(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱された熱媒を加熱源とする熱媒焚き再生器と、バーナーを加熱源とするバーナー焚き再生器と、前記熱媒焚き再生器及び前記バーナー焚き再生器で生成した冷媒蒸気を液化する凝縮器と、該凝縮器で液化した冷媒を蒸発させて冷媒蒸気を生成する蒸発器と、該蒸発器で生成された冷媒蒸気を濃溶液に吸収させる吸収器とを有し、
前記熱媒焚き再生器は、前記吸収器で生成された希溶液を該熱媒焚き再生器に供給する希溶液管路と、該熱媒焚き再生器内に溜まった溶液を前記バーナー焚き再生器に導く溶液管路とが連通しており、前記溶液管路は、前記バーナー焚き再生器の底部よりも低い位置まで下降した後Ｕ字状に曲折されて上昇し、前記バーナー焚き再生器の底部に連通するＵ字状シール部を有し、前記バーナー焚き再生器は、前記熱媒焚き再生器よりも低い位置に配設され、該バーナー焚き再生器内の濃溶液を前記吸収器に導く濃溶液管路と、該バーナー焚き再生器で生成した冷媒蒸気を前記凝縮器に導く冷媒蒸気管路とが連通してなる吸収式冷凍機。
【請求項２】
前記バーナー焚き再生器は、前記熱媒焚き再生器から流入する溶液を所定の深度で貯留するための越流堰を有してなることを特徴とする請求項１に記載の吸収式冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸収式冷凍機に係り、特に、加熱された熱媒を加熱源とする熱媒焚き再生器とバーナーを加熱源とするバーナー焚き再生器とを有する吸収式冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジン、燃料電池、工業排熱、地熱、温泉などの様々な排熱源からの排熱を利用する再生器を備えた吸収式冷凍機では、排熱源からの排熱の温度が変動すると、吸収式冷凍機を駆動できなくなる場合がある。すなわち、排熱の温度が低下すると熱媒焚き再生器では、希溶液を十分に加熱することができず、十分な冷媒蒸気の発生と濃溶液の濃縮が行えなくなる場合がある。このような排熱の温度低下による再生器の機能の低下を防ぐため、熱媒を加熱源とする熱媒焚き再生器とバーナーを加熱源とするバーナー焚き再生器とを並列に設置し、排熱の温度変化に応じて、希溶液の流れを熱媒焚き再生器またはバーナー焚き再生器に切り換える吸収式冷凍機や、排熱の温度変化に応じて、熱媒焚き再生器とバーナー焚き再生器とに通流する希溶液の流量を調整す吸収式冷凍機が考えられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような２つの再生器を並列に設置した吸収式冷凍機では、各々の再生器への希溶液の通流を制御するための切換弁や流量調整弁などが必要となり、吸収式冷凍機の構成が複雑になる。
【０００４】
本発明の課題は、吸収式冷凍機の構成を簡素化することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の吸収式冷凍機は、加熱された熱媒を加熱源とする熱媒焚き再生器と、バーナーを加熱源とするバーナー焚き再生器と、熱媒焚き再生器及びバーナー焚き再生器で生成した冷媒蒸気を液化する凝縮器と、この凝縮器で液化した冷媒を蒸発させて冷媒蒸気を生成する蒸発器と、この蒸発器で生成された冷媒蒸気を濃溶液に吸収させる吸収器とを有し、熱媒焚き再生器は、吸収器で生成された希溶液をこの熱媒焚き再生器に供給する希溶液管路と、この熱媒焚き再生器内に溜まった溶液をバーナー焚き再生器に導く溶液管路とが連通しており、バーナー焚き再生器は、熱媒焚き再生器よりも低い位置に配設され、このバーナー焚き再生器内の濃溶液を吸収器に導く濃溶液管路と、このバーナー焚き再生器で生成した冷媒蒸気を凝縮器に導く冷媒蒸気管路とが連通した構成とすることにより上記課題を解決する。
【０００６】
