(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸収器、低温再生器、排熱回収再生器、高温再生器、凝縮器、蒸発器及びこれらの機器を接続する溶液流路と冷媒流路を備え、高温排ガスを熱源とし、前記高温排ガスが、先ず高温再生器に導入され、次いで排熱回収再生器に導く加熱経路を有する吸収冷温水機であって、前記吸収器からの吸収溶液を、分岐して高温再生器と低温再生器とに導き、前記高温再生器に導いた吸収溶液は、前記高温排ガスで加熱濃縮され、該加熱濃縮された吸収溶液は、さらに排熱回収再生器に導き、前記高温再生器を通った排ガスで加熱濃縮され、一方前記低温再生器に導かれた吸収溶液は、前記高温再生器で発生する冷媒蒸気により加熱濃縮されるように、前記溶液流路を構成したことを特徴とする吸収冷温水機。
【請求項２】
前記低温再生器が、溶液を伝熱管群に散布する液膜式であり、前記高温再生器で発生した冷媒蒸気を低温再生器の伝熱管群部に導くことを特徴とする請求項１記載の吸収冷温水機。
【請求項３】
前記高温再生器及び排熱回収再生器は、高温排ガスが通る矩形断面の排ガス通路を有し、該排ガス通路中に、排ガスの上流から下流に向かって垂直伝熱管群を備え、該垂直伝熱管群の上部に、垂直伝熱管群の開口部を覆うように気液分離室が、また、該垂直伝熱管群の下部に、垂直伝熱管群の開口部を覆うように溶液供給室が設けられることを特徴とする請求項１又は２記載の吸収冷温水機。
【請求項４】
前記高温再生器の高温排ガスによる加熱経路には、外部から供給する燃料を燃焼させる燃焼装置を設けること特徴とする請求項１、２又は３記載の吸収冷温水機。
【請求項５】
前記高温排ガスが通る加熱経路には、前記高温再生器と排熱回収再生器との間と、前記排熱回収再生器の下流側に、排ガスから熱を回収する熱回収器を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の吸収冷温水機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸収冷温水機に係り、特に、ガスタービン等の外部からの高温排ガスを有効利用して、利用効率を上げることができる排ガス駆動吸収冷温水機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の排熱回収型二重効用吸収冷凍機には、特公昭５７−２０５４３号公報、特開平１１−３０４２７４号公報などが存在するが、これらは、吸収溶液の循環フローの関係から構成機器配置に制約を受け、かつ再生器の加熱源である排ガスの流路及び吸収溶液配管が複雑となるため、吸収冷凍機自身のコンパクト化が困難となっている。また、吸収溶液の搬送方式は、サイクルの圧力によって制限を受ける。
また、前記の吸収冷凍機では、吸収溶液配管の引き廻しがあり、さらに排熱回収再生器と低温再生器とは同一圧力であるため、吸収溶液の搬送には、別途ポンプを設けるか、あるいは位置ヘッド等を利用しなければならない。位置ヘッドを利用する場合は、機器配置の位置（高さ）関係に制約を受けることになる。
【０００３】
殊に、高温再生器及び排熱回収再生器を満液式とした場合、液溜の上部に気液分離器を設ける必要があり、再生器の高さ寸法が大きくなる場合が多い。
吸収冷温水機本体をコンパクトにまとめるためには、吸収器、蒸発器、低温再生器、凝縮器からなる低温缶胴の高さに、再生器の上面位置を合わせる必要がある。その結果、排熱回収再生器が、低温再生器より低い位置に配置される構造となり、位置ヘッドによる吸収溶液の搬送は不可能となる。
一方、前記吸収冷凍機でリバースフローを採用した場合では、排熱回収再生器あるいは低温再生器からの吸収溶液の一部を、より高圧の高温再生器へ搬送するために別途ポンプを設ける必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術に鑑み、サイクル内での構成機器の接続関係を改良して、装置全体をコンパクト化することが可能な排ガス駆動吸収冷温水機を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、吸収器、低温再生器、排熱回収再生器、高温再生器、凝縮器、蒸発器及びこれらの機器を接続する溶液流路と冷媒流路を備え、高温排ガスを熱源とし、前記高温排ガスが、先ず高温再生器に導入され、次いで排熱回収再生器に導く加熱経路を有する吸収冷温水機であって、前記吸収器からの吸収溶液を、分岐して高温再生器と低温再生器とに導き、前記高温再生器に導いた吸収溶液は、前記高温排ガスで加熱濃縮され、該加熱濃縮された吸収溶液は、さらに排熱回収再生器に導き、前記高温再生器を通った排ガスで加熱濃縮され、一方前記低温再生器に導かれた吸収溶液は、前記高温再生器で発生する冷媒蒸気により加熱濃縮されるように、前記溶液流路を構成したことを特徴とする吸収冷温水機としたものである。
