JP2004301345A - アンモニア吸収冷凍機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アンモニア吸収冷凍機の再生器2と吸収器5を接続する戻し管4に分岐配管13を接続し、この分岐配管13に、ガスエンジンからの排ガスによる排ガスボイラ15を設け、分岐配管13にタービン16を接続し、そのタービン16と吸収器5とを第4の配管17を介して接続する。タービン16に圧縮機19を連動連結し、圧縮機19によって蒸発器7内の蒸気を吸引して吸収器5に加圧供給する。タービン16および圧縮機19から排出されて吸収器5に供給するアンモニア−水系混合媒体のガスの熱を、第4の熱交換器22によって、吸収器5から再生器2に供給されるアンモニア−水系混合媒体の溶液に凝縮潜熱として回収させるように構成する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸収冷凍機の蒸発器で蒸発されたアンモニア蒸気を圧縮機で吸収器に供給するように構成したアンモニア吸収冷凍機に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種のアンモニア吸収冷凍機としては、従来、特許文献1に開示されているものがあった。
この従来例によれば、圧縮機を駆動するタービンの作動媒体として、吸収器からのアンモニア−水系混合媒体の溶液を用い、そのアンモニア−水系混合媒体の溶液の供給ラインの途中箇所に排ガスボイラを介装し、アンモニア−水系混合媒体の溶液をガスエンジン排ガスにより蒸発させるように構成している。
【0003】
タービンおよび圧縮機から排出されるアンモニア−水系混合媒体のガスを吸収器に供給し、その途中において、熱交換器により、吸収器から再生器に供給されるアンモニア−水系混合媒体の溶液と熱交換し、タービンおよび圧縮機から排出されるアンモニア−水系混合媒体のガスの熱を回収して排熱回収効率を高め、蒸発器から冷熱を取り出す上での成績係数を高くできるように構成している。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−48426号公報(図1)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、タービンに供給される吸収器からのアンモニア−水系混合媒体の溶液は、アンモニアガスを吸収した溶液であるため、アンモニア濃度が高く、タービンから排出されるガスのアンモニア濃度も高い。
【0006】
このようなアンモニア濃度の高いガスの凝縮温度は低く、吸収器から再生器に供給されるアンモニア−水系混合媒体の溶液との熱交換によって凝縮されるガス量が少なくなり、アンモニア−水系混合媒体の溶液に回収される熱はほとんどが顕熱での回収となり、熱回収量が少なくなり、蒸発器から冷熱を取り出す上での成績係数を高くする点で改善の余地があった。
【0007】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、タービンに供給する作動媒体に改良を加え、蒸発器から冷熱を取り出す上での成績係数を高くできるようにすることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述のような目的を達成するために、
アンモニアを冷媒、水を吸収剤とするアンモニア−水系混合媒体を収容するとともにエンジン冷却水の加熱により冷媒を蒸発分離する再生器と、
前記再生器に接続されて前記再生器で蒸発分離させた冷媒を導入して凝縮液化する凝縮器と、
前記再生器に接続されて前記再生器から供給される冷媒蒸発後の吸収剤に冷媒を吸収して前記再生器に戻す吸収器と、
前記凝縮器および前記吸収器に接続されて前記凝縮器からの冷媒液を蒸発する蒸発器と、
前記蒸発器に付設されて前記蒸発器で得られる冷熱を取出す冷熱取り出し手段と、
前記蒸発器内の冷媒を吸引して前記吸収器に加圧供給する圧縮機と、
前記圧縮機に連動連結されるタービンと、
前記タービンに供給するアンモニア−水系混合媒体をガスエンジン排ガスにより蒸発させる排ガスボイラとを備えたアンモニア吸収冷凍機において、
前記再生器から前記吸収器にアンモニア−水系混合媒体の溶液を戻す戻し管と前記排ガスボイラとを接続する配管と、
前記タービンから排出されるアンモニア−水系混合媒体のガスの熱を前記吸収器から前記再生器に供給されるアンモニア−水系混合媒体の溶液に回収する熱交換器を備えて構成する。
