JP3593052B2 - 吸収冷凍機 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水を冷媒とすると共に、その冷媒を吸収し易い性質をもった溶液の溶解特性(低温であるほど冷媒をよく溶かす性質)を利用して、圧縮機の代替を行う吸収冷凍機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般の吸収冷凍機にあっては、水を冷媒とすると共に、臭化リチウム溶液等のような溶解特性に優れた溶液を吸収剤溶液として用い、ガスや重油さらには蒸気等をエネルギー源として運転されるものがある。
そのような従来の吸収冷凍機の一構成例を図4に示す。この吸収冷凍機は、概略的には吸収器1,低圧再生器2,高圧再生器3,凝縮器4,蒸発器5を備えている。
【0003】
吸収器1は、内部に配管されたチューブ(図示せず)に冷熱源しての冷却水が流通され、また低圧再生器2からの臭化リチウム濃溶液が導入管aにより供給されると共に、そのチューブに向けて散布されると、散布された臭化リチウム濃溶液が、蒸発器5側から流入してきた冷媒蒸気を吸収して希釈されると共に、希釈された臭化リチウム希溶液が冷却水と熱交換されることによって潜熱や希釈熱が取り除かれ、吸収器1の底部に溜まる。吸収器1の底部に溜まった臭化リチウム希溶液は、希溶液配管系統6を介して高圧再生器3に供給される一方、また希溶液配管系統6の途中部分から分岐管7を経て低圧再生器2に送り込まれる。
【0004】
低圧再生器2は、高圧再生器3から破線に示すように冷媒蒸気が供給される一方、吸収器内の臭化リチウム希溶液が希溶液配管系統6の分岐管7により送り込まれると、その臭化リチウム希溶液が高圧再生器3からの冷媒蒸気により加熱されて溶液の濃度が濃くなり、かつ臭化リチウム濃溶液として底に溜まる。低圧再生器2の底に溜まった臭化リチウム濃溶液は、導出管b,希溶液配管系統6に設けられている低温熱交換器8,導入管aを経て吸収器1に導かれる。
【0005】
一方、高圧再生器3は、例えばガスや燃料油を燃料とした直焚きタイプであり、吸収器内の臭化リチウム希溶液が希溶液配管系統6を介して取り込まれると、その臭化リチウム希溶液を加熱することにより、濃度の高い臭化リチウム濃溶液を生成する。生成された臭化リチウム濃溶液は、導出管c,希溶液配管系統6に設けられている高温熱交換器9,接続管dを経て導出管bに送り込まれる。
【0006】
即ち、この吸収冷凍機は、吸収器内の臭化リチウム希溶液が希溶液配管系統6によって高圧再生器3に供給されるまでの間、低温熱交換器8にて臭化リチウム濃溶液と熱交換され、次いで、高温熱交換器9にて臭化リチウム濃溶液と熱交換されることにより、次第に温度上昇して高圧再生器3に送り込まれ、これによって高圧再生器3内の加熱力を省力化できるようにしている。
そのため、希溶液配管系統6は、吸収器1と高圧再生器3との間を結ぶ管路6aに、低温熱交換器8と、高温熱交換器9とを有し、さらに、低温熱交換器8と高温熱交換器9とを結ぶ管路6aの途中位置に、臭化リチウム希溶液の一部を低圧再生器2に供給する分岐管7を有している。
【0007】
さらに、低圧再生器2と凝縮器4との間には、ドレン系統10が設けられている。そして、高圧再生器3から送られた冷却蒸気が低圧再生器2内で、臭化リチウム希溶液と熱交換されることによってドレン化するが、その低圧再生ドレンは、高温(約97℃)であるので、ドレン系統10のドレン管を通って低圧再生器ドレン熱交換器11に導かれ、吸収器内の臭化リチウム希溶液と熱交換することによって熱回収された後、凝縮器4に送り込まれる。
