JP2945971B1 - アンモニア吸収冷凍機 - Google Patents

アンモニア吸収冷凍機

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JP2945971B1
JP2945971B1 JP10089542A JP8954298A JP2945971B1 JP 2945971 B1 JP2945971 B1 JP 2945971B1 JP 10089542 A JP10089542 A JP 10089542A JP 8954298 A JP8954298 A JP 8954298A JP 2945971 B1 JP2945971 B1 JP 2945971B1
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浩二 関
祥吉 柴田
雅男 川本
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工業技術院長
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2315/00Sorption refrigeration cycles or details thereof
    • F25B2315/002Generator absorber heat exchanger [GAX]
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    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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Abstract

【要約】 【課題】 クーリングタワーなどの外部放熱機を使って
放出されていた吸収器の熱を発生器で利用し、バーナ燃
焼量を低減させて成績係数を向上させる。 【解決手段】 アンモニア冷媒とは別の熱媒体を用いた
ヒートサイクル20の熱交換器21,22を吸収器1と
発生器2の分縮器10の下に配置して、吸収器1で熱回
収し、これを分縮器10の下の熱交換器22に送り込ん
で分縮器10から還流される濃い溶液を加熱するように
し、分縮器10で結露して滴下する濃いアンモニア溶液
を吸収器1で従来廃棄されていた熱で再蒸発させるよう
にしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はアンモニア吸収冷凍
機に関する。更に詳述すると、本発明はアンモニア吸収
冷凍機の発生器と吸収器の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】冷媒にアンモニアを用い、吸収溶液に水
を使用しているアンモニア吸収冷凍機は、図2に示すよ
うに、吸収器1と、発生器2と、凝縮器3及び蒸発器4
とから構成されている。この吸収冷凍機において吸収器
1及び発生器2は、冷凍サイクルの圧縮機に相当するも
ので、これらは溶液ポンプ5と減圧弁6とを介して連結
され、アンモニア溶液を循環させるように設けられてい
る。アンモニア溶液は、吸収器1から低圧力・高濃度・
低温度で取り出され、溶液ポンプ5で高圧力・高濃度・
低温度にして発生器2へ供給される。そして、発生器2
内でバーナ7などによる加熱でアンモニアを蒸発させ、
高圧・高濃度・高温のアンモニアガスを凝縮器3へ供給
するようにしている。一部アンモニアの蒸発によって低
濃度となった発生器2内のアンモニア溶液(弱溶液)
は、吸収器1へ還流される。このとき、減圧弁6で弱溶
液は低圧・低濃度・中温度とされ、吸収器1内へ吐出さ
れる。一方、凝縮器3へ供給された高圧・高濃度・高温
のアンモニアガスは外部放熱によって温度が下げられ液
化する。その後、液化アンモニアは膨張弁8で低圧・高
濃度・低温とされて蒸発器4で吸熱を行い室内などを冷
却する。そして、吸熱によって比較的低温・高濃度・低
圧のアンモニアガスとなり吸収器1へ戻されて発生器2
から還流された弱溶液に吸収される。吸収器1では、発
生器2から還流された弱溶液と、蒸発器4から戻された
アンモニアガスとの熱及び吸収熱をクーリングタワーな
どの外部放熱機9を利用して奪い、低圧・高濃度・低温
度のアンモニア溶液(強溶液)にして再び溶液ポンプ5
で発生器2へ供給するように設けられている。
【0003】したがって、従来のアンモニア吸収冷凍機
によれば、発生器2においてアンモニア溶液をバーナ7
で加熱する一方、吸収器1でアンモニア溶液の熱及び吸
収熱を外部放熱機9を使って外部へ放熱して冷却するよ
うにしているため、バーナ加熱で与える熱量を余分に必
要とし、その分だけ成績係数(COP)を下げることと
なる。
【0004】そこで、図3に示すように、発生器2の分
縮器10を通過した後の強溶液を再び吸収器に通して熱
回収し、ある程度昇温してから発生器2の回収段へ供給
することによって吸収器1で捨てる熱を回収する技術が
