JP3948549B2 - 排ガス駆動吸収冷温水機 - Google Patents
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- Y02B30/62—Absorption based systems
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- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸収冷温水機に係り、特に、ガスタービン等の外部からの高温排ガスを有効利用して、利用効率を上げると共に、コンパクト化することができる排ガス駆動吸収冷温水機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、外部からの排熱を再生器の熱源とし、かつ低温レベルまで利用した吸収冷凍機の技術としては、特開昭５０−１１３８５９号公報及び特公昭６０−２５７１０号公報等が存在する。
しかし、これらの技術については、二重効用吸収冷凍機と単効用吸収冷凍機を別個に設置する上に、二重効用吸収冷凍機の高温再生器から単効用吸収冷凍機の再生器へ、吸収冷凍機の熱源となる高温水を直列に通水する構造となっているため、冷凍設備全体が大型かつ高価となる問題点を有し、また、燃焼排ガス等の高温流体を、先ず高温再生器熱源として利用し、温度低下した排ガスを補助再生器に導き該再生器の熱源としてしているが、二重効用をなす高温・低温再生器及び単効用をなす補助再生器のそれぞれに凝縮器を設けているため、冷媒配管の複雑化、冷却水搬送動力の増加、製品コストの増加等の問題が生じる。
【０００３】
また、吸収冷凍機では、吸収溶液を各再生器、吸収器間で循環させるためには、各機器の位置ヘッドを利用するか、各機器の圧力差を利用する等の方法がとられるが、位置ヘッドを利用する方法では、機器の配置（高さ）に制約を受けることになる。
殊に、高温再生器及び排熱回収再生器を満液式とした場合、液溜の上部に気液分離器を設ける必要があり、再生器の高さ寸法が大きくなる場合が多い。
吸収冷温水機本体をコンパクトにまとめるためには、吸収器、蒸発器、低温再生器、凝縮器からなる低温缶胴高さに、再生器の上面位置を合わせる必要がある。
一方、低温再生器からより高圧の高温再生器へ吸収溶液を導く方式のリバースフローでは、別途溶液搬送ポンプを設ける必要がある。
【０００４】
【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、サイクル内での構成機器の接続関係を改良して、装置全体をコンパクト化することが可能な排ガス駆動吸収冷温水機を提供することを課題とする。
【０００５】
【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、排熱回収再生器、高温再生器、凝縮器、蒸発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、高温排ガスを熱源とし、前記高温排ガスが、先ず高温再生器に導入され、次いで排熱回収再生器に導く排ガス通路を有する吸収冷温水機であって、前記溶液流路は、吸収器からの稀溶液を分岐して、高温再生器と排熱回収再生器とに導き、前記高温再生器に導かれた稀溶液は、前記高温排ガスで中間濃度まで加熱濃縮されて低温再生器に導かれ、前記低温再生器に導かれた中間濃度溶液は、前記高温再生器で発生する冷媒蒸気を熱源として加熱濃縮されると共に、前記排熱回収再生器に導かれた稀溶液は、前記高温再生器を通った排ガスで加熱濃縮される構成としたことを特徴とする吸収冷温水機としたものである。
【０００６】
