(57)【要約】【課題】単位容積当たりの伝熱面の増大を図ることにより、小型化・コストダウンを達成する。【解決手段】作動温度の異なる３個の再生器Ｇ１〜Ｇ３を備えた三重効用吸収式冷凍装置において、中温再生器Ｇ２を、一対の板状部材の外周縁を接合して内部に冷媒通路を形成してなるプレート熱交換器１２を多数積層した積層型プレート熱交換部９を容器４内に配設して構成するとともに、該プレート熱交換器１２，１２・・の外側を溶液通路として、冷媒と溶液とが多数積層されたプレート熱交換器１２，１２・・を介して熱交換するようにしている。【選択図】　　　　図２
2004053097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝縮器（Ｃ）、蒸発器（Ｅ）、吸収器（Ａ）及び作動温度が異なる３個の再生器（Ｇ３〜Ｇ１）を溶液配管系と冷媒配管系とで作動的に接続して循環サイクルを構成し、前記高温再生器（Ｇ３）で外部熱源（Ｊ）を用いて吸収溶液を加熱沸騰せしめて冷媒蒸気を発生させ、該冷媒蒸気の凝縮熱を用いて前記中温再生器（Ｇ２）で吸収溶液を加熱沸騰せしめて冷媒蒸気を発生させ、該冷媒蒸気の凝縮熱を用いて前記低温再生器（Ｇ１）で吸収溶液を加熱沸騰せしめて冷媒蒸気を発生させるように構成した三重効用吸収式冷凍装置であって、前記中温再生器（Ｇ２）を、一対の板状部材の外周縁を接合して内部に冷媒通路を形成してなるプレート熱交換器（１２）を多数積層した積層型プレート熱交換部（９）を容器（４）内に配設して構成するとともに、該プレート熱交換器（１２），（１２）・・の外側を溶液通路としたことを特徴とする三重効用吸収式冷凍装置。
【請求項２】
前記中温再生器（Ｇ２）には、気液分離器（１８）を一体に取り付けたことを特徴とする前記請求項１記載の三重効用吸収式冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、作動温度の異なる３個の再生器を備えてなる三重効用吸収式冷凍装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、吸収式冷凍装置は、凝縮器と蒸発器と吸収器と再生器を基本構成要素とし、且つこれら各構成要素を溶液配管系と冷媒配管系とにより順次作動的に接続して構成される。
【０００３】
かかる吸収式冷凍装置においては、吸収器において生成された希溶液を再生器で加熱濃縮して濃溶液とし、さらにこれを前記吸収器に還流させる一方、前記再生器での希溶液の加熱濃縮によって生成された冷媒蒸気を凝縮器で凝縮させて液冷媒とするとともに、この液冷媒を蒸発器において蒸発させ、ここで発生した冷媒蒸気を前記吸収器において濃溶液に吸収させて希溶液を生成することで、吸収溶液と冷媒の循環サイクルが実現される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、吸収式冷凍装置では、その性能向上を図るには、溶液・冷媒循環系の熱効率を高めることが最も有効であることが知られており、これを具現化する手法として、再生器を複数（例えば、３個）設けて一つの外部熱源の熱を繰り返し再利用することが提案されている。即ち、再生器として、作動温度の異なるものを複数備え、高温で作動する高温側再生器の加熱によって生成される冷媒蒸気を、低温で作動する低温側再生器に導入し、これを該低温側再生器の加熱熱源として利用するものである。
【０００５】
上記構成の三重効用吸収式冷凍装置の構成要素である中温再生器は、従来の蒸気焚き二重効用吸収式冷凍装置における高温再生器と蒸気の凝縮熱で加熱沸騰させて冷媒蒸気を発生させるという点で同機能であるところから、当該高温再生器と同様構造のシェルアンドチューブ式熱交換器で構成することが考えられるが、このシェルアンドチューブ式熱交換器の場合、単位容積当たりの伝熱面に限界があるため、全体の大きさが大きくならざるを得ないとともに、溶液保有量も大きくなり、コストアップを招くおそれがある。
