(57)【要約】【課題】温度の異なる熱源を利用した低温−２０℃以下の吸収冷凍装置。【解決手段】中温加熱の第一再生器１１と凝縮器１２、蒸発器１３と第一吸収器１４により昇温幅の高い冷熱発生の第一ヒートポンプを構成し、その中に中間吸収器２４と第一ヒートポンプの前記凝縮器１２と第一吸収器の冷媒蒸発器１３ａとにより第二ヒートポンプを構成し、凝縮器１２で冷凍用と吸収器冷却用の冷媒を作り、この一部を分岐して第一吸収器の冷媒蒸発器の供給し、蒸発器の蒸発温度を低下させて冷熱を造る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非共沸系の冷媒と吸収剤を用いた吸収冷凍装置であって、最高圧力部位に（高温熱源加熱の）第一再生器、凝縮器を、最低圧力部位に蒸発器および冷媒蒸発式冷却手段、吸収液冷却手段と冷却水冷却手段とを備えた第一吸収器および第一昇圧ポンプを設けて、第一ヒートポンプを構成し、中間圧力部位に  冷却水冷却手段と吸収液冷却手段をもった中間吸収器と中間昇圧ポンプを設け、第一再生器、凝縮器、低圧部位の第一吸収器の冷媒蒸発式冷却手段とにより第二ヒートポンプを構成し、凝縮器よりの冷媒を蒸発器と第一吸収器の冷媒蒸発手段に各々の導管で連結して分流し、第一吸収器の発熱を凝縮器からの冷媒の蒸発で除去することを特徴とする吸収冷凍装置。
【請求項２】
最高圧力部位に中温加熱の第二再生器を設け、中間圧力部位の中間吸収器、第一吸収器の冷媒蒸発式冷却手段、凝縮器および第二再生器とよりなる第二ヒートポンプを構成し第一再生器に中高温の熱源をまた第二再生器に中温の熱源を供給することを特徴とする請求項１記載の吸収冷凍装置
【請求項３】
最高圧力部位に高温再生器を、最低圧力部位に高温吸収器を設けて、凝縮器と蒸発器とにより高温ヒートポンプを構成し高温吸収器の冷却手段と請求項１の第一再生器の加熱手段を循環熱媒の閉回路で結び高温側吸収器の熱を第一再生器の加熱に使うことを特徴とする請求項１と２記載の吸収冷凍装置
【請求項４】
非共沸系の冷媒と吸収剤を用いたヒートポンプであって、最高圧力部位に高温再生器、凝縮器を、最低圧力部位に蒸発器、熱媒加熱手段つき高温吸収器を設けて高温側ヒートポンプを構成し、また最高圧力部位に第一再生器、凝縮器、中間圧力部位に熱媒冷却手段を持った中間再生器、中間吸収器、同吸収液用の中間昇圧ポンプおよび中間熱交換器を、最低圧力部位に共用蒸発器、第一吸収器と第一昇圧ポンプを設けて二段再生式の第二低温ヒートポンプを構成し、中間再生器の伝熱手段と高温吸収器の伝熱手段とを循環熱媒の閉回路で結び、高温熱源を高温再生器に、また中温熱源を第一再生器に供給し、高温吸収器の吸収熱を中間再生器に移動させて、高温ヒートポンプと低温ヒートポンプの二重効用を成立させることを特徴とする吸収冷凍装置。
【請求項５】
高温吸収器の操作温度範囲と第一吸収器の操作温度範囲を重複させ、高温吸収器の吸収熱を第一再生器に部分的に移動させることを特徴とする請求項３と４に記載の吸収冷凍装置
【請求項６】
高温熱源が内燃規模排気ガスであり中温熱源が内燃機関のシリンダー冷却水である請求項１，２，３、４と５記載の吸収冷凍装置
【請求項７】
高温熱源が高温ガスで第一再生器の熱源であり、その排気ガスが中温熱源である請求項１，２，３、４と５記載の吸収冷凍装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】    本発明は、下水、内燃機関の排熱、燃焼ガスの廃熱、工場の排温水を駆動熱源とし、地熱、河川水、下水、海水等の安定した冷却熱源を使い、−２０〜−６０℃の冷熱を得ることが出来る吸収冷凍装置であり、食品工業や化学工業の冷熱利用や冷凍工程や冷凍倉庫等に用いられる。
【背景技術】