前記吸収冷温水機において、低温再生器が、溶液を伝熱管群に散布する液膜式であり、前記高温再生器で発生した冷媒蒸気を低温再生器の伝熱管群部に導くことができ、前記高温再生器及び排熱回収再生器は、高温排ガスが通る排ガス通路が矩形断面を有し、該排ガス通路中に、排ガスの上流から下流に向かって垂直伝熱管群を備え、該垂直伝熱管群の上部に、垂直伝熱管群の開口部を覆うように気液分離室が、また、該垂直伝熱管群の下部に、垂直伝熱管群の開口部を覆うように溶液供給室が設けられることができ、また、前記高温再生器の高温排ガスの通る排ガス通路には、外部から供給する燃料を燃焼させる燃焼装置を設けることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を詳細に説明する。
本発明の吸収冷温水機は、構成機器は従来と同一であるが、サイクル内での構成機器の位置関係が異なる。
高温再生器で熱回収した後の排ガスから、更に熱回収を行う排熱回収再生器を設けることにより、冷温水機の能力向上を計ることができ、熱源（排ガス）を同一とする高温再生器と排熱回収再生器とを排ガス系で直列に接続するため、比容積の大きいため困難とされる排ガスのダクト引き廻しを回避でき、装置全体をコンパクト化することが可能となった。
吸収溶液配管の接続については、サイクルの圧力に従って素直に流れるフローを採用している。すなわち、吸収溶液を圧力の高い高温再生器から低温再生器に流し、さらに圧力の低い吸収器へと流して二重効用をなしている。
【０００８】
排熱回収再生器の熱源として利用できる排ガスを多くし、熱効率を上げるためには、排熱回収再生器出口の排ガス温度を下げる必要があるが、本発明では、排熱回収再生器に濃度の低い吸収液を導入することで溶液沸点を降下させている。これにより、排ガス出口温度の低下も図られ、排熱回収再生器において得られる排ガス熱量を増加させることができる。
排熱回収再生器で発生した冷媒蒸気は、より低圧な低温再生器の気相側に導かれ、低温再生器で発生した低圧冷媒蒸気と合流して、凝縮器に導かれ冷却水と熱交換して凝縮しており、凝縮器は一台でよい。
また、低温再生器の伝熱を向上させ、吸収溶液保有量を減らすため、液膜式を採用し、しかも、低温再生器における伝熱管群への吸収溶液スプレーに溶液ポンプのヘッドを利用できる。
【０００９】
以下に、本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の吸収冷温水機を示すフロー構成図である。
図１において、Ａは吸収器、Ｅは蒸発器、ＧＨは高温再生器、ＧＸは排熱回収再生器、ＧＬは低温再生器、Ｃは凝縮器、ＸＨは高温熱交換器、ＸＬは低温熱交換器、ＨＤは排ガスダンパー、ＳＰは吸収溶液ポンプ、ＲＰは冷媒ポンプ、ＨＧ、ＬＧは垂直伝熱管群、Ｈ１、Ｈ２は給湯用熱交換器、Ｖ１、Ｖ２は蒸気弁、１、２は冷媒蒸気通路、３、４は冷却水循環路、５は高温排ガス、６は冷温水循環路、７、８、９はスプレー管、１０は分岐点、１１〜１９は溶液管路、２０〜２５は冷媒管路である。
【００１０】
次に、図１におけるそれぞれの運転について説明すると、先ず、冷水製造運転では、冷媒を吸収した溶液は、吸収器Ａから吸収溶液ポンプＳＰにより低温熱交換器ＸＬの被加熱側を通り、分岐点１０から分岐され、一方はさらに高温熱交換器ＸＨの被加熱側を通り、管路１５から高温再生器ＧＨへと導かれる。
高温再生器ＧＨでは、溶液は、外部ガスタービン等からの排ガス５を熱源として加熱されて冷媒を蒸発して中間濃度まで濃縮され、中間濃度溶液は管路１７を通り、高温熱交換器ＸＨで熱交換され、管路１３から低温再生器ＧＬに導入される。
低温再生器ＧＬに導入された中間濃度溶液は、高温再生器ＧＨで発生した冷媒蒸気を熱源としてさらに加熱濃縮された後、管路１８から管路１９へ合流する。
