JP2894598B2

JP2894598B2 - 吸収冷温水機

Info

Publication number: JP2894598B2
Application number: JP7252981A
Authority: JP
Inventors: 島弘小; 村誠中; 寺勝江
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 1995-09-29
Filing date: 1995-09-29
Publication date: 1999-05-24
Anticipated expiration: 2015-09-29
Also published as: JPH0989403A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高質燃料系と排熱
利用系とを備え、排熱利用系の配管に介装した熱交換器
を介して外部からの排熱（例えばコジェネレーションシ
ステム等から発生する３０℃〜１２０℃の流体、例えば
温水や蒸気）が投入される吸収冷温水機に関する。

【０００２】

【従来の技術】かかる技術に関し、本出願人が特願平６
−７３４２８号において提案したものを説明する。

【０００３】図１２において、吸収冷温水機１は、蒸発
器９、吸収器１０、高温再生器１１、低温再生器１２、
凝縮器１３、高温溶液熱交換器１４、低温溶液熱交換器
１５、冷媒ポンプＰ９、溶液ポンプＰ１０及びこれらの
部材を接続する各種ラインが設けられている。また、図
示しない冷房負荷に対して冷水を供給する冷水ライン６
と、高温再生器１１への加熱源（例えばガスバーナ）に
高質燃料を供給する燃料ライン７が設けられている。そ
して、高温溶液熱交換器１４と低温溶液熱交換器１５と
の間の稀溶液ラインＬ１には温熱源用熱交換器５が介装
されており、該温熱源用熱交換器５において、図示しな
いコジェネレーションシステムの排熱ラインＬ２を流れ
る温排水と、吸収器１０からポンプＰ１０を介して稀溶
液ラインＬ１を流れる稀溶液とが、熱交換を行う。すな
わち、温熱源用熱交換器５により、８５℃〜１２０℃の
排温水が有している熱量の一部が、稀溶液ラインＬ１を
流れる稀溶液に伝達され、これによりコストの高い高質
燃料の消費量の削減が図られるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記提案の技術自体は
非常に有効なものである。しかし、省エネルギの要請が
厳しい昨今においては、高質燃料の消費量の削減率とし
て、３０％〜４０％程度まで要望されている。これに対
して、上記従来技術では、定格時における高質燃料の削
減率は１８％程度であり、上述した厳しい要請に対処す
ることが困難である。

【０００５】本発明は上記した従来技術の問題点に鑑み
て提案されたもので、排熱利用率を更に高めて、高質燃
料の消費量を削減することができる吸収冷温水機の提供
を目的としている。

【０００６】

【知見】本発明者は種々研究の結果、上記従来技術にお
いて、稀溶液ラインＬ１に介装した温熱源用熱交換器５
で行われる熱交換は、液相・液相間で行われる顕熱・顕
熱交換であるが、稀溶液を減圧して熱交換器に送ると、
稀溶液の一部が相変化すなわち気化して熱交換器より気
化熱すなわち潜熱を奪い、顕熱・潜熱交換が行われるこ
とに着目した。そして、この様な顕熱・潜熱交換が行わ
れた場合には、従来の顕熱・顕熱交換に比較して、稀溶
液はより多くの熱量を温排水から奪い、熱交換率が向上
することを見出した。本発明は、この様な知見に基づい
て創作されたものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の吸収冷温水機
は、吸収器から低温溶液熱交換器を介して低温再生器に
向う稀溶液ラインと、該低温再生器から溶液ポンプ及び
高温溶液熱交換器を介して高温再生器に向う中間濃度溶
液ラインとを有し、前記稀溶液ラインの低温溶液熱交換
器と低温再生器との間に圧力調整手段及び温熱源用熱交
換器が介装され、該温熱源用熱交換器は、外部の温熱源
から供給される流体と稀溶液ラインを流れる流体との間
で顕熱・潜熱交換を行うことを特徴としている。