【０００２】    排熱として製鉄所の高炉より排出される溶融スラグの固化工程では大量の冷却水が使われ７０〜８０℃で廃棄されているまた含水汚泥の焼却では大量の加温された水分が大気中に放散されている。各種焼却炉からの水分多い排ガスと洗浄後の温度６０〜８０℃の温排水がそのまま廃棄されている。その他、各種焼却炉また工業炉からの中高温排熱（１５０−５００℃）があり、有効に冷熱製造に利用されていない。
ここで中高温とは１２０〜４００℃、中温とは６０〜１２０℃、低温とは−２０〜−６０℃を指す。【０００３】    内燃機関は家庭をはじめ各種産業で小型中型の発電機として、また原動機として空調機器や冷凍機にも広く利用されている。エンジンを利用する場合、その効率は２５〜４２％の間にあり、その排熱は４００〜６００℃の燃焼ガスと温度９５〜９０℃のシリンダーと二種類であり、温度が異なるため同じ目的のために両者を効果的に利用されていなし、冷熱発生には効果的に利用されていない。【０００４】    ガスタービンや燃料電池からの排ガスの冷熱発生への有効な方法は提案されていない【０００５】    高温と中高温の二熱源がある場合には、中高温の熱源で吸収冷凍機により冷水を作り、それを高温熱源の吸収冷凍機の冷却水として吸収器あるいは凝縮器に使う方法は実用化されているが、冷水の製造に水ー臭化リチューム系を冷凍には水−アンモニア−系と異なる二元の動作流体を使うことおよびヒートポンプを二組持つ必要があり経済的でない。（非特許文献１）【０００６】    昇温幅を拡大する方法に吸収器を二基使用した二段吸収式（非特許文献２，３）がある。そのうち冷媒冷却法は（中段吸収器を使う方法で、）高圧部位に再生器と凝縮器、中圧部位に中間蒸発器と中間吸収器を、低圧部位に蒸発器と吸収器を設け、吸収器の除熱を低温熱媒で行い加温されたその熱媒を、中間蒸発器におくり、蒸発器の冷媒を蒸発させて中間吸収器で吸収させ、吸収器の積極的な冷却を行い、第一再生器と凝縮器と蒸発器、吸収器とのより構成される吸収器の温度を低下させることで昇温幅を大きくするもので１２０〜１４０℃の加熱温度でも低温を得ることが出来るが、理論ＣＯＰは０．５である。【０００７】    再生器を二段に使用する二段再生式（特許文献１）では、高圧部位に再生器と凝縮器、中圧部位に再生器と吸収器、中圧部位に再生器と吸収器を、低圧部位に蒸発器と吸収器を設け、凝縮器からの冷媒のすべてを蒸発器に送り、そこで冷熱を作り、使用した冷媒を二台の昇圧ポンプにより二段で再生器に運ぶ方法がある。更にこのシステムに  最高圧力部位に高温側再生器を最低圧力部位に高温吸収器を設け、これに凝縮器と蒸発器により第二の高温ヒートポンプを作り、冷熱を発生させると同時に高温側再生器の吸収熱を第一再生器の加熱に使う方法であり、理論ＣＯＰは１．５とされている。その利用についての提案がない。
第一効用と第一再生器の温度差を得るためには、高温再生器の冷媒濃度が１０％低くなり
【特許文献１】
【０００８】    冷凍に利用できるアンモニア−水系動作流体を利用する二段吸収方式や二段再生器方式では、高温部位の吸収器の熱移動を完全に行うために受熱側の再生器の温度差をつくる必要から、再生器最高温度と吸収器の最低温度の間に７〜１０℃の温度差を必要とする。このため再生器の冷媒濃度は低くなり、冷媒再生のための還流比が大きくなり、再生用の熱量が増加しＣＯＰは低下する。
上記両方式の効率向上と  未利用エネルギーの利用が求められている。【０００９】
【特許文献１】ＵＳＰ５，０１６，４４４
【非特許文献１】武居俊幸，クリーンエネルギー：２００２、Ｎｏ１１．ｐ９
【非特許文献２】功刀能文、日本空調学会論文集．１５，（１９９８）ｐ１−２１
【非特許文献３】柏木孝夫、吸収ヒートポンプの進展：ガス事業新聞社１９９５、Ｐ１８７
【非特許文献４】井汲米造ほか３名、日本機械学界環境工学シンポジュウム‘９１講演論文集９１０−４１（１９９１）、ｐ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】    中高温のみ、あるいは中高温と未利用の中温の駆動熱源を用い、吸収器の冷却を冷媒で行なって操作温度を低下させ、また吸収器の発生熱を再生器に移動させてー２０〜−６０℃の冷熱を効率よく発生させる経済的な吸収冷凍装置の提供。
