JP2003130487A - 吸収式冷凍機 - Google Patents
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Abstract
冷凍機において、起動時や部分負荷運転時にも排ガスに
含まれる水蒸気が凝縮しないようにする。 【解決手段】 第1および第2の熱回収器23、24を
設けると共に、低温熱交換器9を出た稀吸収液が第2の
+熱回収器24を迂回して流れる吸収液側路管11Bを
設け、この吸収液側路管11Bに流量制御弁25を設
け、さらに温度センサ26が排ガスの露点温度より高い
所定の温度(例えば100℃)を検出し続けるように流
量制御弁25の開度を制御するための制御器27を設け
るようにした。
Description
するものである。
吸収液を加熱沸騰させるガスバーナ2から排出される排
ガスを、低温熱交換器9と高温熱交換器10との間に設
けた熱回収器24Xに送り、吸収器7から高温再生器に
1に送られている稀吸収液の温度を上げ、ガスバーナ2
による必要加熱量を減らし、燃料の消費量を削減するよ
うに工夫した吸収式冷凍機が、例えば特公平6−636
72号公報に提案されている。
機においては、低温再生器から送られている濃吸収液と
低温熱交換器で熱交換して温度が70℃程度までしか上
がっていない稀吸収液と排ガスが熱交換し、排ガスの温
度は80℃程度まで低下し、排ガスに含まれる水蒸気が
凝縮して溜まり、熱交換器や排気管を腐食することがあ
ったので、これらの部品に耐食性に優れた高価な材料を
使用する必要があった。
課題を解決するため、燃焼装置で加熱沸騰させて冷媒を
蒸発分離し、稀吸収液から冷媒蒸気と中間吸収液を得る
高温再生器と、この高温再生器で生成して供給される中
間吸収液を高温再生器で生成した冷媒蒸気で加熱してさ
らに冷媒を蒸発分離し、中間吸収液から冷媒蒸気と濃吸
収液を得る低温再生器と、この低温再生器で中間吸収液
を加熱して凝縮した冷媒液が供給されると共に、低温再
生器で生成して供給される冷媒蒸気を冷却して冷媒液を
得る凝縮器と、この凝縮器から供給された冷媒液が伝熱
管の上に散布され、伝熱管内を流れる流体から熱を奪っ
て冷媒が蒸発する蒸発器と、この蒸発器で生成して供給
される冷媒蒸気を低温再生器から冷媒蒸気を分離して供
給される濃吸収液に吸収させて稀吸収液にし、高温再生
器に供給する吸収器と、この吸収器に出入する稀吸収液
と濃吸収液とが熱交換する低温熱交換器と、高温再生器
に出入する中間吸収液と稀吸収液とが熱交換する高温熱
交換器とを備えた吸収式冷凍機において、燃焼装置から
排出される排ガスと高温熱交換器を通過した稀吸収液と
が熱交換する第1の熱回収器と、この第1の熱回収器を
通過した排ガスと、低温熱交換器を通過し、高温熱交換
器に入る前の稀吸収液とが熱交換する第2の熱回収器
と、この第2の熱回収器を迂回する排ガス管または吸収
液管と、第2の熱回収器を迂回する排ガス管または吸収
液管に設けた弁と、この弁の開閉を排ガスの温度に基づ
いて制御する制御手段とを設けるようにした第1の構成
の吸収式冷凍機と、
し、稀吸収液から冷媒蒸気と中間吸収液を得る高温再生
器と、この高温再生器で生成して供給される中間吸収液
を高温再生器で生成した冷媒蒸気で加熱してさらに冷媒
を蒸発分離し、中間吸収液から冷媒蒸気と濃吸収液を得
る低温再生器と、この低温再生器で中間吸収液を加熱し
て凝縮した冷媒液が供給されると共に、低温再生器で生
成して供給される冷媒蒸気を冷却して冷媒液を得る凝縮
器と、この凝縮器から供給された冷媒液が伝熱管の上に
散布され、伝熱管内を流れる流体から熱を奪って冷媒が
蒸発する蒸発器と、この蒸発器で生成して供給される冷
媒蒸気を低温再生器から冷媒蒸気を分離して供給される
濃吸収液に吸収させて稀吸収液にし、高温再生器に供給
する吸収器と、この吸収器に出入する稀吸収液と濃吸収
液とが熱交換する低温熱交換器と、高温再生器に出入す
る中間吸収液と稀吸収液とが熱交換する高温熱交換器と
を備えた吸収式冷凍機において、燃焼装置から排出され
る排ガスと高温熱交換器を通過した稀吸収液とが熱交換
する第1の熱回収器と、この第1の熱回収器を通過した
排ガスと、低温熱交換器を通過して高温熱交換器に入る
