JP2004286272A - 三重効用吸収式冷温水機 - Google Patents

Abstract

【課題】三重効用吸収式冷温水機において、凝縮器性能の改善と再生器圧力を下げるように改善する。
【解決手段】凝縮器１０の凝縮器伝熱管群に冷却水を流すための水室の一部を仕切って２つの独立した凝縮器上側伝熱管群１２と水室の一部である凝縮器下側伝熱管群１４とに区画し、吸収器伝熱管群に導入する冷却水を分岐供給する冷却水分岐管１８を凝縮器下側伝熱管群に接続し、吸収器伝熱管群から出た冷却水を導入するための冷却水管２２を凝縮器上側伝熱管群に接続し、凝縮器下側伝熱管群に抽気管３２を挿入して、凝縮器下側伝熱管群に、吸収器出口から流れる冷却水とは別に吸収器入口から分岐した冷却水を流して、凝縮器冷媒を冷却することにより、凝縮器内部に若干の圧力差を発生させ、不凝縮ガスを集め抽気する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、凝縮器性能の改善と再生器圧力を下げるように改善した三重効用吸収式冷温水機、詳しくは、吸収器、低温再生器、中温再生器、高温再生器、蒸発器、凝縮器、溶液熱交換器などを備え、三重効用の効果を有する三重効用吸収式冷温水機などの多重効用吸収式冷温水機において、凝縮器管群の一部に、吸収器入口から分岐した温度の低い冷却水を流し冷却して、凝縮器内部に若干の圧力差を発生させ、凝縮器内部に溜まる不凝縮ガスを集め抽気するようにして、凝縮器の性能改善及び抽気性能を改善することにより、三重効用サイクルがさらに高効率、かつ高温再生器の圧力も低く押さえて運転できるサイクルに改善できるようにした三重効用吸収式冷温水機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、蒸気式二重効用吸収式冷温水機として、図１１に例示したようなものが知られている（図１１は一例として、冷水を得る場合を示している）。この吸収式冷温水機は、吸収液（例えば、臭化リチウム水溶液）が吸収器ａから低温再生器ｃを経て高温再生器ｅに流されるというリバースサイクルを構成している。この吸収式冷温水機における吸収サイクルを説明すると、まず、吸収器ａで多量の冷媒蒸気を吸収して濃度が薄められた吸収液（稀吸収液）が吸収器ａから低温熱交換器ｂに送給され、この低温熱交換器ｂにより加熱された後に低温再生器ｃに送給される。前記稀吸収液は、この低温再生器ｃにおいて低温再生され、吸収している冷媒の一部を放出し濃度がその分高くなって中間濃度の吸収液（中間吸収液）となる。次に、この中間吸収液は、低温再生器ｃから高温熱交換器ｄに送給され、この高温熱交換器ｄにより加熱された後に高温再生器ｅに送給される。
【０００３】
前記中間吸収液は、この高温再生器ｅにおいて高温再生され、吸収している冷媒（例えば、水蒸気）の一部を放出し濃度がさらに高くなって高濃度の吸収液（濃吸収液）となる。そして、この濃吸収液が前記高温熱交換器ｄの加熱側に前記中間吸収液を加熱する加熱源として戻され、さらに、低温熱交換器ｂの加熱側に前記稀吸収液を加熱する加熱源として戻された後、前記吸収器ａに帰還する。この帰還した濃吸収液は吸収器ａにおいて伝熱管上に散布され、冷却水により冷却されながら再び冷媒蒸気を吸収して前記稀吸収液となる。
【０００４】
このような蒸気式二重効用吸収式冷温水機においては、前記高温再生器ｅには蒸気ボイラｆから高温の蒸気（スチーム）が加熱源として供給されるようになっており、この蒸気により中間吸収液が加熱されて吸収していた冷媒が放出され、この放出された冷媒蒸気は、低温再生器ｃにこの低温再生器ｃでの加熱源として利用された後、凝縮器ｇに戻されて凝縮する。凝縮器ｇからの冷媒液（例えば、水）は蒸発器ｈに入り、この凝縮した冷媒液が冷媒ポンプにより蒸発器ｈの伝熱管（水が流通している）に散布され蒸発潜熱により冷却されて冷水が得られる。
また、低温再生器ｃからの吸収液配管ｉと、高温熱交換器ｄと低温熱交換器ｂとの間の加熱側の吸収液配管ｊとを接続するバイパス管ｋが設けられ、低温再生器ｃを出て高温再生器ｅへ供給される中間濃縮吸収液の一部を、吸収器ａへ戻る濃吸収液配管にバイパスさせるように構成されている。
【０００５】
ボイラは通常、単独で運転する場合の制御は、外部の負荷変化によって変化するボイラ出口部の蒸気圧力変化を検出して、蒸気圧力が定められた圧力範囲内に入るように燃焼量を制御している。また、運転中はボイラ内の保有水が定められた水位の範囲内に入るよう給水ポンプを発停制御して水位を制御している。
一方、図１０に示すような従来の吸収式冷温水機においては、外部の負荷変化によって変化する冷温水機出口部又は入口部の冷水温度変化を検出して、冷温水機出口部又は入口部の温度が定められた温度になるよう、供給される熱源の量を制御している。
【０００６】
上記のボイラと吸収式冷温水機については、インターロックを組んで連動運転をするなどの運転システムがあるが、制御はそれぞれ独立しているのが通常の運転システムである。ボイラは内部圧力が大気圧を越える圧力容器に該当し、吸収式冷温水機は内部圧力が大気圧力以下の真空容器に該当する。このため、従来は両者を一体にして運転、制御することなどは無理なこととしてあきらめられていた。しかし、環境問題などから、さらに省エネルギーとなる冷温水機の開発が求られている。
吸収式冷温水機は、内部を循環し熱エネルギーの交換をする媒体として、例えば臭化リチウム水溶液を保有している。一般的には吸収液と呼ばれ、冷媒となる水を吸収、蒸発させることによって冷房効果を発揮するよう構成されている。
【０００７】
図１１に示すような、蒸気ボイラｆを組み合わせた従来の蒸気式二重効用吸収式冷温水機においては、以下のような不都合がある。
蒸気ボイラｆはそれ自体が大型であり吸収式冷温水機全体の大型化を招くことになる。しかも、その蒸気ボイラｆを運転させるには吸収式冷温水機の系とは別の系の給水、加熱後の蒸気ドレンの回収、および薬品の注入等が必要になるなど省エネルギーの要請に反する上に、それらのための付随設備が必要になり装置の大型化を助長している。しかるに、前記蒸気ボイラｆが吸収式冷温水機に対し貢献するのは単に加熱源を供給するという役割をのみ果たすに止まっており、蒸気ボイラｆでの燃焼のための燃料消費に見合う効果を充分に得ているとは言い難い。その上、法規制上も、取り扱い者として所定の有資格者や検査等が必要になるという煩わしさを伴うものとなる。
【０００８】
吸収式冷温水機とボイラを一体化して安定した運転を行うためには、ボイラとして必要な安全装置と、吸収式冷温水機として必要な、例えば、冷水温度制御装置を結合させ、安定して安全な運転が継続できるようにする必要がある。
吸収式冷温水機とボイラを一体化して運転を行う場合には、蒸気の圧力制御はあまり重要な条件にはならない。それよりも、吸収式冷温水機として求められている冷水温度を安定して供給することが重要になり、例えば、冷水温度が安定して供給できるよう加熱源のコントロールを十分に行うことが重要になる。
一方、ボイラでは吸収式冷温水機が負荷変化などにより冷水温度が変化し加熱源の量をコントロールする信号が出て、蒸気圧力が変動したり、内部保有水の水位が急激に変動しても連続して運転ができるように制御されなくてはならない。
【０００９】
そこで、吸収式冷温水機の冷水温度制御とボイラの燃焼量制御を一対の制御とすると、別にボイラの蒸気圧変化、水位変化を検出して、吸収式冷温水機に装備されている吸収液ポンプの回転数を制御して吸収液の循環量を制御する制御システムを構築して、ボイラの運転中の影響を少なくする制御を行うことにより、吸収式冷温水機とボイラを一体化しても、ボイラの安定して安全な燃焼コントロールと吸収式冷温水機としての安定した冷水温度制御が可能になる。
そのための制御として、蒸気温度もしくは圧力検出による吸収液ポンプの回転数制御、又は運転液面検出による吸収液ポンプの回転数制御が重要な要件になる。
しかし、その際にもボイラとして要求される安全弁、低水位燃焼遮断装置、給水装置は装備しておかなければならない。
【００１０】
本出願人は、貫流方式ボイラ又は貫流方式ボイラと同等の構造を持つ高温再生器、中温再生器、低温再生器、凝縮器、吸収器、蒸発器、熱交換器類、溶液ポンプ、冷媒ポンプ及び排ガス熱交換器を有する三重効用吸収式冷温水機を開発しているが、この三重効用吸収式冷温水機において、液面検出器が正常に作動しないと高温再生器の空缶運転などによる重大な事故を引き起こす恐れがある。
