| 【発明の名称】 |
吸収式冷凍機 |
| 【発明者】 |
【氏名】小林 唯人
【氏名】鹿沼 仁志
【氏名】古川 雅裕
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| 【要約】 |
【課題】省エネを実現すると共に、高温再生器の燃焼装置が排出する排ガスから熱を回収する熱交換器などを、耐食性に優れた高価な材料で作らなくても腐食しないようにする。
【解決手段】高温再生器１で吸収液を加熱するガスバーナ２から出る排ガスと、吸収器７から高温再生器１に供給されている稀吸収液とが熱交換する排ガス／吸収液熱交換器２４を高温熱交換器１０の下流側の吸収液管１１に設けると共に、この排ガス／吸収液熱交換器２４を通過した排ガスによって、ガスバーナ２に供給する燃焼用空気が加熱できるように、排ガス／燃焼用空気熱交換器２５を給気管２２に設けるようにした。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 燃焼装置で加熱沸騰させて冷媒を蒸発分離し、稀吸収液から冷媒蒸気と中間吸収液を得る高温再生器と、この高温再生器で生成して供給される中間吸収液を高温再生器で生成した冷媒蒸気で加熱してさらに冷媒を蒸発分離し、中間吸収液から冷媒蒸気と濃吸収液を得る低温再生器と、この低温再生器で中間吸収液を加熱して凝縮した冷媒液が供給されると共に、低温再生器で生成して供給される冷媒蒸気を冷却して冷媒液を得る凝縮器と、この凝縮器から供給されて冷媒液溜りに溜まった冷媒液が伝熱管の上に散布され、伝熱管内を流れる流体から熱を奪って冷媒が蒸発する蒸発器と、この蒸発器で生成して供給される冷媒蒸気を低温再生器から冷媒蒸気を分離して供給される濃吸収液に吸収させて稀吸収液にし、高温再生器に供給する吸収器と、この吸収器に出入する稀吸収液と濃吸収液とが熱交換する低温熱交換器と、高温再生器に出入する中間吸収液と稀吸収液とが熱交換する高温熱交換器とを備えた吸収式冷凍機において、燃焼装置から排出される排ガスと高温熱交換器を通過した稀吸収液とが熱交換する排ガス／吸収液熱交換器と、この排ガス／吸収液熱交換器を通過した排ガスと加熱装置に供給される燃焼用空気とが熱交する排ガス／燃焼用空気熱交換器とを設けたことを特徴とする吸収式冷凍機。
【請求項２】 燃焼装置で加熱沸騰させて冷媒を蒸発分離し、稀吸収液から冷媒蒸気と中間吸収液を得る高温再生器と、この高温再生器で生成して供給される中間吸収液を高温再生器で生成した冷媒蒸気で加熱してさらに冷媒を蒸発分離し、中間吸収液から冷媒蒸気と濃吸収液を得る低温再生器と、この低温再生器で中間吸収液を加熱して凝縮した冷媒液が供給されると共に、低温再生器で生成して供給される冷媒蒸気を冷却して冷媒液を得る凝縮器と、この凝縮器から供給されて冷媒液溜りに溜まった冷媒液が伝熱管の上に散布され、伝熱管内を流れる流体から熱を奪って冷媒が蒸発する蒸発器と、この蒸発器で生成して供給される冷媒蒸気を低温再生器から冷媒蒸気を分離して供給される濃吸収液に吸収させて稀吸収液にし、高温再生器に供給する吸収器と、この吸収器に出入する稀吸収液と濃吸収液とが熱交換する低温熱交換器と、高温再生器に出入する中間吸収液と稀吸収液とが熱交換する高温熱交換器とを備えた吸収式冷凍機において、燃焼装置から排出された排ガスの一部と高温熱交換器を通過した稀吸収液とが熱交換する第１の排ガス／吸収液熱交換器と、燃焼装置から排出された残余の排ガスと低温熱交換器を通過して高温熱交換器に供給されている稀吸収液とが熱交換する第２の排ガス／吸収液熱交換器と、これら第１および第２の排ガス／吸収液熱交換器を通過した排ガスと加熱装置に供給される燃焼用空気とが熱交する排ガス／燃焼用空気熱交換器とを設けたことを特徴とする吸収式冷凍機。
