JPH04506859A - 除霜付吸収冷凍およびヒートポンプシステム - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 除霜付吸収冷凍およびヒートポンプシステム１凱立Ｕ 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＃！！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。

見ｊノと１１ 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・パート・クック（Ｆ、Ｂｅｒｔ　Ｃｏｏｋ）およびニドワード・エイ ・リード・ジュニア（ＥｄｗａｒｄＡ、Ｒｅｅｄ、Ｊｒ、）を含みかつ本発明と 同−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４，６９１．５３２ 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ｆＦ：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、１Ｉｎ−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誰度の減少を含み；すなわち言い損えると装置およ 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、空澗空間を加熱するのに使用する には（加熱員１り適していない。

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が周知であるので９ 本発明の詳細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（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）シ、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１通常の吸収 冷凍／加熱システムは２室システムである。ビ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（ＮＨ２＞および吸収剤として水（８，０）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１代表的な２室ＮＨ３／Ｈ２０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ＩＩＩ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賛用を正当化す 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し−トポンプの追加コストをオフセットするために も空気講和機として作動しなければならない。

冷却に対しては、　Ｎ　Ｈ２／　Ｈ２０システムは約０．５に等しいＣＯＰ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ｒＩＳ炭化水素および池の冷媒のよう 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０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・・Ｉ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１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０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 溶液材を有する統合された３室システムに適用される０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。

ＷｙＲＩＬｉ力 要約すると本発明は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、冷却または加熱負荷およびヒートシンクまたは２次熱源 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 から熱を与えるための多重放出基要素を有する多重効用発生器手段と； ｂ）多重放出基要素または発生器手段に結合された凝縮器手段と； Ｃ）凝縮器手段に結合された蒸発器手段と；ｄ）蒸発器手段に結合された吸収器 手段と：ｅ）吸収器手段と発生器手段との間に結合されてより高い圧力で発生器 手段に溶液を移送するためのポンプ手段とおよび ｆ）要素閏に作動流体を移送しかつ： （ｉ）冷却モードにおいては２作動流体を、熱交換のために凝縮器手段と、吸収 器手段とおよびヒートシンクと熱交換関係にある第１の熱交換器との間に流し。

−万作動流体を、熱交換のために蒸発器手段とおよび負荷と熱交換関係にあるＩ Ｉ２の熱交換器との間に流すことによってｆＡ荷を冷却するために、および（１ １）加熱モードにおいては３作動流体を、熱交換のために凝縮器手段と、吸収器 手段とおよび負荷と熱交換関係にある第２の熱交換器との間に流し、一方牛動流 体を、熱交換のために蒸発器手段とおよび負荷と熱交換する第１の熱交換器手段 との間に流すことによって負荷を加熱するために； 移送流体を選択的に切り替えて移送するための第１．第２および第３の弁部材を 含む多重切替え弁手段を有する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１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 、Ｓ分の楕遺特徴および配！の変更態様が当業者には明らかであることが子息さ れる。

の　ｔ　− 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１ｍサ ブシステムの線区である。

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両立面図である。

図５は冷却および／または加熱負荷を有する建拘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画両立面図である。

図６は図５に示す装置の実施態様の略平面図である。

因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 の断両立面図である。

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画両立面図であ 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路線図である。

図１１は本発明のエネルギー回収装置の配置の一実施層様の路線図である。

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。

の　め　、　の　戸 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。

全システムが複箪であることとおよびｔ！Ａｉｄ、化学および電気の種々の分腎 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、ＪＩＦ？１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１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冷媒の吸 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１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１強溶液よりは弱くかつ弱溶液よりは強い。

用語「発生器」とｒ放出器」とは同意語である。用語「熱交換器」は、そこで流 体が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０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！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、ｆ＃語ｒｆ１！ｍ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〉′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池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簡約する 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他の吸収 剤および冷媒も使用可能である。

ここに２毅の本発明は燕Ｉｌｒ勤吸収冷凍およびヒートポン７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？ｌＩ対を選択することによる飛躍的なも のであるが２本発明め方法および装置を甲いて種々の改良がなされるであろうこ とがｂがった。

