JP4008366B2 - 吸収式冷温水機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、凝縮器における抽気の性能を改善した吸収式冷温水機、詳しくは、吸収器、低温再生器、高温再生器、蒸発器、凝縮器、溶液熱交換器などを有し、二重効用の効果を有する二重効用形吸収式冷温水機、又は吸収器、低温再生器、中温再生器、高温再生器、蒸発器、凝縮器、溶液熱交換器などを有し、三重効用の効果を有する三重効用形吸収式冷温水機などの多重効用吸収式冷温水機において、凝縮器へ流す冷却水の量と伝熱管配置を有効に組み合わせることにより、既存の吸収冷温水機運転中の抽気性能を改善し、凝縮器、再生器の圧力を下げ、通常の凝縮器、再生器より性能が上がり、容易に高性能化、コンパクト化を達成することができる多重効用形の吸収式冷温水機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、蒸気式二重効用形吸収式冷温水機として、図９に例示したようなものが知られている（図９は一例として、冷水を得る場合を示している）。この吸収式冷温水機は、吸収液（例えば、臭化リチウム水溶液）が吸収器ａから低温再生器ｃを経て高温再生器ｅに流されるというリバースサイクルを構成している。この吸収式冷温水機における吸収サイクルを説明すると、まず、吸収器ａで多量の冷媒蒸気を吸収して濃度が薄められた吸収液（稀吸収液）が吸収器ａから低温熱交換器ｂに送給され、この低温熱交換器ｂにより加熱された後に低温再生器ｃに送給される。前記稀吸収液は、この低温再生器ｃにおいて低温再生され、吸収している冷媒の一部を放出し濃度がその分高くなって中間濃度の吸収液（中間吸収液）となる。次に、この中間吸収液は、低温再生器ｃから高温熱交換器ｄに送給され、この高温熱交換器ｄにより加熱された後に高温再生器ｅに送給される。
【０００３】
前記中間吸収液は、この高温再生器ｅにおいて高温再生され、吸収している冷媒（例えば、水蒸気）の一部を放出し濃度がさらに高くなって高濃度の吸収液（濃吸収液）となる。そして、この濃吸収液が前記高温熱交換器ｄの加熱側に前記中間吸収液を加熱する加熱源として戻され、さらに、低温熱交換器ｂの加熱側に前記稀吸収液を加熱する加熱源として戻された後、前記吸収器ａに帰還する。この帰還した濃吸収液は吸収器ａにおいて伝熱管上に散布され、冷却水により冷却されながら再び冷媒蒸気を吸収して前記稀吸収液となる。
【０００４】
このような蒸気式二重効用形吸収式冷温水機においては、前記高温再生器ｅには蒸気ボイラｆから高温の蒸気（スチーム）が加熱源として供給されるようになっており、この蒸気により中間吸収液が加熱されて吸収していた冷媒が放出され、この放出された冷媒蒸気は、低温再生器ｃにこの低温再生器ｃでの加熱源として利用された後、凝縮器ｇに戻されて凝縮する。凝縮器ｇからの冷媒液（例えば、水）は蒸発器ｈに入り、この凝縮した冷媒液が冷媒ポンプにより蒸発器ｈの伝熱管（水が流通している）に散布され蒸発潜熱により冷却されて冷水が得られる。
また、低温再生器ｃからの吸収液配管ｉと、高温熱交換器ｄと低温熱交換器ｂとの間の加熱側の吸収液配管ｊとを接続するバイパス管ｋが設けられ、低温再生器ｃを出て高温再生器ｅへ供給される中間濃縮吸収液の一部を、吸収器ａへ戻る濃吸収液配管にバイパスさせるように構成されている。
【０００５】
ボイラは通常、単独で運転する場合の制御は、外部の負荷変化によって変化するボイラ出口部の蒸気圧力変化を検出して、蒸気圧力が定められた圧力範囲内に入るように燃焼量を制御している。また、運転中はボイラ内の保有水が定められた水位の範囲内に入るよう給水ポンプを発停制御して水位を制御している。
一方、図９に示すような従来の吸収式冷温水機においては、外部の負荷変化によって変化する冷温水機出口部又は入口部の冷水温度変化を検出して、冷温水機出口部又は入口部の温度が定められた温度になるよう、供給される熱源の量を制御している。
【０００６】
上記のボイラと吸収式冷温水機については、インターロックを組んで連動運転をするなどの運転システムがあるが、制御はそれぞれ独立しているのが通常の運転システムである。ボイラは内部圧力が大気圧を越える圧力容器に該当し、吸収式冷温水機は内部圧力が大気圧力以下の真空容器に該当する。このため、従来は両者を一体にして運転、制御することなどは無理なこととしてあきらめられていた。しかし、環境問題などから、さらに省エネルギーとなる冷温水機の開発が求られている。
吸収式冷温水機は、内部を循環し熱エネルギーの交換をする媒体として、例えば臭化リチウム水溶液を保有している。一般的には吸収液と呼ばれ、冷媒となる水を吸収、蒸発させることによって冷房効果を発揮するよう構成されている。
【０００７】
