JP2003343937A - 吸収冷凍機・吸収ヒートポンプの霜取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 霜による熱交換の阻害を防止し、動作係数の
悪化を防止する。 【解決手段】 発生器９から出たガスタービン発電機１
の排気を蓄熱槽１９に導入して蓄熱する。熱交換器１４
に霜が発生した場合、霜取弁２１を開いてバイパス弁２
０を閉じ、蓄熱槽１９において蓄熱されたブラインを熱
交換器１４に流し、霜を融かす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、吸収冷凍機・吸
収ヒートポンプの霜取装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、地域冷暖房などに吸収冷凍機・吸
収ヒートポンプが使用されている。この吸収冷凍機・吸
収ヒートポンプはガスタービンの廃熱等で駆動されるた
め、システム全体としてのエネルギー効率は比較的高
い。又、この装置はヒートポンプとして利用することも
可能であり、地域冷暖房では下水、河川水等から吸収し
た熱を暖房等に利用している。

【０００３】図６は従来の吸収冷凍機・吸収ヒートポン
プの構成を示し、１はガスタービン発電機であり、ガス
タービン２に発電機３を接続して構成されている。ガス
タービン２は、圧縮機２ａで気体（空気）を圧縮し、こ
の気体を燃焼器２ｂで加熱し、生じた高温高圧ガスをタ
ービン２ｃに供給してタービン２ｃを回転させるもので
ある。ガスタービン２の排気は熱交換機４を介して排出
される。

【０００４】一方、吸収器５は蒸発器６から出てくる低
温低圧の冷媒蒸気を吸収剤により吸収し、この吸収の際
に熱を出すので、この熱を利用して温水１を得る。吸収
によって冷媒濃度が高くなった吸収剤をポンプ７によっ
て熱交換器８を介して発生器９に送入し、発生器９にお
いては蒸気等の駆動熱源によって加熱されて冷媒蒸気が
発生し、この蒸気は凝縮器１０に出て行く。発生器９で
冷媒濃度が薄くなった吸収剤は熱交換器８において吸収
器５からの吸収剤を加熱した後、減圧弁１１で減圧さ
れ、吸収器５に戻される。

【０００５】凝縮器１０においては、冷媒蒸気は放熱凝
縮し、温水２が得られる。凝縮器１０からの液体冷媒は
膨張弁１２によって減圧され、蒸発器６に送入される。
蒸発器６では、周囲から吸熱して蒸発し、これによって
得られた低温のブラインはポンプ１３によって屋外機の
熱交換器１４に運ばれ、ファン１５によって送風され
る。蒸発器６からの低温低圧の冷媒は吸収器５に吸収さ
れる。又、駆動熱源である蒸気等はポンプ１６により循
環され、熱交換器４においてタービン２ｃの排気によっ
て加熱され、再び発生器９に戻される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図７は吸収
冷凍機・吸収ヒートポンプの冷凍サイクルを示し、図中
の実線はそのＴ−ｓ線図である。二重線の矢印は、Ｔ−
ｓ線図に対応する駆動熱源、温水１、温水２、空気の温
度である。なお、これらの横軸は、わかりやすくするた
めに、対応する冷媒あるいは吸収液の比エントロピで示
している。気温が０℃〜５℃程度の場合、蒸発器６にお
いてヒートポンプ運転により大気から熱を吸収すると、
屋外機１４の熱交換器では表面温度が氷点下に達し、霜
が発生しやすい。熱交換器の表面が霜で被われると、熱
交換が阻害され、ヒートポンプ運転の動作係数が悪化す
る。又、冷凍機として運転する場合、冷凍庫内等の熱交
換器で霜が発生する。

