(57)【要約】【課題】加熱媒体の出入り口温度差が大きい場合に、その排熱を有効に使って、効率良く冷熱を製造できる吸収冷凍機及びそのような吸収冷凍機を備える吸収冷凍システムを提供する。【解決手段】吸収液を加熱媒体３１ｗで加熱して濃縮する第１の発生器Ｇ１と；第１の発生器Ｇ１で発生した冷媒蒸気を第１の冷却媒体１６ｗで冷却し凝縮する第１の凝縮器Ｃ１と；第１の発生器Ｇ１で濃縮された吸収液を加熱媒体３１ｗで加熱してさらに濃縮する第２の発生器Ｇ２と；第２の発生器Ｇ２で発生した冷媒蒸気を第１の冷却媒体１６ｗで冷却し凝縮する第２の凝縮器Ｃ２とを備え；加熱媒体３１ｗを、第２の発生器Ｇ２と第１の発生器Ｇ１に、この順に直列に流し、第１の冷却媒体１６ｗを、第１の凝縮器Ｃ１と第２の凝縮器Ｃ２に、この順に直列に流すように構成された吸収冷凍機。【選択図】  図１
2004190886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸収液を加熱媒体で加熱して濃縮する第１の発生器と；
前記第１の発生器で発生した冷媒蒸気を第１の冷却媒体で冷却し凝縮する第１の凝縮器と；
前記第１の発生器で濃縮された吸収液を前記加熱媒体で加熱してさらに濃縮する第２の発生器と；
前記第２の発生器で発生した冷媒蒸気を前記第１の冷却媒体で冷却し凝縮する第２の凝縮器とを備え；
前記加熱媒体を、前記第２の発生器と前記第１の発生器に、この順に直列に流し、前記第１の冷却媒体を、前記第１の凝縮器と前記第２の凝縮器に、この順に直列に流すように構成された；
吸収冷凍機。
【請求項２】
前記第１の凝縮器で凝縮された冷媒と前記第２の凝縮器で凝縮された冷媒とを受け入れて、該冷媒を蒸発させて冷熱媒体を冷却する第１の蒸発器と；
前記第１の凝縮器で凝縮された冷媒と前記第２の凝縮器で凝縮された冷媒とを受け入れて、該冷媒を蒸発させて前記冷熱媒体を冷却する第２の蒸発器と；
前記第２の発生器で濃縮された吸収液を受け入れて、該吸収液を第２の冷却媒体で冷却しながら該吸収液で前記第１の蒸発器で蒸発した冷媒を吸収する第１の吸収器と；
前記第１の吸収器で冷媒を吸収した吸収液を受け入れて、該吸収液を前記第２の冷却媒体で冷却しながら該吸収液で前記第２の蒸発器で蒸発した冷媒を吸収する第２の吸収器とを備え；
前記冷熱媒体を、前記第２の蒸発器と前記第１の蒸発器に、この順に直列に流すように構成された；
請求項１に記載の吸収冷凍機。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の吸収冷凍機と；
前記加熱媒体を供給する加熱源とを備える；
吸収冷凍システム。
【請求項４】
前記加熱源は、燃料電池である、請求項３に記載の吸収冷凍システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸収冷凍機及び吸収冷凍機を備える冷凍システムに関し、特に温度差の大きい排熱を有効に使って、効率良く冷熱を製造できる吸収冷凍機及びそのような冷凍機を備える冷凍システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、コージェネレーションシステムで発電に伴って出される排ガスや排温水によって運転する吸収冷凍機があった。ガスエンジンやガスタービンから出される排ガスは、その温度が２００〜３００℃と比較的高温であるため、この排ガスで１５０℃程度の蒸気を発生させたり、あるいは排ガスを直接投入するなどして、２重効用の吸収冷凍機を運転することが一般に知られている。また、ガスエンジン／ガソリンエンジン／ディーゼルエンジン等のジャケット温水や、太陽熱集熱器で得られる温水は、その温度が８０〜９０℃であり、単効用の吸収冷凍機や、ジェネリンク、二重効用吸収冷凍機などの熱源として利用する装置が一般に知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０８−５４１５６号公報（図１、図２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上のような従来の装置では、出入り口の温度差が大きい排熱を利用することが困難であり、一方エンジンや燃料電池からの排温水は、それ自身がエンジンや燃料電池の冷却水であるため、低い温度まで冷却して戻す必要がある。また排温水の搬送動力を低減するためにも、循環する熱媒（加熱用流体）の出入り口温度差を大きくしたいという要請があるが、従来の装置ではこれに対応しきれていなかった。