【課題を解決するための手段】
【００１１】    上記課題を解決した本発明は次記の通りである。
＜請求項１の発明＞
非共沸系の冷媒と吸収剤を用いた吸収冷凍装置であって、最高圧力部位に（高温熱源加熱の）第一再生器、凝縮器を、最低圧力部位に蒸発器および冷媒蒸発式冷却手段、吸収液冷却手段と冷却水冷却手段とを備えた第一吸収器および第一昇圧ポンプを設けて、第一ヒートポンプを構成し、中間圧力部位に  冷却水冷却手段と吸収液冷却手段をもった中間吸収器と中間昇圧ポンプを設け、第一再生器、凝縮器、低圧部位の第一吸収器の冷媒蒸発式冷却手段とにより第二ヒートポンプを構成し、凝縮器よりの冷媒を蒸発器と第一吸収器の冷媒蒸発手段に各々の導管で連結して分流し、第一吸収器の発熱を凝縮器からの冷媒の蒸発で除去することを特徴とする吸収冷凍装置。【００１２】  ＜請求項２の発明＞
最高圧力部位に中温加熱の第二再生器を設け、中間圧力部位の中間吸収器、第一吸収器の冷媒蒸発式冷却手段、凝縮器および第二再生器とよりなる第二ヒートポンプを構成し第一再生器に中高温の熱源をまた第二再生器に中温の熱源を供給することを特徴とする請求項１記載の吸収冷凍装置【００１３】  ＜請求項３の発明＞
最高圧力部位に高温再生器を、最低圧力部位に高温吸収器を設けて、凝縮器と蒸発器とにより高温ヒートポンプを構成し高温吸収器の冷却手段と請求項１の第一再生器の加熱手段を循環熱媒の閉回路で結び高温側吸収器の熱を第一再生器の加熱に使うことを特徴とする請求項１と２記載の吸収冷凍装置【００１４】  ＜請求項４の発明＞
非共沸系の冷媒と吸収剤を用いたヒートポンプであって、最高圧力部位に高温再生器、凝縮器を、最低圧力部位に蒸発器、熱媒加熱手段つき高温吸収器を設けて高温側ヒートポンプを構成し、また最高圧力部位に第一再生器、凝縮器、中間圧力部位に熱媒冷却手段を持った中間再生器、中間吸収器、同吸収液用の中間昇圧ポンプおよび中間熱交換器を、最低圧力部位に共用蒸発器、第一吸収器と第一昇圧ポンプを設けて二段再生式の第二低温ヒ−トポンプを構成し、中間再生器の伝熱手段と高温吸収器の伝熱手段とを循環熱媒の閉回路で結び、高温熱源を高温再生器に、また中温熱源を第一再生器に供給し、高温吸収器の吸収熱を中間再生器に移動させて、高温ヒートポンプと低温ヒートポンプの二重効用を成立させることを特徴とする吸収冷凍装置。【００１５】  ＜請求項５の発明＞
高温吸収器の操作温度範囲と第一吸収器の操作温度範囲を重複させ、高温吸収器の吸収熱を第一再生器に部分的に移動させることを特徴とする請求項３と４に記載の吸収冷凍装置【００１６】  ＜請求項６の発明＞
高温熱源が内燃規模排気ガスであり中温熱源が内燃機関のシリンダー冷却水である請求項１，２，３、４と５に記載の吸収冷凍装置【００１７】  ＜請求項７の発明＞
高温熱源が高温ガスで第一再生器の熱源であり、その排気ガスが中温熱源である請求項１，２，３、４と５に記載の吸収冷凍装置
【発明の効果】
【００１８】    本発明によれば、冷熱製造（−２０〜−６０℃）において中高温熱源あるいは未利用の中温の熱源を利用して冷媒をつくり、それを吸収器で蒸発させ、従来出来なかった吸収器の最低温度付近の除熱行い、その蒸発冷媒は第二ヒートポンプを利用して回収され再循環できるので、経済的に低温を発生できる。また高温部位に第一効用のヒートポンプを設け、その吸収器の発熱を多重効用的に効率よく低温側の再生器に移動できるので、応用範囲の広い中高温や中温を利用した吸収式冷凍機を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】    以下に本発明を実施するための最良の形態を例示しながら本発明を説明する。