ある。尚、図中の符号13は回収段を構成するコイル、
14は発生器2から還流される弱溶液を吸収器1内へ噴
出させるノズル、15は強溶液を発生器2内へ噴出させ
るノズル、16,17はクーリングタワー9のコイルで
ある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高圧力
・高濃度の強溶液を吸収器内の熱交換コイル11に通し
て熱回収を図るようにしても、アンモニアの蒸発による
ベーパーロック現象を起こす虞があるので、アンモニア
が蒸発しない程度にまでしか熱回収を図ることができ
ず、依然として多くの熱がクーリングタワー9を使って
廃棄されることとなる。
【0006】また、発生器2の弱溶液からアンモニアを
蒸発させるのに必要とする温度は、吸収器1で得られる
温度よりもはるかに高い。圧力条件などによって異なる
が、例えば吸収器1内の温度が100℃程度のときに発
生器2で弱溶液を加熱する温度は160℃程度である。
このため、クーリングタワー9によって放出する熱をバ
ーナ熱源の一部として利用することはできない。即ち、
従来の吸収冷凍サイクルでは、熱が余っているにもかか
わらず熱回収ができないため、無駄に廃棄している。
【0007】本発明は、クーリングタワーなどの外部放
熱機を使って放出されていた吸収器の熱を発生器で使っ
てバーナ燃焼量を低減させ、成績係数の高いアンモニア
吸収冷凍機を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明のアンモニア吸収冷凍機は、発生器の分縮器
と濃縮段の間あるいは濃縮段の一部として濃縮段の最上
に配置された熱交換器と吸収器内に配置された熱交換
器とを含み、アンモニア冷媒とは別の熱媒体を循環させ
て吸収器で廃棄されていた熱を熱回収し、これを発生器
の熱交換器に送り込んで分縮器から還流される濃いアン
モニア溶液を加熱するようにしている。
【0009】したがって、吸収器内の熱はアンモニア冷
媒とは別の熱媒体を利用して回収され、発生器の分縮器
と濃縮段の間あるいは濃縮段の一部として濃縮段の最上
に設置されている熱交換器で放出され、分縮器から還
流される濃いアンモニア溶液を加熱する。ここで、分縮
器で冷却されて結露したアンモニア溶液はその濃度が極
めて高くかつ温度も低いことから、発生器の底部で加熱
される薄いアンモニア溶液よりも低い温度、即ち吸収器
からの回収熱でも十分に蒸発する。そこで、分縮器での
結露によって還流されるアンモニア溶液を加熱して再蒸
発させ、再び分縮器で凝縮させて濃度を上げる。そし
て、分縮器からの還流アンモニア溶液の再蒸発に用いる
熱分だけバーナの燃焼量を低減できる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を図面に示す
実施例に基づいて詳細に説明する。尚、本発明のアンモ
ニア吸収冷凍機の基本的サイクル構成は従来と変わら
ず、発生器と吸収器の部分が異なるだけなので、その部
分について主に説明する。
【0011】図1に本発明のアンモニア吸収冷凍機の発
生器と吸収器との一実施例を示す。このアンモニア吸収
冷凍機の発生器と吸収器とは、基本構造については従来
と変わりなく、発生器2と吸収器1との間にアンモニア
冷媒とは別の熱媒体を用いたヒートサイクル20を組み
込んだ点に特徴を有する。このヒートサイクル20は、
吸収器1内に設置された熱交換器21と、発生器2の分
縮器10の下に設置された熱交換器22と、これらを連
結して熱媒体を流す配管24及び熱媒体を強制循環させ
る溶液ポンプ23とから構成され、熱媒体を強制循環さ
せることによって吸収器1で廃棄する熱を回収すると共
に発生器2で放出するように設けられている。熱媒体と
しては例えば水などが使われている。発生器2内に設置
される熱交換器22は分縮器10を構成するコイル・熱
交換器の下に設置される。例えば、精溜器の濃縮段12
の一部として濃縮段の最上部に、あるいは濃縮段12と
は別個のものとして濃縮段12の上に配置される。濃縮
段12は、通常分縮器10からの還流アンモニア溶液を
貯留して下から上昇してくるアンモニア蒸気と接触さ
せ、蒸気の熱を利用して還流アンモニア溶液を再蒸発さ
せて濃度を上げるものである。
【0012】斯様に構成されているので、次のようにし
て吸収器で廃棄される熱を回収して発生器での濃縮に利
用される。例えば、図1のサイクルにおいて、発生器2
内の圧力21atg、吸収器1内の弱溶液の温度が50
℃、吸収器1へ還流される弱溶液の温度が110℃、ア
ンモニアガスの温度が35℃、発生器2内に噴出される
強溶液の温度が100℃、バーナ7により加熱される弱
溶液の温度が160℃、抽出されるアンモニアガス温度
が70℃の場合、発生器2内の分縮器10から還流され
る濃い溶液の温度が70℃前後であり、吸収器1でヒー
トサイクル20によって回収した熱(約100℃)を還
流溶液の加熱に利用できる。
【0013】即ち、溶液ポンプ5によって圧送される5
0℃程度の弱溶液を通す分縮器10では、バーナ7によ
