JP2019138606A - Absorption type freezer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、吸収液への冷媒の吸収と吸収液からの冷媒の放出を利用した吸収式冷凍装置に関するものである。 The present invention relates to an absorption refrigeration apparatus that utilizes absorption of a refrigerant into an absorption liquid and release of the refrigerant from the absorption liquid.
従来、吸収液への冷媒の吸収と吸収液からの冷媒の放出とを利用した吸収式冷凍サイクルが知られている。例えば特許文献1には、原動機の軸出力を、冷媒を圧縮する圧縮機の動力源として利用する圧縮式ヒートポンプサイクル(圧縮式冷凍サイクル)と、原動機の排熱を、吸収液を加熱する再生器の熱源として利用する吸収式ヒートポンプサイクル(吸収式冷凍サイクル)とを備えた排熱利用ヒートポンプシステムが開示されている。 Conventionally, an absorption refrigeration cycle using absorption of a refrigerant into an absorption liquid and discharge of the refrigerant from the absorption liquid is known. For example, Patent Document 1 discloses a compression heat pump cycle (compression refrigeration cycle) that uses a shaft output of a prime mover as a power source for a compressor that compresses a refrigerant, and a regenerator that heats an absorption liquid from exhaust heat of the prime mover. An exhaust heat utilization heat pump system including an absorption heat pump cycle (absorption refrigeration cycle) that is used as a heat source is disclosed.
しかしながら、吸収式冷凍サイクルにおいて、二酸化炭素(CO2)のような高圧下で使用される冷媒を採用する場合、吸収器と再生器との差圧が大きくなる。このため、吸収器と再生器との間で吸収液を循環させるポンプの動力が大きくなり、この分だけ吸収式冷凍サイクルのCOP(成績係数:Coefficient of Performance)が低くなる。 However, when a refrigerant used under high pressure such as carbon dioxide (CO 2 ) is employed in the absorption refrigeration cycle, the differential pressure between the absorber and the regenerator increases. For this reason, the power of the pump that circulates the absorbing liquid between the absorber and the regenerator increases, and the COP (Coefficient of Performance) of the absorption refrigeration cycle decreases accordingly.
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、COPを向上させることができる吸収式冷凍装置を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in order to solve such a subject, and it aims at providing the absorption refrigeration apparatus which can improve COP.
上記目的を達成するために、本発明の吸収式冷凍装置は、吸収器で冷媒を吸収した吸収液を、再生器へ向けて昇圧する昇圧装置と、前記再生器から前記吸収器へ向かう前記吸収液より動力を回収し、回収した前記動力を使用して前記昇圧装置を駆動する容積式の動力回収機と、前記吸収液から分離され凝縮器に向かうガス状の前記冷媒の一部を、前記動力回収機に供給する供給路と、前記昇圧装置から前記再生器へ向かう前記吸収液と、前記動力回収機から前記吸収器へ向かう前記吸収液とを熱交換させる熱交換器と、を備える。 In order to achieve the above object, the absorption refrigeration apparatus of the present invention includes a booster that boosts the absorption liquid that has absorbed the refrigerant in the absorber toward the regenerator, and the absorption that is directed from the regenerator to the absorber. Recovering power from the liquid, using the recovered power to drive the booster, and a part of the gaseous refrigerant separated from the absorbing liquid and directed to the condenser, A supply path that supplies power to the power recovery machine, a heat exchanger that exchanges heat between the absorption liquid that travels from the booster to the regenerator and the absorption liquid that travels from the power recovery machine to the absorber.
本発明によれば、吸収式冷凍装置のCOPを向上させることができる。 According to the present invention, the COP of the absorption refrigeration apparatus can be improved.
以下、本発明の実施の形態に係る吸収式冷凍装置ついて、図面を参照しながら説明する。以下に示す実施の形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施の形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除するものではない。また、本実施の形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。さらに、本実施の形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。 Hereinafter, an absorption refrigeration apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are merely examples, and do not exclude various modifications and technical applications that are not explicitly described in the following embodiments. In addition, each configuration of the present embodiment can be implemented with various modifications without departing from the spirit thereof. Furthermore, each structure of this Embodiment can be selected as needed, or can be combined suitably.