【０００６】
本願発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、単位容積当たりの伝熱面の増大を図ることにより、小型化・コストダウンを達成することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願発明では、上記課題を解決するための第１の手段として、凝縮器Ｃ、蒸発器Ｅ、吸収器Ａ及び作動温度が異なる３個の再生器Ｇ３〜Ｇ１を溶液配管系と冷媒配管系とで作動的に接続して循環サイクルを構成し、前記高温再生器Ｇ３で外部熱源Ｊを用いて吸収溶液を加熱沸騰せしめて冷媒蒸気を発生させ、該冷媒蒸気の凝縮熱を用いて前記中温再生器Ｇ２で吸収溶液を加熱沸騰せしめて冷媒蒸気を発生させ、該冷媒蒸気の凝縮熱を用いて前記低温再生器Ｇ１で吸収溶液を加熱沸騰せしめて冷媒蒸気を発生させるように構成した三重効用吸収式冷凍装置において、前記中温再生器Ｇ２を、一対の板状部材の外周縁を接合して内部に冷媒通路を形成してなるプレート熱交換器１２を多数積層した積層型プレート熱交換部９を容器４内に配設して構成するとともに、該プレート熱交換器１２，１２・・の外側を溶液通路としている。
【０００８】
上記のように構成したことにより、冷媒と溶液とが多数積層されたプレート熱交換器１２，１２・・を介して熱交換することとなるため、シェルアンドチューブ式熱交換器により構成した場合に比べて単位容積当たりの伝熱面が大幅に増大することとなる。従って、全体の大きさを小型化できる（例えば、容積：シェルアンドチューブ式熱交換器の８０〜５０％）とともに、溶液保有量も大幅に低減できる（例えば、溶液保有量：シェルアンドチューブ式熱交換器の３０〜５０％）。
【０００９】
本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第２の手段として、上記第１の手段を備えた三重効用吸収式冷凍装置において、前記中温再生器Ｇ２に、気液分離器１８を一体に取り付けることもでき、そのように構成した場合、中温再生器Ｇ２の全体の大きさをさらに小型化することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して、本願発明を好適な実施の形態について説明する。
【００１１】
この三重効用吸収式冷凍装置は、水を冷媒とし、臭化リチウムを吸収液とする吸収式冷凍装置であって、図１に示すように、各１個の凝縮器Ｃと吸収器Ａと蒸発器Ｅ、及び各三個の溶液熱交換器Ｈ３，Ｈ２，Ｈ１と再生器Ｇ３，Ｇ２，Ｇ１を、溶液配管系と冷媒配管系で作動的に接続して冷媒と吸収溶液の循環サイクルを構成している。
【００１２】
前記蒸発器Ｅは、容器１の中に、被冷却液Ｗｅを通す熱交換部７を備えて構成されている。
【００１３】
前記吸収器Ａは、容器２内に、該吸収器Ａ内で発生する吸収熱を除去するための冷却水Ｗａを通す熱交換部８を備えて構成されている。
【００１４】
前記凝縮器Ｃは、容器６内に冷却水Ｗａを通す熱交換部１１を備えて構成されている。
【００１５】
前記各再生器Ｇ３，Ｇ２，Ｇ１は、共に、冷媒を含む吸収溶液を加熱濃縮して高濃度の濃溶液とするためのものであって、これら相互間においてはその作動温度が異なっており、最も高温で作動する高温再生器Ｇ３は容器３内に外部熱源Ｊ（例えば、燃焼ガスとか蒸気）を備えて構成され、中温で作動する中温再生器Ｇ２は容器４内に溶液加熱部として作用する後述の積層型プレート熱交換器９を備えて構成され、さらに最も低温で作動する低温再生器Ｇ１は容器５内に溶液加熱部１０を備えて構成される。