【０００７】この発明は上記のような課題を解決するた
めに成されたものであり、霜による熱交換の阻害を防止
し、動作係数の悪化を防止することができる吸収冷凍機
・吸収ヒートポンプの霜取装置を得ることを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る吸収冷凍機・吸収ヒートポンプの霜取装置は、蒸発器
から出た冷媒を吸収剤により吸収する吸収器と、吸収器
からの吸収剤を駆動熱源により加熱して冷媒蒸気を発生
させる発生器と、発生器からの冷媒蒸気を凝縮させる凝
縮器と、凝縮器からの冷媒を蒸発させる蒸発器とを備
え、通常運転を行う吸収冷凍機・吸収ヒートポンプにお
いて、霜取り運転時に、駆動熱源の余熱を利用して霜取
りを行うものである。

【０００９】請求項２に係る吸収冷凍機・吸収ヒートポ
ンプの霜取装置は、駆動熱源の余熱を蓄熱槽に蓄積し、
その熱で暖めたブラインにより霜取り運転時に霜取りを
行うものである。

【００１０】請求項３に係る吸収冷凍機・吸収ヒートポ
ンプの霜取装置は、駆動熱源の余熱により排熱ボイラを
加熱し、その熱で暖めたブラインにより霜取り運転時に
霜取りを行うものである。

【００１１】請求項４に係る吸収冷凍機・吸収ヒートポ
ンプの霜取装置は、霜取り運転時に、蒸発器のブライン
を蒸発器に代えて蓄熱槽又は排熱ボイラに流すようにし
たものである。

【００１２】請求項５に係る吸収冷凍機・吸収ヒートポ
ンプの霜取装置は、霜取り運転時に、蒸発器のブライン
を蒸発器とその熱交換器との間で蓄熱槽又は排熱ボイラ
に流したものである。

【００１３】請求項６に係る吸収冷凍機・吸収ヒートポ
ンプの霜取装置は、霜取り運転時に、蒸発器のブライン
を蓄熱槽又は排熱ボイラから蒸発器を介して熱交換器に
流すものである。

【００１４】請求項７に係る吸収冷凍機・吸収ヒートポ
ンプの霜取装置は、駆動熱源の余熱を放熱器に供給し、
この放熱器からの熱により霜取りを行うものである。放
熱器を蒸発器の屋外機等の熱交換器と一体化しあるいは
該熱交換器の風上に配置する。

【００１５】請求項８に係る吸収冷凍機・吸収ヒートポ
ンプの霜取装置は、通常運転時に、霜取り運転を併用す
るものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】実施形態１ 以下、この発明の実施の形態を図面とともに説明する。
図１はこの発明の実施形態１による吸収冷凍機・吸収ヒ
ートポンプの構成を示し、ガスタービン２の排気は排気
弁１８を介して発生器９に駆動熱源として供給された
後、あるいは排気弁１７を介して、蓄熱槽１９の下部熱
交換器１９ｂに送入され、煙突から排出される。又、蓄
熱槽１９の上部熱交換器１９ａにはブラインが収納さ
れ、このブラインはポンプ１３を介して熱交換器１４に
送入され、さらに蒸発器６及び霜取弁２１を介して上部
熱交換器１９ａに戻される。又、蒸発器６とポンプ１３
との間にはバイパス弁２０を設ける。その他の構成は、
従来と同様である。

【００１７】上記構成において、通常運転時において
は、排気弁１８、バイパス弁２０を開き、排気弁１７、
霜取弁２１を閉じ、ファン１５を回転させる。ガスター
ビン発電機１においては、圧縮機２ａで気体を圧縮し、
この気体を熱交換器４でタービン２の排気で加熱した
後、燃焼器２ｂで加熱して高温、高圧の気体とし、ター
ビン２ｃに供給してタービン２ｃを回転させる。発生器
９も熱交換器４を介したタービン２ｃの排気を駆動熱源
として冷媒を加熱し、以後冷媒を凝縮器１０、膨張弁１
２、蒸発器６、吸収器５、ポンプ７、熱交換器８を介し
て発生器９に送入する。一方、発生器９から出てきたタ
ービン２ｃの排気は蓄熱槽１９のの下部熱交換器１９ｂ
に導入され、蓄熱槽１９を蓄熱する。発生器９の駆動熱
源は、図７の△Ｔ１に相当する熱を発生器９で奪われた
後も、発生器９と同等の温度の余熱を持っている。この
余熱のうち、△Ｔ２に相当する熱が、霜取りの熱源とし
て利用できる。従って、この熱を蓄熱槽１９に蓄熱し、
霜取り時に使用する。

