JP2007298240A - 三重効用吸収式冷熱発生・出力装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、簡素化、省材料と高い成績係数を図れる三重効用吸収式冷熱発生・出力装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明による三重効用吸収式冷熱発生・出力装置は、特に低、中温再生器(1,2)に流下液膜式再生器を適用し、冷熱出力に揮発性二次冷媒冷熱出力用蒸発器と空調器を適用するようにした構成である。
【選択図】図5
【解決手段】本発明による三重効用吸収式冷熱発生・出力装置は、特に低、中温再生器(1,2)に流下液膜式再生器を適用し、冷熱出力に揮発性二次冷媒冷熱出力用蒸発器と空調器を適用するようにした構成である。
【選択図】図5
Description
本発明は、三重効用吸収式冷熱発生・出力装置に関し、特に、新規な揮発性二次冷媒冷熱出力装置及び新規な吸収液再生装置を適用する吸収冷凍機に関する。
従来の汎用臭化リチウム/水系三重効用吸収冷凍機は、蒸発器部冷熱出力方式には循環冷水冷熱出力方式を、中、低温再生器部での吸収液再生にプール加熱再生方式を適用し、それに、冷却水を高圧吸収器、低圧吸収器にその順でまたは並行流に流し、冷熱出力のための循環冷水を高圧蒸発器、低圧蒸発器の順に流すという二段吸収二段蒸発循環冷水冷熱出力方式が採用されているという報告がある。
しかし吸収冷凍機は熱交換器の集合体であり、再生フローのほか、再生器部、吸収器部及び蒸発器部に適用する違う種類の熱交換器や違う熱交換方式や違う熱交換器の構成と配置及び二段吸収・蒸発方式等の適用の有無により違うものに分類されている。
特に、三重効用吸収再生フローの場合、再生フローや同じ再生フローでも再生器部、吸収器部及び蒸発器部における違う種類の熱交換器や違う熱交換方式や違う冷熱出力方式の適用により、性能の指標となる成績係数、最高再生温度と最高再生圧力が大きく変わってくる。
しかし吸収冷凍機は熱交換器の集合体であり、再生フローのほか、再生器部、吸収器部及び蒸発器部に適用する違う種類の熱交換器や違う熱交換方式や違う熱交換器の構成と配置及び二段吸収・蒸発方式等の適用の有無により違うものに分類されている。
特に、三重効用吸収再生フローの場合、再生フローや同じ再生フローでも再生器部、吸収器部及び蒸発器部における違う種類の熱交換器や違う熱交換方式や違う冷熱出力方式の適用により、性能の指標となる成績係数、最高再生温度と最高再生圧力が大きく変わってくる。
従来の三重効用吸収冷凍機の蒸発器は冷熱発生・出力のための冷媒と循環冷水の熱交換器である。すなわち、蒸発器伝熱管外壁面に散布される冷媒液の蒸発吸熱により、前記蒸発器伝熱管管内に流される循環冷水を冷却し、このように温度が下がった循環冷水を循環冷水ポンプにより、空調機に送り、そこで送風される空調用空気を冷やして冷熱出力をなされる。また、空調機からの温度が上がった循環冷水を蒸発器部に戻し、そこでの発生冷熱により冷却する。従って、従来の蒸発器を用いた発生冷熱の出力は冷媒液の蒸発吸熱による循環冷水の冷却と前記循環冷水による空気の冷却がなされるのである。そのため、従来の循環冷水冷熱出力用蒸発器は以下のような課題が存在していた。
(1)、蒸発器部における循環冷水側の局部熱伝達係数が比較的低いことにより、所要蒸発器伝熱面積あるいは熱交換器サイズが大きく、所用材料が多い。
(2)、空調機部における循環冷水側局部熱伝達係数が比較的低いことと空気側の局部熱伝達係数が低いことにより、さらなる熱交換器のコンパクト化が難しい。
(3)、蒸発器部での発生冷熱により循環冷水を冷やし、このように冷やされた循環冷水により空調用空気を冷やすという二重顕熱交換を採用されているため、蒸発器部と空調機部でのトータル不可逆的エネルギー損失が大きい。
(4)、循環冷水量が多いため、所用循環冷水ポンプ動力または電力が多い。
(5)、循環水補給による蒸発器部熱交換器伝熱管管内の汚れを定期的に清掃することが必要である。
(6)、冷熱発生・出力方式に二段吸収二段蒸発循環冷水冷熱出力方式を採用する場合、構造上吸収器と蒸発器をそれぞれ一段の増加が必要となり、装置の構造が複雑になる。
また、再生器に採用されるプール加熱方式は、以下のような課題が存在している。
(1)、汎用吸収液系の臭化リチウム溶液は比重も比較的高く、粘度も高いため、液位差が大きいほど吸収液の加熱再生に所用温度差が大きくなりまたは再生温度が高くなる。
(2)、プール内吸収液側局部熱伝達係数が小さく、その結果、所要伝熱面積が大きい。
(3)、横型伝熱管が採用されるため、管内凝縮液流れにより、そこの局部熱伝達係数が劣っている場合が多い。
(1)、蒸発器部における循環冷水側の局部熱伝達係数が比較的低いことにより、所要蒸発器伝熱面積あるいは熱交換器サイズが大きく、所用材料が多い。
(2)、空調機部における循環冷水側局部熱伝達係数が比較的低いことと空気側の局部熱伝達係数が低いことにより、さらなる熱交換器のコンパクト化が難しい。
(3)、蒸発器部での発生冷熱により循環冷水を冷やし、このように冷やされた循環冷水により空調用空気を冷やすという二重顕熱交換を採用されているため、蒸発器部と空調機部でのトータル不可逆的エネルギー損失が大きい。
(4)、循環冷水量が多いため、所用循環冷水ポンプ動力または電力が多い。
(5)、循環水補給による蒸発器部熱交換器伝熱管管内の汚れを定期的に清掃することが必要である。
(6)、冷熱発生・出力方式に二段吸収二段蒸発循環冷水冷熱出力方式を採用する場合、構造上吸収器と蒸発器をそれぞれ一段の増加が必要となり、装置の構造が複雑になる。
また、再生器に採用されるプール加熱方式は、以下のような課題が存在している。
(1)、汎用吸収液系の臭化リチウム溶液は比重も比較的高く、粘度も高いため、液位差が大きいほど吸収液の加熱再生に所用温度差が大きくなりまたは再生温度が高くなる。
(2)、プール内吸収液側局部熱伝達係数が小さく、その結果、所要伝熱面積が大きい。
(3)、横型伝熱管が採用されるため、管内凝縮液流れにより、そこの局部熱伝達係数が劣っている場合が多い。
本発明による三重効用吸収式冷熱発生・出力装置は、吸収液の再生が低温再生器、中温再生器と高温再生器によりなされ、前記高温再生器からの発生冷媒蒸気を前記中温再生器での吸収液再生に、前記中温再生器からの発生冷媒蒸気を低温再生器での吸収液再生に各々用い、冷熱出力に前記低温再生器に接続された胴体内の揮発性二次冷媒冷熱出力用蒸発器を用い、前記胴体内の凝縮器からの冷媒液を前記蒸発器に供給し、冷媒液ポンプにより前記蒸発器底部の冷媒液貯室内の冷媒液を循環させて前記蒸発器伝熱管の外壁面に散布し、前記冷媒液の蒸発吸熱による発生冷熱により、前記蒸発器伝熱管内の揮発性二次冷媒蒸気を凝縮させ、また前記蒸発器を出た揮発性二次冷媒液を冷媒レシーバーに流入させ、いったん溜めてから揮発性二次冷媒ポンプにより空調機に送り、そこで前記揮発性二次冷媒液の蒸発吸熱により送風される空調用空気を冷やして冷熱出力がなされ、前記揮発性二次冷媒液には、代替フロン系冷媒またはHFE系冷媒または炭化水素系冷媒またはアンモニアまたは二酸化炭素等を適用する構成であり、また、前記胴体内の吸収器から希吸収液を希吸収液ポンプにより送り、低温溶液熱交換器において、前記高温再生器から送られ、高温溶液熱交換器と中温溶液熱交換器を経てきた再生済吸収液と熱交換させた後、前記低温再生器に供給して再生し、前記低温再生器からのワンステップ再生後吸収液を吸収液ポンプにより送り、前記中温溶液熱交換器において前記高温再生器から送られ、前記高温溶液熱交換器を経てきた再生済吸収液と熱交換をさせた後、前記中温再生器に供給して再生し、前記中温再生器からのワンステップ再生後吸収液を吸収液ポンプにより送り、前記高温溶液熱交換器において前記高温再生器からの再生済吸収液と熱交換をさせた後、前記高温再生器に供給して再生し、前記高温再生器からの発生冷媒蒸気を前記中温再生器に供給してそこでの吸収液再生用熱源として使用し、前記中温再生器からの発生冷媒