JP2010043811A - 吸収冷温水機 - Google Patents

Abstract

【課題】プラントなどから供給される蒸気などの熱源を利用して省エネ運転し、かつ、その停止時においても冷水、温水を同時に供給することが出来る吸収式冷凍機を提供する。
【解決手段】冷温水併給型吸収冷温水機９０と水、熱源蒸気配管系９１において、熱源蒸気があるときは温水器１に熱源蒸気を流して再生器として使用し、熱源蒸気が無い場合は、温水器１に温水を流して温水器として使用することにより、蒸気などの熱源が供給される時は、それを利用することができ、当該熱源が停止されても、直焚再生器に燃料を供給することで、冷温水を供給できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和装置等の熱源機として使用される吸収冷温水機の構成に関し、特に、冷水、温水、蒸気を供給・利用するプラントなどにおいて使用するに適した構造の吸収冷温水機に関する。

冷水、温水、蒸気等の熱媒を発生、供給、利用するプラントなどにおいては、プラントから供給される蒸気、温水を吸収式冷凍機の熱源として利用し、もって、冷水を発生するシステムは、一般的に、既に知られている。

また、プラントなどから供給される熱源とは異なり、ガスや油等を燃料として、冷水と共に温水を併給することの可能な吸収冷温水機は、例えば、以下の特許文献１により、既に知られている。

特開平４−２０３８６２号公報

すなわち、各種のプラントにおいては、供給された蒸気や温水などの一部は、排熱として排出されるケースが少なくない。そのため、一般に、かかる排熱を吸収式冷凍機に供給することで冷水を発生し、または、暖房や給湯用等の温水と熱交換させることにより、所謂、省エネ化を図ることが行われている。

しかしながら、従来の吸収式冷凍機では、例えば、プラントが停止してしまい、そのため、その熱源となる蒸気や温水の供給が停止すると、吸収式冷凍機での冷水や温水の発生も停止してしまうという技術的課題があった。即ち、従来の吸収式冷凍機では、上述した技術的課題については、何らの考慮もなされていなかった。

そこで、本発明は、上述した従来技術における課題に鑑みて達成されたものであり、より具体的には、プラント等から供給される熱源を利用して冷水と共に温水をも発生することが可能な吸収冷温水機であって、特に、蒸気や温水などの熱源が供給される時には、それを利用して省エネ運転を行い、他方、前記熱源が停止されても、直焚再生器において燃料により加熱を行うことで、冷温水を停止することなく供給することが出来る、実用にも優れた吸収冷温水機を提供することを、その目的とするものである。

上述した目的を達成するため、本発明によれば、まず、蒸発器と、吸収器と、低温再生器と、凝縮器と、溶液熱交換器と、再生／温水器（再生器及び温水器の双方の機能を果たす機能可変型熱交換器）と、温水供給用熱交換器と、これらの機器を結ぶ溶液流路及び冷媒流路と、そして、溶液及び冷媒を、前記機器により構成されるサイクル内に循環させるための溶液ポンプ及び冷媒ポンプとを備え、外部から供給される熱源を利用して、温水と冷水とを発生する吸収冷温水機であって、更に、直焚高温再生器を備えると共に、前記直焚高温再生器と前記再生／温水器との流路を切り替える仕切り弁とを備えており、もって、温水と冷水とを発生することが可能である吸収冷温水機が提供される。

また、本発明では、上記に記載した吸収冷温水機において、前記外部からの熱源の供給時には、前記仕切り弁の切り替えにより、前記再生／温水器を再生器として利用、他方、前記外部からの熱源の供給停止時には、前記仕切り弁の切り替えにより、前記再生／温水器を温水器として利用することが好ましい、

また、本発明では、前記に記載した吸収冷温水機において、前記再生／温水器を、流下液膜式の熱交換器とすることが好ましく、又は、前記再生／温水器には、前記外部からの熱源を流すための配管及び切替弁を設けることが好ましい。

即ち、本発明の吸収冷温水機では、当該装置付属している温水器を、状況に応じて再生器として機能を切り替えることで、ガス、油等を燃料とする冷温水併給型吸収冷温水機と蒸気や温水を熱源とした冷水発生型吸収式冷凍機に切り替えることで可能となる。