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の第１の実施の形態であるヒートポンプ装置の概略構成図であり、図１Ａはその機能説明図である。
両図とも上部側ほど圧力が高く、右側ほど温度が高いことを意味するものとして図示してある。  本発明においては、二つのシステムが通常の吸収式ヒートポンプと同様の冷媒や熱の移動・循環に加え、吸収器の熱を再生器に送ることが出来るので低温の冷熱が発生されるので、新たな冷媒や熱の移動と循環が生じる。【００２０】    最高圧力部位に、高温熱源加熱器１１ａと精留部１２ｂを持つ第一再生器１１と、冷却手段の１２ａを持つ凝縮器１２と第一段熱交換器１５とを設け、また最低圧力部位に、冷却手段１３ａを持つ蒸発器１３、冷媒蒸発の冷却手段１４ａ、吸収液による吸収液冷却手段、冷却水による冷却手段１４ｃを持つ第一吸収器１４、第一熱交１５、過冷却器１６と第一段昇圧ポンプＰ１１により第一ヒートポンプを構成し、また中間圧力部位に、冷却手段２４ａをもつ中間吸収器２４と昇圧ポンプＰ２１と中間熱交２５を設け、中間圧力部位に  冷却水冷却手段２４ｃと吸収液冷却手段２４ｂをもった中間吸収器２４を設け、この中間吸収器と第一再生器１１、凝縮器１２、低圧部位の第一吸収器の冷媒蒸発式冷却手段１４ａとにより第二ヒートポンプを構成し、凝縮器１２よりの冷媒を蒸発器１３に、また導管Ｌ１で第一吸収器の冷媒蒸発手段に分流し、第一吸収器の発熱を冷媒の蒸発で除去するようにする。【００２１】    以下本発明の作動について説明する。第一再生器１１の加熱器１１ａに高温駆動熱源を供給し、第一昇圧ポンプＰ１１により熱交換器１５を経て送られる低圧部位の第一吸収器１４で得られた冷媒濃厚液を受け入れ、精留部１１ｂで加熱されて頭頂部に濃縮された冷媒を得て、これを凝縮器１２に送り、塔底には冷媒の希薄な吸収液を得て、これを第一吸収器に返して吸収と再生のヒートポンプの反復操作を行う。
蒸発冷媒は凝縮器１２に送られて１２ａの冷却手段に送られている冷却水で凝縮され一部は再生器に還流する。凝縮冷媒は冷媒蒸発部に導管Ｌ１により送る。蒸発器１３への冷媒は過冷却器１６で蒸発する冷媒により冷却されて蒸発器１２に供給され、１２ａの加熱手段でブラインにより冷媒は加熱されて蒸発し、吸収器１３に送られ、一方ブラインは冷却されて冷熱の使用箇所に送られる。上記はヒートポンプで行う。
第一吸収器１４の冷却は冷却手段１４ａで蒸発圧力を中圧に保ち、冷媒を蒸発させ吸収熱を除去して通常の冷却水では得られない低温吸収を達成できる。蒸発した冷媒を中間吸収器２４に送り、第一再生器からの希薄溶液で、水冷却手段と吸収器液冷却手段により吸収熱を冷却し、得られた濃厚液は循環ポンプＰ２１で第一再生器に送り冷媒の再生を第二ヒートポンプで行う。すなわち再生器１１、凝縮器１２．冷媒蒸発器１４ａと中間吸収器２４とによるヒートポンプで循環冷媒の再生を行う。【００２２】    本発明では作動流体は非共沸系の冷媒と吸収剤が利用できる。−２０〜−６０℃の低温を得るためには、アンモニアを冷媒として吸収剤を水としたものが好ましい。また有機系ではＴＦＥ（２２２トリフロロ・エタノール）−ＮＭＰ（ノルマル・メチルピロリドン）やＤＭＩ（ディメチル・イミダゾリシノン）−ＴＦＥ等が利用でき、用途により適切に選定できる。【００２３】    本発明の吸収器の冷媒冷却では、冷却水の温度とは無関係に吸収器の温度を低下出来るので冷却水のみでは達成出来なかった低温を得ることができる。加えて、本発明では、中間圧力部位に中間蒸発器を設け、その伝熱手段と第一吸収器の伝熱手段とを循環ポンプで熱媒を移動させる熱移動手段が必要な従来法に比較して、中間蒸発器は第一吸収器の冷却部で熱媒移動は蒸発した冷媒導管で達成できるので、必要機器の少ない経済的な冷凍装置を提供できる。【００２４】    第一吸収器の吸収熱をすべて冷媒蒸発で行うと蒸発器への冷媒量が減少し冷凍能力が低下する。これを防止するためは冷却水および吸収器で達成した低温の吸収液を第一吸収器の高温の個所の冷却に使えば、凝縮冷媒の中間吸収器への供給量は低下し、蒸発器への処理量が増加するので、熱効率が改善できる。同時に冷却の終了した吸収液は再生器に送るので、吸収液で回収した熱量は再生器へ移動でき（ＧＡＸ法）加熱源の節約になりＣＯＰの向上に寄与できるし、各吸収器に水冷却手段を設け、熱量の過不足を冷却水で補うことで、操作に柔軟性を備えることが出来る。【００２５】  ＜第２の実施の形態：中温利用＞