【０００８】ここで圧力調整手段としては、例えば減圧
弁が用いられる。

【０００９】本発明の実施に際して、前記温熱源用熱交
換器に加えて、外部の温熱源から供給される流体と溶液
ラインを流れる溶液との間で顕熱・顕熱交換を行う温熱
源用補助熱交換器が設けられているのが好ましい。この
場合、前記温熱源用熱交換器と前記温熱源用補助熱交換
器とを一体化した温熱源用複合熱交換器を設けても良
い。

【００１０】また本発明において、前記圧力調整手段に
加えて、溶液ラインに圧力調整補助手段が設けられてい
るのが好ましい。この場合、補助圧力調整手段の個数
は、１個であっても２個以上であっても良い。そして、
補助圧力調整手段の設置個数或いは設置箇所は、系全体
の圧力バランスが良好に調節出来る様に設定される。例
えば前記圧力調整補助手段は、稀溶液ラインの低温溶液
熱交換器の下流側から低温再生器に向って分岐された補
助ラインに介装するか、補助ラインの上流側に介装する
か、或いは、補助ラインの分岐点に介装するのが好まし
い。

【００１１】ここで、吸収冷温水機の循環系において、
圧力を設定すれば一義的に流量が定まり、流量を設定す
れば一義的に圧力が定まる。すなわち、圧力と流量とは
一対一の関係で定まる。従って、前記圧力調整手段或い
は補助圧力調整手段を、例えば可変オリフィスの様な流
量調整手段として設けることも好ましい。

【００１２】本発明の実施に際して、高温再生器として
バーナ等で加熱するタイプを用い、高温再生器で消費さ
れる「高質燃料」として都市ガス等の燃料ガスや石油或
いは灯油等を使用しても良い。或いは、高温再生器に高
温蒸気を供給して、それにより加熱しても良い。

【００１３】上述した様な構成を具備する本発明の吸収
冷温水機によれば、低温再生器へ向う稀溶液ラインに例
えば減圧弁の様な圧力調整手段を介装して圧力を減少せ
しめたので、該圧力調整手段よりも低温再生器側の稀溶
液ライン内を流れる流体（該ラインを流れる稀溶液）の
気化温度が低下する。従って、外部の温熱源から供給さ
れる流体が保有する熱量により、温熱源用熱交換器にお
いて、該稀溶液は（一部が）気化する。すなわち、温熱
源用熱交換器において、温排水と前記稀溶液との間で顕
熱・潜熱交換が行われるのである。

【００１４】ここで顕熱・潜熱交換は、顕熱・顕熱交換
に比較して交換或いは移動する熱量が大きい。従って、
本発明によれば、熱量の移動量が大きい顕熱・潜熱交換
を行うことにより、従来の顕熱・顕熱交換のみの技術に
比較して、より多くの熱量が温排水から稀溶液ライン中
の流体に移動する。なお、顕熱・潜熱交換をした後の稀
溶液は、一部が気相、一部が液相の二相流となって低温
再生器へ流入する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態を説明する。なお、これらの図面において図１２
に対応する部分については、同じ符号を付して重複説明
を省略する。なお、本発明は、稀溶液ラインが低温再生
器に向い、低温再生器から中間濃度溶液ラインが高温再
生器に向う所謂「リバース型」の吸収冷温水機を対象と
している。

【００１６】図１の吸収冷温水機には、吸収器１０から
低温溶液熱交換器１５を介して低温再生器１２に向う稀
溶液ラインＬ１と、低温再生器１２から溶液ポンプＰ１
２と高温溶液熱交換器１４を介して高温再生器１１に向
う中間濃度溶液ラインＬ３と、高温再生器１１から高温
溶液熱交換器１４と低温溶液熱交換器１５とを介して吸
収器１０に向う高濃度溶液ラインＬ４とが設けられ、所
謂「リバース型」として構成されている。

【００１７】稀溶液ラインＬ１の低温溶液熱交換器１５
と低温再生器１２との間の部分には、圧力調整手段であ
る減圧弁１７と温熱源用熱交換器１８とが介装されてい
る。この温熱源用交換器１８には排熱ラインＬ２が接続
され、排熱ラインＬ２内の温排水と、稀溶液ラインＬ１
を流れる稀溶液との間で熱交換（後述する様に顕熱・潜
熱交換）を行う様になっている。

