JP4843281B2

JP4843281B2 - 高温再生器及び吸収冷凍機

Info

Publication number: JP4843281B2
Application number: JP2005269474A
Authority: JP
Inventors: 與四郎竹村; 健石山; 純村田
Original assignee: 荏原冷熱システム株式会社
Priority date: 2005-09-16
Filing date: 2005-09-16
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2025-09-16
Also published as: JP2007078300A

Description

本発明は高温再生器及び吸収冷凍機に関し、特に低ＮＯ_ｘ化と高効率化を同時に低コストのもとで実現する高温再生器、及びこの高温再生器を備える吸収冷凍機に関する。

吸収冷凍機を構成する再生器における加熱源としては、主として外部のボイラより供給される蒸気か、燃料としてのガス又は油を燃焼させて得られる燃焼ガスが用いられている。後者を採用した再生器として、炉筒煙管式の再生器がある。炉筒煙管式の再生器の一例として、次のようなものがある。

内部に燃焼室が形成される水平に設置された円筒状の炉筒と、炉筒の上部に水平に配設された炉筒とほぼ同じ長さの複数の煙管と、炉筒及び複数の煙管を取り囲む筒状の缶胴とを備える炉筒煙管式再生器を構成する。そして、炉筒の一端には燃焼室内に火炎を送るバーナーを設け、他端に炉筒と煙管とを連通する後部煙室を形成する。後部煙室の反対側の煙管端部は、煙突につながる前部煙室に開口している。上記構成の炉筒煙管式再生器においては、缶胴内の炉筒及び煙管の周囲を、下方から上方へと溶液が流れる。そして、炉筒内でバーナーによりガスなどを燃焼させると、火炎が炉筒の奥に向かって形成され、高温の燃焼ガスが後部煙室で反転し、煙管を経由して前部煙室に接続された煙突から装置の外に排出される。この過程で、火炎の熱により炉筒や煙管の周囲を流れる缶胴内の溶液が加熱され、溶液から冷媒蒸気を分離して溶液濃度が高められる（例えば特許文献１参照）。
特開平４−３１３６５５号公報（段落０００７、０００９、図１等）

高温再生器のように燃焼器（バーナー）と熱交換器（煙管）を備えた機器においては、低ＮＯ_ｘ化と高効率化は社会要請である。従来の炉筒煙管式高温再生器においては、低ＮＯ_ｘ化は燃焼器の改良に依存し、高効率化は熱交換器の改善に依存していて、構造の複雑化に伴うコスト上昇や大型化等の課題があった。

本発明は上述の課題に鑑み、低ＮＯ_ｘ化と高効率化を同時に低コストのもとで実現する高温再生器、及びこの高温再生器を備える吸収冷凍機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明に係る高温再生器は、例えば図１に示すように、一端にバーナー１６が配設され、バーナー１６で発生した燃焼ガスＧｂを流す筒状の燃焼室２０と；バーナー１６が配設された側とは反対側の燃焼室２０の端部に形成され、燃焼ガスＧｂを受け入れる後部煙室２２と；後部煙室２２の燃焼ガスＧｂを流す煙管１２と；煙管１２を通過した燃焼ガスＧｂを受け入れて燃焼ガスＧｂを排出する煙突２８が接続された前部煙室２１であって、燃焼室２０と直接連通していない前部煙室２１と；後部煙室２２の燃焼ガスを導入し、導入した燃焼ガスのすべてを燃焼室２０内のバーナー１６が配設された端部の近傍の燃焼室２０の側面に導く連通管１３とを備え；煙管１２及び連通管１３、燃焼室２０の周囲に、導入した希溶液Ｓｗを加熱し、希溶液Ｓｗから冷媒を蒸発させて希溶液Ｓｗよりも濃度が高い高温濃溶液Ｓａとする液体空間２３が形成される。ここで「バーナーが配設された端部の近傍」は、典型的には、バーナー内を流れる燃料ガス又は空気がその流れによって、あるいは、バーナーから吹き出した燃焼気や空気又は火炎がその吹き出し流によって、燃焼室内に火炎を形成する領域である。また、希溶液Ｓｗは冷媒が混ざった溶液であり、典型的には、吸収冷凍機の吸収器３１（例えば図２参照）から導入する。

このように構成すると、後部煙室の燃焼ガスを燃焼室内のバーナーが配設された端部の近傍の燃焼室の側面に導く連通管を備え、連通管の周囲に導入した希溶液を加熱する液体空間が形成されるので、希溶液との熱交換で温度が低下した後部煙室からの燃焼ガスがバーナーからの燃焼気や空気又は火炎に取り込まれ、燃焼ガス量が増大することにより燃焼終了時の火炎温度の上昇が抑制されて低ＮＯｘ化を図ることができる。また、煙管に加えて連通管を流れる燃焼ガスによっても液体空間内の溶液が加熱されるので熱効率が向上する。さらに、バーナーからの燃焼気に取り込まれる燃焼ガスは、通常、燃焼用空気よりも高温度であるので、バーナー出口部の気体温度を上昇させ、この領域における希溶液への熱伝達を向上させることができる。
また、請求項２に記載の発明に係る高温再生器は、例えば図１に示すように、請求項１に記載の高温再生器３２Ａにおいて、連通管１３が、燃焼室２０の最も煙管１２に近い端部よりも煙管１２側、かつ、煙管１２の最も燃焼室２０に近い端部よりも燃焼室２０側に配設されている。