図９に示すような、蒸気ボイラｆを組み合わせた従来の蒸気式二重効用吸収式冷温水機においては、以下のような不都合がある。
蒸気ボイラｆはそれ自体が大型であり吸収式冷温水機全体の大型化を招くことになる。しかも、その蒸気ボイラｆを運転させるには吸収式冷温水機の系とは別の系の給水、加熱後の蒸気ドレンの回収、および薬品の注入等が必要になるなど省エネルギーの要請に反する上に、それらのための付随設備が必要になり装置の大型化を助長している。しかるに、前記蒸気ボイラｆが吸収式冷温水機に対し貢献するのは単に加熱源を供給するという役割をのみ果たすに止まっており、蒸気ボイラｆでの燃焼のための燃料消費に見合う効果を充分に得ているとは言い難い。その上、法規制上も、取り扱い者として所定の有資格者や検査等が必要になるという煩わしさを伴うものとなる。
【０００８】
吸収式冷温水機とボイラを一体化して安定した運転を行うためには、ボイラとして必要な安全装置と、吸収式冷温水機として必要な、例えば、冷水温度制御装置を結合させ、安定して安全な運転が継続できるようにする必要がある。
吸収式冷温水機とボイラを一体化して運転を行う場合には、蒸気の圧力制御はあまり重要な条件にはならない。それよりも、吸収式冷温水機として求められている冷水温度を安定して供給することが重要になり、例えば、冷水温度が安定して供給できるよう加熱源のコントロールを十分に行うことが重要になる。
一方、ボイラでは吸収式冷温水機が負荷変化などにより冷水温度が変化し加熱源の量をコントロールする信号が出て、蒸気圧力が変動したり、内部保有水の水位が急激に変動しても連続して運転ができるように制御されなくてはならない。
【０００９】
そこで、吸収式冷温水機の冷水温度制御とボイラの燃焼量制御を一対の制御とすると、別にボイラの蒸気圧変化、水位変化を検出して、吸収式冷温水機に装備されている吸収液ポンプの回転数を制御して吸収液の循環量を制御する制御システムを構築して、ボイラの運転中の影響を少なくする制御を行うことにより、吸収式冷温水機とボイラを一体化しても、ボイラの安定して安全な燃焼コントロールと吸収式冷温水機としての安定した冷水温度制御が可能になる。
そのための制御として、蒸気温度もしくは圧力検出による吸収液ポンプの回転数制御、又は運転液面検出による吸収液ポンプの回転数制御が重要な要件になる。
しかし、その際にもボイラとして要求される安全弁、低水位燃焼遮断装置、給水装置は装備しておかなければならない。
【００１０】
本出願人は、貫流方式ボイラ又は貫流方式ボイラと同等の構造を持つ高温再生器、中温再生器、低温再生器、凝縮器、吸収器、蒸発器、熱交換器類、溶液ポンプ、冷媒ポンプ及び排ガス熱交換器を有する三重効用形吸収式冷温水機を開発しているが、この三重効用形吸収式冷温水機において、液面検出器が正常に作動しないと高温再生器の空缶運転などによる重大な事故を引き起こす恐れがある。
その為には、液面検出器が正常に作動していることを容易に監視、チェックできることが重要になり、監視、チェックが容易に行える機能が運転制御装置に備えられていなければならない。
通常、吸収式冷温水機の起動時は内部の圧力バランスが取れていないために吸収液の循環量は安定せず、高温再生器には多量の吸収液が供給される。そのため、吸収式冷温水機を起動すると吸収液の液面は、必ず通常の運転中液面より高くなる。
【００１１】
貫流タイプのボイラを高温再生器として、このボイラと吸収式冷温水機とを一体化し、ボイラ側でこれらの装置に異常が生じた場合には、ボイラの燃焼遮断と連動して吸収冷凍機も安全停止する制御回路を組み込むようにした連続運転の可能な省エネルギー形の安全確認機能を有する吸収式冷温水機を開発し、既に特許出願している。
【００１２】
従来の吸収式冷温水機では、胴内に溜まる不凝縮ガスを外部へ放出するために、吸収器内部や凝縮器内部などの不凝縮ガスが溜まり易い部位に、抽気用の抽気管を挿入して、外部に設けた抽気装置により抽気管端から集めた不凝縮ガスを外部へ放出している。
一方、冷却水は吸収器で吸収液を冷やし、そのあと凝縮器で冷媒蒸気を冷やすように流れるのが一般的であるが、その他に、冷却水を吸収器から凝縮器へ流し、その後また、吸収器へ流すフローのものや、冷却水を凝縮器へ最初に流し、そのあと、吸収器へ流すフローのものなどが提案されている。
また、凝縮器の水室を２つに仕切り、冷却水の流動する伝熱管群を２パスに区画して、凝縮器伝熱管内の流速を上げるフローなどの例もある。
しかし、凝縮器自体を高性能化、小形化するために、冷却水のフローと抽気する位置を最適化し、冷却水流量を調整するような発明はなく、吸収器で抽気する方法、構造などの発明に主体が置かれていた。
【００１３】
