JP5522651B2 - 超低温廃熱利用吸収冷温水機 - Google Patents
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Description
本発明は、超低温廃熱利用吸収冷温水機に関する。さらに詳しくは、太陽熱利用温水機などから得られる７５℃前後の超低温温水の廃熱を利用する超低温廃熱利用吸収冷温水機に関する。
なお、吸収冷温水機には、吸収冷凍機も含むものとする。
近時、地球温暖化防止の観点から、太陽が地球にもたらす熱エネルギーの有効利用が検討されている。その一環として、太陽熱利用温水機からの余剰温水を廃熱利用吸収冷温水機に供給し、高温再生器における燃料の消費量を削減して二酸化炭素の排出量を低減する検討がなされている。
図３に、従来の廃熱利用吸収冷温水機１００の一例を示す（特許文献１）。
図３に示す廃熱利用吸収冷温水機１００は、ガスエンジンからの８０−９０℃の排温水を利用するものであって、吸収器１１０、蒸発器１２０、低温再生器１３０および凝縮器１４０を含む吸収冷温水機本体１０１の上方に、図示しないガスエンジンからのエンジン冷却後の排温水を利用して希吸収液を加熱する排温水利用熱交換器１０２が一体的に付設され、排温水利用熱交換器１０２により生成された冷媒蒸気が吸収冷温水機本体１０１に供給されるようにされている。
なお、図３中の符号１５０は、高温再生器を示す。
かかる構成とされた廃熱利用吸収冷温水機１００における排温水利用熱交換器１０２の器内飽和温度は、吸収冷温水機本体１０１の飽和温度により制約されることになる。ちなみに、吸収冷温水機本体１０１の飽和温度は、一般的には３８℃とされている。
しかるに、太陽熱利用温水機からの余剰温水の温度は７５℃と非常に低いため、かかる超低温の余剰温水を前記従来の廃熱利用吸収冷温水機１００に供給した場合、所望の対数平均温度差が確保されないので、所望の熱交換がなし得ないという問題が生ずる。
かかる問題を解決する一方策として、伝熱面積を増大させることが考えられる。
しかしながら、対数平均温度差が小さい場合、伝熱工学でよく知られているように、必要となる伝熱面積は膨大なものとなる。その結果、廃熱利用吸収冷温水機１００の大型化およびコスト増大という別の問題を招来する。
本発明はかかる従来技術の課題に鑑みなされたものであって、太陽熱利用温水機などから得られる７５℃前後の超低温温水の廃熱を利用する超低温廃熱利用吸収冷温水機を提供することを目的としている。
外部からの廃熱を利用する吸収冷温水機であって、
太陽熱温水機などから得られる７５℃前後の超低温温水の廃熱を利用する超低温廃熱利用装置を本体胴の上方に付設して備え、
前記本体胴は、凝縮器と低温再生器と蒸発器と吸収器と、を内部に有し、
前記凝縮器は前記本体胴の上部に位置し、前記吸収器は前記本体胴の下部に位置し、
前記超低温廃熱利用装置は、前記超低温温水の廃熱を回収して希液を加熱する廃熱回収部と、前記廃熱回収部の希液加熱により生成された冷媒蒸気を冷却して当該蒸気の飽和温度を低減する冷却部と、前記廃熱回収部および前記冷却部を収納する胴と、を有し、
前記廃熱回収部は、廃熱回収熱交換器と、前記熱交換器に希液を散布する散布管とを有し、
前記吸収冷温水機の冷却水配管における冷却水の供給は、前記冷却部になされた後に凝縮器および吸収器にこの順でなされ、それにより同冷却部に供給される冷却水の温度が、超低温廃熱利用装置の胴内の飽和蒸気温度を、廃熱回収部において超低温温水との効率的な熱交換がなし得るようにされてなる
ことを特徴とする。
太陽熱温水機などから得られる７５℃前後の超低温温水の廃熱を利用する超低温廃熱利用装置を本体胴の上方に付設して備え、
前記本体胴は、凝縮器と低温再生器と蒸発器と吸収器と、を内部に有し、
前記凝縮器は前記本体胴の上部に位置し、前記吸収器は前記本体胴の下部に位置し、
