(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス高温再生器、排ガス低温再生器、低温再生器、凝縮器、吸収器、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とを備え、高温排ガスを熱源として、該高温排ガスを排ガス高温再生器、排ガス低温再生器の順に投入する吸収冷温水機であって、前記吸収器及び蒸発器をそれぞれ２分割して、該蒸発器は、冷温水を導入する順に高圧側蒸発器、次いで低圧側蒸発器とし、前記吸収器は、前記高圧側蒸発器と組み合わせて高圧側吸収器とし、前記低圧側蒸発器と組み合わせて低圧側吸収器とすると共に、前記溶液流路を、前記低圧側吸収器からの吸収溶液を前記排ガス高温再生器に導き、濃縮された吸収溶液を該低圧側吸収器に戻し、前記高圧側吸収器からの吸収溶液を前記排ガス低温再生器及び低温再生器に導き、濃縮された吸収溶液を該高圧側吸収器に戻すように構成したことをことを特徴とする排ガス投入型吸収冷温水機。
【請求項２】
前記溶液流路には、別に燃料を熱源とする高温再生器を設け、該高温再生器に前記排ガス高温再生器からの吸収溶液を導入し、濃縮された吸収溶液を前記低圧側吸収器に戻す構成としたことを特徴とする請求項１記載の排ガス投入型吸収冷温水機。
【請求項３】
前記冷温水流路には、冷温水出力過不足検出装置を設け、出力不足時に高温再生器に燃料を供給する制御手段を設けたことを特徴とする請求項２記載の排ガス投入型吸収冷温水機。
【請求項４】
前記排ガス高温再生器及び排ガス低温再生器は、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、２又は３記載の排ガス投入型吸収冷温水機。
【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吸収冷温水機の熱源として、なるべく低温まで有効利用し、熱源が不足するときには燃料で熱源をバックアップでき、さらに、コンパクト化ができる排ガス投入型吸収冷温水機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
比較的温度の低い排温水を用いて、冷温水機を単効用サイクルで運転する際、負荷が大きくなり、熱源不足となる場合は、溶液を高温再生器に送り、燃料で追焚きして加熱濃縮し、熱源のバックアップをする方法が特公昭５９−１４７０６号公報で提案されている。
一方、高温排ガスがある場合、高温排ガスを高温発生器（排ガス高温再生器）、補助発生器（排ガス低温再生器）の順に投入して、高温排ガスを効率よく利用する方法が特公昭５７−２０５４３号公報で提案されてきた。
【０００３】
また、排熱として高温の排温水がある場合、高温再生器直前及び低温再生器直前で排熱を与え、高温再生器で消費する燃料を大幅に削減する方法が、特開平７−２１８０１４号公報で提案されている。
排ガスを利用する場合に比較し、前記温水利用の場合は、排熱利用機器が非常にコンパクトに、しかも排温水配管も細く、吸収冷温水機としてコンパクト化が可能である。
排ガス利用の場合は、排ガスの比容積が大きく、排ガスを排ガス高温再生器及び排ガス低温再生器と引き廻すには大きな空間が必要であり、コンパクト化が難しい。
さらに、燃料による排ガス不足をバックアップする場合には、高温再生器をでた燃焼ガスの引き廻しが必要になり、大きな装置になりがちである。