このような構成とすれば、熱媒焚き再生器と、バーナー焚き再生器とが溶液管路を介して直列に接続されているため、熱媒焚き再生器の加熱源となる熱媒が十分な温度でなく、十分に冷媒蒸気を発生できない場合であっても、熱媒焚き再生器内の溶液は、溶液管路を通ってバーナー焚き再生器に流れ、このバーナー焚き再生器でバーナーにより加熱される。これにより、溶液中の冷媒を蒸発させて、十分に冷媒蒸気を発生させて濃溶液を濃縮することができる。したがって、各々の再生器への希溶液の供給を制御するための切換弁や流量調整弁などが必要なくなり、吸収式冷凍機の構成を簡素化できる。
【０００７】
さらに、溶液管路は、バーナー焚き再生器の底部よりも低い位置まで下降した後Ｕ字状に曲折されて上昇し、バーナー焚き再生器の底部に連通するＵ字状シール部を有する構成とする。このような構成とすれば、バーナー焚き再生器で生成された蒸気によりバーナー焚き再生器内の圧力が上昇しても、Ｕ字状シール部によりバーナー焚き再生器から熱媒焚き再生器への濃溶液の逆流を防ぐことができるので好ましい。
【０００８】
また、バーナー焚き再生器は、バーナー焚き再生器からの希溶液または濃溶液を所定の深度で貯留するための越流堰を有してなる構成とすれば、バーナー焚き再生器に流入した希溶液または濃溶液の深度を所定の深度に保てるため、バーナーの空焚きを防ぐことができるので好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用してなる吸収式冷凍機の一実施形態について図１及び図２を参照して説明する。図１は、本発明を適用してなる吸収式冷凍機の概略構成と動作を示すブロック図である。図２は、熱媒焚き再生器とバーナー焚き再生器の概略構成と動作を示す断面図である。なお、本実施形態では、吸収式冷凍機を室内などの冷房に用いる場合を例として説明する。このため、本実施形態の吸収式冷凍機は、室内機に供給される室内機用冷媒、例えば水などを冷却する。
【００１０】
本実施形態の吸収式冷凍機は、図１に示すように、熱媒焚き再生器１、バーナー焚き再生器３、凝縮器５、蒸発器７、そして吸収器９などで構成されている。
熱媒焚き再生器１内には、熱媒が通流する熱媒管路１１の一部分である熱交換部１３、熱交換部１３に希溶液を散布するための希溶液散布部１５などが設けられている。熱媒管路１１は、図示していない排熱源からの排気の熱を熱媒、例えば水などに回収する図示していない熱媒回収装置に連結されている。なお、熱媒回収装置を用いず、排熱源からの排気や、排熱源の冷却により加熱された冷却液の蒸気などを直接熱媒管路１５に通流させて熱媒として用いる構成にすることもできる。
【００１１】
希溶液散布部１５は、吸収器９で生成された希溶液が通流する希溶液管路１７に連結されている。熱媒焚き再生器１の底部には、熱媒焚き再生器１の底部に溜まった溶液、つまり希溶液または濃溶液が通流する溶液管路１９の一端が連通している。溶液管路１９の他端は、バーナー焚き再生器３の底部に連通している。
【００１２】
バーナー焚き再生器３は、熱媒焚き再生器１よりも低い位置に配設されている。溶液管路１９は、バーナー焚き再生器３の底部よりも低い位置まで下降した後Ｕ字状に曲折されて上昇しバーナー焚き再生器３の底部に連結されるＵ字状シール部２１を有している。また、バーナー焚き再生器３の底部には、バーナー焚き再生器３で生成された濃溶液が通流する濃溶液管路２２の一端が連通している。バーナー焚き再生器３の上部には、バーナー焚き再生器３で生成された冷媒蒸気が通流する冷媒蒸気管路２３の一端が連通しており、冷媒蒸気管路２３の他端は、熱媒焚き再生器１の上部に連通している。
【００１３】
凝縮器５は、上部が熱媒焚き再生器１と連通しており、凝縮器５の内部には、冷却水が通流する冷却水管路２５の一部分である熱交換部２７が設けられている。凝縮器５の底部には、冷媒蒸気が凝縮して液化した冷媒が通流する冷媒管路２９の一端が連通している。冷媒管路２９の他端は、蒸発器７の内部に設けられた冷媒散布部３１に連通している。蒸発器７の内部には、室内機用冷媒が通流する室内機用冷媒管路３３の一部分である熱交換部３５が設けられており、冷媒散布部３１は、室内機用冷媒管路３３の熱交換部３５に冷媒を散布する。
【００１４】
