JP2866200B2 - 除霜付吸収冷凍およびヒートポンプシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は吸収および相変化熱交換原理に基づいて運転
される冷却および加熱システムに関するものである。さ
らに詳細には，連続的に熱作動され，空気冷却される多
重効用発生器サイクル，吸収システムに関するものであ
る。

他の態様において本発明は，非揮発性吸収剤とおよび
該吸収剤にきわめて可溶な高揮発性冷媒とからなる吸収
冷凍溶液対を用いるように構成されたシステムの改良に
関するものである。開示された冷媒対は，冷媒としての
アンモニアおよび吸収剤としてのチオシアン酸ナトリウ
ムである。

発明の背景 本発明の背景は米国特許第4,646,541号（以後従来特
許という）に見いだされ，該特許は本発明の一般的主題
を開示する。したがって本発明は，共同発明者エフ・バ
ート・クック（F.Bert Cook）およびエドワード・エイ
・リード・ジュニア（Edward A.Reed,Jr.）を含みかつ
本発明と同一譲渡人に譲渡されたこの従来特許に関連す
るものとみなすべきである。米国特許第4,742,693号，
第4,719,767号，第4,619,532号，第4,742,687号および
第4,722,193号は該従来特許の関連特許であり，したが
って本発明の開示に関連するものであって本主題に関す
る他の背景情報を提供するものである。

吸収冷凍およびヒートポンプシステムにおける改良を
追求する際に，性能の共通尺度はしばしば「動作係数
（成績係数）」すなわちCOPと呼ばれている。ここで使
用されているように，動作係数すなわちCOPは，単位時
間内に負荷において伝達されたエネルギーを，同じ単位
時間内にシステムに提供されたエネルギーで割った値と
して定義され，この値は当業者によく理解されているも
のである。性能の他の尺度は複雑度の減少を含み；すな
わち言い換えると装置およびシステムの簡単化を含む。

吸収システムは通常，天然ガスフレームのような熱源
が使用されるとき，加熱サイクルの間にきわめて効率が
よい。他方においてこのシステムは冷却サイクルにおい
ては効率が悪い。

代表的には水およびエチレングリコールのような不凍
液などからなる中間熱伝達溶液の流れを切り替えること
により，負荷に対し加熱または冷却のいずれをも提供す
るように切替えが可能な機械式空気圧縮タイプの空冷冷
凍回路もまた使用されている。

高効率を得るために，二重効用発生器サイクルを用い
た液冷吸収冷凍回路が商業的に利用可能である。しかし
ながら，冷媒として水を用いたこれらのシステムは，冷
媒が32゜Fで凍結ししたがって約40゜F以下の周囲外気温度
においては空間加熱システムにおいて使用できないの
で，空調空間を加熱するのに使用するには（加熱負荷）
適していない。

吸収冷凍およびヒートポンプシステムはその基本的運
転特性は周知であるので，本発明がのちに説明されると
きに使用される定義および内容以外はほとんどさらに説
明を必要としないであろう。

代表的なシステムにおいては，冷媒である水または他
の相変化物質は吸収剤（代表的にはリチウムブロマイド
またはその他の塩）内に溶解されかつこれらはしばしば
「溶液対」と呼ばれる。冷媒はシステム内で種々の割合
で吸収剤を有する溶液内に吸収されたりまたは該溶液か
ら放出（排出）されたりし，また加熱効果および冷却効
果を発生するために吸収熱が加えられたり抽出されたり
する。

溶液対は発生器に入ってここで熱を受け，加えられた
熱は冷媒の一部分を蒸気の形で放出（排出）し，該蒸気
は凝縮器に送られる。ここで外部冷却が冷媒蒸気を液体
に凝縮し，該液体は膨張弁を通過して蒸発器に送られ，
該蒸発器において熱が取り入られられる。冷凍システム
運転においては，蒸発器内に取り入れられる熱は冷却負
荷からくるものである。

低圧蒸気は次に吸収器に入り，ここで冷却されて吸収
剤溶液が冷媒蒸気を吸収することを可能にする。溶液は
次にポンプにより熱回収器に送られる。熱回収器は向流
熱交換器であり，ここで発生器から吸収器へ流れる吸収
剤／冷媒溶液からの熱が吸収器から発生器へ流れる戻り
溶液対を加熱する。加熱サイクルにおいては，吸収器お
よび／または凝縮器に与えられる冷却熱が加熱負荷に与
えられる熱である。

ここでの説明の便宜上用語として，同じ圧力で作動す
る吸収システムの各部分は室と呼ぶことにする。

従来技術においては３室システムが見られるがその使
用は限定され，通常の吸収冷凍／加熱システムは２室シ
ステムである。ヒートポンプとして運転されるときは,2
室システムはかなりの加熱性能を与えるがよい冷却性能
は与えない。

冷媒としてアンモニア（NH₃）および吸収剤として水
（H₂O）を使用したとき，ヒートポンプ作業は氷点以下
の温度の周囲空気源からも行うことができる。空気があ
たかもそれが乾燥しているかのごとくに取り扱われした
がって除霜が必要ない場合には，代表的な２室NH₃／H₂O
ヒートポンプは単一ファーネスから期待されるものに対
し顕著な改良を示すであろう。しかしながらヒートポン
プはファーネスより高価であるので，冷却季節の性能利
点が追加費用を正当化する必要がある。言い換えるとヒ
ートポンプは，ファーネスを用いた空気調和機の別個の
据付と組み合わされたヒートポンプの追加コストをオフ
セットするためにも空気調和機として作動しなければな
らない。

冷却に対しては，NH₃／H₂Oシステムは約0.5に等しいC
OPを有することが予想される。この低い性能指数は，多
量の燃料（またはエネルギー）を使用することから不当
な燃料（またはエネルギー）費を費やすことになる。

放出プロセスを行わせる段を設けることにより性能を
改善するであろう種々のタイプの３室システムが提案さ
れてきた。これによりシステム（サイクル）に駆動熱が
加えられる実際の温度を増加することが可能である。米
国特許第4,646,541号の発明が出るまでは，この温度の
上昇はとくにアンモニア／水システムから不当に高い圧
力をもたらしかつそれに対しデータが容易に利用できな
いような領域でシステムを運転せざるをえないと考えら
れてきた。

さらに,3室システムにおいては圧力がアンモニア／水
を不可能とする傾向があった。アンモニアの代替品とし
てハロゲン化炭化水素および他の冷媒のような有機物質
を探求してきたが，これらの高温における流体安定性の
ために制限があった。通常の有機冷媒の安定性試験の結
果，蒸気圧縮冷凍システムにおける運転に対してはオイ
ルが存在することが必要であることがわかった。これら
の高い運転温度はとくに，しばしば局部的なホットスポ
ットを発生させこのホットスポットが作動流体の劣化お
よび／または装置部品の腐食を起こさせるような製品を
燃焼して直接加熱されることから，通常の冷媒の大部分
の使用を不可能にする。

従来特許（米国特許第4,646,541号）およびその関連
特許の熱作動，空気冷却，二重効用発生器サイクル吸収
冷凍システムは既存の従来技術の制限を克服した。その
中で空気冷却システムは冷却水の必要性を排除し，かつ
冷媒としてのアンモニアの使用は加熱運転中の冷媒の凍
結を回避する。二重効用発生器サイクルは吸収冷凍回路
中の内部熱回収により高効率を可能にする。吸収剤とし
てのチオシアン酸ナトリウムの使用は冷媒ストリームを
清浄にするための未回収熱の損失を伴う分析計および整
流器の必要性を排除する。