【０００６】
前記吸収冷温水機において、低温再生器が、溶液を伝熱管群に散布する液膜式であり、前記高温再生器で発生した冷媒蒸気を低温再生器の伝熱管群部に導くことができ、前記高温再生器及び排熱回収再生器は、高温排ガスが通る矩形断面の排ガス通路を有し、該排ガス通路中に、排ガスの上流から下流に向かって垂直伝熱管群を備え、該垂直伝熱管群の上部に、垂直伝熱管群の開口部を覆うように気液分離室が、また、該垂直伝熱管群の下部に、垂直伝熱管群の開口部を覆うように溶液供給室が設けられることができ、また、前記高温再生器の高温排ガスによる加熱経路には、外部から供給する燃料を燃焼させる燃焼装置を設けることができ、前記高温排ガスが通る加熱経路には、前記高温再生器と排熱回収再生器との間と、前記排熱回収再生器の下流側に、排ガスから熱を回収する熱回収器を設けることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を詳細に説明する。
本発明の吸収冷温水機は、構成機器は従来と同一であるが、サイクル内での構成機器の位置関係が異なる。
熱源（排ガス）を同一とする高温再生器と排熱回収再生器とを、排ガス系で直列に接続すると共に、吸収溶液系も、高温再生器と排熱回収再生器とを直列に接続して、排ガス系再生器とする。その結果、比容積の大きいため困難とされる排ガスのダクト引き廻しを回避でき、装置全体をコンパクト化することが可能となる。
【０００８】
吸収溶液配管の接続については、サイクルの圧力に従って素直に流れるフローを採用している。すなわち、吸収溶液を圧力の高い高温再生器から排熱回収再生器に流し、さらに圧力の低い吸収器へと流している。
また、低温再生器の伝熱を向上させ、吸収溶液保有量を減らすため、液膜式の採用が多くなっているが、本発明の吸収冷温水機では、低温再生器における伝熱管群への吸収溶液スプレーに溶液ポンプのヘッドを利用できる。
高温再生器の熱源として利用する排ガス熱量を多くして効率を上げるためには、高温再生器の温度を下げる必要がある。本発明の吸収冷温水機では、低温再生器に濃度の低い吸収溶液を導入し、高温再生器からの冷媒蒸気の凝縮温度を下げることにより、高温再生器の温度を下げている。
【０００９】
以下に、本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１、図２は、本発明の吸収冷温水機の各例を示すフロー構成図である。図２では、図１の吸収冷温水機において、高温再生器と排熱回収再生器との間の排ガス通路と排熱回収再生器の後の排ガス通路に、熱回収器Ｓ１とＳ２を設け、高温再生器に導入される希溶液を導入して加熱する点を除いては、図１と同じである。
図において、Ａは吸収器、Ｅは蒸発器、ＧＨは高温再生器、ＧＸは排熱回収再生器、ＧＬは低温再生器、Ｃは凝縮器、ＸＨは高温熱交換器、ＸＬは低温熱交換器、ＷＨ、ＷＸは給湯用熱交換器、ＳＰは吸収溶液ポンプ、ＲＰは冷媒ポンプである。
【００１０】
次に、図１におけるそれぞれの運転について説明すると、まず、冷水製造運転では、冷媒を吸収した溶液は、吸収器Ａから吸収溶液ポンプＳＰにより低温熱交換器ＸＬの被加熱側を通り、分岐点１０から分岐され、一方は管路１１から高温熱交換器ＸＨの被加熱側を通り、高温再生器ＧＨへと導かれる。
高温再生器ＧＨでは、溶液は、外部ガスタービン等からの排ガス５を熱源として加熱されて冷媒を蒸発して濃縮され、濃縮された溶液は管路１２を通り、高温熱交換器ＸＨで熱交換され、排熱回収再生器ＧＸに導入される。
排熱回収再生器に導入された溶液は、高温再生器ＧＨからの排ガスを熱源として加熱濃縮された後、管路１７から管路１４へ合流する。
【００１１】
分岐点１０で分岐された残りの溶液は、管路１６を通り、スプレーノズル８から低温再生器ＧＬへ導入され、高温再生器ＧＨで発生した冷媒蒸気により加熱濃縮された後、管路１３で排熱回収再生器からの溶液と合流して低温熱交換器ＸＬの加熱側を通り、管路１５から吸収器Ａへ導入される。
一方、冷媒経路としては、高温再生器ＧＨで発生した冷媒蒸気は管路２０を通って低温再生器ＧＬの加熱側伝熱管群で凝縮した後、凝縮器Ｃへと導かれる。
排熱回収再生器ＧＸで発生した冷媒蒸気は管路２１を通って、低温再生器ＧＬで発生した冷媒蒸気と合流した後、蒸気通路１を通り凝縮器Ｃにおいて冷却水循環路４と熱交換して凝縮し、管路１８を通り、蒸発器Ｅへと導かれる。