これにより、吸収器内の臭化リチウム希溶液が、低温熱交換器8によって熱交換される前の段階で、ドレン系統10の低圧再生器ドレン熱交換器11によって加熱されて温度上昇することにより、高圧再生器3の加熱力のいっそうの省力化を図るようにしている。
【0008】
なお、凝縮器4は、低圧再生器2を経た冷媒蒸気を凝縮することにより、冷媒(水)を生成している。凝縮器4にて生成された冷媒(水)は、下方の蒸発器5に送り込まれ、内部に流通されている冷水と熱交換されることにより気化し、気化した冷媒が矢印のように吸収器1側に送り込まれる。また、蒸発器5内で気化されない冷媒(水)は、図示しないポンプにより蒸発器5内に戻して循環される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の冷凍吸収器は、吸収器1内の臭化リチウム希溶液を希溶液配管系統6により低圧再生器2および高圧再生器3に送り込み、しかも希溶液配管系統6の低温熱交換器8を通る前の段階で、低圧再生器ドレン熱交換器11により、低圧再生器ドレンと熱交換することによって熱回収する構成となっている。
【0010】
しかしながら、吸収器内の臭化リチウム希溶液がドレン系統10の低圧再生器ドレン熱交換器11によって熱交換されると温度上昇するので、その温度上昇した臭化リチウム希溶液が、その後、低温熱交換器8にて臭化リチウム濃溶液と熱交換されると、臭化リチウム濃溶液の温度も上昇(約45℃)してしまう。そのため、温度上昇した臭化リチウム濃溶液が吸収器1内に流入すると、その時点で水蒸気となって蒸発してしまい、それだけ無駄になるので、吸収器1内の交換熱量を増加しなければならず、吸収器1内の冷却水を通す伝熱管の面積を増加する必要があった。
【0011】
本発明は、上記技術の問題点に鑑み、吸収器に流入する吸収剤溶液が温度上昇することを防止し、吸収器の伝熱面積が増加することのない吸収冷凍機を提供することを課題とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明においては、以下の手段を採用した。
本発明では、吸収剤溶液の希溶液を、冷媒蒸気により加熱して吸収剤溶液の濃溶液を生成する低圧再生器と、低圧再生器からの吸収剤溶液の濃溶液を希釈して希溶液を生成する吸収器と、吸収器における吸収剤溶液の希溶液を、低温熱交換器および高温熱交換器を経て高圧再生器に送り込むと共に、低温交換器および高温熱交換器間の分岐管により低圧再生器に供給する希溶液配管系統と、吸収器における吸収剤溶液の希溶液を、希溶液配管系統を経て取り込んで加熱したとき、低圧再生器に供給すべき冷媒蒸気を生成する高圧再生器と、低圧再生器および凝縮器間を連絡するドレン管に設けられ、かつ低圧再生器で発生した低圧再生器ドレンを熱交換媒体とする低圧再生器ドレン熱交換器を有するドレン系統とを備えた吸収冷凍機において、前記ドレン系統の前記低圧再生器ドレン熱交換器を、吸収器の吸収剤溶液の希溶液と熱交換可能に、希溶液配管系統の低温熱交換器より下流側に配置することを特徴とする。
【0013】
このように、低圧再生器ドレン熱交換器が、低圧再生器および凝縮器を結ぶドレン系統において低温熱交換器の下流側に配置されると、吸収器から取り込まれた吸収剤溶液の希溶液が、低温熱交換器を通過した後で低圧再生器ドレン熱交換器の低圧再生器ドレンと熱交換されるので、低圧再生器から吸収器に供給される吸収剤溶液の濃溶液が、従来技術のように吸収器内に流入しただけで蒸発するような温度に上昇するのを防ぐことができる。
そのため、吸収器に吸収剤溶液の濃溶液が供給されると、その入口側で沸騰したりすることがなくなるので、良好な吸収作用を行うことができる結果、伝熱面積を増大することが不要になるばかりでなく、吸収効率アップして吸収冷凍機全体の効率を高めることができる。
