JPH11513784A

JPH11513784A - 効率を上げ、入力熱温度、負荷温度または冷凍温度に対する制限を広げるための付加的構成要素を有する熱吸収変換システム

Info

Publication number: JPH11513784A
Application number: JP9515414A
Authority: JP
Inventors: リーシュ，ペーター; ガムス，マルティン
Priority date: 1995-10-14
Filing date: 1996-10-14
Publication date: 1999-11-24
Also published as: EP0855009A1; US6128917A; DE29516319U1; CN1199456A; WO1997014923A1; DE19680887D2; EP0855009B1; DE59605950D1; AU743680B2; AU7619696A

Abstract

(57)【要約】１．熱および／または冷凍カバーを提供するための単段または多段システムとして少なくとも一つのアブソーバおよび／またはリソーバを有し、吸収熱交換器として構成された熱吸収変換システム。２．１本発明の目的は、物質移動と熱交換の単位領域あたりの負荷と、その結果得られるアブソーバおよび／またはリソーバにおける熱伝達係数ができるだけ高い値に設定されており、従って、このタイプのシステムのコストがあまりかからない、性能特性が改善された熱吸収変換システムを開発することにある。２．２前記目的は、熱吸収変換システムがアブソーバ３および／またはリソーバとして少なくとも一つの冷却（つまり、非断熱）吸収熱交換器３と、追加の構成要素として、少なくとも一つの溶液クーラ１３および／または１６とポンプ１４とを有し、それらの構成要素が、吸収熱交換器３、ライン１８、制御バルブ２０とともに再循環回路を形成していることにより達成される。２．３このタイプの熱吸収変換システムは、なかんずく、有利に、熱入力温度が低くても、または冷凍温度が下がっても、あるいは冷却媒体温度が上がっても運転することができ、これにより新しい適用領域が開かれる。

Description

【発明の詳細な説明】効率を上げ、入力熱温度、負荷温度または冷凍温度に対する制限を広げるための付加的構成要素を有する熱吸収変換システム技術分野本発明は、以下略して吸収システムと呼ぶが、冷気や熱気を生成するための冷凍機、熱ポンプおよび熱交換器またはこれらの組み合わせ等の単段または多段設計で使用される請求の範囲第１項の前文に対応する熱吸収変換システムに関する（Ｇ．アルフレッド、Ｒ．ラデルマッハ：熱変換システム、ＣＲＣプレス、ボカ・レートン（１９９４））。また、熱吸収変換システムについては、ニーベルガル、Ｗ：冷凍技術マニュアル、第７巻、吸収冷凍機、スプリンガー・ベルリン・ニューヨーク、再版（１９８１）、およびＨ．ｖ．キューブ、Ｆ．シュタイムル：熱ポンプ、ＶＤＩ−ベルラグ・デュッセルドルフ（１９８４）でも論じられている。吸収システムの性能データの重大な要素は、蒸発器、アブソーバ、コンデンサ、発電機、ディソーバ、リソーバなど、使用される主要な構成要素における、すべての相互熱伝達係数の和である（Ｐ．リーシュ、Ｇ．アルフレッド、ＤＫＶ−シンポジウムレポート第１７巻、ハイデルベルグ、ＰＰ．５６９ｆｆ（１９９０））。アブソーバとリソーバは、吸収作用における物質移動が乏しいため、特に比較的大きな熱交換面を必要とする。この場合、蒸発器、発電機またはディソーバ内での沸騰の場合と同じように、溶液を完全に混合し、アブソーバとリソーバにおける物質移動と熱交換のためには、溶液の中の乱流が非常に重要である。物質移動と熱交換における乱流は、熱交換器の単位領域あたりの熱交換を高くすることによって、すなわち、単位領域あたりの負荷を高くすることによって、引き起こすことができる。以後、吸収熱交換器という総括的な名称は、例えば、管束または板型熱交換器を備えた流下液膜式アブソーバとも呼ばれる散水アブソーバや、例えば、パイプコイルまたは板型熱交換器を備えたバブルアブソーバとも呼ばれる液浸アブソーバなどのような、断熱、すなわち冷却アブソーバとリソーバを意味する（例えば、ニーベルガール、Ｗ：冷凍技術マニュアル、第７巻、吸収冷凍機、スプリンガー・ベルリン・ニューヨーク、再版（１９８１）、ｐｐ．３７９ｆｆ）。背景技術吸収熱交換器における熱伝達は、例えば、構造化チューブ（Ｎ．イッシキ、Ｋ．オガワ、Ｐｒｏｃ．吸収熱伝達強化についてのミュンヘン会議（１９９４））または、添加剤、例えば、オクタノール（Ｙ．ナガオカ他、Ｐｒｏｃ．XVII冷凍についての国際会議Ｖｏｌ．Ｂ、ｐｐ．６３６、ウィーン（１９８７））によって強化することができるということが知られている。アブソーバにおける熱伝達工程について、役に立つ論述が、その後続いて出版されたＦ．ズーマラー（ＴＵミュンヘン、ｐ．６５、１９９６）による論文のなかで論じられている。溶液と冷却媒体との間の熱伝達は、一般的に吸収工程を制限することはないが、これは、物質移動によって制限される。表面領域を大きくすることによって物質移動を改善するために、アブソーバ／リソーバにおける熱交換領域を広くすると、アブソーバのコストが高くなり、熱交換器に湿潤の問題が発生する（Ｊ．タング他、第１８回国際会議、モントリオール、Ｐ．５１９（１９９１）；Ｉ．グライター、論文ＴＵミュンヘン（１９９５）、ｐｐ．３６−３７）。良好な熱伝達のためには、熱交換器は、完全に濡れていなければならない。さらに、例えば、熱交換領域を大きくするか、または入力熱温度を低くし、従って、熱交換領域あたりのエネルギー交換（一言で言えば、単位領域あたりの負荷）が下がると、吸収熱交換器の中の溶液の乱流と、熱伝達を促進する添加剤の効果は比較的急激に低下する（Ｋ．Ｊ．キム、論文アリゾナ州立大学（１９９２）、ｐｐ．１５０）。また、吸収熱交換器における単位領域あたりの負荷を下げると、他の主要構成要素における単位領域あたりの負荷に逆効果を及ぼし、また、システム全体の比熱交換領域が大きくなり、したがって、システムのコストが高くなる。さらに、前述のように、例えば、散水アブソーバのように構成されている吸収熱交換器を有する吸収システムにおいては、入力熱温度が低く、広い交換領域が必要なため、湿潤の問題が起きるということが知られている。これらの問題は、アブソーバとそれに対応する発電機との間の溶液循環率を上げ、アブソーバで再循環させることにより、避けることができる（Ｈ．ｖ．キューブ、Ｆ．シュタイムル；熱ポンプ、ＶＤＩ−ベルラグ・デュッセルドルフ（１９８４）、ｐ．１９５）。アブソーバにおける再循環の場合、物質移動によって吸収が制限されるため、吸収熱交換器のコレクタにおいて過冷却されて出てくる溶液は、吸収熱交換器の分配装置へとポンプで戻される。特に、管束の高さが低い吸収熱交換器を装備した、容量が中型または小型の吸収システムは、完全な湿潤を得るために再循環率を高くする必要がある。吸収の熱を放出し、吸収熱交換器における熱伝達のために温度レベルをできるだけ高くする場合は、熱伝達に利用できる駆動温度差が、希薄な溶液と濃厚な溶液の間の温度差によって低下するため、再循環率を上げると、逆効果になる（Ｉ．グライター、論文ＴＵミュンヘン（１９９５）、ｐｐ．３６−３７）。さらに知られた手段は、断熱アブソーバを使うことによってアブソーバ／リソーバにおける物質移動と熱交換を切り離す方法である（Ｗ．