(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼装置で加熱沸騰させて冷媒を蒸発分離し、稀吸収液から冷媒蒸気と中間吸収液を得る高温再生器と、この高温再生器で生成して供給される中間吸収液を高温再生器で生成した冷媒蒸気で加熱してさらに冷媒を蒸発分離し、中間吸収液から冷媒蒸気と濃吸収液を得る低温再生器と、この低温再生器で中間吸収液を加熱して凝縮した冷媒液が供給されると共に、低温再生器で生成して供給される冷媒蒸気を冷却して冷媒液を得る凝縮器と、この凝縮器から供給された冷媒液が伝熱管の上に散布され、伝熱管内を流れる流体から熱を奪って冷媒が蒸発する蒸発器と、この蒸発器で生成して供給される冷媒蒸気を低温再生器から冷媒蒸気を分離して供給される濃吸収液に吸収させて稀吸収液にし、高温再生器に供給する吸収器と、この吸収器に出入する稀吸収液と濃吸収液とが熱交換する低温熱交換器と、高温再生器に出入する中間吸収液と稀吸収液とが熱交換する高温熱交換器とを備えた吸収式冷凍機において、
燃焼装置から排出される排ガスと高温熱交換器を通過した稀吸収液とが熱交換する第１の排ガス熱回収器と、この第１の排ガス熱回収器を通過した排ガスと、低温熱交換器を通過し、高温熱交換器に入る前の稀吸収液とが熱交換する第２の排ガス熱回収器と、第２の排ガス熱回収器を通過する吸収液管の第２の排ガス熱回収器より上流側に位置する流量制御弁と、低温再生器を経由して凝縮器に向かって流れる冷媒と低温熱交換器を迂回して流れる稀吸収液とが熱交換する冷媒熱回収器と、を設けたことを特徴とする吸収式冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸収式冷凍機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５に示したように、高温再生器１の稀吸収液を加熱沸騰させるガスバーナ２から排出される排ガスを、吸収液管１１の高温熱交換器１０と高温再生器１との間に設けた第１の排ガス熱回収器２３と、低温熱交換器９と高温熱交換器１０との間に設けた第２の排ガス熱回収器２４とに順次送り、吸収器７から高温再生器に１に搬送する稀吸収液の温度を上げ、ガスバーナ２による必要加熱量を減らし、燃料消費量を削減するように工夫した吸収式冷凍機が周知である。
【０００３】
すなわち、上記構成の吸収式冷凍機においては、吸収器７から吐出した約４０℃（定格運転時、以下同じ）の稀吸収液は低温熱交換器９・第２の排ガス熱回収器２４・高温熱交換器１０・第１の排ガス熱交換器２３それぞれで加熱され、１４０℃前後に上昇して高温再生器１に流入するので、ガスバーナ２で消費する燃料が節約できる。
【０００４】
なお、ガスバーナ２から出る排ガスの温度と吸収器７から供給される稀吸収液の温度が共に低くいときには、流量制御弁２５の開度を大きくして吸収液管（迂回吸収液管）１１Ｂに流れる稀吸収液の量を増加し、第２の排ガス熱回収器２４における排ガスからの熱回収を減少させて排ガス温度の著しい低下を防止し、排ガスに含まれる水蒸気の凝縮・結露を防止する構成となっている。
【０００５】
しかし、上記従来の吸収式冷凍機においては、流量制御弁２５が第２の排ガス熱回収器２４を迂回する吸収液管（迂回吸収液管）１１Ｂに設けられていたため、流量制御弁２５を全開にしても吸収液管１１Ａを通って第２の排ガス熱回収器２４に流れる稀吸収液の量は少なからずあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そのため、運転開始時など排ガス、稀吸収液の温度が共に低くいときには、流量制御弁を全開にしても排ガスの温度が低下し過ぎ、排ガスに含まれる水蒸気が凝縮・結露し、熱交換器や排気管を腐食することがあったので、そのような不都合が生じることのない構成の吸収式冷凍機を提供する必要があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記従来技術の課題を解決するため、燃焼装置で加熱沸騰させて冷媒を蒸発分離し、稀吸収液から冷媒蒸気と中間吸収液を得る高温再生器と、この高温再生器で生成して供給される中間吸収液を高温再生器で生成した冷媒蒸気で加熱してさらに冷媒を蒸発分離し、中間吸収液から冷媒蒸気と濃吸収液を得る低温再生器と、この低温再生器で中間吸収液を加熱して凝縮した冷媒液が供給されると共に、低温再生器で生成して供給される冷媒蒸気を冷却して冷媒液を得る凝縮器と、この凝縮器から供給された冷媒液が伝熱管の上に散布され、伝熱管内を流れる流体から熱を奪って冷媒が蒸発する蒸発器と、この蒸発器で生成して供給される冷媒蒸気を低温再生器から冷媒蒸気を分離して供給される濃吸収液に吸収させて稀吸収液にし、高温再生器に供給する吸収器と、この吸収器に出入する稀吸収液と濃吸収液とが熱交換する低温熱交換器と、高温再生器に出入する中間吸収液と稀吸収液とが熱交換する高温熱交換器とを備えた吸収式冷凍機において、
燃焼装置から排出される排ガスと高温熱交換器を通過した稀吸収液とが熱交換する第１の排ガス熱回収器と、この第１の排ガス熱回収器を通過した排ガスと、低温熱交換器を通過し、高温熱交換器に入る前の稀吸収液とが熱交換する第２の排ガス熱回収器と、第２の排ガス熱回収器を通過する吸収液管の第２の排ガス熱回収器より上流側に位置する流量制御弁と、低温再生器を経由して凝縮器に向かって流れる冷媒と低温熱交換器を迂回して流れる稀吸収液とが熱交換する冷媒熱回収器と、を設けるようにした吸収式冷凍機を提供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、水を冷媒とし、臭化リチウム（ＬｉＢｒ）水溶液を吸収液とした吸収式冷凍機を例に挙げて説明する。
【００１０】
〔本発明の第１の参考形態〕
本発明の第１の参考形態を、図１に基づいて説明する。図中１は、例えば都市ガスを燃料とするガスバーナ２の火力により吸収液を加熱して冷媒を蒸発分離するように構成された高温再生器、３は低温再生器、４は凝縮器、５は低温再生器３と凝縮器４が収納されている高温胴、６は蒸発器、７は吸収器、８は蒸発器６と吸収器７が収納されている低温胴、９は低温熱交換器、１０は高温熱交換器、１１〜１３は吸収液管、１４は吸収液ポンプ、１５〜１８は冷媒管、１９は冷媒ポンプ、２０は冷水管、２１は冷却水管、２２はガスバーナ２から出る排ガスが通る排気管、２３は第１の排ガス熱回収器、２４は第２の排ガス熱回収器、２５は流量制御弁、２６は排気管２２の下流部分を流れている排ガスの温度を検出する温度センサ、２７は温度センサ２６が所定の温度、例えば１００℃を検出し続けるように流量制御弁２５の開度を制御するための制御器である。
【００１１】
上記構成の吸収式冷凍機においては、ガスバーナ２で都市ガスを燃焼して高温再生器１で稀吸収液を加熱沸騰させると、稀吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気と、冷媒蒸気を分離して吸収液の濃度が高くなった中間吸収液とが得られる。
【００１２】
高温再生器１で生成された高温の冷媒蒸気は、冷媒管１５を通って低温再生器３に入り、高温再生器１で生成され吸収液管１１により高温熱交換器１０を経由して低温再生器３に入った中間吸収液を加熱して放熱凝縮し、凝縮器４に入る。
【００１３】
また、低温再生器３で加熱されて中間吸収液から蒸発分離した冷媒は凝縮器４へ入り、冷却水管２１内を流れる水と熱交換して凝縮液化し、冷媒管１６から凝縮して供給される冷媒と一緒になって冷媒管１７を通って蒸発器６に入る。
