JP3857955B2 - 吸収冷凍機 - Google Patents
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- Y02B30/62—Absorption based systems
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調などに使用される吸収冷凍機（吸収冷温水機を含む）に関するものであり、特に詳しくは吸収液を加熱して吸収液に吸収されている冷媒を蒸発分離する再生器として高温再生器、中温再生器、低温再生器の三つを備えた三重効用吸収冷凍機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
三重効用吸収冷凍機においては、中温再生器は高温再生器で吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気を熱源とし、低温再生器は中温再生器で吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気を熱源として、それぞれ吸収液を加熱して冷媒を蒸発分離している。
【０００３】
そして、中温再生器で吸収液を加熱して放熱した冷媒と、低温再生器で吸収液を加熱して放熱した冷媒は共に凝縮器に送られ、そこで冷却水により冷却され、すなわち冷媒の余熱はさらに凝縮器で冷却水に廃棄され、完全に凝縮して蒸発器に送られている。
【０００４】
しかし、吸収冷凍機のさらなる高効率化を図るためには、従来は凝縮器で冷却水に廃棄していた冷媒が保有する余熱をさらに回収する必要がある。
【０００５】
それを実現するため、例えば特開２００１−２２７８３８においては中温再生器で吸収液を加熱した冷媒と、低温再生器で吸収液を加熱した冷媒とが保有する熱を回収するためのドレン熱回収器を設置する考案が提案されている。
【０００６】
なお、臭化リチウム水溶液などの吸収液の比熱は冷媒である水の比熱よりかなり小さいため、冷媒が保有する熱を熱交換器により冷凍サイクル内に回収する（吸収器を吐出して高温再生器に至るまでの吸収液に熱を与えて吸収液の温度を上昇させる）ときは、冷媒の温度を極力下げることを検討した方が装置の効率を改善する上では効果が大きい。
【０００７】
また、サイクル内で最も温度が低いのは吸収器出口の吸収液であるため、冷媒の余熱を回収する場所としては吸収器吐出直後が好ましく、前記特開２００１−２２７８３８においてもそのような装置の構成例が提案されている。しかし、それらの配管には分岐・合流部が多く、実用化する際には吸収液や冷媒の流量の制御が困難になり易いと云った問題点があった。
【０００８】
また、中温再生器で吸収液を加熱した冷媒から熱を回収する中温ドレン熱回収器と、低温再生器で吸収液を加熱した冷媒から熱を回収する低温ドレン熱回収器とを直列に配置したときには、熱交換器の設計・製造が難しい。
【０００９】
すなわち、ドレン熱回収器の内側を流れる冷媒ドレンは実際には気液２相の混合流であることが多いため、ドレン合流部の実際の温度は設計値と異なる場合が多く（冷媒フラッシュがあると、熱量的には変化はなくても温度は低下する）、そのため熱交換する相手との温度差が計算値より縮小し、その後の熱交換量が減少すると云う問題点があり、熱交換器を設計し製造する上で困難を伴う。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、中温再生器で吸収液を加熱して放熱した冷媒と、低温再生器で吸収液を加熱して放熱した冷媒の余熱が効率良く回収でき、且つ、配管の分岐・合流が少なく、運転時の流量調節が容易な吸収冷凍機を提供する必要があり、それが解決すべき課題となっていた。