JP4557468B2

JP4557468B2 - 吸収冷凍機

Info

Publication number: JP4557468B2
Application number: JP2001239295A
Authority: JP
Inventors: 雅裕古川; 春樹西本
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-08-07
Filing date: 2001-08-07
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2021-08-07
Also published as: JP2003056934A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷房などの冷却運転に使用する三重効用吸収冷凍機に係わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の吸収冷凍機としては、例えば吸収器で冷媒を吸収した吸収液が低温熱交換器、中温熱交換器、高温熱交換器、高温再生器、高温熱交換器、中温再生器、中温熱交換器、低温再生器、低温熱交換器を順次経由して吸収器に還流するように配管した、例えば特開２０００−２５７９７６公報の図１、図２に提案された三重効用吸収冷凍機などが周知である。
【０００３】
前記特開２０００−２５７９７６公報に提案された、いわゆるシリーズフローの三重効用吸収冷凍機においては、再生圧力が高くなるため、肉厚部材あるいは高強度部材を採用して耐圧性を高める必要がある。また、再生温度も上昇し、金属腐食が起こり易くなるので、耐食性部材の使用が必要になるなど、製造コストの増加が避けられないと云った問題点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、製造コストが大幅に上昇することがないように、再生圧力の大幅な上昇を抑えることができる吸収冷凍機を提供する必要があり、それが解決すべき課題となっていた。
【０００５】
【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、吸収液を加熱して吸収液に含まれる冷媒を蒸発分離し、冷媒が吸収できるように吸収液を濃縮再生する再生器として高温再生器、中温再生器、低温再生器を備えると共に、異なる温度の吸収液同士が熱交換する熱交換器として高温熱交換器、中温熱交換器、低温熱交換器を備えた三重効用吸収冷凍機において、中温再生器で吸収液を加熱して放熱した冷媒が保有する熱により駆動する第２低温再生器と、この第２低温再生器で吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気が流入して凝縮する第２凝縮器と、吸収器で冷媒を吸収した吸収液の一部が低温熱交換器を経由して低温再生器に流入し、他の一部は低温熱交換器、中温熱交換器を順次経由して中温再生器に流入し、残部は低温熱交換器、中温熱交換器、高温熱交換器を順次経由して高温再生器に流入し、高温再生器で濃縮再生された吸収液は高温熱交換器、中温熱交換器を順次経由して第２低温再生器に流入し、中温再生器で濃縮再生された吸収液は中温熱交換器を経由して第２低温再生器に流入し、低温再生器で濃縮再生された吸収液は第２低温再生器に直接流入し、且つ、第２低温再生器で濃縮再生された吸収液が低温熱交換器を経由して吸収器に還流可能に設けられた吸収液管と、を備えるようにした構成の吸収冷凍機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】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【０００７】
〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態を、図１に基づいて詳細に説明する。図中１は高温再生器、２は中温再生器、３Ａは低温再生器、３Ｂは第２低温再生器、４Ａは凝縮器、４Ｂは第２凝縮器、５は蒸発器、６は吸収器、７は低温熱交換器、８は中温熱交換器、９は高温熱交換器、１０〜１３は吸収液ポンプ、１４は冷媒ポンプであり、それぞれは図１に示したように実線で示した吸収液管と破線で示した冷媒管とで接続され、冷媒とそれを吸収した吸収液とがそれぞれ循環可能に構成されている。
【０００８】
なお、蒸発器５には冷水管１５が通され、吸収器６、第２凝縮器４Ｂ、凝縮器４Ａには冷却水管１６が直列に通されている。
【０００９】