Ａ．リャン、Ｐｒｏｃ．吸収熱ポンプの国際会議、ニュー・オルレアンズ、ＡＥＳ−Ｖｏｌ．３１，ｐ．１５５，１９９４））。結果として、広い熱交換領域を必要とせずに、物質移動に必要な広い表面領域を得ることができる。熱交換は、再循環回路の中のクーラ内で別々に行われる。断熱アブソーバの場合の欠点は、吸収の比熱が、溶液の比熱容量に比較して非常に高いため、吸収の熱が物質移動を誘い、アブソーバの中の溶液が比較的激しく加熱されるということである。これにより、溶液の高再循環率または氷点下以下への激しい冷却、あるいはその両方が必要となり、それゆえ、断熱アブソーバの冷却水と吸収温度との間の駆動温度差が大きく、入力熱温度が高いこと、温度の上昇の損失などのすべての欠点が伴う(Ｆ．ズーマラー、論文ＴＵミュンヘン、ｐ．８３，１９９６)。吸収を高めるための上記の手段は、通常、吸収を制限している物質移動に対し、可能な最大限の表面領域が提供されているという事実に基づいている。これは、例えば、管束のような、広い吸収熱交換領域、あるいは、例えばパッキングによる断熱アブソーバによって、実現できる。発明の開示本発明の目的は、アブソーバまたはリソーバあるいはその両方における物質移動と熱交換を高めることによって、コストのかからない手段によって、吸収システムの性能特性を改善することにある。本発明によると、この目的は、請求の範囲第１項に従った特性によって達成することができる。これによると、吸収システムの場合、追加の構成要素として、少なくとも一つの溶液クーラと、再循環回路の中にポンプが互いに連結されている、一つの非断熱性の、冷却吸収熱交換器を、アブソーバおよびリソーバあるいはその両方として使用する。吸収熱交換器から出る作業媒体の濃厚な、過冷却された溶液は、少なくとも部分的に吸収熱交換器の入口へ、少なくとも一つのポンプと少なくとも一つの溶液クーラを介して再循環される。本発明による配置では、溶液を激しく過冷却することによって、吸収熱交換器において良好に物質移動を達成するという概念に基づいている。この手段により、例えば吸収熱交換器の中の吸収散水フィルムの蒸気圧と、吸収熱交換器の蒸発器による蒸気圧との間の温度の勾配を大きくすることにより、吸収時の溶液の乱流が促進される。乱流が起きることにより、吸収熱交換器の中の溶液がよりよく混合され、温度勾配と濃度勾配の両方が重なるように表れる。これは、吸収熱交換器における物質移動と熱交換に有利な影響を及ぼし、これにより、吸収システムの性能特性にも有利な影響を及ぼす。所定の冷却水の温度の溶液に対する急激な過冷却は、溶液クーラ、例えば、際循環回路内の液／液熱交換器によって行なう。５０００Ｗ／ｍ²Ｋまでの溶液クーラのｋ値は、５００から２０００Ｗ／ｍ²Ｋの間にｋ値を有する吸収熱交換の値より明らかに大きい。上記の再循環とは逆に、ここにおける再循環は、湿潤または部分的な負荷の制御を保証するのには、たいていは役立たないが、請求の範囲第１項に従って形成された溶液回路は、主として、溶液クーラを通して溶液の再循環を行なうのに適しており、従って、溶液の過冷却と、吸収熱交換器における、さらに乱流の物質移動と熱交換に適している。溶液クーラを配置した吸収熱交換器は、その相互作用から、吸収熱交換器における吸収時の物質移動と熱交換を強化することができる。達成できる効果と利点は、単に、個々のエレメント、溶液クーラおよび吸収熱交換器の動作を合わせたことによるものではない。吸収熱交換器と溶液クーラの相互作用が、なかんずく、次のような技術的可能性と利点を導き、これは、溶液クーラなしでは達成できなかったであろう。 −費用のかかる広い伝熱表面を有するアブソーバ／リソーバ、例えば、管束熱交換器は、この概念によると、有利により小型に作ることができ、液／液熱交換器としての溶液クーラはコンパクトで、効率がよく、例えば、板型熱交換器のように製造に費用がかからない。 −物質移動と熱交換を改善したため、その他の条件を変更しなくても、吸収時の放熱が冷却水をより高い温度に加熱することができる。これにより、有利に冷却媒体が吸収熱交換器と溶液クーラを通る流れを減らすことができ、そして／あるいは、吸収熱交換器と溶液クーラからの廃熱を、例えば加熱の目的で、より高い温度で放出させることができる。 −上記のように、所定の容量で、冷却水の温度を上げて、例えば、一定の条件の下で、直接空気冷却または乾燥再冷却を経済的に利用してもよい。 −さらに、例えば、吸収熱交換器だけを使用している場合には、例えばその高粘性などのために熱伝達が不十分である、数組の材料を使用してもよい。 −所定の冷却媒体温度で、アブソーバの蒸気圧を下げてもよく、その結果、冷凍するための蒸発器の温度を有利に下げることができる。 −同じように、溶液クーラを使った吸収熱交換器では、物質移動と熱交換が大きいため、単段および多段システムにおける入力加熱温度を下げてもよい。これにより、なかんずく、低温熱を区画加熱、エンジン、ソーラー・クレクタからの廃熱や低温熱のような駆動熱として有効に利用することができるようになる。効率の高い二段吸収冷凍機の場合は、入力熱温度は、約１３０℃まで下げることができる。従来は、例えばこの温度では、単段の吸収冷凍機しか経済的には運転することができなかった。二段の吸収冷凍システムでも、１３０℃で効率よく運転することができるため、性能の係数が０．７から１．２まで上がり、その結果、このシステムは、例えば、低圧スチームグリッドにおいてでさえも効率よく、そして有利に使用することができるようになった。本発明によると、三段吸収冷凍機では、高圧発電機における入力熱温度を高効率で約１５０℃まで下げることができる。以前は、この温度では、二段の冷凍機しか運転できなかった。高圧発電機の温度を１６０℃より上に上げるのは、腐植防止剤と材料の選択に関する、ここでは説明していない問題のため、技術的に可能ではない。三段吸収冷凍システムの場合の性能係数が１．６と高いため、オイルやガスによる直接点火の場合でさえも、これらは、コンプレッサ冷凍システムへの初期のエネルギーにおいては等しい。 −溶液クーラを備えていない再循環回路を有する吸収熱交換器または断熱アブソーバの欠点も著しく減り、熱伝達における有利に低い駆動温度差が実現された。特に、請求の範囲第１項に従って、溶液クーラと吸収熱交換器を合併させることにより、吸収熱交換器の単位領域あたりの負荷を、有利に、システム内で高い値に設定することができ、それは、特に、入力熱や冷凍温度が低い場合や、冷却媒体温度が高い場合に有利である。本発明の有利な実施形態が、請求の範囲第２項に明記されている。再循環ポンプを吸収熱交換器の下流と、溶液クーラの上流に直接配設することにより、溶液クーラにおいて、比較的大きな圧力降下が可能となり、従って、溶液クーラにおいて溶液の乱流を引き起こすことができる。その結果、溶液クーラの熱伝達を有利に強化することができ、溶液クーラのサイズをかなり小型にすることができる。請求の範囲第３項による配置とは逆に、特にこの配置においては、溶液クーラで溶液のキャビテーションが起きることなしに、溶液クーラにおける大きな圧力降下により熱伝達がよくなるため、例えば水のような、蒸気圧が低い作業媒体の場合、溶液クーラは、再循環ポンプの下流に配設するのが好ましい。さらに、例えば、蒸気圧の高い作業媒体の場合の、本発明の有利な実施形態が請求の範囲第３項に明記されている。