【００１４】
蒸発器６に入って冷媒液溜りに溜まった冷媒液は、冷水管２０に接続された伝熱管２０Ａの上に冷媒ポンプ１９によって散布され、冷水管２０を介して供給される水と熱交換して蒸発し、伝熱管２０Ａの内部を流れる水を冷却する。
【００１５】
蒸発器６で蒸発した冷媒は吸収器７に入り、低温再生器３で加熱されて冷媒を蒸発分離し、吸収液濃度が一層高まった吸収液、すなわち吸収液管１３により低温熱交換器９を経由して供給され、上方から散布される濃吸収液に吸収される。
【００１６】
吸収器７で冷媒を吸収して濃度の薄くなった吸収液、すなわち稀吸収液は吸収液ポンプ１４の運転により、低温熱交換器９・第２の排ガス熱回収器２４（一部は吸収液管（迂回吸収液管）１１Ｂに流れて迂回する）・高温熱交換器１０・第１の排ガス熱回収器２３それぞれで加熱され、高温再生器１へ吸収液管１１から送られる。
【００１７】
上記のように吸収式冷凍機の運転が行われると、蒸発器６の内部に配管された伝熱管２０Ａにおいて冷媒の気化熱によって冷却された冷水が、冷水管２０を介して図示しない空調負荷に循環供給できるので、冷房などの冷却運転が行える。
【００１８】
上記構成の吸収式冷凍機においては、前記図５に示した従来の吸収式冷凍機と同様、吸収液ポンプ１４により高温再生器１に搬送される吸収器７の約４０℃の稀吸収液は、低温熱交換器９・第２の排ガス熱回収器２４（一部の稀吸収液は迂回する）・高温熱交換器１０・第１の排ガス熱回収器２３それぞれにおいて加熱され、１４０℃前後にまで温度が上昇して高温再生器１に供給されるので、第１の排ガス熱回収器２３・第２の排ガス熱回収器２４を備えない吸収式冷凍機よりガスバーナ２で消費する燃料を削減することができる。
【００１９】
すなわち、制御器２７により、温度センサ２６が所定の１００℃より高い温度を検出しているときには流量制御弁２５の開度を大きくし、吸収器７から高温再生器１に送っている稀吸収液のより多くを吸収液管１１Ａを経由して第２の排ガス熱回収器２４に供給、排ガスが保有する熱の回収が促進される。
【００２０】
しかも、上記の吸収式冷凍機においては、温度センサ２６が１００℃より低い温度を検出しているときには、稀吸収液の全量が第２の排ガス熱回収器２４を迂回して吸収液管（迂回吸収液管）１１Ｂに流れるまで、流量制御弁２５を最大全閉まで絞って排ガスから回収する熱量を最大ゼロまで抑えることが可能であるので、排ガス、稀吸収液の温度が共に低い起動時や部分負荷運転時においても、ガスバーナ２から排出され、排気管２２内を流れる排ガスの温度は露点温度（都市ガス、すなわち天然ガスを燃料としたときの燃焼排ガスの露点温度は６０〜７０℃）より高い１００℃に維持され、排ガスに含まれる水蒸気が凝縮してドレン水が発生することがないし、ドレン水による腐食問題を引き起こすこともない。
【００２１】
〔本発明の実施形態〕
本発明の実施形態を、図２に基づいて説明する。この本発明の実施形態の吸収式冷凍機においては、前記図１に示した第１の参考形態の吸収式冷凍機の配管構成に加えて、冷媒熱回収器２８が設けられている。
【００２２】
そして、その冷媒熱回収器２８には、低温再生器３から凝縮器４に向かう冷媒、すなわち低温再生器３で中間吸収液を加熱し、冷媒を蒸発分離して凝縮した冷媒と、吸収器７から吸収液ポンプ１４により高温再生器１に搬送されている稀吸収液の一部、すなわち低温熱交換器９を迂回して設けた吸収液管（稀吸収液分岐管）１１Ｃを流れる稀吸収液とを供給して熱交換させ、冷媒液が保有する余熱を高温再生器１に搬送している稀吸収液により回収するように構成されている。その他の配管構成は、前記第１の参考形態の吸収式冷凍機と同じである。
【００２３】