前記超低温廃熱利用装置は、前記超低温温水の廃熱を回収して希液を加熱する廃熱回収部と、前記廃熱回収部の希液加熱により生成された冷媒蒸気を冷却して当該蒸気の飽和温度を低減する冷却部と、前記廃熱回収部および前記冷却部を収納する胴と、を有し、
前記廃熱回収部は、廃熱回収熱交換器と、前記熱交換器に希液を散布する散布管とを有し、
前記吸収冷温水機の冷却水配管における冷却水の供給は、前記冷却部になされた後に凝縮器および吸収器にこの順でなされ、それにより同冷却部に供給される冷却水の温度が、超低温廃熱利用装置の胴内の飽和蒸気温度を、廃熱回収部において超低温温水との効率的な熱交換がなし得るようにされてなる
ことを特徴とする。
また、本発明の超低温廃熱利用吸収冷温水機においては、冷却部は、冷却用熱交換器と、冷媒液溜とを有するのが好ましい。
本発明によれば、太陽熱利用温水機などから得られる７５℃前後の超低温温水の廃熱を回収できるという優れた効果が得られる。
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではない。
図１に、本発明の一実施形態に係る超低温廃熱利用吸収冷温水機（以下、単に吸収冷温水機という）Ｒを概略図で示す。
吸収冷温水機Ｒは、図１に示すように、吸収冷温水機本体（以下、単に本体ともいう）１と超低温廃熱利用装置２とを主要構成要素として備えてなるものとされる。
本体１は、公知の吸収冷温水機１００と同様の構成とされ、吸収器１０、蒸発器２０、低温再生器３０および凝縮器４０を内蔵している本体胴３と、高温再生器５０と、それらを接続している配管Ｐとを備えてなるものとされる。
吸収器１０は、本体胴３内の下部に配設され、蒸発器２０は本体胴３内の中部に配設され、低温再生器３０は本体胴３内の上部に配設され、凝縮器４０は低温再生器３０に並列させて本体胴３内の上部に配設されている。
本体胴３の底部には吸収器１０からの希吸収液を貯留する希吸収液溜３ａが設けられ、蒸発器２０の下方には主冷媒液溜３ｂが設けられ、凝縮器４０の下方には小冷媒液溜３ｃが設けられている。
高温再生器５０は、燃焼装置（図示省略）を備え、その燃焼ガスにより高温再生をなすものとされている。また、その燃焼排ガスの熱回収をなすため、排ガス熱交換器５１が設けられている。
超低温廃熱利用装置２は本体胴３の上方に付設され、図示しない太陽熱利用温水機からの７５℃前後の超低温温水の廃熱を回収する廃熱回収部６０と、廃熱回収部６０からの気体状の冷媒（以下、冷媒蒸気という）を冷却する冷却部７０と、廃熱回収部６０および冷却部７０を収納している胴４を主要部として備えてなるものとされる。なお、廃熱回収部６０と冷却部７０とは、仕切壁５を介して胴４内に並列させて配設されている。
廃熱回収部６０は、図２に示すように、廃熱回収熱交換器６１と、廃熱回収熱交換器６１に希液を散布する散布管６２と、冷媒蒸気中に随伴している冷媒ミストを除去するミストセパレータ６３とを備え、廃熱回収熱交換器６１により超低温温水の廃熱により希液中に溶存している冷媒の一部を気化させ冷媒蒸気とし、希液の濃度を上げるものとされる。
かかる機能を実現するため、廃熱回収熱交換器６１には、後述する排温水配管が接続されている。つまり、廃熱回収熱交換器６１の入口部には排温水供給管が接続される一方、出口部には排温水排出管が接続されている。
散布管６２には、後述する第１希液管が接続されている。
冷却部７０は、図２に示すように、冷却用熱交換器７１と、冷却されて液化した冷媒蒸気、つまり冷媒液を貯留する冷媒液溜７２とを備え、廃熱回収部６０により生成された冷媒蒸気を冷却して液化させるとともに飽和蒸気温度を低減するものとされる。
冷却用熱交換器７１には、後述する冷却水配管が接続されている。つまり、冷却用熱交換器７１の入口部には、入口管が接続される一方、出口部には連絡管が接続されている。
冷媒液溜７２には、後述する冷媒配管が接続されている。つまり、冷媒液溜７２に貯留した冷媒液を小冷媒液溜３ｃに送給するための連絡管が接続されている。
配管Ｐは、冷却水配管ＰＷ、吸収液配管ＰＡ、冷媒配管ＰＢおよび排温水配管ＰＨを含むものとされる。