【0009】
(作用・効果)
本発明のアンモニア吸収冷凍機の構成によれば、タービンの作動媒体として、再生器から吸収器に戻すアンモニア−水系混合媒体を用いるように、アンモニア−水系混合媒体の溶液を戻す戻し管と排ガスボイラとを接続する。
したがって、再生器から吸収器に戻すアンモニア濃度の低いアンモニア−水系混合媒体をタービンの作動媒体に用いるから、タービンから排出されるアンモニア−水系混合媒体のガスにおけるアンモニア濃度を低くできる。このため、そのアンモニア−水系混合媒体のガスの凝縮温度を高くでき、吸収器から再生器に供給されるアンモニア−水系混合媒体の溶液に熱交換によって熱を回収させる際に、凝縮されるガス量を増加でき、アンモニア−水系混合媒体の溶液に凝縮潜熱として回収することができ、熱回収量を大幅に増加できて、蒸発器から冷熱を取り出す上での成績係数を高くできる。
【0010】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明に係るアンモニア吸収冷凍機の実施例を示す概略構成図であり、ガスエンジンのエンジン冷却部の出口と入口とにわたってエンジン冷却水(ジャケット冷却水)を循環する循環配管1が、吸収冷凍機を構成する再生器2に接続されている。再生器2には、ガスエンジンからのエンジン冷却後のエンジン冷却水(温度85〜95℃)によって蒸発可能なアンモニアを冷媒とし、かつ、水を吸収剤としたアンモニア−水系混合媒体が収容されている。
【0011】
再生器2には、水を分離したアンモニア蒸気を供給するように凝縮器3が連通接続され、再生器2に戻し管4を介して吸収器5が接続されるとともに、凝縮器3に第1の配管6を介して蒸発器7が接続され、更に、吸収器5と蒸発器7とが第2の配管8(後述する第4の配管17をも一部含む)を介して連通接続され、アンモニア吸収冷凍機が構成されている。
【0012】
凝縮器3では、再生器2で蒸発した冷媒を凝縮液化し、その液化した冷媒を蒸発器7に戻すようになっている。
蒸発器7では、吸収器5における吸収剤による冷媒の吸収に伴い、冷媒が蒸発するようになっている。
【0013】
吸収器5から再生器2にわたって、第1の溶液ポンプ9を介装した第3の配管10が接続されている。この第3の配管10と戻し管4との間に第1の熱交換器11が設けられ、再生器2に戻す液化したアンモニア−水系混合媒体の溶液を、再生器2から吸収器5に流すアンモニア−水系混合媒体の溶液によって加熱するようになっている。
【0014】
戻し管4の第1の熱交換器11と吸収器5との間に、第2の溶液ポンプ12を介装した分岐配管13が接続され、この分岐配管13と、ガスエンジンからの排ガスを流すガス配管14とにわたって排ガスボイラ15が設けられている。これにより、再生器2から吸収器5に戻すアンモニア濃度の低い液化したアンモニア−水系混合媒体の溶液の一部をガスエンジンからの排気ガスからの伝熱により加熱し、高温高圧の蒸気を発生させるように構成されている。
【0015】
分岐配管13にタービン16が接続されるとともに、そのタービン16と吸収器5とが第4の配管17を介して接続され、吸収冷凍機の作動媒体であるアンモニア−水系混合媒体の高温高圧の蒸気によってタービン16を駆動するとともに、タービン16から排出される蒸気を吸収器5に戻すように構成されている。
【0016】
タービン16に伝動軸18を介して圧縮機19が連動連結されるとともに、この圧縮機19が第2の配管8に設けられている。第1の配管6の途中箇所に第2の熱交換器20と第3の熱交換器21とが設けられ、この第2および第3の熱交換器20,21で熱交換可能に、吸収器12と圧縮機19とを接続する第2の配管8が設けられ、圧縮機19によって蒸発器7内の蒸気を吸引して吸収器5に加圧供給するとともに、凝縮器3から蒸発器7に供給されるアンモニア−水系混合媒体の溶液を冷却するようになっている。
【0017】
タービン16および圧縮機19からのアンモニア−水系混合媒体のガスを吸収器5に供給する第4の配管17と第3の配管10とにわたって第4の熱交換器22が設けられ、タービン16および圧縮機19から排出されて吸収器5に供給するアンモニア−水系混合媒体のガスの熱を、吸収器5から再生器2に供給されるアンモニア−水系混合媒体の溶液に回収させるように構成されている。
【0018】
蒸発器7に、冷熱取り出し手段としての、冷凍用媒体(例えば、ブライン)を取り出す冷凍用媒体取り出し管23が付設され、この冷凍用媒体取り出し管23が保冷庫や空調用ファンコイルユニットなどの冷却用熱源(図示せず)に導入されるようになっている。
