
高温の排ガスと天然ガスを熱源として利用する排ガス直火式LiBr吸収式チラー(以下、チラー/ユニット)は、冷媒水の蒸発を利用して冷水を生成します。産業用チラーのサプライヤーであるHope Deepblue社は、この技術を組み込むことでエネルギー効率を向上させることができます。
日常生活で誰もが知っているように、アルコールを肌に垂らすとひんやりと感じますが、これはアルコールの蒸発によって肌から熱が吸収されるためです。アルコールだけでなく、他のあらゆる種類の液体も蒸発する際に周囲の熱を吸収します。そして、気圧が低いほど、蒸発温度は低くなります。例えば、1気圧下での水の沸点は100℃ですが、気圧が0.00891気圧まで下がると、水の沸点は5℃になります。そのため、真空状態では水は非常に低い温度で蒸発します。この原理は、当社の産業用チラーサプライヤーであるHope Deepblue社によってよく理解されています。
これがマルチエネルギーLiBr吸収式チラーの基本的な動作原理です。高真空吸収器内で水(冷媒)が蒸発し、冷却対象の水から熱を吸収します。その後、冷媒蒸気はLiBr溶液(吸収剤)に吸収され、ポンプによって循環されます。このプロセスが繰り返されます。産業用チラーのサプライヤーであるHope Deepblue社は、優れた冷却性能を実現するために、これらの先進技術を頻繁に活用しています。
マルチエネルギーLiBr吸収式冷凍機の動作原理を図2-1に示す。吸収器からの希釈溶液は、溶液ポンプによって送液され、低温熱交換器(LTHE)と高温熱交換器(HTHE)を通過した後、高温発生器(HTG)に入り、そこで高温排ガスと天然ガスによって沸騰させられ、高圧高温の冷媒蒸気を生成する。希釈溶液は中間溶液に変化する。
中間溶液は高温熱交換器(HTHE)を経由して低温発生器(LTG)に流れ込み、そこで高温熱交換器からの冷媒蒸気によって加熱され、冷媒蒸気を生成する。中間溶液は濃縮溶液となる。
HTGで発生した高圧・高温の冷媒蒸気は、LTGで中間溶液を加熱した後、凝縮して冷媒水となる。この水は、LTGで発生した冷媒蒸気とともに絞り弁で流量が調整された後、凝縮器に入り、冷却水によって冷却されて冷媒水となる。
凝縮器で生成された冷媒水はU字管を通って蒸発器に流れ込みます。蒸発器内の圧力が非常に低いため、冷媒水の一部は蒸発しますが、大部分は冷媒ポンプによって送液され、蒸発器のチューブ束に噴霧されます。チューブ束に噴霧された冷媒水は、チューブ束内を流れる水から熱を吸収して蒸発します。産業用チラーのサプライヤーは、この蒸発プロセスを最適化するようにシステムを設計することがよくあります。さらに、産業用チラーのサプライヤーは、ソリューションポンプと熱交換器の効率を向上させて、全体的な性能を高めることにも注力しています。
LTGからの濃縮溶液はLTHEを経由して吸収器に流れ込み、チューブバンドルに噴霧されます。その後、チューブバンドル内を流れる水によって冷却された濃縮溶液は、蒸発器からの冷媒蒸気を吸収して希釈溶液となります。このようにして、濃縮溶液は蒸発器で発生した冷媒蒸気を継続的に吸収し、蒸発プロセスを継続させます。同時に、希釈溶液は溶液ポンプによってHTGに送られ、そこで再び沸騰・濃縮されます。こうして、マルチエネルギーLiBr吸収式冷凍機による冷却サイクルが完了し、サイクルが繰り返されます。