【０００５】
そこで本発明は、加熱媒体の出入り口温度差が大きい場合に、その排熱を有効に使って、効率良く冷熱を製造できる吸収冷凍機及びそのような吸収冷凍機を備える吸収冷凍システムを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明による吸収冷凍機は、例えば図１に示されるように、吸収液を加熱媒体３１ｗで加熱して濃縮する第１の発生器Ｇ１と；第１の発生器Ｇ１で発生した冷媒蒸気を第１の冷却媒体１６ｗで冷却し凝縮する第１の凝縮器Ｃ１と；第１の発生器Ｇ１で濃縮された吸収液を加熱媒体３１ｗで加熱してさらに濃縮する第２の発生器Ｇ２と；第２の発生器Ｇ２で発生した冷媒蒸気を第１の冷却媒体１６ｗで冷却し凝縮する第２の凝縮器Ｃ２とを備え；加熱媒体３１ｗを、第２の発生器Ｇ２と第１の発生器Ｇ１に、この順に直列に流し、第１の冷却媒体１６ｗを、第１の凝縮器Ｃ１と第２の凝縮器Ｃ２に、この順に直列に流すように構成される。
【０００７】
典型的には、第１の凝縮器Ｃ１で凝縮された冷媒と第２の凝縮器Ｃ２で凝縮された冷媒とを受け入れて、該冷媒を蒸発させて冷熱媒体４１ｗを冷却する蒸発器Ｅと、第２の発生器Ｇ２で濃縮された吸収液を受け入れて、蒸発器Ｅで蒸発した冷媒を吸収する吸収器Ａとを備える。また吸収器Ａから第１の発生器Ｇ１に送られる吸収液と第２の発生器Ｇ２から吸収器Ａに戻る吸収液との間で熱交換させる熱交換器１０を備える。発生器と凝縮器は、第１と第２に限らず、第３以上を備えてもよい。
【０００８】
このように構成すると、加熱媒体を、第２の発生器と第１の発生器に、この順に直列に流し、第１の冷却媒体を、第１の凝縮器と第２の凝縮器に、この順に直列に流すように構成するので、加熱媒体の出入り口温度差が大きい場合に、その排熱を有効に使うことができる。
【０００９】
また請求項２に記載のように、また例えば図３に示すように、請求項１に記載の吸収冷凍機では、第１の凝縮器Ｃ１で凝縮された冷媒と第２の凝縮器Ｃ２で凝縮された冷媒とを受け入れて、該冷媒を蒸発させて冷熱媒体４１ｗを冷却する第１の蒸発器Ｅ１と；第１の凝縮器Ｃ１で凝縮された冷媒と第２の凝縮器Ｃ２で凝縮された冷媒とを受け入れて、該冷媒を蒸発させて冷熱媒体を冷却する第２の蒸発器Ｅ２と；第２の発生器Ｇ２で濃縮された吸収液を受け入れて、該吸収液を第２の冷却媒体１５ｗで冷却しながら該吸収液で第１の蒸発器Ｅ１で蒸発した冷媒を吸収する第１の吸収器Ａ１と；第１の吸収器Ａ１で冷媒を吸収した吸収液を受け入れて、該吸収液を第２の冷却媒体１５ｗで冷却しながら該吸収液で第２の蒸発器Ｅ２で蒸発した冷媒を吸収する第２の吸収器Ａ２とを備え；冷熱媒体４１ｗを、第２の蒸発器Ｅ２と第１の蒸発器Ｅ１に、この順に直列に流すように構成してもよい。
【００１０】
典型的には、第２の冷却媒体１５ｗを、第１の吸収器Ａ１と第２の吸収器Ａ２に、この順に直列に流す。また典型的には、第２の吸収器Ａ２から第１の発生器Ｇ１に送られる吸収液と第２の発生器Ｇ２から第１の吸収器Ａ１に戻る吸収液との間で熱交換させる熱交換器１０を備える。ここで、吸収器と蒸発器は、第１と第２に限らず、第３以上を備えてもよい。
また第１の冷却媒体と第２の冷却媒体は、同じ系統から供給してもよい。典型的には、例えば同じ冷却塔から供給される冷却水とする。
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項３に係る発明による吸収冷凍システムは、例えば図１、図２に示すように、請求項１又は請求項２に記載の吸収冷凍機１０１ａ、１０２ａと；加熱媒体３１ｗを供給する加熱源３とを備える。