【００１８】また減圧弁１７は、稀溶液ラインＬ１内の
圧力を低下して、稀溶液の気化温度を低下させる作用を
奏する。それと共に、吸収冷温水機内を循環するライン
系内の流量・圧力は微妙に調整してバランスを取る必要
があるので、減圧弁１７は流量・圧力調整手段としての
役目をも果たしている。

【００１９】次に作用について説明する。稀溶液ライン
Ｌ１内の圧力が減圧弁１７で減圧されるため稀溶液の気
化温度が低下し、その結果、温熱源用熱交換器１８を通
過する際に、稀溶液の一部が気化して気相・液相の二相
流となって低温再生器１２に流れる。ここで、稀溶液が
気化する際に、排熱ラインＬ２の温排水から気化熱（潜
熱）を奪う。

【００２０】上述した通り顕熱・潜熱交換は（従来技術
における熱交換である）顕熱・顕熱交換に比較して多量
の熱量が移動するので、図１の実施形態によれば、従来
の温熱源用熱交換器５（顕熱・顕熱交換）による熱交換
よりも、排熱ラインＬ２から多量の熱量が吸収冷温水機
側へ供給される。そして、供給される排熱量が増加する
結果として、その増加分だけ、高温再生器１１における
高質燃料の消費量が削減され、その削減率は従来の１８
％程度から３０〜４０％近くにまで向上するのである。
なお、この実施形態は、上記した特許請求の範囲の請求
項１の技術的内容を例示している。

【００２１】図２は本発明の第２の実施の形態を示し、
中間濃度溶液ラインＬ３の溶液ポンプＰ１２と高温溶液
熱交換器１４との間に、図１２の温熱源用熱交換器５と
同様な温熱源用補助熱交換器１９を介装して排熱ライン
Ｌ２Ａに接続し、他を図１と同様に構成した例である。
この実施形態では、温熱源用補助熱交換器１９におい
て、排熱ラインＬ２Ａを流れる温排水と中間濃度溶液ラ
インＬ３内の中間濃度溶液とが顕熱・顕熱交換を行う。
そして、この顕熱・顕熱交換により吸収冷温水機側へ供
給された熱量の分だけ、図１の実施形態に比較して、よ
り多くの排熱量を得ることができる。

【００２２】図３は本発明の第３の実施の形態を示して
いる。この実施形態では、稀溶液ラインＬ１の低温溶液
熱交換器１５の直ぐ下流側に分岐点１６を設け、その分
岐点１６から直接低温再生器１２に向う補助ラインＬ５
を設け、この補助ラインＬ５に、温熱源用補助熱交換器
１９Ａを設けて排熱ラインＬ２Ｂに接続し、他を図１と
同様に構成した例である。温熱源用補助熱交換器１９Ａ
において、排熱ラインＬ２Ｂを流れる温排水と補助ライ
ンＬ５を流れる稀溶液とが、顕熱・顕熱交換を行う。換
言すれば、第３の実施形態においては、稀溶液ラインＬ
１の分岐点１６よりも低温再生器１２側の領域では顕熱
・潜熱交換により排熱が吸収冷温水機へ投入され、補助
ラインＬ５側では顕熱・顕熱交換により排熱が投入され
る。

【００２３】図４は本発明の第４の実施の形態を示し、
図２の実施形態と図３の実施形態とを組合せた例であ
る。すなわち、中間濃度溶液ラインＬ３の溶液ポンプＰ
１２と高温溶液熱交換器１４との間に温熱源用補助熱交
換器１９を介装して排熱ラインＬ２Ａに接続し、排熱ラ
インＬ２Ａを流れる温排水と中間濃度溶液ラインＬ３内
の中間濃度溶液とが顕熱・顕熱交換を行わせている。そ
れと共に、稀溶液ラインＬ１の低温溶液熱交換器１５の
直ぐ下流側に分岐点１６を設け、その分岐点１６から直
接低温再生器１２に向う補助ラインＬ５を設け、この補
助ラインＬ５に、温熱源用補助熱交換器１９Ａを設けて
排熱ラインＬ２Ｂに接続し、排熱ラインＬ２Ｂを流れる
温排水と補助ラインＬ５を流れる稀溶液に顕熱・顕熱交
換を行わせている。この形態では、図２又は図３より多
くの排熱量を得ることができる。

