JP3812934B2 - 二重効用吸収冷凍機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸収冷凍機に係り、特に、蒸気を熱源とし、該熱源の熱回収を行うことができる二重効用吸収冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、外部熱源流体を用いる吸収冷凍機において、排熱回収熱交換器の取付位置は、低温熱交換器で加熱後の希溶液を排熱回収熱交換器と高温熱交換器にシリーズに接続して高温再生器に導く方式（特公昭５１−１１３３２号公報）、及び、低温熱交換器で加熱後の希溶液を排熱回収熱交換器と高温熱交換器とをパラレルに接続して高温再生器に導く方式（特公昭５１−１３２５９号公報）などが実施されていた。
これらの方式では、希溶液は低温熱交換器で温度が高められており、外部熱源流体の温度を充分に低下させられず、従って、充分には排熱回収ができないという問題があった。
この問題を解決するため、吸収器からの希溶液を低温熱交換器及び高温熱交換器に対して、排熱回収熱交換器をパラレルに接続して高温再生器に導く方式（特公昭５８−５７６６７号公報）が提案され、排熱を低温まで充分に回収し、前記２方式よりも少ない外部熱源流体の流量で同じ冷凍容量を出すことができるようになった。しかし、この方式では低温熱交換器への希溶液流量が減るため、熱交換相手である低温熱交換器の濃溶液を充分には冷却できないことになってしまい、吸収器への熱負荷が増大するという問題が出てきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術に鑑み、外部熱源流体の熱回収を充分に行うと共に、低温熱交換器での濃溶液の冷却も充分に行って、吸収器の負荷を軽減し、少ない外部熱源流体の流量で大きな冷凍容量を出すことができる二重効用吸収冷凍機を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、吸収器、低温再生器、高温再生器、凝縮器、蒸発器、低温熱交換器、高温熱交換器、排熱回収熱交換器及びこれらの機器を接続する溶液流路と冷媒流路を備え、外部熱源流体を熱源として用いる二重効用吸収冷凍機において、前記外部熱源流体が、高温再生器で吸収溶液を加熱濃縮し、次いで排熱回収熱交換器に導入される流路を有し、前記溶液流路が、吸収器からの希溶液を低温熱交換器に導き、該低温熱交換器の希溶液入口から出口までの間に分岐点を持ち、該分岐点から希溶液の一部を分岐して、前記排熱回収熱交換器の被加熱側を通り高温再生器に導くと共に、前記分岐点からの残部の希溶液は、残りの低温熱交換器部を通り低温再生器及び／又は高温再生器に導く構成としたものである。
前記吸収冷凍機において、低温熱交換器は、該熱交換器内の分岐点で独立した二つの熱交換器に分割されていてもよい。
【０００５】
また、本発明の吸収冷凍機において、前記低温熱交換器で分岐されなかった残りの希溶液は、該低温熱交換器を通った後、さらに分岐されて、一部の希溶液を低温再生器に導き、残りの希溶液を高温熱交換器の被加熱側を通して高温再生器に導き、該高温再生器からの加熱濃縮された濃溶液は、前記高温熱交換器の加熱側を通り低温再生器からの濃溶液と共に、前記低温熱交換器の加熱側に導くように溶液流路を構成するか、又は、前記残りの希溶液は、該低温熱交換器を通った後、高温熱交換器の被加熱側を通して高温再生器に導き、該高温再生器からの加熱濃縮された濃溶液は、前記高温熱交換器の加熱側を通り低温再生器に導くと共に、前記低温再生器でさらに濃縮された濃溶液を低温熱交換器の加熱側に導くように溶液流路を構成するか、又は、前記残りの希溶液は、該低温熱交換器を通った後、低温再生器に導き、該低温再生器で濃縮された濃溶液の一部を、高温熱交換器の被加熱側を通して高温再生器に導き、該高温再生器からの加熱濃縮された濃溶液は、前記高温熱交換器の加熱側を通り低温再生器からの残りの濃溶液と共に、低温熱交換器の加熱側に導くように溶液流路を構成することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を、図１〜図４に示す本発明の吸収冷凍機のフロー構成図を用いて説明する。
