| 【発明の名称】 |
吸収冷凍機 |
| 【発明者】 |
【氏名】浅沼 俊浩
【氏名】相沢 道彦
【氏名】江寺 勝
【氏名】堀添 智彦
【氏名】村田 行麿
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| 【要約】 |
【課題】外部の補助熱源より得られる熱を有効利用して熱効率を高める吸収冷凍機を提供する。
【解決手段】吸収器２からの稀溶液が低温熱交換器６をでた後に２分割され、低温再生器４及び高温再生器３へ流れる稀溶液を加熱する補助熱源１４を、低温熱交換器６をでた後で２分割される前の流路に設け、高温再生器３から吸収器２へ戻る濃溶液を自己顕熱で蒸発させる蒸発タンク１１を高温熱交換器７と低温熱交換器６との間に設け、蒸発タンク１１で発生の蒸気を凝縮器５もしくは低温再生器４へ導き、蒸発タンク１１からの濃溶液と低温再生器６からの戻り濃溶液とを合流させ、蒸発タンク１１と凝縮器５、低温再生器４とを結ぶ流路に弁１２を設ける。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 蒸発器、吸収器、低温再生器、凝縮器、高温再生器、溶液熱交換器およびこれらを連結する配管、溶液もしくは冷媒を循環させるための溶液ポンプ及び冷媒ポンプ、低温熱交換器及び高温熱交換器を備える吸収冷凍機において、吸収器からの稀溶液が低温熱交換器をでた後に２分されて低温再生器及び高温再生器へ流れる稀溶液を加熱する補助熱源を、前記低温熱交換器をでた後で２分される前の流路に設け、前記高温再生器から吸収器へ戻る濃溶液を自己顕熱で蒸発させる蒸発タンクを前記高温熱交換器と低温熱交換器との間に設け、この蒸発タンクで発生した蒸気を凝縮器もしくは低温再生器へ導き、蒸発タンクでさらに濃縮された濃溶液と前記低温再生器からの戻り濃溶液とを合流させ、蒸発タンクと凝縮器または低温再生器とを結ぶ流路の途中に弁を介在させたことを特徴とする吸収冷凍機。
【請求項２】 蒸発器、吸収器、低温再生器、凝縮器、高温再生器、溶液熱交換器およびこれらを連結する配管、溶液もしくは冷媒を循環させるための溶液ポンプ及び冷媒ポンプ、低温熱交換器及び高温熱交換器を備える吸収冷凍機において、吸収器からの稀溶液が低温熱交換器をでた後に２分されて低温再生器及び高温再生器へ流れる稀溶液を加熱する補助熱源を、前記２分された後で低温再生器もしくは高温再生器へ流れる前の流路に設け、前記高温再生器から吸収器へ戻る濃溶液を自己顕熱で蒸発させる蒸発タンクを前記高温熱交換器と低温熱交換器との間に設け、この蒸発タンクで発生した蒸気を凝縮器もしくは低温再生器へ導き、蒸発タンクでさらに濃縮された濃溶液と前記低温再生器からの戻り濃溶液とを合流させ、蒸発タンクと凝縮器または低温再生器とを結ぶ流路の途中に弁を介在させたことを特徴とする吸収冷凍機。
【請求項３】 蒸発器、吸収器、低温再生器、凝縮器、高温再生器、溶液熱交換器およびこれらを連結する配管、溶液もしくは冷媒を循環させるための溶液ポンプ及び冷媒ポンプ、低温熱交換器及び高温熱交換器を備える吸収冷凍機において、吸収器からの稀溶液が低温熱交換器をでた後に２分されて低温再生器及び高温再生器へ流れる稀溶液を加熱する補助熱源を、前記低温熱交換器をでた後で２分される前の流路に設け、前記高温再生器から吸収器へ戻る濃溶液を自己顕熱で蒸発させる蒸発タンクを前記高温熱交換器と低温熱交換器との間に設け、この蒸発タンクで発生した蒸気を凝縮器もしくは低温再生器へ導き、蒸発タンクでさらに濃縮された濃溶液と前記低温再生器からの戻り濃溶液とを合流させ、蒸発タンクと凝縮器または低温再生器とを結ぶ流路の途中に、前記補助熱源を利用する時と利用しない時もしくは熱量の少ない時とに開閉をする自動制御弁を介在させたことを特徴とする吸収冷凍機。