【００１８】ここで、屋外機の熱交換器１４に霜が発生
したら、霜取り運転を行う。即ち、バイパス弁２０を閉
じ、ファン１５を止め、霜取弁２１を開く。これによ
り、蓄熱槽１９の上部熱交換器１９ａから取り出された
熱を持ったブラインは屋外機の熱交換器１４に導入さ
れ、霜を融かす。冷凍運転時は、冷凍庫内等の熱交換器
が屋外機の熱交換器に相当する。この時、吸収ヒートポ
ンプを止める必要がないので、霜取り運転中も温水１，
２の供給は可能である。

【００１９】又、通常運転時においても、霜取り運転を
併用して、霜取弁２１を開き、バイパス弁２０を閉じ、
ファン１５を回転させると、ある程度霜を予防できると
ともに、ヒートポンプから取り出せる熱量を増やすこと
ができる。また、排気弁１７をやや開き、あるいは全開
するとともに、排気弁１８をやや閉じ、あるいは全閉す
ることにより、吸収冷凍機・吸収ヒートポンプの能力を
落とし、あるいは停止させることにより、より迅速な霜
取りが可能となる。

【００２０】実施形態１においては、通常運転時に駆動
熱源の余熱を蓄熱槽１９に蓄積し、霜取り運転時にこの
蓄積された余熱により霜を融かしており、別途熱源を用
いることなく、また駆動熱源の余熱が少ない場合でも迅
速に霜取りを行うことができる。又、ヒートポンプ（暖
房、加熱等）運転時に霜取り運転を併用することによ
り、ある程度の霜の予防とヒートポンプから取り出せる
熱量の増加が可能となる。

【００２１】実施形態２ 図２は実施形態２による吸収冷凍機・吸収ヒートポンプ
の構成を示し、ガスタービン２の排気を、発生器９を経
て、排気弁２３を介して煙突へ排出し、あるいは排気弁
２４及び排熱ボイラ２２を介して煙突へ排出する。その
他の構成は実施形態１と同様である。

【００２２】上記構成において、通常運転時は排気弁１
８，２４及びバイパス弁２０を開き、霜取弁２１及び排
気弁１７，２３を閉じる。これにより、発生器９の駆動
熱源の余熱は排熱ボイラ２２に導かれ、ブラインが加熱
される。ここで、熱交換器１４に霜が発生したら、バイ
パス弁２０を閉じ、ファン１５を停止し、霜取弁２１を
開く。これにより、図７の△Ｔ２の熱により暖められた
排熱ボイラ２２のブラインは霜取弁２１、ポンプ１３を
介して熱交換器１４に導かれ、霜を融かす。冷凍運転時
は、冷凍庫内等の熱交換器が屋外機の熱交換器１４に相
当する。この時、吸収ヒートポンプを止める必要はない
ので、霜取り中も温水１，２の供給が可能である。通常
運転時も、霜取弁２１を開いてバイパス弁２０を閉じた
状態にすれば、ある程度霜を予防できるとともに、ヒー
トポンプから取り出せる熱量を増やすことができる。
又、排気弁１７をある程度開き、あるいは全開し、排気
弁１８をある程度閉じ、あるいは全閉することにより、
吸収冷凍機・吸収ヒートポンプの能力を落とし、あるい
は停止させ、より迅速な霜取りが可能となる。

【００２３】実施形態２においては、駆動熱源の余熱に
より排熱ボイラを加熱し、その熱で暖めたブラインによ
り霜取りを行っており、実施形態１と同様の効果を奏す
るとともに、蓄熱槽がなくても霜取りを行うことができ
る。

