ファク
タで917.5m3/h(540SCFM)の蒸発器空気流
について、3515W(1トン)であり、空気流は、蒸
発器内への冷媒の流量の場合と同様に、容量が大きくな
るとこれに比例して大きくなる。The liquid refrigerant is 5.67 kg / h (12.5 per hour
Enter the evaporator 4 at a speed of lbs. The liquid refrigerant evaporates at a temperature determined by the vapor pressure determined by the performance of the absorber. In the case of the illustrated apparatus, the vapor pressure is 11.4 torr (0.22psia), the temperature of the evaporator is 13.3 0 C
A (56 0 F), capacity for evaporator air flow at large thermal factor 0.76 917.5m 3 / h (540SCFM) , a 3515W (1 tons), the air flow, the evaporator As in the case of the flow rate of the refrigerant to, the larger the capacity, the larger the capacity.
【0099】発生器に戻って説明すると、凝縮した吸収
剤留分は、図2に示すように、ピトー管リザーバ55内
に液体レベル「C」まで収集される。吸収剤留分は、ピ
トー管ポンプ17でこの位置から吸収剤移送管20内に
圧送される。吸収剤移送管20は、作動状態の移行中に
結晶化が起こらないようにするため、内径が比較的大き
い。吸収剤移送管20は、過熱冷媒蒸気を吸収剤冷却器
5内に通すことができる。濃縮吸収剤留分は、図1に示
す液体レベル「a」まで吸収剤冷却器5内に蓄積する。
液体レベル「a」は可変である。これは、減圧スロット
33に対する濃縮吸収剤の、遠心力によって高められた
静水頭の合計に減圧スロット33を通した圧力降下を加
えた値が発生器の蒸気圧と吸収器の蒸気圧との間の差、
即ち219.2トール(4.46−0.22=4.24
psi )に等しくなければならないためである。吸収剤冷
却器5内では、液体レベル「a」が示す濃縮吸収剤留分
の自由表面は、1350C(2750F)での自由表面であ
る。濃縮された液体吸収剤は、熱伝導率が低いため、吸
収器の冷却されたテーパ壁7の近くでのその温度は約7
1.10C(1600F)である。この温度差は、比較的低
温の及び従って密度が比較的大きい流体が、機械の回転
中、半径方向に自然に遠ざかるため、許容される。Returning to the generator, the condensed absorbent fraction is collected in the Pitot tube reservoir 55 to a liquid level "C", as shown in FIG. The absorbent fraction is pumped from this position into the absorbent transfer pipe 20 by the pitot pipe pump 17. The absorbent transfer tube 20 has a relatively large inner diameter to prevent crystallization from occurring during the transition of operating conditions. The absorbent transfer pipe 20 can pass the superheated refrigerant vapor into the absorbent cooler 5. The concentrated absorbent fraction accumulates in the absorbent cooler 5 up to the liquid level "a" shown in FIG.
The liquid level "a" is variable. This is because the value obtained by adding the pressure drop through the decompression slot 33 to the total hydrostatic head of the concentrated absorbent for the decompression slot 33 increased by the centrifugal force is between the vapor pressure of the generator and the vapor pressure of the absorber. The difference between
That is, 219.2 torr (4.46-0.22 = 4.24).
psi)). In the absorbent cooler 5, the free surface of the concentrated absorbent cut indicated by the liquid level “a” is the free surface at 135 0 C (275 0 F). Concentrated liquid absorbent has a low thermal conductivity, so its temperature near the cooled tapered wall 7 of the absorber is about 7
1.1 a 0 C (160 0 F). This temperature difference is acceptable because relatively cool fluids and thus relatively dense fluids naturally move away radially during machine rotation.
【0100】液体レベル「a」が示す液体残留量が存在
すること、液体レベルが可変であること、及び上述の温
度勾配が存在することが、吸収剤冷却器の設計を特徴付
け、これは吸収器を発生器の圧力及び温度の過渡現象か
ら保護する。吸収剤冷却器は、51.17kg(112.
