CN108139126A - 吸收式冷冻机 - Google Patents

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Abstract

提供一种吸收式冷冻机，能够在将辅助循环组合于单效用循环的结构中降低溶液保有量。吸收式冷冻机(100)具备蒸发器(1)、吸收器(9)、低压再生器(22)、高压再生器(33)、辅助吸收器(16)、辅助再生器(44)、冷凝器(41)以及溶液泵(30)。用于使溶液从高压再生器(33)流向吸收器(9)的溶液配管(49)具有与用于使来自低压再生器(22)的溶液流通的溶液配管(27)连结的汇流部(B)，溶液泵(30)设于从汇流部(B)到吸收器(9)的溶液配管(49)，高压再生器(33)的底面(101)配置于比低压再生器(22)的底面(102)高的位置。

Description

吸收式冷冻机
技术领域
本发明涉及吸收式冷冻机。
背景技术
吸收式冷冻机能够进行热驱动，所以能够将作为散热所排出的温水作为驱动热源供给冷热。在再生器为一个的单效用循环中，能够将90℃左右的温水作为驱动热源供给7℃左右的冷热。另外，专利文献1记载了，作为再生器为两个的二级吸收循环的吸收式冷冻机，能够以比单效用循环的吸收式冷冻机低的温度的温水作为驱动热源来供给冷热。
另外，专利文献2记载了组合了单效用循环和辅助循环(二级吸收循环)的吸收式冷冻机。这成为串流，即在单效用循环侧设置高压再生器和低压再生器，使溶液的全部量按照吸收器、高压再生器、低压再生器、吸收器的顺序循环。另外，记载了如下结构，辅助循环侧由辅助吸收器和辅助再生器构成，辅助吸收器的气相部与低压再生器连通，辅助再生器的气相部与高压再生器和冷凝器的气相部连通。在专利文献2中，能够在一台吸收式冷冻机将驱动热源的温水用于从单效用循环的吸收冷冻机所需的温度到二级吸收循环的吸收式冷冻机所需的温度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-211979号公报(图6)
专利文献2：韩国公开专利第10-100746241号公报(图2)
发明内容
发明所要解决的课题
为了实现节能，从一个排热源产生更多的冷热量进行再利用是有效的方案。因此，作为为此的方案，例如，考虑使用90℃左右的温水作为单效用循环的吸收式冷冻机的驱动热源，将之后温度下降了的温水作为二级吸收循环的吸收式冷冻机的驱动热源使用。但是，该情况下，需要两台各自循环结构不同的吸收式冷冻机，冷水及冷却水的配管系统成为两个，因此导致配管结构复杂，设置面积增大，并且成本增加。而且，在吸收式冷冻机为两台的情况下，溶液泵、制冷剂泵的数量也大致倍增，耗电量增多，并且溶液量和制冷剂量也倍增。
另一方面，专利文献2的技术中，通过一台吸收式冷冻机成为对应于上述课题的循环。但是，在专利文献2的技术中，成为串流，即从单效用循环侧的吸收器排出的溶液的全部量流入由降膜式的热交换器构成的高压再生器，在高压再生器排出的溶液的全部量流入由降膜式的热交换器构成的低压再生器。另外，主要的构成单元成为蒸发器、吸收器、低压再生器、辅助吸收器、辅助再生器、高压再生器、冷凝器这七个，相比单效用循环增加了三个供溶液循环的构成单元，相比专利文献1的辅助循环，增加了一个供溶液循环的构成单元。因此，认为因所需的保有溶液量的增加而导致成本增加。
本发明的目的在于，得到一种吸收式冷冻机，能够在将辅助循环组合于单效用循环的结构中降低溶液保有量。
用于解决课题的方案
为了实现上述目的，本发明的一实施方式的吸收式冷冻机具备蒸发器、吸收器、低压再生器、高压再生器、辅助吸收器、辅助再生器、冷凝器以及溶液泵，上述蒸发器、上述吸收器、上述低压再生器、上述高压再生器、上述辅助吸收器以及上述辅助再生器由降膜式的热交换器构成，上述蒸发器的气相部和上述吸收器的气相部连通，上述低压再生器的气相部和上述辅助吸收器的气相部连通，上述高压再生器的气相部、上述辅助再生器的气相部以及上述冷凝器的气相部连通，用于使溶液从上述高压再生器流向上述吸收器的溶液配管具有汇流部，该汇流部与用于使来自上述低压再生器的溶液流通的溶液配管连结，上述溶液泵设于从上述汇流部到上述吸收器的上述溶液配管，上述高压再生器的底面配置于比上述低压再生器的底面高的位置。
