JPS582351B2 - 吸収冷凍装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、冷熱源の製造と同時に温熱源の製造を行なう
吸収冷凍装置に関するものである。

従来この種の装置としては、例えば実公昭５１−６７８
２号公報に示されたものの如く、高圧発生器に直結した
温水用熱交換器により温水を製造する方式が一般的であ
る。

しかし、このような方式においては、発生器における加
熱源にて温水を製造するので、冷凍負荷に必要な冷媒蒸
気の発生量に相当する加熱エネルギーのほかに温水製造
用の加熱エネルギーを必要とするものであり、エネルギ
ーの有効利用がはかられているものではなかった。

本発明は、凝縮器と併設して温熱源熱交換器を設け、発
生器からの冷媒を温熱源熱交換器に優先的に供給するこ
とによって、従来のものの上記の欠点を除き、冷熱源の
製造の際に発生する排熱を利用して温熱源を製造するた
め、温熱源製造のための追加のエネルギーを必要とせず
、効率が高く、省エネルギー化がはかれ、さらに温熱源
負荷が変化しても冷熱源の製造には影響を与えず安定し
た運転ができる吸収冷凍装置を提供することを目的とす
るものである。

また、温熱源負荷が常にある値以上存在する場合は当初
から凝縮器の容量を小さく設計して設備費を小ならしめ
ることができる吸収冷凍機を提供することも第二の目的
としている。

本発明は、凝縮器、蒸発器、吸収器、高温発生器、低温
発生器及びこれらの機器を接続する溶液経路、冷媒経路
を備えた二重効用式吸収冷凍装置において、前記高温発
生器にて発生し、前記低温発生器に導かれて該低温発生
器において加熱を行なった後の冷媒を導き、該冷媒の廃
熱を利用して熱交換を行なって温熱源を製造する温熱源
熱交換器を設け、該温熱源熱交換器の温熱源負荷を検出
し、その検出値に応じて、前記凝縮器における交換熱量
を調節して前記低温発生器において加熱を行なった後の
冷媒の廃熱を、前記温熱源熱交換器における熱交換に優
先的に充てることを特徴とする吸収冷凍装置である。

本発明を実施例につき図面を用いて説明すれば、第１図
には、主要機器として高温発生器ＧＨ、低温発生器ＧＬ
、吸収器Ａ１凝縮器Ｃ、これと一体の缶胴Ｄの中に上部
の連通部を残した隔壁を隔てて形成された温熱源熱交換
器Ｗ１蒸発器Ｅとを備えた二重効用吸収冷凍装置の例が
示されている。

Ｐ１は溶液ポンプ、Ｐ２は冷媒ポンプ、ＸＨは高温熱交
換器、ＸＬは低温熱交換器である。

これらの機器を接続する径路として、溶液サイクル系統
は吸収器Ａの稀溶液を高温発生器ＧＨに導く稀溶液管１
，２，３、高温熱交換器ＸＨと低温熱交換器ＸＬとの中
間より分岐して稀溶液を低温発生器ＧＬに導く分岐管４
、高温発生器ＧＨ又は低温発生器ＧＬからの濃溶液を吸
収器Ａに導く濃溶液管５，６，７により形成されている
。

一方冷媒サイクル系統は高温発生器ＧＨからの冷媒蒸気
を低圧発生器ＧＬの加熱用の加熱管８に導く冷媒管９、
オリフイス１０を経てさらに缶胴Ｄに導く冷媒管１１、
凝縮器Ｃの下部及び温熱源熱交換器Ｗの下部より冷媒を
導き出す冷媒管１２，１３、これが合流し、かつオリフ
イス１４を有する冷媒管１５、低温発生器ＧＬで発生し
た冷媒蒸気を缶胴Ｄに導く冷媒管１６、蒸発器Ｅで生成
された冷媒蒸気を吸収器Ａに導く冷媒管１７、蒸発器Ｅ
の中の冷媒液を循環せしめるための冷媒管１８，１９に
より形成されている。

外界との熱の授受関係の機器としては、高温発生器ＧＨ
の加熱用のボイラ２０、そのバーナ２１、燃料バイプ２
２、加熱エネルギー調節機構としての燃料調節弁２３、
冷却水を通じる冷却管２４、配管２５、冷却管２６、冷
水を通じる冷水管２７，２８，２９、温熱源として例え
ば温水を生成するため温水を通ずる温水管３０，３１，
３２などが備えられている。

３３は温熱源負荷検出装置として作用する温水出口の温
度検出器、３４は凝縮器交換熱量調節器として作用する
流量調節弁、３５は温度検出器３３の信号により流量調
節弁３４を制御する制御機構、３６は冷熱源負荷検出装
置として作用する冷水出口の温度検出器、３７は温度検
出器３６の信号を受けて燃料調節弁２３を制御する制御
機構である。