【００２４】実施形態３ 図３は実施形態３による吸収冷凍機・吸収ヒートポンプ
の構成を示し、霜取り運転時に排熱ボイラ２２で暖めら
れたブラインを流す順序を実施形態２と逆にしたもので
ある。即ち、ブラインは、排熱ボイラ２２から蒸発器６
を通って熱交換器１４に至る。その他の構成は実施形態
２と同様である。

【００２５】実施形態３においても実施形態２と同様の
効果を奏する。又、加熱されたブラインを蒸発器６を介
して熱交換器１４に流すので、蒸発器６の温度を気温よ
り高くすることができ、通常運転時にも霜取弁２１を開
いてバイパス弁２０を閉じた状態にすると、ある程度霜
が予防できるとともに、ヒートポンプ運転時に得られる
熱量がより増加する。なお、このように、ブラインを逆
に流すことは、実施形態１にも適用可能である。

【００２６】実施形態４ 図４は実施形態４による吸収冷凍機・吸収ヒートポンプ
の構成を示し、霜取り運転時のブラインの流れが異な
る。即ち、霜取り運転時においては、バイパス弁２０を
閉じ、霜取弁２１を開く。排熱ボイラ２２で暖められた
ブラインは、霜取弁２１，ポンプ１３、熱交換器１４を
介して再び排熱ボイラ２２に入り、蒸発器６は切り離さ
れる。このため、蒸発器６による吸熱が行われないの
で、霜取りが迅速に行われ、蒸発器６も必要以上に暖め
られない。冷凍運転時には特に有効であり、冷凍再開時
には、迅速に冷却を再開できる。なお、蒸発器６の切り
離しは、実施形態１にも適用できる。

【００２７】実施形態５ 図５は実施形態５による吸収冷凍機・吸収ヒートポンプ
の構成を示し、霜取り運転時は、排気弁２３を閉じ、排
気弁２４を開き、排気弁２４を通った駆動熱源の余熱
は、屋外機２５の熱交換機１４の風上に設けた、あるい
は熱交換器１４と一体の放熱器２６に導かれ、この余熱
により熱交換器１４の霜が融かされ、余熱は煙突へ排出
される。なお、通常運転時は、排気弁２３を開き、排気
弁２４を閉じる。これによって、駆動熱源の余熱は排気
弁２３を通って煙突へ排出される。

【００２８】実施形態５においては、蒸発器６と熱交換
器１４とを循環するブラインの量を増やすことなく、霜
取りを行うことができる。又、霜取りの他、霜の予防及
びヒートポンプ運転時の霜取り運転の併用による取り出
し熱量の増加が可能となる。

【００２９】

【発明の効果】以上のようにこの発明の請求項１，５に
よれば、霜取り運転時に、駆動熱源の余熱を利用して霜
取りを行っており、別途熱源を用いることなく霜取りを
行うことができ、霜による熱交換の阻害を防止し、動作
係数の悪化を防止することができる。

【００３０】請求項２によれば、駆動熱源の余熱を蓄熱
槽に蓄積し、その熱で霜取りを行っており、駆動熱源の
余熱が少なくても、迅速な霜取りを行うことができる。

【００３１】請求項３によれば、駆動熱源の余熱により
排熱ボイラを加熱し、その熱で暖められたブラインによ
り霜取りを行っており、請求項１と同様な効果を奏す
る。

【００３２】請求項４によれば、霜取り運転時に蒸発器
のブラインを蒸発器に代わって蓄熱槽又は排熱ボイラに
流すようにしており、蒸発器による吸熱が行われないの
で、霜取りが迅速に行われ、蒸発器も必要以上に暖めら
れないので、冷凍再開時、迅速に冷却を再開できる。

