CN100412466C - 吸收式冷冻机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种效率更高的、紧凑的、将60～70℃程度的温水作为热源的吸收式冷冻机。它设有：再生器(G)、冷凝器(C)、吸收器(A)、蒸发器(E)、辅助再生器(GX)和辅助吸收器(AX)，其中，由(GX)将来自上述(G)的浓溶液加热而进一步浓缩，由(AX)将来自(A)的稀溶液冷却，并且吸收来自(GX)的制冷剂蒸气，而且设置在从(GX)导入到(A)的浓溶液和从(AX)输送到(G)的稀溶液之间进行热交换的低温侧热交换器XL；并且设置高压侧热交换器(XH)，通过从(G)导入到(GX)的浓溶液对从上述(XL)输出的、被输送的(G)的稀溶液进行加热。

Description

吸收式冷冻机

技术领域

本发明涉及吸收式冷冻机，特别是将发动机的冷却余热(水套的温水)、工厂生产过程的冷却余热、从锅炉废气中回收的温水余热等温度比较低的温水，譬如，将温度是60～70℃程度的温水作为热源的吸收式冷冻机。

背景技术

虽然在现实生活中发动机的冷却余热(水套的温水)、工厂生产过程的冷却余热等温度是60～70℃程度的比较低温的余热大量存在，但由于这些余热的温度比较低，因而对其很少加以利用，大多是直接或借助冷却塔而间接地将其废弃。

将排出的温水用作加热的热源、制造冷水的吸收式冷冻机是已知的。图14以将冷却塔形成的30～31℃程度的冷却水作为冷却源来制作空调用的7℃程度的冷却水为例，示出了在持续过程曲线图上描述的单效用吸收循环周期。

由蒸发器E使制冷剂蒸发，如图中的E-A之间的虚线所示地移动，在吸收器A中被吸收。浓度降低了的稀溶液在再生器G中，通过来自外部的热源而被加热，放出与蒸发器蒸发的制冷剂同量的制冷剂蒸气，经浓缩而返回到吸收器A。这时，利用了用于热回收的热交换器X(在浓溶液侧X2和稀溶液侧X1处进行热交换)。使得由再生器G产生的制冷剂蒸气如图中的G-C之间的虚线所示地移动，由冷凝器C凝结，形成制冷剂液体。该制冷剂液体从冷凝器C返回到蒸发器E。

当蒸发温度为5℃、吸收器出口温度为35℃、凝结温度为35℃的程度时，再生器的溶液温度是69～74℃的程度，构成加热的热源的温水入口温度就必需是75℃的程度。

即，在单效用吸收式冷冻机中，将65～70℃的温水作为加热的热源，则温度过低，不能制造7℃程度的冷水。

而且，市场上有一种二级浓缩型的吸收式冷冻机，它是能将60～65℃左右的排出的温水作为加热的热源，将由冷却塔形成的30～31℃程度的冷却水作为冷却源而制造空调用的10℃以下冷水的冷冻机。

图15示出了在持续过程曲线图上描述的二级浓缩型吸收循环周期中，两个再生器GL、GH具有大致相同的面积、两个吸收器AL、AH也具有大致相同的面积的情况下的例子，即，一般面积关系的循环周期的例子。

由蒸发器E使制冷剂蒸发，如图中的E-AL之间的虚线所示地移动，在吸收器AL中被吸收。

浓度降低了的稀溶液，在低压再生器GL中，由来自外部的热源进行加热，放出与蒸发器所蒸发的制冷剂同量的制冷剂蒸气，经浓缩而返回到吸收器AL。这时，利用了用于热回收的低温侧热交换器XL(在浓溶液侧XL2和稀溶液侧XL1处进行热交换)。

另一方面，由低压再生器GL产生的制冷剂蒸气，如图中的GL-AH之间的虚线所示地移动，在高压吸收器AH中被吸收。由高压吸收器AH使浓度降低了的稀溶液在高压再生器GH中通过来自外部的热源进行加热，放出与低压再生器GL所产生的制冷剂同量的、即与蒸发器E所蒸发的制冷剂同量的制冷剂蒸气，经浓缩而返回到吸收器AH。利用了用于溶液的热回收的高温侧热交换器XH(在浓溶液侧XH2和稀溶液侧XH1处进行热交换)。

使由高压再生器GH所产生的制冷剂蒸气如图中的GH-C之间的虚线所示地移动，由冷凝器C凝结，形成制冷剂液体，该制冷剂液体从冷凝器C返回到蒸发器E。

如上所述，二级浓缩型吸收式冷冻机的构成设备较多，装置较庞大，而且必需用高压再生器GH和低压再生器GL二次产生与蒸发器E所产生的制冷剂蒸气同量的制冷剂蒸气，使热效率降低到通常的单效用型吸收式冷冻机的一半以下，因而是实际中很少被采用的冷冻机。

而且，虽然有一种作为将65℃左右的排出温水作为加热的热源就能运转的冷冻机的吸附式冷冻机，但由于该装置比二级浓缩型吸收式冷冻机更庞大，价格更高，而且高压热效率又较低，因而几乎不能使用。

还有一种作为介于单效用型吸收式冷冻机和二级浓缩型吸收式冷冻机之间的吸收式冷冻机，该吸收式冷冻机设有高压和低压的吸收器以及再生器(图16)。在这种吸收式冷冻机中，尽管在一定程度上比上述二级浓缩型吸收式冷冻机的结构小、而且热效率也较好，但还是希望有一种热效率更好的吸收式冷冻机。

在图16中，由蒸发器E使制冷剂蒸发，如图中的E-A之间的虚线所示地移动，在吸收器A中被吸收。将浓度降低了的吸收器出口稀溶液输送到辅助吸收器AX，由该辅助吸收器AX冷却的同时，吸收来自上述辅助再生器GX的制冷剂蒸气(如图中的GX-AX之间的虚线所示地移动)。

进而，将变得稀薄的来自辅助吸收器AX的稀溶液输送到上述再生器G，在该再生器中通过来自外部的热源进行加热浓缩。使所产生的制冷剂蒸气如图中的G-C之间的虚线所示地移动，由上述冷凝器C凝结而成为制冷剂液体，该制冷剂液体从冷凝器C返回到蒸发器E。另一方面，由再生器G浓缩了的溶液在辅助再生器GX中，由外部热源再进行加热浓缩，返回到吸收器A。产生的制冷剂蒸气如图中的GX-AX之间的虚线所示地移动，在辅助吸收器AX中被吸收。

