JP2004340464A - 排熱回収型吸収冷凍機 - Google Patents
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Abstract
【課題】加熱源媒体を利用して、排熱媒体温度を高めて利用価値を高めると共に、環境面での改善と機器の信頼性を高めた排熱回収型吸収冷凍機を提供する。
【解決手段】蒸発器、吸収器、凝縮器、高温再生器ＧＨ、低温再生器ＧＬこれらの機器を連結する吸収溶液経路、冷媒経路を備えた吸収冷凍機において、前記ＧＨの排熱を加熱媒体とし、外部排熱媒体を被加熱媒体として熱交換する第一の排熱回収熱交換器ＧＨＸと、前記ＧＬの伝熱部の上部に排熱媒体を加熱媒体とし、吸収溶液を被加熱媒体として熱交換する第二の排熱回収熱交換器ＧＸ及び／又は前記吸収溶液経路に排熱媒体を加熱媒体とし、吸収溶液を被加熱媒体として熱交換する第三の排熱回収熱交換器ＪＸとを備えると共に、前記排熱媒体を、ＧＨＸからＧＸ又はＪＸに、又は、ＧＸからＪＸの順に、又は、ＧＸとＪＸに並列に導入するように構成したものである。
【選択図】 図１
【解決手段】蒸発器、吸収器、凝縮器、高温再生器ＧＨ、低温再生器ＧＬこれらの機器を連結する吸収溶液経路、冷媒経路を備えた吸収冷凍機において、前記ＧＨの排熱を加熱媒体とし、外部排熱媒体を被加熱媒体として熱交換する第一の排熱回収熱交換器ＧＨＸと、前記ＧＬの伝熱部の上部に排熱媒体を加熱媒体とし、吸収溶液を被加熱媒体として熱交換する第二の排熱回収熱交換器ＧＸ及び／又は前記吸収溶液経路に排熱媒体を加熱媒体とし、吸収溶液を被加熱媒体として熱交換する第三の排熱回収熱交換器ＪＸとを備えると共に、前記排熱媒体を、ＧＨＸからＧＸ又はＪＸに、又は、ＧＸからＪＸの順に、又は、ＧＸとＪＸに並列に導入するように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、排熱回収型吸収冷凍機に係り、特に、再生器の加熱源からの排熱回収を行うと共に、外部排熱を有効に利用し、環境面での改善と機器の信頼性を高めた排熱回収型吸収冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】実開昭５６−９３６４７号公報
【特許文献２】特開昭５２−１１２１５７号公報
【特許文献３】特開平７−２１８０１７号公報
【特許文献４】特公昭５９−１４７０６号公報
吸収冷凍機の加熱源としては、蒸気やバーナによる燃料の燃焼ガスが一般的である。
これらの加熱源の有効利用を図るために、各種の提案がなされている。
例えば、加熱源として、燃焼ガスが使われる場合は、再生器を流出する燃焼ガスとバーナに供給される燃焼用空気との熱交換を行い燃焼ガスの排熱を回収する方法（実開昭５６−９３６４７号公報）、又は、再生器を流出する燃焼ガスと吸収冷凍サイクル内の吸収溶液との熱交換を行い、燃焼ガスの排熱を回収する方法（特開昭５２−１１２１５７号公報）などがある。
また、外部排熱を有効に利用する手法としては、吸収冷凍機を循環する吸収溶液系統にコージェネレーションシステム（以下、ＣＧＳという）からの排温水を利用して吸収溶液を加熱する排熱回収熱交換器を設ける例（図２０参照）が開示されている（特開平７−２１８０１７号公報）。
【０００３】
更には、外部排熱を有効に利用する手法としては、低温再生器伝熱部の上部に外部排熱により吸収溶液を加熱・濃縮するための低ポテンシャル熱交換器を設けた、所謂一重二重効用吸収冷凍機の例が開示されている（特公昭５９−１４７０６号公報）。
これら従来の方法は、排熱を回収するという点では有効であるが、次の問題があった。
燃焼用空気と熱交換する場合は、燃焼空気が高温となり、その結果燃焼により発生する窒素酸化物が増大し、環境面での問題があり、更には、燃焼空気が高温になることにより、火炎検出装置の冷却が必要になる場合があり、装置が複雑、高価になる。
【０００４】
吸収冷凍サイクル内の吸収溶液と熱交換する場合は、吸収溶液は腐食性が極めて高いため、熱交換器部において腐食が懸念されるという問題があった。腐食は、高温になればなるほどその危険が高くなり、２００℃から２５０℃近辺の高温燃焼ガスではその危険が一段と高まってくる。更には、吸収溶液系統は、気密性の維持が重要な課題であり、もし、腐食が発生すれば、この気密性の維持ができなくなり、吸収冷凍機の運転が不可能となってしまうという問題がある。
ＣＧＳ等からの温水で吸収溶液を加熱する場合は、その温水温度が比較的低く、回収できる熱量が少ないといった問題、或いは、回収熱量を一定とした場合は、温水温度が低いために排熱回収熱交換器の伝熱面積を増大させる必要があり、排熱回収熱交換器の大型化やコストアップを余儀なくされている。
また、ＣＧＳのエンジン側から見れば、温水温度を上昇させるとエンジンヘの環り温度の制御が難しくなるという問題点もある。
【０００５】
【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、吸収冷凍機の加熱源として利用された後の加熱源媒体とＣＧＳ等からの排熱媒体とを熱交換することにより、排熱媒体温度を高め、その利用価値を高めると共に、加熱源媒体からの熱回収における環境面での改善と機器の信頼性を高めた排熱回収型吸収冷凍機を提供することを課題とする。
【０００６】
【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、蒸発器、吸収器、凝縮器、高温再生器、低温再生器、低温溶液熱交換器、高温溶液熱交換器、及びこれらの機器を連結する吸収溶液循環経路、冷媒循環経路を備えた吸収冷凍機において、前記高温再生器の加熱源として用いた後の排熱を加熱媒体とし、外部から導入される排熱媒体を被加熱媒体として熱交換する第一の排熱回収熱交換器と、前記低温再生器の伝熱部の上部に設けられ、前記外部排熱媒体を加熱媒体とし、吸収溶液を被加熱媒体として熱交換する第二の排熱回収熱交換器とを備えると共に、前記排熱媒体を前記第一の排熱回収熱交換器、前記第二の排熱回収熱交換器の順に導入する流路で構成したことを特徴とする吸収冷凍機としたものである。
また、本発明では、蒸発器、吸収器、凝縮器、高温再生器、低温再生器、低温溶液熱交換器、高温溶液熱交換器、及びこれらの機器を連結する吸収溶液循環経路、冷媒循環経路を備えた吸収冷凍機において、前記高温再生器の加熱源として用いた後の排熱を加熱媒体とし、外部から導入される排熱媒体を被加熱媒体として熱交換する第一の排熱回収熱交換器と、前記吸収溶液循環経路に設けられ、前記排熱媒体を加熱媒体とし、吸収溶液を被加熱媒体として熱交換する第三の排熱回収熱交換器とを備えると共に、前記排熱媒体を前記第一の排熱回収熱交換器、前記第三の排熱回収熱交換器の順に導入する流路で構成したことを特徴とする吸収冷凍機としたものである。
【０００７】
