JPH05180527A

JPH05180527A - 吸収式冷凍機

Info

Publication number: JPH05180527A
Application number: JP34714791A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Kawagoe; 哲男川越; Takao Chiba; 孝男千葉
Original assignee: Shin Nippon Kucho KK
Current assignee: Shin Nippon Kucho KK
Priority date: 1991-12-27
Filing date: 1991-12-27
Publication date: 1993-07-23

Abstract

(57)【要約】【目的】７０度Ｃ程度の中温水からの熱回収により効
率的に作動する様な吸収式冷凍機の提供。【構成】冷却塔からの冷却水供給用の配管が凝縮器に
接続しており、凝縮器の下流側に吸収器が配置されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸収器と、凝縮器と、
冷却水が循環する冷却水配管系とを含む吸収式冷凍機に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、省エネルギーの要請が非常に強く
なっていることに関連して、発電設備（事業用発電設
備、自家用発電設備並びに燃料電池等を含む）や産業用
プラント設備から排熱回収を行い、吸収式冷凍機を作動
せしめ、空調用冷熱源設備とすることが提案されてい
る。

【０００３】ここで、吸収式冷凍機を作動せしめて温排
熱から冷水を得るには、少なくとも９０度Ｃ以上の高温
水が必要とされている。そのため従来技術においては、
７０度Ｃ程度の中温水から冷水を得るためには、吸収式
冷凍機を用いることなく、吸着式冷凍機やケミカルポン
プを使用するのが一般的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、吸着式冷凍機
やケミカルポンプの使用は、通常の単効用吸収式冷凍機
に比較して成績係数が約１／２であり、しかも機器コス
トが高いため、その点について改善する必要がある。一
方、７０度Ｃ程度の中温水からの熱回収では、吸収式冷
凍機を作動して６〜７度Ｃの冷水を得ることは従来技術
では不可能であった。

【０００５】本発明は従来技術におけるその様な問題点
に鑑みて提案されたもので、７０度Ｃ程度の中温水から
の熱回収により効率的に作動する様な吸収式冷凍機の提
供を目的としている。

【０００６】

【本発明の作動原理】発明者は吸収式冷凍サイクルの作
動原理を再検討し、７０度Ｃ程度の中温水からの熱回収
で吸収式冷凍サイクルが作動するための諸条件を整え、
しかも作動の成績係数が通常の単効用吸収式冷凍機と同
程度或いはそれ以上（０．７以上）となる吸収式冷凍機
を開発した。

【０００７】以下、図１を参照して本発明の作動原理を
説明する。ここで図１は、冷媒に水、吸収剤に臭化リチ
ューム（ＬｉＢｒ）を用いた単効用吸収式冷凍サイクル
を示したデューリング線図である。

【０００８】図１のサイクルは、発生器においてＬｉＢ
ｒ希溶液を加熱して、冷媒を分離、発生することから始
まる。従来技術において、高温水を用いる場合には加熱
温度９０度Ｃ以上が得られるので、発生器の圧力は約５
６ｍｍＨｇ、冷媒の凝縮温度は約４０度Ｃとなる。この
場合、７０度Ｃ程度の排熱回収では冷媒の分離が出来な
いので、従来の吸収式冷凍機は使用出来なかった。

【０００９】発明者は、蒸発圧力と蒸発温度との関係に
着目し、蒸発温度を７０度Ｃ前後とするために蒸発圧力
を低く設定した。これを図１で考えると、蒸発温度を７
０度Ｃと設定すれば、ＬｉＢｒ溶液濃度６０％で蒸発圧
は３１ｍｍＨｇ程度に設定しなければならない。ここ
で、吸収冷凍サイクルを成立させるための条件とは、発
生した冷媒蒸気が凝縮器において凝縮することである。
図１の線図を参照すると、該凝縮を行うためには、凝縮
器の温度を約３０度Ｃとして、従来の単効用吸収式冷凍
機の凝縮温度よりも低くする必要がある（因みに、従来
の単効用吸収式冷凍機の凝縮温度は約４０度Ｃであ
る）。この条件を充足することが出来れば、７０度Ｃ程
度の中温水による排熱回収でも、従来技術で高温水を用
いるのと同様に、吸収式冷凍機が好適に作動するのであ
る。