[1.吸収式冷凍装置の概要]
以下、本発明の実施の形態の吸収式冷凍装置の概要について図1を参照して説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る吸収式冷凍装置1の概要を示す図である。本実施の形態の吸収式冷凍装置1は、圧縮吸収ハイブリッドサイクルを使用した冷凍装置である。すなわち、この吸収式冷凍装置1は、ガス状の冷媒(以下「冷媒ガス」ともいう)を低温低圧の吸収液に吸収させて熱交換した後、吸収液と冷媒ガスとを分離する吸収式冷凍回路10と、圧縮して高温高圧となった冷媒を凝縮する時の放熱を利用する圧縮式冷凍回路20と、を有する。また、本実施の形態に係る吸収式冷凍装置1では、冷媒として二酸化炭素CO2を使用する。
[1. Outline of absorption refrigeration system]
The outline of the absorption refrigeration apparatus according to the embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing an outline of an absorption refrigeration apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. The absorption refrigeration apparatus 1 of the present embodiment is a refrigeration apparatus that uses a compression absorption hybrid cycle. That is, the absorption refrigeration apparatus 1 absorbs a gaseous refrigerant (hereinafter also referred to as “refrigerant gas”) in a low-temperature and low-pressure absorption liquid and performs heat exchange, and then separates the absorption liquid from the refrigerant gas. The
吸収式冷凍回路10は、吸収器11と、再生器13と、気液分離タンク14と、流量調整弁15と、吸収液熱交換器17と、を有する。吸収器11と再生器13とは、太破線で示す濃吸収液管31および細破線で示す稀吸収液管32によって接続されている。濃吸収液管31の途中には、吸収器11から再生器13に向かって、循環ポンプ12、吸収液熱交換器17がこの順に配置されている。稀吸収液管32の途中には、再生器13から吸収器11に向かって、気液分離タンク14、循環ポンプ12、吸収液熱交換器17がこの順に配置されている。
The
また、稀吸収液管32には、循環ポンプ12を迂回するバイパス管32aが設けられており、このバイパス管32aの途中には流量調整弁15が配置されている。バイパス管32aおよび流量調整弁15についてさらに後述する。
Further, the rare
循環ポンプ12は、吸収液を循環させるためのものである。循環ポンプ12を作動させることで、濃吸収液管31内の濃吸収液(冷媒を吸収した吸収液)が吸収器11から再生器13へ供給されると共に稀吸収液管32内の稀吸収液(冷媒が分離された吸収液)が再生器13から吸収器11へ供給される。循環ポンプ12は、容積式の回転ポンプであり、動力回収機12cを一体に備える。具体的には、循環ポンプ12は、回転体により吸収液を昇圧して圧送する吸収液ポンプ(昇圧装置)12aと、吸収液ポンプ12aの前記回転体を駆動する電動モータ(以下「モータ」と称する)12bと、吸収液ポンプ12aの前記回転体と一体に回転する容積式の動力回収機12c(例えばベーンモータ)とを備える。
The
吸収液ポンプ12aは、濃吸収液管31に接続され、この濃吸収液管31内の濃吸収液を再生器13へ向けて圧送する。
The
動力回収機12cは、吸収器11と再生器13との差圧を回収し、再生器13側から流れてきた稀吸収液を減圧して吸収器11側に供給する。そして、動力回収機12cは、吸収液ポンプ12aの軸12dと一体化しており、差圧を軸12dの回転エネルギーの形で回収して吸収液ポンプ12aと一体に回転する。つまり、動力回収機12cは、稀吸収液管32を流れる稀吸収液から動力を回収し、この回収した動力により吸収液ポンプ12aのモータ12bによる駆動をアシストする。
The
吸収器11は、後述する圧縮式冷凍回路20から供給される冷媒ガスを吸収液に吸収させる。吸収器11には、再生器13に接続される濃吸収液管31が接続されており、吸収器11は、冷媒を吸収した吸収液(濃吸収液)を濃吸収液管31に送出する。
The
