JP2000154946A - 三重効用吸収冷凍機 - Google Patents

三重効用吸収冷凍機

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JP2000154946A
JP2000154946A JP10328892A JP32889298A JP2000154946A JP 2000154946 A JP2000154946 A JP 2000154946A JP 10328892 A JP10328892 A JP 10328892A JP 32889298 A JP32889298 A JP 32889298A JP 2000154946 A JP2000154946 A JP 2000154946A
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Japan
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absorber
temperature
cooling water
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stage
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JP10328892A
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English (en)
Inventor
Osayuki Inoue
修行 井上
Tomoyoshi Irie
智芳 入江
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Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/62Absorption based systems

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  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱量の有効利用を図り、高温再生器の溶液温
度を低下させて、腐食を軽減させることができる三重効
用吸収冷凍機を提供する。 【解決手段】 高温再生器4、中温再生器5、低温再生
器6、凝縮器3、吸収器2、蒸発器1及び熱交換器類7
〜12を主要構成機器とし、これらを溶液配管、冷媒配
管で結ぶと共に、凝縮器と吸収器に内部を冷却するため
の冷却水配管16、17が配備された三重効用吸収冷凍
機において、冷却水を、先ず凝縮器3に導き、次いで吸
収器2に導くように前記冷却水配管を接続したものであ
り、また前記吸収器及び蒸発器は、それぞれ低段と高段
との2段階に分割し、それぞれ一対として独立したシェ
ル内に設けると共に、濃溶液を先ず低段吸収器に導き、
その後、高段吸収器に導き、また、冷水は、先ず高段蒸
発器に導き、次いで低段蒸発器に導くように、それぞれ
の配管を接続することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、吸収冷凍機に係
り、特に、熱効率が良く、経済的な三重効用吸収冷凍機
に関する。
【0002】
【従来の技術】高温再生器、中温再生器、低温再生器、
凝縮器、吸収器、蒸発器及び熱交換器類を主要構成機器
とする三重効用吸収冷凍機は、一般に使用されている二
重効用に比し、効率が向上することが知られているが、
高温再生器の溶液温度が高くなりがちであり、特に吸収
溶液として、Li塩系の水溶液を用いた場合、腐食の問
題がでてくる。従来は、吸収器及び凝縮器を冷却する冷
却水を、吸収サイクルの濃度を低下させて結晶ラインか
ら遠ざけるために、先ず吸収器に導き、次いで、凝縮器
に導いていた。この場合、凝縮器に入る冷却水の温度が
高く、凝縮温度を上昇させ、これと対になる低温再生器
の溶液の沸騰温度を上昇させる。また、低温再生器の溶
液を加熱する中温再生器の露点(飽和蒸気温度)も上昇し
て、中温再生器の溶液の沸騰温度が上昇し、次いで、こ
の溶液を加熱する高温再生器の露点(飽和蒸気温度)が上
昇して、溶液の沸騰温度が大幅に上昇することになり、
前記腐食が大きな問題となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、上
記のような問題点を解決し、熱量の有効利用を図り、高
温再生器の溶液温度を低下させて、腐食を軽減させるこ
とができる三重効用吸収冷凍機を提供することを課題と
する。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、高温再生器、中温再生器、低温再生器、凝縮器、吸
収器、蒸発器及び熱交換器類を主要構成機器とし、これ
らを溶液配管、冷媒配管で結ぶと共に、凝縮器と吸収器
に内部を冷却するための冷却水配管が配備された三重効
用吸収冷凍機において、冷却水を、先ず凝縮器に導き、
次いで吸収器に導くように前記冷却水配管を接続したも
のである。前記三重効用吸収冷凍機において、吸収器及
び蒸発器は、それぞれ低段と高段との2段階に分割し、
分割したこれら各単一の吸収器と蒸発器とを、それぞれ
一対として独立したシェル内に設けると共に、濃溶液を
