JP4260095B2

JP4260095B2 - 一重二重効用吸収冷凍機

Info

Publication number: JP4260095B2
Application number: JP2004309492A
Authority: JP
Inventors: 洋介田中; 秀樹府内
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2004-10-25
Filing date: 2004-10-25
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2024-10-25
Also published as: JP2006118823A

Description

本発明は、一重二重効用吸収冷凍機（吸収冷温水機を含む）に係わるものである。

この種の吸収冷凍機としては、例えば図２に示したようにガスバーナ４で生成する燃焼熱を熱源として吸収液を加熱し冷媒を蒸発分離する高温再生器５、その高温再生器５から供給される冷媒蒸気を熱源として吸収液を加熱し冷媒を蒸発分離する二重効用再生器の低温再生器６、その低温再生器６に並設され、低温再生器６から供給される冷媒蒸気を凝縮する二重効用凝縮器の凝縮器７、コージェネレーションシステムなどから低熱源供給管２８を介して供給される、例えば８０℃程度の比較的低温度の温排水を熱源として吸収液を加熱し冷媒を蒸発分離する一重効用再生器の低熱源再生器９、その低熱源再生器９に並設され、低熱源再生器９から供給される冷媒蒸気を凝縮する一重効用凝縮器の凝縮器１０、凝縮器７および凝縮器１０から供給される冷媒液を蒸発させる蒸発器１、その蒸発器１で蒸発した冷媒蒸気を低温再生器６から供給される濃吸収液に吸収させる吸収器２、稀吸収液ポンプＰ１、中間吸収液ポンプＰ２、冷媒ポンプＰ５などを備えた一重二重効用吸収冷凍機１００Ｘが周知である（例えば、特許文献１参照。）。

なお、図中１２は低温熱交換器、１３は高温熱交換器、２６は図示しない熱負荷に冷熱または温熱を循環供給して冷暖房などを行うためのブライン（例えば水）が流れるブライン管、２７は冷却水管、２８Ａは低熱源供給管２８に設けられたバイパス管、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ８、Ｖ９は開閉弁、Ｖ４は低熱源供給管２８に設けられた三方弁である。

上記構成の一重二重効用吸収冷凍機１００Ｘにおいては、暖房などの加熱運転を行うために熱負荷にブライン管２６を介して温水を循環供給するときには、開閉弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ８、Ｖ９を開弁し、高温再生器４で生成した高温の冷媒蒸気を冷媒管２０、２０Ａを経由して蒸発器吸収器胴３に流し、その冷媒蒸気によって伝熱管１Ｂ内を流れるブラインの水を加熱し、その加熱された温水がブライン管２６を介して熱負荷に循環供給される。
特開平０６−３４１７２９号公報

上記構成の従来の一重二重効用吸収冷凍機は、暖房などの加熱運転時においては高温再生器で生成した冷媒蒸気を蒸発器吸収器胴に送ってブラインの水を加熱するものであり、熱負荷が小さいときであってもコージェネレーションシステムなどから供給される、例えば８０℃程度の比較的低温度の温排水を熱源とする低熱源再生器のみで、ブライン加熱用の冷媒蒸気を生成することはできない構造となっていた。

したがって、熱効率を高めるために、熱負荷の小さいときの暖房などの加熱運転では、低熱源再生器のみで生成した冷媒蒸気によってブラインが加熱できるようにする必要があり、それが解決すべき課題となっていた。

本発明は、蒸発器と吸収器とを収納した蒸発器吸収器胴、低温再生器と凝縮器とを収納した低温再生器凝縮器胴、温排水などを熱源とする低熱源再生器と凝縮器とを収納した低熱源再生器凝縮器胴、高温再生器、低温熱交換器、高温熱交換器、冷媒ポンプ、稀吸収液ポンプ、中間吸収液ポンプなどを配管接続して構成する一重二重効用吸収冷凍機において、蒸発器の気相部と低熱源再生器凝縮器胴の気相部との間に配管され、加熱運転時に開操作される弁が介在する冷媒管と、蒸発器の冷媒液溜りと蒸発器内の上部に設置した冷媒散布器との間に配管され、冷媒ポンプが介在する冷媒管と、その冷媒管の冷媒ポンプ吐出側と低熱源再生器との間に配管され、加熱運転時に開操作される弁が介在する冷媒管とを備えるようにした一重二重効用吸収冷凍機である。

本発明によれば、低熱源再生器で加熱生成した冷媒蒸気は蒸発器に送られるので、その冷媒蒸気によるブラインの加熱が可能である。したがって、熱負荷が小さいときには、コージェネレーションシステムなどから供給される８０℃程度の温排水を熱源とする低熱源再生器で生成した冷媒蒸気のみによるブラインの加熱が可能であり、熱効率が高い。