再生器13は、例えば各種排熱を使用して、濃吸収液管31から供給される濃吸収液を加熱し、気液分離タンク14に供給する。気液分離タンク14は、供給された濃吸収液を冷媒ガスと稀吸収液とに分離する。気液分離タンク14は稀吸収液を貯留する貯留部(図示せず)を備えている。貯留部上部の空間には、実線で示す圧縮式冷凍回路20の冷媒管41が接続され、貯留部下部には循環ポンプ12に繋がる稀吸収液管32が接続され、貯留部の中間部には再生器13から延びる稀吸収液管32が接続されている。また、稀吸収液管32は、稀吸収液が循環ポンプ12を迂回するバイパス管32aを備えている。このバイパス管32aは、気液分離タンク14と循環ポンプ12との間と、循環ポンプ12と吸収液熱交換器17との間とを繋ぐように設けられる。気液分離タンク14により、濃吸収液から冷媒ガスが分離され、冷媒ガスのみが圧縮式冷凍回路20に供給され、冷媒ガスが分離された稀吸収液が循環ポンプ12の動力回収機12cまたは流量調整弁15に供給される。
The
吸収器11は、圧縮式冷凍回路20の後述する蒸発器24における飽和温度によって決定される飽和圧力で作動する。一方、圧縮機21の吸込み圧力を蒸発器24の圧力より高くすることで圧縮機21の入力を低減させるために、再生器13の作動圧力を吸収器11の作動圧力よりも高くする。そのため、循環ポンプ12の吸収液ポンプ12aは、吸収器11から供給された濃吸収液を差圧分だけ昇圧して再生器13に供給する。
The
吸収液熱交換器17には、濃吸収液管31が循環ポンプ12と再生器13との間で接続されると共に、稀吸収液管32が循環ポンプ12と吸収器11との間で接続されており、吸収液熱交換器17において稀吸収液により濃吸収液が加熱される。これにより、再生器13における加熱により吸収液に与えられた熱量が回収され、この分、吸収式冷凍回路10の効率が向上する。
A concentrated
次に、圧縮式冷凍回路20について説明する。図1に示すように、圧縮式冷凍回路20は、圧縮機21と、凝縮器22と、膨張弁23と、蒸発器24とを、上流側からこの順に備えている。圧縮式冷凍回路20のこれらの構成は、吸収式冷凍回路10の気液分離タンク14から延び吸収器11へと至る実線で示す冷媒管41によって互いに接続されている。また、本実施形態では、圧縮機21の上流側(つまり気液分離タンク14側)には放熱器25が設けられている。
Next, the
圧縮機21は、放熱器25を介して気液分離タンク14と接続されている。圧縮機21は、気液分離タンク14において分離された冷媒ガスを適切な圧力レベル、例えば臨界圧力以上の任意の圧力値まで昇圧しながら、凝縮器22に搬送する。また、放熱器25により、圧縮機21に流入する前に冷媒ガスを放熱させ降温させることで圧縮機21の動力の低減が図られる。
The
凝縮器22は、いわゆるガスクーラであり、例えば外気と冷媒との間で熱交換を行い、冷媒を冷却してエンタルピーを下げ、凝縮液化させる。
The
膨張弁23は、流量調整弁として機能し、冷媒の流量を調整し、減圧して膨張させる。これにより、冷媒は等エンタルピー膨張し、低温低圧かつ気液混合状態の冷媒となる。
The
蒸発器24は、この潜熱を保有した冷媒を蒸発させ、冷却効果を生じさせる。蒸発器24において蒸発し、冷却効果を失った冷媒は、冷媒管41を介して吸収器11に供給される。
The
ここで、吸収式冷凍装置1には、冷媒管41における圧縮機21と気液分離タンク14との間と、稀吸収液管32における気液分離タンク14と循環ポンプ12との間(本実施形態ではバイパス管32aよりも上流側)とを繋ぐ冷媒ガス供給管(供給路)42が設けられている。この冷媒ガス供給管42により、凝縮器22へ向かって流れる冷媒ガスの一部が、圧縮機21の上流側で冷媒管41から取り出され、循環ポンプ12やバイパス管32aの上流側で稀吸収液管32内へと供給される。
Here, the absorption refrigeration apparatus 1 includes a space between the
上述したように、稀吸収液管32には、循環ポンプ12をバイパスするバイパス管32aが備えられると共にバイパス管32aの途中に流量調整弁15が配置されている。この流量調整弁15の開度を調整することで、循環ポンプ12の動力回収機12cとバイパス管32aとに流れる稀吸収液と冷媒ガスとの混合体の配分が調整され、動力回収機12cへの混合体の流量が調整される。
As described above, the rare absorption
[2.作用効果]
以下、引き続き図1を参照して本発明の実施の形態の吸収式冷凍装置1の作用効果を説明する。
(1)吸収式冷凍装置1では、吸収液から分離され凝縮器22へと流れる冷媒ガスの一部を、動力回収機12cへ供給する。ここで、動力回収機12cは容積式なので、冷媒ガスの一部を動力回収機12cへ供給することで、動力回収機12cへ供給する流体の容積が大きくなり、動力の回収効率を向上させることができる。
[2. Effect]
Hereinafter, with reference to FIG. 1, the effect of the absorption refrigeration apparatus 1 of embodiment of this invention is demonstrated.