運転に当たっては、吸収器Ａ内で冷媒を吸収した稀溶液
は溶液ポンプＰ１により稀溶液管１，２，３，４を経て
高温発生器ＧＨ及び低温発生器ＧＬに送られ、それぞれ
の発生器内でバーナ２１又は加熱管８により加熱され濃
縮された濃縮液は濃溶液管５，６，７を経て再び吸収器
に戻り冷媒蒸気を吸収し溶液サイクルをくりかえす。

一方高温発生器ＧＨで蒸発した冷媒蒸気は冷媒管９を経
て加熱管８に入り低温発生器ＧＬ内の溶液を加熱し、更
にオリフイス１０、冷媒管１１を経て缶胴Ｄに入る。

また低温発生器ＧＬにて発生した冷媒蒸気も冷媒管１６
を経て缶胴Ｄに入る。

冷媒管１１及び１６より供給された冷媒は缶胴Ｄの中で
凝縮器Ｃと温熱源熱交換器Ｗとに供給され、それぞれ冷
却管２６と温水管３１とにより冷却され、凝縮して底部
より冷媒管１２，１３、流量調節弁３４を経て流下し冷
媒管１５に合流しオリフイス１４を経て蒸発器Ｅに入る
。

蒸発器Ｅにおいては冷媒液は冷媒ポンプＰ２により冷媒
管１８．１９を経て循環せしめられ、その間に冷水管２
８により加熱されて蒸発し、その冷媒蒸気は冷媒管１７
を経て吸収器Ａに入り、前述の如く溶液に吸収され冷媒
サイクルをくりかえす。

この間、冷水管２９からは冷熱源としての冷水が得られ
、同時に温水管３２からは温熱源としての温水が得られ
るものである。

冷水負荷が変動する場合は、冷水出口温度を温度検出器
３６にて検出し、制御機構３７により燃料調節弁２３を
制御して高温発生器ＧＨにおける加熱量を調節して冷媒
発生量を変化せしめ蒸発器Ｅにおける冷水製造能力を変
化せしめて、冷水出口温度を所要の温度に保つよう制御
する。

温水負荷が変動する場合は、温水出口温度を温度検出器
３３によって検出することにより負荷変動を検出し、そ
の信号により温水製造能力を調節し、温水出口温度を一
定に保つ制御を行なう必要がある。

このためには温度検出器３３により設定温度からの変化
を検出し、その信号を受け制御機構３５の作用により流
量調節弁３４を制御し、凝縮器Ｃ内の冷媒液の液面を調
節する。

即ち、若し、温水負荷が犬となり、温水出口温度が下が
った場合、温度検出器３３の信号により制御機構３５の
作用で流量調節弁３４を絞り、冷媒管１２より流出する
冷媒流量を減少せしめ凝縮器Ｃ内の冷媒液面を上昇せし
める。

これにより冷却管２６の一部は液中に没し、冷媒蒸気と
の熱交換面積が減少し、凝縮器Ｃにおける交換熱量が減
じる。

従って平常状態よりも高温で多量の熱量を有する冷媒が
温熱源熱交換器Ｗを通過し、平常より低い温度で温水管
３０から入って来る温水と平常より多量の熱交換を行な
って所定の温度まで昇温せしめることができる。

温水負荷が減少した場合は上記と逆の操作が自動的に行
なわれて温水出口温度を所定の温度に復帰せしめるよう
制御される。

冷水負荷が一定であり冷水出口温度を一定に保つ場合に
は缶胴Ｄ内で冷媒より放熱される熱量、即ち凝縮器Ｃと
温熱源熱交換器Ｗとにおける放熱量の和は一定となる。

しかし温熱源熱交換器Ｗにおいて放熱される熱は有効利
用されるが、凝縮器Ｃにおいて放熱される熱は冷却水に
持ち去られて無駄に棄てられるものである。

本実施例においては、従来の形式のものにおいて凝縮器
においてもともと棄て去られるべき熱量の一部を有効利
用して、冷凍サイクルに必要な加熱エネルギー以外に特
に加熱エネルギーを必要としないばかりでなく、温水負
荷の変動に対して、缶胴Ｄに流入する冷媒熱量のうち、
温熱源熱交換器Ｗに必要な熱量を常に優先して確保して
供給するので、温水負荷の変動に際しても安定して確実
な温水製造を行なうことができるほか、エネルギーの有
効利用が最善の条件で行なわれ、無駄なエネルギー消費
を防ぐことができる。

しかも、缶胴Ｄの中において放熱される総熱量はほぼ一
定となるので、冷凍サイクルには影響なく、温水負荷の
変動があっても冷水出口温度も安定して確実に一定に保
つことができる。

また、温水負荷が一定の場合に冷水負荷に変動があった
場合、温度検出器６６、制御機構３７、燃料調節弁２３
の作用で自動制御が行なわれ冷水出口温度が一定に保た
れるように制御が行なわれ、この場合缶胴Ｄに流入する
冷媒の熱量が変化するが、この場合においても常に温熱
源熱交換器Ｗに必要にして充分な熱量を優先的に確保す
るよう作用するので安定した温水制御を行なうことがで
きる。

