JP2003021422A - 排ガス駆動吸収冷温水機 - Google Patents

排ガス駆動吸収冷温水機

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温排ガスを単純な装置構成で有効利用で
き、熱効率のよい排ガス駆動吸収冷凍機温水機を提供す
る。 【解決手段】 高温排ガスを熱源とし、前記高温排ガス
5が、先ず高温再生器GHに導入され、次いで排熱回収
再生器GRに導く加熱経路を有する吸収冷温水機であっ
て、低温再生器GLが、溶液を伝熱管群に散布する液膜
式であり、前記GRの冷媒蒸気をGLの伝熱管群に導く
構成としたものであり、前記GHからの冷媒蒸気で加熱
濃縮されたGLの吸収溶液は、前記GRに導くのがよ
く、前記GHの高温排ガスによる加熱経路には、外部か
ら供給する燃料を燃焼させる加熱器を設けるのがよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、吸収冷温水機に係
り、特に、ガスタービン等の外部からの高温排ガスを有
効利用して、利用効率を上げることができる排ガス駆動
吸収冷温水機に関する。
【0002】
【従来の技術】コジェネレーションシステムで、ガスタ
ービン等の高温の排ガスを使用する冷房/暖房/給湯の
コジェネレーションシステムは従来から知られている。
ガスタービンの中でも容量の小さなものを用いたコジェ
ネレーションシステムでは、高温排ガスで、給湯、冷、
暖房を行う例が増えている。例えば、20〜100kW
クラスのマイクロガスタービンを用いたコジェネレーシ
ョンシステムでは、ガスタービンからの200〜250
℃程度の排ガスから熱を回収し、給湯、冷・暖房を行う
例が増えている。通常は、ガスタービンからの高温排ガ
スを排ガスボイラに投入し、温水を製造して給湯、暖房
を行うと共に、温水を熱源とする吸収冷凍機で冷房を行
っている。冷房能力が不足する場合、追焚きは二重効用
運転の直火式で対応できて、温水も投入できる排熱投入
型吸収冷温水機を用いる方法もある。しかし、このよう
な温水を用いるコジェネレーションシステムは、装置構
成が複雑であり、また、用いる吸収冷温水機の熱効率も
悪く、運転操作性にも問題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術に鑑み、高温排ガスを単純な装置構成で有効利用で
き、熱効率のよい排ガス駆動吸収冷温水機を提供するこ
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、本発明では、吸収器、低温再生器、排熱回収再生
器、高温再生器、凝縮器、蒸発器及びこれらの機器を接
続する溶液流路と冷媒流路を備え、高温排ガスを熱源と
し、前記高温排ガスが、先ず高温再生器に導入され、次
いで排熱回収再生器に導く加熱経路を有する吸収冷温水
機であって、前記低温再生器が、溶液を伝熱管群に散布
する液膜式であり、前記排熱回収再生器からの冷媒蒸気
を低温再生器の伝熱管群部に導くことを特徴とする吸収
冷温水機としたものである。前記吸収冷温水機におい
て、前記高温再生器からの冷媒蒸気で加熱濃縮された低
温再生器の吸収溶液は、前記排熱回収再生器に導くのが
よく、また、前記高温再生器の高温排ガスによる加熱経
路には、外部から供給する燃料を燃焼させる加熱器を設
けることができ、冷温水能力が不足するとき使用でき
る。
【0005】
【発明の実施の形態】高温排ガスを利用する吸収冷温水
機において、高温再生器の熱源として利用できる排ガス
を多くし、効率を上げるには、高温再生器の温度を下げ
る必要がある。本発明では、高温再生器からの冷媒蒸気
の凝縮温度を下げて、高温再生器の沸騰温度を下げるた
め、低温再生器の伝熱を改良し、沸騰温度を下げてい
る。低温再生器が溶液を伝熱管群に散布する液膜式とし
て、伝熱そのものを良くすると共に、満液式の場合の液
の高さによる沸騰圧力、沸騰温度の上昇ということも防
いでいる。
【0006】また、凝縮器は、低温再生器、排熱回収再
生器のそれぞれに設けても良いのであるが、本発明で
は、全体をコンパクトに収めるため、凝縮器を兼用と
し、1個にしている。また、低温再生器の管群部に、排