また、本発明に係る高温再生器は、例えば図１に示すように、請求項１に記載の高温再生器３２Ａにおいて、液体空間２３を覆う缶胴１４を備え；連通管１３が、缶胴１４の壁の近傍に配設されていてもよい。

このように構成すると、液体空間内の溶液が流動しやすい場所に連通管が配設されることとなり、連通管内を流れる燃焼ガスと液体空間内の溶液との熱交換効率が向上すると共に、火炎温度上昇抑制の確実性が増大する。

また、請求項３に記載の発明に係る高温再生器は、請求項１又は請求項２に記載の高温再生器３２Ａ（例えば図１参照）において、連通管１３（例えば図１参照）の前記溶液が接する表面に凹凸が形成されている。

このように構成すると、溶液沸騰時の気泡の発生を促進させることとなり、連通管表面からの気泡上昇に伴う溶液の上昇流を誘引して溶液の局部過熱を防止することができる。

上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明に係る吸収冷凍機は、例えば図２に示すように、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の高温再生器３２Ａと；高温再生器３２Ａから冷媒を導入する凝縮器３３と；凝縮器３３で凝縮した冷媒液Ｖｆを導入し被冷却媒体ｐの熱で冷媒液Ｖｆを蒸発させる蒸発器３４と；高温再生器３２Ａで前記溶液から冷媒蒸気Ｖａが除かれて濃度が高くなった濃溶液Ｓａを導入し、蒸発器３４で蒸発した冷媒Ｖｅを濃溶液Ｓｃで吸収し濃度が低下した希溶液Ｓｗを高温再生器３２Ａに向けて導出する吸収器３１とを備える。

このように構成すると、低ＮＯ_ｘ化と高効率化を同時に実現する高温再生器を備えるので、排出ガスが低ＮＯ_ｘで、かつ高効率な吸収冷凍機となる。

本発明に係る高温再生器によれば、後部煙室の燃焼ガスを燃焼室内のバーナーが配設された端部の近傍に導く連通管を備え、連通管の周囲に導入した希溶液を加熱する液体空間が形成されるので、希溶液との熱交換で温度が低下した後部煙室からの燃焼ガスがバーナー内に、あるいはバーナーからの燃焼気や空気又は火炎に取り込まれ、燃焼ガス量が増大することにより燃焼終了時の火炎温度の上昇が抑制されて低ＮＯ_ｘ化を図ることができる。また、煙管に加えて連通管を流れる燃焼ガスによっても液体空間内の溶液が加熱されるので熱効率が向上する。

また、本発明に係る吸収冷凍機によれば、低ＮＯ_ｘ化と高効率化を同時に実現する高温再生器を備えるので、排出ガスが低ＮＯ_ｘで、かつ高効率な吸収冷凍機となる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、互いに同一又は相当する装置等には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。

まず図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る高温再生器３２Ａの構成を説明する。図１は、高温再生器３２Ａを説明する模式図であり、（ａ）は高温再生器の縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は缶胴上部に形成された気液分離部の詳細図である。高温再生器３２Ａは炉筒煙管式再生器であり、内部で火炎を形成して燃焼ガスＧｂを生成する炉筒１１と、燃焼ガスＧｂを流して周囲の溶液を加熱する煙管１２と、同様に燃焼ガスＧｂを流して周囲の溶液を加熱する連通管１３と、炉筒１１・煙管１２・連通管１３を内部に収容する缶胴１４とを備えている。

炉筒１１は、典型的には円筒状の部材であり、内部に燃焼室２０が形成されている。炉筒１１は、円筒状の軸がほぼ水平になるように配設されている。円筒状の一方の端面１１ａは塞がれており、塞がれた端面１１ａのほぼ中央に貫通孔が形成されている。貫通孔には火炎を取り込む火炎取込管１９が取り付けられている。火炎取込管１９の他端には、バーナー１６が設けられている。バーナー１６には燃焼用燃料及び燃焼用空気が供給され、燃焼用燃料が点火されて燃焼することにより燃焼室２０内に火炎が形成される。火炎は端面１１ａ寄りの燃焼室２０内で形成される。なお、炉筒１１は、円筒状以外の三角柱状や四角柱状、あるいは多角柱状の部材であってもよい。また、バーナー１６は、炉筒１１内部の一端に配設されていてもよい。