従来、吸収式冷凍機として、蒸発器、吸収器、凝縮器、高温再生器、低温再生器、高温溶液熱交換器、低温溶液熱交換器、溶液ポンプ、冷媒ポンプ及びこれらを作動的に結合する配管系を含む吸収式冷凍機において、前記吸収器の複数パスを適切ないくつかのパスで上段、中段及び下段に三分割して、冷却水をまず前記吸収器の下段パスに通水させ、次に冷却水を分岐させて前記吸収器の中段パスと前記凝縮器に並行して通水させ、その後、再び冷却水を合流させ前記吸収器の上段パスに通水させる流路を備えた構成のものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１４】
また、蒸発器、吸収器、凝縮器、低温再生器、高温再生器、熱交換器、溶液ポンプ、冷媒ポンプを含む二重効用吸収式冷凍機において、冷却水をまず前記吸収器の前段パスに入れ、次に、前記凝縮器に入れ、最後に再び前記吸収器の後段パスに入れた構成の吸収式冷凍機も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１５】
【特許文献１】
特開平１０−９７０５号公報（第２頁、図１）
【特許文献２】
特開平５−３４０３４号公報（第２頁、図１）
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、凝縮器の抽気を良くし性能を改善するようにした吸収式冷温水機が、従来提案されているが、凝縮器に流す冷却水側水室を仕切り２パス化し、かつ、吸収器から流入する冷却水量を調整して凝縮器伝熱管内に過剰な冷却水が流れ込まないように、冷却水をバイパスさせて吸収器に戻すための調整弁とバイパス配管を有し、凝縮器の抽気性能を良くして性能を上げるようにした例はなく、今後、吸収式冷温水機の小形化、高性能化に必要な技術となる。
【００１７】
凝縮器では、伝熱管の外部で凝縮して冷媒ドレンとなる冷媒蒸気と、管内部を流れる冷却水により熱交換が行われる。通常、吸収式冷温水機では、凝縮器入口の冷媒蒸気温度は３５〜４５℃程度で、冷却水温度は２７〜３２℃程度の範囲で運転するように計画されている。
【００１８】
本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、本発明の目的は、従来から吸収式冷温水機の運転条件として広く知られ利用されている温度条件はあまり変えずに、冷却水水室内仕切パスの組合せと不凝縮ガスを抽気する抽気管端の位置を効果的に組み合わせ、凝縮器に流入する冷却水流量を調整して、吸収式冷温水機の構造、寸法を大きく変えることなく性能を改善するようにした吸収式冷温水機を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の吸収式冷温水機は、吸収器の伝熱管部両端の水室を仕切板で仕切って１パス目管群と２パス目管群とに区画し、かつ、凝縮器の伝熱管部一端の水室を仕切板で仕切って１パス目管群と２パス目管群とに区画し、凝縮器の伝熱管部他端の水室は、冷却水が１パス目管群から２パス目管群に反転して流れるように構成して、吸収器水室の仕切板で仕切った吸収器管群の１パス目管群に冷却水を流し、吸収液を冷却しこの１パス目管群反対側から出た冷却水を、凝縮器水室の仕切板で仕切った凝縮器管群の１パス目管群に流し、凝縮器反対側水室から反転して水室内の２パス目管群内を冷却水が流れるよう配置し、さらに、凝縮器を出た冷却水を、吸収器水室の仕切板で仕切った初めに冷却水が流れた水室と接する水室の吸収器管群の２パス目管群に流し、吸収液を冷却し管群反対側に出て冷却を完了する冷却水フローを有するようにした低温再生器、高温再生器を持つ二重効用形吸収式冷温水機、又は低温再生器、中温再生器、高温再生器を持つ三重効用形吸収式冷温水機であって、凝縮器の１パス目管群の伝熱管の間に抽気管を挿入し、冷媒蒸気と一緒に流入し凝縮器に滞留する不凝縮ガスを抽気して凝縮器の圧力を下げ、凝縮器の性能を上げるようにしたことを特徴としている。
【００２０】
この吸収式冷温水機において、抽気管の上端に板状体が設けられ、この板状体の下側に抽気孔が設けられた構成、又は、抽気管の先端が押しつぶされており、この先端部の下側に抽気孔が設けられた構成とすることが好ましい。
また、凝縮器に流過させる冷却水量を調整するための冷却水量調整手段を設けて、凝縮器伝熱管群内を流れる冷却水の流速を調整するようにして、凝縮器伝熱管群内に過大な冷却水が流れることによる伝熱管内面の損傷を防止するように構成されている。
この場合、一例として、凝縮器に流過させる冷却水量を調整するための冷却水量調整手段が、冷却水の一部をバイパスさせるバイパス配管と、このバイパス配管に設けられた冷却水調整弁とからなり、凝縮器管群内を流れる冷却水の流速を調整し、バイパスした冷却水と、凝縮器を出た後の冷却水とを合流させて吸収器に流すようにした構成とすることができる。
