JP2004069149A

JP2004069149A - 多重効用吸収冷凍機

Info

Publication number: JP2004069149A
Application number: JP2002228128A
Authority: JP
Inventors: Osayuki Inoue; 井上　修行
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2002-08-06
Filing date: 2002-08-06
Publication date: 2004-03-04

Abstract

【課題】再生器の沸騰温度をある程度低くできる効率のよい多重効用吸収冷凍機を提供する。
【解決手段】外部熱源で加熱濃縮する高温再生器ＧＨ、ＧＨからの冷媒蒸気を加熱源とする低温再生器ＧＬ、凝縮器Ｃ、吸収器Ａ、蒸発器Ｅ及びこれらの機器を接続する溶液流路と冷媒流路とを備えた多重効用吸収冷凍機において、前記ＧＨを二分割して、前記溶液流路がＡからの吸収溶液を先ず、第一高温再生器ＧＨ１に導き、次に第二高温再生器ＧＨ２に導くように構成され、前記ＧＬも二分割して、前記溶液流路が、Ａからの吸収溶液を先ず、第一低温再生器ＧＬ１に導き、次に第二低温再生器ＧＬ２に導くように構成され、前記ＧＬ１の加熱源に、前記ＧＨ２からの冷媒蒸気を、ＧＬ２の加熱源にＧＨ１からの冷媒蒸気を導くように、前記冷媒流路を構成したものである。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多重効用吸収冷凍機に係り、特に、必要熱源温度を低下させることができる多重効用吸収冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から多重効用吸収冷凍機は、段数が増えるほど効率がよくなるが、段数が増えるに従い再生器内の溶液温度が上昇し、加熱するために必要な熱源温度も高くなることが知られている。
溶液温度が高くなることで、再生器の腐食の問題、あるいは吸収媒体の安定性、及び吸収剤そのもの以外に、界面活性剤あるいは腐食抑制剤の安定性などに問題がでてくる。
また、加熱源温度が高くなることで、利用できる熱源に制限がでてくる問題がある。
【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、再生器の沸騰温度をある程度低くして、必要熱源温度を低下させ、効率のよい多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、本発明では、少なくとも吸収溶液を加熱濃縮する高温側再生器、高温側再生器で吸収溶液から分離蒸発した冷媒蒸気を加熱源とする低温側再生器、凝縮器、吸収器、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とを備えた多重効用吸収冷凍機において、前記高温側再生器を二分割して、吸収溶液を第一の高温側再生器に導いて、濃縮した溶液を第二の高温側再生器に導き、また、前記低温側再生器も二分割して、吸収溶液を第一の低温側再生器に導いて、濃縮した溶液を第二の低温側再生器に導くように前記溶液流路を構成すると共に、前記第一の低温側再生器の加熱源として、前記第二の高温側再生器からの冷媒蒸気を導き、前記第二の低温側再生器の加熱源として、前記第一の高温側再生器からの冷媒蒸気を導くように、前記冷媒流路を構成したことを特徴とする多重効用吸収冷凍機としたものである。
前記多重効用吸収冷凍機において、低温側再生器は、該再生器内の伝熱管外表面に溶液を散布し、該伝熱管内部に加熱源となる冷媒蒸気を導く構造であり、また、該低温側再生器は、同一容器内の伝熱管群を上下に二分割して、上部の伝熱管群からなる第一の低温側再生器と下部の伝熱管群からなる第二の低温側再生器とを構成し、前記散布された吸収溶液が上部から下部に落下して行くように構成することができる。
【０００５】
また、本発明では、外部熱源を受け入れて吸収溶液を加熱濃縮する高温再生器、高温再生器で吸収溶液から分離蒸発した冷媒蒸気を加熱源とする低温再生器、凝縮器、吸収器、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とを備えた二重効用吸収冷凍機において、前記高温再生器を二分割して、前記溶液流路が、吸収器からの吸収溶液を先ず、第一の高温再生器に導き、濃縮した溶液を第二の高温再生器に導くように構成され、また、前記低温再生器も二分割して、前記溶液流路が、吸収器からの吸収溶液を先ず、第一の低温再生器に導き、前記濃縮した溶液を第二の低温再生器に導くように構成されると共に、前記第一の低温再生器の加熱源として、前記第二の高温再生器からの冷媒蒸気を導き、前記第二の低温再生器の加熱源として、前記第一の高温再生器からの冷媒蒸気を導くように、前記冷媒流路