JP2009236369A - 吸収冷温水機 - Google Patents

Abstract

【課題】１台で、夏期の冷房シーズンには冷房運転を、そして冬期の暖房シーズンには容易に暖房に切り換えて暖房運転を行うことができる吸収冷温水機の提供。
【解決手段】再生器１、凝縮器２、蒸発器３および吸収器４を配管接続して冷媒および吸収液の循環路を形成し、再生器１へ駆動熱源１１を流量制御弁１４を介して供給するとともに、吸収器４および凝縮器２へ冷却塔２９から供給される冷却水を冷却水管１５を介して循環させ、蒸発器３から負荷２４へ第１ブライン管（冷水配管１６）を介して前記流量制御弁１４の開度を制御する冷熱供給運転を行う吸収冷温水機としての機能と、蒸発器３へ副熱源３４を供給するとともに吸収器４および凝縮器２を流通する前記冷却水を第２ブライン管（冷却水配管１５）を介して前記流量制御弁１４の開度を制御して負荷２４へと循環させて温熱供給運転とを行う吸収ヒートポンプとしての機能とのいずれか一方を選択可能にした。
【選択図】図１

Description

本発明は、一重効用吸収冷温水機に関するものであり、詳しくは、ボイラ、エンジンの冷却水など排熱を駆動熱源として用いる再生器を備えた吸収冷温水機に関する。

従来、エンジンの冷却水などを再生器の熱源とする吸収冷温水機が提案されている（例えば、特許文献１、２などを参照）。
このような吸収冷温水機は、ボイラやエンジンの冷却水などの冷却水を熱源として、再生器で希吸収液から冷媒を蒸発分離させて凝縮器へと送るとともに、前記冷媒が蒸発して濃度の濃くなった吸収液を吸収器へと送っていた。そして、凝縮器では、前記冷媒を冷却水により凝縮させ、冷媒液として蒸発器へと送り、蒸発器では、前記冷媒を負荷へと循環させるブラインが循環する伝熱管に散布して再蒸発させ、吸収器では、前記再蒸発した冷媒を吸収液に吸収させるとともに、前記冷却水により吸収液の熱を回収させて、前記負荷への冷熱供給運転を行うものとなっていた。また、前記冷却水は冷却塔へと循環され、大気へ放熱されている。

また、これに対し、欧州などでは、この一重効用吸収冷温水機の再生器へ主熱源の熱源供給を行うとともに、蒸発器へ副熱源の熱源供給行い、上記冷熱供給運転時に利用していた冷却水をブラインとして凝縮器および吸収器から負荷へと循環させて、吸収ヒートポンプとしての運転を行わせ、上記負荷への温熱供給運転を行うものとなっていた。
特開昭５８−１２７０６６号公報 特開平８−２３３３９１号公報

しかしながら、従来は、一重効用吸収冷温水機としての利用か、あるいは、吸収ヒートポンプとしての利用かのいずれか一方での利用であったため、一重効用吸収冷温水機を選択した場合には、冬場の温熱供給運転ができなくなり、吸収ヒートポンプを選択した場合には、夏場の冷熱供給運転ができないものとなっており、稼働率が上がらないものとなっていた。
このため、特に、欧州では、近年の地球温暖化により、夏季気温が上昇してきていることから、吸収ヒートポンプを一重効用吸収冷温水機として使用し、冷熱供給運転を行わせたいと言う要望が高まりつつあり、この点に対して改善が望まれている。
そこで、本発明では、冷熱供給運転および温熱供給運転が容易に切換えて行えるとともに、冷熱供給運転時においても、温熱供給運転時においても、運転可能な一重効用吸収冷温水機を提供することにある。

前記課題を解決するための本発明の請求項１記載の吸収冷温水機は、再生器、凝縮器、蒸発器および吸収器を配管接続して冷媒および吸収液の循環路を形成し、再生器へ駆動熱源を流量制御弁を介して供給するとともに、吸収器および凝縮器へ冷却塔から供給される冷却水を冷却水管を介して循環させ、前記蒸発器から負荷へ第１ブライン管を介して冷熱を供給する冷熱供給運転を行う吸収冷温水機としての機能と、前記駆動熱源を主熱源として前記流量制御弁を介して前記再生器へ供給し、前記蒸発器へ副熱源を供給するとともに、吸収器および凝縮器を流通する前記冷却水を第２ブライン管を介して前記負荷へと循環させて温熱供給運転とを行う吸収ヒートポンプとしての機能とのいずれか一方を選択可能な吸収冷温水機において、
蒸発器の出口に第１温度検出器を、凝縮器の出口に第２温度検出器を夫々設けるとともに、負荷が第１ブライン管または第２ブライン管に択一的に接続切換される第１切換弁を設けるとともに、吸収器が負荷または冷却塔に択一的に接続切換される第２切換弁と、蒸発器が負荷または副熱源に択一的に接続切換される第３切換弁とを設け、第１切換弁を切換えて負荷が第１ブライン管に接続切換えされるときは、第２切換弁を切換えて吸収器を冷却塔へ接続するとともに、第３切換弁を切換えて蒸発器を負荷へと接続し、第１温度検出器で検出される温度により流量制御弁の開度を制御して負荷への冷熱供給運転を行い、第１切換弁を切換えて負荷が第２ブライン管に切換接続されるときは、第２切換弁を切換えて吸収器を負荷へ接続するとともに、第３切換弁を切換えて蒸発器を副熱源へと接続し、第２温度検出器で検出された温度により流量制御弁の開度を制御して負荷への温熱供給運転を行うことを特徴とするものである。