前の稀吸収液とが複数の流路に分岐して熱交換する第2
の熱回収器と、複数の流路の少なくとも一流路に設けた
弁と、この弁の開閉を排ガスの温度に基づいて制御する
制御手段と、を設けるようにした第2の構成の吸収式冷
凍機と、を提供するものである。
冷媒とし、臭化リチウム(LiBr)水溶液を吸収液と
した吸収式冷凍機を例に挙げて説明する。
1に基づいて説明する。図中1は、例えば都市ガスを燃
料とするガスバーナ2の火力によって吸収液を加熱して
冷媒を蒸発分離するように構成された高温再生器、3は
低温再生器、4は凝縮器、5は低温再生器3と凝縮器4
が収納されている高温胴、6は蒸発器、7は吸収器、8
は蒸発器6と吸収器7が収納されている低温胴、9は低
温熱交換器、10は高温熱交換器、11〜13は吸収液
管、14は吸収液ポンプ、15〜18は冷媒管、19は
冷媒ポンプ、20は冷水管、21は冷却水管、22はガ
スバーナ2から出る排ガスが通る排気管、23は第1の
熱回収器、24は第2の熱回収器、25は流量制御弁、
26は排気管22の下流部分を流れている排ガスの温度
を検出する温度センサ、27は温度センサ26が所定の
温度、例えば100℃を検出し続けるように流量制御弁
25の開度を制御するための制御器である。
液を搬送するための吸収液管11は上流部分に吸収液ポ
ンプ14を備え、低温熱交換器9と高温熱交換器10と
の間の一部分では分岐し、分岐した一方の吸収液管は第
2の熱回収器24を経由し、第2の熱回収器24を迂回
している他方の吸収液管の途中には流量制御弁25が設
けられている。以下、第2の熱回収器24を経由してい
る吸収液管を吸収液熱交換管11A、第2の熱回収器2
4を迂回している吸収液管を吸収液側路管11Bと云
う。
バーナ2で都市ガスを燃焼して高温再生器1で稀吸収液
を加熱沸騰させると、稀吸収液から蒸発分離した冷媒蒸
気と、冷媒蒸気を分離して吸収液の濃度が高くなった中
間吸収液とが得られる。
は、冷媒管15を通って低温再生器3に入り、高温再生
器1で生成され吸収液管12により高温熱交換器10を
経由して低温再生器3に入った中間吸収液を加熱して放
熱凝縮し、凝縮器4に入る。
液から蒸発分離した冷媒は凝縮器4へ入り、冷却水管2
1内を流れる水と熱交換して凝縮液化し、冷媒管16か
ら凝縮して供給される冷媒と一緒になって冷媒管17を
通って蒸発器6に入る。
冷媒液は、冷水管20に接続された伝熱管20Aの上に
冷媒ポンプ19によって散布され、冷水管20を介して
供給される水と熱交換して蒸発し、伝熱管20Aの内部
を流れる水を冷却する。
り、低温再生器3で加熱されて冷媒を蒸発分離し、吸収
液の濃度が一層高まった吸収液、すなわち吸収液管13
により低温熱交換器9を経由して供給され、上方から散
布される濃吸収液に吸収される。
薄くなった吸収液、すなわち稀吸収液は吸収液ポンプ1
4の運転により、低温熱交換器9・第2の熱回収器24
・高温熱交換器10・第1の熱回収器23それぞれで加
熱され、高温再生器1へ吸収液管11から送られる。
ると、蒸発器6の内部に配管された伝熱管20Aにおい
て冷媒の気化熱によって冷却された冷水が、冷水管20
を介して図示しない空調負荷に循環供給できるので、冷
房などの冷却運転が行える。
器7から出て吸収液ポンプ14によって高温再生器1に
搬送される稀吸収液は、低温熱交換器9・第2の熱回収
器24・高温熱交換器10・第1の熱回収器23それぞ
れにおいて加熱されるので、高温再生器1に流入すると
きの稀吸収液の温度は第1の熱回収器23・第2の熱回
収器24がないものより上昇し、ガスバーナ2で消費す
る燃料を削減することができる。
度センサ26が所定の100℃より高い温度を検出して
いるときには流量制御弁25の開度を絞って吸収器7か
ら高温再生器1に送っている稀吸収液のより多くを第2
の熱回収器24に供給して排ガスが保有する熱の回収を
促進し、温度センサ26が100℃より低い温度を検出
しているときには流量制御弁25の開度を大きくして第
2の熱回収器24を迂回して流れる稀吸収液の量をより
多くして排ガスから回収する熱量を抑えるので、排気管
22を介して排気される排ガスの温度は露点温度(都市
ガス、すなわち天然ガスを燃料としたときの燃焼排ガス
の露点温度は60〜70℃)より高い100℃に維持さ
