JP2005300126A - 吸収式冷凍機 - Google Patents

Abstract

【課題】 機器効率を高め、補機動力の低減及び容易な機器調整を可能にした吸収式冷凍機を提供する。
【解決手段】 高圧吸収器７Ｂから高温再生器１へと設けられる希液管１５を第１希液管１５Ａと第２希液管１５Ｂとに分岐し、それぞれを高温再生希１へと連通させ、第１希液管１５Ａには高温再生器１と凝縮器４とに接続された冷媒管に介装された冷媒ドレン熱回収器２４と、高温再生器１を流通した熱源流体と熱交換する第１熱交換器とを順次介装し、第２希液管１５Ｂには第１熱交換器の下流側に設けられた第２熱交換器と、低温熱交換器９、高温熱交換器１０とを順次介装させる。また、低圧蒸発器６Ａと低圧吸収器７Ａを内蔵した下胴８Ａと高圧蒸発器６Ｂと低圧吸収器７Ｂを内蔵した下胴８Ｂとを横並びに配設する。これにより、熱源流体からの熱回率が向上して機器効率が向上し、補機動力が低減でき、機器の高さ寸法を抑えることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、冷凍・空調に用いられる吸収式冷凍機（吸収式冷温水機を含む）に関し、特に、蒸気焚きの二重効用吸収式冷凍機に関するものである。

従来より地球環境問題への関心の高まりとともに、機器の高効率化への要求が高まってきている。特に、運転時間の長い地域冷暖房施設や商業施設などでは、この傾向が顕著であり、機器効率の向上が切望されている。

そして、この要望に対し、吸収式冷凍機内を流過する熱源流体からの熱回収効率を向上させることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−０５６１６０号公報

しかし、これまでの吸収式冷凍機では、高圧吸収器から高温再生器へと連通して設けられた希液管を途中で第１希液管と第２希液管とに分岐し、前記第１希液管には、前記高温再生器を流通した熱源流体が流通する第１熱交換器を介装して前記熱源流体からの熱回収を行なわせ、前記第２希液管には、高温再生器から低温再生器へと流通する中間液からの熱回収を行わせる高温熱交換器を介装して前記溶液からの熱回収を行なわせ、これらを合流させて、再度１本の希液管として前記高温再生器へと流入させている。

更には、前記希液管を分岐した一方には、高温再生器から凝縮器へと連通して設けられ、前記高温再生器で再生された高温の冷媒蒸気との熱交換を行わせる熱交換器を介装し、他方には、低温再生器から吸収器へと連通して設けられた吸収液管内を流通する吸収液と熱交換させる熱交換器を介装して熱回収を行わせ、合流させて、また分岐し、一方には、高温再生器から低温再生器へと連通して設けられ、前記高温再生器で再生された高温の吸収液との熱交換を行わせる熱交換器を介装し、他方には、高温再生器を流通した熱源流体からの熱回収を行わせるための熱交換器を介装して更なる熱回収を行わせて吸収式冷凍機の高効率化をことが提案されている。

このことから、上述のように、前記高圧吸収器から高温再生器へと供給される希液が流通する希液管を、複数回にわたり分岐および合流させているため、分岐されたそれぞれの希液管を流通する希液の調整が難しく、手間がかかるものとなっていた。また、吸収式冷凍機の高効率化を行うためには、各溶液熱交換器の温度効率を向上させる必要があるが、濃液は温度が低下すると結晶の可能性があり、低温熱交換器の温度効率を向上できないという問題があった。

また、補機動力を低減するために冷却水の流量を削減すると、前記冷却水の温度が上昇して運転圧力も上昇してしまうという問題もあった。

そこで、本発明は、係る課題を解決するために成されたものであり、機器効率を高くでき、補機動力の低減および容易な機器調整を可能にした吸収式冷凍機を提供するものである。

