(57)【要約】【課題】昼夜の吸収凍機又は吸収ヒートポンプの負荷を平準化し冷凍機の使用効率を最適にすると共に冷凍機容量を低減し、また、小容量で大きなエネルギーを貯蔵することが出来る吸収式蓄エネルギー冷凍システムを提供することを目的とする。【解決手段】吸収溶液により水蒸気の吸収を行い系の圧力を減圧する吸収器と、水の蒸発により外部からの熱媒体を冷却する蒸発器と、該吸収器で希釈された吸収溶液を加熱し水蒸気を蒸発させ濃縮化溶液を生成する再生器と、水蒸気を外部からの冷却水により凝縮する凝縮器と、該濃縮化溶液を貯蔵する貯蔵槽とからなる吸収式蓄エネルギー冷凍システム。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸収溶液により水蒸気の吸収を行い系の圧力を減圧する吸収器と、水の蒸発により外部からの熱媒体を冷却する蒸発器と、該吸収器で希釈された吸収溶液を加熱し水蒸気を蒸発させ濃縮化溶液を生成する再生器と、水蒸気を外部からの冷却水により凝縮する凝縮器と、該濃縮化溶液を貯蔵する貯蔵槽とからなることを特徴とする吸収式蓄エネルギー冷凍システム。
【請求項２】
貯蔵槽が吸収器と再生器とに接続されていることを特徴とする請求項１記載の吸収式蓄エネルギー冷凍システム。
【請求項３】
再生器が複数存在し、再生器と吸収器の間、又は、２つの再生器の間に貯蔵槽が設けられたことを特徴とする請求項１記載の吸収式蓄エネルギー冷凍システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は吸収式蓄エネルギー冷凍システムに関し、詳しくは吸収冷凍機や吸収ヒートポンプを使用した冷凍空調においてエネルギーを貯蔵する吸収式蓄エネルギー冷凍システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷凍空調分野においてエネルギーを貯蔵する技術としては、水蓄熱や氷蓄熱が普及している。このうち水蓄熱は水の顕熱を、氷蓄熱は氷の融解潜熱を利用するものである。水の顕熱を利用した場合、顕熱は４．２ｋＪ／ｋｇＫであり、１０Ｋの温度差をとった場合でも４２ｋＪ／ｋｇしかない。氷の融解潜熱を利用した場合、融解潜熱は３３５ｋＪ／ｋｇであるが氷充填率は通常９０％程度以下にするため実際には３３ｋＪ／ｋｇに満たない。また、いずれの場合にも巨大な水蓄熱用又は氷蓄熱用の貯蔵槽が必要である。
一方、吸収冷凍に基づく冷凍サイクルの１種である吸収冷凍機又は吸収ヒートポンプでは、通常水を冷媒として作動させるため０℃以下を得ることが出来ず、蓄熱などを行う際には新たな冷凍機を用意して氷蓄熱などを行うことで昼の補助冷房に利用している（例えば、特許文献１参照）。また、蓄熱を行わない吸収冷凍機又は吸収ヒートポンプにおいては夏季昼間の最も過酷な条件で設計・設置させる必要があり通常期では過大スペックとなっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１４６３４９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の従来の問題点を解決し、新たな冷凍機を必要とする氷蓄熱などを行わずに、昼夜の吸収冷凍機又は吸収ヒートポンプの負荷を平準化し、使用効率を高めた吸収式蓄エネルギー冷凍システムを提供することを目的とする。さらに、小容量で大きなエネルギーを貯蔵することが出来る吸収式蓄エネルギー冷凍システムを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の課題を解決するため鋭意検討の結果、吸収冷凍機又は吸収ヒートポンプの吸収溶液を濃縮化することにより、多大に水を吸収でき、水の蒸発潜熱を蓄えたことと同様な効果があること、また、濃縮化された吸収溶液を別に貯蔵することにより、濃縮する時間と容易に時間差を持って、冷凍空調を行うことができることを見出し、この知見に基づき本発明をなすにいたった。
【０００６】
すなわち、本発明は