なお、冷却水調整弁の替わりに固定式オリフィスを用いることも可能である。また、抽気管及び抽気管の上端部の板状体の材質として鋼材が用いられる。この場合、鋼材としてステンレススチールを用いることが好ましい。
【００２１】
また、凝縮器の１パス目管群の伝熱管の間に挿入する抽気管の管端を、伝熱管管群一番下の段の伝熱管中心より上側になるように配置し、かつ、管群の中心より下側になるように配置した構成とすることが好ましい。また、凝縮器管群の伝熱管を千鳥状配置にすることが好ましい。
また、凝縮器から不凝縮ガスを抽気する抽気管の一端を吸収器に接続し、凝縮器から抽気した不凝縮ガスを吸収器に集めるように構成することがある。さらに、凝縮器から不凝縮ガスを抽気する抽気管の一端を吸収器に接続し、凝縮器から抽気した不凝縮ガスを吸収器に集め、吸収器から胴外へ不凝縮ガスを抽気する抽気配管と抽気装置を装備した構成とすることがある。
【００２２】
また、凝縮器管群の伝熱管をコルゲート加工管とすることが好ましい。また、収器管群の１パス目の伝熱管配置を格子状配置とし、２パス目の伝熱管配置を千鳥状配置とした構成とすることが好ましい。さらに、吸収器管群の１パス目の伝熱管をフィン高さ０．３〜０．５mmの高性能管とし、２パス目の伝熱管を平管又はフィン高さが０．１〜０．３mmの高性能管とした構成とすることが好ましい。
【００２３】
上記のように構成された吸収式冷温水機において、凝縮器伝熱管の管外から散布された冷媒蒸気は、冷却水で冷却され凝縮し液化して上部から下部へ流下して行く。伝熱管内を流れる冷却水は、冷媒蒸気から熱を奪い、入口から出口へ流れて行くにしたがって温度が上昇していく。その結果、冷却水温度が低い入口側の方が、温度が高い出口側より若干ではあるが圧力が低く、冷媒蒸気、不凝縮ガスが流動（移動）し流入しやすくなる。
そこで、凝縮器の性能改善を目的として凝縮器の管群を２つに分け、管内を流れる冷却水を２パス化して冷却水入口側管群の伝熱管の間に抽気管を挿入し、抽気管端から不凝縮ガスを抽気するようにする。同時に、凝縮器伝熱管内を流れる冷却水は２パス化することにより管内流速が伝熱管の使用限界を超える恐れが生じるため、吸収器からの冷却水の一部をバイパスして流量を調整し、凝縮器伝熱管内の流速は設定流速（例えば、伝熱管が銅管であれば２m ／s ）を超えないように調整する。バイパスされた冷却水は、凝縮器を出た冷却水と合流して吸収器伝熱管群（水室で入口と仕切られた反対側）に流し、管外を流下する吸収液を冷却する。
【００２４】
冷却水は、通常、吸収器で吸収液を冷却した後、凝縮器で冷媒を冷却し、胴外冷却塔へ戻り冷却されて、再び吸収器で吸収液を冷却するフローとなっているが、本発明では、冷却水は吸収器で吸収液の比較的濃度の低い液を先に冷却し、その後、凝縮器で冷媒蒸気を冷却し、次に再び吸収器に戻し、吸収器で比較的濃度の高い吸収液を冷却して胴外冷却塔へ戻すフローとしている。そのため、凝縮器に流れる冷却水は、通常のフローより温度が低くなり、冷却水と熱交換する凝縮器の圧力が下がるので、凝縮器内に拡散している不凝縮ガスを集めて抽気することがより容易になる。
【００２５】
凝縮器の圧力が下がり、抽気の効果が上がることから、さらなる凝縮器の性能改善につながり、その結果、凝縮器の上流側にある低温再生器、高温再生器の圧力を下げる効果も生じる。凝縮器、再生器を含めた吸収式冷温水機の上流側の圧力を下げることは、運転サイクルの吸収液循環温度を下げることになり、その結果、吸収液を加熱する熱源エネルギーの削減及び熱交換する各部位の伝熱面積の削減につながることになる。
これらのことから、本発明による吸収式冷温水機の改善は、省エネルギー及び小形化（省資源）に効果がある改善と言える。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施することができるものである。図１は、本発明の実施の第１形態による吸収式冷温水機における凝縮器及び吸収器まわりの概念説明図で、凝縮器へ流す冷却水と、不凝縮ガスを抽気する抽気管端の位置関係を示し、かつ、凝縮器において冷却水が横から横に流れ、冷媒蒸気が冷却水と逆の横から横へ流れる場合を示し、図２は凝縮器伝熱管群の間に抽気管を挿入した様子を示す概念図である。図１、図２において、１０は凝縮器、１２は凝縮器１パス目水室、１４は凝縮器２パス目水室、１６、１８は凝縮器伝熱管、２０は吸収器、２２は吸収器１パス目水室、２４は吸収器２パス目水室、２６、２８は吸収器伝熱管、３０は吸収液ポンプ、３２は不凝縮ガスが流入する抽気管、３４は抽気管上端部の板状体、３６はこの板状体の下側に設けられた抽気孔、３８は冷却水バイパス配管、４０はこのバイパス配管に設けられた冷却水流量調整弁である。
【００２７】