发明效果
根据本发明，能够提供一种吸收式冷冻机，能够在将辅助循环组合于两个单效用循环的结构中降低溶液保有量。
附图说明
图1表示本发明的实施方式的吸收式冷冻机的循环系统图。
图2表示本发明的实施方式的吸收式冷冻机的杜林线图。
具体实施方式
以下，使用附图，对本发明的具体的实施例进行说明。此外，各图中，标注了相同符号的部分表示相同或相似的部分。
参照图1、2，对本发明的实施方式的吸收式冷冻机100进行说明。
图1示出了本实施方式的吸收式冷冻机100的循环系统图。
图2示出了本实施方式的吸收式冷冻机100的杜林线图。图2中，将横轴设为溶液温度，将纵轴设为压力，在由溶液的等浓度线构成的杜林线图中，示出了本发明的循环的状态。
此外，图1中的E、A、LG、HG、AA、AG、C和图2中的E、A、LG、HG、AA、AG、C表示相同的部分。
首先，对本发明的实施方式的吸收式冷冻机100的整体结构进行说明。
吸收式冷冻机100由单效用循环侧和辅助循环(二级吸收循环)侧构成，在各个循环中，溶液独立循环。单效用循环侧具备蒸发器1(E)、吸收器9(A)、低压再生器22(LG)、高压再生器33(HG)、冷凝器40(C)、低温溶液热交换器55、高温溶液热交换器56这些热交换器要素、制冷剂泵6、溶液泵14、30等。辅助循环侧具备辅助吸收器16(AA)、辅助再生器44(AG)、中温溶液热交换器57这些热交换器要素、溶液泵29、54等。
接下来，对单效用循环侧的动作进行说明。
在蒸发器1中，利用制冷剂泵6将积存于蒸发器1下部的制冷剂通过制冷剂配管7引导至喷洒装置2，且向热交换器3的传热管外喷洒。喷洒出的制冷剂被在热交换器3的传热管内流通的冷水加热而成为一部分制冷剂蒸汽，且经由消除器8引导至吸收器9。此时，利用制冷剂蒸发时的蒸发潜热冷却在热交换器3的传热管内流通的冷水。在热交换器3连接冷水配管4、5，流通用于向负载侧供给冷热的冷水。
在吸收器9中，利用低压再生器22和高压再生器33浓缩了的溶液从喷洒装置10被喷洒至热交换器11的传热管外。喷洒出的溶液吸收来自蒸发器1的制冷剂蒸汽而浓度变低后，利用设置于溶液配管15中途的溶液泵14通过低温溶液热交换器55，然后在分支点A分支，一方经由溶液配管31的流量调整阀32被引导至低压再生器22。在分支点A分支出的另一方的溶液通过高温溶液热交换器56被引导至高压再生器33。在吸收器9的热交换器11的传热管内流通冷却水，用以去除溶液吸收制冷剂蒸汽时产生的吸收热。在热交换器11连接有冷却水配管12、13。
在低压再生器22中，在吸收器9浓度变低了的溶液从喷洒装置23被喷洒至热交换器24的传热管外。喷洒出的溶液被在热交换器24的传热管内流通的热源介质加热，分离成浓缩的溶液和制冷剂蒸汽。浓缩的溶液通过溶液配管27在汇流点(汇流部)B与来自高压再生器33的溶液汇流。从浓缩的溶液分离出的制冷剂蒸汽经由消除器21被引导至辅助循环侧的辅助吸收器16。在低压再生器22的热交换器24连接有热源介质配管25、26。
在高压再生器33中，在吸收器9浓度变低且被低温溶液热交换器55和高温溶液热交换器56升温了的溶液从喷洒装置34向热交换器35的传热管外喷洒。喷洒出的溶液被在热交换器35的传热管内流通的热源介质加热，分离成浓缩的溶液和制冷剂蒸汽。浓缩的溶液通过设置于溶液配管49中途的高温溶液热交换器56被引导至汇流点B。在汇流点B汇流的来自低压再生器22和高压再生器33的被浓缩了的溶液被溶液泵30升压，且通过低温溶液热交换器55被引导至吸收器9。从在高压再生器33浓缩了的溶液分离出的制冷剂蒸汽经由导流板39被引导至冷凝器40。在高压再生器33的热交换器35连接有热源介质配管36、37。