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記従来技術の課題を解決するための具体的手段として、吸収液を加熱して吸収液に含まれる冷媒を蒸発分離し、冷媒が吸収できるように吸収液を濃縮再生する高温再生器、高温再生器で吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気を熱源として高温再生器と同様に動作する中温再生器、中温再生器で吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気を熱源として高温再生器・中温再生器と同様に動作する低温再生器を備えると共に、異なる温度の吸収液同士が熱交換する熱交換器として高温熱交換器、中温熱交換器、低温熱交換器を備えた三重効用吸収冷凍機において、前記低温熱交換器と直列に設けられ、低温再生器で吸収液を加熱して放熱した冷媒と吸収器を吐出して低温熱交換器に至る吸収液とが熱交換して低温再生器で放熱した冷媒の余熱を回収する低温ドレン熱回収器と、中温再生器で吸収液を加熱して放熱した冷媒と吸収器を吐出し、前記低温ドレン熱回収器及び低温熱交換器を迂回して中温熱交換器に至る吸収液とが熱交換して中温再生器で放熱した冷媒の余熱を回収する中温ドレン熱回収器とを設けるようにした吸収冷凍機を提供することにより、前記した従来技術の課題を解決するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の一実施形態を図１に基づいて詳細に説明する。
図中１は高温再生器、２は中温再生器、３は低温再生器、４は凝縮器、５は蒸発器、６は吸収器、７は低温熱交換器、８は中温熱交換器、９は高温熱交換器、１０は中温ドレン熱回収器、１１は低温ドレン熱回収器、１２、１３は吸収液ポンプ、１４は冷媒ポンプであり、それぞれ図示したように実線で示した吸収液管と破線で示した冷媒管とで接続され、冷媒とそれを吸収した吸収液とがそれぞれ循環可能に構成されている。
【００１３】
なお、高温再生器１には、器内の吸収液を加熱して吸収液に吸収されている冷媒を蒸発分離するための図示しない適宜の加熱手段が設置されている。また、蒸発器５には冷水管１５が通され、吸収器６と凝縮器４には冷却水管１６が直列に通されている。
【００１４】
したがって、上記構成になる吸収冷凍機においては、冷却水管１６に冷却水を流しながら吸収液ポンプ１２、１３および冷媒ポンプ１４を運転し、高温再生器１に設けた図示しない加熱手段により高温再生器１で吸収液を加熱沸騰させると、高温再生器１において吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気と、冷媒蒸気を分離して吸収液の濃度が高くなった吸収液とが得られる。
【００１５】
高温再生器１で生成された高温の冷媒蒸気は、中温再生器２に入り、高温再生器１で冷媒を蒸発分離して濃縮され、高温熱交換器９を経由して中温再生器２に入った吸収液を加熱して放熱凝縮し、中温ドレン熱回収器１０に入る。
【００１６】
中温再生器２で冷媒蒸気により加熱されて生成された冷媒蒸気は、低温再生器３に入り、中温再生器２で冷媒を蒸発分離して濃縮され、中温熱交換器８を経由して低温再生器３に入った吸収液を加熱して放熱凝縮し、低温ドレン熱回収器１１に入る。
【００１７】
また、低温再生器３で加熱されて中間吸収液から蒸発分離した冷媒は凝縮器４に入り、冷却水管１６内を流れる冷却水と熱交換して凝縮液化し、中温ドレン熱回収器１０、低温ドレン熱回収器１１を経由して流入する冷媒と一緒になって蒸発器５に入る。
【００１８】
蒸発器５の冷媒溜まりに溜まった冷媒液は、冷水管１５に接続された伝熱管１５Ａの上に冷媒ポンプ１４によって散布され、冷水管１５を介して供給される水と熱交換して蒸発し、伝熱管１５Ａの内部を流れる水を冷却する。
【００１９】
蒸発器５で蒸発した冷媒は吸収器６に入り、低温再生器３で加熱されて冷媒を蒸発分離し、吸収液の濃度が一層高まった吸収液、すなわち吸収液ポンプ１３により低温熱交換器７を経由して供給され、上方から散布される吸収液に吸収される。
【００２０】
そして、吸収器６で冷媒を吸収して吸収液濃度の薄くなった吸収液は吸収液ポンプ１２の運転により高温再生器１に戻される。
【００２１】