8ポンド)の濃縮吸収剤の温度を一時間で1350C(2
750F)から約71.10C(1600F)まで下げ、この
プロセス中、5.8×106 J(5540BTU)の熱
エネルギを放出する。この熱エネルギは、吸収器のテー
パ壁7の吸収剤冷却器5内に配置された部分及びこの部
分の近くにある吸収器のフィン8のアレイを通して、約
1359m3/h(800SCFM)の来入する吸収器冷却
空気に伝導する。36.10C(650F)以上の熱駆動ポ
テンシャルは、吸収剤冷却器5内の吸収剤から、最初は
350C(950F)の来入空気流へ熱を搬送するのに十分
以上である。The presence of a liquid residue, which is indicated by the liquid level "a", the variable liquid level and the presence of the temperature gradient mentioned above, characterize the design of the absorber cooler, which is the absorption Protects the generator from generator pressure and temperature transients. The absorbent cooler is 51.17 kg (112.
8 lbs. Of concentrated absorbent at 135 0 C (2
75 0 F) down to about 71.1 0 C (160 0 F), releasing 5.8 × 10 6 J (5540 BTU) of thermal energy during this process. This heat energy comes in at about 1359 m 3 / h (800 SCFM) through the portion of the tapered wall 7 of the absorber located in the absorber cooler 5 and the array of absorber fins 8 near this portion. Conducts heat to the absorber cooling air. Heat driven potentials above 36.1 0 C (65 0 F) are required to transfer heat from the absorbent in the absorber cooler 5 to the incoming air stream initially at 35 0 C (95 0 F). More than enough.
【0101】液体レベル「a」から吸収器のテーパ壁7
に向かって移動する濃縮された液体吸収剤は、吸収器の
断熱障壁26の周囲に配置された減圧スロット33の方
向で流れ勾配をつくる。吸収器の断熱障壁26は、第3
移行管フランジ27及び第2移行管フランジ25によっ
て軸線方向位置が固定されている。従って、作動温度で
は、吸収器の断熱障壁26の膨張によりこの断熱障壁の
周りの通常の組み立て隙間が閉じられる。従って、吸収
剤の流れは減圧スロット33のアレイを通してのみ通過
できる。このようにして、濃縮吸収剤の均等な一連の薄
膜が吸収器1に進入し、直ちに拡がって単一の均等な非
常に薄い膜を形成する。Liquid level “a” to absorber tapered wall 7
The concentrated liquid absorbent moving toward creates a flow gradient in the direction of the vacuum slots 33 located around the insulating barrier 26 of the absorber. The adiabatic barrier 26 of the absorber is the third
The axial position is fixed by the transition pipe flange 27 and the second transition pipe flange 25. Thus, at operating temperatures, expansion of the absorber insulation barrier 26 closes the normal assembly gap around this insulation barrier. Therefore, absorbent flow can only pass through the array of vacuum slots 33. In this way, a uniform series of thin films of concentrated absorbent enters the absorber 1 and immediately spreads to form a single uniform very thin film.
【0102】66重量%の吸収剤は、吸収器に進入する
とき、約71.10C(1600F)である。66%の臭化
リチウムの71.10C(1600F)での平衡蒸気圧は、
12.56トール(0.243psia)であり、臭化リチ
ウムが58.7表面重量%で、51.70C(1250F)
での吸収器(92%完了)の蒸気圧は、11.4トール
(0.22psia)である。従って、濃縮吸収剤が吸収器
に進入したとき、吸収剤の温度が平衡するまで、吸収剤
から冷媒が幾分僅かに蒸発する。66% by weight of absorbent is about 71.1 0 C (160 0 F) as it enters the absorber. The equilibrium vapor pressure of 66% lithium bromide at 71.1 0 C (160 0 F) is
12.56 Torr (0.243 psia), 58.7 surface% lithium bromide, 51.7 0 C (125 0 F)
The vapor pressure of the absorber (92% complete) at 11.4 torr (0.22 psia). Thus, when the concentrated absorbent enters the absorber, there will be some slight evaporation of refrigerant from the absorbent until the temperature of the absorbent equilibrates.