その為には、液面検出器が正常に作動していることを容易に監視、チェックできることが重要になり、監視、チェックが容易に行える機能が運転制御装置に備えられていなければならない。
通常、吸収式冷温水機の起動時は内部の圧力バランスが取れていないために吸収液の循環量は安定せず、高温再生器には多量の吸収液が供給される。そのため、吸収式冷温水機を起動すると吸収液の液面は、必ず通常の運転中液面より高くなる。
【００１１】
貫流タイプのボイラを高温再生器として、このボイラと吸収式冷温水機とを一体化し、ボイラ側でこれらの装置に異常が生じた場合には、ボイラの燃焼遮断と連動して吸収冷凍機も安全停止する制御回路を組み込むようにした連続運転の可能な省エネルギー形の安全確認機能を有する吸収式冷温水機を開発し、既に特許出願している。
【００１２】
吸収式冷温水機において、吸収液は濃度が高く、温度が低いほど吸収力が増し、また能力増進を目的としたあるコールを添加した場合のマランゴニー効果が活発となり、この吸収液を吸収器へ散布した場合に吸収器の性能改善に効果があることが知られている。
また、高性能管などを利用して吸収液の熱交換、伝熱性能を良くする工夫もされている。さらに、二段吸収方式により２つずつの吸収器、蒸発器を設け、蒸発圧力の異なる空間で吸収液の濃度、温度を広い範囲で利用し高性能化を図る例もある。
【００１３】
また、吸収器を上下方向に複数段の管群に仕切り、各段毎に溶液散布管を設ける例もあるが、いずれの場合もそれらの長所を生かし、高効率、かつコンパクト化を追求する三重効用吸収式冷温水機において、高温再生器の圧力低下の効果にまで及んだ研究、開発の例はほとんど見うけられない。しかし、臭化リチウム水溶液を主に用いる三重効用吸収式冷温水機においては、吸収液温度の低下と吸収液濃度の低下が重要な課題であり、そのためにも、高温再生器の圧力、温度を低くして高効率が得られる新しい三重効用サイクルの開発が求められている。
【００１４】
従来、吸収式冷凍機として、蒸発器内の管群に散布した液冷媒が蒸発してなる冷媒ガスを吸収器中の溶液に吸収溶解させ、該吸収器を出た希薄溶液を再生器で加熱することにより高温の高濃度溶液として再生し、この高濃度溶液を前記吸収器へ戻すと共に、前記再生器で蒸発した冷媒ガスを凝縮器の管群内を流れる液冷媒で冷却する吸収式冷凍機において、前記吸収器の内部に配設される伝熱管の管群を溶液排出板で上下方向に複数段に仕切り、各段毎に溶液散布管を設置した構成のものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１５】
また、第１蒸発器と第１吸収器とを上下に有する第１ブロックと、第２蒸発器と第２吸収器とを上下有する第２ブロックとを単一胴内に並列的に備え、冷水を前記第２蒸発器から前記第１蒸発器にシリーズに送給し、かつ吸収液を前記第１吸収器から前記第２吸収器にシリーズに送給するようにした吸収式冷凍機が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１６】
また、高温発生器、低温発生器、凝縮器、吸収器、蒸発器、高温溶液熱交換器及び低温溶液熱交換器を含んで構成される二重効用型の吸収式冷凍機において、吸収器及び蒸発器は、冷媒の蒸発温度が異なる複数段に分割され、吸収器から低温溶液熱交換器及び高温溶液熱交換器を介して、高温発生器に希吸収液を輸送する希吸収液管路と、希吸収液の一部を低温発生器に輸送する分岐管路とが設けられてなる吸収式冷凍機が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【００１７】
また、蒸発器、吸収器、再生器、凝縮器、熱交換器及びポンプ類を作動的に連結してなる吸収式冷凍機において、前記蒸発器及び吸収器を隔壁を介して任意の組数に分割し、この分割された各組の蒸発器と吸収器により独自に蒸発と吸収を行わせ、再生器で濃縮された溶液を分割された各組の吸収器へ順次導入して吸収作用を行わせると共に、同一区分の蒸発器に複数の温度段階にある冷水を通じさせ、蒸発圧力が、その区間の吸収液濃度と、冷却水温度に対して最も望ましい関係となるように構成してなる吸収式冷凍機が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【００１８】
また、蒸発器、吸収器、凝縮器、高温再生器、低温再生器、高温溶液熱交換器、低温溶液熱交換器、溶液ポンプ、冷媒ポンプ及びこれらを作動的に結合する配管系を含む吸収式冷凍機において、前記吸収器の複数パスを適切ないくつかのパスで上段、中段及び下段に三分割して、冷却水をまず前記吸収器の下段パスに通水させ、次に冷却水を分岐させて前記吸収器の中段パスと前記凝縮器に並行して通水させ、その後、再び冷却水を合流させ前記吸収器の上段パスに通水させる流路を備えた吸収式冷凍機が提案されている（例えば、特許文献５参照）。
【００１９】
さらに、蒸発器、吸収器、凝縮器、低温再生器、高温再生器、熱交換器、溶液ポンプ、冷媒ポンプを含む二重効用吸収式冷凍機において、冷却水をまず前記吸収器の前段パスに入れ、次に、前記凝縮器に入れ、最後に再び前記吸収器の後段パスに入れるようにした吸収式冷凍機が提案されている（例えば、特許文献６参照）。
【００２０】
【特許文献１】
特開２００２−２４３３０９号公報（第２頁、図１）
【特許文献２】
特開２０００−２６６４２２号公報（第２頁、図１）
【特許文献３】
特開２０００−８１２５４号公報（第２頁、図１）
【特許文献４】
特開昭５８−２１９３６９号公報（第１頁、第１図）
【特許文献５】
特開平１０−９７０５号公報（第２頁、図１）
【特許文献６】
特開平５−３４０３４号公報（第２頁、図１）
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来から種々の吸収式冷凍機や冷温水機が提案されているが、主として臭化リチウム水溶液を用いる三重効用吸収式冷温水機においては、吸収液温度の低下と吸収液濃度の低下が重要な課題であり、そのためにも高温再生器の圧力、温度を低くして高効率を得られる新しい三重効用サイクルの開発が求められているのが現状である。
【００２２】
吸収器、低温再生器、中温再生器、高温再生器、蒸発器、凝縮器、溶液熱交換器などを備え、三重効用の効果を有する三重効用吸収式冷温水機などの多重効用吸収式冷温水機において、凝縮器管群の一部に、吸収器入口から分岐した温度の低い冷却水を流して冷却し、凝縮器内部に若干の圧力差を発生させ、凝縮器内部に溜まる不凝縮ガスを集め抽気するようにして、凝縮器の性能改善及び抽気性能を改善することにより、公知となっている三重効用サイクルがさらに高効率、かつ高温再生器の圧力も低く押さえて運転できるサイクルに改善できることを、本発明者らは知見した。
【００２３】
また、このサイクルに吸収器へ散布する吸収液の量と伝熱管配置を効果的に組み合わせ、かつ濃度幅を広げて冷房運転時の効率を上げる二段吸収サイクルを含めると、さらなる効率改善が可能となり、高温再生器圧力を低く押さえることを、本発明者らは知見した。さらに、外部排熱を利用する排熱再生器を低温再生器の手前に設けた場合には、外部排熱を有効に回収できることを、本発明者らは知見した。
【００２４】
本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、本発明の目的は、凝縮器性能の向上と、再生器圧力の低下とを図ることができるようにした三重効用吸収式冷温水機を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の三重効用吸収式冷温水機は、吸収器、低温再生器、中温再生器、高温再生器、蒸発器、凝縮器、溶液熱交換器類、溶液ポンプ及び冷媒ポンプを少なくとも備え、三重効用の効果を有する三重効用吸収式冷温水機において、凝縮器の凝縮器伝熱管群に冷却水を流すための水室の一部を仕切って２つの独立した凝縮器上側伝熱管群と水室の一部である凝縮器下側伝熱管群とに区画し、吸収器伝熱管群に導入する冷却水を分岐供給する冷却水分岐管を凝縮器下側伝熱管群に接続し、吸収器伝熱管群から出た冷却水を導入するための冷却水管を凝縮器上側伝熱管群に接続し、凝縮器下側伝熱管群に不凝縮ガスを抽気するための抽気管を挿入して、凝縮器下側伝熱管群に、吸収器出口から流れる冷却水とは別に吸収器入口から分岐した温度の低い冷却水を流して、凝縮器冷媒を冷却することにより、凝縮器内部に若干の圧力差を発生させ、凝縮器内部に冷媒蒸気と一緒に流れ込み拡散している不凝縮ガスを集め抽気するように構成されている（図１参照）。