【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、高温排ガスを排ガス高温再生器、排ガス低温再生器の順に投入して、排ガスを効率よく利用すると共に、排ガス低温再生器の溶液温度がなるべく低温となる溶液フローとして、回収熱量を増すことができ、また、排ガスだけでは熱源が不足する場合に、燃料で熱源をバックアップすることができ、しかもコンパクト化することが可能な排ガス投入型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、排ガス高温再生器、排ガス低温再生器、低温再生器、凝縮器、吸収器、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とを備え、高温排ガスを熱源として、該高温排ガスを排ガス高温再生器、排ガス低温再生器の順に投入する吸収冷温水機であって、前記吸収器及び蒸発器をそれぞれ２分割して、該蒸発器は、冷温水を導入する順に高圧側蒸発器、次いで低圧側蒸発器とし、前記吸収器は、前記高圧側蒸発器と組み合わせて高圧側吸収器とし、前記低圧側蒸発器と組み合わせて低圧側吸収器とすると共に、前記溶液流路を、前記低圧側吸収器からの吸収溶液を前記排ガス高温再生器に導き、濃縮された吸収溶液を該低圧側吸収器に戻し、前記高圧側吸収器からの吸収溶液を前記排ガス低温再生器及び低温再生器に導き、濃縮された吸収溶液を該高圧側吸収器に戻すように構成したことをことを特徴とする排ガス投入型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、溶液流路には、別に燃料を熱源とする高温再生器を設け、該高温再生器に前記排ガス高温再生器からの吸収溶液を導入し、濃縮された吸収溶液を前記低圧側吸収器に戻す構成とすることができ、前記冷温水流路に、冷温水出力過不足検出装置（通常、冷水温度と目標温度との差）を設け、出力不足時に高温再生器に燃料を供給する制御手段を設けることができる。
さらに、前記吸収冷温水機において、前記排ガス高温再生器及び排ガス低温再生器は、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てもよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を用いて具体的に説明する。
図１は、本発明の吸収冷温水機の一例を示すフロー構成図であり、図２は、図１に対するデューリング線図を示し、図３は、本発明の吸収冷温水機の他の例を示すフロー構成図であり、図４は、図３の缶外再生器の部分拡大図である。
図において、Ａ１、Ａ２は吸収器、Ｅ１、Ｅ２は蒸発器、ＧＬは低温再生器、ＧＨは高温再生器、ＧＨＸは排ガス高温再生器、ＧＬＸは排ガス低温再生器、Ｃは凝縮器、ＳＰ１、ＳＰ２は溶液ポンプ、ＲＰは冷媒ポンプ、Ｘは熱交換器、ＸＨは高温熱交換器、１と２は冷媒蒸気通路、３と４は冷却水、５は高温排ガス、６は冷温水通路であり、７は隔壁、８は連通口、９は温度検出器、１０は燃料供給弁、１１〜１７は溶液流路、１８〜２３は冷媒流路である。
【０００８】
図１と図３においては、吸収器Ａ１、Ａ２、蒸発器Ｅ１、Ｅ２、低温再生器ＧＬ、凝縮器Ｃを、一つの角型缶胴に収め、該缶胴の下部に吸収器を左からＡ１、Ａ２と、また吸収器の斜め上部に蒸発器を上からＥ１、Ｅ２、吸収器上部に凝縮器Ｃを配置し、さらに、凝縮器Ｃ上部に低温再生器ＧＬを配置し、吸収器Ａ１、Ａ２、蒸発器Ｅ１、Ｅ２の低圧側と、低温再生器ＧＬ、凝縮器Ｃの高圧側とを、斜め隔壁で分け、この斜め隔壁の上側の高圧側に低温再生器ＧＬから凝縮器Ｃへの冷媒蒸気が流れる通路１を配し、斜め隔壁の下側の低圧側には低圧側蒸発器Ｅ１から低圧側吸収器Ａ１への冷媒蒸気が流れる通路２を配した構造としている。そして、低圧側にある吸収器をさらに左右に低圧側Ａ１、高圧側Ａ２に隔壁７で分割し、また、低圧側にある蒸発器をさらに上下に低圧側Ｅ１、高圧側Ｅ２に隔壁７で分割して、その間の通路も隔壁７が設けられて分割されている。