さらに、本発明では、蒸発器、吸収器、凝縮器、高温再生器、低温再生器、低温溶液熱交換器、高温溶液熱交換器、及びこれらの機器を連結する吸収溶液循環経路、冷媒循環経路を備えた吸収冷凍機において、前記高温再生器の加熱源として用いた後の排熱を加熱媒体とし、外部から導入される排熱媒体を被加熱媒体として熱交換する第一の排熱回収熱交換器と、前記低温再生器の伝熱部の上部に設けられ、前記排熱媒体を加熱媒体とし、吸収溶液を被加熱媒体として熱交換する第二の排熱回収熱交換器と、更に前記吸収溶液循環経路に設けられ、前記排熱媒体を加熱媒体とし、吸収溶液を被加熱媒体として熱交換する第三の排熱回収熱交換器とを備えると共に、前記排熱媒体を前記第一の排熱回収熱交換器、前記第二の排熱回収熱交換器、前記第三の排熱回収熱交換器の順に導入するか、又は、前記第一の排熱回収熱交換器に導入後、前記第二の排熱回収熱交換器と前記第三の排熱回収熱交換器に並列に導入する流路で構成したことを特徴とする吸収冷凍機としたものである。
本発明の吸収冷凍機において、蒸発器及び吸収器は、複数の圧力段階で作動するように多段で構成でき、前記第一の排熱回収熱交換器に導入される排熱媒体の流路には、該熱交換器から流出する排熱媒体の温度を所定範囲に維持するような制御機構を備えることができ、また、前記第二の排熱回収熱交換器及び／又は前記第三の排熱回収熱交換器に導入される排熱媒体の流路にも、該熱交換器から流出する排熱媒体の温度を所定範囲に維持するような制御機構を備えることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１〜５は、低温再生器の伝熱部上部に第二の排熱回収熱交換器を配備した各種フローのフロー構成図であり、図６〜１０は、吸収溶液循環経路に第三の排熱回収熱交換器を配備した各種のフローのフロー構成図であり、図１１〜１９は、第二及び第三の排熱回収熱交換器を配備した各種のフローのフロー構成図である。
図において、ＧＨは高温再生器、ＧＨＸは第一の排熱回収熱交換器、ＧＸは第二の排熱回収熱交換器、ＪＸは第三の排熱回収熱交換器、Ａは吸収器、Ｅは蒸発器、ＡＨは高圧吸収器、ＡＬは低圧吸収器、ＥＨは高圧蒸発器、ＥＬは低圧蒸発器、ＧＬは低温再生器、ＬＸは低温溶液熱交換器、ＨＸは高温溶液熱交換器、ＲＰは冷媒ポンプ、ＳＰは溶液ポンプ、ＳＰＨは溶液ポンプ、Ｖ１〜Ｖ６は制御弁、４３、４７は温度センサー、４０、４１、４２、４４、４５、４６は排熱媒体流路、６０はバーナ、６１は加熱源流路である。
【０００９】
まず、低温再生器の伝熱部上部に第二の排熱回収熱交換器を配備した図１〜図５について説明する。
図１では、吸収冷凍サイクルは、吸収溶液が吸収器Ａ、高温再生器ＧＨ、低温再生器ＧＬの順に循環する所謂シリーズフローで構成されている。
図１の吸収冷凍機の運転においては、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２０を通り、低温溶液熱交換器ＬＸの被加熱側及び高温溶液熱交換器ＨＸの被加熱側を通り、高温再生器ＧＨに導入される。高温再生器ＧＨでは、希溶液は加熱源により加熱されて冷媒を蒸発して濃縮され、濃縮された濃溶液は、流路２４を通り高温溶液熱交換器ＨＸで熱交換され、低温再生器ＧＬに導入される。低温再生器に導入された希溶液は、流路４１からの排熱媒体による第二の排熱回収熱交換器ＧＸによる加熱と、低温再生器ＧＬで高温再生器ＧＨからの冷媒蒸気による加熱により濃縮された後、流路２６から低温溶液熱交換器ＬＸの加熱側を通り、流路２７から吸収器Ａに循環される。
【００１０】
高温再生器ＧＨで蒸発した冷媒ガスは、冷媒流路３０を通り、低温再生器ＧＬ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ＧＬからの冷媒ガスと共に冷却水により冷却されて凝縮し、流路３２から蒸発器Ｅにはいる。蒸発器Ｅでは、冷媒が冷媒ポンプＲＰにより、流路３３により循環されて蒸発し、その際に蒸発熱を負荷側の冷水から奪い、冷水を冷却し、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。
図１では、加熱源としてバーナによる燃焼ガスを用いている。
バーナ６０で発生した高温燃焼ガスは、高温再生器ＧＨ内の吸収溶液を加熱し、吸収溶液から冷媒を再生後に加熱源流路６１を経由し、第一の排熱回収熱交換器ＧＨＸに流入し、ここで、外部から供給された排熱媒体を加熱し、自らはその温度を低下させて環境中に排出される。
【００１１】
一方、ＣＧＳ等からの排熱媒体である温水は、流路４０から供給され、第一の排熱回収熱交換器ＧＨＸに導入され、加熱後、流路４１から流出し、低温再生器ＧＬ伝熱部の上部に設けられた第二の排熱回収熱交換器ＧＸに導入され、ここで吸収溶液を加熱・濃縮後、流路４６から流出し、ＣＧＳ側に戻るように構成されている。このように、ＣＧＳ側から供給された排熱温水は、第一の排熱回収熱交換器ＧＨＸでさらに熱量を付加された後に第二の排熱回収熱交換器ＧＸで吸収溶液を加熱することにより、排熱を有効に吸収冷凍サイクルに回収することができる。ここで、第二の排熱回収熱交換器ＧＸを流下した吸収溶液は低温再生器ＧＬで更に加熱・濃縮される。
図１においては、高温再生器ＧＨから流出する加熱源媒体の温度が２３０℃の場合であり、そのまま環境中に排出された場合は、約１０％の熱量が無駄に排出されることとなるが、第一の排熱回収熱交換器ＧＨＸにより、加熱源媒体温度が１００℃まで回収できれば、無駄に排出される熱量は４％であり、６％の熱量が回収でき、この熱量が排熱媒体に付加されることになる。
【００１２】
また、図１では、第一の排熱回収熱交換器ＧＨＸにおける、排熱媒体の出口温度を所定範囲に維持するための制御機構として制御弁Ｖ５、Ｖ６及び温度センサー４３を設けている。これは、排熱媒体の温度が異常に上昇することを防止するためのものである。例えば、排熱媒体出口温度が所定範囲を超えた場合は、温度センサー４３にてそれを検出し、制御弁Ｖ５を閉方向に制御し、制御弁Ｖ６を開方向に制御し、排熱媒体の一部を排熱回収熱交換器ＧＨＸをバイパスするようにこの制御機構を作動させる。
排熱媒体の温度は、圧力容器等の規制を考慮し、通常は１００℃未満に制御することが好ましい。更には、排熱媒体の異常過熱による圧力の上昇に対する保護対策として、安全弁を第一の排熱回収熱交換器近辺の排熱媒体流路に設けることも有効である。
なお、制御弁Ｖ５、Ｖ６の替わりに、三方弁で代用することも可能である。
【００１３】
同様に、第二の排熱回収熱交換器における排熱媒体の出口温度を、所定範囲に維持するための制御機構を、流路４１と流路４６の間に設けることも可能である。（図１では図示せず）
これは、ＣＧＳ側に戻る排熱媒体の温度を、ＣＧＳ側の希望する温度に制御することを目的としたものであり、ＣＧＳ側に戻る温水温度が変動した場合の影響を軽減するためのものである。
更には、吸収溶液循環経路から排温水側への熱の逆流を防止する目的も併せ持っている。
図１では、加熱源媒体として、バーナによる燃焼ガスを例に記述しているが、これに特定されることなく、蒸気、高温水、他の燃焼機器、例えば、ガスタービンからの排ガスでもよい。さらに、排熱媒体としては、ＣＧＳからの排熱以外に、燃料電池や、焼却設備、プラントからの排熱媒体であってもよい。
