| 【発明の名称】 |
吸収冷凍機 |
| 【発明者】 |
【氏名】松下 修一
|
| 【要約】 |
【課題】吸収冷凍機において、装置の大型化及び高コスト化をすることなく抽気能力の向上を図る。
【解決手段】凝縮器６０内の不凝縮ガスを蒸発器１０に抽気して吸収器２０へ流動させ、低圧再生器５０内から供給される高圧の不凝縮ガスを動力源として第１エジェクタ機構７１によって吸収器２０内の不凝縮ガスを抽気すると共に、溶液ポンプＰ３により供給される臭化リチウム希溶液Ｙ３を動力源として第２エジェクタ機構７２によって第１エジェクタ機構７１が抽気した不凝縮ガスをもう一度抽気する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 冷房に利用して温度上昇した冷水が流通する蒸発器チューブに向けて冷媒を散布することによりこの冷媒を蒸発気化させて冷媒蒸気とする蒸発器と、該蒸発器で発生した冷媒蒸気を濃度の濃い臭化リチウム溶液により吸収させる吸収器と、冷媒を吸収して低濃度となった臭化リチウム溶液を燃焼ガスにより加熱して臭化リチウム溶液中の冷媒を蒸発させて臭化リチウム溶液を高濃度として前記吸収器に供給する再生器と、前記再生器で発生した冷媒蒸気を凝縮させて凝縮した冷媒を前記蒸発器に供給する凝縮器とを具えた吸収冷凍機において、前記凝縮器内の不凝縮ガスを前記蒸発器あるいは前記吸収器へ抽気する抽気配管と、前記再生器で発生した不凝縮ガスの流動に基づく吸引によって前記吸収器内の不凝縮ガスを抽気する第１エジェクタ機構と、溶液ポンプによって前記吸収器から供給された臭化リチウム溶液の流動に基づく吸引によって前記第１エジェクタ機構を通過する不凝縮ガスを抽気する第２エジェクタ機構とを設けたことを特徴とする吸収冷凍機。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水を冷媒、臭化リチウム溶液を吸収剤とした吸収冷凍機に関し、特に機内で発生した不凝縮ガスの抽気操作に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】吸収冷凍機は、水を冷媒、臭化リチウム溶液を吸収剤とし、ガス燃料または油燃料をエネルギー源とした冷凍機である。この吸収冷凍機は、蒸発器と吸収器と再生器と凝縮器を主要部材として構成されており、蒸発器及び吸収器の内部は、高真空（絶対圧力が６〜７mmHg）に保持されている。
【０００３】この蒸発器では、冷媒ポンプにより送られてきた冷媒（水）を、冷水（１２℃）が流通する蒸発器チューブに向けて散布することにより、冷媒が加熱されて冷媒蒸気となる。つまり、蒸発器は高真空容器となっているので水（冷媒）は４〜６℃位で沸騰して蒸発気化するので、１２℃の冷水を熱源水とすることができるのである。
【０００４】そして、冷水は、冷媒（水）に与えた蒸発潜熱分だけ温度低下（７℃になる）して蒸発器から出ていく。このように温度低下（７℃となる）した冷水は、ビルの冷房装置等（冷房負荷）に送られて冷房に利用される。冷房に利用された冷水は温度上昇（１２℃になる）して再び蒸発器の蒸発器チューブに流入してくる。
【０００５】一方、吸収器では、蒸発器で発生した冷媒蒸気を、臭化リチウム溶液により吸収する。水分を吸収して濃度が低くなった臭化リチウム溶液（以下「臭化リチウム希溶液」と称する）は吸収器の底部に集められる。この吸収器では、冷媒蒸気が臭化リチウム溶液に吸収されて気体（水蒸気）から液体（水）に変化するときの凝縮潜熱と、臭化リチウム溶液が水分を吸収して濃度が薄くなるときの希釈熱が発生するので、冷却水（上記「冷水」とは別の系に流通している）によりこれらの熱を取り除いている。なお、臭化リチウム溶液は、その水蒸気分圧が水の飽和蒸気よりも低いので、吸湿性に富み、冷媒蒸気を吸収するのに好適な物質である。