この本発明の実施形態の吸収式冷凍機においては、吸収液ポンプ１４の運転により吸収器７から高温再生器１に戻される稀吸収液の一部は吸収液管１１に介在する低温熱交換器９を経由し、残部は吸収液管（稀吸収液分岐管）１１Ｃに介在する冷媒熱回収器２８を経由し、それぞれの熱交換器において加熱される。
【００２４】
また、第２の排ガス熱回収器２４を経由してガスバーナ２から出る排ガスにより加熱される稀吸収液の量は、吸収液管１１Ａに介在する流量制御弁２５により制御され、高温熱交換器１０と第１の排ガス熱回収器２３には吸収器７から高温再生器１に戻す稀吸収液の全量が流れてそれぞれで加熱される。
【００２５】
すなわち、吸収器７から吸収液管１１に吐出した約４０℃の稀吸収液の一部は、低温再生器３から吸収液管１３に吐出して吸収器７に流れている約９０℃の濃吸収液と低温熱交換器９で熱交換して約８５℃まで温度上昇し、残部は低温再生器３で凝縮して凝縮器４に流れている冷媒管１６の約９５℃の冷媒液と冷媒熱回収器２８で熱交換して７０℃まで温度上昇し、それらは合流し、例えば８０℃前後の稀吸収液となって吸収液管１１を高温再生器１に向かって流れる。
【００２６】
そして、第２の排ガス熱回収器２４に流入する稀吸収液の流量は、前記図１に示した第１の参考形態の吸収式冷凍機と同様に制御器２７により制御される。すなわち、制御器２７は流量制御弁２５の開度を温度センサ２６が所定の１００℃より高い温度を検出しているときには大きくし、稀吸収液のより多くを第２の排ガス熱回収器２４に供給して排ガスが保有する熱の回収を促進する。
【００２７】
一方、温度センサ２６が１００℃より低い温度を検出しているときには、稀吸収液の全量が第２の排ガス熱回収器２４を迂回して吸収液管（迂回吸収液管）１１Ｂに流れるまで、流量制御弁２５を最大全閉まで絞って排ガスから回収する熱量を最大ゼロまで抑えることが可能であるので、排ガス、稀吸収液の温度が共に低い起動時や部分負荷運転時においても、ガスバーナ２から排出され、排気管２２内を流れる排ガスの温度は露点温度より高い１００℃に維持され、排ガスに含まれる水蒸気が凝縮してドレン水が発生することがないし、ドレン水による腐食問題を引き起こすこともない。
【００２８】
そして、第２の排ガス熱回収器２４を経由して加熱された稀吸収液と、第２の排ガス熱回収器２４を経由せず、したがって加熱されなかった稀吸収液とは合流して高温熱交換器１０と第１の排ガス熱回収器２３とを経由し、高温再生器１から低温再生器３に吸収液管１２を介して流れている中間吸収液と、ガスバーナ２から排出された約２００℃の排ガスと熱交換して１４０℃程度の稀吸収液となって高温再生器１に流入するので、ガスバーナ２で消費する燃料が節約できる。
【００２９】
また、低温再生器３で凝縮して冷媒管１６を通って凝縮器４に流入する冷媒液は、前記したように冷媒熱回収器２８で約４０℃の稀吸収液と熱交換してこれを加熱し、冷媒液自身は約４５℃（従来は約９５℃）に冷却されて流入するので、冷却水管２１の内部を流れる冷却水に放熱する熱量が減少する。そのため、高温再生器１における所用入熱量が削減でき、熱効率は前記図１に示した第１の参考形態の吸収式冷凍機よりさらに改善される。
【００３０】
〔本発明の第２の参考形態〕
本発明の第２の参考形態を、図３に基づいて説明する。この第２の参考形態の吸収式冷凍機においては、前記図１に示した第１の参考形態の吸収式冷凍機が備えていた吸収液管（迂回吸収液管）１１Ｂに代えて第２の排ガス熱回収器２４を迂回する排気管（迂回排気管）２２Ｂを設け、さらに流量制御弁２５に代えて第２の排ガス熱回収器２４を経由している排気管２２Ａと排気管（迂回排気管）２２Ｂとの分岐部に切替弁２５Ａを設けるようにしたものである。
【００３１】
