JP4553741B2 - 吸収冷凍機 - Google Patents

Description

本発明は、二段吸収、二段蒸発サイクルを備えた吸収冷凍機に関するものである。

従来、吸収冷凍機は、ビル空調や地域冷暖房システムの熱源機として広く用いられている。そしてこの種の吸収冷凍機の効率向上のため、蒸発器と吸収器とを複数組備えた、二段吸収、二段蒸発サイクルを用いた吸収冷凍機が開発され、使用されている。二段吸収、二段蒸発サイクルを用いた吸収冷凍機は、例えば特許文献１に示すように、高圧段、低圧段の吸収・蒸発器を一体の缶胴で構成するのが一般的である。

一方近年、冷凍機のリプレース需要が増えている。そして冷凍機のリプレースの際には、その搬入経路・搬入口等が狭い場合が多く、このため冷凍機を分割して搬入する必要が生じる。特に二段吸収、二段蒸発サイクルを用いた吸収冷凍機は、二組の吸収器・蒸発器を有していて大型化するため、分割の必要性が高く、例えば特許文献２の図３に示すように、高圧段、低圧段の吸収・蒸発器を、個別の缶胴とすることで、構造のシンプル化を図るとともに、分割搬入による輸送の容易化を図るものも提案されている。

図４は特許文献２の図３と同じ構成の従来の吸収冷凍機５００の一例を示す構成図である。同図に示す吸収冷凍機５００は、低温再生器５０１及び凝縮器５０３を収納した缶胴５０５の下側に、低圧段吸収器５０７及び低圧段蒸発器５０９を収納した缶胴５１１を設置し、更にその下側に高圧段吸収器５１３及び高圧段蒸発器５１５を収納した缶胴５１７を設置し、さらに前記缶胴５１７の下部スペースに補機類（高温熱交換器５１９及び低温熱交換器５２１及び溶液ポンプ５２３及び冷媒ポンプ５２５）を収納し、一方前記各缶胴とは別に高温再生器缶胴５２９を設置して構成されている。高温再生器缶胴５２９にはバーナー装置５３１が設置されている。なお前記補機類５１９，５２１，５２３，５２５はこれらを缶胴５１７に取り付けると、缶胴５１７と補機類を合わせた大きさが他の缶胴５０５や缶胴５１１に比べて大きくなってしまうので、その大きさを他の缶胴５０５，５１１に合わせて分割搬入の効果を得るため、缶胴５１７と補機類の間も分割する必要がある。

しかしながら上記のように、各缶胴５０５，５１１，５１７、及び補機類を分割すると、これら各缶胴５０５，５１１，５１７、及び補機類間を接続する配管の分割箇所ａ１の数が多くなり、また隣接していない缶胴５０５，５１１，５１７及び補機類間を連結する配管には取り外さなければならない配管ａ２も生じ、さらに組立の際の缶胴５０５，５１１，５１７間の溶接部位も多く、これらのことから現地での吸収冷凍機５００の搬入／据付時の組み立てが非常に煩雑になってしまうという問題があった。また多数の缶胴５０５，５１１，５１７、及び補機類を組み立てることとなるので、結果として吸収冷凍機５００全体のコンパクト化も図れないという問題もあった。
特開２０００−１７９９７５号公報 特開２００３−１６１５４３号公報

本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、搬入性に優れると同時に、配管の分割箇所や溶接部位を減少できてその組み立てが容易に行えて低コスト化が図れ、また装置全体のコンパクト化が図れる吸収冷凍機を提供することにある。

吸収冷凍機を分割して搬入する場合、まず分割した各缶胴の縦横奥行きの三辺の内のサイズの小さい二辺が搬入口を通れるかどうかが問題となる。吸収冷凍機の場合、奥行き方向（図１や図４で示す紙面に垂直な方向）には缶胴内に多数の伝熱管が配管されているため分割が困難であり、従って分割するのは縦横方向となる。そして吸収冷凍機の搬入性は、分割した缶胴の縦横方向の辺の内のより長い辺によって拘束され、さらに分割したそれぞれの缶胴の内の縦横方向の辺の内のより長い辺を有する方の缶胴に拘束される。従って吸収冷凍機の分割は、缶胴の縦横方向の辺の長さ同士でも、缶胴同士でも、あまりそれらの寸法に違いがない方が効率の良い搬入が可能になる。