【００１０】図２で示す様に、従来の吸収式冷凍機にお
ける冷却水は、冷却塔１から冷却水循環ポンプ２を介し
て吸収器３に送られ、更に凝縮器４を経て再び冷却塔１
に戻る、という循環経路を構成している。なお冷却水温
度は、冷却塔１の出口で３２度Ｃ、冷却塔１の入口で約
３７度Ｃ程度である。

【００１１】７０度Ｃ程度の温度レベルの排熱を利用し
て冷媒の分離を行うためには（すなわち吸収式冷凍機を
効率良く作動させるためには）、上述した様に、約３１
ｍｍＨｇで冷媒の凝縮を行わねばならず、凝縮温度は３
０度Ｃ以下となる。従って、７０度Ｃ程度の温度レベル
の排熱で吸収式冷凍機を効率良く作動させるためのサイ
クルが成立する必須条件としては、吸収器の冷却よりも
凝縮器の冷却を重視しなければならない。そのために
は、冷却塔からの冷却水を先ず凝縮器に導入し、その後
に吸収器へ供給し、冷却塔へ戻す必要がある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の吸収式冷凍機
は、吸収器と、凝縮器と、冷却水が循環する冷却水配管
系とを含む吸収式冷凍機において、冷却水を生成するた
めの冷却塔を備え、該冷却塔からの冷却水供給用の配管
が凝縮器に接続しており、凝縮器の下流側に吸収器が配
置され、吸収器を出た冷却水排出用の配管が冷却塔に接
続されている。

【００１３】また、本発明の吸収式冷凍機は、吸収器
と、凝縮器と、冷却水が循環する冷却水配管系とを含む
吸収式冷凍機において、冷凍機外部から冷却水として自
然水を取り入れるための自然水取水手段を備え、該取水
手段から冷却水供給用の配管が凝縮器に接続している。
ここで、凝縮器の下流側に吸収器が配置され、吸収器を
出た冷却水排出用の配管が冷凍機外部に連通することが
出来る。或いは、凝縮器に供給された自然水（冷却水）
を外部に排出する管路を設け、且つ、吸収器用の冷却水
の循環経路として、冷却塔と、吸収器と、両者を連通せ
しめる管路系とを備えても良い。

【００１４】なお、「自然水」なる文言は海水、河川
水、下水、或いは地下水等の種々のものを意味し、特に
限定条件を付したものではない。

【００１５】更に本発明の吸収式冷凍機は、吸収器と、
凝縮器と、冷却水が循環する冷却水配管系とを含む吸収
式冷凍機において、冷却水を生成するための冷却塔と、
冷凍機外部から冷却水として自然水を取り入れるための
自然水取水手段と、冷却水の温度を検知する温度検知手
段とを備え、前記冷却塔からの冷却水供給用の配管が凝
縮器に接続され、前記取水手段から冷却水供給用の配管
が凝縮器に接続され、凝縮器の下流側に吸収器が配置さ
れ、吸収器を出た冷却水を前記冷却塔へ戻す排出用配管
と、吸収器を出た冷却水を冷凍機外部に排出せしめる排
出用配管と、前記温度検知手段の出力に応答して特定の
配管を連通し遮断する切換弁とを含んでいる。

【００１６】

【作用】上記した様な構成を有する本発明の吸収式冷凍
機によれば、冷却塔、凝縮器、吸収器とを循環する冷却
水の循環経路において、従来の吸収式冷凍機とは異なり
凝縮器の下流側に吸収器が接続されているので、凝縮器
に導入される冷却水の水温が低くなる。その結果、７０
度Ｃ程度の温度レベルの排熱でも、吸収式冷凍機を効率
良く作動させることが出来る。従って、機器コストが高
く、作動効率或いは成績係数が低い吸着式冷凍機やケミ
カルポンプを使用する必要が無い。