第１の発明は、低圧吸収器および低圧蒸発器と、高圧吸収器および高圧蒸発器と、凝縮器と、高温再生器と、低温再生器とを備え、熱源流体が流通する熱源流体管を前記高温再生器へ熱的に連通させ、冷媒蒸気と吸収液とを生成するとともに、冷却水が流通する冷却水管を前記低圧吸収器および高圧吸収器と、凝縮器とへ熱的に連通させ、前記冷媒蒸気および前記吸収液の冷却を行う吸収式冷凍機において、前記高圧吸収器から前記高温再生器へと連通して設けられ、希液が流通する希液管を第１希液管と第２希液管とに分岐して、前記第１希液管および前記第２希液管のそれぞれを前記高温再生器へと連通させるとともに、前記第１希液管は、少なくとも前記高温再生器を流過した後の前記熱源流体との熱交換を行う第１熱交換器を備え、前記第２希液管は、少なくとも前記高温再生器を流過した後の前記熱源流体との熱交換を行う第２熱交換器を備えており、前記第１熱交換器は、前記熱源流体管上の前記第２熱交換器の上流側に設けられていることを特徴とするものである。

第２の発明は、第１の発明において、前記第１希液管は、前記高温再生器で再生され、前記凝縮器へと流通する冷媒蒸気との熱交換を行う冷媒ドレン熱回収器を備え、前記第１熱交換器は、前記冷媒ドレン熱回収器の下流側に設けられていることを特徴とするものである。

第３の発明は、第１の発明において、前記第２希液管は、前記高温再生器で再生され、前記低温再生器へと流通する溶液との熱交換を行う高温熱交換器と、前記低温再生器から前記低圧吸収器へと流通する溶液との熱交換を行う低温熱交換器とを備え、前記第２熱交換器は、前記高温熱交換器および前記低温熱交換器の上流側に設けられていることを特徴とするものである。

第４の発明は、第１乃至第３の発明のいずれかにおいて、前記冷却水管を前記凝縮器内へ配設して、この冷却水管を分岐し、前記低圧吸収器内および前記高圧吸収器内へと並行に配設するとともに、当該冷却水管内を流通する冷却水を、前記凝縮器側から記低圧吸収器および前記高圧吸収器側へと流通させたことを特徴とするものである。

第５の発明は、第１乃至第４の発明のいずれかにおいて、前記低圧吸収器および低圧蒸発器と、前記高圧吸収器および高圧蒸発器とは、横並びに配設されていることを特徴とするものである。

第１の発明によれば、高圧吸収器から高温再生器へと連通して設けられた希液管を第１希液管と第２希液管とに分岐して、第１希液管および第２希液管のそれぞれを前記高温再生器へと連通させているので、分岐されたそれぞれの希液管を流通する希液の調整が容易になるとともに、それぞれの前記希液管で熱源流体からの熱回収を行なって機器効率を向上させることができる。

第２の発明によれば、上記吸収式冷凍機において、前記第１希液管は、高温再生器から凝縮器へと流通する冷媒蒸気との熱交換を行う冷媒ドレン熱回収器の下流側に熱源流体からの熱回収を行なう第１熱交換器を備えているので、前記冷媒蒸気からの熱回収を行なうとともに、前記熱源流体からの熱回収も行なうことができ、機器効率を向上させることが可能となる。

第３の発明によれば、上記吸収式冷凍機において、前記第２希液管は、高温再生器から低温再生器へと流通する溶液から熱回収する高温熱交換器、および、低温再生器から低圧吸収器へと流通する溶液から熱回収する低温熱交換器の上流側に前記熱源流体からの熱回収を行なう第２熱交換器を備えているので、各溶液および前記熱源流体からの熱回収を行って機器効率の向上が図れるとともに、前記低温熱交換器での熱回収量を低減して、この低温熱交換器を流通する溶液の結晶余裕度が確保される。

第４の発明によれば、前記冷却水管を凝縮器内へ配設するとともに、この凝縮器の下流側で分岐し、低圧吸収器内および高圧吸収器内へと並行に配設して、前記凝縮器側から冷却水を流通させることで運転圧力の上昇を防止することができるとともに、この冷却水管内を流通する冷却水の流量を低減して、補機動力の低減を行うことができる。

