(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、燃焼装置から排出される排ガスが通る排気管における、当該排ガスと稀吸収液とを熱交換すべく高温熱交換器と高温再生器との間に設けた第１の排ガス熱回収器と、排ガスと稀吸収液とを熱交換すべく低温熱交換器と高温熱交換器との間に設けた第２の排ガス熱回収器と、低温熱交換器を迂回して流れる稀吸収液と燃焼装置から排出される排ガスとを熱交換すべく低温熱交換器を迂回して稀吸収液が流れる迂回路に設けた第３の排ガス熱回収器と、低温熱交換器を迂回して流れる稀吸収液の量を制御する流量制御手段とを設けた吸収式冷凍機において、前記流量制御手段は、低温再生器から低温熱交換器を経て吸収器へ供給されて散布される濃吸収液の温度が、結晶化温度とならない所定温度以上となるよう稀吸収液の流量を分配制御する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２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２６Ｘの開度を大きくして第２の排ガス熱回収器２４を迂回して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】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の構成の吸収式冷凍機においては、排ガスに含まれる水蒸気が凝縮・結露するまで排ガスの温度が低下しても、その温度は吸収器から吐出する稀吸収液の温度よりは高く、したがって利用可能な熱の回収は未だ十分にはなされていないことになるので、吸収式冷凍機の納入先によっては排ガスが保有する熱をさらに回収する必要があり、それが解決すべき課題であった。
【０００６】
【発明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、燃焼装置から排出される排ガスが通る排気管における、当該排ガスと稀吸収液とを熱交換すべく高温熱交換器と高温再生器との間に設けた第１の排ガス熱回収器と、排ガスと稀吸収液とを熱交換すべく低温熱交換器と高温熱交換器との間に設けた第２の排ガス熱回収器と、低温熱交換器を迂回して流れる稀吸収液と燃焼装置から排出される排ガスとを熱交換すべく低温熱交換器を迂回して稀吸収液が流れる迂回路に設けた第３の排ガス熱回収器と、低温熱交換器を迂回して流れる稀吸収液の量を制御する流量制御手段とを設けた吸収式冷凍機において、前記流量制御手段は、低温再生器から低温熱交換器を経て吸収器へ供給されて散布される濃吸収液の温度が、結晶化温度とならない所定温度以上となるよう稀吸収液の流量を分配制御す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】
本発明の一実施形態を、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、１５〜１７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は第３の排ガス熱回収器、２６、２７は分配制御弁、２８は吸収液管１３の下流部分に設けられて低温熱交換器９で稀吸収液と熱交換して放熱した濃吸収液の温度を検出する温度センサ、２９は第２の排ガス熱回収器２４下流側の排気管２２に設けられて第２の排ガス熱回収器２４で稀吸収液と熱交換して放熱した排ガスの温度を検出する温度センサ、３０は温度センサ２９が所定の温度、例えば１００℃を検出し続けるように分配制御弁２７を制御すると共に、温度センサ２８が検出する濃吸収液の温度が所定温度、例えば濃吸収液の結晶化温度より僅かに高い、例えば４０℃が維持されるように分配制御弁２６を制御して低温熱交換器９と第３の排ガス熱回収器２５とに稀吸収液を分配供給するための制御器である。
【００１１】
なお、本発明の吸収式冷凍機においては、第３の排ガス熱回収器２５と、第３の排ガス熱回収器２５より下流側の排気管２２は、耐候性鋼または耐錆鋼により形成されている。
【００１２】
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。
【００１３】
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１２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。
【００１４】
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１５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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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３の排ガス熱回収器２５・第２の排ガス熱回収器２４・高温熱交換器１０・第１の排ガス熱回収器２３それぞれで適宜加熱され、高温再生器１へ吸収液管１１から送られる。