上記のように吸収冷凍機が運転されると、冷水管１５の内部を流れて蒸発器５に入った冷水は、蒸発器５内の伝熱管１５Ａにおいて冷媒の気化熱により冷却され、その冷却された冷水が冷水管１５を介して図示しない冷却負荷に循環供給できるので、冷房などの冷却運転が行える。
【００２２】
そして、本発明の吸収冷凍機においては、前記したように吸収器６で冷媒を吸収して吸収液濃度が低下した吸収液の一部は低温ドレン熱回収器１１、低温熱交換器７、中温熱交換器８、高温熱交換器９を経由して高温再生器１に戻され、残余の吸収液は中温ドレン熱回収器１０、中温熱交換器８、高温熱交換器９を経由して高温再生器１に戻される。
【００２３】
しかも、中温ドレン熱回収器１０には前記したように中温再生器２で吸収液を加熱して放熱した冷媒が供給され、低温ドレン熱回収器１１には低温再生器３で吸収液を加熱して放熱した冷媒が供給されるので、吸収器６を吐出して高温再生器１に流入する吸収液は効率良く、且つ、操作性に優れた状態で加熱される。
【００２４】
すなわち、中温再生器２で吸収液を加熱して放熱した冷媒と、低温再生器３で吸収液を加熱して放熱した冷媒は、冷凍サイクル内で温度が最も低い吸収器６吐出側の吸収液と熱交換するので、凝縮冷媒の温度が相当低くなっていても、冷媒の余熱は効率良く吸収液に回収され、高温再生器１に設ける加熱手段で消費する燃料費などが効果的に削減できる。
【００２５】
そして、中温ドレン熱回収器１０と低温ドレン熱回収器１１とは直列ではなく並列に配置されているので、各熱回収器内で冷媒が気液２相流となって流れても、その後は熱交換することなく凝縮器４に入って放熱・凝縮するだけであるので、熱制御上問題となることはない。
【００２６】
また、吸収器６から高温再生器１に搬送される吸収液は、低温熱交換器７に流入する前に低温ドレン熱回収器１１で既に加熱されて温度上昇しているため、この吸収液と低温熱交換器７で熱交換して放熱し、低温再生器３から吸収器６に搬送される吸収液を結晶ラインから遠ざけ、結晶化し難くすることもできる。
【００２７】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。
【００２８】
例えば、例えば吸収器６で冷媒を吸収して吸収液濃度が低下した吸収液は、中温再生器２または低温再生器３に供給した後、高温再生器１に供給するように構成しても良いし、複数の再生器にパレラルに供給するように構成することも可能である。
【００２９】
また、中温ドレン熱回収器１０の設置部位と低温ドレン熱回収器１１の設置部位とを交換することなども可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば中温再生器で吸収液を加熱して放熱した冷媒と、低温再生器で吸収液を加熱して放熱した冷媒の余熱を効率良く回収することができる吸収冷凍機の提供が可能となる。また、配管の分岐・合流が少なく、且つ、運転時の流量制御も容易な吸収冷凍機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 高温再生器
２ 中温再生器
３ 低温再生器
４ 凝縮器
５ 蒸発器
６ 吸収器
７ 低温熱交換器
８ 中温熱交換器
９ 高温熱交換器
１０ 中温ドレン熱回収器
１１ 低温ドレン熱回収器
１２〜１３ 吸収液ポンプ
１４ 冷媒ポンプ
１５ 冷水管
１６ 冷却水管
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調などに使用される吸収冷凍機（吸収冷温水機を含む）に関するものであり、特に詳しくは吸収液を加熱して吸収液に吸収されている冷媒を蒸発分離する再生器として高温再生器、中温再生器、低温再生器の三つを備えた三重効用吸収冷凍機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
三重効用吸収冷凍機においては、中温再生器は高温再生器で吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気を熱源とし、低温再生器は中温再生器で吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気を熱源として、それぞれ吸収液を加熱して冷媒を蒸発分離している。