図１、図２において、冷媒蒸気が流入する凝縮器１０の横から右横又は左横へ冷媒蒸気が流れ、不凝縮ガスも同様に流れる。冷媒蒸気と反対の横側から先に、伝熱管１６内に冷却水を流し入口側の低い冷却水温度で冷媒蒸気を冷却して冷媒蒸気を凝縮させ、凝縮器の冷却水入口側の方が出口側より若干圧力が低くなるようにして、冷媒蒸気が凝縮器１０の入口部から出口部へ流れ易いようにしている。同時に不凝縮ガスも圧力の低い所（入口部）へ流れ込む。
このようにして集めた不凝縮ガスは、不凝縮ガスが集まる伝熱管１６群の間に挿入した不凝縮ガスを抽気する抽気装置の抽気管３２端（上端）から効率よく凝縮器１０の外へ抽気される。
【００２８】
図３は抽気管の他の例を示している。図３における抽気管３２は、先端を押しつぶした（又は叩きつぶした）もので、板状体を設けない構成である。押しつぶされた先端部３５の下側に抽気孔３６が設けられている。
【００２９】
図４は、図１に示す構成の変形例を示すもので、凝縮器において冷却水が下から上に流れ冷媒蒸気が上から下へ流れる場合の例を示す概念説明図である。
図４において、冷媒蒸気が流入する凝縮器１０の上流側から下流側へ冷媒蒸気が流れ込み、不凝縮ガスも下流側に流れる。下流側から先に、伝熱管１６内に冷却水を流し入口側の低い冷却水温度で冷媒蒸気を冷却して冷媒蒸気を凝縮させ、凝縮器の下部の方が上部より若干圧力が低くなるようにして冷媒蒸気が凝縮器１０の上部から下部へ流れやすいようにしている。同時に不凝縮ガスも上部から下部の圧力の低い所（入口部）へ流れ込む。
このようにして集めた不凝縮ガスは、不凝縮ガスが集まる下部伝熱管１６群の間に挿入した不凝縮ガスを抽気する抽気装置の抽気管３２端（上端）から効率よく凝縮器１０の外へ抽気される。
【００３０】
図５は、一例として、図４に示す吸収器及び凝縮器における水室、伝熱管配置、並びに冷却水流動を示す斜視説明図である。
図５において、吸収器２０の伝熱管部両端の水室４２、４４を仕切板４６、４８で仕切って１パス目伝熱管管群５０と２パス目伝熱管管群５２とに区画し、かつ、凝縮器１０の伝熱管部一端（図５では右側）の水室５４を仕切板５６で仕切って１パス目伝熱管管群５８と２パス目伝熱管管群６０とに区画し、凝縮器１０の伝熱管部他端（図５では左側）の水室６２は、冷却水が１パス目伝熱管管群５８から２パス目伝熱管管群６０に反転して流れるように、仕切板を設けることなく構成されている。６４は冷却水入口、６６は冷却水出口である。
【００３１】
このように構成された吸収器２０及び凝縮器１０において、吸収器水室４４の仕切板４８で仕切った吸収器管群の１パス目伝熱管管群５０に冷却水を流し、吸収液を冷却しこの１パス目伝熱管管群５０反対側から出た冷却水を、凝縮器水室５４の仕切板５６で仕切った凝縮器管群の１パス目伝熱管管群５８に流し、凝縮器反対側水室６２から反転して水室内の２パス目伝熱管管群６０内を冷却水が流れるよう配置し、さらに、凝縮器を出た冷却水を、吸収器水室４２の仕切板４６で仕切った初めに冷却水が流れた１パス目水室２２と接する２パス目水室２４の吸収器管群の２パス目伝熱管管群５２に流し、吸収液を冷却し管群反対側に出て冷却を完了する。
このような冷却水フローを有するようにした低温再生器、高温再生器を持つ二重効用形吸収式冷温水機、又は低温再生器、中温再生器、高温再生器を持つ三重効用形吸収式冷温水機において、凝縮器の１パス目伝熱管管群５８の伝熱管１６の間に抽気管３２が挿入され、冷媒蒸気とともに流入し凝縮器１０に滞留する不凝縮ガスを、この抽気管上端部の抽気孔３６より抽気管３２内に抽気して凝縮器１０内の圧力を下げ、凝縮器１０の性能を上げるように構成されている。抽気管３２の上端には、冷媒ドレンが入らないように板状体３４が設けられている。抽気管３２としては鋼管が用いられ、板状体３４としては鋼板が用いられる。とくに、鋼管、鋼板の材質としてステンレススチールを用いることが、腐食防止の見地などから好ましい。
【００３２】
また、凝縮器１０に流過させる冷却水量を調整するための冷却水量調整手段を設けて、凝縮器伝熱管群内を流れる冷却水の流速を調整するようにして、凝縮器伝熱管群内に過大な冷却水が流れることによる伝熱管内面の損傷を防止するように構成されている。冷却水量調整手段は、一例として、吸収器の１パス目水室２２から出た冷却水の一部を吸収器の２パス目水室２４にバイパスさせるバイパス配管３８と、このバイパス配管３８に設けられた冷却水調整弁４０とからなり、凝縮器管群内を流れる冷却水の流速を調整し、バイパスした冷却水と、凝縮器の２パス目水室１４を出た後の冷却水とを合流させて吸収器の２パス目水室２４に流すように構成されている。なお、冷却水調整弁の替わりに固定式オリフィスなどを用いることも可能である。
【００３３】
