JP4179799B2 - 吸収式冷凍機 - Google Patents
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- Y02B30/62—Absorption based systems
- Y02B30/625—Absorption based systems combined with heat or power generation [CHP], e.g. trigeneration
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸収液を加熱して冷媒蒸気を生成する熱源を２種類備えた吸収式冷凍機（吸収冷温水機を含む）に係わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から２種類の排熱、例えば発電用ガスエンジンなどから排出される燃焼ガスである排ガスが保有する６５０℃程度の高温の排熱と、９０℃前後のエンジン冷却水が保有する低温の排熱とを用いて冷媒を加熱再生する吸収式冷凍機が周知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
温度の異なる２種類の排熱などを熱源として冷媒を加熱再生するタイプの吸収式冷凍機においても、冷房などの冷却用途だけではなく、暖房などの加熱用途にも用いることのできる最適な装置構成を提供する必要があり、それが解決すべき課題であった。
【０００４】
【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、吸収液を加熱沸騰させて冷媒を蒸発分離し、冷媒蒸気と濃縮した吸収液を得る高温再生器と、高温再生器で濃縮した吸収液を高温再生器で蒸発分離した冷媒蒸気により加熱沸騰させてさらに冷媒を蒸発分離し、冷媒蒸気とさらに濃縮した吸収液を得る低温再生器と、熱源流体により吸収液を加熱沸騰させて冷媒を蒸発分離し、冷媒蒸気と高温再生器に供給する濃縮した吸収液を得る第３の再生器と、低温再生器で蒸発分離した冷媒蒸気を冷却して凝縮冷媒液を得る凝縮器と、第３の再生器で蒸発分離した冷媒蒸気を冷却して凝縮冷媒液を得る第２の凝縮器と、冷媒液が伝熱管内を流れる作用流体から熱を奪って蒸発する蒸発器と、蒸発器で蒸発した冷媒蒸気を低温再生器で濃縮した吸収液に吸収させて第３の再生器に供給する吸収器と、吸収器に出入する吸収液同士が熱交換する低温熱交換器と、高温再生器に出入する吸収液同士が熱交換する高温熱交換器とを備えた吸収式冷凍機において、高温再生器で分離された冷媒蒸気と吸収液とを吸収器に供給可能に冷媒管と吸収液管とが設けられ、前記冷媒管と吸収液管には冷却運転では閉じ加熱運転では開く開閉弁をそれぞれ備え、且つ、前記冷却運転及び前記加熱運転において前記高温再生器の吸収液を加熱するために高温排ガスが排ガスダンパを通って供給される高温排ガス供給管が前記高温再生器に接続され、前記排ガスダンパより前記高温再生器側の前記高温排ガス供給管には、前記排ガスダンパの制御にて前記高温再生器の吸収液加熱を停止するとき運転する排ガスブロアを接続した第１の構成の吸収式冷凍機と、
【０００５】
前記第１の構成の吸収式冷凍機において、エンジンから排出される燃焼排ガスを高温再生器の熱源として使用し、エンジンを冷却した冷却液を第３の再生器の熱源として使用するようにした第２の構成の吸収式冷凍機と、
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。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１に例示した吸収式冷凍機は、吸収液を図示しないコージェネレーションシステムの発電機を駆動するガスエンジンなどから排熱として供給される高温（例えば６５０℃）の排ガスと熱交換させると共に、そのガスエンジンを冷却して温度上昇した中程度の温度（例えば８８℃）の冷却水とも熱交換して加熱し、冷却や加熱などを行う冷媒を吸収液から蒸発分離するように構成したものである。