【００２４】なお、第２、第３及び第４の形態は、上記
した特許請求の範囲の請求項２の技術的内容を例示して
いる。

【００２５】図５は本発明の第５の実施の形態を示し、
温熱源用熱交換器２０ａと温熱源用補助熱交換器２０ｂ
とを一体化した温熱源用複合熱交換器２０を設けて排熱
ラインＬ２に接続し、温熱源用熱交換器２０ａを稀溶液
ラインＬ１に介装し、温熱源用補助熱交換器２０ｂを補
助ラインＬ５に介装し、他を図１と同様に構成した例で
ある。

【００２６】図５の実施形態において、温熱源用複合熱
交換器２０の温熱源用熱交換器２０ａ側では排熱ライン
Ｌ２の温排水と稀溶液ラインＬ１の稀溶液とで顕熱・潜
熱交換を行わせしめ、一方、温熱源用補助熱交換器２０
ｂ側では排熱ラインＬ２の温排水と補助ラインＬ５の稀
溶液との間で顕熱・顕熱変換を行わせている。

【００２７】図６は本発明の第６の実施の態様を示し、
中間濃度溶液ラインＬ３の溶液ポンプＰ１２と高温溶液
熱交換器１４との間に温熱源用補助熱交換器１９を設
け、排熱ラインＬ２Ａと接続し、その他の構成を図５の
実施形態と同様にしたものである。図６の実施形態で
は、温熱源用補助熱交換器１９で行われる排熱ラインＬ
２Ａの温排水と中間濃度溶液ラインＬ３の中間濃度溶液
との顕熱・顕熱交換の分だけ、図５より多くの排熱量を
得ることができる。

【００２８】以上、第５の形態及び第６の形態は、上記
した特許請求の範囲の請求項３の技術的内容を例示して
いる。

【００２９】次に、上記した特許請求の範囲の請求項４
の技術的内容を例示する実施の形態を説明するが、それ
に先立って、以下で述べる位置ａ〜ｅについて説明す
る。

【００３０】位置ａ：稀溶液ラインＬ１の低温溶液熱交
換器１５の上流側の位置位置ｂ：稀溶液ラインＬ１の低温溶液熱交換器１５と分
岐点１６（図３）との間の位置位置ｃ：補助ラインＬ５上の位置位置ｄ：補助ラインＬ５の熱交換器１９Ａ又は２０の上
流側の位置位置ｅ：補助ラインＬ５の熱交換器１９Ａ又は２０の下
流側の位置である。

【００３１】図７は本発明の第７の実施の形態を示し、
図３の補助ラインＬ５から補助熱交換器１９Ａを省き、
分岐点１６に三方弁２１を設け、かつ、位置ａ〜ｃのい
ずれかに、前記減圧弁１７と同様な圧力調整補助手段と
しての補助減圧弁１７Ａ（図示せず）を介装し、他を図
３と同様に構成した例である。この形態では、運転状態
に応じて両減圧弁１７、１７Ａを作動し、系内の流量・
圧力のバランスを調整し、運転の円滑及び排熱の熱交換
率の向上を図っている。但し、この実施形態において、
三方弁２１のみを制御することにより、系内の流量・圧
力のバランスを調整することが可能である。或いは、前
記減圧弁１７及び（位置ａ、ｂ、ｃのいずれかに設け
た）補助減圧弁１７Ａの２部材のみを制御して、流量・
圧力バランスを制御することも出来る。

【００３２】図８は本発明の第８の実施の形態を示し、
分岐点１６に三方弁２１を設け、かつ、位置ａ、ｂ、ｄ
及びｅのいずれかに、補助減圧弁１７Ａを設け、他を図
３と同様に構成した例である。この形態では、運転の円
滑及び排熱の熱交換率の向上が図られる。