【００１２】
また請求項４に記載のように、請求項３に記載の吸収冷凍システムでは、前記加熱源は、燃料電池としてもよい。
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号あるいは類似符号を付し、重複した説明は省略する。
【００１３】
図１のフロー図を参照して、本発明の第１の実施の形態である吸収冷凍機とそれを備える吸収冷凍システムを説明する。本吸収冷凍機１０１ａと加熱源としての外部熱源装置、具体的には燃料電池３とを含んで、本発明の実施の形態である吸収冷凍システム１０１が構成される。吸収冷凍機１０１ａの作業媒体としては、吸収剤と冷媒の組合せが用いられる。本実施の形態では、各種吸収冷凍機で現在最も広く用いられている、臭化リチウムを吸収剤として使用し、本発明の冷媒として水を使用する。しかしながらこれに限らず、例えば水を吸収剤として、アンモニアを冷媒として使用してもよい。
【００１４】
本実施の形態で使用する吸収冷凍機１０１ａは、単効用吸収冷凍機に準ずる吸収冷凍機である。再生器を複数備えるものの、第１の再生器で蒸発した冷媒蒸気を第２再生器の加熱媒体として用いる二重効用吸収冷凍機とは区別される。吸収冷凍機１０１ａは、冷媒としての水を蒸発させて、冷熱源媒体としての冷水４１ｗを冷却する蒸発器Ｅを備える。蒸発器Ｅは伝熱部を有するが、本実施の形態では、伝熱部として冷水伝熱管４１ａを採用している。蒸発器Ｅでは、冷水伝熱管４１ａの内部を流れる冷水４１ｗを冷却する。蒸発器Ｅには、冷水４１ｗを供給する冷水配管４１が接続されている。
【００１５】
さらに吸収冷凍機１０１ａは、蒸発器Ｅで蒸発した冷媒を吸収する吸収器Ａと、吸収器Ａから送られる吸収液（吸収剤と冷媒の混合物、以下適宜「溶液」とも呼ぶ）を加熱して冷媒ガスを発生させる第１の再生器Ｇ１と、第１の再生器Ｇ１である程度まで濃縮された吸収液を受け入れて、加熱して冷媒ガスを発生させる第２の再生器Ｇ２を備える。さらに吸収冷凍機１０１ａは、第１の再生器Ｇ１で発生した冷媒ガスを凝縮して、凝縮した冷媒液を蒸発器Ｅに送る第１の凝縮器Ｃ１と、第２の再生器Ｇ２で発生した冷媒ガスを凝縮して、凝縮した冷媒液を蒸発器Ｅに送る第２の凝縮器Ｃ２とを備える。
【００１６】
第１の再生器Ｇ１と第１の凝縮器Ｃ１とは第１の缶胴に収納され、第２の再生器Ｇ２と第２の凝縮器Ｃ２とは、第１の缶胴とは別の第２の缶胴に収納されている。第１の缶胴と第２の缶胴とは、別体に構成されるか、仕切壁により隔離されている。したがって、両缶胴内の圧力は互いに異ならせることができる。
【００１７】
吸収器Ａは伝熱部として冷却水伝熱管１５ａを有し、この内部を流れる第２の冷却媒体としての冷却流体、具体的には冷却水１５ｗで、冷却水伝熱管１５ａの外部に散布される溶液を冷却する。
再生器Ｇ１、Ｇ２は伝熱部としてそれぞれ温水伝熱管３１ａ、３１ｂを有し、この内部を流れる外部熱源媒体としての加熱用流体、具体的には温水で、それぞれ温水伝熱管３１ａ、３１ｂの外部に溜まっている、又は温水伝熱管３１ａ、３１ｂ上に散布されている溶液を加熱する。
凝縮器Ｃ１、Ｃ２は伝熱部としてそれぞれ冷却水伝熱管１６ａ、１６ｂを有し、この内部を流れる第１の冷却媒体としての冷却流体、具体的には冷却水１６ｗで、冷却水伝熱管１６ａ、１６ｂの外部に存在する冷媒ガスから熱を奪い凝縮させる。
以下、冷水伝熱管４１ａ、冷却水伝熱管１５ａ、１６ａ、１６ｂ、温水伝熱管３１ａ、３１ｂは、紛らわしくない限り、適宜単に伝熱管４１ａ、伝熱管１５ａ、１６ａ、１６ｂ、伝熱管３１ａ、３１ｂという。
【００１８】
吸収器Ａには、冷却水１５ｗを供給する冷却水配管１５が接続されており、第１、第２の再生器Ｇ１、Ｇ２には、温水３１ｗを供給する温水配管３１が接続されており、  第１、第２の凝縮機Ｃ１、Ｃ２には、冷却水１６ｗを供給する冷却水配管１６が、それぞれ接続されている。