【０００７】
なお、図中１は高温再生器、２は低温再生器、３は第３の再生器、４は凝縮器、５は第２の凝縮器、６は蒸発器、７は吸収器、８は低温熱交換器、９は高温熱交換器、１０・１１は吸収液ポンプ、１２は冷媒ポンプ、１３〜１５は開閉弁であり、それらは図のように吸収液管と冷媒管とで接続され、吸収液と冷媒がそれぞれ循環可能に構成されている。
【０００８】
また、蒸発器６には図示しない空調負荷などに温度調節した作用流体、例えば水を循環供給するための空調水管１６が通され、吸収器７、凝縮器４、第２の凝縮器５には冷却水管１７が直列に通されている。なお、空調水管１６と冷却水管１７とは、開閉弁１８の開弁により連通可能である。
【０００９】
また、高温再生器１には、排ガスダンパ１９と排ガスブロア２０を備えた高温排ガス供給管２１が通され、第３の再生器３から吸収液ポンプ１１により供給された高温再生器１内の吸収液を、ガスエンジンなどから供給される高温の排ガスにより加熱して冷媒蒸気を吸収液から蒸発分離させる構成となっている。
【００１０】
また、第３の再生器３には分配制御弁２２を備えた排温水供給管２３が通され、分配制御弁２２によって第３の再生器３に供給するガスエンジンなどを冷却して温度上昇した冷却水の流量が調節可能に構成され、これにより吸収器７で冷媒を吸収して濃度が低下し、吸収液ポンプ１０により供給された第３の再生器３内の吸収液を加熱して冷媒蒸気を発生させる能力が制御できるようになっている。
【００１１】
上記構成の吸収式冷凍機においては、開閉弁１３、１４、１５、１８を閉弁し、その状態で冷却水管１７に冷却水を流すと共に、排ガスダンパ１９と分配制御弁２２を制御して高温排ガス供給管２１から高温再生器１に高温排ガスを、排温水供給管２３から第３の再生器３に排温水をそれぞれ供給し、吸収液ポンプ１０、１１および冷媒ポンプ１２を運転すると、第３の再生器３においては吸収液が排温水供給管２３から供給される排温水により加熱され、冷媒蒸気と濃縮された吸収液とが得られる。
【００１２】
第３の再生器３で冷媒を蒸発分離して濃縮された吸収液は、吸収液ポンプ１１により高温熱交換器９を経由して高温再生器１に搬送され、高温再生器１内でも高温排ガス供給管２１から供給される高温の排ガスにより加熱され、冷媒蒸気を蒸発分離して濃縮がさらに進む。
【００１３】
高温再生器１で生成された高温の冷媒蒸気は低温再生器２に入り、高温再生器１で濃縮され、高温熱交換器９を経由して低温再生器２に入った吸収液を加熱して放熱凝縮し、凝縮器４に入る。
【００１４】
低温再生器２で加熱されて吸収液から蒸発分離した冷媒は凝縮器４へ入り、冷却水管１７内を流れる冷却水と熱交換して凝縮液化し、高温再生器１から供給されて低温再生器２で凝縮した冷媒と、第３の再生器３で吸収液から蒸発分離し、第２の凝縮器５内で冷却水管１７内を流れる冷却水と熱交換して凝縮液化した冷媒と一緒になって蒸発器６に入る。
【００１５】
蒸発器６に入って底部に溜まった冷媒液は、冷媒ポンプ１２により上方から散布され、空調水管１６の内部を流れる作用流体の水と熱交換して蒸発し、作用流体である水を冷却する。
【００１６】
そして、蒸発器６で蒸発した冷媒は吸収器７に入り、低温再生器２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、すなわち低温熱交換器８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。
【００１７】
吸収器７で冷媒を吸収して濃度の薄くなった吸収液は、吸収液ポンプ１０の運転により低温熱交換器８を経由して第３の再生器３に戻される。
【００１８】
上記のように吸収式冷凍機の運転が行われると、蒸発器６の内部で冷媒の気化熱により冷却された空調水管１６内を流れる作用流体の水が、空調水管１６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。
