JPS61268963A - 排熱回収型吸収冷温水機およびその運転方法 - 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〕 本発明は排熱回収型吸収冷温水機およびその運転方法に
関し、詳しくは、温水供給時、排ガス通路に蒸発器内の
冷媒液を流通させる熱交換器が設けられた吸収冷温水機
に関する。これは、燃焼加熱源を備えた吸収冷温水機の
分野で利用されるものである。

〔従来技術〕

冷媒と臭化リチウム水溶液が凝縮、蒸発、吸収および再
生を繰り返す間に発生する熱の授受により、冷水あるい
は温水を得ることができるようになっている吸収冷温水
機には、加熱源で加えられる熱のみによって温水を供給
するものと、臭化リチウムの稀吸収液から得られる冷媒
を利用して比較的温度の低い外部熱源から収熱し、その
ヒートポンプ作用により温水を供給するものとがある。

一方、再生器の加熱に燃焼ガスや廃温水を用いるもので
は、その再生器から排出される排ガスや廃温水にかなり
の熱エネルギが残っているので、当然のことながら、；
れらを上述の外部熱源の一つとして供用して収熱する試
みも行なわれている。

しかし、未だ有効に利用できる手段が見出されるに至っ
ていないのが現状である。

最近提案された一つの例として、特公昭６０−２５８３
号公報に記載された吸収冷温水機がある。これは、再生
器から排出される排ガスより収熱した熱媒流体を、温水
供給時に、蒸発器の加熱流体径路に導くようにしたもの
である。このようなシステムは自己の排ガスで一旦外部
熱源なるものを造り出し、その上で初めに述べたヒート
ポンプ作用によって、再びその熱を蒸発器で回収するな
ど複雑な過程を経て効率の向上を図ろうとしてもくる。

しかも、熱媒流体を介して間接的に回収するために、蒸
発器温度と排ガス温度との間にかなりの温度差が必要と
なり、いきおい最終排ガス温度は高い水準に留まらざる
を得ない。したがって、通常は、排ガス通路において回
収できる排熱は排ガス顕熱分程度となり、たとえ潜熱が
回収できたとしてもその量は少ない。しかも、装置外に
熱媒体系のための付帯設備を必要とするため、それだけ
システムが複雑となる欠点がある。

ところで、加熱源で都市ガスなどを焚く場合には、燃焼
により約１０重量％の水蒸気が発生し、排気の際にそれ
が多量の熱を持ち去る。したがって、通常の暖房運転に
おいては、燃焼ガスによる加熱のみでは９０％以上の熱
効率を達成することが、原理的に不可能となる。その水
蒸気から熱を回収するためには、排ガス温度を水蒸気の
凝縮温度５５℃程度以下、望ましくは３５℃程度に下げ
る必要があるが、上述した熱媒体方式では排ガス温度を
十分に下げることが困難である。それ故、熱効率の向上
に限界があり、暖房運転における温水加熱性能のより一
層の向上が望まれる。

〔発明の目的〕

本発明は上述の問題に鑑みなされたもので、その目的は
、暖房運転において、燃焼加熱源で発生する水蒸気の潜
熱を冷媒系により直接回収し、その熱によって温水を効
率よく加熱することができる排熱回収型吸収冷温水機を
提供することである。

さらには、暖房運転時に、比較的温度の低い外部熱源が
存在するとき、それを全（活用されていない蒸発器の加
熱流体径路に導き、装置のあらゆる部分を無駄なく活用
し、しかも排熱のみならず通常はそのまま利用されない
外部熱源からも収熱し、より一層省エネルギに寄与する
排熱回収型吸収冷温水機の運転方法を提供することであ
る。

〔発明の構成〕

本発明の排熱回収型吸収冷温水機の特徴とするところを
、第１図を参照して説明すると、燃焼加熱源６の燃焼ガ
スである再生器７の排ガス通路１０に排熱を回収する熱
交換器１２が設けられ、温水供給時にその熱交換器１２
に蒸発器５内の冷媒液１４を直接給排する手段１５が設
置され、排ガス顕熱のみならず潜熱をも熱交換器１２で
回収し、その熱交換により発生する冷媒蒸気を吸収器２
において吸収させることにより、吸収器伝熱管１６内を
流過する温水１７ａを加熱できるようにしたことである
。

また、運転方法の発明にあっては、温水供給時、蒸発器
５の加熱流体径路３２にヒートポンプ熱源用温水３５を
流過させ、発生する冷媒蒸気を熱交換器１２により発生
する冷媒蒸気と共に、吸収器２において吸収させること
により、吸収器伝熱管１６内を流過する温水１７ａの加
熱度を向上させることができるようにしたことである。

〔実　施　例〕

以下に本発明をその実施例に基づいて詳細に説明する。

第１図は本発明の排熱回収型吸収冷温水機の−例の全体
系統図で、真空容器１ａ、ｌｂに吸収器２、低温再生器
３、凝縮器４、蒸発器５がそれぞれ形成され、これらに
加えて燃焼加熱源６を備えた高温再生器７が設けられて
いる。さらに、その高温再生器で加熱された気液混合状
態の吸収液から冷媒蒸気と濃吸収液を分離する気液分離
器８が、低温再生器３との間に設けられている。再生器
７においては加熱源６で燃料が焚かれるので、その。