したがって、上記構成になる吸収冷凍機においては、吸収液ポンプ１０〜１３および冷媒ポンプ１４を運転し、高温再生器１に添設したバーナ１Ａで天然ガスなどを燃焼させると、吸収器６で冷媒を吸収した吸収液は、低温熱交換器７、中温熱交換器８、中温再生器２、高温熱交換器９、高温再生器１、高温熱交換器９、中温熱交換器８、低温再生器３Ａ、第２低温再生器３Ｂ、低温熱交換器７を順次経由して濃縮再生され、吸収器６に戻される。
【００１０】
すなわち、吸収液は、高温再生器１においてはバーナ１Ａの燃焼熱により加熱され、冷媒を蒸発分離して濃縮再生される。また、中温再生器２においては、高温再生器１における前記加熱により吸収液から蒸発分離して供給される冷媒蒸気により加熱され、濃縮再生される。さらに、低温再生器３Ａにおいては中温再生器２における前記加熱により吸収液から蒸発分離して供給される冷媒蒸気により加熱され、第２低温再生器３Ｂにおいては中温再生器２における前記吸収液に対する加熱作用により凝縮して供給される冷媒液の余熱により加熱され、それぞれの再生器において濃縮再生される。
【００１１】
一方、高温再生器１における加熱により吸収液から蒸発分離され、中温再生器２に入って吸収液を濃縮再生して凝縮し、さらに第２低温再生器３Ｂにも入り、その余熱により吸収液を濃縮再生して放熱した冷媒は、第２凝縮器４Ｂを経由して蒸発器５に入る。
【００１２】
また、中温再生器２における加熱により吸収液から蒸発分離され、低温再生器３Ａに入って吸収液を濃縮再生して凝縮した冷媒は、凝縮器４Ａを経由して蒸発器５に入る。
【００１３】
さらに、低温再生器３Ａにおける加熱により吸収液から蒸発分離された冷媒蒸気は凝縮器４Ａに入り、第２低温再生器３Ｂにおける加熱により吸収液から蒸発分離された冷媒蒸気は第２凝縮器４Ｂに入り、それぞれ冷却水管１６内を流れている冷却水に放熱して凝縮し、蒸発器５に入る。
【００１４】
蒸発器５に入って底に溜まった冷媒液は、冷媒ポンプ１４により上方から散布され、冷水管１５の内部を流れる水と熱交換して蒸発し、冷水管１５の内部を流れる水を冷却する。
【００１５】
蒸発器５で蒸発した冷媒は吸収器６に入り、第２低温再生器３Ｂにおける加熱により冷媒を蒸発分離し、吸収液の濃度が一層高まった再生済みの吸収液、すなわち吸収液ポンプ１３により第２低温再生器３Ｂから低温熱交換器７を経由して冷却供給され、上方から散布される吸収液に吸収される。そして、濃縮再生のため、吸収液ポンプ１０などにより、中温再生器２、高温再生器１、低温再生器３Ａ、第２低温再生器３Ｂに再度循環供給される。
【００１６】
上記のように吸収冷凍機が運転されると、冷水管１５の内部を流れて蒸発器５に入った冷水は、蒸発器５内において冷媒の気化熱により冷却され、その冷却された冷水が冷水管１５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。
【００１７】
そして、吸収器６で冷媒を吸収して吸収液濃度が低下した吸収液は、吸収してある冷媒の一部を先ず中温再生器２で蒸発分離したのち高温再生器１に入り、そこでガスバーナ１Ａで燃焼させる天然ガスなどの燃焼熱により加熱されるので、高温再生器１で吸収液から蒸発分離する冷媒蒸気の量は吸収液が吸収器６から直接流入するときと比較すると減少する。そのため、高温再生器１内の圧力は顕著に抑制され、再生温度の上昇も抑制される。
【００１８】
しかも、低温再生器３Ａの下流側に、中温再生器２で一度放熱した冷媒の余熱を利用して吸収液を濃縮再生する第２低温再生器３Ｂを設けてあるので、蒸発器５には十分な量の冷媒液が供給され、吸収器６には高い吸収液濃度に濃縮再生された吸収液が供給される。そのため、蒸発器５における冷媒の蒸発が促進され、冷房などの冷却運転が効率良く行える。
【００１９】
〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態を、図２に基づいて説明する。なお、理解を容易にするため、この第２の実施形態の吸収冷凍機においても、前記第１の実施形態の吸収冷凍機と同様の機能を有する部分には同一の符号を付した（後述する第３の実施形態以下においても同じ）。
【００２０】
この第２の実施形態の吸収冷凍機が前記図１に示した第１の実施形態の吸収冷凍機と相違する点は、吸収液管の設け方にある。
【００２１】
すなわち、図２に示した第２の実施形態の吸収冷凍機においては、吸収器６で冷媒を吸収した吸収液が、低温熱交換器７、低温再生器３Ａ、中温熱交換器８、高温熱交換器９、高温再生器１、高温熱交換器９、中温再生器２、中温熱交換器８、第２低温再生器３Ｂ、低温熱交換器７を順次経由して濃縮再生され、吸収器６に戻るように吸収液管が設けられている。