【0103】濃縮吸収剤が蒸気を吸収するとき、冷却容
量3515W(1トン)当たり1.7×107 J(16
170BTU)の量のエネルギが解放される。選択され
たテーパ角が4.25°(0.0742ラジアン)で、
回転速度が1200rpm (毎秒125.7ラジアン)で
ある場合、蒸気は、0.074mm(0.0029イン
チ)厚の薄膜「d」によって吸収される。この非常に薄
い膜は、121.9mm/s(毎秒0.40フィート)の平
均速度で吸収器のテーパ壁7の内面を吸収器の断熱障壁
26から発生器の断熱障壁21まで移動する。この迅速
な通過中、非常に薄い膜は、非常に低圧の冷媒蒸気を
1.58g/s (毎時12.5ポンド)吸収しなければな
らず、非常に薄い膜から4736W(16170BT
U)の熱が放出されなければならない。蒸気は、質量拡
散と呼ばれるプロセスを通して吸収され、熱は、熱拡散
と呼ばれるプロセスで放出される。これらのプロセス
は、両方とも、特に、熱伝導率が非常に低い粘性液体の
場合、許容不能な程緩慢である。本発明の吸収器の実際
の大きさは、質量及び熱を拡散させなければならない距
離を有利に制限する非常に薄い膜を使用することのみに
よって可能にされている。When the concentrated absorbent absorbs vapor, 1.7 × 10 7 J (16 tons) per cooling capacity 3515 W (1 ton).
170 BTU) of energy is released. With the selected taper angle of 4.25 ° (0.0742 radians),
At a rotation speed of 1200 rpm (125.7 radians per second), the vapor is absorbed by a 0.074 mm (0.0029 inch) thick film "d". This very thin membrane travels from the absorber adiabatic barrier 26 of the absorber to the adiabatic barrier 21 of the generator at an average surface velocity of 121.9 mm / s (0.40 feet per second) on the inner surface of the absorber tapered wall 7. During this rapid transit, the very thin membrane must absorb 1.58 g / s (12.5 lbs / hr) of very low pressure refrigerant vapor, and 4736 W (16170 BT) from the very thin membrane.
The heat of U) must be released. Vapor is absorbed through a process called mass diffusion and heat is given off in a process called thermal diffusion. Both of these processes are unacceptably slow, especially for viscous liquids with very low thermal conductivity. The actual size of the absorber of the present invention is made possible only by using very thin membranes which advantageously limit the distance over which mass and heat must be spread.
【0104】吸収器の機能は、発生器の機能と表裏をな
している。発生器への流入液は希釈された液体吸収剤で
あり、発生器からの流出液は濃縮液体吸収剤及び加圧冷
媒蒸気である。吸収器への流入液は、濃縮液体吸収剤及
び低圧冷媒蒸気であり、流出液は、希釈された液体吸収
剤である。熱は、駆動刺激により連続的に除去される。The function of the absorber is the same as the function of the generator. The influent to the generator is the diluted liquid absorbent and the effluent from the generator is the concentrated liquid absorbent and pressurized refrigerant vapor. The influent to the absorber is the concentrated liquid absorbent and the low pressure refrigerant vapor, and the effluent is the diluted liquid absorbent. The heat is continuously removed by the driving stimulus.
【0105】吸収器では、非常に薄い膜が吸収剤冷却器
5から発生器2まで移動するとき、吸収剤の濃度が66
重量%から59.5重量%の平均濃度まで変化するが、
発生器では、比較的厚い膜が周囲リップ23からピトー
管リザーバ55まで移動するとき、吸収剤の濃度が5
9.5重量%の平均濃度から66重量%まで上昇する。In the absorber, as the very thin film moves from the absorber cooler 5 to the generator 2, the concentration of the absorber becomes 66.
The concentration varies from wt% to 59.5 wt%,
In the generator, as the relatively thick membrane travels from the peripheral lip 23 to the Pitot tube reservoir 55, the concentration of absorbent is 5%.
The average concentration rises from 9.5% by weight to 66% by weight.
【0106】その結果、吸収器では、薄膜が吸収剤冷却
器から発生器に向かって吸収器のテーパ壁7に沿って移
動するとき、吸収剤の薄膜の濃度及び温度が下がる。発
生器では、薄膜が周囲リップ23からピトー管リザーバ
55に向かって軸線方向に移動するとき、吸収剤の薄膜
の濃度及び温度が上昇する。吸収器及び発生器の両方で
は、吸収剤の薄膜の表面濃度及びその表面温度は、任意
の軸線方向位置で、蒸気圧と平衡していなければならな
い。従って、濃度が低下するとき、吸収剤の温度もまた
低下する。逆もまた真である。As a result, in the absorber, the concentration and temperature of the absorber thin film decreases as the film moves from the absorber cooler toward the generator along the tapered wall 7 of the absorber. In the generator, as the thin film moves axially from the peripheral lip 23 toward the Pitot tube reservoir 55, the concentration and temperature of the thin film of absorbent increases. In both the absorber and the generator, the surface concentration of the absorbent thin film and its surface temperature must be in equilibrium with vapor pressure at any axial position. Therefore, as the concentration decreases, so does the temperature of the absorbent. The reverse is also true.