【００２６】
また、本発明の三重効用吸収式冷温水機は、吸収器、低温再生器、中温再生器、高温再生器、蒸発器、凝縮器、溶液熱交換器類、溶液ポンプ及び冷媒ポンプを少なくとも備え、三重効用の効果を有する三重効用吸収式冷温水機において、凝縮器の凝縮器伝熱管群に冷却水を流すための水室の一部を仕切って２つの独立した凝縮器上側伝熱管群と水室の一部である凝縮器下側伝熱管群とに区画し、吸収器伝熱管群に導入する冷却水を分岐供給する冷却水分岐管を凝縮器下側伝熱管群に接続し、吸収器伝熱管群から出た冷却水を導入するための冷却水管を凝縮器上側伝熱管群に接続し、凝縮器下側伝熱管群に不凝縮ガスを抽気するための抽気管を挿入し、凝縮器下側伝熱管群の出口冷却水管を凝縮器上側伝熱管群の入口冷却水管に接続して、凝縮器下側伝熱管群に、吸収器出口から流れる冷却水とは別に吸収器入口から分岐した温度の低い冷却水を流して、凝縮器冷媒を冷却することにより、凝縮器内部に若干の圧力差を発生させ、凝縮器内部に冷媒蒸気と一緒に流れ込み拡散している不凝縮ガスを集め抽気するようにし、吸収器入口から分岐した冷却水が一部仕切った凝縮器下側伝熱管群を冷却した後、吸収器出口から流れる冷却水と合流して、凝縮器伝熱管群の残りの部分を冷却するようにしたことを特徴としている（図４参照）。
【００２７】
さらに、本発明の三重効用吸収式冷温水機は、吸収器、低温再生器、中温再生器、高温再生器、蒸発器、凝縮器、溶液熱交換器類、溶液ポンプ及び冷媒ポンプを少なくとも備え、三重効用の効果を有する三重効用吸収式冷温水機において、凝縮器の凝縮器伝熱管群に冷却水を流すための水室の一部を仕切って２つの独立した凝縮器上側伝熱管群と水室の一部である凝縮器下側伝熱管群とに区画し、吸収器伝熱管群に導入する冷却水を分岐供給する冷却水分岐管を凝縮器下側伝熱管群に接続し、吸収器伝熱管群から出た冷却水を導入するための冷却水管を凝縮器上側伝熱管群に接続し、凝縮器下側伝熱管群に不凝縮ガスを抽気するための抽気管を挿入し、凝縮器上側伝熱管群と凝縮器下側伝熱管群との間に仕切板を設け、この仕切板に圧力差を維持するためのオリフィスを設けて、凝縮器下側伝熱管群に、吸収器出口から流れる冷却水とは別に吸収器入口から分岐した温度の低い冷却水を流して、凝縮器冷媒を冷却することにより、凝縮器内部に若干の圧力差を発生させ、凝縮器内部に冷媒蒸気と一緒に流れ込み拡散している不凝縮ガスを集め抽気するようにし、仕切板に設けられたオリフィスにより、冷却水で冷やし低圧にする部分をより確実に区分けして効率的に冷媒蒸気を誘導するようにしたことを特徴としている（図５参照）。
【００２８】
これらの三重効用吸収式冷温水機において、抽気管の上端に板状体が設けられ、この板状体の下側に抽気孔が設けられた構成、又は、抽気管の先端が押しつぶされており、この先端部の下側に抽気孔が設けられた構成とすることが好ましい。
【００２９】
また、第１吸収器の上段に第２吸収器を直列に接続するとともに、第１吸収器と第２吸収器との間に仕切りを設け、第１蒸発器の上段に第２蒸発器を直列に接続するとともに、第１蒸発器と第２蒸発器との間に仕切りを設け、第１吸収器と第１蒸発器とを１つの胴内に配置し、第２吸収器と第２蒸発器とを他の１つの胴内に配置し、第１吸収器及び第１蒸発器と、第２吸収器及び第２蒸発器のそれぞれ胴内圧力がわずかに異なる２つの吸収器及び２つの蒸発器を持つ二段吸収・二段蒸発サイクルにより濃度幅を広げ濃度の低い吸収液を有効に利用できるようにして吸収式サイクルの循環サイクル濃度、温度を下げ、運転中の高温再生器、中温再生器の圧力を下げるようにして、安全かつ高効率で運転できるようにした三重効用吸収式冷温水機とする場合もある。
【００３０】
この三重効用吸収式冷温水機において、第１蒸発器、第２蒸発器及び第２吸収器の伝熱管配置を千鳥状配置とし、第１吸収器の上部１／２以上の伝熱管配置を千鳥状配置、下部１／２未満の伝熱管配置を格子状配置として、蒸発器で蒸発した冷媒が吸収器へ流れる冷媒の流動に配慮して流動抵抗を減らすように構成したり、又は第１蒸発器及び第２蒸発器の伝熱管配置を千鳥状配置とし、第１吸収器及び第２吸収器の上部１／２以上の伝熱管配置を千鳥状配置、下部１／２未満の伝熱管配置を格子状配置として、蒸発器で蒸発した冷媒が吸収器へ流れる冷媒の流動に配慮して流動抵抗を減らすように構成することが好ましい。
【００３１】
そして、上記の二段吸収・二段蒸発サイクルにおいては、冷水は最初に第１蒸発器に流し、次に第２蒸発器に流すようにして、吸収器に流す冷却水は最初に第１吸収器に流し、次に第２吸収器に流すようにして、吸収器に散布する吸収液は濃度の高い吸収液を最初に第２吸収器伝熱管外面に散布して、第２吸収器出口の吸収液は次に第１吸収器伝熱管外面に散布するように構成することが好ましい。また、濃度の高い吸収液が散布される第２吸収器の伝熱管を平管又はフィン高さが０．１〜０．３ｍｍの高性能管とし、濃度が低い吸収液が散布される第１吸収器の伝熱管をフィン高さ０．３〜０．５ｍｍの高性能管とした構成とすることが好ましい。
【００３２】
さらに、外部排熱を利用する排熱再生器を低温再生器の手前に設け、凝縮器の性能改善により凝縮器と直結する低温再生器の沸騰圧力の低下による圧力、温度の低下と、低温再生器に直結する排熱再生器の圧力、温度の低下を可能とし、排熱再生器で吸収液を加熱する外部排熱を有効に回収し、戻りの排熱温度を低い温度まで利用することができ熱を有効利用する割合が増えるように構成する場合がある。
また、高温再生器に気液分離器を設け、気液分離器に液面検出制御装置を設けて、高温再生器の運転中の液面を制御し高温再生器の「液面高」や「液面低」による異常な運転を防止するように構成することが好ましい。
【００３３】
吸収式冷温水機において、吸収器では、伝熱管の外部を流下する吸収液と、管内部を流れる冷却水とにより熱交換が行われる。吸収液の濃度をあまり上げ過ぎると、管外で吸収液が結晶し、冷却水の温度をあまり下げ過ぎるとやはり管外の吸収液が結晶する問題があることから、通常、吸収式冷温水機では、吸収器入口の吸収液濃度は６０〜６４％の範囲で制御され、冷却水温度は２７〜３２℃程度の範囲で運転することが推奨されている。
【００３４】
このように、本発明においては、従来から吸収式冷温水機の運転条件として、広く知られ利用されている温度条件、濃度条件はあまり変えずに、冷却水の流動方法、吸収液の散布方法、伝熱管配置、水室内仕切パスを効果的に組み合わせ、同時に凝縮器の抽気性能を改善して凝縮器及び凝縮器に直結する低温再生器の性能を改善することにより、熱源となる冷媒蒸気を供給する上流側の中温再生器、高温再生器の圧力を下げても改善前と同等の高効率の運転が可能となるようにしている。
【００３５】
二段吸収サイクルを加えたサイクルでは、吸収液の濃度幅を広くして、吸収器出口の吸収液濃度を低くして（５２〜５７％）再生器へ戻す吸収液の濃度を下げ、温度を下げて運転中の高温再生器圧力を低く押さえ、より安全性を増し、かつ性能を改善する。二段吸収サイクルの吸収器、蒸発器は上下に配置してもよく、左右に配置してもよい。冷媒蒸発量が多く、伝熱管配置により蒸発した冷媒の流動に悪影響（抵抗）を与える恐れがある第１蒸発器、第１吸収器の伝熱管配置全てを千鳥状配置としてもよい。
【００３６】
また、さらには外部排熱を利用する排熱再生器を低温再生器の手前に設けた場合は、凝縮器の抽気改善により凝縮器と直結する低温再生器の沸騰圧力の低下による圧力の低下と、低温再生器に直結する排熱再生器の圧力低下を可能にするため、排熱再生器で吸収液を加熱する外部排熱を有効に回収し、戻りの排熱温度を低い温度まで利用することができるので、熱を有効利用する割合を改善することができる。
【００３７】
つぎに、凝縮器性能の改善について説明する。凝縮器管群の一部に、吸収器入口から分岐した温度の低い冷却水を流して冷却し、凝縮器内部に若干の圧力差を発生させ、凝縮器内部に集まり拡散している不凝縮ガスを集め抽気するようにして、凝縮器の抽気性能を改善することにより、凝縮器と直結する低温再生器の沸騰温度の低下による性能改善及び圧力の低下と、熱源となる冷媒蒸気を供給する上流側の中温再生器、高温再生器の圧力、温度を下げても改善前と同等の高効率で運転できるサイクルに改善することができる。