【請求項４】 蒸発器、吸収器、低温再生器、凝縮器、高温再生器、溶液熱交換器およびこれらを連結する配管、溶液もしくは冷媒を循環させるための溶液ポンプ及び冷媒ポンプ、低温熱交換器及び高温熱交換器を備える吸収冷凍機において、吸収器からの稀溶液が低温熱交換器をでた後に２分されて低温再生器及び高温再生器へ流れる稀溶液を加熱する補助熱源を、前記２分された後で低温再生器もしくは高温再生器へ流れる前の流路に設け、前記高温再生器から吸収器へ戻る濃溶液を自己顕熱で蒸発させる蒸発タンクを前記高温熱交換器と低温熱交換器との間に設け、この蒸発タンクで発生した蒸気を凝縮器もしくは低温再生器へ導き、蒸発タンクでさらに濃縮された濃溶液と前記低温再生器からの戻り濃溶液とを合流させ、蒸発タンクと凝縮器または低温再生器とを結ぶ流路の途中に、前記補助熱源を利用する時と利用しない時もしくは熱量の少ない時とに開閉をする自動制御弁を介在させたことを特徴とする吸収冷凍機。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コージェネレーションシステム等から発生する３０℃〜１２０℃の排出される熱流体を冷凍機の補助熱源として有効利用する吸収冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、特開平９−２３６３５１号公報に記載されるように、吸収冷凍機の外部の補助熱源より供給される熱流体（例えば、温水または低圧蒸気などの排熱）と吸収冷凍機の吸収器から低温再生器、高温再生器等へ流れる稀溶液との間で熱交換を行うための補助熱源付きの吸収冷凍機において、高温再生器から吸収器に濃溶液を流す配管の途中に介在する高温熱交換器の出口側に、濃溶液の自己顕熱を利用して自身の濃縮度を更に高めるとともに冷媒の再生を行うための蒸発タンクを設け、蒸発した冷媒を凝縮器、低温再生器等へ流すことにより、外部の補助熱源より得られる熱を有効利用して熱効率を高める技術が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術によると、吸収器から再生器に流れる稀溶液を、外部の補助熱源により加熱している状態では稀溶液の温度が上昇し、これにともない、高温再生器からの戻り濃溶液の高温熱交換器の出口側における温度も上昇する。このため、高温熱交換器の出口側濃溶液の飽和圧力が凝縮器もしくは低温再生器の飽和圧力より高くなり、高温熱交換器から蒸発タンクへ流す濃溶液は、自己顕熱により濃縮し冷媒蒸気を発生させる。
【０００４】しかし、補助熱源が供給されない状態もしくは少ない状態では、上記高温熱交換器の出口側における濃溶液の飽和圧力が凝縮器もしくは低温再生器の飽和圧力より低くなるため、凝縮器、低温再生器から冷媒（主に冷媒ガス）が蒸発タンクへ流入し、蒸発タンク内の濃溶液に吸収され、熱の損失になるという問題があった。
【０００５】本発明の目的は、吸収冷凍機の外部の補助熱源より供給される熱流体と吸収冷凍機内を流れる稀溶液との間で熱交換を行う補助熱源付きのものにおいて、外部の補助熱源より得られる熱を有効利用して熱効率を高める吸収冷凍機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的は、蒸発器、吸収器、低温再生器、凝縮器、高温再生器、溶液熱交換器およびこれらを連結する配管、溶液もしくは冷媒を循環させるための溶液ポンプ及び冷媒ポンプ、低温熱交換器及び高温熱交換器を備える吸収冷凍機において、吸収器からの稀溶液が低温熱交換器をでた後に２分されて低温再生器及び高温再生器へ流れる稀溶液を加熱する補助熱源を、前記低温熱交換器をでた後で２分される前の流路に設け、前記高温再生器から吸収器へ戻る濃溶液を自己顕熱で蒸発させる蒸発タンクを前記高温熱交換器と低温熱交換器との間に設け、この蒸発タンクで発生した蒸気を凝縮器もしくは低温再生器へ導き、蒸発タンクでさらに濃縮された濃溶液と前記低温再生器からの戻り濃溶液とを合流させ、蒸発タンクと凝縮器または低温再生器とを結ぶ流路の途中に弁を介在させた、ことによって達成される。