図６は、一例として、図１に示す凝縮器における伝熱管配置と抽気管挿入状態を示す側断面図、図７は図６に示す凝縮器の横断面図である。６８は蓋板、７０は管板、７２は仕切板である。この仕切板７２は、図５に示す仕切板５６に相当するものである。
図６、図７に示すように、凝縮器１０の１パス目伝熱管管群５８の伝熱管の間に挿入する抽気管３２の管端（上端）を、１パス目伝熱管管群５８の一番下の段の伝熱管中心より上側になるように配置し、かつ、この管群５８の中心より下側になるように配置することが好ましい。このことは、図５に示す凝縮器においても同様である。
【００３４】
また、凝縮器１０の伝熱管管群における伝熱管１６、１８を千鳥状配置とすることが好ましい。このことは、図５に示す凝縮器においても同様である。
凝縮器１０から不凝縮ガスを抽気する抽気管３２の一端は吸収器２０に接続され、凝縮器１０から抽気した不凝縮ガスを吸収器に集めるようになっている。通常は、凝縮器１０から不凝縮ガスを抽気する抽気管３２の一端を吸収器２０に接続し、凝縮器１０から抽気した不凝縮ガスを吸収器に集め、吸収器から胴外へ不凝縮ガスを抽気する抽気配管と抽気装置を装備した構成とされている。
【００３５】
また、凝縮器管群の伝熱管をコルゲート加工管とすることが好ましい。また、収器管群の１パス目の伝熱管配置を格子状配置とし、２パス目の伝熱管配置を千鳥状配置とすることが好ましい。さらに、吸収器管群の１パス目の伝熱管をフィン高さ０．３〜０．５mmの高性能管とし、２パス目の伝熱管を平管又はフィン高さが０．１〜０．３mmの高性能管とすることが好ましい。これらのことは、図５に示す凝縮器とも組み合わせることができる。
【００３６】
図８は、上記のように構成された凝縮器１０及び吸収器２０を組み込んだ本発明の吸収式冷温水機（一例として三重効用形吸収式冷温水機の実施形態）を示している。
図８では、高温再生器として、一例として貫流方式ボイラ又はこれと同等の機能、構造を有するボイラを示しているが、本実施形態では、高温再生器として貫流式ボイラ形のものを用いる場合を示している。８０は貫流式ボイラ構造の高温再生器で、上部と下部に環状の上部管寄せ（上部ヘッダー）８２及び下部管寄せ（下部ヘッダー）８４を有し、これらの管寄せ８２、８４間に鉛直方向の多数の上昇管８６を略円筒状に配設し、上部中央部に燃焼装置８８、例えばバーナーを有し、稀吸収液を下部管寄せ８４に導入して加熱濃縮し、上部管寄せ８２から気液混合物を取り出すことができるように構成されている。９０は燃焼室である。
【００３７】
この高温再生器８０に気液混合物導管９４を介して気液分離器９６が接続されている。気液分離器９６の上部には冷媒蒸気管９８が接続され、気液分離器９６の下側部には吸収液抜出導管１００が接続されている。９７は気液分離板である。
気液分離器９６の下部と高温再生器８０の下部管寄せ８４とは、吸収液循環導管１０６を介して接続されている。吸収液循環導管１０６又は下部管寄せ８４には、吸収液供給管１１２が接続されている。
【００３８】
本実施形態は、吸収器２０、低温吸収液ポンプ６２、低温熱交換器１５３、低温再生器１５４、中間吸収液ポンプ１５５、中温熱交換器１５６、中温再生器１５７、凝縮器１０、蒸発器１５９、冷媒ポンプ１６０及びこれらの機器を接続する吸収液配管、冷媒配管等を構成要素とするリバースサイクル式の二重効用形吸収式冷凍機に対し、貫流式ボイラ構造の高温再生器８０、溶液供給手段としての高温吸収液ポンプ１６３、高温熱交換器１６４等を組み合わせて一体化したものである。１１８は吸収式冷温水機である。なお、図８において、実線に付した矢印は吸収液、冷媒液又は水の流れ方向を示し、破線に付した矢印は冷媒蒸気、又は冷媒蒸気と凝縮冷媒（冷媒ドレン）との混合物の流れ方向を示す。
【００３９】
１６５は第一バイパス管で、低温再生器１５４からの吸収液の一部を中温熱交換器１５６からの濃吸収液配管にバイパスさせるためのものである。また、１６６は第二バイパス管で、中温再生器１５７からの吸収液の一部を高温熱交換器１６４からの戻り濃吸収液配管にバイパスさせるためのものである。１６９は冷温水ポンプ、１７０は冷却水ポンプ、２２１は冷暖切替弁である。なお、中温再生器１５７と高温再生器８０との間に別の濃縮器を設置することも可能である。
【００４０】
つぎに、上記のように構成された吸収式冷温水機において、吸収液の循環サイクルについて順に説明する。まず、吸収器２０で多量の冷媒蒸気を吸収して濃度が薄められた稀吸収液が、低温吸収液ポンプ６２によって吸収器２０から低温熱交換器１５３に送給され、この低温熱交換器１５３により加熱された後、低温再生器１５４へ送られる。
【００４１】