【００３８】
さらに、二段吸収を採用する利点について説明する。吸収器では、伝熱管の管外上部で吸収液が散布され、吸収液は蒸発器で蒸発した冷媒を吸収する。また、吸収器伝熱管の内部を冷却水が流れ、冷媒を吸収し混合熱を発生する吸収液を冷却し吸収力
（効果）が落ちないようにしている。
【００３９】
この時、吸収液の能力増進を目的としてアルコールを添加するのは、アルコールが吸収液の攪拌を活発にして吸収液の吸収力を増すマランゴニー効果が得られるためである。また、二段吸収方式を採用するのは、吸収器を２つの部屋に分けて内部圧力の異なる条件を作り、冷媒の蒸発温度を変えて冷水を冷却し、吸収液の吸収力を最大限有効に利用して冷房効果を高めるようにするためである。
【００４０】
さらに、高性能伝熱管を採用するのは、伝熱管表面に凹凸を付けて吸収液の攪拌を活発にさせることと、伝熱面積を増やすためである。
吸収器の性能改善には、これらの条件を満たすことが必要であることは従来から知られている。本発明では、これらの条件に従来見落とされていた改善、改良を加えて高性能化と再生器圧力の低下を実現して、三重効用サイクルで安全に、目標の性能を得ることができる。
【００４１】
吸収器伝熱管の管外上部から散布された吸収液は、上部から下部へ流下して行く過程で、蒸発器で蒸発した冷媒を吸収し、流下する吸収液の濃度は上部から下部へ流下するにしたがって濃度が低下していく。
吸収液濃度が高い吸収器上部では伝熱管の上で吸収液が均一に広がり、吸収器の所定の性能を得ることができる。しかし、吸収器下部では吸収液の濃度が下がり能力増進剤（アルコール）の効果も薄れることから、伝熱管の上で吸収液が広がり難くなり、吸収液が均一に広がらず、伝熱管表面で乾いた部分が現れて所定の吸収能力が得れ難くなる。そのために、吸収器では上部と下部で性能のバラツキが起こり、平均化した時の吸収器性能が所定値に達しないなどの問題が起こる。
【００４２】
そこで、吸収器の性能改善を目的として二段吸収サイクルを採用し、濃度が下がって吸収力が下がった吸収液を温度の低い冷却水で冷却して、かつ伝熱管の種類を変えて伝熱管表面の渇きを防止し、伝熱管の配置を変えて冷媒蒸気を最適な条件で流動させて、吸収力低下（吸収器性能低下）を防止し、その結果として吸収器の性能改善（平均値がアップし全体がアップする）と、高温再生器の圧力、温度、吸収液の濃度を下げても改善前と同等の性能を得ることが可能になるようにしている。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施することができるものである。図１は、本発明の実施の第１形態による三重効用吸収式冷温水機における凝縮器及び吸収器まわりの概念説明図で、凝縮器へ流す冷却水と、不凝縮ガスを抽気する抽気管端の位置関係を示し、かつ、凝縮器において冷媒蒸気が抽気用凝縮器伝熱管群の上流側から流れ、冷媒蒸気の流れと一緒に不凝縮ガスも集めて、下部の抽気用凝縮器伝熱管群に挿入した抽気管で抽気する場合を示し、図２は凝縮器伝熱管群の間に抽気管を挿入した様子を示す概念図である。
【００４４】
図１、図２において、１０は凝縮器、１２は凝縮器上側伝熱管群、１４は凝縮器下側伝熱管群、１６は冷却水供給管、１８は冷却水分岐管、２０は吸収器、２２は冷却水管、２４は第１吸収器、２６は第２吸収器、２８は連絡管、３０は吸収液ポンプ、３２は凝縮器において不凝縮ガスが流入する抽気管、３４は抽気管上端部の板状体、３６はこの板状体の下側に設けられた抽気孔、３８は吸収器において不凝縮ガスが流入する抽気管である。
【００４５】
図１、図２に示すように、冷媒蒸気が流入する凝縮器１０管群横（上）から、右横又は左横へ冷媒蒸気が流れ、不凝縮ガスも同様に流れる。冷媒蒸気入口側より奥の管群へ、吸収器２０入口から分岐した冷却水を流し、低い冷却水温度で冷媒蒸気を冷却して冷媒蒸気を凝縮させ、吸収器入口から分岐した冷却水が流れる管群側の方が若干圧力が低くなるようにして、冷媒蒸気が凝縮器１０の入口部から冷媒ドレン出口部へ流れ易いようにする。
この時、不凝縮ガスも圧力の低い所へ流れる。このようにして集めた不凝縮ガスは、不凝縮ガスが集まる伝熱管群の間に挿入した不凝縮ガスを抽気する抽気装置の抽気管３２端から効率よく凝縮器１０の外へ抽気する。
凝縮器１０から外部へ放出する不凝縮ガスは一旦吸収器２０へ集め、凝縮器と同じように吸収器内に設けた抽気管３８の抽気端から不凝縮ガスを集め抽気装置（図示略）を用いて外部へ放出する。
【００４６】
図１において、凝縮器１０の凝縮器伝熱管群に冷却水を流すための水室の一部を仕切って２つの独立した凝縮器上側伝熱管群１２と水室の一部である凝縮器下側伝熱管群１４とに区画し、第１吸収器２４に導入する冷却水を分岐供給する冷却水分岐管１８を凝縮器下側伝熱管群１４に接続し、第２吸収器２６から出た冷却水を導入するための冷却水管２２を凝縮器上側伝熱管群１２に接続し、凝縮器下側伝熱管群１４に不凝縮ガスを抽気するための抽気管３２を挿入して、凝縮器下側伝熱管群１４に、吸収器出口から流れる冷却水とは別に吸収器入口から分岐した温度の低い冷却水を流して、凝縮器冷媒を冷却することにより、凝縮器内部に若干の圧力差を発生させ、凝縮器内部に冷媒蒸気と一緒に流れ込み拡散している不凝縮ガスを集め抽気するようにして、凝縮器１０の圧力を下げるよう改善して、凝縮器と直結する低温再生器の沸騰温度を下げて性能改善及び圧力の低下と、さらに、熱源となる冷媒蒸気を供給する上流側の中温再生器、高温再生器の圧力、温度及び吸収液の濃度を下げて、安全かつ高効率で運転できるように構成されている。凝縮器下側伝熱管群１４からの冷却水は、凝縮器上側伝熱管群１２からの冷却水とともに、冷却塔へ送給される。４０、４２は出口冷却水管である。
【００４７】
上記のように、吸収器２０入口から分岐した温度の低い冷却水と、吸収液を冷却して若干温度が上昇した冷却水を凝縮器水室を仕切って別々に流し、凝縮器１０内部に若干の圧力差を生じさせる。凝縮器内部のわずかな圧力差を利用して、内部に集まり拡散している不凝縮ガスを集め抽気するように、低圧部に抽気管３２の上端を位置させる。このようにして、凝縮器の抽気を確実に行い、凝縮器の性能改善及び抽気性能改善により、凝縮器１０と直結している低温再生器の沸騰温度低下を可能にして低温再生器の性能改善及び圧力低下が可能となる。
その結果、熱源となる冷媒蒸気を供給する上流側の中温再生器、高温再生器の圧力、温度を下げても、低温再生器、凝縮器の性能は変更前と同等になり、吸収液濃度は変わらずに変更前と同じように高効率で運転できるサイクルが成立する。温度差が減り熱交換量が減るので、若干効率は下がるが、圧力を下げ、安全性を増す利点が加わるため、吸収式冷温水機を実用化するために、必要かつ有効な技術と言える。最も圧力の高い高温再生器の圧力を下げることができるので、安全性が増すことなる。
【００４８】
図３は抽気管の他の例を示している。図３における抽気管３２は、先端を押しつぶした（又は叩きつぶした）もので、板状体を設けない構成である。押しつぶされた先端部３５の下側に抽気孔３６が設けられている。
【００４９】
図４は、本発明の実施の第２形態による三重効用吸収式冷温水機における凝縮器及び吸収器まわりの概念説明図で、凝縮器へ流す冷却水と、不凝縮ガスを抽気する抽気管端の位置関係を示している。
本実施形態は、凝縮器下側伝熱管群１４の出口冷却水管４４を凝縮器上側伝熱管群１２の入口の冷却水管２２に接続して、吸収器入口から分岐した冷却水が一部仕切った凝縮器下側伝熱管群１４を冷却した後、吸収器出口から流れる冷却水と合流して、凝縮器伝熱管群の残りの部分を冷却するよう構成されている。他の構成及び作用は実施の第１形態の場合と同様である。
【００５０】
図５は、本発明の実施の第３形態による三重効用吸収式冷温水機における凝縮器及び吸収器まわりの概念説明図で、凝縮器へ流す冷却水と、不凝縮ガスを抽気する抽気管端の位置関係を示している。
本実施形態は、凝縮器上側伝熱管群１２と凝縮器下側伝熱管群１４との間に仕切板４６を設け、この仕切板４６に圧力差を維持できる大きさのオリフィス４８を設けて、仕切板４６に設けられたオリフィス４８により、冷却水で冷やし低圧にする部分をより確実に区分けして効率的に冷媒蒸気と一緒に不凝縮ガスを誘導するようにし構成されている。