排ガスが排気塔９から排出されるようになっている。そ
の排ガス通路１０には、その排ガスの保有する残存熱エ
ネルギを高温再生器７から気液分離器８に移動する気液
混合状態の吸収液に与えて熱回収する排熱回収器１１が
設けられ、さらに、その下流に熱交換器１２が取付けら
れている。排熱回収器１１は例えば二重筒構造であり、
内筒内が排ガス通路を形成し、その筒壁が成熱面１３と
なっている。熱交換器１２には蒸発器５内の冷媒液１４
を給排する手段である二つの流路からなる管路１５が接
続され、排ガス通路１０より排気される排ガス顕熱のみ
ならず潜熱をも冷媒液１４で回収し、その冷媒液あるい
は管路中途で発生した冷媒蒸気を真空容器１ｂに戻すよ
うになっている。

その真空容器ｌｂ内は圧力が低く、飽和温度以上の冷媒
液は自己蒸発し、その冷媒蒸気が吸収器２において吸収
される際、吸収器伝熱管１６を流過する温水１７ａを加
熱することができるようになっている。

なお、図中の１８は冷媒液１４を汲み揚げる冷媒ポンプ
、１９は管路２０に介在された吸収液ポンプ、２１は吸
収器２内の稀吸収液２２を低温再生器３に供給する吸収
液ポンプ、２３は稀吸収液２２を加熱する熱交換器、２
４は管路２０を流過する吸収液を加熱する熱交換器であ
る。これらの各熱交換器の加熱側には、低温再生器３か
らの中温吸収液２５および気液分離器８からの濃吸収液
２６が供給され、熱交換器２３．２４で放熱した後の吸
収液は、温水１７ａの流過する吸収器伝熱管１６に散布
される。その吸収器伝熱管は凝縮器伝熱管２７に接続さ
れ、その出口から所望温度の温水２８ａを取り出すこと
ができるようになっている。

このような構成の排熱回収型吸収冷温水機においては、
以下のような稼働により冷房および暖房運転が行なわれ
、暖房運転にあっては排ガスの熱エネルギが効果的に回
収され、暖房効率が大きく改善される。

吸収器２の稀吸収液２２は吸収液ポンプ２１によって導
出され、熱交換器２３で加熱されて低温再生器３に導入
される。その伝熱管２９内を流過する気液分離器８から
の蒸気で加熱された稀吸収液からは冷媒蒸気が発生し、
稀吸収液は中温吸収液となる。この中温吸収液２５は吸
収液ポンプ１９により熱交換器２４に導入され、加熱さ
れた後高温再生器７において燃焼加熱源６における燃料
の燃焼で高温に加熱される。その中温吸収液からは冷媒
蒸気がさらに発生され、蒸気と共に濃吸収液が気液分離
器８に導出される。この気液分離器８に向かう間に排熱
回収器１１の成熱面１３を介してさらに加熱され、排熱
を吸収して濃吸収液の濃度が高められる。気液分離器８
中で分離された冷媒蒸気は低温再生器３の伝熱管２９内
に導入され、その保有する熱で低温再生器３内の中温吸
収液２５を加熱する。一方、気液分離器８で分離された
濃吸収液２６は熱交換器２４の加熱側に導入され、受熱
側を流過する上述した中温吸収液に熱を与える。この熱
交換器２４と他の熱交換器２３の受熱側には低温再生器
３からの中温吸収液２５が導入され、吸収器２から低温
再生器３に向かう稀吸収液２２に熱を与えた後、吸収器
２内で散布されて冷媒蒸気を吸収する。

この吸収冷温水機が冷房サイクルにある場合には、第２
図に示すように、管路１５に介在された切換弁３１が閉
止される一方、冷媒液１４を蒸発器５の伝熱管３２に散
布させるための切換弁３゜が開かれる。低温再生器３で
発生した冷媒蒸気は凝縮器４における伝熱管２７を流過
する冷却水２８ｂで凝縮され、伝熱管２９を通過する間
に凝縮した冷媒液と共に蒸発器５に導入される。蒸発器
５の伝熱管３２に導入された冷水３３が、凝縮水の蒸発
熱で冷却されて、所望温度の冷水３４として取出される
。

一方、暖房運転においては、第１図に示すように、切換
弁３０が閉止される一方切換弁３１が開かれ、凝縮器４
より蒸発器５に導入された冷媒液１４が冷媒ポンプ１８
によって汲み揚げられ、それが燃焼加熱源６の排ガス通
路１０に設けられた熱交換器１２に導かれる。この冷媒
液１４は排ガス中の水蒸気の凝縮温度よりも十分に低く
、排ガスの顕熱を回収するだけでなく潜熱をも回収する
ことができる。その冷媒液は飽和温度以上になると蒸発
し、その冷媒蒸気が吸収器２で吸収液に吸収される際に
発生する熱で、吸収器伝熱管１６内を流過する温水１７
ａを加熱する。その温水はさらに凝縮器４において冷媒
蒸気で加熱され、所望温度の温水２８ａとなって伝熱管
２７より取り出される。その結果、排ガス通路１０より
排出される熱エネルギは極めて少なくなって、暖房運転
における熱効率を総発熱量基準で９６％程度に高めるこ
とができる。なお、切換弁３０は無ければならないと言
うものではないが、それを設けていなければ、暖房運転
時に冷媒液１４の一部を蒸発器５の伝熱管３２に散布す
ることになり、それだけ冷媒ポンプ１８に無駄な仕事を
させることになる。