また、第１の再生器Ｇ１と第２の再生器Ｇ２とは、第１の再生器Ｇ１である程度再生された吸収液である中間濃度の吸収液を第２の再生器Ｇ２に戻す中間濃度溶液配管１３ａで接続され、第２の再生器Ｇ２と吸収器Ａは、第２の再生器Ｇ２で再生された溶液を吸収器Ａに戻す濃溶液配管１３ｂで接続されている。また吸収器Ａと第１の再生器Ｇ１とは、吸収器Ａで冷媒を吸収して希溶液となった溶液を第１の再生器Ｇ１に送る希溶液配管１４で接続されている。濃溶液配管１３ｂと希溶液配管１４には、溶液熱交換器１０が挿入配置されており、第２の再生器Ｇ２から吸収器Ａに戻される濃溶液と吸収器Ａから第１の再生器Ｇ１に送られる希溶液との間で熱交換を行うように構成されている。
【００１９】
また第１の再生器Ｇ１は第２の再生器Ｇ２よりも高所に、第２の再生器Ｇ２は吸収器Ａよりも高所に配置されており、また両再生器Ｇ１、Ｇ２の作動圧力は吸収器Ａのそれよりも高い。したがって、希溶液配管１４には溶液ポンプ１１が挿入配置されており、希溶液配管１４を通して吸収器Ａから第１の再生器Ｇ１に溶液を送ることを可能としている。中間濃度溶液配管１３ａ、濃溶液配管１３を通して行われる、第１、第２の再生器Ｇ１、Ｇ２から吸収器Ａへの中間濃度溶液と濃溶液の移送は重力及び各機器間の圧力差により行われる。
【００２０】
吸収冷凍機１０１ａは、さらに第１の凝縮器Ｃ１で凝縮した冷媒液を蒸発器Ｅに戻す冷媒配管１２ａと、第２の凝縮器Ｃ２で凝縮した冷媒液を蒸発器Ｅに戻す冷媒配管１２ｂとを備える。本図では、冷媒配管１２ａ、１２ｂは冷媒配管１２に合流した上で蒸発器Ｅに戻す場合が示されているが、冷媒配管１２ａ、１２ｂを別々に蒸発器Ｅに接続して、冷媒液を別々に戻してもよい。
【００２１】
吸収冷凍機１０１ａの外部には、冷水負荷としての室内空調機４があり、室内空調機４と蒸発器Ｅとは、冷水配管４１で接続されている。このような構成により、冷水配管４１を流れる冷水４１ｗは、室内空調機４と吸収圧縮冷凍装置１０１との間を循環するように構成されている。
【００２２】
吸収冷凍機１０１ａの外部には、外部熱源装置としての燃料電池３があり、燃料電池３と第２の再生器Ｇ２、第１の再生器Ｇ１とは、温水配管３１で接続されている。第１の再生器Ｇ２の伝熱管３１ｂと第１の再生器Ｇ１の伝熱管３１ａとは、温水配管３１により、温水の流れの上流側からこの順番で直列に連結されている。したがって、温水配管３１を流れる温水３１ｗは、燃料電池３、第２の再生器Ｇ２の温水伝熱管３１ｂ、第１の再生器Ｇ１の温水伝熱管３１ａの順番で流れ、燃料電池３に戻る。このようにして、温水３１ｗは燃料電池３と吸収冷凍機１０１ａの間を循環するように構成されている。
【００２３】
引き続き図１を参照して、第１の実施の形態中の吸収冷凍機１０１ａのサイクル（２段再生サイクル）について説明する。蒸発器Ｅで冷水伝熱管４１ａを流れる冷水４１ｗから熱を奪い蒸発した冷媒蒸気は、吸収器Ａにて冷却水伝熱管１５ａを流れる冷却水１５ｗで冷却されている溶液に吸収される。吸収器Ａ中の溶液は、不図示のポンプにより冷水伝熱管１５ａ上に散布される。散布された溶液は吸収器Ａの底部に溜まり、再び前記ポンプにより吸い込まれ散布される。
【００２４】
冷媒を吸収して吸収剤の濃度が低下した希溶液は、溶液ポンプ１１によって溶液熱交換器１０に送られ、そこで第２の再生器Ｇ２から戻る高温の濃溶液と熱交換し、昇温して第１の再生器Ｇ１に入る。第１再生器Ｇ１では温水伝熱管３１ａを流れる温水３１ｗによって溶液が加熱され、冷媒蒸気を放出して濃縮され、中濃度の溶液になる。この中濃度の溶液は第２の再生器Ｇ２に入り、温水伝熱管３１ｂを流れる温水３１ｗによって加熱され、冷媒蒸気を放出して濃縮されて濃溶液となる。この濃溶液は溶液熱交換器１０にて熱回収され温度が低下して吸収器Ａに戻る。一方、第１の発生器Ｇ１で発生した冷媒蒸気は、第１の凝縮器Ｃ１で冷却水伝熱管１６ａを流れる冷却水１６ｗにより冷却され凝縮する。同様に、第２の発生器Ｇ２で発生した冷媒蒸気は、第２の凝縮器Ｃ２で冷却水伝熱管１６ｂを流れる冷却水１６により冷却され凝縮する。これら凝縮した冷媒液は合流して蒸発器Ｅに戻り、サイクルを一巡する。