【００１６】
前記各溶液熱交換器Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３は、前記各再生器Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３で生成される低温濃溶液Ｌ１、中温濃溶液Ｌ２及び高温濃溶液Ｌ３のそれぞれがもつ熱を希溶液Ｌａ側へ回収するためのものであって、一般的にはシェルアンドチューブ型熱交換器であるが、他の形式、例えばプレート型熱交換器で構成されてもよい。
【００１７】
これらの各機器は、溶液配管系及び冷媒配管系によって以下のように作動的に接続されている。
【００１８】
即ち、前記凝縮器Ｃにおいて生成される液冷媒Ｒｃは前記蒸発器Ｅ側に供給され、この蒸発器Ｅに供給された液冷媒Ｒｃは、前記熱交換部７に散布される。前記熱交換部８に流入する冷却水Ｗａは、前記熱交換部８において吸収熱を吸熱し、熱交換部１１に流入する冷却水Ｗａは、低温再生器Ｇ１から移送された冷媒蒸気Ｒ１を冷却凝縮させる。前記熱交換部７に流入する被冷却液（水）Ｗｅは、前記冷媒Ｒｅの蒸発熱によって冷却される。さらに、前記熱交換部７への散布により前記蒸発器Ｅにおいて発生する気化冷媒Ｒｅはそのまま前記吸収器Ａ側に移送される。
【００１９】
前記吸収器Ａの底部には、溶液ポンプＬＰを備えた希溶液配管２１が接続されており、該希溶液配管２１は、前記低温溶液熱交換器Ｈ１の被加熱側を通過後に、第１分岐配管２１Ａと第２分岐配管２１Ｂとの二つの経路に分岐されている。該第１分岐配管２１Ａは、高温溶液熱交換器Ｈ３の被加熱側を通って高温再生器Ｇ３に接続される一方、前記第２分岐配管２１Ｂは、中温溶液熱交換器Ｈ２の被加熱側を通って中温再生器Ｇ２に接続されている。従って、本実施の形態においては、前記吸収器Ａから流出する希溶液Ｌａの一部が、溶液熱交換器Ｈ１，Ｈ３の被加熱側を通過後に高温再生器Ｇ３に流入することとなっているのである。
【００２０】
前記高温再生器Ｇ３に接続されて該高温再生器Ｇ３から流出する高温濃溶液Ｌ３を導く高温溶液配管２７は、前記高温溶液熱交換器Ｈ３の加熱側を通って前記低温再生器Ｇ１に接続されて該低温再生器Ｇ１から流出する低温濃溶液Ｌ１を導く低温溶液配管２５に接続され、前記中温再生器Ｇ２に接続されて該中温再生器Ｇ２から流出する中温濃溶液Ｌ２を導く中温溶液配管２６は、前記中温溶液熱交換器Ｈ２の加熱側を通って前記低温再生器Ｇ１に接続されている。前記低温溶液配管２５は、前記低温溶液熱交換器Ｈ１の加熱側を通って前記吸収器Ａに接続されている。
【００２１】
前記高温再生器Ｇ３の気室側は、高温蒸気配管２４を介して前記中温再生器Ｇ２における前記積層型プレート熱交換部９の入口側に接続されている。
【００２２】
前記中温再生器Ｇ２の気室側（即ち、容器４）は、中温蒸気配管２３を介して前記低温再生器Ｇ１における前記溶液加熱部１０の入口側に接続されている。
【００２３】
前記低温再生器Ｇ１で発生した冷媒蒸気Ｒ１は低温蒸気配管２２を介して前記凝縮器Ｃへ移送される。
【００２４】
前記低温再生器Ｇ１における前記溶液加熱部１０の出口側は冷媒ドレン配管２８を介して前記凝縮器Ｃに接続されている。
【００２５】
前記中温再生器Ｇ２における前記積層型プレート熱交換部９の出口側に接続された冷媒ドレン配管２９は、前記中温蒸気配管２３に合流している。
【００２６】
前記吸収式冷凍装置は、以上のような機器配置と経路構成とを採ることで、冷媒と吸収溶液の循環サイクルを構成している。
【００２７】
続いて、この三重効用吸収式冷凍装置の作動サイクルを具体的に説明する。
【００２８】