(1) In the absorption refrigeration apparatus 1, a part of the refrigerant gas that is separated from the absorbing liquid and flows to the
また、冷媒ガスは、稀吸収液の温度が低いほど稀吸収液に溶け込み易くなる。吸収式冷凍装置1では、冷媒ガスの稀吸収液への供給を、吸収液熱交換器17で稀吸収液が濃吸収液と熱交換して稀吸収液の温度が低下する前に行うようにして、冷媒ガスの稀吸収液への溶け込みを抑制している。したがって、本発明の吸収式冷凍装置1によれば、動力回収機12cへ供給される流体の容積を効果的に増大でき、動力回収機12cによる動力の回収により循環ポンプ12の動力を低減して、吸収式冷凍装置1のCOPを向上させることができる。
Further, the refrigerant gas is more easily dissolved in the rare absorbent as the temperature of the rare absorbent is lower. In the absorption refrigeration apparatus 1, the refrigerant gas is supplied to the rare absorbent before the temperature of the rare absorbent decreases as a result of the heat exchange of the rare absorbent with the concentrated absorbent in the
(2)本実施形態では、吸収液ポンプ12aと動力回収機12cとが共に容積型であると共に回転軸12dで直結され、且つ、吸収液ポンプ12aと動力回収機12cとの容積が同一に設定されている。このため、吸収液ポンプ12aを流れる濃吸収液と、動力回収機12cを流れる稀吸収液とが同じ体積流量となる。吸収液の密度は冷媒の含有量や温度によって変化するため、濃吸収液と稀吸収液との密度が相違すると、吸収器11から再生器13へ流れる濃吸収液と、再生器13から吸収器11へと流れる稀吸収液との質量流量のバランスが崩れ、吸収器11と再生器13との差圧を適切な目標に安定して制御できないようになる。特に、稀吸収液に加えて冷媒ガスを動力回収機12cに流す場合には、質量流量のバランスが大きく崩れやすい。本発明の吸収式冷凍装置1によれば、バイパス管32aの途中に設けた流量調整弁15の開度を調整することで、動力回収機12cとバイパス管32aとの稀吸収液の流量の配分を制御して、係る質量のバランスを適正にすることが可能となる。したがって、吸収器11と再生器13との差圧を適切な目標値に安定して維持することができる。
(2) In the present embodiment, the
[3.その他]
(1)本発明は、圧縮式冷凍回路20で本来使用される冷媒ガスを、動力回収機12cに供給して循環ポンプ12の駆動に使用するため、圧縮式冷凍回路20の出力が僅かながら減少する。このため、吸収式冷凍装置1全体としてのCOPが向上するか否かは、冷媒ガスを動力回収機12cに供給することで得られる仕事量による。この仕事量は、吸収液の冷媒輸送能力(単位量当たりの吸収液が吸収し輸送できる冷媒量)や、動力回収機12cの回収効率や、再生器13に使用できる排熱量に応じたものとなる。そこで、冷媒ガス供給管42の途中にバルブを設け、冷媒輸送能力や回収効率や排熱量を勘案して冷媒ガスの供給により動力回収機12cで得られる仕事量では、吸収式冷凍装置1のCOPの向上を期待できないときは、このバルブを閉弁するようにしてもよい。
[3. Others]
(1) In the present invention, since the refrigerant gas originally used in the
(2)上記の実施の形態では、本発明の吸収式冷凍装置を、冷媒の圧縮に圧縮機21を使用した圧縮吸収ハイブリッドサイクルに適用した例を説明したが、これに限定されない。例えば、図1に示す構成から圧縮機21を省略して循環ポンプ12単独で冷媒を圧送するようにし、且つ、圧縮機21を使用した場合と同程度の冷媒圧力が得られるように循環ポンプ12の出力を高くするようにしてもよい。
(2) In the above embodiment, the example in which the absorption refrigeration apparatus of the present invention is applied to the compression absorption hybrid cycle using the
