JP4115242B2 - Refrigeration system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸収冷凍機の構成を用いて、太陽熱などの外部熱源により冷水やブラインなどの低温の冷凍用媒体を取出す冷凍システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の吸収冷凍機としては、非特許文献1に開示されているものがあった。
この従来例によれば、図2の従来例を示す概略構成図に示すように、太陽熱集熱器01で得た熱を蓄熱槽02に温水として蓄え、その温水を熱源として発生器03で冷媒蒸気を発生させ、分離器04で分離した後の冷媒蒸気を凝縮器05に供給し、凝縮器05で凝縮液化した冷媒液を蒸発器06に供給し、吸収器07での冷媒の吸収に伴って蒸発器06で冷媒液を蒸発させ、その蒸発潜熱で冷水を得、得られた冷水を空気調和器08に供給して空調を行い、また、蓄熱槽02に蓄えた温水を給湯に利用するように構成されている。図中09は、雨天などで集熱温度が低い場合に対処するための補助熱源を示し、010は、凝縮器05および吸収器07に冷却水を送る冷却塔を示している。
【0003】
【非特許文献1】
高田秋一著,「吸収冷凍機とヒートポンプ」第2版,社団法人 日本冷凍協会 平成元年9月18日,p119,図8.21
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例の場合、発生器03に入力する外部熱源の温度変化に対応するために、蓄熱槽02や補助熱源09などの設備が必要であり、システムが複雑になり、イニシャルコストが増大する欠点があった。
【0005】
また、冷水の取り出し温度が低い場合、必要な冷水の温度と蒸発器06から取出される冷水の温度との温度差が小さくなるために、空気調和器08に供給する冷水量を多くしたり、熱交換器を大きくして熱交換面積を拡大するなど空調二次側設計で冷水配管や熱交換器が過大になり、イニシャルコストが増大する欠点があった。
【0006】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、請求項1に係る発明は、太陽熱などのように入熱量が変動する外部熱源を用いる場合に、外部熱源の入熱量の変動にかかわらず、安価にして所定の冷熱を取出せるようにすることを目的とし、請求項2および請求項3に係る発明は、外部熱源を安価にして得るようにすることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明の冷凍システムは、前述のような目的を達成するために、
冷媒−吸収剤を収容するとともに外部熱源の加熱により冷媒を蒸発分離する再生器と、
前記再生器に接続されて前記再生器で吸収剤から蒸発分離させた冷媒を導入して凝縮液化する凝縮器と、
前記再生器および凝縮器と離れて設けられるとともに前記再生器に接続されて前記再生器から供給される冷媒蒸発後の吸収剤に冷媒を吸収して前記再生器に戻す吸収器と、
前記再生器および凝縮器と離れて設けられるとともに前記凝縮器および前記吸収器に接続されて前記凝縮器からの冷媒液を蒸発する蒸発器と、
前記蒸発器内の冷媒を吸引して前記吸収器に加圧供給する圧縮機と、
前記蒸発器に付設されて前記蒸発器で得られる冷熱を取出す冷熱取り出し手段と、
前記吸収器と前記蒸発器とにわたって接続されるとともに膨張弁が介装されて、前記圧縮機と前記吸収器と前記蒸発器とにより冷凍回路を構成する冷凍回路用配管と、
前記外部熱源の入熱量に基づいて、前記吸収器を凝縮器として前記冷凍回路で冷媒を強制循環する冷凍制御手段とを備えて構成する。
冷媒−吸収剤としては、アンモニアを冷媒とし、水を吸収剤とするアンモニア―水系のものとか、メタノールを冷媒とし、水を吸収剤とするメタノール―水系のものなど、各種の冷媒―吸収剤が適用できる。
【0008】
(作用・効果)
請求項1に係る発明の冷凍システムの構成によれば、太陽熱などのように入熱量が変動する外部熱源を用いる場合に、外部熱源の入熱量が所定量以上有るときには、外部熱源の加熱により再生器で冷媒を蒸発分離し、その蒸発分離させた冷媒を凝縮器に導入して凝縮液化し、その冷媒液を再生器および凝縮器と離れた位置に設けた蒸発器に供給して蒸発させる。蒸発器では、圧縮機により冷媒を吸引して吸収器に加圧供給して吸収器内の吸収剤に冷媒を吸収させ、蒸発器での冷媒の蒸発を促進し、その蒸発潜熱によって冷熱取り出し手段により冷熱を取出すことができる。
一方、外部熱源の入熱量が所定量以上無いときには、冷凍制御手段により、膨張弁を介装した冷凍用配管を通じ、吸収器を凝縮器として作用させて、吸収器、膨張弁、蒸発器、圧縮機とで構成される冷凍回路で冷媒を強制循環し、冷熱取り出し手段により冷熱を取出すことができる。
【0009】
したがって、大掛かりな蓄熱槽や補助熱源を設けたりせずに、安価にして所定の冷熱を取出すことができる。