【００１７】また、７０度Ｃ程度の温度レベルの排熱で
吸収式冷凍機を効率良く作動させるためのサイクルが成
立するためには、上記した構成において、冷却塔の出口
温度が３２度Ｃ、吸収器の出口温度が３７度Ｃ程度とい
うのが必要条件である。一方、溶液濃度６０％、加熱温
度７０度Ｃとすれば、図１の線図から、蒸発圧力は約３
２ｍｍＨｇとなる。この圧力下の凝縮温度は約３０度Ｃ
であるため、前記した「冷却塔の出口温度が３２度Ｃ」
という条件から制限を受けてしまう。それに対して本発
明の吸収式冷凍機では、冷却水として自然水を用いてい
る。そして、表１で示す様に、自然水の水温は常に２７
〜２８度Ｃ以下であるため、「冷却塔の出口温度が３２
度Ｃ」という条件を楽にクリアすることが出来る。

【００１８】表１自然水の取水が制限を受ける場合には、自然水の利用を
凝縮器冷却のみに限定して、自然水の利用総量を最小に
抑えることが出来る。

【００１９】或いは、冷却水の温度を管理して、特定の
場合のみ自然水を取水すれば良い。すなわち、通常の場
合は冷却水が冷却塔、凝縮器、吸収器を循環する閉鎖サ
イクルを用いて自然水を利用せず、７０度Ｃ程度の温度
レベルの排熱で吸収式冷凍機を効率良く作動させるため
の条件から外れる可能性がある場合にのみ自然水を冷却
水として利用すれば良い。

【００２０】

【実施例】以下、図３〜６を参照して、本発明の実施例
について説明する。

【００２１】図３は本発明の第１実施例を示している。
冷却塔１の底部に貯留される冷却水は、管路Ｌ１を介し
て凝縮器４に導入され、その後、管路Ｌ２を介して冷却
水循環ポンプ２に供給される。該ポンプ２で水頭を付加
された後、管路Ｌ３を介して吸収器３に供給され、管路
Ｌ４を介して冷却塔１に戻される。

【００２２】ここで、冷却水循環系では、吸収器３は凝
縮器４の下流側となる。そのため、冷却水は冷却塔１を
出た直後に凝縮器４に供給されるため、冷却塔出口の低
温を維持した冷却水が供給される。その結果、圧力は３
１ｍｍＨｇ程度であっても凝縮可能な程度に低温の冷却
水が供給され、吸収式冷凍機が作動する。

【００２３】なお、図３の符号５は凝縮器４と同一容器
に収められた発生器を示し、該発生器５には７０度Ｃの
中温水が供給される。そして、符号６は凝縮器４から吸
収器３へ供給される液体と、吸収器３から凝縮器４へ供
給される液体との熱交換を行うための熱交換器である。
ここで、管路Ｌ１〜４に付された矢印は、冷却水の流れ
方向を示す。

【００２４】図４は本発明の第２実施例を示している。
この実施例では、冷却塔に代えて、自然水を取り入れる
ための自然水取水手段として、取水ポンプ７と取水管８
とを備えている。そして、取水ポンプ７の吐出管Ｌ５は
凝縮器４に連通しており、凝縮器４を出た冷却水は管路
Ｌ６を介して、管路系の下流に配置された吸収器３に送
出される。そして、凝縮器４から出た冷却水は、管路Ｌ
７を介して冷凍機外部に排出される。ここで、管路Ｌ７
は排出管として作用している。

【００２５】この第２実施例では、凝縮器４に供給され
る冷却水すなわち自然水は、常に２７〜２８度Ｃ以下で
あるので、凝縮器４内の圧力が約３１ｍｍＨｇで凝縮温
度が約３０度Ｃであっても、蒸気が十分に凝縮するので
ある。その結果、７０度Ｃ程度の排熱回収でも、吸収式
冷凍サイクルが完全に作動し、従来の単効用吸収式冷凍
機が９０度Ｃ程度の排熱回収で作動した場合と同様に、
６〜７度Ｃの冷水を生成し且つサイクルの成績係数が
０．７以上（自然水の平均水温を２５度Ｃと仮定した場
合）となる。