蒸気を前記低温再生器に供給してそこでの吸収液再生用熱源として使用し、前記低温再生器からの発生冷媒蒸気を前記凝縮器にフラッシュさせ、そこで冷却水により冷媒液に凝縮させ、前記中温再生器と、前記低温再生器において吸収液を冷媒蒸気により加熱して生じたそれぞれの冷媒凝縮液を要再生吸収液と熱交換させ、熱回収がなされるかあるいは直接に凝縮器にフラッシュさせ、そこで冷却水により発生冷媒蒸気を凝縮させ、前記凝縮器からの冷媒凝縮液をU字管を通じて前記揮発性二次冷媒冷熱出力用蒸発器に供給し、前記冷媒液ポンプにより前記揮発性二次冷媒冷熱出力用蒸発器底部の冷媒液貯室内の冷媒液を循環させて前記蒸発器伝熱管の外壁面に散布し、その蒸発吸熱による冷熱発生により前記揮発性二次冷媒冷熱出力用蒸発器伝熱管内の揮発性二次冷媒蒸気を凝縮させ、前記揮発性二次冷媒液を圧力差により前記冷媒レシーバーに流入させ、いったん溜めてから、前記揮発性二次冷媒ポンプにより前記空調機に送り、そこで送風される空調用空気を冷やして冷熱出力がなされ、循環吸収液ポンプにより前記吸収器底部の希吸収液貯室内の循環希吸収液を循環させ、前記低温溶液熱交換器からの再生済吸収液と共に前記吸収器伝熱管外壁面に散布して流下させながら、前記揮発性二次冷媒冷熱出力用蒸発器からの発生冷媒蒸気を吸収させ、その際の吸収熱を前記吸収器伝熱管内に流される冷却水により除去する構成であり、また、前記高温再生器として燃料ガスや燃料油直だき再生器を用い、前記中温再生器と低温再生器では、少なくとも一方に流下液膜式再生凝縮器を用いる構成であり、また、前記高温再生器の吸収液再生用熱源にボイラからの高温水蒸気を用い、高温再生器、中温再生器、低温再生器の少なくとも1つに流下液膜式再生凝縮器を用いる構成であり、また、前記高温再生器に燃料ガスや燃料油直だき再生器を用い、前記中温再生器と低温再生器にはプール加熱方式再生器を用いる構成であり、また、前記高温再生器の吸収液再生用熱源にボイラからの高温水蒸気を用い、前記高温再生器、中温再生器、低温再生器にはプール加熱方式再生器を用いる構成であり、また、前記凝縮器、蒸発器及び吸収器を前記胴体内に収納し、前記凝縮器を前記胴体内の上部に設置し、前記蒸発器と吸収器をそれぞれ前記凝縮器の下部両側に設置する構成であり、また、前記高温再生器、中温再生器、低温再生器の少なくとも1つに流下液膜式再生凝縮器を適用する再生フローでは、揮発性二次冷媒冷熱出力方式に代わって、二段蒸発二段吸収循環冷水冷熱出力方式を用いる構成であり、また、前記中温再生器からの冷媒凝縮液を、第2吸収液/冷媒液熱交換器において前記低温再生器から送られ、前記中温溶液熱交換器を出たワンステップ再生後吸収液と熱交換させた後、前記低温再生器からの冷媒凝縮液に合流させた合流冷媒凝縮液を、第1吸収液/冷媒液熱交換器において前記吸収器から送られ、前記低温溶液熱交換器を出た希吸収液と熱交換させてから前記凝縮器に導入し、前記第1吸収液/冷媒液熱交換器を出た希吸収液を前記低温再生器に、前記第2吸収液/冷媒液熱交換器を出たワンステップ再生後吸収液を前記中温再生器に供給して再生する構成であり、また、前記希吸収液ポンプにより送られる希吸収液を主流吸収液と支流吸収液に分流し、主流希吸収液を低温溶液熱交換器において前記高温再生器から送られ、高温溶液熱交換器と中温溶液熱交換器を経てきた再生済吸収液により予熱し、支流希吸収液を第1吸収液/冷媒液熱交換器において前記低温再生器からの冷媒凝縮液と前記中温再生器から送られ、第2吸収液/冷媒液熱交換器を経てきた冷媒凝縮液との合流冷媒凝縮液により予熱し、前記第1吸収液/冷媒液熱交換器を出た支流希吸収液を前記低温溶液熱交換器を出た主流希吸収液に合流させ、この合流希吸収液を前記低温再生器に供給して再生し、前記低温再生器からのワンステップ再生後吸収液を主流ワンステップ再生後吸収液と支流ワンステップ再生後吸収液に分流し、前記主流ワンステップ再生後吸収液が前記中温溶液熱交換器において前記高温再生器から送られて前記高温溶液熱交換器を出た再生済吸収液により予熱し、前記支流ワンステップ再生後吸収液を前記第2吸収液/冷媒液熱交換器において前記中温再生器からの冷媒凝縮液と熱交換させて熱回収がなされてから、前記中温溶液熱交換器を出た主流ワンステップ再生後吸収液に合流させた合流吸収液を前記中温再生器に供給して再生し、前記第1吸収液/冷媒液熱交換器を出た冷媒凝縮液を前記凝縮器に導入し、この様にして冷媒凝縮液から熱回収がなされる構成であり、また、前記中温再生器からの冷媒凝縮液を低温再生器からの冷媒凝縮液に合流させた合流冷媒液を第1吸収液/冷媒液熱交換器において前記吸収器から送られ、前記低温溶液熱交換器を出た希吸収液と熱交換させて熱回収がなされ、前記第1吸収液/冷媒液熱交換器を出た冷媒凝縮液を凝縮器に導入し、また前記第1吸収液/冷媒液熱交換器を出た希吸収液を前記低温再生器に供給して再生し、この様にして冷媒凝縮液から熱回収がなされる構成であり、また、前記中温再生器からの冷媒凝縮液を低温再生器からの冷媒凝縮液に合流させ、また前記吸収器からの希吸収液を主流希吸収液と支流希吸収液に分流させ、前記主流希吸収液を、低温溶液熱交換器において高温再生器から送られ、高温溶液熱交換器と中温溶液熱交換器を経てきた再生済吸収液と熱交換させ、前記支流希吸収液を、第1吸収液/冷媒液熱交換器において前記合流冷媒凝縮液と熱交換させてから前記主流希吸収液に合流させた合流希吸収液を前記低温再生器に供給して再生し、前記第1吸収液/冷媒液熱交換器を出た合流凝縮液を前記凝縮器に導入し、この様にして前記冷媒凝縮液から熱回収がなされる構成であり、また、前記低、中、高温再生器の少なくとも1つに流下液膜式再生凝縮器を用い、前記冷熱出力に二段吸収二段蒸発循環冷水冷熱出力方式を用いる構成である。
本発明による三重効用吸収式冷熱発生・出力装置は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
(1)、揮発性二次冷媒発生・冷熱出力方式は、二段吸収二段蒸発循環冷水冷熱出力方式に比べ、似ている役割を果たしている。つまり、蒸発器部の冷熱発生温度を合理的に高く設定できる。ただし蒸発器部及び空調器部の冷媒冷熱出力温度が適用温度範囲内で高くなる。また、これにより、希吸収液濃度と再生済吸収液濃度を低く設定できると共に高温再生器における最高再生温度または最高再生圧力も低くできる。
(2)、蒸発器部と空調機部において揮発性二次冷媒側の局部熱伝達係数が共に大きい利点を活かすことにより、それぞれの熱交換器のコンパクト化と省材料が図れる。
(3)、蒸発器部許容冷熱発生温度が比較的高く設定できることにより、吸収器部での吸収操作温度一定の条件下において再生済吸収液の濃度を低く設定でき、高温再生器部の最高再生温度及び最高再生圧力が低くなるため、熱源の熱エネルギー利用効率の向上が図れると共に装置の安全性が高められる。
(4)、再生済吸収液濃度を低く設定できることにより、吸収液の結晶現象による運転支障発生の可能性は低くなるかあるいは無くなる。
(5)、循環冷水冷熱出力時に比較的大きい循環冷水動力の代わりに、所要循環揮発性二次冷媒循環動力は極めて小さい。
(6)、循環冷水補給装置付き循環冷水装置の代わりにより省材料の循環揮発性二次冷媒装置を使用することができる。
(7)、蒸発器伝熱管内の定期的清掃は不要である。
(1)、揮発性二次冷媒発生・冷熱出力方式は、二段吸収二段蒸発循環冷水冷熱出力方式に比べ、似ている役割を果たしている。つまり、蒸発器部の冷熱発生温度を合理的に高く設定できる。ただし蒸発器部及び空調器部の冷媒冷熱出力温度が適用温度範囲内で高くなる。また、これにより、希吸収液濃度と再生済吸収液濃度を低く設定できると共に高温再生器における最高再生温度または最高再生圧力も低くできる。
(2)、蒸発器部と空調機部において揮発性二次冷媒側の局部熱伝達係数が共に大きい利点を活かすことにより、それぞれの熱交換器のコンパクト化と省材料が図れる。
(3)、蒸発器部許容冷熱発生温度が比較的高く設定できることにより、吸収器部での吸収操作温度一定の条件下において再生済吸収液の濃度を低く設定でき、高温再生器部の最高再生温度及び最高再生圧力が低くなるため、熱源の熱エネルギー利用効率の向上が図れると共に装置の安全性が高められる。