【００２２】
したがって、この第２の実施形態の吸収冷凍機においても、蒸発器５内において冷媒の気化熱により冷却された冷水が冷水管１５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。
【００２３】
そして、この場合も吸収器６で冷媒を吸収して吸収液濃度が低下した吸収液は、吸収してある冷媒の一部を先ず低温再生器３Ａで蒸発分離したのち高温再生器１に入り、そこでガスバーナ１Ａで燃焼させる天然ガスなどの燃焼熱により加熱されるので、高温再生器１で吸収液から蒸発分離する冷媒蒸気の量は吸収液が吸収器６から直接流入するときと比較すると減少する。そのため、高温再生器１内の圧力は顕著に抑制され、再生温度の上昇も抑制される。
【００２４】
また、この場合も中温再生器２の下流側に、中温再生器２で一度放熱した冷媒の余熱を利用して吸収液を濃縮再生する第２低温再生器３Ｂを設けてあるので、蒸発器５には十分な量の冷媒液が供給され、吸収器６には十分に濃縮再生された吸収液が供給される。そのため、蒸発器５における冷媒の蒸発が促進され、冷房などの冷却運転が効率良く行える。
【００２５】
なお、この第２の実施形態の吸収冷凍機においては、中温再生器２で濃縮再生された吸収液は、中温熱交換器８を経由してより低圧の第２低温再生器３Ｂに供給されるので、中温再生器２の下流側には吸収液ポンプは設けられていない。
【００２６】
〔第３の実施形態〕
本発明の第３の実施形態を、図３に基づいて説明する。この第３の実施形態の吸収冷凍機が前記第１、第２の実施形態の吸収冷凍機と相違する点も、吸収液管の設け方にある。
【００２７】
すなわち、図３に示した第３の実施形態の吸収冷凍機においては、吸収器６で冷媒を吸収した吸収液が、低温熱交換器７、低温再生器３Ａ、中温熱交換器８、中温再生器２、高温熱交換器９、高温再生器１、高温熱交換器９、中温熱交換器８、第２低温再生器３Ｂ、低温熱交換器７を順次経由して濃縮再生され、吸収器６に戻るように吸収液管が設けられている。
【００２８】
したがって、この第３の実施形態の吸収冷凍機においても、蒸発器５内において冷媒の気化熱により冷却された冷水が冷水管１５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。
【００２９】
そして、この第３の実施形態の吸収冷凍機においては、吸収器６で冷媒を吸収した吸収液は先ず低温再生器３Ａにおいて濃縮再生され、次に中温再生器２において濃縮再生され、その後高温再生器１に供給されて濃縮再生されるので、高温再生器１で吸収液から蒸発分離する冷媒蒸気の量は前記図１、図２に示した第１および第２の実施形態の吸収冷凍機よりさらに減少する。そのため、高温再生器１内の圧力は一層顕著に抑制され、再生温度の上昇も抑制される。
【００３０】
この場合も、高温再生器１の下流側に、中温再生器２で一度放熱した冷媒の余熱を利用して吸収液を濃縮再生する第２低温再生器３Ｂを設けてあるので、蒸発器５には十分な量の冷媒液が供給され、吸収器６には高い吸収液濃度に濃縮再生された吸収液が供給される。そのため、蒸発器５における冷媒の蒸発が促進され、冷房などの冷却運転が効率良く行える。
【００３１】
〔第４の実施形態〕
本発明の第４の実施形態を、図４に基づいて説明する。この第４の実施形態の吸収冷凍機が前記第１〜第３の実施形態の吸収冷凍機と相違する点も、吸収液管の設け方にある。
【００３２】
すなわち、図４に示した第４の実施形態の吸収冷凍機においては、吸収器６で冷媒を吸収した吸収液の一部は低温熱交換器７を経由して低温再生器３Ａに入り、他の一部は低温熱交換器７、中温熱交換器８を順次経由して中温再生器２に入り、残部は低温熱交換器７、中温熱交換器８、高温熱交換器９を順次経由して高温再生器１に入り、高温再生器１で濃縮再生された吸収液は高温熱交換器９、中温熱交換器８を順次経由して第２低温再生器３Ｂに入り、中温再生器２で濃縮再生された吸収液は中温熱交換器８を経由して第２低温再生器３Ｂに入り、低温再生器３Ａで濃縮再生された吸収液は第２低温再生器３Ｂに直接入り、且つ、第２低温再生器３Ｂで濃縮再生された吸収液が低温熱交換器７を経由して吸収器６に戻るように吸収液管が設けられている。
【００３３】
したがって、この第４の実施形態の吸収冷凍機においても、蒸発器５内において冷媒の気化熱により冷却された冷水が冷水管１５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。