【０００６】そして、再生器では、吸収器から送られてくる臭化リチウム希溶液を加熱する。このため、臭化リチウム希溶液中の冷媒は一部が蒸発気化し、溶液は濃縮された臭化リチウム溶液（以下「臭化リチウム濃溶液」と称する）となる。濃度が元の状態まで高められた臭化リチウム濃溶液は、吸収器に送られ再び冷媒蒸気を吸収する。一方、蒸発した冷媒蒸気は、凝縮器に送られる。
【０００７】なお、実機では、熱効率を上げ加熱エネルギーを減少させる目的で、再生器を２段に配置した二重効用型の吸収冷凍機が採用されている。この二重効用型の吸収冷凍機では、再生器として、供給された燃料を燃焼することにより臭化リチウム希溶液を加熱をする高圧再生器と、高圧再生器で発生した高温の冷媒蒸気を加熱源として臭化リチウム希溶液を加熱する低圧再生器とを備えている。
【０００８】また、凝縮器では、再生器から送られてきた冷媒蒸気を冷却水により冷却して、凝縮液化する。この凝縮した水は冷媒（水）として再び蒸発器に供給される。
【０００９】このように吸収冷凍機では、冷媒（水）が、水−水蒸気−水と変化（相の変化）をすると共に、臭化リチウム溶液が、濃溶液−希溶液−濃溶液と変化（濃度の変化）をする。吸収冷凍機は、上述した相の変化（冷媒）と濃度の変化（臭化リチウム溶液）の過程で、水の蒸発潜熱により冷水を製造し、臭化リチウム溶液の吸収能力により水蒸気を吸収する作用を、高真空密閉系内で繰り返し行わせる装置である。
【００１０】かかる吸収冷凍機では、高圧再生器に供給する燃料の量を増加して加熱量を増大し、臭化リチウム溶液の濃度を濃くすることにより、蒸発器から出ていく冷水の温度を下げることができる。逆に、高圧再生器に供給する燃料の量を減少して加熱量を減少し、臭化リチウム溶液の濃度を薄くすることにより、蒸発器から出ていく冷水の温度を上げることができる。このように、臭化リチウム溶液の濃度調整をすることにより、冷水温度を制御して、蒸発器から出て行く冷水の温度を設定温度（７℃）にしている。
【００１１】ここで、吸収冷凍機における抽気装置について説明する。図３に吸収冷凍機に装備された従来の抽気装置の概略を示す。
【００１２】吸収冷凍機において、図３に示すように、吸収冷凍機は、前述したように、蒸発器101と吸収器102と再生器103と凝縮器104とから構成されており、各機器が一つのシェル内に設けられている。この吸収冷凍機にあっては、作動中に水素ガスが発生したり、外部から不凝縮ガスが浸入することがあり、内部にこれらの不凝縮ガスが溜まると伝熱効率が低下してしまうため、抽気装置を用いて外部に排出している。
【００１３】即ち、再生器103と凝縮器104との間には冷媒蒸気と共に発生した不凝縮ガスを抽気する第１の抽気配管105が設けられると共に、凝縮器104と蒸発器101（吸収器102）との間には再生器103から抽気した不凝縮ガスと内部で発生した不凝縮ガスを抽気する第２の抽気配管106が設けられている。また、基端部が吸収器102に連結された第３の抽気配管107の先端部はエジェクタ機構108に連結されると共に、吸収器102に貯留する臭化リチウム溶液を溶液ポンプ109によって再生器103に送る配管110からの分岐管111がこのエジェクタ機構108に連結されている。このエジェクタ機構108は溶液ポンプ109による臭化リチウム溶液の流動に基づいて発生する負圧によって不凝縮ガスを吸引するものであり、図示しない液シールを介して不凝縮ガスを溜める抽気タンクが装着されると共に、臭化リチウム溶液を吸収器102に戻す戻し配管112が連結されている。