(4)、再生済吸収液濃度を低く設定できることにより、吸収液の結晶現象による運転支障発生の可能性は低くなるかあるいは無くなる。
(5)、循環冷水冷熱出力時に比較的大きい循環冷水動力の代わりに、所要循環揮発性二次冷媒循環動力は極めて小さい。
(6)、循環冷水補給装置付き循環冷水装置の代わりにより省材料の循環揮発性二次冷媒装置を使用することができる。
(7)、蒸発器伝熱管内の定期的清掃は不要である。
本発明は、揮発性二次冷媒冷熱出力装置及び流下液膜式吸収液再生装置を適用する吸収冷凍機からなる三重効用吸収式冷熱発生・出力装置を提供することを目的とする。
以下、図面と共に本発明による三重効用吸収式冷熱発生・出力装置の好適な実施の形態について説明する。
まず、本発明による三重効用吸収式冷熱発生・出力装置の実施の形態の説明に入る前に、本発明に適用される形態について説明する。
図1の形態は、本発明者がすでに発明した流下液膜式再生凝縮器100の構成を示すもので、その加熱室102内には複数の伝熱管103が設けられ、吸収液分配室104には吸収液導入部105及び吸収液プール106が設けられている。
まず、本発明による三重効用吸収式冷熱発生・出力装置の実施の形態の説明に入る前に、本発明に適用される形態について説明する。
図1の形態は、本発明者がすでに発明した流下液膜式再生凝縮器100の構成を示すもので、その加熱室102内には複数の伝熱管103が設けられ、吸収液分配室104には吸収液導入部105及び吸収液プール106が設けられている。
前記加熱室102には、その上部に高温水蒸気導入部107、その下部にドレンまたは冷媒凝縮液貯室108とドレンまたは冷媒凝縮液導出部109が形成され、前記加熱室102の下方の気液分離室110には、発生冷媒蒸気導出部111及び吸収液導出部112が設けられている。
図1の流下液膜式再生凝縮器100は、要再生吸収液を伝熱管103内壁面に膜状に分布して流下させ、管外側の加熱室102には凝縮性の高温水蒸気や高温冷媒蒸気を加熱源として流し、前記管内流下吸収液膜を加熱して再生するものである。
図2には、本発明者がこれまでに発明した揮発性二次冷媒冷熱発生・出力装置の構成例を示す。
図示の揮発性二次冷媒冷熱発生・出力装置200は、図示していない凝縮器からの冷媒凝縮液を蒸発器4の伝熱管外壁面に散布し、その蒸発吸熱による発生冷熱により、前記蒸発器伝熱管内側揮発性二次冷媒蒸気を凝縮させ、次にこのようになった揮発性二次冷媒凝縮液をレシーバー13に流入させ、いったん溜めてから揮発性二次冷媒ポンプ4bにより空調機15の二次冷媒配管204に送り、その蒸発吸熱により前記空調機15を通る空気を冷やして冷熱出力がなされるものである。
また、冷熱出力用揮発性二次冷媒には、HFE系冷媒や代替フロン系冷媒や炭化水素系冷媒やアンモニア、二酸化炭素等を適用できる。
図2には、本発明者がこれまでに発明した揮発性二次冷媒冷熱発生・出力装置の構成例を示す。
図示の揮発性二次冷媒冷熱発生・出力装置200は、図示していない凝縮器からの冷媒凝縮液を蒸発器4の伝熱管外壁面に散布し、その蒸発吸熱による発生冷熱により、前記蒸発器伝熱管内側揮発性二次冷媒蒸気を凝縮させ、次にこのようになった揮発性二次冷媒凝縮液をレシーバー13に流入させ、いったん溜めてから揮発性二次冷媒ポンプ4bにより空調機15の二次冷媒配管204に送り、その蒸発吸熱により前記空調機15を通る空気を冷やして冷熱出力がなされるものである。
また、冷熱出力用揮発性二次冷媒には、HFE系冷媒や代替フロン系冷媒や炭化水素系冷媒やアンモニア、二酸化炭素等を適用できる。
図3は、図2の揮発性二次冷媒冷熱出力用蒸発器4の具体的構成例を示す。
図示の蒸発器伝熱管はチューブの間に前記チューブ外径より薄いプレート部が設けられるプレートチューブ伝熱管205である。
図3中の管内流体初期分配器206はその中に導入される揮発性二次冷媒流体(蒸気)を、複数のプレートチューブのそれぞれの複数チューブ管内に分配するものである。
図3中の管内流体サブ分配器207は上流側プレートチューブの複数管内流路からの蒸気と液体の二相流体をその下流側プレートチューブの複数並列流路に分配するものである。
図示の蒸発器伝熱管はチューブの間に前記チューブ外径より薄いプレート部が設けられるプレートチューブ伝熱管205である。
図3中の管内流体初期分配器206はその中に導入される揮発性二次冷媒流体(蒸気)を、複数のプレートチューブのそれぞれの複数チューブ管内に分配するものである。
図3中の管内流体サブ分配器207は上流側プレートチューブの複数管内流路からの蒸気と液体の二相流体をその下流側プレートチューブの複数並列流路に分配するものである。
図3中の管外液サブ分配装置208は図示していない冷媒液分配装置から流下する冷媒液またはプレートチューブ管外壁面に沿って流下する冷媒液を受けてから、その下流側プレートチューブの外壁面に散布するものである。
図3中の出口ヘッダー209は、複数のプレートチューブからの管内流体を合流させて導出するものである。
従って、図3に示した前記蒸発器4は主に前述のプレートチューブ伝熱管205、管内流体初期分配器206、管内流体サブ分配装置207、管外液サブ分配装置208と出口ヘッダー209により構成されるプレートチューブ型コンパクト熱交換器である。
図4は、前記揮発性二次冷媒冷熱出力装置200に適用する空調機15の構成例を示す。
図示の空調機15は、プレートフィンチューブ210の伝熱管211内に揮発性二次冷媒液を流し、管外プレートフィン212間流路に空調用空気を流し、揮発性二次冷媒の蒸発吸熱による発生冷熱により空調用空気の冷却がなされる3層パネル型コンパクト熱交換器である。
図3中の出口ヘッダー209は、複数のプレートチューブからの管内流体を合流させて導出するものである。
従って、図3に示した前記蒸発器4は主に前述のプレートチューブ伝熱管205、管内流体初期分配器206、管内流体サブ分配装置207、管外液サブ分配装置208と出口ヘッダー209により構成されるプレートチューブ型コンパクト熱交換器である。
図4は、前記揮発性二次冷媒冷熱出力装置200に適用する空調機15の構成例を示す。
図示の空調機15は、プレートフィンチューブ210の伝熱管211内に揮発性二次冷媒液を流し、管外プレートフィン212間流路に空調用空気を流し、揮発性二次冷媒の蒸発吸熱による発生冷熱により空調用空気の冷却がなされる3層パネル型コンパクト熱交換器である。
本発明は、前述した本発明者の従来の発明である揮発性二次冷媒冷熱発生・出力装置200を適用する三重効用吸収式冷熱発生・出力装置であり、その実施形態について以下のように詳細に説明する。
図5は本発明の三重効用吸収式冷熱発生・出力装置の第1形態を示す。ここでは、高温再生器3に直だき再生器を適用し、中温再生器2、低温再生器1に前述の図1の流下液膜式再生凝縮器100を適用し、また前述の揮発性二次冷媒冷熱出力方式と揮発性二次冷媒冷熱出力用蒸発器4を採用している。
図5は本発明の三重効用吸収式冷熱発生・出力装置の第1形態を示す。ここでは、高温再生器3に直だき再生器を適用し、中温再生器2、低温再生器1に前述の図1の流下液膜式再生凝縮器100を適用し、また前述の揮発性二次冷媒冷熱出力方式と揮発性二次冷媒冷熱出力用蒸発器4を採用している。
図示のように、この例では、吸収液の再生を相互接続された低温再生器1、中温再生器2と高温再生器3によりその順でなされる。つまり、吸収器5から希吸収液5aを希吸収液ポンプ5bにより送り、低温溶液熱交換器7において前記高温再生器3から送られ、高温溶液熱交換器9と中温溶液熱交換器8を経てきた再生済吸収液10と熱交換をさせた後、前記低温再生器1に供給して再生する。また、前記低温再生器1からのワンステップ再生後吸収液1aを吸収液ポンプ1bにより送り、中温溶液熱交換器8において前記高温再生器3から送られ、高温溶液熱交換器9を経てきた再生済吸収液10と熱交換させた後、前記中温再生器2に供給して再生する。また、前記中温再生器2からのワンステップ再生後吸収液2aを吸収液ポンプ2bにより送り、高温溶液熱交換器9において前記高温再生器3からの再生済吸収液10と熱交換をさせた後、前記高温再生器3に供給して再生する。