本発明は上記の従来特許のシステムをさらに改良しか
つ簡略化することを目的としている。本発明は，その性
質の利点を利用した装置およびシステムで操作されたと
きに，より高い温度においてきわめて流体安定性のよい
材料を用いた１つの溶液対を有する統合された３室シス
テムに適用される。本発明のシステムおよび要素の一部
分として使用される代表的な好ましい溶液対は，冷媒と
してのアンモニアおよび吸収剤としてのチオシアン酸ナ
トリウムである。

開示の要約 要約すると本発明は，選択的に負荷に熱を与えたりま
たは負荷から熱を除去したりするために１次熱源（8
4），冷却または加熱負荷およびヒートシンクまたは２
次の熱源に結合された吸収冷凍および／または加熱シス
テムにおいて： ａ）高揮発性冷媒と吸収剤とからなる吸収溶液対から冷
媒を放出するために該吸収溶液対に１次熱源（84）から
熱を与えるための多重放出器要素を有する多重効用発生
器手段（80,81）と； ｂ）発生器手段（80,81）の多重放出器要素に結合され
た凝縮器手段（100）と； ｃ）凝縮器手段（100）に結合された蒸発器手段（115）
と； ｄ）蒸発器手段（115）に結合された吸収器手段（97）
と； ｅ）吸収器手段（97）と発生器手段（80,81）との間に
結合されてより高い圧力で発生器手段（80,81）に溶液
を移送するためのポンプ手段（98）とおよび ｆ）各要素からなる熱伝達サブシステムであって，各要
素間に作動流体を移送しかつ： （ｉ）冷却モードにおいては，作動流体を，熱交換のた
めに凝縮器手段（100）と，吸収器手段（97）とおよび
ヒートシンクと熱交換関係にある第１の熱交換器（10
8）との間に流し，一方作動流体を，熱交換のために蒸
発器手段（115）とおよび負荷と熱交換関係にある第２
の熱交換器（121）との間に流すことによって負荷を冷
却するため， （ii）加熱モードにおいては，作動流体を，熱交換のた
めに凝縮器手段（100）と，吸収器手段（97）とおよび
負荷と熱交換関係にある第２の熱交換器（121）との間
に流し，一方作動流体を，熱交換のために蒸発器手段
（115）とおよび第２の熱源と熱交換する第１の熱交換
器手段（108）との間に流すことによって負荷を加熱す
るため， （iii）除霜モードにおいては，作動流体を， （イ）熱交換のために吸収手段（107）と凝縮器手段（1
00）との間に流し， （ロ）熱交換のために負荷と熱交換関係にある第２の熱
交換器（121）と負荷の加熱と第１の熱交換器（108）の
除霜を行うためのヒートシンクと熱交換関係にある第１
の熱交換器（108）との間に流して， 負荷の加熱と第１の熱交換器（108）の除霜を行うた
めの； 熱伝達サブシステムの各要素間に結合され作動流体を
該サブシステム内を移送させるためのポンプ手段（109,
123）と， 移送流体を切り替えて移送するための第1,第２および
第３の弁部材（101,106,112）を含む熱伝達サブシステ
ムと； からなる要素を含む。

本発明の前記および他の利点は，本発明の好ましい実
施態様が添付図面により詳細に説明される以下の開示か
ら明らかになろう。請求の範囲に列記された本発明の範
囲から逸脱することなく，または該発明の任意の利点を
犠牲とすることなく，部分の構造特徴および配置の変更
態様が当業者には明らかであることが予想される。

図面の簡単な説明 図１は冷却モードにおける本発明の二重効用吸収シス
テムの線図である。

図２は加熱モードにおける本発明の二重効用吸収シス
テムの循環水式作動流体サブシステムの線図である。

図３は除霜モードにおける本発明の二重効用吸収シス
テムの図２と同様な線図である。

図４は図６の線４−４による本発明の蒸発器装置の断
面立面図である。

図５は冷却および／または加熱負荷を有する建物に隣
接して取り付けるように構成可能な本発明の装置および
システムの一実施態様の略断面立面図である。

図６は図５に示す装置の実施態様の略平面図である。

図７は図５の垂直方向長手軸７−７による本発明の発
生器／熱回収器モジュールの断面立面図である。

図８は本発明の分離器要素の立面斜視図である。

図９は補助要素を有する本発明の吸収器−凝縮器モジ
ュールの略断面立面図である。

図10は本発明のエネルギー回収装置の配置の一実施態
様の略線図である。

図11は本発明のエネルギー回収装置の配置の一実施態
様の略線図である。

図12は本発明に含まれる代替態様エネルギー回収ユニ
ットの略図である。

図13は家庭用温水を供給するための本発明のシステム
に対する代替態様追加の略図である。

発明の最良の実施形態の詳細な説明 本発明の説明において，その中で使用される用語の意
味を明確に理解することが重要である。そうでないと，
全システムが複雑であることとおよび機械，化学および
電気の種々の分野で要素が使用されることの理由から，
ある場合には用語が混乱することがあるからである。

したがってここで使用される場合，溶液対に関してい
うとき用語「強溶液」は，吸収器内で溶媒を吸収した溶
液であって，発生器の方向に流れてかつシステムの発生
器内で冷媒を放出するかまたは部分的に排出した溶液よ
りも溶媒の吸収剤に対する比がより大きい溶剤をいう。
一方溶媒が排出された溶液は「弱溶液」であり，該「弱
溶液」は溶液内に冷媒の吸収剤に対するより低い比を有
する。

本発明の３室システムにおいては，発生器手段の間で
「中間」強度の溶液が使用される。この溶液は定義によ
り，強溶液よりは弱くかつ弱溶液よりは強い。

用度「発生器」と「放出器」とは同意語である。用語
「熱交換器」は，そこで流体は通常不透性の壁によって
のみ相互に分離されるようにきわめて近接して流れ，該
不透壁を介して高温側から低温側に熱が流れるところの
装置を意味する。通常は，熱は高温流体から低温流体に
流れるものと理解される。

ここで用いられているように，用語「熱交換器」はシ
ステムへの入熱またはシステムからの放熱とすなわち周
囲外気のような外部流体と交換する装置を意味する。シ
ステム内で熱を交換するような装置は「熱回収器」と呼
ばれる。

さらに本説明で使用されるように，用語「作動流体」
は負荷またはヒートシンクへの放熱あるいはそれらから
の入熱を交換するのに使用される流体を意味する。これ
はエチレングリコールおよび水の溶液であることが好ま
しく，この溶液は単なる液体の水よりもより低温におい
ても不凍液として使用可能である。しかしながら，塩化
カルシウムと水との溶液のような他の作動流体もまた使
用可能である。

本開示の発明の背景において説明したように，チオシ
アン酸ナトリウム／アンモニアの吸収剤／冷媒対を使用
することにより熱的／物理的性質が向上され，二重管の
概念を含む積み重ねられたコイル形状をなす発生器およ
び熱交換器を備え，さらに吸収冷凍システム内で必要か
つ存在する溶液ポンプの所要動力を節約するためのエネ
ルギー回収モータを組み合わせた二重効用発生器吸収シ
ステムは，以下に詳細に説明する本発明の基礎を形成す
る。チオシアン酸ナトリウム／アンモニアは好ましい吸
収剤／溶媒対であるが，溶媒としてメチルまたはエチル
アミンおよび吸収剤としてアルカリ金属亜硝酸塩または
チオシアン酸塩を含む吸収剤および冷媒も使用可能であ
る。