蒸発器Ｅでは、冷水循環路６から潜熱を奪うことで冷水の取り出しが可能となる。
【００１２】
次に、温水製造運転について説明すると、温水製造運転時には、冷却水循環を停止させると共に、蒸気弁Ｖ５及びＶ６を開として高温再生器ＧＨ、低温再生器ＧＬ、排熱回収再生器ＧＸで発生する冷媒蒸気を蒸発器Ｅに導き、温水を取り出す。蒸発器Ｅで凝縮した冷媒液は管路２２を通り吸収器Ａに導かれる。
また、本発明の吸収冷温水機は、高温再生器ＧＨ及び排熱回収再生器ＧＸで発生する冷媒蒸気を熱源とする給湯用熱交換器ＷＨ、ＷＸを設けることで給湯運転が可能になる。
高温再生器ＧＨと冷媒管路で連絡された給湯用熱交換器ＷＨと、排熱回収再生器ＧＸと冷媒管路で連絡された給湯用熱交換器ＷＸとを設ける。
【００１３】
次に、冷水及び給湯運転について説明すると、排熱回収再生器ＧＸの露点温度が、給湯水温度より高い場合は、ＷＸで冷媒蒸気が凝縮し、給湯水を加熱する。凝縮した冷媒液は、凝縮器Ｃに戻し、給湯の他に冷凍効果にも寄与させる。
排熱回収再生器ＧＸの露点温度が、給湯水温度より低い場合は、ＷＸでの凝縮はなく、伝熱は生じない。
高温再生器ＧＨの露点は十分高く、そのまま放置するとＷＨでの給湯温度が上昇するので、冷媒凝縮量の制御が必要である。そのため、高温再生器ＧＨとＷＨを連絡する冷媒管路中に制御弁を設け、給湯用熱交換器ＷＨへ導入する冷媒蒸気量を制御し、凝縮した冷媒液は凝縮器Ｃへ戻す。
また、温水及び給湯運転では、温水は比較的温度が高いため、排熱回収再生器ＧＸの露点も確保されるため、ＷＸでの給湯加熱は容易となる。
【００１４】
次に、給湯単独運転について説明すると、本発明の吸収冷温水機は、上記同時給湯運転の他、給湯単独運転も可能である。
本発明の吸収冷温水機では、吸収溶液配管が、排ガスと熱交換する高温再生器ＧＨ、排熱回収再生器ＧＸに直列に接続されているため、吸収器Ａ、蒸発器Ｅ、低温再生器ＧＬ、凝縮器Ｃからなる吸収冷凍機系と、前記高温再生器ＧＨ、排熱回収再生器ＧＸからなる排ガス再生器系との分離を、少ない切替弁で実現できる。
すなわち、図１において切替弁Ｖ１〜Ｖ４を閉止して、吸収冷凍機系と排ガス再生器系とを分離すると共に、吸収溶液の循環を停止させる。
排ガスにより加熱濃縮され、高温再生器ＧＨ及び排熱回収再生器ＧＸにて発生した冷媒蒸気は給湯用熱交換器ＷＨ、ＷＸに導かれ、給湯水を加熱する。
【００１５】
凝縮した冷媒液は高温再生器ＧＨ、排熱回収再生器ＧＸそれぞれに戻される。
給湯水の温度制御は、高温再生器ＧＨあるいは排熱回収再生器ＧＸからの冷媒管路中に設けられた制御弁により、給湯用熱交換器ＷＨ、ＷＸに導入する冷媒蒸気量を調整して行う。あるいは、高温再生器ＧＨの排ガス上流側に流路切替ダンパーを設け、高温再生器ＧＨ及び排熱回収再生器ＧＸに導入する排ガス量を調整して行っても良い。
また、本発明では、高温再生器と排熱回収再生器を一体化した排ガス熱回収缶（高温缶胴）と、吸収器、蒸発器、低温再生器、凝縮器からなる低温缶胴との２缶胴構成にコンパクトにまとめることができる。
さらに、冷凍能力が不足した場合には、高温再生器に備えられたバーナーに燃料を供給して追炊き運転を行うことができる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明では、高温再生器と排熱回収再生器とを排ガス系で直列に接続すると共に、吸収溶液系も、高温再生器と排熱回収再生器とを直列に接続して、排ガス系再生器とすることにより、排ガスのダクト引き廻しを回避でき、装置全体をコンパクト化することが可能となる排ガス駆動吸収冷温水機を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の吸収冷温水機の一例を示すフロー構成図。
【図２】本発明の吸収冷温水機の他の例を示すフロー構成図。
【符号の説明】
Ａ：吸収器、ＧＬ：低温再生器、ＧＨ：高温再生器、ＧＸ：排熱回収再生器、Ｃ：凝縮器、Ｅ：蒸発器、ＸＬ：低温熱交換器、ＸＨ：高温熱交換器、ＷＨ、ＷＸ：給湯用熱交換器、ＳＰ：溶液ポンプ、ＲＰ：冷媒ポンプ、Ｓ１、Ｓ２：熱回収器、１、２：冷媒蒸気通路、３、４：冷却水循環路、５：高温排ガス、６：冷温水循環路、７、８、９：スプレーノズル、１０：分岐点、１１〜１７：溶液管路、１８〜２２：冷媒管路
【図１】
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【図２】
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