図２は本発明の第２の実施の形態であるヒートポンプ装置の概略構成図であり、図２Ａはその機能説明図である。
高圧部位に中温の駆動熱源を受け入れる加熱手段１１Ａａと精留部１１Ａｂを持った第二再生器１１Ａを設け、中間吸収器２４、蒸発器１３と第一吸収器の冷媒蒸発冷却手段１４ａとにより第二ヒートポンプを作り、請求項１に記載の第一ヒートポンプは中高温、この第二ヒートポンプは中温により異なる熱源で運転を行う。【００２１】
【００２６】    以下本発明の作動について説明する。第一再生器１１の中高温熱源ＨＨを入れ、凝縮器１２に冷媒を送り、凝縮器１３、吸収器を経て高い昇温幅の冷凍操作を行うとともに、駆動熱源の異なる第二ヒートポンプには、第二再生器１１Ａの加熱手段１１Ａａに独立した中温熱源ＬＨを入れて、凝縮器１２からの冷媒を分流し、蒸発器１３と第一吸収器１４の冷媒冷却部１４ａに供給する。第一吸収器の吸収液は第一再生器に、中間吸収器２４の吸収液派は第二再生器にそれぞれの昇圧ポンプＰ−１１とＰ−２１で返送されて冷凍サイクルを完成させる。【００２７】    本発明では高圧部位に第一再生器より操作温度の低いより第二再生器を設けたので、これにより、冷熱製造には未利用であった中温の熱源を冷熱製造に使うことで、高い昇温幅の第一ヒートポンプを得る事ができる。その例として、  排出温度８０〜８５℃のシ高炉のスラグ冷却水とコークス急冷の排熱回収で得られる１８０℃の蒸気の同時利用等が挙げられる。【００２８】  ＜第３の実施の形態：二重効用＞  図３Ａはその機能説明図である。
図３は、第３の実施の形態あるヒートポンプ装置の概略構成図であり示したもので、図３Ａはその機能説明図である。請求項１と２に記載の吸収熱を冷却水のみで除去する吸収冷凍装置よりも高温部位に、加熱手段３１ａと精留部３１ｂを持った高温側再生器３１、冷却手段３４ａと熱媒冷却手段３４ｂを持った高温吸収器３４、熱交換器３５、および循環ポンプＰ３１を設け、凝縮器１２と蒸発器１３とにより高温ヒートポンプを構成する。さらに、熱媒循環ポンプＰ３２のある循環ループＬ２で高温吸収器３４の冷却手段３４ａと第二再生器の伝熱手段２１ａとをつなぎ循環回路を作る。【００２９】    操作について説明すれば、高温熱源を高温側再生器３１に入れて、冷媒を蒸発させ凝縮器１２で凝縮冷媒を得て蒸発器１３に送り、冷熱発生による蒸発冷媒を高温吸収器３４に入れ、吸収熱を冷却手段３４ｂで除去し、吸収液は再生器３１に返送する。この間高温吸収器の冷却手段３４ｂで得られた熱を閉回路  Ｌ２により第一再生器１１送り、二段吸収式冷凍装置の駆動熱源にすることで、高温側ヒートポンプとの二重効用が可能になる。この二重効用が成立するためには第一再生器の最低温度と高温側吸収器の最高温度間で温度差をつくればよい。【００３０】    本発明によれば従来は単独で運転されていた二段吸収式ヒートポンプを高温部位に高温側再生器を用いた第一効用になる高温側ヒートポンプをあたらしく作り、第一効用の吸収熱を第二効用の再生器の加熱に多重効用的に利用するので、ＣＯＰの高い吸収冷凍装置を提供できる。【００３１】  ＜第４の実施の形態：二段再生式＞
