JPH0297855A - 吸収式冷凍機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は吸収式冷凍機に係り、特に低温の排熱や太陽熱
を利用して冷凍するのに好適な吸収式冷凍機に関する。

Ｃ従来の技術〕 従来の吸収式冷凍機には、−単効用（単効用）と二重効
用との２つの方式があり、熱源の温度が低い場合には一
重効用方式が、また高い場合には二重効用方式が用いら
れていた。

第５図に一重効用吸収冷凍器のフローの一例を示す、こ
の−単効用吸収冷凍器は、再生器５０、凝縮器５１．蒸
発器５２．吸収器５３及び熱交換器５４などから構成さ
れており、冷媒には水、吸収剤にはＬｉＢ　ｒが用いら
れている。再生器５０には約５８％のＬｉＢｒ溶液５６
が供給される。

このＬｉＢ　ｒ溶液は燃焼ガス、蒸気、温排水などの加
熱流体７１により加熱され、水蒸気６６を発生し、自ら
は約６３％のＬｉＢｒ溶液５７となる。

発生した水蒸気６６は凝縮器５１に導かれ、約３５℃の
冷却水によって熱を奪われ、水８０となる。この水８０
は、蒸発器５２に供給され、入口温度約１２℃、出口温
度的８℃の冷水７４の加熱によって水蒸気６７となり、
吸収器５３に導かれる。一方、前記再生器５０で生成し
た約６３％のＬｉＢｒ溶液５７は、熱交換器５４を経て
吸収器５３に供給され、前記水蒸気６７を吸収し、自ら
は約５８％のＬｉＢｒ溶液５９に戻る。このときの吸収
熱は約３２℃の冷却水７２に奪われる。この約５８％の
濃度となったＬｉＢｒ溶液５９はポンプ５５によって熱
交換器５４を経て再生器５０に戻される。

第７図にＬｉＢｒ溶液の温度−圧力−濃度線図を示す０
図中において、再生器５０．濃縮器５１゜蒸発器５２及
び吸収器５３のそれぞれの器内における前記各条件を点
ａ、ｂ、ｃ、ｄで示す。図かられかる通り、再生器５０
内の温度は約９０℃となるので、加熱流体７１の温度は
少なくとも９０℃以上である必要がある。

第６図に二重効用吸収式冷凍機のフローの一例を示す、
この二重効用吸収式冷凍機は、前記−単効用吸収式冷凍
機に設けられた再生器５０を高温再生器７５と低温再生
器７６とに分離し、さらに熱交換器５４を高温熱交換器
７７と低温熱交換器７８とに分離したものである。高温
再生器７５には約５８％のＬｉＢ　ｒ溶液５６が供給さ
れる。このＬｉＢｒ溶液５６は、燃焼ガス、蒸気、温排
水などの加熱体８１に上り加熱され、水蒸気６８を発生
し、自らは約６０％のＬｉＢｒ溶液６０となる０発生し
た水蒸気６８は低温再生器７６に導かれ、この低温再生
器７６内のＬｉＢｒ溶液を加熱し、自らは凝縮して水と
なり、凝縮器５１に導かれる。一方、高温再生器７５に
おいて約６０％となったＬｉＢｒ溶液６０は、高温熱交
換器７７を経て低温再生器７６に供給され、水蒸気６８
の加熱によって水蒸気６９を発生し、自らは約６３％の
ＬｉＢｒ溶液６２となる１発生した水蒸気６９は凝縮器
５１に導かれ、約３５℃の冷却水７３によって熱を奪わ
れて水となる。この水は低温再生器７６で生成した水と
金わされて蒸発器５２に供給され、入口温度約１２℃、
出口温度的８℃の冷水７４の加熱によって水蒸気７０と
なり、吸収器５３に導かれる。低温再生器７６で約６３
％となったＬｉＢｒ溶液６２は、低温熱交換器７８を経
て吸収器５３に供給され、水蒸気７０を吸収し、自らは
約５８％のＬｉＢｒ溶液６４に戻る。このときの吸収熱
は約３２℃の冷却水７２に奪われる。