本発明の吸収冷温水機は、構成が簡単な一重効用吸収冷温水機であり、１台の装置で、夏期の冷房シーズンには冷房運転を行うことができ、そして冬期の暖房シーズンには容易に暖房に切り換えて暖房運転を行うことができるという顕著な効果を奏する。

以下、本発明を図を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の吸収冷温水機の全体の一実施態様を説明する説明図である。
図２は、図１に示した本発明の吸収冷温水機を使用し冷房運転する時の一実施態様を説明する説明図である。
図３は、図１に示した本発明の吸収冷温水機を使用し暖房運転する時の一実施態様を説明する説明図である。
図１に記載の符号のものは図２および図３に記載の符号のものと同じである。これらは、図２を用いて本発明の吸収冷温水機を冷房運転する時の説明および図３を用いて本発明の吸収冷温水機を暖房運転する時の説明において説明されている。

（まず、本発明の吸収冷温水機Ａを用いて冷房運転を行う場合について説明する）
図２に示した本発明の吸収冷温水機Ａは、再生器１、凝縮器２、蒸発器３および吸収器４を配管接続して冷媒および吸収液の循環路を形成し、再生器１へ駆動熱源１１を流量制御弁１４を介して供給するとともに、吸収器４および凝縮器２へ冷却塔２９から供給される冷却水を冷却水管１５を介して循環させ（図中黒太線で示す）、一方、蒸発器３から負荷（冷房）２４へ第１ブライン管（冷水配管１６）を介して冷熱を循環供給（図中黒太線で示す）して冷熱供給運転を行うように選択されている。

すなわち、三方弁Ａ、三方弁Ｂからなる第１切換弁を切り換えて負荷２４が第１ブライン管（冷水配管１６）に接続切換されるとともに、三方弁Ｃ、三方弁Ｄおよび三方弁Ｅからなる第３切換弁が切換えられて蒸発器３が負荷２４へ接続されて第１ブライン管（冷水配管１６）を介して冷熱が負荷２４へ循環供給され（図中黒太線で示す）、一方、三方弁Ｆからなる第２切換弁が切換えられて吸収器４が冷却塔２９へ接続され、吸収器４および凝縮器２へ冷却塔２９から供給される冷却水を冷却水管１５を介して循環させ（図中黒太線で示す）、第１温度検出器１７で検出される温度により流量制御弁１４の開度を制御して負荷２４への冷熱供給運転を行うようになっている。

図２中、Ａは本発明の吸収冷温水機であり、冷媒に例えば水（Ｈ₂ Ｏ）、吸収液（溶液）に臭化リチウム（ＬｉＢｒ）溶液を使用したものである。
図２において、１は例えばボイラー、エンジンの冷却水（以下、駆動熱源温水という）を駆動熱源１１とする再生器、２は凝縮器、３は蒸発器、４は吸収器、５は再生器１の加熱器、６は凝縮器熱交換器、７は蒸発器熱交換器、８は吸収器熱交換器、９は再生器１および凝縮器２を収納した上胴、１０は蒸発器３および吸収器４を収納した下胴である。１２は駆動熱源１１から再生器１の加熱器５に至る供給配管、１３は再生器１から駆動熱源１１に至る戻し配管、１４は供給配管１２の途中に接続された流量制御弁である。

１５は冷却塔２９から冷却水ポンプ３１により三方弁Ｆを経て冷却水が供給される冷却水管であり、途中に吸収器熱交換器８および凝縮器熱交換器６、第１温度検出器１８が設けられており、冷却水は三方弁Ｂを経て冷却塔２９へ循環使用されている。
１６は冷水配管であり、冷水配管（第１ブライン管）１６の途中に蒸発器熱交換器７、第１温度検出器１７、三方弁Ｄ、三方弁Ａ、冷温水ポンプ３０、負荷（冷房負荷）２４、三方弁Ｃ、三方弁Ｅが設けられている。