【００１１】
分岐点１０で分岐された残りの溶液は、管路１４を通り、排熱回収再生器ＧＸへ導入され、高温再生器ＧＨからの排ガスにより加熱濃縮された後、管路１６を通り、管路１９で低温再生器ＧＬで濃縮された溶液と合流して、低温熱交換器ＸＬの加熱側を通り、吸収器Ａへ導入される。
一方、冷媒管路としては、高温再生器ＧＨで発生した冷媒蒸気は管路２０を通って低温再生器ＧＬの加熱側伝熱管群で凝縮した後、凝縮器Ｃへと導かれる。
排熱回収再生器ＧＸで発生した冷媒蒸気は管路２１を通って、低温再生器ＧＬで発生した冷媒蒸気と合流した後、蒸気通路１を通り凝縮器Ｃにおいて冷却水循環路４と熱交換して凝縮し、管路２２を通り、蒸発器Ｅへと導かれる。
蒸発器Ｅでは、冷水循環路６から潜熱を奪うことで冷水の取り出しが可能となる。
【００１２】
次に、温水製造運転について説明すると、温水製造運転時には、冷却水循環を停止させると共に蒸気弁Ｖ１及びＶ２を開として、高温再生器ＧＨ、低温再生器ＧＬ、排熱回収再生器ＧＸで発生する冷媒蒸気を蒸発器Ｅに導き、温水を取り出す。蒸発器Ｅで凝縮した冷媒液は、冷媒管路２４を通り吸収器Ａに導かれる。
また、本発明では、高温再生器と排熱回収再生器を一体化した排ガス熱回収缶（高温缶胴）と、吸収器、蒸発器、低温再生器、凝縮器からなる低温缶胴との２缶胴構成にコンパクトにまとめることができる。
さらに、冷凍能力が不足した場合には、高温再生器に備えられたバーナーに燃料を供給して追炊き運転を行うことができる。吸収冷温水機の運転停止中には、排ガス通路の高温再生器の入口側に設けた排ガスダンパーＨＤを切換えて、排ガスを外部に放出することができる。
【００１３】
【発明の効果】
本発明では、高温再生器と排熱回収再生器とを排ガス系で直列に接続すると共に、吸収溶液系も、高温再生器と排熱回収再生器とにそれぞれ分岐して導入することにより、排ガスのダクト引き廻しを回避でき、装置全体をコンパクト化することが可能となる排ガス駆動吸収冷温水機を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の吸収冷温水機の一例を示すフロー構成図。
【符号の説明】
Ａ：吸収器、ＧＬ：低温再生器、ＧＨ：高温再生器、ＧＸ：排熱回収再生器、Ｃ：凝縮器、Ｅ：蒸発器、ＸＬ：低温熱交換器、ＸＨ：高温熱交換器、ＨＤ：排ガスダンパー、ＳＰ：吸収溶液ポンプ、ＲＰ：冷媒ポンプ、ＨＧ、ＬＧ：垂直伝熱管群、Ｈ１、Ｈ２：給湯用熱交換器、Ｖ１、Ｖ２：蒸気弁、１、２：冷媒蒸気通路、３、４：冷却水循環路、５：高温排ガス、６：冷温水循環路、７、８、９：スプレー管、１０：分岐点、１１〜１９：溶液管路、２０〜２５：冷媒管路
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸収冷温水機に係り、特に、ガスタービン等の外部からの高温排ガスを有効利用して、利用効率を上げると共に、コンパクト化することができる排ガス駆動吸収冷温水機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、外部からの排熱を再生器の熱源とし、かつ低温レベルまで利用した吸収冷凍機の技術としては、特開昭５０−１１３８５９号公報及び特公昭６０−２５７１０号公報等が存在する。
しかし、これらの技術については、二重効用吸収冷凍機と単効用吸収冷凍機を別個に設置する上に、二重効用吸収冷凍機の高温再生器から単効用吸収冷凍機の再生器へ、吸収冷凍機の熱源となる高温水を直列に通水する構造となっているため、冷凍設備全体が大型かつ高価となる問題点を有し、また、燃焼排ガス等の高温流体を、先ず高温再生器熱源として利用し、温度低下した排ガスを補助再生器に導き該再生器の熱源としてしているが、二重効用をなす高温・低温再生器及び単効用をなす補助再生器のそれぞれに凝縮器を設けているため、冷媒配管の複雑化、冷却水搬送動力の増加、製品コストの増加等の問題が生じる。
