(57)【要約】本発明は低温余熱のエネルギー品位を向上する吸収式ヒートポンプシステムおよび方法に関する。該吸収式ヒートポンプシステムは、ヒートポンプ発生器（１１）、ヒートポンプ凝縮器（１２）、ヒートポンプ蒸発器（１３）、ヒートポンプ吸収器（１４）、吸収剤結晶器（１４１）を備え、該吸収剤結晶器（１４１）は、吸収溶液導入口、吸収溶液導出口、吸収剤結晶含有吸収溶液導出口を含み、前記吸収溶液導入口はヒートポンプ吸収器（１４）に連結され、前記吸収溶液導出口はヒートポンプ発生器（１１）に連結され、前記吸収剤結晶含有吸収溶液導出口はヒートポンプ吸収器（１４）に連結される。前記低温余熱のエネルギー品位を向上する方法は前記吸収式ヒートポンプシステムを利用し、低温余熱を吸収式ヒートポンプの駆動熱源とし、ヒートポンプ吸収器（１４）の中で高品位の熱量を得ることができる。
2011508866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸収式ヒートポンプシステムであって、ヒートポンプ発生器と、ヒートポンプ凝縮器と、ヒートポンプ蒸発器と、ヒートポンプ吸収器と、吸収剤結晶器とを備え、前記吸収剤結晶器は、吸収溶液導入口、吸収溶液導出口、吸収剤結晶含有吸収溶液導出口を含み、前記吸収溶液導入口はヒートポンプ吸収器に連結され、前記吸収溶液導出口はヒートポンプ発生器に連結され、前記吸収剤結晶含有吸収溶液導出口はヒートポンプ吸収器に連結されることを特徴とする吸収式ヒートポンプシステム。
【請求項２】
冷房発生器と、冷房凝縮器と、冷房蒸発器と、冷房吸収器とからなる吸収式冷房循環サブシステムを更に備え、
前記冷房蒸発器の熱交換器とヒートポンプ凝縮器および吸収剤結晶器の熱交換器が相互に連結されて、冷媒蒸発器が生成する冷媒を冷房蒸発器とヒートポンプ凝縮器および吸収剤結晶器の間で循環させることを特徴とする請求項１に記載の吸収式ヒートポンプシステム。
【請求項３】
ヒートポンプ吸収器からの吸収溶液および吸収剤結晶器からの吸収溶液の熱交換に用いる吸収溶液自動熱交換器を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の吸収式ヒートポンプシステム。
【請求項４】
ヒートポンプ吸収器からの吸収溶液および吸収剤結晶器からの吸収剤結晶含有吸収溶液の熱交換に用いる吸収溶液自動熱交換器を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の吸収式ヒートポンプシステム。
【請求項５】
ヒートポンプ吸収器からの吸収溶液と吸収剤結晶器からの吸収溶液および吸収剤結晶含有吸収溶液の熱交換に用いる吸収溶液自動熱交換器を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の吸収式ヒートポンプシステム。
【請求項６】
ヒートポンプ発生器およびヒートポンプ吸収器の吸収溶液は混合されてから吸収溶液自動熱交換器に供給され、吸収剤結晶器からの吸収溶液および吸収剤結晶含有吸収溶液と熱交換を行うことを特徴とする請求項５に記載の吸収式ヒートポンプシステム。
【請求項７】
低温余熱のエネルギー品位を向上する方法であって、
ヒートポンプ発生器の中で低温余熱を利用して駆動熱源とし、吸収溶液を濃縮し、かつ蒸気を生成し、それから該蒸気を凝縮器に導入するステップと、
ヒートポンプ凝縮器の中で冷媒を利用して前記蒸気を凝縮水に変換させるステップと、
ヒートポンプ凝縮器の中で低温余熱を利用して熱源とし、前記凝縮水を蒸気に蒸発させるステップと、
ヒートポンプ吸収器の中で吸収溶液は蒸発器からの蒸気を吸収し放熱し、ヒートポンプ吸収器出口の吸収溶液を吸収剤結晶器に導入し、吸収過程での放熱は高温熱媒の生成に用いるステップと、
