(57)【要約】【課題】簡単な設備変更によって、排気筒へ排気される排ガスの排熱を効果的に回収することができる吸収式冷温水機の排熱回収システムを提供すること。【解決手段】排熱回収システム１０は、蒸発器６、吸収器７、排温水熱交換器３、低温再生器４、高温再生器２及び凝縮器５２を備える吸収式冷温水機１に対して構成されている。高温再生器２の排気筒２１には、熱媒体配管８１によって熱交換を行う排ガス・熱媒体熱交換器８２が設けられている。排ガス・熱媒体熱交換器８２は、排気筒２１へ排気される排ガスＧの排熱によって、熱媒体配管８１を通過する排熱回収媒体Ａを加温する。熱媒体配管８１は、吸収式冷温水機１の外部で動作するガスエンジン８の配管の一部によって形成されており、かつ、ガスエンジン８から排ガス・熱媒体熱交換器８２及び排温水熱交換器３を通過するよう引き出された後、再びガスエンジン８に戻されるよう配管されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を蒸発させる際の気化熱によって冷水を冷却する蒸発器と、
該蒸発器から受け取る上記冷媒を吸収溶液に吸収させる吸収器と、
該吸収器から受け取る上記吸収溶液と、熱媒体配管を通過する排熱回収媒体との熱交換を行って、該排熱回収媒体によって該吸収溶液を濃縮する排温水熱交換器と、
該排温水熱交換器から受け取る上記吸収溶液を濃縮する低温再生器と、
該低温再生器から受け取る上記吸収溶液を、燃焼加熱して濃縮し、気相としての冷媒蒸気を液相としての上記吸収溶液から分離するとともに、上記冷媒蒸気を上記低温再生器へ供給する高温再生器と、
上記低温再生器から受け取る上記冷媒蒸気を凝縮させて冷媒液とし、該冷媒液を上記蒸発器へ供給する凝縮器と、
上記高温再生器に設けられ、該高温再生器における燃焼加熱によって生じる排ガスを排気するための排気筒と、を備える吸収式冷温水機に構成された排熱回収システムであって、
上記排気筒には、上記熱媒体配管によって熱交換を行う排ガス・熱媒体熱交換器が設けられており、
該排ガス・熱媒体熱交換器は、上記熱媒体配管を通過する上記排熱回収媒体と、上記排気筒へ排気される排ガスとの熱交換を行い、該排ガスの排熱によって上記排熱回収媒体を加温するよう構成されており、
上記熱媒体配管は、上記吸収式冷温水機の外部で動作する設備の配管の一部によって形成されており、かつ、該設備から上記排ガス・熱媒体熱交換器及び上記排温水熱交換器を通過するよう引き出された後、再び上記設備に戻されるよう配管されていることを特徴とする吸収式冷温水機の排熱回収システム。
【請求項２】
上記排気筒には、上記排ガス・熱媒体熱交換器が設けられた位置よりも上流側に排ガス・吸収溶液熱交換器が設けられており、
該排ガス・吸収溶液熱交換器は、上記低温再生器から上記高温再生器へ送られる上記吸収溶液の一部と、上記排気筒へ排気される排ガスとの熱交換を行い、該排ガスの排熱によって上記吸収溶液を加温するよう構成されており、
上記排ガス・熱媒体熱交換器によって排熱を回収する上記排ガスは、上記排ガス・吸収溶液熱交換器によって排熱が回収された後の上記排ガスであることを特徴とする請求項１に記載の吸収式冷温水機の排熱回収システム。
【請求項３】
上記熱媒体配管は、上記設備としてのガスエンジンにおいて使用される冷却水の配管、又は上記設備としての太陽熱温水器において使用される温水の配管であることを特徴とする請求項１又は２に記載の吸収式冷温水機の排熱回収システム。
【請求項４】
上記吸収式冷温水機、あるいは上記吸収式冷温水機及び上記設備は、屋外に設置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の吸収式冷温水機の排熱回収システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸収式冷温水機から排気される排ガスの排熱を回収するための排熱回収システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
吸収式冷温水機（吸収式冷凍機）においては、冷媒を、蒸発、吸収、再生、凝縮の各工程を循環させることによって、冷水又は温水を作り出している。そして、再生器におけるバーナの燃焼によって生じる排ガスの排熱を回収して、吸収式冷温水機のエネルギー効率を向上させている。