前記吸収器Ａから溶液ポンプＬＰによって送給される希溶液Ｌａは、低温溶液熱交換器Ｈ１の被加熱側を通過した後に二つの経路に分岐され、一方は、第１分岐配管２１Ａを介して高温溶液熱交換部Ｈ３の被加熱側を通って高温再生器Ｇ３に流入し、他方は、第２分岐配管２１Ｂを介して中温溶液熱交換器Ｈ２の被加熱側を通って中温再生器Ｇ２に流入する。
【００２９】
高温再生器Ｇ３に流入した希溶液Ｌａは、外部熱源Ｊによる加熱濃縮作用を受け、高温濃溶液Ｌ３となって流出し、前記高温溶液熱交換器Ｈ３の加熱側を通る。この際、前記高温溶液熱交換器Ｈ３において、被加熱側の希溶液Ｌａと加熱側の高温濃溶液Ｌ３との間で熱交換が行われ（熱回収）、該希溶液Ｌａは予熱された状態で前記高温再生器Ｇ３に流入する。
【００３０】
前記中温再生器Ｇ２に流入した希溶液Ｌａは、前記高温再生器Ｇ３側から積層型プレート熱交換部９に流入する冷媒蒸気Ｒ３によって加熱濃縮され、中温濃溶液Ｌ２となって流出し、前記中温溶液熱交換器Ｈ２の加熱側を通って低温再生器Ｇ１に流入する。この際、前記中温溶液熱交換器Ｈ２において、被加熱側の希溶液Ｌａと加熱側の中温濃溶液Ｌ２との間で熱交換が行われ（熱回収）、該希溶液Ｌａは予熱された状態で前記中温再生器Ｇ２に送られる。
【００３１】
さらに、前記低温再生器Ｇ１に流入した中温濃溶液Ｌ２は、該低温再生器Ｇ１において前記中温再生器Ｇ２側から溶液加熱部１０に流入する冷媒蒸気Ｒ２によって加熱濃縮され、低温濃溶液Ｌ１となって流出する。
【００３２】
そして、この低温再生器Ｇ１から流出する低温濃溶液Ｌ１は、前記高温溶液配管２７を介して送られる高温濃溶液Ｌ３と合流した後、前記低温溶液熱交換器Ｈ１の加熱側を通って吸収器Ａに流入する。この際、前記低温溶液熱交換器Ｈ１において、被加熱側の希溶液Ｌａと加熱側の濃溶液（Ｌ１＋Ｌ３）との間で熱交換が行われ（熱回収）、該希溶液Ｌａは予熱された状態で前記中温溶液熱交換器Ｈ２および高温溶液熱交換器Ｈ３に送られる。
【００３３】
ところで、本実施の形態においては、前記中温再生器Ｇ２は、図２ないし図４に示すように、一対の板状部材の外周縁を溶接あるいはロウ付けにより接合して内部に冷媒通路を形成してなるプレート熱交換器１２を多数積層した積層型プレート熱交換部９を容器４内に配設して構成されており、該容器４における前記プレート熱交換器１２，１２・・の外側は溶液通路とされている。
【００３４】
前記容器４は、ドーム形状とされ、その内底部には前記積層型プレート熱交換部９が配設されている。符号１３は冷媒蒸気入口、１４は凝縮冷媒出口、１５は希溶液入口、１６は濃溶液出口、１７は冷媒蒸気出口である。
【００３５】
前記冷媒蒸気入口１３には、高温再生器Ｇ３の気室に接続された高温蒸気配管２４が接続され、前記凝縮冷媒出口１４には、冷媒ドレン配管２９が接続され、前記希溶液入口１５には、第２分岐配管２１Ｂが接続され、前記濃溶液出口１６には、中温溶液配管２６が接続され、前記冷媒蒸気出口１７には、中温蒸気配管２３が接続されている。
【００３６】
上記構成の中温再生器Ｇ２においては、冷媒蒸気入口１３から積層型プレート熱交換部９に供給された高温冷媒蒸気Ｒ３と希溶液入口１５から容器４内に供給された希溶液Ｌａとが熱交換することにより、希溶液Ｌａは加熱沸騰されて冷媒蒸気Ｒ２を発生させて中温濃溶液Ｌ２となって濃溶液出口１６から流出する一方、高温冷媒蒸気Ｒ３は冷却凝縮されて凝縮冷媒Ｒｄとなって凝縮冷媒出口１４から流出する。
【００３７】
そして、前記容器４の頂部には、気液分離器１８が一体的に取り付けられている。該気液分離器１８は、開口部１９により容器４内と連通されており、容器４内で発生した溶液ミストの混じった蒸気は、気液分離器１８内において溶液分と蒸気分（即ち、冷媒蒸気Ｒ２）とに分離され、溶液分は容器４内に落下し、蒸気分は冷媒蒸気出口１７から流出する。符号２０はエリミネータである。