再循環ポンプが溶液クーラの下流に配設されている場合は、第１に、吸収熱交換器において物質移動と熱交換が行われやすいように、溶液を過冷却することができ、第２に、これにより、溶液は、ポンプの吸い込みによるキャビテーションが起きない。ここで言及できる利点は、必要な吸い込み圧力ヘッドを減らすことができる点、あるいは、いわゆるインデューサ装置を有する、比較的複雑な特殊ポンプを使用しなくてもよい点である。請求の範囲第２項と第３項との組み合わせもまた、有利である。例えば、第１の溶液クーラが、再循環ポンプの吸い込み側を吸収熱交換器の出口に接続し、比較的大きな圧力降下を有する第２の溶液クーラがポンプの加圧側を吸収熱交換器の取入れ口に接続する。この配置は、再循環ポンプの必要性が少ないという利点と、第２の溶液クーラにおける熱伝達が大きいという利点の両方を持っている。適当な数の溶液クーラの通路を有する一つの熱交換器によって、両方の溶液クーラとも技術的に単純に設置することができることは明らかである。本発明のさらに有利な実施形態が、請求の範囲第４項に明記されている。溶液回路ポンプにより、吸収熱交換器から僅かに過冷却された溶液を取り込む場合は、慣例上、適当な吸い込み圧力ヘッドと、キャビテーションを感知しない複雑なポンプを必要とする。溶液回路ポンプに送るために、沸騰圧力よりかなり高い取り込み圧力を有する部分的な流れを、請求の範囲第１項乃至第３項で使用している再循環ポンプから有利に分岐して、この溶液回路ポンプの設計によって課されうる特別な要求事項を排除できるようにしてもよい。その結果、特に取入れ口の断面積が小さい、単純で標準的なポンプを、対応する発電機ユニット用に溶液回路ポンプとして使用することができる。一方、フィードポンプとして作用する再循環ポンプは、また、ポンプハウジングの中の溶液回路ポンプの次の段階と有利に合併させることもできる。本発明のさらに有利な実施形態が、請求の範囲第５項に明記されている。溶液回路ポンプによってかかる蒸気圧の差が、再循環ポンプの圧力上昇を超えない場合、別の溶液回路ポンプは、溶液を発電機ユニットに移送する必要はない。これは、特に、水やアルコールのような、蒸気圧が低い作業媒体を採用している場合に有利に使用することができる。本発明のさらに有利な実施形態が、請求の範囲第６項に明記されている。付随する溶液回路からくる熱いまたは冷たい溶液は、吸収工程を維持するためにアブソーバユニットまたはリソーバユニットに送られなければならない。熱い溶液に耐えているパイプは、有利に溶液クーラの取入れ口に連結されている。つまり、熱伝達係数が良いため、溶液は、吸収熱交換器に送られる前に、効率よく溶液クーラの中で冷却される。塩分を含む液体吸収媒体の場合は、発電機ユニットからの濃縮された熱い溶液は、通常は減圧または冷却により結晶化してしまうが、吸収熱交換器の出口からの溶液と、溶液クーラの取入れ口で有利に混合することにより、減圧または冷却することができる。溶液回路の発電機ユニットの出口と溶液クーラの取入れ口との間にある減圧用の制御弁は、省略することもできる。水のような蒸気熱の低い作業媒体を使用している場合は、溶液熱交換器からの溶液を、溶液熱交換器の取入れ口で、再循環ポンプからの溶液の圧力レベルに上げ、それをそこで例えば、発電機と溶液熱交換器との間にある追加の溶液ポンプを介して混合するのが有利である。あるいは、溶液熱交換器を通じて発電機から流れる希薄な溶液が、再循環ポンプの上流にある吸収熱交換器からの溶液と混合される場合には、追加の溶液ポンプも省略することができる。例えば、デソーバや、溶液回路からの冷たい溶液がリソーバの圧力レベルに関して十分に過冷却されている場合は、冷たい溶液に耐えているパイプを、リソーバとしての役割を果たす、吸収熱交換器の取入れ口に有利に連結できる。本発明のさらに有利な実施形態が、請求の範囲第７項に明記されている。再循環回路は、例えば、再循環ポンプを使って適当に設定されている溶液クーラを通る溶液の流量によって、吸収熱交換器における熱伝達係数の制御設備として使用してもよい。つまり、吸収熱交換器の物質移動と熱交換は、広い範囲にわたって制御可能であるということである。これを有利に使って、このシステムを、例えば、季節によって変化する冷却水の温度に適合させてもよい。従って、戻り流を混合させることによる、比較的複雑な冷却水流の温度制御は、省略することができる。本発明のさらに有利な実施形態が、請求の範囲第８項に明記されている。通常、吸収システムの容量は、入力熱の温度を介して制限される。すなわち、部分負荷に対して、入力熱の温度を下げる。部分負荷の効率を高めるには、この場合、溶液循環量を、容量に合わせてできるだけ下げなければならない。本発明によると、溶液クーラを含む再循環回路は、吸収熱交換器において、物質移動と熱交換を制御できるため、有利にシステムの容量に対する制御設備であり、制御は、例えば、溶液クーラを通る冷却媒体の流量または溶液の流量の設定を介して行なわれる。つまり、有利に、第１に、システムのエネルギー交換を制御することができ、第２に、溶液循環量が実質上ゼロの場合でも、吸収熱交換器の完全な湿潤が保証される。本発明のさらに有利な実施形態が、請求の範囲第９項に明記されている。溶液クーラと吸収熱交換器による効率の良い熱伝達のため、アブソーバでは、比較的小さい駆動温度差のみが必要となり、従って、他の構成要素における熱伝達に対する駆動温度が小さくても、発電機、蒸発機およびデソーバの浸水運転に対する、十分な駆動温度差を得ることができる。浸水熱交換器は、その技術的構造において非常に単純で、便利であり、従って、請求の範囲第１項に記載の吸収システムに対しては特に有利な技術的解決法である。本発明のさらに有利な実施形態が、請求の範囲第１０項に明記されている。流下液膜式吸収熱交換器に対する熱伝達係数を上げるため、多くの吸収システムにおいて、２−エチルヘキサノールのような添加剤が添加され、それにより、吸収熱交換器の単位領域あたりの負荷が高い場合（＝容量／熱交換領域）には、熱伝達係数が数倍にも上昇する。しかし、単位領域あたりの負荷が低い場合は、添加剤による改善は急降下し、添加剤を加えていない値にまで下がる。例えば、本発明により、入力熱温度が降下したにも関わらず、吸収熱交換器における単位領域あたりの負荷が比較的高い値に維持され、熱伝達を強化する添加剤の作用が非常に大きいまま保持される。これにより、以前は、相応じて大型および／または耐腐食性の熱交換器を使用しない限りは不可能であった、入力熱、有効熱、冷却媒体または有効冷凍に対する温度範囲において吸収システムの運転が可能となる。本発明の、さらに有利な実施形態が請求の範囲第１１項に明記されている。塩を含んだ液体吸収剤は、結晶化の限度のため、あるいは、結晶化の限度に近い溶液の粘性が高いため、作用媒体が希薄である溶液の蒸発温度と吸収温度の間の最大温度差が限られているという欠点を持つことがしばしばである。本発明によると、請求の範囲第１項に記載のシステムでは、溶液クーラを介した再循環率が高いため、吸収熱交換器において、塩の含有量における変化が有利に最低限の、濃度の高い作用媒体のみが生じる。この結果、利点として、結晶化の限度に近い運転点における、吸収熱交換器内での結晶化に対する安全範囲が広くなる。再循環の流量は、付随している溶液回路またはシステム全体の、残りのプロセスパラメータには関係なく設定することができる。また、結晶化の限度に近い、粘性の高い溶液に関しては、吸収熱交換器または溶液クーラにおいて比較的良好な物質移動と熱交換が達成できるということも、決定的な要素である。