吸収剤結晶器の中でヒートポンプ吸収器からの吸収溶液に対して結晶の冷却および固液分離を行い、それから、固液分離後の吸収溶液をヒートポンプ発生器内に導入して濃縮を行い、固液分離後の吸収剤結晶含有吸収溶液及びヒートポンプ発生器出口の吸収溶液をヒートポンプ吸収器に導入するステップとを備えることを特徴とする低温余熱のエネルギー品位を向上する方法。
【請求項８】
ヒートポンプ凝縮器および吸収剤結晶器に必要な冷却量を提供する低温余熱を利用して駆動熱源とする吸収式冷房循環を備えることを特徴とする請求項７に記載の低温余熱のエネルギー品位を向上する方法。
【請求項９】
前記吸収剤結晶器に必要な冷却量を提供する蒸気圧縮式冷房循環を備えることを特徴とする請求項７に記載の低温余熱のエネルギー品位を向上する方法。
【請求項１０】
低温余熱の利用後の温度が７０℃以上であることを特徴とする請求項８または９に記載の低温余熱のエネルギー品位を向上する方法。
【請求項１１】
前記固液分離後の吸収剤結晶含有吸収溶液は先にヒートポンプ吸収器からの吸収溶液と熱交換された後に、ヒートポンプ吸収器内に導入されることを特徴とする請求項７に記載の低温余熱のエネルギー品位を向上する方法。
【請求項１２】
前記固液分離後の吸収溶液は先にヒートポンプ吸収器からの吸収溶液と熱交換された後に、更にヒートポンプ発生器内に導入されることを特徴とする請求項７に記載の低温余熱のエネルギー品位を向上する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱エネルギープロセス領域の吸収式ヒートポンプ循環技術に関し、特に低温余熱を利用して高品位の熱エネルギーを生成する吸収式ヒートポンプシステムおよび方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
余熱利用は鋼鉄、化工、建材などの高エネルギー消費産業での省エネおよび排出減少の巨大潜在空間および有効的なルートである。文献報道によると、鋼鉄連合企業の生産過程でのエネルギー損失はほぼ総供給の６６％を占め、その中で余熱はほぼエネルギー消費の半分以上を占める。温度によって、余熱は高温、中温および低温余熱のほぼ３種類に分離される。余熱利用に対する人々の重視および相応技術の改善に従って、品位が比較的に高い余熱、例えば高温スモークおよび低カロリー廃ガスなどのほとんどが有効的に利用される。品位が低くて、数量が大きくて、回収難度が高い低温余熱（温度が７０〜２５０℃の余熱）、例えば７０〜１００℃の熱水、７０〜１０５℃の乏しい蒸気、７０〜２５０℃のスモーク等に対する有効的な利用技術の研究開発は依然として解決しようとする課題である。
【０００３】
低温余熱の理想的な利用方式は、該低温余熱を生産ステップで有用な蒸気などの高温熱媒に転化することで、その転化技術は第２種類の吸収式ヒートポンプ技術を有する。しかし、従来の第２種類の吸収式ヒートポンプ循環技術は、昇温が小さくて生成される蒸気圧力が低いなどの問題が存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の主な目的は、低温余熱を利用して駆動熱源とする従来第２種類の吸収式ヒートポンプ循環システムの存在する問題を解決するため、吸収式ヒートポンプ原理に基づく低温余熱のエネルギー品位を向上するシステムおよび方法を提供することである。解決しようと技術手段は、吸収剤結晶器を設置し、該結晶器を更に高い吸収剤濃度状態で作動させ、発生器を更に低い吸収剤濃度状態で作動させ、更に吸収式冷房循環サブシステムを設置して、ヒートポンプシステムの凝縮器および吸収剤結晶器のために冷却量を供給し、これにより、もっと低い低温余熱をもっと高い品位のエネルギー、即ち蒸気などの高温熱媒に転化させることで更に実用に適切され、産業上の利用価値を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的および解決しようとする技術手段は以下の技術方案を利用して実現される。本発明が提供する吸収式ヒートポンプシステムは、ヒートポンプ発生器、ヒートポンプ凝縮器、ヒートポンプ蒸発器およびヒートポンプ吸収器を備え、更に吸収剤結晶器を備え、該吸収剤結晶器は吸収溶液導入口、吸収溶液導出口および吸収剤結晶含有吸収溶液導出口を含み、該吸収溶液導入口はヒートポンプ吸収器に連結され、該吸収溶液導出口はヒートポンプ発生器に連結され、吸収剤結晶含有吸収溶液導出口はヒートポンプ吸収器に連結される。