【０００９】
また、この缶胴とは別に、高温排ガス５を熱源とする排ガス高温再生器ＧＨＸと排ガス低温再生器ＧＬＸ、及び、燃料を熱源とする高温再生器ＧＨと、溶液熱交換器ＸＨ、Ｘが配備されている。そして、この缶胴の吸収器Ａ１、Ａ２及び低温再生器ＧＬと、排ガス高温再生器ＧＨＸ、排ガス低温再生器ＧＬＸ、及び、高温再生器ＧＨとは、溶液流路１１〜１６及び冷媒流路２０、２１でそれぞれ接続されている。
さらに、図４に示されているように、排ガス高温再生器ＧＨＸと排ガス低温再生器ＧＬＸは、内部に高温排ガスが通る矩形断面の排ガス通路を有し、該通路に垂直伝熱管ＹＰが備えられ、該垂直伝熱管上部が気液分離室ＹＧ、下部が溶液供給室ＹＬを構成している。
【００１０】
次に、図１について説明すると、図１の吸収冷温水機の冷房運転においては、低圧側吸収器Ａ１からの希溶液は、溶液ポンプＳＰ１により、流路１１から高温熱交換器ＸＨの被加熱側を通り、排ガス高温再生器ＧＨＸに導入される。排ガス高温再生器ＧＨＸでは、希溶液は加熱熱源である高温排ガス５により加熱されて冷媒を蒸発して濃縮され、濃縮された濃溶液は、流路１２から高温熱交換器ＸＨの加熱側を通り熱交換され、流路１２を通り低圧側吸収器Ａ１に導入されて循環する。
一方、高圧側吸収器Ａ２からの希溶液は、溶液ポンプＳＰ２により、流路１３から熱交換器Ｘの被加熱側を通って流路１３に導入され、流路１３の中途から一部が分岐されて、流路１４を通り排ガス低温再生器ＧＬＸに導入される。排ガス低温再生器ＧＬＸでは、排ガス高温再生器ＧＨＸで熱源として使用された高温排ガスにより、加熱されて濃縮される。濃縮された濃溶液は、流路１６から低温再生器からの濃溶液流路である流路１５に合流される。流路１３からの分岐されない残部は、そのまま流路１３を通り低温再生器ＧＬに導入される。低温再生器に導入された希溶液は、低温再生器ＧＬで排ガス高温再生器ＧＨＸからの冷媒蒸気による加熱により濃縮された後、流路１５を通り流路１６からの濃溶液を合流した後、熱交換器Ｘの加熱側を通り、流路１５から高圧側吸収器Ａ２に導入されて循環する。
【００１１】
また、排ガス低温再生器ＧＬＸで蒸発した冷媒蒸気は流路２１を通り低温再生器ＧＬの伝熱管群中に導入される。
これにより、低温再生器ＧＬ中の吸収溶液の濃度を低くして、排ガス低温再生器ＧＨＸからの冷媒蒸気の凝縮温度を下げることができ、高温排ガスを用いる排ガス高温再生器の熱効率を上げることができる。
排ガス高温再生器ＧＨＸで蒸発した冷媒ガスは、冷媒流路２０を通り、低温再生器ＧＬの熱源として用いられたのち凝縮器Ｃに導入される。凝縮器Ｃでは、低温再生器ＧＬからの冷媒ガスと共に冷却水により冷却されて凝縮し、流路１８から高圧側蒸発器Ｅ２に導入される。
【００１２】
高圧側蒸発器Ｅ２では、冷媒液が冷媒ポンプＲＰにより流路１９から蒸発器Ｅ１とＥ２とに分配されて循環され、その際冷媒液が蒸発して蒸発器内を通る冷水から熱をうばい冷水６を冷却し、これが冷房用に供される。そして、蒸発した冷媒蒸気は、低圧側蒸発器Ｅ１からは、通路２を通り、低圧側吸収器Ａ１に導入され、排ガス高温再生器ＧＨＸから流路１２を通って導入される濃溶液により吸収され、また、高圧側蒸発器Ｅ２からは、排ガス低温再生器ＧＬＸ及び低温再生器ＧＬから流路１５を通って導入される濃溶液により吸収され、冷媒が吸収された希溶液は、前記したように溶液ポンプＳＰ１、ＳＰ２により再生器ＧＨＸ、ＧＬＸ、ＧＬに導入される循環サイクルとなる。