【００１４】従って、一般に、蒸発器101と吸収器102は内部が絶対圧力６mmHg、再生器103は内部が絶対圧力７５０mmHg、凝縮器104は内部が絶対圧力が５０mmHgであるため、再生器103内の不凝縮ガスは第１の抽気配管105を通って凝縮器104に抽気され、この凝縮器104内の不凝縮ガスは第２の抽気配管106を通って蒸発器101に抽気され、吸収器102に流動する。一方、エジェクタ機構108には溶液ポンプ109により分岐管111を介して臭化リチウム溶液が供給されており、ここで臭化リチウム溶液の流動に基づいて負圧が発生する。そのため、吸収器102内の不凝縮ガスは第３の抽気配管107を通って吸引され、液シールを介して抽気タンクに溜められる一方、臭化リチウム溶液は戻し配管112を通って吸収器102に戻される。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した吸収冷凍機にあっては、能力の増大による大型化に伴って発生する不凝縮ガスも増加するため、装備された抽気装置の能力も増大させる必要がある。ところが、上述した従来の抽気装置にあっては、再生器103と凝縮器104と蒸発器101と吸収器102との内部圧力差によって不凝縮ガスを吸収器102に集め、溶液ポンプ109により臭化リチウム溶液の流動力を動力源としてエジェクタ機構108によって吸収器102内の不凝縮ガスを抽気している。そのため、抽気能力を増大するためには、溶液ポンプ109の能力、つまり、ポンプ駆動モータの高出力化を行う必要があり、装置の大型化を招くと共に消費電力が大きくなって高コスト化を招いてしまう。
【００１６】本発明はこのような問題を解決するものであって、装置の大型化及び高コスト化をすることなく抽気能力の向上を図った吸収冷凍機を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するための本発明の吸収冷凍機は、冷房に利用して温度上昇した冷水が流通する蒸発器チューブに向けて冷媒を散布することによりこの冷媒を蒸発気化させて冷媒蒸気とする蒸発器と、該蒸発器で発生した冷媒蒸気を濃度の濃い臭化リチウム溶液により吸収させる吸収器と、冷媒を吸収して低濃度となった臭化リチウム溶液を燃焼ガスにより加熱して臭化リチウム溶液中の冷媒を蒸発させて臭化リチウム溶液を高濃度として前記吸収器に供給する再生器と、前記再生器で発生した冷媒蒸気を凝縮させて凝縮した冷媒を前記蒸発器に供給する凝縮器とを具えた吸収冷凍機において、前記凝縮器内の不凝縮ガスを前記蒸発器あるいは前記吸収器へ抽気する抽気配管と、前記再生器で発生した不凝縮ガスの流動に基づく吸引によって前記吸収器内の不凝縮ガスを抽気する第１エジェクタ機構と、溶液ポンプによって前記吸収器から供給された臭化リチウム溶液の流動に基づく吸引によって前記第１エジェクタ機構を通過する不凝縮ガスを抽気する第２エジェクタ機構とを設けたことを特徴とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】図１に本発明の一実施形態に係る吸収冷凍機の抽気装置の概略、図２に本実施形態の吸収冷凍機の概略構成を示す。