【０００７】また上記目的は、蒸発器、吸収器、低温再生器、凝縮器、高温再生器、溶液熱交換器およびこれらを連結する配管、溶液もしくは冷媒を循環させるための溶液ポンプ及び冷媒ポンプ、低温熱交換器及び高温熱交換器を備える吸収冷凍機において、吸収器からの稀溶液が低温熱交換器をでた後に２分されて低温再生器及び高温再生器へ流れる稀溶液を加熱する補助熱源を、前記２分された後で低温再生器もしくは高温再生器へ流れる前の流路に設け、前記高温再生器から吸収器へ戻る濃溶液を自己顕熱で蒸発させる蒸発タンクを前記高温熱交換器と低温熱交換器との間に設け、この蒸発タンクで発生した蒸気を凝縮器もしくは低温再生器へ導き、蒸発タンクでさらに濃縮された濃溶液と前記低温再生器からの戻り濃溶液とを合流させ、蒸発タンクと凝縮器または低温再生器とを結ぶ流路の途中に弁を介在させた、ことによって達成される。
【０００８】さらにまた、上記目的は、蒸発器、吸収器、低温再生器、凝縮器、高温再生器、溶液熱交換器およびこれらを連結する配管、溶液もしくは冷媒を循環させるための溶液ポンプ及び冷媒ポンプ、低温熱交換器及び高温熱交換器を備える吸収冷凍機において、吸収器からの稀溶液が低温熱交換器をでた後に２分されて低温再生器及び高温再生器へ流れる稀溶液を加熱する補助熱源を、前記低温熱交換器をでた後で２分される前の流路に設け、前記高温再生器から吸収器へ戻る濃溶液を自己顕熱で蒸発させる蒸発タンクを前記高温熱交換器と低温熱交換器との間に設け、この蒸発タンクで発生した蒸気を凝縮器もしくは低温再生器へ導き、蒸発タンクでさらに濃縮された濃溶液と前記低温再生器からの戻り濃溶液とを合流させ、蒸発タンクと凝縮器または低温再生器とを結ぶ流路の途中に、前記補助熱源を利用する時と利用しない時もしくは熱量の少ない時とに開閉をする自動制御弁を介在させた、ことによって達成される。
【０００９】さらにまた、上記目的は、蒸発器、吸収器、低温再生器、凝縮器、高温再生器、溶液熱交換器およびこれらを連結する配管、溶液もしくは冷媒を循環させるための溶液ポンプ及び冷媒ポンプ、低温熱交換器及び高温熱交換器を備える吸収冷凍機において、吸収器からの稀溶液が低温熱交換器をでた後に２分されて低温再生器及び高温再生器へ流れる稀溶液を加熱する補助熱源を、前記２分された後で低温再生器もしくは高温再生器へ流れる前の流路に設け、前記高温再生器から吸収器へ戻る濃溶液を自己顕熱で蒸発させる蒸発タンクを前記高温熱交換器と低温熱交換器との間に設け、この蒸発タンクで発生した蒸気を凝縮器もしくは低温再生器へ導き、蒸発タンクでさらに濃縮された濃溶液と前記低温再生器からの戻り濃溶液とを合流させ、蒸発タンクと凝縮器または低温再生器とを結ぶ流路の途中に、前記補助熱源を利用する時と利用しない時もしくは熱量の少ない時とに開閉をする自動制御弁を介在させた、ことによって達成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１ないし図４を参照して説明する。
【００１１】図１は本発明に係る第１の実施の形態の系統図である。図において、１は蒸発器で、冷媒（本実施形態では水）を蒸発させてその潜熱で冷水をつくるためのものである。２は吸収器で、蒸発器１で蒸発した冷媒蒸気を吸収するためのものである。３は高温再生器で、冷媒蒸気を吸収してうすくなった稀溶液を加熱して冷媒蒸気を発生させ、稀溶液を再度濃溶液にするためのものである。４は低温再生器で、前記高温再生器３と同様に、冷媒蒸気を吸収してうすくなった稀溶液を加熱して冷媒蒸気を発生させ、稀溶液を再度濃溶液にするためのものである。
【００１２】５は凝縮器で、前記低温再生器４で蒸発した冷媒蒸気を冷却し凝縮させて液冷媒にするためのものである。６は低温熱交換器で、前記吸収器２からの低温の稀溶液と高温再生器３からの濃溶液（稀溶液の溶液温度より高いが、一度熱交換しているので高温再生器３内にある濃溶液の溶液温度よりは低い）とを熱交換させるためのものである。７は高温熱交換器で、前記低温熱交換器６で熱交換して溶液温度が上昇した稀溶液と前記高温再生器３をでた直後の高温の濃溶液とを熱交換させるためのものである。