【０００３】
また、吸収冷凍機では、吸収溶液を各再生器、吸収器間で循環させるためには、各機器の位置ヘッドを利用するか、各機器の圧力差を利用する等の方法がとられるが、位置ヘッドを利用する方法では、機器の配置（高さ）に制約を受けることになる。
殊に、高温再生器及び排熱回収再生器を満液式とした場合、液溜の上部に気液分離器を設ける必要があり、再生器の高さ寸法が大きくなる場合が多い。
吸収冷温水機本体をコンパクトにまとめるためには、吸収器、蒸発器、低温再生器、凝縮器からなる低温缶胴高さに、再生器の上面位置を合わせる必要がある。
一方、低温再生器からより高圧の高温再生器へ吸収溶液を導く方式のリバースフローでは、別途溶液搬送ポンプを設ける必要がある。
【０００４】
【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、サイクル内での構成機器の接続関係を改良して、装置全体をコンパクト化することが可能な排ガス駆動吸収冷温水機を提供することを課題とする。
【０００５】
【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、排熱回収再生器、高温再生器、凝縮器、蒸発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、高温排ガスを熱源とし、前記高温排ガスが、先ず高温再生器に導入され、次いで排熱回収再生器に導く排ガス通路を有する吸収冷温水機であって、前記溶液流路は、吸収器からの稀溶液を分岐して、高温再生器と排熱回収再生器とに導き、前記高温再生器に導かれた稀溶液は、前記高温排ガスで中間濃度まで加熱濃縮されて低温再生器に導かれ、前記低温再生器に導かれた中間濃度溶液は、前記高温再生器で発生する冷媒蒸気を熱源として加熱濃縮されると共に、前記排熱回収再生器に導かれた稀溶液は、前記高温再生器を通った排ガスで加熱濃縮される構成としたことを特徴とする吸収冷温水機としたものである。
【０００６】
前記吸収冷温水機において、低温再生器が、溶液を伝熱管群に散布する液膜式であり、前記高温再生器で発生した冷媒蒸気を低温再生器の伝熱管群部に導くことができ、前記高温再生器及び排熱回収再生器は、高温排ガスが通る排ガス通路が矩形断面を有し、該排ガス通路中に、排ガスの上流から下流に向かって垂直伝熱管群を備え、該垂直伝熱管群の上部に、垂直伝熱管群の開口部を覆うように気液分離室が、また、該垂直伝熱管群の下部に、垂直伝熱管群の開口部を覆うように溶液供給室が設けられることができ、また、前記高温再生器の高温排ガスの通る排ガス通路には、外部から供給する燃料を燃焼させる燃焼装置を設けることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を詳細に説明する。
本発明の吸収冷温水機は、構成機器は従来と同一であるが、サイクル内での構成機器の位置関係が異なる。
高温再生器で熱回収した後の排ガスから、更に熱回収を行う排熱回収再生器を設けることにより、冷温水機の能力向上を計ることができ、熱源（排ガス）を同一とする高温再生器と排熱回収再生器とを排ガス系で直列に接続するため、比容積の大きいため困難とされる排ガスのダクト引き廻しを回避でき、装置全体をコンパクト化することが可能となった。
吸収溶液配管の接続については、サイクルの圧力に従って素直に流れるフローを採用している。すなわち、吸収溶液を圧力の高い高温再生器から低温再生器に流し、さらに圧力の低い吸収器へと流して二重効用をなしている。
【０００８】