在该循环周期的溶液循环系统中，用于将溶液从吸收器A输送到压力比吸收器高的辅助吸收器AX的溶液泵，以及用于将溶液从辅助吸收器AX输送到再生器G的溶液泵是必需的，而且，为了将来自辅助吸收器AX的全部量输送到再生器G，必需进行溶液流量的平衡控制，这使系统变得复杂。

即，当从辅助吸收器输送到再生器的量过少时，溶液就会残留在辅助吸收器中，使再生器→辅助再生器→吸收器系统的溶液量变少，最终，从吸收器输送到辅助吸收器的溶液泵由于溶液量不足而引起气蚀，使其不能运转。另一方面，当从辅助吸收器输送到再生器的量过多时，由于辅助吸收器的溶液量不足，从辅助吸收器输送到再生器的溶液泵就会引起气蚀，因而就会使其不能运转。因此，必需进行控制等，使得辅助吸收器的进出的溶液流量平衡。

本发明是鉴于上述现有技术而做出的，其目的是提供一种对热交换器的设置位置进行了改善、效率更高、而且结构紧凑、能将60～70℃程度的温水作为热源的吸收式冷冻机。

发明内容

为了达到上述目的，如图1所示，本发明吸收式冷冻机设有：产生制冷剂蒸气而使溶液浓缩的再生器G；将上述产生的制冷剂蒸气凝结的冷凝器C；使上述凝结的制冷剂蒸发的蒸发器E；通过溶液将上述蒸发的制冷剂蒸气吸收的吸收器A；将来自上述再生器G的浓溶液加热而产生制冷剂蒸气并进一步浓缩的辅助再生器GX；将来自上述吸收器A的稀溶液冷却，并将由上述辅助再生器GX所产生的制冷剂蒸气吸收的辅助吸收器AX；在从上述辅助再生器GX向上述吸收器A导入的浓溶液和从上述辅助吸收器AX输送到上述再生器G的稀溶液之间进行热交换的低温侧热交换器XL；通过从上述再生器G输出导入至上述辅助再生器GX的浓溶液，对从上述低温侧热交换器XL输出并被输送到上述再生器G的稀溶液进行加热的高温侧热交换器XH。

而且，吸收式冷冻机也可以是，具有：产生制冷剂蒸气而使溶液浓缩的再生器G；将上述产生的制冷剂蒸气凝结的冷凝器C；使上述凝结了的制冷剂蒸发的蒸发器E；通过溶液将上述蒸发了的制冷剂蒸气吸收的吸收器A；将来自上述再生器G的浓溶液加热而产生制冷剂蒸气并进一步浓缩的辅助再生器GX；将来自上述吸收器A的稀溶液冷却，并将由上述辅助再生器GX所产生的制冷剂蒸气吸收的辅助吸收器AX；其中将上述辅助再生器GX的传热面积设定为上述再生器G的传热面积的1/3以下，将上述辅助吸收器AX的传热面积设定为上述吸收器A的传热面积的2/3以下。

而且，例如如图7所示，吸收式冷冻机也可以具有：产生制冷剂蒸气而使溶液浓缩的再生器G；将上述产生的制冷剂蒸气凝结的冷凝器C；使上述凝结了的制冷剂蒸发的蒸发器E；通过溶液将上述蒸发的制冷剂蒸气吸收的吸收器A；将来自上述再生器G的浓溶液加热而产生制冷剂蒸气，并进一步浓缩的辅助再生器GX；将来自上述吸收器A的稀溶液冷却，并将上述辅助再生器GX所产生的制冷剂蒸气吸收的辅助吸收器AX；上述溶液从上述吸收器A按照提及的顺序经过上述辅助吸收器AX、上述再生器G、上述辅助再生器GX而到达上述吸收器A的循环路径1、2、3、4；对上述辅助再生器GX的传热能力进行调整的机构VGH、VGS和对上述辅助吸收器AX的传热能力进行调整的机构VAW、VAS中的至少一方的机构。

而且，例如如图9所示，吸收式冷冻机也可以具有：产生制冷剂蒸气而使溶液浓缩的再生器G；将上述产生的制冷剂蒸气凝结的冷凝器C；使上述凝结了的制冷剂蒸发的蒸发器E；通过溶液将上述蒸发的制冷剂蒸气吸收的吸收器A；将来自上述再生器G的浓溶液加热而产生制冷剂蒸气，并进一步浓缩的辅助再生器GX；对稀溶液进行冷却，并且吸收由上述辅助再生器GX所产生的制冷剂蒸气的辅助吸收器AX，其中该辅助吸收器AX被构成为将上述吸收器A出口稀溶液和该辅助吸收器AX出口稀溶液的混合稀溶液的一部分用作上述稀溶液；将上述混合稀溶液的剩余部分输送到上述再生器G的通路2；在上述通路2上，依次地通过从上述辅助再生器GX导入到上述吸收器A的浓溶液对上述混合稀溶液进行加热的低温侧热交换器XL；通过从上述再生器G导入到上述辅助再生器GX的浓溶液对上述低温侧热交换器XL输出并输送到上述再生器G的混合稀溶液进行加热的高温侧热交换器XH。

而且，例如如图5或图12所示，也可以将上述吸收器A区分成低压吸收器AL和高压吸收器AH、将上述蒸发器E区分成低压蒸发器EL和高压蒸发器EH，将冷水10首先导入到上述高压蒸发器EH，接着，将冷却了的冷水10导入到上述低压蒸发器。而且，例如如图5所示，也可以构成为，将来自上述辅助再生器GX的浓溶液首先导入到上述低压吸收器AL，吸收来自上述低压蒸发器EL的制冷剂蒸气，将由上述低压吸收器AL吸收了制冷剂蒸气的溶液导入到上述高压吸收器AH，吸收来自上述高压蒸发器EH的制冷剂蒸气，将吸收了该制冷剂蒸气的稀溶液导入到上述辅助吸收器AX；或者如图12所示，也可以构成为将来自上述再生器GX的浓溶液首先导入到上述低压吸收器AL，吸收来自上述低压蒸发器EL的制冷剂蒸气，将由上述低压吸收器AL吸收了制冷剂蒸气的溶液导入到上述高压吸收器AH，吸收来自上述高压蒸发器EH的制冷剂蒸气，将吸收了该制冷剂蒸气的上述高压吸收器AH出口稀溶液和上述辅助吸收器AX出口稀溶液的混合稀溶液的一部分输送到上述辅助吸收器AX，将剩余部分输送到上述再生器G。