を構成し、前記低温再生器は、該再生器内の伝熱管外表面に溶液を散布し、該伝熱管内部に加熱源となる冷媒蒸気を導く構造であり、また、該低温再生器は、同一容器内の伝熱管群を上下に二分割して、上部の伝熱管群からなる第一の低温再生器と下部の伝熱管群からなる第二の低温再生器とを構成し、前記散布された吸収溶液が上部から下部に落下して行くように構成したことを特徴とする二重効用吸収冷凍機としたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明は、再生器の沸騰温度は、同一圧力のもとでは、濃度が高くなるに従い高温になるので、この濃度と温度関係を利用して、サイクルの温度を少しでも下げようとするものである。
即ち、低温側再生器の希溶液側濃度を利用して、高温側再生器の濃溶液側温度を低下させる。
次に、本発明を、図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の多重効用吸収冷凍機の基礎となるフロー構成図で、二重効用吸収冷凍機に適用した例であり、図２は、そのデューリング線図である。
図において、Ａは吸収器、ＧＬ１、ＧＬ２は低温再生器、ＧＨ１、ＧＨ２は高温再生器、Ｃは凝縮器、Ｅは蒸発器、１１〜１５は溶液流路、１６〜２２は冷媒流路である。
【０００７】
図１では、溶液流路を実線で、冷媒流路を破線で示している。図１のフローを説明すると、吸収溶液は、吸収器Ａから流路１１で第一高温再生器ＧＨ１と第一低温再生器ＧＬ１とに分岐して導入され、第一高温再生器ＧＨ１に導入された吸収溶液は、外部熱源により加熱濃縮されて第二高温再生器ＧＨ２に導入され、そこでさらに外部熱源により濃縮されて流路１３から、流路１５を通って吸収器Ａに流入する。
一方、第一低温再生器ＧＬ１に導入された吸収溶液は、第二高温再生器ＧＨ２で発生する流路１７からの冷媒蒸気により加熱濃縮されて第二低温再生器ＧＬ２に導入され、そこでさらに第一高温再生器ＧＨ１で発生する流路１６からの冷媒蒸気により加熱濃縮されて、流路１４から流路１３に合流して流路１５を通って吸収器Ａに導入して、蒸発器Ｅからの冷媒蒸気を吸収して循環される。
【０００８】
また、第一及び第二の高温再生器ＧＨ１、ＧＨ２で発生した冷媒蒸気は、流路１６、１７からそれぞれ第二及び第一低温再生器ＧＬ２、ＧＬ１の加熱源として使用された後、凝縮器Ｃに流入され、また、第一低温再生器ＧＬ１で発生した冷媒蒸気は流路２０から、第二低温再生器ＧＬ２で発生した冷媒蒸気は流路２１から、それぞれ凝縮器Ｃに流入する。凝縮器Ｃで凝縮された冷媒液が、流路１８から蒸発器Ｅに導入され、蒸発器Ｅで冷水から熱を奪って蒸発し、冷却された冷水が冷房に供され、冷媒は蒸気となって流路２２から吸収器Ａに流入して吸収溶液に吸収されて循環する。
【０００９】
図２は、図１を用いた冷房運転における冷凍サイクルを示すデューリング線図である。
図２において、従来サイクルは、二点鎖線のように、溶液温度が高温になるが、本発明では、ＧＨ２の発生冷媒が、濃度の希いＧＬ１に熱を与え凝縮し、ＧＨ１の発生冷媒が、濃度の濃いＧＬ２に熱を与え凝縮するので、図のように、ＧＨ２の露点がＧＨ１露点よりも低くなり、その結果として、ＧＨ２出口の溶液温度が低下する。
【００１０】
図３〜図５は、本発明の吸収冷凍機の他の例を示すフロー構成図である。
図３〜図５において、Ａ、Ａ１、Ａ２は吸収器、ＧＬ１、ＧＬ２は低温再生器、ＧＨ１、ＧＨ２は高温再生器、Ｃは凝縮器、Ｅ、Ｅ１、Ｅ２は蒸発器、Ｘは低温熱交換器、ＸＨは高温熱交換器、ＸＡは排熱回収熱交換器、ＳＰ、ＳＰ１、ＳＰ２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は熱源流路、６は冷水通路、７は隔壁、８はバーナ、９はバーナファン、１０〜１５は溶液流路、１６〜１９は冷媒流路である。
図３について説明すると、図３は、蒸気を熱源とし、吸収器Ａを出た吸収溶液が、分岐されてそれぞれ低温再生器ＧＬｌ、高温再生器ＧＨ１に導入されるパラレルフローの例である。
熱源の蒸気は、流路５から第一高温再生器ＧＨ１と第二高温再生器ＧＨ２にそれぞれ分岐されて導入され、内部の吸収溶液を加熱した後、排熱回収熱交換器ＸＡの加熱側を通り排出される。
【００１１】
図３の吸収冷凍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Ｘの被加熱側を通った後、一部が分岐されて流路１２から低温再生器ＧＬ１に導入され、残りは、排熱回収熱交換器ＸＡ、高温熱交換器ＸＨの被加熱側を経て第一高温再生器ＧＨ１に導入される。
第一高温再生器ＧＨ１に導入された希溶液は、熱源からの蒸気で加熱濃縮され、第二高温再生器ＧＨ２に導入され、熱源からの蒸気でさらに加熱濃縮されて、流路１３を通り高温熱交換器ＸＨの加熱側、低温熱交換器Ｘの加熱側を通り流路１５から吸収器Ａに流入する。
【００１２】