【００２０】本実施形態の吸収冷凍機において、図３に示すように、蒸発器１０と吸収器２０は、同一のシェル（高真空容器）内に構成されている。この蒸発器１０内には蒸発器チューブ１１が配置されている。この蒸発器チューブ１１には、冷水入口ラインＬ１を介して冷水Ｗ１が供給され、蒸発器チューブ１１を流通した冷水Ｗ１は冷水出口ラインＬ２を介して外部に排出される。また、冷媒ラインＬ１１を介して冷媒ポンプＰ１により汲み上げられた冷媒（水）Ｒは、蒸発器チューブ１１に向けて散布される。散布された冷媒Ｒは、蒸発器チューブ１１内を流通する冷水Ｗ１から気化の潜熱を奪って蒸発気化して冷媒蒸気ｒとなる。この冷媒蒸気ｒは吸収器２０側に流入していく。
【００２１】この冷水Ｗ１は、１２℃の温度で蒸発器１０に入り、蒸発器チューブ１１にて冷却されて、蒸発器１０から７℃の温度で排出される。冷水出口ラインＬ２から出てくる７℃の冷水Ｗ１は、ビルの冷房や工場のプロセス用として用いられる。ビル冷房等の冷房負荷において冷房に供せられた冷水Ｗ１は、温度上昇し１２℃の温度となって再び蒸発器１０に流入してくる。
【００２２】一方、吸収器２０内には吸収器チューブ２１が配置されている。この吸収器チューブ２１には、冷却水ラインＬ３を介して冷却水Ｗ２が供給される。そして、溶液ラインＬ２１を介して溶液ポンプＰ２により圧送されてきた臭化リチウム濃溶液Ｙ１は、吸収器チューブ２１に向けて散布される。このため、散布された臭化リチウム濃溶液Ｙ１は、吸収器２０側に流入してきた冷媒蒸気ｒを吸収して、濃度が薄くなる。濃度が薄くなった臭化リチウム希溶液Ｙ３は、吸収器２０の底部に集められる。なお、吸収器２０内で発生する熱は、吸収器チューブ２１内を流通する冷却水Ｗ２により冷却される。
【００２３】この吸収器２０の底部に集められた臭化リチウム希溶液Ｙ３は、溶液ポンプＰ３により圧送され、バルブＶ５，低温熱交換器３０，溶液ラインＬ２２，高温熱交換器３１，溶液ラインＬ２３を介して、高圧再生器４０に供給される。
【００２４】高圧再生器４０は、炉筒，伝熱管を胴内に収めると共にバーナを装備している。この高圧再生器４０は、ガスラインＬ３１及びバルブＶ２１及び燃料制御弁Ｖ２２を介して燃料ガスＧが供給されることにより、燃料ガスＧを燃焼して臭化リチウム希溶液Ｙ３を加熱する。高圧再生器４０に供給された臭化リチウム希溶液Ｙ３は、加熱され、冷媒の一部が蒸発気化して濃度が中程度の臭化リチウム中溶液Ｙ２となる。この臭化リチウム中溶液Ｙ２は、溶液ラインＬ２４，高温熱交換器３１を通って低圧再生器５０に供給される。
【００２５】一方、高圧再生器４０にて蒸発した冷媒蒸気ｒは、冷媒ラインＬ１２を介して、低圧再生器５０の低圧再生器チューブ５１に供給され、更に、冷媒ラインＬ１３を介して凝縮器６０に供給される。なお、低圧再生器５０と凝縮器６０は、同一のシェル内に構成されている。
【００２６】この低圧再生器５０では、溶液ラインＬ２４を介して臭化リチウム中溶液Ｙ２が供給されるとともに、溶液ラインＬ２５を介して溶液ラインＬ２２から分岐してきた臭化リチウム希溶液Ｙ３が低圧再生器チューブ５１に向けて散布される。この低圧再生器５０では、低圧再生器チューブ５１により溶液Ｙ２，Ｙ３が加熱され、冷媒の一部が蒸発して溶液の濃度が更に濃くなり、高濃度の臭化リチウム濃溶液Ｙ１が低圧再生器５０の底部に集められる。この臭化リチウム濃溶液Ｙ１は、溶液ポンプＰ２により、再び吸収器２０に供給される。
【００２７】また、凝縮器６０には、冷却水ラインＬ４により冷却水Ｗ２が供給される凝縮器チューブ６１が配置されている。この凝縮器６０では、高圧再生器４０にて蒸発して冷媒ラインＬ１２，低圧再生器チューブ５１及び冷媒ラインＬ１３を介して供給されてきた冷媒蒸気ｒと、低圧再生器５０にて蒸発して凝縮器６０側に流入してきた冷媒蒸気ｒが、凝縮器チューブ６１にて冷却凝縮されて、冷媒（水）Ｒとなる。この冷媒Ｒは、重力及び圧力差により、冷媒ラインＬ１４を介して蒸発器１０に送られる。蒸発器１０の底部に集められた冷媒Ｒは、冷媒ポンプＰ１により再び冷媒ラインＬ１１を介して蒸発器チューブ１１に向けて散布される。