先ず低段吸収器に導き、その後、高段吸収器に導き、ま
た、冷水は先ず高段蒸発器に導き、次いで低段蒸発器に
導くように、それぞれの配管を接続することができ、ま
た、前記冷却水は、凝縮器から高段吸収器と低段吸収器
とに並列に導くように冷却水配管を接続することができ
る。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明によると、溶液濃度は上昇
するものの、凝縮温度が大幅に低下し、最終的には、高
温再生器の溶液温度を低下させることができる。吸収器
と凝縮器との冷却水の温度上昇を計算すると次のように
なる。 熱源から高温再生器への入熱量 QG 冷水から蒸発器への入熱量 QE 吸収器から冷却水への出熱量 QA 凝縮器から冷却水への出熱量 QC とすると、
二重効用吸収冷凍機の場合、COP=1.25程度のこ
とが多いので、COP=QE/QG=1.25のとき、
冷却水への放熱量は、QA/QE=1.25、QC/Q
E=0.55程度である。冷却水量を、16リッター/
min/USRtとすると、吸収器での冷却水温度上昇
は3.94℃、凝縮器での冷却水温度上昇ば1.73℃
となる。
【0006】三重効用にすると、COP=QE/QG=
1.8程度であり、また、冷却水への放熱量はQA/Q
E=1.25、QC/QE=0.31程度である。冷却
水量を、16リッター/min/USRtとすると、吸
収器での冷却水温度上昇は3.94で、凝縮器での冷却
水温度上昇は0.98となる。二重効用の場合、冷却水
を先ず凝縮器に通し、次いで吸収器に導くと、吸収器入
口では吸収器→凝縮器にした場合に比し、1.73℃上
昇し、希溶液濃度が約0.9wt%上昇し、濃溶液側で
の結晶に対する余裕が減少する。三重効用の場合、冷却
水を先ず、凝縮器に通し、次いで吸収器に導くと、吸収
器入口では吸収器→凝縮器にした場合に比し、0.98
℃しか上昇せず、希溶液濃度上昇も約0.5wtにとど
まり、二重効用の場合よりも安全である。また、吸収
器、蒸発器を分割するこで、高圧段側の希溶液濃度を低
下させることができ、低温再生器、中温再生器の沸騰温
度を低下させ、最終的には、高温再生器の溶液温度を低
下させることができる。
【0007】以下、図面を参照にして本発明を具体的に
説明する。図1は、本発明の吸収冷凍機の一例を示す概
略工程図である。図1において、1は蒸発器、2は吸収
器、3は凝縮器、4は高温再生器、5は中温再生器、6
は低温再生器、7、8、9は溶液熱交換器、10、1
1、12はドレン熱交換器、13は溶液ポンプ、14は
冷媒ポンプ、15は熱源配管、16、17は冷却水配
管、18は冷水配管を示す。図1を説明すると、吸収器
2からの希溶液は溶液ポンプ13により、低温熱交換器
7の被加熱側に導入し、加熱側の濃溶液と熱交換して温
度を高め、低温熱交換器7を出た後、分岐して一部の希
溶液を管23で低温再生器6に導き、残りの希溶液を中
温熱交換器8の被加熱側に導入し、加熱側の濃溶液と熱
交換して温度を高め、中温熱交換器8を出た後、分岐し
て一部の希溶液を中温再生器5に導き、残りの希溶液は
管21で高温熱交換器9の被加熱側を経由して高温再生
器4に導入する。また、高温再生器4で濃縮された濃溶
液を、管24で高温熱交換器9の加熱側を経由し、中温
再生器5で濃縮された濃溶液と共に、管25を通り中温
熱交換器8の加熱側を経由して、低温再生器6で濃縮さ
れた濃縮液と共に、低温熱交換器7の加熱側に入り、被
加熱側の希溶液を加熱し、低温熱交換器7を出た濃溶液
は、吸収器2に入る。
【0008】高温再生器4では、外部熱源15により加
熱され、溶液の濃縮が行われ、この際発生する冷媒蒸気
は、管27から中温再生器5の加熱側に導かれ、前述の
中温再生器5に導かれた希溶液を加熱濃縮し、加熱後の
冷媒蒸気は凝縮して、凝縮器3(又は、低温再生器6加
熱側)に導かれる。中温再生器5で発生した冷媒蒸気
は、管28で低温再生器6の加熱側に導かれ、前述の低
温熱交換器7の被加熱側を経由して導かれた溶液を再度
加熱濃縮し、加熱後の冷媒蒸気は凝縮して凝縮器3に導
かれる。低温再生器6で発生した冷媒蒸気は、凝縮器3
に導かれ、冷却水16により、冷却されて凝縮する。
【0009】凝縮器3の冷媒は管29より蒸発器1に導
かれ、ここで、冷水18から熱を奪い冷凍効果を発揮し
て、蒸発する。蒸発した冷媒蒸気は、吸収器2にて、溶
液に吸収される。吸収の際の吸収熱は吸収器を流れる冷
却水17により冷却される。蒸発しない冷媒は、冷媒ポ
ンプ14により管30を通り蒸発器1に循環され、ま
た、冷媒を吸収した希溶液は溶液ポンプ13で熱交換器
を通って循環される。冷却水は凝縮器3から導入し、次
いで、吸収器2に導いている。このような冷凍機におい
て、外部熱源15として蒸気を用いた場合は、高温再生
器4を加熱してドレンになった蒸気熱源を管32から引
き出し、高温熱交換器9を出た希溶液の加熱用に設けた
高温ドレン熱交換器10として用い、次で、10を出
た、ドレンは、中温熱交換器8と中温再生器5との間に
設けた中温ドレン熱交換器11に入り、更に11を出た
ドレンは、低温熱交換器7と分岐点との間に設けた低温
ドレン熱交換器12に入って希溶液の加熱に用いられ
て、十分に排熱回収をしたのち、排出される。この際、
高温ドレン熱交換器等を用いず、中温ドレン熱交換器以
下で熱回収することもある。