本申请是基于2002年9月26日在日本申请的专利申请2002-280111号、2002年9月26日申请的专利申请2002-280112号、2003年6月11日申请的专利申请2003-166181号，这些申请的内容作为本申请的内容而形成本申请的一部分。

另外，由下面的详细说明能更完全地理解本发明。根据下面的详细说明，对本发明的应用范围会更明确。但是，详细的说明和特定的实施例只是本发明的最佳实施方式，是为了说明的目的而记载的。这是因为从这些详细的说明中，本领域的技术人员能清楚地了解在本发明的主题和权利要求的范围内的种种变更、改变的方案。

本申请人并非要向公众献上任意一个所记载的实施方式，被公开的种种变更方案、替换方案中，或许在文字上并不包含在本申请的权利要求范围内，但从相互等同的观点考虑，都应作为本发明的一部分。

附图说明

图1是表示本发明第1实施方式的吸收式冷冻机的流动结构图。

图2是图1所示溶液循环周期的持续过程曲线图。

图3是表示图1所示的GX-AX之间的制冷剂蒸气移动量与必要的温水入口温度、COP之间的关系的图表。

图4是表示图1所示的GX-AX之间的制冷剂蒸气移动量和温水入口温度的冷却水入口温度之间的关系的图表。

图5是表示本发明第2实施方式的吸收式冷冻机的流动结构图。

图6是图5所示溶液循环周期的持续过程曲线图。

图7是表示本发明第3实施方式的吸收式冷冻机的流动结构图。

图8(a)、(b)是将图7所示溶液循环周期局部变更后的持续过程曲线图。

图9是表示本发明第4实施方式的吸收式冷冻机的流动结构图。

图10是表示本发明第5实施方式的吸收式冷冻机的流动结构图。

图11是相对于图9的溶液循环周期的持续过程曲线图。

图12是表示本发明第6实施方式的吸收式冷冻机的概略结构图。

图13是相对于图12的溶液循环周期的持续过程曲线图。

图14是单效用吸收循环周期的持续过程曲线图。

图15是二级浓缩型吸收循环周期的持续过程曲线图。

图16是将公知的二级浓缩型吸收循环周期分成2个系统的循环周期加以连接的循环周期的持续过程曲线图。

具体实施方式

下面，参照附图详细地说明本发明。尽管下面所述的是表示本发明的实施方式，但本发明的范围并不局限于这些实施方式。

图1是表示本发明第1实施方式的吸收式冷冻机的流动结构图。

图1中，E是蒸发器、A是吸收器、G是再生器、C是冷凝器、AX是辅助吸收器、GX是辅助再生器、XL是低温侧热交换器、XH是高温侧热交换器、SP是溶液泵、RP是制冷剂泵、V1是三通阀、1～4是溶液流路、5是制冷剂蒸气流路、6、7是制冷剂流路、8是温水、9是冷却水、10是冷水。

在本实施方式中，蒸发器E是借助于消除器(ェリミネ一タ)而与吸收器A形成在同一个空间中。同样，再生器G借助于消除器而与冷凝器C形成在另一个同一空间中。辅助吸收器AX、辅助再生器GX、低温侧热交换器XL、高温侧热交换器XH分别形成在各自独立的罐体中。

在蒸发器E内，为了将制冷剂散布在冷水10流动的管道中，将制冷剂泵RP插入配置在使制冷剂循环的制冷剂流路7中。

辅助吸收器AX和再生器G通过溶液流路2连接着，溶液流路2用于将稀溶液从辅助吸收器AX输送到再生器G，在其途中，按照所提及的顺序配置着低温侧热交换器XL和高温侧热交换器XH，在辅助吸收器AX和低温侧热交换器XL之间插入配置着溶液泵SP。

而且，吸收器A和辅助吸收器AX通过溶液流路1连接着，溶液流路1用于将稀溶液从吸收器A输送到辅助吸收器AX。

再生器G和辅助再生器GX通过溶液流路3连接着，溶液流路3用于将浓溶液从再生器G输送到辅助吸收器GX，在溶液流路3中插入配置着高温侧热交换器XH。

辅助再生器GX和吸收器A通过溶液流路4连接着，溶液流路4用于将溶液从辅助再生器GX输送到吸收器A，在溶液流路4中插入配置着低温侧热交换器XL。

而且，辅助再生器GX和辅助吸收器AX通过制冷剂蒸气流路5连接着，制冷剂蒸气流路5用于将制冷剂蒸气从辅助再生器GX输送到辅助吸收器AX。

在冷凝器C和蒸发器E之间，设置着将制冷剂从冷凝器C输送到蒸发器E的制冷剂流路6。

从再生器G到辅助再生器GX铺设着流过温水8的温水管道81，温水8用作加热溶液的热源流体。该温水8通过温水管道81，先流入再生器G，再借助于温水管道81而流入辅助再生器GX。

在温水管道81的辅助再生器GX的出口侧上，设置着三通阀V1，用于对通过辅助再生器GX的温水量进行调节。三通阀V1也可以设置在温水管道81的辅助再生器GX的入口侧上。

作为对溶液进行冷却的冷却介质的冷却水9所流过的冷却水管道91，从吸收器A铺设到冷凝器C、然后向辅助吸收器AX铺设。冷却水9通过冷却水管道91，先流入到吸收器A，再借助于冷却水管道91流向冷凝器C，然后流入到辅助吸收器AX。

在图1所示的吸收式冷冻机中，导入到吸收器A的浓溶液被冷却水9冷却的同时，吸收来自蒸发器E的制冷剂蒸气，成为稀溶液。来自吸收器A的稀溶液从流路1被导入到辅助吸收器AX，在由冷却水进行冷却的同时，吸收由辅助再生器GX所产生的来自流路5的制冷剂蒸气，进而成为浓度更低的稀溶液。