（１）吸収溶液により水蒸気の吸収を行い系の圧力を減圧する吸収器と、水の蒸発により外部からの熱媒体を冷却する蒸発器と、該吸収器で希釈された吸収溶液を加熱し水蒸気を蒸発させ濃縮化溶液を生成する再生器と、水蒸気を外部からの冷却水により凝縮する凝縮器と、該濃縮化溶液を貯蔵する貯蔵槽とからなることを特徴とする吸収式蓄エネルギー冷凍システム、
（２）貯蔵槽が吸収器と再生器とに接続されていることを特徴とする（１）項記載の吸収式蓄エネルギー冷凍システム、及び、
（３）再生器が複数存在し、再生器と吸収器の間、又は、２つの再生器の間に貯蔵槽が設けられたことを特徴とする（１）項記載の吸収式蓄エネルギー冷凍システム
を提供するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の吸収式蓄エネルギー冷凍システムは、吸収溶液の濃縮化溶液を貯蔵槽に貯蔵することでエネルギーの貯蔵を行うものである。このため、氷蓄熱用の貯蔵槽を用いなくとも氷蓄熱以上の効率で蓄エネルギーを得ることが出来るものである。この吸収溶液は吸収剤の水溶液で、吸収器において水蒸気の吸収を行うものである。吸収溶液の濃縮化溶液は、吸湿性が高く、多くの水を吸収することが出来る。吸収剤としては、例えば臭化リチウム（ＬｉＢｒ）が挙げられる。
濃縮化溶液の濃度は特に限定されるものではないが、好ましくは５７ｗｔ％以上、より好ましくは６０ｗｔ％以上、最も好ましくは６３ｗｔ％である。
【０００８】
表１は臭化リチウム水溶液の蓄エネルギーと氷蓄熱の蓄熱量を比較したものである。臭化リチウム水溶液の濃度を基準とし、１ｋｇの濃縮化溶液が５８ｗｔ％ＬｉＢｒの希釈化溶液まで水を吸収した場合を記載した。臭化リチウム水溶液は高濃度になるほど高密度になるので体積あたりの潜熱も併せて記載した。これは、蓄エネルギーのスペースを考慮したためである。氷蓄熱は氷充填率（ＩＰＦ）が０．９の場合と０．５の場合を想定し、いすれも潜熱および５℃までの顕熱を考慮した。
【０００９】
【表１】
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【００１０】
上記表１で、＊１は濃縮化溶液の臭化リチウム濃度（単位：質量％）、＊２は濃縮化溶液１ｋｇに含まれる水の量（単位：ｋｇ）、＊３は濃縮化溶液が水を吸収したあとの希釈化溶液の臭化リチウム濃度（単位：質量％）、＊４は濃縮化溶液１ｋｇが希釈化溶液になるまでに吸収した水の量（単位：ｋｇ）、＊５は濃縮化溶液１ｋｇ当り吸収した水の蒸発潜熱（単位：ｋＪ／ｋｇ）、＊６は濃縮化溶液１Ｌ当り吸収した水の蒸発潜熱（単位：ｋＪ／Ｌ）、＊７は氷充填率（ＩＰＦ）が０．９の氷蓄熱（単位：ｋＪ／ｋｇ）、＊８は氷充填率（ＩＰＦ）が０．５の氷蓄熱（単位：ｋＪ／ｋｇ）である。
【００１１】
表１よりわかる通り臭化リチウム水溶液を６６ｗｔ％以上に濃縮するとＩＰＦ＝０．９の氷蓄熱を上回る潜熱を蓄えることが出来る。この場合の潜熱とは臭化リチウム水溶液が吸収できる水の蒸発潜熱のことである。また、６３ｗｔ％以上の濃度でＩＰＦ＝０．５の場合を上回り単位体積あたりの潜熱を考慮した場合ＩＰＦ＝０．９をしのぐ効果がある。
【００１２】
図１は本発明の一実施態様を示す概念図である。
従来の吸収冷凍機又は吸収ヒートポンプに構成されている吸収器１、蒸発器２、再生器３、凝集器４に加え、本実施態様では、再生器３と吸収器１の間に濃縮化溶液の貯蔵を行う貯蔵槽５を設けてある。貯蔵槽５は再生器３及び吸収器１と配管により接続されている。
【００１３】
吸収器１は、吸収溶液６により水蒸気７の吸収を行い系の圧力を減圧するものである。
また、水蒸気７を吸収した吸収器１中の吸収溶液６は希釈され水を吸収する能力が低下する。この希釈された吸収溶液はポンプ１０を用いて配管１１を通り再生器３に送られる。
また、吸収器１には吸収溶液６中を通る配管２３、及び、吸収溶液６上の配管２４が配置されている。配管２３と配管２４は接続し、配管内を冷却水が通ることにより、吸収溶液６の温度が低下し、水蒸気７の吸収が促進される。
【００１４】