第５の発明によれば、前記低圧吸収器および低圧蒸発器と、前記高圧吸収器および高圧蒸発器とを横並びに配設しているので、高さ方向の寸法を抑えることができる。

以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。

図１は本発明を適用した吸収式冷凍機１００の構成図であり、図２は当該吸収式冷凍機１００の外観斜視図である。

この吸収式冷凍機１００は、例えば、冷媒に水、吸収液に臭化リチウム（ＬｉＢｒ）溶液を用いた二重効用吸収式冷凍機であり、熱源流体（高温・高圧の水蒸気、高温水など）を供給する熱源供給管２が内部を経由して配管され、希吸収液（以下希液と言う。）を加熱することによって冷媒蒸気を発生させて中間吸収液（以下中間液と言う。）に濃縮する高温再生器１と、前記蒸気冷媒により前記中間液を加熱して濃吸収液（以下濃液と言う。）にする低温再生器３と、前記低温再生器から供給される冷媒蒸気を冷却水と熱交換させて冷却し、凝縮させる凝縮器４とを内蔵した上胴５と、低圧蒸発器６Ａおよび低圧吸収器７Ａを内蔵した下胴８Ａと、高圧蒸発器６Ｂおよび高圧吸収器７Ｂを内蔵した下胴８Ｂとを備えている。

前記下胴８Ａ、８Ｂは同じ大きさで同じ高さとなって、横並びに前記上胴５の下方に配設され、前記下胴８Ａの低圧蒸発器６Ａと下胴８Ｂの高圧蒸発器６Ｂとは冷媒管１８により互いの下部側が接続されて、それぞれの下部側に溜まった冷媒液の往来を可能にしている。

そして、上胴５の凝縮器４の下部側と、下胴８Ｂの高圧蒸発器６ＢとはＵ字部を備えた冷媒管２０を介して接続され、重力の作用により冷媒管２０を介して流下する凝縮器４内の冷媒液が高圧蒸発器６Ｂに流入するように構成されている。

また、下胴８Ｂの高圧蒸発器６Ｂの下部側と高圧蒸発器６Ｂ内側上部に設けられた散布器６Ｂ１、および下胴８Ａの低圧蒸発器６Ａ内側上部に設けられた散布器６Ａ１とは、冷媒ポンプ１１が介在して終端側が分岐した冷媒管２１により接続されて、高圧蒸発器６Ｂの下部に溜まった冷媒液を低圧蒸発器６Ａ内および高圧蒸発器６Ｂ内において、冷媒ポンプ１１の運転により、内部を水などのブラインが流通するブライン管２３の上に散布可能に構成されている。

また、下胴８Ａの低圧吸収器７Ａ下部側と下胴８Ｂの高圧吸収器７Ｂ内側上部に設けられた散布器７Ｂ１とは、吸収ポンプ１２が介在する吸収液管１４により接続されて、低圧吸収器７Ａの下部に溜まった吸収液を吸収液ポンプ１２の運転により高圧吸収器７Ｂ内において冷却水管２２の上に散布可能に構成されている。

この冷却水管２２は、まず、前記凝縮器４内を経由して配設され、この凝縮器４内の下流側で分岐され、下胴８Ａの低圧吸収器７Ａ内および下胴８Ｂの高圧吸収器７Ｂ内へと並行に配設されている。

そして、下胴８Ｂの高圧吸収器７Ｂ下部側から吸収液ポンプ１３が介在して延びる希液管１５は、第１希液管１５Ａと第２希液管１５Ｂとに分岐されて、これら第１希液管１５Ａおよび第２希液管１５Ｂのそれぞれが高温再生器１へと連通して接続されている。

前記第１希液管１５Ａには、この第１希液管１５Ａ内を流通する希液の流量を制御する制御弁２７と、前記高温再生器１で再生され、前記凝縮器４へと流通する吸収液管１９に介装されて冷媒蒸気との熱交換を行う冷媒ドレン熱回収器２４と、前記高温再生器１を流通した後の熱源流体管２に介装されて前記熱源流体との熱交換を行う第１熱交換器２５とが順次介装されており、前記第１熱交換器２５は、前記冷媒ドレン熱回収器２４の下流側、つまり、高温再生器１寄りの第１希液管１５Ａ上に設けられている。