从辅助吸收器AX排出的稀溶液由溶液泵SP升压，从流路2进入到低温侧热交换器XL，在低温侧热交换器XL中，与来自辅助再生器GX的通过流路4而流向吸收器A的浓溶液进行热交换，稀溶液温度上升，另一方面，浓溶液的温度下降。接着，在高温侧热交换器XH中，稀溶液与来自再生器G的流向辅助再生器GX的浓溶液进行热交换，稀溶液的温度进一步上升，另一方面，浓溶液的温度下降。

在再生器G中，溶液通过作为热源的温水8而被加热，产生制冷剂蒸气而被浓缩。被浓缩了的浓溶液从流路3经过高温侧热交换器XH的加热侧而进入到辅助再生器GX，由作为热源的温水8加热而产生蒸气，进一步被浓缩，从流路4经过低温侧热交换器XL的加热侧而被导入到吸收器A，至此，完成了一轮溶液循环周期。

在蒸发器E中，制冷剂利用蒸发潜热对冷水10进行冷却，成为制冷剂蒸气，被吸收到吸收器A的溶液中。由再生器G所产生的制冷剂蒸气在冷凝器C中，由冷却水9冷却，成为制冷剂液体而从流路6被导入到蒸发器E。

相对于以往的将二级浓缩型吸收循环周期分成2个系统(图15)的循环周期，上述溶液循环周期是在1个系统中进行循环的循环周期，而且由辅助再生器GX所加热的浓溶液的热能，在从辅助吸收器A流向再生器G的稀溶液中被回收，而由再生器G所加热的浓溶液的热能在上述的稀溶液中被进一步热回收。

下面，使用图2的持续过程曲线图上的循环周期进行说明。

与图1相对的溶液循环周期被表示在图2的持续过程曲线图上。

本实施方式为了使必要的温水温度下降，利用辅助再生器GX和辅助吸收器AX使循环周期浓度发生变化。如果通过对应的温水温度来设定辅助再生器GX和辅助吸收器AX的传热面积也是可以的。图2所示的是辅助再生器GX的传热面积约为再生器G的传热面积的5％，辅助吸收器AX的传热面积约为吸收器A的传热面积的20％时的例子。

在辅助再生器GX中，由于热源温度和溶液温度相差较大，因而将辅助再生器GX的传热面积缩小。而且，根据该温度关系，使作为热源的温水高温侧被导入到再生器G的入口，再生器G的出口的低温侧为辅助再生器GX，最好使温水先导入再生器G，接着导入辅助再生器GX。

由蒸发器E使制冷剂蒸发，如图2中的E-A之间的虚线所示地移动，在吸收器A中被吸收。

从吸收器A排出的溶液以原有的温度、浓度流入到辅助吸收器AX中，吸收由辅助再生器GX所产生的从图2中的GX移动到AX的制冷剂蒸气，并变成浓度更低的稀溶液。该稀溶液通过低温侧热交换器XL的被加热侧XL1，通过从辅助再生器GX经过低温侧热交换器的加热侧XL2而被导入到吸收器A中的浓溶液而被加热。该稀溶液进一步通过高温侧热交换器XH的被加热侧XH1，通过从再生器G经过高温侧热交换器XH的加热侧XH2而被导入到辅助再生器GX中的浓溶液而被加热之后，流入到再生器G。在再生器G中，放出由吸收器A吸收的制冷剂量的制冷剂蒸气，成为浓溶液，经过高温侧热交换器XH的加热侧XH2而流入到辅助再生器GX中，被外部热源加热，放出与辅助吸收器AX所吸收的制冷剂量相当的部分，进一步被浓缩之后，经过低温侧热交换器XL的加热侧XL2而流入到吸收器A中。

这样，在本实施方式中，从辅助再生器GX流向吸收器A的浓溶液的潜势热，不是回收到从吸收器A流向辅助吸收器AX的稀溶液中、而是回收到从辅助吸收器AX流向再生器G的稀溶液中，而且还对从再生器G流向辅助再生器GX的浓溶液的潜势热进行回收。通过该热回收，能使流入到再生器G的溶液温度提高，能减少在再生器G上加热溶液所必需的热量，而且，还能使经过高温侧热交换器加热侧XH2而流入到辅助再生器GX的溶液温度，与未通过低温侧热交换器被加热侧XL2对从辅助吸收器AX流向再生器G的稀溶液进行加热的情况相比升高，能减少对辅助再生器GX中的溶液进行加热所需要的热量。

图3和图4是表示辅助再生器GX-辅助吸收器AX之间的制冷剂蒸气移动量和温水入口温度之间关系的图表。

由辅助再生器GX产生、由辅助吸收器AX吸收的制冷剂蒸气量是效率比单效用吸收式冷冻机降低的部分，如果该蒸气量为零，则与单效用吸收式冷冻机相当；如果与由蒸发器E蒸发的蒸发量相同时，则变成与二级浓缩型吸收式冷冻机相当的效率。而且，通过上述由该辅助再生器GX产生、由辅助吸收器AX吸收的制冷剂蒸气量，使循环周期浓度发生变化，使需要的加热热源温度发生变化。图3是表示该关系的图。该图将辅助再生器GX的传热面积取成大约是再生器G的传热面积的15％，将辅助吸收器AX的传热面积取成约是吸收器A的传热面积的50％，对再生器G的传热能力施加了限制而使制冷剂蒸气量发生变化。

如果热源温度是例如65～70℃的程度，在辅助再生器GX-辅助吸收器AX之间移动的制冷剂蒸气量是由蒸发器蒸发的量的一半程度就可以，因此，在用该条件对吸收式冷冻机进行设计时，将辅助再生器GX、辅助吸收器AX的大小分别取成再生器G、吸收器A的一半以下就可以，能形成比二级浓缩型吸收式冷冻机的情况还紧凑，而且能使效率提高。

将辅助再生器GX的传热面积取成是再生器G的传热面积的1/3、特别是取到约20％，将辅助吸收器AX的传热面积取成是吸收器A的传热面积的2/3、特别是取到约60％的程度，这使得吸收器出口浓度比再生器出口浓度低，效率也比循环周期被分离了的完全的二级浓缩型吸收式冷冻机好得多。

当使冷却水温度降低时，得到相同的冷水温度所需要的溶液浓度降低，溶液浓缩所需要的热源温度降低。图4表示在冷却水温度发生变化时所需要的温水温度。因此，即使能供给的热源温度是相同的，在冷却水温度降低的情况下，也能使辅助再生器GX所产生的由辅助吸收器A吸收的制冷剂蒸气量减少，能使效率提高。