ここに記載の本発明は熱駆動吸収冷凍およびヒートポ
ンプシステムの方法および装置構造の応用におけるとく
に「冷媒としてアンモニアおよび吸収剤としてチオシア
ン酸ナトリウム」からなる溶液対を選択することによる
飛躍的なものであるが，本発明の方法および装置を用い
て種々の改良がなされるであろうことがわかった。

冷却，加熱および除霜の間で切替え可能な二重効用発生
器吸収システム 空間加熱および空間冷却の両方を行うように設計され
た吸収式ヒートポンプは吸収冷凍サイクルの運転を逆に
することなしに加熱モードおよび冷却モードの間で切替
え可能でなければならない。本発明においては，二重効
用ヒートポンプは加熱および冷却運動モードの両方に対
し同じ方法でかつ同じ装置要素で運転を続けるように設
計されている。この運転の方法および装置は以下にさら
に詳細に説明するように，改良された発生器／熱回収器
装置においておよび改良された凝縮器／吸収器組合せ体
において提供されるきわめて有効な熱交換要素および方
法を応用して独特な設計がなされている。作動流体切替
弁および制御要素の配置は本発明に貢献している特徴で
ある。

図１を参照すると，第１の発生器手段80は加熱された
強溶液83を第１の分離器91に供給する。第１の発生器手
段80および分離器91内において，たとえばガスフレーム
のような熱源84から熱を加えることにより冷媒蒸気82が
放出されかつ分離される。

第１の発生器手段80の好ましい構造が図７に示されて
いる。

分離器91内には中間強度の溶液85が残りかつ該溶液は
第１の熱回収器手段86に移送されそして次に絞り弁また
はエネルギー回収モータ87を通過して第２の発生器手段
81に移送される。冷媒蒸気82からの熱は第２の発生器81
内で中間溶液85と交換される。第２の分離器92内では中
間溶液85から追加の蒸気82が放出されて弱溶液89を残
す。

弱溶液89は第２の熱回収器95および絞り弁96を通過し
て結合点93に至りかつ吸収器手段97に入る。弱溶液89は
冷媒蒸気82を吸収して強溶液83となり，該強溶液83は次
に溶液ポンプ98により順次に熱回収器95および96を通過
して第１の発生器手段80に戻される。

液体冷媒82は分離器91から膨張弁またはエネルギー回
収モータ105を介しておよび結合点94から凝縮器100を介
して移送される。分離器92からの追加の冷媒82は結合点
94を介して凝縮器100に移送される。凝縮器100から，液
体冷媒82は第３の熱回収器107を通過しかつ膨張弁110を
介して蒸発器115に移送される。冷えた低圧の冷媒は蒸
発器115から熱回収器107を通過して戻され，温かい液体
冷媒82と熱交換しかつアキュームレータ205へ入る。

運転が異なる条件で行われ，とくに冷却，加熱および
除霜の運転モードの間には差があるので，凝縮器100お
よび蒸発器11内に含まれる冷媒量の変化の結果として発
生する余剰の冷媒82がアキュームレータ205内に回収さ
れる。この配置により，システムの冷媒濃度は約46％な
いし約32％の間に制御されるので理想的である。

アキュームレータ205から冷媒は結合点93において弱
溶液89と結合する。結合点93から，結合された弱溶液と
冷媒とが吸収器97を通過してパージポット99に入り，そ
こからさらに溶液ポンプ98の入口に至る。このプロセス
により，弱溶液89は冷媒蒸気82を吸収して吸収器97内で
強溶液83となりかつ溶液ポンプ98により第１の発生器手
段80に戻されるが，このとき熱回収器95および86を順次
に通過していく。

この改良発明は別個の循環水式サブシステムを含み，
該サブシステム内で作動流体が二重効用吸収冷凍システ
ムの種々の要素の間を通って負荷と熱源またはヒートシ
ンクとの間で移送される。

再び図１に戻ると，サブシステムは細い実線で示され
ているが，該細い実線は凝縮器100の入口に結合されか
つ第１の四方流体弁101に流れるが，該四方流体弁101は
吸収器97の入口103への流れを継続するようにセットさ
れている。吸収器97を通過したあと，流体は出口104か
ら第２の四方流体弁106へ移送されかつ第１の屋外熱交
換器108の入口に供給される。第１の熱交換器108から作
動流体はポンプ109により第３の四方弁112に移送され，
該第３の四方弁112は作動流体を凝縮器100の入口113へ
戻すように位置決めされている。これらの結合により，
高温冷媒83の凝縮熱および吸収熱は凝縮器100および吸
収器97において作動流体に交換され，該凝縮器100およ
び吸収器97は作動流体を介して第１の熱交換器108にお
ける熱交換により熱を周囲外気に伝達する。ファン114
は第１の熱交換器100を横切る空気流を吸引し，該空気
流は周囲外気への熱交換率を増大する。

この冷却モード運転において，吸収器97の出口104は
結合点116から第１の四方弁を通過して結合点117におい
て蒸発器115の入口118へ結合されている。このモードに
おいては，結合点116と117との間には作動流体内に差圧
が存在せずかつ戻り通路が存在しないので，結合点116
および117の間には流れが存在しない。したがって流れ
は発生しない。

この運転モードにおいては，作動流体は入口118から
蒸発器115を通過して出口119に移送される。蒸発器115
の出口119から作動流体は四方弁106に移送され，そこか
ら弁106を介して屋内の第２の熱交換器121に移送され，
該屋内の第２の熱交換器121においては空調空間からの
空気が作動流体と熱交換関係をなして通過する。ファン
122は熱交換器121のコイルを横切る空気流を吸引する。

屋内熱交換器121から作動流体はポンプにより結合点1
17と第３の弁112とを通過して蒸発器115の入口118に移
送される。

この運転モードにおいては，作動流体は蒸発器115内
を冷えた冷媒と熱交換関係をなして通過するので，該作
動流体は冷却される。冷却された作動流体はこの冷却熱
を第２の屋内熱交換器121内で屋内の空調される空気に
伝達する。

図２を参照すると，二重効用発生器吸収システムの運
転はヒートポンプモードに対する運転と同じである。し
かしながらこの加熱モードにおいては，作動流体のサブ
システムが四方弁106および112の位置の変更により切り
替えられる。四方弁101は図１の冷却モードに示した前
の位置のままである。

この配置において，凝縮器100からの高温作動流体は
出口102および四方弁101を通過して吸収器97の入口103
に移送される。結合された冷媒および弱溶液は高温であ
るのでサブシステムは吸収器を冷却し，これにより吸収
冷凍システム内で必要な吸収プロセスが行われる。これ
により作動流体はさらに加熱されて出口104から吸収器9
7を離れて四方弁106に戻るが，該四方弁106は前の冷却
運転モードとは逆になっている。作動流体はここで第２
の熱交換器121に至り，ここで該作動流体は生活空間の
空調空気（負荷）と熱交換を行う。生活空間内の空気に
より冷却されたのちに，ポンプ123は作動流体を弁112を
通過して凝縮器100の入口113に戻す。