【００２５】
冷却水１６ｗは、第１の凝縮器Ｃ１から第２の凝縮器Ｃ２の順に通水する。まず第１の凝縮器Ｃ１に入った冷却水は、冷却水伝熱管１６ａで、第１の再生器Ｇ１で発生した冷媒蒸気から凝縮熱を奪って温度が上昇する。続いて第２の凝縮器Ｃ２に入った冷却水１６ｗは、冷却水伝熱管１６ｂで、第２の再生器Ｇ２で発生した冷媒蒸気から凝縮熱を奪ってさらに温度が上昇して出て行く。このため、第２の凝縮器Ｃ２より第１の凝縮器Ｃ１のほうが冷却水の温度が低いので、冷媒蒸気の凝縮温度が低くなる。すなわち凝縮圧力が小さくなる。第１の再生器Ｇ１と第１の凝縮器Ｃ１、および第２の再生器Ｇ２と第２の凝縮器Ｃ２はそれぞれ連通しており圧力が等しいので、第２の再生器Ｇ２と第２の凝縮器Ｃ２の缶胴より、第１の再生器Ｇ１と第１の凝縮器Ｃ１の缶胴のほうが、内圧が小さくなる。
【００２６】
排温水源である燃料電池３から送られてきた温水３１ｗは、前述のように、第２の再生器Ｇ２から第１の再生器Ｇ１の順に通水する。まず第２の再生器Ｇ２に入った温水３１ｗは温水伝熱管３１ｂで溶液を加熱し、自身は熱を失い温度が低下する。続いて第１の再生器Ｇ１に入った温水３１ｗは温水伝熱管３１ａで溶液を加熱し、さらに温度が低下して燃料電池３に戻る。
【００２７】
上述のように、第１の再生器Ｇ１と第１の凝縮器Ｃ１の缶胴は、通常の単効用サイクルの再生器／凝縮器缶胴に比べて内圧が低いので、第１の再生器Ｇ１の溶液の沸点が通常の単効用吸収冷凍機の場合よりも低くなる。すなわち再生器を加熱する熱源の温度が低くても良いため、温水の再生器出口温度が低くできる。したがって、燃料電池３のように、通常の単効用吸収冷凍機では使用し難い比較的温度の低い温水しか供給できない排温水源との組み合わせに適している。
【００２８】
図２のデューリング線図を参照して、第１の実施の形態の吸収冷凍機１０１ａの作用を説明する。各線図の横軸は溶液の温度、縦軸は冷媒の飽和温度を表している。以下の温度は具体的な比較例（ａ）と実施例（ｂ）として、温水の入り／戻り温度が７５／６５℃、冷却水の入り／戻り温度が３０／３５℃の場合のものを示す。例示する具体的な温度は（カッコ）内に示す。
【００２９】
（ａ）は比較例としての単効用サイクルを線図で表したもので、再生器の圧力は冷媒の凝縮温度Ｔｃ（３６℃）によって決められる。また、再生器の濃溶液温度Ｔｇは、熱源の温水の再生器出口温度（６５℃）から熱交換器での温度差（１℃）を差し引いたものになる（６５−１＝６４℃）。一方、吸収器の希溶液温度Ｔａ（３６℃）によって冷媒の蒸発圧力すなわち蒸発温度Ｔｅ（１５．５℃）が決められる。蒸発器でつくられる冷水の温度は、冷媒の蒸発温度に熱交換器での温度差（１℃）を加えたものになる（１５．５＋１＝１６．５℃）。
【００３０】
（ｂ）は図１の吸収冷凍機１０１ａのサイクルを線図に表したもので、第１の再生器Ｇ１の圧力は第１の凝縮器Ｃ１の凝縮温度Ｔｃ１（３３．５℃）によって、また、第２の再生器Ｇ２の圧力は第２の凝縮器Ｃ２の凝縮温度Ｔｃ２（３６℃）によって、それぞれ決められる。
【００３１】
第１、第２の再生器Ｇ１、Ｇ２の溶液温度Ｔｇ１、Ｔｇ２は、各々の再生器の温水出口温度（６５℃、７０℃）から、熱交換器での温度差（１℃）を差し引いたものになるため、それぞれＴｇ１（６４℃）、Ｔｇ２（６９℃）となり、（ａ）に示す単効用サイクルに比べて濃溶液と希溶液の濃度幅が大きくなる。これにより吸収器の希溶液温度Ｔａ（３６℃）に対して冷媒蒸発温度はＴｅ（１０．５℃）となり、蒸発器でつくられる冷水の温度は、Ｔｅに熱交換器での温度差（１℃）を加えたものになる（１０．５＋１＝１１．５℃）。すなわち（ａ）の単効用サイクルに比べて冷水温度を低くすることができる（１６．５−１１．５＝５℃）。
【００３２】
次に図３のフロー図及び図４のデューリング線図を参照して、本発明の第２の実施の形態の吸収冷凍機１０２ａ及び吸収冷凍システム１０２を説明する。