蒸発器２は水８の蒸発により外部からの熱媒体を冷却するものである。吸収器１と蒸発器２は気相で接続されているため、吸収器１で水蒸気７が吸収されると、系の圧力が低下し蒸発器２の水８が蒸発する。蒸発器２内に設置した配管９内を矢印方向に外部からの熱媒体を流すことで、水８の蒸発により気化熱が配管９内から奪われ、外部からの熱媒体が冷却される。外部からの熱媒体としては、水またはブラインを用いることができる。ここで冷却された冷水または冷ブレインと空気との熱交換を行うことで冷房運転が可能である。
水８はポンプ２５により、配管２６を通じて蒸発器上部から滴下される。滴下された水の一部は、配管９上で蒸発する。
【００１５】
再生器３は吸収器の希釈された吸収溶液１２を外部からの熱源１３により加熱することで水蒸気７を蒸発させ、濃縮化溶液を生成するものである。
【００１６】
凝縮器４は水蒸気を外部からの冷却水により凝縮させるものである。再生器３と凝縮器４は気相で接続されているため、水蒸気７が再生器３から移動し、凝集器４内に設置された配管１４内を流れる冷却水で冷却され凝集し、水１５となる。生成した水１５は絞り弁１６を通り配管内を矢印方向に蒸発器２に送られる。
【００１７】
貯蔵槽５は、濃縮化溶液を貯蔵するものである。詳しくは、再生器３で水蒸気７が蒸発した後の吸収溶液１２は濃縮化溶液となる。生成した濃縮化溶液は配管１７を矢印方向に、バルブ１８を介して配管１９を通り、いったん貯蔵槽５に溜められる。貯蔵槽５に溜められた溶液は配管２０を矢印方向に通り、バルブ２１を介して吸収器１に送られる。再生器３では温度が高く、吸収器１では温度が低い方が性能を高く出来るため通常吸収器１と再生器３の間には熱交換器２２を配する。
【００１８】
貯蔵槽５は再生器３で生成した濃縮化溶液を一次保持し時間差を持って吸収器１に送ることで効果を発揮する。すなわち、夜間などの期間に濃縮化溶液を貯蔵しておき、昼間などの需要の多い期間に貯蔵しておいた濃縮化溶液を吸収器１に送りこむことで、吸収器１での吸収効果を高める。流量調節弁を用いて再生器３から吸収器１への溶液の移動と貯蔵槽５から吸収器１への溶液を調節するこにより吸収器１での水の吸収量の調節を行い、また、再生器３での熱源の負荷を小さくすることができる。
【００１９】
上記実施態様では、再生器が一つで、貯蔵槽が再生器と吸収器の間に設けられたものであったが、再生器は複数存在することができる。再生器が複数存在する場合、貯蔵槽は、再生器と吸収器の間、又は、２つの再生器の間に設けることができる。再生器が複数存在することで、より効率的な冷凍空調が可能となる。
【００２０】
また、本発明では、冷房需要の少ない夜間などの期間に吸収溶液を濃縮し、濃縮化溶液を貯蔵槽に貯蔵しておき、冷房需要の多い昼間などの期間に吸収冷凍機や吸収ヒートポンプの吸収器に濃縮化溶液を送りこむことにより水を吸収し、蒸発器において水の蒸発により熱を奪い冷房に使用することが出来る。
また、本発明において用いられる貯蔵槽は、溶液の濃縮を進めることで、氷蓄熱における巨大な貯蔵槽に比べ、少容量なものとすることができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、昼間の冷房需要ピーク時に吸収冷凍機又は吸収ヒートポンプの負荷を小さくすることが出来る。さらに、吸収冷凍機又は吸収ヒートポンプを低容量化することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様を示す概念図である。
【符号の説明】
１  吸収器
２  蒸発器
３  再生器
４  凝集器
５  貯蔵槽
６  吸収溶液
７  水蒸気
８  水
９  配管
１０  ポンプ
１１  配管
１２  吸収溶液
１３  熱源
１４  配管
１５  水
１６  絞り弁
１７  配管
１８  バルブ
１９  配管
２０  配管
２１  バルブ
２２  熱交換器
２３  配管
２４  配管
２５  ポンプ
２６  配管
【図１】
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