なお、温度センサ２６は、排気管２２Ａと排気管（迂回排気管）２２Ｂとの分岐部より上流側の排気管２２に設置されている。その他の配管構成は前記第１の参考形態の吸収式冷凍機と同じである。
【００３２】
そして、この第２の参考形態の吸収式冷凍機においては、温度センサ２６が所定の温度、例えば１５０℃より高い温度を検出しているときには、ガスバーナ２から出る排ガスの全量を第２の排ガス熱回収器２４に流して排ガスからの熱回収を行い、温度センサ２６が所定の１５０℃より低い温度を検出しているときには排ガスの全量を第２の排ガス熱回収器２４を迂回して流し、排ガス温度の著しい低下を防止するように、制御器２７が切替弁２５Ａの切替制御を行う。
【００３３】
したがって、この第２の参考形態の吸収式冷凍機においても、ガスバーナ２で消費する燃料が削減でき、熱効率が改善される。また、稀吸収液と熱交換して第２の排ガス熱回収器２４から排出される排ガスの温度は所要の温度、例えば１００℃を下回ることがない。そのため、排ガスに含まれる水蒸気が凝縮してドレン水が発生することがないし、ドレン水による腐食問題を引き起こすこともない。
【００３４】
〔本発明の第３の参考形態〕
本発明の第３の参考形態を、図４に基づいて説明する。この第３の参考形態の吸収式冷凍機においても、前記図２に示した本発明の実施形態の吸収式冷凍機が備えていた吸収液管（迂回吸収液管）１１Ｂに代えて第２の排ガス熱回収器２４を迂回する排気管（迂回排気管）２２Ｂを設け、さらに流量制御弁２５に代えて第２の排ガス熱回収器２４を経由している排気管２２Ａと排気管（迂回排気管）２２Ｂとの分岐部に切替弁２５Ａを設けるようにしたものである。
【００３５】
なお、温度センサ２６は、前記第２の参考形態の吸収式冷凍機と同様に、排気管２２Ａと排気管（迂回排気管）２２Ｂとの分岐部より上流側の排気管２２に設置され、その他の配管構成は前記本発明の実施形態の吸収式冷凍機と同じである。
【００３６】
そして、この第３の参考形態の吸収式冷凍機においても、前記第２の参考形態の吸収式冷凍機と同様に、温度センサ２６が所定の温度、例えば１５０℃より高い温度を検出しているときには、ガスバーナ２から出る排ガスの全量を第２の排ガス熱回収器２４に流して排ガスからの熱回収を行い、温度センサ２６が所定の１５０℃より低い温度を検出しているときには排ガスの全量を第２の排ガス熱回収器２４を迂回して流し、排ガス温度の著しい低下を防止するように、切替弁２５Ａの切替が制御器２７により制御される。
【００３７】
したがって、この第３の参考形態の吸収式冷凍機においても、ガスバーナ２で消費する燃料が削減でき、熱効率が改善される。また、稀吸収液と熱交換して第２の排ガス熱回収器２４から排出される排ガスの温度は所要の温度、例えば１００℃を下回ることがない。そのため、排ガスに含まれる水蒸気が凝縮してドレン水が発生することがないし、ドレン水による腐食問題を引き起こすこともない。
【００３８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。
【００３９】
例えば、流量制御弁２５に代えて廉価な開閉弁を設置し、その開閉を温度センサ２６が検出する排ガス温度が所定の温度を下回らないように制御器２７により単に制御する構成とすることもできる。
【００４０】
また、流量制御弁２５に代えて、切替弁または分配率制御が可能な流量制御弁を吸収液管１１Ａの端部、すなわち吸収液管（迂回吸収液管）１１Ｂとの分岐部またはその合流部に設けるように構成とすることもできる。
【００４１】