在冷凝器40中，将从在高压再生器33和辅助再生器44浓缩了的溶液分离出的制冷剂蒸汽利用在热交换器41的传热管内流通的冷却水冷却而冷凝液化。冷凝液化得到的制冷剂通过制冷剂配管50引导至蒸发器1。在热交换器41连接冷却水配管42、43。
接下来，对辅助循环侧的动作进行说明。
在辅助吸收器16中，被辅助再生器44浓缩了的溶液从喷洒装置17被喷洒至热交换器18的传热管外。喷洒出的溶液吸收来自单效用侧循环的低压再生器22的制冷剂蒸汽，浓度变低，然后利用设置于溶液配管28中途的溶液泵29通过中温溶液热交换器57，然后被引导至高压再生器33。在辅助吸收器16的热交换器18的传热管内流通冷却水，用以去除溶液吸收制冷剂蒸汽时产生的吸收热。在热交换器18连接有冷却水配管19、20。
在辅助再生器44中，在辅助吸收器16浓度变低了的溶液从喷洒装置45被喷洒至热交换器46的传热管外。喷洒出的溶液被在热交换器46的传热管内流通的热源介质加热，分离成浓缩的溶液和制冷剂蒸汽。浓缩的溶液利用设置于溶液配管51中途的溶液泵54通过中温溶液热交换器57，被引导至辅助吸收器16。从浓缩的溶液分离出的制冷剂蒸汽经由导流板52被引导至冷凝器40。在辅助再生器44的热交换器46连接有热源介质配管47、48。
热源介质例如按照高压再生器33的热交换器35、低压再生器22的热交换器24、辅助再生器44的热交换器46的顺序通水。此时，能够如图2所示地从比高压再生器33出口的溶液温度高的温度(90℃左右)到接近辅助再生器44出口的溶液温度的温度(60℃左右)利用热源介质。
另外，采用了降膜式的热交换器，在蒸发器1中，从其上部的喷洒装置喷洒制冷剂，在吸收器9、低压再生器22、高压再生器33、辅助吸收器16以及辅助再生器44，从各热交换器上部的喷洒装置喷洒溶液。
如上所述，本实施方式的结构将单效用循环侧的低压再生器22和辅助吸收循环侧的辅助吸收器16的气相部连通，将单效用循环侧的高压再生器33以及冷凝器40和辅助吸收循环侧的辅助再生器44的气相部连通，从而组合运转单效用循环和辅助吸收循环。此外，在本实施方式中，作为溶液(吸收剂)，使用溴化锂水溶液，作为制冷剂，使用水。
另外，在本实施方式中，如图1所示，将高压再生器33的底面101配置得比低压再生器22的底面102高出高度H。高度H设定为，在运转中，从高压再生器33流出的溶液的液面形成于配管49内。由此，在运转中，无需在高压再生器33内积存溶液，能够削减溶液量和制冷剂量。
接下来，对高度H的决定方法进行说明。运转中，例如，对于低压再生器22的液面，用设置于低压再生器22内的液面传感器(未图示)检测液面高度，以若液面下降，则增大喷洒量，若液面上升，则减小喷洒量的方式控制流量调整阀32，将积存于低压再生器22内的溶液的液面高度调整在固定范围。此时，从高压再生器33流出的溶液的液面高度由在高压再生器33与低压再生器22之间产生的压力差ΔP1和包含高温溶液热交换器56内的从高压再生器33到汇流点B的配管49的压力损失ΔP2决定。从高压再生器33流出的溶液的液面高度相对于低压再生器22内的液面高度，能够低压力差ΔP1，但是也可以高出压力损失ΔP2。假设，将积存于低压再生器22内的溶液的液面高度设为200mm，当压力差ΔP1成为200mm，压力损失ΔP2成为1000mm时，能够使溶液不积存于高压再生器33内的高度H为H＞1000mm。
在此，若决定了配管49、高温溶液热交换器56的规格以及运转条件，则能够容易地求出低压再生器22内的溶液的液面高度、高压再生器33与低压再生器22的压力差ΔP1、以及包含高温溶液热交换器56内的从高压再生器33到汇流点B的配管49的压力损失ΔP2，以该结果为基础，设定从低压再生器22的底面102到高压再生器33的底面101的高度H，能够决定设备配置。
接下来，对本实施方式的作用、效果进行说明。