分岐されて低温再生器ＧＬ１に導入された希溶液は、第一低温再生器ＧＬ１で第二高温再生器ＧＨ２から流路１７を通った冷媒蒸気により加熱濃縮され、次いで、第二低温再生器ＧＬ２で第一高温再生器ＧＨ１から流路１６を通った冷媒蒸気により加熱濃縮され、濃縮された濃縮液は、流路１４を通り流路１３と合流して、低温熱交換器Ｘの加熱側を通り流路１５から吸収器Ａに流入する。
高温再生器ＧＨ１、ＧＨ２で蒸発した冷媒蒸気は、それぞれ冷媒流路１６、１７を通り、低温再生器ＧＬ１、ＧＬ２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ＧＬ１、ＧＬ２からの冷媒蒸気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に入る。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、その際に蒸発熱を負荷側の冷水から奪い蒸発し、冷水を冷却して冷房に供される。
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。
【００１３】
図３は、二重効用だけでなく、三重効用あるいはさらに多重の効用缶にも利用できる。
三重効用吸収冷凍機の場合、外部熱源を受け入れる高温再生器ＧＨ、高温再生器で発生する冷媒蒸気を熱源とする中温再生器ＧＭ、中温再生器で発生する冷媒蒸気を熱源とする低温再生器ＧＬの温度レベルで３レベルの再生器を持っているが、本発明は、高温再生器ＧＨと中温再生器ＧＭとの関係に利用、あるいは、中温再生器ＧＭと低温再生器ＧＬとの関係に利用することができる。即ち、高温側再生器に高温再生器、低温側再生器に中温再生器を対応させる例、高温側再生器に中温再生器、低温側再生器に低温再生器を対応させる等がある。
図６に、三重効用吸収冷凍機に適用した場合の冷凍サイクルのデューリング線図を示し、図６（ａ）は、外部熱源利用の高温再生器ＧＨと中温再生器ＧＭの間に本発明を適用した場合で、図６（ｂ）は、内部熱源利用の中温再生器ＧＭと低温再生器ＧＬの間に本発明を適用した場合である。
【００１４】
また、本発明は、一二重効用吸収冷凍機にも利用できる。該吸収冷凍機は、高温の外部熱源を受け入れる高温再生器、低温の外部熱源を受け入れる排熱低温再生器、前記高温再生器で発生する冷媒蒸気を熱源とする低温再生器の少なくとも３種の再生器を持ち、本発明の高温側再生器を高温再生器とし、低温側再生器を低温再生器とすることができる。
二重効用の場合、シリーズフロー、パラレルフロー、分岐フローなど溶液サイクルフローに各種あり、三重効用ではさらに多くのサイクルフローが存在するが、本発明は、これらのフローに限定されるものではない。
また、熱源は、ＧＨ１とＧＨ２に並列に流しているが、直列に流しても差支えない。
蒸気の代りに、高温水あるいは高温ガスを熱源にしてもよい。
【００１５】
図４は、図３の熱源を蒸気に代えて、平面燃焼バーナーを用いた直火式を示す本発明のフロー構成図であり、図３と同様に作用する。
暖房サイクルは明記していないが、冷温水機にも適用できる。
また、吸収器Ａと蒸発器Ｅを二段にすると、単段のときよりも、サイクル濃度が低くなることが知られている。
図５は、吸収器Ａと蒸発器Ｅを二段Ａ１、Ａ２とＥ１、Ｅ２にしたものに、本発明を適用したフロー構成図である。高温再生器温度は、単段の場合よりもさらに低く抑えることができる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、高温再生器と低温再生器をそれぞれ分割して多段としたことにより、高温再生器の溶液温度を低く抑えることができ、必要熱源温度を低下させ、多重効用吸収冷凍機の効率を上げるための多段化の問題点をある程度解消でき、効率のよい多重効用吸収冷凍機とすることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の吸収冷凍機の基本のフロー構成図。
【図２】図１の冷凍サイクルのデューリング線図。
【図３】本発明の吸収冷凍機の他の例を示すフロー構成図。
【図４】本発明の吸収冷凍機の他の例を示すフロー構成図。
【図５】本発明の吸収冷凍機の他の例を示すフロー構成図。
【図６】（ａ）（ｂ）三重効用吸収冷凍機に本発明を適用した場合の冷凍サイクルのデューリング線図。
【符号の説明】
Ａ、Ａ１、Ａ２：吸収器、ＧＬ、ＧＬ１、ＧＬ２：低温再生器、ＧＨ、ＧＨ１、ＧＨ２：高温再生器、ＧＭ：中温再生器、Ｃ：凝縮器、Ｅ、Ｅ１、Ｅ２：蒸発器、Ｘ：低温熱交換器、ＸＨ：高温熱交換器、ＸＡ：排熱回収熱交換器、ＳＰ、ＳＰ１、ＳＰ２：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：熱源流路、６：冷水通路、７：隔壁、８：バーナ、９：バーナファン、１０〜１５：溶液流路、１６〜２２：冷媒流路

