JP3154452B2 - 吸収冷凍機及びその運転方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、第１、第２及び第３発
生器と、第１、第２及び第３熱交換器と、凝縮器と、吸
収器と、蒸発器と、それらを連通する管路とを含む吸収
冷凍機に関し、特に、ガスエンジン、ガスタービン、燃
料電池のコージェネレーション、或いは工業プラント等
より発生する排熱と、ガス等の高質燃料の双方を駆動源
とする吸収冷凍機に関する。

【０００２】

【従来の技術】その様な吸収冷凍機としては、例えば図
４で示すようなものがある。図４において全体を符号１
で示す吸収冷凍機は、所謂「二重効用」と呼ばれるタイ
プのものである。この吸収冷凍機１は、第１発生器１
１、第２発生器１２、第３発生器１３、第１溶液熱交換
器１４、第２溶液熱交換器１５、第３溶液熱交換器１
６、凝縮器１７、蒸発器１８、吸収器１９を含んでい
る。

【０００３】第１発生器１１の加熱源としては、ガスエ
ンジン、ガスタービン、燃料電池のコージェネレーショ
ン、或いは工業プラント等より発生する排熱による加熱
蒸気（符号２０で示す）が用いられ、該加熱蒸気２０は
熱交換器２１を介して第１発生器１１内の溶液と熱交換
を行っている。一方、第２発生器１２は所謂「ガス焚
き」タイプのものであり、換言すれば、第２発生器１２
の熱源はガス等の高質燃料（符号２２）である。

【０００４】図４の吸収冷凍機は、排熱による加熱蒸気
２０と高質燃料２２の両方を加熱源或いは駆動源として
おり、エネルギの有効利用を達成している。そして、第
１発生器１１からの蒸気と第２発生器１２からの蒸気
（気相熱媒）は、それぞれ管路Ｌ１、Ｌ２内を流れ、第
３発生器１３内の溶液と熱交換をした後に凝縮器１７に
流入する。

【０００５】図５はその他のタイプの従来の吸収冷凍機
を示しており、図４と同一の部材には同一の符号が付さ
れている。図５において全体を符号３０で示す吸収冷凍
機は、所謂「一重二重効用」と呼ばれるタイプのもので
ある。このタイプの吸収冷凍機においては、第１溶液熱
交換器１４、第２溶液熱交換器１５、第３溶液熱交換器
１６に換えて、高温溶液熱交換器２４、低温溶液熱交換
器２５が設けられており、そして、２つの第１凝縮器１
７−１、第２凝縮器１７−２が設けられている。

【０００６】図５で示す吸収冷凍機３０の作動に際し
て、排熱による加熱蒸気２０で加熱された第１発生器１
１から発生した蒸気（気相熱媒）は、管路Ｌ４を介して
第１凝縮器１７−１に流入し、液化した後（液相熱媒と
なった後）に管路Ｌ５を流れる。一方、高質燃料２２で
加熱された第２発生器１２から発生した蒸気は、管路Ｌ
２を流れ、第３発生器１３を経由した後に、第２凝縮器
１７−２で液化する。そして、液化した後に管路Ｌ６を
流れて、第１凝縮器１７−１からの液化した熱媒（液相
熱媒）と合流するのである。

【０００７】ここで、図４で示す二重効用吸収冷凍機
は、デューリング線図上の特性が図６で示すような場
合、すなわち、第１発生器１１からの蒸気（気相熱媒）
の圧力或いは温度が一定以上である場合（図６中、符号
Ａで示す地点）、好適である。一方、図５で示す一重二
重効用吸収冷凍機は、デューリング線図上の特性が図７
で示すような場合、すなわち第１発生器１１から発生す
る蒸気の圧力或いは温度が第３発生器１３の加熱源とな
り得ない圧力或いは温度まで低下してしまう様な場合
（図７中、符号Ｂで示す地点）に有効である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、第１発生器１
１の加熱源、すなわち排熱による加熱蒸気は、ガスエン
ジン、ガスタービン、燃料電池のコージェネレーショ
ン、或いは工業プラント等より発生する排熱が一定では
ないことに起因して、その加熱量が変動する。従って、
二重効用吸収冷凍機（図４）に供給される加熱蒸気（符
号２０）の温度が低下した場合には、吸収冷凍機の運転
効率が低下し、特に第３発生器における加熱が不十分と
なってしまう。この様な場合は、一重二重効用吸収冷凍
機（図５）を用いるのが好ましいが、従来は、同一の吸
収冷凍機を二重効用としたり、一重二重効用とする様な
切り換えは不可能であった。

【０００９】すなわち、従来は加熱蒸気の加熱量が低下
した場合の不都合には目をつぶって二重効用吸収冷凍機
を採用するか、二重効用を断念して一重二重効用冷凍機
を採用するかのいずれかしか選択肢が存在しなかった。