【００１９】
一方、開閉弁１３、１４、１８を開弁し、開閉弁１５を閉弁し、その状態で冷却水管１７には冷却水を流すことなく、また、第３の再生器３には排温水供給管２３から排温水を供給することなく、排ガスダンパ１９を制御して高温排ガス供給管２１から高温再生器１に高温排ガスを供給し、吸収液ポンプ１０、１１を運転すると、高温再生器１においては吸収液が高温排ガス供給管２１から供給される高温排ガスにより加熱され、冷媒蒸気と濃縮された吸収液とが得られる。
【００２０】
高温再生器１で生成された高温の冷媒蒸気は開閉弁１４を経由して流路抵抗の小さい吸収器７に入り、第３の再生器３で吸収液から蒸発分離され、第２の凝縮器５と凝縮器４とを経由して蒸発器６に入った冷媒蒸気と共に、蒸発器６に通された空調水管１６内を流れる作用流体の水に放熱して凝縮する。
【００２１】
また、高温再生器１で冷媒を蒸発分離して濃縮された吸収液も開閉弁１３を経由して吸収器７に入り、蒸発器６内の空調水管１６内を流れる作用流体の水に対する加熱作用を行う。
【００２２】
上記のように吸収式冷凍機の運転が行われると、蒸発器６に通されている空調水管１６内を流れる作用流体の水が主に冷媒の凝縮熱により加熱され、図示しない加熱負荷に循環供給できるので、暖房などの加熱運転が行える。
【００２３】
なお、本発明の吸収式冷凍機においては排ガスブロア２０を図に示す位置に設けてあるので、排ガスブロア２０を運転することにより、高温排ガス供給管２１を介して供給する高温排ガスが高温再生器１に供給されないように排ガスダンパ１９を制御して、高温再生器１での吸収液の加熱を停止するときに、排ガスダンパ１９の気密性が悪くても、高温再生器１側に高温の排ガスが漏れ込むことはない。そのため、高温再生器１で吸収液の濃度が上がって結晶化することはない。
【００２４】
ところで、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。
【００２５】
例えば、高温再生器１に供給する熱源としては、高温再生器１に併設したガスバーナで燃やす天然ガス・油などの燃焼熱を利用するものであっても良い。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により温度の異なる２種類の排熱、例えば発電用ガスエンジンなどから排出される燃焼ガスである排ガスが保有する６５０℃程度の高温の排熱と、９０℃前後のエンジン冷却水が保有する低温の排熱などを熱源として、冷房などの冷却運転と暖房などの加熱運転とを効率良く行うことが可能な吸収式冷凍機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一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 低温再生器
３ 第３の再生器
４ 凝縮器
５ 第２の凝縮器
６ 蒸発器
７ 吸収器
８ 低温熱交換器
９ 高温熱交換器
１０・１１ 吸収液ポンプ
１２ 冷媒ポンプ
１３〜１５ 開閉弁
１６ 空調水管
１７ 冷却水管
１８ 開閉弁
１９ 排ガスダンパ
２０ 排ガスブロア
２１ 高温排ガス供給管
２２ 分配制御弁
２３ 排温水供給管
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸収液を加熱して冷媒蒸気を生成する熱源を２種類備えた吸収式冷凍機（吸収冷温水機を含む）に係わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から２種類の排熱、例えば発電用ガスエンジンなどから排出される燃焼ガスである排ガスが保有する６５０℃程度の高温の排熱と、９０℃前後のエンジン冷却水が保有する低温の排熱とを用いて冷媒を加熱再生する吸収式冷凍機が周知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