炉筒１１の上方には、複数のパイプ状の煙管１２が配設されている。煙管１２は、その軸が円筒状の炉筒１１の軸とほぼ平行になるように配設されている。また、煙管１２は、隣り合う煙管１２同士が接触しないように配設されている。本実施の形態では、図１（ｂ）に示す断面において、複数の煙管１２が長方形に配列されている。なお、煙管１２を、長方形の内部にも配設したり、長方形以外の例えば千鳥状に配設してもよい。複数の煙管１２の配列は、バーナー１６の配設位置との取り合いや、後述する液体空間２３内を流動する溶液を極力均一に加熱することができるようにする観点から決定するとよい。図１（ａ）に示すように、煙管１２の端部の位置は、炉筒１１の端面１１ａ側が、炉筒１１に取り付けられた火炎取入管１９の端部の位置と同じになっている。その反対側の端部の位置は、端面１１ａとは反対側の炉筒１１の端部の位置と同じになっている。

図１（ｂ）に示す断面における、炉筒１１の斜め上方で、煙管１２の下方には、２本のパイプ状の連通管１３が配設されている。本実施の形態では、炉筒１１の円形断面の中心を通る水平線より斜め４５°上方の２箇所の缶胴１４内壁近傍に連通管１３が配設されている。連通管１３は、その軸が、円筒状の炉筒１１の軸及び煙管１２の軸とほぼ平行になるように配設されている。連通管１３の端部の位置は、炉筒１１及び煙管１２の端部が揃っている側が、これらの端部と揃うような位置となっている。他方、反対側は、連通管１３が炉筒１１の端面１１ａ近傍の位置まで延び、そこで炉筒１１の円形断面の中心に向かって９０°に曲がり、端面１１ａに近い円筒の側面で炉筒１１に接続して、燃焼室２０と連通している。連通管１３の径は、燃焼容量及び低ＮＯ_ｘ効果と熱効率の向上を総合的に勘案して最適化するのがよい。なお、連通管１３は、炉筒１１の端面１１ａに接続されていてもよい。つまり、端面１１ａも「バーナー１６が配設された端部の近傍」に含まれることとする。

連通管１３の外表面には、凹凸が形成されている。この外表面の凹凸は微細であることが好ましく、例えば、金属粒子の溶着もしくはショットブラスト加工によって形成される。微細な凹凸は、溶液沸騰の核となって外表面から沸騰気泡を離脱させるために効果的となる程度のものである。

上述の炉筒１１・煙管１２・連通管１３は、缶胴１４に収容されている。缶胴１４が炉筒１１・煙管１２・連通管１３を収容して炉本体を形成している。缶胴１４は、典型的には断面が楕円形状の筒状部材であるが、断面は楕円以外の円形や四角形、その他の多角形であってもよい。しかしながら、炉筒１１・煙管１２・連通管１３を収容しつつ大型化を回避して所定の強度を保つため、断面を楕円形状とするのが好ましい。缶胴１４は、炉筒１１や煙管１２と平行に、かつ断面の楕円の長軸が鉛直方向で短軸が水平方向になるように配設されている。缶胴１４の端部の位置は、炉筒１１の端面１１ａ側が、煙管１２の端部及び火炎取入管１９の端部と揃う位置となっている。他方、反対側の端部の位置は、缶胴１４の長さが後述する後部煙室２２が形成される分だけ煙管１２の長さよりも長くなるような位置となっている。

炉筒１１の端面１１ａ側の缶胴１４の端面は、煙管１２の開口及び火炎取入管１９の開口以外を塞ぐ前部壁１４ａが設けられている。前部壁１４ａの外側には、燃焼室２０に送る火炎を発生させるバーナー１６が、火炎取入管１９の開口を塞ぐように取り付けられている。また、前部壁１４ａの外側には、すべての煙管１２の開口を覆うように、前部煙室２１を形成するチャンバーが取り付けられている。チャンバーには、煙管１２を通過した燃焼ガスＧｂを排出する煙突２８が接続されている。前部壁１４ａとは反対側の缶胴１４の端面は、点検口２２ｈが形成された後部壁１４ｂが設けられている。後部壁１４ｂの外側には、着脱自在の遮蔽板１７が、点検口２２ｈを塞ぐように取り付けられている。炉筒１１の端面１１ａとは反対側の端部と後部壁１４ｂとの間には、炉筒１１内の燃焼ガスＧｂを煙管１２及び連通管１３に導入するために反転させるためのスペースである後部煙室２２が形成されている。後部煙室２２は、燃焼室２０と連通している。点検口２２ｈの下方には、後部壁１４ｂよりも内側に点検口２２ｈに接続される煙室壁１４ｄが設けられている。後部壁１４ｂとは反対側の後部煙室２２には、炉筒１１・煙管１２・連通管１３の開口以外を塞ぐ中間壁１４ｃが設けられている。すなわち、後部煙室２２は、中間壁１４ｃ及び中間壁１４ｃが缶胴１４の底部に当たるまで延長した仮想面と、後部壁１４ｂ及び煙室壁１４ｄと、缶胴１４の内壁とで囲まれる部分の空間である。