【００１０】本発明は、上述した様な従来技術の問題点
に鑑みて提案されたものであり、排熱による加熱蒸気の
温度変動に応答して、最適な運転を達成することが出来
るような吸収冷凍機とその運転方法の提供を目的として
いる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の吸収冷凍機の運
転方法は、第１、第２及び第３発生器と、第１、第２及
び第３熱交換器と、凝縮器と、吸収器と、蒸発器と、そ
れらを連通する管路とを含む吸収冷凍機の運転方法にお
いて、前記凝縮器は第１及び第２凝縮器により構成され
ており、第１発生器からの蒸気が流れる配管系は三方弁
を介して第３発生器及び第１凝縮器に連通しており、二
重効用が組めるか否かを判断する工程と、二重効用が組
める場合は第１発生器からの蒸気が第３発生器に流入す
る様に前記三方弁を切り換え、二重効用が組めない場合
には第１発生器からの蒸気が第１凝縮器へ流入する様に
前記三方弁を切り換える工程、とを含んでいる。

【００１２】また、本発明の吸収冷凍機は、第１、第２
及び第３発生器と、第１、第２及び第３熱交換器と、凝
縮器と、吸収器と、蒸発器と、それらを連通する管路と
を含む吸収冷凍機において、前記凝縮器は第１及び第２
凝縮器により構成されており、第１発生器からの蒸気が
流れる配管系は三方弁を介して第３発生器及び第１凝縮
器に連通しており、二重効用が組めるか否かを判断する
判断手段を含み、該判断手段は、二重効用が組める場合
は第１発生器からの蒸気が第３発生器に流入する様に前
記三方弁を切り換え、二重効用が組めない場合には第１
発生器からの蒸気が第１凝縮器へ流入する様に前記三方
弁を切り換えている。

【００１３】本発明の実施に際して、二重効用が組める
か否かの判断は、第１発生器の条件を計測して行い、或
いは、第１発生器の条件に加えて冷却水温度を計測して
行うのが好ましい。そして、第１発生器の条件から二重
効用が組めるか否かの判断を行うに際しては、第１発生
器における温度を測定して行うか、或いは第１発生器か
ら発生する蒸気圧を測定することにより行うのが好まし
い。また、第１発生器に供給される加熱源である加熱蒸
気の温度或いは圧力を測定することにより、二重効用が
組めるか否かを判断することも好ましい。

【００１４】更に、冷却水入口温度が変動する場合に
は、上述した各種の測定に加えて、冷却水入口温度をも
測定し、カスケード演算して求めた数値により、二重効
用が組めるか否かを判断する事も有効である。

【００１５】

【作用】上述した様な構成を具備する本発明によれば、
第１発生器の条件を計測して二重効用が組めるか否かを
判断し、二重効用が組めると判断した場合は、図４で示
す二重効用吸収冷凍機と同様に、第１発生器で発生した
蒸気が第３発生器に流入する様に前記三方弁を切り換え
る。一方、二重効用が組めない場合には、図５で示す一
重二重効用吸収冷凍機と同様に、第１発生器からの蒸気
が第１凝縮器へ流入する様に前記三方弁を切り換えるの
である。

【００１６】そして、第１発生器に供給される加熱蒸気
の温度が高く、加熱量が大きい場合、すなわち図６で示
すようなデューリング線図上の特性が実現できる場合に
は、二重効用が組めると判断して、二重効用吸収冷凍機
として作動する。そして、第１発生器に供給される加熱
蒸気の温度が低く、加熱量が小さい場合、すなわち図７
で示すようなデューリング線図上の特性となる場合に
は、二重効用は組めないと判断して、一重二重効用吸収
冷凍機として作動するのである。

【００１７】この様に、本発明によれば、二重効用を組
んでいる際に第１発生器に供給される加熱蒸気、すなわ
ち排熱による加熱蒸気の加熱温度が低減しても、それに
対応して、直ちに一重二重効用に切り換えることが出来
るので、その状態における最適な吸収冷凍機が作動する
こととなり、排熱の有効利用がより一層推進されるので
ある。

【００１８】

【実施例】以下、図１−３を参照して、本発明の実施例
について説明する。なお、図１−３において、図４、５
で示すのと同様な部材については同様な符号が付されて
いる。

【００１９】図１において、全体を符号４０で示す本発
明の吸収冷凍機は、第１、第２及び第３発生器１１、１
２、１３と、第１、第２及び第３熱交換器１４、１５、
１６と、第１及び第２凝縮器１７−１、１７−２と、蒸
発器１８と、吸収器１９、とを含んでいる。そして、第
１発生器１１からの蒸気が流れる管路Ｌ１１は、三方弁
２８を介して、第３発生器１３に連通する管路Ｌ１か、
或いは第１凝縮器１７−１に連通する管路Ｌ４に接続さ
れている。なお、管路Ｌ１は、第２発生器１２からの管
路Ｌ２と並行して、第３発生器１３を経由して第２凝縮
器１７−２に連通している。