以上に述べた本発明の吸収式冷凍機システムによれば、例えばプラントなどからの蒸気や温水などの熱源が供給される時は、それを利用して冷温水を供給することにより、熱源を有効に利用した省エネ運転を実現することが出来ると共に、当該熱源が停止されても、直焚再生器を利用することで冷温水を供給することを可能とすることにより、もって、冷温水を停止することなく供給することが出来る、実用にも優れた吸収冷温水機を実現することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら、詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る吸収冷温水機システムの系統図である。この図からも明らかなように、当該吸収冷温水機の構成は、大きく２つに分けて、冷温水併給型吸収冷温水機９０（図の左側）と、温水／熱源蒸気配管系９１（図の右側）とで構成されている。

冷温水併給型吸収冷温水機９０は、再生／温水器１と、直焚再生器２と、低温再生器３と、凝縮器４と、吸収器５と、蒸発器６と、溶液熱交換器７ａ、７ｂと、冷媒ポンプ８と、溶液ポンプ９ａ、９ｂと、溶液配管１１、１２と、冷媒配管１３、１４と、冷媒蒸気配管１５と、溶液流路切替弁２０ａ、２０ｂと、溶液・冷媒流路切替弁２１ａ、２１ｂと、冷水配管５０と、そして、冷却水配管５１とで構成されている。なお、本実施形態においては、冷温水機の冷媒には、例えば、水が、また、吸収剤には、例えば、臭化リチウム水溶液が用いられている。また、再生／温水器１は、再生器及び温水器の双方の機能を果たす機能可変型熱交換器である。

一方、温水／熱源蒸気配管系９１は、温水供給用熱交換器３０と、熱源蒸気配管４０と、温水配管４１と、熱源蒸気・温水切替弁３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ、３２ｃと、熱源蒸気６０と、そして、温水（暖房、給湯）７０とで構成されている。なお、ここで、温水／熱源蒸気配管系９１とは、切替によりその内部に温水又は熱源蒸気を送る配管である。

ここで、上記にその構成を述べた吸収冷温水機の動作について説明する。まず、例えば、プラント等から供給される蒸気などの熱源蒸気６０（例えば、温度が１７０度前後の蒸気）が供給されている時の動作について、図２を参照しながら説明する。なお、この図２は、上記図１と同じ構成を示すが、それに加え、各弁の開閉状態や流体の流れをも矢印で示している。

＜熱源蒸気６０の供給時＞
まず、この熱源蒸気６０の供給時には、熱源蒸気・温水切替弁３１ａ、３１ｂ、３２ｃを開き、残りの熱源蒸気・温水切替弁３２ａ、３２ｂを閉じて、且つ、溶液流路切替弁２０ａを開き、２０ｂを閉じ、溶液・冷媒流路２１ａを開くと共に、溶液・冷媒流路２１ｂを閉じる。

上述した状態において、冷房に供される冷水５０は、蒸発器６内において、冷媒ポンプ８により散布された冷媒の蒸発熱によって冷却され、そして、冷房負荷系に送られる（矢印を参照）。なお、このとき蒸発器６内で発生した冷媒蒸気は、隣接して設けられた吸収器５内において、その溶液に吸収される。この吸収により、蒸発器６内の圧力と蒸発温度とが低圧、低温に維持されることとなる。

他方、冷媒を吸収して薄くなった稀溶液は、溶液ポンプ９ａにより、溶液熱交換器７ａを介して低温再生器３へ、そして、溶液熱交換器７ａ、７ｂを介して、この時は再生器として機能する再生／温水器１へと送られる。

まず、再生／温水器１に送られた稀溶液は、その内部で、プラント等から供給される温度が１７０度前後の蒸気である、熱源蒸気６０により加熱され、もって、吸収した冷媒を再生すると共に、自身は濃縮されて濃溶液となる。この再生／温水器１で再生した冷媒蒸気は、冷媒蒸気配管１５を通って、低温再生器３に流れ、当該低温再生器３内の稀溶液を加熱して凝縮水となった後、中間圧に維持されている凝縮器４へと流れ込む。この凝縮器４では、上記低温再生器３で再生した冷媒蒸気を冷却水５１により冷却凝縮して冷媒液とし、これらの冷媒液は、再び、蒸発器６へと流れ込む。