上述のように形成された缶胴１４内の炉筒１１・煙管１２・連通管１３の外周には、溶液が充満する液体空間２３が形成されている。液体空間２３は、炉筒１１の上下の周囲のみならず、端面１１ａに面する火炎取入管１９の周囲、及び後部壁１４ｂと煙室壁１４ｄとの間にも形成されている。液体空間２３は、炉筒１１・煙管１２・連通管１３の冷却と、溶液との熱交換とを兼ねたジャケットとなっている。また、缶胴１４の底部には、液体空間２３に低濃度の溶液である希溶液Ｓｗを導入するための希溶液管５５Ａが接続されている。缶胴１４の上方には、希溶液Ｓｗが加熱されて高濃度となった高温濃溶液Ｓａを導出するための高温濃溶液管５６Ａ（図１（ｃ）参照）が配設されている。また、缶胴１４の上部には、希溶液Ｓｗが加熱されて希溶液Ｓｗ中の冷媒が蒸発した高温冷媒蒸気Ｖａを導出する冷媒蒸気管５８が接続されている。缶胴１４は、周囲に断熱材が貼り付けられた上で、外板１５で覆われている。なお、液体空間内に存在する希溶液Ｓｗと高温濃溶液Ｓａを特に区別する必要のないときは、溶液Ｓと総称して説明する。

図１（ｃ）に示すように、缶胴１４の上方は、希溶液Ｓｗが加熱されて高濃度となった高温濃溶液Ｓａと希溶液Ｓｗ中から蒸発した高温冷媒蒸気Ｖａとの混合流体から、高温濃溶液Ｓａと高温冷媒蒸気Ｖａとを分離する気液分離部が形成されている。気液分離部は、冷媒蒸気管５８が接続される缶胴１４の頂部に形成された蒸気導出口１４ｈと、蒸気導出口１４ｈの下方に設けられたエリミネーター１４ｅと、エリミネーター１４ｅの下方の缶胴１４内に配設された高温濃溶液管５６Ａの開口端５６Ａａとを含んで構成されている。

次に図２を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る吸収冷凍機３０の構成を説明する。図２は吸収冷凍機３０の系統図である。吸収冷凍機３０は、二重効用吸収冷凍機であり、被冷却媒体としての冷水ｐの熱で冷媒液Ｖｆを蒸発させて冷媒蒸気Ｖｅを発生させることにより冷水ｐを冷却する蒸発器３４と、蒸発器３４で発生した冷媒蒸気Ｖｅを混合濃溶液Ｓｃで吸収する吸収器３１と、吸収器３１で冷媒蒸気Ｖｅを吸収して濃度が低下した希溶液Ｓｗを導入し、希溶液Ｓｗを加熱し冷媒を蒸発させて濃度が上昇した高温濃溶液Ｓａを生成する高温再生器３２Ａと、同様に吸収器３１で冷媒蒸気Ｖｅを吸収して濃度が低下した希溶液Ｓｗを導入し、希溶液Ｓｗを加熱し冷媒を蒸発させて濃度が上昇した低温濃溶液Ｓｂを生成する低温再生器３２Ｂと、低温再生器３２Ｂで希溶液Ｓｗから蒸発した低温冷媒蒸気Ｖｂを冷却して凝縮させ、蒸発器３４に送る冷媒液Ｖｆを生成する凝縮器３３とを備えている。吸収冷凍機３０で使用される冷媒及び溶液は、典型的には、冷媒として水が、溶液として臭化リチウム（ＬｉＢｒ）が用いられるが、これに限らず他の冷媒、溶液（吸収剤）の組み合わせで使用してもよい。

蒸発器３４には、冷却する対象である冷水ｐを流す冷水管３４ａが配設されている。冷水管３４ａは、エアハンドリングユニット等の冷水利用機器（不図示）と配管５２を介して接続されている。また、蒸発器３４には、冷媒液Ｖｆを冷水管３４ａに向けて散布するための冷媒液散布ノズル３４ｂが冷水管３４ａの上方に配設されている。蒸発器３４の下部には、導入した冷媒液Ｖｆを貯留する貯留部３４ｃが形成されている。

吸収器３１には、混合濃溶液Ｓｃで冷媒蒸気Ｖｅを吸収した際に発生する吸収熱を奪う冷却水ｑを流す冷却水管３１ａが内部に配設されている。冷却水管３１ａは、凝縮器３３内の冷却水管３３ａと配管５３を介して、及び冷却塔（不図示）と配管５４を介して、それぞれ接続されている。また、吸収器３１には、混合濃溶液Ｓｃを冷却水管３１ａに向けて散布する濃溶液散布ノズル３１ｂが冷却水管３１ａの上方に配設されている。吸収器３１は、冷却水管３１ａの下方に、冷媒蒸気Ｖｅを吸収して濃度が低下した希溶液Ｓｗを貯留する貯留部３１ｃが形成されている。

吸収器３１と蒸発器３４とは共に１つの缶胴内にシェルアンドチューブ型に形成され、両者の間には仕切壁３１ｄが設けられている。吸収器３１と蒸発器３４とは仕切壁３１ｄの上部で連通しており、蒸発器３４で発生した冷媒蒸気Ｖｅを吸収器３１に移動させることができるように構成されている。缶胴外側の蒸発器３４側には、貯留部３４ｃに貯留されている冷媒液Ｖｆを上部の冷媒液散布ノズル３４ｂに導く循環冷媒管５１が配設されている。循環冷媒管５１には、貯留部３４ｃに貯留している冷媒液Ｖｆを冷媒液散布ノズル３４ｂに圧送する冷媒ポンプ３９が配設されている。