【０００３】
そして、中温再生器で吸収液を加熱して放熱した冷媒と、低温再生器で吸収液を加熱して放熱した冷媒は共に凝縮器に送られ、そこで冷却水により冷却され、すなわち冷媒の余熱はさらに凝縮器で冷却水に廃棄され、完全に凝縮して蒸発器に送られている。
【０００４】
しかし、吸収冷凍機のさらなる高効率化を図るためには、従来は凝縮器で冷却水に廃棄していた冷媒が保有する余熱をさらに回収する必要がある。
【０００５】
それを実現するため、例えば特開２００１−２２７８３８においては中温再生器で吸収液を加熱した冷媒と、低温再生器で吸収液を加熱した冷媒とが保有する熱を回収するためのドレン熱回収器を設置する考案が提案されている。
【０００６】
なお、臭化リチウム水溶液などの吸収液の比熱は冷媒である水の比熱よりかなり小さいため、冷媒が保有する熱を熱交換器により冷凍サイクル内に回収する（吸収器を吐出して高温再生器に至るまでの吸収液に熱を与えて吸収液の温度を上昇させる）ときは、冷媒の温度を極力下げることを検討した方が装置の効率を改善する上では効果が大きい。
【０００７】
また、サイクル内で最も温度が低いのは吸収器出口の吸収液であるため、冷媒の余熱を回収する場所としては吸収器吐出直後が好ましく、前記特開２００１−２２７８３８においてもそのような装置の構成例が提案されている。しかし、それらの配管には分岐・合流部が多く、実用化する際には吸収液や冷媒の流量の制御が困難になり易いと云った問題点があった。
【０００８】
また、中温再生器で吸収液を加熱した冷媒から熱を回収する中温ドレン熱回収器と、低温再生器で吸収液を加熱した冷媒から熱を回収する低温ドレン熱回収器とを直列に配置したときには、熱交換器の設計・製造が難しい。
【０００９】
すなわち、ドレン熱回収器の内側を流れる冷媒ドレンは実際には気液２相の混合流であることが多いため、ドレン合流部の実際の温度は設計値と異なる場合が多く（冷媒フラッシュがあると、熱量的には変化はなくても温度は低下する）、そのため熱交換する相手との温度差が計算値より縮小し、その後の熱交換量が減少すると云う問題点があり、熱交換器を設計し製造する上で困難を伴う。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、中温再生器で吸収液を加熱して放熱した冷媒と、低温再生器で吸収液を加熱して放熱した冷媒の余熱が効率良く回収でき、且つ、配管の分岐・合流が少なく、運転時の流量調節が容易な吸収冷凍機を提供する必要があり、それが解決すべき課題となっていた。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記従来技術の課題を解決するための具体的手段として、吸収液を加熱して吸収液に含まれる冷媒を蒸発分離し、冷媒が吸収できるように吸収液を濃縮再生する高温再生器、高温再生器で吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気を熱源として高温再生器と同様に動作する中温再生器、中温再生器で吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気を熱源として高温再生器・中温再生器と同様に動作する低温再生器を備えると共に、異なる温度の吸収液同士が熱交換する熱交換器として高温熱交換器、中温熱交換器、低温熱交換器を備えた三重効用吸収冷凍機において、前記低温熱交換器と直列に設けられ、低温再生器で吸収液を加熱して放熱した冷媒と吸収器を吐出して低温熱交換器に至る吸収液とが熱交換して低温再生器で放熱した冷媒の余熱を回収する低温ドレン熱回収器と、中温再生器で吸収液を加熱して放熱した冷媒と吸収器を吐出し、前記低温ドレン熱回収器及び低温熱交換器を迂回して中温熱交換器に至る吸収液とが熱交換して中温再生器で放熱した冷媒の余熱を回収する中温ドレン熱回収器とを設けるようにした吸収冷凍機を提供することにより、前記した従来技術の課題を解決するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の一実施形態を図１に基づいて詳細に説明する。