しかも、冷媒液を再生器および凝縮器と離れた位置に設けた蒸発器に供給して蒸発させ、その蒸発潜熱によって冷熱を取出すから、再生器は外部熱源を利用しやすい位置に設置できながら、蒸発器は冷熱を利用するのに便利な位置に設置でき、実用上極めて有用である。
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
【0017】
また、請求項2に係る発明は、上述のような目的を達成するために、
請求項1に記載の冷凍システムにおいて、
外部熱源として太陽熱を用いる。
【0018】
(作用・効果)
請求項2に係る発明の冷凍システムの構成によれば、外部熱源として自然エネルギーである太陽熱を利用する。
したがって、外部熱源を安価にして得ることができ、経済性を向上できる。
【0019】
また、請求項3に係る発明は、上述のような目的を達成するために、
請求項1または2に記載の冷凍システムにおいて、
外部熱源として地熱を用いる。
【0020】
(作用・効果)
請求項3に係る発明の冷凍システムの構成によれば、外部熱源として自然エネルギーである地熱を利用する。
したがって、外部熱源を安価にして得ることができ、経済性を向上できる。
【0021】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図1は、本発明に係る冷凍システムの実施例を示す概略構成図であり、アンモニアを冷媒とし、水を吸収剤としたアンモニア−水系溶液が収容された再生器1に、外部熱源としての太陽熱集熱器2に接続されるとともに温水ポンプ3を介装した加熱配管4が通され、太陽熱を利用した加熱によりアンモニア蒸気を蒸発分離するように構成されている。
【0022】
再生器1には、凝縮器5が連通接続されて、再生器1で蒸発分離したアンモニア蒸気を導入して凝縮液化するように構成されている。再生器1には、アンモニア蒸気と水とを分離する精留器が設けられるが、精留器を再生器1の一部とみなし、再生器1と称する。
【0023】
ビルの各部屋とか、スーパーや百貨店の食料品売り場とかコンビニエンスストアなどの冷凍機や保冷装置などの、再生器1および凝縮器5と離れた位置に、蒸発器6と吸収器7とが設けられている。
【0024】
再生器1に第1の配管6を介して吸収器7が接続され、冷媒蒸発後のアンモニア濃度の低いアンモニア希水溶液にアンモニア蒸気を吸収するように構成されている。
凝縮器5に、第1の膨張弁8を介装した第2の配管9を介して蒸発器10が接続され、凝縮器5から供給される冷媒液を蒸発するように構成されている。
また、吸収器7の底部と再生器1とが第1の開閉弁11を介装した第3の配管12を介して接続され、アンモニア蒸気を吸収したアンモニア水溶液を吸収器7に戻すように構成されている。
【0025】
第2の配管9の途中箇所に熱交換器13が設けられ、この熱交換器13で熱交換可能に蒸発器10と圧縮機14とを接続する蒸気吸引配管15が設けられ、圧縮機14と吸収器7とが第4の配管16を介して接続され、蒸発器10内の冷媒を吸引して吸収器7に加圧供給するように構成されている。
【0026】
第3の配管12の途中箇所と蒸発器10とが、第2の開閉弁17と第2の膨張弁18とを介装した冷凍回路用配管19を介して接続され、吸収器7を凝縮器5として作用させて、圧縮機14と吸収器7と蒸発器10とにより冷凍回路を構成するようになっている。
【0027】
蒸発器10に、冷熱取り出し手段としての冷水やブラインなどの冷凍用媒体を取出す冷凍用媒体取り出し管20が付設され、この冷凍用媒体取り出し管20が空調装置の冷房用熱源や、スーパーやコンビニエンスストアや百貨店などの食料品売り場の冷蔵・冷凍用熱源に導入され、冷房や冷蔵・冷凍を行えるようになっている。冷房や冷蔵・冷凍を行うために冷熱を取り出す冷熱取り出し手段としては、蒸発器10に冷風を導入する熱交換用ダクトを設け、直接的に冷風を得るようにしても良い。図中21は、クーリングタワーからの冷却水を流す冷却水配管を示している。
【0028】
冷凍用媒体取り出し管20の戻り管部分に、冷凍用媒体の温度を測定する温度センサ22が設けられ、その温度センサ22が第1のコントローラ23に接続されるとともに、その第1のコントローラ23が、圧縮機14の電動モータ24のインバータ回路25に接続されている。
【0029】
第1のコントローラ23では、温度センサ22で測定される冷凍用媒体の温度と設定温度とを比較し、測定温度が設定温度よりも低いときには、圧縮機14の回転数を下げ、一方、測定温度が設定温度よりも高いときには、圧縮機14の回転数を上げ、蒸発器10に戻される冷凍用媒体の温度を一定に維持するようになっている。
【0030】
凝縮器5に、冷媒液の所定レベルの液面を検出する液面センサ26が設けられ、その液面センサ26が冷凍制御手段としての第2のコントローラ27に接続され、第2のコントローラ27に第1および第2の開閉弁11,17が接続されている。
【0031】