如果设置例如如图1所示的三通阀V1用于对导入到辅助再生器GX中的温水量进行调节，则由辅助再生器GX所产生的、由辅助吸收器AX吸收的制冷剂蒸气量是可以调节的。此外，也可以将流向辅助再生器GX的溶液流量的一部分～全部加以旁路，使产生的蒸气量有所变化，或者将流向辅助吸收器AX的溶液流量的一部分～全部加以旁路，使吸收的蒸气量有所变化。还可以使流向辅助吸收器AX的冷却水流量有所变化。

在本实施方式中，借助对辅助再生器GX所产生的、由辅助吸收器AX吸收的制冷剂蒸气量的调节，能使从二级浓缩型吸收循环周期到单效用吸收循环周期的效率连续地变化，在温水温度上升的情况下，或者冷却水温度降低等情况下，能有效地利用这些措施，使效率提高。

图5是表示本发明第2实施方式的吸收式冷冻机的流动结构图。

图5中，与图1相同的符号具有相同的含义，图5中，为了利用冷水的出入口温度之差，使效率进一步提高，将上述吸收式冷冻机的吸收器A区分成低压吸收器AL和高压吸收器AH；将蒸发器E区分成低压蒸发器EL和高压蒸发器EH。低压吸收器AL和低压蒸发器EL借助于消除器而形成在同一空间中；而高压吸收器AH和高压蒸发器EH借助于消除器形成在另一个同一空间中。

冷却水管道91是铺设成并排地流入到低压吸收器AL和高压吸收器AH中，冷水管道10a被串联地铺设成按照所提及的顺序从高压蒸发器EH流入到低压蒸发器EL。

而且，溶液流路4是铺设成从辅助再生器GX经过低温侧热交换器XL而到达低压吸收器AL。接着，铺设成使得溶液从低压吸收器AL导入到高压吸收器AH。

在本实施方式中，冷水10首先被导入到高压蒸发器EH，接着，将被冷却的冷水10导入到低压蒸发器EL，并且，来自辅助再生器GX的浓溶液首先被导入到低压吸收器AL，使来自低压蒸发器EL的制冷剂蒸气被吸收，将由低压吸收器AL吸收了制冷剂蒸气的溶液导入到高压吸收器AH，使来自高压蒸发器EH的制冷剂蒸气被吸收。

由高压吸收器AH吸收了制冷剂蒸气的溶液，从流路1通过辅助吸收器AX，从流路2经过低温侧热交换器XL、高温侧热交换器XH而输送到再生器G，由再生器G浓缩了的溶液，从流路3经过高温侧热交换器XH导入到辅助再生器GX，再从流路4经过低温侧热交换器XL而导入到低压吸收器AL。

图6在持续过程曲线图上示出了相对于图5的溶液循环周期。高压蒸发器EH的饱和温度增高，高压吸收器AH放出的稀溶液浓度降低。

这样，能减少用辅助吸收器AX使浓度进一步下降所需要的制冷剂量，与图1所示的情况相比较能使效率提高。

图7是表示本发明第3实施方式的吸收式冷冻机的流动结构图。

在图7中，与图1说明的第1实施方式的不同点在于，设有流量调节阀VGH、VGS、VAW、VAS。在本实施方式中，这些构件是三通阀。

流量调节阀VGH与第1实施方式中说明的三通阀V1同样地配置在温水管道81上。

流量调节阀VGS是配置在连接高温侧热交换器XH和辅助再生器GX的溶液流路3上，三通阀VGS的1个口与连接着辅助再生器GX和低温侧热交换器XL的溶液流路4连接。

流量调节阀VAW是设置在冷却水管道91的辅助吸收器AX的出口侧。三通阀VAW也可以设置在冷却水管道91的辅助吸收器AX的入口侧。

流量调节阀VAS是配置在连接吸收器A和辅助吸收器AX的溶液流路1上，三通阀VAS的1个口连接在溶液流路2的辅助吸收器AX和溶液泵SP之间，该溶液流路2连接着辅助吸收器AX和低温侧热交换器XL。

本实施方式的持续过程循环周期与图1说明的持续过程循环周期相同。

图8表示第3实施方式的变型例的持续过程循环周期。如图8(a)所示，虽然牺牲了一些效率，但省略了低温侧热交换器XL，能使结构更加紧凑。另外，如图8(b)所示，也可以使低温侧热交换器XL的被加热侧XL1为从吸收器流向辅助吸收器的稀溶液。

辅助再生器GX-辅助吸收器AX之间的制冷剂蒸气移动量和温水入口温度的关系如第1实施方式中所说明的。

而且，与第1实施方式相同，如果设置例如如图7所示的用于调节被导入到辅助再生器GX中的温水量的三通阀VGH，则由辅助再生器GX所产生的、由辅助吸收器AX吸收的制冷剂蒸气量是可以调节的。而且，通过利用图7所示的溶液阀VGS，如虚线所示地将流向辅助再生器GX的溶液流量的一部分乃至全部加以旁路，就能对产生的蒸气量进行限制，使GX-AX之间移动的制冷剂蒸气量有所变化。另外，用图7所示的冷却水阀VAW，使流向辅助吸收器AX的冷却水流量一部分或利用图7所示的溶液阀VAS，使流向辅助吸收器AX的溶液流量因一部分乃至全部被旁路而有所变化，就能对吸收的蒸气量进行限制，使GX-AX之间移动的制冷剂蒸气量有所变化。

在本实施方式中，借助对辅助再生器GX所产生的、由辅助吸收器AX吸收的制冷剂蒸气量进行调节，就能使从二级浓缩型吸收循环周期到单效用吸收循环周期的效率连续地变化，在温水温度上升的情况下或冷却水温度下降等情况下，能有效地利用这些措施而使效率提高。

图9是表示本发明第4实施方式的吸收式冷冻机的概略结构图。

如图9所示，本实施方式的冷冻机结构中含有：蒸发器E、吸收器A、再生器G、冷凝器C、辅助吸收器AX、辅助再生器GX和低温侧热交换器XL、高温侧热交换器XH。

本实施方式与第1实施方式的不同点在于，从吸收器A引出的溶液流路1a与从辅助吸收器AX引出的溶液流路2a合流之后被吸入到溶液泵SP，以及流向辅助吸收器AX的溶液流路1b是从由溶液泵SP的出口引出的溶液流路2中分支的。