冷却水配管ＰＷによる冷却水経路は、超低温廃熱利用装置２の冷却部７０にまず供給され後、凝縮器４０および吸収器１０をこの順に経て本体胴３から排水されるように形成されている。これにより、冷却部７０の飽和温度を凝縮器４０の飽和温度より低温、つまり低圧とすることができる。なお、排出された冷却水は、冷却塔に送給されて冷却される。
冷却水配管ＰＷは、具体的には、冷却部７０に冷却水を供給する入口管ＰＷ１と、冷却部７０と凝縮器４０との間を連絡する連絡管ＰＷ２と、凝縮器４０と吸収器１０との間を連絡する連絡管ＰＷ３と、吸収器１０から冷却水を排水する排水管ＰＷ４とを含むものとされる。
ここで、冷却水入口温度は、廃熱回収熱交換器６１のサイズを経済的なものとするため、胴４内の飽和蒸気温度を例えば３３℃とするよう例えば３２℃とされている。
吸収液配管ＰＡは、基本的には、吸収液をリバースサイクルで循環させるよう形成されている。すなわち、吸収液は、超低温廃熱利用装置２の廃熱回収部６０、低温再生器３０、高温再生器５０および吸収器１０の順に送給されるようにされている。
吸収液配管ＰＡは、具体的には、希吸収液溜３ａと廃熱回収部６０とを連絡する第１希液管ＰＡ１と、廃熱回収部６０と低温再生器３０とを連絡する第２希液管ＰＡ２と、低温再生器３０と高温再生器５０とを連絡する中間液管ＰＡ３と、高温再生器５０と吸収器１０とを連絡する濃液管ＰＡ４とを含むものとされる。
第１希液管ＰＡ１には、希液ポンプＰＰ１と、低温熱交換器Ｈ１と、冷媒熱交換器Ｈ２とが介装されている。ここで、低温熱交換器Ｈ１と冷媒熱交換器Ｈ２とは、第１希液管ＰＡ１を分岐させて並列配置されている。
低温熱交換器Ｈ１は、高温の濃液により低温の希液を加熱するものとされ、冷媒熱交換器Ｈ２は高温の冷媒液により低温の希液を加熱するものとされる。
中間液管ＰＡ３には、中間液ポンプＰＰ２と高温熱交換器Ｈ３とが介装されている。
高温熱交換器Ｈ３は、高温の濃液により低温の中間液を加熱するものとされる。
また、中間液管ＰＡ３は、中間液ポンプＰＰ２の入口側と出口側で分岐されている。中間液ポンプＰＰ２の入口側で分岐された第１中間液分岐管ＰＡ３１は濃液管ＰＡ４に接続され、出口側で分岐された第２中間液分岐管ＰＡ３２は高温再生器５０の入口側で中間液管ＰＡ３に接続されている。この第２中間液分岐管ＰＡ３２には、前述した排ガス熱交換器５１が介装されている。
なお、排ガス熱交換器５１は、高温再生器５０からの排ガスにより低温の中間液を加熱するものとされる。
濃液管ＰＡ４には、濃液ポンプＰＰ３が介装され、濃液を高温熱交換器Ｈ３、低温熱交換器Ｈ１を経由して吸収器１０に供給するようにされている。前記第１中間液分岐管ＰＡ３１は、濃液ポンプＰＰ３の入口側で濃液管ＰＡ４と接続されている。
冷媒配管ＰＢは、冷媒蒸気管ＰＶおよび冷媒液管ＰＬを含むものとされる。
冷媒蒸気管ＰＶは、高温再生器５０により生成された冷媒蒸気を低温再生器３０に送給するものとされる。
冷媒液管ＰＬは、冷媒液を主冷媒液溜３ｂから蒸発器２０の上方に配設された冷媒液散布管（図示省略）に送給する主冷媒液管ＰＬ１、冷媒液を小冷媒液溜３ｃから主冷媒液溜３ｂに送給する第１冷媒液送給管ＰＬ２、低温再生器３０により液化された冷媒蒸気、つまり冷媒液を冷媒熱交換器Ｈ２を介して小冷媒液溜３ｃに送給する第２冷媒液送給管ＰＬ３、超低温廃熱利用装置２の冷媒液溜７２からの冷媒液を第２冷媒液送給管ＰＬ３に送給する第３冷媒液送給管ＰＬ４とを含むものとされる。
主冷媒液管ＰＬ１には、冷媒液ポンプＰＰ４が介装されている。
排温水配管ＰＨは、排温水供給管ＰＨ１、排温水排出管ＰＨ２、および両管ＰＨ１，ＰＨ２を連絡する連絡管ＰＨ３を含むものとされる。
排温水供給管ＰＨ１および排温水排出管ＰＨ２は、前述したように、それぞれ廃熱回収熱交換器６１の入口部および出口部に接続されている。また、排温水排出管ＰＨ２には、三方弁Ｖが介装され、その三方弁Ｖには連絡管ＰＨ３の一端が接続されている。