【００２０】ここで、明確には図示されていないが、三
方弁２８は、第１発生器１３の条件を計測して二重効用
が組めるか否かを判断する判断手段３２を含んでいる。
その他の構成については、図４に示す二重効用吸収冷凍
機１或いは図５で示す一重二重効用吸収冷凍機３０と概
略同様であるので、重複説明は省略する。

【００２１】図１の吸収冷凍機４０の作用を説明する
と、図示しない排熱源から供給される加熱蒸気２０によ
り液相熱媒が気化して蒸気或いは気相熱媒となり管路Ｌ
１１内を流れる。そして、後述する態様にて、判断手段
３２は該蒸気が二重効用が組める状態であるのか、或い
は一重二重効用を組んだ方が良いのかを判断して、三方
弁２８を切り換える。

【００２２】二重効用が組める場合とは、図６で示す様
に、第１発生器１１で発生した蒸気が点Ａ（図６参照）
で凝縮し、その凝縮温度は第３発生器の加熱に十分な場
合である。この場合、三方弁２８は管路Ｌ１側に切り換
わる。そして、第１発生器１１からの蒸気が流れる管路
Ｌ１と、第２発生器１２からの蒸気が流れる管路Ｌ２と
は並行して第３発生器１３において熱交換を行い、その
後、第２凝縮器１７−２に導入され、凝縮して液相熱媒
となり、管路Ｌ６を介して蒸発器１８に送られる。この
場合、第１凝縮器１７−１は使用されない。

【００２３】一方、二重効用が組めない場合（一重二重
効用を組んだ方が良い場合）とは、図７で示す様に、第
１発生器で発生した蒸気が点Ｂ（図７参照）で凝縮する
が、その温度は第３発生器の加熱には不十分な場合であ
る。この場合、第１発生器１１からの蒸気は管路Ｌ４内
を流れて、第１凝縮器１７−１にて凝縮し、管路Ｌ５を
介して蒸発器１８に送られる。すなわち、この場合は、
第１発生器１１からの蒸気は第３発生器１３をバイパス
して、直接凝縮器（第１凝縮器１７−１）に送られるの
である。ここで、第２発生器１２からの蒸気（気相熱
媒）の経路は、上述した二重効用の場合と同一である。
なお、一重二重効用の場合、第１発生器１１からの蒸気
が凝縮した液相熱媒と、第２発生器１２からの蒸気が凝
縮した液相熱媒とは、蒸発器１８の直前で合流する。

【００２４】次に、二重効用が組める状態であるのか、
或いは一重二重効用を組んだ方が良いのかを判断する態
様について、図２、３、８を参照しつつ説明する。

【００２５】図２、８は図１の実施例をより詳細に示す
ものであり、特に第１発生器１１近傍を詳細に示したも
のである。図２において、符号３４で示すのは第１発生
器１１の液相熱媒の液温を測定する温度計である。そし
て、温度計３４の測定結果或いは測定出力は、信号伝達
ラインＣＬ１を介して判断手段３２に入力される。

【００２６】ここで、温度計３４に代えて、管路Ｌ１１
を流れる蒸気の圧力を測定するための圧力計３６（図２
中、２点鎖線で示す）を用いても良い。この圧力計３６
の出力は伝達ラインＣＬ２を介して判断手段３２へ入力
される。

【００２７】さらに、加熱蒸気２０を熱交換器２１へ供
給する管路に温度計（符号４２）或いは圧力計（符号４
４）を設けても良い。温度計４２或いは圧力計４４の測
定結果（出力）は、伝達ラインＣＬ３により判断手段３
２に向けて出力される。ここで、加熱蒸気２０は飽和蒸
気であるため、温度と圧力とが一対一で対応する。従っ
て、二重効用が組めるか否かの判断として、温度のみな
らず圧力を参照することが可能なのである。

【００２８】更に、冷却水入口温度が変動する場合は、
図８で示す様に、図２で示すのに加えて冷却水入口に温
度計５０を設け、該温度計の測定結果或いは測定出力
は、信号伝達ラインＣＬ５を介してカスケード演算器５
２に送られる。ここで、カスケード演算器５２は、信号
伝達ラインＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３からの信号と、信号
伝達ラインＣＬ５からの信号とのカスケード演算を行
う。そして、演算器５２でカスケード演算された値は、
信号伝達ラインＣＬ６を介して判断手段３２に入力され
る。