【００１４】
以下、他の例について簡単に説明する。
図２は、本発明の他の例であり、吸収溶液の循環経路が、低温溶液熱交換器ＬＸを出た後で、高温再生器ＧＨと第二の排熱回収熱交換器ＧＸ及び低温再生器ＧＬに分岐するように構成された、所謂分岐フローの場合の例であり、発明の作用、効果は図１と同様である。
図３は、本発明の他の例であり、吸収溶液の循環経路が、低温溶液熱交換器ＬＸを出た後で、全量が第二の排熱回収熱交換器ＧＸ及び低温再生器ＧＬに流入され、低温再生器ＧＬを出た吸収溶液の一部が低温溶液熱交換器ＬＸに流入し、残りの吸収溶液が高温再生器ＧＨに流入するように構成された、所謂リバース・パラレルフローにおける例であり、発明の作用、効果は他の例と同様である。
【００１５】
図４は、本発明の他の例であり、吸収溶液の循環経路が低温溶液熱交換器ＬＸを出た後で、全量が第二の排熱回収熱交換器ＧＸ及び低温再生器ＧＬに流入され、低温再生器ＧＬを出た吸収溶液の全量が高温再生器ＧＨに流入するように構成された、所謂リバースフローにおける例であり、発明の作用、効果は他の例と同様である。
図５は、本発明の他の例であり、吸収器Ａ及び蒸発器Ｅが複数段で構成された場合の例であり、図５では、吸収器Ａ、蒸発器Ｅが２段で構成されているが、２段に特定されるものではない。
空調負荷から戻った比較的高温の冷水は、高圧蒸発器ＥＨに流入後冷却され、次に低圧蒸発器ＥＬでさらに冷却されて、空調機側に供給される。このような構成の場合は、高圧蒸発器ＥＨ、低圧蒸発器ＥＬは、例えば、８℃、５℃等の蒸発温度で作動し、それらの蒸発器と組み合わされて作動する高圧吸収器ＡＨ、低圧吸収器ＡＬにより、吸収器を出る希溶液濃度を大幅に低下させることができる。
【００１６】
この結果、第二の排熱回収熱交換器ＧＸにおける回収能力の向上が期待できるものである。
この方法では、冷水の温度差を通常の５℃よりも大きく、例えば８℃程度の温度差として設計することにより、吸収器Ａを出る希溶液濃度をさらに低下させることが可能となる。
図５においては、冷却水５２の流れ方向を、高圧吸収器ＡＨ、低圧吸収器ＡＬ、凝縮器Ｃの順に流すように図示されているが、これに特定されるものではない。例えば、高圧吸収器ＡＨと低圧吸収器ＡＬに冷却水を並列に流してもよいし、凝縮器Ｃから吸収器Ａ側に流すことも可能であり、任意の流し方を構成することができる。
また、吸収溶液の循環経路は、図示されたものに特定されることなく、あらゆる吸収溶液循環フローでの対応も可能である。
【００１７】
次に、溶液循環経路に第三の排熱回収熱交換器を配備した図６〜図１０について説明する。
図６では、吸収冷凍サイクルは、図１と同様に所謂シリーズフローで構成されている。
図６では、加熱源としてバーナによる燃焼ガスを用いており、図１と同様に、バーナ６０で発生した高温燃焼ガスは、第一の排熱回収熱交換器ＧＨＸに流入し、ここで、外部から供給された排熱媒体を加熱し、自らはその温度を低下させて環境中に排出される。
【００１８】
一方、ＣＧＳ等からの排熱媒体である温水は、流路４０から供給され、第一の排熱回収熱交換器ＧＨＸに導入され、加熱後、流路４１から流出し、吸収溶液循環経路２１に設けられた第三の排熱回収熱交換器ＪＸに導入され、ここで吸収溶液を加熱後、流路４６から流出し、ＣＧＳ側に戻るように構成されている。このように、ＣＧＳ側から供給された排熱温水は、第一の排熱回収熱交換器ＧＨＸでさらに熱量を付加された後に第三の排熱回収熱交換器ＪＸで吸収溶液を加熱することにより、排熱を有効に吸収冷凍サイクルに回収することができる。
また、図６では、図１と同様に第一の排熱回収熱交換器ＧＨＸにおける排熱媒体の出口温度を、所定範囲に維持するための制御機構として、制御弁Ｖ５、Ｖ６及び温度センサー４３を設けている。
【００１９】
更に、図６では、第三の排熱回収熱交換器ＪＸにおける排熱媒体の出口温度を、所定範囲に維持するための制御機構として、制御弁Ｖ３、Ｖ４及び温度センサー４７を設けている。これは、ＣＧＳ側に戻る排熱媒体の温度を、ＣＧＳ側の希望する温度に制御することを目的としたものであり、ＣＧＳ側に戻る温水温度が変動した場合の影響を軽減するためのものである。更には、吸収溶液循環経路から排温水側への熱の逆流を防止する目的も併せ持っている。
例えば、排熱媒体出口温度が所定範囲より低下した場合は、温度センサー４７にてそれを検出し、制御弁Ｖ３を閉方向に制御し、制御弁Ｖ４を開方向に制御し、排熱媒体の一部を第三の排熱回収熱交換器ＪＸをバイパスするようにこの制御機構を作動させる。
また、第三の排熱回収熱交換器ＪＸは、吸収溶液循環経路内で熱交換可能な温度関係であれば、図６に限定されることなく、どこに設置してもよいことは明らかである。
【００２０】
以下、他の例について簡単に説明する。
図７は、本発明の他の例であり、吸収溶液の循環経路が第三の排熱回収熱交換器ＪＸを出た後で、高温再生器ＧＨと低温再生器ＧＬに分岐するように構成された、所謂分岐フローの場合の例であり、発明の作用、効果は図６と同様である。
図８は、本発明の他の例であり、吸収溶液の循環経路が第三の排熱回収熱交換器ＪＸを出た後、全量が低温再生器ＧＬに流入され、低温再生器ＧＬを出た吸収溶液の一部が低温溶液熱交換器ＬＸに流入し、残りの吸収溶液が高温再生器ＧＨに流入するように構成された、所謂リバース・パラレルフローにおける例であり、発明の作用、効果は他の例と同様である。
図９は、本発明の他の例であり、吸収溶液の循環経路が第三の排熱回収熱交換器ＪＸを出た後、全量が低温再生器ＧＬに流入され、低温再生器ＧＬを出た吸収溶液の全量が高温再生器ＧＨに流入するように構成された、所謂リバースフローにおける例であり、発明の作用、効果は他の例と同様である。
図１０は、本発明の他の例であり、吸収器Ａ及び蒸発器Ｅが複数段で構成された場合の例であり、図５で説明した作用・効果を有するものである。
【００２１】
次いで、第二及び第三の排熱回収熱交換器を併用して配備した図１１〜図１９について説明する。
図１１では、吸収冷凍サイクルは、図１、図６と同様に所謂シリーズフローで構成されている。
図１１では、加熱源として、バーナによる燃焼ガスを用いており、図１と同様に、バーナ６０で発生した高温燃焼ガスは、第一の排熱回収熱交換器ＧＨＸに流入し、ここで、外部から供給された排熱媒体を加熱し、自らはその温度を低下させて環境中に排出される。
一方、ＣＧＳ等からの排熱媒体である温水は、流路４０から供給され、第一の排熱回収熱交換器ＧＨＸに導入され、加熱後、流路４１から流出し、低温再生器ＧＬ伝熱部の上部に設けられた第二の排熱回収熱交換器ＧＸに導入され、ここで吸収溶液を加熱、濃縮後、流路４５を経由し、吸収溶液循環経路に設けられた、第三の排熱回収熱交換器ＪＸに導入され、ここで吸収溶液を加熱後、流路４６から流出し、ＣＧＳ側に戻るように構成されている。
【００２２】