一方、上記再生／温水器（この時は、再生器として機能する）１で濃縮された濃溶液は、直焚再生器２と溶液熱交換器７ｂとを介して、低温再生器３で濃縮した濃溶液と合流し、溶液ポンプ９ｂによって、溶液熱交換器７ａを介して、吸収器５へと送られる。即ち、これにより一連のサイクルを完成することとなる。

ここで、本実施例では、吸収器５で薄くなった稀溶液を、低温再生器３と共に再生／温水器（この時は、再生器）１へと、即ち、パラレルに流しているが、しかしながら、本発明ではこれに限定されることなく、例えば、当該稀溶液を、再生／温水器（この時は、再生器）１から低温再生器３の順に、即ち、シリーズに流し、又は、低温再生器３から温水器１へと、反対方向に、かつ、シリーズに流してもかまわない。また、上記では、熱源蒸気６０としては、プラント等から供給される温度が１７０度前後の蒸気として説明したが、その他の種類の熱源を利用することも可能である。

一方、上記の吸収冷温水機では、暖房・給湯用などの温水７０は、上記の図２にも明らかなように、上述した温水／熱源蒸気配管系９１を構成する温水供給用熱交換器３０において、上記熱源蒸気６０を利用（熱交換）することにより生成される。

以上のように、本実施例になる吸収冷温水機では、プラントなどから排出される熱源（即ち、上記熱源蒸気６０）を利用することにより、その冷温水併給型吸収冷温水機９０によって冷水５０を供給すると共に、その温水供給用熱交換器３０により、温水７０をも、同時に、供給することが可能である、もって、省エネ化を図ることが可能になる。

＜熱源蒸気６０の供給停止時＞
次に、例えば、プラントが停止してしまい、そのため、そこから排出される熱源、即ち、上記熱源蒸気６０が供給されない（停止）時の動作について、添付の図３を参照しながら、以下に説明する。なお、この図３は、上記図２と同様に、その構成と共に、各弁の開閉状態や流体の流れを示している。

この場合、図３からも明らかなように、熱源蒸気・温水切替弁３１ａ、３１ｂ、３２ｃを閉じ、熱源蒸気・温水切替弁３２ａ、３２ｂを開き、且つ、溶液流路切替弁２０ａを閉じ、溶液流路切替弁２０ｂを開く。更に、溶液・冷媒流路２１ａ、２１ｂについては、その少なくとも一つのバルブを開く（なお、図３では、両者を開いた場合を示す）。

まず、冷房に供される冷水５０は、蒸発器６内において、冷媒ポンプ８により散布された冷媒の蒸発熱によって冷却され、その後、冷房負荷系に送られる（矢印を参照）ことは、上記と同様である。また、このとき蒸発器６内で発生した冷媒蒸気が、隣接して配置された吸収器５内の溶液によって吸収され、そして、この吸収によって、蒸発器６内の圧力と蒸発温度とが低圧、低温に維持されることも、やはり、上記と同様である。

他方、冷媒を吸収して薄くなった稀溶液は、溶液ポンプ９ａにより、溶液熱交換器７ａを介して低温再生器３へ、そして、溶液熱交換器７ａ、７ｂを介して、この場合、上記再生／温水器１とは異なり、直焚高温再生器２へと送られる。

この直焚高温再生器２では、その内部に送られた稀溶液を、ガスや油などの燃料６１により加熱し、もって、冷媒を再生すると共に、稀溶液は濃縮されて濃溶液となる。この直焚高温再生器２内で再生した冷媒蒸気は、冷媒蒸気配管１５を通って、低温再生器３へ流れると共に、この場合（熱源蒸気の供給停止時）には、その内部には、上記熱源蒸気６０に代えて、暖房や給湯に用いるための温水７０が流れる再生／温水器（この時は、温水器として機能する）１へ流れる。この再生／温水器（この時は、温水器）１に流れた冷媒蒸気は、温水７０と熱交換（加熱）して凝縮し、その後、配管２２を通って凝縮器４へと流れ、もしくは、開いた溶液・冷媒流路２１ａ、直焚高温再生器２を通って、濃溶液ライン１２へと流れる。