第2のコントローラ27では、液面センサ26で測定される液面レベルが設定レベルを越えているときには、第1の開閉弁11に開き信号を、第2の開閉弁17に閉じ信号をそれぞれ出力し、一方、液面センサ26で測定される液面レベルが設定レベルより低くなったときには、第1の開閉弁11に閉じ信号を、第2の開閉弁17に開き信号をそれぞれ出力するようになっている。
【0032】
すなわち、太陽熱集熱器2からの入熱量に基づき、所定量以上の太陽熱が確保されているときには、再生器1で冷媒が所定量以上蒸発するために、凝縮器5で凝縮液化する量が減少せず、設定したレベル以上に冷媒液が溜まり、その状態のときには、吸収冷凍機の作用により、冷熱を取り出す。
【0033】
一方、雨天などで太陽熱が弱いときには、再生器1で蒸発する冷媒量が減少し、それに伴って、凝縮器5で凝縮液化する量が減少し、冷媒液の量が設定レベルに到達しない。その状態のときに、吸収器7を凝縮器として作用させて、冷媒を圧縮機14→吸収器7→第2の膨張弁18→蒸発器10→圧縮機14と冷凍回路で強制循環し、冷熱を取り出す。この冷凍回路で強制循環する状態への切換に際し、吸収器7内の吸収剤である水は、再生器1に供給するなどによって除去し、その後に冷凍回路による運転を行うこととなる。
【0034】
以上の構成により、太陽熱集熱器2からの入熱量の変動にかかわらず、安定した状態で冷熱を取り出すことができる。
【0035】
【0036】
【0037】
【0038】
【0039】
【0040】
【0041】
【0042】
【0043】
【0044】
上記実施例では、太陽熱集熱器2からの入熱量の変動を、凝縮器5に溜まる冷媒液の量によって検出するようにしているが、加熱配管4内を流れる温水の温度を測定するようにするなど、各種の変形が可能である。
また、太陽熱に代えて、あるいは、併用して地熱を集熱するようにしても良い。
【0045】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に係る発明の冷凍システムの構成によれば、太陽熱などのように入熱量が変動する外部熱源を用いる場合に、外部熱源の入熱量が所定量以上有るときには、外部熱源の加熱により再生器で冷媒を蒸発分離し、その蒸発分離させた冷媒を凝縮器に導入して凝縮液化し、その冷媒液を再生器および凝縮器と離れた位置に設けた蒸発器に供給して蒸発させる。蒸発器では、圧縮機により冷媒を吸引して吸収器に加圧供給して吸収器内の吸収剤に冷媒を吸収させ、蒸発器での冷媒の蒸発を促進し、その蒸発潜熱によって冷熱取り出し手段により冷熱を取出すことができる。
一方、外部熱源の入熱量が所定量以上無いときには、冷凍制御手段により、膨張弁を介装した冷凍用配管を通じ、吸収器を凝縮器として作用させて、吸収器、膨張弁、蒸発器、圧縮機とで構成される冷凍回路で冷媒を強制循環し、冷熱取り出し手段により冷熱を取出すことができるから、大掛かりな蓄熱槽や補助熱源を設けたりせずに、安価にして所定の冷熱を取出すことができる。
しかも、冷媒液を再生器および凝縮器と離れた位置に設けた蒸発器に供給して蒸発させ、その蒸発潜熱によって冷熱を取出すから、再生器は外部熱源を利用しやすい位置に設置できながら、蒸発器は冷熱を利用するのに便利な位置に設置でき、実用上極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る冷凍システムの第1実施例を示す概略構成図である。
【図2】 従来例の冷凍システムを示す概略構成図である。
【符号の説明】
1…再生器
2…太陽熱集熱器
5…凝縮器
7…吸収器
9…第2の配管(冷媒移送配管)
10…蒸発器
14…圧縮機
18…第2の膨張弁
19…冷凍回路用配管
20…冷凍用媒体取り出し管(冷熱取り出し手段)
27…第2のコントローラ(冷凍制御手段)
33…冷媒貯留容器 [0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a refrigeration system that takes out a low-temperature refrigeration medium such as cold water or brine by an external heat source such as solar heat using the configuration of an absorption refrigerator.
[0002]
[Prior art]
A conventional absorption refrigerator is disclosed in
According to this conventional example, as shown in the schematic configuration diagram of the conventional example of FIG. 2 , the heat obtained by the
[0003]