冷　、　？および　霜の閏で切替えＬｌｌな二重効Ｌ１」ＵＬ扛区ｌ」ユ 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１本発明においては、二重効用ヒートポンプは加 熱および冷却運転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にの運転の方法および装置は以下にさらにｎ！Ｉ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０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８ｏ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ｊｌ［８４が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内には中間強変の溶液８５が残りがっｊ［液は第１の１！！！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８ １内で中ｒＷ１１Ｉ液８５と交換される。第２の分離器９２内では中間溶液８５ がら追加の蒸気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、Ｍ強溶液８３は次に溶 液ポンプ９８により順次に熱回収ａ９５および９６を通過して第１の発生器手段 ８ｏに戻される。

液体冷［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１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！＄１１５に移送される。冷えた低圧の冷媒は蒸発器１１５がら熱回収３１０ ７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２０ ５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１ｏ。

および蒸発器１１５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１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９ ５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閏を通 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、サブシステムは纏い実線で示されているが、該繕い実線は凝 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２ｓ９７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の四方流木弁１０ ６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７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！決 めされている。これらの結合により、高温冷媒８２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１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１０ ６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３１２１においては空調空間からの空気が作動流木と 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１ｉ２ｔから作動ａ＃Ｅはポンプにより結合点１１７と第３の弁１１ ２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１作動流木は蒸発器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内で屋内の空間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１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、ａＩ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ｆＩ！勅流体流体らに 加熱されて出口１０４から吸収器９７を離れて四方弁１０６に至るが、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７清空気（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１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１ １２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し−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１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１度のある余 年下では、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 対する位置のよ丈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 ν４内熱交換器１２１内を流されるので、これにより定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。除霜サイクルの閏も吸収器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１熱を与えるために電気抵抗し −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問もヒートポ 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９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 知する通常の割算が設けられており、したがって除霜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ＷＩ係を有するよ うに流してもよい。

図１３に示すように１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′空　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０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１ｒＷ１２１およびファ ン１２２は生活空間内に配！されている二重　生　およびＵｇ 図５．　ｒ２６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。Ｉｌ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１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０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１ ６５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０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２３ ０を含む０発生器床２３０は中心から発生器ハウジング２２１に向かつて僅かに 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ａ １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２２ ６が形成されている１円同キャップ２２８が円１１１２２７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１円同キャップ２ ２８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１［８ ４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９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０発生器８ ０のコイルは綱かいフィンを有し、該フィンは最大の熱交換を達成するようにコ イルの問および周囲にホブ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。

ターボチック・１０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・チー・リミテ 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フイート当たり約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フイ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Ａｌ５Ｉ　９２６０およびＡｌ５ １１０７５のような低合金鋼が適切である９発生器８０は代表的には小さな繻か いフィンを備えた通常の単−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！１３１に衝突し 、該空気および燃焼生成？ｖ２４５はプロワ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 ￥ｌｌｌＩ２４５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ＩＩｌ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２４うは、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２ ３０のちょうど真上に配！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、熱回収器および池の室は相方に＃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１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３８５°Ｆ の温度および１４８０ｐｓｉａの圧力で第１の発生ｒ＃８０に入る０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１強溶液８３は熱源８ ４から約３６．０００　ｂ　ｔ　ｕ　／　ｈ　ｒ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は次に分離器人口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Ｊ［Ｓ９Ｌを離れ る。