吸収器９の内部には、冷却水管路２５の一部分である熱交換部３７、熱交換部３７に濃溶液を散布する濃溶液散布部３９などが設けられている。濃溶液散布部３９は、バーナー炊き再生器３の底部に一端が連通している濃溶液管路２２の他端に連結されている。吸収器９の底部には、吸収器９で生成された希溶液が通流する希溶液管路１７の一端が連通している。希溶液管路１７には、希溶液を送液するためのポンプ４１、ポンプ４１よりも希溶液の流れに対して下流側に位置して希溶液の通流を制御する弁４３、そして弁４３よりも下流側に位置して希溶液管路１７と濃溶液管路２２との間で熱交換を行う熱交換器４５などが設けられている。なお、冷却水管路２５は、吸収器９から凝縮器５を通り図示していない冷却塔に冷却水が循環するように配管されている。また、蒸発器７と吸収器９とは、蒸発器７で発生した蒸気が吸収器９に通流できるように構成されている。
【００１５】
ここで、バーナー焚き再生器３の構造について説明する。バーナー焚き再生器３は、図２に示すように、越流堰４７により仕切られた溶液槽４９と出口室５１、溶液槽４９内に配設された燃焼室５３、燃焼室５３で燃焼を行うバーナー５５、燃焼室５３に連通する排気管路５７などを備えている。越流堰４７の上端は、燃焼室５３の上面よりも高い位置に形成されているため、燃焼室５３は、溶液槽４９内に収容された溶液中に浸された状態になる。バーナー５５の燃焼による熱は、燃焼室５３を画成する壁を介して溶液槽４９内の溶液に伝熱され、溶液槽４９内の溶液を加熱する。燃焼室５３内の燃焼排ガスは、排気管路５７から排出される。出口室５１の底部には、濃溶液管路２２が連通しており、溶液槽４９から越流堰４７の上端をオーバーフローした濃溶液は、出口室５１を介して濃溶液管路２２に流入する。
【００１６】
このような構成の吸収式冷凍機の動作と本発明の特徴部について説明する。すなわち、吸収式冷凍機を駆動するのに十分な温度の熱媒が熱媒管路１１を通流している場合、図１に示すように、希溶液が希溶液散布部１５から散布されると、熱媒管路１１の熱交換部１３を通流する熱媒の熱により、希溶液中に吸収されている冷媒が蒸発して冷媒蒸気が生成されると共に、希溶液は、所定の濃度に濃縮された濃溶液となる。冷媒蒸気は、凝縮器５に流入し、冷却水管路２５の熱交換部２７を通流する冷却水により冷却されて凝縮し、液化する。なお、希溶液は、例えば臭化リチウムと水からなる溶液であり、この場合、水が冷媒となる。
【００１７】
液化した冷媒は、冷媒管路２９を介して蒸発器７の冷媒散布部３１から散布される。散布された冷媒は、室内機用冷媒管路３３の熱交換部３５内を通流する室内機用冷媒の熱を奪って蒸発し、室内機用冷媒を冷却する。蒸発器７での冷媒の蒸発により生成された冷媒蒸気は、濃溶液管路２２を介して吸収器９の濃溶液散布部３９から散布された濃溶液に吸収され希溶液となる。このとき、濃溶液への冷媒の吸収によって発生する熱は、冷却水管路２５の熱交換部３７を通流する冷却水によって冷却される。吸収液９で生成された希溶液は、希溶液管路１７により熱媒焚き再生器１の希溶液散布部１５に供給される。
【００１８】
なお、このように熱媒が十分な温度を有している場合、バーナー焚き再生器３は、作動させる必要はない。このとき、熱媒焚き再生器１で生成され、熱媒焚き再生器１の底部に溜まった濃溶液は、重力により、溶液管路１９からバーナー焚き再生器３の溶液槽４９に流れ、溶液槽４９、そして出口室５１などを介して、濃溶液管路２２に流入する。
【００１９】
一方、熱媒が十分な温度に加熱されていない場合、熱媒焚き再生器１で冷媒蒸気と濃溶液が生成されるが、熱媒焚き再生器１の底部に溜まった濃溶液は、所定の濃度に濃縮されていない。この濃縮が不十分な濃溶液は、溶液管路１９を介してバーナー焚き再生器３の溶液槽４９に流入する。溶液槽４９で濃縮が不十分な濃溶液は、バーナー５５の燃焼によりさらに加熱されて冷媒蒸気を発生し、所定の濃度にまで濃縮された濃溶液となる。このとき発生した冷媒蒸気は、冷媒蒸気管路２３を介して熱媒焚き再生器１の上部に流入し、熱媒焚き再生器１で発生した冷媒蒸気と共に凝縮器５に流れて液化される。
【００２０】