[Non-Patent Document 1]
Akiichi Takada, "Absorption refrigerator and heat pump" 2nd edition, Japan Refrigeration Association September 18, 1989, p119, Fig. 8.21
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the conventional example, facilities such as the
[0005]
In addition, when the temperature for taking out the cold water is low, the temperature difference between the temperature of the required cold water and the temperature of the cold water taken out from the evaporator 06 is reduced, so that the amount of cold water supplied to the
[0006]
This invention is made | formed in view of such a situation, and when the invention which concerns on
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, the refrigeration system of the invention according to
A regenerator containing the refrigerant-absorbent and evaporating and separating the refrigerant by heating an external heat source;
A condenser connected to the regenerator and introducing a refrigerant evaporated and separated from an absorbent in the regenerator to condense and liquefy;
An absorber that is provided apart from the regenerator and the condenser and that is connected to the regenerator and absorbs the refrigerant into the absorbent after evaporation of the refrigerant supplied from the regenerator and returns the refrigerant to the regenerator;
An evaporator provided apart from the regenerator and the condenser and connected to the condenser and the absorber to evaporate a refrigerant liquid from the condenser;
A compressor that sucks the refrigerant in the evaporator and pressurizes and supplies it to the absorber;
A cold heat extracting means attached to the evaporator to extract the cold heat obtained by the evaporator;
A piping for a refrigeration circuit that is connected across the absorber and the evaporator and has an expansion valve interposed therein, and that constitutes a refrigeration circuit with the compressor, the absorber, and the evaporator;
Refrigeration control means for forcibly circulating the refrigerant in the refrigeration circuit using the absorber as a condenser based on the amount of heat input from the external heat source.