吸収器３１の底部には、貯留部３１ｃの希溶液Ｓｗを高温再生器３２Ａ及び低温再生器３２Ｂに導く希溶液管５５が接続されている。希溶液管５５には、希溶液Ｓｗを両再生器３２Ａ、３２Ｂに圧送する溶液ポンプ３８が配設されている。溶液ポンプ３８は、典型的には、インバータ（不図示）により回転速度を調節することが可能なように構成されており、冷凍負荷に応じた流量の希溶液Ｓｗを圧送することができるように構成されている。溶液ポンプ３８の下流側の希溶液管５５には、希溶液Ｓｗと混合濃溶液Ｓｃとの間で熱交換を行わせる低温溶液熱交換器３６が配設されている。低温溶液熱交換器３６には、また、混合濃溶液Ｓｃを流す濃溶液管５６が接続されている。低温溶液熱交換器３６は、典型的にはプレート型熱交換器が用いられるがシェルアンドチューブ型やその他の熱交換器であってもよい。

希溶液管５５は、低温溶液熱交換器３６の下流側で、高温再生器３２Ａに接続される希溶液管５５Ａと、低温再生器３２Ｂに接続される希溶液管５５Ｂとに分岐している。希溶液管５５Ａには、希溶液Ｓｗと高温濃溶液Ｓａとの間で熱交換を行わせる高温溶液熱交換器３５が配設されている。高温溶液熱交換器３５には、また、高温濃溶液Ｓａを流す高温濃溶液管５６Ａが接続されている。高温溶液熱交換器３５は、典型的にはプレート型熱交換器が用いられるがシェルアンドチューブ型やその他の熱交換器であってもよい。

希溶液管５５Ａは、高温再生器３２Ａに接続されている。高温再生器３２Ａには、高温濃溶液管５６Ａが接続されている。また、高温再生器３２Ａには、発生した高温冷媒蒸気Ｖａを流す冷媒蒸気管５８が接続されている。

低温再生器３２Ｂには、希溶液Ｓｗを加熱するための加熱源となる高温冷媒蒸気Ｖａを流す加熱蒸気管３２Ｂａが配設されている。加熱蒸気管３２Ｂａは、一端が冷媒蒸気管５８に接続されている。他端は、凝縮冷媒管５９に接続されている。凝縮冷媒管５９は、加熱蒸気管３２Ｂａ内で高温冷媒蒸気Ｖａが凝縮した冷媒液Ｖｄを凝縮器３３へと導く配管である。低温再生器３２Ｂには、導入した希溶液Ｓｗを加熱蒸気管３２Ｂａに向けて散布する希溶液散布ノズル３２Ｂｂが配設されている。希溶液散布ノズル３２Ｂｂは、希溶液管５５Ｂに接続されている。

凝縮器３３には、低温再生器３２Ｂで発生した低温冷媒蒸気Ｖｂを冷却するための冷却水ｑを流す冷却水管３３ａが配設されている。冷却水管３３ａは、一端が吸収器３１内の冷却水管３１ａと配管５３を介して、他端が冷却塔（不図示）と配管５４を介して、それぞれ接続されている。

凝縮器３３と低温再生器３２Ｂとは共に１つの缶胴内にシェルアンドチューブ型に形成され、両者の間には仕切壁３３ｄが設けられている。凝縮器３３と低温再生器３２Ｂとは仕切壁３３ｄの上部で連通しており、低温再生器３２Ｂで発生した低温冷媒蒸気Ｖｂを凝縮器３３に移動させることができるように構成されている。凝縮器３３と低温再生器３２Ｂとが形成された缶胴は、吸収器３１と蒸発器３４とが形成された缶胴よりも上方に配設されており、低温再生器３２Ｂ内の低温濃溶液Ｓｂを吸収器３１に、凝縮器３３内の冷媒液Ｖｆを蒸発器３４に、それぞれ圧力と重力によって送液することができるように構成されている。

低温再生器３２Ｂの底部には、濃度が上昇した低温濃溶液Ｓｂを通す低温濃溶液管５６Ｂが接続されている。低温濃溶液管５６Ｂには高温濃溶液管５６Ａが接続されて濃溶液管５６となっている。濃溶液管５６は、低温溶液熱交換器３６を経由して濃溶液散布ノズル３１ｂに接続されている。凝縮器３３の底部には、冷媒液Ｖｆを蒸発器３４に向けて導出する冷媒液管６０が接続されている。冷媒液Ｖｆは、低温冷媒蒸気Ｖｂが凝縮した冷媒液Ｖｃと、加熱蒸気管３２Ｂａ内で高温冷媒蒸気Ｖａが凝縮し、凝縮器３３で冷却された冷媒液Ｖｄとが混合した冷媒液である。