図１〜図４において、Ａ、Ａ１、Ａ２は吸収器、ＧＬは低温再生器、ＧＨは高温再生器、Ｃは凝縮器、Ｅ、Ｅ１、Ｅ２は蒸発器、ＸＬ、ＸＬ１、ＸＬ２は低温熱交換器、ＸＨは高温熱交換器、ＸＡ、ＸＢは排熱回収熱交換器、ＳＰ、ＳＰ１、ＳＰ２は溶液ポンプ、ＲＰは冷媒ポンプ、１と２は冷媒蒸気通路、３と４は冷却水、５は熱源流路、６は冷水、７は隔壁、８は連通口、１０〜１９は溶液配管、２０〜２２は冷媒配管、Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３は分岐点である。
図１について説明すると、図１は、吸収器Ａを出た吸収溶液が、分岐されてそれぞれ低温再生器ＧＬ、高温再生器ＧＨに導入されるパラレルフローの例である。
【０００７】
図１の吸収冷凍機の冷房運転においては、冷媒を吸収した希溶液は、吸収器Ａから溶液ポンプＳＰにより配管１１を通り、低温熱交換器ＸＬの被加熱側に導入され、低温熱交換器ＸＬ内の分岐点Ｂ１より、その一部が分岐されて配管１２から排熱回収熱交換器ＸＡの被加熱側を経て高温再生器ＧＨに導入される。
一方、低温熱交換器ＸＬ内の分岐点Ｂ１からの残りの希溶液は、低温熱交換器ＸＬの被加熱側を出て配管１３から分岐点Ｂ２で分岐され、一部の希溶液が配管１５を通り高温熱交換器ＸＨの被加熱側を経て、高温再生器ＧＨに導入される。高温再生器ＧＨでは、配管１２及び１５から導入された希溶液は、熱源流路５から導入される熱源流体により加熱されて冷媒を蒸発して濃縮され、濃縮された濃溶液は、流路１６を通り高温熱交換器ＸＨで熱交換され、低温再生器ＧＬからの濃溶液１７と合流する。高温再生器ＧＨの熱源として利用された熱源流体は、熱源流路５を通り排熱回収熱交換器ＸＡの加熱側に導入されて、配管１２の希溶液の加熱に利用される。
【０００８】
また、分岐点Ｂ２で分岐された残りの希溶液は、配管１４から低温再生器ＧＬに導入される。低温再生器に導入された希溶液は、低温再生器ＧＬで高温再生器ＧＨからの冷媒蒸気による加熱により濃縮された後、配管１７を通り配管１６からの濃溶液と合流して、配管１８から低温熱交換器ＸＬの加熱側を通り吸収器Ａに導入される。
高温再生器ＧＨで蒸発した冷媒ガスは、冷媒配管２０を通り、低温再生器ＧＬの熱源として用いられたのち凝縮器Ｃに導入される。凝縮器Ｃでは、低温再生器ＧＬからの冷媒ガスと共に冷却水により冷却されて凝縮し、配管２１から蒸発器Ｅにはいる。蒸発器Ｅでは、冷媒が冷媒ポンプＲＰにより、配管２２により循環されて蒸発し、その際に蒸発熱を負荷側の冷水から奪い、冷水を冷却し、冷房に供される。
蒸発した冷媒は、吸収器Ａで濃溶液により吸収されて、希溶液となり溶液ポンプで循環されるサイクルとなる。
【０００９】
図２は、図１の吸収冷凍機において、蒸発器と吸収器をそれぞれ２つに分割してそれらを組合せると共に、低温熱交換器ＸＬを分岐点Ｂ１から２つに分割してそれぞれをＸＬ１、ＸＬ２とし、また、低温再生器ＧＬの加熱源として用いた配管２０の冷媒蒸気を加熱側とし、被加熱側を通る配管１４からの希溶液を加熱する排熱回収熱交換器ＸＢが配備されている。
図２においては、吸収溶液は図１と同様に、それぞれの配管を通って循環しているが、分岐点Ｂ２で分岐された希溶液は、配管１４を通り、排熱回収熱交換器ＸＢの被加熱側を経て低温再生器ＧＬに導入される。