第３図は上述と異なる運転方法を採る場合の全体系統図
で、上記実施例における問題を解決している。すなわち
、上記の例では、冷房運転時に冷媒液１４を蒸発器５の
伝熱管３２に散布できるように開かれる一方暖房運転時
に閉止される切換弁３０が設けられている。したがって
、暖房運転時に比較的温度の低い外部熱源が存在しても
それを全く活用することができない。本例においては切
換弁３０を設けず、活用されていない蒸発器５の伝熱管
３２すなわち加熱流体径路にヒートポンプ熱源用温水３
５を導くようにしている。そして、冷媒液１４の一部を
富に蒸発器伝熱管３２に散布させることによって発生す
る冷媒蒸気を、排熱回収により発生する冷媒蒸気と共に
、吸収器２で吸収液に吸収させ、その熱で吸収器伝熱管
１６内を流過する温水１７ａを加熱できるようにしてい
る。

これによれば、暖房運転においても、装置の中で活用さ
れない部分が全く無くなり、冷媒ポンプ１８も無駄な仕
事をすることがない。さらに、通常はそのままで利用さ
れない外部熱源すなわちヒートポンプ熱源用温水３５か
らも収熱することができる一方、燃焼加熱源６で発生す
る水蒸気の潜熱をも冷媒により直接回収できるので、そ
の熱によって温水１７ａをより効率よく加熱することが
できる。

なお、排熱回収型吸収冷温水機としては、図示の例に限
らず、燃焼加熱源を有する再生器を備えた吸収冷温水機
であれば、例示以外のものについても本発明を通用する
ことができる。

〔発明の効果〕

本発明は以上詳細に説明したように、再生器の排ガス通
路に排熱を回収する熱交換器を設け、この熱交換器に蒸
発器内の冷媒液を流通させ、排ガス通路より排気される
排ガス顕熱のみならず潜熱をも冷媒系で直接回収し、そ
の際発生する冷媒蒸気を吸収器において吸収させること
により、温水を従来以上に効率よく加熱することができ
る。

さらに、暖房運転時に、比較的温度の低い外部熱源が存
在するとき、それを蒸発器の加熱流体径路に導き、装置
の全ゆる部分を無駄なく活用し、しかも、排熱のみなら
ず通常はそのまま利用されない外部熱源からも収熱し、
一層の省エネルギ化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用される吸収冷温水機の一実施例に
おける暖房運転時の系統図、第２図はその冷房運転時の
系統図、第３図は運転方法の発明が適用される場合の吸
収冷温水機の一実施例における暖房運転時の系統図であ
る。 ２−吸収器、４−凝縮器、５−一蒸発器、６−・−燃焼
加熱源、７・−再生器、ｌＯ・−排ガス通路、１２−・
熱交換器、１４・−・冷媒液、１５−給排する手段（管
路）、１６−＝吸収器伝熱管、１７ａ、２８ａ−ｍ−温
水、３２・・・加熱流体径路（蒸発器伝熱管）、３５・
−ヒートポンプ熱源用温水。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸収器、凝縮器、蒸発器と、加熱源が燃焼ガスで
   ある再生器とを有する吸収冷温水機において、 前記再生器の排ガス通路に排熱を回収する熱交換器が設
   けられ、温水供給時にその熱交換器に蒸発器内の冷媒液
   を直接給排する手段が設置され、排ガス顕熱のみならず
   潜熱をも前記熱交換器で回収し、その熱交換により発生
   する冷媒蒸気を吸収器において吸収させることにより、
   吸収器伝熱管内を流過する温水を加熱できるようにした
   ことを特徴とする排熱回収型吸収冷温水機。
2. （２）再生器の排ガス通路に排熱を回収する熱交換器が
   設けられ、温水供給時にその熱交換器に蒸発器内の冷媒
   液を直接給排する手段が設置され、排ガス顕熱のみなら
   ず潜熱をも前記熱交換器で回収し、その熱交換により発
   生する冷媒蒸気を吸収器において吸収させることにより
   、吸収器伝熱管内を流過する温水を加熱できるようにし
   た排熱回収型吸収冷温水機において、 温水供給時、前記蒸発器の加熱流体径路にヒートポンプ
   熱源用温水を流過させ、発生する冷媒蒸気を前記熱交換
   器により発生する冷媒蒸気と共に、吸収器において吸収
   させることにより、吸収器伝熱管内を流過する温水の加
   熱度を向上させることができるようにしたことを特徴と
   する排熱回収型吸収冷温水機の運転方法。