排熱回収再生器の熱源として利用できる排ガスを多くし、熱効率を上げるためには、排熱回収再生器出口の排ガス温度を下げる必要があるが、本発明では、排熱回収再生器に濃度の低い吸収液を導入することで溶液沸点を降下させている。これにより、排ガス出口温度の低下も図られ、排熱回収再生器において得られる排ガス熱量を増加させることができる。
排熱回収再生器で発生した冷媒蒸気は、より低圧な低温再生器の気相側に導かれ、低温再生器で発生した低圧冷媒蒸気と合流して、凝縮器に導かれ冷却水と熱交換して凝縮しており、凝縮器は一台でよい。
また、低温再生器の伝熱を向上させ、吸収溶液保有量を減らすため、液膜式を採用し、しかも、低温再生器における伝熱管群への吸収溶液スプレーに溶液ポンプのヘッドを利用できる。
【０００９】
以下に、本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の吸収冷温水機を示すフロー構成図である。
図１において、Ａは吸収器、Ｅは蒸発器、ＧＨは高温再生器、ＧＸは排熱回収再生器、ＧＬは低温再生器、Ｃは凝縮器、ＸＨは高温熱交換器、ＸＬは低温熱交換器、ＨＤは排ガスダンパー、ＳＰは吸収溶液ポンプ、ＲＰは冷媒ポンプ、ＨＧ、ＬＧは垂直伝熱管群、Ｈ１、Ｈ２は給湯用熱交換器、Ｖ１、Ｖ２は蒸気弁、１、２は冷媒蒸気通路、３、４は冷却水循環路、５は高温排ガス、６は冷温水循環路、７、８、９はスプレー管、１０は分岐点、１１〜１９は溶液管路、２０〜２５は冷媒管路である。
【００１０】
次に、図１におけるそれぞれの運転について説明すると、先ず、冷水製造運転では、冷媒を吸収した溶液は、吸収器Ａから吸収溶液ポンプＳＰにより低温熱交換器ＸＬの被加熱側を通り、分岐点１０から分岐され、一方はさらに高温熱交換器ＸＨの被加熱側を通り、管路１５から高温再生器ＧＨへと導かれる。
高温再生器ＧＨでは、溶液は、外部ガスタービン等からの排ガス５を熱源として加熱されて冷媒を蒸発して中間濃度まで濃縮され、中間濃度溶液は管路１７を通り、高温熱交換器ＸＨで熱交換され、管路１３から低温再生器ＧＬに導入される。
低温再生器ＧＬに導入された中間濃度溶液は、高温再生器ＧＨで発生した冷媒蒸気を熱源としてさらに加熱濃縮された後、管路１８から管路１９へ合流する。
【００１１】
分岐点１０で分岐された残りの溶液は、管路１４を通り、排熱回収再生器ＧＸへ導入され、高温再生器ＧＨからの排ガスにより加熱濃縮された後、管路１６を通り、管路１９で低温再生器ＧＬで濃縮された溶液と合流して、低温熱交換器ＸＬの加熱側を通り、吸収器Ａへ導入される。
一方、冷媒管路としては、高温再生器ＧＨで発生した冷媒蒸気は管路２０を通って低温再生器ＧＬの加熱側伝熱管群で凝縮した後、凝縮器Ｃへと導かれる。
排熱回収再生器ＧＸで発生した冷媒蒸気は管路２１を通って、低温再生器ＧＬで発生した冷媒蒸気と合流した後、蒸気通路１を通り凝縮器Ｃにおいて冷却水循環路４と熱交換して凝縮し、管路２２を通り、蒸発器Ｅへと導かれる。
蒸発器Ｅでは、冷水循環路６から潜熱を奪うことで冷水の取り出しが可能となる。
【００１２】
次に、温水製造運転について説明すると、温水製造運転時には、冷却水循環を停止させると共に蒸気弁Ｖ１及びＶ２を開として、高温再生器ＧＨ、低温再生器ＧＬ、排熱回収再生器ＧＸで発生する冷媒蒸気を蒸発器Ｅに導き、温水を取り出す。蒸発器Ｅで凝縮した冷媒液は、冷媒管路２４を通り吸収器Ａに導かれる。
また、本発明では、高温再生器と排熱回収再生器を一体化した排ガス熱回収缶（高温缶胴）と、吸収器、蒸発器、低温再生器、凝縮器からなる低温缶胴との２缶胴構成にコンパクトにまとめることができる。