【００１０】
また、分割された吸収器Ａ１、Ａ２、蒸発器Ｅ１、Ｅ２及び低温再生器ＧＬ、凝縮器Ｃを、一つの角型缶胴に収め、該缶胴の下部に吸収器を左からＡ１、Ａ２と、また吸収器の斜め上部に蒸発器を上からＥ１、Ｅ２、吸収器上部に凝縮器Ｃを配置し、さらに、凝縮器Ｃ上部に低温再生器ＧＬを配置し、吸収器Ａ１、Ａ２、蒸発器Ｅ１、Ｅ２の低圧側と、再生器Ｇ、凝縮器Ｃの高圧側とを、斜め隔壁で分け、この斜め隔壁の上側に再生器Ｇから凝縮器Ｃへの冷媒蒸気が流れる通路１を配し、斜め隔壁の下側には蒸発器Ｅ１から吸収器Ａ１への冷媒蒸気が流れる通路２を配した構造としており、吸収器を左右にＡ１、Ａ２と隔壁７で分割し、また、蒸発器を上下にＥ１、Ｅ２と隔壁７で分割して、その間の通路に隔壁７が設けられて分割されている。
【００１１】
そして、吸収器Ａ１からの溶液を溶液ポンプＳＰ１により、配管１０から吸収器Ａ２に導入しており、また、吸収器Ａ２からの希溶液は、溶液ポンプＳＰにより低温熱交換器ＸＬ１の被加熱側に導入して、分岐点Ｂ１を経て、低温熱交換器ＸＬ２を通り、図１と同様に循環される。
図２において、排熱回収熱交換器ＸＡへの分岐点をＢ１としているが、分岐点をＢ０とした場合と比較すると、同一の冷凍出力に対し、濃溶液の吸収器への入口温度が低下し、吸収器での冷却水への放熱量が約４％減少し、蒸気の消費量が約０．５％減少するという結果が得られた。
【００１２】
図３は、吸収器Ａからの希溶液が、高温再生器ＧＨ−低温再生器ＧＬ−吸収器Ａと循環するシリーズフローの例である。
図３では、吸収器Ａからの希溶液は、溶液ポンプＳＰにより配管１１を通り、低温熱交換器ＸＬの被加熱側に導入され、低温熱交換器ＸＬ内の分岐点Ｂ１で一部が分岐されて、配管１２から排熱回収熱交換器ＸＡを通り高温再生器ＧＨに導入され、残部は、低温熱交換器ＸＬの被加熱側をそのまま通って、配管１３から高温再生器ＧＨに導入されて合流し、高温再生器ＧＨで熱源として使用される熱源流体により、加熱されて濃縮される。濃縮された濃溶液は、流路１６から高温熱交換器ＸＨの加熱側を通り、低温再生器ＧＬに導入され高温再生器ＧＨからの冷媒蒸気によって、さらに濃縮されて、配管１７を通り低温熱交換器ＸＬの加熱側を経て配管１８から吸収器Ａに導入する循環流路となる。
冷媒流路は、図１と同様である。
【００１３】
図４は、吸収器Ａからの希溶液は分岐点の残りの希溶液が、まず、低温再生器ＧＬに導入され、次いで、その一部が高温再生器ＧＨに導入されて循環するリバースフローの例である。
図４では、吸収器Ａからの希溶液は、低温熱交換器ＸＬ内で分岐されて、一部は配管１２を通り排熱回収熱交換器ＸＡの被加熱側を経て高温再生器ＧＨに導入される。一方、残りの希溶液は、低温熱交換器ＸＬを通って配管１３から低温再生器ＧＬに導入され、低温再生器ＧＬでは、高温再生器ＧＨから発生する冷媒蒸気により加熱されて濃縮される。濃溶液は、配管１７から分岐点Ｂ３で分岐されて、一部は溶液ポンプＳＰ２により、配管１５を通り、高温熱交換器ＸＨの被加熱側を経て、高温再生器ＧＨに導入され、配管１２からの希溶液と共に加熱濃縮される。加熱濃縮された濃溶液は、配管１６から高温熱交換器ＸＨの加熱側を通り、分岐点Ｂ３からの残りの濃溶液と合流して配管１８を通り、低温熱交換器ＸＬの加熱側を経て吸収器Ａに導入されて循環する。
本発明の排熱回収熱交換器は、ドレン熱交換器と呼ばれることもある。しかし、高温水、あるいは直火式冷温水機に対しても適用は可能である。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、上記の構成としたことにより、外部熱源流体の熱回収を充分に行うと共に、低温熱交換器での濃溶液の冷却も充分に行って、吸収器の負荷を軽減し、少ない外部熱源流体流量で大きな冷凍容量をだすことができる二重効用吸収冷凍機とすることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の吸収冷凍機の一例を示すフロー構成図。