四方弁106および112のこの正常な加熱モード位置にお
いて，作動流体は蒸発器115から屋外熱交換器108を通過
して移送され，該屋外熱交換器108において作動流体は
蒸発器入口118に戻される前に外気から熱を受け取る。
熱交換器の表面上の霜の形成を減少させるために，ファ
ン114は外気の温度および湿度条件に応じて間欠的に運
転してもよい。サブシステムの弁106および112がこの位
置にあって運転が行われるとき，外気から蒸発器へのヒ
ートポンプ作業が行われ，これによりサブシステムの運
転温度を上昇させて1.0より大きい理論COPを提供する。

従来特許に記載のシステムと比較すると，簡単化，重
要な初期コストの減少および運転の信頼性が達成された
ことがわかるであろう。

システムが加熱モードで運転されるとき，第１の屋外
熱交換器108は蒸発器と連絡されかつ周囲の外気環境か
ら熱を吸収する。外気の温度および湿度のある条件下で
は，熱交換器108の外表面に周囲雰囲気内の湿気により
霜が堆積するであろう。屋外熱交換器108の表面上の霜
の堆積はその熱交換効率を低下させ，これによりヒート
ポンプ運転を妨害しかつシステム全体の性能を抵抗させ
るであろう。この問題を克服するために従来技術におい
て種々の方法が提案されかつ使用されてきたが，このよ
うな従来のシステムは不便でありかつ電気抵抗または補
助ボイラ用の要求のような追加の熱エネルギーの要求に
よりユニットのCOPを低下させる。

しかしながら本発明のシステムの運転においては，除
霜は，四方弁112および101が加熱モードに対する位置か
ら反転されかつ四方弁106が加熱モードに対する位置の
ままであるときに行われる。第２の熱交換器108を横切
る空気流はファン114のスイッチを切ることにより遮断
される。凝縮器からの高温の作動流体は熱交換器108内
に流されて霜を溶かす。吸収器からの熱は継続して第２
の屋内熱交換器121内を流されるので，これにより短時
間一時的に熱の供給が減少されるが空調空間に熱を提供
する。除霜サイクルの間も吸収器97から負荷に熱が流れ
続けることが本発明の特徴である。空気伝熱式ヒートポ
ンプの霜付の問題を解決するためにとられてきた通常の
配置においては，ヒートポンプを完全に遮断し除霜の間
熱を与えるために電気抵抗ヒータを使用することが実際
方法である。これに対し本発明は除霜の間もヒートポン
プからの熱流を維持し，かつたいていの場合除霜は除霜
運転の間に利用可能な熱以上の熱が必要となる前に完了
可能である。除霜サイクルの終了時に，反転されたすべ
ての作動流体弁がそれらの正常加熱モード位置に戻さ
れ，かつ第１の熱交換器108を通過する空気流が回復さ
れる。霜の形成に基づく効率の低下を検知する通常の制
御が設けられており，したがって除霜のサイクルは自動
的に運転される。

代替方法として，たとえば周囲外気が冷たくなくまた
はシステムが冷却モードで運転されているときに負荷に
おいて吸収器手段のすべての熱が必要でないときは，吸
収器97からの作動流体を家庭用温水貯蔵タンクと熱交換
関係を有するように流してもよい。

図13に示すように，本発明のヒートポンプシステムが
取り付けられている住宅内に家庭用温水ヒータおよびタ
ンク370が設けられている。吸収器97の出口104が該温水
ヒータ370内の熱交換コイル372の入口371に結合されて
いる。コイル372の出口は吸収器97の入口に結合されて
いる。ガスバーナーのような第２の熱源375もまた温水
タンク370に設けられている。

この家庭用温水加熱サブシステムは，負荷によってサ
ービスされる周囲状況に対しシステムの全加熱容量が必
要でない条件下において吸収器において利用可能な余剰
熱を利用するために組み合わせて含められている。シス
テムにかかる負荷がその設計容量以下であるとき，冷却
または加熱モードのいずれにおいてもこのような余剰熱
が利用可能である。システムが運転していないときまた
は吸収器97に利用可能な余剰熱が存在しないとき，この
ような条件下では，必要な家庭用温水が利用可能なよう
に補助バーナーが運転可能である。

生活空間の空調装置 本発明の生活空間，住宅空調および加熱の実施態様の
一形状が図５および図６に示され，該形状において空調
および加熱ユニット165は住宅の外に配置されかつベー
ス167上に矩形形状に建設され，さらにハウジング166を
含んでいる。ハウジング166は上部開口169を含む。該開
口はファン114（図１参照）のような周囲空気吸引手段
の上方に配置されている。第１の熱交換器108はユニッ
ト165の３つの側部を占有している。第４の側部には図
示のように，溶液ポンプ98,パージポット99,蒸発器115,
凝縮器100,吸収器97および熱回収器105を配置するのが
便利である。分離器91および92（図８に示すように長手
方向垂直位置にある）はその近くに配置されている。作
動流体を移送するためのポンプ123および109は溶液ポン
プ98および157に並置されている。第２の熱交換器121お
よびファン122は生活空間内に配置されている。

二重効用発生器および熱回収器装置 図5,図６および図７を参照すると，二重効用発生器／
熱回収器手段220は，熱源84内で発生された熱の利用に
関連する種々の要素およびモジュールを１つの相互関連
組立体内に統合した装置として示されている。理解を容
易にするために，符号は図１に示したシステムの要素と
同じものが使用されている。

発生器モジュール 図７に示すように，発生器ユニットまたはモジュール
220はほぼ垂直中心軸の周りに概して対称的に構成され
ている。発生器モジュール220は平面図（図６）におい
て円形の発生器ハウジング221を含みかつ加熱および空
調ユニット165のベース167と同じかまたは該ベース167
とは別の発生器フレームベース222上に構築されてい
る。発生器ユニット220は断熱材231を含むように発生器
ベース222の上方で発生器ハウジング221に装着された円
形床230を含む。発生器床230は中心から発生器ハウジン
グ221に向かって僅かに傾斜し，これによりユニットか
らの凝縮水のドレン抜きを可能にする。

発生器ハウジング221は上部発生器シュラウド223と発
生器天井224とを含み，これらの間に断熱材225が設けら
れている。シュラウド223の中心部分と発生器天井224の
中心部分とを結合する円筒227により円筒通路226が形成
されている。円筒キャップ228が円筒227を周囲雰囲気か
らシールしかつ発生器ブロワ229が装着される取付面を
提供する。円筒キャップ228は開口（図示なし）を含
み，該開口はブロワ229から円筒通路226を通過して発生
器ユニット220に空気が入り込むことを可能にする。

システムに外部熱を提供する代表例ではガスバーナー
のような中央駆動熱源84が，中心でユニット220のほぼ
中心軸232上に配置されている。ガス源は図示されてな
いが，通常の配管設計のものであると理解すべきであ
る。環状要素が円形熱源84を包囲しかつ第１の発生器手
段（放出手段）80,第１の（高温）熱回収器手段86,第２
の発生器手段81および第２の（低温）熱回収器手段95を
含む。各要素は実質的にまたは概して環状の複合形状す
なわち垂直に配置された円環（トーラス）または渦巻形
状をなして相互に並置された複数のコイルとして構築さ
れている。要素は相互に並置されかつ中心軸232から半
径方向にある程度距離を有してすなわち種々の距離で熱
源84を包囲している。発生器80のコイルは細かいフィン
を有し，該フィンは最大の熱交換を達成するようにコイ
ルの間および周囲にホットガスを通過させる。たとえば
ここに参照される米国特許第4,742,693号の図５項目205
を参照されたい。第１および第２の熱回収器および第２
の発生器はむくの外面を備えたコイルを有し，該コイル
は相互に接触しながら巻付けられている。