しかも、低熱源再生器の伝熱管の上に冷媒濃度の高い吸収液を散布することができるので、コージェネレーションシステムなどから低熱源再生器に供給される温排水の温度が８０℃程度と低くても、吸収液から冷媒は速やかに蒸発し、排熱回収率は高い。

蒸発器と吸収器とを収納した蒸発器吸収器胴、低温再生器と凝縮器とを収納した低温再生器凝縮器胴、温排水などを熱源とする低熱源再生器と凝縮器とを収納した低熱源再生器凝縮器胴、高温再生器、低温熱交換器、高温熱交換器、冷媒ポンプ、稀吸収液ポンプ、中間吸収液ポンプなどを配管接続して構成する一重二重効用吸収冷凍機において、蒸発器の気相部と低熱源再生器凝縮器胴の凝縮器の気相部との間に配管され、加熱運転時に開操作される弁が介在する冷媒管と、蒸発器の冷媒液溜りと蒸発器内の上部に設置した冷媒散布器との間に配管され、冷媒ポンプが介在する冷媒管と、その冷媒管の冷媒ポンプ吐出側と低熱源再生器との間に配管され、加熱運転時に開操作される弁が介在する冷媒管とを備えるようにした一重二重効用吸収冷凍機。

以下、本発明の一実施例を図１に基づいて詳細に説明する。なお、理解を容易にするため、前記図２において説明した部分と同様の機能を有する部分には同一の符号を付した。

図１に例示した一重二重効用吸収冷凍機１００は、蒸発器１と吸収器２とを収納した蒸発器吸収器胴３、ガスバーナ４を備えた高温再生器５、低温再生器６、低温再生器６に並設された凝縮器７、低温再生器６と凝縮器７とを収納した低温再生器凝縮器胴８、低熱源再生器９、低熱源再生器９に並設された凝縮器１０、低熱源再生器９と凝縮器１０とを収納した低熱源再生器凝縮器胴１１、低温熱交換器１２、高温熱交換器１３、冷媒ドレン熱回収器１４、熱負荷に供給するブライン（例えば水）が流れるブライン管２６、冷却水管２７、低熱源再生器９にコージェネレーションシステムなどから供給される温排水などを供給する低熱源供給管２８、稀吸収液ポンプＰ１、中間吸収液ポンプＰ２、濃吸収液ポンプＰ３、冷媒ポンプＰ５などを備えており、それらは図のように配管接続されている。

すなわち、本発明の一重二重効用吸収冷凍機１００においては、吸収器２の下部に形成された吸収液溜りと低熱源再生器９の気相部に設けた散布器９Ａとを接続している吸収液管１５の上流部分に稀吸収液ポンプＰ１が設けられている。

そして、吸収液管１５の稀吸収液ポンプＰ１の吐出側、すなわち下流側は吸収器２の上部側に設けられた溶液冷却吸収器２Ａを経由した後、低温熱交換器１２が介在する吸収液管１５Ａと、冷媒ドレン熱回収器１４が介在する吸収液管１５Ｂとに分岐し、その後合流して低熱源再生器９内の上部に配置された散布器９Ａに接続されている。

また、低熱源再生器９の下部に形成された吸収液溜りと高温再生器５の気相部とを接続している吸収液管１６には中間吸収液ポンプＰ２、高温熱交換器１３が介在し、高温再生器１の吸収液溜まりと低温再生器６の気相部とを接続している吸収液管１７には高温熱交換器１３が介在し、吸収液管１７の高温熱交換器１３入口側と吸収器２の気相部とを接続している吸収液管１７Ａには開閉弁Ｖ１が介在し、低温再生器６の吸収液溜りと吸収器２の気相部に設けた散布器２Ｂとを接続している吸収液管１８には濃吸収液ポンプＰ３、低温熱交換器１２が介在し、吸収液管１６の中間吸収液ポンプＰ２上流側と収液管１８の濃吸収液ポンプＰ３上流側とはバイパス管１９により接続されている。

また、高温再生器１の気相部上部と凝縮器７の底部とは、低温再生器６内に設置された伝熱管６Ａと冷媒ドレン熱回収器１４が介在する冷媒管２０により接続され、高温再生器１で吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気が伝熱管６Ａの管壁を介して低温再生器６内の吸収液を加熱し、吸収液から冷媒を蒸発分離する過程で放熱・凝縮して凝縮器７に導入される冷媒ドレンが冷媒ドレン熱回収器１４に供給されるようになっている。