このように、ＣＧＳ側から供給された排熱温水は、第一の排熱回収熱交換器ＧＨＸでさらに熱量を付加された後に第二の排熱回収熱交換器ＧＸ、及び、第三の排熱回収熱交換器ＪＸで吸収溶液を加熱することにより、排熱を有効に吸収冷凍サイクルに回収することができる。
また、図１１では、図６と同様に第一の排熱回収熱交換器ＧＨＸにおける排熱媒体の出口温度を、所定範囲に維持するための制御機構として、制御弁Ｖ５，Ｖ６及び温度センサー４３、及び、第三の排熱回収熱交換器ＪＸにおける、排熱媒体の出口温度を所定範囲に維持するための制御機構として、制御弁Ｖ３、Ｖ４及び温度センサー４７を設けている。
また、第三の排熱回収熱交換器ＪＸは、吸収溶液循環経路内で熱交換可能な温度関係であれば、図１１に限定されることなく、どこに設置してもよいことは明らかである。
【００２３】
以下、他の例について簡単に説明する。
図１２は、本発明の他の例であり、吸収溶液の循環経路が低温溶液熱交換器ＬＸを出た後で、高温再生器ＧＨと第二の排熱回収熱交換器ＧＸ及び低温再生器ＧＬに分岐するように構成された、所謂分岐フローの場合の例であり、第三の排熱回収熱交換器ＪＸが低温溶液熱交換器ＬＸと並列に設置されており、発明の作用、効果は図１１と同様である。
図１３は、本発明の他の例であり、吸収溶液の循環経路が低温溶液熱交換器ＬＸを出た後で、高温再生器ＧＨと第二の排熱回収熱交換器ＧＸ及び低温再生器ＧＬに分岐するように構成された、所謂分岐フローの場合の例であり、第三の排熱回収熱交換器ＪＸが低温溶液熱交換器ＬＸと直列に設置されている。
図１３では、外部排熱媒体である温水は、第一の排熱回収熱交換器ＧＨＸを出た後、第二の排熱回収熱交換器ＧＸ、第三の排熱回収熱交換器ＪＸに並列に導入されている。
第二の排熱回収熱交換器ＧＸを出た温水は、第三の排熱回収熱交換器ＪＸを出た温水と４８で合流し、合流後の温度を温度センサー４７で検出し、制御弁Ｖ３、Ｖ４を作動させており、発明の作用、効果は図１１と同様である。
【００２４】
図１４は、本発明の他の例であり、所謂リバース・パラレルフローにおいて、第三の排熱回収熱交換器ＪＸを低温溶液熱交換器ＬＸと直列に設置した例であり、発明の作用、効果は図１１と同様である。
図１５は、本発明の他の例であり、所謂リバース・パラレルフローにおいて、第三の排熱回収熱交換器ＪＸを低温溶液熱交換器ＬＸと並列に設置した例であり、発明の作用、効果は図１１と同様である。
図１６は、本発明の他の例であり、所謂リバースフローにおいて、第三の排熱回収熱交換器ＪＸを低温溶液熱交換器ＬＸと直列に設置した例であり、発明の作用、効果は図１１と同様である。
図１７は、本発明の他の例であり、所謂リバースフローにおいて、第二の排熱回収熱交換器ＪＸを低温溶液熱交換器ＬＸと並列に設置した例であり、発明の作用、効果は実施例と同様である。
図１８は、本発明の他の例であり、吸収器Ａ及び蒸発器Ｅが複数段で構成された場合の実施例であり、図５、図１０で説明した作用・効果を有するものである。
図１９は、図１８における、第三の排熱回収熱交換器ＪＸと低温溶液熱交換器ＬＸが並列に設置された例を示す。
【００２５】
【発明の効果】
本発明により、加熱源媒体からの排熱を有効に回収し、ＣＧＳ等からの排熱媒体の温度を上げることにより、その排熱を効果的に吸収冷凍サイクルに投入することが可能となる。
また、従来技術の欠点である窒素酸化物の増大も抑制することができ、環境面での改善を図ることが可能である。
更には、腐食性の高い吸収溶液との熱交換ではなく、温水等の腐食性の低い媒体との熱交換により、機器の信頼性を高めることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の吸収冷凍機の１例でシリーズフローを示すフロー構成図。
【図２】本発明の吸収冷凍機の１例で分岐フローを示すフロー構成図。
【図３】本発明の吸収冷凍機の１例でリバース・パラレルフローを示すフロー構成図。
【図４】本発明の吸収冷凍機の１例でリバースフローを示すフロー構成図。
【図５】本発明の吸収冷凍機の１例で、蒸発器、吸収器が多段で構成されたフロー構成図。
【図６】本発明の吸収冷凍機の１例でシリーズフローを示すフロー構成図。
【図７】本発明の吸収冷凍機の１例で分岐フローを示すフロー構成図。
【図８】本発明の吸収冷凍機の１例でリバース・パラレルフローを示すフロー構成図。
【図９】本発明の吸収冷凍機の１例で、リバースフローを示すフロー構成図。
【図１０】本発明の吸収冷凍機の１例で、蒸発器、吸収器が多段で構成されたフロー構成図。
【図１１】本発明の吸収冷凍機の１例でシリーズフローを示すフロー構成図。
【図１２】本発明の吸収冷凍機の１例で分岐フローを示すフロー構成図。
【図１３】本発明の吸収冷凍機の１例で分岐フローを示すフロー構成図。
【図１４】本発明の吸収冷凍機の１例でリバース・パラレルフローを示すフロー構成図。
【図１５】本発明の吸収冷凍機の１例でリバース・パラレルフローを示すフロー構成図。
【図１６】本発明の吸収冷凍機の１例でリバース・パラレルフローを示すフロー構成図。
【図１７】本発明の吸収冷凍機の１例でリバースフローを示すフロー構成図。
【図１８】本発明の吸収冷凍機の１例で、蒸発器、吸収器が多段で構成されたフロー構成図。
【図１９】本発明の吸収冷凍機の１例で、蒸発器、吸収器が多段で構成されたフロー構成図。
【図２０】第一の排熱回収熱交換器を具備しない従来の吸収冷凍機のフロー構成図。
【符号の説明】
ＧＨ：高温再生器、ＧＨＸ：第一の排熱回収熱交換器、ＧＸ：第二の排熱回収熱交換器、ＪＸ：第三の排熱回収熱交換器、Ａ：吸収器、Ｅ：蒸発器、ＡＨ：高圧吸収器、ＡＬ：低圧吸収器、ＥＨ：高圧蒸発器、ＥＬ：低圧蒸発器、ＧＬ：低温再生器、ＬＸ：低温溶液熱交換器、ＨＸ：高温溶液熱交換器、ＲＰ：冷媒ポンプ、ＳＰ：溶液ポンプ、ＳＰＨ：溶液ポンプ、Ｖ１〜Ｖ６：制御弁、４３、４７：温度センサー、４０、４１、４２、４４、４５、４６：排熱媒体流路、６０：バーナ、６１：加熱源流路
【発明の属する技術分野】
本発明は、排熱回収型吸収冷凍機に係り、特に、再生器の加熱源からの排熱回収を行うと共に、外部排熱を有効に利用し、環境面での改善と機器の信頼性を高めた排熱回収型吸収冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】実開昭５６−９３６４７号公報
【特許文献２】特開昭５２−１１２１５７号公報
【特許文献３】特開平７−２１８０１７号公報
【特許文献４】特公昭５９−１４７０６号公報
吸収冷凍機の加熱源としては、蒸気やバーナによる燃料の燃焼ガスが一般的である。
これらの加熱源の有効利用を図るために、各種の提案がなされている。
例えば、加熱源として、燃焼ガスが使われる場合は、再生器を流出する燃焼ガスとバーナに供給される燃焼用空気との熱交換を行い燃焼ガスの排熱を回収する方法（実開昭５６−９３６４７号公報）、又は、再生器を流出する燃焼ガスと吸収冷凍サイクル内の吸収溶液との熱交換を行い、燃焼ガスの排熱を回収する方法（特開昭５２−１１２１５７号公報）などがある。