【００２８】なお、上述した吸収冷凍機にて、冷房運転時には、バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４は閉じており（図では黒塗りして示している）、バルブＶ５，Ｖ１１，Ｖ１２，Ｖ１３，Ｖ１４は開いている（図では白抜きして示している）。また、吸収冷凍機は暖房運転をすることもできるが、本発明には関係がないので、暖房運転時の動作説明は割愛する。
【００２９】ここで、上述した本実施形態の吸収冷凍機に設けられた抽気装置を具体的に説明する。
【００３０】図１に示すように、吸収冷凍機は、前述したように、蒸発器１０と吸収器２０と高圧再生器４０（図示略）と低圧再生器５０と凝縮器６０とから構成されており、各機器が一つのシェル内に設けられている。本実施形態では、凝縮器６０内の不凝縮ガスを蒸発器１０に抽気して吸収器２０へ流動させ、低圧再生器５０内の不凝縮ガスを動力源とした第１エジェクタ機構７１と、溶液ポンプＰ３の臭化リチウム希溶液Ｙ３を動力源とした第２エジェクタ機構７２とによって吸収器２０及び低圧再生器５０内の不凝縮ガスを二段階で抽気するようにしている。
【００３１】即ち、凝縮器６０と蒸発器１０との間には凝縮器６０の内部で発生した不凝縮ガスを抽気する第１の抽気配管７３が設けられている。一方、基端部が吸収器２０に連結された第２の抽気配管７４の先端部が第１エジェクタ機構７１に連結され、基端部が低圧再生器５０に連結された第３の抽気配管７５の先端部がこの第１エジェクタ機構７１に連結されている。従って、この第１エジェクタ機構７１では、第３の抽気配管７５を通して低圧再生器５０から導入した高圧の不凝縮ガスを動力源とし、この高圧の不凝縮ガスの流動に基づく負圧により、第２の抽気配管７４を通して吸収器２０内の不凝縮ガスを吸引することができる。
【００３２】また、基端部が第１エジェクタ機構７１の出口側に連結された第４の抽気配管７６の先端部が第２エジェクタ機構７２に連結され、吸収器２０に貯留する臭化リチウム希溶液Ｙ３を溶液ポンプＰ３によって高圧再生器４０側に送る溶液ラインＬ２２の配管７７から分岐した分岐管７８がこの第２エジェクタ機構７２に連結されている。従って、この第２エジェクタ機構７２では、溶液ポンプＰ３の駆動によって供給された臭化リチウム希溶液Ｙ３を動力源とし、この臭化リチウム希溶液Ｙ３の流動に基づく負圧により、第４の抽気配管７６を通して第１エジェクタ機構７１を流れる不凝縮ガスを吸引することができる。そして、この第２エジェクタ機構７５には抽気した不凝縮ガスを図示しない液シールを介して溜める抽気タンクが装着されると共に、この抽気タンクから不凝縮ガスを取り出す抽気ポンプ７９が連結されている。なお、第２エジェクタ機構７２には分岐管７８を通して供給された臭化リチウム希溶液Ｙ３を吸収器２０に戻す戻し配管８０が連結されている。