溶液槽４９中で所定の濃度にまで濃縮された濃溶液は、越流堰４７からオーバーフローし、出口室５１、そして濃溶液管路２２を介して吸収器９に導かれる。このとき、バーナー焚き再生器３では、加熱により発生した冷媒蒸気で内部の圧力が上昇する場合がある。しかし、溶液管路１９にＵ字状シール部２１を設けているため、濃溶液がバーナー焚き再生器３から熱媒焚き再生器１に逆流し難い。さらに、バーナー焚き再生器３は、越流堰４７を有しているため、燃焼室５３は、常に溶液中に浸された状態にあり、空焚きを防止することができる。また、本実施形態の吸収式冷凍機では、熱媒焚き再生器１の作動を停止、つまり熱媒の通流を停止しても、バーナー焚き再生器３を作動させれば吸収式冷凍機を駆動することができる。この場合、熱媒焚き再生器１の底部には、希溶液散布部１５から散布された希溶液が溜まり、この希溶液は、溶液管路１９を介してバーナー焚き再生器３の溶液槽４９に流れ込む。
【００２１】
このように、本実施形態の吸収式冷凍機では、熱媒焚き再生器１とバーナー焚き再生器３とは、熱媒焚き再生器１よりもバーナー焚き再生器３が低い位置になるように配設され、さらに希溶液管路１７、溶液管路１９、濃溶液管路２２によって直列に配置されている。このため、熱媒焚き再生器１の熱媒の熱量が不足している場合、バーナー焚き再生器３を作動させることにより、熱媒焚き再生器１からバーナー焚き再生器３の溶液槽４９に流入してきた十分に濃縮されていない濃溶液を加熱して冷媒蒸気を生成し、濃溶液を所定の濃度まで濃縮することができる。したがって、熱媒の温度に応じて熱媒焚き再生器とバーナー焚き再生器とに希溶液の流れを切り換える切替弁や、熱媒焚き再生器とバーナー焚き再生器とに通流させる希溶液の流量を調整する流量調整弁などを設けなくても、十分な冷媒蒸気の発生と濃溶液の濃縮が行えるため、構成を簡素化できる。
さらに、構成が簡素化され、弁などの数が減ることによりコストを低減できる。また、弁の数が増えると制御が複雑になるが、弁の数が減ることにより、制御も簡素化できる。加えて、さらに熱媒焚き再生器１からバーナー焚き再生器３へ溶液を通流させるためのポンプなども必要ない。また、本実施形態では、溶液管路１９のバーナー焚き再生器３の底部に連通する側の端部にＵ字状シール部２１を有しているため、バーナー焚き再生器３の作動によりバーナー焚き再生器３内の冷媒蒸気の圧力が高くなった場合でも、溶液槽４９内の濃溶液が熱媒焚き再生器１へ逆流し難い。
【００２２】
さらに、バーナー焚き再生器３は、溶液槽４９を画成する側壁の１つが越流堰４７となっているため、バーナー焚き再生器３の設置位置に関わらず、燃焼室５３は常に溶液槽４９内の溶液に浸された状態になり、空焚きを防止できる。加えて、バーナー焚き再生器３の設置位置に対する制限が少なくなるため、吸収式冷凍機の設計の自由度が増大する。つまり、越流堰４７を設けていない場合、空焚きを防止するため、バーナー焚き再生器３は、吸収器９よりも低い位置に設置する必要があるが、越流堰４７を設けることで、バーナー焚き再生器３は、熱媒焚き再生器よりも低い位置で有れば、吸収器９よりも高い位置でも低い位置でも自由に設置することができる。
【００２３】
また、本発明は、本実施形態の構成の吸収式冷凍機に限らず、熱媒焚き再生器とバーナー焚き再生器を有する様々な構成の吸収式冷凍機に適用できる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、吸収式冷凍機の構成を簡素化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用してなる吸収式冷凍機の一実施形態の概略構成と動作を示すブロック図である。
【図２】熱媒焚き再生器とバーナー焚き再生器の概略構成と動作を示す断面図である。
【符号の説明】
１  熱媒焚き再生器
３  バーナー焚き再生器
５  凝縮器
７  蒸発器
９  吸収器
１７  希溶液管路
１９  溶液管路
２３  冷媒蒸気管路
【図１】
0003988016.tif 000002
【図２】
0003988016.tif 000003