【００１３】
図２は、図１に対するデューリング線図を示し、冷水の入口側となる高圧側吸収器Ａ２の露点（飽和蒸気温度）ＥＨは、冷水出口側となる低圧側吸収器Ａ１の露点ＥＬよりも高いので、吸収溶液の濃度は希くなる。両低温発生器に希い溶液が入るので、沸騰温度が低下する。
図３は、本発明の吸収冷温水機の他の例を示すフロー構成図である。図３では、図１において、燃料焚きの高温再生器ＧＨを付加し、熱源不足時に、燃料を焚くようにしたものである。
図３において、冷水通路６に設けた温度検出器９により、冷水温度が目標温度まで下がらないとき、熱源となる排熱が不足していると判断し、高温再生器ＧＨの燃料供給弁１０を開として燃焼を開始し、排ガス高温再生器ＧＨＸからの濃溶液を流路１２から導入して燃焼熱で溶液を加熱濃縮する。高温再生器ＧＨで濃縮された溶液は、流路１７から高温熱交換器ＸＨの加熱側を通り、低圧側吸収器Ａ１に導かれる。
【００１４】
図４は、缶外に設けた再生器の部分拡大図で、排ガス再生器と高温再生器との関係を示したもので、燃焼排ガスを排ガス再生器出口と合流させて、排ガス出口配管を簡素化している。
排ガス配管５”で示したように、燃焼排ガスを排ガス低温再生器ＧＬＸ入口に投入し、燃焼排ガスの排熱回収をすることは、省エネ上、効果がある。
排ガス高温再生器ＧＨＸの上部気液分離室ＹＧから、流路２３で高温再生器ＧＨに蒸気を導入し、高温再生器ＧＨの気液分離器を利用することもできる。この際、排ガス高温再生器ＧＨＸの上部気液分離室ＹＧから気液分離機能をはずせるので、小さな気液室とすることができる。
また、排ガス低温再生器ＧＬＸの気液分離機能を低温再生器ＧＬを利用することにより、排ガス低温再生器ＧＬＸの気液分離室ＹＧも小さくできる。
排ガス高温再生器ＧＨＸから高温再生器ＧＨへの蒸気配管と、溶液配管とを一体とし、配管の簡素化を図ることもできる。
冷凍機専用とすることも、また暖房の可能な冷温水機とすることもできる。
冷温水機の場合は、温水温度が目標温度まで上昇しないときに、熱源バックアップのために燃焼をする。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれは、高温排ガスを排ガス高温再生器、排ガス低温再生器の順に投入して、排ガスを低温まで効率良く利用すると共に、排ガス低温再生器の溶液温度がなるべく低温となる溶液フローとして、回収熱量を増すことができ、また、排ガスだけでは熱源が不足する場合に、燃料で熱源をバックアップすることができるコンパクトで効率のよい吸収冷温水機とすることができた。
【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】図１に対するデューリング線図。
【図３】本発明の吸収冷温水機の他の例を示すフロー構成図。
【図４】本発明の吸収冷温水機の缶外再生器の部分拡大図。
【符号の説明】
Ａ１、Ａ２：吸収器、ＧＬ：低温再生器、ＧＨ：高温再生器、ＧＨＸ：排ガス高温再生器、ＧＬＸ：排ガス低温再生器、Ｃ：凝縮器、Ｅ１、Ｅ２：蒸発器、Ｘ：熱交換器、ＸＨ：高温熱交換器、ＹＰ：垂直伝熱管、ＹＬ：溶液供給管、ＹＧ：気液分離室、ＳＰ１、ＳＰ２：溶液ポンプ、ＲＰ：冷媒ポンプ、１、２：冷媒蒸気通路、３、４：冷却水、５：高温排ガス、６：冷温水通路、７：隔壁、８：連通口、９：温度検出器、１０：燃料供給弁、１１〜１７：溶液流路、１８〜２３：冷媒流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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