また、外部排熱を有効に利用する手法としては、吸収冷凍機を循環する吸収溶液系統にコージェネレーションシステム（以下、ＣＧＳという）からの排温水を利用して吸収溶液を加熱する排熱回収熱交換器を設ける例（図２０参照）が開示されている（特開平７−２１８０１７号公報）。
【０００３】
更には、外部排熱を有効に利用する手法としては、低温再生器伝熱部の上部に外部排熱により吸収溶液を加熱・濃縮するための低ポテンシャル熱交換器を設けた、所謂一重二重効用吸収冷凍機の例が開示されている（特公昭５９−１４７０６号公報）。
これら従来の方法は、排熱を回収するという点では有効であるが、次の問題があった。
燃焼用空気と熱交換する場合は、燃焼空気が高温となり、その結果燃焼により発生する窒素酸化物が増大し、環境面での問題があり、更には、燃焼空気が高温になることにより、火炎検出装置の冷却が必要になる場合があり、装置が複雑、高価になる。
【０００４】
吸収冷凍サイクル内の吸収溶液と熱交換する場合は、吸収溶液は腐食性が極めて高いため、熱交換器部において腐食が懸念されるという問題があった。腐食は、高温になればなるほどその危険が高くなり、２００℃から２５０℃近辺の高温燃焼ガスではその危険が一段と高まってくる。更には、吸収溶液系統は、気密性の維持が重要な課題であり、もし、腐食が発生すれば、この気密性の維持ができなくなり、吸収冷凍機の運転が不可能となってしまうという問題がある。
ＣＧＳ等からの温水で吸収溶液を加熱する場合は、その温水温度が比較的低く、回収できる熱量が少ないといった問題、或いは、回収熱量を一定とした場合は、温水温度が低いために排熱回収熱交換器の伝熱面積を増大させる必要があり、排熱回収熱交換器の大型化やコストアップを余儀なくされている。
また、ＣＧＳのエンジン側から見れば、温水温度を上昇させるとエンジンヘの環り温度の制御が難しくなるという問題点もある。
【０００５】
【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、吸収冷凍機の加熱源として利用された後の加熱源媒体とＣＧＳ等からの排熱媒体とを熱交換することにより、排熱媒体温度を高め、その利用価値を高めると共に、加熱源媒体からの熱回収における環境面での改善と機器の信頼性を高めた排熱回収型吸収冷凍機を提供することを課題とする。
【０００６】
【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、蒸発器、吸収器、凝縮器、高温再生器、低温再生器、低温溶液熱交換器、高温溶液熱交換器、及びこれらの機器を連結する吸収溶液循環経路、冷媒循環経路を備えた吸収冷凍機において、前記高温再生器の加熱源として用いた後の排熱を加熱媒体とし、外部から導入される排熱媒体を被加熱媒体として熱交換する第一の排熱回収熱交換器と、前記低温再生器の伝熱部の上部に設けられ、前記外部排熱媒体を加熱媒体とし、吸収溶液を被加熱媒体として熱交換する第二の排熱回収熱交換器とを備えると共に、前記排熱媒体を前記第一の排熱回収熱交換器、前記第二の排熱回収熱交換器の順に導入する流路で構成したことを特徴とする吸収冷凍機としたものである。
また、本発明では、蒸発器、吸収器、凝縮器、高温再生器、低温再生器、低温溶液熱交換器、高温溶液熱交換器、及びこれらの機器を連結する吸収溶液循環経路、冷媒循環経路を備えた吸収冷凍機において、前記高温再生器の加熱源として用いた後の排熱を加熱媒体とし、外部から導入される排熱媒体を被加熱媒体として熱交換する第一の排熱回収熱交換器と、前記吸収溶液循環経路に設けられ、前記排熱媒体を加熱媒体とし、吸収溶液を被加熱媒体として熱交換する第三の排熱回収熱交換器とを備えると共に、前記排熱媒体を前記第一の排熱回収熱交換器、前記第三の排熱回収熱交換器の順に導入する流路で構成したことを特徴とする吸収冷凍機としたものである。
【０００７】
さらに、本発明では、蒸発器、吸収器、凝縮器、高温再生器、低温再生器、低温溶液熱交換器、高温溶液熱交換器、及びこれらの機器を連結する吸収溶液循環経路、冷媒循環経路を備えた吸収冷凍機において、前記高温再生器の加熱源として用いた後の排熱を加熱媒体とし、外部から導入される排熱媒体を被加熱媒体として熱交換する第一の排熱回収熱交換器と、前記低温再生器の伝熱部の上部に設けられ、前記排熱媒体を加熱媒体とし、吸収溶液を被加熱媒体として熱交換する第二の排熱回収熱交換器と、更に前記吸収溶液循環経路に設けられ、前記排熱媒体を加熱媒体とし、吸収溶液を被加熱媒体として熱交換する第三の排熱回収熱交換器とを備えると共に、前記排熱媒体を前記第一の排熱回収熱交換器、前記第二の排熱回収熱交換器、前記第三の排熱回収熱交換器の順に導入するか、又は、前記第一の排熱回収熱交換器に導入後、前記第二の排熱回収熱交換器と前記第三の排熱回収熱交換器に並列に導入する流路で構成したことを特徴とする吸収冷凍機としたものである。
本発明の吸収冷凍機において、蒸発器及び吸収器は、複数の圧力段階で作動するように多段で構成でき、前記第一の排熱回収熱交換器に導入される排熱媒体の流路には、該熱交換器から流出する排熱媒体の温度を所定範囲に維持するような制御機構を備えることができ、また、前記第二の排熱回収熱交換器及び／又は前記第三の排熱回収熱交換器に導入される排熱媒体の流路にも、該熱交換器から流出する排熱媒体の温度を所定範囲に維持するような制御機構を備えることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１〜５は、低温再生器の伝熱部上部に第二の排熱回収熱交換器を配備した各種フローのフロー構成図であり、図６〜１０は、吸収溶液循環経路に第三の排熱回収熱交換器を配備した各種のフローのフロー構成図であり、図１１〜１９は、第二及び第三の排熱回収熱交換器を配備した各種のフローのフロー構成図である。
図において、ＧＨは高温再生器、ＧＨＸは第一の排熱回収熱交換器、ＧＸは第二の排熱回収熱交換器、ＪＸは第三の排熱回収熱交換器、Ａは吸収器、Ｅは蒸発器、ＡＨは高圧吸収器、ＡＬは低圧吸収器、ＥＨは高圧蒸発器、ＥＬは低圧蒸発器、ＧＬは低温再生器、ＬＸは低温溶液熱交換器、ＨＸは高温溶液熱交換器、ＲＰは冷媒ポンプ、ＳＰは溶液ポンプ、ＳＰＨは溶液ポンプ、Ｖ１〜Ｖ６は制御弁、４３、４７は温度センサー、４０、４１、４２、４４、４５、４６は排熱媒体流路、６０はバーナ、６１は加熱源流路である。
【０００９】
まず、低温再生器の伝熱部上部に第二の排熱回収熱交換器を配備した図１〜図５について説明する。
図１では、吸収冷凍サイクルは、吸収溶液が吸収器Ａ、高温再生器ＧＨ、低温再生器ＧＬの順に循環する所謂シリーズフローで構成されている。