【0107】温度が約51.70C(1250F)で濃度が
59.5重量%の吸収剤が、環状通路52、半径方向ス
ロット53のアレイを通って吸収器を離れ、薄膜形成周
囲スロット54のアレイを通って発生器に進入する。上
述の温度及び濃度での混合吸収剤の平衡蒸気圧は10.
38トール(0.201psia)である。混合吸収剤は、
発生器での高い蒸気圧に露呈する前に予熱しなければな
らない。そうでない場合には、蒸気を凝縮させ、更に希
釈される。希釈吸収剤の予熱は、発生器の過熱されたシ
ェル11が周囲スロット54内の吸収剤の薄膜の厚さと
組み合わさって、吸収剤の温度を51.70C(125
0F)から71.70C(1600F)の飽和温度以上まで上
昇させるように作動する熱拡散プロセスを可能にするよ
うに、周囲リップ23によって所定の軸線方向長さまで
延長された周囲スロット54に吸収剤を通すことによっ
て行われる。Absorbent at a temperature of about 125. 0 C (125 0 F) and a concentration of 59.5% by weight leaves the absorber through the array of annular passages 52, radial slots 53 and leaves the film forming ambient. The generator is entered through the array of slots 54. The equilibrium vapor pressure of the mixed absorbent at the above-mentioned temperature and concentration is 10.
38 torr (0.201 psia). The mixed absorbent is
Must be preheated before exposure to high vapor pressure at the generator. If not, the vapor is condensed and further diluted. Preheating dilution absorber shell 11, which is superheated in the generator in combination with the thickness of the thin film of the absorbent in the circumferential slot 54, the temperature of 51.7 0 C of absorber (125
0 F) from 71.7 0 C (to allow thermal diffusion process which operates to raise up to 160 0 F) saturation temperature or more, circumferential slot which is extended by a peripheral lip 23 to a predetermined axial length This is done by passing the absorbent through 54.
【0108】所与の大きさのピトー管オリフィス15に
ついての吸収剤の質量流量(上文中に説明したように、
これは吸収速度Mと組み合わさってシステム定数Cを決
定する)は、RAHPの回転速度とピトー管ポンプ17
の回転速度との間の差によって決定される。一つの極端
な場合では、RAHPの回転中、ピトー管重り16がピ
トー管ポンプ17をピトー管ベアリング18上で静止状
態に維持する。これは、最大質量流量状態である。ピト
ーアーム延長部49の回転速度がRAHPの回転速度と
同じ場合には、吸収剤の質量流量はゼロである。吸収剤
の質量流量がゼロである場合には、機械の容量もまたゼ
ロである。Absorbent mass flow rate for a given size of Pitot tube orifice 15 (as described above,
This determines the system constant C in combination with the absorption rate M), which is determined by the RAHP rotation rate and the Pitot tube pump 17
Determined by the difference between the rotation speed of the. In one extreme case, the Pitot tube weight 16 keeps the Pitot tube pump 17 stationary on the Pitot tube bearing 18 during rotation of the RAHP. This is the maximum mass flow condition. When the rotation speed of the pitot arm extension 49 is the same as the rotation speed of RAHP, the mass flow rate of the absorbent is zero. If the absorbent mass flow rate is zero, the machine capacity is also zero.
【0109】ピトー管ポンプ17の回転速度がRAHP
の回転速度の50%であり、これらが両方とも同じ方向
に回転している場合にもまた、吸収剤の質量流量はゼロ
であるということを示すことができる。従って、吸収剤
の質量流量及びこれに付随した機械の容量は、ピトーア
ーム延長部49に及ぼされるトルクを制御することによ
って制御できる。作動についてのこの記載で説明した状
態では、ピトー管ポンプは、機械の3515W(1ト
ン)の容量毎に吸収剤を51.17kg/h(毎時112.
8ポンド)の質量流量を提供しなければならない。真の
循環比112.8/12.5=9.0であり、これは、
92%の完了効率について補正した8.3の好ましい値
である、即ち、8.3/0.92=9.0である。The rotational speed of the Pitot tube pump 17 is RAHP.
