JPH07294055A

JPH07294055A - 回転吸収式熱ポンプ

Info

Publication number: JPH07294055A
Application number: JP6078789A
Authority: JP
Inventors: Milton F Pravda; ミルトン・エフ・プラブダ
Original assignee: Conserve Resources Inc
Current assignee: Conserve Resources Inc
Priority date: 1994-04-18
Filing date: 1994-04-18
Publication date: 1995-11-10

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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
−s^1/2（２．１１×１０^-3 lbm/ft²−s^1/2）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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【００７５】Ｎ_Nu＝０．１８９１（Ｎ_GrＮ_Pr）^0.32 ここで、Ｎ_Nuはヌッセルト数であり、Ｎ_Grはグラスホフ
数であり、Ｎ_Pr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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【図３】図１の２−２線に沿った横方向断面図である。

【図４】図１の３−３線に沿った横方向断面図である。

【図５】図１の３Ａ−３Ａ線に沿った詳細断面図であ
る。

【図６】図２の４−４線に沿った断面図である。

【図７】図２の５−５線に沿った横方向断面図である。

【図８】図７の拡大部分断面図である。

【符号の説明】

１吸収器２発生器３凝縮器４蒸発器５吸収剤冷却器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発生器（２）、凝縮器（３）、蒸発器
（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。
【請求項２】前記吸収器の回転軸線（５１）に関して
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。
【請求項３】前記吸収器の回転軸線（５１）に関して
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。
【請求項４】非常に薄い膜の厚さ（「ｄ」）が約０．
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。
【請求項５】非常に薄い膜の厚さ（「ｄ」）が約０．
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。
【請求項６】前記吸収器（１）及び前記発生器（２）
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。
【請求項７】前記吸収器（１）及び前記発生器（２）
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。
【請求項８】前記凝縮器（３）及び前記蒸発器（４）
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。
【請求項９】前記吸収器（１）のテーパした内面
（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。
【請求項１０】前記バッフル即ち隔壁（８５）の厚さ
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。
【請求項１１】濃縮された吸収剤溶液を前記発生器
（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。
【請求項１２】前記ポンプ手段は、ピトー管手段（１
７）からなる、請求項１１に記載の熱ポンプ組立体。
【請求項１３】前記組立体の停止中に冷媒が前記蒸発
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。
【請求項１４】前記逆止弁手段（８２）は、遠心力の
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。
【請求項１５】吸収剤／冷媒からなる装入物を含み、
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。
【請求項１６】前記装入物は、臭化リチウム及び水か
らなる、請求項１５に記載の回転式熱ポンプ組立体。
【請求項１７】前記装入物は、臭化リチウム、沃化リ
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。