エゼクター式吸収器によるハイブリッド吸収ヒートポンプの高効率化に関する研究

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エゼクターは,動作流体の膨張過程において不可逆損失として熱エネルギーに変換されてしまう力学的エネルギーを回収することができる.このため,吸収式冷凍機に用いられているいくつかの膨張弁のかわりにエゼクターを採用し,この力学的エネルギーを吸収器内圧力の上昇に用いることで冷凍機の大幅な効率向上が可能である.そこで,本研究では,シミュレーションによりエゼクターの特性解析ならびにエゼクターを吸収冷凍機に組み入れた場合の性能を評価することを目的とする.まず,エゼクターならびに吸収式冷凍機のシミュレーションモデルを構築した.ここでは,エゼクターを駆動流ノズル,吸引流ノズル,混合部,ディフューザーからなるシステムと見なし,それぞれの要素を連続方程式,エネルギー方程式,断熱効率からなる数式モデルで表す.そして,それぞれのモデルを接続することによりエゼクター全体のモデルを構築した.同様の手法で,吸収式冷凍機全体のモデルも構築した.その結果,まず,エゼクターの特性として排出流の排圧が最大となる最適な混合部入口圧力が存在することが明らかとなった.この点では,エゼクター内でのエントロピー生成が最小となる.また,水-アンモニアを作動媒体とする吸収式冷凍機において冷凍機の蒸発温度が-10℃の場合には約15%もの性能向上が見込めることがわかった.