【請求項３】 燃焼装置で加熱沸騰させて冷媒を蒸発分離し、稀吸収液から冷媒蒸気と中間吸収液を得る高温再生器と、この高温再生器で生成して供給される中間吸収液を高温再生器で生成した冷媒蒸気で加熱してさらに冷媒を蒸発分離し、中間吸収液から冷媒蒸気と濃吸収液を得る低温再生器と、この低温再生器で中間吸収液を加熱して凝縮した冷媒液が供給されると共に、低温再生器で生成して供給される冷媒蒸気を冷却して冷媒液を得る凝縮器と、この凝縮器から供給されて冷媒液溜りに溜まった冷媒液が伝熱管の上に散布され、伝熱管内を流れる流体から熱を奪って冷媒が蒸発する蒸発器と、この蒸発器で生成して供給される冷媒蒸気を低温再生器から冷媒蒸気を分離して供給される濃吸収液に吸収させて稀吸収液にし、高温再生器に供給する吸収器と、この吸収器に出入する稀吸収液と濃吸収液とが熱交換する低温熱交換器と、高温再生器に出入する中間吸収液と稀吸収液とが熱交換する高温熱交換器とを備えた吸収式冷凍機において、燃焼装置から排出された排ガスの一部と高温熱交換器を通過した稀吸収液とが熱交換する排ガス／吸収液熱交換器と、燃焼装置から排出された残余の排ガスと加熱装置に供給される燃焼用空気とが熱交する排ガス／燃焼用空気熱交換器とを設けたことを特徴とする吸収式冷凍機。
【請求項４】 燃焼装置で加熱沸騰させて冷媒を蒸発分離し、稀吸収液から冷媒蒸気と中間吸収液を得る高温再生器と、この高温再生器で生成して供給される中間吸収液を高温再生器で生成した冷媒蒸気で加熱してさらに冷媒を蒸発分離し、中間吸収液から冷媒蒸気と濃吸収液を得る低温再生器と、この低温再生器で中間吸収液を加熱して凝縮した冷媒液が供給されると共に、低温再生器で生成して供給される冷媒蒸気を冷却して冷媒液を得る凝縮器と、この凝縮器から供給されて冷媒液溜りに溜まった冷媒液が伝熱管の上に散布され、伝熱管内を流れる流体から熱を奪って冷媒が蒸発する蒸発器と、この蒸発器で生成して供給される冷媒蒸気を低温再生器から冷媒蒸気を分離して供給される濃吸収液に吸収させて稀吸収液にし、高温再生器に供給する吸収器と、この吸収器に出入する稀吸収液と濃吸収液とが熱交換する低温熱交換器と、高温再生器に出入する中間吸収液と稀吸収液とが熱交換する高温熱交換器とを備えた吸収式冷凍機において、燃焼装置から排出された排ガスの一部と高温熱交換器を通過した稀吸収液とが熱交換する第１の排ガス／吸収液熱交換器と、燃焼装置から排出された残余の排ガスの一部と低温熱交換器を通過して高温熱交換器に供給されている稀吸収液とが熱交換する第２の排ガス／吸収液熱交換器と、燃焼装置から排出された残余の排ガスと加熱装置に供給される燃焼用空気とが熱交する排ガス／燃焼用空気熱交換器とを設けたことを特徴とする吸収式冷凍機。
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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、吸収式冷凍機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図５に示したように、高温再生器１の稀吸収液を加熱沸騰させるガスバーナ２から排出される排ガスを、低温熱交換器９と高温熱交換器１０との間に設けた排ガス／吸収液熱交換器２４に送り、吸収器７から高温再生器に１に送られている稀吸収液の温度を上げ、ガスバーナ２による必要加熱量を減らし、燃料の消費量を削減するように工夫した吸収式冷凍機が、例えば特公平６−６３６７２号公報に提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の吸収式冷凍機においては、低温再生器から送られている濃吸収液と低温熱交換器で熱交換して温度が７０℃程度までしか上がっていない稀吸収液と排ガスが熱交換し、排ガスの温度は８０℃程度まで低下し、排ガスに含まれる水蒸気が凝縮して溜まり、熱交換器や排気管を腐食することがあったので、これらの部品に耐食性に優れた高価な材料を使用する必要があった。
【０００４】また、放熱側は排ガスの熱伝達率が低いことから、所定の熱回収を行うためには大きな伝熱面積が必要になると云った問題点もあり、これらが解決すべき課題となっていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術の課題を解決するため、燃焼装置で加熱沸騰させて冷媒を蒸発分離し、稀吸収液から冷媒蒸気と中間吸収液を得る高温再生器と、この高温再生器で生成して供給される中間吸収液を高温再生器で生成した冷媒蒸気で加熱してさらに冷媒を蒸発分離し、中間吸収液から冷媒蒸気と濃吸収液を得る低温再生器と、この低温再生器で中間吸収液を加熱して凝縮した冷媒液が供給されると共に、低温再生器で生成して供給される冷媒蒸気を冷却して冷媒液を得る凝縮器と、この凝縮器から供給されて冷媒液溜りに溜まった冷媒液が伝熱管の上に散布され、伝熱管内を流れる流体から熱を奪って冷媒が蒸発する蒸発器と、この蒸発器で生成して供給される冷媒蒸気を低温再生器から