例えば、特許文献１の多重効用吸収冷凍機・冷温水機における余剰温熱利用法においては、系外より導入される温水によって、吸収器からもしくは低温熱交換器を経て導出される吸収液を濃縮させる温水熱交換器を用いている。この温水熱交換器においては、ガスエンジンの冷却水、又はガスエンジンの排ガスで加熱された熱交換水を温水として用い、吸収冷凍機・冷温水機のエネルギー効率を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１７６９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、バーナによる燃焼が行われる高温再生器においては、燃焼後に排気筒から排気される排ガスの排熱を吸収液に回収することも行われている。しかしながら、排ガスの温度が１００℃以下になるまで排熱回収をしようとすると、排気筒でのドラフトの低下という問題がある。
【０００５】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、簡単な設備変更によって、排気筒へ排気される排ガスの排熱を効果的に回収することができる吸収式冷温水機の排熱回収システムを提供しようとして得られたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、冷媒を蒸発させる際の気化熱によって冷水を冷却する蒸発器と、
該蒸発器から受け取る上記冷媒を吸収溶液に吸収させる吸収器と、
該吸収器から受け取る上記吸収溶液と、熱媒体配管を通過する排熱回収媒体との熱交換を行って、該排熱回収媒体によって該吸収溶液を濃縮する排温水熱交換器と、
該排温水熱交換器から受け取る上記吸収溶液を濃縮する低温再生器と、
該低温再生器から受け取る上記吸収溶液を、燃焼加熱して濃縮し、気相としての冷媒蒸気を液相としての上記吸収溶液から分離するとともに、上記冷媒蒸気を上記低温再生器へ供給する高温再生器と、
上記低温再生器から受け取る上記冷媒蒸気を凝縮させて冷媒液とし、該冷媒液を上記蒸発器へ供給する凝縮器と、
上記高温再生器に設けられ、該高温再生器における燃焼加熱によって生じる排ガスを排気するための排気筒と、を備える吸収式冷温水機に構成された排熱回収システムであって、
上記排気筒には、上記熱媒体配管によって熱交換を行う排ガス・熱媒体熱交換器が設けられており、
該排ガス・熱媒体熱交換器は、上記熱媒体配管を通過する上記排熱回収媒体と、上記排気筒へ排気される排ガスとの熱交換を行い、該排ガスの排熱によって上記排熱回収媒体を加温するよう構成されており、
上記熱媒体配管は、上記吸収式冷温水機の外部で動作する設備の配管の一部によって形成されており、かつ、該設備から上記排ガス・熱媒体熱交換器及び上記排温水熱交換器を通過するよう引き出された後、再び上記設備に戻されるよう配管されていることを特徴とする吸収式冷温水機の排熱回収システムにある。
【発明の効果】
【０００７】
上記吸収式冷温水機の排熱回収システムにおいては、排気筒へ排気される排ガスの排熱を回収するために、吸収式冷温水機の外部で使用される設備における熱媒体配管を利用する。
具体的には、高温再生器の排気筒には、熱媒体配管によって熱交換を行う排ガス・熱媒体熱交換器が設けられている。熱媒体配管は、吸収式冷温水機の外部で動作する設備の配管の一部によって形成されている。そして、熱媒体配管は、設備から排ガス・熱媒体熱交換器及び排温水熱交換器を通過するよう引き出された後、再び設備に戻されている。
【０００８】
吸収式冷温水機の運転を行う際に、高温再生器において燃焼加熱が行われるときには、高温再生器の排気筒へ排ガスが排気される。この排ガスの排熱は、熱媒体配管によって形成された排ガス・熱媒体熱交換器を通過する排熱回収媒体に回収される。次いで、排ガスの排熱を回収した排熱回収媒体は、熱媒体配管を通って排温水熱交換器へ流れる。そして、排温水熱交換器においては、排ガスの排熱を回収した排熱回収媒体によって、吸収器から送られる吸収溶液を濃縮する。
【０００９】
これにより、排ガスから排熱回収媒体に回収される排熱を、排熱回収媒体から吸収溶液へ受け渡すことができ、低温再生器及び高温再生器におけるエネルギー効率を向上させることができる。