Refrigerant - The absorbent, an ammonia refrigerant, ammonia water with the absorbent - Toka those aqueous, the methanol and the refrigerant, methanol and water with the absorbent - such as those of water, various refrigerant - absorbent Is applicable.
[0008]
(Action / Effect)
According to the configuration of the refrigeration system of the first aspect of the invention, when using an external heat source that varies in the amount of heat input such as solar heat, if the heat input amount of the external heat source is greater than or equal to a predetermined amount, regeneration is performed by heating the external heat source. The refrigerant is evaporated and separated by the regenerator, the refrigerant separated by evaporation is introduced into the condenser to be condensed and liquefied, and the refrigerant liquid is supplied to the evaporator provided at a position away from the regenerator and the condenser to be evaporated. In the evaporator, the refrigerant is sucked by the compressor and pressurized and supplied to the absorber so that the absorbent in the absorber absorbs the refrigerant, promotes the evaporation of the refrigerant in the evaporator, and the cooling heat extraction means is generated by the latent heat of evaporation. The cold heat can be taken out.
On the other hand, when the amount of heat input from the external heat source is not more than a predetermined amount, the absorber is operated as a condenser through the refrigeration pipe interposing the expansion valve by the refrigeration control means, and the absorber, expansion valve, evaporator, compression The refrigerant is forcibly circulated in a refrigeration circuit composed of a machine, and the cold heat can be taken out by the cold heat taking-out means.
[0009]
Therefore, it is possible to take out predetermined cold heat at a low cost without providing a large-scale heat storage tank or auxiliary heat source.
Moreover, since the refrigerant liquid is supplied to the evaporator provided at a position away from the regenerator and the condenser to evaporate and the cold heat is taken out by the latent heat of evaporation, the regenerator can be installed at a position where an external heat source can be easily used. The evaporator can be installed at a convenient location for using cold heat and is extremely useful in practice.
[0010]
[0011]
[0012]
[0013]
[0014]
[0015]
[0016]
[0017]
In order to achieve the above-described object, the invention according to claim 2
The refrigeration system of
Solar heat is used as an external heat source.
[0018]
(Action / Effect)
According to the configuration of the refrigeration system of the invention according to claim 2 , solar heat, which is natural energy, is used as an external heat source.
Therefore, the external heat source can be obtained at a low cost, and the economy can be improved.
[0019]
In order to achieve the above-described object, the invention according to
The refrigeration system according to
Geothermal is used as an external heat source.
[0020]
(Action / Effect)
According to the configuration of the refrigeration system of the invention according to
Therefore, the external heat source can be obtained at a low cost, and the economy can be improved.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Figure 1 is a schematic diagram showing a real施例refrigeration system according to the present invention, ammonia is the refrigerant, ammonia was water and absorbent - the
[0022]
A condenser 5 is connected to the
[0023]
An
[0024]
An
An
Further, the bottom of the
[0025]
A heat exchanger 13 is provided in the middle of the second pipe 9, and a steam suction pipe 15 is provided to connect the
[0026]
The middle portion of the
[0027]
The
[0028]
A
[0029]
The
[0030]
The condenser 5 is provided with a
[0031]
When the liquid level measured by the
[0032]
That is, based on the amount of heat input from the solar heat collector 2, when a predetermined amount or more of solar heat is secured, the refrigerant evaporates more than a predetermined amount in the
[0033]
On the other hand, when the solar heat is weak due to rain or the like, the amount of refrigerant that evaporates in the
[0034]
With the above configuration, it is possible to take out cold heat in a stable state regardless of fluctuations in the amount of heat input from the solar heat collector 2.
[0035]
[0036]
[0037]
[0038]
[0039]
[0040]
[0041]
[0042]
[0043]
[0044]
In the above SL embodiment, the variation of the heat input from the solar heat collector 2, but so as to detect the amount of the refrigerant liquid accumulating in the condenser 5, to measure the temperature of hot water flowing through the heating pipe 4 Various modifications are possible, such as.