図１の吸収冷凍機の運転においては、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２０を通り、低温溶液熱交換器ＬＸの被加熱側及び高温溶液熱交換器ＨＸの被加熱側を通り、高温再生器ＧＨに導入される。高温再生器ＧＨでは、希溶液は加熱源により加熱されて冷媒を蒸発して濃縮され、濃縮された濃溶液は、流路２４を通り高温溶液熱交換器ＨＸで熱交換され、低温再生器ＧＬに導入される。低温再生器に導入された希溶液は、流路４１からの排熱媒体による第二の排熱回収熱交換器ＧＸによる加熱と、低温再生器ＧＬで高温再生器ＧＨからの冷媒蒸気による加熱により濃縮された後、流路２６から低温溶液熱交換器ＬＸの加熱側を通り、流路２７から吸収器Ａに循環される。
【００１０】
高温再生器ＧＨで蒸発した冷媒ガスは、冷媒流路３０を通り、低温再生器ＧＬ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ＧＬからの冷媒ガスと共に冷却水により冷却されて凝縮し、流路３２から蒸発器Ｅにはいる。蒸発器Ｅでは、冷媒が冷媒ポンプＲＰにより、流路３３により循環されて蒸発し、その際に蒸発熱を負荷側の冷水から奪い、冷水を冷却し、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。
図１では、加熱源としてバーナによる燃焼ガスを用いている。
バーナ６０で発生した高温燃焼ガスは、高温再生器ＧＨ内の吸収溶液を加熱し、吸収溶液から冷媒を再生後に加熱源流路６１を経由し、第一の排熱回収熱交換器ＧＨＸに流入し、ここで、外部から供給された排熱媒体を加熱し、自らはその温度を低下させて環境中に排出される。
【００１１】
一方、ＣＧＳ等からの排熱媒体である温水は、流路４０から供給され、第一の排熱回収熱交換器ＧＨＸに導入され、加熱後、流路４１から流出し、低温再生器ＧＬ伝熱部の上部に設けられた第二の排熱回収熱交換器ＧＸに導入され、ここで吸収溶液を加熱・濃縮後、流路４６から流出し、ＣＧＳ側に戻るように構成されている。このように、ＣＧＳ側から供給された排熱温水は、第一の排熱回収熱交換器ＧＨＸでさらに熱量を付加された後に第二の排熱回収熱交換器ＧＸで吸収溶液を加熱することにより、排熱を有効に吸収冷凍サイクルに回収することができる。ここで、第二の排熱回収熱交換器ＧＸを流下した吸収溶液は低温再生器ＧＬで更に加熱・濃縮される。
図１においては、高温再生器ＧＨから流出する加熱源媒体の温度が２３０℃の場合であり、そのまま環境中に排出された場合は、約１０％の熱量が無駄に排出されることとなるが、第一の排熱回収熱交換器ＧＨＸにより、加熱源媒体温度が１００℃まで回収できれば、無駄に排出される熱量は４％であり、６％の熱量が回収でき、この熱量が排熱媒体に付加されることになる。
【００１２】
また、図１では、第一の排熱回収熱交換器ＧＨＸにおける、排熱媒体の出口温度を所定範囲に維持するための制御機構として制御弁Ｖ５、Ｖ６及び温度センサー４３を設けている。これは、排熱媒体の温度が異常に上昇することを防止するためのものである。例えば、排熱媒体出口温度が所定範囲を超えた場合は、温度センサー４３にてそれを検出し、制御弁Ｖ５を閉方向に制御し、制御弁Ｖ６を開方向に制御し、排熱媒体の一部を排熱回収熱交換器ＧＨＸをバイパスするようにこの制御機構を作動させる。
排熱媒体の温度は、圧力容器等の規制を考慮し、通常は１００℃未満に制御することが好ましい。更には、排熱媒体の異常過熱による圧力の上昇に対する保護対策として、安全弁を第一の排熱回収熱交換器近辺の排熱媒体流路に設けることも有効である。
なお、制御弁Ｖ５、Ｖ６の替わりに、三方弁で代用することも可能である。
【００１３】
同様に、第二の排熱回収熱交換器における排熱媒体の出口温度を、所定範囲に維持するための制御機構を、流路４１と流路４６の間に設けることも可能である。（図１では図示せず）
これは、ＣＧＳ側に戻る排熱媒体の温度を、ＣＧＳ側の希望する温度に制御することを目的としたものであり、ＣＧＳ側に戻る温水温度が変動した場合の影響を軽減するためのものである。
更には、吸収溶液循環経路から排温水側への熱の逆流を防止する目的も併せ持っている。
図１では、加熱源媒体として、バーナによる燃焼ガスを例に記述しているが、これに特定されることなく、蒸気、高温水、他の燃焼機器、例えば、ガスタービンからの排ガスでもよい。さらに、排熱媒体としては、ＣＧＳからの排熱以外に、燃料電池や、焼却設備、プラントからの排熱媒体であってもよい。
【００１４】
以下、他の例について簡単に説明する。
図２は、本発明の他の例であり、吸収溶液の循環経路が、低温溶液熱交換器ＬＸを出た後で、高温再生器ＧＨと第二の排熱回収熱交換器ＧＸ及び低温再生器ＧＬに分岐するように構成された、所謂分岐フローの場合の例であり、発明の作用、効果は図１と同様である。
図３は、本発明の他の例であり、吸収溶液の循環経路が、低温溶液熱交換器ＬＸを出た後で、全量が第二の排熱回収熱交換器ＧＸ及び低温再生器ＧＬに流入され、低温再生器ＧＬを出た吸収溶液の一部が低温溶液熱交換器ＬＸに流入し、残りの吸収溶液が高温再生器ＧＨに流入するように構成された、所謂リバース・パラレルフローにおける例であり、発明の作用、効果は他の例と同様である。
【００１５】
図４は、本発明の他の例であり、吸収溶液の循環経路が低温溶液熱交換器ＬＸを出た後で、全量が第二の排熱回収熱交換器ＧＸ及び低温再生器ＧＬに流入され、低温再生器ＧＬを出た吸収溶液の全量が高温再生器ＧＨに流入するように構成された、所謂リバースフローにおける例であり、発明の作用、効果は他の例と同様である。
図５は、本発明の他の例であり、吸収器Ａ及び蒸発器Ｅが複数段で構成された場合の例であり、図５では、吸収器Ａ、蒸発器Ｅが２段で構成されているが、２段に特定されるものではない。
空調負荷から戻った比較的高温の冷水は、高圧蒸発器ＥＨに流入後冷却され、次に低圧蒸発器ＥＬでさらに冷却されて、空調機側に供給される。このような構成の場合は、高圧蒸発器ＥＨ、低圧蒸発器ＥＬは、例えば、８℃、５℃等の蒸発温度で作動し、それらの蒸発器と組み合わされて作動する高圧吸収器ＡＨ、低圧吸収器ＡＬにより、吸収器を出る希溶液濃度を大幅に低下させることができる。
【００１６】
この結果、第二の排熱回収熱交換器ＧＸにおける回収能力の向上が期待できるものである。
この方法では、冷水の温度差を通常の５℃よりも大きく、例えば８℃程度の温度差として設計することにより、吸収器Ａを出る希溶液濃度をさらに低下させることが可能となる。
図５においては、冷却水５２の流れ方向を、高圧吸収器ＡＨ、低圧吸収器ＡＬ、凝縮器Ｃの順に流すように図示されているが、これに特定されるものではない。例えば、高圧吸収器ＡＨと低圧吸収器ＡＬに冷却水を並列に流してもよいし、凝縮器Ｃから吸収器Ａ側に流すことも可能であり、任意の流し方を構成することができる。
また、吸収溶液の循環経路は、図示されたものに特定されることなく、あらゆる吸収溶液循環フローでの対応も可能である。
【００１７】
次に、溶液循環経路に第三の排熱回収熱交換器を配備した図６〜図１０について説明する。
図６では、吸収冷凍サイクルは、図１と同様に所謂シリーズフローで構成されている。
図６では、加熱源としてバーナによる燃焼ガスを用いており、図１と同様に、バーナ６０で発生した高温燃焼ガスは、第一の排熱回収熱交換器ＧＨＸに流入し、ここで、外部から供給された排熱媒体を加熱し、自らはその温度を低下させて環境中に排出される。