熱回収器86および95および第２の発生器81はしばしば
二重管式構造といわれるように配置された内管と外管と
を有する。内管は，内管内と外管内とのそれぞれの流体
間の熱伝達をさらに改善するために渦巻溝233を有して
いることが好ましい。溝付管は市販品として，ターボテ
ック・プロダクツ社（Turbotec Products,Inc.）ウィン
ザー（Windsor），コネチカット州およびデルタ・テー
・リミデド社（Delta−Limited），タルサ（Tulsa），
オクラホマ州のような提供者から利用可能である。液−
液熱交換器および吸収器は３つの溝を有する。蒸発器お
よび凝縮器は４つの溝を有しかつ１フィート当たり約３
倍の溝を有する。すなわち蒸発器および凝縮器はより多
くの溝を有するばかりでなくそれらの溝が１フィート当
たり何回も捩られている。

管材料は通常のものでよく，管壁を通過する熱交換の
良好なものおよび耐食性が優れたものから選ばれる。ス
テンレス鋼およびAISI 9260およびAISI 1075のような低
合金鋼が適切である。発生器80は代表的には小さな細か
いフィンを備えた通常の単一管構造である。

図７に示す好ましい実施態様において，第１の発生器
室内に高温の空気および燃焼生成物（燃焼ガス）245が
発生されかつ管状発生器80の壁131に衝突し，該空気お
よび燃焼生成物245はブロワ229により発生器80のコイル
の間のフィンを通過してやや下側へかつ半径方向外側へ
駆動される。高温燃焼生成物245は円筒バッフル234内の
開口235を通過して出てかつ円筒形のむくの内側の第１
の熱回収器ハウジング236に沿って下方に流れ，そこで
燃焼生成物245は開口238を通過して出る。内側熱回収器
ハウジング236の底部に入る。

高温の空気および燃焼生成物245は次に第１の熱回収
器室237の底部ハウジング250内の開口238を通過して第
１の発生器室を包囲する第２の（熱回収器）室237に入
る。高温の空気および燃焼生成物245は，概して上方方
向に流れながら第１の熱回収器86の管249のコイルに衝
突する。温かい燃焼生成物および空気245は第２の室237
から外側熱回収器ハウジング239の頂部部分内に配置さ
れた開口312を通過して発生器ユニットの第３の室また
は外側室240に入る。

温かい燃焼生成物および空気245は，概して下方方向
に流れながら第２の発生器81の管252のコイルとおよび
第２の熱回収器95の管260のコイルとに衝突する。燃焼
生成物および空気245は発生器ユニット220から発生器床
230のちょうど真上に配置された発生器ハウジング221内
の開口241を通過して発生器ユニット220から外に出る。

発生器，熱回収器および他の室は相互に並置された同
軸の円筒室である。燃焼生成物および空気の全体流れは
図７に矢印で示されているように概して蛇状形状をなし
すなわち第１の室内では下方に，第２の室内では上方に
かつ第３の室内では下方に向いている。

第１の発生器手段80はフィン付管の二重巻き渦巻コイ
ルで製作されている。強溶液83は第１の（高温）熱回収
器86から入口137を通過して約380゜Fの温度および1480ps
iaの圧力で第１の発生器80に入る。強溶液83はそれが渦
巻コイルの外側巻を通過して下方に流れ次に渦巻コイル
の内側巻を通過して上方に流れるときに熱源84によって
加熱されて，第１の発生器手段80から出口138を通過し
て約415゜Fの温度で外に出る。強溶液83は熱源84から約3
6,000btu/hrの割合で直接熱を受け取る。

図１および図８に示すように，加熱された強溶液83は
次に分離器入口242を通過して第１の（１次）分離器91
に入り，該分離器91において強溶液83は中間溶液85と冷
媒蒸気82とに分離される。中間溶液85は下部出口243か
ら分離器91を離れる。冷媒蒸気82は上部出口244から分
離器91を離れる。

図７に戻ると，中間溶液85は内側の溝付管入口246を
通過して第１の熱回収器86に入る。第１の熱回収器86
は，第１の発生器80の半径方向外側に隣接して配置され
かつ該第１の発生器80のほぼ全長にわたり垂直方向に伸
長する３列の溝付二重管式渦巻コイルからなる。第１の
熱回収器86は，内側円筒バッフル236,外側円筒熱回収器
ハウジング239,発生器ユニットの天井224および第１の
熱回収器ハウジングの底部250により形成される円筒形
の第１の熱回収器室237内に内包されている。中間溶液8
5が熱回収器86の溝付内管248内を通過するときに，該中
間溶液85は熱回収器86の外管249内の強溶液83に約69,00
0btu/hrの割合で熱を交換しかつ内管出口247から245゜F
の温度とおよび1450psiaの圧力で離れる。中間溶液85は
次に弁87（図１）によりほぼ等エンタルピ的に絞られて
245゜Fの温度および290psiaの圧力で第２の発生器81に到
達する。

中間溶液85は外管入口251を通過して第２の発生器手
段81に入る。第２の発生器81は第１の熱回収器86の半径
方向外側に隣接して配置されかつ第１の熱回収器86の頂
部部分に沿って垂直方向に伸長する２列の溝付二重管式
渦巻コイルからなる。第２の発生器81は外側の第１の熱
回収器ハウジング239,発生器ユニットのハウジング221,
発生器ユニットの天井224および発生器ユニットの床230
により形成される円筒形の最外側発生器ユニット室240
の上部部分内に内包されている。中間溶液85が外管252
内を通過するときに，溝付内管253内で凝縮しつつある
冷媒蒸気82から中間溶液85に約18,000btu/hrが伝達され
る。外管252内の中間溶液85には循環燃焼ガス245から追
加の約1,000btu/hrが伝達される。中間溶液85は第２の
発生器の外管出口254から255゜Fの温度および290psiaの
圧力で第２の発生器81を離れる。図１および図８に示す
ように，加熱された中間溶液85は次に分離器入口255を
通過して第２の（２次）分離器92に入り，該分離器92に
おいて中間溶液85は弱溶液89と冷媒蒸気82とに分離され
る。弱溶液89は下部出口256から分離器92を離れる。冷
媒蒸気82は上部出口257から分離器92を離れる。

弱溶液89は290psiaの圧力および255゜Fの温度で分離器
92を離れかつ第２の熱回収器の溝付内管の入口258から
第２の熱回収器95に入る。第２の熱回収器95は，第１の
熱回収器86の半径方向外側に隣接して配置されかつ第１
の熱回収器86の下部−上部および下部部分に沿って垂直
方向に伸長する２列の溝付二重管式渦巻コイルからな
る。第２の熱回収器95は外側の第１の熱回収器ハウジン
グ239,発生器ユニットのハウジング221,発生器ユニット
の天井224および発生器ユニットの床230により形成され
る円筒形の最外側の発生器ユニット室240の下部−上部
および下部部分内に内包されている。弱溶液89が第２の
熱回収器95の溝付内管259内を通過するときに，弱溶液8
9は，第１の熱回収器86に向かいつつある外管260内の強
溶液83に約50,000btu/hrを伝達する。弱溶液は溝付内管
出口261から第２の熱回収器95を離れ次に弁96（図１）
によりほぼ等エンタルピ的に絞られて120゜Fの温度およ
び70psiaの圧力で結合部93に到達する。