【００３３】従って、蒸発器１０は内部が絶対圧力６mmHgで、凝縮器６０は内部が絶対圧力が５０mmHgであるため、その圧力差によって凝縮器６０内で発生した不凝縮ガスは第１の抽気配管７３を通って蒸発器１０に抽気され、吸収器２０に流動する。一方、再生器５０は内部が絶対圧力７５０mmHgと高圧であるため、この再生器５０内で発生した不凝縮ガスは第３の抽気配管７５を通って第１エジェクタ機構７１に流動し、ここで高圧の不凝縮ガスの流動に基づいて負圧が発生するため、吸収器２０内の不凝縮ガスは第２の抽気配管７４を通して吸引される。また、第２エジェクタ機構７２には溶液ポンプＰ３により分岐管７８を介して臭化リチウム希溶液Ｙ３が供給されており、ここで臭化リチウム希溶液Ｙ３の流動に基づいて負圧が発生するため、第１エジェクタ機構７１で抽気した凝縮器６０及び吸収器２０内の不凝縮ガスは第４の抽気配管７６を通して吸引され、液シールを介して抽気タンクに溜められる。なお、第２エジェクタ機構７２に供給された臭化リチウム希溶液Ｙ３は戻し配管８０を通して吸収器２０に戻される。
【００３４】このように本実施形態の抽気装置を有する吸収冷凍機にあっては、凝縮器６０内の不凝縮ガスを蒸発器１０に抽気して吸収器２０へ流動させ、低圧再生器５０内から供給される高圧の不凝縮ガスを動力源として第１エジェクタ機構７１によって吸収器２０内の不凝縮ガスを抽気すると共に、溶液ポンプＰ３により供給される臭化リチウム希溶液Ｙ３を動力源として第２エジェクタ機構７２によって第１エジェクタ機構７１が抽気した不凝縮ガスをもう一度抽気するようにしている。従って、吸収器２０、低圧再生器５０、凝縮器６０で発生した不凝縮ガスを二段階に抽気することとなり、溶液ポンプＰ３の能力、つまり、ポンプ駆動モータの高出力化を行う必要はなく、装置の大型化や消費電力の増大を招くことなく低コストで抽気能力を向上することができる。
【００３５】
【発明の効果】以上、実施形態において詳細に説明したように本発明の吸収冷凍機によれば、冷房に利用して温度上昇した冷水が流通する蒸発器チューブに向けて冷媒を散布することによりこの冷媒を蒸発気化させて冷媒蒸気とする蒸発器と、蒸発器で発生した冷媒蒸気を濃度の濃い臭化リチウム溶液により吸収させる吸収器と、冷媒を吸収して低濃度となった臭化リチウム溶液を燃焼ガスにより加熱して臭化リチウム溶液中の冷媒を蒸発させて臭化リチウム溶液を高濃度として吸収器に供給する再生器と、再生器で発生した冷媒蒸気を凝縮させて凝縮した冷媒を蒸発器に供給する凝縮器とで吸収冷凍機を構成し、凝縮器内の不凝縮ガスを蒸発器あるいは吸収器へ抽気する抽気配管を設けると共に、再生器で発生した不凝縮ガスの流動に基づく吸引によって吸収器内の不凝縮ガスを抽気する第１エジェクタ機構と、溶液ポンプによって吸収器から供給された臭化リチウム溶液の流動に基づく吸引によって第１エジェクタ機構を通過する不凝縮ガスを抽気する第２エジェクタ機構とを設けたので、吸収器や再生器や凝縮器６０で発生した不凝縮ガスを２つのエジェクタ機構によって二段階抽気することとなり、臭化リチウム溶液を供給する溶液ポンプの駆動モータの高出力化を行う必要はなく、装置の大型化や消費電力の増大を招くことなく低コストに抽気能力の向上を図ることができる。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６２０８
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
|
| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）５月２８日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】光石 俊郎 （外２名）
|
| 【公開番号】 |
特開平１１−３３７２３３ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１２月１０日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−１４７４３１ |
|