【0014】
また、本発明では、前記ドレン系統の前記低圧再生器ドレン熱交換器は、希溶液配管系統の低温熱交換器および高温熱交換器の間に配置されることを特徴とする。このように、低圧再生器ドレン熱交換器が、低圧再生器および凝縮器を結ぶドレン系統において希溶液配管系統の低温熱交換器および高温熱交換器の間に配置されると、吸収器から取り込まれた吸収剤溶液の希溶液が、低温熱交換器を通過した後で低圧再生器ドレン熱交換器の低圧再生ドレンと熱交換されるので、低圧再生器から吸収器1に供給される吸収剤溶液の濃溶液が、吸収器内に流入しただけで蒸発するような温度に上昇するのを防ぐことができ、良好な吸収作用を行うことができる結果、上記と同様の作用効果を得ることができる。
【0015】
さらに本発明では、前記希溶液配管系統における低温熱交換器は、吸収器寄りの位置に配置される第1低温熱交換器と、それより下流側に配置される第2低温熱交換器とに分割され、前記ドレン系統の前記低圧再生器ドレン熱交換器は、希溶液配管系統の前記第1低温熱交換器と第2低温熱交換器との間に配置されることを特徴とする。吸収器内の吸収剤溶液の希溶液は、第1低温熱交換器を経て低圧再生器ドレン熱交換器によって熱交換され、その後第2低温熱交換器,高温熱交換器を経て高温再生器に取り込まれるので、第2低温熱交換器において、低圧再生器ドレン熱交換器によって温度上昇した吸収剤溶液の希溶液と、低圧再生器からの吸収剤溶液の濃溶液とが熱交換することにより、吸収剤溶液の濃溶液が温度上昇する。しかしながら、第2低温熱交換器を経た吸収剤溶液の濃溶液が、第1低温熱交換器において、吸収器内の吸収剤溶液の希溶液と熱交換されることによって温度が降下するので、吸入器に供給されても、直ちに蒸発するのを防ぐことができる。したがって、低圧再生器からの吸収剤溶液の濃溶液が、低圧再生器ドレン熱交換器によって温度上昇するものの、第1低温熱交換器により熱交換されて温度下降してから吸収器に供給されるので、基本的には上述と同様の効果を得ることができる。
【0016】
またさらに、本発明では、前記希溶液配管系統における低温熱交換器は、吸収器寄りの位置に配置される第1低温熱交換器と、それより下流側に配置される第2低温熱交換器とに分割され、前記ドレン系統の前記低圧再生器ドレン熱交換器は、前記希溶液配管系統の前記分岐管の途中位置に配置されることを特徴とする。これにより、吸収器内の吸収剤溶液の希溶液が、第1低温熱交換器,第2低温熱交換器および高温熱交換器を経て高圧再生器に供給される一方、希溶液配管系統の分岐管により、低圧再生器ドレン熱交換器で熱交換され、さらにその後、熱回収器によって熱交換されて低圧再生器に供給されるので、低圧再生器内での吸収剤溶液の濃溶液の生成を極めて効率的に行うことができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図1〜図3に基づいて説明する。図1は本発明による吸収冷凍機の一実施形態を示している。
図1に示す実施形態の吸収冷凍機は、吸収剤溶液である臭化リチウムの希溶液を、冷媒蒸気により加熱して臭化リチウム濃溶液を生成する低圧再生器2と、低圧再生器2からの臭化リチウム濃溶液を希釈して臭化リチウム希溶液を生成する吸収器1と、吸収器1内の臭化リチウム希溶液を、低温熱交換器8および高温熱交換器9を経て高圧再生器3に送り込むと共に、低温交換器8および高温熱交換器9間の分岐管7により低圧再生器2に供給する希溶液配管系統6と、吸収器1内の臭化リチウム希溶液を、希溶液配管系統6を経て取り込んで加熱したとき、低圧再生器2に供給すべき冷媒蒸気を生成する高圧再生器3と、冷媒(水)を凝縮させる凝縮器4と、凝縮器4からの冷媒が供給され、その冷媒を蒸発させて気化冷媒を生成すると共に、その気化冷媒を吸収器1側に送り込む蒸発器5と、低圧再生器2および凝縮器4間を連絡するドレン管に設けられ、かつ低圧再生器2で発生した低圧再生器ドレンを熱交換媒体とする低圧再生器ドレン熱交換器11を有するドレン系統10とを備えている。この点は従来技術と同様である。