図７に戻ると、中閏／Ｓ液８５は内側の漬は管入口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３８０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ｌ！Ｊ熱回収器ハウジング２３９１発生器ユニットの天井２ ２４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８５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６９．０００ｂ　ｔ　ｕ　／　ｈ　ｒ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（Ｑ？１１）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は外管人口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２３９１発 生器ユニットのハウジング２２１１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１ｉ８５に約１８．０Ｏ Ｏｂｔｕ／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２ ４５から追加の約り、０ＯＯｂｔｕ／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０図１および図８に示すように、加熱された中間溶液８ ５は次に分離器人口２５５を通過して第２の（２次）分Ｍ器９２に入り２Ｍ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０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ａ２５ ７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２３９１発生器ユニットのハウジング２２１１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閏形の最外側 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０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１弱溶／ｌ ！８９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 ５０．０ＯＯｂｔｕ／ｈｒを伝達する０弱溶液は溝１寸内管出口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７０ｐｓ　ｉ　ａ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１４８０ｐｓ　ｉａの圧力で第２の発生器８１に入る。溝付内管２ ５３内を循環する閏に、該蒸気は外管２５２内の中間溶液８５に約１８，０ＯＯ ｂｔｕ／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２９０ｐｓ　ｉ　 ａ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の圧力で外管人口２６４から第２の熱回収器９ ５に入る。外管２６０内を循環する間に２強溶液は溝付内管２５９内の弱溶液８ ９から５０．０ＯＯｂｔｕ／ｈｒとおよび循環燃焼ガス２４５から追加の１．０ ＯＯｂｔｕ／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２強溶液８３は２３０°Ｆの温度および１５２０ｐｓｉａの圧力になる。

第２の熱回収器９５から１強溶液は外管人口２６６を通過して第１の熱回収器８ ６に入る。外管２４９内を循環する問に１強溶液８３は溝付内管２４８内を循環 する中間溶液８５から６９，０ＯＯｂｔｕ／ｈｒおよび循環燃焼ガス２４５から 追加の１，０００ｂｔｕ／ｈｒを受け取る０強溶液８３は外管出口２６７から３ ８５°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、興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、続き吸収器、／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９７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 の利用に付属の装買の種々の要素を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 ）１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木サブシステムとの閏の熱交換は、吸収器／１１ 縮器モジユール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。１１１１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３９７．凝縮３１００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！されかつ中心軸２７１か らは半径方向にさらに綴れでいる。

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０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９円筒形の吸収器外壁２８４．凝縮器外壁２８５．吸収器底部２８ ６および吸収器頂部２８７により形成される内部空間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・ツフル２８９は吸収器頂部２８７に接続されている。一般 にコイル巻は、ＩＩ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０作動流木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！された導は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１作動流＃２７５はパンフル２８９の下縁の下側を 通過し１次に並２これた渭は管の内側１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０作動流木は出口１０４から吸収器９７を離れる１弱溶 液８９は結合部９３において冷［８２と結合しそして溝付内管人口２７２から約 １４４°Ｆの温度および約７０ｐｓｉａ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５２．０ＯＯｂｔｕ／ｈ ｒの吸収熱を放出する０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１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は渭は管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２ ９１１円筒形の凝縮器外壁２８５．吸収器／凝縮器の頂Ｍ２８７および凝縮器の 底Ｍ２９２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１作動流木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０１０２から凝縮器空間２９０に入り、並！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２９３内の蒸気８２の流れに対し交流をなして）循環しかつ出口１ １３から離れる。冷媒蒸気８２は入口２９４から１２０°Ｆの温度および２９０ ｐｓｉａの圧力で凝縮器１００に入る。蒸気８２は溝は菅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２７．０ＯＯｂｔ ｕ／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ｌＯＯから半径方向外方に並１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６ １０　ｂ　ｔ　ＩＪ、’ｈｒを伝達する。凝縮された蒸気８２は漬１寸管出口２ ９９から９０°Ｆの１度および２８５ｐｓｉａの圧力で３次熱回収３１０７を履 れる。