引き続き図１及び図２を参照して、高温再生器３２Ａの作用について、吸収冷凍機３０の作用と共に説明する。まず、図２を参照して、吸収冷凍機３０の冷媒側のサイクルを説明する。凝縮器３３では、低温再生器３２Ｂで蒸発した低温冷媒蒸気Ｖｂを受け入れて、冷却塔（不図示）から供給された、冷却水管３３ａを流れる冷却水ｑで冷却して凝縮し、冷媒液Ｖｃとする。凝縮した冷媒液Ｖｃは、冷媒液Ｖｄと混合され冷媒液Ｖｆとなって蒸発器３４へと送られ、貯留部３４ｃに冷媒液Ｖｆとして貯留される。貯留部３４ｃに貯留された冷媒液Ｖｆは、冷媒ポンプ３９により冷媒液散布ノズル３４ｂに送液される。蒸発器３４の冷媒液Ｖｆが冷媒液散布ノズル３４ｂから冷水管３４ａに散布されると、冷媒液Ｖｆは冷水管３４ａ内の冷水ｐから熱を受けて蒸発する一方、冷水ｐは冷やされる。冷やされた冷水ｐは冷熱を利用する場所（不図示）に送られて使われる。他方、蒸発器３４で蒸発した冷媒液Ｖｆは冷媒蒸気Ｖｅとなって、連通している吸収器３１へと移動する。

次に吸収冷凍機３０の溶液側のサイクルを説明する。吸収器３１では、高濃度の溶液Ｓｃが濃溶液散布ノズル３１ｂから散布され、蒸発器３４で発生した冷媒蒸気Ｖｅを溶液Ｓｃが吸収して希溶液Ｓｗとなる。希溶液Ｓｗは、貯留部３１ｃに貯留される。溶液Ｓｃが冷媒蒸気Ｖｅを吸収する際に発生する吸収熱は、冷却水管３１ａを流れる冷却水ｑによって除去される。貯留部３１ｃの希溶液Ｓｗは、溶液ポンプ３８で高温再生器３２Ａ及び低温再生器３２Ｂへ、それぞれ圧送される。なお、貯留部３１ｃに溜まった溶液を溶液循環ポンプ（不図示）により循環させて冷却水管３１ａに散布する構成としてもよい。このようにすると、冷却水管３１ａを溶液でより十分に濡らすことができ、より効果的に冷媒蒸気を吸収することができる。また、溶液ポンプ３８が溶液循環ポンプを兼ねるように構成してもよい。この場合は、溶液ポンプ３８と低温溶液熱交換器３６との間の希溶液管５５から配管を分岐して濃溶液散布ノズル３１ｂに接続するとよい。

希溶液管５５を流れる希溶液Ｓｗは、まず低温溶液熱交換器３６で混合濃溶液Ｓｃと熱交換して熱回収した後に分流し、一部は希溶液管５５Ａを流れて高温溶液熱交換器３５へと導かれ、残りは希溶液管５５Ｂを流れて低温再生器３２Ｂへと導かれる。希溶液管５５Ａを流れて高温溶液熱交換器３５へ流入した希溶液Ｓｗは、高温再生器３２Ａから導出された高温濃溶液Ｓａと熱交換して温度が上昇した後に希溶液管５５Ａを流れて高温再生器３２Ａへと導入される。

ここで図１を参照して、高温再生器３２Ａの作用について説明する。溶液ポンプ３８によって希溶液管５５Ａ内を圧送されてきた希溶液Ｓｗは、缶胴１４底部の液体空間２３に流入する。液体空間２３に流入した希溶液Ｓｗは、炉筒１１・煙管１２・連通管１３の外周を覆うように充満し、缶胴１４の上部に向かって流れて行く。液体空間２３を流れる希溶液Ｓｗは、以下に説明する燃焼ガスＧｂにより加熱される。

希溶液Ｓｗを加熱する燃焼ガスＧｂは、燃焼用燃料をバーナー１６で点火し、燃焼室２０で火炎が形成されて発生する。ここで、連通管１３の端部が接続されている炉筒１１内の端面１１ａ周辺では、バーナー１６と連通する火炎取入管１９から吹き出した燃焼気が火炎形成域にあって十分に広がっていない。そして、火炎取入管１９から吹き出した火炎の噴出力に誘引されて、端面１１ａ側の連通管１３の開口が形成された位置の炉筒１１内の静圧は、火炎が十分に発達した後部煙室２２近傍の炉筒１１内の静圧よりも低下している。燃焼室２０で発生した燃焼ガスＧｂは、燃焼室２０から後部煙室２２に至り、後部煙室２２で後部壁１４ｂに衝突して反転した後、煙管１２に流入する。上述のように、端面１１ａ側の連通管１３の開口が形成された位置の炉筒１１内の静圧が低下している一方で、後部煙室２２内では燃焼ガスＧｂが後部壁１４ｂに衝突して動圧が減少することにより燃焼ガスＧｂの通過流速が低くなるため、燃焼ガスＧｂは後部煙室２２内で十分に静圧を回復し、あるいは動圧が減少して静圧が増大した分静圧が高くなっている。燃焼ガスＧｂは、煙管１２を通過して前部煙室２１に至る。