温度の異なる２種類の排熱などを熱源として冷媒を加熱再生するタイプの吸収式冷凍機においても、冷房などの冷却用途だけではなく、暖房などの加熱用途にも用いることのできる最適な装置構成を提供する必要があり、それが解決すべき課題であった。
【０００４】
【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、吸収液を加熱沸騰させて冷媒を蒸発分離し、冷媒蒸気と濃縮した吸収液を得る高温再生器と、高温再生器で濃縮した吸収液を高温再生器で蒸発分離した冷媒蒸気により加熱沸騰させてさらに冷媒を蒸発分離し、冷媒蒸気とさらに濃縮した吸収液を得る低温再生器と、熱源流体により吸収液を加熱沸騰させて冷媒を蒸発分離し、冷媒蒸気と高温再生器に供給する濃縮した吸収液を得る第３の再生器と、低温再生器で蒸発分離した冷媒蒸気を冷却して凝縮冷媒液を得る凝縮器と、第３の再生器で蒸発分離した冷媒蒸気を冷却して凝縮冷媒液を得る第２の凝縮器と、冷媒液が伝熱管内を流れる作用流体から熱を奪って蒸発する蒸発器と、蒸発器で蒸発した冷媒蒸気を低温再生器で濃縮した吸収液に吸収させて第３の再生器に供給する吸収器と、吸収器に出入する吸収液同士が熱交換する低温熱交換器と、高温再生器に出入する吸収液同士が熱交換する高温熱交換器とを備えた吸収式冷凍機において、高温再生器で分離された冷媒蒸気と吸収液とを吸収器に供給可能に冷媒管と吸収液管とが設けられ、前記冷媒管と吸収液管には冷却運転では閉じ加熱運転では開く開閉弁をそれぞれ備え、且つ、前記冷却運転及び前記加熱運転において前記高温再生器の吸収液を加熱するために高温排ガスが排ガスダンパを通って供給される高温排ガス供給管が前記高温再生器に接続され、前記排ガスダンパより前記高温再生器側の前記高温排ガス供給管には、前記排ガスダンパの制御にて前記高温再生器の吸収液加熱を停止するとき運転する排ガスブロアを接続した第１の構成の吸収式冷凍機と、
【０００５】
前記第１の構成の吸収式冷凍機において、エンジンから排出される燃焼排ガスを高温再生器の熱源として使用し、エンジンを冷却した冷却液を第３の再生器の熱源として使用するようにした第２の構成の吸収式冷凍機と、
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。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１に例示した吸収式冷凍機は、吸収液を図示しないコージェネレーションシステムの発電機を駆動するガスエンジンなどから排熱として供給される高温（例えば６５０℃）の排ガスと熱交換させると共に、そのガスエンジンを冷却して温度上昇した中程度の温度（例えば８８℃）の冷却水とも熱交換して加熱し、冷却や加熱などを行う冷媒を吸収液から蒸発分離するように構成したものである。
【０００７】
なお、図中１は高温再生器、２は低温再生器、３は第３の再生器、４は凝縮器、５は第２の凝縮器、６は蒸発器、７は吸収器、８は低温熱交換器、９は高温熱交換器、１０・１１は吸収液ポンプ、１２は冷媒ポンプ、１３〜１５は開閉弁であり、それらは図のように吸収液管と冷媒管とで接続され、吸収液と冷媒がそれぞれ循環可能に構成されている。
【０００８】
また、蒸発器６には図示しない空調負荷などに温度調節した作用流体、例えば水を循環供給するための空調水管１６が通され、吸収器７、凝縮器４、第２の凝縮器５には冷却水管１７が直列に通されている。なお、空調水管１６と冷却水管１７とは、開閉弁１８の開弁により連通可能である。
【０００９】
また、高温再生器１には、排ガスダンパ１９と排ガスブロア２０を備えた高温排ガス供給管２１が通され、第３の再生器３から吸収液ポンプ１１により供給された高温再生器１内の吸収液を、ガスエンジンなどから供給される高温の排ガスにより加熱して冷媒蒸気を吸収液から蒸発分離させる構成となっている。
【００１０】