また、冷媒管２０の低温再生器６入口側と吸収器２の気相部とは開閉弁Ｖ２が介在する冷媒管２０Ａにより接続されている。また、蒸発器１の気相部と凝縮器７の底部とはＵ字状部を備えた冷媒管２１により接続され、その冷媒管２１の下部側と凝縮器１０の底部とは冷媒管２２により接続されている。

また、冷媒ポンプＰ５の運転により、蒸発器１の冷媒液溜まりに溜まっている冷媒液を蒸発器１の散布器１Ａからブライン管２６に接続された伝熱管１Ｂの上、または低熱源再生器９の散布器９Ａから伝熱管９Ｂの上に散布できるように冷媒管が設けられている。

すなわち、一端が蒸発器１の冷媒液溜まりに連結され、冷媒ポンプＰ５が介在する冷媒管２３の冷媒ポンプＰ５下流側の他端に三方弁Ｖ３が設けられ、その三方弁Ｖ３から散布器１Ａに至る冷媒管２３Ａと散布器９Ａに至る冷媒管２３Ｂとが延設されている。また、冷媒管２３の冷媒ポンプＰ５と三方弁Ｖ３との間と吸収器２の吸収液溜まりの間は、開閉弁Ｖ７が介在する冷媒管２３Ｃにより接続されている。

また、低熱源再生器凝縮器胴１１の低熱源再生器９においては、低熱源供給管２８が接続された伝熱管９Ｂが散布器９Ａの下方に設置されている。２８Ａは低熱源供給管２８に設けられたバイパス管、Ｖ４は低熱源供給管２８とバイパス管２８Ａとの合流部に設けられた三方弁である。

また、蒸発器１と凝縮器７の気相部同士は暖房などの加熱運転する際に開弁される開閉弁Ｖ５が介在する冷媒管２４により接続され、蒸発器１と凝縮器１０の気相部同士は暖房などの加熱運転する際に開弁される開閉弁Ｖ６が介在する冷媒管２５により接続されている。また、ブライン管２６と冷却水管２７とは開閉弁Ｖ９が介在する均圧管２９により接続されている。

上記構成の一重二重効用吸収冷凍機１００を暖房などの加熱運転に供する際には、冷却水管２７による吸収器２、凝縮器７、１０への冷却水の供給は行わない。そして、暖房などの加熱負荷が小さく、したがってコージェネレーションシステムなどから低熱源供給管２８を介して低熱源再生器凝縮器胴１１の低熱源再生器９に供給する熱量だけで十分な熱量が吸収冷凍機に供給可能なときには、高温再生器５におけるガスバーナ４による吸収液の加熱は行わない。そのため、中間吸収液ポンプＰ２の運転は行わない。三方弁Ｖ３は、冷媒ポンプＰ５が搬送する蒸発器１内の冷媒液が、低熱源再生器凝縮器胴１１の散布器９Ａから伝熱管９Ｂの上に散布されるようにその流路が設定される。

以下に、そのときの冷媒と吸収液の循環を説明する。低熱源再生器凝縮器胴１１の低熱源再生器９においては、低熱源供給管２８を介してコージェネレーションシステムなどから供給される、例えば８０℃程度の比較的低温度の温排水を熱源として吸収液が伝熱管９Ｂの管壁を介して加熱され、吸収液から冷媒が蒸発分離する。

低熱源再生器９で吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気は、低熱源再生器９に並設された低熱源再生器凝縮器胴１１の凝縮器１０に入る。凝縮器１０に入った冷媒蒸気は、凝縮器１０と冷媒管２５を介して連通されている蒸発器吸収器胴３の蒸発器１内が、熱負荷からブライン管２６を介して伝熱管１Ｂ内に還流した低温のブラインにより冷却されて低圧となっているので、その低圧の蒸発器１内に導入され、伝熱管１Ｂ内を流れる低温のブラインに放熱して凝縮する。

この冷媒蒸気の放熱により、伝熱管１Ｂ内を流れるブラインが所定の温度、例えば５５℃に加熱されてブライン管２６を介して暖房などの熱負荷に循環供給される。そして、蒸発器１の冷媒溜まりに溜まった冷媒液は、冷媒ポンプＰ５の運転により、再び低熱源再生器９の散布器９Ａから伝熱管９Ｂの上に散布される。

一方、低熱源再生器９で冷媒を蒸発分離し、吸収液濃度が上昇した吸収液は、濃吸収液ポンプＰ３の運転により低温熱交換器１２を経由して蒸発器吸収器胴３の吸収器２内に散布器２Ｂから散布されて底部の吸収液溜まりに溜まり、稀吸収液ポンプＰ１の運転により低熱源再生器９に戻されて散布器９Ａから伝熱管９Ｂの上に散布される。