前記約５８％の濃度となったＬｉＢｒ溶液６４はポンプ
５５によって、低温熱交換器７８及び高温熱交換器７７
を経て高温再生器７５に戻される。

また、このときの高温再生器７５、低温再生器７６、凝
縮器５１、蒸発器５２及び吸収器５３それぞれの器内の
温度−圧力−濃度条件は、第７図において点Ａ、ａ、ｂ
、６．ｄで示される０図かられかる通り、高温再生器７
５内の温度は約１５０℃となるので、加熱流体８１の温
度は少なくとも１５０℃以上である必要がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したように従来の吸収式冷凍機によると、加熱流体
温度が一重効用の場合は９０℃以上、二重効用の場合は
１５０℃以上でなければ運転できず、従って９０℃以下
の熱源は利用できないという問題があった。一方、５０
℃〜９０℃の熱源としては１発電プラントの冷却水、圧
縮器の冷却水、冷蔵庫及び空気調和器の排熱など多く存
在するが、現状ではこれらの熱は利用されず大気中に捨
てられている、また、これらの熱は温度レベルは低いが
多量に存在するので温熱公害を生じる原因となるという
問題もあった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、例えば
５０℃〜９０℃の低温の熱源を利用して運転することの
できる吸取式冷凍機を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の吸収式冷凍機は、
冷媒と吸収剤との混合液を加熱して冷媒蒸気を発生する
再生器と、該冷媒蒸気を冷却して液化する凝縮器と、該
凝縮器から送られた流体から冷媒蒸気を発生させて、冷
水を冷却する蒸発器と、該蒸発器で発生した冷媒蒸気を
前記再生器との間を循環する冷媒と吸収剤の混合液に吸
収させかつ前記蒸発器で発生した冷媒蒸気の熱を冷却水
により奪う吸収器とを具備する吸収式冷凍機において、
前記凝縮器の代りに、前記混合液により吸収剤の低濃度
混合液を有し該低濃度混合液に前記再生器からの冷媒蒸
気を吸収して該低度混合液を冷却し前記吸収器より器内
圧力が高くなる高圧吸収器を設けたことを特徴としてい
る。

また、前記蒸発器と高圧吸収器の間に、上流からの冷媒
蒸気を器内の前記冷媒と吸収液との混合液に吸収する別
途吸収器と、該別途吸収器に吸収した冷媒蒸気の熱を循
環水を介して受けて器内に貯えられた前記冷媒と吸収液
との混合液から冷媒蒸気を発生させて下流に送給する別
途蒸発器とから構成されたケミカルヒートポンプを設け
るめが冷凍器の熱的性能の向上に有効である。

さらに、熱的性能の向上のためには、前記吸収器と蒸発
器との組合せを２組とし、冷水を冷却する一方の蒸発器
から発生した冷媒蒸気の熱を吸収する一方の吸収器と、
該一方の吸熱器が吸収した冷媒蒸気の熱を循環水を介し
て受けて冷媒蒸気を発生する他方の蒸発器とによりケミ
カルヒートポンプを構成してもよい。

〔作用〕

上記の構成によれば１作動流体として冷媒と吸収剤の混
合液を用いる高圧吸収器を設けることにより、再生器の
熱源の温度を従来装置におけるよりも低くすることがで
きる。例えば、混合液としてＬｉＢｒ溶液を用いた場合
ＬｉＢｒの物性上、再生器内とＬｉＢｒ溶液液を有する
高圧吸収器内の温度差は従来の装置における再生器内と
凝縮器内の温度差約５０℃よりも小さくすることができ
る。

この高圧吸収器内の温度又は凝縮器内の温度はここで用
いる冷却水の温度により近似的に決まるので、再生器内
と高圧吸収器内との温度差を小さくすることは、再生器
内の温度を低下することになり、この再生器内を加熱す
る加熱流体の温度も低下できる。

なお、蒸発器において冷水から奪った熱を吸収器におい
て冷却水に捨てるためには、例えば約７℃の冷水の温度
レベルの熱を例えば約４０℃の冷却水の温度レベルまで
高める必要があるが、このためには吸収器及び蒸発器を
主体として構成されるケミカルヒートポンプを一段又は
複数段設置することによって解決される。