このように、冷媒蒸気入口側より奥の管群へ、吸収器入口から分岐した冷却水を流し、低い冷却水温度で冷媒蒸気を冷却して冷媒蒸気を凝縮させ、吸収器入口から分岐した冷却水が流れる管群側の方が若干圧力が低くなるようにして冷媒を集め、仕切板４６と圧力差を維持するオリフィス４８を設けている。他の構成及び作用は実施の第１形態の場合と同様である。
【００５１】
図６は、上記のように構成された実施の第１〜３形態の凝縮器１０及び吸収器２０を組み込んだ本発明の三重効用吸収式冷温水機（一例として実施の第１形態の場合）の一例を示している。
図６では、高温再生器として、一例として貫流方式ボイラ又はこれと同等の機能、構造を有するボイラを示しているが、本実施形態では、高温再生器として貫流式ボイラ形のものを用いる場合を示している。８０は貫流式ボイラ構造の高温再生器で、上部と下部に環状の上部管寄せ（上部ヘッダー）８２及び下部管寄せ（下部ヘッダー）８４を有し、これらの管寄せ８２、８４間に鉛直方向の多数の上昇管８６を略円筒状に配設し、上部中央部に燃焼装置８８、例えばバーナーを有し、稀吸収液を下部管寄せ８４に導入して加熱濃縮し、上部管寄せ８２から気液混合物を取り出すことができるように構成されている。９０は燃焼室である。
【００５２】
この高温再生器８０に気液混合物導管９４を介して気液分離器９６が接続されている。気液分離器９６の上部には冷媒蒸気管９８が接続され、気液分離器９６の下側部には吸収液抜出導管１００が接続されている。９７は気液分離板である。
気液分離器９６の下部と高温再生器８０の下部管寄せ８４とは、吸収液循環導管１０６を介して接続されている。吸収液循環導管１０６又は下部管寄せ８４には、吸収液供給管１１２が接続されている。
【００５３】
本例は、吸収器２０、低温吸収液ポンプ３０、低温熱交換器１５３、低温再生器１５４、中間吸収液ポンプ１５５、中温熱交換器１５６、中温再生器１５７、凝縮器１０、蒸発器１５９、冷媒ポンプ１６０及びこれらの機器を接続する吸収液配管、冷媒配管等を構成要素とするリバースサイクル式の二重効用吸収式冷凍機に対し、貫流式ボイラ構造の高温再生器８０、溶液供給手段としての高温吸収液ポンプ１６３、高温熱交換器１６４等を組み合わせて一体化して三重効用吸収式冷温水機としたものである。１１８は吸収式冷温水機である。なお、図６において、実線に付した矢印は吸収液、冷媒液又は水の流れ方向を示し、破線に付した矢印は冷媒蒸気、又は冷媒蒸気と凝縮冷媒（冷媒ドレン）との混合物の流れ方向を示す。
【００５４】
１６５は第一バイパス管で、低温再生器１５４からの吸収液の一部を中温熱交換器１５６からの濃吸収液配管にバイパスさせるためのものである。また、１６６は第二バイパス管で、中温再生器１５７からの吸収液の一部を高温熱交換器１６４からの戻り濃吸収液配管にバイパスさせるためのものである。１６９は冷温水ポンプ、１７０は冷却水ポンプ、２２１は冷暖切替弁である。なお、中温再生器１５７と高温再生器８０との間に別の濃縮器を設置することも可能である。
【００５５】
つぎに、上記のように構成された吸収式冷温水機において、吸収液の循環サイクルについて順に説明する。まず、吸収器２０で多量の冷媒蒸気を吸収して濃度が薄められた稀吸収液が、低温吸収液ポンプ３０によって吸収器２０から低温熱交換器１５３に送給され、この低温熱交換器１５３により加熱された後、低温再生器１５４へ送られる。
【００５６】
低温再生器１５４において低温再生された中間濃縮吸収液の大部分は、低温再生器１５４から中温吸収液ポンプ１５５によって中温熱交換器１５６に送給され、この中温熱交換器１５６により加熱された後に中温再生器１５７に送給される。この中間濃縮吸収液は、この中温再生器１５７において再生され、吸収している冷媒の一部を放出し濃度がさらに高くなって高濃度の濃吸収液となる。
低温再生器１５４からの中間濃縮吸収液の残部は、吸収器４０へ戻る濃吸収液配管にバイパス管１６５を経てバイパス供給される。
【００５７】
中温再生器１５７からの濃吸収液の一部又は全部は、高温吸収液ポンプ１６３により高温熱交換器１６４へ送給され、ここで、高温再生器８０からの濃吸収液と熱交換して加熱された後、高温再生器８０に供給される。中温再生器１５７からの濃吸収液の残部（零の場合もあり得る）は、第二バイパス管１６６を経て高温熱交換器１６４からの加熱側の吸収液配管に合流する。
【００５８】
高温再生器８０において、ガス燃料などの燃料の燃焼熱により加熱濃縮された濃吸収液は、高温熱交換器１６４の加熱側に導入されて中温再生器１５７からの濃吸収液を加熱した後、中温熱交換器１５６の加熱側に導入される。中温再生器１５７からの濃吸収液の残部（零の場合もあり得る）は、第二バイパス管１６６を経て高温熱交換器１６４からの加熱側の吸収液配管に合流する。
高温再生器８０からの冷媒蒸気は冷媒蒸気管９８を経て中温再生器１５７へ導入され、ここで吸収液を加熱濃縮させた後、冷媒ドレンは低温再生器１５４へ導入される。
【００５９】
中温再生器１５７からの冷媒蒸気は冷媒蒸気管１６７を経て、中温再生器１５７からの冷媒ドレンとともに低温再生器１５４に送られ、ここで吸収液を加熱濃縮させる。
低温再生器１５４からの冷媒蒸気は冷媒蒸気管１６８を経て凝縮器１０に導入される。また、低温再生器１５４からの冷媒ドレンも凝縮器１０に導入される。なお、高温再生器８０からの燃焼排ガスを排ガス熱交換器（図示略）に導入して、吸収液又は冷媒を加熱し、排ガスの保有熱を回収するように構成することもある。なお、三重効用冷温水機に、さらに再生器を付加して多重効用冷温水機とすることも可能である。また、上記は凝縮器として実施の第１形態による凝縮器を用いる場合について説明したが、実施の第２、３形態による凝縮器を用いる場合もある。
【００６０】
図７は、実施の第１〜３形態の凝縮器１０及び吸収器２０を組み込んだ本発明の三重効用吸収式冷温水機（一例として実施の第１形態の場合）の他の例を示している。本例では、高温再生器８０ａとして、ガス燃料等の燃料の燃焼熱で伝熱管群を加熱する型式のものを一例として用いている。
【００６１】
本例は、第１吸収器２４の上段に第２吸収器２６を直列に接続するとともに、第１吸収器２４と第２吸収器２６との間に仕切りを設け、かつ、第１蒸発器５０の上段に第２蒸発器５２を直列に接続するとともに、第１蒸発器５０と第２蒸発器５２との間に仕切りを設け、第１吸収器２４と第１蒸発器５０とを１つの胴内に配置し、第２吸収器２６と第２蒸発器５２とを他の１つの胴内に配置し、第１吸収器２４及び第１蒸発器５０と、第２吸収器２６及び第２蒸発器５２のそれぞれ胴内圧力がわずかに異なる２つの吸収器及び２つの蒸発器を持つ二段吸収・二段蒸発サイクルにより濃度幅を広げ濃度の低い吸収液を有効に利用できるようにして吸収式サイクルの循環サイクル濃度、温度を下げ、運転中の高温再生器、中温再生器の圧力を下げるようにして、安全かつ高効率で運転できるように構成されている。５４は連絡管である。
【００６２】
このように、温度の低い冷却水と濃度の低い吸収液で熱交換する第１吸収器２４と、温度が若干高い冷却水と濃度の高い吸収液で熱交換する第２吸収器２６を持つ吸収器２０により、吸収器内部に圧力の異なる２つの室を作り、蒸発温度を変えるサイクルを二段吸収・二段蒸発サイクルと言う。そして、吸収器内部を２つに仕切り、圧力差のある２つの室を利用して濃度幅を広げることができるのが二段吸収・蒸発サイクルの利点である。２つの室に入る吸収液の濃度、冷却水の温度、蒸発器の冷水の温度により、蒸発器・吸収器でバランスする圧力と性能が決まる。
【００６３】
第１吸収器２４と同圧の第１蒸発器５０は、外部の冷却負荷から戻る比較的温度の高い冷水が先に入り、冷媒は若干温度の高い蒸発温度で冷水と熱交換する。第２吸収器２６と同圧の第２蒸発器５２は、第１蒸発器５０を出た冷水が流れるため、第１蒸発器５０より若干温度が低い冷媒蒸発温度で冷水と熱交換する。
吸収器を２つに仕切ることにより、２つの圧力の異なる吸収器を設けたことになり、それぞれに散布する吸収液の濃度幅がとれるため、蒸発した冷媒を吸収する吸収力を高めることが可能になる。すなわち、吸収器で熱交換する吸収液の濃度幅を広く利用できることになり、濃度幅を広く利用すると熱交換効率が上がり、外部からの加熱量を減らすことが可能になり省エネルギーを図ることができる。
【００６４】