分離器91の上部出口244からの高圧蒸気82は溝付内管
入口から415゜Fの温度および1480psiaの圧力で第２の発
生器81に入る。溝付内管253内を循環する間に，該蒸気
は外管252内の中間溶液85に約18,000btu/hrを放出しな
がら凝縮される。凝縮された蒸気82は溝付内管出口から
約260゜Fの温度で第２の発生器81を離れる。凝縮された
蒸気82が膨張弁105を通過するとその温度は120゜Fにまた
その圧力は290psiaに低下される。膨張された蒸気82は
結合部94において第２の分離器92からの蒸気82と結合さ
れる。

蒸気82が吸収器97内で弱溶液89に吸収されかつ形成さ
れた強溶液83がパージポット99およびポンプ98内を通過
したのちに，該強溶液83は120゜Fの温度および1550psia
の圧力で外管入口264から第２の熱回収器95に入る。外
管260内を循環する間に，強溶液は溝付内管259内の弱溶
液89から50,000btu/hrとおよび循環燃焼ガス245から追
加の1.000btu/hrとを受け取る。外管出口265から第２の
熱回収器95を離れると，強溶液83は230゜Fの温度および1
520psiaの圧力になる。

第２の熱回収器95から，強溶液は外管入口266を通過
して第１の熱回収器86に入る。外管249内を循環する間
に，強溶液83は溝付内管248内を循環する中間溶液85か
ら69,000btu/hrおよび循環燃焼ガス245から追加の1,000
but/hrを受け取る。強溶液83は外管出口267から385゜Fの
温度および1490psiaの圧力で第１の熱回収器86を離れ
る。

好ましい実施態様を図示しかつ説明してきたが，異な
る運転条件に対しては他の配置が適当であるかもしれな
い。たとえば，とくに円環内に高圧流体を有することが
好ましくないような低温熱回収器95においては溝付内管
内の溶液と円環内の溶液とをお互いに入れ替えてもよ
い。

吸収器および凝縮器モジュール 図９を参照すると，統合吸収器／凝縮器モジュールは
図１ないし図３に略図で示した凝縮器100および吸収器9
7の要素の組立体を提供する。吸収器／凝縮器モジュー
ルは，加熱，冷却および除霜のための駆動熱源84内で発
生される熱の利用に付属の装置の種々の要素を１つの統
合組立体に統合する。

アンモニア／チオシアン酸ナトリウムの溶液対を使用
するのが好ましい１次（冷媒）システムは屋外の加熱お
よび空調ユニット165内に完全に内包されかつ種々の要
素内の流れの切替えなしに連続方式で運転されることに
注目すべきである。水／グリコール作動流体を用いるの
が好ましい作動サブシステムは，システムが加熱，冷却
または除霜モードのいずれで運転されるかに応じて負荷
（内部空間），周囲外気および外部熱交換器の間で熱を
交換する。

冷媒システムと循環水式作動流体サブシステムとの間
の熱交換は，吸収器／凝縮器モジュール270内でとくに
吸収器97および凝縮器100内で行われる。吸収器／凝縮
器モジュールは，吸収器97,パージポット99,凝縮器100
および第３の（３次）熱回収器手段107からなる。凝縮
器100および３次熱回収器107は溝付二重管式構造である
ことが好ましい。吸収器97は円筒内溝付管式構造であ
る。

パージポット99は，中心で，吸収器97,凝縮器100およ
び第３の熱回収器107を含む環状要素のほぼ中心軸271上
に配置されている。各要素はほぼ環状のコイル（１本ま
たは複数）および／または複数の垂直に配置された円環
または渦巻配管として構成されている。吸収器97および
第３の熱回収器107は凝縮器に並置されかつ中心軸271か
らは半径方向にさらに離れている。

吸収器／凝縮器モジュール270は底部279と頂部280と
を備えた円筒ハウジング278内に内包されている。円筒
ハウジング278と最外側の要素との間に断熱材281が設け
られている。

吸収器97は，円筒形の吸収器外壁284,凝縮器外壁286,
吸収器底部286および吸収器頂部287により形成される円
筒空間276内に内包された溝付管の２列のコイルからな
る。内側および外側コイルは円筒バッフル289により分
離されている。バッフル289は吸収器頂部287に接続され
ている。一般にコイル巻は，概して環状の複合形状すな
わち円筒渦巻形状をなして相互に並置された複数のコイ
ルとして設計される。

弱溶液および冷媒の混合物は吸収器の頂部において溝
付管288の外側コイル巻に入り，概して下方に流れ，次
に内側コイル巻内を概して上方にすなわち吸収コイルの
軸に概して平行な方向に流れる。作動流体275は入口103
から円筒空間276に入り，そして概して下方に，かつ並
置された溝付管の外側コイル巻により形成される空間内
および周囲を通過して，循環される。作動流体275はバ
ッフル289の下縁の下側を通過し，次に並置された溝付
管の内側コイル巻により形成される空間内および周囲を
通過して循環される。作動流体は出口104から吸収器97
を離れる。弱溶液89は結合部93において冷媒82と結合し
そして溝付内管入口272から約144゜Fの温度および約70ps
iaの圧力で吸収器97に入る。冷媒82は弱溶液89内に吸収
され，このとき円筒空間276内を循環する作動流体275に
52,000btu/hrの吸収熱を放出する。強溶液83は溝付内管
出口277から約118゜Fの温度および約70psiaの圧力で吸収
器97を離れる。

吸収器97を離れたのちに，強溶液83が入口282からパ
ージポット99に入りそして出口283からパージポットを
出る。パージポットはシステム内で形成される不凝縮ガ
スを定期的にベントライン310および弁311から逃がすの
に使用される。

凝縮器100は溝付管293の単一コイル巻すなわち概して
環状の複合形状をなして相互に並置された複数のコイル
からなるのが好ましく，該コイルは吸収器／凝縮器ユニ
ット270の垂直な全長にわたり伸長しかつ円筒形の凝縮
器内壁291,円筒形の凝縮器外壁285,吸収器／凝縮器の頂
部287および凝縮器の底部292により形成される円筒形の
凝縮器空間290内に内包されたすなわち円筒内管式構造
であることが好ましい。やや好ましくはないが，二重管
式構造を使用してもよい。二重管式構造が使用された場
合，作動流体は外管内を循環することが好ましい。

循環水式作動流体は入口102から凝縮器空間290に入
り，並置された溝付管293のコイルにより形成される空
間内および周囲を中心線271に概して平行な方向に（管2
93内の蒸気82の流れに対し交流をなして）循環しかつ出
口113から離れる。冷媒蒸気82は入口294から120゜Fの温
度および290psiaの圧力で凝縮器100に入る。蒸気82は溝
付管293内で凝縮して，凝縮器円筒空間290内を循環する
循環水式作動流体275に27,000btu/hrの凝縮熱を伝達す
る。凝縮された冷媒蒸気82は出口295から100゜Fの温度お
よび290psiaの圧力で凝縮器を離れる。

第３の（３次）熱回収器手段107は凝縮器100から半径
方向外方に並置された１列の溝付二重管式コイル巻であ
る。凝縮器出口295からの凝縮された蒸気82は溝付管入
口296から３次熱回収器107に入りかつ溝付内管297を通
過して循環され，該溝付内管297内で蒸気82は外管298内
の蒸気82に610btu/hrを伝達する。凝縮された蒸気82は
溝付管出口299から90゜Fの温度および285psiaの圧力で３
次熱回収器107を離れる。