そこで本願請求項１に記載の発明は、高温再生器、低温再生器、凝縮器、低圧段吸収器、低圧段蒸発器、高圧段吸収器、高圧段蒸発器を備え、各機器を溶液及び冷媒が通る配管で接続し、二段吸収・二段蒸発サイクルを形成してなる吸収冷凍機において、前記低温再生器、凝縮器、低圧段吸収器、及び低圧段蒸発器を一体缶胴とした第１缶胴に収納設置し、高圧段吸収器、及び高圧段蒸発器を一体缶胴とした第２缶胴に収納設置し、第１缶胴と第２缶胴を分割できる構成とし、更に第１缶胴を上に、第２缶胴を下に配置した。

また本願請求項２に記載の発明は、前記高圧段吸収器、高圧段蒸発器を一体缶胴とし、さらにこの缶胴の外部に設置した補機スペースに熱交換器及びポンプを含む補機類を収納設置して構成した。

以上のように吸収冷凍機を構成すると、吸収冷凍機を構成する低温缶胴を二つの缶胴で構成でき、従って特許文献２の図３に示されるような構成と比較して、各缶胴及び補機類間を接続する配管の分割箇所が少なくなり、また組立時の缶胴間の溶接部位も少なくなり、これらのことから現地での吸収冷凍機の搬入／据付時の組み立てが簡素化されて低コスト化を図ることができる。同時に二つの缶胴を組み立てるだけでよいので、特許文献２の図３に示されるような構成と比較して、吸収冷凍機全体のコンパクト化が図れる。

また低温再生器、凝縮器、低圧段吸収器、低圧段蒸発器を収納する缶胴と、高圧段吸収器、高圧段蒸発器を収納する缶胴の間で分割するので、分割位置より上部の構成機器である、低温再生器、凝縮器、低圧段吸収器、低圧段蒸発器と、分割位置より下部の構成機器である、高圧段吸収器、高圧段蒸発器、補機類の、それぞれの構成機器の高さ（大きさ）を比較的等しい高さ（大きさ）とすることができ、二段吸収・二段蒸発サイクルを用いた吸収冷凍機として最適な分割位置となる。従って二分割という少ない分割であっても、これら分割した構成機器を、狭い搬入経路・搬入口等に通すことができ、吸収冷凍機のリプレース等の要求に答えることができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる吸収冷凍機１の一例を示す構成図である。同図に示す吸収冷凍機１は、二段吸収・二段蒸発サイクルを備えた吸収冷凍機であり、低温再生器１０、凝縮器２０、低圧段吸収器３０及び低圧段蒸発器４０を収納した缶胴５０の下側に、高圧段吸収器６０、高圧段蒸発器７０を収納した缶胴８０を設置し、さらに缶胴８０の下側に設けた補機スペース９０に補機類（高温熱交換器１００及び低温熱交換器１１０及び溶液ポンプ１２０及び冷媒ポンプ１３０）を収納配置し、一方前記各缶胴とは別に高温再生器缶胴１５０を設置して構成されている。高温再生器缶胴１５０には加熱のためのバーナー装置１６０が設置されている。また図示の都合上、補機スペース９０は大きく記載しているが、実際は缶胴８０の下部スペースに設置できる程度の大きさである。

つまりこの吸収冷凍機１は、低温再生器１０、凝縮器２０、低圧段吸収器３０及び低圧段蒸発器４０を一体の缶胴５０として製作し、この缶胴５０と高圧段吸収器６０及び高圧段蒸発器７０を収納した缶胴８０の間を分割できるように構成している。このように缶胴５０と缶胴８０間だけを分割するように構成すれば、一体に構成された低温再生器１０、凝縮器２０、低圧段吸収器３０及び低圧段蒸発器４０から引き出される配管と、一体に構成された高圧段吸収器６０、高圧段蒸発器７０及び補機類から引き出される配管の分割箇所Ａ１は少なくなり、また分割の際に取り外さなければならない配管もなくなる。