【００３３】
第２の実施の形態の吸収冷凍機１０２ａは、第１の実施の形態の吸収冷凍機１０１ａとは次の点で相違する。すなわち、第１の実施の形態が蒸発器Ｅと吸収器Ａを備えていたのに対して、第２の実施の形態は、互いに蒸発器同士が冷媒液の流れに対して直列に、また吸収器同士が吸収液の流れに対して直列に接続された、第１の蒸発器Ｅ１と第１の吸収器Ａ１、第２の蒸発器Ｅ２と第２の吸収器Ａ２を備えている。
第１の蒸発器Ｅ１と第１の吸収器Ａ１とは第３の缶胴に収納され、第２の蒸発器Ｅ２と第２の吸収器Ａ２とは、第３の缶胴とは別の第４の缶胴に収納されている。第３の缶胴と第４の缶胴とは、別体に構成されるか、仕切壁により隔離されている。したがって、両缶胴内の圧力は異ならせることができる。
【００３４】
上述のように、第１の実施の形態の吸収冷凍機１０１ａの蒸発器Ｅと吸収器Ａが、第１の蒸発器Ｅ１と第１の吸収器Ａ１、及び第２の蒸発器Ｅ２と第２の吸収器Ａ２に置き換えられている。第１の吸収器Ａ１と第２の吸収器Ａ２とは、中間濃度溶液配管１３ｃで接続されている。第２の吸収器Ａ２には、第１の実施の形態の吸収器Ａと同様に希溶液配管１４が接続され溶液ポンプ１１で希溶液を、第２の吸収器Ａ２から第１の再生器Ｇ１に送るように構成されている。
【００３５】
また冷却水配管１５は、第１の吸収器Ａ１の伝熱管１５ａと第２の吸収器Ａ２の伝熱管１５ｂとを直列に接続しており、伝熱管１５ａから伝熱管１５ｂへと流れるように構成されている。
【００３６】
冷媒配管１２は、冷媒配管１２ｃと１２ｄとに分岐しており、冷媒配管１２ｃは第１の蒸発器Ｅ１に、冷媒配管１２ｄは第２の蒸発器Ｅ２に、それぞれ接続されている。
【００３７】
また冷水配管４１は、第２の蒸発器Ｅ２の伝熱管４１ｂと第１の蒸発器Ｅ１の伝熱管４１ａとを直列に接続しており、伝熱管４１ｂから伝熱管４１ａへと流れるように構成されている。
【００３８】
第１再生器Ｇ１、第２再生器Ｇ２、第１凝縮器Ｃ１、第２凝縮器Ｃ２、溶液熱交換器１０、溶液ポンプ１１、冷媒配管１２、中間濃度溶液配管１３ａ、濃溶液配管１３ｂ、希溶液配管１４、冷却水１６、冷却水伝熱管１６ａ、１６ｂ、温水配管３１、温水伝熱管３１ａ、３１ｂ、冷水配管４１は、第１の実施の形態と同様であるので、重複した説明は省略する。排温水源である燃料電池３、室内空調機４も同様である。
【００３９】
続けて、吸収冷凍機１０２ａのサイクルについて説明する。第１の蒸発器Ｅ１で冷水伝熱管４１ａを流れる冷水４１ｗから熱を奪い蒸発した冷媒蒸気は、第１の吸収器Ａ１において冷却水伝熱管１５ａを流れる冷却水１５で冷却されている濃溶液に吸収される。冷媒を吸収して吸収剤の濃度が低下した中濃度溶液は、中間濃度溶液配管１３ｃを通して第２の吸収器Ａ２に送られ、第２の蒸発器Ｅ２で冷水伝熱管４１ｂを流れる冷水４１ｗから熱を奪い蒸発した冷媒蒸気は、第２の吸収器Ａ２において冷却水伝熱管１５ｂを流れる冷却水１５で冷却されている中濃度溶液に吸収される。冷媒を吸収して吸収剤の濃度が低下した希溶液は、溶液ポンプ１１によって溶液熱交換器１０に送られ、そこで第２の再生器Ｇ２から戻る高温の濃溶液と熱交換し、昇温して第１の再生器Ｇ１に入る。以降は第１の実施の形態と同じであるので重複した説明は省略する。
【００４０】
２つの吸収器用の冷却水１５ｗは、第１の吸収器Ａ１から第２の吸収器Ａ２の順に通水される。まず第１の吸収器Ａ１に入った冷却水１５ｗは、冷却水伝熱管１５ａで、第１の蒸発器Ｅ１で蒸発した冷媒蒸気の吸収熱で温度が上昇する。続いて第２の吸収器Ａ２に入った冷却水１５は、冷却水伝熱管１５ｂで、第２の蒸発器Ｅ２で蒸発した冷媒蒸気の吸収熱でさらに温度が上昇して出て行く。このため、第２の吸収器Ａ２より第１の吸収器Ａ１のほうが冷却水の温度が低くかつ溶液の濃度が濃いため、冷媒蒸気を吸収する力が強くなり、冷媒の蒸発圧力が低くなる。第１の吸収器Ａ１と第１の蒸発器Ｅ１、および第２の吸収器Ａ２と第２の蒸発器Ｅ２はそれぞれ一つの缶胴内で連通しており圧力が等しいので、第２の吸収器Ａ２と第２の蒸発器Ｅ２の缶胴より、第１の吸収器Ａ１と第１の蒸発器Ｅ１の缶胴のほうが、内圧が低くなる。