また、前記高温再生器3からの発生冷媒蒸気3cを前記中温再生器2に供給してそこでの吸収液再生用熱源として使用し、前記中温再生器2からの発生冷媒蒸気2cを前記低温再生器1に供給してそこでの吸収液再生用熱源として使用する。
また、前記中温再生器2と前記低温再生器1において冷媒蒸気により吸収液を加熱して生じたそれぞれの冷媒凝縮液1d、2dを凝縮器11にフラッシュさせ、そこで冷却水6により前記フラッシュにより生じた発生冷媒蒸気と低温再生器1からの発生冷媒蒸気1cを共に冷媒液に凝縮させる。
また、前記中温再生器2と前記低温再生器1において冷媒蒸気により吸収液を加熱して生じたそれぞれの冷媒凝縮液1d、2dを凝縮器11にフラッシュさせ、そこで冷却水6により前記フラッシュにより生じた発生冷媒蒸気と低温再生器1からの発生冷媒蒸気1cを共に冷媒液に凝縮させる。
また、前記凝縮器11からの冷媒凝縮液11aをU字管11cを介して前記凝縮器4に供給し、冷媒液ポンプ4aにより蒸発器4底部の冷媒液貯室4d内の冷媒液を循環させて前記蒸発器4伝熱管の外壁面に散布し、膜状に流下させ、前記流下冷媒液膜の蒸発吸熱による冷熱発生により、前記蒸発器4伝熱管内の揮発性二次冷媒蒸気12を凝縮させる。ただし、前記両流路からの冷媒凝縮液1d、2dを合流するため、より低圧側の低温再生器1からの冷媒凝縮液1dの流路に逆止弁1eを設置する。
また、前記蒸発器4を出た揮発性二次冷媒液12aを冷媒レシーバー13に流入させていったん溜めてから揮発性二次冷媒液ポンプ4bにより空調機15に送って冷熱出力がなされる。また、冷熱出力後の揮発性二次冷媒蒸気12は圧力差により蒸発器4に戻される。
また、前記蒸発器4の冷熱発生により生じる冷媒蒸気は吸収器5内に流れる。その際、循環吸収液ポンプ5dにより、前記吸収器5底部の希吸収液貯室5e内の循環希吸収液5jを循環させ、低温溶液熱交換器7からの再生済吸収液10と合流させた合流吸収液を前記吸収器5伝熱管外壁面に散布し、これにより前記蒸発器4からの冷媒蒸気を吸収する。また、その際の吸収熱を冷却水6により除去する。
また、前記蒸発器4の冷熱発生により生じる冷媒蒸気は吸収器5内に流れる。その際、循環吸収液ポンプ5dにより、前記吸収器5底部の希吸収液貯室5e内の循環希吸収液5jを循環させ、低温溶液熱交換器7からの再生済吸収液10と合流させた合流吸収液を前記吸収器5伝熱管外壁面に散布し、これにより前記蒸発器4からの冷媒蒸気を吸収する。また、その際の吸収熱を冷却水6により除去する。
図6には本発明の三重効用吸収式冷熱発生・出力装置の第2形態を示す。尚、図5と異なるのは、中温再生器2と低温再生器1からの冷媒凝縮液1d、2dから、各吸収液/冷媒液熱交換器1f、2fを用いて熱回収がなされる点で違う。尚、図5と同一部分には同一符号を付している。つまり、図示のように、吸収器5からの希吸収液5aを低温溶液熱交換器7において高温再生器1から送られ、高温溶液熱交換器9と中温溶液熱交換器8を経てきた再生済吸収液10と熱交換させて予熱した後、第1吸収液/冷媒液熱交換器1fにより前記低温再生器1からの冷媒凝縮液1dと、中温再生器2から送られ、吸収液/冷媒液熱交換器2fを経てきた冷媒凝縮液2dとの合流冷媒凝縮液と熱交換させて再予熱してから、前記低温再生器1に供給して再生する。
また、前記低温再生器1からのワンステップ再生後吸収液1aを中温溶液熱交換器8において前記高温再生器3から送られ、前記高温溶液熱交換器9を経てきた再生済吸収液10と熱交換をさせてから、吸収液/冷媒液熱交換器2fにおいて前記中温再生器2からの冷媒凝縮液2dにより再予熱してから、前記中温再生器2に供給して再生する。また、前記中温再生器3を出たワンステップ再生後吸収液2aを高温溶液熱交換器9において高温再生器3から送られる再生済吸収液と熱交換させ、予熱してから前記高温再生器3に供給する。
図7には本発明による三重効用吸収式冷熱発生・出力装置の第3形態を示す。尚、図5及び図6と同一部分には同一符号を付している。図示のように、この第3形態では中温再生器2と低温再生器1からの冷媒凝縮液1d、2dを要再生吸収液と熱交換させ、熱回収がなされることと、高温再生器3に流下液膜式再生凝縮器100を適用する点で、図5の第1形態と図6の第2形態と異なる。
つまり、図示のように、同様に吸収液の再生を相互接続された低温再生器1、中温再生器2と高温再生器3の順で行っている。ただし、希吸収液ポンプ5bにより吸収器5から希吸収液5aを送って2つの流れの支流希吸収液5fと主流希吸収液5gに分流させる。この主流希吸収液5gを低温溶液熱交換器7において前記高温再生器3から送られ、高温溶液熱交換器9と中温溶液熱交換器8を経てきた再生済吸収液10と熱交換をさせて予熱する。また支流希吸収液5fを第1吸収液/冷媒液熱交換器1fにおいて低温再生器1からの冷媒凝縮液1dと前記中温再生器2から送られ、第2吸収液/冷媒液熱交換器2fを出た冷媒凝縮液2dとの合流冷媒凝縮液と熱交換をさせ予熱してから前記主流希吸収液5gに合流させ、このような合流吸収液を前記低温再生器1に供給して再生する。
つまり、図示のように、同様に吸収液の再生を相互接続された低温再生器1、中温再生器2と高温再生器3の順で行っている。ただし、希吸収液ポンプ5bにより吸収器5から希吸収液5aを送って2つの流れの支流希吸収液5fと主流希吸収液5gに分流させる。この主流希吸収液5gを低温溶液熱交換器7において前記高温再生器3から送られ、高温溶液熱交換器9と中温溶液熱交換器8を経てきた再生済吸収液10と熱交換をさせて予熱する。また支流希吸収液5fを第1吸収液/冷媒液熱交換器1fにおいて低温再生器1からの冷媒凝縮液1dと前記中温再生器2から送られ、第2吸収液/冷媒液熱交換器2fを出た冷媒凝縮液2dとの合流冷媒凝縮液と熱交換をさせ予熱してから前記主流希吸収液5gに合流させ、このような合流吸収液を前記低温再生器1に供給して再生する。
また、前記低温再生器1を出たワンステップ再生後吸収液1aを吸収液ポンプ1bにより送り、同様に2つの流れの支流ワンステップ再生後吸収液8fと、主流ワンステップ再生後吸収液8gに分流させる。主流の吸収液8gは中温溶液熱交換器8において前記高温溶液熱交換器9を出た再生済吸収液10と熱交換させて予熱する。また前記支流の吸収液8fは第2吸収液/冷媒液熱交換器2fにおいて前記中温再生器2からの冷媒凝縮液2dと熱交換させ予熱してから前記主流ワンステップ再生後吸収液8gに合流させ、このような合流吸収液を中温再生器2に供給して再生する。
また中温再生器2からのワンステップ再生後吸収液2aを吸収液ポンプ2bにより送り、高温溶液熱交換器9において前記高温再生器3からの再生済吸収液10と熱交換させ予熱してから前記高温再生器3に供給して再生する。
また中温再生器2からのワンステップ再生後吸収液2aを吸収液ポンプ2bにより送り、高温溶液熱交換器9において前記高温再生器3からの再生済吸収液10と熱交換させ予熱してから前記高温再生器3に供給して再生する。
また第1吸収液/冷媒液熱交換器1fを出た冷媒凝縮液を凝縮器11にフラッシュしてその際の発生冷媒蒸気と前記低温再生器1からの発生冷媒蒸気1cを共に冷却水6により凝縮させる。
また高温再生器3の流下液膜式再生凝縮器100にはボイラからの高温水蒸気16を吸収液の再生用熱源として用いる。同様に高温再生器3からの発生冷媒蒸気を前記中温再生器2の吸収液再生に適用し、前記中温再生器2からの発生冷媒蒸気を前記低温再生器1の吸収液再生に適用する。
また高温再生器3の流下液膜式再生凝縮器100にはボイラからの高温水蒸気16を吸収液の再生用熱源として用いる。同様に高温再生器3からの発生冷媒蒸気を前記中温再生器2の吸収液再生に適用し、前記中温再生器2からの発生冷媒蒸気を前記低温再生器1の吸収液再生に適用する。