在这样的结构中，被导入到吸收器A中的浓溶液在被冷却水9冷却，同时吸收来自蒸发器E的制冷剂蒸气，成为稀溶液。来自吸收器A的稀溶液与来自辅助吸收器AX的稀溶液一起由溶液泵SP升压并成为混合的状态。在将该混合稀溶液的一部分导入到辅助吸收器AX，由冷却水9进行冷却的同时吸收由辅助再生器GX所产生的制冷剂蒸气，成为浓度更低的稀溶液。

由溶液泵SP升压了的剩余部分的混合稀溶液进入到低温侧热交换器XL，在低温侧热交换器XL中，与从辅助再生器GX流向吸收器A的浓溶液进行热交换，使混合稀溶液的温度上升，另一方面，浓溶液的温度降低。混合稀溶液随后进入到高温侧热交换器XH，在高温侧热交换器XH中与从再生器D流向辅助再生器GX的浓溶液进行热交换，混合稀溶液的温度进一步上升，另一方面，浓溶液的温度下降。在再生器G中，溶液由作为热源的温水加热，产生制冷剂蒸气而被浓缩。被浓缩了的浓溶液经过高温侧热交换器XH的加热侧而进入到辅助再生器GX，由作为热源的温水加热而产生制冷剂蒸气，进一步被浓缩，经过低温侧热交换器XL的加热侧而导入到吸收器A，完成一轮溶液循环周期。在蒸发器E中，制冷剂利用蒸发潜热而对冷水进行冷却，成为制冷剂蒸气，被吸收器A的溶液吸收。由再生器G所产生的制冷剂蒸气在冷凝器C中由冷却水9冷却，成为制冷剂而被导入到蒸发器E。

该溶液循环周期的特征在于，与以往的二级浓缩循环周期被分成2个系统(图15)的循环周期相对，该溶液循环周期是由1个系统进行循环的，而且，由辅助再生器GX加热了的浓溶液的热能回收到从辅助吸收器AX流向再生器G的稀溶液中，由再生器G加热了的浓溶液的热能回收到上述的稀溶液中。

在以往的单效用和二级浓缩型之间的循环周期中，在溶液循环系统中，吸收器出口的溶液泵和辅助吸收器出口的溶液泵是必需的，而且必需对辅助吸收器中进出的溶液流量进行平衡控制。

本实施方式的循环周期中，由于来自辅助吸收器AX的溶液并未输送到再生器G，而是从辅助吸收器AX输送到压力更低的吸收器A出口侧，因而就不需要辅助吸收器AX出口的溶液泵。

而且，只要使溶液从辅助吸收器AX出口流出就可以，即使不特别地进行流量平衡控制也不会有妨碍，能使结构紧凑。

图11是持续过程曲线图上的循环周期，在持续过程曲线图上示出了相对于图9的溶液循环周期。

在辅助再生器GX-辅助吸收器AX之间的制冷剂蒸气移动量中，由辅助再生器GX所产生、由辅助吸收器AX吸收的制冷剂蒸气量是效率比单效用吸收式冷冻机低的部分，如果该蒸气量为零，则相当于单效用吸收式冷冻机的效率，如果其与蒸发器E中的蒸发量同量，则成为与二级浓缩型相当的效率。

即，由辅助再生器GX所产生、由辅助吸收器AX吸收的制冷剂蒸气量减少时，冷冻机的效率上升。但是，由于在冷却水温度高时，辅助吸收器出口的溶液温度变高，而且，凝结温度也不降低，因而再生器所需要的加热源的温度就变高。由于当冷却水温度降低时，辅助吸收器出口的溶液浓度变低，使凝结温度也降低，因而就能抑制再生器所需要的加热源温度。以冷却水温度或与冷却水温度相当的物理量为基础，对由辅助再生器GX所产生的由辅助吸收器AX吸收的制冷剂蒸气量进行控制也是可以的。

图10的概略结构图中示出了作为图9的改良例子的第5实施方式。本实施方式的吸收式冷冻机具有对由辅助再生器GX所产生的由辅助吸收器AX吸收的制冷剂蒸气量进行调节的方法。

在本实施方式中，具有：在辅助再生器GX上的加热量调节(向GX的加热源导入量调节＝图10的GX入口三通阀VA，或向GX的溶液散布量调节＝图10的VB)或在辅助吸收器AX上的吸收能力调节(向AX的冷却水流量调节＝图10的VC，或向AX的溶液散布量调节＝图10的VD)。

图中，阀VA是与第1实施方式所述的三通阀V1同样地配置在温水管道81上。

三通阀VD是配置在从溶液泵SP流向辅助吸收器AX的溶液流路1b上，三通阀VD的1个口与辅助吸收器AX连接着。三通阀VD的1个口也可以不连接至辅助吸收器AX，而是与溶液泵SP的吸入侧，即，溶液流路2a或溶液流路1a相连接。

三通阀VC是设置在冷却水管道的辅助吸收器AX的出口侧。三通阀VC也可以设置在冷却水管道的辅助吸收器AX的入口侧。

三通阀VB是配置在连接高温侧热交换器XH和辅助再生器GX的溶液流路3上，三通阀VB的1个口与溶液流路4连接，该溶液流路4将辅助再生器GX和低温侧热交换器XL相连接。

在本实施方式中，在将辅助再生器GX所产生的由辅助吸收器AX吸收的制冷剂蒸气量减少时，辅助再生器GX所需要的热源热量较少，需要的温度也降低。另一方面，再生器G需要的热源温度仍然是高的。最好，先将热源流体导入到再生器G，接着导入到辅助再生器GX。即，由于将高的热源温度利用在再生器G一侧，因而就容易使效率提高。

在由辅助再生器GX产生的由辅助吸收器AX吸收的制冷剂蒸气量增大时，热源热量增大，热源出口温度降低。另一方面，在该制冷剂蒸气量减少时，热源热量减少，热源出口温度上升。因此，最好是在上述调节端，以将热源温度(热源出口温度)作为目标值的方式，对辅助再生器GX所产生的由辅助吸收器AX吸收的制冷剂蒸气量的控制进行调节。

由于热源在吸收式冷冻机和热发生源处进行循环的情况下，在热源出口温度降低时，热源入口温度也降低，因而可以不取热源出口温度、而是将热源入口温度作为目标值，热源的检测位置可以不特别指定。一般是取热源出口温度或热源入口温度。