【００４１】
室内空調機４から送られてきた冷水４１ｗは、第２の蒸発器Ｅ２から第１の蒸発器Ｅ１の順に通水される。まず第２の蒸発器Ｅ２に入った冷水４１は冷水伝熱管４１ｂで冷媒を蒸発させ、自身は熱を失い温度が低下する。続いて第１の蒸発器Ｅ１に入った冷水４１は冷水伝熱管４１ａで冷媒を蒸発させ、さらに温度が低下して室内空調機４に戻る。
【００４２】
上述のように、第１の吸収器Ａ１と第１の蒸発器Ｅ１の缶胴は、通常の単効用サイクルの吸収器／蒸発器缶胴に比べて内圧が低いため、第１の蒸発器Ｅ１の冷媒の蒸発温度が低くなる。すなわち蒸発器Ｅ１で冷却される冷水の出口温度が低くできる。
【００４３】
２つの凝縮器の冷却水１６ｗおよび排温水源である燃料電池３からの温水３１の流れは第１の実施の形態と同様である。
【００４４】
図４のデューリング線図を参照して、第２の実施の形態の吸収冷凍機１０２ａの作用を説明する。図２と同様に、（ａ）（ｂ）各線図の横軸は溶液の温度、縦軸は冷媒の飽和温度を表している。以下の温度は具体的な比較例（ａ）と実施例（ｂ）として、温水の入り／戻り温度が７５／６５℃、冷却水の入り／戻り温度が３０／３５℃の場合のものを示す。例示する具体的な温度は（カッコ）内に示す。
【００４５】
（ａ）は比較例としての単効用サイクルを線図で表したもので、図２（ａ）と同様である。（ｂ）は、吸収冷凍機１０２ａのサイクルを線図に表したもので、第１の吸収器Ａ１の温度Ｔａ１によって第１の蒸発器Ｅ１の冷媒蒸発圧力すなわち冷媒蒸発温度Ｔｅ１が決められる。同様に、第２の吸収器Ａ２の温度Ｔａ２によって第２の蒸発器Ｅ２の冷媒蒸発圧力すなわち冷媒蒸発温度Ｔｅ２が決められる。再生器と凝縮器については図２（ｂ）に示す第１の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【００４６】
第１の吸収器Ａ１の温度（３３．５℃）は第２の吸収器Ａ２の温度（３６℃）より低いため、第１の蒸発器Ｅ１の冷媒蒸発温度Ｔｅ１（６．５℃）は第２の蒸発器Ｅ２の冷媒蒸発温度Ｔｅ２（１０．５℃）より低くなり、蒸発器でつくられる冷水の温度はＴｅ１に熱交換器での温度差（１℃）を加えたものとなる（６．５＋１＝７．５℃）。すなわち、蒸発器でつくられる冷水の温度を、図４（ａ）の通常の単効用サイクルよりＴｅ−Ｔｅ１に相当する温度だけ低くすることができる（１６．５−７．５＝９℃）。
【００４７】
このように、冷却水の通水順序を変更することで、吸収冷凍機の特性を変えることができる。例えば、冷却水を第１の吸収器Ａ１、第２の吸収器Ａ２、第１の凝縮器Ｃ１、第２の凝縮器Ｃ２、の順に通水すると、吸収器および凝縮器の温度はＴａ１＜Ｔａ２＜Ｔｃ１＜Ｔｃ２となり、第１の吸収器Ａ１の温度が低くなるので第１の吸収器Ａ１／第１の蒸発器Ｅ１の缶胴の圧力が低くなり、第１の蒸発器Ｅ１の冷媒蒸発温度Ｔｅ１が低くなるため、冷水出口温度を低くすることができる。
【００４８】
また、冷却水を第１の凝縮器Ｃ１、第２の凝縮器Ｃ２、第１の吸収器Ａ１、第２の吸収器Ａ２、の順に通水すると、吸収器および凝縮器の温度はＴｃ１＜Ｔｃ２＜Ｔａ１＜Ｔａ２となり、第１の凝縮器Ｃ１の温度が低くなるので第１の凝縮器Ｃ１／第１再生器Ｇ１缶胴の圧力が低くなり、第１の再生器Ｇ１の濃溶液温度Ｔｇ１が低くなるため、熱源温水の第１の再生器出口温度を低くすることができる。
【００４９】
さらに、冷却水を第１の吸収器Ａ１と第２の吸収器Ａ２および第１の凝縮器Ｃ１と第２の凝縮器Ｃ２に並列に通水すると、吸収器および凝縮器の温度はＴｃ１＝Ｔａ１＜Ｔｃ２＝Ｔａ２となり、第１の吸収器Ａ１の温度が低く、かつ第１の凝縮器Ｃ１の温度が低くなるので、上記２者の特性を併せ持たせることができるため、冷水出口温度が低く、かつ熱源温水の再生器出口温度が低くすることができる。
【００５０】
以上説明した本発明の実施の形態は、以下のような特徴を有する。