【００３８】
上記のように構成したことにより、冷媒と溶液とが多数積層されたプレート熱交換器１２，１２・・を介して熱交換することとなるため、シェルアンドチューブ式熱交換器により構成した場合に比べて単位容積当たりの伝熱面が大幅に増大することとなる。従って、全体の大きさを小型化できる（例えば、容積：シェルアンドチューブ式熱交換器の８０〜５０％）とともに、溶液保有量も大幅に低減できる（例えば、溶液保有量：シェルアンドチューブ式熱交換器の３０〜５０％）。
【００３９】
また、前記中温再生器Ｇ２に、気液分離器１８を一体に取り付けるようにしたことにより、中温再生器Ｇ２の全体の大きさをさらに小型化することができる。
【００４０】
上記各実施の形態においては、吸収器からの希溶液の一部が高温再生器に供給されるタイプの三重効用吸収式冷凍装置について説明したが、本願発明は、その他のタイプ（例えば、シリーズサイクルおよびパラレルサイクル等）の三重効用吸収式冷凍装置にも適用可能なことは勿論である。
【００４１】
【発明の効果】
本願発明の第１の手段によれば、凝縮器Ｃ、蒸発器Ｅ、吸収器Ａ及び作動温度が異なる３個の再生器Ｇ３〜Ｇ１を溶液配管系と冷媒配管系とで作動的に接続して循環サイクルを構成し、前記高温再生器Ｇ３で外部熱源Ｊを用いて吸収溶液を加熱沸騰せしめて冷媒蒸気を発生させ、該冷媒蒸気の凝縮熱を用いて前記中温再生器Ｇ２で吸収溶液を加熱沸騰せしめて冷媒蒸気を発生させ、該冷媒蒸気の凝縮熱を用いて前記低温再生器Ｇ１で吸収溶液を加熱沸騰せしめて冷媒蒸気を発生させるように構成した三重効用吸収式冷凍装置において、前記中温再生器Ｇ２を、一対の板状部材の外周縁を接合して内部に冷媒通路を形成してなるプレート熱交換器１２を多数積層した積層型プレート熱交換部９を容器４内に配設して構成するとともに、該プレート熱交換器１２，１２・・の外側を溶液通路として、冷媒と溶液とが多数積層されたプレート熱交換器１２，１２・・を介して熱交換するようにしたので、シェルアンドチューブ式熱交換器により構成した場合に比べて単位容積当たりの伝熱面が大幅に増大することとなり、全体の大きさを小型化できる（例えば、容積：シェルアンドチューブ式熱交換器の８０〜５０％）とともに、溶液保有量も大幅に低減できる（例えば、溶液保有量：シェルアンドチューブ式熱交換器の３０〜５０％）という効果がある。
【００４２】
本願発明の第２の手段におけるように、上記第１の手段を備えた三重効用吸収式冷凍装置において、前記中温再生器Ｇ２に、気液分離器１８を一体に取り付けることもでき、そのように構成した場合、中温再生器Ｇ２の全体の大きさをさらに小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施の形態にかかる三重効用吸収式冷凍装置の作動サイクル図である。
【図２】本願発明の第１の実施の形態にかかる三重効用吸収式冷凍装置における中温再生器の概略構成を説明する斜視図である。
【図３】本願発明の第１の実施の形態にかかる三重効用吸収式冷凍装置における中温再生器の縦断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【符号の説明】
４は容器、９は積層型プレート熱交換部、１２はプレート熱交換器、１８は気液分離器、Ａは吸収器、Ｃは凝縮器、Ｅは蒸発器、Ｇ１〜Ｇ３は再生器、Ｈ１〜Ｈ３は溶液熱交換器、Ｊは外部熱源、Ｌ１〜Ｌ３は濃溶液、Ｌａは希溶液。
【図１】
2004053097.tif 000003
【図２】
2004053097.tif 000004
【図３】
2004053097.tif 000005
【図４】
2004053097.tif 000006