【００３４】
そして、この第４の実施形態の吸収冷凍機においては、吸収器６で冷媒を吸収した吸収液の一部、例えば１／３が高温再生器１に供給されて濃縮再生されるので、高温再生器１で吸収液から蒸発分離する冷媒蒸気の量も効果的に減少する。そのため、高温再生器１内の圧力は顕著に抑制され、再生温度の上昇も抑制される。
【００３５】
この場合も、高温再生器１、中温再生器２および低温再生器３Ａの下流側に、中温再生器２で一度放熱した冷媒の余熱を利用して吸収液を濃縮再生する第２低温再生器３Ｂを設けてあるので、蒸発器５には十分な量の冷媒液が供給され、吸収器６には高い吸収液濃度に濃縮再生された吸収液が供給される。そのため、蒸発器５における冷媒の蒸発が促進され、冷房などの冷却運転が効率良く行える。
【００３６】
〔第５の実施形態〕
本発明の第５の実施形態を、図５に基づいて説明する。この第５の実施形態の吸収冷凍機が前記第１〜第４の実施形態の吸収冷凍機と相違する点も、吸収液管の設け方にある。
【００３７】
すなわち、図５に示した第５の実施形態の吸収冷凍機においては、吸収器６で冷媒を吸収した吸収液が、低温熱交換器７、中温熱交換器８、高温熱交換器９、高温再生器１、高温熱交換器９、中温再生器２、中温熱交換器８、低温再生器３Ａ、第２低温再生器３Ｂ、低温熱交換器７を順次経由して濃縮再生され、吸収器６に戻るように吸収液管が設けられている。
【００３８】
したがって、この第５の実施形態の吸収冷凍機においても、蒸発器５内において冷媒の気化熱により冷却された冷水が冷水管１５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。
【００３９】
そして、この第５の実施形態の吸収冷凍機においては、吸収器６で冷媒を吸収した吸収液は低温熱交換器７、低温熱交換器７、高温熱交換器９を経由し、その都度加熱されて高温再生器１に供給され、濃縮再生されるので、前記第１〜第４の実施形態のように高温再生器１内の圧力と温度を低減させる作用効果はない。
【００４０】
しかし、低温再生器３Ａの下流側に、中温再生器２で一度放熱した冷媒の余熱を利用して吸収液を濃縮再生する第２低温再生器３Ｂを設けてあるので、蒸発器５には十分な量の冷媒液が供給され、吸収器６には高い吸収液濃度に濃縮再生された吸収液が供給される。そのため、蒸発器５における冷媒の蒸発が促進され、冷房などの冷却運転が効率良く行える、と云った利点がある。
【００４１】
なお、この第５の実施形態の吸収冷凍機においても、中温再生器２で濃縮再生された吸収液は、中温熱交換器８を経由してより低圧の低温再生器３Ａに供給されるので、中温再生器２の下流側には吸収液ポンプは設けられていない。
【００４２】
〔第６の実施形態〕
本発明の第６の実施形態を、図６に基づいて説明する。この第６の実施形態の吸収冷凍機が前記第１の実施形態の吸収冷凍機と相違する点は、前記中温再生器２で吸収液を濃縮再生する際に得られた冷媒蒸気を熱源とする前記低温再生器３Ａと、前記中温再生器２で吸収液を濃縮再生する際に放熱した冷媒の余熱を熱源とする前記第２低温再生器３Ｂとを一体化した一体式低温再生器３と、前記低温再生器３Ａで蒸発分離した冷媒蒸気を凝縮させる凝縮器４Ａと、前記第２低温再生器３Ｂで蒸発分離した冷媒蒸気を凝縮させる第２凝縮器４Ｂとを一体化した一体式凝縮器４とを、さらに一体化して上胴１７を構成した点にある。
【００４３】
したがって、この第６の実施形態の吸収冷凍機においても、蒸発器５内において冷媒の気化熱により冷却された冷水が冷水管１５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。
【００４４】
そして、図６に示した第６の実施形態の吸収冷凍機においては、前記第１の実施形態の吸収冷凍機が備えていた低温再生器３Ａ、第２低温再生器３Ｂ、凝縮器４Ａ、第２凝縮器４Ｂが一体化されているので、吸収冷凍機を構成する部品数が減少し、配管距離は短くなる。そのため、製造コストの削減が図れる。また、冷媒と吸収液が循環する距離が短くなるので、搬送動力が削減でき、これによりランニングコストの削減も図れる。
【００４５】
〔第７の実施形態〕
本発明の第７の実施形態を、図７に基づいて説明する。この第７の実施形態の吸収冷凍機は、前記図６に示した第６の実施形態の吸収冷凍機が備えていない冷媒液熱回収器１７を備えており、この点で前記第６の実施形態の吸収冷凍機と相違している。
【００４６】