上述のように、炉筒１１内の静圧は、端面１１ａ側の連通管１３の開口が形成された位置の近傍が後部煙室２２近傍よりも低い。このため、後部煙室２２内の燃焼ガスＧｂは、連通管１３の開口が形成された炉筒１１内の燃焼室２０に向かって逆流する。この際、燃焼ガスＧｂは、連通管１３周囲の希溶液Ｓｗと熱交換して温度を下げ、連通管１３の開口が形成された炉筒１１内の燃焼室２０に再循環する。後部煙室２２内の燃焼ガスＧｂは、燃焼が完了した直後の高温状態にあるため、連通管１３を流通する間に周囲の希溶液Ｓｗと熱交換して、高温再生器３２Ａの熱効率を向上させる。そして、希溶液Ｓｗとの熱交換により温度を下げた燃焼ガスＧｂは、端面１１ａ近傍の炉筒１１内の火炎形成域に再循環してバーナー１６からの燃焼気や空気又は火炎内に取り込まれる。これにより、火炎温度の上昇が抑制されるため、空気中の窒素と酸素との反応の促進が抑制され、低ＮＯ_ｘ化を図ることができる。また、バーナー１６に供給される燃焼用空気よりも高温の燃焼ガスＧｂが再循環することに伴い、端面１１ａ近傍の炉筒１１内の火炎形成域に導入された燃焼用空気は、再循環してきた燃焼ガスＧｂから受熱して温度が上昇する。これにより、バーナー１６出口部の気体温度を上昇させ、この領域における希溶液Ｓｗへの熱伝達を向上させることができる。また、火炎に取り込まれる燃焼ガスＧｂ量が増大することにより、炉筒２１後方の燃焼終了後の燃焼ガスＧｂの温度上昇が抑制されるため、炉筒１１表面の局所的な伝熱面負荷の増大を回避することができる。この作用により、液体空間の溶液の局所過熱とこれに伴う溶液温度の局所的な上昇を抑制して、従来の炉筒煙管式再生器よりも、溶液をより均一濃度、より均一温度に加熱することが可能となり、熱効率の向上を図ることができる。なお、本実施の形態では、バーナー１６が缶胴１４の外側に配設され、バーナー１６近傍に再循環した燃焼ガスＧｂはバーナー１６から吹き出した燃焼気や空気又は火炎に取り込まれることとしたが、バーナー１６を燃焼室２０内に配設し、バーナー１６内部を流れる燃焼用燃料のガス又は空気がその流れによって、バーナー１６近傍に再循環した燃焼ガスＧｂをバーナー１６内部に取り込んでもよいのは当然のことである。

上述のような燃焼ガスＧｂの流れにより、液体空間２３内の希溶液Ｓｗは加熱され、希溶液Ｓｗ中の冷媒が蒸発し、高温冷媒蒸気Ｖａと高温濃溶液Ｓａとの混合流体となって缶胴１４の上方に形成された気液分離部（図１（ｃ）参照）に移動する。なお、連通管１３の外表面には微細な凹凸が施してあるので、希溶液Ｓｗの内部から冷媒が蒸発する際の気泡の発生を促進させ、連通管１３表面からの気泡上昇に伴う高温濃溶液Ｓａの上昇流を誘引して溶液の局部過熱を防止することができる。

高温冷媒蒸気Ｖａと高温濃溶液Ｓａとの混合流体は、気液分離部で分離される。分離された高温冷媒蒸気Ｖａは、エリミネーター１４ｅを通過して冷媒蒸気管５８から導出される。他方、分離された高温濃溶液Ｓａは、高温濃溶液管５６Ａの開口端５６Ａａを越えた分が高温濃溶液管５６Ａから導出される。なお、エリミネーター１４ｅで捕捉された高温濃溶液Ｓａの液滴は、気液分離部の液面に落下して高温濃溶液Ｓａとなる。

再び図２に戻って、溶液側のサイクルの説明を続ける。高温再生器３２Ａから導出されて高温濃溶液管５６Ａを流れる高温濃溶液Ｓａは、高温溶液熱交換器３５に導かれて高温再生器３２Ａに向かう希溶液Ｓｗと熱交換を行い温度が低下する。他方、高温再生器３２Ａから導出されて冷媒蒸気管５８を流れる高温冷媒蒸気Ｖａは、低温再生器３２Ｂの加熱蒸気管３２Ｂａに流入する。