また、屋外設置の吸収式冷温水機の場合には、排気筒へ排気される排ガスの排熱を、吸収式冷温水機の外部で動作する設備の熱媒体配管を利用して、排ガスの温度が１００℃以下になるまで回収しても、建物側で排気筒のドラフトを考慮する必要がない。そのため、特別な設備を設けることなく、排熱を有効利用することができる。なお、ここでいうドラフトは、排ガスが自らの温度で排気筒内を上昇する力を示す。
【００１０】
それ故、上記吸収式冷温水機の排熱回収システムによれば、簡単な設備変更によって、排気筒へ排気される排ガスの排熱を効果的に回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１にかかる、吸収式冷温水機の排熱回収システムを示す説明図。
【図２】実施例２にかかる、吸収式冷温水機の排熱回収システムを示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
上述した吸収式冷温水機の排熱回収システムにおける好ましい実施の形態につき説明する。
上記吸収式冷温水機の排熱回収システムにおいては、上記排気筒には、上記排ガス・熱媒体熱交換器が設けられた位置よりも上流側に排ガス・吸収溶液熱交換器が設けられており、該排ガス・吸収溶液熱交換器は、上記低温再生器から上記高温再生器へ送られる上記吸収溶液の一部と、上記排気筒へ排気される排ガスとの熱交換を行い、該排ガスの排熱によって上記吸収溶液を加温するよう構成されており、上記排ガス・熱媒体熱交換器によって排熱を回収する上記排ガスは、上記排ガス・吸収溶液熱交換器によって排熱が回収された後の上記排ガスであってもよい。
この場合には、排ガス・吸収溶液熱交換器と排ガス・熱媒体熱交換器とを併用して、排気筒へ排気される排ガスの排熱を回収することができる。そのため、排ガスの排熱をより一層効果的に回収することができる。
【００１３】
また、上記熱媒体配管は、上記設備としてのガスエンジンにおいて使用される冷却水の配管、又は上記設備としての太陽熱温水器において使用される温水の配管であってもよい。
この場合には、排ガスの温度が１００℃以下になるまで排熱回収するために、適切な温度の排熱回収媒体を用いることができる。
【００１４】
また、上記吸収式冷温水機、あるいは上記吸収式冷温水機及び上記設備は、屋外に設置されていてもよい。
この場合には、排ガスの温度が１００℃以下になるまで排熱回収しても、排気筒が屋外に配置されることによって、排気筒の配置場所にほとんど制約がなく、建物側で排気筒のドラフトを考慮する必要がない。
なお、吸収式冷温水機の外部で動作する設備は、屋内及び屋外のいずれに設置することもできる。
【実施例】
【００１５】
以下に、吸収式冷温水機の排熱回収システムにかかる実施例につき、図面を参照して説明する。
（実施例１）
本例の排熱回収システム１０は、図１に示すごとく、蒸発器６、吸収器７、排温水熱交換器３、低温再生器４、高温再生器２、凝縮器５２及び排気筒２１を備える吸収式冷温水機１に対して構成されている。
蒸発器６は、冷媒Ｃ２を蒸発させる際の気化熱によって冷水Ｗを冷却するよう構成されている。吸収器７は、蒸発器６から受け取る冷媒Ｃ１，Ｃ２を吸収溶液Ｌ０に吸収させるよう構成されている。排温水熱交換器３は、吸収器７から受け取る吸収溶液Ｌ１と、熱媒体配管８１を通過する排熱回収媒体Ａとの熱交換を行って、排熱回収媒体Ａによって吸収溶液Ｌ１を濃縮するよう構成されている。
【００１６】
低温再生器４は、排温水熱交換器３から受け取る吸収溶液Ｌ１を濃縮するよう構成されている。高温再生器２は、低温再生器４から受け取る吸収溶液Ｌ２を、燃焼加熱して濃縮し、気相としての冷媒蒸気Ｃ１を液相としての吸収溶液Ｌ２から分離するとともに、冷媒蒸気Ｃ１を低温再生器４へ供給するよう構成されている。凝縮器５２は、低温再生器４から受け取る冷媒蒸気Ｃ１を凝縮させて冷媒液Ｃ２とし、冷媒液Ｃ２を蒸発器６へ供給するよう構成されている。排気筒２１は、高温再生器２に設けられており、高温再生器２における燃焼加熱によって生じる排ガスＧを排気するためのものである。
【００１７】
図１に示すごとく、排気筒２１には、熱媒体配管８１によって熱交換を行う排ガス・熱媒体熱交換器８２が設けられている。排ガス・熱媒体熱交換器８２は、熱媒体配管８１を通過する排熱回収媒体Ａと、排気筒２１へ排気される排ガスＧとの熱交換を行い、排ガスＧの排熱によって排熱回収媒体Ａを加温するよう構成されている。熱媒体配管８１は、吸収式冷温水機１の外部で動作する設備としてのガスエンジン８の配管の一部によって形成されており、かつ、ガスエンジン８から排ガス・熱媒体熱交換器８２及び排温水熱交換器３を通過するよう引き出された後、再びガスエンジン８に戻されるよう配管されている。