また蒸発器部に適用する揮発性二次冷媒冷熱発生・出力方式については、図5について説明したそのものとは同様なため、説明を省略する。
図8、図9は本発明の三重効用吸収式冷熱発生装置において中温再生器2からの冷媒凝縮液2dを低温再生器1からの冷媒凝縮液1dに合流させ、この合流冷媒凝縮液で前記低温再生器1に供給する希吸収液を予熱する構成例である。
図8、図9は本発明の三重効用吸収式冷熱発生装置において中温再生器2からの冷媒凝縮液2dを低温再生器1からの冷媒凝縮液1dに合流させ、この合流冷媒凝縮液で前記低温再生器1に供給する希吸収液を予熱する構成例である。
図8の第4形態では、吸収器5からの希吸収液を低温溶液熱交換器7において高温再生器3から送られ、高温溶液熱交換器9と中温溶液熱交換器8を経てきた再生済吸収液10により予熱した後、第1吸収液/冷媒液熱交換器1fにおいて低温再生器1からの冷媒凝縮液1dと中温再生器2からの冷媒凝縮液2dとの合流冷媒凝縮液により再予熱してから低温再生器1に供給して再生する。尚、図5と同一部分には同一符号を付している。
図9の第5形態では、吸収器4からの希吸収液を2つの流れの支流希吸収液5f、主流希吸収液5gに分流させ、主流希吸収液5gを高温再生器3から送られ、高温溶液熱交換器9と中温溶液熱交換器8を経てきた再生済吸収液10により予熱し、支流希吸収液5fは前記低温再生器1からの冷媒凝縮液1dと中温再生器2からの冷媒凝縮液2dとの合流冷媒凝縮液により予熱してから前記予熱後の主流希吸収液5gに合流させ、次にこのような合流希吸収液を前記低温再生器1に供給して再生する。尚、図7と同一部分には同一符号を付している。
図10には、図5に示した流下液膜式再生凝縮器100適用の三重効用吸収式冷熱発生装置において二段吸収二段蒸発循環冷水冷熱出力方式を採用する第6形態を示す。ここで冷却水6を高圧吸収器5hと低圧吸収器5iに並列に流し、循環冷水を高圧蒸発器4gと低圧蒸発器4fにその順で流し、これにより、高圧蒸発器4gでの蒸発温度がある程度高く設定可能であると同時に、低圧蒸発器4fでの通常の低温冷熱出力が図れ、また高温再生器3での再生温度と、最高再生操作圧力が低下することが図れる。尚、図10は図5と同一部分には同一符号を付して説明を省略している。
次に、本発明の効果について説明する。
従来の吸収冷凍機では、一般に蒸発器内冷媒蒸発温度を5℃に設定し、循環冷水の出口温度を7℃に設定し、循環冷水入口温度を12〜14℃に設定するのである。蒸発器内冷熱発生温度または循環冷水の出口温度を高く設定すれば、吸収冷凍機の成績係数が向上できる。例えば二重効用吸収冷凍機の場合、循環冷水温度を1℃高く設定すると、成績係数は6〜7%の増加になると報告されている。従って三重効用吸収冷凍機にとっても蒸発器部の循環冷水冷熱出力温度あるいは冷熱発生温度が重要であると考えられる。
従来の吸収冷凍機では、一般に蒸発器内冷媒蒸発温度を5℃に設定し、循環冷水の出口温度を7℃に設定し、循環冷水入口温度を12〜14℃に設定するのである。蒸発器内冷熱発生温度または循環冷水の出口温度を高く設定すれば、吸収冷凍機の成績係数が向上できる。例えば二重効用吸収冷凍機の場合、循環冷水温度を1℃高く設定すると、成績係数は6〜7%の増加になると報告されている。従って三重効用吸収冷凍機にとっても蒸発器部の循環冷水冷熱出力温度あるいは冷熱発生温度が重要であると考えられる。
本発明では図5に示した水/臭化リチウム系三重効用吸収式冷熱発生・出力装置が冷熱出力能力100(US)RTのものであると想定してその成績係数と最高再生圧力に関するシミュレーションを行った。つまり、高温再生器3に直だき再生器を、中温再生器2と低温再生器1に流下液膜式再生凝縮器を適用とし、揮発性二次冷媒による冷熱出力方式を用い、高温再生器3からの再生済吸収液10より熱回収がなされ、ただし、ここで、中、低温再生器部冷媒凝縮液からの熱回収をしないとする。
また、シミュレーションでは、冷媒水の物性をすべて水の専用状態式により推算し、吸収液の物性、例えばエンタルピー値を、文献値を高精度で相関して得られた式を用いて推算した。また、流下液膜式再生凝縮器である中、低温再生器2、1における加熱側冷媒蒸気と被加熱側吸収液膜の間の最小温度差を与え、これにより前記中、低温再生器2、1のKA値(総括熱伝達係数×伝熱面積)が決められる。また、低、中、高温溶液熱交換器1、2、3のKA値は与えられたものを使用した。
また、凝縮器内の冷媒蒸気凝縮温度と吸収器内の最大吸収温度が37、38、39、40、41、42℃であり、蒸発器部冷媒蒸発温度が5、9、12、15℃であるという条件を用いた。
また、凝縮器内の冷媒蒸気凝縮温度と吸収器内の最大吸収温度が37、38、39、40、41、42℃であり、蒸発器部冷媒蒸発温度が5、9、12、15℃であるという条件を用いた。
図11、12は、前述のシミュレーションの結果を示すものである。
図11には凝縮器11内の凝縮温度、吸収器5内の最高吸収温度に対する高温再生器3内の再生圧力あるいは最高再生圧力の依存性を示す。図示のように、最高再生圧力は凝縮、吸収温度と蒸発温度に対する依存性が大きい。例えば、冷媒蒸発気温度が5℃の場合には、凝縮、吸収温度が38℃以上になると最高再生圧力(絶対圧力)は0.3MPaを越えている。これに対して冷媒蒸発温度が15℃の場合には、凝縮、吸収温度が42℃であっても、最高再生圧力は0.2MPa以下であり、凝縮、吸収温度が37℃であると、最高再生圧力は0.1MPa程度である結果となった。
また、図12から分かるように、成績係数COPも冷媒凝縮温度、吸収温度と冷媒蒸発温度に対する依存性が大きい、蒸発温度が5℃である場合、成績係数の値は冷媒凝縮温度または吸収温度を変えてもすべて1.6以下となっている。これに対して蒸発温度は15℃になると、成績係数は凝縮器、吸収器温度37〜42℃の条件において1.64〜1.79の値となった。
図11には凝縮器11内の凝縮温度、吸収器5内の最高吸収温度に対する高温再生器3内の再生圧力あるいは最高再生圧力の依存性を示す。図示のように、最高再生圧力は凝縮、吸収温度と蒸発温度に対する依存性が大きい。例えば、冷媒蒸発気温度が5℃の場合には、凝縮、吸収温度が38℃以上になると最高再生圧力(絶対圧力)は0.3MPaを越えている。これに対して冷媒蒸発温度が15℃の場合には、凝縮、吸収温度が42℃であっても、最高再生圧力は0.2MPa以下であり、凝縮、吸収温度が37℃であると、最高再生圧力は0.1MPa程度である結果となった。
また、図12から分かるように、成績係数COPも冷媒凝縮温度、吸収温度と冷媒蒸発温度に対する依存性が大きい、蒸発温度が5℃である場合、成績係数の値は冷媒凝縮温度または吸収温度を変えてもすべて1.6以下となっている。これに対して蒸発温度は15℃になると、成績係数は凝縮器、吸収器温度37〜42℃の条件において1.64〜1.79の値となった。
以上の説明から分かるように、蒸発器温度を合理的に高く、例えば15℃とすれば、本発明の三重効用吸収冷凍機は最高再生圧力0.2MPa以下で作動できる上、成績係数が1.7程度あるいはこれ以上となるという良好な冷熱出力性能が得られるのである。
本発明に関しては上述した効果の外には、以下の効果もある。
冷熱出力に循環揮発性二次冷媒の潜熱を利用するため、蒸発器部と空調部の熱交換器を、揮発性二次冷媒冷熱出力時の圧損による温度変化を小さく抑えるように設計できる上、蒸発器部と空調機部において揮発性二次冷媒側の局部熱伝達係数が共に大きい利点により、それぞれの熱交換器のコンパクト化と省材料が図れる。
また、蒸発器部許容冷熱発生温度が高く設定できるため、吸収器部吸収操作温度一定の条件下において再生済吸収液の濃度を低く設定でき、これにより高温再生器部の吸収液再生操作温度が低くなり、熱源の熱エネルギー利用効率の向上が図れる。
本発明に関しては上述した効果の外には、以下の効果もある。
冷熱出力に循環揮発性二次冷媒の潜熱を利用するため、蒸発器部と空調部の熱交換器を、揮発性二次冷媒冷熱出力時の圧損による温度変化を小さく抑えるように設計できる上、蒸発器部と空調機部において揮発性二次冷媒側の局部熱伝達係数が共に大きい利点により、それぞれの熱交換器のコンパクト化と省材料が図れる。