〔実施例〕

以下、本発明に係る吸収式冷凍機の一実施例を図面を参
照して説明する。

第１図に本発明の第１の実施例を示す０本実施例はケミ
カルヒートポンプを二段設置したものであり、蒸発器１
，２．３にそれぞれ低圧吸収器４゜５．６をそれぞれ組
合せてなる３組と、再生器８と高圧吸収器７とを組合せ
てなる１組とから構成されている。

これらのうち蒸発器１．低圧吸収器６．高圧吸収器７及
び再生器８は、それぞれ第５図に示す従来例の蒸発器５
２．吸収ｌｌ５３．凝縮器５１及び再生器５０に相当す
る。また低圧吸収器と蒸発器の組合せ４−２．５−３が
それぞれケミカルヒートポンプに相当する。

次に本実施例の作用を各部の構成とともに説明する。約
４９％のＬｉＢｒ溶液３０が蒸発器１に供給され、この
ＬｉＢｒ溶液３０は入口温度約１２℃、出口温度的７℃
の冷却水７４の加熱によって水蒸気４５を発生し、自ら
は約５０．５％のＬｉＢｒ溶液３１となって、熱交換１
ｉｌｌを経て蒸発器２へ導入される。蒸発器２に入った
ＬｉＢｒ溶液３１は循環水２２の加熱によって水蒸気４
６を発生し、自らは約５２％のＬｉＢｒ溶液３２となっ
て、熱交換器１２を経て蒸発器３に導入される。蒸発器
３に入ったＬｉＢｒ溶液３２は、循環水２３の加熱によ
って水蒸気４７を発生し、自らは約５３．５％のＬｉＢ
ｒ溶液３３となって熱交換器１３を経て高圧吸収器７に
導入される。この高圧吸収器７に入ったＬｉＢｒ溶液３
３は再生器８において発生した水蒸気４８を吸収し、濃
度約４９％のＬｉＢｒ溶液３４に戻る。このときの吸収
熱は約３５℃の冷却水７３に奪われる。約４９％の濃度
となったＬｉＢｒ溶液３４はＬｉＢｒポンプ１７によっ
て順次熱交換器１３．１２゜１１を経て蒸発器１へ戻さ
れる。

低圧吸収器４には約６３％のＬｉＢｒ溶液３５が供給さ
れ、蒸発器１で発生した水蒸気４５を吸収し、約６１．
５％のＬｉＢｒ溶液３６となって、熱交換器１４を経て
低圧吸収器５に導入される。

このときの吸収熱は循環水２２に奪われる。低圧吸収器
５に入ったＬｉＢｒ溶液３６は蒸発器２で蒸発した水蒸
気４６を吸収し、約６０％のＬｉＢｒ溶液３７となって
熱交換器１５を経て低圧吸収器６に導入される。このと
きの吸収熱は循環水２３に奪われる。低圧吸収器６に入
ったＬｉＢｒ溶液３７は蒸発器３で発生した水蒸気４７
を吸収し、約５８．５％のＬｉＢｒ溶液３８となって熱
交換器１６を経て再生器８に導入される。このときの吸
収熱は約３２℃の冷却水７２に奪われる。再生器８に入
ったＬｉＢｒ溶液３８は加熱流体２５により加熱され、
水蒸気４８を発生し、自らは約６３％のＬｉＢ　ｒ溶液
と元の濃度に戻る。約６３％の濃度となったＬｉＢｒ溶
液３９はＬｉＢｒポンプ１８によって、順次熱交換器１
６，１５．１４を経て低圧吸収器４へ戻される。

このときの蒸発器１，２．３における各器内の温度−圧
力−濃度条件を第７図にそれぞれ点０゜ＰｓＱで示し、
低圧吸収８Ｂ４．５．６の前記条件をｒ、ｓ、ｔで示し
、再生器８の前記条件をＶで示し、高圧吸収器７の前記
条件をＵで示す。