【0019】
凝縮器3と再生器2とが、第3の溶液ポンプ24を介装した第5の配管25を介して接続され、再生器2の上部で整流作用を行えるようになっている。
凝縮器3および吸収器5には、クーリングタワーからの冷却水を供給する冷却管24が通されている。
【0020】
上記構成により、タービン16の作動媒体として、再生器2から吸収器5に戻すアンモニア濃度の低いアンモニア−水系混合媒体の溶液を用い、タービン16から排出されるアンモニア−水系混合媒体のガスにおけるアンモニア濃度を低くし、そのアンモニア−水系混合媒体のガスの凝縮温度を高くして、吸収器5から再生器2に供給されるアンモニア−水系混合媒体の溶液との熱交換によって凝縮されるガス量を増加し、アンモニア−水系混合媒体の溶液に凝縮潜熱として回収し、熱回収量を大幅に増加できる。
【0021】
次に、上記実施例と従来例との成績係数についての比較実験結果について説明する。
ガスエンジンからの排ガスによる入熱量とエンジン冷却水による入熱量との合計に対する、冷凍用媒体取り出し管23から取り出される取り出し熱量による成績係数を、所定の冷凍用媒体の取り出し温度ごと(4℃間隔)に求めてプロットしたところ、図2の冷熱の取り出し温度と成績係数との相関のグラフに示す結果が得られた。
上記結果から、−20℃に近い温度まで、本発明例のものAの方が、従来例のものBよりも高い成績係数を得ることができ、かつ、取り出し温度が高くなる程高い成績係数を得ることができることが明らかであった。
【0022】
上述実施例の排ガスやエンジン冷却水の排出熱源としてのガスエンジンとしては、汎用のガスエンジンやディーゼルガスエンジンやスターリングガスエンジンなど各種のガスエンジンを用いることができる。
【0023】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のアンモニア吸収冷凍機によれば、再生器から吸収器に戻すアンモニア濃度の低いアンモニア−水系混合媒体をタービンの作動媒体に用いるから、タービンから排出されるアンモニア−水系混合媒体のガスにおけるアンモニア濃度を低くできる。このため、そのアンモニア−水系混合媒体のガスの凝縮温度を高くでき、吸収器から再生器に供給されるアンモニア−水系混合媒体の溶液に熱交換によって熱を回収させる際に、凝縮されるガス量を増加でき、アンモニア−水系混合媒体の溶液に凝縮潜熱として回収することができ、熱回収量を大幅に増加できて、蒸発器から冷熱を取り出す上での成績係数を高くできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るアンモニア吸収冷凍機の実施例を示す概略構成図である。
【図2】冷熱の取り出し温度と成績係数との相関のグラフである。
【符号の説明】
2…再生器
3…凝縮器
4…戻し管
5…吸収器
7…蒸発器
13…分岐配管(配管)
15…排ガスボイラ
16…タービン
19…圧縮機
22…第4の熱交換器(熱交換器)
23…冷凍用媒体取り出し管(冷熱取り出し手段)
Claims (1)
- アンモニアを冷媒、水を吸収剤とするアンモニア−水系混合媒体を収容するとともにエンジン冷却水の加熱により冷媒を蒸発分離する再生器と、
前記再生器に接続されて前記再生器で蒸発分離させた冷媒を導入して凝縮液化する凝縮器と、
前記再生器に接続されて前記再生器から供給される冷媒蒸発後の吸収剤に冷媒を吸収して前記再生器に戻す吸収器と、
前記凝縮器および前記吸収器に接続されて前記凝縮器からの冷媒液を蒸発する蒸発器と、
前記蒸発器に付設されて前記蒸発器で得られる冷熱を取出す冷熱取り出し手段と、
前記蒸発器内の冷媒を吸引して前記吸収器に加圧供給する圧縮機と、
前記圧縮機に連動連結されるタービンと、
前記タービンに供給するアンモニア−水系混合媒体をガスエンジン排ガスにより蒸発させる排ガスボイラとを備えたアンモニア吸収冷凍機において、
前記再生器から前記吸収器にアンモニア−水系混合媒体の溶液を戻す戻し管と前記排ガスボイラとを接続する配管と、
前記タービンから排出されるアンモニア−水系混合媒体のガスの熱を前記吸収器から前記再生器に供給されるアンモニア−水系混合媒体の溶液に回収する熱交換器を備えたことを特徴とするアンモニア吸収冷凍機。
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