【0018】
そして、本実施形態では、低圧再生器ドレン熱交換器11が低温熱交換器8の下流側に設置されている。即ち、この低圧再生器ドレン熱交換器11は、低温熱交換器8と高温熱交換器9との間に配置されており、その低温再生器ドレンが、低温熱交換器8を経た臭化リチウム希溶液と熱交換するようになっている。つまり、吸収器内の臭化リチウム希溶液が、低温熱交換器8を経た後で、低圧再生ドレンと熱交換して熱回収するようになっている。
【0019】
このように、低圧再生器ドレン熱交換器11が、低圧再生器2および凝縮器4を結ぶドレン管10において、低温熱交換器8の下流側に配置されると、吸収器1から取り込まれた臭化リチウム希溶液が、低温熱交換器8を通過した後で低圧再生器ドレン熱交換器11の低圧再生ドレンと熱交換されるので、低圧再生器2から吸収器1に供給される臭化リチウム濃溶液が、従来技術のように吸収器1内に流入しただけで蒸発するような温度に上昇するのを防ぐことができる。
【0020】
そのため、吸収器1に臭化リチウム濃溶液が供給されると、その入口側で沸騰したりすることがなくなるので、良好な吸収作用を行うことができる結果、伝熱面積を増大することが不要になるばかりでなく、吸収効率アップして吸収冷凍機全体の効率を高めることができる。
【0021】
なお、図示実施形態では、低圧再生器ドレン熱交換器11が、低温熱交換器8のすぐ下流側に設置された例を示したが、例えば低圧再生器2寄りの分岐管7側の位置、あるいは高温熱交換器9の入口近くに配置されてあっても、吸収器内の臭化リチウム希溶液により、低圧再生器ドレンを熱回収することができ、図示例に限定されるものではない。
【0022】
図2は他の実施形態を示している。
この場合は、吸収器1および高圧再生器3を結ぶ希溶液配管系統6に設けられた低温熱交換器として、第1低温熱交換器8aと第2低温熱交換器8bとの二つに分割形成され、その第1低温熱交換器8aと第2低温熱交換器8bとの間に、ドレン系統10の低圧再生器ドレン熱交換器11が設けられたものである。
【0023】
即ち、希溶液配管系統6の管路6aにおいて、吸収器1寄りの位置に第1低温熱交換器8aが接続されると共に、その第1低温熱交換器8aと高温熱交換器9との間に第2低温熱交換器8bが接続される。この第1低温熱交換器8aと第2低温熱交換器8bとは、本例では、元々一個であった低温熱交換器8の能力を半分程度の仕様となるようにそれぞれ構成されているが、これに限らず、適宜変えることも可能である。
【0024】
そして、管路6a上の第1低温熱交換器8aおよび第2低温熱交換器8bの間に低圧再生器ドレン熱交換器11が配置される。この場合、低圧再生器2からの臭化リチウム濃溶液は、導出管b,第2低温熱交換器8b,中継管e,第1低温熱交換器8a,供給管aを経ることにより吸収器1に供給されるようになっている。
したがって、吸収器内の臭化リチウム希溶液は、第1低温熱交換器8aを経て低圧再生器ドレン熱交換器11によって熱交換され、その後第2低温熱交換器8b,高温熱交換器9を経て高温再生器3に取り込まれるようになっている。
【0025】