すなわち、この第７の実施形態の吸収冷凍機においては、一体式低温再生器３で吸収液を濃縮再生し、一体式凝縮器４に供給されている冷媒と、吸収器６で冷媒を吸収し、低温熱交換器７を迂回して中温再生器２に供給されている吸収液とが冷媒液熱回収器１７において熱交換し、吸収器６から中温再生器２に供給される吸収液の一部を冷媒の余熱により加熱するように構成されている。
【００４７】
したがって、図７に示した第７の実施形態の吸収冷凍機においては、前記図６に示した第６の実施形態の吸収冷凍機が備えていた作用効果を有すると共に、さらに熱効率が向上すると云った利点がある。
【００４８】
なお、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。
【００４９】
例えば、図１〜図５に示した第１〜第５の実施形態における吸収冷凍機を構成している第２凝縮器４Ｂは、凝縮器４Ａから出た冷却水が第２凝縮器４Ｂに入るように凝縮器４Ａの下流側に設置されても良い。また、冷却水は、凝縮器４Ａから吸収器６の方向に流すことも可能である。
【００５０】
また、図２〜図５に示した第２〜第５の実施形態の吸収冷凍機においても、低温再生器３Ａと第２低温再生器３Ｂとを一体化し、凝縮器４Ａと第２凝縮器４Ｂとを一体化し、さらにそれらを一体化して図６に示した第６の実施形態の吸収冷凍機が備えていた上胴３４を設けるようにすることもできる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の吸収冷凍機によれば、ＣＯＰは少なくとも１．５程度に改善され、冷房などの冷却運転が効率良く行える。
【００５２】
また、図１〜図４に基づいて説明した本発明の吸収冷凍機によれば、高温再生器に流入する吸収液の量が減少し、それにより高温再生器で発生する冷媒蒸気の量が減少するので、高温再生器内の圧力上昇が抑制され、再生温度の上昇も抑制される。
【００５３】
そのため、肉厚部材や高強度部材を採用して耐圧性を著しく高める必要も、耐食性部材を使用して耐食性を著しく高める必要もないので、製造コストが著しく増加することはない。
【００５４】
また、図６に基づいて説明した本発明の吸収冷凍機によれば、吸収冷凍機を構成する部品数が減少し、配管距離は短くなる。そのため、製造コストの削減が図れる。また、冷媒と吸収液が循環する距離が短くなるので、搬送動力が削減でき、これによりランニングコストの削減も図れる。
【００５５】
また、図７に基づいて説明した本発明の吸収冷凍機によれば、さらに熱効率に優れた運転が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の説明図である。
【図２】第２の実施形態の説明図である。
【図３】第３の実施形態の説明図である。
【図４】第４の実施形態の説明図である。
【図５】第５の実施形態の説明図である。
【図６】第６の実施形態の説明図である。
【図７】第７の実施形態の説明図である。
【符号の説明】
１高温再生器
１Ａガスバーナ
２中温再生器
３一体式低温再生器
３Ａ低温再生器
３Ｂ第２低温再生器
４一体式凝縮器
４Ａ凝縮器
４Ｂ第２凝縮器
５蒸発器
６吸収器
７低温熱交換器
８中温熱交換器
９高温熱交換器
１０〜１３吸収液ポンプ
１４冷媒ポンプ
１５冷水管
１６冷却水管
１７上胴
１８冷媒液熱回収器

Claims

吸収液を加熱して吸収液に含まれる冷媒を蒸発分離し、冷媒が吸収できるように吸収液を濃縮再生する再生器として高温再生器、中温再生器、低温再生器を備えると共に、異なる温度の吸収液同士が熱交換する熱交換器として高温熱交換器、中温熱交換器、低温熱交換器を備えた三重効用吸収冷凍機において、
中温再生器で吸収液を加熱して放熱した冷媒が保有する熱により駆動する第２低温再生器と、
この第２低温再生器で吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気が流入して凝縮する第２凝縮器と、
吸収器で冷媒を吸収した吸収液の一部が低温熱交換器を経由して低温再生器に流入し、他の一部は低温熱交換器、中温熱交換器を順次経由して中温再生器に流入し、残部は低温熱交換器、中温熱交換器、高温熱交換器を順次経由して高温再生器に流入し、高温再生器で濃縮再生された吸収液は高温熱交換器、中温熱交換器を順次経由して第２低温再生器に流入し、中温再生器で濃縮再生された吸収液は中温熱交換器を経由して第２低温再生器に流入し、低温再生器で濃縮再生された吸収液は第２低温再生器に直接流入し、且つ、第２低温再生器で濃縮再生された吸収液が低温熱交換器を経由して吸収器に還流可能に設けられた吸収液管と、
を備えたことを特徴とする吸収冷凍機。