吸収冷凍機１０１ａ、１０２ａの作動媒体はリチウムブロマイドと水、水とアンモニアに限らず、熱源の温度、欲しい冷熱媒体の温度、冷凍容量等に従って適切なものを選択すればよい。
加熱源としての外部熱源装置は、燃料電池に限らず、例えばガスタービンやガスエンジンなどであってもよい。排熱の形態も、温水に限らず、水蒸気、排ガス等であってもよい。
冷凍負荷は、冷房の室内機に限らず、例えば冷蔵・冷蔵庫やショーケース等であってもよい。  冷熱媒体は、冷水に限らず、例えばブラインやフロンなどの冷媒でもあってもよい。  各機器は１台に限らず複数であっても良い。
【００５１】
以上説明した本発明の実施の形態は、従来の技術との関連において、以下のような利点を有する。本発明の実施の形態によれば、吸収冷凍機の再生器および凝縮器を複数に分割し、凝縮器に供給する冷却水を直列に利用、即ちカスケード利用することによって、各々の缶胴内の圧力を変えることができるため、冷却水温が低い凝縮器に対応する再生器の溶液温度が低くなる。  熱源温水を、冷却水温が高い凝縮器に対応する再生器から、冷却水温が低い凝縮器に対応する再生器に向かって流すことによって、熱源温水をより低温まで利用できるため、入口と出口の温度差が大きい熱源温水の持つエネルギーを高温から低温まで有効に利用することが可能になる。
また同様に、吸収器および蒸発器を複数に分割し、吸収器に供給する冷却水をカスケード利用することによって、各々の缶胴内の圧力を変えることができるため、冷却水温が低い吸収器に対応する蒸発器の冷媒蒸発温度が低くなる。冷水を、冷却水温が高い吸収器に対応する蒸発器から、冷却水温が低い吸収器に対応する蒸発器に向かって流すことによって、冷水をより低温まで冷却することが可能になる。
さらにこれらを組み合わせ、冷却水の通水順序を変えることによって、冷水温度の低いサイクルや、熱源温水をより低温まで利用できるサイクルなど、様々な特性のサイクルを得ることができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、加熱媒体を、第２の発生器と第１の発生器に、この順に直列に流し、第１の冷却媒体を、第１の凝縮器と第２の凝縮器に、この順に直列に流すように構成するので、加熱媒体の出入り口温度差が大きい場合に、その排熱を有効に使うことができる吸収冷凍機を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である吸収冷凍機及びそれを含む吸収冷凍システムのフロー図である。
【図２】比較例の単効用の吸収冷凍機と、図１に示す第１の実施の形態の吸収冷凍機のデューリング線図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態である吸収冷凍機及びそれを含む吸収冷凍システムのフロー図である。
【図４】比較例の単効用の吸収冷凍機と、図３に示す第２の実施の形態の吸収冷凍機のデューリング線図である。
【符号の説明】
３  燃料電池
４  空調負荷
１０  溶液熱交換器
１１  溶液ポンプ
１２  冷媒配管
１３ａ  中間濃度溶液配管
１３ｂ  濃溶液配管
１４  希溶液配管
１５、１６  冷却水配管
１５ａ、１６ａ  冷却水伝熱管
１５ｗ、１６ｗ  冷却水
３１  温水配管
３１ｗ  温水
３１ａ、３１ｂ  温水伝熱管
４１  冷水配管
４１ａ  冷水伝熱管
４１ｗ  冷水
１０１、１０２  吸収冷凍システム
１０１ａ、１０２ａ  吸収冷凍機
Ｅ  蒸発器
Ｅ１  第１の蒸発器
Ｅ２  第２の蒸発器
Ａ  吸収器
Ａ１  第１の吸収器
Ａ２  第２の吸収器
Ｇ  再生器
Ｇ１  第１の再生器
Ｇ２  第２の再生器
Ｃ  凝縮器
Ｃ１  第１の凝縮器
Ｃ２  第２の凝縮器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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