【０００６】
本発明の目的および解決しようとする技術手段は以下の技術措置を利用して更に実現される。好ましくは、前記吸収式ヒートポンプシステムは吸収式冷房循環サブシステムを更に備え、該吸収式冷房循環サブシステムは冷房発生器、冷房凝縮器、冷房蒸発器および冷房吸収器から構成され、前記冷房蒸発器の熱交換器とヒートポンプ凝縮器および吸収剤結晶器の熱交換器が相互に連結され、これにより、冷房蒸発器が生成する冷媒は冷房蒸発器とヒートポンプ凝縮器および吸収剤結晶器の間で循環される。
【０００７】
好ましくは、前記吸収式ヒートポンプシステムは、吸収溶液自動熱交換器を更に備え、ヒートポンプ吸収器からの吸収溶液および吸収剤結晶器からの吸収溶液の熱交換に利用される。
【０００８】
好ましくは、前記吸収式ヒートポンプシステムは、吸収溶液自動熱交換器を更に備え、ヒートポンプ吸収器からの吸収溶液および吸収剤結晶器からの吸収剤結晶含有吸収溶液の熱交換に利用される。
【０００９】
好ましくは、前記吸収式ヒートポンプシステムは、吸収溶液自動熱交換器を更に備え、ヒートポンプ吸収器からの吸収溶液と吸収剤結晶器からの吸収溶液および吸収剤結晶含有吸収溶液の熱交換に利用される。
【００１０】
好ましくは、前記吸収式ヒートポンプシステムは、ヒートポンプ発生器およびヒートポンプ吸収器の吸収溶液を混合して吸収溶液自動熱交換器に導入し、吸収剤結晶器からの吸収溶液および吸収剤結晶含有吸収溶液と熱交換を行うことに利用される。
【００１１】
本発明の目的および解決しようとする技術手段は以下の技術方案により実現される。本発明が提供する低温余熱のエネルギー品位の向上する方法は、ヒートポンプ発生器の中で低温余熱を利用して駆動熱源とし、吸収溶液を濃縮して蒸気を生成し、それから、該蒸気をヒートポンプ凝縮器に導入するステップと、ヒートポンプ凝縮器の中で冷媒を利用して前記蒸気を凝縮水に変換させるステップと、ヒートポンプ蒸発器の中で低温余熱を利用して熱源とし、前記凝縮水を蒸気に蒸発させるステップと、ヒートポンプ吸収器の中で吸収溶液は蒸発器からの蒸気を吸収して放熱し、ヒートポンプ吸収器出口の吸収溶液を吸収剤結晶器に導入し、吸収過程での放熱は蒸気などの高温熱媒の生成に利用されるステップと、吸収剤結晶器の中でヒートポンプ吸収器からの吸収溶液に対して結晶の冷却および固液分離を行い、それから、固液分離後の吸収溶液をヒートポンプ発生器に導入して濃縮を行い、固液分離後の吸収剤結晶含有吸収溶液およびヒートポンプ発生器出口の吸収溶液をヒートポンプ吸収器に導入するステップとを備える。
【００１２】
本発明の目的および解決しようとする技術手段は以下の技術措置を利用して更に実現される。
好ましくは、前記低温余熱のエネルギー品位を向上する方法において、吸収式冷房循環は、低温余熱を利用して駆動熱源とし、前記ヒートポンプ凝縮器に必要な冷却量を供給する。
【００１３】
好ましくは、前記低温余熱のエネルギー品位を向上する方法において、蒸気圧縮式循環を利用し、前記ヒートポンプサブシステムの吸収剤結晶器に必要な冷却量を供給する。
好ましくは、前記低温余熱のエネルギー品位を向上する方法において、前記固液分離後の吸収剤結晶含有吸収溶液は先にヒートポンプ吸収器からの吸収溶液と熱交換してからヒートポンプ吸収器内に導入される。
【００１４】
好ましくは、前記低温余熱のエネルギー品位を向上する方法において、前記固液分離後の吸収溶液は先にヒートポンプ吸収器からの吸収溶液と熱交換してからヒートポンプ発生器内に導入される。