第４図に再生器８の出口のＬｉＢｒ溶液３９と高圧吸収
器７の出口のＬｉＢｒ溶液３４のＬｉＢｒ濃度が変化し
たときの、再生器８内の温度を示す、この温度が加熱流
体の最低温度となる０図に示すように再生器８内のＬｉ
Ｂｒ溶液のＬｉＢｒ濃度を低下させ、高圧吸収器７内の
ＬｉＢｒ溶液のＬｉＢ　ｒ濃度を上昇させると、再生器
８内の温度を低くすることができる。なお、このときヒ
ートポンプの段数が下記の理由により多くなる。

冷房装置として外部から奪った熱は冷水７４によって蒸
発器１に入り、この熱は水蒸気４５を媒体として低圧吸
収器４に移動する。低圧吸収器４に入った熱は循環水２
２によって蒸発器２に移動し、さらに順次水蒸気４６．
循環水２３．水蒸気４７を介して低圧吸収器５．蒸発器
３．低圧吸収器６へと移動する。そして低圧吸収器６の
冷却水７２に伝えられ外部へ逃される。この熱の流れに
おいて、冷水７４から受けた約７℃の熱は約３２℃の冷
却水７２に捨てるために約３７℃まで昇温しでいる。そ
こで、再生器８内の高い方のＬｉＢｒ濃度を低く、高圧
吸収器７内の低い方のＬｉＢｒを高くして１両者の濃度
を近づけると、蒸発器１．２．３とそれぞれ低圧吸収器
４，５．６との間の温度差が小さくなる。このような場
合、冷水７４から受けた熱を冷却水７２に捨てることが
できなくなるが、ケミカルヒートポンプの段数を増加す
ることにより昇温は十分可能である。

上述した実施例によれば、再生器８内の温度は６４℃と
なり、この結果加熱流体２５の温度は少なくとも６４℃
以上あれば運転可能となる。すなわち、従来の一重効用
及び二重効用における加熱流体の温度は、それぞれ９０
℃以上及び１５０℃以上である必要があったが１本実施
例によれば、低い温度の熱源を利用できる吸収冷凍機を
構成することができる。

本発明の第２の実施例を第２図に示す０本実施例は第１
図に示す第１の実施例における蒸発機３゜低圧吸収器６
．熱交換器１３．１６を省略し、再生器８から出る約６
３％のＬｉＢｒ溶液３９を分岐して、低圧吸収器４，５
へ並列供給するようにし、しかも高圧吸収器７から出る
約４９％のＬｉＢｒ溶液３４を分岐して、蒸発器１，２
へ並列供給するようにしたものである。

本実施例では、下流側の低圧吸収器４，５及び蒸発器１
，２のそれぞれの器内のＬｉＢｒ溶液濃度は上流側の低
圧吸収器４，５及び蒸発器１，２のそれより減少させな
い。このため前記低圧吸収器４，５とそれぞれ蒸発器１
．２との器内の温度差も減少せず、ケミカルヒートポン
プの段数を減少できる効果が得られる。第１図に示す第
１の実施例では、低圧吸収器４，５．６とそれぞれ蒸発
器１，２．３との間の入口のＬｉＢｒ溶液濃度差は、下
流側になるに従って１４％、１１％、８％と減少し、温
度差も１８℃、１２℃、６℃と減少するが１本実施例で
は濃度差は１４％、温度差は１８℃と一定である。従っ
て蒸発器１で冷水７４から受けた約７℃の熱を３７℃ま
でに昇温するために必要なケミカルヒートポンプの段数
を、２段から１段に減少することができる。

本発明の第３の実施例を第３図に示す０本実施例はケミ
カルヒートポンプを有しない構成としたものである。す
なわち、第１図に示す第１の実施例における蒸発器２，
３．低圧吸収器４，５及び熱交換器１２，１３，１５．
１６をそれぞれ省略したものである。

本実施例によれば、ケミカルヒートポンプを有しないた
め低い温度の冷水７４からは熱を奪うことができない、
従って冷水７４の温度を入口で約１２℃、出口で約７℃
では装置を構成することができないが、冷水温度を１５
℃〜２０℃とすれば、装置の構成が可能である。