図４は、本発明の第４の実施の形態であるヒートポンプ装置の概略構成図であり、図４Ａはその機能説明図である。最高圧力部の１３２ａを持つ凝縮器１３２と高温熱交換器１３５とを設け、また最低圧力部位に、冷却手段１３３ａを持つ蒸発器１３３、冷却手段１３４ａを持つ高温吸収器１３４と共用過冷却器１１６、熱交換器１１５と高温昇圧ポンプＰ１３１により高温ヒートポンプを構成し、また最高圧力部位に、中温加熱手段１１１ａを持つ第一段再生器１１１、最低圧力部位に冷却手段１１４ａを持つ第一段吸収器１１４と第一昇圧ポンプＰ１１１と第一熱交熱交換器１１５を設け、中間圧力部部位に吸収加熱器１２１ａを持った中間再生器１２１、冷却手段１２４ａを持った中間吸収器１２４、中間熱交換器１２５および中間昇圧Ｐ１２１設けて二段再生ヒートポンプを構成する。第一再生器の両加熱手段に同時に異なる熱源を供給して複合的な操作を行う。【００３２】    高温ヒートポンプの作動は  高温再生器１３１の加熱器１３１ａに高温駆動熱源を供給し、第一昇圧ポンプＰ１３１により熱交換器１３５を経て送られる低圧部位の第一吸収器１３４で得られた冷媒濃厚液を受け入れ、精留部１３１ｂで加熱されて頭頂部に濃縮された冷媒を得て、これを凝縮器１１２に送り、凝縮器で凝縮した冷媒は過冷却器１１６で蒸発してくる冷媒により冷却されて蒸発器へ送られて、ブラインにより冷媒を蒸発させ冷熱を得る。蒸発冷媒は  高温吸収器１３４に送られ冷却熱は熱媒冷却手段を通じて中間再生器の加熱手段に送られ、吸収された冷媒は  高温再生器に送られ高温ヒートポンプの運転を行う。【００３３】    二段再生法の第二ヒートポンプの作動は中温熱源ＬＨを第一再生器に供給し  高温吸収器野吸収熱を中間再生器に供給することで行う。第一再生器に送られる循環冷媒は中温熱源を１１１ａに受け入れている第一再生器で、中圧吸収器よりの濃厚冷媒を精留し、９９．８％の冷媒を塔頂より凝縮器１１２に送り、凝縮させ、その凝縮液は  第一ヒートポンプでえられた冷媒と合流して蒸発器１１３に送られる。【００３４】    蒸発器１１３の冷媒はブラインにより加温され蒸発し、第二ヒートポンプ分の冷媒は分流され  第一吸収器１１４に送られ、中間再生器１２１よりの弱液で吸収され強液となり中間再生器１２１に返送され、ここでは第一吸収器１１４の冷却手段１１４ａと中間再生器の加熱手段１２６ａは閉回路Ｌ３で連結し、その中の熱媒ポンプＰ１３１の循環流で中間再生器の濃厚冷媒液は加温され、冷媒は精留され、得られた希薄冷媒液は第一吸収器に返され、一方発生した冷媒蒸気は中間吸収器１２４に送られる。ここでは第一再生器１１１からの希薄冷媒液が冷媒を吸収して濃厚冷媒液となり、昇圧ポンプＰ１２１により第一再生器１１１に送られる。ここでは加熱手段１１１ａにより加温精留されて冷媒と弱液になり冷媒は凝縮器１１２に弱液は中間吸収器１２４に返され、これで二段ヒートポンプの低圧部位からの冷媒の昇圧が完了し、第一ヒートポンプと共に冷熱を発生させ、二重効用の吸収冷凍装置を構築できる。【００３５】    本発明では先願特許、ＵＳＰ５０１６４４４の高温側吸収器の第一効用の熱は第一再生器と中間再生器にほぼ均等に分配されているため効用数は��．５であり、操作に融通性がない。第一再生器および中間再生器と高温吸収器の二つの温度差を均等にしようとすると高温吸収器の濃度が低くして高温再生器の温度を上げることになり、再生器の精留の還流比を大きくすることになる。これを改良するためには  二つの受熱側の一つの中間再生器のみ温度を低くし、高圧吸収器の温度を上げて運転すればよい。温度の高いところで平衡する残りの第一再生器には低温の未利用の中温排熱を供給することで、熱収支が満足できる。こうして熱効率の向上と未利用熱の有効利用が同時に達成できる。【００３６】  ＜第５の実施の形態：非整数的効用＞
