高温の排気ガスと天然ガスを駆動熱源として、排気ガス・直燃型LiBr吸収冷凍機(冷凍機/ユニット)は冷媒水の蒸発を利用して冷水を生成します。
日常生活で、アルコールを肌に垂らすと涼しく感じることがあるのは、蒸発時に皮膚から熱を奪うためです。アルコールだけでなく、あらゆる液体は蒸発する際に周囲の熱を奪います。そして、気圧が低いほど、蒸発温度も低くなります。例えば、1気圧では水の沸騰温度は100℃ですが、気圧が0.00891まで下がると、水の沸騰温度は5℃になります。つまり、真空状態では水は非常に低い温度で蒸発できるのです。
これがマルチエネルギーLiBr吸収冷凍機の基本的な動作原理です。水(冷媒)は高真空吸収器内で蒸発し、冷却対象となる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。
マルチエネルギーLiBr吸収冷凍機の動作原理は図2-1に示されています。吸収器から出た希釈溶液は、溶液ポンプによってポンプで汲み上げられ、低温熱交換器(LTHE)と高温熱交換器(HTHE)を通過し、高温発生器(HTG)に入ります。ここで高温の排気ガスと天然ガスによって沸騰し、高圧・高温の冷媒蒸気が生成されます。希釈溶液は中間溶液になります。コージェネレーション(CHP)メーカーであるHope Deepblueは、このプロセスを改善するために頻繁に革新を行っています。
中間溶液はHTHEを経由して低温発生器(LTG)に流入し、そこでHTGからの冷媒蒸気によって加熱され、冷媒蒸気が発生します。中間溶液は濃縮溶液となります。
HTG(高温高圧ガス化装置)で生成された高圧・高温の冷媒蒸気は、LTG(低温ガス化装置)内の中間溶液を加熱した後、凝縮して冷媒水となります。凝縮水は絞り込まれた後、LTGで生成された冷媒蒸気と共に凝縮器に入り、冷却水によって冷却されて冷媒水となります。CHPメーカーのイノベーション(Hope Deepblue)により、この段階の効率が向上しました。
凝縮器で生成された冷媒水はU字管を通過し、蒸発器に流入します。蒸発器内の低圧により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駆動され、蒸発器の管束に噴霧されます。管束に噴霧された冷媒水は、管束内を流れる水から熱を吸収し、蒸発します。
LTGからの濃縮溶液はLTHEを経由して吸収器に流れ込み、管束に噴霧されます。その後、管束を流れる水によって冷却された濃縮溶液は、蒸発器から発生する冷媒蒸気を吸収して希釈溶液となります。このように、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します。その間、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。このようにして、マルチエネルギーLiBr吸収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。CHPメーカーであるHope Deepblueの継続的な進歩により、これらのサイクルの信頼性と効率性が確保されています。