It can be shown that the mass flow rate of the sorbent is also zero when it is 50% of the rotation speed of, and both are rotating in the same direction. Therefore, the mass flow rate of the absorbent and the associated machine capacity can be controlled by controlling the torque exerted on the pitot arm extension 49. In the state described in this description of operation, the Pitot tube pump is 51.17 kg / h (112.17 h / hr) of absorbent for every 3515 W (1 ton) capacity of the machine.
It must provide a mass flow rate of 8 pounds. The true circulation ratio is 112.8 / 12.5 = 9.0, which is
A preferred value of 8.3 corrected for 92% completion efficiency, or 8.3 / 0.92 = 9.0.
【0110】冷却モードでの動作係数は、蒸発器への熱
入力を発生器への熱入力で除した比であり、これは上述
の作動については、12000BTU/hr:22940
BTU/hr=0.523である。加熱モードでの動作係
数は、吸収器、吸収剤冷却器、及び凝縮器の熱入力を全
て発生器への熱入力で除した比であり、これは、161
70BTU/hr+5540BTU/hr+13230BT
U/hr:22940BTU/hr=1.523である。開
示したRAHP設計については、循環比を減少させると
冷却モード及び加熱モードの両モードで動作係数が上昇
する。The coefficient of operation in the cooling mode is the ratio of the heat input to the evaporator divided by the heat input to the generator, which is 12000 BTU / hr: 22940 for the above operation.
BTU / hr = 0.523. The coefficient of operation in heating mode is the ratio of the heat input to the absorber, the absorber cooler, and the condenser, all divided by the heat input to the generator, which is 161
70 BTU / hr + 5540 BTU / hr + 13230BT
U / hr: 22940 BTU / hr = 1.523. For the disclosed RAHP design, decreasing the circulation ratio increases the coefficient of performance in both cooling and heating modes.
【0111】吸収器及び発生器の薄膜に含まれる吸収剤
の残留量は、容量3515W(1トン)当たり113.
4g(0.25ポンド)以下の重量である。これは、上
述の吸収サイクルを進めるのに必要な臭化リチウム吸収
剤の最小残留量である。従って、従来の吸収システムで
使用するには高価過ぎた吸収剤を本願で説明したRAH
P装置に適用できる。The residual amount of the absorbent contained in the thin films of the absorber and the generator is 113.35 / W (1 ton).
It weighs less than or equal to 0.25 pounds. This is the minimum residual amount of lithium bromide absorbent needed to drive the absorption cycle described above. Therefore, absorbents that are too expensive for use in conventional absorption systems can be treated with RAH as described herein.
It can be applied to P devices.
【0112】以上の記載で説明した実施例は、定置の用
途、可搬式の用途、及び可動の用途で使用するための回
転吸収式熱ポンプの包括的クラスの特別の場合である。
明らかなように、このクラスの熱ポンプは、この器具の
製造、販売、及び設置中に非常に有利な密封され且つユ
ニット化された構造に適用できる。しかしながら、有利
であることがわかれば、吸収器又は凝縮器、又は吸収器
及び凝縮器の両方の冷却を現在の住宅用セパレート型熱
ポンプと同様の方法で器具の別体の部品に任せてもよ
い。更に、明瞭化を図るため、存在することを特定する
ことが必要であると考えられてきた。本発明は、以下の
請求の範囲による限定を除き、発生器の加熱方法、使用
される吸収剤及び冷媒、機械を回転させる方法、凝縮器
と蒸発器との間に液体トラップをつくる方法、循環比を
制御する方法、及び構成材料の選択などで限定されな
い。The embodiment described above is a special case of the general class of rotary absorption heat pumps for use in stationary, portable and mobile applications.
Obviously, this class of heat pump can be applied in a sealed and unitized construction which is very advantageous during the manufacture, sale and installation of this appliance. However, if found to be advantageous, cooling of the absorber or condenser, or both absorber and condenser, may be left to separate parts of the appliance in a manner similar to current residential separate heat pumps. Good. Furthermore, it has been considered necessary to identify their existence for clarity. The present invention, except as limited by the claims below, describes a method for heating a generator, an absorbent and a refrigerant used, a method for rotating a machine, a method for creating a liquid trap between a condenser and an evaporator, circulation. There is no limitation on the method of controlling the ratio, selection of constituent materials, and the like.