結果として、アブソーバの運転点を結晶化の限度近くに設定し、アブソーバの蒸気圧を、特に、溶液のフィールドが狭い場合に、所定の冷却媒体温度における最低限に保つことが可能である。本発明のさらに有利な実施形態が、請求の範囲第１２項に明記されている。水蒸気で飽和されていない空気が、同じ外気の状態で、蒸発冷却水より高い温度で、冷却媒体として存在するため、乾燥冷却の場合、吸収の熱は、蒸発冷却の場合よりも高い温度で放出されなければならない。溶液クーラにより吸収熱交換器における物質移動と熱交換が増したため、所定の蒸発器または発電機の温度で、吸収システムの廃熱を、より高い温度の冷却媒体によって、除去することができる。これにより、コンデンサやリソーバ、アブソーバおよび溶液クーラを入力熱温度、蒸発温度、および大気温度の乾燥空気によって直接冷却することが可能になり、これは、本発明の吸収熱交換器と溶液クーラのと配置なしでは、効率よく行なうことができない。さらに、溶液フィールドの狭い、塩を含む液体の吸収剤の場合、吸収熱交換器は、実質的に凝固限度までの温度レベルまたは濃度で運転することができる。水／臭化リチウム吸収冷凍機の場合、蒸発温度が５℃で、利用可能な濃い溶液の最高温度は、約５０℃で、従って、廃熱は、特に効率よく、有利に、溶液クーラまたは吸収熱交換器における十分な温度差で空気に伝達することができる。従って、溶液クーラ、吸収熱交換器およびコンデンサは、乾燥空気冷却による熱交換器として構成することができる。有利に請求の範囲第１３項によると、コンデンサや吸収熱交換器や溶液クーラを冷却するためには、直接空気冷却に関して上ですでに説明したように、本発明に従った、吸収熱交換器と溶液クーラとの配置なしには、経済的な利用ができないような条件下で、乾燥冷却を効率よく使用することもできる。請求の範囲第１２項および第１３項に従った、直接および間接空気冷却の組み合わせも、特に有利である。例えば、溶液クーラとコンデンサは、空気で直接冷却することができ、反対に、吸収熱交換器の場合は、標準散水アブソーバとして設計されており、冷却は、乾燥再冷却器を介して、空気で冷却した冷却液を使って行われる。例えば、本発明に従った配置のため、アブソーバの運転点を結晶化の限度近くに定めることができるため、前述のように、請求の範囲第１４項によると、有利に、例えば、ＬｉＢｒ／水吸収冷凍システムを、氷の製造とブライン冷却に効率よく使用することができる。従って、蒸発器の、蒸発温度、−５℃では、アブソーバは温度３５℃で運転でき、熱を冷却水に効率よく伝達することができる。請求の範囲第１５項によると、なかんずく、ジェットポンプは、実質的に電気で駆動する液体ポンプよりも価格が安いため、再循環ポンプのような液体ジェットポンプの使用は、有利である。例えば、発電機または溶液熱交換器の出口とアブソーバとの間の溶液の圧力差を動力エネルギとして利用し、発電機からの溶液の流れを、ジェットポンプへの動力となる液体の流れとして利用することができる。ジェットポンプに送られる吸上げ液は、吸収熱交換器の出口から出る溶液で、オプションで溶液クーラを通って流れる。混合ノズルにおける、吸収熱交換器の圧力と比べた超過圧力を使って、ジェットポンプの混合ノズルと吸収熱交換器の取入れ口との間に位置する溶液クーラで、良好な熱伝導が有利に行なわれる。水のように、蒸気圧の低い作用媒体の場合は、例えば、発電機と溶液熱交換器との間に好ましく配置された溶液ポンプを使って、動力ジェット圧力を生成する必要がある場合もある。図面の簡単な説明達成できる利点は、次に示すような、例証を参照しながら説明する。図には、本発明が、例として示されており、さらに詳しくは、 −図１は、コンデンサ、蒸発器、アブソーバおよび発電機の、主要構成要素を有する単段の吸収システムを線図で表したものである。 −図２ａは、リソーバ、デソーバ、アブソーバおよび発電機の主要構成要素を有する単段の吸収システムを表したものである。 −図２ｂは、リソーバ、デソーバ、アブソーバおよび発電機と、再循環ポンプとして二つの液体ジェットポンプを有する単段の吸収システムを線図で表したものである。 −図３ａ〜図３ｃは、単段および多段システム用の圧力と温度の線図を表したものである。発明を実施するための最良の態様ここで、本発明に従った吸収システムの構造について、図１を参照しながら説明する。例に示すように、吸収システムは、唯一の溶液回路１２と、主要構成要素であるコンデンサ１、蒸発器２、冷却吸収熱交換器３として構成されたアブソーバ３、および発電機４を有している。コンデンサ１と発電機４は、蒸気ライン１１で連結されており、蒸発器２とアブソーバ３は、蒸気ライン１０によって連結されており、作用媒体は、ライン９の中に導かれ、溶液は、溶液回路１２に導かれる。５は作用媒体スロットルを表し、６と１９は制御バルブを、７は回路ポンプを、８は溶液熱交換器を、そして、２１はオプションで設置することのできる溶液ポンプを表す。そして、本発明に従って吸収システムに示されている追加の構成要素は、例えば、二つの溶液クーラ１３／１６と、さらにもう一つのポンプ１４、さらにもう一つの制御バルブ２０、そして、接続ライン１８であり、これらは、吸収熱交換器３の周りで再循環回路を形成している。例えば、熱伝達係数が高い液／液クーラとしての溶液クーラ１３と１６は、有利に、溶液を過冷却することができ、従って、熱伝達のために必要な駆動温度差は、有利に小さくて済むため、上で説明したように、吸収熱交換器３の中の、再循環する強く過冷却した溶液の流れにより、溶液クーラ（１３／１６）がない配置に比較すると、単位領域あたりの負荷、あるいは物質移動や熱交換を著しく上げることができる。このように、溶液クーラ１３／１６と吸収熱交換器３との間の相互作用により、アブソーバ３の中の物質移動と熱交換を高めることができる。この場合、再循環は、本質的には、吸収熱交換器３の中の湿潤を保証したり、制御する役割は果たさないが、溶液クーラ１３／１６を通して溶液を再循環させ、それにより、溶液を過冷却する役割を果たす。また、吸収熱交換器３の中の単位領域あたりの負荷が高いと、間接的に発電機４と蒸発器２における単位領域あたりの負荷が高くなり、それにより、吸収システムの性能特性が改善される。本発明に従って、図１に示す溶液クーラ１３／１６と吸収熱交換器３を配設することにより、すでにリストしたような技術的可能性がすべて有利に利用できるようになる。図１に示すように、再循環ポンプ１４を溶液クーラの上流に配設することにより、溶液クーラ１３において、大きい圧力降下を起こし、熱伝達に有利な溶液クーラにおける乱流を引き起こすために有利である。従って、溶液クーラ１３は、非常にコンパクトに、また安価で構成することができ、そして、溶液クーラ１６は、オプションで省略することもできる。水のように蒸気圧が低い作用媒体の場合は、溶液クーラ１６の相応じて大きい圧力降下で溶液クーラ１６の中の溶液がキャビテーションを起こすため、この溶液クーラ１３の配設が好ましい。さらに有利な実施形態は、例えば、蒸気圧の高い作用媒体の場合、まず、溶液を冷却し、次にその溶液が吸い込まれるときにキャビテーションが起こらないようにするため、溶液クーラ１６を再循環ポンプ１４の上流に配置することである。結果として、ポンプ１４の吸い込み圧力ヘッドまたはポンプ１４の技術的に複雑なインデューサ装置を有利に省略することができる。