【００２９】判断手段３２による二重効用が組めるか否
かの判断（二重効用が組めるか、或いは一重二重効用の
方が好適であるのかの判断）は、図３で示す様な手順で
行われる。すなわち、図２、図８に関連して説明した測
定手段（温度計３４、４２、５０、圧力計３６、４４、
カスケード演算器５２）の出力が所定の数値以上である
か否かを判断し（図３のステップＳ１）、所定値以上で
あれば（ステップＳ１がＹＥＳ）、二重効用吸収冷凍機
として作動する様に三方弁２８を切り換えて、管路Ｌ１
１と管路Ｌ１とを連通する（ステップＳ２）。一方、温
度計３４、４２、５０、圧力計３６、４４、或いはカス
ケード演算器５２の出力が所定の数値未満であれば（ス
テップＳ１がＮＯ）、一重二重効用吸収冷凍機として作
動する様に三方弁２８を切り換えて、管路Ｌ１１と管路
Ｌ４とを連通する（ステップＳ３）。

【００３０】なお、上述の所定の数値（所定値）はケー
ス・バイ・ケースで定まるものである。また、三方弁２
８は上述した様な自動制御としなくても良く、温度計３
４、４２、５０或いは圧力計３６、４４の測定結果に応
答して、手動で切り換えても良い。

【００３１】

【発明の効果】以上説明した本発明の作用効果を以下に
列挙する。

【００３２】（１） 排熱の変動に応答して、吸収冷凍
機の運転効率が最適となる。

【００３３】（２） 排熱がより一層効果的に利用され
る。

【００３４】（３） 排熱利用機器の高性能化が実現す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例を示すブロック図。

【図２】図１と同様なブロック図であり、温度計或いは
圧力計の配置を詳細に表現した図。

【図３】図１、２、８の実施例で用いられる判断手段の
制御フローチャートを示す図。

【図４】従来の二重効用吸収冷凍機を示すブロック図。

【図５】従来の一重二重効用吸収冷凍機を示すブロック
図。

【図６】二重効用が組める場合の吸収冷凍機のサイクル
をデューリング線図上で示す図。

【図７】二重効用が組めない場合の吸収冷凍機のサイク
ルをデューリング線図上で示す図。

【図８】図２と同様なブロック図であり、図２で示すの
とは異なる実施例について温度計或いは圧力計の配置を
詳細に表現した図。

【符号の説明】

１、３０、４０・・・吸収冷凍機 １１・・・第１発生器 １２・・・第２発生器 １３・・・第３発生器 １４・・・第１溶液熱交換器 １５・・・第２溶液熱交換器 １６・・・第３溶液熱交換器 １７・・・凝縮器 １８・・・蒸発器 １９・・・吸収器 ２０・・・加熱蒸気 ２１・・・熱交換器 ２２・・・高質燃料 ２４・・・高温溶液熱交換器 ２５・・・低温溶液熱交換器 １７−１・・・第１凝縮器 １７−２・・・第２凝縮器 Ｌ１、Ｌ２、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ１１・・・管路 ２８・・・三方弁 ３２・・・判断手段 ３４、４２、５０・・・温度計 ３６、４４・・・圧力計 ＣＬ１、ＣＬ２、ＣＬ３、ＣＬ５、ＣＬ６・・・伝達ラ
イン ５２・・・カスケード演算器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−313652（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−302960（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−31264（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−122453（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25B 15/00 F25B 15/00 303 F25B 15/00 306

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１、第２及び第３発生器と、第１、第
   ２及び第３熱交換器と、凝縮器と、吸収器と、蒸発器
   と、それらを連通する管路とを含む吸収冷凍機の運転方
   法において、前記凝縮器は第１及び第２凝縮器により構
   成されており、第１発生器からの蒸気が流れる配管系は
   三方弁を介して第３発生器及び第１凝縮器に連通してお
   り、二重効用が組めるか否かを判断する工程と、二重効
   用が組める場合は第１発生器からの蒸気が第３発生器に
   流入する様に前記三方弁を切り換え、二重効用が組めな
   い場合には第１発生器からの蒸気が第１凝縮器へ流入す
   る様に前記三方弁を切り換える工程、とを含むことを特
   徴とする吸収冷凍機の運転方法。
2. 【請求項２】 第１、第２及び第３発生器と、第１、第
   ２及び第３熱交換器と、凝縮器と、吸収器と、蒸発器
   と、それらを連通する管路とを含む吸収冷凍機におい
   て、前記凝縮器は第１及び第２凝縮器により構成されて
   おり、第１発生器からの蒸気が流れる配管系は三方弁を
   介して第３発生器及び第１凝縮器に連通しており、二重
   効用が組めるか否かを判断する判断手段を含み、該判断
   手段は、二重効用が組める場合は第１発生器からの蒸気
   が第３発生器に流入する様に前記三方弁を切り換え、二
   重効用が組めない場合には第１発生器からの蒸気が第１
   凝縮器へ流入する様に前記三方弁を切り換えることを特
   徴とする吸収冷凍機。