一方、低温再生器３に流れた冷媒蒸気は、低温再生器３内の稀溶液を加熱して凝縮水となった後、中間圧に維持された凝縮器４へと流れる。この凝縮器４では、上記低温再生器３内で再生された冷媒蒸気が冷却水５１により冷却凝縮されることにより冷媒液となり、その冷媒液は、再び、蒸発器６へと流れる。一方、直焚再生器２で濃縮された濃溶液は、溶液熱交換器７ｂを介して、上記低温再生器３で濃縮した濃溶液と合流し、その後、溶液ポンプ９ｂにより溶液熱交換器７ａを介して吸収器５へと送られ、これにより、一連のサイクルを完成することとなる。

なお、ここでも、本実施例では、吸収器５で薄くなった稀溶液を、低温再生器３と共に直焚再生器２へと、即ち、パラレルに流しているが、しかしながら、本発明ではこれに限定されることなく、例えば、上記稀溶液を、直焚再生器２から低温再生器３の順に、即ち、シリーズに流し、又は、低温再生器３から直焚再生器２へと、即ち、反対方向にかつシリーズに流してもかまわない。

以上のように、本実施例になる吸収冷温水機では、プラントの停止などにより、供給される熱源、即ち、上記熱源蒸気６０が供給されない（停止）場合においても、直焚再生器２において燃料６１を熱源として、冷温水併給型吸収冷温水機９０により冷水５０を、そして、再生／温水器１を利用して、温水７０を供給することができる。

なお、上記の再生／温水器１として、例えば、流下液膜式の熱交換形式の温水器を採用することによれば、その内部に溶液を溜め込む必要が無いことから、温水器として使用する際にも別のタンクに液を移すことなく使用できることから、機器をコンパクトにし、かつ、低コスト化をも図ることが可能になる。

本発明の実施の形態に係る冷温水併給型吸収冷温水機のシステム系統図である。 熱源蒸気の供給時における前記冷温水併給型吸収冷温水機内の各弁や流体の流れの状態を示す図である。 熱源蒸気の供給停止時における前記冷温水併給型吸収冷温水機内の各弁や流体の流れの状態を示す図である。

符号の説明

１…再生／温水器、２…直焚再生器、３…低温再生器、４…凝縮器、５…吸収器、６…蒸発器、７ａ、７ｂ…溶液熱交換器、８…冷媒ポンプ、９ａ、９ｂ…溶液ポンプ、１１…稀溶液流路、１２…濃溶液流路、１３、１４…冷媒流路、１５…冷媒蒸気流路、２０ａ、２０ｂ…溶液流路切替弁、２１ａ、２１ｂ…溶液・冷媒流路切替弁、２２…配管、３０…温水供給用熱交換器、３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ…熱源蒸気・温水切替弁、４０…熱源蒸気配管、４１…温水配管、５０…冷水、５１…冷却水、６０…熱源蒸気、６１…燃料、９０…冷温水併給型吸収冷温水機、９１…温水、熱源蒸気配管系。

Claims (5)

1. 蒸発器と、吸収器と、低温再生器と、凝縮器と、溶液熱交換器と、再生／温水器と、温水供給用熱交換器と、これらの機器を結ぶ溶液流路及び冷媒流路と、そして、溶液及び冷媒を、前記機器により構成されるサイクル内に循環させるための溶液ポンプ及び冷媒ポンプとを備え、外部から供給される熱源を利用して、温水と冷水とを発生する吸収冷温水機であって、更に、直焚高温再生器を備えると共に、前記直焚高温再生器と前記再生／温水器との流路を切り替える仕切り弁とを備えており、もって、温水と冷水とを発生することが可能であることを特徴とする吸収冷温水機。
2. 前記請求項１に記載した吸収冷温水機において、前記外部からの熱源の供給時には、前記仕切り弁の切り替えにより、前記再生／温水器を再生器として利用することを特徴とする吸収冷温水機。
3. 前記請求項１に記載した吸収冷温水機において、前記外部からの熱源の供給停止時には、前記仕切り弁の切り替えにより、前記再生／温水器を温水器として利用することを特徴とする吸収冷温水機。
4. 前記請求項１に記載した吸収冷温水機において、前記再生／温水器を、流下液膜式の熱交換器とすることを特徴とする吸収冷温水機。
5. 前記請求項１に記載した吸収冷温水機において、前記再生／温水器には、前記外部からの熱源を流すための配管及び切替弁を設けたことを特徴とする吸収冷温水機。

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