図５Ａ本発明の第５の実施の形態の一つである二段吸収式ヒートポンプ装置の作動説明図である。図５Ｂは本発明の第５の実施の一つ形態である二段再生式ヒートポンプ装置の作動説明図である。機器番号実施例４と同一で、二重効用システムは高温で駆動される第一効用の吸収熱を低温側の第二効用の第一再生器の熱源にしている点も同じであるが、吸収熱の採取場所と移動量が異なる。それは第一効用の高温再生器と第一再生器の操作温度範囲を重複させた点である。ここでの重複とはすなわち、ａは第二再生器の最低温度、ｂは第二再生器の最高温度、ｃは高温吸収器の最高温度、ｄは高温吸収器の最低温度とすれば、ａ−ｂの操作温度範囲とｃ−ｄの操作温度範囲が重なることをさす。移動可能な範囲はｂ−ｄである。【００３７】    通常の多重効用では吸収器の全体の熱量を再生器に送るため再生器と高温吸収器の最低温度と第一再生器の最高温度間で温度差をとる必要がある。吸収器の温度差十分とる必要がある。このため受け取るべき温度が決まれば昇温幅が高いと第一吸収器の操作温度範囲は狭い。このため両者の伝熱手段の有効温度差が取れなくなる。
また戻り液の冷媒濃度が低くなり、再生器の精留部での還流比が大幅に増加し成績係数が悪くなる。【００３８】    これを改善するために吸収器の熱移動を完全に再生器に移すのでなく、二重効用と整数効用でなく、吸収器の熱の大部分を移動させる非整数効用であれば、移動の温度差と再生器への戻り濃厚吸収液の濃度は高く保てるし、熱交換器の経済的な設計が出来る。この部分移動であれば、第一再生器への戻り濃度は中間ヒートポンプの第二吸収器からの戻り液と同様な高い濃度にすることができ、整数型の場合と比較して還流比は大幅に減少し、ＣＯＰの高い冷凍吸収装置が構築できる。【００３９】  ＜第６の実施の形態：＞
図６は、本発明の第６の実施の形態である吸収冷凍装置の最高圧力部位の再生器群の概略構成図である。高温再生器と第一吸収器のある本発明においては、高温ガス発生による排ガスの有効利用が可能である。高温再生器に高温ガスを導入し、あるいは燃焼室設置し、その排気を導管Ｌ４で第二再生器の加熱手段１１ａに繋ぐことで達成できる。【００４０】    吸収冷凍法では特に低温を得ようとすれば温度上昇幅を大きくする必要から加熱器の温度は１８０℃程度必要、排ガス温度は２２０℃となるため、排ガス温度も高くなる。この損失を少なくするため冷熱製造に寄与できる第一再生器に供給することでＣＯＰを向上できる。それにしたがって、再生器の温度が高くなり、排ガス温度も高くなり熱利用率が低下する。これを防ぐために第二再生器の温度を低くすることで、ガス加熱の第一再生器の排ガスよりの熱回収が可能になる。ガスタービン排気が駆動熱源の場合に適用できる。【００４１】  ＜第７の実施の形態：＞
図７は、本発明の第７の実施の形態であるヒートポンプ装置の概略構成図であり、中高温の熱源として内燃機関のエンジンの排気ガスを、中温熱源として同シリンダーの温水を使用した場合を示す。  内燃機関のシリンダー７０には燃料Ｆと燃焼空気Ａが注入され爆燃し動力を発生させている。排ガス燃焼ガスが排気管Ｌ４により、再生器の加熱手段１１ａに供給し、その排ガスは請求項６の方法で第二再生器の加熱手段に送る。シリンダーには冷却水ジャケット７０ｂを設け、循環ポンプＰ７１を持つた循環ループＬ７で熱水を循環し温水加熱器２１ｃに供給し第二再生器の熱源にする。
この方式により同時に発生する温度の異なる熱源を有効に利用できる。
【実施例１】
【００４２】    図１の系統図に従い、表１の機器および操作条件により、凝縮温度３０℃、供給温水温度９５℃で入熱９８ｋＷで、表１記載の条件で−２０℃の冷熱２３．５ｋＷを得た。ＣＯＰは０．２４と低いが、本方法により９５〜９８℃の内燃機関の未利用の排熱であるシリンダー冷却温水を利用して冷熱を経済的に発生できる。
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【実施例２】
【００４３】    図４の系統図に従い、表２の機器および操作条件により、凝縮温度４０℃、未利用の中温熱源として９８℃の温水を使い、第一再生器へは９５℃の温水を３８ｋＷ供給し、高温再生器へは圧力１．１２ＭＰａの飽和蒸気を５５ｋＷ供給し、−２０℃の冷熱３６ｋＷ得た。ＣＯＰは全入熱に対しては０．４２であるが、未利用熱を除いた入熱に対しては０．７５と高い値を得ることができ、未利用排熱を有効に利用した相乗効果を確認できた。なお、この方式は重複部のある非整数効用を利用した。