また、蒸発器部許容冷熱発生温度が高く設定できるため、吸収器部吸収操作温度一定の条件下において再生済吸収液の濃度を低く設定でき、これにより高温再生器部の吸収液再生操作温度が低くなり、熱源の熱エネルギー利用効率の向上が図れる。
前述の本発明による三重効用吸収式冷熱発生・出力装置の構成をまとめると、次の通りである。すなわち、吸収液の再生が低温再生器1、中温再生器2と高温再生器3によりなされ、前記高温再生器3からの発生冷媒蒸気3cを前記中温再生器2での吸収液再生に、前記中温再生器2からの発生冷媒蒸気2cを低温再生器1での吸収液再生に各々用い、冷熱出力に前記低温再生器1に接続された胴体20内の揮発性二次冷媒冷熱出力用蒸発器4を用い、前記胴体20内の凝縮器11からの冷媒液11aを前記蒸発器4に供給し、冷媒液ポンプ4aにより前記蒸発器4底部の冷媒液貯室4d内の冷媒液を循環させて前記蒸発器4伝熱管の外壁面に散布し、前記冷媒液の蒸発吸熱による発生冷熱により、前記蒸発器4伝熱管内の揮発性二次冷媒蒸気12を凝縮させ、また前記蒸発器4を出た揮発性二次冷媒液12aを冷媒レシーバー13に流入させ、いったん溜めてから揮発性二次冷媒ポンプ4bにより空調機15に送り、そこで前記揮発性二次冷媒液12aの蒸発吸熱により送風される空調用空気を冷やして冷熱出力がなされ、前記揮発性二次冷媒液12aには、代替フロン系冷媒またはHFE系冷媒または炭化水素系冷媒またはアンモニアまたは二酸化炭素等を適用する構成であり、また、前記胴体20内の吸収器5から希吸収液5aを希吸収液ポンプ5bにより送り、低温溶液熱交換器7において、前記高温再生器3から送られ、高温溶液熱交換器9と中温溶液熱交換器8を経てきた再生済吸収液10と熱交換させた後、前記低温再生器1に供給して再生し、前記低温再生器1からのワンステップ再生後吸収液1aを吸収液ポンプ1bにより送り、前記中温溶液熱交換器8において前記高温再生器3から送られ、前記高温溶液熱交換器9を経てきた再生済吸収液10と熱交換をさせた後、前記中温再生器2に供給して再生し、前記中温再生器2からのワンステップ再生後吸収液2aを吸収液ポンプ2bにより送り、前記高温溶液熱交換器9において前記高温再生器3からの再生済吸収液10と熱交換をさせた後、前記高温再生器3に供給して再生し、前記高温再生器3からの発生冷媒蒸気3cを前記中温再生器2に供給してそこでの吸収液再生用熱源として使用し、前記中温再生器2からの発生冷媒蒸気2cを前記低温再生器1に供給してそこでの吸収液再生用熱源として使用し、前記低温再生器1からの発生冷媒蒸気1cを前記凝縮器11にフラッシュさせ、そこで冷却水6により冷媒液に凝縮させ、前記中温再生器2と、前記低温再生器1において吸収液を冷媒蒸気により加熱して生じたそれぞれの冷媒凝縮液2d、1dを要再生吸収液と熱交換させ、熱回収がなされるかあるいは直接に凝縮器11にフラッシュさせ、そこで冷却水6により発生冷媒蒸気を凝縮させ、前記凝縮器11からの冷媒凝縮液11aをU字管11cを通じて前記揮発性二次冷媒冷熱出力用蒸発器4に供給し、前記冷媒液ポンプ4aにより前記揮発性二次冷媒冷熱出力用蒸発器4底部の冷媒液貯室4d内の冷媒液を循環させて前記蒸発器4伝熱管の外壁面に散布し、その蒸発吸熱による冷熱発生により前記揮発性二次冷媒冷熱出力用蒸発器4伝熱管内の揮発性二次冷媒蒸気12を凝縮させ、前記揮発性二次冷媒液12aを圧力差により前記冷媒レシーバー13に流入させ、いったん溜めてから、前記揮発性二次冷媒ポンプ4bにより前記空調機15に送り、そこで送風される空調用空気を冷やして冷熱出力がなされ、循環吸収液ポンプ5dにより前記吸収器5底部の希吸収液貯室5e内の循環希吸収液5jを循環させ、前記低温溶液熱交換器7からの再生済吸収液10と共に前記吸収器5伝熱管外壁面に散布して流下させながら、前記揮発性二次冷媒冷熱出力用蒸発器4からの発生冷媒蒸気を吸収させ、その際の吸収熱を前記吸収器5伝熱管内に流される冷却水6により除去する構成であり、また、前記高温再生器3として燃料ガスや燃料油直だき再生器を用い、前記中温再生器2と低温再生器1では、少なくとも一方に流下液膜式再生凝縮器100を用いる構成であり、また、前記高温再生器3の吸収液再生用熱源にボイラからの高温水蒸気16を用い、高温再生器3、中温再生器2、低温再生器2の少なくとも1つに流下液膜式再生凝縮器を用いる構成であり、また、前記高温再生器3に燃料ガスや燃料油直だき再生器を用い、前記中温再生器2と低温再生器1にはプール加熱方式再生器を用いる構成であり、また、前記高温再生器3の吸収液再生用熱源にボイラからの高温水蒸気16を用い、前記高温再生器3、中温再生器2、低温再生器1にはプール加熱方式再生器を用いる構成であり、また、前記凝縮器11、蒸発器4及び吸収器5を前記胴体20内に収納し、前記凝縮器を前記胴体20内の上部に設置し、前記蒸発器4と吸収器5をそれぞれ前記凝縮器11の下部両側に設置する構成であり、また、前記高温再生器3、中温再生器2、低温再生器1の少なくとも1つに流下液膜式再生凝縮器100を適用する再生フローでは、揮発性二次冷媒冷熱出力方式に代わって、二段蒸発二段吸収循環冷水冷熱出力方式を用いる構成であり、また、前記中温再生器2からの冷媒凝縮液2dを、第2吸収液/冷媒液熱交換器2fにおいて前記低温再生器1から送られ、前記中温溶液熱交換器8を出たワンステップ再生後吸収液1aと熱交換させた後、前記低温再生器1からの冷媒凝縮液に合流させた合流冷媒凝縮液を、第1吸収液/冷媒液熱交換器1fにおいて前記吸収器5から送られ、前記低温溶液熱交換器7を出た希吸収液5aと熱交換させてから前記凝縮器11に導入し、前記第1吸収液/冷媒液熱交換器1fを出た希吸収液5aを前記低温再生器1に、前記第2吸収液/冷媒液熱交換器2fを出たワンステップ再生後吸収液1aを前記中温再生器2に供給して再生する構成であり、また、前記希吸収液ポンプ5bにより送られる希吸収液5aを主流吸収液5gと支流吸収液5fに分流し、主流希吸収液5gを低温溶液熱交換器7において前記高温再生器3から送られ、高温溶液熱交換器9と中温溶液熱交換器8を経てきた再生済吸収液10により予熱し、支流希吸収液5fを第1吸収液/冷媒液熱交換器1fにおいて前記低温再生器1からの冷媒凝縮液1dと前記中温再生器2から送られ、第2吸収液/冷媒液熱交換器2fを経てきた冷媒凝縮液との合流冷媒凝縮液により予熱し、前記第1吸収液/冷媒液熱交換器1fを出た支流希吸収液5fを前記低温用液熱交換器7を出た主流希吸収液5gに合流させ、この合流希吸収液を前記低温再生器1に供給して再生し、前記低温再生器1からのワンステップ再生後吸収液1aを主流ワンステップ再生後吸収液8gと支流ワンステップ再生後吸収液8fに分流し、前記主流ワンステップ再生後吸収液8gが前記中温溶液熱交換器8において前記高温再生器3から送られて前記高温溶液熱交換器9を出た再生済吸収液10により予熱し、前記支流ワンステップ再生後吸収液8fを前記第2吸収液/冷媒液熱交換器2fにおいて前記中温再生器2からの冷媒凝縮液2dと熱交換させて熱回収がなされてから、前記中温溶液熱交換器8を出た主流ワンステップ再生後吸収液8gに合流させた合流吸収液を前記中温再生器2に供給して再生し、前記第1吸収液/冷媒液熱交換器1fを出た冷媒凝縮液11を前記凝縮器に導入し、この様にして冷媒凝縮液から熱回収がなされる構成であり、また、前記中温再生器2からの冷媒凝縮液2dを低温再生器1からの冷媒凝縮液1dに合流させた合流冷媒液を第1吸収液/冷媒液熱交換器1fにおいて前記吸収器5から送られ、前記低温溶液熱交換器7を出た希吸収液5aと熱交換させて熱回収がなされ、前記第1吸収液/冷媒液熱交換器1fを出た冷媒凝縮液を凝縮器11に導入し、また前記第1吸収液/冷媒液熱交換器1fを出た希吸収液5aを前記低温再生器1に供給して再生し、冷媒凝縮液から熱回収がなされる構成であり、また、前記中温再生器1からの冷媒凝縮液2dを低温再生器1からの冷媒凝縮液1dに合流させ、また前記吸収器5からの希吸収液5aを主流希吸収液5gと支流希吸収液5fに分流させ、前記主流希吸収液5gを、低温溶液熱交換器7において高温再生器3から送られ、高温溶液熱交換器9と中温溶液熱交換器8を経てきた再生済吸収液10と熱交換させ、前記支流希吸収液5fを、第1吸収液/冷媒液熱交換器1fにおいて前記合流冷媒凝縮液と熱交換させてから前記主流希吸収液5gに合流させた合流希吸収液を前記低温再生器1に供給して再生し、前記第1吸収液/冷媒液熱交換器1fを出た合流凝縮液を前記凝縮器11に導入し、この様にして前記冷媒凝縮液から熱回収がなされる構成であり、また、前記低、中、高温再生器1、2、3の少なくとも1つに流下液膜式再生凝縮器100を用い、前記冷熱出力に二段吸収二段蒸発循環冷水冷熱出力方式を用いる構成である。