【００２６】なお第２実施例は、所謂ウォーターフロン
トや、浄水場に近接するプラントからの中温排熱を利用
する場合等において好適に用いられる。

【００２７】図５は本発明の第３実施例を示している。
この第３実施例は、自然水の利用量に制限が課せられて
いる場合に好適であり、自然水を凝縮器用の冷却水とし
てのみ利用するものである。

【００２８】図５においても、自然水取水手段として取
水ポンプ７及び取水管８を備えているが、図４の場合と
は異なり、冷却塔１及び冷却水循環ポンプ２をも具備し
ている。

【００２９】取水ポンプ７により取水管８を介して取水
された自然水は、管路Ｌ５により凝縮器４に供給され、
蒸気と熱交換した後に管路Ｌ８（排出管）を介して外部
に排出される。そして、吸収器３への冷却水の供給は、
冷却塔１、冷却水循環ポンプ２、管路Ｌ３、Ｌ９により
行われる。

【００３０】この第３実施例の場合は、凝縮器４に供給
された冷却水（自然水）は、凝縮器４の下流側に配置さ
れた吸収器３には提供されない。そのため、利用される
（取水される）自然水の量は、第２実施例の場合の半分
に抑えることが出来る。

【００３１】図６は本発明の第４実施例を示している。
第４実施例も第３実施例と同様に自然水の利用量に制限
が課せられている場合に好適なものであり、通常時は冷
却塔で生成される冷却水のみを使用し、圧力３１ｍｍＨ
ｇ程度で凝縮出来なくなる可能性が存在する場合にのみ
凝縮器用冷却水として自然水を利用する。

【００３２】図６において、自然水取水手段として取水
ポンプ７及び取水管８を備え、冷却塔１も備えており、
これ等と凝縮器４への冷却水供給管路Ｌ１１との間に
は、複数の管路及び複数の弁Ｖ１〜５が設けられてい
る。弁Ｖ１〜５は制御手段２２及び制御ラインＣにより
その開閉が制御され、該制御手段２２は、凝縮器４の冷
却水供給管路Ｌ１１に介装されて凝縮器入口の冷却水温
度を検出する温度センサ２０からの出力に応答して、弁
の開閉を制御している。図６において、「ＮＣ」なる添
字が付加された弁Ｖ２、Ｖ３、Ｖ５は常時閉鎖されてお
り、「ＮＯ」なる添字が付加された弁Ｖ１、Ｖ４は常時
開放されている。

【００３３】この実施例では、凝縮器４の入口における
冷却水温度が設定値（例えば２８度Ｃ）よりも低い場合
には、通常時であるとして、冷却塔１で生成される冷却
水のみを循環する。すなわち、冷却塔１からの冷却水
は、管路Ｌ１０、弁Ｖ１を経て管路Ｌ１１に至り、凝縮
器４、管路Ｌ１２、弁Ｖ４、管路Ｌ１３、吸収器３、管
路Ｌ１４を介して冷却塔１に戻される。

【００３４】凝縮器４の入口冷却水温度が２８度Ｃに近
接した場合には、センサ２０がその旨を検出して制御手
段２２へ出力する。すると、制御手段２２は常時閉鎖さ
れた弁Ｖ２、Ｖ３、Ｖ５を開放し、且つ常時開放された
弁Ｖ１、Ｖ４を閉鎖する。弁Ｖ１が閉鎖して、弁Ｖ５が
開放する結果、冷却塔１からの冷却水は、弁Ｖ５、管路
Ｌ１７、管路Ｌ１３を介して吸収器３に供給され、管路
Ｌ１４を経て冷却塔１へ戻される。すなわち、冷却塔１
からの冷却水は吸収器３のみを冷却する。一方、弁Ｖ１
が閉鎖される結果、凝縮器３には冷却塔１からの冷却水
は供給されなくなるが、弁Ｖ２、Ｖ３が開放されるの
で、取水ポンプ７及び取水管８から低温の自然水が供給
される。すなわち、自然水は取水管８、取水ポンプ７、
管路Ｌ１５、弁Ｖ２を介して管路Ｌ１１に至り、凝縮器
３に供給される。そして、管路Ｌ１２を介して排出され
るが、弁Ｖ４が閉鎖されているため管路Ｌ１６へ流れ、
弁Ｖ３を介して排出される。