熱回収再生器の冷媒蒸気(溶液の液滴を含む場合もあ
る)を導き、両再生器の気液分離を共用とし、コンパク
ト化及びコストダウンを図っている。また、低温再生器
には、排熱回収再生器よりも前の濃度の低い溶液を導入
し、その後、排熱回収再生器に導いている。即ち、低温
再生器の溶液の濃度を低くして、その沸騰温度を下げ、
熱源となる高温再生器からの冷媒蒸気の凝縮温度を下げ
ている。なお、排熱が少ない場合には、バーナー等で熱
量を追加することもできる。
【0007】次に、本発明を、図1〜図4に示す本発明
の吸収冷温水機のフロー構成図を用いて説明する。図に
おいて、Aは吸収器、GLは低温再生器、GHは高温再
生器、GRは排熱回収再生器、Cは凝縮器、Eは蒸発
器、XLは低温熱交換器、XHは高温熱交換器、XA,
XB排熱回収熱交換器、SPは溶液ポンプ、RPは冷媒
ポンプ、1と2は冷媒蒸気通路、3と4は冷却水、5は
高温排ガス、6は冷温水通路であり、また、7は濃溶液
スプレー管、8は低温再生器の溶液スプレー管、9は冷
媒液スプレー管、11〜16は溶液流路、18〜21は
冷媒流路である。
【0008】このように、本発明では、吸収器A、蒸発
器E、低温再生器GL、凝縮器Cを、一つの角型缶胴に
収め、該缶胴の下部に吸収器Aを、また吸収器Aの斜め
上部に蒸発器E、吸収器A上部に凝縮器Cを配置し、さ
らに、凝縮器C上部に低温再生器GLを配置し、吸収器
A、蒸発器Eの低圧側と、低温再生器GL凝縮器Cの高
圧側とを、斜め隔壁で分け、この斜め隔壁の上側に低温
再生器GLから凝縮器Cへの冷媒蒸気が流れる通路1を
配し、斜め隔壁の下側には蒸発器Eから吸収器Aへの冷
媒蒸気が流れる通路2配した構造としている。また、こ
の缶胴とは別に、高温排ガス5を熱源とする高温再生器
GHと排熱回収再生器GRと溶液熱交換器XH、XLが
配備されている。そして、この缶胴の吸収器A及び低温
再生器GLと高温再生器GH及び排熱回収再生器GRと
は溶液流路11〜16及び冷媒流路20、21でそれぞ
れ接続されている。
【0009】次に、図1について説明すると、図1は、
吸収溶液が吸収器A−高温再生器GH−低温再生器GL
−排熱回収再生器GR−吸収器Aと循環するシリーズフ
ローの例である。図1の吸収冷温水機の冷房運転におい
ては、冷媒を吸収した希溶液は、吸収器Aから溶液ポン
プSPにより流路11を通り、低温熱交換器XLの被加
熱側及び高温熱交換器XHの被加熱側を通り、高温再生
器GHに導入される。高温再生器GHでは、希溶液は加
熱熱源である高温排ガス5により加熱されて冷媒を蒸発
して濃縮され、濃縮された濃溶液は、流路12を通り高
温熱交換器XHで熱交換され、低温再生器GLに導入さ
れる。低温再生器に導入された希溶液は、低温再生器G
Lで高温再生器GHからの冷媒蒸気による加熱により濃
縮された後、流路13を通り排熱回収再生器GRに導入
される。排熱回収再生器GRでは、高温再生器GHで熱
源として使用された高温排ガスにより、加熱されて濃縮
される。濃縮された濃溶液は、流路14から低温熱交換
器XLの加熱側を通り、流路15から吸収器Aに導入さ
れる。一方、排熱回収再生器GRで蒸発した冷媒蒸気は
流路21を通り低温再生器GLの伝熱管群中に導入され
る。
【0010】これにより、低温再生器GL中の吸収溶液
の濃度を低くして、高温再生器GHからの冷媒蒸気の凝
縮温度を下げることができ、高温排ガスを用いる高温再
生器の熱効率を上げることができる。高温再生器GHで
蒸発した冷媒ガスは、冷媒流路20を通り、低温再生器
GLの熱源として用いられたのち凝縮器Cに導入され
る。凝縮器Cでは、低温再生器GLからの冷媒ガスと共
に冷却水により冷却されて凝縮し、流路18から蒸発器
Eにはいる。蒸発器Eでは、冷媒が冷媒ポンプRPによ
り、流路19により循環されて蒸発し、その際に蒸発熱
を負荷側の冷水から奪い、冷水を冷却し、冷房に供され
る。蒸発した冷媒は、吸収器Aで濃溶液により吸収され
て、希溶液となり溶液ポンプで循環されるサイクルとな
る。
【0011】図2は、図1の吸収冷温水機において、高
温排ガスの経路に、高温再生器GHの後に、高温再生器
GHに導入する溶液を加熱する排熱回収熱交換器XA
と、排熱回収再生器GRの後に、高温熱交換器XHに導