【００１３】８は冷媒ポンプで、前記蒸発器１内の液冷媒を循環させ上方から散布させるためのものである。９は溶液ポンプで、前記吸収器２内の稀溶液を高温再生器３及び低温再生器４へ送るためのものである。１０は溶液スプレポンプで、前記高温再生器３及び低温再生器４の濃溶液を吸収器２内の上方から散布（スプレ）させるためのものである。１１は蒸発タンクで、前記高温再生器３からの濃溶液を自己顕熱で蒸発させて濃縮させるためのものである。
【００１４】１２は弁で、前記蒸発タンク１１から低温再生器４もしくは凝縮器５へ導く冷媒蒸気の遮断と、低温再生器４もしくは凝縮器５から蒸発タンク１１へ流れる冷媒の遮断とを行うためのものである。前記蒸発タンク１１から低温再生器４もしくは凝縮器５へ導く冷媒蒸気は、冷媒蒸気に溶液が混じっている恐れがあると考えられる場合には低温再生器４へ導き、冷媒蒸気に溶液が混じることはないと考えられる場合には凝縮器５へ導く。
【００１５】１３は補助熱源用熱交換器で、補助熱源１４によって吸収器２から高温再生器３及び低温再生器４へ流れる低温の稀溶液を補助的に加熱するためのものである。１５は直接熱源で、前記高温再生器３内の溶液を加熱するためのものである。なお、本実施例は吸収器２をでた稀溶液が低温熱交換器６をでた後で２分割され、一方の稀溶液は高温再生器３へ流れ、他方の稀溶液は低温再生器４へ流す構成とした吸収冷凍機、すなわち稀溶液を高温再生器３及び低温再生器４へパラレルに流す吸収冷凍機について説明したが、稀溶液を高温再生器３及び低温再生器４へ直列に流す構成の吸収冷凍機でもよい。
【００１６】上記構成の吸収冷凍機において、まず、補助熱源１４を利用する場合について説明する。
【００１７】吸収器２をでた稀溶液は、補助熱源用熱交換器１３において補助熱源１４により加熱された後に２分割され、それぞれ高温再生器３、低温再生器４へ流れる。前記高温再生器３からでた戻りの濃溶液は、高温熱交換器７の出口側に設けた蒸発タンク１１で自己顕熱により濃縮し冷媒蒸気を発生させる。蒸発タンク１１と凝縮器３、低温再生器４を結ぶ流路（配管）の途中に介在する弁１２を開けておき、蒸発タンク１１で発生した冷媒蒸気を凝縮器３、低温再生器４へ流す。蒸発タンク１１でさらに濃くなった濃溶液は低温再生器４をでた戻りの濃溶液と合流し、吸収器２に戻す。
【００１８】次に補助熱源１４を利用しない場合について説明する。
【００１９】吸収器２をでた稀溶液は、補助熱源用熱交換器１３に補助熱源１４が供給されていないため補助熱源用熱交換器１３を溶液の温度が変化することなく通過し、その後に２分割されてそれぞれ高温再生器３、低温再生器４に流れる。高温再生器３をでた戻りの濃溶液は、高温熱交換器７において吸収器２から高温再生器３へ流れる低温の稀溶液と熱交換することで冷却され、温度が下がる。蒸発タンク１１と凝縮器５、低温再生器４を結ぶ配管の途中に介在する弁１２を閉じておくことにより、高温再生器３をでた戻りの濃溶液は高温熱交換器７をでて蒸発タンク１１を状態変化することなく（すなわち自己顕熱で蒸発して濃縮されることなく）通過し、低温再生器４をでた戻りの濃溶液と合流し、吸収器２に戻る。
【００２０】以上に述べた本実施の形態によれば、弁１２は補助熱源１４を利用しない場合に閉じることにより、凝縮器５，低温再生器４から冷媒が蒸発タンク１１へ流入し、蒸発タンク１１の濃溶液に吸収されることによる熱損失を防止することができる。
【００２１】次に、本発明に係る第２の実施の形態について図２を参照して説明する。
【００２２】図は、第２の実施の形態の系統図である。図において、上記第１の実施の形態と同様部分には同一符号を付して説明は省略し、異なる部分についてのみ説明すれば次のとおりである。