さらに、冷凍能力が不足した場合には、高温再生器に備えられたバーナーに燃料を供給して追炊き運転を行うことができる。吸収冷温水機の運転停止中には、排ガス通路の高温再生器の入口側に設けた排ガスダンパーＨＤを切換えて、排ガスを外部に放出することができる。
【００１３】
【発明の効果】
本発明では、高温再生器と排熱回収再生器とを排ガス系で直列に接続すると共に、吸収溶液系も、高温再生器と排熱回収再生器とにそれぞれ分岐して導入することにより、排ガスのダクト引き廻しを回避でき、装置全体をコンパクト化することが可能となる排ガス駆動吸収冷温水機を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の吸収冷温水機の一例を示すフロー構成図。
【符号の説明】
Ａ：吸収器、ＧＬ：低温再生器、ＧＨ：高温再生器、ＧＸ：排熱回収再生器、Ｃ：凝縮器、Ｅ：蒸発器、ＸＬ：低温熱交換器、ＸＨ：高温熱交換器、ＨＤ：排ガスダンパー、ＳＰ：吸収溶液ポンプ、ＲＰ：冷媒ポンプ、ＨＧ、ＬＧ：垂直伝熱管群、Ｈ１、Ｈ２：給湯用熱交換器、Ｖ１、Ｖ２：蒸気弁、１、２：冷媒蒸気通路、３、４：冷却水循環路、５：高温排ガス、６：冷温水循環路、７、８、９：スプレー管、１０：分岐点、１１〜１９：溶液管路、２０〜２５：冷媒管路
Claims (4)
- 吸収器、低温再生器、排熱回収再生器、高温再生器、凝縮器、蒸発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、高温排ガスを熱源とし、前記高温排ガスが、先ず高温再生器に導入され、次いで排熱回収再生器に導く排ガス通路を有する吸収冷温水機であって、前記溶液流路は、吸収器からの稀溶液を分岐して、高温再生器と排熱回収再生器とに導き、前記高温再生器に導かれた稀溶液は、前記高温排ガスで中間濃度まで加熱濃縮されて低温再生器に導かれ、前記低温再生器に導かれた中間濃度溶液は、前記高温再生器で発生する冷媒蒸気を熱源として加熱濃縮されると共に、前記排熱回収再生器に導かれた稀溶液は、前記高温再生器を通った排ガスで加熱濃縮される構成としたことを特徴とする吸収冷温水機。
- 前記低温再生器が、溶液を伝熱管群に散布する液膜式であり、前記高温再生器で発生した冷媒蒸気を低温再生器の伝熱管群部に導くことを特徴とする請求項１記載の吸収冷温水機。
- 前記高温再生器及び排熱回収再生器は、高温排ガスが通る排ガス通路が矩形断面を有し、該排ガス通路中に、排ガスの上流から下流に向かって垂直伝熱管群を備え、該垂直伝熱管群の上部に、垂直伝熱管群の開口部を覆うように気液分離室が、また、該垂直伝熱管群の下部に、垂直伝熱管群の開口部を覆うように溶液供給室が設けられることを特徴とする請求項１又は２記載の吸収冷温水機。
- 前記高温再生器の高温排ガスが通る排ガス通路には、外部から供給する燃料を燃焼させる燃焼装置を設けること特徴とする請求項１、２又は３記載の吸収冷温水機。
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| EP02015252A EP1275915B1 (en) | 2001-07-09 | 2002-07-09 | Absorption cold or hot water generating machine |
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2001
- 2001-09-07 JP JP2001271908A patent/JP3948549B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JP2003083632A (ja) | 2003-03-19 |
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