図中１は高温再生器、２は中温再生器、３は低温再生器、４は凝縮器、５は蒸発器、６は吸収器、７は低温熱交換器、８は中温熱交換器、９は高温熱交換器、１０は中温ドレン熱回収器、１１は低温ドレン熱回収器、１２、１３は吸収液ポンプ、１４は冷媒ポンプであり、それぞれ図示したように実線で示した吸収液管と破線で示した冷媒管とで接続され、冷媒とそれを吸収した吸収液とがそれぞれ循環可能に構成されている。
【００１３】
なお、高温再生器１には、器内の吸収液を加熱して吸収液に吸収されている冷媒を蒸発分離するための図示しない適宜の加熱手段が設置されている。また、蒸発器５には冷水管１５が通され、吸収器６と凝縮器４には冷却水管１６が直列に通されている。
【００１４】
したがって、上記構成になる吸収冷凍機においては、冷却水管１６に冷却水を流しながら吸収液ポンプ１２、１３および冷媒ポンプ１４を運転し、高温再生器１に設けた図示しない加熱手段により高温再生器１で吸収液を加熱沸騰させると、高温再生器１において吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気と、冷媒蒸気を分離して吸収液の濃度が高くなった吸収液とが得られる。
【００１５】
高温再生器１で生成された高温の冷媒蒸気は、中温再生器２に入り、高温再生器１で冷媒を蒸発分離して濃縮され、高温熱交換器９を経由して中温再生器２に入った吸収液を加熱して放熱凝縮し、中温ドレン熱回収器１０に入る。
【００１６】
中温再生器２で冷媒蒸気により加熱されて生成された冷媒蒸気は、低温再生器３に入り、中温再生器２で冷媒を蒸発分離して濃縮され、中温熱交換器８を経由して低温再生器３に入った吸収液を加熱して放熱凝縮し、低温ドレン熱回収器１１に入る。
【００１７】
また、低温再生器３で加熱されて中間吸収液から蒸発分離した冷媒は凝縮器４に入り、冷却水管１６内を流れる冷却水と熱交換して凝縮液化し、中温ドレン熱回収器１０、低温ドレン熱回収器１１を経由して流入する冷媒と一緒になって蒸発器５に入る。
【００１８】
蒸発器５の冷媒溜まりに溜まった冷媒液は、冷水管１５に接続された伝熱管１５Ａの上に冷媒ポンプ１４によって散布され、冷水管１５を介して供給される水と熱交換して蒸発し、伝熱管１５Ａの内部を流れる水を冷却する。
【００１９】
蒸発器５で蒸発した冷媒は吸収器６に入り、低温再生器３で加熱されて冷媒を蒸発分離し、吸収液の濃度が一層高まった吸収液、すなわち吸収液ポンプ１３により低温熱交換器７を経由して供給され、上方から散布される吸収液に吸収される。
【００２０】
そして、吸収器６で冷媒を吸収して吸収液濃度の薄くなった吸収液は吸収液ポンプ１２の運転により高温再生器１に戻される。
【００２１】
上記のように吸収冷凍機が運転されると、冷水管１５の内部を流れて蒸発器５に入った冷水は、蒸発器５内の伝熱管１５Ａにおいて冷媒の気化熱により冷却され、その冷却された冷水が冷水管１５を介して図示しない冷却負荷に循環供給できるので、冷房などの冷却運転が行える。
【００２２】
そして、本発明の吸収冷凍機においては、前記したように吸収器６で冷媒を吸収して吸収液濃度が低下した吸収液の一部は低温ドレン熱回収器１１、低温熱交換器７、中温熱交換器８、高温熱交換器９を経由して高温再生器１に戻され、残余の吸収液は中温ドレン熱回収器１０、中温熱交換器８、高温熱交換器９を経由して高温再生器１に戻される。
【００２３】
しかも、中温ドレン熱回収器１０には前記したように中温再生器２で吸収液を加熱して放熱した冷媒が供給され、低温ドレン熱回収器１１には低温再生器３で吸収液を加熱して放熱した冷媒が供給されるので、吸収器６を吐出して高温再生器１に流入する吸収液は効率良く、且つ、操作性に優れた状態で加熱される。
【００２４】