また、第３の再生器３には分配制御弁２２を備えた排温水供給管２３が通され、分配制御弁２２によって第３の再生器３に供給するガスエンジンなどを冷却して温度上昇した冷却水の流量が調節可能に構成され、これにより吸収器７で冷媒を吸収して濃度が低下し、吸収液ポンプ１０により供給された第３の再生器３内の吸収液を加熱して冷媒蒸気を発生させる能力が制御できるようになっている。
【００１１】
上記構成の吸収式冷凍機においては、開閉弁１３、１４、１５、１８を閉弁し、その状態で冷却水管１７に冷却水を流すと共に、排ガスダンパ１９と分配制御弁２２を制御して高温排ガス供給管２１から高温再生器１に高温排ガスを、排温水供給管２３から第３の再生器３に排温水をそれぞれ供給し、吸収液ポンプ１０、１１および冷媒ポンプ１２を運転すると、第３の再生器３においては吸収液が排温水供給管２３から供給される排温水により加熱され、冷媒蒸気と濃縮された吸収液とが得られる。
【００１２】
第３の再生器３で冷媒を蒸発分離して濃縮された吸収液は、吸収液ポンプ１１により高温熱交換器９を経由して高温再生器１に搬送され、高温再生器１内でも高温排ガス供給管２１から供給される高温の排ガスにより加熱され、冷媒蒸気を蒸発分離して濃縮がさらに進む。
【００１３】
高温再生器１で生成された高温の冷媒蒸気は低温再生器２に入り、高温再生器１で濃縮され、高温熱交換器９を経由して低温再生器２に入った吸収液を加熱して放熱凝縮し、凝縮器４に入る。
【００１４】
低温再生器２で加熱されて吸収液から蒸発分離した冷媒は凝縮器４へ入り、冷却水管１７内を流れる冷却水と熱交換して凝縮液化し、高温再生器１から供給されて低温再生器２で凝縮した冷媒と、第３の再生器３で吸収液から蒸発分離し、第２の凝縮器５内で冷却水管１７内を流れる冷却水と熱交換して凝縮液化した冷媒と一緒になって蒸発器６に入る。
【００１５】
蒸発器６に入って底部に溜まった冷媒液は、冷媒ポンプ１２により上方から散布され、空調水管１６の内部を流れる作用流体の水と熱交換して蒸発し、作用流体である水を冷却する。
【００１６】
そして、蒸発器６で蒸発した冷媒は吸収器７に入り、低温再生器２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、すなわち低温熱交換器８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。
【００１７】
吸収器７で冷媒を吸収して濃度の薄くなった吸収液は、吸収液ポンプ１０の運転により低温熱交換器８を経由して第３の再生器３に戻される。
【００１８】
上記のように吸収式冷凍機の運転が行われると、蒸発器６の内部で冷媒の気化熱により冷却された空調水管１６内を流れる作用流体の水が、空調水管１６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。
【００１９】
一方、開閉弁１３、１４、１８を開弁し、開閉弁１５を閉弁し、その状態で冷却水管１７には冷却水を流すことなく、また、第３の再生器３には排温水供給管２３から排温水を供給することなく、排ガスダンパ１９を制御して高温排ガス供給管２１から高温再生器１に高温排ガスを供給し、吸収液ポンプ１０、１１を運転すると、高温再生器１においては吸収液が高温排ガス供給管２１から供給される高温排ガスにより加熱され、冷媒蒸気と濃縮された吸収液とが得られる。
【００２０】
高温再生器１で生成された高温の冷媒蒸気は開閉弁１４を経由して流路抵抗の小さい吸収器７に入り、第３の再生器３で吸収液から蒸発分離され、第２の凝縮器５と凝縮器４とを経由して蒸発器６に入った冷媒蒸気と共に、蒸発器６に通された空調水管１６内を流れる作用流体の水に放熱して凝縮する。
【００２１】
また、高温再生器１で冷媒を蒸発分離して濃縮された吸収液も開閉弁１３を経由して吸収器７に入り、蒸発器６内の空調水管１６内を流れる作用流体の水に対する加熱作用を行う。
【００２２】