って約160℃程度に加熱されて蒸発するアンモニアガ
スが濃縮段12を通過する間に蒸発を繰り返して濃度を
上げながら分縮器10側へ移動する。濃縮段12では、
バーナ7から受けた熱で弱溶液から蒸発した蒸気と接触
し、濃縮段12に溜まった濃縮溶液を蒸発させる。アン
モニア溶液は濃度が濃いほど低温でも蒸発するので、濃
縮段12の上へ向かうほど冷媒純度の高い高濃度の蒸気
を得る。しかし、幾分の水分も含んでいるので分縮器1
0においてこれを取り除く。低温(50℃)の強溶液で
冷却されることによって、分縮器10の表面に結露を起
こし、蒸気のアンモニア濃度を100%に近い状態に上
げる。そして、結露した高濃度のアンモニア溶液は摘下
し、その下の熱交換器22に触れる。熱交換器22内に
は吸収器1内の廃熱を回収した100℃程度の熱媒体が
流れている。一方、分縮器10から還流される濃い溶液
は70℃前後である。このため、吸収器1から回収され
た100℃程度の熱によっても加熱できる。しかも、濃
いアンモニア溶液は100℃程度の熱でも蒸発する。し
たがって、分縮器10から還流される濃い溶液は、分縮
器10と熱交換器22との間で蒸発→凝縮→蒸発→凝縮
を繰り返し、冷媒純度を100%近くに上げる。そし
て、70℃程度のガスとして凝縮器へ供給する。このた
め、分縮器10から還流される溶液を蒸発させる分の熱
量をバーナ7の燃焼から得る必要がなくなるので、その
分だけ燃焼を低減し成績係数を高め得る。
【0014】尚、上述の実施例は本発明の好適な実施の
一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。例えば、本実施例では発生器2と吸収器1との間に
設けたヒートサイクル20には、水を熱媒体としたもの
を用いたが、これに特に限定されず、その他の熱媒体を
用いたり、あるいはヒートパイプなどの他のヒートサイ
クルを用いるようにしても良い。
【0015】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
のアンモニア吸収冷凍機は、アンモニア冷媒とは別の熱
媒体を用いたヒートサイクル吸収器から回収した熱を
利用して発生器の分縮器と濃縮段の間あるいは濃縮段の
一部として濃縮段の最上部に配置し熱交換器で分縮器
から還流される濃いアンモニア溶液を加熱するようにし
ているので、分縮器で結露して滴下する濃いアンモニア
溶液を従来廃棄されていた熱で再蒸発させて再び分縮器
で凝縮させることによりアンモニア溶液濃度を上げるこ
とができる
【0016】したがって、還流アンモニア溶液の再蒸発
に用いる熱分だけバーナの燃焼量を低減でき、成績係数
を向上させ得る。例えば、強溶液の濃度が44%、弱溶
液濃度16%の場合には5.5%程度成績係数が向上し
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のアンモニア吸収冷凍機の発生器と吸収
器の一実施例を示す冷凍サイクル図である。
【図2】アンモニア吸収冷凍機の原理を示すブロック図
である。
【図3】従来のアンモニア吸収冷凍機の発生器と吸収器
の一実施例を示す冷凍サイクル図である。
【符号の説明】
1 吸収器 2 発生器 20 ヒートサイクル 21 吸収器内に設置される熱交換器 22 発生器の分縮器の下に設置される熱交換器 24 溶液ポンプ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−323678(JP,A) 特開 平10−54620(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F25B 15/04 F25B 15/00 301

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アンモニアを冷媒として用いるアンモニ
    ア吸収冷凍機において、発生器の分縮器と濃縮段の間あ
    るいは前記濃縮段の一部として前記濃縮段の最上部に配
    置された熱交換器と吸収器内に配置された熱交換器とを
    含み、前記アンモニア冷媒とは別の熱媒体を循環させて
    吸収器で廃棄されていた熱を熱回収し、これを発生器の
    熱交換器に送り込んで分縮器から還流される濃いアンモ
    ニア溶液を加熱するようにしたことを特徴とするアンモ
    ニア吸収冷凍機。
JP10089542A 1998-03-19 1998-03-19 アンモニア吸収冷凍機 Expired - Lifetime JP2945971B1 (ja)

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CN107726672B (zh) * 2017-10-13 2020-06-12 中国科学院理化技术研究所 可预混的连续变温蒸馏发生器以及吸收式循环系统

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