好ましくは、前記低温余熱のエネルギー品位を向上する方法において、前記低温余熱の利用後の温度が７０℃以上である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は従来の技術に比べて著しい特徴および有効的な効果を有する。以上の技術方案により、
【００１６】
a、同じ低温余熱を利用して駆動熱源とする状況で、本発明の昇温されて即時に生成される飽和蒸気の温度および低温余熱を利用する温度の差は、従来第２種類の吸収式ヒートポンプの技術に比べて著しく高いことと、
【００１７】
ｂ、同じ昇温を得る状況で、利用可能低温余熱の品位、即ち温度を低減させることがわかる。
【００１８】
上述の説明はただ本発明の技術方案の略述であり、本発明の技術手段を更に詳しく理解し、かつ明細書の内容に基づいて実施を行うため、以下には本発明の最適な実施例を用い、かつ図面に適合して詳細に説明を行う。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の吸収式ヒートポンプの１つ実施例のプロセス図である。
【図２】本発明の吸収式ヒートポンプの他の１つ実施例のプロセス図である。
【図３】本発明の更なる他の実施例のプロセス図である。
【図４】本発明の更なる実施例のプロセス図である。
【図５】本発明の更なる１つ実施例のプロセス図である。
【図６】比較例のプロセス図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は前記目的を解決するために利用する技術手段および効果を更に説明を行い、以下に図面および最適な実施例を結合して、本発明が提供する吸収式ヒートポンプシステムおよびその具体的な実施方式、構造、特徴およびその効果に対して以下のように説明を行う。
【００２１】
図１は本発明の実施例１の吸収式ヒートポンプシステムのプロセス図であり、前記吸収式ヒートポンプ循環サブシステムは、ヒートポンプ発生器１１、ヒートポンプ凝縮器１２、ヒートポンプ蒸発器１３およびヒートポンプ吸収器１４を含み、水−臭化リチウム作業物質対の吸収溶液を利用する。ヒートポンプ発生器１１は吸収溶液の濃縮に用い、その内部には熱交換器１１０が設けられ、該熱交換器１１０には利用される低温余熱が通されて吸収溶液内の水を蒸発し、これにより、吸収溶液の臭化リチウム濃度が高くなり、それが生成する蒸気は蒸気通路１９を通じてヒートポンプ凝縮器１２内に供給される。ヒートポンプ発生器１１出口の吸収溶液は吸収溶液管路１５を通じてヒートポンプ吸収器１４内に供給され、ヒートポンプ吸収器１４出口の吸収溶液は吸収溶液管路１６を通じてヒートポンプ発生器１１内に供給される。吸収溶液管路１５、１６を通じて吸収溶液はヒートポンプ発生器１１およびヒートポンプ吸収器１４の間で循環される。前記ヒートポンプ凝縮器１２はヒートポンプ発生器１１から生成される蒸気を冷却して凝縮水に変換させ、その内部には熱交換器１２０が設けられ、冷媒は熱交換器１２０内に通されてヒートポンプ凝縮器１２内の蒸気の凝縮熱を吸収して水に凝縮し、前記冷媒は昇温されてからヒートポンプ凝縮器１２から流出される。ヒートポンプ凝縮器１２が生成する凝縮水は凝縮水管路１７を通じてヒートポンプ蒸発器１３内に導入される。前記ヒートポンプ蒸発器１３はヒートポンプ凝縮器１２からの凝縮水を蒸気に変換し、その内部には熱交換器１３０が設けられ、該熱交換器１３０内に低温余熱を通して凝縮水を蒸発させ、生成される蒸気は蒸気通路１８を通じてヒートポンプ吸収器１４内に導入される。前記ヒートポンプ吸収器１４は吸収溶液に対して蒸気を吸収して放熱させるようにし、その内部には熱交換器１４０が設けられ、該熱交換器１４０内には凝縮水が通され、該凝縮水は熱を受けてから蒸発され、かつ所定温度を有する飽和蒸気を生成し、これにより、前記低温余熱のエネルギー品位を向上する目的を実現する。
【００２２】