上記のように吸収式冷凍機の運転が行われると、蒸発器６に通されている空調水管１６内を流れる作用流体の水が主に冷媒の凝縮熱により加熱され、図示しない加熱負荷に循環供給できるので、暖房などの加熱運転が行える。
【００２３】
なお、本発明の吸収式冷凍機においては排ガスブロア２０を図に示す位置に設けてあるので、排ガスブロア２０を運転することにより、高温排ガス供給管２１を介して供給する高温排ガスが高温再生器１に供給されないように排ガスダンパ１９を制御して、高温再生器１での吸収液の加熱を停止するときに、排ガスダンパ１９の気密性が悪くても、高温再生器１側に高温の排ガスが漏れ込むことはない。そのため、高温再生器１で吸収液の濃度が上がって結晶化することはない。
【００２４】
ところで、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。
【００２５】
例えば、高温再生器１に供給する熱源としては、高温再生器１に併設したガスバーナで燃やす天然ガス・油などの燃焼熱を利用するものであっても良い。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により温度の異なる２種類の排熱、例えば発電用ガスエンジンなどから排出される燃焼ガスである排ガスが保有する６５０℃程度の高温の排熱と、９０℃前後のエンジン冷却水が保有する低温の排熱などを熱源として、冷房などの冷却運転と暖房などの加熱運転とを効率良く行うことが可能な吸収式冷凍機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一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 低温再生器
３ 第３の再生器
４ 凝縮器
５ 第２の凝縮器
６ 蒸発器
７ 吸収器
８ 低温熱交換器
９ 高温熱交換器
１０・１１ 吸収液ポンプ
１２ 冷媒ポンプ
１３〜１５ 開閉弁
１６ 空調水管
１７ 冷却水管
１８ 開閉弁
１９ 排ガスダンパ
２０ 排ガスブロア
２１ 高温排ガス供給管
２２ 分配制御弁
２３ 排温水供給管
Claims (2)
- 吸収液を加熱沸騰させて冷媒を蒸発分離し、冷媒蒸気と濃縮した吸収液を得る高温再生器と、高温再生器で濃縮した吸収液を高温再生器で蒸発分離した冷媒蒸気により加熱沸騰させてさらに冷媒を蒸発分離し、冷媒蒸気とさらに濃縮した吸収液を得る低温再生器と、熱源流体により吸収液を加熱沸騰させて冷媒を蒸発分離し、冷媒蒸気と高温再生器に供給する濃縮した吸収液を得る第３の再生器と、低温再生器で蒸発分離した冷媒蒸気を冷却して凝縮冷媒液を得る凝縮器と、第３の再生器で蒸発分離した冷媒蒸気を冷却して凝縮冷媒液を得る第２の凝縮器と、冷媒液が伝熱管内を流れる作用流体から熱を奪って蒸発する蒸発器と、蒸発器で蒸発した冷媒蒸気を低温再生器で濃縮した吸収液に吸収させて第３の再生器に供給する吸収器と、吸収器に出入する吸収液同士が熱交換する低温熱交換器と、高温再生器に出入する吸収液同士が熱交換する高温熱交換器とを備えた吸収式冷凍機において、高温再生器で分離された冷媒蒸気と吸収液とを吸収器に供給可能に冷媒管と吸収液管とが設けられ、前記冷媒管と吸収液管には冷却運転では閉じ加熱運転では開く開閉弁をそれぞれ備え、且つ、前記冷却運転及び前記加熱運転において前記高温再生器の吸収液を加熱するために高温排ガスが排ガスダンパを通って供給される高温排ガス供給管が前記高温再生器に接続され、前記排ガスダンパより前記高温再生器側の前記高温排ガス供給管には、前記排ガスダンパの制御にて前記高温再生器の吸収液加熱を停止するとき運転する排ガスブロアを接続したことを特徴とする吸収式冷凍機。
- エンジンから排出される燃焼排ガスが高温再生器の熱源として使用され、エンジンを冷却した冷却液が第３の再生器の熱源として使用されることを特徴とする請求項１記載の吸収式冷凍機。
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