また、ポンプ１４の吸い込み側にある第１の溶液クーラ１６と、ポンプ１４の圧力側にある、比較的圧力損失が高い第２の溶液クーラ１３も、図１で説明しているように、有利である。この配置にすると、前述のように、循環ポンプ１４の必要性がほとんどなくなり、第２の溶液クーラ１３における熱伝達を高めることができる。有利に、溶液クーラ１３と１６の両方を、それに対応する数の通路を有する一つの熱交換器シェルに合併することもできる。有利に、ポンプ１４は、同時に溶液回路ポンプ７に対するフィードポンプとして働くこともできる。ポンプ１４の下流の取入れ口の圧力は、溶液の沸騰圧力よりもかなり高くなる可能性があるため、部分的な蒸気を、溶液回路ポンプ７に送るために有利に使用することができ、従ってポンプの設計に関してどのような特別な規制も受けず、特に、取入れ口の断面を小さくすることができる。有利に、フィードポンプ１４として作動する再循環ポンプ１４と溶液回路ポンプ７は、一つのハウジングのなかで連結させることもできる。アブソーバ３と発電機４の圧力により、再循環ポンプ１４と溶液回路ポンプ７とを、１８と溶液回路１２とを通る溶液の流量を、制御バルブ１９および２０を介してポンプの出口で設定して、一つのポンプに置き換えるのも有利な方法である。この解決法は、特に、水やアルコールのような、吸収システムにおける蒸気圧が小さい作用媒体を使用する場合に起きる、アブソーバ３と発電機４との間の蒸気圧の差が小さい場合に考えるとよい。アブソーバにおける吸収工程を維持するため、発電機４から送られてくる高温で希薄な溶液の作用媒体は、図１に示すように、有利に、溶液クーラ１３の取入れ口に送られる。この場合、高温の溶液は、例えば、溶液が吸収熱交換器３に送られる前に、液／液クーラのような、高い熱伝達係数により効率よく溶液を冷却する溶液クーラ１３ですでに冷却されているのが都合がよい。発電機から送られてくる高温で非常に希薄な溶液の作用媒体を、ライン１８を介して吸収熱交換器３からの溶液と混合すると、塩分を含む液体吸収媒体の場合に、減速時、およびその後溶液クーラ１３で溶液をさらに冷却する際に、溶液から塩を結晶化させてしまうのを防ぐ。そして、制御バルブ６は、有利に省略でき、あるいは、溶液クーラ１３の下流に設置することもできる。発電機４とアブソーバ３との間の蒸気圧の差が小さい作用媒体の場合は、発電機と溶液熱交換器８との間に追加の溶液ポンプ２１を設置する必要がある場合もある。結果として、発電機４からの溶液は、溶液クーラ１３の取入れ口で、循環ポンプ１４から送られてくる溶液と同じ圧力まで上げることができ、同時に、溶液熱交換器８で良好な熱伝達を達成することもできる。あるいは、溶液熱交換器８からくる希薄な溶液の作用媒体が、再循環ポンプ１４の上流または溶液クーラ１６の取入れ口で混合される場合は、溶液ポンプ２１を省略することもできる。さらに、溶液クーラ１３／１６、ポンプ１４および制御バルブ２０からなる再循環回路は、吸収熱交換器３における熱交換のための制御設備を形成する。例えば、冷却媒体の流量や溶液クーラ１３／１６を通る溶液の流量を設定することによって、アブソーバ３における単位領域あたりの負荷や、熱伝達を広い範囲内で変化させることができる。これは、アブソーバ３と溶液クーラ１３／１６における変動する冷却水の温度にシステムを対応させるのに有利に使用することができる。従って、アブソーバ３の中で戻り流を混合することによる、冷却水の流れの温度を制御するという比較的複雑な作業は省略することができる。また、溶液クーラ１３／１６、再循環ポンプ1４および制御バルブ１９および２０からなる再循環回路も、システムの容量のための制御設備となりうる。前述のように、溶液クーラ１３／１６を通る溶液や冷却媒体の流量を設定することによって、一方では、有利に、システムのエネルギー交換を設定できるが、他方では、溶液循環率が１２のうち、実質的にゼロでも、吸収熱交換器３の完全な湿潤は保証される。図１に示した例に従った機械装置における溶液クーラ１３／１６と吸収熱交換器３による効率のよい物質移動と熱交換のため、駆動温度差は比較的小さくてもよい。従って、入力熱の温度が低くても、コンデンサ１、蒸発器２および発電機４のような他の構成要素における熱伝達のため、浸水発電機熱交換器４または蒸発器熱交換器２が利用できるのに十分な駆動温度差がある。従って、技術的な構造が単純で好都合な浸水熱交換器２および４は、請求の範囲第１項に記載の吸収システムにとって、特に有利な技術的解決策を形成する。図示した例１に従ったシステムのもう一つの利点は、単位領域あたりの負荷が高い場合に、熱伝達係数が数倍にまで上がり、単位領域あたりの負荷が低い場合には、効果が非常に小さいか、あるいは全くない２−エチルヘキサノールのような、流下液膜式吸収熱交換器のようなアブソーバ３に対する熱伝達係数を上げるための添加剤と組み合わせることによって実現することができる。本発明によると、図１に示した、請求の範囲第１項に記載した配置によって、例えば、発電機４における入力熱温度が低下しているにもかかわらず、吸収熱交換器３における単位領域あたりの負荷は、熱伝達を高める添加剤の効果が有利に、最適に保持される、比較的高い値に維持される。これにより、従来、相応じて大型の、あるいは／または耐腐食性の熱交換器を使用した場合のみ達成できた、入力熱、有効熱、冷却媒体または有効な冷凍の温度範囲内で吸収システムの運転が可能になる。図１によるシステムの溶液回路１２に、塩分を含む液体吸収媒体を使用している場合、希薄な溶液の作用媒体の、２における蒸発温度と３における吸収温度との間の最大温度差が、結晶化の限度や高い粘性によって制限されるのを防ぐ。本発明によると、このようなシステムでは、循環ポンプ１４を介して溶液の流量が調整可能なため、塩分の含有量の変化が最低限の濃度の濃い作用媒体のみが吸収熱交換器３において発生する。このため、利点として、吸収熱交換器３における結晶化に対する安全性の限界が広がる。溶液クーラ１３／１６を通る高再循環流量は、溶液回路１２またはシステム全体における残りのプロセスパラメータに関係なく安定して制御することができる。特に、溶液の粘性が高くなる、結晶化の限度に近く、従って、吸収熱交換器３における熱伝達が乏しい場合には、本発明に従って、吸収熱交換器３と溶液クーラ１３／１６を配置することにより、良好な物質移動と熱交換とを得ることができる。従って、例えば、ＬｉＢｒ／水吸収冷凍システムをブライン冷却と氷の製造とに効率よく使うことができる。例えば、蒸発器２における蒸発温度が−５℃の場合、濃厚な作用媒体に利用可能な最大温度は３５℃で、これは、前述の理由から、冷却水に効率よく伝達することができる。また、本発明によると、前述のような冷却媒体、この場合、冷却媒体乾燥空気を有する熱交換器として構成されているコンデンサ１、吸収熱交換器３、溶液クーラ１３／１６のいずれか、またはこれらすべてへの熱伝達強化のため、吸収システムにおける乾燥空気による冷却の利用の幅を拡張することができる。上記の理由により、吸収熱交換器３の運転点は、塩分を含む液体吸収媒体の場合は、有利に、溶液の凝固限度に近くてもよく、これにより、前述のように、直接および間接空気冷却を有する吸収冷凍システムの経済的な利用幅が拡張される。例えば、蒸発器２における蒸発温度が５℃の材料の組み合わせＬｉＢｒ／水を使用する吸収冷凍機の場合、濃度の高い溶液の作用媒体で利用可能な最高温度は、アブソーバ３における５０℃である。