吸収式ヒートポンプ循環の原理に基づいて、利用される低温余熱の温度が一定の状況で、ヒートポンプ吸収器の吸収溶液の臭化リチウム濃度を高くすることは、生成される蒸気などの高温熱媒の温度を更に向上する有効的な手段である。そのため、本実施例はヒートポンプ吸収器１４およびヒートポンプ発生器１１の間に吸収溶液自動熱交換器１５０、吸収剤結晶器１４１、混合器１４２を設置し、ヒートポンプ吸収器１４出口の吸収溶液は吸収溶液自動熱交換器１５０により吸収剤結晶器１４１内に供給され、吸収剤結晶器１４１の中で温度が比較的に低い冷媒を利用して吸収溶液に対して結晶の冷却を行い、析出された吸収剤結晶は重力により分離された後に混合器１４２内に供給される。前記吸収剤結晶器１４１が利用する冷媒は蒸気圧縮式ヒートポンプ循環システムから供給されることが可能である。一部の吸収剤の結晶が析出されるため、吸収溶液の吸収剤濃度が低減される。吸収剤濃度が低減された吸収剤結晶器１４１出口の吸収溶液は吸収溶液管路１６を通じて、吸収溶液自動熱交換器１５０によりヒートポンプ発生器１１内に導入される。吸収溶液自動熱交換器１５０は、ヒートポンプ吸収器１４からの温度が比較的に高い吸収溶液、吸収剤結晶器からの温度が比較的に低い吸収溶液の熱交換に用いられ、これにより、ヒートポンプ発生器１１に供給する吸収溶液の温度を向上し、かつ吸収剤結晶器に供給する吸収溶液の温度を低減することができる。吸収式ヒートポンプの原理に基づき、利用する低温余熱の温度が一定の状況で、ヒートポンプ発生器の吸収溶液の臭化リチウム濃度を低くすることは、ヒートポンプ発生器の吸収溶液内の水の蒸発を促進し、発生器能力を強化する有効的な手段である。ヒートポンプ発生器１１の濃縮を通じて臭化リチウム濃度が高くなったヒートポンプ発生器１１出口の吸収溶液は先に混合器１４２内に導入され、吸収剤結晶器１４１からの吸収剤結晶の全部または一部を溶解し、それから、共にヒートポンプ吸収器１４内に導入される。本発明はヒートポンプ吸収器１４およびヒートポンプ発生器１１の吸収溶液の臭化リチウムの作業濃度をそれぞれ設定、最適化することができる。即ち、本発明は吸収式ヒートポンプ循環に対して有効的な工程条件を実現することができ、ヒートポンプ吸収器は臭化リチウム濃度が高い状態で作業を行うと同時に、ヒートポンプ発生器はヒートポンプ吸収器の臭化リチウム濃度より低い状況で作業を行うことが可能で、これは、従来吸収式ヒートポンプ循環が実現しにくいことである。
【００２３】
図２は本発明の実施例２の吸収式ヒートポンプシステムのプロセス図であり、該システムは吸収式ヒートポンプサブシステム１０および吸収式冷房循環サブシステム２０を備える。該吸収式ヒートポンプ循環サブシステム１０および実施例１に記載の吸収式ヒートポンプ循環システムがほぼ同じであり、前記吸収式冷房循環サブシステム２０は、冷房発生器２１、冷房凝縮器２２、冷房蒸発器２３および冷房吸収器２４を備え、水−臭化リチウム作業物質対の吸収溶液を利用する。冷房発生器２１は吸収溶液の濃縮に用い、その内部には熱交換器２１０が設けられ、該熱交換機２１０には吸収溶液内の水の蒸発に用いる低温熱源が通され、これにより、吸収溶液の臭化リチウム濃度が高くなり、それが生成する蒸気は蒸気通路２９を通じて冷房凝縮器２２内に供給される。冷房発生器２１出口の吸収溶液は吸収溶液管路２５を通じて冷房吸収器２４内に通され、冷房吸収器２４出口の吸収溶液は吸収溶液管路２６を通じに冷房発生器２１内に通される。吸収溶液管路２５、２６を通じて吸収溶液は冷房発生器２１および冷房吸収器２４の間で循環される。吸収溶液管路２５、２６の循環ルート上に吸収溶液自動熱交換器２５０を設置することで、冷房発生器２１内に供給される吸収溶液の温度を低くすると同時に、冷房吸収器２４内に供給される吸収溶液の温度を高くする。前記冷房凝縮器２２は冷房発生器２１から生成される蒸気の凝縮に用い、その内部には熱交換器２２０が設けられ、温度が比較的に低い冷却水は熱交換器２２０内に通されて冷房凝縮器２２内の蒸気の凝縮熱を吸収して水に凝縮すると同時に、温度が高くなった後に冷房凝縮器２３から流出される。