れ、これにより排ガス温度が低い起動時や部分負荷運転
時においても、排ガスに含まれる水蒸気が凝縮してドレ
ン水が発生することがないし、ドレン水による腐食問題
を引き起こすこともない。
2に基づいて説明する。この第2の実施形態の吸収式冷
凍機においては、前記図1に示した第1の実施形態の吸
収式冷凍機が吸収液側路管11Bに備えていた流量制御
弁25を、第2の熱回収器24を経由する吸収液熱交換
管11Aの第2の熱回収器24入口側に設けるようにし
たものであり、その他の配管構成は前記第1の実施形態
の吸収式冷凍機と同じである。
機においては、制御器27が吸収液熱交換管11Aに設
けた流量制御弁25の開度を、温度センサ26が100
℃より高い温度を検出しているときには大きくして排ガ
スが保有する熱の回収を促進し、温度センサ26が所定
の100℃より低い温度を検出しているときには絞って
排ガスのより多くが第2の熱回収器24を迂回して流れ
るようにするので、この場合も排気管22を介して排気
される排ガスの温度は露点温度より高い100℃に維持
され、これにより排ガス温度が低い起動時や部分負荷運
転時においても、排ガスに含まれる水蒸気が凝縮してド
レン水が発生することがないし、ドレン水による腐食問
題を引き起こすこともない。
が下から入って上に抜けるように吸収液ヘッダーを設け
るときには、第2の熱回収器24の稀吸収液入口側、す
なわち吸収液熱交換管11Aの下側部分に流量制御弁2
5を設けることで、第2の熱回収器24において排ガス
により加熱された稀吸収液中で気泡が形成されても、そ
の気泡をヘッダー外へ簡単に排出することができる。
3に基づいて説明する。この第3の実施形態の吸収式冷
凍機においては、前記図2に示した第2の実施形態の吸
収式冷凍機が吸収液熱交換管11Aの第2の熱回収器2
4入口側に備えていた流量制御弁25を、第2の熱回収
器24出口側に設けるようにしたものであり、その他の
配管構成は前記第2の実施形態の吸収式冷凍機と同じで
ある。
機においても、制御器27が吸収液熱交換管11Aに設
けた流量制御弁25の開度を、温度センサ26が100
℃より高い温度を検出しているときには大きくして排ガ
スが保有する熱の回収を促進し、温度センサ26が所定
の100℃より低い温度を検出しているときには絞って
排ガスのより多くが第2の熱回収器24を迂回して流れ
るようにするので、この場合も排気管22を介して排気
される排ガスの温度は露点温度より高い100℃に維持
され、これにより排ガス温度が低い起動時や部分負荷運
転時においても、排ガスに含まれる水蒸気が凝縮してド
レン水が発生することがないし、ドレン水による腐食問
題を引き起こすこともない。
1Aの第2の熱回収器24出口側に設けることで、排ガ
ス温度が高いために第2の熱回収器24内の稀吸収液中
で気泡が形成されそうな温度に稀吸収液が加熱されも、
この部分には吸収液ポンプ14の圧力が掛かっているの
で気泡は生成し難い。
4に基づいて説明する。この第4の実施形態の吸収式冷
凍機においては、前記図1に示した第1の実施形態の吸
収式冷凍機が備えていた吸収液側路管11Bに代えて、
第2の熱回収器24を通過する吸収液熱交換管11Aを
2本設け、その一方の吸収液熱交換管11Aの第2の熱
回収器24入口側に流量制御弁25を設けるようにした
ものであり、その他の配管構成は前記第1の実施形態の
吸収式冷凍機と同じである。
機においては、制御器27が一方の吸収液熱交換管11
Aに設けた流量制御弁25の開度を、温度センサ26が
100℃より高い温度を検出しているときには大きくし
て見かけの伝熱面積を広げて排ガスが保有する熱の回収
を促進し、温度センサ26が所定の100℃より低い温
度を検出しているときには絞って見かけの伝熱面積を狭
めるので、この場合も排気管22を介して排気される排
ガスの温度は露点温度より高い100℃に維持され、こ
れにより排ガス温度が低い起動時や部分負荷運転時にお
いても、排ガスに含まれる水蒸気が凝縮してドレン水が
発生することがないし、ドレン水による腐食問題を引き
起こすこともない。
が下から入って上に抜けるように吸収液ヘッダーを設け
るときには、第2の熱回収器24の稀吸収液入口側、す
なわち吸収液熱交換管11Aの下側部分に流量制御弁2