【００１８】
以下に、本例の吸収式冷温水機１の排熱回収システム１０につき、図１を参照して詳説する。
図１に示すごとく、吸収式冷温水機１は、蒸発器６において冷水Ｗを作り出す冷房運転を主に行う。これ以外にも、吸収式冷温水機１は、高温再生器２における燃焼加熱によって生ずる冷媒蒸気Ｃ１によって温水を作り出す暖房運転を行うこともできる。
本例の排熱回収システム１０においては、ガスエンジン８において使用される冷却水の配管を熱媒体配管８１として利用する。排熱回収媒体Ａは、ガスエンジン８において使用される冷却水である。また、吸収式冷温水機１において冷房運転を行う際に、ガスエンジン８の冷却水を利用する。
【００１９】
高温再生器２には、燃料を燃焼させて、吸収溶液Ｌ２を加熱するバーナ２３が設けられている。高温再生器２内には、吸収溶液Ｌ２から冷媒蒸気Ｃ１を気液分離させるための容器が形成されている。冷媒蒸気Ｃ１が分離された吸収溶液Ｌ０は、濃縮された溶液として吸収器７へ送られる。また、冷媒蒸気Ｃ１は低温再生器４へ送られる。高温再生器２においてバーナ２３が設けられた部分には、バーナ２３の燃焼後に生じる排ガスＧを排気するための排気筒２１が設けられている。排気筒２１は、煙突として形成されており、上方先端が大気に開放されている。
【００２０】
図１に示すごとく、排気筒２１内には、排ガスＧの温度を１００℃以下まで低下させることによって水（ドレン水）が生じる。そのため、排気筒２１の下端部の周辺には、ドレン水の排水口２２が設けられている。本例の吸収式冷温水機１は、工場等の建屋の外である屋外に設置されており、排水口２２からの排水処理が容易である。
排温水熱交換器３は、吸収溶液Ｌ１が溜められる容器部分の内部に、熱媒体配管８１が通過している。排温水熱交換器３へは、吸収器７から、冷媒Ｃ２が吸収された稀液としての吸収溶液Ｌ１が送られるようになっている。低温再生器４は、排温水熱交換器３から送られる吸収溶液Ｌ１を、高温再生器２から送られる冷媒蒸気Ｃ１によって濃縮するよう構成されている。また、低温再生器４によって濃縮された吸収溶液Ｌ１は、高温再生器２へ送られて、バーナ２３によって更に濃縮される。
【００２１】
排温水熱交換器３には、排温水用凝縮器５１が隣接して設けられている。この排温水用凝縮器５１は、吸収溶液Ｌ１が排熱回収媒体Ａによって加温される際に蒸発する冷媒蒸気Ｃ１を凝縮するよう構成されている。
低温再生器４には、凝縮器５２が隣接して設けられている。この凝縮器５２は、低温再生器４内から発生した冷媒蒸気Ｃ１を凝縮するよう構成されている。また、排温水用凝縮器５１において凝縮された冷媒液Ｃ２は、凝縮器５２へ送られるようになっている。
【００２２】
凝縮器５２において凝縮された冷媒液Ｃ２は、蒸発器６へ送られ、蒸発器６において蒸発される。蒸発器６内には、冷水Ｗの配管が通過しており、冷水Ｗは、蒸発器６内を通過する際に、冷媒液Ｃ２が蒸発する際の気化熱によって所定の温度まで冷却される。蒸発器６において蒸発した冷媒蒸気Ｃ１は、吸収器７へと移動する。
吸収器７においては、蒸発器６から送られる冷媒蒸気Ｃ１が、高温再生器２から送られる濃液としての吸収溶液Ｌ０に吸収される。そして、冷媒Ｃ２を吸収して希釈された溶液は、吸収溶液Ｌ１となって排温水熱交換器３へ送られる。
【００２３】
図１に示すごとく、低温再生器４及び凝縮器５２と、蒸発器６と、吸収器７とは、一つの容器を複数に仕切って形成されている。吸収器７の上に蒸発器６が形成され、蒸発器６の上に低温再生器４及び凝縮器５２が形成されている。
また、排温水用凝縮器５１内、凝縮器５２内及び吸収器７内には、冷媒蒸気Ｃ１を冷却するための冷却水Ｒの配管が通過して設けられている。
【００２４】
吸収式冷温水機１の排熱回収システム１０においては、排気筒２１へ排気される排ガスＧの排熱を回収するために、吸収式冷温水機１の外部で使用されるガスエンジン８における熱媒体配管８１を利用する。