また、図３、図４に示した第２、第３の参考形態の吸収式冷凍機においては、排気管２２Ａの排気管（迂回排気管）２２Ｂとの合流部の上流側にも排ガス温度を検出するための第２の温度センサを設置し、その第２の温度センサが所定の１００℃より低い温度を検出したときにはガスバーナ２から出る排ガスの全量を第２の排ガス熱回収器２４を迂回して流し、第２の温度センサが所定の１００℃より低い温度を検出したときに検出していた温度より所定温度、例えば５℃だけ高い温度を温度センサ２６が検出したときに、ガスバーナ２から出る排ガスの全量が第２の排ガス熱回収器２４に流れるように、制御器２７が切替弁２５Ａを切替える構成とすることも可能である。
【００４２】
また、低温再生器３で加熱濃縮した濃吸収液を低温熱交換器９を経由して吸収器７に導く吸収液管１３には、図２、図４に破線で示したように吸収液管（迂回吸収液管）１３Ａと吸収液ポンプ２９とを設けることも可能である。
【００４３】
また、吸収式冷凍機は、上記のように冷房などの冷却運転を専用に行うものであっても良いし、高温再生器１で加熱生成した冷媒蒸気と、冷媒蒸気を蒸発分離した吸収液とが低温胴８に直接供給できるように配管接続し、冷却水管２１に冷却水を流すことなくガスバーナ２による稀吸収液の加熱を行い、蒸発器６の伝熱管２０Ａで例えば５５℃程度に加熱した水を冷水管（温水が循環する場合は温水管と呼ぶのが好ましい）２０を介して負荷に循環供給して暖房などの加熱運転も行えるようにしたものであってもよい。
【００４４】
また、冷媒熱回収器２８を備えた図２に示す本発明の実施形態と、図４に示す第３の参考形態の吸収式冷凍機においては、低温再生器３から供給される冷媒は冷媒熱回収器２８で稀吸収液に放熱し温度は十分低下するので、凝縮器４ではなく、蒸発器６に流入するように冷媒管１６を配管することも可能である。
【００４５】
また、蒸発器６で冷却などして空調負荷などに供給する流体としては、水などを上記実施形態のように相変化させないで供給するほか、潜熱を利用した熱搬送が可能なようにフロンなどを相変化させて供給するようにしても良い。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、排ガスが保有する熱を効率よく回収することが可能である。しかも、排ガス温度が低くなる起動時や部分負荷運転時においては排ガスからの熱回収を完全にゼロに抑えて排ガス温度の異常低下を防止することができるので、排ガスに含まれる水蒸気が凝縮してドレン水が発生することがないし、ドレン水による腐食問題を引き起こすこともない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の参考形態を示す説明図である。
【図２】  本発明の実施形態を示す説明図である。
【図３】  本発明の第２の参考形態を示す説明図である。
【図４】  本発明の第３の参考形態を示す説明図である。
【図５】  従来技術を示す説明図である。
【符号の説明】
１  高温再生器
２  ガスバーナ
３  低温再生器
４  凝縮器
５  高温胴
６  蒸発器
７  吸収器
８  高温胴
９  低温熱交換器
１０  高温熱交換器
１１、１１Ａ、１２、１３  吸収液管
１１Ｂ  吸収液管（迂回吸収液管）
１１Ｃ  吸収液管（稀吸収液分岐管）
１４  吸収液ポンプ
１５〜１９  冷媒管
１９  冷媒ポンプ
２０  冷水管
２１冷却水管
２２、２２Ａ  排気管
２２Ｂ  排気管（迂回排気管）
２３  第１の排ガス熱回収器
２４  第２の排ガス熱回収器
２５  流量制御弁
２５Ａ  切替弁
２６  温度センサ
２７  制御器
２８  冷媒熱回収器
【図１】
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【図２】
0003883894.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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