5を設けることで、第2の熱回収器24において排ガス
により加熱された稀吸収液中で気泡が形成されても、そ
の気泡をヘッダー外へ簡単に排出することができる。
5に基づいて説明する。この第5の実施形態の吸収式冷
凍機においては、前記図4に示した第4の実施形態の吸
収式冷凍機が一方の吸収液熱交換管11Aの第2の熱回
収器24入口側に備えていた流量制御弁25を、第2の
熱回収器24出口側に設けるようにしたものであり、そ
の他の配管構成は前記第4の実施形態の吸収式冷凍機と
同じである。
機においても、制御器27が一方の吸収液熱交換管11
Aに設けた流量制御弁25の開度を、温度センサ26が
100℃より高い温度を検出しているときには大きくし
て見かけの伝熱面積を広げて排ガスが保有する熱の回収
を促進し、温度センサ26が所定の100℃より低い温
度を検出しているときには絞って見かけの伝熱面積を狭
めるので、この場合も排気管22を介して排気される排
ガスの温度は露点温度より高い100℃に維持され、こ
れにより排ガス温度が低い起動時や部分負荷運転時にお
いても、排ガスに含まれる水蒸気が凝縮してドレン水が
発生することがないし、ドレン水による腐食問題を引き
起こすこともない。
換管11Aの第2の熱回収器24出口側に設けること
で、排ガス温度が高いために第2の熱回収器24内の稀
吸収液中で気泡が形成されそうな温度に稀吸収液が加熱
されても、この部分には吸収液ポンプ14の圧力が掛か
っているので気泡は生成し難い。
6に基づいて説明する。この第6の実施形態の吸収式冷
凍機においては、前記図1に示した第1の実施形態の吸
収式冷凍機が備えていた吸収液側路管11Bに代えて、
第2の熱回収器24を迂回する排気側路管22Bを設
け、そこに流量制御弁25を設けるようにしたものであ
り、その他の配管構成は前記第1の実施形態の吸収式冷
凍機と同じである。
機においては、制御器27が排気側路管22Bに設けら
れた流量制御弁25の開度を、温度センサ26が所定の
100℃より高い温度を検出しているときには絞って排
ガスのより多くが第2の熱回収器24に供給されて排ガ
スが保有する熱の回収を促進し、温度センサ26が10
0℃より低い温度を検出しているときには大きくして第
2の熱回収器24を迂回して流れる排ガスの量をより多
くして排ガスからの熱回収を抑えるので、この場合も排
気管22を介して排気される排ガスの温度は露点温度よ
り高い100℃に維持され、これにより排ガス温度が低
い起動時や部分負荷運転時においても、排ガスに含まれ
る水蒸気が凝縮してドレン水が発生することがないし、
ドレン水による腐食問題を引き起こすこともない。
7に基づいて説明する。この第7の実施形態の吸収式冷
凍機においては、前記図6に示した第6の実施形態の吸
収式冷凍機が排気側路管22Bに備えていた流量制御弁
25を、第2の熱回収器24を経由する排気熱交換管2
2Aと、第2の熱回収器24を迂回する排気側路管22
Bとの分岐部に設けた三方切換ダンパー25Aに代替し
たものであり、その他の配管構成は前記第4の実施形態
の吸収式冷凍機と同じである。
機においては、制御器27が三方切換ダンパー25A
を、温度センサ26が100℃より高い温度を検出して
いるときにはより多くの排ガスが排気熱交換管22Aの
側に流れるようにして排ガスが保有する熱の回収を促進
し、温度センサ26が所定の100℃より低い温度を検
出しているときには第2の熱回収器24を迂回して流れ
る排ガスが多くなるように制御するので、この場合も排
気管22を介して排気される排ガスの温度は露点温度よ
り高い100℃に維持され、これにより排ガス温度が低
い起動時や部分負荷運転時においても、排ガスに含まれ
る水蒸気が凝縮してドレン水が発生することがないし、
ドレン水による腐食問題を引き起こすこともない。な
お、三方切換ダンパー25Aは、排気熱交換管22Aと
排気側路管22Bとの合流部に設けることも可能であ
る。
ものではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸
脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。
閉弁を設置し、その開閉を温度センサ26が検出する排