冷媒蒸気を分離して供給される濃吸収液に吸収させて稀吸収液にし、高温再生器に供給する吸収器と、この吸収器に出入する稀吸収液と濃吸収液とが熱交換する低温熱交換器と、高温再生器に出入する中間吸収液と稀吸収液とが熱交換する高温熱交換器とを備えた吸収式冷凍機において、【０００６】燃焼装置から排出される排ガスと高温熱交換器を通過した稀吸収液とが熱交換する排ガス／吸収液熱交換器と、この排ガス／吸収液熱交換器を通過した排ガスと加熱装置に供給される燃焼用空気とが熱交する排ガス／燃焼用空気熱交換器とを設けるようにした第１の構成の吸収式冷凍機と、【０００７】燃焼装置から排出された排ガスの一部と高温熱交換器を通過した稀吸収液とが熱交換する第１の排ガス／吸収液熱交換器と、燃焼装置から排出された残余の排ガスと低温熱交換器を通過して高温熱交換器に供給されている稀吸収液とが熱交換する第２の排ガス／吸収液熱交換器と、これら第１および第２の排ガス／吸収液熱交換器を通過した排ガスと加熱装置に供給される燃焼用空気とが熱交する排ガス／燃焼用空気熱交換器とを設けるようにした第２の構成の吸収式冷凍機と、【０００８】燃焼装置から排出された排ガスの一部と高温熱交換器を通過した稀吸収液とが熱交換する排ガス／吸収液熱交換器と、燃焼装置から排出された残余の排ガスと加熱装置に供給される燃焼用空気とが熱交する排ガス／燃焼用空気熱交換器とを設けるようにした第３の構成の吸収式冷凍機と、【０００９】燃焼装置から排出された排ガスの一部と高温熱交換器を通過した稀吸収液とが熱交換する第１の排ガス／吸収液熱交換器と、燃焼装置から排出された残余の排ガスの一部と低温熱交換器を通過して高温熱交換器に供給されている稀吸収液とが熱交換する第２の排ガス／吸収液熱交換器と、燃焼装置から排出された残余の排ガスと加熱装置に供給される燃焼用空気とが熱交する排ガス／燃焼用空気熱交換器とを設けるようにした第４の構成の吸収式冷凍機と、を提供するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、水を冷媒とし、臭化リチウム（ＬｉＢｒ）水溶液を吸収液とした吸収式冷凍機を例に挙げて説明する。
【００１１】〔第１の実施形態〕第１の実施形態を、図１に基づいて説明する。図中１は、燃焼装置である例えばガスバーナ２の火力によって吸収液を加熱して冷媒を蒸発分離するように構成された高温再生器、３は低温再生器、４は凝縮器、５は低温再生器３と凝縮器４が収納されている高温胴、６は蒸発器、７は吸収器、８は蒸発器６と吸収器７が収納されている低温胴、９は低温熱交換器、１０は高温熱交換器、１１〜１３は吸収液管、１４は吸収液ポンプ、１５〜１８は冷媒管、１９は冷媒ポンプ、２０は冷水管、２１は冷却水管、２２はガスバーナ２に燃焼用空気を供給する給気管、２３はガスバーナ２から出る排ガスが通る排気管、２４は排ガス／吸収液熱交換器、２５は排ガス／燃焼用空気熱交換器である。
【００１２】上記構成の吸収式冷凍機においては、ガスバーナ２に点火して高温再生器１で稀吸収液を加熱沸騰させると、稀吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気と、冷媒蒸気を分離して吸収液の濃度が高くなった中間吸収液とが得られる。
【００１３】高温再生器１で生成された高温の冷媒蒸気は、冷媒管１５を通って低温再生器３に入り、高温再生器１で生成され吸収液管１２により高温熱交換器１０を経由して低温再生器３に入った中間吸収液を加熱して放熱凝縮し、凝縮器４に入る。
【００１４】また、低温再生器３で加熱されて中間吸収液から蒸発分離した冷媒は凝縮器４へ入り、冷却水管２１内を流れる水と熱交換して凝縮液化し、冷媒管１６から凝縮して供給される冷媒と一緒になって冷媒管１７を通って蒸発器６に入る。
【００１５】蒸発器６に入って冷媒液溜りに溜まった冷媒液は、冷水管２０に接続された伝熱管２０Ａの上に冷媒ポンプ１９によって散布され、冷水管２０を介して供給される水と熱交換して蒸発し、伝熱管２０Ａの内部を流れる水を冷却する。
【００１６】そして、蒸発器６で蒸発した冷媒は吸収器７に入り、低温再生器３で加熱されて冷媒を蒸発分離し、吸収液の濃度が一層高まった吸収液、すなわち吸収液管１３により低温熱交換器９を経由して供給され、上方から散布される濃吸収液に吸収される。