吸収式冷温水機１の運転を行う際に、高温再生器２において燃焼加熱が行われるときには、高温再生器２の排気筒２１へ排ガスＧが排気される。この排ガスＧの排熱は、熱媒体配管８１によって形成された排ガス・熱媒体熱交換器８２を通過する排熱回収媒体Ａに回収される。次いで、排ガスＧの排熱を回収した排熱回収媒体Ａは、熱媒体配管８１を通って排温水熱交換器３へ流れる。そして、排温水熱交換器３においては、排ガスＧの排熱を回収した排熱回収媒体Ａによって、吸収器７から送られる吸収溶液Ｌ１を濃縮する。
【００２５】
これにより、排ガスＧから排熱回収媒体Ａに回収される排熱を、排熱回収媒体Ａから吸収溶液Ｌ１へ受け渡すことができ、低温再生器４及び高温再生器２におけるエネルギー効率を向上させることができる。
また、屋外設置の吸収式冷温水機１によれば、排気筒２１へ排気される排ガスＧの排熱を、吸収式冷温水機１の外部で動作するガスエンジン８の熱媒体配管８１を利用して、排ガスＧの温度が１００℃以下になるまで回収しても、建物側で排気筒２１のドラフトを考慮する必要がない。そのため、特別な設備を設けることなく、排熱を有効利用することができる。
【００２６】
なお、ここでいうドラフトは、排ガスが自らの温度で排気筒２１内を上昇する力を示す。排ガスの温度が低いと周囲との温度差が小さくなりそれだけ上昇力が弱くなる。建物側でのドラフトを考慮する場合には、排気筒２１の曲りを少なくする、排気筒２１を太くするなどの対策が必要となり、コストアップに繋がる。
【００２７】
それ故、本例の吸収式冷温水機１の排熱回収システム１０によれば、簡単な設備変更によって、排気筒２１へ排気される排ガスＧの排熱を効果的に回収することができる。
【００２８】
なお、熱媒体配管８１は、ガスエンジン８の冷却水の配管以外にも、６０〜９０℃程度の熱媒体が流れる種々の配管を流用して形成することができる。熱媒体配管８１は、例えば、ガスエンジン８の排気ガスと熱交換する配管、設備としての太陽熱温水器において使用される温水の配管、工場において用いられる種々の排温水管とすることもできる。
また、吸収式冷温水機１において、暖房運転を行って温水を作り出す場合には、熱媒体配管８は、４５〜６５℃程度の熱媒体が流れる種々の配管を流用して形成することができる。
【００２９】
（実施例２）
本例は、図２に示すごとく、高温再生器２の排気筒２１に、排ガス・熱媒体熱交換器８２と、排ガス・吸収溶液熱交換器８３とを設けた例を示す。
本例の排気筒２１には、排ガス・熱媒体熱交換器８２が設けられた位置よりも上流側に排ガス・吸収溶液熱交換器８３が設けられている。排ガス・吸収溶液熱交換器８３は、低温再生器４から高温再生器２へ送られる吸収溶液Ｌ２の一部と、排気筒２１へ排気される排ガスＧとの熱交換を行い、排ガスＧの排熱によって吸収溶液Ｌ２を加温するよう構成されている。
【００３０】
排ガス・吸収溶液熱交換器８３は、低温再生器４から高温再生器２へ送られる中間液としての吸収溶液Ｌ２の配管から分岐されて、排気筒２１内を通過するように形成されている。排ガス・吸収溶液熱交換器８３を通過する配管は、高温再生器２に接続されている。排ガス・吸収溶液熱交換器８３は、吸収溶液Ｌ２に排ガスＧの排熱を回収し、この排熱によって加温された吸収溶液Ｌ２を高温再生器２へ送るように構成されている。
【００３１】
本例の排ガス・熱媒体熱交換器８２においては、排ガス・吸収溶液熱交換器８３によって１段階目の排熱回収が行われた後に、２段階目の排熱回収が行われる。そして、本例の排熱回収システム１０においては、排気筒２１内の排ガスＧから２段階に排熱を回収することにより、１段階に排熱を回収する場合に比べて、より効果的に排熱の回収を行うことができる。そのため、排ガスＧの排熱をより一層効果的に回収することができる。
本例においても、その他の構成は実施例１と同様であり、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３２】
１  吸収式冷温水機
１０  排熱回収システム
２  高温再生器
２１  排気筒
３  排温水熱交換器
４  低温再生器
５１  排温水用凝縮器
５２  凝縮器
６  蒸発器
７  吸収器
８  ガスエンジン
８１  熱媒体配管
８２  排ガス・熱媒体熱交換器
８３  排ガス・吸収溶液熱交換器
Ａ  排熱回収媒体
Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２  吸収溶液
Ｃ１  冷媒蒸気
Ｃ２  冷媒液
Ｇ  排ガス
【図１】
2015055395.tif 000003
【図２】
2015055395.tif 000004