【００１８】
一方、ＣＧＳ等からの排熱媒体である温水は、流路４０から供給され、第一の排熱回収熱交換器ＧＨＸに導入され、加熱後、流路４１から流出し、吸収溶液循環経路２１に設けられた第三の排熱回収熱交換器ＪＸに導入され、ここで吸収溶液を加熱後、流路４６から流出し、ＣＧＳ側に戻るように構成されている。このように、ＣＧＳ側から供給された排熱温水は、第一の排熱回収熱交換器ＧＨＸでさらに熱量を付加された後に第三の排熱回収熱交換器ＪＸで吸収溶液を加熱することにより、排熱を有効に吸収冷凍サイクルに回収することができる。
また、図６では、図１と同様に第一の排熱回収熱交換器ＧＨＸにおける排熱媒体の出口温度を、所定範囲に維持するための制御機構として、制御弁Ｖ５、Ｖ６及び温度センサー４３を設けている。
【００１９】
更に、図６では、第三の排熱回収熱交換器ＪＸにおける排熱媒体の出口温度を、所定範囲に維持するための制御機構として、制御弁Ｖ３、Ｖ４及び温度センサー４７を設けている。これは、ＣＧＳ側に戻る排熱媒体の温度を、ＣＧＳ側の希望する温度に制御することを目的としたものであり、ＣＧＳ側に戻る温水温度が変動した場合の影響を軽減するためのものである。更には、吸収溶液循環経路から排温水側への熱の逆流を防止する目的も併せ持っている。
例えば、排熱媒体出口温度が所定範囲より低下した場合は、温度センサー４７にてそれを検出し、制御弁Ｖ３を閉方向に制御し、制御弁Ｖ４を開方向に制御し、排熱媒体の一部を第三の排熱回収熱交換器ＪＸをバイパスするようにこの制御機構を作動させる。
また、第三の排熱回収熱交換器ＪＸは、吸収溶液循環経路内で熱交換可能な温度関係であれば、図６に限定されることなく、どこに設置してもよいことは明らかである。
【００２０】
以下、他の例について簡単に説明する。
図７は、本発明の他の例であり、吸収溶液の循環経路が第三の排熱回収熱交換器ＪＸを出た後で、高温再生器ＧＨと低温再生器ＧＬに分岐するように構成された、所謂分岐フローの場合の例であり、発明の作用、効果は図６と同様である。
図８は、本発明の他の例であり、吸収溶液の循環経路が第三の排熱回収熱交換器ＪＸを出た後、全量が低温再生器ＧＬに流入され、低温再生器ＧＬを出た吸収溶液の一部が低温溶液熱交換器ＬＸに流入し、残りの吸収溶液が高温再生器ＧＨに流入するように構成された、所謂リバース・パラレルフローにおける例であり、発明の作用、効果は他の例と同様である。
図９は、本発明の他の例であり、吸収溶液の循環経路が第三の排熱回収熱交換器ＪＸを出た後、全量が低温再生器ＧＬに流入され、低温再生器ＧＬを出た吸収溶液の全量が高温再生器ＧＨに流入するように構成された、所謂リバースフローにおける例であり、発明の作用、効果は他の例と同様である。
図１０は、本発明の他の例であり、吸収器Ａ及び蒸発器Ｅが複数段で構成された場合の例であり、図５で説明した作用・効果を有するものである。
【００２１】
次いで、第二及び第三の排熱回収熱交換器を併用して配備した図１１〜図１９について説明する。
図１１では、吸収冷凍サイクルは、図１、図６と同様に所謂シリーズフローで構成されている。
図１１では、加熱源として、バーナによる燃焼ガスを用いており、図１と同様に、バーナ６０で発生した高温燃焼ガスは、第一の排熱回収熱交換器ＧＨＸに流入し、ここで、外部から供給された排熱媒体を加熱し、自らはその温度を低下させて環境中に排出される。
一方、ＣＧＳ等からの排熱媒体である温水は、流路４０から供給され、第一の排熱回収熱交換器ＧＨＸに導入され、加熱後、流路４１から流出し、低温再生器ＧＬ伝熱部の上部に設けられた第二の排熱回収熱交換器ＧＸに導入され、ここで吸収溶液を加熱、濃縮後、流路４５を経由し、吸収溶液循環経路に設けられた、第三の排熱回収熱交換器ＪＸに導入され、ここで吸収溶液を加熱後、流路４６から流出し、ＣＧＳ側に戻るように構成されている。
【００２２】
このように、ＣＧＳ側から供給された排熱温水は、第一の排熱回収熱交換器ＧＨＸでさらに熱量を付加された後に第二の排熱回収熱交換器ＧＸ、及び、第三の排熱回収熱交換器ＪＸで吸収溶液を加熱することにより、排熱を有効に吸収冷凍サイクルに回収することができる。
また、図１１では、図６と同様に第一の排熱回収熱交換器ＧＨＸにおける排熱媒体の出口温度を、所定範囲に維持するための制御機構として、制御弁Ｖ５，Ｖ６及び温度センサー４３、及び、第三の排熱回収熱交換器ＪＸにおける、排熱媒体の出口温度を所定範囲に維持するための制御機構として、制御弁Ｖ３、Ｖ４及び温度センサー４７を設けている。
また、第三の排熱回収熱交換器ＪＸは、吸収溶液循環経路内で熱交換可能な温度関係であれば、図１１に限定されることなく、どこに設置してもよいことは明らかである。
【００２３】
以下、他の例について簡単に説明する。
図１２は、本発明の他の例であり、吸収溶液の循環経路が低温溶液熱交換器ＬＸを出た後で、高温再生器ＧＨと第二の排熱回収熱交換器ＧＸ及び低温再生器ＧＬに分岐するように構成された、所謂分岐フローの場合の例であり、第三の排熱回収熱交換器ＪＸが低温溶液熱交換器ＬＸと並列に設置されており、発明の作用、効果は図１１と同様である。
図１３は、本発明の他の例であり、吸収溶液の循環経路が低温溶液熱交換器ＬＸを出た後で、高温再生器ＧＨと第二の排熱回収熱交換器ＧＸ及び低温再生器ＧＬに分岐するように構成された、所謂分岐フローの場合の例であり、第三の排熱回収熱交換器ＪＸが低温溶液熱交換器ＬＸと直列に設置されている。
図１３では、外部排熱媒体である温水は、第一の排熱回収熱交換器ＧＨＸを出た後、第二の排熱回収熱交換器ＧＸ、第三の排熱回収熱交換器ＪＸに並列に導入されている。
第二の排熱回収熱交換器ＧＸを出た温水は、第三の排熱回収熱交換器ＪＸを出た温水と４８で合流し、合流後の温度を温度センサー４７で検出し、制御弁Ｖ３、Ｖ４を作動させており、発明の作用、効果は図１１と同様である。
【００２４】
図１４は、本発明の他の例であり、所謂リバース・パラレルフローにおいて、第三の排熱回収熱交換器ＪＸを低温溶液熱交換器ＬＸと直列に設置した例であり、発明の作用、効果は図１１と同様である。
図１５は、本発明の他の例であり、所謂リバース・パラレルフローにおいて、第三の排熱回収熱交換器ＪＸを低温溶液熱交換器ＬＸと並列に設置した例であり、発明の作用、効果は図１１と同様である。
図１６は、本発明の他の例であり、所謂リバースフローにおいて、第三の排熱回収熱交換器ＪＸを低温溶液熱交換器ＬＸと直列に設置した例であり、発明の作用、効果は図１１と同様である。
図１７は、本発明の他の例であり、所謂リバースフローにおいて、第二の排熱回収熱交換器ＪＸを低温溶液熱交換器ＬＸと並列に設置した例であり、発明の作用、効果は実施例と同様である。
図１８は、本発明の他の例であり、吸収器Ａ及び蒸発器Ｅが複数段で構成された場合の実施例であり、図５、図１０で説明した作用・効果を有するものである。