また、前記第２希液管１５Ｂには、入口側に制御弁２８を備え、前記高温再生器１を流通した後の熱源流体管２に介装されて前記熱源流体との熱交換を行う第２熱交換器２６と、低温再生器３の下部側から下胴８Ａの低圧吸収器７Ａ内側上部に設けられた散布器７Ａ１へと接続される吸収液管１７に介装された低温熱交換器９と、前記高温再生器１で生成された中間液が低温再生器３へと流通する吸収液管１６に介装された高温熱交換器１０とが順次介装されており、前記第２熱交換器２６は、前記低温熱交換器９および前記高温熱交換器１０の上流側、つまり、高圧吸収器７Ｂ寄りの前記第２希液管１５Ｂ上に設けられている。そして、前記第１熱交換器１５Ａは、熱源流体管２上の第２熱交換器１５Ｂの上流側に設けられており、前記制御弁２７、２８は、希液管１５が前記第１希液管１５Ａと前記第２希液管１５Ｂとに分岐された直後に設けられている。

そして、高圧吸収器７Ｂ下部側に溜まった希液を吸収液ポンプ１３の運転および制御弁２７、２８の開度により前記第１希液管１５Ａおよび前記第２希液管１５Ｂの流通量を制御して高温再生器１に搬送可能に構成されている。

また、高温再生器１と低温再生器２とは、高温熱交換器１０が介在する吸収液管１６により接続されて、高温再生器１で冷媒を蒸気分離して吸収液濃度が高まった中間液を低温再生器２に送ることができるようになっている。

さらに、高温再生器１と凝縮器４とは、上記低温再生器３の内部を経由し、前記冷媒ドレン熱回収器２４を介装された冷媒管１９により接続されて、高温再生器１で前記熱源流体により加熱されて吸収液から蒸発分離して供給される蒸気冷媒が低温再生器３を経由して前記凝縮器４に流入可能に構成されている。

また、低温再生器３の下部側と、下胴８Ａの低圧吸収器７Ａ内側上部に設けられた散布器７Ａ１とは、低温熱交換器９が介在する吸収液管１７により接続されて、低温再生器３で冷媒の吸収が可能に再生された濃液が低温熱交換器９で第２希液管１５Ｂ内を流通する希液に放熱して低圧吸収器７Ａに流入可能に構成されている。

上記構成になる本発明の吸収式冷凍機１００においては、蒸気遮断弁２９が開いて、前記熱源流体が、熱源流体管２へと流通すると、高温再生器１内の希液は前記熱源流体により加熱され、沸騰して希液から蒸発分離した冷媒蒸気と、冷媒を蒸気分離して吸収液の濃度が高くなった中間液とが得られる。

高温再生器１で生成された高温の冷媒蒸気は、冷媒管１９を通って低温再生器３に入り、この低温再生器３内の中間液を更に加熱するとともに、冷媒ドレン熱回収器２４で第１希液管１５Ａを流通する希液を加熱し、放熱凝縮して凝縮器４へと流入し、高温再生器１で生成された吸収液は、吸収液管１６により高温熱交換器１０を経由して第２希液管１５Ｂを流通する希液を加熱して低温再生器３に入る。

また、低温再生器３で冷媒管１９内を流通する冷媒蒸気で加熱されて中間液から蒸発分離した冷媒蒸気はエリミネータを介して隣接する凝縮器４へと入り、冷却水管２２内を流通する冷却水と熱交換して凝縮液化し、冷媒管１９から凝縮して供給される冷媒と一緒になって冷媒管２０を流通し、下胴８Ｂの高圧蒸発器６Ｂへと流入する。

高圧蒸発器６Ｂに入って下部に溜まった冷媒液は、冷媒ポンプ１１により高圧蒸発器６Ｂの散布器６Ｂ１と、低圧蒸発器６Ａの散布器６Ａ１からブライン管２３の上に散布され、ブライン管２３を介して供給される水などのブラインから熱を奪って蒸発し、ブライン管２３の内部を流通するブラインを冷却する。