コンデンサやアブソーバから取り除く熱は、本発明による溶液クーラ１３／１６と吸収熱交換器３の配設により、溶液の粘性が高い塩の濃度でも、十分な温度差で効率よく、そして都合よく直接または間接的に空気に伝達される。有利に、例えば、溶液クーラ１３／１６および吸収熱交換器３の冷却の場合、溶液クーラ１３／１６なしでは効率のよい乾燥冷却が不可能な条件下においては、乾燥再冷却機を使用することができる。本発明による吸収システムのさらにもう一つの例証が、図２ａに示した再吸収冷凍機によって表されている。コンデンサ１と蒸発器２の代わりに、このシステムは、もう一つの溶液回路４２、溶液熱交換器３８、溶液回路ポンプ３７および制御バルブ３６および４９だけでなく、吸収熱交換器３１のような構成のリソーバ３１、およびデソーバ３２を有している。有利に、このシステムは、図１の例証で説明したように、アブソーバ３に本発明による吸収熱交換器３の設備と、溶液クーラ１３／１６を有しているだけでなく、吸収熱交換器３１のようなリソーバは、溶液クーラ４３および４６、ライン４８、ポンプ４４および制御バルブ５０とともに再循環回路を形成している。本発明による、図１で示された第１の例証で説明したアブソーバ３の再循環回路に関するものと同じ利点が生まれる。単段システムでは、ポンプ４４は、溶液回路ポンプ３７に対するフィードポンプとして使用することはできず、また、ポンプ３７と４４は、ポンプ７と１４では有利に可能なように、一つのポンプとして設計することもできない。逆に、多段機械設備では、有利に、ポンプ４４をフィードポンプとして、あるいは溶液回路ポンプとしてその上の下流ステージに使用することができる。図３ａで示すように、アブソーバ３とリソーバ３１との両方に、溶液クーラ１３／１６と４３／４６の再循環回路をそれぞれと、ポンプ１４および４４をそれぞれ接続すると、それぞれが両方とも付加的に発電機４の入力熱温度を下げるため、有利である。再吸収熱交換器または多段再循環冷凍機の場合は、熱は溶液クーラ４３で効率よく除去されるので、溶液クーラ４３の取入れ口におけるより高い圧力や温度レベルから流れる熱い溶液を送るのにさらに有利である。図２ｂは、図２ａに類似した吸収システムを示しており、本質的な相違点は、機械的溶液ポンプ１４と４４がそれぞれ液体ジェットポンプ１４と４４に置き換えられている点である。ジェットポンプ１４と４４への動力液は、溶液回路１２における発電機４からの溶液、あるいは、ポンプ３７によって相応じた圧力になる溶液回路４３内の溶液である。従って、ジェットポンプ１４の場合は、発電機４とアブソーバ３との間の溶液の圧力の差が利用され、この圧力の差は、例えば、アンモニア／水の吸収システムの場合は、十分な大きさである。例えば、ＬｉＢｒ／水のような、発電機４とアブソーバ３との間の圧力の差が小さい材料の組み合わせでは、溶液熱交換器８における良好な熱伝達は、発電機４と溶液熱交換器８との間に溶液ポンプ２１を使うことによって達成できる。溶液ポンプ２１は、有利に、溶液熱交換器８における圧力の降下に加え、ジェットポンプ１４の動力液に対して十分な圧力を供給するように設計することができる。ジェットポンプ１４と４４の吸い込み側では、溶液は、吸収熱交換器３または溶液クーラ４６それぞれの出口から供給される。ジェットポンプ１４と４４の混合出口では、吸収熱交換器３または３１それぞれにおける圧力と比較した超過圧力を使って、溶液クーラ１３または４３における良好な熱伝達を達成することができる。ジェットポンプ１４または４４に比較して高価な再循環回路における溶液ポンプは省略することができる。図３ａ〜図３ｃの圧力−温度のグラフに基づいて、本発明の利点が単段および多段吸収冷凍機用に変換された熱量の温度レベルに関する例として示されている。矢印は、温度レベルを表し、熱量が供給されたか、除去されたかを表している。図３ａの単段再吸収冷凍機に関しては、デソーバと発電機で供給される熱量は、それぞれ６０、および６２および６２'であり、アブソーバとリソーバで除去される熱量の内部のプロセス温度は、それぞれ６１、６１'および６３、６３'である。溶液クーラを含む再循環回路がないと、熱量は、発電機で６２'の温度で供給され、アブソーバにおいては６１'、リソーバにおいては６３'の内部プロセス温度で除去される。本発明による、再循環回路における追加の溶液クーラにより、除去された熱量の内部プロセス温度６１と６３は、有利に、低い方のプロセス温度にシフトし、それにより、リソーバとアブソーバにおける熱伝導係数が上がったため、入力熱も発電機において６２の温度にシフトする。６２''で表されている発電機における温度シフトは、付加的にアブソーバにおけるシフト６１'' とリソーバにおける６３''とから有利に構成される。逆に、入力熱温度が６２' の元の値に残っている場合は、システム全体の容量が増加する。つまり、熱交換領域の単位あたりに変換された容量も、それに従って蒸発器と発電機とでも増加し、その結果、その熱伝達係数も同じように増加する。逆に、システムの容量が一定に保たれている場合は、オプションとして、要求された入力熱６２または６２'、またはデソーバまたは蒸発器において利用可能な冷凍容量６０の温度は下げても良い。相応じて、単段熱交換器の場合、断熱アブソーバまたはリソーバにおける溶液クーラを有利に利用することにより、オプションで、必要な入力熱温度や冷却水温度を下げたり、あるいは、利用可能な負荷温度を上げることができる。溶液クーラを有する少なくとも一つの吸収熱交換器を使用した単段システムについて説明した利点は、図３ｂおよび図３ｃを参照しながら次の例で説明するように、多段システムにおいても相応じて達成することができる。効率の高い二段吸収冷凍機における、本発明を有利に使用した例が、図３ｂの圧力−温度のグラフで表されている。この吸収冷凍機では、入力熱が単段システムに比較するとより高い温度、６２および６２'で供給されており、溶液を絞り出すために連続して二回システムの中で使用され、その結果、性能の係数が約１．２に上がる。例えば、アブソーバの熱６１'をアブソーバで放出するための内部のプロセス温度は、本発明による追加の溶液クーラを有する唯一の吸収熱交換器によってすでに６１の内部プロセス温度まで６１''下がっており、その後、この二段吸収および再吸収冷凍機に必要な入力熱の温度は、少なくとも６１''の２倍、つまり６２'の温度から６２の温度まで、約６２''だけ下がる。本発明によると、これにより、例えば、有利に、効率の高い二段吸収冷凍機を約１３０℃で低圧蒸気グリッドによって、駆動することができるようになる。オプションで、入力熱と有効な冷凍温度が変わらない単段システムを使用した場合のように、コンデンサやアブソーバから熱を除去するための冷却媒体の温度を上げ、冷却水を消費せずにシステムを乾燥空気で冷却することができるようにすることができる。図３ｃの圧力−温度のグラフでは、効率の高い三段吸収冷凍機が示されている。さらに入力熱温度を上げることにより、吸収冷凍機の性能の係数が、二段のシステムと比較して、１．２から約１．５まで増えている。ここで、例えば、アブソーバに溶液クーラを有する吸収熱交換器によって、アブソーバの熱６１を放出するための内部プロセス温度は、６１'の温度から６１''だけ減って、その結果として、これらのシステムの高温発電機において必要な発電機の温度６２は、すでに６１''の約２倍だけ減っている。