上記構成の本発明の一重二重効用吸収冷凍機１００においては、冷媒と吸収液とが上記のように循環するので、稀吸収液ポンプＰ１より冷媒ポンプＰ５を優先的に運転することで、低熱源再生器９の伝熱管９Ｂの上には冷媒濃度の高い吸収液が散布される。

そのため、コージェネレーションシステムなどから低熱源供給管２８を介して伝熱管９Ｂに供給される温排水の温度が８０℃程度と低くても、冷媒は吸収液から速やかに蒸発し、排熱回収率が高くなると云った特長がある。

上記の特長は、開閉弁Ｖ１、Ｖ２も開弁し、高温再生器５においてガスバーナ４による吸収液の加熱を行うと共に、中間吸収液ポンプＰ２も運転し、低熱源再生器凝縮器胴１１の低熱源再生器９において低熱源供給管２８から供給される温排水による加熱により冷媒を蒸発分離して濃縮した吸収液を高温再生器５に送って加熱し、吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気と、冷媒を蒸発分離して濃縮された吸収液とを蒸発器吸収器胴３の吸収器２に送って、吸収器２に並設された蒸発器１の伝熱管１Ｂ内を流れるブラインを主に冷媒蒸気が凝縮する際の潜熱により加熱する、高熱負荷運転時にも発揮される。

なお、本発明の一重二重効用吸収冷凍機１００においては、冷却水管２７に冷却水を流して吸収器２、凝縮器７、１０に冷却水を供給しながら、ア）コージェネレーションシステムなどから供給される温排水を低熱源再生器９の伝熱管９Ｂに低熱源供給管２８を介して供給する、イ）ガスバーナ４で天然ガスなどを燃焼させる、などして低熱源再生器９と高温再生器５において吸収液を加熱して吸収液から冷媒を蒸発分離し、その冷媒蒸気を冷却水が供給されている凝縮器で凝縮させ、その凝縮した冷媒液を蒸発器１で蒸発させる冷房などの冷却運転に供することも勿論できるが、本発明は一重二重効用吸収冷凍機の暖房などの加熱運転に係るものであるので、冷却運転時の冷媒と吸収液の説明は省略する。

ところで、本発明は上記実施例に限定されるものではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。

例えば、三方弁Ｖ３に代えて、冷房などの冷却運転する際に開弁される開閉弁を冷媒管２３Ａに設け、暖房などの加熱運転する際に開弁される開閉弁を冷媒管２３Ｂに設ける。

また、溶液冷却吸収器２Ａ、冷媒ドレン熱回収器１４は必ずしも設ける必要はないし、冷却水管２７は、冷却水が吸収器２、凝縮器６、１０に分岐して流れるように構成することも可能である。

本発明の一重二重効用吸収冷凍機の構成を示す説明図である。従来技術を示す説明図である。

符号の説明

１蒸発器
１Ａ散布器
１Ｂ伝熱管
２吸収器
３蒸発器吸収器胴
５高温再生器
６低温再生器
７凝縮器
８低温再生器凝縮器胴
９低熱源再生器
９Ａ散布器
９Ｂ伝熱管
１０凝縮器
１１低熱源再生器凝縮器胴
１２低温熱交換器
１３高温熱交換器
１４冷媒ドレン熱回収器
１５、１６、１７、１８吸収液管
１９バイパス管
２０、２１、２２、２３、２４、２５冷媒管
２６ブライン管
２７冷却水管
２８低熱源供給管
Ｐ１稀吸収液ポンプ
Ｐ２中間吸収液ポンプ
Ｐ３濃吸収液ポンプ
Ｐ５冷媒ポンプ
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９開閉弁
Ｖ３、Ｖ４三方弁
１００、１００Ｘ一重二重効用吸収冷凍機

Claims

蒸発器と吸収器とを収納した蒸発器吸収器胴、低温再生器と凝縮器とを収納した低温再生器凝縮器胴、温排水などを熱源とする低熱源再生器と凝縮器とを収納した低熱源再生器凝縮器胴、高温再生器、低温熱交換器、高温熱交換器、冷媒ポンプ、稀吸収液ポンプ、中間吸収液ポンプなどを配管接続して構成する一重二重効用吸収冷凍機において、蒸発器の気相部と低熱源再生器凝縮器胴の気相部との間に配管され、加熱運転時に開操作される弁が介在する冷媒管と、蒸発器の冷媒液溜りと蒸発器内の上部に設置した冷媒散布器との間に配管され、冷媒ポンプが介在する冷媒管と、その冷媒管の冷媒ポンプ吐出側と低熱源再生器との間に配管され、加熱運転時に開操作される弁が介在する冷媒管とを備えたことを特徴とする一重二重効用吸収冷凍機。