すなわち、中温再生器２で吸収液を加熱して放熱した冷媒と、低温再生器３で吸収液を加熱して放熱した冷媒は、冷凍サイクル内で温度が最も低い吸収器６吐出側の吸収液と熱交換するので、凝縮冷媒の温度が相当低くなっていても、冷媒の余熱は効率良く吸収液に回収され、高温再生器１に設ける加熱手段で消費する燃料費などが効果的に削減できる。
【００２５】
そして、中温ドレン熱回収器１０と低温ドレン熱回収器１１とは直列ではなく並列に配置されているので、各熱回収器内で冷媒が気液２相流となって流れても、その後は熱交換することなく凝縮器４に入って放熱・凝縮するだけであるので、熱制御上問題となることはない。
【００２６】
また、吸収器６から高温再生器１に搬送される吸収液は、低温熱交換器７に流入する前に低温ドレン熱回収器１１で既に加熱されて温度上昇しているため、この吸収液と低温熱交換器７で熱交換して放熱し、低温再生器３から吸収器６に搬送される吸収液を結晶ラインから遠ざけ、結晶化し難くすることもできる。
【００２７】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。
【００２８】
例えば、例えば吸収器６で冷媒を吸収して吸収液濃度が低下した吸収液は、中温再生器２または低温再生器３に供給した後、高温再生器１に供給するように構成しても良いし、複数の再生器にパレラルに供給するように構成することも可能である。
【００２９】
また、中温ドレン熱回収器１０の設置部位と低温ドレン熱回収器１１の設置部位とを交換することなども可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば中温再生器で吸収液を加熱して放熱した冷媒と、低温再生器で吸収液を加熱して放熱した冷媒の余熱を効率良く回収することができる吸収冷凍機の提供が可能となる。また、配管の分岐・合流が少なく、且つ、運転時の流量制御も容易な吸収冷凍機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 高温再生器
２ 中温再生器
３ 低温再生器
４ 凝縮器
５ 蒸発器
６ 吸収器
７ 低温熱交換器
８ 中温熱交換器
９ 高温熱交換器
１０ 中温ドレン熱回収器
１１ 低温ドレン熱回収器
１２〜１３ 吸収液ポンプ
１４ 冷媒ポンプ
１５ 冷水管
１６ 冷却水管
Claims (1)
- 吸収液を加熱して吸収液に含まれる冷媒を蒸発分離し、冷媒が吸収できるように吸収液を濃縮再生する高温再生器、高温再生器で吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気を熱源として高温再生器と同様に動作する中温再生器、中温再生器で吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気を熱源として高温再生器・中温再生器と同様に動作する低温再生器を備えると共に、異なる温度の吸収液同士が熱交換する熱交換器として高温熱交換器、中温熱交換器、低温熱交換器を備えた三重効用吸収冷凍機において、前記低温熱交換器と直列に設けられ、低温再生器で吸収液を加熱して放熱した冷媒と吸収器を吐出して低温熱交換器に至る吸収液とが熱交換して低温再生器で放熱した冷媒の余熱を回収する低温ドレン熱回収器と、中温再生器で吸収液を加熱して放熱した冷媒と吸収器を吐出し、前記低温ドレン熱回収器及び低温熱交換器を迂回して中温熱交換器に至る吸収液とが熱交換して中温再生器で放熱した冷媒の余熱を回収する中温ドレン熱回収器と、を設けたことを特徴とする吸収冷凍機。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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2002
- 2002-05-29 JP JP2002156104A patent/JP3857955B2/ja not_active Expired - Fee Related
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