Further, geothermal heat may be collected instead of solar heat or in combination.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the configuration of the refrigeration system of the invention according to
On the other hand, when the amount of heat input from the external heat source is not more than a predetermined amount, the absorber is operated as a condenser through the refrigeration pipe interposing the expansion valve by the refrigeration control means, and the absorber, expansion valve, evaporator, compression Because it is possible to forcibly circulate the refrigerant in the refrigeration circuit composed of the machine and take out the cold heat with the cold heat take-out means, the specified cold heat can be taken out at a low cost without providing a large heat storage tank or auxiliary heat source Can do.
Moreover, since the refrigerant liquid is supplied to the evaporator provided at a position away from the regenerator and the condenser to evaporate and the cold heat is taken out by the latent heat of evaporation, the regenerator can be installed at a position where an external heat source can be easily used. The evaporator can be installed at a convenient location for using cold heat and is extremely useful in practice.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of a refrigeration system according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a conventional refrigeration system.
[Explanation of symbols]
1 ... Regenerator
2 ... Solar collector
5 ... Condenser
7 ... Absorber
9. Second pipe (refrigerant transfer pipe)
DESCRIPTION OF
27 ... Second controller (refrigeration control means)
33 ... refrigerant storage container
Claims (3)
前記再生器に接続されて前記再生器で吸収剤から蒸発分離させた冷媒を導入して凝縮液化する凝縮器と、
前記再生器および凝縮器と離れて設けられるとともに前記再生器に接続されて前記再生器から供給される冷媒蒸発後の吸収剤に冷媒を吸収して前記再生器に戻す吸収器と、
前記再生器および凝縮器と離れて設けられるとともに前記凝縮器および前記吸収器に接続されて前記凝縮器からの冷媒液を蒸発する蒸発器と、
前記蒸発器内の冷媒を吸引して前記吸収器に加圧供給する圧縮機と、
前記蒸発器に付設されて前記蒸発器で得られる冷熱を取出す冷熱取り出し手段と、
前記吸収器と前記蒸発器とにわたって接続されるとともに膨張弁が介装されて、前記圧縮機と前記吸収器と前記蒸発器とにより冷凍回路を構成する冷凍回路用配管と、
前記外部熱源の入熱量に基づいて、前記吸収器を凝縮器として前記冷凍回路で冷媒を強制循環する冷凍制御手段と、
を備えたことを特徴とする冷凍システム。A regenerator containing the refrigerant-absorbent and evaporating and separating the refrigerant by heating an external heat source;
A condenser connected to the regenerator and introducing a refrigerant evaporated and separated from an absorbent in the regenerator to condense and liquefy;
An absorber that is provided apart from the regenerator and the condenser and that is connected to the regenerator and absorbs the refrigerant into the absorbent after evaporation of the refrigerant supplied from the regenerator and returns the refrigerant to the regenerator;
An evaporator provided apart from the regenerator and the condenser and connected to the condenser and the absorber to evaporate a refrigerant liquid from the condenser;
A compressor that sucks the refrigerant in the evaporator and pressurizes and supplies it to the absorber;
A cold heat extracting means attached to the evaporator to extract the cold heat obtained by the evaporator;
A piping for a refrigeration circuit that is connected across the absorber and the evaporator and has an expansion valve interposed therein, and that constitutes a refrigeration circuit with the compressor, the absorber, and the evaporator;
Refrigeration control means for forcibly circulating refrigerant in the refrigeration circuit using the absorber as a condenser based on the amount of heat input from the external heat source;
A refrigeration system comprising:
外部熱源が太陽熱である冷凍システム。 The refrigeration system of claim 1,
A refrigeration system in which the external heat source is solar heat .
外部熱源が地熱である冷凍システム。The refrigeration system according to claim 1 or 2,
A refrigeration system where the external heat source is geothermal .
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