【００２３】本実施の形態は２組みの補助熱源用熱交換器及び補助熱源を使用するもので、吸収器２をでた稀溶液が低温熱交換器６をでた後で２分割され、一方の稀溶液は高温再生器３へ流れ、他方の稀溶液は低温再生器４へ流す構成とした吸収冷凍機において、第１の補助熱源用熱交換器１３Ａ及び補助熱源１４Ａと、第２の補助熱源用熱交換器１３Ｂ及び補助熱源１４Ｂとを、それぞれ稀溶液が低温熱交換器６をでた後で２分されて高温再生器３及び低温再生器４へ流れる流路に設ける構成としたものである。
【００２４】以上に述べた本実施の形態によれば、低温再生器４へ流れる溶液と高温再生器３へ流れる溶液とを別々に加熱することができる。したがって、低温再生器４へ流れる溶液及び高温再生器３へ流れる溶液のそれぞれ加熱に最も適するように熱源を配分することができ、効率よい運転を行うことができる。また、異なった温度レベルの補助熱源から排熱を回収することができる。
【００２５】次に、本発明に係る第３の実施の形態を図３を参照して説明する。
【００２６】図は、第３の実施の形態の系統図である。図において、上記第１の実施の形態と同様部分には同一符号を付して説明は省略し、異なる部分についてのみ説明すれば次のとおりである。
【００２７】蒸発タンク１１と凝縮器５，低温再生器４を結ぶ配管の途中に自動制御弁１２Ａを介在させ、補助熱源１４を利用する時にはこの自動制御弁１２Ａを図示しない制御手段からの信号によって開き、また補助熱源１４を利用しない時もしくは補助熱源１４の熱量が少ないときには、この自動制御弁１２Ａを前記制御手段からの信号によって閉じるように自動制御するものである。制御手段としては、たとえば、低温再生器４と蒸発タンク１１との圧力差を検出し、蒸発タンク１１の圧力Ｐ0と低温再生器４の圧力Ｐ1との間で、Ｐ0＜Ｐ1の関係にあるときは開、Ｐ0＞Ｐ1の関係にあるときは閉となるよう制御する手段がある。
【００２８】以上に述べた本実施の形態によれば、補助熱源１４を利用する時と利用しない時もしくは熱量の少ない時との手動による開閉をなくして、自動制御弁１２Ａにより開閉をより正確に行うことができる。
【００２９】次に、本発明に係る第４の実施の形態を図４を参照して説明する。
【００３０】図は、第４の実施の形態の系統図である。本実施の形態は前記第２及び第３の実施の形態を組み合わせたものである。
【００３１】本実施の形態によれば、効率よい運転を行うことができ、また、異なった温度レベルの補助熱源から排熱を回収することができる。さらに、自動制御弁により開閉をより正確に行うことができる。
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば、コージェネレーションシステム等から発生する３０℃〜１２０℃の排熱の熱流体を補助熱源として熱効率のよい吸収冷凍機を提供することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５１０８
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
【識別番号】０００２２０２６２
【氏名又は名称】東京瓦斯株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年９月１０日（１９９８．９．１０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６１８９３
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 明夫 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−８８３９１（Ｐ２０００−８８３９１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年３月３１日（２０００．３．３１） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−２５６８５６ |
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