この実施形態によれば、吸収器内の臭化リチウム希溶液が、第1低温熱交換器8a,低圧再生器ドレン熱交換器11,第2低温熱交換器8b,高温熱交換器9を経て高圧再生器3に取り込まれるので、第2低温熱交換器8bにおいて、低圧再生器ドレン熱交換器11によって温度上昇した臭化リチウム希溶液と、低圧再生器2からの臭化リチウム濃溶液とが熱交換することにより、臭化リチウム濃溶液が温度上昇する。
【0026】
しかしながら、第2低温熱交換器8bを経た臭化リチウム濃溶液が、第1低温熱交換器8aにおいて、吸収器内の臭化リチウム希溶液と熱交換されることによって温度が降下するので、導入管aから吸入器1に供給されても、直ちに蒸発するのを防ぐことができる。
したがって、低圧再生器2からの臭化リチウム濃溶液が、低圧再生器ドレン熱交換器11によって温度上昇するものの、第1低温熱交換器8aにより熱交換されて温度下降してから吸収器1に供給されるので、基本的には前述した一実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0027】
しかも、一実施形態に比較すれば、二つに分割された第1低温熱交換器8aと第2低温熱交換器8bとの間に低圧再生器ドレン熱交換器11が設けられているので、吸収器内の臭化リチウム希溶液が、第1低温熱交換器8aを経た後で低圧再生器ドレンと熱交換されるので、低圧再生器ドレンに対する熱回収率を高めることができる。
【0028】
図3はさらに他の実施形態を示している。
これまで前述した実施形態では何れも、高圧再生器3がガスや油を燃料とした直焚きタイプのものを用いた例を示したが、本実施形態においては、高圧再生器3が蒸気を燃料としたものであり、したがって、蒸気により臭化リチウム希溶液の濃度を変えたり、また低圧再生器2に送る冷媒蒸気を生成するように構成されている。
【0029】
そして、この実施形態は、前述した実施形態と同様に、低温熱交換器が第1,第2熱交換器8a,8bからなる二つに分割されると共に、その第1低温熱交換器8aおよび第2低温熱交換器8bの間に、低圧再生器2に臭化リチウム希溶液を供給するための分岐管7が設けられている。
また、分岐管7の途中位置には低圧再生器ドレン熱交換器12が設けられている。この低圧再生器ドレン熱交換器12も、低圧再生器2からの低圧再生ドレンが凝縮器4に送り込まれるようになっており、その途中位置において分岐管7に導かれたとき、希溶液配管系統6の臭化リチウム希溶液によって熱交換され、これによって低圧再生器ドレンが熱回収されるようになっている。
【0030】
なお、分岐管7において、低圧再生器ドレン熱交換器12の下流側には熱回収器13が接続されている。この熱回収器13は、高圧再生器3が上述したように蒸気を燃料としたものであって、その排出蒸気が高温(約170℃)となっていることから、この熱を利用できるように分岐管7の途中位置に配置されている。図4において、符号14は、凝縮器4で凝縮された冷媒(水)が蒸発器5に送られる破線を示し、15は、蒸発器5内で蒸発した気化冷媒が吸収器1内に送られる破線を示している。
【0031】
この実施形態によれば、吸収器内の臭化リチウム希溶液が、第1低温熱交換器8a,第2低温熱交換器8bおよび高温熱交換器9を経て高圧再生器3に供給される一方、希溶液配管系統6の分岐管7により、低圧再生器ドレン熱交換器12で熱交換され、さらにその後、熱回収器13によって熱交換されて低圧再生器2に供給されるので、低圧再生器2内での臭化リチウム濃溶液の生成を極めて効率的に行うことができる。