1 低温再生器
1a 低温再生器からのワンステップ再生後吸収液
1b 吸収液ポンプ
1c 低温再生器からの発生冷媒蒸気
1d、2d 冷媒凝縮液
1e 逆止弁
1f、2f 第1、2吸収液/冷媒液熱交換器
2 中温再生器
2a 中温再生器からのワンステップ再生後吸収液
2b 吸収液ポンプ
2c 中温再生器からの発生冷媒蒸気
3 高温再生器
3c 高温再生器からの発生冷媒蒸気
4 揮発性二次冷媒冷熱出力用蒸発器
4b 揮発性二次冷媒液ポンプ
4e 循環冷媒液
4f 低圧蒸発器
4g 高圧蒸発器
4h 循環冷水
4j 循環冷媒
5 吸収器
5a 希吸収液
5b 希吸収液ポンプ
5d 循環吸収液ポンプ
5e 吸収液貯室
5f 支流希吸収液
5g 主流希吸収液
5h 高圧吸収器
5i 低圧吸収器
5j 循環希吸収液
6 冷却水
7 低温溶液熱交換器
8 中温溶液熱交換器
8f 支流ワンステップ再生後吸収液
8g 主流ワンステップ再生後吸収液
9 高温溶液熱交換器
10 再生済吸収液
11 凝縮器
11a 冷媒凝縮液
11c U字管
12 揮発性二次冷媒蒸気
12a 揮発性二次冷媒液
13 冷媒レシーバー
15 空調機
16 高温水蒸気
100 流下液膜式再生凝縮器
1a 低温再生器からのワンステップ再生後吸収液
1b 吸収液ポンプ
1c 低温再生器からの発生冷媒蒸気
1d、2d 冷媒凝縮液
1e 逆止弁
1f、2f 第1、2吸収液/冷媒液熱交換器
2 中温再生器
2a 中温再生器からのワンステップ再生後吸収液
2b 吸収液ポンプ
2c 中温再生器からの発生冷媒蒸気
3 高温再生器
3c 高温再生器からの発生冷媒蒸気
4 揮発性二次冷媒冷熱出力用蒸発器
4b 揮発性二次冷媒液ポンプ
4e 循環冷媒液
4f 低圧蒸発器
4g 高圧蒸発器
4h 循環冷水
4j 循環冷媒
5 吸収器
5a 希吸収液
5b 希吸収液ポンプ
5d 循環吸収液ポンプ
5e 吸収液貯室
5f 支流希吸収液
5g 主流希吸収液
5h 高圧吸収器
5i 低圧吸収器
5j 循環希吸収液
6 冷却水
7 低温溶液熱交換器
8 中温溶液熱交換器
8f 支流ワンステップ再生後吸収液
8g 主流ワンステップ再生後吸収液
9 高温溶液熱交換器
10 再生済吸収液
11 凝縮器
11a 冷媒凝縮液
11c U字管
12 揮発性二次冷媒蒸気
12a 揮発性二次冷媒液
13 冷媒レシーバー
15 空調機
16 高温水蒸気
100 流下液膜式再生凝縮器
Claims (13)
- 吸収液の再生が低温再生器(1)、中温再生器(2)と高温再生器(3)によりなされ、前記高温再生器(3)からの発生冷媒蒸気(3c)を前記中温再生器(2)での吸収液再生に、前記中温再生器(2)からの発生冷媒蒸気(2c)を低温再生器(1)での吸収液再生に各々用い、冷熱出力に前記低温再生器(1)に接続された胴体(20)内の揮発性二次冷媒冷熱出力用蒸発器(4)を用い、前記胴体(20)内の凝縮器(11)からの冷媒液(11a)を前記蒸発器(4)に供給し、冷媒液ポンプ(4a)により前記蒸発器(4)底部の冷媒液貯室(4d)内の冷媒液を循環させて前記蒸発器(4)伝熱管の外壁面に散布し、前記冷媒液の蒸発吸熱による発生冷熱により、前記蒸発器(4)伝熱管内の揮発性二次冷媒蒸気(12)を凝縮させ、また前記蒸発器(4)を出た揮発性二次冷媒液(12a)を冷媒レシーバー(13)に流入させ、いったん溜めてから揮発性二次冷媒ポンプ(4b)により揮発性二次冷媒/空気熱交換器(以下、空調機と称す)(15)に送り、そこで前記揮発性二次冷媒液(12a)の蒸発吸熱により送風される空調用空気を冷やして冷熱出力がなされ、前記揮発性二次冷媒液(12a)には、代替フロン系冷媒またはHFE系冷媒または炭化水素系冷媒またはアンモニアまたは二酸化炭素等を適用することを特徴とする三重効用吸収式冷熱発生・出力装置。
- 前記胴体(20)内の吸収器(5)から希吸収液(5a)を希吸収液ポンプ(5b)により送り、低温溶液熱交換器(7)において、前記高温再生器(3)から送られ、高温溶液熱交換器(9)と中温溶液熱交換器(8)を経てきた再生済吸収液(10)と熱交換させた後、前記低温再生器(1)に供給して再生し、前記低温再生器(1)からのワンステップ再生後吸収液(1a)を吸収液ポンプ(1b)により送り、前記中温溶液熱交換器(8)において前記高温再生器(3)から送られ、前記高温溶液熱交換器(9)を経てきた再生済吸収液(10)と熱交換をさせた後、前記中温再生器(2)に供給して再生し、前記中温再生器(2)からのワンステップ再生後吸収液(2a)を吸収液ポンプ(2b)により送り、前記高温溶液熱交換器(9)において前記高温再生器(3)からの再生済吸収液(10)と熱交換をさせた後、前記高温再生器(3)に供給して再生し、
前記高温再生器(3)からの発生冷媒蒸気(3c)を前記中温再生器(2)に供給してそこでの吸収液再生用熱源として使用し、前記中温再生器(2)からの発生冷媒蒸気(2c)を前記低温再生器(1)に供給してそこでの吸収液再生用熱源として使用し、前記低温再生器(1)からの発生冷媒蒸気(1c)を前記凝縮器(11)にフラッシュさせ、そこで冷却水により冷媒液に凝縮させ、
前記中温再生器(2)と、前記低温再生器(1)において吸収液を冷媒蒸気により加熱して生じたそれぞれの冷媒凝縮液(2d,1d)を要再生吸収液と熱交換させ、熱回収がなされるかあるいは直接に凝縮器(11)にフラッシュさせ、そこで冷却水(6)により発生冷媒蒸気を凝縮させ、
前記凝縮器(11)からの冷媒凝縮液(11a)をU字管(11c)を通じて前記揮発性二次冷媒冷熱出力用蒸発器(4)に供給し、前記冷媒液ポンプ(4a)により前記揮発性二次冷媒冷熱出力用蒸発器(4)底部の冷媒液貯室(4d)内の冷媒液を循環させて前記蒸発器(4)伝熱管の外壁面に散布し、その蒸発吸熱による冷熱発生により前記揮発性二次冷媒冷熱出力用蒸発器(4)伝熱管内の揮発性二次冷媒蒸気(12)を凝縮させ、前記揮発性二次冷媒液(12a)を圧力差により前記冷媒レシーバー(13)に流入させ、いったん溜めてから、揮発性二次冷媒ポンプ(4b)により前記空調機(15)に送り、そこで送風される空調用空気を冷やして冷熱出力がなされ、
循環吸収液ポンプ(5d)により前記吸収器(5)底部の希吸収液貯室(5e)内の循環希吸収液(5j)を循環させ、前記低温溶液熱交換器(7)からの再生済吸収液(10)と共に前記吸収器(5)伝熱管外壁面に散布して流下させながら、前記揮発性二次冷媒冷熱出力用蒸発器(4)からの発生冷媒蒸気を吸収させ、その際の吸収熱を前記吸収器(5)伝熱管内に流される冷却水(6)により除去することを特徴とする請求項1記載の三重効用吸収式冷熱発生・出力装置。 - 前記高温再生器(3)として燃料ガスや燃料油直だき再生器を用い、前記中温再生器(2)と低温再生器(1)では、少なくとも一方に流下液膜式再生凝縮器(100)を用いることを特徴とする請求項1又は2記載の三重効用吸収式冷熱発生・出力装置。
- 前記高温再生器(3)の吸収液再生用熱源にボイラからの高温水蒸気(16)を用い、高温再生器(3)、中温再生器(2)、低温再生器(1)の少なくとも1つに流下液膜式再生凝縮器(100)を用いることを特徴とする請求項1又は2記載の三重効用吸収式冷熱発生・出力装置。