低圧蒸発器６Ａで蒸発した冷媒はエリミネータを介して隣接する低圧吸収器７Ａに入り、低温再生器３において冷媒を蒸発分離して濃縮再生された吸収液、すなわち吸収液管１７により低温熱交換器９を経由して供給され、冷却水管２２の上に散布器７Ａ１から散布されている吸収液に吸収される。

また、高圧蒸発器６Ｂで蒸発した冷媒はエリミネータを介して隣接する高圧吸収器７Ｂに入り、低圧吸収器７Ａで冷媒を吸収して吸収液濃度が低下して吸収液ポンプ１２の運転により吸収液管１４を介して供給され、散布器７Ｂ１から冷却水管２２の上に散布されている吸収液に吸収される。

そして、高圧吸収器７Ｂで冷媒を吸収して濃度の薄くなった吸収液、すなわち希液は、吸収液ポンプ１３の運転により希液管１５へと流出し、制御弁２７、２８の開度により制御されて第１希液管１５Ａおよび第２希液管１５Ｂへと分流され、これら第１希液管１５Ａおよび第２希液管１５Ｂを流通して、それぞれ高温再生器１へと流入する。

一方の希液管１５から制御弁２７を介して第１希液管１５Ａへと流入した希液は、冷媒ドレン熱回収器２４で、高温再生器１で吸収液から蒸発分離された冷媒蒸気により加熱され、さらに、第１熱交換器２５で、熱源流体管２内を流通し、前記高温再生器１内に貯留された吸収液を加熱した熱源流体により加熱されて、前記高温再生器１へと流入する。

他方の希液管１５から制御弁２８を介して第２希液管１５Ｂへと流入した希液は、第２熱交換器２６で、高温再生器１内に貯留された吸収液を加熱し、前記第１希液管１５Ａ内を流通する希液を加熱した熱源流体により加熱され、低温熱交換器９で、低温再生器３の下部側から低圧吸収器７Ａへと供給される濃液により加熱され、さらに、高温熱交換器１０で、高温再生器１から低温再生器３へと供給される中間液により加熱されて高温再生器１へと流入する。

このとき、前記第２熱交換器２６を流通する熱源流体は、上述のように、高温再生器１および第１熱交換器２５で放熱しており、その温度がやや低下した熱源流体で、第２希液管１５Ｂ内を流通する前記希液を加温するものとなっている。これにより、低温再生器３で吸収液濃度を高められ、低温熱交換器９を流通する濃液の過度の温度低下を防止することができるため、この低温熱交換器９での前記濃液の結晶余裕度を増加させることができるものとなっている。

冷媒と吸収液とが上記のように循環することにより、高圧蒸発器６Ｂと、低圧蒸発器６Ａとの内部を経由して設けられたブライン管２３内で冷媒の気化熱により冷却された水などのブラインが、ブライン管２３を介して図示しない空調負荷などに循環供給できるので、冷房などの冷却運転が行なえる。

そして、高温再生器１で吸収液を加熱する前記熱源流体の熱源を、前記高温再生器１へと供給される希液を第１希液管１５Ａと第２希液管１５Ｂへと分流して、それぞれの希液の加熱に利用させることで、前記熱源流体の低温度域まで利用可能となって、消費蒸気量が削減できて低温熱交換器９の結晶余裕度が増す。また、冷却水を凝縮器４側から低圧吸収器８Ｂおよび高圧吸収器８Ｂ側へと流通させ、再生圧力を低下させたことで、前記冷却水の大温度差運転が可能となり、更には、ブライン管２３内を流通するブラインの出入口温度差を大温度差とすることと相成って補機動力を低減することができるとともに、機器効率を向上させることができる。また、高圧吸収器７Ｂから高温再生器１へと連通する希液管１５を、上記のように、第１希液管１５Ａと第２希液管１５Ｂとに分岐し、これら希液管をそのまま前記高温再生器１へと連通させているため、分岐されたそれぞれの希液管を流通する希液の分流配分を容易に調整することができる。