該冷房凝縮器２２が生成する凝縮水は凝縮水管路２７を通じて冷房蒸発器２３内に搬送される。前記冷房蒸発器２３は冷房凝縮器２２からの冷却水を蒸気に変換すると同時に、ヒートポンプ循環サブシステムの凝縮器からの冷媒に冷却量を送出し、その内部に熱交換器２３０を設置し、前記ヒートポンプ循環サブシステムの凝縮器からの冷媒は熱交換器２３０内に通されて凝縮水の蒸発に用い、温度が低くなった後に前記ヒートポンプ循環サブシステムの凝縮器に戻される。冷房蒸発器２３が発生する蒸気は蒸気通路２８を通じて冷房吸収器２４内に供給される。前記冷房吸収器２４は吸収溶液に対して蒸気を吸収し放熱させるようにし、その内部には熱交換機２４０が設けられ、温度が比較的に低い冷却水は熱交換器２４０内に通されて冷房吸収器２４の吸収熱を吸収し、それにより、冷房吸収器２４の吸収溶液に対して所定の温度を保持させる。
【００２４】
前記冷房蒸発器２３内の熱交換器２３０および前記ヒートポンプ凝縮器１２内の熱交換器１２０が接続して循環回路を形成し、熱交換器２３０の出口を熱交換器１２０の入口に接続し、熱交換器１２０の出口を熱交換器２３０の入口に接続し、吸収式冷房循環サブシステム２０が生成する冷却量を吸収式ヒートポンプ循環サブシステム１０に供給する。好ましくは、熱交換器２３０および熱交換器１２０が形成する循環回路上に分流装置を取付け、熱交換器２３０から送出される冷媒の一部をヒートポンプ循環サブシステムの吸収剤結晶器に分流することで、臭化リチウム溶液の結晶に用いる冷却量を供給し、吸収剤結晶器からの冷媒は再び熱交換器２３０内に流される。本発明は、同じ低温熱源を駆動熱源とする冷房循環サブシステムを設置することでヒートポンプ凝縮器１２および吸収剤結晶器の作業温度を低くし、これにより、同じ昇温状況で、更に低い温度の低温余熱を利用する効果に達する。
【００２５】
図６は従来第２種類の吸収式ヒートポンプのプロセス図である。従来第２種の類吸収式ヒートポンプシステムおよび方法は公知された技術であり、ここでは説明を行わない。
本発明の技術方案は、利用する吸収溶液の種類に対して特に制限しなくて、上述の実施例は全て水−臭化リチウムを作業物質対とする吸収溶液を実施例として説明を行い、LiBr、LiCl、LiNO3、NaBr、KBr、CaCl2、MgBr2などの１種以上の混合物を吸収剤とする吸収溶液を利用することも可能である。
【００２６】
図３において、好ましくは、吸収剤結晶器が生成する吸収剤結晶含有吸収溶液は吸収溶液自動熱交換器内に搬送されて熱交換された後に、ヒートポンプ発生器からの吸収溶液と混合され、更にヒートポンプ吸収器内に搬送される。この際に、混合器は選択可能デバイスであり、該混合器を設置してもよいし、設置しなくてもよい。吸収剤結晶含有吸収溶液は熱交換された後に、温度が高くなるため、吸収剤結晶の溶解に有効的であると同時に、更に吸収剤結晶器に供給される吸収溶液の温度を低くし、これにより、吸収剤結晶が冷却用冷媒に対する需要を節約することができる。更に図４において、吸収剤結晶器が生成する固液分離後の吸収剤溶液は自動熱交換器内に導入されて、ヒートポンプ吸収器からの吸収溶液と熱交換された後に更にヒートポンプ発生器内に導入され、これにより、ヒートポンプ発生器に供給される吸収溶液の温度を高くすると同時に、吸収剤結晶器内に供給される吸収溶液の温度を更に低くすることで、熱量の有効的な利用に役に立つ。
【００２７】