さらに６１''の約３倍に相当する合計で６２''の温度の低下は、本発明により、もう一つの再循環回路を高温アブソーバに追加することによって達成することができる。本発明によると、これは、三段吸収または再吸収機においても、発電機の温度を約１５０℃から１６０℃という周知の腐食限度の温度以下の６２に維持することができ、従って、このタイプのシステムの連続的な運転を可能にする。参照符号一覧１コンデンサ２蒸発器３アブソーバ（冷却吸収熱交換器として設計されたもの）４発電機５作用媒体スロットル６制御バルブ７溶液回路ポンプ８溶液熱交換器９ライン１０蒸発器とデソーバとアブソーバとの間の蒸気ライン１１発電機とコンデンサまたはリソーバとの間の蒸気ライン１２溶液回路１３溶液クーラ１４再循環ポンプ（機械的液体ポンプとして、あるいは、図２ｂのように液体ジェットポンプとして構成されたもの）１６溶液クーラ１８接続ライン１９制御バルブ２０制御バルブ２１溶液ポンプ３１リソーバ（冷却された吸収熱交換器として構成されたもの）３２デソーバ３６制御バルブ３７溶液回路ポンプ４２溶液回路４３溶液クーラ４４再循環ポンプ（機械的液体ポンプとして、あるいは図２ｂに示すように、液体ジェットポンプとして構成されたもの）４６溶液クーラ４８ライン４９制御バルブ５０制御バルブ６０デソーバまたは蒸発器において供給される熱量６１溶液クーラを備えたアブソーバにおいて除去される熱量の内部プロセス温度６１’溶液クーラなしでアブソーバにおいて除去された熱量の内部プロセス温度６１'' アブソーバにおける温度シフト６２アブソーバとリソーバとに溶液クーラを備えている場合に、発電機で供給される熱量６２’アブソーバとリソーバとに溶液クーラがない場合に、発電機で供給される熱量６２'' 発電機における温度シフト６３溶液クーラを備えたリソーバまたはコンデンサにおいて除去された熱量の内部プロセス温度６３’溶液クーラを備えていないリソーバまたはコンデンサにおいて除去された熱量の内部プロセス温度６３'' リソーバにおける温度シフト

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９７年９月２６日【補正内容】、吸収冷凍機、スプリンガー・べルリン・ニューヨーク、再版（１９８１）、ｐｐ．３７９ｆｆ）。背景技術吸収熱交換器における熱伝達は、例えば、構造化チューブ（Ｎ．イッシキ、Ｋ．オガワ、Ｐｒｏｃ．吸収熱伝達強化についてのミュンヘン会議（１９９４））または、添加剤、例えば、オクタノール（Ｙ．ナガオカ他、Ｐｒｏｃ．XVII冷凍についての国際会議Ｖｏｌ．Ｂ、ｐｐ．６３６、ウィーン（１９８７））によって強化することができるということが知られている。アブソーバにおける熱伝達工程について、役に立つ論述が、その後続いて出版されたＦ．ズーマラー（ＴＵミュンヘン、ｐ．６５、１９９６）による論文のなかで論じられている。溶液と冷却媒体との間の熱伝達は、一般的に吸収工程を制限することはないが、これは、物質移動によって制限される。表面領域を大きくすることによって物質移動を改善するために、アブソーバ／リソーバにおける熱交換領域を広くすると、アブソーバのコストが高くなり、熱交換器に湿潤の問題が発生する（Ｊ．タング他、第１８回国際会議、モントリオール、Ｐ．５１９（１９９１）；Ｉ．グライター、論文ＴＵミュンヘン（１９９５）、ｐｐ．３６−３７）。良好な熱伝達のためには、熱交換器は、完全に濡れていなければならない。さらに、例えば、熱交換領域を大きくするか、または入力熱温度を低くし、従って、熱交換領域あたりのエネルギー交換（一言で言えば、単位領域あたりの負荷）が下がると、吸収熱交換器の中の溶液の乱流と、熱伝達を促進する添加剤の効果は比較的急激に低下する（Ｋ．Ｊ．キム、論文アリゾナ州立大学（１９９２）、ｐｐ．１５０）。また、吸収熱交換器における単位領域あたりの負荷を下げると、他の主要構成要素における単位領域あたりの負荷に逆効果を及ぼし、また、システム全体の比熱交換領域が大きくなり、したがって、システムのコストが高くなる。さらに、前述のように、例えば、散水アブソーバのように構成されている吸収熱交換器を有する吸収システムにおいては、入力熱温度が低く、広い交換領域が必要なため、湿潤の問題が起きるということが知られている。これらの問題は、アブソーバとそれに対応する発電機との間の溶液循環率を上げ、アブソーバで再循環させることにより、避けることができる（Ｈ．ｖ．キューブ、Ｆ．シュタイムル；熱ポンプ、ＶＤＩ−ベルラグ・デュッセルドルフ（１９８４）、ｐ．１９５；ＵＳ−Ａ４，３１５，４１１）。アブソーバにおける再循環の場合、物質移動によって吸収が制限されるため、吸収熱交換器のコレクタにおいて過冷却されて出てくる溶液は、吸収熱交換器の分配装置へとポンプで戻される。特に、管束の高さが低い吸収熱交換器を装備した、容量が中型または小型の吸収システムは、完全な湿潤を得るために再循環率を高くする必要がある。吸収の熱を放出し、吸収熱交換器における熱伝達のために温度レベルをできるだけ高くする場合は、熱伝達に利用できる駆動温度差が、希薄な溶液と濃厚な溶液の間の温度差によって低下するため、再循環率を上げると、逆効果になる（Ｉ．グライター、論文ＴＵミュンヘン（１９９５）、ｐｐ．３６−３７）。ＤＥ９６０９６６Ｃでは、三つの異なったアブソーバからなるアブソーバシステムまたはアブソーバカスケードで構成されている吸収冷凍システムを開示している。この場合の第３のアブソーバは、溶剤容器として付加的に構成されたものである。第３のアブソーバから、または溶剤容器から取り出された溶剤は、ポンプにより、再循環回路を介して第１のアブソーバへ送ることができる。この、溶剤容器としての第３のアブソーバと再循環回路との構造により、入力熱が利用できない場合でも冷凍容量を提供できる。さらに知られた手段は、断熱アブソーバを使うことによってアブソーバ／リソーバにおける物質移動と熱交換を切り離す方法である（Ｗ．Ａ．リャン、Ｐｒｏｃ．吸収熱ポンプの国際会議、ニュー・オルレアンズ、ＡＥＳ−Ｖｏｌ．３１，ｐ．１５５，１９９４）；ＵＳ−Ａ４，４７５，３５２）。結果として、広い熱交換領域を必要とせずに、物質移動に必要な広い表面領域を得ることができる。熱交換は、再循環回路の中のクーラ内で別々に行われる。断熱アブソーバの場合の欠点は、吸収の比熱が、溶液の比熱容量に比較して非常に高いため、吸収の熱が物質移動を誘い、アブソーバの中の溶液が比較的激しく加熱されるということである。これにより、溶液の高再循環率または氷点下以下への激しい冷却、あるいはその両方が必要となり、それゆえ、断熱アブソーバの冷却水と吸収温度との間の駆動温度差が大きく、入力熱温度が高いこと、温度の上昇の損失などのすべての欠点が伴う(Ｆ．ズーマラー、論文ＴＵミュンヘン、ｐ．８３，１９９６)。吸収を高めるための上記の手段は、通常、吸収を制限している物質移動に対し、可能な最大限の表面領域が提供されているという事実に基づいている。これは、例えば、管束のような、広い吸収熱交換領域、あるいは、例えばパッキングによる断熱アブソーバによって、実現できる。発明の開示本発明の目的は、アブソーバまたはリソーバあるいはその両方における物質移動と熱交換を高めることによって、コストのかからない手段によって、吸収システムの性能特性を改善することにある。本発明によると、この目的は、請求の範囲第１項に従った特性によって達成することができる。