【0032】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、低圧再生器からの吸収剤溶液の濃溶液が、低圧再生器ドレン熱交換器によって温度上昇するものの、第1低温熱交換器により熱交換されて温度下降してから吸収器に供給されるように構成したので、吸収器に吸収剤溶液の濃溶液が供給されると、その入口側で沸騰したりすることがなくなり、良好な吸収作用を行うことができる結果、伝熱面積を増大することが不要になるばかりでなく、吸収効率アップして吸収冷凍機全体の効率を高めることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による吸収冷凍機の第1の実施形態を示す配管図である。
【図2】本発明による吸収冷凍機の第2の実施形態を示す配管図である。
【図3】本発明による吸収冷凍機の他の実施形態を示す配管図である。
【図4】従来の吸収冷凍機の一例を示す配管図である。
【符号の説明】
1 吸収器
2 低圧再生器
3 高圧再生器
4 凝縮器
5 蒸発器
6 希溶液配管系統
6a 管路
7 分岐管
8 低温熱交換器
8a 第1低温熱交換器
8b 第2低温熱交換器
9 高温熱交換器
10 ドレン系統
11,12 低圧再生器ドレン熱交換器
13 熱回収器
a 導入管
b,c 導出管
d 接続管
e 中継管

Claims (2)

  1. 吸収剤溶液の希溶液を、冷媒蒸気により加熱して吸収剤溶液の濃溶液を生成する低圧再生器と、
    低圧再生器からの吸収剤溶液の濃溶液を希釈して希溶液を生成する吸収器と、
    吸収器における吸収剤溶液の希溶液を、低温熱交換器および高温熱交換器を経て高圧再生器に送り込むと共に、低温熱交換器および高温熱交換器間の分岐管により低圧再生器に供給する希溶液配管系統と、
    吸収器における吸収剤溶液の希溶液を、希溶液配管系統を経て取り込んで加熱したとき、低圧再生器に供給すべき冷媒蒸気を生成する高圧再生器と、
    低圧再生器および凝縮器間を連絡するドレン管に設けられ、かつ低圧再生器で発生した低圧再生器ドレンを熱交換媒体とする低圧再生器ドレン熱交換器を有するドレン系統と、
    を備えた吸収冷凍機において、
    前記希溶液配管系統における低温熱交換器は、吸収器寄りの位置に配置される第1低温熱交換器と、それより下流側に配置される第2低温熱交換器とに分割され、
    前記ドレン系統の前記低圧再生器ドレン熱交換器は、希溶液配管系統の前記第1低温熱交換器と第2低温熱交換器との間に配置されることを特徴とする吸熱冷凍機。
  2. 吸収剤溶液の希溶液を、冷媒蒸気により加熱して吸収剤溶液の濃溶液を生成する低圧再生器と、
    低圧再生器からの吸収剤溶液の濃溶液を希釈して希溶液を生成する吸収器と、
    吸収器における吸収剤溶液の希溶液を、低温熱交換器および高温熱交換器を経て高圧再生器に送り込むと共に、低温熱交換器および高温熱交換器間の分岐管により低圧再生器に供給する希溶液配管系統と、
    吸収器における吸収剤溶液の希溶液を、希溶液配管系統を経て取り込んで加熱したとき、低圧再生器に供給すべき冷媒蒸気を生成する高圧再生器と、
    低圧再生器および凝縮器間を連絡するドレン管に設けられ、かつ低圧再生器で発生した低圧再生器ドレンを熱交換媒体とする低圧再生器ドレン熱交換器を有するドレン系統と
    を備えた吸収冷凍機において、
    前記希溶液配管系統における低温熱交換器は、吸収器寄りの位置に配置される第1低温熱交換器と、それより下流側に配置される第2低温熱交換器とに分割され、
    前記分岐管は、前記第1低温熱交換器と第2低温熱交換器との間から分岐して低圧再生器へ希溶液を供給するものであって、
    前記ドレン系統の前記低圧再生器ドレン熱交換器は、当該分岐管の途中位置に配置されることを特徴とする吸収冷凍機。
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