図５において、上述の実施例の吸収式ヒートポンプシステムでは、好ましくは、ヒートポンプ発生器内の吸収溶液の送出に用いる吸収溶液管路はヒートポンプ吸収器内の吸収溶液の輸出に用いる吸収溶液管路に接続されることで、ヒートポンプ発生器からの吸収溶液およびヒートポンプ吸収器からの吸収溶液を混合する。混合後の吸収溶液が吸収溶液自動熱交換器内に供給され、有効的に熱量を利用して、吸収剤結晶器からの温度が比較的に低い吸収溶液に対して熱交換を行うことができ、更にヒートポンプに供給される吸収液の温度を高くし、かつ吸収剤結晶器に供給する吸収溶液の温度を更に低くすると同時に混合器を省略することが可能である。更に、吸収剤結晶が生成する吸収剤結晶含有吸収溶液は先に吸収溶液自動熱交換器内に供給され熱交換された後に、ヒートポンプ吸収器内に搬送され、これにより、ヒートポンプ吸収器に供給される吸収溶液の温度を更に高くすると同時に、吸収剤結晶器に供給される吸収溶液の温度を低くし、熱量および冷却量を効果的に利用する目的に達する。
【００２８】
本発明の実施例３は低温余熱のエネルギー品位を向上する方法を提供し、該方法は前記実施例１に記載の吸収式ヒートポンプシステムを利用し、前記方法は、ヒートポンプ発生器内で低温余熱を利用し駆動熱源として吸収溶液を濃縮し、かつ蒸気を生成すると同時に吸収溶液を濃縮し、それから、前記蒸気をヒートポンプ凝縮器に導入するステップと、該ヒートポンプ凝縮器の中で冷媒を利用して前記ヒートポンプ発生器が生成する蒸気を凝縮水に変換するステップと、ヒートポンプ蒸発器の中で低温余熱を利用し熱源として前記ヒートポンプ凝縮器が生成する凝縮水を蒸気に蒸発させるステップと、ヒートポンプ吸収器の中で吸収溶液はヒートポンプ蒸発器からの蒸気を吸収し放熱し、ヒートポンプ吸収器の熱交換器から生成される蒸気などの高温冷媒に利用されると同時に、吸収溶液の濃度が低減されるステップとを備える。ヒートポンプ吸収器出口の吸収溶液を吸収剤結晶器に導入し、吸収剤結晶器の中でヒートポンプ吸収器からの吸収溶液に対して結晶の冷却および固液分離を行い、それから、固液分離後の吸収溶液はヒートポンプ発生器内に導入されて濃縮され、固液分離後の吸収剤結晶含有吸収溶液およびヒートポンプ発生器出口の吸収溶液を混合してヒートポンプ吸収器に導入する。好ましくは、ヒートポンプ吸収器出口の吸収溶液および吸収剤結晶器出口の吸収溶液に対して熱交換を行う。本実施例の効果として、前記方法が吸収剤結晶ステップを有することで、ヒートポンプ吸収器内の臭化リチウム濃度を高くし、かつヒートポンプ発生器およびヒートポンプ蒸発器内に低温余熱を通させるため、ヒートポンプ吸収器内で高品位の熱エネルギー、即ち比較的に高い温度の飽和蒸気を得ることができる。
【００２９】
本発明の実施例４は低温余熱のエネルギー品位を向上する方法を提供し、該方法は前記実施例２に記載の吸収式ヒートポンプシステムを利用し、本実施例の方法は実施例３に比べて、ヒートポンプ循環のヒートポンプ凝縮器および吸収剤結晶器に更に低い温度の冷媒を供給する冷媒循環過程を増加する。本実施例の方法は、吸収式ヒートポンプ循環および吸収式冷媒循環を含み、前記吸収式冷媒循環は低温余熱を利用して駆動熱源とし、前記吸収式ヒートポンプ循環のヒートポンプ凝縮器および吸収剤結晶器のために必要な冷却量を供給する。具体的な吸収式ヒートポンプ循環過程は前記実施例３の過程と同じであり、前記吸収式冷房循環は従来技術を利用する。
【００３０】
本発明の実施例５では低温余熱のエネルギー品位を向上する方法を提供し、該方法は前記実施例１に記載の吸収式ヒートポンプシステムを利用する。本実施例の方法は、吸収式ヒートポンプ循環および蒸気圧縮式冷房循環を含み、前記蒸気圧縮式冷房循環は前記吸収式ヒートポンプ循環の吸収剤結晶器のために必要な冷却量を供給する。具体的な吸収式ヒートポンプ循環過程は前記実施例３の過程と同じであり、前記蒸気圧縮式冷房循環は従来技術を利用する。従来の蒸気圧縮式冷房循環システムおよび方法は公知された技術であるため、ここでは説明を行わない。
【００３１】
好ましくは、前記実施例４および５において、低温余熱の利用後の温度が７０度以上である。
以下には、具体的なパラメータを有する実施例を通じて上述の実施例の実用可能性を説明する。
実施例６
【００３２】