【００１７】吸収器７で冷媒を吸収して濃度の薄くなった吸収液、すなわち稀吸収液は吸収液ポンプ１４の運転により、低温熱交換器９・高温熱交換器１０・排ガス／吸収液熱交換器２４それぞれで加熱され、高温再生器１へ吸収液管１１から送られる。
【００１８】上記のように吸収式冷凍機の運転が行われると、蒸発器６の内部に配管された伝熱管２０Ａにおいて冷媒の気化熱によって冷却された冷水が、冷水管２０を介して図示しない空調負荷に循環供給できるので、冷房などの冷却運転が行える。
【００１９】上記構成の吸収式冷凍機においては、吸収器７から出て吸収液ポンプ１４によって高温再生器１に搬送される稀吸収液は、低温熱交換器９・高温熱交換器１０・排ガス／吸収液熱交換器２４それぞれにおいて加熱されるので、高温再生器１に流入するときの稀吸収液の温度は、前記図５で説明した従来技術の吸収式冷凍機の場合と同程度まで上昇し、ガスバーナ２で消費する燃料を抑えることができる。
【００２０】また、排ガス／燃焼用空気熱交換器２５によって、ガスバーナ２に供給される燃焼用空気がガスバーナ２から出た排ガスにより８０℃程度まで加熱され、ガスバーナ２の燃焼効率を改善するので、燃料消費を一層削減することができる。
【００２１】さらに、ガスバーナ２から排出された排ガスの温度は、排ガス／吸収液熱交換器２４と排ガス／燃焼用空気熱交換器２５とで放熱しても１００℃程度はあるので、排ガスに含まれる水蒸気が排気管２３内で凝縮することはない。
【００２２】このため、排ガス／吸収液熱交換器２４、排ガス／燃焼用空気熱交換器２５、排気管２３などを耐食性に優れた高価な材料で作る必要はなく、したがって製造コストを削減することができる。
【００２３】〔第２の実施形態〕第２の実施形態を、図２に基づいて説明する。この第２の実施形態の吸収式冷凍機においては、前記図１に示した排ガス／吸収液熱交換器２４、排ガス／燃焼用空気熱交換器２５に加えて、低温熱交換器９と高温熱交換器１０との間の吸収液管１１にも排ガス／吸収液熱交換器２６が設けられ、ガスバーナ２から出た排ガスが、排ガス／吸収液熱交換器２４と２６とに例えば１／２づつ供給され、それぞれを通過した排ガスがその後合流して排ガス／燃焼用空気熱交換器２５に流れるように排気管２３が設けられている。
【００２４】この構成の吸収式冷凍機においても、吸収器７から高温再生器１に供給される稀吸収液の温度、排ガス／燃焼用空気熱交換器２５で加熱されてガスバーナ２に供給される燃焼用空気の温度、および各熱交換器で加熱作用を果たして排気される排ガスの温度は、前記図１の吸収式冷凍機の場合と同程度になるので、前記図１の吸収式冷凍機と同様の作用効果、すなわちガスバーナ２で消費する燃料の削減、および耐食性に優れた高価な材料を用いることなく、排ガス／吸収液熱交換器２４、排ガス／燃焼用空気熱交換器２５、排気管２３などが製作できると云った利点がある。
【００２５】なお、この実施形態の排ガス／吸収液熱交換器２４、２６それぞれには、ガスバーナ２の排ガスが１／２づつ供給されるので、それぞれに全量が供給される場合より排ガスの出入口温度差は大きく、したがって対数平均温度差も大きくなって伝熱面積を減らすことができるようになり、それぞれの小型化が可能となる。
【００２６】また、この実施形態の場合には、排ガス／吸収液熱交換器２６の熱交換面積を大きく取り過ぎると、排ガスがこの熱交換器で放熱する量が増え過ぎ、温度が必要以上に低下して排ガスに含まれる水分が凝縮して溜まり、排ガス／吸収液熱交換器２６を腐食させたり、排ガス／吸収液熱交換器２４を通過してきた排ガスと合流した後もその温度が十分に上がらず、水が生成されて合流部以降の下流側排気管２３で腐食し易くなるので、排ガス／吸収液熱交換器２６の熱交換面積は排ガス／吸収液熱交換器２４の２／３以下程度にすることが好ましい。
【００２７】〔第３の実施形態〕第３の実施形態を、図３に基づいて説明する。この第３の実施形態の吸収式冷凍機においては、前記図１に示した排ガス／吸収液熱交換器２４、排ガス／燃焼用空気熱交換器２５を備え、ガスバーナ２から出た排ガスの、例えば３／４が排ガス／吸収液熱交換器２４に供給され、残りの排ガスが排ガス／燃焼用空気熱交換器２５に供給されるように排気管２３が設けられている。
【００２８】この構成の吸収式冷凍機においては、吸収器７から高温再生器１に供給されている稀吸収液を加熱する作用は、前記図１、２の吸収式冷凍機に比較すると小さいが、ガスバーナ２に供給する燃焼用空気を加熱して燃焼効率を改善する作用は前記図１の吸収式冷凍機の場合より大きく、トータル的には前記図１、２の吸収式冷凍機と同程度の省エネ効果がある。