低温再生器１５４において低温再生された中間濃縮吸収液の大部分は、低温再生器１５４から中温吸収液ポンプ１５５によって中温熱交換器１５６に送給され、この中温熱交換器１５６により加熱された後に中温再生器１５７に送給される。この中間濃縮吸収液は、この中温再生器１５７において再生され、吸収している冷媒の一部を放出し濃度がさらに高くなって高濃度の濃吸収液となる。
低温再生器１５４からの中間濃縮吸収液の残部は、吸収器２０へ戻る濃吸収液配管にバイパス管１６５を経てバイパス供給される。
【００４２】
中温再生器１５７からの濃吸収液の一部又は全部は、高温吸収液ポンプ１６３により高温熱交換器１６４へ送給され、ここで、高温再生器８０からの濃吸収液と熱交換して加熱された後、高温再生器８０に供給される。中温再生器１５７からの濃吸収液の残部（零の場合もあり得る）は、第二バイパス管１６６を経て高温熱交換器１６４からの加熱側の吸収液配管に合流する。
【００４３】
高温再生器８０において、ガス燃料などの燃料の燃焼熱により加熱濃縮された濃吸収液は、高温熱交換器１６４の加熱側に導入されて中温再生器１５７からの濃吸収液を加熱した後、中温熱交換器１５６の加熱側に導入される。中温再生器１５７からの濃吸収液の残部（零の場合もあり得る）は、第二バイパス管１６６を経て高温熱交換器１６４からの加熱側の吸収液配管に合流する。
高温再生器８０からの冷媒蒸気は冷媒蒸気管９８を経て中温再生器１５７へ導入され、ここで吸収液を加熱濃縮させた後、冷媒ドレンは低温再生器１５４へ導入される。
【００４４】
中温再生器１５７からの冷媒蒸気は冷媒蒸気管１６７を経て、中温再生器１５７からの冷媒ドレンとともに低温再生器１５４に送られ、ここで吸収液を加熱濃縮させる。
低温再生器１５４からの冷媒蒸気は冷媒蒸気管１６８を経て凝縮器１０に導入される。また、低温再生器１５４からの冷媒ドレンも凝縮器１０に導入される。なお、高温再生器８０からの燃焼排ガスを排ガス熱交換器（図示略）に導入して、吸収液又は冷媒を加熱し、排ガスの保有熱を回収するように構成することもある。
【００４５】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されているので、つぎのような効果を奏する。
（１） 吸収器の１パス目管群で吸収液の比較的濃度の低い液を先に冷却水で冷却し、その後、凝縮器の１パス目管群、ついで２パス目管群で冷媒蒸気を冷却水で冷却し、次に再び吸収器の２パス目管群に冷却水を戻し、吸収器で比較的濃度の高い吸収液を冷却して胴外冷却塔へ戻す冷却水フローとしており、さらに、凝縮器の１パス目管群の伝熱管の間に抽気管を挿入しているので、凝縮器の１パス目管群に流れる冷却水は、通常のフローより温度が低くなり、冷却水と熱交換する凝縮器の圧力が下がるので、凝縮器内に拡散している不凝縮ガスを集めて抽気することがより容易になる。
（２） 凝縮器の圧力が下がり、抽気の効果が上がることから、さらなる凝縮器の性能改善につながり、その結果、凝縮器の上流側にある低温再生器、高温再生器の圧力を下げる効果も生じる。凝縮器、再生器を含めた吸収式冷温水機の上流側の圧力を下げることは、運転サイクルの吸収液循環温度を下げることになり、その結果、吸収液を加熱する熱源エネルギーの削減及び熱交換する各部位の伝熱面積の削減につながることになり、省エネルギー及び省資源（小形化）を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態による吸収式冷温水機における凝縮器及び吸収器まわりの概念説明図である。
【図２】図１における抽気管まわりの一例を示す概念説明図である。
【図３】図１における抽気管の他の例を示す拡大断面説明図である。
【図４】図１に示す構成の変形例を示すもので、凝縮器及び吸収器まわりの概念説明図である。
【図５】図４に示す凝縮器及び吸収器における水室、伝熱管配置、並びに冷却水流れ系統を示す斜視説明図である。
【図６】図１における凝縮器の伝熱管配置と抽気管挿入状態を示す側断面図である。
【図７】図６に示す凝縮器におけるＡ視方向から見た横断面図である。
【図８】本発明における凝縮器及び吸収器を組み込んだ吸収式冷温水機（一例として、三重効用形吸収式冷温水機）の構造配置を示す系統的概略構成図である。
【図９】従来の吸収式冷温水機の一例を示す系統的概略構成図である。
【符号の説明】
１０ 凝縮器
１２ 凝縮器１パス目水室
１４ 凝縮器２パス目水室
１６、１８ 凝縮器伝熱管
２０ 吸収器
２２ 吸収器１パス目水室
２４ 吸収器２パス目水室
２６、２８ 吸収器伝熱管
３０ 吸収液ポンプ
３２ 抽気管
３４ 板状体
３５ 押しつぶされた先端部
３６ 抽気孔
３８ 冷却水バイパス配管
４０ 冷却水流量調整弁
４２、４４ 吸収器の水室
４６、４８ 吸収器の仕切板
５０ 吸収器の１パス目伝熱管管群
５２ 吸収器の２パス目伝熱管管群
５４、６２ 凝縮器の水室