図４に示すように蒸発器１１５は１円筒室間３０２を形成する円筒形の外側ハウ ジング３００１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。清ｆ寸管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１１５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。循環水式化ｌｌＩ流木２７５は出口１１９がら 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ｍ張弁１１０内を通 過し、該ｌＩｊ張弁１１０のあとで蒸気８２は７２ｐｓｆａの圧力および約３９ °Ｆの温度で蒸発器人口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 ，０ＯＯｂｔｕ／　ｈ　ｒ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Ｍ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６ １０ｂ　ｔ　ｕ　／　ｈ　ｒを受け取り、そして外管出口３０９から約６７°Ｆ の１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ｌ！Ｘｔｌを図示しかつ説明してきたが、Ｘなる運転条件に対して 他の配置ら適切であろう、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、湧は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ｆｆｉ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　１００°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 ポンプおよび工木ルギーａ収装置 本発明の吸収冷凍システムの運転において、熱エネルギー人力のほかに機械的エ ネルギー人力が必要である、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１１図２および図３において１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。３６，０ＯＯｂｔｕ／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６ ７０ワツトである１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ワツ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（Ｃ０Ｐ）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２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ＩＩｉ！ａ機は、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（移送し９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８ｏ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、また低温の両方のバイア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６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１ ５９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＜、ｍ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１様におけるよりもより大きいフ レキシビリティ−を提供するモータ１５２の軸にａｌｔｌｌ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ｍｇ！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２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 ０発生器８ｏへの流れは２つの流れの和である。

図１０の実施Ｓｔ＊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ｆｌｌｌ１部に 入り、該往復動ピストンポンプ３うＯ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。逆上弁手段は一緒に結合されて第１の主発生器手段８ｏ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３６３を介して高 圧の溶液８５が供給される。

溶液は制御弁３６４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がっピストン３５６を往復 運動させて１次発生器８ｏ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側は本発明の一部 ではない。

ここでは１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１様および変更１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！ｇ様および変更１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。

要　約　書 統合された３室吸収冷凍と、装置とヒートポンプシステムの特性を利用したシス テム作動時に、高温でまれな流体固定物質を含む溶解対をもつ改良された除霜機 能をもつヒートポンプシステム。本発明のシステムの一部である操作に関して、 溶解対の開示された物質は冷媒としてのアンモニア、吸収剤としてのチオシアン 酸ナトリウムである。要素間に作動流体を移送するための熱交換サブシステムは 、冷却モードから熱モードへ、あるいはその逆へ、また除霜モードても同じよう に、第１１第２及び第３バルブ手段（ｌｏｔ、１０６．１１２）を含む多重機能 選択バルブを備えている。