【図1】本発明のRAHPの一実施例の内部構造を図2
とともに示す長手方向断面図である。FIG. 1 shows the internal structure of one embodiment of RAHP of the present invention.
It is a longitudinal direction sectional view shown together.
【図2】本発明のRAHPの一実施例の内部構造を図1
とともに示す長手方向断面図である。FIG. 2 shows the internal structure of one embodiment of RAHP of the present invention.
It is a longitudinal direction sectional view shown together.
【図3】図1の2−2線に沿った横方向断面図である。3 is a lateral cross-sectional view taken along the line 2-2 of FIG.
【図4】図1の3−3線に沿った横方向断面図である。4 is a lateral cross-sectional view taken along line 3-3 of FIG.
【図5】図1の3A−3A線に沿った詳細断面図であ
る。5 is a detailed cross-sectional view taken along the line 3A-3A in FIG.
【図6】図2の4−4線に沿った断面図である。6 is a cross-sectional view taken along line 4-4 of FIG.
【図7】図2の5−5線に沿った横方向断面図である。7 is a lateral cross-sectional view taken along line 5-5 of FIG.
【図8】図7の拡大部分断面図である。FIG. 8 is an enlarged partial sectional view of FIG.
1 吸収器 2 発生器 3 凝縮器 4 蒸発器 5 吸収剤冷却器 1 Absorber 2 Generator 3 Condenser 4 Evaporator 5 Absorbent cooler
Claims (17)
(4)、吸収剤冷却器(5)、及び流入端及び流出端を
持つ吸収器(1)からなり、これらを吸収型熱ポンプの
構成要素として機能するように作動的に関連させる手段
を持ち、更に、 前記熱ポンプの構成要素をユニットとして回転するよう
に取り付けるための取り付け手段を有し、 前記吸収器(1)は、吸収剤溶液をほぼ一定の厚さの非
常に薄い膜(「d」)の形態で受け入れてこれを処理す
るようになった、下流方向で外方にテーパした円形直円
錐の中空截頭体からなり、 前記吸収器(1)、前記吸収剤冷却器(5)、及び前記
発生器(2)は、端と端とを向き合わせて同心に配置さ
れており、前記凝縮器(3)及び前記蒸発器(4)は、
前記吸収器及び前記吸収剤冷却器の周方向外側で端と端
とを向き合わせて前記吸収器及び前記吸収剤冷却器と実
質的に同心に配置されている、回転吸収式熱ポンプ組立
体。1. A generator (2), a condenser (3), an evaporator (4), an absorbent cooler (5), and an absorber (1) having an inflow end and an outflow end, which absorbs these. An absorber (1) having means operatively associated to function as a component of the mold heat pump, and further having mounting means for mounting the component of the heat pump to rotate as a unit. Is a round truncated cone of circular right circular cone tapering outwards in the downstream direction adapted to accept and process the absorbent solution in the form of a very thin membrane ("d") of approximately constant thickness. The absorber (1), the absorbent cooler (5), and the generator (2) are arranged concentrically with their ends facing each other, and the condenser (3) And said evaporator (4)
A rotary absorption heat pump assembly disposed end-to-end on an outer circumferential side of the absorber and the absorber cooler and being substantially concentric with the absorber and the absorber cooler.
計測した前記吸収器のテーパ角が、約0.1°(0.0
01745ラジアン)から前記吸収器の平均半径の二倍
をその軸線方向長さで除した値のアークタンジェント以
下までの角度である、請求項1に記載の熱ポンプ組立
体。2. The taper angle of the absorber measured with respect to the axis of rotation (51) of the absorber is about 0.1 ° (0.0
2. The heat pump assembly of claim 1, wherein the angle is between 0,175 radians) and less than or equal to the arc tangent of twice the average radius of the absorber divided by its axial length.
計測した前記吸収器のテーパ角が、約2.0°(0.0
349ラジアン)乃至7.0°(0.1222ラジア
ン)の角度である、請求項1に記載の熱ポンプ組立体。3. The taper angle of the absorber measured about the axis of rotation (51) of the absorber is about 2.0 ° (0.0
The heat pump assembly of claim 1, wherein the heat pump assembly is at an angle of 349 radians) to 7.0 degrees (0.1222 radians).