【００３５】ここで、第４実施例においては、凝縮器４
の入口冷却水温度が設定値よりも上昇した場合のみ自然
水が取水され、しかも取水された自然水は凝縮器４のみ
を冷却するので、自然水利用量が非常に少なく抑えられ
るのである。

【００３６】図示の実施例はあくまでも例示であり、本
発明は図示の実施例以外にも種々の変形が可能であるこ
とを付記する。例えば、図５の実施例では凝縮器４の入
口冷却水温度が設定値よりも上昇した場合に自然水は凝
縮器４のみを冷却するが、吸収器３にも循環する様に構
成することが出来る。

【００３７】

【発明の効果】本発明の作用効果を以下に列挙する。

【００３８】（１）凝縮器に導入される冷却水の水温
を低くすることが出来る。

【００３９】（２）７０度Ｃ程度の温度レベルの排熱
でも、吸収式冷凍機を効率良く作動させることが出来
る。

【００４０】（３）機器コストが高く、作動効率或い
は成績係数が低い吸着式冷凍機やケミカルポンプを使用
する必要が無い。

【００４１】（４）７０度Ｃ程度の中温水からも効率
的にエネルギーを回収出来るので、省エネルギーの要請
に良く合致する。

【００４２】（５）自然水の取水が制限を受ける場合
にも、自然水の利用総量を最小に抑えて対応することが
容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の作動原理を説明するためのデューリン
グ線図を示す図。

【図２】従来技術を示すブロック図。

【図３】本発明の第１実施例を示すブロック図。

【図４】本発明の第２実施例を示すブロック図。

【図５】本発明の第３実施例を示すブロック図。

【図６】本発明の第４実施例を示すブロック図。

【符号の説明】

１・・・冷却塔２・・・冷却水循環ポンプ３・・・吸収器４・・・凝縮器７・・・取水ポンプ８・・・取水管２０・・・温度センサ２２・・・制御手段Ｌ１〜Ｌ８、Ｌ１０〜Ｌ１７・・・配管Ｖ１〜５・・・弁Ｃ・・・制御ライン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸収器と、凝縮器と、冷却水が循環する
冷却水配管系とを含む吸収式冷凍機において、冷却水を
生成するための冷却塔を備え、該冷却塔からの冷却水供
給用の配管が凝縮器に接続しており、凝縮器の下流側に
吸収器が配置され、吸収器を出た冷却水排出用の配管が
冷却塔に接続されていることを特徴とする吸収式冷凍
機。
【請求項２】吸収器と、凝縮器と、冷却水が循環する
冷却水配管系とを含む吸収式冷凍機において、冷凍機外
部から冷却水として自然水を取り入れるための自然水取
水手段を備え、該取水手段から冷却水供給用の配管が凝
縮器に接続していることを特徴とする吸収式冷凍機。
【請求項３】吸収器と、凝縮器と、冷却水が循環する
冷却水配管系とを含む吸収式冷凍機において、冷却水を
生成するための冷却塔と、冷凍機外部から冷却水として
自然水を取り入れるための自然水取水手段と、冷却水の
温度を検知する温度検知手段とを備え、前記冷却塔から
の冷却水供給用の配管が凝縮器に接続され、前記取水手
段から冷却水供給用の配管が凝縮器に接続され、凝縮器
の下流側に吸収器が配置され、吸収器を出た冷却水を前
記冷却塔へ戻す排出用配管と、吸収器を出た冷却水を冷
凍機外部に排出せしめる排出用配管と、前記温度検知手
段の出力に応答して特定の配管を連通し遮断する切換弁
とを含むことを特徴とする吸収式冷凍機。