このように構成された吸収器及び蒸発器において、第１蒸発器５０、第２蒸発器５２及び第２吸収器２６の伝熱管配置を千鳥状配置とし、第１吸収器２４の上部１／２以上の伝熱管配置を千鳥状配置、下部１／２未満の伝熱管配置を格子状配置として、蒸発器で蒸発した冷媒が吸収器へ流れる冷媒の流動に配慮して流動抵抗を減らすように構成することが好ましい。
【００６５】
また、第１蒸発器５０及び第２蒸発器５２の伝熱管配置を千鳥状配置とし、第１吸収器２４及び第２吸収器２６の上部１／２以上の伝熱管配置を千鳥状配置、下部１／２未満の伝熱管配置を格子状配置として、蒸発器で蒸発した冷媒が吸収器へ流れる冷媒の流動に配慮して流動抵抗を減らすように構成することもできる。
【００６６】
また、冷水は最初に第１蒸発器５０に流し、次に第２蒸発器５２に流すようにして、吸収器に流す冷却水は最初に第１吸収器２４に流し、次に第２吸収器２６に流すようにして、吸収器に散布する吸収液は濃度の高い吸収液を最初に第２吸収器伝熱管外面に散布して、第２吸収器出口の吸収液は次に第１吸収器伝熱管外面に散布するように構成することもできる。
【００６７】
また、濃度の高い吸収液が散布される第２吸収器２６の伝熱管を平管又はフィン高さが０．１〜０．３ｍｍの高性能管とし、濃度が低い吸収液が散布される第１吸収器２４の伝熱管をフィン高さ０．３〜０．５ｍｍの高性能管とした構成とすることが好ましい。他の構成及び作用は、図６に示す場合と同様である。
【００６８】
図８は、実施の第１〜３形態の凝縮器１０及び吸収器２０を組み込んだ本発明の三重効用吸収式冷温水機（一例として実施の第１形態の場合）のさらに他の例を示している。本例は、外部排熱を利用する排熱再生器２３８を低温再生器１５４の手前に設け、凝縮器１０の性能改善により凝縮器と直結する低温再生器１５４の沸騰圧力の低下による圧力、温度の低下と、低温再生器１５４に直結する排熱再生器２３８の圧力、温度の低下を可能とし、排熱再生器で吸収液を加熱する外部排熱を有効に回収し、戻りの排熱温度を低い温度まで利用することができ熱を有効利用する割合が増えるように構成したものである。
【００６９】
また、本例は、高温再生器８０に気液分離器９６を設け、気液分離器に液面検出制御装置１１４を設けて、高温再生器の運転中の液面を制御し高温再生器の「液面高」や「液面低」による異常な運転を防止するように構成したものである。
【００７０】
図８に示す実施の第１〜３形態の凝縮器１０及び吸収器２０を組み込んだ本発明の三重効用吸収式冷温水機（一例として実施の第１形態の場合）においては、高温再生器として、一例として、貫流方式ボイラ又はこれと同等の機能、構造を有するボイラが用いられるが、本例では、高温再生器として貫流式ボイラ形のものを用いる場合を示している。８０は貫流式ボイラ構造の高温再生器で、上部と下部に環状の上部管寄せ（上部ヘッダー）８２及び下部管寄せ（下部ヘッダー）８４を有し、これらの管寄せ８２、８４間に鉛直方向の多数の上昇管８６を略円筒状に配設し、上部中央部に燃焼装置８８、例えばバーナーを有し、稀吸収液を下部管寄せ８４に導入して加熱濃縮し、上部管寄せ８２から気液混合物を取り出すことができるように構成されている。９０は燃焼室である。
【００７１】
この高温再生器８０に気液混合物導管９４を介して気液分離器９６が接続されている。気液分離器９６の上部には冷媒蒸気管９８が接続され、気液分離器９６の下側部には吸収液抜出導管１００が接続されている。
気液分離器９６の下部と高温再生器８０の下部管寄せ８４とは、吸収液循環導管１０６を介して接続されている。吸収液循環導管１０６又は下部管寄せ８４には、吸収液供給管１１２が接続されている。１１３は気液分離器９６の液面検出装置である。また、下部管寄せ８４の下面又は側面には、空缶防止用の吸収液温度センサ（図示略）が設けられている。
【００７２】
本例は、吸収器２０、低温吸収液ポンプ３０、低温熱交換器１５３、低温再生器１５４、中間吸収液ポンプ１５５、中温熱交換器１５６、中温再生器１５７、凝縮器１０、蒸発器１５９、冷媒ポンプ１６０及びこれらの機器を接続する吸収液配管、冷媒配管等を構成要素とするリバースサイクル式の二重効用吸収式冷凍機に対し、貫流式ボイラ構造の高温再生器８０、溶液供給手段としての高温吸収液ポンプ１６３、高温熱交換器１６４等を組み合わせて一体化して三重効用吸収式冷温水機としたものである。１１８は吸収式冷温水機である。なお、図８において、実線に付した矢印は吸収液、冷媒液又は水の流れ方向を示し、破線に付した矢印は冷媒蒸気、又は冷媒蒸気と凝縮冷媒（冷媒ドレン）との混合物の流れ方向を示す。
【００７３】
１６５は第一バイパス管で、低温再生器１５４からの吸収液の一部を中温熱交換器１５６からの濃吸収液配管にバイパスさせるためのものである。また、１６６は第二バイパス管で、中温再生器１５７からの吸収液の一部を高温熱交換器１６４からの戻り濃吸収液配管にバイパスさせるためのものである。１６９は冷温水ポンプ、１７０は冷却水ポンプ、２２１は第一冷暖切替弁である。なお、中温再生器１５７と高温再生器８０との間に別の濃縮器を設置することも可能である。
【００７４】
さらに、低温吸収液ポンプ３０の出口管は分岐し、一方の分岐吸収液管２３０は、蒸発器１５９の冷媒液溜まり２３２に接続され、この分岐吸収液管２３０に吸収液流量制御弁２３４が設けられ、この弁２３４は運転制御・安全制御用運転盤１８４に接続されている。
【００７５】
低温吸収液ポンプ３０からの他方の分岐吸収液管２３６は低温熱交換器１５３に接続され、吸収液はこの低温熱交換器１５３で加熱された後、排熱再生器２３８に導入され、この排熱再生器２３８には、ガスエンジン、ガスタービン、焼却炉などの外部の熱源機器の排熱により発生させられた排温水が熱源として供給されている。
【００７６】
そして、排温水入口管２４０及び排温水出口管２４２には、それぞれ温水温度センサー２４４、２４６が設けられ、これらのセンサー２４４、２４６と運転盤１８４とが接続されている。また、排水温度入口管２４０又は／及び排水温度出口管２４２に、例えば三方制御弁である排温水流量制御弁２４８が設けられ、この制御弁２４８と運転盤１８４とが接続されている。さらに、排熱再生器２３８の入口の吸収液管２５０には吸収液温度センサー２５２が設けられ、このセンサー２５２と運転盤１８４とが接続されている。２５４は第二冷暖切替弁、２５６は冷媒ドレン熱交換器、２５８は排ガス熱交換器である。２６０は蒸発器１５９の冷媒液溜まり２３２に設けられたオーバーフロー用堰である。なお、堰の代りにオーバーフロー管を用いることも可能である。
【００７７】
つぎに、上記のように構成された吸収式冷温水機において、吸収液の循環サイクルについて順に説明する。まず、吸収器２０で多量の冷媒蒸気を吸収して濃度が薄められた稀吸収液が、低温吸収液ポンプ３０の出口管は分岐しており、一方は吸収器２０から低温熱交換器１５３に送給され、この低温熱交換器１５３により加熱された後に、排熱再生器２３８に導入され、一方は蒸発器１５９の冷媒液溜まり２３２に接続されている。排熱再生器２３８に供給された稀吸収は、排温水により加熱されて再生され、吸収している冷媒の一部を放出し濃度がその分高くなって、吸収液管２６２を介して低温再生器１５４へ送られる。排熱再生器２３８からの冷媒蒸気は吸収液を含み、冷媒蒸気管２６４、２６６を介して低温再生器１５４及び蒸発器１５９へ送られる。蒸発器への冷媒蒸気管２６６には第二冷暖切替弁２５４が設けられている。
【００７８】
低温再生器１５４において低温再生された中間濃縮吸収液の大部分は、低温再生器１５４から中温吸収液ポンプ１５５によって中温熱交換器１５６に送給され、この中温熱交換器１５６により加熱された後に中温再生器１５７に送給される。この中間濃縮吸収液は、この中温再生器１５７において再生され、吸収している冷媒の一部を放出し濃度がさらに高くなって高濃度の濃吸収液となる。
低温再生器１５４からの中間濃縮吸収液の残部は、吸収器２０へ戻る濃吸収液配管にバイパス管１６５を経てバイパス供給される。
【００７９】
中温再生器１５７からの濃吸収液の一部又は全部は、高温吸収液ポンプ１６３により高温熱交換器１６４へ送給され、ここで、高温再生器８０からの濃吸収液と熱交換して加熱された後、高温再生器８０に供給される。中温再生器１５７からの濃吸収液の残部（零の場合もあり得る）は、第二バイパス管１６６を経て高温熱交換器１６４からの加熱側の吸収液配管に合流する。