５６、７２ 凝縮器の仕切板
５８ 凝縮器の１パス目伝熱管管群
６０ 凝縮器の２パス目伝熱管管群
６４ 冷却水入口
６６ 冷却水出口
６８ 蓋板
７０ 管板
８０ 高温再生器
８２ 上部管寄せ
８４ 下部管寄せ
８６ 上昇管
８８ 燃焼装置
９０ 燃焼室
９４ 気液混合物導管
９６ 気液分離器
９７ 気液分離板
９８ 冷媒蒸気管
１００ 吸収液抜出導管
１０６ 吸収液循環導管
１１２ 吸収液供給管（水・吸収液供給管）
１１８ 吸収式冷温水機
１５３ 低温熱交換器
１５４ 低温再生器
１５５ 中温吸収液ポンプ
１５６ 中温熱交換器
１５７ 中温再生器
１５９ 蒸発器
１６０ 冷媒ポンプ
１６３ 高温吸収液ポンプ
１６４ 高温熱交換器
１６５、１６６ バイパス管
１６７、１６８ 冷媒蒸気管
１６９ 冷温水ポンプ
１７０ 冷却水ポンプ
２２１ 冷暖切替弁

Claims (15)

1. 吸収器の伝熱管部両端の水室を仕切板で仕切って１パス目管群と２パス目管群とに区画し、かつ、凝縮器の伝熱管部一端の水室を仕切板で仕切って１パス目管群と２パス目管群とに区画し、凝縮器の伝熱管部他端の水室は、冷却水が１パス目管群から２パス目管群に反転して流れるように構成して、吸収器水室の仕切板で仕切った吸収器管群の１パス目管群に冷却水を流し、吸収液を冷却しこの１パス目管群反対側から出た冷却水を、凝縮器水室の仕切板で仕切った凝縮器管群の１パス目管群に流し、凝縮器反対側水室から反転して水室内の２パス目管群内を冷却水が流れるよう配置し、さらに、凝縮器を出た冷却水を、吸収器水室の仕切板で仕切った初めに冷却水が流れた水室と接する水室の吸収器管群の２パス目管群に流し、吸収液を冷却し管群反対側に出て冷却を完了する冷却水フローを有するようにした低温再生器、高温再生器を持つ二重効用形吸収式冷温水機、又は低温再生器、中温再生器、高温再生器を持つ三重効用形吸収式冷温水機であって、凝縮器の１パス目管群の伝熱管の間に抽気管を挿入し、冷媒蒸気と一緒に流入し凝縮器に滞留する不凝縮ガスを抽気して凝縮器の圧力を下げ、凝縮器の性能を上げるようにしたことを特徴とする吸収式冷温水機。
2. 抽気管の上端に板状体が設けられ、この板状体の下側に抽気孔が設けられた請求項１記載の吸収式冷温水機。
3. 抽気管の先端が押しつぶされており、この先端部の下側に抽気孔が設けられた請求項１記載の吸収式冷温水機。
4. 凝縮器に流過させる冷却水量を調整するための冷却水量調整手段を設けて、凝縮器伝熱管群内を流れる冷却水の流速を調整するようにして、凝縮器伝熱管群内に過大な冷却水が流れることによる伝熱管内面の損傷を防止するようにした請求項１、２又は３記載の吸収式冷温水機。
5. 凝縮器に流過させる冷却水量を調整するための冷却水量調整手段が、冷却水の一部をバイパスさせるバイパス配管と、このバイパス配管に設けられた冷却水調整弁とからなり、凝縮器管群内を流れる冷却水の流速を調整し、バイパスした冷却水と、凝縮器を出た後の冷却水とを合流させて吸収器に流すようにした請求項４記載の吸収式冷温水機。
6. 冷却水調整弁の替わりに固定式オリフィスを用いた請求項５記載の吸収式冷温水機。
7. 抽気管及び抽気管の上端部の板状体の材質として鋼材を用いた請求項１、２又は３記載の吸収式冷温水機。
8. 鋼材がステンレススチールである請求項７記載の吸収式冷温水機。
9. 凝縮器の１パス目管群の伝熱管の間に挿入する抽気管の管端を、伝熱管管群一番下の段の伝熱管中心より上側になるように配置し、かつ、管群の中心より下側になるように配置した請求項１、２又は３記載の吸収式冷温水機。
10. 凝縮器管群の伝熱管を千鳥状配置にした請求項１〜９のいずれかに記載の吸収式冷温水機。
11. 凝縮器から不凝縮ガスを抽気する抽気管の一端を吸収器に接続し、凝縮器から抽気した不凝縮ガスを吸収器に集めるようにした請求項１〜１０のいずれかに記載の吸収式冷温水機。
12. 凝縮器から不凝縮ガスを抽気する抽気管の一端を吸収器に接続し、凝縮器から抽気した不凝縮ガスを吸収器に集め、吸収器から胴外へ不凝縮ガスを抽気する抽気配管と抽気装置を装備した請求項１〜１１のいずれかに記載の吸収式冷温水機。
13. 凝縮器管群の伝熱管をコルゲート加工管とした請求項１〜１２のいずれかに記載の吸収式冷温水機。
14. 吸収器管群の１パス目の伝熱管配置を格子状配置とし、２パス目の伝熱管配置を千鳥状配置とした請求項１〜１３のいずれかに記載の吸収式冷温水機。
15. 吸収器管群の１パス目の伝熱管をフィン高さ０．３〜０．５mmの高性能管とし、２パス目の伝熱管を平管又はフィン高さが０．１〜０．３mmの高性能管とした請求項１〜１４のいずれかに記載の吸収式冷温水機。

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