図４に示すように蒸発器115は，円筒空間302を形成す
る円筒形の外側ハウジング300,円筒形の内側ハウジング
301,頂部303および底部304を有する円筒ユニットであ
る。溝付管305の環状コイル巻は円筒空間302内に内包さ
れている。循環水式作動流体275は入口118から蒸発器11
5に入りかつ並置された溝付管305のコイル巻により形成
される空間の上，中および周りを概して下方に循環され
る。循環水式作動流体275は出口119から蒸発器115の底
部を離れる。

３次熱回収器107を離れたのちに，凝縮された蒸気82
は膨張弁110内を通過し，該膨張弁110のあとで蒸気82は
72psiaの圧力および約30゜Fの温度で蒸発器入口307から
蒸発器115に入る。凝縮された蒸気82は溝付管305内で蒸
発器円筒空間302内を循環する循環水式作動流体から36,
000btu/hrを吸収する。蒸発された蒸気82は出口306から
約53゜Fの温度および約72psiaの圧力で蒸発器115を離れ
る。

蒸発器を離れたのちに，冷媒蒸気82は外管入口308か
ら３次熱回収器107に入り，外管298内を循環して溝付内
管297内の凝縮された蒸気82から610btu/hrを受け取り，
そして外管出口309から約67゜Fの温度および約71psiaの
圧力で離れる。３次熱回収器を離れたのちに，蒸気82は
アキュームレータ205に入る。

好ましい実施態様を図示しかつ説明してきたが，異な
る運転条件に対して他の配置も適切であろう。たとえ
ば，とくに円環内に高圧流体を有しないことが好ましい
低温熱回収器95においては，溝付管内の溶液と円環内の
溶液とをお互いに入れ替えてもよいであろう。第３の熱
回収器107はまた凝縮器100の外側に図示されているのと
同様に蒸発器コイル115の外側に取り付けることも可能
である。パージポット99は必ずしも吸収器／凝縮器の内
側である必要はない。しかしながら選択された位置は空
間を占めることになる。熱伝達流体（エチレングリコー
ル／水）の膨張および収縮を可能にする膨張タンクは同
様に蒸発器の内側に置くことが可能である。

循環水式作動流体の温度 入口 出口 凝縮器 110゜F 110゜F 吸収器 110 120 蒸発器 55 45 屋外熱交換器 加熱モード 40 45 冷却モード 120 105 屋内熱交換器 加熱モード 120 105 冷却モード 45 55 溶液ポンプおよびエネルギー回収装置 本発明の吸収冷凍システムの運転において，熱エネル
ギー入力のほかに機械的エネルギー入力が必要である。
必要となる機械的エネルギーは主として，溶液対をシス
テム内に循環させる溶液ポンプのために必要とされる。
図1,図２および図３において，強溶液を，吸収器97から
第２および第１の熱回収器95および86のそれぞれを介し
て第１の発生器手段80に移送する溶液ポンプ98が示され
ている。36,000but/hrのシステム容量において，溶液圧
力を約1200psiaに上昇するのに必要な機械的エネルギー
は約670ワットである。通常の電動モータおよびポンプ
を用いてこの機械的エネルギーを提供する場合，約1200
ワットの電力消費が必要となり，この電力は冷凍サイク
ル効率（COP）を約11％低下させるであろう。従来特許
はシステムに必要な等エンタルピ的絞り弁からのエネル
ギーを回収するためのエネルギー回収システムを記載し
ている。

本発明においては，図10および図11に示すような他の
エネルギー回収システムがさらに提案されている。

図10において，改良されたエネルギー回収装置の一実
施態様は，パージポット99から強溶液を受け取る溶液ポ
ンプ手段（回転式または往復式のいずれでもよい）98を
駆動する回転モータ手段152を含む。溶液ポンプ98は強
溶液を昇圧しかつ該溶液を第２の高圧溶液ポンプ157に
移送し，強溶液を熱回収器95および86を通過させて第１
の発生器80に移送する前にポンプ157により圧力はシス
テムの所要の高い圧力まで上昇される。

第２のポンプ157は低温熱回収器95と高温熱回収器86
との間に配置してもよい（仮線370で示す）。このよう
に両方のポンプ158およびモータ157,158および159はす
べてほぼ等しい温度であろう。また低温の両方のパイプ
もまたほぼ同じ圧力でありかつ１次発生器の圧力より著
しく低いであろう。

溶液ポンプ157はエネルギー回収手段158により駆動さ
れまた代替方法として追加のエネルギー回収手段159に
よっても駆動される。

溶液ポンプ98は通常設計の電動モータ駆動ポンプであ
ることが好ましい。溶液ポンプ157は回転ポンプでもま
たは高圧用に適した往復動ポンプでもいずれでもよく、
膨張手段87および105の圧力効果を介して運転される往
復動膨張装置により駆動される。

図10による構造において，エネルギー回収モータは，
溶液ポンプおよびエネルギー回収装置の運転において，
従来特許の実施態様におけるよりもより大きいフレキシ
ビリティーを提供するモータ152の軸に機械的には結合
されてなく，該従来特許においては反対の直接結合が提
供されている。ポンプ98および157において発生される
圧力は発生器80における合計圧力を形成するために加算
されるが，各ポンプは独立の駆動システムの影響下で独
立に運転される。

図11において，モータ152′は溶液ポンプ98′を駆動
する。第２の溶液ポンプ157′は圧力膨張弁87に結合さ
れたエネルギー回収装置158′により往復運動で駆動さ
れる。この代替態様においては，強溶液は同じ吸込み圧
力でポンプ98′および157′に入る。しかしながら吐出
側においては，ポンプからの出口は同じ圧力に結合され
ている。発生器80への流れは２つの流れの和である。

図10の実施態様または図11の実施態様のいずれにおい
ても，冷却モードにおいてCOPを約0.8の範囲に増大する
ように著しく貢献するよう十分なエネルギー回収が提供
される。

図12を参照すると，エネルギー回収手段350として要
素157および158を組み合わせたエネルギー回収モータが
示されている。ユニット350には溶液ポンプ98により供
給される。溶液ポンプ98の出口は分割されかつ逆止弁手
段351および352を通過して往復動ピストンポンプ350の
両側端部に入り，該往復動ピストンポンプ350は往復動
ピストン356の両端部により室354および355に中心で分
割されたシリンダ353を含む。ピストン356は室354およ
び355を第２の室357および358のそれぞれに分割する。
室354および355にはそれぞれ逆止弁手段360および361を
通過する出口が設けられている。逆止弁手段は一緒に結
合されて第１の主発生器手段80への結合部を提供する。

第２の室357および358にはそれぞれ制御弁362および3
63を介して高圧の溶液85が供給される。溶液は制御弁36
4および365を介して第２の発生器81へ向けて室357およ
び358を離れる。制御弁362,363,364および365は室357お
よび358へ高圧溶液を導入するタイミングで運転しかつ
ピストン356を往復運動させて１次発生器80における高
レベル要求まで溶液圧力を上昇させる。往復運動を介し
たこのタイプのエネルギー回収装置はリカバリ・エンジ
ニアリング社（Recovery Engineering Inc.），ミネア
ポリス，ミネソタ州から購入可能である。これらの構造
および運転の詳細は本発明の一部ではない。

ここでは，本発明はとくに好ましい実施態様および実
施例で開示されてきたが，ここに開示された概念の修正
態様および変更態様は当業者によって実施可能であるこ
とを理解すべきである。このような修正態様および変更
態様は本発明の範囲および添付の請求の範囲内にあるも
のとみなす。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−251069（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−1967（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−164962（ＪＰ，Ａ)