ところで図１の吸収冷凍機１に示す低温再生器１０、凝縮器２０、低圧段吸収器３０、低圧段蒸発器４０、高圧段吸収器６０、高圧段蒸発器７０の各機器は、一般的にほぼ同じ奥行きを持っていて、略直方体の形に収まる前記各機器が、鋼板等を溶接することで形成される缶胴５０，８０に収められている。ここで図２は上記吸収冷凍機１の各機器（但し高温再生器缶胴１５０は除く）の大きさを含む設置状態を示す設置状態概略図である。同図に示すように高圧段、低圧段それぞれの吸収器（低圧段吸収器３０及び高圧段吸収器６０）、蒸発器（低圧段蒸発器４０及び高圧段蒸発器７０）の大きさには大きな差はなく、補機スペース９０と、低温再生器１０及び凝縮器２０とは、通常何れも前記吸収器や蒸発器の半分程度の大きさで済むため、この実施形態のように分割すると、缶胴５０の大きさと、缶胴８０に補機スペース９０を設けたものの大きさがそれほど違いのない大きさに分割できる。つまりこの実施形態のように高圧段と低圧段の間で分割すると、補機スペース９０を踏まえると、ほぼ均等の大きさに分割することができる。また分割が二つなので前述のように配管等の切り離し点（分割箇所Ａ１）が少なくて済む。つまり吸収冷凍機１をほぼ半分に効率良く分割できるため、分解、組み立ての作業効率を極力損なわず、搬入時の機器の大きさを小さくすることができる。なお高温再生器缶胴１５０の大きさは、その高さが缶胴５０の高さと同等程度で作成できるため、高温再生器缶胴１５０からバーナー装置１６０一式と高温再生器缶胴１５０を支える脚を取り外すことで、分割される缶胴５０，８０と同程度の搬入性を持たせることができる。

図３は上記吸収冷凍機１の各機器（但し高温再生器缶胴１５０は除く）の大きさを含む他の設置状態の例を示す設置状態概略図である。この吸収冷凍機１の設置状態において、前記図２に示す設置状態と相違する点は、缶胴５０内に設置する低圧段吸収器３０と低圧段蒸発器４０とを水平方向に設置する代わりに上下方向に設置し、同様に缶胴８０内に設置する高圧段吸収器６０と高圧段蒸発器７０とを水平方向に設置する代わりに上下方向に設置した点のみである。このように構成しても、上記実施形態と同様の作用・効果を発揮することは言うまでもない。さらに必要に応じて、低圧段吸収器３０及び低圧段蒸発器４０の組と、高圧段吸収器６０及び高圧段蒸発器７０の組の何れか一方の組を水平方向に設置し、他方の組を上下方向に設置してもよい。

次に図１に示す吸収冷凍機１の動作を説明する。高圧段吸収器６０から高温再生器缶胴１５０に溶液ポンプ１２０により溶液が低温熱交換器１１０と高温熱交換器１００を経て送られると、高温再生器缶胴１５０のバーナー装置１６０がこの溶液を加熱濃縮し、濃溶液ができる。この濃溶液は、高温熱交換器１００において高圧段吸収器６０から送られてきた溶液と熱交換した後に、低温再生器１０に送られる。一方高温再生器缶胴１５０において溶液が加熱濃縮される際に発生した高温の冷媒蒸気は、低温再生器１０に送られて、低温再生器１０における溶液の加熱源となる。低温再生器１０では高温再生器缶胴１５０から送られてきた溶液を前記高温の冷媒蒸気が加熱濃縮して、さらに濃溶液となる。この濃溶液は低温熱交換器１１０で熱交換して温度を下げた後に、低圧段吸収器３０に導入される。

一方凝縮器２０では、低温再生器１０で発生した冷媒蒸気が冷却水（配管１９１によって供給される）によって冷却されて凝縮して冷媒液になるとともに、高温再生器缶胴１５０からの高温の冷媒蒸気であって低温再生器１０内で凝縮した冷媒液が合流し、これら冷媒液は低圧段蒸発器４０に導入される。低圧段蒸発器４０では、凝縮器２０から流入した冷媒液が一部蒸発し、その残りが底部に滞留し、高圧段蒸発器７０に導入される。高圧段蒸発器７０においても冷媒液の一部が蒸発してその残りが底部に滞留し、冷媒ポンプ１３０により再び低圧段蒸発器４０に供給される。配管１８０によって高圧段蒸発器７０に供給された冷水は、高圧段蒸発器７０で冷却された後に低圧段蒸発器４０で冷却され、配管１８１から冷房負荷系へ導かれる。冷房負荷系を通過して温度が上昇した冷水は、再び配管１８０から高圧段蒸発器７０に供給される。