これによると、吸収システムの場合、追加の構成要素として、少なくとも一つの溶液クーラと、再循環回路の中にポンプが互いに連結されている、一つの非断熱性の、冷却吸収熱交換器を、アブソーバおよびリソーバあるいはその両方として使用する。吸収熱交換器から出る作業媒体の濃厚な、過冷却された溶液は、少なくとも部分的に吸収熱交換器の入口へ、少なくとも一つのポンプと少なくとも一つの溶液クーラを介して再循環される。本発明による配置では、溶液を激しく過冷却することによって、吸収熱交換器において良好に物質移動を達成するという概念に基づいている。この手段により、例えば吸収熱交換器の中の吸収散水フィルムの蒸気圧と、吸収熱交換器の蒸発器による蒸気圧との間の温度の勾配を大きくすることにより、吸収時の溶液の乱流が促進される。乱流が起きることにより、吸収熱交換器の中の溶液がよりよく混合され、温度勾配と濃度勾配の両方が重なるように表れる。これは、吸収熱交換器における物質移動と熱交換に有利な影響を及ぼし、これにより、吸収システムの性能特性にも有利な影響を及ぼす。所定の冷却水の温度の溶液に対する急激な過冷却は、溶液クーラ、例えば、際循環回路内の液／液熱交換器によって行なう。５０００Ｗ／ｍ²Ｋまでの溶液クーラのｋ値は、５００から２０００Ｗ／ｍ²Ｋの間にｋ値を有する吸収熱交換の値より明らかに大きい。上記の再循環とは逆に、ここにおける再循環は、湿潤または部分的な負荷の制御を保証するのには、たいていは役立たないが、請求の範囲第１項に従って形成された溶液回路は、主として、溶液クーラを通して溶液の再循環を行なうのに適しており、従って、溶液の過冷却と、吸収熱交換器における、さらに乱流の物質移動と熱交換に適している。溶液クーラを配置した吸収熱交換器は、その相互作用から、吸収熱交換器における吸収時の物質移動と熱交換を強化することができる。達成できる効果と利点は、単に、個々のエレメント溶液クーラおよび吸収熱交換器の動作を合わせたことによるものではない。請求の範囲１．少なくとも一つのアブソーバ（３）および／またはリソーバ（３１）を有し、冷却吸収熱交換器として構成された、熱ポンプ、冷凍システムまたは熱トランス等の単段または多段熱吸収変換システムであって、再循環回路において溶液を過冷却するための少なくとも一つの溶液クーラ（１７．少なくとも一つの再循環ポンプ（１４または４４）および／または溶液クーラ（１３、１６、または４３、４６）のうちの少なくとも一つが、前記再循環回路を通る溶液の流量を設定し、それにより、前記吸収熱交換器（３または３１）の熱伝達を設定するための制御設備を形成していることを特徴とする前記請求の範囲のうちの一項に記載の熱吸収変換システム。８．前記再循環回路（１３、１６、１４、１８、２０または４３、４６、４４、４８、５０）のうちの少なくとも一つにおいて、前記溶液の流量を設定することによって、前記システムの容量を調整可能であることを特徴とする前記請求の範囲のうちの一項に記載の熱吸収変換システム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者ガムス，マルティンドイツ連邦共和国デー−83646 ワッカースヴェルク，ゲオルク−シュヴァイクホッファー−シュトラーセ４【要約の続き】も運転することができ、これにより新しい適用領域が開かれる。

Claims

【特許請求の範囲】１．少なくとも一つのアブソーバ（３）および／またはリソーバ（３１）を有し、冷却吸収熱交換器として構成された、熱ポンプ、冷凍システムまたは熱トランス等の単段または多段熱変換システムであって、少なくとも一つの溶液クーラ（１３、１６、または４３、４６）と少なくとも一つのポンプ（１４または４４）とを有する再循環回路が、冷却吸収熱交換器（３または３１）のうちの少なくとも一つの周りに形成されていることを特徴とする熱吸収変換システム。２．少なくとも一つの再循環ポンプ（１４または４４）が、吸収熱交換器（３または３１）の出口と溶液クーラ（１３または４３）の取入れ口との間に連結されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の熱吸収変換システム。３．少なくとも一つの再循環ポンプ（１４または４４）が吸収熱交換器（３または３１）の取入れ口と溶液クーラ（１６または４６）の出口との間に連結されていることを特徴とする前記請求の範囲のうちの一項に記載の熱吸収変換システム。４．少なくとも一つの再循環ポンプ（１４）が、フィードポンプまたは下流溶液回路ポンプ(７)用の第１段であることを特徴とする前記請求の範囲のうちの一項に記載の熱吸収変換システム。５．少なくとも一つの再循環ポンプ（１４）が同時に溶液回路ポンプ（７）であることを特徴とする前記請求の範囲のうちの一項に記載の熱吸収変換システム。６．溶液回路（１２または４２）からの高温または低温の溶液用のラインが、前記溶液クーラ（１３）または前記吸収熱変換機（３１）の前記取入れ口に接続されていることを特徴とする前記請求の範囲のうちの一項に記載の熱吸収変換システム。７．少なくとも一つの再循環ポンプ（１４または４４）および／または少なくとも一つの溶液クーラ（１３、１６、または４３、４６）が、前記吸収熱交換器（３または３１）の熱伝達用の制御設備であることを特徴とする前記請求の範囲のうちの一項に記載の熱吸収変換システム。８．再循環回路（１３、１６、１４、１８、２０または４３、４６、４４、４８、５０）が前記システムの容量に対する制御設備であることを特徴とする前記請求の範囲のうちの一項に記載の熱吸収変換システム。９．少なくとも一つの蒸発器（２）および／または一つの発電機（４）および／または一つのデソーバ（３２）が浸水熱交換器であることを特徴とする前記請求の範囲のうちの一項に記載の熱吸収変換システム。１０．少なくとも一つの吸収熱交換器（３または３１）に熱伝達を増加する添加剤が入っていることを特徴とする前記請求の範囲のうちの一項に記載の熱吸収変換システム。１１．塩分を含む液体吸収媒体が前記熱吸収変換システムに入っていることを特徴とする前記請求の範囲のうちの一項に記載の熱吸収変換システム。１２．少なくとも一つのコンデンサ（１）および／または少なくとも一つの吸収熱交換器（３または３１）および／または少なくとも一つの溶液クーラ（１３、１６または４３、４６）の前記熱交換器が、技術的に空気で冷却するように構成されていることを特徴とする前記請求の範囲のうちの一項に記載の熱吸収変換システム。１３．少なくとも一つのコンデンサ（１）および／または少なくとも一つの吸収熱交換器（３または３１）および／または少なくとも一つの溶液クーラ（１３、１６または４３、４６）の前記冷却媒体の接続部が、少なくとも一つの乾燥再冷却器の前記冷却媒体の接続部と連結されていることを特徴とする前記請求の範囲のうちの一項に記載の熱吸収変換システム。１４．前記システムが氷の製造および／またはブライン冷却のための吸収冷凍システムであることを特徴とする前記請求の範囲のうちの一項に記載の熱吸収変換システム。１５．前記再循環ポンプ（１４または４４）が液体ジェットポンプ（１４または４４）として構成されており、動力媒体の接続部が前記溶液回路（１２または４２）への接続を有しており、吸い込みノズルがライン（１８または４８）を介した前記再循環回路への接続を有しており、混合ノズルが前記溶液クーラ（１３または４３）または前記吸収熱交換器（３または３１）の前記取入れ口への接続を有していることを特徴とする前記請求の範囲のうちの一項に記載の熱吸収変換システム。