0127mm(0.5ミル)乃至約0.1270(5.0
ミル)である、請求項1に記載の熱ポンプ組立体。4. A very thin film thickness (“d”) of about 0.
0127 mm (0.5 mil) to about 0.1270 (5.0
A heat pump assembly according to claim 1, which is a mil).
0127mm(0.5ミル)乃至約0.1270(5.0
ミル)であり、前記吸収器の回転軸線に関して計測した
テーパ角が、約2.0°(0.0349ラジアン)乃至
7.0°(0.1222ラジアン)の角度であり、円錐
形吸収器(1)の長さの平均半径に対する比が約2乃至
約10である、請求項1に記載の熱ポンプ組立体。5. A very thin film thickness ("d") of about 0.
0127 mm (0.5 mil) to about 0.1270 (5.0
Mil), the taper angle measured with respect to the axis of rotation of the absorber is between about 2.0 ° (0.0349 radians) and 7.0 ° (0.1222 radians), and the conical absorber ( The heat pump assembly according to claim 1, wherein the ratio of the length of 1) to the average radius is from about 2 to about 10.
は、端と端とを突き合わせた関係で配置され、前記吸収
器の前記流入端は第1隔離/断熱障壁で閉鎖され、前記
流出端は第2隔離/断熱障壁で閉鎖され、 前記第1障壁には、吸収剤溶液を前記吸収器の内壁
(7)に薄膜形成関係で供給するため、複数の周囲開口
部(33)が前記吸収器の内壁と並置された関係で設け
られている、請求項1に記載の熱ポンプ組立体。6. The absorber (1) and the generator (2).
Are arranged in an end-to-end butt relationship, the inflow end of the absorber is closed by a first isolation / insulation barrier, the outflow end is closed by a second isolation / insulation barrier, and the first barrier is Wherein a plurality of peripheral openings (33) are provided in juxtaposed relation with the inner wall of the absorber for supplying the absorbent solution to the inner wall (7) of the absorber in a thin film forming relationship. Item 2. The heat pump assembly according to item 1.
は、端と端とを突き合わせた関係で配置され、前記吸収
器の前記流入端は第1隔離/断熱障壁で閉鎖され、前記
流出端は第2隔離/断熱障壁で閉鎖され、 前記第1隔離/断熱障壁には、吸収剤溶液を前記吸収器
の内壁(7)に薄膜形成関係で供給するため、複数の周
囲開口部(33)が前記吸収器の内壁と並置された関係
で設けられており、 下流の第2隔離/断熱障壁には、吸収剤溶液を薄膜の形
態で前記発生器(2)の内周面に送出するように構成さ
れた複数の周囲開口部(54)が設けられている、請求
項1に記載の熱ポンプ組立体。7. The absorber (1) and the generator (2).
Are arranged in end-to-end butt relationship, the inflow end of the absorber is closed by a first isolation / insulation barrier, the outflow end is closed by a second isolation / insulation barrier, and the first isolation is / The insulating barrier is provided with a plurality of peripheral openings (33) in juxtaposed relationship with the inner wall of the absorber for supplying the absorbent solution to the inner wall (7) of the absorber in a film forming relationship. And a downstream second isolation / insulation barrier is provided with a plurality of peripheral openings (54) configured to deliver the absorbent solution in the form of a thin film to the inner peripheral surface of the generator (2). The heat pump assembly of claim 1, wherein:
は、複数の細長い管(37)と、各管の内部を前記凝縮
器区分(3)及び供給区分(4)に分ける液体トラップ
手段(38)及び断熱プラグ手段(39)との組み合わ
せからなる、請求項1に記載の熱ポンプ組立体。8. The condenser (3) and the evaporator (4)
Comprises a plurality of elongated tubes (37) in combination with liquid trap means (38) and adiabatic plug means (39) dividing the interior of each tube into said condenser section (3) and supply section (4). The heat pump assembly according to claim 1.
(7)には、長手方向に延びる複数の隔壁即ちバッフル
(85)が設けられ、これらのバッフルは周方向に間隔
を隔てられ、前記組立体の作動中に非常に薄い膜
(「d」)の厚さの均等さを維持するため、前記内面を
互いに連通していない分離された領域に分ける、請求項
1に記載の熱ポンプ組立体。9. The tapered inner surface (7) of the absorber (1) is provided with a plurality of longitudinally extending partitions or baffles (85), which are circumferentially spaced, A heat pump assembly according to claim 1, wherein the inner surface is divided into separate areas that are not in communication with each other to maintain a very thin membrane ("d") thickness uniformity during operation of the assembly. Three-dimensional.