この三方弁Ｖを介装するのは、排温水入口温度が低下した場合に、吸収冷温水機Ｒから排温水に熱が逆流するのを防止するべく、排温水が吸収冷温水機Ｒに流れ込まないように全量バイパスさせるため、および高温再生器５０で燃料を燃焼させずに、排温水のみで吸収冷温水機Ｒを運転する場合に、超低温廃熱利用装置２を負荷に応じた排温水量とするためである。
ここで、供給される排温水の温度は、例えば７５℃とされる。
このように、本実施形態によれば、超低温廃熱利用装置２を吸収冷温水機本体１に付設した構成とされているので、従来は利用することができなかった太陽熱利用温水機からの７５℃前後の超低温の温水を利用できる。その結果、吸収冷温水機Ｒの効率が向上する。
また、別個独立に設けられた超低温廃熱利用装置２の圧力を、吸収冷温水機本体１の圧力よりも低圧としているので、吸収冷温水機本体１の圧力を従来のものと同様とすることができる。そのため、吸収冷温水機本体１の改造は必要最小限に抑えられる。つまり、既設の吸収冷温水機にも容易に適用できる。
以上、本発明を実施形態に基づいて説明してきたが、本発明はかかる実施形態のみに限定されるものではなく、種々改変が可能である。
例えば、本実施形態ではリバースサイクルとされているが、シリーズサイクルあるいはパラレルサイクルについても適用が可能である。また、三重効用の吸収冷温水機にも適用が可能である。
本発明は、吸収冷温水機に適用できる。
１ 本体
２ 超低温廃熱利用装置
３ 本体胴
３ａ 希吸収液溜
３ｂ 主冷媒液溜
３ｃ 小冷媒液溜
４ 胴
５ 仕切壁
１０ 吸収器
２０ 蒸発器
３０ 低温再生器
４０ 凝縮器
５０ 高温再生器
５１ 排ガス熱交換器
６０ 廃熱回収部
６１ 廃熱回収熱交換器
７０ 冷却部
７１ 冷却用熱交換器
７２ 冷媒溜
Ｒ 吸収冷温水機
Ｐ 配管
２ 超低温廃熱利用装置
３ 本体胴
３ａ 希吸収液溜
３ｂ 主冷媒液溜
３ｃ 小冷媒液溜
４ 胴
５ 仕切壁
１０ 吸収器
２０ 蒸発器
３０ 低温再生器
４０ 凝縮器
５０ 高温再生器
５１ 排ガス熱交換器
６０ 廃熱回収部
６１ 廃熱回収熱交換器
７０ 冷却部
７１ 冷却用熱交換器
７２ 冷媒溜
Ｒ 吸収冷温水機
Ｐ 配管
Claims (2)
- 外部からの廃熱を利用する吸収冷温水機であって、
太陽熱温水機などから得られる７５℃前後の超低温温水の廃熱を利用する超低温廃熱利用装置を本体胴の上方に付設して備え、
前記本体胴は、凝縮器と低温再生器と蒸発器と吸収器と、を内部に有し、
前記凝縮器は前記本体胴の上部に位置し、前記吸収器は前記本体胴の下部に位置し、
前記超低温廃熱利用装置は、前記超低温温水の廃熱を回収して希液を加熱する廃熱回収部と、前記廃熱回収部の希液加熱により生成された冷媒蒸気を冷却して当該蒸気の飽和温度を低減する冷却部と、前記廃熱回収部および前記冷却部を収納する胴と、を有し、
前記廃熱回収部は、廃熱回収熱交換器と、前記熱交換器に希液を散布する散布管とを有し、
前記吸収冷温水機の冷却水配管における冷却水の供給は、前記冷却部になされた後に凝縮器および吸収器にこの順でなされ、それにより同冷却部に供給される冷却水の温度が、超低温廃熱利用装置の胴内の飽和蒸気温度を、廃熱回収部において超低温温水との効率的な熱交換がなし得るようにされてなる
ことを特徴とする超低温廃熱利用吸収冷温水機。 - 冷却部は、冷却用熱交換器と、冷媒液溜とを有することを特徴する請求項１記載の超低温廃熱利用吸収冷温水機。
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|---|---|---|---|
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- 2009-06-02 JP JP2009132637A patent/JP5522651B2/ja active Active
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