Claims

少なくとも吸収溶液を加熱濃縮する高温側再生器、高温側再生器で吸収溶液から分離蒸発した冷媒蒸気を加熱源とする低温側再生器、凝縮器、吸収器、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とを備えた多重効用吸収冷凍機において、前記高温側再生器を二分割して、吸収溶液を第一の高温側再生器に導いて、濃縮した溶液を第二の高温側再生器に導き、また、前記低温側再生器も二分割して、吸収溶液を第一の低温側再生器に導いて、濃縮した溶液を第二の低温側再生器に導くように前記溶液流路を構成すると共に、前記第一の低温側再生器の加熱源として、前記第二の高温側再生器からの冷媒蒸気を導き、前記第二の低温側再生器の加熱源として、前記第一の高温側再生器からの冷媒蒸気を導くように、前記冷媒流路を構成したことを特徴とする多重効用吸収冷凍機。
前記低温側再生器は、該再生器内の伝熱管外表面に溶液を散布し、該伝熱管内部に加熱源となる冷媒蒸気を導く構造であり、また、該低温側再生器は、同一容器内の伝熱管群を上下に二分割して、上部の伝熱管群からなる第一の低温側再生器と下部の伝熱管群からなる第二の低温側再生器とを構成し、前記散布された吸収溶液が上部から下部に落下して行くように構成したことを特徴とする請求項１記載の多重効用吸収冷凍機。
外部熱源を受け入れて吸収溶液を加熱濃縮する高温再生器、高温再生器で吸収溶液から分離蒸発した冷媒蒸気を加熱源とする低温再生器、凝縮器、吸収器、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とを備えた二重効用吸収冷凍機において、前記高温再生器を二分割して、前記溶液流路が、吸収器からの吸収溶液を先ず、第一の高温再生器に導き、濃縮した溶液を第二の高温再生器に導くように構成され、また、前記低温再生器も二分割して、前記溶液流路が、吸収器からの吸収溶液を先ず、第一の低温再生器に導き、前記濃縮した溶液を第二の低温再生器に導くように構成されると共に、前記第一の低温再生器の加熱源として、前記第二の高温再生器からの冷媒蒸気を導き、前記第二の低温再生器の加熱源として、前記第一の高温再生器からの冷媒蒸気を導くように、前記冷媒流路を構成し、前記低温再生器は、該再生器内の伝熱管外表面に溶液を散布し、該伝熱管内部に加熱源となる冷媒蒸気を導く構造であり、また、該低温再生器は、同一容器内の伝熱管群を上下に二分割して、上部の伝熱管群からなる第一の低温再生器と下部の伝熱管群からなる第二の低温再生器とを構成し、前記散布された吸収溶液が上部から下部に落下して行くように構成したことを特徴とする二重効用吸収冷凍機。