さて、希溶液管５５Ｂを流れて低温再生器３２Ｂに導かれた希溶液Ｓｗは、希溶液散布ノズル３２Ｂｂから散布される。希溶液散布ノズル３２Ｂｂから散布された希溶液Ｓｗは、加熱蒸気管３２Ｂａを流れる高温冷媒蒸気Ｖａによって加熱され、低温再生器３２Ｂ内の希溶液Ｓｗ中の冷媒が蒸発して低温濃溶液Ｓｂとなる。他方、希溶液Ｓｗから蒸発した冷媒は低温冷媒蒸気Ｖｂとして凝縮器３３へと送られる。高温冷媒蒸気Ｖａからの受熱により温度が上昇した低温濃溶液Ｓｂは、低温再生器３２Ｂ内の圧力や重力により低温濃溶液管５６Ｂへ導出される。なお、加熱蒸気管３２Ｂａを流れる高温冷媒蒸気Ｖａは、希溶液Ｓｗに熱を奪われ凝縮して冷媒液Ｖｄとなり、凝縮冷媒管５９を流れて凝縮器３３に導入される。

低温再生器３２Ｂから導出されて低温濃溶液管５６Ｂを流れる低温濃溶液Ｓｂは、高温溶液熱交換器３５から導出されて高温濃溶液管５６Ａを流れてきた高温濃溶液管Ｓａと合流して混合濃溶液Ｓｃとなって濃溶液管５６を流れる。その後混合濃溶液Ｓｃは、低温溶液熱交換器３６に流入して吸収器３１から導出された希溶液Ｓｗと熱交換を行い温度が低下する。温度が低下した混合濃溶液Ｓｃは、吸収器３１に導かれ、濃溶液散布ノズル３１ｂから冷却水管３１ａに向けて散布される。以降、同様のサイクルを繰り返す。

以上で説明した本実施の形態に係る高温再生器３２Ａは、連通管１３を２本備えていることとして説明したが、好適な火炎温度を形成するために必要な量の燃焼ガスＧｂを火炎形成域に送る観点から好適な本数を備えるとよい。このとき、連通管１３の口径との関係も考慮すべきことはいうまでもない。また、溶液濃度の均一化に効果ある所望の液体空間２３内の位置に連通管１３を配置するのは当然のことである。
また、本発明はここで示した以外の冷凍サイクルに適用してもよいのは当然のことである。

以上の説明では、吸収冷凍機３０が二重効用吸収冷凍機であるとして説明したが、単効用吸収冷凍機や三重効用吸収冷凍機であってもよい。単効用吸収冷凍機とした場合は、本実施の形態で説明した高温再生器３２Ａを再生器とすることができ、三重効用吸収冷凍機とした場合は、本実施の形態で説明した高温再生器３２Ａを最も作動温度が高い再生器とするとよい。

本発明の第１の実施の形態に係る高温再生器を説明する模式図である。（ａ）は高温再生器の縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は缶胴上部に形成された気液分離部の詳細図である。本発明の第２の実施の形態に係る吸収冷凍機を説明する系統図である。

符号の説明

１１炉筒
１２煙管
１３連通管
１４缶胴
１６バーナー
２０燃焼室
２２後部煙室
２３液体空間
３０吸収冷凍機
３１吸収器
３２Ａ高温再生器
３２Ｂ低温再生器
３３凝縮器
３４蒸発器
ｐ被冷却媒体
Ｓ溶液
Ｓａ高温濃溶液
Ｓｃ混合濃溶液
Ｓｗ希溶液
Ｖａ冷媒蒸気
Ｖｅ冷媒蒸気
Ｖｆ冷媒液

Claims

一端にバーナーが配設され、前記バーナーで発生した燃焼ガスを流す筒状の燃焼室と；
前記バーナーが配設された側とは反対側の前記燃焼室の端部に形成され、前記燃焼ガスを受け入れる後部煙室と；
前記後部煙室の燃焼ガスを流す煙管と；
前記煙管を通過した燃焼ガスを受け入れて前記燃焼ガスを排出する煙突が接続された前部煙室であって、前記燃焼室と直接連通していない前部煙室と；
前記後部煙室の燃焼ガスを導入し、導入した前記燃焼ガスのすべてを前記燃焼室内の前記バーナーが配設された端部の近傍の前記燃焼室の側面に導く連通管とを備え；
前記煙管及び前記連通管、前記燃焼室の周囲に、導入した希溶液を加熱し前記希溶液から冷媒を蒸発させて前記希溶液よりも濃度が高い高温濃溶液とする液体空間が形成される；
高温再生器。
前記連通管が、前記燃焼室の最も前記煙管に近い端部よりも前記煙管側、かつ、前記煙管の最も前記燃焼室に近い端部よりも前記燃焼室側に配設された；
請求項１に記載の高温再生器。
前記連通管の前記溶液が接する表面に凹凸が形成された；
請求項１又は請求項２に記載の高温再生器。
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の高温再生器と；
前記高温再生器から冷媒を導入する凝縮器と；
前記凝縮器で凝縮した冷媒液を導入し被冷却媒体の熱で前記冷媒液を蒸発させる蒸発器と；
前記高温再生器で前記溶液から前記冷媒蒸気が除かれて濃度が高くなった濃溶液を導入し、前記蒸発器で蒸発した冷媒を前記濃溶液で吸収し濃度が低下した希溶液を前記高温再生器に向けて導出する吸収器とを備える；
吸収冷凍機。