図１９は、図１８における、第三の排熱回収熱交換器ＪＸと低温溶液熱交換器ＬＸが並列に設置された例を示す。
【００２５】
【発明の効果】
本発明により、加熱源媒体からの排熱を有効に回収し、ＣＧＳ等からの排熱媒体の温度を上げることにより、その排熱を効果的に吸収冷凍サイクルに投入することが可能となる。
また、従来技術の欠点である窒素酸化物の増大も抑制することができ、環境面での改善を図ることが可能である。
更には、腐食性の高い吸収溶液との熱交換ではなく、温水等の腐食性の低い媒体との熱交換により、機器の信頼性を高めることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の吸収冷凍機の１例でシリーズフローを示すフロー構成図。
【図２】本発明の吸収冷凍機の１例で分岐フローを示すフロー構成図。
【図３】本発明の吸収冷凍機の１例でリバース・パラレルフローを示すフロー構成図。
【図４】本発明の吸収冷凍機の１例でリバースフローを示すフロー構成図。
【図５】本発明の吸収冷凍機の１例で、蒸発器、吸収器が多段で構成されたフロー構成図。
【図６】本発明の吸収冷凍機の１例でシリーズフローを示すフロー構成図。
【図７】本発明の吸収冷凍機の１例で分岐フローを示すフロー構成図。
【図８】本発明の吸収冷凍機の１例でリバース・パラレルフローを示すフロー構成図。
【図９】本発明の吸収冷凍機の１例で、リバースフローを示すフロー構成図。
【図１０】本発明の吸収冷凍機の１例で、蒸発器、吸収器が多段で構成されたフロー構成図。
【図１１】本発明の吸収冷凍機の１例でシリーズフローを示すフロー構成図。
【図１２】本発明の吸収冷凍機の１例で分岐フローを示すフロー構成図。
【図１３】本発明の吸収冷凍機の１例で分岐フローを示すフロー構成図。
【図１４】本発明の吸収冷凍機の１例でリバース・パラレルフローを示すフロー構成図。
【図１５】本発明の吸収冷凍機の１例でリバース・パラレルフローを示すフロー構成図。
【図１６】本発明の吸収冷凍機の１例でリバース・パラレルフローを示すフロー構成図。
【図１７】本発明の吸収冷凍機の１例でリバースフローを示すフロー構成図。
【図１８】本発明の吸収冷凍機の１例で、蒸発器、吸収器が多段で構成されたフロー構成図。
【図１９】本発明の吸収冷凍機の１例で、蒸発器、吸収器が多段で構成されたフロー構成図。
【図２０】第一の排熱回収熱交換器を具備しない従来の吸収冷凍機のフロー構成図。
【符号の説明】
ＧＨ：高温再生器、ＧＨＸ：第一の排熱回収熱交換器、ＧＸ：第二の排熱回収熱交換器、ＪＸ：第三の排熱回収熱交換器、Ａ：吸収器、Ｅ：蒸発器、ＡＨ：高圧吸収器、ＡＬ：低圧吸収器、ＥＨ：高圧蒸発器、ＥＬ：低圧蒸発器、ＧＬ：低温再生器、ＬＸ：低温溶液熱交換器、ＨＸ：高温溶液熱交換器、ＲＰ：冷媒ポンプ、ＳＰ：溶液ポンプ、ＳＰＨ：溶液ポンプ、Ｖ１〜Ｖ６：制御弁、４３、４７：温度センサー、４０、４１、４２、４４、４５、４６：排熱媒体流路、６０：バーナ、６１：加熱源流路
Claims (6)
- 蒸発器、吸収器、凝縮器、高温再生器、低温再生器、低温溶液熱交換器、高温溶液熱交換器、及びこれらの機器を連結する吸収溶液循環経路、冷媒循環経路を備えた吸収冷凍機において、前記高温再生器の加熱源として用いた後の排熱を加熱媒体とし、外部から導入される排熱媒体を被加熱媒体として熱交換する第一の排熱回収熱交換器と、前記低温再生器の伝熱部の上部に設けられ、前記排熱媒体を加熱媒体とし、吸収溶液を被加熱媒体として熱交換する第二の排熱回収熱交換器とを備えると共に、前記排熱媒体を前記第一の排熱回収熱交換器、前記第二の排熱回収熱交換器の順に導入する流路で構成したことを特徴とする吸収冷凍機。
- 蒸発器、吸収器、凝縮器、高温再生器、低温再生器、低温溶液熱交換器、高温溶液熱交換器、及びこれらの機器を連結する吸収溶液循環経路、冷媒循環経路を備えた吸収冷凍機において、前記高温再生器の加熱源として用いた後の排熱を加熱媒体とし、外部から導入される排熱媒体を被加熱媒体として熱交換する第一の排熱回収熱交換器と、前記吸収溶液循環経路に設けられ、前記排熱媒体を加熱媒体とし、吸収溶液を被加熱媒体として熱交換する第三の排熱回収熱交換器とを備えると共に、前記排熱媒体を前記第一の排熱回収熱交換器、前記第三の排熱回収熱交換器の順に導入する流路で構成したことを特徴とする吸収冷凍機。
- 蒸発器、吸収器、凝縮器、高温再生器、低温再生器、低温溶液熱交換器、高温溶液熱交換器、及びこれらの機器を連結する吸収溶液循環経路、冷媒循環経路を備えた吸収冷凍機において、前記高温再生器の加熱源として用いた後の排熱を加熱媒体とし、外部から導入される排熱媒体を被加熱媒体として熱交換する第一の排熱回収熱交換器と、前記低温再生器の伝熱部の上部に設けられ、前記排熱媒体を加熱媒体とし、吸収溶液を被加熱媒体として熱交換する第二の排熱回収熱交換器と、更に前記吸収溶液循環経路に設けられ、前記排熱媒体を加熱媒体とし、吸収溶液を被加熱媒体として熱交換する第三の排熱回収熱交換器とを備えると共に、前記排熱媒体を前記第一の排熱回収熱交換器、前記第二の排熱回収熱交換器、前記第三の排熱回収熱交換器の順に導入するか、又は、前記第一の排熱回収熱交換器に導入後、前記第二の排熱回収熱交換器と前記第三の排熱回収熱交換器に並列に導入する流路で構成したことを特徴とする吸収冷凍機。
- 前記蒸発器及び吸収器は、複数の圧力段階で作動するように多段で構成されることを特徴とする請求項１、２又は３記載の吸収冷凍機。
- 前記第一の排熱回収熱交換器に導入される排熱媒体の流路には、該熱交換器から流出する排熱媒体の温度を所定範囲に維持するような制御機構を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の吸収冷凍機。
- 前記第二の排熱回収熱交換器及び／又は前記第三の排熱回収熱交換器に導入される排熱媒体の流路には、該熱交換器から流出する排熱媒体の温度を所定範囲に維持するような制御機構を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の吸収冷凍機。
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-
2003
- 2003-05-15 JP JP2003136695A patent/JP2004340464A/ja active Pending
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| US9138741B2 (en) | 2005-02-05 | 2015-09-22 | Eppendorf Ag | Filter pipette tip |
| JP2013538988A (ja) * | 2010-10-06 | 2013-10-17 | マック トラックス インコーポレイテッド | 排熱回収装置バイパス機構 |
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