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】選択的に負荷に熱を与えたりまたは負荷か
   ら熱を除去したりするために１次熱源（84），冷却また
   は加熱負荷およびヒートシンクまたは２次の熱源に結合
   された吸収冷凍および／または加熱システムにおいて： ａ）高揮発性冷媒と吸収剤とからなる吸収溶液対から冷
   媒を放出するために該吸収溶液対に１次熱源（84）から
   熱を与えるための多重放出器要素を有する多重効用発生
   器手段（80,81）と； ｂ）発生器手段（80,81）の多重放出器要素に結合され
   た凝縮器手段（100）と； ｃ）凝縮器手段（100）に結合された蒸発器手段（115）
   と； ｄ）蒸発器手段（115）に結合された吸収器手段（97）
   と； ｅ）吸収器手段（97）と発生器手段（80,81）との間に
   結合されてより高い圧力で発生器手段（80,81）に溶液
   を移送するためのポンプ手段（98）とおよび ｆ）各要素からなる熱伝達サブシステムであって，各要
   素間に作動流体を移送しかつ： （ｉ）冷却モードにおいては，作動流体を，熱交換のた
   めに凝縮器手段（100）と，吸収器手段（97）とおよび
   ヒートシンクと熱交換関係にある第１の熱交換器（10
   8）との間に流し，一方作動流体を，熱交換のために蒸
   発器手段（115）とおよび負荷と熱交換関係にある第２
   の熱交換器（121）との間に流すことによって負荷を冷
   却するため， （ii）加熱モードにおいては，作動流体を，熱交換のた
   めに凝縮器手段（100）と，吸収器手段（97）とおよび
   負荷と熱交換関係にある第２の熱交換器（121）との間
   に流し，一方作動流体を，熱交換のために蒸発器手段
   （115）とおよび第２の熱源と熱交換する第１の熱交換
   器手段（108）との間に流すことによって負荷を加熱す
   るため， （iii）除霜モードにおいては，作動流体を， （イ）熱交換のために吸収手段（107）と凝縮器手段（1
   00）との間に流し， （ロ）熱交換のために負荷と熱交換関係にある第２の熱
   交換器（121）と負荷の加熱と第１の熱交換器（108）の
   除霜を行うためのヒートシンクと熱交換関係にある第１
   の熱交換器（108）との間に流して， 負荷の加熱と第１の熱交換器（108）の除霜を行うため
   の； 熱伝達サブシステムの各要素間に結合され作動流体を該
   サブシステム内を移送させるためのポンプ手段（109,12
   3）と， 移送流体を切り替えて移送するための第1,第２および第
   ３の弁部材（101,106,112）を含む熱伝達サブシステム
   と； からなる要素を含む吸収冷凍および／または加熱システ
   ム。
2. 【請求項２】作動流体が水より低い凝固点を有する不凍
   液混合物である請求項１のシステム。
3. 【請求項３】システムが加熱モードにあるとき作動流体
   からの熱が家庭用温水システム（370）に移送される請
   求項１又は２のシステム。
4. 【請求項４】システムが冷却モードにあるとき作動流体
   が吸収器手段（97）から家庭用温水システム（370）に
   移送される請求項１乃至３の何れかのシステム。
5. 【請求項５】システム内にアキュームレータ（205）が
   設けられ，これにより吸収溶液対内の冷媒濃度をシステ
   ム内の運転条件の関数として調節する請求項１乃至４の
   何れかのシステム。
6. 【請求項６】蒸発器手段（115）と吸収器（97）との間
   にアキュームレータ（205）が結合され，これにより冷
   媒濃度および溶液をシステム内の運転条件の関数として
   調節する請求項５のシステム。
7. 【請求項７】該溶媒濃度が約46％ないし約32％の間で調
   節される請求項６のシステム。
8. 【請求項８】加熱および冷却モードの両方の間，第１の
   弁手段（101）は作動流体を第１の熱交換器手段（108）
   内に流し，一方第２の弁手段（106）が作動流体を第２
   の熱交換器手段（121）に流しかつ第３の弁手段（112）
   が流路として働く請求項１乃至７の何れかのシステム。
9. 【請求項９】第１の熱交換器（108）を除霜するモード
   においては，第３の弁手段（112）が作動流体を凝縮器
   （100）から第１の熱交換器（108）におよび第２の熱交
   換器（121）から吸収器手段（97）を通して移送するよ
   うに選択される請求項８のシステム。
10. 【請求項１０】除霜モードにおいて，第１の弁手段（10
    1）が作動流体を凝縮器（100）と第１の熱交換器（10
    8）との間で移送しかつ作動流体を第２の熱交換器（12
    1）から吸収器（97）に移送するように結合され；第２
    の弁手段（106）が作動流体を吸収器（97）から第２の
    熱交換器（121）に流し，一方作動流体を蒸発器（115）
    から第１の熱交換器（108）に流すように結合され；お
    よび第３の弁手段（112）が作動流体を第２の熱交換器
    （121）から蒸発器手段（115）に流しかつ作動流体を第
    １の熱交換器（108）から凝縮器手段（100）に流すよう
    に選択される請求項９のシステム。
11. 【請求項１１】高揮発性冷媒がアンモニアでありまた吸
    収剤がチオシアン酸ナトリウムである請求項１乃至10の
    何れかのシステム。
12. 【請求項１２】請求項１乃至11の何れかのシステムにお
    いて： ａ）不揮発性吸収剤とおよび該吸収剤に可溶な高揮発性
    冷媒とからなる吸収剤対を加熱して該対から溶媒を放出
    させるための多重効用発生器手段であって，該発生器手
    段が該対から冷媒を放出させるのに十分な燃焼熱を受け
    取るように構成された第１の発生器手段（80）を含みま
    た該第１の発生器手段（80）には少なくとも１つの発生
    器手段（81）が結合され溶媒を受け取りかつ溶媒から溶
    液対に熱を伝達して溶液対から溶媒をさらに放出させる
    ところの該多重効用発生器手段と； ｂ）発生器手段（80）に結合された少なくとも１つの発
    生器手段（81）に結合された凝縮器手段（100）と； を含む吸収冷凍および／または加熱システム。
13. 【請求項１３】第１の発生器手段（80）からの溶液対が
    ポンプ手段（98）により第１の発生器手段（80）に移送
    される溶液と熱交換関係をなして移送されて該溶液対か
    ら熱を回収しおよび少なくとも１つの第２の発生器手段
    （81）からの溶液対が第１の発生器手段（80）に移送さ
    れる溶液と熱交換関係をなして移送されて該溶液対から
    熱を回収する請求項12のシステム。
14. 【請求項１４】発生器手段（80,81）および熱回収手段
    （86,95）が複数のコイル巻管を含み，該コイルが概し
    て環状の複合形状をなして相互に並置され，発生器手段
    （80,81）が熱源（84）を包囲しかつ熱回収器手段（8
    6）が発生器手段（80）を包囲する請求項13のシステ
    ム。
15. 【請求項１５】ポンプ手段（98）と発生器手段（80,8
    1）との間の結合部にありかつ発生器手段（80,81）と吸
    収器手段（97）との間の結合部にあって，該結合部にお
    ける異なる温度の溶液対の流れ間の熱の伝導を行うため
    の熱回収器手段（86,95）を含む請求項12のシステム。