图12是表示本发明第6实施方式的吸收式冷冻机的概略结构图。本实施方式可以称为是第4实施方式的变型例。

如图12所示，与第2实施方式同样地，为了利用冷水的出入口温差，进一步提高效率，将上述吸收式冷冻机的吸收器A区分成低压吸收器AL和高压吸收器AH，将蒸发器E区分成低压蒸发器EL和高压蒸发器EH，冷水首先被导入到高压蒸发器EH，接着，将冷却了的冷水导入到低压蒸发器EL，并且将来自辅助再生器GX的浓溶液先导入到低压吸收器AL，吸收来自低压蒸发器EL的制冷剂蒸气，将由低压吸收器AL吸收了制冷剂蒸气的溶液导入到高压吸收器AH，吸收来自高压蒸发器EH的制冷剂蒸气。

图13是相对于图12的溶液循环周期的持续过程曲线图，高压蒸发器EH的饱和温度变高，高压吸收器AH输出的稀溶液浓度变低。由此，可以减少由辅助吸收器AX使浓度进一步下降所必需的量，与图9所示的场合相比能使效率提高。

尽管冷却水的流动是在冷却水导入口进行分支，一方的流动是冷凝器→吸收式冷冻机，另一方是流入到辅助吸收器，但是最好，使需要的温水温度降低。

如上所述，本发明的实施方式的吸收式冷冻机设有：再生器、冷凝器、吸收器、蒸发器、辅助再生器和辅助吸收器，其中，通过上述辅助再生器将来自上述再生器的浓溶液加热产生制冷剂蒸气而进一步浓缩，通过上述辅助吸收器将来自上述吸收器的稀溶液进行冷却，并且吸收来自上述辅助再生器输出的制冷剂蒸气，而且，设置用于在从上述辅助再生器导入到上述吸收器的浓溶液和从上述辅助吸收器输送到再生器的稀溶液之间进行热交换的低温侧热交换器，进一步，设置高压侧热交换器，用于通过从上述再生器导入到辅助再生器的浓溶液对从上述低温侧热交换器放出的被输送的再生器的稀溶液进行加热。

另外，可以将上述吸收式冷冻机可以构成为，将吸收器区分成低压吸收器和高压吸收器；将上述蒸发器区分成低压蒸发器和高压蒸发器，冷水首先被导入到高压蒸发器，接着，将被冷却了的冷水导入到低压蒸发器，而且来自上述辅助再生器的浓溶液首先被导入到低压吸收器，吸收来自低压蒸发器的制冷剂蒸气，将由低压吸收器吸收了制冷剂蒸气的溶液导入到高压吸收器，吸收来自高压蒸发器的制冷剂蒸气，将该稀溶液导入到上述辅助吸收器。

本发明另一个实施方式的吸收式冷冻机设有：再生器、冷凝器、吸收器、蒸发器、辅助再生器和辅助吸收器，其中，通过上述辅助再生器将来自上述再生器的浓溶液加热使其产生制冷剂蒸气冷却而进一步浓缩；通过上述辅助吸收器对来自上述吸收器的稀溶液进行冷却，并且吸收来自上述辅助再生器的制冷剂蒸气，而且，将上述辅助再生器的传热面积设定为上述再生器的传热面积的1/3以下，将上述辅助吸收器的传热面积设定为上述吸收器的传热面积的2/3以下时较好。

在这些吸收式冷冻机中，可以构成为，热源流体首先被导入到再生器，接着导入到辅助再生器。

本发明的另一个实施方式的吸收式冷冻机设有：再生器、冷凝器、吸收器、蒸发器、辅助再生器和辅助吸收器，还具有吸收溶液从吸收器经过辅助吸收器→再生器→辅助再生器而到达吸收器的循环路径；设置对上述辅助再生器的传热能力进行调整的机构和/或对上述辅助吸收器的传热能力进行调整的机构也是可以的。

而且，在上述吸收式冷冻机中，可以构成为，将上述吸收器区分成低压吸收器和高压吸收器，将上述蒸发器区分成低压蒸发器和高压蒸发器，冷水首先被导入到高压蒸发器，接着，将被冷却了的冷水导入到低压蒸发器，而且将来自再生器和辅助再生器的浓溶液先导入到低压吸收器，吸收来自低压蒸发器的制冷剂蒸气，将通过低压吸收器吸收了制冷剂蒸气的溶液导入到高压吸收器，吸收来自高压蒸发器的制冷剂蒸气，将该稀溶液导入到上述辅助再生器。当形成这样的结构时，能使上述吸收式冷冻机的效率进一步提高。

对上述辅助再生器的传热能力进行调整的机构可以是将该辅助再生器旁路和/或对通过的温水流量进行调节的温水流量调节阀，或者是将上述辅助再生器的传热部旁路和/或对通过的溶液流量进行调节的溶液流量调节阀。

而且，对上述辅助吸收器的传热能力进行调整的机构可以是将该辅助吸收器旁路和/或对通过的冷却水流量进行调节的冷却水流量调节阀，或者是将上述辅助吸收器的传热部旁路和/或对通过的溶液流量进行调节的溶液流量调节阀。

进一步，对上述辅助再生器的传热能力进行调整的机构和/或对辅助吸收器的传热能力进行调整的机构可以具有控制机构，该控制机构根据作为热源的温水温度或再生器溶液温度而进行调节。

本发明的再一个实施方式的吸收式冷冻机设有：再生器、冷凝器、吸收器、蒸发器、辅助再生器和辅助吸收器，其中，通过上述辅助再生器对来自上述再生器的浓溶液进行加热产生制冷剂蒸气而进一步浓缩，通过上述辅助吸收器，利用上述吸收器出口稀溶液和辅助吸收器出口稀溶液的混合稀溶液的一部分对上述产生的制冷剂蒸气进行冷却，并且进行吸收，而且，具有将上述混合稀溶液的剩余部分输送到上述再生器的通路，在该通路上依次地设有：通过从上述辅助再生器导入到上述吸收器的浓溶液对该混合稀溶液进行加热的低温侧热交换器，通过从上述再生器导入到上述辅助再生器的浓溶液对该低温侧热交换器输出的被输送到再生器的混合稀溶液进行加热的高温侧热交换器。