【００３３】この実施形態において、三方弁２１のみに
よって系内の流量・圧力のバランスを調整することが可
能であり、或いは、前記減圧弁１７及び図示しない補助
減圧弁１７Ａだけを用いて制御しても良い。

【００３４】図９は本発明の第９の実施の形態を示し、
分岐点１６に三方弁２１を設け、かつ、位置ａ、ｂ、ｄ
及びｅのいずれかに補助減圧弁１７Ａを設け、他を図４
と同様に構成した例である。この形態では、運転の円滑
及び排熱の熱交換率の向上が図られる。

【００３５】この実施形態においても、三方弁２１のみ
により、或いは、前記減圧弁１７及び補助減圧弁１７Ａ
のみにより、流量・圧力のバランス制御を行うことが可
能である。

【００３６】図１０は本発明の第１０の実施の形態を示
し、分岐点１６に三方弁２１を設け、かつ、位置ａ、
ｂ、ｄ及びｅのいずれかに補助減圧弁１７Ａを設け、他
を図５と同様に構成した例である。この形態では、運転
の円滑及び排熱の熱交換率の向上が図られる。

【００３７】この実施形態における流量・圧力のバラン
ス制御についても、三方弁２１のみにより、或いは、前
記減圧弁１７及び補助減圧弁１７Ａのみにより、行うこ
とが出来る。

【００３８】図１１は本発明の第１１の実施の形態を示
し、分岐点１６に三方弁２１を設け、かつ、位置ａ、
ｂ、ｄ及びｅのいずれかに補助減圧弁１７Ａを設け、他
を図６と同様に構成した例である。この形態では、運転
の円滑及び排熱の熱交換率の向上が図られる。

【００３９】ここで、三方弁２１のみを制御することに
より、或いは、前記減圧弁１７及び（位置ａ、ｂ、ｄ及
びｅのいずれかに設けた）補助減圧弁１７Ａの２部材を
制御することにより、系内の流量・圧力バランスが制御
出来る。

【００４０】図１−１１で示す本発明の実施の形態で
は、高温再生器１１はガスバーナで加熱され、高質燃料
として燃料ガスを用いている。これに対して、図１３、
１４、１５で示す実施形態では、高温再生器１１に高温
蒸気を供給して加熱している。換言すれば、図１３、１
４、１５で示す実施形態においては、高質燃料として高
温蒸気を用いている。

【００４１】図１３は本発明の第１２の実施形態を示
し、図１で示す実施形態の高温再生器１１を、ガスバー
ナにより加熱するタイプから高温蒸気により加熱するタ
イプに変更したものを示している。ここで、高温蒸気は
高温蒸気ラインＬ１０により供給される。なお図３２に
おいて、符号Ａ−Ｄで示されているのはドレン熱交換器
を設置可能な位置である。ここでドレン熱交換器とは、
ラインＬ１０を介して供給された高温蒸気が吸収冷温水
機側へ熱量を付与してドレンとなった際に、該ドレンが
保有している熱量を吸収冷温水機内に取り込むための熱
交換器である。

【００４２】図１４は本発明の第１３の実施形態を示
し、該実施形態では低温溶液熱交換器１５と高温溶液熱
交換器１４とをバイパスする様な態様で、ドレン熱回収
用補助ラインＬ１２が設けられている。そして、図１４
で示す実施形態では、高温蒸気のドレンが保有する熱量
を取り込むためのドレン熱交換器は、ドレン熱回収用補
助ラインＬ１２の途中の符号Ｅで示す箇所に設けられて
いる。

【００４３】図１５は本発明の第１４の実施形態を示し
ており、この第１４の実施形態では、稀溶液が低温溶液
熱交換器１５のみをバイパスする様な態様でドレン熱回
収用補助ラインＬ１４が配置されている。そして、ドレ
ン熱交換器は該ラインＬ１４途中の符号Ｆで示す箇所に
設けられる。