(3)上述した目的に限らず、発明を実施するための形態に示した各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的である。 (3) The present invention is not limited to the above-described object, and other functions and effects of the present invention may be achieved by the respective functions shown in the embodiments for carrying out the invention, which cannot be obtained by the conventional technology. It is.
本発明は、吸収液への冷媒の吸収と吸収液からの冷媒の放出を利用した吸収式冷凍装置に利用可能である。 The present invention can be used for an absorption refrigeration apparatus that utilizes absorption of a refrigerant into an absorption liquid and release of the refrigerant from the absorption liquid.
1 吸収式冷凍装置
10 吸収式冷凍回路
11 吸収器
12 循環ポンプ
12a 吸収液ポンプ(昇圧装置)
12b モータ
12c 動力回収機
13 再生器
14 気液分離タンク
15 流量調整弁
17 吸収液熱交換器
20 圧縮式冷凍回路
21 圧縮機
22 凝縮器
23 膨張弁
24 蒸発器
25 放熱器
31 濃吸収液管
32 稀吸収液管
41 冷媒管
42 冷媒ガス供給管(供給路)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Absorption-
Claims (2)
前記再生器から前記吸収器へ向かう前記吸収液より動力を回収し、回収した前記動力を使用して前記昇圧装置を駆動する容積式の動力回収機と、
前記吸収液から分離され凝縮器に向かうガス状の前記冷媒の一部を、前記動力回収機に供給する供給路と、
前記昇圧装置から前記再生器へ向かう前記吸収液と、前記動力回収機から前記吸収器へ向かう前記吸収液とを熱交換させる熱交換器と、
を備えた、吸収式冷凍装置。 A pressure increasing device that pressurizes the absorbing liquid that has absorbed the refrigerant in the absorber toward the regenerator;
A positive displacement power recovery machine that recovers power from the absorbing liquid that travels from the regenerator to the absorber, and that drives the booster using the recovered power;
A supply path for supplying a part of the gaseous refrigerant separated from the absorbing liquid and directed to the condenser to the power recovery machine;
A heat exchanger for exchanging heat between the absorption liquid from the booster to the regenerator and the absorption liquid from the power recovery machine to the absorber;
An absorption refrigeration apparatus comprising:
前記バイパス路の前記混合体の流量を調整する流量調整器と、
をさらに備えた、請求項1に記載の吸収式冷凍装置。 A bypass path for bypassing the power recovery machine to the mixture of the absorbing liquid and the gaseous refrigerant;
A flow regulator for adjusting the flow rate of the mixture in the bypass path;
The absorption refrigeration apparatus according to claim 1, further comprising:
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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