本実施例は実施例３に記載の方法を利用し、１００℃の低温余熱を温度が１８５℃の飽和蒸気に変換する。本実施例は３２℃の冷却水を利用してヒートポンプ凝縮器１２および吸収剤結晶器１４１を冷却する。
実施例７
【００３３】
本実施例は実施例４に記載の方法を利用し、７５℃の低温余熱を温度が１５０℃の飽和蒸気に変換する。本実施例は３２℃の冷却水を利用して吸収式冷房サブシステム２０の冷房凝縮器２２および冷房吸収器２４を冷却し、吸収式冷房サブシステム２０が送出する冷媒を利用してヒートポンプ循環サブシステム１０のヒートポンプ凝縮器１２および吸収剤結晶器１４１を冷却する。
実施例８
【００３４】
本実施例は実施例５に記載の方法を利用し、９０℃の低温余熱を温度が１７０℃の飽和蒸気に変換する。本実施例は３２℃の冷却水を利用してヒートポンプサブシステムのヒートポンプ凝縮器を冷却し、蒸気圧縮式冷房循環から生成される冷却量を利用してヒートポンプ循環サブシステムの吸収剤結晶器を冷却する。
比較例
【００３５】
本比較例は図３に示す従来第２種類のヒートポンプ循環システムを利用し、１００℃の低温余熱を温度が１５０℃の飽和蒸気に変換する。本比較例で使用する冷却水は前記実施例６と同じである。
【００３６】
下記の表１は上記の実施例および比較例の作業パラメータおよび性能である。
【表１】
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【００３７】
前記実施例６、７および８で利用する低温余熱の元は、温度が７５℃〜２５０℃の余熱であり、例えば、７５℃〜１００℃の熱水、７５℃〜１０５℃の乏しい蒸気、７０〜２５０℃のスモーク等から供給される。低温余熱の元が異なるため、該低温余熱の温度も異なり、これにより、更に多い実施例が存在し、更に多い実施例は上述の実施例の過程と同じであるため、本領域の人員は前記実施例の啓発によって具体的な工程パラメータを設定することができ、かつ本発明の技術効果に達し、本出願はここでは説明を行わない。
【００３８】
上述は、ただ本発明の最適な実施例であり、本発明に対していかなる形式上の制限しなく、本発明は最適な実施例を公知しているが、本発明を制限することではない。本専門に詳しい技術者は、本発明の技術方案を超えない範囲で、記載された技術内容を利用してわずかな変更または修飾を行って同一変化の同等実施例にするこができるが、本発明の技術方案の内容を超えない範囲で、本発明の技術本質に基づいて前述の実施例に対していかなる簡単な変更、同等変化および修飾を行っても、本発明の技術方案の範囲内に属する。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は同じ低温余熱を利用して駆動熱源とする状況で、本発明の昇温されることで即時に生成される飽和蒸気の温度および低温余熱を利用する温度の差は、従来第２種類の吸収式ヒートポンプの技術に比べて著しく高い。同じ昇温を得る状況で、利用可能低温余熱の品位、即ち温度を低減することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１０：吸収式ヒートポンプ循環サブシステム
１１：ヒートポンプ発生器
１２：ヒートポンプ凝縮器
１３：ヒートポンプ蒸発器
１４：ヒートポンプ吸収器
１５、１６：吸収溶液管路
１７：凝縮水管路
１８、１９：蒸気通路
１１０、１２０、１３０、１４０：熱交換器
１４１：吸収剤結晶器
１４２：混合器
２０：吸収式冷房循環サブシステム
２１：冷房発生器
２２：冷房凝縮器
２３：冷房蒸発器
２４：冷房吸収器
２５、２６：吸収溶液管路
２７：凝縮水管路
２８、２９：蒸気通路
２１０，２２０，２３０，２４０：熱交換器
１５０、２５０：吸収溶液自動熱交換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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