【００３３】請求項６によれば、霜取り運転時に、蒸発
器のブラインを蓄熱槽又は排熱ボイラから蒸発器を介し
て熱交換器に流すようにしており、蒸発器の温度を気温
より高くすることができ、ヒートポンプ運転時の熱量が
増加する。

【００３４】請求項７によれば、駆動熱源の余熱により
放熱器を加熱し、この熱により霜取りを行っており、蒸
発器と熱交換器とを循環するブライン量を増やすことな
く、霜取りを行うことができる。

【００３５】請求項８によれば、通常運転時に、霜取り
運転を併用するようにしており、ある程度霜を予防でき
るとともに、ヒートポンプから取り出せる熱量を増やす
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態１による吸収冷凍機・吸収
ヒートポンプの構成図である。

【図２】実施形態２による吸収冷凍機・吸収ヒートポン
プの構成図である。

【図３】実施形態３による吸収冷凍機・吸収ヒートポン
プの構成図である。

【図４】実施形態４による吸収冷凍機・吸収ヒートポン
プの構成図である。

【図５】実施形態５による吸収冷凍機・吸収ヒートポン
プの構成図である。

【図６】従来の吸収冷凍機・吸収ヒートポンプの構成図
である。

【図７】吸収冷凍機・吸収ヒートポンプの冷凍サイクル
図である。

【符号の説明】

１…ガスタービン発電機 ５…吸収器 ６…蒸発器 ９…発生器 １０…凝縮器 １４…熱交換器 １９…蓄熱槽 ２０…バイパス弁 ２１…霜取弁 ２２…排熱ボイラ ２６…放熱器

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蒸発器から出た冷媒を吸収剤により吸収
   する吸収器と、吸収器からの吸収剤を駆動熱源により加
   熱して冷媒蒸気を発生させる発生器と、発生器からの冷
   媒蒸気を凝縮させる凝縮器と、凝縮器からの冷媒を蒸発
   させる蒸発器とを備え、通常運転を行う吸収冷凍機・吸
   収ヒートポンプにおいて、霜取り運転時に、駆動熱源の
   余熱を利用して霜取りを行うことを特徴とする吸収冷凍
   機・吸収ヒートポンプの霜取装置。
2. 【請求項２】 駆動熱源の余熱を蓄熱槽に蓄積し、その
   熱で暖めたブラインにより霜取り運転時に霜取りを行う
   ことを特徴とする請求項１記載の吸収冷凍機・吸収ヒー
   トポンプの霜取装置。
3. 【請求項３】 駆動熱源の余熱により排熱ボイラを加熱
   し、その熱で暖めたブラインにより霜取り運転時に霜取
   りを行うことを特徴とする請求項１記載の吸収冷凍機・
   吸収ヒートポンプの霜取装置。
4. 【請求項４】 霜取り運転時に、蒸発器のブラインを蒸
   発器に代えて蓄熱槽又は排熱ボイラに流すようにしたこ
   とを特徴とする請求項２又は３記載の吸収冷凍機・吸収
   ヒートポンプの霜取装置。
5. 【請求項５】 霜取り運転時に、蒸発器のブラインを蒸
   発器とその熱交換器との間で蓄熱槽又は排熱ボイラに流
   したことを特徴とする請求項２又は３記載の吸収冷凍機
   ・吸収ヒートポンプの霜取装置。
6. 【請求項６】 霜取り運転時に、蒸発器のブラインを蓄
   熱槽又は排熱ボイラから蒸発器を介して熱交換器に流す
   ことを特徴とする請求項５記載の吸収冷凍機・吸収ヒー
   トポンプの霜取装置。
7. 【請求項７】 駆動熱源の余熱を放熱器に供給し、この
   放熱器からの熱により霜取りを行うことを特徴とする請
   求項１記載の吸収冷凍機・吸収ヒートポンプの霜取装
   置。
8. 【請求項８】 通常運転時に、霜取り運転を併用するこ
   とを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の吸収冷凍
   機・吸収ヒートポンプの霜取装置。