は、薄膜(「d」)の厚さの約二倍である、請求項9に
記載の熱ポンプ組立体。10. The heat pump assembly of claim 9, wherein the thickness of the baffle or septum (85) is about twice the thickness of the thin film (“d”).
(2)から前記吸収剤冷却器(5)に移送するための可
変容量ポンプを有する、請求項1に記載の熱ポンプ組立
体。11. The heat pump assembly of claim 1 including a variable displacement pump for transferring a concentrated absorbent solution from the generator (2) to the absorbent cooler (5).
7)からなる、請求項11に記載の熱ポンプ組立体。12. The pump means is a Pitot tube means (1).
The heat pump assembly according to claim 11, comprising 7).
器から前記吸収器に出ていかないように作動する逆止弁
手段(82)が前記蒸発器(4)と前記吸収器(1)と
の間に設置されている、請求項1に記載の熱ポンプ組立
体。13. A non-return valve means (82) operative to prevent refrigerant from flowing from the evaporator to the absorber during shutdown of the assembly, the evaporator (4) and the absorber (1). The heat pump assembly according to claim 1, wherein the heat pump assembly is installed between the heat pump assembly and the heat pump assembly.
作用で開き、ばねの圧力で閉じる弁手段を有する、請求
項13に記載の熱ポンプ組立体。14. The heat pump assembly according to claim 13, wherein the check valve means (82) comprises valve means that opens under the action of centrifugal force and closes under the pressure of a spring.
この装入物は、前記組立体の作動中、前記組立体の発生
器構成要素、凝縮器構成要素、蒸発器構成要素、吸収剤
溶液冷却器構成要素、及び吸収器構成要素内に作動量の
装入物を維持するように予め決定されている、請求項1
に記載の熱ポンプ組立体。15. An adsorbent / refrigerant charge is included,
During operation of the assembly, the charge is loaded into the generator component, condenser component, evaporator component, absorbent solution cooler component, and absorber component of the assembly in working quantities. 3. The method of claim 1, wherein the charge is predetermined to maintain the charge.
The heat pump assembly according to.
らなる、請求項15に記載の回転式熱ポンプ組立体。16. The rotary heat pump assembly of claim 15, wherein the charge comprises lithium bromide and water.
チウム、及び水の耐結晶性混合物からなり、沃化リチウ
ムは、前記装入物の総塩含有量の約30重量%乃至約4
0重量%を構成する、請求項15に記載の回転式熱ポン
プ組立体。17. The charge comprises a crystalline resistant mixture of lithium bromide, lithium iodide, and water, wherein the lithium iodide is from about 30 wt% to about 30% by weight of the total salt content of the charge. Four
16. The rotary heat pump assembly of claim 15, which comprises 0% by weight.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6078789A JPH07294055A (en) | 1994-04-18 | 1994-04-18 | Rotary absorption heat pump |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6078789A JPH07294055A (en) | 1994-04-18 | 1994-04-18 | Rotary absorption heat pump |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07294055A true JPH07294055A (en) | 1995-11-10 |
Family
ID=13671654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6078789A Pending JPH07294055A (en) | 1994-04-18 | 1994-04-18 | Rotary absorption heat pump |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07294055A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013529280A (en) * | 2010-04-20 | 2013-07-18 | エボニック デグサ ゲーエムベーハー | Absorption heat pump having an absorbent containing lithium chloride and an organic chloride salt |
| JP2023137794A (en) * | 2022-03-18 | 2023-09-29 | 株式会社豊田中央研究所 | Rotary adsorption device |
-
1994
- 1994-04-18 JP JP6078789A patent/JPH07294055A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013529280A (en) * | 2010-04-20 | 2013-07-18 | エボニック デグサ ゲーエムベーハー | Absorption heat pump having an absorbent containing lithium chloride and an organic chloride salt |
| KR101403155B1 (en) * | 2010-04-20 | 2014-06-03 | 에보니크 데구사 게엠베하 | Absorption heat pump with sorbent comprising lithum chloride and an organic chloride salt |
| JP2023137794A (en) * | 2022-03-18 | 2023-09-29 | 株式会社豊田中央研究所 | Rotary adsorption device |
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