- 前記高温再生器(3)に燃料ガスや燃料油直だき再生器を用い、前記中温再生器(2)と低温再生器(1)にはプール加熱方式再生器を用いることを特徴とする請求項1又は2記載の三重効用吸収式冷熱発生・出力装置。
- 前記高温再生器(3)の吸収液再生用熱源にボイラからの高温水蒸気(16)を用い、前記高温再生器(3)、中温再生器(2)、低温再生器(1)にはプール加熱方式再生器を用いることを特徴とする請求項1又は2記載の三重効用吸収式冷熱発生・出力装置。
- 前記凝縮器(11)、蒸発器(4)及び吸収器(5)を前記胴体(20)内に収納し、前記凝縮器を前記胴体(20)内の上部に設置し、前記蒸発器(4)と吸収器(5)をそれぞれ前記凝縮器(11)の下部両側に設置することを特徴とする請求項1ないし6の何れかに記載の三重効用吸収式冷熱発生・出力装置。
- 前記高温再生器(3)、中温再生器(2)、低温再生器(1)の少なくとも1つに流下液膜式再生凝縮器(100)を適用する再生フローでは、揮発性二次冷媒冷熱出力方式に代わって、二段蒸発二段吸収循環冷水冷熱出力方式を用いることを特徴とする請求項1ないし7の何れかに記載の三重効用吸収式冷熱発生・出力装置。
- 前記中温再生器(2)からの冷媒凝縮液(2d)を、第2吸収液/冷媒液熱交換器(2f)において前記低温再生器(1)から送られ、前記中温溶液熱交換器(8)を出たワンステップ再生後吸収液(1a)と熱交換させた後、前記低温再生器(1)からの冷媒凝縮液に合流させた合流冷媒凝縮液を、第1吸収液/冷媒液熱交換器(1f)において前記吸収器(5)から送られ、前記低温溶液熱交換器(7)を出た希吸収液(5a)と熱交換させてから前記凝縮器(11)に導入し、前記第1吸収液/冷媒液熱交換器(1f)を出た希吸収液(5a)を前記低温再生器(1)に、前記第2吸収液/冷媒液熱交換器(2f)を出たワンステップ再生後吸収液(1a)を前記中温再生器(2)に供給して再生することを特徴とする請求項1ないし8の何れかに記載の三重効用吸収式冷熱発生・出力装置。
- 前記希吸収液ポンプ(5b)により送られる希吸収液(5a)を主流吸収液(5g)と支流吸収液(5f)に分流し、主流希吸収液(5g)を低温溶液熱交換器(7)において前記高温再生器(3)から送られ、高温溶液熱交換器(9)と中温溶液熱交換器(8)を経てきた再生済吸収液(10)により予熱し、支流希吸収液(5f)を第1吸収液/冷媒液熱交換器(1f)において前記低温再生器(1)からの冷媒凝縮液(1d)と前記中温再生器(2)から送られ、第2吸収液/冷媒液熱交換器(2f)を経てきた冷媒凝縮液との合流冷媒凝縮液により予熱し、前記第1吸収液/冷媒液熱交換器(1f)を出た支流希吸収液(5f)を前記低温溶液熱交換器(7)を出た主流希吸収液(5g)に合流させ、この合流希吸収液を前記低温再生器(1)に供給して再生し、
前記低温再生器(1)からのワンステップ再生後吸収液(1a)を主流ワンステップ再生後吸収液(8g)と支流ワンステップ再生後吸収液(8f)に分流し、前記主流ワンステップ再生後吸収液(8g)を前記中温溶液熱交換器(8)において前記高温再生器(3)から送られて前記高温溶液熱交換器(9)を出た再生済吸収液(10)により予熱し、前記支流ワンステップ再生後吸収液(8f)を前記第2吸収液/冷媒液熱交換器(2f)において前記中温再生器(2)からの冷媒凝縮液(2d)と熱交換させて熱回収がなされてから、前記中温溶液熱交換器(8)を出た主流ワンステップ再生後吸収液(8g)に合流させた合流吸収液を前記中温再生器(2)に供給して再生し、
また前記第1吸収液/冷媒液熱交換器(1f)を出た冷媒凝縮液を前記凝縮器(11)に導入し、この様にして冷媒凝縮液から熱回収がなされることを特徴とする請求項1ないし8の何れかに記載の三重効用吸収式冷熱発生・出力装置。 - 前記中温再生器(2)からの冷媒凝縮液(2d)を低温再生器(1)からの冷媒凝縮液(1d)に合流させた合流冷媒液を第1吸収液/冷媒液熱交換器(1f)において前記吸収器(5)から送られ、前記低温溶液熱交換器(7)を出た希吸収液(5a)と熱交換させて熱回収がなされ、前記第1吸収液/冷媒液熱交換器(1f)を出た冷媒凝縮液を凝縮器(11)に導入し、また前記第1吸収液/冷媒液熱交換器(1f)を出た希吸収液(5a)を前記低温再生器(1)に供給して再生し、このようにして冷媒凝縮液から熱回収がなされることを特徴とする請求項1ないし8の何れかに記載の三重効用吸収式冷熱発生・出力装置。
- 前記中温再生器(2)からの冷媒凝縮液(2d)を低温再生器(1)からの冷媒凝縮液(1d)に合流させ、また前記吸収器(5)からの希吸収液(5a)を主流希吸収液(5g)と支流希吸収液(5f)に分流させ、前記主流希吸収液(5g)を、低温溶液熱交換器(7)において高温再生器(3)から送られ、高温溶液熱交換器(9)と中温溶液熱交換器(8)を経てきた再生済吸収液(10)と熱交換させ、前記支流希吸収液(5f)を、第1吸収液/冷媒液熱交換器(1f)において前記合流冷媒凝縮液と熱交換させてから前記主流希吸収液(5g)に合流させた合流希吸収液を前記低温再生器(1)に供給して再生し、前記第1吸収液/冷媒液熱交換器(1f)を出た合流凝縮液を前記凝縮器(11)に導入し、この様にして前記冷媒凝縮液から熱回収がなされることを特徴とする請求項1ないし8の何れかに記載の三重効用吸収式冷熱発生・出力装置。
- 前記低、中、高温再生器(1,2,3)の少なくとも1つに流下液膜式再生凝縮器(100)を用い、冷熱出力に二段吸収二段蒸発循環冷水冷熱出力方式を用いることを特徴とする請求項1ないし12の何れかに記載の三重効用吸収式冷熱発生・出力装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006127794A JP2007298240A (ja) | 2006-05-01 | 2006-05-01 | 三重効用吸収式冷熱発生・出力装置 |
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JP2006127794A JP2007298240A (ja) | 2006-05-01 | 2006-05-01 | 三重効用吸収式冷熱発生・出力装置 |
Publications (1)
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JP2007298240A true JP2007298240A (ja) | 2007-11-15 |
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JP2006127794A Pending JP2007298240A (ja) | 2006-05-01 | 2006-05-01 | 三重効用吸収式冷熱発生・出力装置 |
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JP (1) | JP2007298240A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101543685B (zh) * | 2009-03-30 | 2011-03-23 | 南通新玮镍钴科技发展有限公司 | 用氯化钴溶液制备结晶氯化钴过程中蒸汽利用的工艺方法 |
CN106091489A (zh) * | 2016-08-01 | 2016-11-09 | 北京联力源科技有限公司 | 立式双降膜换热器及吸收式热泵 |
-
2006
- 2006-05-01 JP JP2006127794A patent/JP2007298240A/ja active Pending
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CN101543685B (zh) * | 2009-03-30 | 2011-03-23 | 南通新玮镍钴科技发展有限公司 | 用氯化钴溶液制备结晶氯化钴过程中蒸汽利用的工艺方法 |
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