【0010】図2は、吸収器2及び蒸発器1をそれぞれ
低段と高段の2段階に分割し、分割したこれら各単一の
吸収器2'、2”、蒸発器1'、1”とを、それぞれ一対
として独立したシェル内に設けると共に、濃溶液を先ず
低段吸収器2'に導き、その後、高段吸収器2”に導
き、冷水は先ず、高段蒸発器1”に導き、次いで低段蒸
発器1'に導き、凝縮器を出た冷却水は、高段吸収器
2”と低段吸収器2'とに並列に導くようにしたもので
ある。それ以外は、図1と同様である。図3に本発明の
冷凍サイクル図(図2に対応)を実線で示し、従来の蒸
発器/吸収器が一対で冷却水を吸収器に導入し、次いで
凝縮器に導く場合のサイクルを破線で示す。 (冷水条件:入口13℃、出口7℃、冷却水入口31℃
の場合のサイクル列)
【0011】本発明の冷凍サイクルは、 高段蒸発器の蒸発温度:8.5℃、 高段吸収器の溶液出口温度:37.0℃、希溶液濃度:54.2wt% 低段蒸発器の蒸発温度:5.5℃、低段吸収器の溶液出口温度:37.0℃ 凝縮温度:33.0℃、 低温再生器溶液出口温度:70.9℃ 中温再生器露点:73.9℃、 中温再生器溶液出口温度:118.0℃ 高温再生器露点:120.7℃、 高温再生器溶液出口温度:171.9℃ 高温再生器圧カ:2.07kg/cm2
【0012】これに対し、従来方式のサイクルでは、 蒸発器の蒸発温度:5.5℃、 収収器の溶液出口温度:36.6℃、 希溶液濃度: 55.5wt% 凝縮温度: 37.0℃、 低温再生器溶液出口温度:78.3℃ 中温再生器露点:81.2℃、 中温再生器溶液出口温度:129.4℃ 高温再生器露点:132.0℃、 高温再生器溶液出口温度:188.3℃ 高温再生器圧力:2.92kg/cm2A このように、吸収器/蒸発器を二段にしたことで、吸収
器を出る希溶液濃度が低下し、低温再生器、中温再生器
の沸騰温度を低下させ、冷却水の流し方の効果もあっ
て、同一運転条件であっても、高温再生器の溶液温度、
冷媒蒸気の露点を大幅に下げることができる。
【0013】なお、冷却水の流し方を凝縮器、次いで吸
収器に流す方式だけの場合、 蒸発器の蒸発温度:5.5℃、 吸収器の溶液出口温度:37.0℃ 希溶液濃度: 56.0wt% 凝縮温度: 33.0℃、 低温再生器溶液出口温度:74.8℃ 中温再生器露点:77.7℃、 中温再生器溶液出口温度:126.7℃ 高温再生器露点:129.2℃、 高温再生器溶液出口温度:186.5℃ 高温再生器圧力:2.69kg/cm2A であり、高温再生器の温度を約2℃、圧力で約0.23
kg/cm2低下させることができる。
【0014】
【発明の効果】本発明によると、高温再生器の温度を低
下させることができ、腐食環境を低減することができ
る。特に、吸収器/蒸発器を二段にした方式では、高温
再生器の温度を180℃以下とすることができ、高級な
材料の必要性が無くなり、通常の二重効用で用いている
軟鋼等を使用することができるようになり、経済的であ
る。 また、圧力も低くなるので、強度上も有利にな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の三重効用吸収冷凍機の一例を示す概略
工程図。
【図2】本発明の三重効用吸収冷凍機の別の例を示す概
略工程図。
【図3】本発明の冷凍サイクルと従来サイクルの比較を
示すサイクル図。
【符号の説明】
1、1'、1”:蒸発器、2、2'、2”:吸収器、3:
凝縮器、4:高温再生器、5:中温再生器、6:低温再
生器、7:低温熱交換器、8:中温熱交換器、9:高温
熱交換器、10:高温ドレン熱交換器、11:中温ドレ
ン熱交換器、12:低温ドレン熱交換器、13:溶液ポ
ンプ、14:冷媒ポンプ、15:外部熱源、16、1
7:冷却水配管、18:冷水、20〜26:溶液通路、
27〜30:冷媒通路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高温再生器、中温再生器、低温再生器、
    凝縮器、吸収器、蒸発器及び熱交換器類を主要構成機器
    とし、これらを溶液配管、冷媒配管で結ぶと共に、凝縮
    器と吸収器に内部を冷却するための冷却水配管が配備さ
    れた三重効用吸収冷凍機において、冷却水を、先ず凝縮
    器に導き、次いで吸収器に導くように前記冷却水配管を
    接続したことを特徴とする三重効用吸収冷凍機。
  2. 【請求項2】 前記吸収器及び蒸発器は、それぞれ低段
    と高段との2段階に分割し、分割したこれら各単一の吸
    収器と蒸発器とを、それぞれ一対として独立したシェル
    内に設けると共に、濃溶液を先ず低段吸収器に導き、そ
    の後、高段吸収器に導き、また、冷水は、先ず高段蒸発
    器に導き、次いで低段蒸発器に導くように、それぞれの
    配管を接続したことを特徴とする請求項1記載の三重効
    用吸収冷凍機。
  3. 【請求項3】前記冷却水は、凝縮器から高段吸収器と低
    段吸収器とに並列に導くように冷却水配管を接続したこ
    とを特徴とする請求項2記載の三重効用吸収冷凍機。
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Cited By (6)

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