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【産業上の利用の可能性】
【００４４】中高温あるいは中温の熱源により冷熱を発生できるので、製造業で生じる排熱や電熱併産における排熱すなわち、ガスタービン、ガスエンジン、ディーゼルエンジンの内燃機関の排熱を利用し、化学産業、食品工業、製氷，食品貯蔵用倉庫、冷凍倉庫、等に広く利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】第１の実施の形態に係る二段吸収法による吸収冷凍機の系統図である。
【図２】第２の実施の形態に係る二段吸収法による吸収冷凍機の系統図である。
【図３】第３の実施の形態に係る二段吸収法の多重吸収冷凍機の系統図である。
【図４】第４の実施の形態に係る二段再生法の多重吸収冷凍機の系統図である。
【図５】第５の実施の形態に係る重複多重効用の吸収冷凍機の系統図である。
【図６】第６の実施の形態に係る熱回収器付きの吸収冷凍機の系統図である。
【図７】第７の実施の形態に係る内燃機関排熱利用の吸収冷凍機の系統図である。
【符号の説明】
【００４６】機器名称
第一再生器１１、高温熱源加熱器１１ａ、精留部１２ｂ、共用凝縮器１２、冷却手段１２ａ、蒸発器１３、第一熱交換器２５、第一吸収器１４、冷媒冷却の冷却手段１４ａ、第一熱交換器１５、過冷却器１６、第一段昇圧ポンプＰ１１、第二再生器１１Ａ、加熱手段１１Ａａ、精留部１１Ａｂ、中間吸収器２４、冷却手段２４ａ、中間熱交換器２５、中間昇圧ポンプＰ２１，高温再生器３１、高温吸収器３４、中間再生器１２１、中間吸収器１２４、高温吸収器１３１、高温吸収器１３４．
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
2005321177.tif 000009
【図３Ａ】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図５】
2005321177.tif 000013
【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年7月22日(2004.7.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
【図１】第１の実施の形態に係る二段吸収法による吸収冷凍機の系統図である。
【図１Ａ】第１の実施の形態に係る二段吸収法による吸収冷凍機の温度圧力線上での機能説明図である。
【図２】第２の実施の形態に係る二段吸収法による吸収冷凍機の系統図である。
【図２Ａ】第２の実施の形態に係る二段吸収法による吸収冷凍機の温度圧力線上での機能説明図である。
【図３】第３の実施の形態に係る二段吸収法による吸収冷凍機の系統図である。
【図３Ａ】第３の実施の形態に係る二段吸収法による吸収冷凍機の温度圧力線上での機能説明図である。
【図４】第４の実施の形態に係る二段再生法の多重吸収冷凍機の系統図である。
【図４Ａ】第４の実施の形態に係る二段吸収法による吸収冷凍機の温度圧力線図上での機能説明図である。
【図５】第５の実施の形態に係る重複多重効用の吸収冷凍機の機能説明図である。図５Ａ  第５の実施の形態に係る重複多重効用の吸収冷凍機における高温吸収器と第一再生器との関係を示す温度圧力線上での機能説明図である。図５Ｂ  第５の実施の形態に係る重複多重効用の吸収冷凍機における高温吸収器と中間再生器との関係を示す温度圧力線上での機能説明図である。
【図６】第６の実施の形態に係る熱回収器付きの吸収冷凍機の系統図である。
【図７】第７の実施の形態に係る内燃機関排熱利用の吸収冷凍機の系統図である。