一方前記低温熱交換器１１０で熱交換して低圧段吸収器３０に導入された濃溶液は、低圧段吸収器３０の吸収伝熱管の表面に供給され、その表面において低圧段蒸発器４０で蒸発した冷媒蒸気が吸収され、このとき発生する吸収熱が吸収伝熱管内を流れる冷却水により除去される。低圧段吸収器３０で冷媒蒸気を吸収した溶液は、高圧段吸収器６０に導入され、低圧段吸収器３０の場合と同様に、高圧段蒸発器７０で蒸発した冷媒蒸気を吸収する。このとき発生する吸収熱も、低圧段吸収器３０の場合と同様に、その吸収伝熱管内を流れる冷却水によって除去される。冷媒蒸気を吸収して希釈した溶液は、溶液ポンプ１２０によって再び高温再生器缶胴１５０に送られる。

ところで冷却水は、配管１９０によって冷却塔等の冷却手段から高圧段吸収器６０の吸収伝熱管内に送られて溶液を冷却した後に低圧段吸収器３０の吸収伝熱管内に送られて同様に溶液を冷却し、さらに配管１９１によって凝縮器２０に送られて低温再生器１０で発生した冷媒蒸気を冷却して凝縮させた後に配管１９３によって冷却手段に循環される。

以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載がない何れの構造であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。例えば上記実施形態では、溶液フローの例としてシリーズフローの例を示しているが、パラレルフローとしても良い。また上記実施形態では補機スペース９０に、補機類として、高温熱交換器１００及び低温熱交換器１１０及び溶液ポンプ１２０及び冷媒ポンプ１３０を収納配置したが、それ以外の各種補機類を収納しても良く、また逆に例えば高温熱交換器１００については補機スペース９０ではなくて、高温再生器缶胴１５０の下部スペースに設置する等、一部の補機類を必要に応じて別の場所に設置しても良い。

本発明の一実施形態にかかる吸収冷凍機１の一例を示す構成図である。 吸収冷凍機１の各機器の大きさを含む設置状態を示す設置状態概略図である。 吸収冷凍機１の各機器の大きさを含む他の設置状態の例を示す設置状態概略図である。 従来の吸収冷凍機５００の一例を示す構成図である。

符号の説明

１ 吸収冷凍機
１０ 低温再生器
２０ 凝縮器
３０ 低圧段吸収器
４０ 低圧段蒸発器
５０ 缶胴
６０ 高圧段吸収器
７０ 高圧段蒸発器
８０ 缶胴
９０ 補機スペース
１００ 高温熱交換器（熱交換器、補機類）
１１０ 低温熱交換器（熱交換器、補機類）
１２０ 溶液ポンプ（ポンプ、補機類）
１３０ 冷媒ポンプ（ポンプ、補機類）
１５０ 高温再生器缶胴
１６０ バーナー装置

Claims (2)

1. 高温再生器、低温再生器、凝縮器、低圧段吸収器、低圧段蒸発器、高圧段吸収器、高圧段蒸発器を備え、各機器を溶液及び冷媒が通る配管で接続し、二段吸収・二段蒸発サイクルを形成してなる吸収冷凍機において、
   前記低温再生器、凝縮器、低圧段吸収器、及び低圧段蒸発器を一体缶胴とした第１缶胴に収納設置し、前記高圧段吸収器、及び高圧段蒸発器を一体缶胴とした第２缶胴に収納設置し、
   前記第１缶胴と第２缶胴を分割できる構成とし、更に前記第１缶胴を上に、前記第２缶胴を下に配置したことを特徴とする吸収冷凍機。
2. 前記第２缶胴の下に補機スペースを配置し、該補機スペースに熱交換器及びポンプを含む補機類を収納設置したことを特徴とする請求項１に記載の吸収冷凍機。

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