ガス温度が所定の温度を下回らないように制御器27に
より制御する構成とすることもできる。
などの冷却運転を専用に行うものであっても良いし、高
温再生器1で加熱生成した冷媒蒸気と、冷媒蒸気を蒸発
分離した吸収液とが低温胴8に直接供給できるように配
管接続し、冷却水管21に冷却水を流すことなくガスバ
ーナ2による稀吸収液の加熱を行い、蒸発器6の伝熱管
20Aで例えば55℃程度に加熱した水を冷水管(温水
が循環する場合は温水管と呼ぶのが好ましい)20を介
して負荷に循環供給して暖房などの加熱運転も行えるよ
うにしたものであってもよい。
どに供給する流体としては、水などを上記実施形態のよ
うに相変化させないで供給するほか、潜熱を利用した熱
搬送が可能なようにフロンなどを相変化させて供給する
ようにしても良い。
ガスが保有する熱を効率よく回収することが可能であ
る。しかも、排ガス温度が低くなる起動時や部分負荷運
転時においては熱回収を抑えて排ガス温度の異常低下を
防止することができるので、排ガスに含まれる水蒸気が
凝縮してドレン水が発生することがないし、ドレン水に
よる腐食問題を引き起こすこともない。
Claims (2)
- 【請求項1】 燃焼装置で加熱沸騰させて冷媒を蒸発分
離し、稀吸収液から冷媒蒸気と中間吸収液を得る高温再
生器と、この高温再生器で生成して供給される中間吸収
液を高温再生器で生成した冷媒蒸気で加熱してさらに冷
媒を蒸発分離し、中間吸収液から冷媒蒸気と濃吸収液を
得る低温再生器と、この低温再生器で中間吸収液を加熱
して凝縮した冷媒液が供給されると共に、低温再生器で
生成して供給される冷媒蒸気を冷却して冷媒液を得る凝
縮器と、この凝縮器から供給された冷媒液が伝熱管の上
に散布され、伝熱管内を流れる流体から熱を奪って冷媒
が蒸発する蒸発器と、この蒸発器で生成して供給される
冷媒蒸気を低温再生器から冷媒蒸気を分離して供給され
る濃吸収液に吸収させて稀吸収液にし、高温再生器に供
給する吸収器と、この吸収器に出入する稀吸収液と濃吸
収液とが熱交換する低温熱交換器と、高温再生器に出入
する中間吸収液と稀吸収液とが熱交換する高温熱交換器
とを備えた吸収式冷凍機において、燃焼装置から排出さ
れる排ガスと高温熱交換器を通過した稀吸収液とが熱交
換する第1の熱回収器と、この第1の熱回収器を通過し
た排ガスと、低温熱交換器を通過し、高温熱交換器に入
る前の稀吸収液とが熱交換する第2の熱回収器と、この
第2の熱回収器を迂回する排ガス管または吸収液管と、
第2の熱回収器を迂回する排ガス管または吸収液管に設
けた弁と、この弁の開閉を排ガスの温度に基づいて制御
する制御手段と、を設けたことを特徴とする吸収式冷凍
機。 - 【請求項2】 燃焼装置で加熱沸騰させて冷媒を蒸発分
離し、稀吸収液から冷媒蒸気と中間吸収液を得る高温再
生器と、この高温再生器で生成して供給される中間吸収
液を高温再生器で生成した冷媒蒸気で加熱してさらに冷
媒を蒸発分離し、中間吸収液から冷媒蒸気と濃吸収液を
得る低温再生器と、この低温再生器で中間吸収液を加熱
して凝縮した冷媒液が供給されると共に、低温再生器で
生成して供給される冷媒蒸気を冷却して冷媒液を得る凝
縮器と、この凝縮器から供給された冷媒液が伝熱管の上
に散布され、伝熱管内を流れる流体から熱を奪って冷媒
が蒸発する蒸発器と、この蒸発器で生成して供給される
冷媒蒸気を低温再生器から冷媒蒸気を分離して供給され
る濃吸収液に吸収させて稀吸収液にし、高温再生器に供
給する吸収器と、この吸収器に出入する稀吸収液と濃吸
収液とが熱交換する低温熱交換器と、高温再生器に出入
する中間吸収液と稀吸収液とが熱交換する高温熱交換器
とを備えた吸収式冷凍機において、燃焼装置から排出さ
れる排ガスと高温熱交換器を通過した稀吸収液とが熱交
換する第1の熱回収器と、この第1の熱回収器を通過し
た排ガスと、低温熱交換器を通過して高温熱交換器に入
る前の稀吸収液とが複数の流路に分岐して熱交換する第
2の熱回収器と、複数の流路の少なくとも一流路に設け
た弁と、この弁の開閉を排ガスの温度に基づいて制御す
る制御手段と、を設けたことを特徴とする吸収式冷凍
機。
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