【００２９】また、排ガスに含まれている水蒸気が凝縮して溜まることもないので、耐食性に優れた高価な材料を用いて排ガス／吸収液熱交換器２４、排ガス／燃焼用空気熱交換器２５、排気管２３などを作る必要もない。
【００３０】さらに、排ガス／吸収液熱交換器２４、排ガス／燃焼用空気熱交換器２５それぞれにはガスバーナ２の排ガスが分流して供給されるので、それぞれに全量が供給される場合より、この場合も排ガスの出入口温度差は大きく、したがって伝熱面積を減らしてそれぞれの小型化が可能となる。
【００３１】〔第４の実施形態〕第４の実施形態を、図４に基づいて説明する。この第４の実施形態の吸収式冷凍機においては、前記図２に示した排ガス／吸収液熱交換器２４、２６と、排ガス／燃焼用空気熱交換器２５とを備え、排ガス／吸収液熱交換器２４、２６にはそれぞれガスバーナ２の排ガスが、例えば３／８づつ供給され、排ガス／燃焼用空気熱交換器２５には残りの排ガス、すなわちガスバーナ２から出る排ガスの１／４が供給されるように排気管２３が設けられている。
【００３２】この構成の吸収式冷凍機においても、吸収器７から高温再生器１に供給される稀吸収液の温度、排ガス／燃焼用空気熱交換器２５で加熱されてガスバーナ２に供給される燃焼用空気の温度、および排ガス／燃焼用空気熱交換器２５で燃焼用空気を加熱して排気される排ガスの温度は、前記図３の吸収式冷凍機の場合と同程度になるので、前記図３の吸収式冷凍機と同様の作用効果、すなわちガスバーナ２で消費する燃料の削減、および耐食性に優れた高価な材料を用いることなく、排ガス／吸収液熱交換器２４、排ガス／燃焼用空気熱交換器２５、排気管２３などが製作できると云った利点がある。また、ガスバーナ２の排ガスが分流して供給される排ガス／吸収液熱交換器２４、２６、および排ガス／燃焼用空気熱交換器２５の小型化が可能となる。
【００３３】ところで、本発明は上記実施形態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。
【００３４】例えば、吸収式冷凍機は、上記のように冷房などの冷却運転を専用に行うものであっても良いし、高温再生器１で加熱生成した冷媒蒸気と、冷媒蒸気を蒸発分離した吸収液とが低温胴８に直接供給できるように配管接続し、冷却水管２１に冷却水を流すことなくガスバーナ２による稀吸収液の加熱を行い、蒸発器６の伝熱管２０Ａで例えば５５℃程度に加熱した水を冷水管（温水が循環する場合は温水管と呼ぶのが好ましい）２０を介して負荷に循環供給して暖房などの加熱運転も行なえるようにしたものであってもよい。
【００３５】また、蒸発器６で冷却などして空調負荷などに供給する流体としては、水などを上記実施形態のように相変化させないで供給するほか、潜熱を利用した熱搬送が可能なようにフロンなどを相変化させて供給するようにしても良い。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、排ガスが流れる熱交換器や排気管を耐食性に優れた高価な材料で作る必要がなくなったので、製造コストの低減を図ることができると共に、運転時の省エネも図れるようになった。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１８８９
【氏名又は名称】三洋電機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年４月２２日（１９９９．４．２２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６２２２５
【弁理士】
【氏名又は名称】秋元 輝雄
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| 【公開番号】 |
特開２０００−３０４３７０（Ｐ２０００−３０４３７０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１１月２日（２０００．１１．２） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１１４９４０ |
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