【００４４】なお、図１３、１４、１５で示す実施形態
の作動については、図１−１１で示すのと概略同様であ
るため、重複説明は省略する。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
排熱（温排水）と吸収溶液との熱交換を、従来の様に顕
熱・顕熱交換のみではなく、熱量の移動量が大きい顕熱
・潜熱交換を行うことにより、従来の（顕熱・顕熱交換
のみの）技術に比較して、より多くの熱量を排熱から吸
収冷温水機内へ供給或いは投入することが出来る。その
結果、排熱の利用効率を高め、高質燃料の消費量の削減
率を向上して、該削減率の目標値である３０−４０％に
近付けることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示すブロック図。

【図２】本発明の第２の実施の形態を示すブロック図。

【図３】本発明の第３の実施の形態を示すブロック図。

【図４】本発明の第４の実施の形態を示すブロック図。

【図５】本発明の第５の実施の形態を示すブロック図。

【図６】本発明の第６の実施の形態を示すブロック図。

【図７】本発明の第７の実施の形態を示すブロック図。

【図８】本発明の第８の実施の形態を示すブロック図。

【図９】本発明の第９の実施の形態を示すブロック図。

【図１０】本発明の第１０の実施の形態を示すブロック
図。

【図１１】本発明の第１１の実施の形態を示すブロック
図。

【図１２】従来の吸収冷温水機を示すブロック図。

【図１３】本発明の第１２の実施形態を示すブロック
図。

【図１４】本発明の第１３の実施形態を示すブロック
図。

【図１５】本発明の第１４の実施形態を示すブロック
図。

【符号の説明】

Ｌ１、Ｌ１Ａ・・・稀溶液ラインＬ２、Ｌ２Ａ・・・排熱ラインＬ３・・・中間濃度溶液ラインＬ４・・・高濃度溶液ラインＬ５・・・補助ラインＬ１０・・・高温蒸気ラインＬ１２、Ｌ１３・・・ドレン熱回収用補助ライン１・・・吸収冷温水機５・・・温熱源用熱交換器６・・・冷水ライン７・・・燃料ライン９・・・蒸発器１０・・・吸収器１１・・・高温再生器１２・・・低温再生器１３・・・凝縮器１４・・・高温溶液熱交換器１５・・・低温溶液熱交換器１６・・・分岐点１７、１７Ａ・・・減圧弁１８・・・温熱源用熱交換器１９、１９Ａ・・・温熱源用補助熱交換器２０・・・温熱源用複合熱交換器２１・・・三方弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭56−25656（ＪＰ，Ａ) 特開平７−218017（ＪＰ，Ａ) 特開平７−218014（ＪＰ，Ａ) 特開平７−63436（ＪＰ，Ａ) 実開平１−172677（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F25B 15/00 303

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】吸収器から低温溶液熱交換器を介して低
温再生器に向う稀溶液ラインと、該低温再生器から溶液
ポンプ及び高温溶液熱交換器を介して高温再生器に向う
中間濃度溶液ラインとを有し、前記稀溶液ラインの低温
溶液熱交換器と低温再生器との間に圧力調整手段及び温
熱源用熱交換器が介装され、該温熱源用熱交換器は、外
部の温熱源から供給される流体と稀溶液ラインを流れる
流体との間で顕熱・潜熱交換を行うことを特徴とする吸
収冷温水機。
【請求項２】前記温熱源用熱交換器に加えて、外部の
温熱源から供給される流体と溶液ラインを流れる溶液と
の間で顕熱・顕熱交換を行う温熱源用補助熱交換器が設
けられている請求項１の吸収冷温水機。
【請求項３】前記温熱源用熱交換器と前記温熱源用補
助熱交換器とを一体化した温熱源用複合熱交換器が設け
られている請求項２の吸収冷温水機。
【請求項４】前記圧力調整手段に加えて、溶液ライン
に圧力調整補助手段が設けられている請求項１−３のい
ずれか１項の吸収冷温水機。
【請求項５】前記圧力調整手段は流量調整手段である
請求項１−４のいずれか１項の吸収冷温水機。