入する溶液を加熱する排熱回収熱交換器XBを設けたも
のであり、図1に比べ、より高温排ガス5の熱の利用効
率を上げている。
【0012】図3は、吸収器Aからの希溶液を、低温熱
交換器XLの被加熱側を出た後で、流路11から分岐し
て、流路16から直接低温再生器GLに導入する分岐フ
ローの例である。図3では、溶液流路は、吸収器Aから
流路11、低温熱交換器XL、高温熱交換器XHの被加
熱側を通り、高温再生器に導入され、濃溶液が流路12
から高温熱交換器XHの加熱側を通り、排熱回収再生器
GRからの濃溶液流路14に合流される流路と、低温熱
交換器XLの被加熱側を通った希溶液を分岐して流路1
6から低温再生器に導き、低温再生器からの濃溶液を流
路13から排熱回収再生器GRに導入して、さらに濃縮
した濃溶液を流路14で、流路12からの高温再生器G
Hからの濃溶液と合流して、低温熱交換器XLの加熱側
を通り、流路15から吸収器Aに導入する流路になる。
それぞれの作用は図1と同様である。図4は、図3の吸
収冷温水機において、高温排ガス経路に図2と同様の排
熱回収熱交換器XAとXBを設けたものであり、図2と
同様の作用・効果を有する。図5〜図8に、吸収冷凍サ
イクル図を示し、図5は図1、図6は図2、図7は図
3、図8は図4のそれぞれの吸収冷温水機の吸収冷凍サ
イクル図である。
【0013】
【発明の効果】本発明によれば、高温排ガスの経路に、
高温再生器の熱源として用いた排ガスを熱源とする排熱
回収再生器を設けて、排ガスを低温まで利用し、また、
低温再生器を伝熱管群に溶液を散布する液膜式として、
高温再生器からの冷媒蒸気の凝縮温度を下げ、二重効用
として高温再生器で利用する排ガスを多くし、また、低
温再生器の管群部に、排熱回収再生器の冷媒蒸気を導い
て低温/排熱回収両再生器の気液分離を共用とし、コン
パクトで効率のよい吸収冷温水機とすることができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の吸収冷温水機の一例を示すフロー構成
図。
【図2】本発明の吸収冷温水機の他の例を示すフロー構
成図。
【図3】本発明の吸収冷温水機の他の例を示すフロー構
成図。
【図4】本発明の吸収冷温水機の他の例を示すフロー構
成図。
【図5】図1の吸収冷温水機の吸収冷凍サイクル図。
【図6】図2の吸収冷温水機の吸収冷凍サイクル図。
【図7】図3の吸収冷温水機の吸収冷凍サイクル図。
【図8】図4の吸収冷温水機の吸収冷凍サイクル図。
【符号の説明】
A:吸収器、GL:低温再生器、GH:高温再生器、G
R:排熱回収再生器、C:凝縮器、E:蒸発器、XL:
低温熱交換器、XH:高温熱交換器、XA、XB:排熱
回収熱交換器、SP:溶液ポンプ、RP:冷媒ポンプ、
1、2:冷媒蒸気通路、3、4:冷却水、5:高温排ガ
ス、6:冷温水通路、7:濃溶液スプレー管、8:低温
再生器の溶液スプレー管、9:冷媒液スプレー管、11
〜16:溶液流路、18〜21:冷媒流路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸収器、低温再生器、排熱回収再生器、
    高温再生器、凝縮器、蒸発器及びこれらの機器を接続す
    る溶液流路と冷媒流路を備え、高温排ガスを熱源とし、
    前記高温排ガスが、先ず高温再生器に導入され、次いで
    排熱回収再生器に導く加熱経路を有する吸収冷温水機で
    あって、前記低温再生器が、溶液を伝熱管群に散布する
    液膜式であり、前記排熱回収再生器からの冷媒蒸気を低
    温再生器の伝熱管群部に導くことを特徴とする吸収冷温
    水機。
  2. 【請求項2】 前記高温再生器からの冷媒蒸気で加熱濃
    縮された低温再生器の吸収溶液は、前記排熱回収再生器
    に導くことを特徴とする請求項1記載の吸収冷温水機。
  3. 【請求項3】 前記高温再生器の高温排ガスによる加熱
    経路には、外部から供給する燃料を燃焼させるバーナー
    を設けることを特徴とする請求項1又は2記載の吸収冷
    温水機。
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