本实施方式的吸收式冷冻机100将吸收器9的溶液在分支点A分配到低压再生器22和高压再生器33，使来自低压再生器22和高压再生器33的溶液在汇流点B汇流，且利用溶液泵30流入吸收器9。因此，与其它要素(其它泵)不同，向溶液泵30流入来自低压再生器22和高压再生器33两个要素的溶液。
如图1所示，就其它要素而言，向溶液泵14流入来自吸收器5的溶液，向溶液泵19流入来自辅助吸收器16的溶液，向溶液泵54流入来自辅助再生器44的溶液，并且分别一对一地设有溶液罐61、62、63、64，且以在该罐积存有固定量的溶液的状态运转。这是为了在运转范围内允许因溶液的浓度变化量而引起的溶液量变化，而且使各溶液罐内的液面高度不会灵敏地变动，由此，能够确保向各溶液泵的施压压力，能够稳定地驱动各溶液泵。
另一方面，向溶液泵30流入来自高压再生器33和低压再生器22的溶液，但是为了稳定地驱动溶液泵30，溶液罐与其它要素同样地为一个便已足够，因此，采用了在低压再生器22设置溶液罐63的结构。在低压再生器22中，直至溶液泵30的溶液的压力损失比隔着高温溶液热交换器56的高压再生器33小，因此在低压再生器22设置溶液管63更具有能够将溶液泵30稳定运转所需的液面高度抑制得较低的效果。
根据以上，将高压再生器33的底面101配置于比低压再生器22的底面102高的位置，使在运转中从高压再生器33流出的溶液的液面形成于配管49内，从而形成了在高压再生器33的底部在运转中不滞留溶液的设备配置。由此，无需高压再生器33中的溶液罐，能够削减溶液量以及制冷剂量，因此，能够有助于吸收式冷冻机100的小形化以及成本降低。另外，通过削减溶液量及制冷剂量，从而保有液量的热容量能够变小，因此能够实现吸收式冷冻机100的启动特性的改善。
此外，本发明不限定于上述的实施例。本领域技术人员在本发明的范围内能够进行各种追加、变更等。
附图说明
1—蒸发器，9—吸收器，30—溶液泵，27、49—溶液配管，16—辅助吸收器，22—低压再生器，33—高压再生器，40—冷凝器，44—辅助再生器，56—高温溶液热交换器，41—冷凝器，101—高压再生器的底面，102—低压再生器的底面。

Claims (4)

1.一种吸收式冷冻机，其特征在于，
具备蒸发器、吸收器、低压再生器、高压再生器、辅助吸收器、辅助再生器、冷凝器以及溶液泵，
上述蒸发器、上述吸收器、上述低压再生器、上述高压再生器、上述辅助吸收器以及上述辅助再生器由降膜式的热交换器构成，
上述蒸发器的气相部和上述吸收器的气相部连通，
上述低压再生器的气相部和上述辅助吸收器的气相部连通，
上述高压再生器的气相部、上述辅助再生器的气相部以及上述冷凝器的气相部连通，
用于使溶液从上述高压再生器流向上述吸收器的溶液配管具有汇流部，该汇流部与用于使来自上述低压再生器的溶液流通的溶液配管连结，
上述溶液泵设于从上述汇流部到上述吸收器的上述溶液配管，
上述高压再生器的底面配置于比上述低压再生器的底面高的位置。
2.根据权利要求1所述的吸收式冷冻机，其特征在于，
上述高压再生器的上述底面相对于上述低压再生器的上述底面的位置设定为，在用于使溶液从上述高压再生器流向上述吸收器的上述溶液配管内形成从上述高压再生器流出的溶液的液面。
3.根据权利要求2所述的吸收式冷冻机，其特征在于，
上述高压再生器的上述底面的相对于上述低压再生器的上述底面的位置，是基于上述高压再生器与上述低压再生器的压力差、从上述高压再生器到上述汇流点的上述溶液配管的压力损失、以及上述低压再生器内的溶液的液面高度而设定的。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的吸收式冷冻机，其特征在于，
还具备高温溶液热交换器，该高温溶液热交换器供用于使溶液从上述高压再生器流向上述汇流部的上述溶液配管内的溶液和溶液从上述吸收器流向上述高压再生器的溶液配管内的溶液进行热交换。
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