【００１８】
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。
【００１９】
そして、上記構成の吸収式冷凍機においては、前記図２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３の排ガス熱回収器２５・第２の排ガス熱回収器２４・高温熱交換器１０・第１の排ガス熱回収器２３それぞれにおいて適宜加熱され、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・第３の排ガス熱回収器２５を備えない従来の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。
【００２０】
すなわち、排気管２２を介して供給されるガスバーナ２の排ガスは、第１の排ガス熱回収器２３においては吸収器７から吸収液ポンプ１４により吸収液管１１を介して高温再生器１に搬送される稀吸収液の全量と熱交換して放熱し、保有していた熱が稀吸収液に回収される。
【００２１】
一方、第２の排ガス熱回収器２４においては、温度センサ２９が所定の１００℃より高い温度を検出しているときにはより多くの稀吸収液が第２の排ガス熱回収器２４に供給され、温度センサ２９が前記所定の１００℃より低い温度を検出しているときには第２の排ガス熱回収器２４を迂回する稀吸収液の量が増加するように分配制御弁２７が制御器３０により制御されて、排ガスからの熱回収量が制御される。
【００２２】
したがって、第２の排ガス熱回収器２４における排ガスからの熱回収では、排ガスの温度は前記所定の１００℃が維持されるので、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、ドレン水による部材の腐食問題を引き起こすこともない。
【００２３】
また、第３の排ガス熱回収器２５においては、温度センサ２８が検出する温度が所定の温度、例えば濃吸収液の結晶化温度より僅かに高い、例えば４０℃が維持されるように分配制御弁２６が制御器３０により制御される。そのため、吸収液管１３を介して吸収器７に流れる濃吸収液の温度が結晶化温度より僅かに高い温度が維持される範囲内で、排ガスからの熱回収が積極的になされる。
【００２４】
その際、濃吸収液に放熱した排ガスの温度が、排ガスに含まれる水蒸気の露点より下がっても、第３の排ガス熱回収器２５自体と、第３の排ガス熱回収器２５より下流側の排気管２２は耐候性鋼または耐錆鋼により形成されているので、凝縮液に長時間触れても、部材が錆びることはない。
【００２５】
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。
【００２６】
例えば、分配制御弁２６、２７に代えて流量制御弁を、第２・第３の排ガス熱回収器２４、２５が介在する吸収液管、または第２・第３の排ガス熱回収器２４、２５を迂回する吸収液管に設置し、分配制御弁２６、２７を設けていた吸収式冷凍機と同様に第２・第３の排ガス熱回収器２４、２５に適宜の量の吸収液が供給されるように制御器３０により制御する構成とすることもできる。
【００２７】
また、第３の排ガス熱回収器２５では排ガスに含まれる水蒸気が凝縮することがあるので、第３の排ガス熱回収器２５は凝縮した水が排出され易いように、稀吸収液が水平に設けた多数の管内を流れ、その管外を排ガスが上下方向に流れるように構成することが好ましい。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、第１〜第３の排ガス熱回収器で排ガス保有熱の殆どを回収することが可能であり、低温熱交換器を迂回して第３の排ガス熱回収器を流れる稀吸収液の量を制御する流量制御手段を設け、この流量制御手段は、低温再生器から低温熱交換器を経て吸収器へ供給されて散布される濃吸収液の温度が、結晶化温度とならない所定温度以上となるよう稀吸収液の流量を分配制御するようにしたので、吸収液管を介して吸収器に流れる濃吸収液の温度が結晶化温度より僅かに高い温度が維持される範囲内で、排ガスからの熱回収が積極的になされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す説明図である。
【図２】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  低温胴
９  低温熱交換器
１０  高温熱交換器
１１〜１３  吸収液管
１４  吸収液ポンプ
１５〜１７  冷媒管
１９  冷媒ポンプ
２０  冷水管
２１  冷却水管
２２  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  第３の排ガス熱回収器
２６、２７  分配制御弁
２８、２９  温度センサ
３０  制御器
【図１】
0003889655.tif 000002
【図２】
0003889655.tif 000003