而且。在上述吸收式冷冻机中，为了利用冷水的出入口温差进一步提高效率，还可以构成为，将上述吸收式冷冻机的吸收器区分成低压吸收器和高压吸收器，将蒸发器区分成低压蒸发器和高压蒸发器，冷水被首先导入到高压蒸发器，接着将被冷却了的冷水导入到低压蒸发器，而且先将来自再生器的浓溶液导入到低压吸收器，吸收来自低压蒸发器的制冷剂蒸气，将通过低压吸收器吸收了制冷剂蒸气的溶液导入到高压吸收器，吸收来自高压蒸发器的制冷剂蒸气，将通过高压吸收器吸收了制冷剂蒸气的稀溶液和来自辅助吸收器的稀溶液混合，形成混合稀溶液，将该混合稀溶液的一部分导入到辅助吸收器，将剩余部分导入到再生器。

本发明在产业上的利用可能性在于，如果采用本发明，借助如上所述的结构，能形成将60～70℃程度的温水作为热源的吸收式冷冻机，虽然比单效用吸收冷冻机差，但能形成效率比二级浓缩型吸收式冷冻机高的吸收式冷冻机，而且能有效地利用因外界大气条件的关系而使冷却水温度降低，即，随着冷却水温降低，能使效率上升，根据温度条件，能以与单效用相同的效率进行运转。

Claims (8)

1. 吸收式冷冻机，其特征在于，具有：

产生制冷剂蒸气而使溶液浓缩的再生器；

将上述产生的制冷剂蒸气凝结的冷凝器；

使上述凝结的制冷剂蒸发的蒸发器；

用溶液将上述蒸发的制冷剂蒸气吸收的吸收器；

将来自上述再生器的浓溶液加热而产生制冷剂蒸气，进行进一步浓缩的辅助再生器；

将来自上述吸收器的稀溶液冷却，并使得由上述辅助再生器所产生的制冷剂蒸气被吸收的辅助吸收器；

在从上述辅助再生器向上述吸收器导入的浓溶液和从上述辅助吸收器输送到上述再生器的稀溶液之间进行热交换的低温侧热交换器；以及

用从上述再生器被导入到上述辅助再生器的浓溶液，对从上述低温侧热交换器输出并输送到上述再生器的稀溶液进行加热的高温侧热交换器。

2. 如权利要求1所述的吸收式冷冻机，其特征在于，

上述辅助再生器的传热面积为上述再生器的传热面积的1/3以下，上述辅助吸收器的传热面积为上述吸收器的传热面积的2/3以下。

3. 如权利要求1～2中的任意一项所述的吸收式冷冻机，其特征在于，将上述吸收器区分成低压吸收器和高压吸收器，将上述蒸发器区分成低压蒸发器和高压蒸发器，将冷水先导入到上述高压蒸发器，接着，将被冷却了的冷水导入到上述低压蒸发器，而且，将来自上述辅助再生器的浓溶液先导入到上述低压吸收器，使来自上述低压蒸发器的制冷剂蒸气被吸收，将由上述低压吸收器吸收了制冷剂蒸气的溶液导入到上述高压吸收器，使来自上述高压蒸发器的制冷剂蒸气被吸收，将吸收了该制冷剂蒸气的稀溶液导入到上述辅助吸收器。

4. 吸收式冷冻机，其特征在于，具有：

产生制冷剂蒸气而使溶液浓缩的再生器；

将上述产生的制冷剂蒸气凝结的冷凝器；

使上述凝结的制冷剂蒸发的蒸发器；

用溶液将上述蒸发的制冷剂蒸气吸收的吸收器；

将来自上述再生器的浓溶液加热而产生制冷剂蒸气，进行进一步浓缩的辅助再生器；

将稀溶液冷却，并使得由上述辅助再生器所产生的制冷剂蒸气被吸收的辅助吸收器，该辅助吸收器被构成为利用上述吸收器出口稀溶液和该辅助吸收器出口稀溶液的混合稀溶液的一部分作为上述稀溶液；

将上述混合稀溶液的剩余部分输送到上述再生器的通路；

在上述通路中，依次地用从上述辅助再生器导入到上述吸收器的浓溶液对上述混合稀溶液进行加热的低温侧热交换器；以及

用从上述再生器导入到上述辅助再生器的浓溶液对上述低温侧热交换器输出并输送到上述再生器的混合稀溶液进行加热的高温侧热交换器。

5. 如权利要求4所述的吸收式冷冻机，其特征在于，将上述吸收器区分成低压吸收器和高压吸收器，将上述蒸发器区分成低压蒸发器和高压蒸发器，将冷水先导入到上述高压蒸发器，接着，将被冷却了的冷水导入到上述低压蒸发器，而且将来自上述再生器的浓溶液先导入到上述低压吸收器，使来自上述低压蒸发器的制冷剂蒸气被吸收，将由上述低压吸收器吸收了制冷剂蒸气的溶液导入到上述高压吸收器，使来自上述高压蒸发器的制冷剂蒸气被吸收，将吸收了该制冷剂蒸气的上述高压吸收器出口稀溶液和上述辅助吸收器出口稀溶液的混合稀溶液的一部分导入到上述辅助吸收器，将剩余部分输送到上述再生器。

6. 如权利要求1、2、4、5中的任意一项所述的吸收式冷冻机，其特征在于，对上述溶液进行加热的热源液体先导入到上述再生器，接着，导入到上述辅助再生器。

7. 如权利要求1～2中的任意一项所述的吸收式冷冻机，其特征在于，将上述吸收器区分成低压吸收器和高压吸收器，将上述蒸发器区分成低压蒸发器和高压蒸发器，冷水首先被导入到上述高压蒸发器，被冷却了的冷水随后被导入到上述低压蒸发器，并且，将来自上述辅助再生器的浓溶液先导入到上述低压吸收器，吸收来自上述低压蒸发器的制冷剂蒸气，将通过上述低压吸收器吸收了制冷剂蒸气的溶液导入到上述高压吸收器，吸收来自上述高压蒸发器的制冷剂蒸气，将吸收了该制冷剂蒸气的稀溶液导入到上述辅助吸收器；加热上述溶液的热源液体先导入到上述再生器，随后导入到上述辅助再生器。

8. 如权利要求1、2、4、5中任意一项所述的吸收式冷冻机，其特征在于，热源为60至70℃的温水。

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