さらに、本発明の吸収式冷凍機１００においては、図２に示すように、低温再生器３、凝縮器４を内蔵した上胴５および高温再生器１の下方に、低圧蒸発器６Ａおよび低圧吸収器７Ａを内蔵した下胴８Ａと、高圧蒸発器６Ｂおよび高圧吸収器７Ｂを内蔵した下胴８Ｂとを横並びに配設してあるので、下胴８Ａ、８Ｂが単体として大形化することが無いとともに、高さ方向の寸法も抑えることができる。

また、その下胴８Ａ、８Ｂは従来と同様に蒸発器と吸収器とを並設したものであるので、内部構造が複雑化することもなく、保守点検や修理の際にも従来と同様に行うことができる。

尚、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

熱源からの熱回収により機器の効率を向上させる吸収式冷凍機に好適である。

本発明の吸収式冷凍機の構成図である。 本発明の吸収式冷凍機の外観斜視図である。

符号の説明

１ 高温再生器
２ 熱源流体管
３ 低温再生器
４ 凝縮器
５ 上胴
６Ａ、６Ｂ 蒸発器（低圧、高圧）
７Ａ、７Ｂ 吸収器（低圧、高圧）
８Ａ、８Ｂ 下胴（低圧、高圧）
９ 低温熱交換器
１０ 高温熱交換器
１１ 冷媒ポンプ
１２、１３ 吸収液ポンプ
１４、１６、１７ 吸収液管
１５ 希液管
１５Ａ 第１希液管
１５Ｂ 第２希液管
１８、１９、２０、２１ 冷媒管
２２ 冷却水管
２３ ブライン管
２４ 冷媒ドレン熱回収器
２５ 第１熱交換器
２６ 第２熱交換器
２７、２８ 制御弁
２９ 蒸気遮断弁

Claims (5)

1. 低圧吸収器および低圧蒸発器と、高圧吸収器および高圧蒸発器と、凝縮器と、高温再生器と、低温再生器とを備え、熱源流体が流通する熱源流体管を前記高温再生器へ熱的に連通させ、冷媒蒸気と吸収液とを生成するとともに、冷却水が流通する冷却水管を前記低圧吸収器および高圧吸収器と、凝縮器とへ熱的に連通させ、前記冷媒蒸気および前記吸収液の冷却を行う吸収式冷凍機において、
   前記高圧吸収器から前記高温再生器へと連通して設けられ、希液が流通する希液管を第１希液管と第２希液管とに分岐して、前記第１希液管および前記第２希液管のそれぞれを前記高温再生器へと連通させるとともに、前記第１希液管は、少なくとも前記高温再生器を流過した後の前記熱源流体との熱交換を行う第１熱交換器を備え、前記第２希液管は、少なくとも前記高温再生器を流過した後の前記熱源流体との熱交換を行う第２熱交換器を備えており、前記第１熱交換器は、前記熱源流体管上の前記第２熱交換器の上流側に設けられていることを特徴とする吸収式冷凍機。
2. 前記第１希液管は、前記高温再生器で再生され、前記凝縮器へと流通する冷媒蒸気との熱交換を行う冷媒ドレン熱回収器を備え、前記第１熱交換器は、前記冷媒ドレン熱回収器の下流側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の吸収式冷凍機。
3. 前記第２希液管は、前記高温再生器で再生され、前記低温再生器へと流通する溶液との熱交換を行う高温熱交換器と、前記低温再生器から前記低圧吸収器へと流通する溶液との熱交換を行う低温熱交換器とを備え、前記第２熱交換器は、前記高温熱交換器および前記低温熱交換器の上流側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の吸収式冷凍機。
4. 前記冷却水管を前記凝縮器内へ配設して、この冷却水管を分岐し、前記低圧吸収器内および前記高圧吸収器内へと並行に配設するとともに、当該冷却水管内を流通する冷却水を、前記凝縮器側から記低圧吸収器および前記高圧吸収器側へと流通させたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の吸収式冷凍機。
5. 前記低圧吸収器および低圧蒸発器と、前記高圧吸収器および高圧蒸発器とは、横並びに配設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の吸収式冷凍機。
   
   

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