【００８０】
高温再生器８０において、ガス燃料などの燃料の燃焼熱により加熱濃縮された濃吸収液は、高温熱交換器１６４の加熱側に導入されて中温再生器１５７からの濃吸収液を加熱した後、中温熱交換器１５６の加熱側に導入される。中温再生器１５７からの濃吸収液の残部（零の場合もあり得る）は、第二バイパス管１６６を経て高温熱交換器１６４からの加熱側の吸収液配管に合流する。
高温再生器８０からの冷媒蒸気は冷媒蒸気管９８を経て中温再生器１５７へ導入され、ここで吸収液を加熱濃縮させた後、冷媒ドレンは低温再生器１５４へ導入される。
【００８１】
中温再生器１５７からの冷媒蒸気は冷媒蒸気管１６７を経て、中温再生器１５７からの冷媒ドレンとともに低温再生器１５４に送られ、ここで吸収液を加熱濃縮させる。
低温再生器１５４からの冷媒蒸気は冷媒蒸気管１６８を経て凝縮器へ、低温再生器１５４からの冷媒ドレンは冷媒ドレン熱交換器２５６で、排熱再生器へ送給される稀吸収液の一部を加熱した後、凝縮器１０に導入される。なお、高温再生器８０からの燃焼排ガスを排ガス熱交換器（図示略）に導入して、吸収液又は冷媒を加熱し、排ガスの保有熱を回収するように構成している。
【００８２】
また、冷温水取出管に冷温水温度センサー１７２が設けられ、中温再生器１５７からの蒸気ドレン管に蒸気ドレン温度センサー（図示略）が設けられ、気液分離器９６からの吸収液抜出導管１００に吸収液温度センサー（図示略）が設けられ、冷媒蒸気管９８に蒸気温度センサー（図示略）、圧力計（圧力センサー（図示略））が設けられている。蒸気ドレン温度センサー、蒸気温度センサー、蒸気圧力センサーは同時に設けるのではなく、どれか１つを選択して設ければよい。また、２つ以上設けてもよい。また、前述のように、高温再生器８０の下部管寄せ８４の下面に空缶防止用の吸収液温度センサー（図示略）が設けられている。
【００８３】
また、前述のように、運転制御・安全制御用運転盤１８４が設けられ、この運転盤１８４と、吸収液流量制御弁２３４、温水温度センサー２４４、２４６、排温水流量制御弁２４８、吸収液温度センサー２５２、冷温水温度センサー１７２、蒸気ドレン温度センサー、気液分離器の液面検出装置１１３、燃焼装置８８、気液分離器出口の吸収液温度センサー、空缶防止用の吸収液温度センサー、低温吸収液ポンプ３０、中温吸収液ポンプ１５５、高温吸収液ポンプ１６３、冷媒蒸気管９８の蒸気温度センサー、圧力計（圧力センサー）、排ガス温度センサーとが連動接続されて、これら各部の温度、圧力、流量等が制御できるように構成されている。なお、蒸気ドレン温度センサー、蒸気温度センサー、蒸気圧力センサーは同時に設けるのではなく、どれか１つを選択して設ける。また、２つ以上設けてもよい。
【００８４】
さらに、前述のように、高温再生器８０の排ガス通路に排ガス熱交換器が設けられ、この排ガス熱交換器に、例えば、低温再生器から中温再生器に液を供給する吸収液ポンプからの吸収液の一部を導入して排ガスで加熱するように構成される。なお、吸収液の代りに燃焼用空気を導入し排ガスで加熱するように構成することも可能である。この排ガス熱交換器の出口の排ガス通路に排ガス温度センサー（図示略）が設けられている。
この排ガス温度センサーと前記運転制御・安全制御用運転盤１８４とは制御ラインで連動接続され、前記高温再生器８０の気液混合物導管９４に接続された気液分離器９６に、高温再生器８０の液面を制御するための液面検出制御装置１１４が設けられている。
【００８５】
液面検出制御装置１１４は、図９及び図１０に示すように、気液分離器９６に上部液出入り管１９８及び下部液出入り管２２０を介して接続された鉛直管２０２（例えば、金属管）内の液面２０４に、マグネット２０６を内蔵したフロート２０８を浮かべ、鉛直管２０２の外面に高位液面検出スイッチ２１０及び低位液面検出スイッチ２１２を取り付け、この高位液面検出スイッチ２１０は高温再生器の上部管寄せ８２の管板面１９６の高さ近傍に位置しており、これらのスイッチ２１０、２１２がフロート２０８に内蔵されたマグネット２０６の磁力により作動し、液面変化を電気信号として検出し、該信号を前記運転制御・安全制御用運転盤１８４へ液面を知らせる制御信号として伝達されるように構成されている。
【００８６】
さらに、前記運転制御・安全制御用運転盤１８４が、起動時に液面検出制御装置１１４が「高」スイッチの作動を確認しなければ、液面検出制御装置１１４が異常であると運転制御・安全制御用運転盤１８４が判断して、運転に入らず警報を出し、また燃焼運転に入らないように制御する制御回路を備えて構成されている。
【００８７】
また、前記運転制御・安全制御用運転盤１８４に点検用のテスト運転モードを設け、このテスト運転モードに切り換えてから起動すると、自動運転制御回路により運転を開始しボイラ圧力または蒸気温度が設定値に上がるまで自動運転を行い、設定値に達すると安全のため先に燃焼を止める。燃焼停止確認後、自動的に循環量を減らすか循環ポンプを止める。その結果、ボイラ液面が下がり「液面低」の状態を作る。この時に「液面低」スイッチが正常に作動すれば「液面低」を確認して警報をだし、安全停止動作へ進むので「液面低」スイッチが正常であると容易に確認できる。このような安全点検機能を備えるように構成されることもある。
【００８８】
さらに、上記の２つの機能を備え、運転制御・安全制御用運転盤１１４が液面の「高」と「低」を容易に確認して安全を確認する機能を備えるように構成することがある。
なお、鉛直管２０２の中間部に液面制御用検出スイッチを設けた構成とする場合がある。
【００８９】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されているので、つぎのような効果を奏する。
（１） 三重効用吸収式冷温水機における凝縮器の伝熱管群の一部に、吸収器入口から分岐した温度の低い冷却水を流して冷却し、凝縮器内部に若干の圧力差を発生させ、凝縮器内部に溜まる不凝縮ガスを集め抽気するように構成することにより、凝縮器の性能改善及び抽気性能の改善を図ることができ、三重効用サイクルがさらに高効率、かつ高温再生器の圧力も低く押さえて運転できるサイクルに改善することができる。
（２） 三重効用サイクルに、吸収器へ散布する吸収液の量と伝熱管配置を効果的に組み合わせ、かつ濃度幅を広げて冷房運転時の効率を上げる二段吸収サイクルを含めると、上記（１）の効果に加えて、さらなる効率改善が可能となり、高温再生器圧力を低く押さえることができる。
（３） 三重効用サイクルに、外部排熱を利用する排熱再生器を、低温再生器の手前に設けた場合には、上記（１）又は（２）の効果に加えて外部排熱を有効に回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態による三重効用吸収式冷温水機における凝縮器及び吸収器まわりの概念説明図である。
【図２】図１における抽気管まわりの一例を示す概念説明図である。
【図３】図１における抽気管の他の例を示す拡大断面説明図である。
【図４】本発明の実施の第２形態による三重効用吸収式冷温水機における凝縮器及び吸収器まわりの概念説明図である。
【図５】本発明の実施の第３形態による三重効用吸収式冷温水機における凝縮器及び吸収器まわりの概念説明図である。
【図６】本発明における凝縮器及び吸収器を組み込んだ三重効用吸収式冷温水機の構造配置の一例を示す系統的概略構成図である。
【図７】本発明における凝縮器及び吸収器を組み込んだ三重効用吸収式冷温水機の構造配置の他の例を示す系統的概略構成図である。
【図８】本発明における凝縮器及び吸収器を組み込んだ三重効用吸収式冷温水機の構造配置のさらに他の例を示す系統的概略構成図である。
【図９】図８の冷温水機における高温再生器及び液面検出制御装置を示す概略構成図である。
【図１０】図９における液面検出制御装置の詳細を示す構成図である。
【図１１】従来の吸収式冷温水機の一例を示す系統的概略構成図である。
【符号の説明】
１０ 凝縮器
１２ 凝縮器上側伝熱管群
１４ 凝縮器下側伝熱管群
１６ 冷却水供給管
１８ 冷却水分岐管
２０ 吸収器
２２ 冷却水管
２４ 第１吸収器
２６ 第２吸収器
２８、５４ 連絡管
３０ 吸収液ポンプ
３２、３８ 抽気管
３４ 板状体
３５ 押しつぶした先端部
３６ 抽気孔
４０、４２ 出口冷却水管
４４ 仕切板
４８ オリフィス