上記各実施例では、吸収式冷凍機に用いる冷媒と吸収剤
の組合せが水とＬｉＢｒの組合せである場合について説
明したが、水とＬｉＣ１の組合せ、アンモニアと水の組
合せの場合でも同様の効果を得ることができる。この場
合、蒸発器１，２．３及び高圧吸収器７内の溶液は、比
較的ＬｉＣＬ濃度の低いＬｉＣ１溶液、または比較的高
いアンモニア濃度のアンモニア溶液となり、低圧吸収器
４゜５．６及び再生器８内の溶液は、比較的ＬｉＣ１濃
度の高いＬｉＣ１溶液または比較的低いアンモニア溶液
となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、吸収式冷凍機において、冷媒の液を用
いる従来の凝縮器の代りに、冷媒と吸収剤との混合液−
例えばＬｉＢｒ溶液−を用いる高圧吸収器を設けること
により、また蒸発器で冷水から奪った熱を吸収器で冷却
水に捨てるために別途蒸発器と別途吸収器で主として構
成されるケミカルヒートポンプを必要に応じて必要な台
数採用することにより、再生器用として低温−例えば５
０〜９０℃−の熱源を用いる吸収冷凍機を構成できるの
で、これまで利用されずに大気に捨てられていた５０〜
９０℃の熱源を有効に利用できるという効果があり、そ
れと同時に上記熱源に囚する温熱公害を抑制する効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る吸収式冷凍機の第１の実施例を示
すフロー図、第２図及び第３図はそれぞれ本発明の第２
及び第３の実施例を示すフロー図、第４図は本発明の各
実施例における再生器内温度とＬｉＢｒ濃度及び低圧吸
収機内ＬｉＢｒ濃度の関係を示すグラフ、第５図及び第
６図はそれぞれ従来の一重効用及び二重効用の吸収式冷
凍機を示すフロー図、第７図はＬｉＢｒ溶液の温度−圧
力−濃度の関係を示すグラフである。 １．２．３・・・蒸発器、４，５．６・・・低圧吸収器
、７・・・高圧吸収器、８・・・再生器、５１・・・凝
縮器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、冷媒と吸収剤との混合液を加熱して冷媒蒸気を発生
   する再生器と、該冷媒蒸気を冷却して液化する凝縮器と
   、該凝縮器から送られた流体から冷媒蒸気を発生させて
   、冷水を冷却する蒸発器と、該蒸発器で発生した冷媒蒸
   気を前記再生器との間を循環する冷媒と吸収剤の混合液
   に吸収させかつ前記蒸発器で発生した冷媒蒸気の熱を冷
   却水により奪う吸収器とを具備する吸収式冷凍機におい
   て、前記凝縮器の代りに、前記混合液により吸収剤の低
   濃度混合液を有し該低濃度混合液に前記再生器からの冷
   媒蒸気を吸収して該低度混合液を冷却し前記吸収器より
   器内圧力が高くなる高圧吸収器を設けたことを特徴とす
   る吸収式冷凍機。 ２、前記蒸発器と高圧吸収器の間に、上流からの冷媒蒸
   気を器内の前記冷媒と吸収液との混合液に吸収する別途
   吸収器と、該別途吸収器に吸収した冷媒蒸気の熱を循環
   水を介して受けて器内に貯えられた前記冷媒と吸収液と
   の混合液から冷媒蒸気を発生させて下流に送給する別途
   蒸発器とから構成されたケミカルヒートポンプを設けた
   ことを特徴とする請求項１記載の吸収式冷凍機。 ３、前記吸収器と蒸発器との組合せを２組とし、冷水を
   冷却する方の蒸発器から発生した冷媒蒸気の熱を吸収す
   る一方の吸収器と、該一方の吸熱器が吸収した冷媒蒸気
   の熱を循環水を介して受けて冷媒蒸気を発生する他方の
   、蒸発器とによりケミカルヒートポンプを構成したこと
   を特徴とする請求項１記載の吸収式冷凍機。