国際調査報告

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 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，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）高発揮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と； ｂ）発生器手段の多重放出器要素に結合された凝縮器手段と； ｃ）凝縮器手段に結合された蒸発器手段と；ｄ）蒸発器手段に結合された吸収器 手段と；ｅ）吸収器手段と発生器手段との間に結合されてより高い圧力で発生器 手段に溶液を移送するためのポンプ手段とおよび ｆ）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と，吸収 器手段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とおよび負荷と熱交換関係にある第 ２の熱交換器との間に流すことによって負荷を冷却するために，および（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と，吸収器手段 とおよび負荷と熱交換関係にある第２の熱交換器との間に流し，一方作動流体を ，熱交換のために蒸発器手段とおよび負荷と熱交換する第１の熱交換器手段との 間に流すことによって負荷を加熱するために； 移送流体を選択的に切り替えて移動するための第１，第２および第３の弁部材を 含む多重切替え井手段を有する熱伝達サプシステムと； ｇ）第２のサプシステムの部材間に結合されて作動流体をサプシステム内で移送 するためのポンプ手段と；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. 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. 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に 移送される請求項２のシステム。
4. 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から家庭用温水シス テムに移送される請求項１のシステム。
5. ５．システム内にアキュームレータが設けられ，これにより吸収薄液対内の冷媒 温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のシステム。
6. ６．蒸発器手段と吸収器との間にアキュームレータが結合され、これにより冷媒 温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. 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. ８．加熱および冷却モードの両方の間，第１の弁手段は作動流体を第１の熱交換 器手段内に流し，一方第２の弁手段が作動流体を第２の熱交換器手段に流しかつ 第３の弁手段が流路として働く請求項１のシステム。
9. ９．第１の熱交換器を除霜するモードにおいては，第３の弁手段が作動流体を凝 縮器から第１の熱交換器におよび第２の熱交換器から吸収器手段を通して移送す るように選択される請求項８のシステム。
10. １０．除霜モードにおいて，第１の弁手段が作動流体を凝縮器と第１の熱交検器 との間で移送しかつ作動流体を第２の熱交換器から吸収器に移送するように結合 され；第２の弁手段が作動流体を吸収器から第２の熱交換器に流し，一方作動流 体を蒸発器から第１の熱交換器に流すように結合され；および第３の弁手段が作 動流体を第２の熱交換器から蒸発器手段に流しかつ作動流体を第１の熱交換器か ら凝縮器手段に流すように選択される請求項９のシステム。
11. 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のシステム。
12. １２．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，冷却または加熱負荷およびヒートシンクまたは２次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）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の容器を含みおよび少な くとも１つの追加の容器が該第１の容器に結合されて溶媒を受け収りかつ溶媒か 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）発生器手段の少なくとも１つの追加の放出器要素に結合された凝縮器手段と ； ｃ）凝縮器手段に結合された蒸発器手段と；ｄ）蒸発器手段に結合された吸収器 手段と；ｅ）吸収器手段と発生器手段との間に結合されてより高い圧力で発生器 手段に溶液を移送するためのポンプ手段とおよび ｆ）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と，吸収 器手段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とおよび負荷と熱交換間体にある第 ２の熱交換器との間に流すことによって負荷を冷却するために，および（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と，吸収器手段 とおよび負荷と熱交換間係にある第２の熱交換器との間に流し，一方作動流体を ，熱交換のために蒸発器手段とおよび負荷と熱交換する第１の熱交換器手段との 間に流すことによって負荷を加熱するために； 移送流体を選択的に切り替えて移送するための第１，第２および第３の弁部材を 含む多重切替え弁手段を有する熱伝達サプシステムと： ｇ）第２のサプシステムの部材間に結合されて作動流体をサプシステム内で移送 するためのポンプ手段と；を含む吸収冷凍および／または加熱システム。
13. １３．第１の発生器手段からの溶液対がポンプにより第１の発生器手段に移送さ 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の容器からの溶液対が第１の容器に移送されろ溶液と熱交換関係 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. １４．発生器手段および熱回収手段が複数のコイル巻管を含み，該コイルが表概 て環状の複合形状をなして相互に並置され，発生器手段が熱源を包囲しかつ熱回 収器手段が発生器手段を包囲する請求項１３のシステム。
15. １５．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，冷却または加熱負荷およびヒートシンクまたは２次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）不発揮性吸収剤とおよび該吸 収剤に溶解可能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熱焼熱を受け取るように構成された第１の容器を含みおよび 少なくとも１つの追加の容器が該第１の容器に結合されて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付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）発生器手段の少なくとも１つの追加の放出器要素に結合された凝縮器手段と ； ｃ）凝縮器手段に結合された蒸発器手段と；ｄ）蒸発器手段に結合された吸収器 手段と；ｅ）吸収器手段と発生器手段との間に結合されてより高い圧力で発生器 手段に溶液を移送するためのポンプ手段とおよび ｆ）要素環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と，吸収 器手段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とおよび負荷と熱交換関係にある第 ２の熱交換器との間に流すことによって負荷を冷却するために，および（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と，吸収器手段 とおよび負荷と熱交換関係にある第２の熱交換器との間に流し，一方作動流体を ，熱交換のために蒸発器手段とおよび負荷と熱交換する第１の熱交換器手段との 間に流すことによって負荷を加熱するために； 移送流体を選択的に切り替えて移送するための第１，第２および第３の弁部材を 含む多重切替え弁手段を有する熱伝達サプシステムと； ｇ）第２のサプシステムの部材間に結合されて作動流体をサプシステム内で移送 するためのポンプ手段と；ｈ）ポンプ手段と発生器手段との間に結合されかつ発 生器手段と吸収器手段との間に結合された熱回収器手段であって，発生器手段と 吸収器手段との間の熱の伝導および結合内の異なる温度の溶液対流れストリーム 間の熱の伝導を行うための熱回収器手段と； を含む吸収冷凍および／または加熱システム。