温熱源負荷検出機構としては上記の他、温熱源入口温度
検出器を用いる方式、温熱源の熱量を検出する方式、温
熱源の入口及び出口の温度差を検出する方式、あるいは
これらの方式を組合せる方式などが用いられる。

第２図は別の実施例を示し、温熱源熱交換器Ｗが低温発
生器ＧＬと一体に缶胴Ｋの中に形成され、凝縮器Ｃは別
個に配備され、温熱源熱交換器Ｗとの間が冷媒管３８に
より接続されているものである。

この例では温熱源熱交換器Ｗと凝縮器Ｃとは別置されて
いるが、低温発生器ＧＬと蒸発器Ｅとの間における冷媒
系路としては温熱源熱交換器Ｗと凝縮器Ｃとは並列に配
備されている。

３９はトラップ、４０はフロート４１により動作する流
量制御弁である。

他の各部構成及び作用は前述の実施例と同様であるが、
運転に当って、低温発生器ＧＬにて蒸発した比較的高温
の過熱冷媒蒸気及び低温発生器九にて加熱を行なった後
の冷媒系路中でフラッシュして発生した蒸気は先づ温熱
源熱交換器Ｗに入り温水管３１にて熱交換を行なって高
温の温水を製造し、自らは冷却されて一部は凝縮するが
、残部の蒸気はさらに冷媒管３８を経て凝縮器Ｃに流入
し、凝縮する。

凝縮した冷媒液は冷媒管１２，１３を経て蒸発器Ｅに入
る。

この実施例においても温水負荷変動、冷水負荷変動に際
しては、前述の実施例と同様な制御を行ない同様な効果
を奏することができるが、その上低温発生器ＧＬで発生
した冷媒蒸気は過熱した高温の状態で全量流入するので
温熱源熱交換器Ｗにおける熱交換の効率が高く、かつ高
温の温水が容易に得られる。

凝縮器交換熱量調節機構としては、冷却水量調節機構又
は冷却水温度調節機構などを用いてもよい。

本発明により、冷熱源の製造の際に発生する排熱を利用
し、温熱源製造のために、冷凍サイクルにて必要なもの
以上の加熱エネルギーを特別に追加する要なく、また凝
縮器により無駄に棄てる熱量を最小限に抑え、効率が高
く経済的な運転が行なえて省エネルギー化がはかれ、ま
た、冷熱負荷の変動、温熱負荷の変動があってもこれに
対し円滑に確実に対処することができ、安定な自動制御
を安価な設備で行なうことができ、又、常に温熱源負荷
がある値以上ある場合には、凝縮器の容量を当初から小
さく設計することができ、設備費を軽減することもでき
る吸収冷凍装置を提供することができ実用上、省エネル
ギー上極めて犬なる効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明のそれぞれ異なる実施例を示
すフローシ一トである。 １，２，３……稀溶液管、４……分岐管、５，６，７…
…濃溶液管、８……加熱管、９……冷媒管、１０……オ
リフイス、１１，１２，１３……冷媒管、１４……オリ
フイス、１５，１６．１７，１Ｂ，１９……冷媒管、２
０……ボイラ、２１……バーナ、２２……燃料パイプ、
２３……燃料調節弁、２４……冷却管、２５……配管、
２６……冷却管、２７，２８，２９……冷水管、３０，
３１，３２……温水管、３３……温度検出器、３４……
流量調節弁、３５……制御機構、３６……温度検出器、
３７……制御機構、３８……冷媒管、３９……トラップ
、４０……フロート、４１，４２……流量制御弁、Ａ…
…吸収器、ＧＨ……高温発生器、ＧＬ……低温発生器、
Ｃ……凝縮器、Ｅ……蒸発器、Ｗ……温熱源熱交換器、
Ｐ１……溶液ポンプ、Ｐ２……冷媒ポンプ、ＸＨ……高
温熱交換器、ＸＬ……低温熱交換器、Ｄ，Ｋ……缶胴。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 凝縮器、蒸発器、吸収器、高温発生器、低温発生器
   及びこれらの機器を接続する溶液経路、冷媒経路を備え
   た二重効用式吸収冷凍装置において、前記高温発生器に
   て発生し、前記低温発生器に導かれて該低温発生器にお
   いて加熱を行なった後の冷媒を導き、該冷媒の廃熱を利
   用して熱交換を行なって温熱源を製造する温熱源熱交換
   器を設け、該温熱源熱交換器の温熱源負荷を検出し、そ
   の検出値に応じて、前記凝縮器における交換熱量を調節
   して前記低温発生器において加熱を行なった後の冷媒の
   廃熱を、前記温熱源交換器における熱交換に優先的に充
   てることを特徴とする吸収冷凍装置。 ２ 前記低温発生器において加熱を行なった後の冷媒が
   、先ず前記温熱源熱交換器を経たる後前記凝縮器に導び
   かれるよう構成された特許請求の範囲第１項記載の装置
   。 ３ 前記凝縮器における交換熱量の調節が、該凝縮器で
   凝縮した冷媒液の液面調節による伝熱面積の調節にて行
   なわれる特許請求の範囲第１項記載の装置。