５０ 第１蒸発器
５２ 第２蒸発器
８０、８０ａ 高温再生器
８２ 上部管寄せ
８４ 下部管寄せ
８６ 上昇管
８８ 燃焼装置
９０ 燃焼室
９４ 気液混合物導管
９６ 気液分離器
９７ 気液分離板
９８ 冷媒蒸気管
１００ 吸収液抜出導管
１０６ 吸収液循環導管
１１２ 吸収液供給管（水・吸収液供給管）
１１３ 液面検出装置
１１４ 液面検出制御装置
１１８ 吸収式冷温水機
１５３ 低温熱交換器
１５４ 低温再生器
１５５ 中温吸収液ポンプ
１５６ 中温熱交換器
１５７ 中温再生器
１５９ 蒸発器
１６０ 冷媒ポンプ
１６３ 高温吸収液ポンプ
１６４ 高温熱交換器
１６５、１６６ バイパス管
１６７、１６８ 冷媒蒸気管
１６９ 冷温水ポンプ
１７０ 冷却水ポンプ
１７２ 冷温水温度センサー
１８４ 運転制御・安全制御用運転盤
１９６ 管板面
１９８ 上部液出入り管
２００ 下部液出入り管
２０２ 鉛直管
２０４ 液面
２０６ マグネット
２０８ フロート
２１０ 高位液面検出スイッチ
２１２ 低位液面検出スイッチ
２２１、２５４ 冷暖切替弁
２３０、２３６ 分岐吸収液管
２３２ 冷媒液溜まり
２３４ 吸収液流量制御弁
２３８ 排熱再生器
２４０ 排温水入口管
２４２ 排温水出口管
２４４、２４６ 温水温度センサー
２４８ 排温水流量制御弁
２５０ 吸収液管
２５２ 吸収液温度センサー
２５６ 冷媒ドレン熱交換器
２５８ 排ガス熱交換器
２６０ オーバーフロー用堰
２６２ 排熱再生器からの吸収液管
２６４、２６６ 冷媒蒸気管
２７０ 排温水熱交換器

Claims (12)

1. 吸収器、低温再生器、中温再生器、高温再生器、蒸発器、凝縮器、溶液熱交換器類、溶液ポンプ及び冷媒ポンプを少なくとも備え、三重効用の効果を有する三重効用吸収式冷温水機において、凝縮器の凝縮器伝熱管群に冷却水を流すための水室の一部を仕切って２つの独立した凝縮器上側伝熱管群と水室の一部である凝縮器下側伝熱管群とに区画し、吸収器伝熱管群に導入する冷却水を分岐供給する冷却水分岐管を凝縮器下側伝熱管群に接続し、吸収器伝熱管群から出た冷却水を導入するための冷却水管を凝縮器上側伝熱管群に接続し、凝縮器下側伝熱管群に不凝縮ガスを抽気するための抽気管を挿入して、凝縮器下側伝熱管群に、吸収器出口から流れる冷却水とは別に吸収器入口から分岐した温度の低い冷却水を流して、凝縮器冷媒を冷却することにより、凝縮器内部に若干の圧力差を発生させ、凝縮器内部に冷媒蒸気と一緒に流れ込み拡散している不凝縮ガスを集め抽気するようにしたことを特徴とする三重効用吸収式冷温水機。
2. 吸収器、低温再生器、中温再生器、高温再生器、蒸発器、凝縮器、溶液熱交換器類、溶液ポンプ及び冷媒ポンプを少なくとも備え、三重効用の効果を有する三重効用吸収式冷温水機において、凝縮器の凝縮器伝熱管群に冷却水を流すための水室の一部を仕切って２つの独立した凝縮器上側伝熱管群と水室の一部である凝縮器下側伝熱管群とに区画し、吸収器伝熱管群に導入する冷却水を分岐供給する冷却水分岐管を凝縮器下側伝熱管群に接続し、吸収器伝熱管群から出た冷却水を導入するための冷却水管を凝縮器上側伝熱管群に接続し、凝縮器下側伝熱管群に不凝縮ガスを抽気するための抽気管を挿入し、凝縮器下側伝熱管群の出口冷却水管を凝縮器上側伝熱管群の入口冷却水管に接続して、凝縮器下側伝熱管群に、吸収器出口から流れる冷却水とは別に吸収器入口から分岐した温度の低い冷却水を流して、凝縮器冷媒を冷却することにより、凝縮器内部に若干の圧力差を発生させ、凝縮器内部に冷媒蒸気と一緒に流れ込み拡散している不凝縮ガスを集め抽気するようにし、吸収器入口から分岐した冷却水が一部仕切った凝縮器下側伝熱管群を冷却した後、吸収器出口から流れる冷却水と合流して、凝縮器伝熱管群の残りの部分を冷却するようにしたことを特徴とする三重効用吸収式冷温水機。
3. 吸収器、低温再生器、中温再生器、高温再生器、蒸発器、凝縮器、溶液熱交換器類、溶液ポンプ及び冷媒ポンプを少なくとも備え、三重効用の効果を有する三重効用吸収式冷温水機において、凝縮器の凝縮器伝熱管群に冷却水を流すための水室の一部を仕切って２つの独立した凝縮器上側伝熱管群と水室の一部である凝縮器下側伝熱管群とに区画し、吸収器伝熱管群に導入する冷却水を分岐供給する冷却水分岐管を凝縮器下側伝熱管群に接続し、吸収器伝熱管群から出た冷却水を導入するための冷却水管を凝縮器上側伝熱管群に接続し、凝縮器下側伝熱管群に不凝縮ガスを抽気するための抽気管を挿入し、凝縮器上側伝熱管群と凝縮器下側伝熱管群との間に仕切板を設け、この仕切板に圧力差を維持するためのオリフィスを設けて、凝縮器下側伝熱管群に、吸収器出口から流れる冷却水とは別に吸収器入口から分岐した温度の低い冷却水を流して、凝縮器冷媒を冷却することにより、凝縮器内部に若干の圧力差を発生させ、凝縮器内部に冷媒蒸気と一緒に流れ込み拡散している不凝縮ガスを集め抽気するようにし、仕切板に設けられたオリフィスにより、冷却水で冷やし低圧にする部分をより確実に区分けして効率的に冷媒蒸気を誘導するようにしたことを特徴とする三重効用吸収式冷温水機。
4. 抽気管の上端に板状体が設けられ、この板状体の下側に抽気孔が設けられた請求項１、２又は３記載の三重効用吸収式冷温水機。
5. 抽気管の先端が押しつぶされており、この先端部の下側に抽気孔が設けられた請求項１、２又は３記載の三重効用吸収式冷温水機。
6. 第１吸収器の上段に第２吸収器を直列に接続するとともに、第１吸収器と第２吸収器との間に仕切りを設け、第１蒸発器の上段に第２蒸発器を直列に接続するとともに、第１蒸発器と第２蒸発器との間に仕切りを設け、第１吸収器と第１蒸発器とを１つの胴内に配置し、第２吸収器と第２蒸発器とを他の１つの胴内に配置し、第１吸収器及び第１蒸発器と、第２吸収器及び第２蒸発器のそれぞれ胴内圧力がわずかに異なる２つの吸収器及び２つの蒸発器を持つ二段吸収・二段蒸発サイクルにより濃度幅を広げ濃度の低い吸収液を有効に利用できるようにして吸収式サイクルの循環サイクル濃度、温度を下げ、運転中の高温再生器、中温再生器の圧力を下げるようにして、安全かつ高効率で運転できるようにした請求項１〜５のいずれかに記載の三重効用吸収式冷温水機。
7. 第１蒸発器、第２蒸発器及び第２吸収器の伝熱管配置を千鳥状配置とし、第１吸収器の上部１／２以上の伝熱管配置を千鳥状配置、下部１／２未満の伝熱管配置を格子状配置として、蒸発器で蒸発した冷媒が吸収器へ流れる冷媒の流動に配慮して流動抵抗を減らすようにした請求項６記載の三重効用吸収式冷温水機。
8. 第１蒸発器及び第２蒸発器の伝熱管配置を千鳥状配置とし、第１吸収器及び第２吸収器の上部１／２以上の伝熱管配置を千鳥状配置、下部１／２未満の伝熱管配置を格子状配置として、蒸発器で蒸発した冷媒が吸収器へ流れる冷媒の流動に配慮して流動抵抗を減らすようにした請求項６記載の三重効用吸収式冷温水機。
9. 冷水は最初に第１蒸発器に流し、次に第２蒸発器に流すようにして、吸収器に流す冷却水は最初に第１吸収器に流し、次に第２吸収器に流すようにして、吸収器に散布する吸収液は濃度の高い吸収液を最初に第２吸収器伝熱管外面に散布して、第２吸収器出口の吸収液は次に第１吸収器伝熱管外面に散布するようにした請求項６、７又は８記載の三重効用吸収式冷温水機。
10. 濃度の高い吸収液が散布される第２吸収器の伝熱管を平管又はフィン高さが０．１〜０．３ｍｍの高性能管とし、濃度が低い吸収液が散布される第１吸収器の伝熱管をフィン高さ０．３〜０．５ｍｍの高性能管とした請求項６〜９のいずれかに記載の三重効用吸収式冷温水機。
11. 外部排熱を利用する排熱再生器を低温再生器の手前に設け、凝縮器の性能改善により凝縮器と直結する低温再生器の沸騰圧力の低下による圧力、温度の低下と、低温再生器に直結する排熱再生器の圧力、温度の低下を可能とし、排熱再生器で吸収液を加熱する外部排熱を有効に回収し、戻りの排熱温度を低い温度まで利用することができ熱を有効利用する割合が増えるようにした請求項１〜１０のいずれかに記載の三重効用吸収式冷温水機。
12. 高温再生器に気液分離器を設け、気液分離器に液面検出制御装置を設けて、高温再生器の運転中の液面を制御し高温再生器の「液面高」や「液面低」による異常な運転を防止するようにした請求項１〜１１記載の三重効用吸収式冷温水機。

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