【図２】本発明の吸収冷凍機の他の例を示すフロー構成図。
【図３】本発明の吸収冷凍機の他の例を示すフロー構成図。
【図４】本発明の吸収冷凍機の他の例を示すフロー構成図。
【符号の説明】
Ａ、Ａ１、Ａ２：吸収器、ＧＬ：低温再生器、ＧＨ：高温再生器、Ｃ：凝縮器、Ｅ、Ｅ１、Ｅ２：蒸発器、ＸＬ、ＸＬ１、ＸＬ２：低温熱交換器、ＸＨ：高温熱交換器、ＸＡ、ＸＢ：排熱回収熱交換器、ＳＰ、ＳＰ１、ＳＰ２：溶液ポンプ、ＲＰ：冷媒ポンプ、Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３：分岐点、１、２：冷媒蒸気通路、３、４：冷却水、５：熱源流路、６：冷水、７：隔壁、８：連通口、１０〜１９：溶液配管、２０〜２２：冷媒配管

Claims (5)

1. 吸収器、低温再生器、高温再生器、凝縮器、蒸発器、低温熱交換器、高温熱交換器、排熱回収熱交換器及びこれらの機器を接続する溶液流路と冷媒流路を備え、外部熱源流体を熱源として用いる二重効用吸収冷凍機において、前記外部熱源流体が、高温再生器で吸収溶液を加熱濃縮し、次いで排熱回収熱交換器に導入される流路を有し、前記溶液流路が、吸収器からの希溶液を低温熱交換器に導き、該低温熱交換器の希溶液入口から出口までの間に分岐点を持ち、該分岐点から希溶液の一部を分岐して、前記排熱回収熱交換器の被加熱側を通り高温再生器に導くと共に、前記分岐点からの残部の希溶液は、残りの低温熱交換器部を通り低温再生器及び／又は高温再生器に導く構成としたことを特徴とする吸収冷凍機。
2. 前記低温熱交換器が、該熱交換器内の分岐点で独立した二つの熱交換器に分割されていることを特徴とする請求項１記載の吸収冷凍機。
3. 前記低温熱交換器で分岐されなかった残りの希溶液は、該低温熱交換器を通った後、さらに分岐されて、一部の希溶液を低温再生器に導き、残りのの希溶液を高温熱交換器の被加熱側を通して高温再生器に導き、該高温再生器からの加熱濃縮された濃溶液は、前記高温熱交換器の加熱側を通り低温再生器からの濃溶液と共に、前記低温熱交換器の加熱側に導くように溶液流路を構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の吸収冷凍機。
4. 前記低温熱交換器で分岐されなかった残りの希溶液は、該低温熱交換器を通った後、高温熱交換器の被加熱側を通して高温再生器に導き、該高温再生器からの加熱濃縮された濃溶液は、前記高温熱交換器の加熱側を通り低温再生器に導くと共に、前記低温再生器でさらに濃縮された濃溶液を低温熱交換器の被加熱側に導くように溶液流路を構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の吸収冷凍機。
5. 前記低温熱交換器で分岐されなかった残りの希溶液は、該低温熱交換器を通った後、低温再生器に導き、該低温再生器で濃縮された濃溶液の一部を、高温熱交換器の被加熱側を通して高温再生器に導き、該高温再生器からの加熱濃縮された濃溶液は、前記高温熱交換器の加熱側を通り低温再生器からの残りの濃溶液と共に、低温熱交換器の加熱側に導くように溶液流路を構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の吸収冷凍機。

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