第１温度検出器１７は蒸発器熱交換器７の下流の冷水配管１６の途中に設けられた冷水出口温度を検出するものである。第１温度検出器１７は冷房運転時に使用される。
１８は凝縮器熱交換器６の下流の冷却水管１５の途中に設けられた温水出口温度を検出する第２温度検出器である。第２温度検出器１８は冷房運転時には使用しない。
１９は第１温度検出器１７あるいは第２温度検出器１８からの信号を切り換えるためのスイッチ、そして、２０は第１温度検出器１７あるいは第２温度検出器１８からスイッチ１９を経て信号を入力して制御弁１４の開度の制御信号を出力する制御装置である。

流量制御弁１４の開度によって決まる駆動熱源１１から供給される駆動熱源温水が供給配管１２を通って再生器１の加熱器５へ流れる。再生器１において濃度が薄い吸収液（稀吸収液という）が加熱され、稀吸収液から冷媒が分離して蒸発し、濃い吸収液（濃液という）が生じる。

蒸発した冷媒は凝縮器２へ流れ、凝縮器熱交換器６を流れる冷却水と熱交換して凝縮液化し、冷媒配管２１を経て蒸発器３へ流れる。
蒸発器３へ流れて溜った冷媒は、冷媒ポンプ２２により冷媒配管２３を経て蒸発器熱交換器７上に散布され、そして、冷媒液が蒸発器熱交換器７を流れる冷水と熱交換して蒸発し、気化熱によって冷水が冷却されて冷水配管（第１ブライン管）１６に接続された負荷（冷房負荷）２４へ冷温水ポンプ３０により三方弁Ｄ、Ａを経て供給されて冷房を行った後、三方弁Ｃ、Ｅを経て循環される。

そして、第１温度検出器１７により検出した信号がスイッチ１９を経て制御装置２０に入力され、制御装置２０から信号を出力して制御弁１４の開度の制御が適正に行なわれる。

また、蒸発器３で蒸発した冷媒は吸収器４へ流れる。一方、再生器１で生じた濃液は、濃液熱交換器２５で稀吸収液ポンプ２６により吸収器４から稀吸収液配管２７を経て送られた稀吸収液と熱交換した後、濃液配管２８を経て吸収器熱交換器８に散布される。吸収器４へ流れた冷媒は吸収器熱交換器８に散布された濃液に吸収され稀吸収液となる。

吸収器４にて冷媒を吸収した稀吸収液は、稀吸収液ポンプ２６により吸収器４から稀吸収液配管２７を経て濃液熱交換器２５で前記のように濃液と熱交換されて再生器１へ送られる。
再生器１に流入した稀吸収液は加熱器５によって加熱され、冷媒が分離して蒸発し、前記のように濃液が吸収器４へ流れて散布される。

上記のように吸収冷温水機Ａの運転が行われると、蒸発器３の内部に配管された蒸発器熱交換器７において冷媒の気化熱によって冷却された冷水が、冷温水ポンプ３０の運転により冷水配管（第１ブライン管）１６を介して負荷（冷房負荷）２４に循環供給されるので、本発明の吸収冷温水機Ａを使用して夏期の冷房シーズンなどに冷房運転を行うことができる。

図２中の三方弁において黒で示した方向は閉じられ、白で示した方向が開けられていることを示す。三方弁は制御装置２０からの信号により開閉信号が送られて適正に開閉するようになっている。
図２中の温度検出器において黒丸で示したものは不使用を示し、白丸で示したものは使用することを示す。

（次に、本発明の吸収冷温水機Ａを用いて暖房運転を行う場合について説明する）
図３に示した本発明の吸収冷温水機Ａは、駆動熱源１１を主熱源として流量制御弁１４を介して再生器１へ供給し、蒸発器３へ副熱源３４を供給（図中黒太線で示す）するとともに、冷却塔２９を使用せず、冷房運転時に用いた冷却水管１５を第２ブライン管として用い、吸収器４および凝縮器２で加温され流通する前記冷却水を第２ブライン管（冷却水管１５）を介して負荷（暖房）２４へと循環（図中黒太線で示す）させて温熱供給運転を行うように選択されている。

すなわち、三方弁Ａおよび三方弁Ｂからなる第１切換弁を切換えて負荷（暖房）２４が第２ブライン管（冷却水管１５）に切換接続され、吸収器４および凝縮器２が負荷（暖房）２４へ接続されるとともに、三方弁Ｃ、三方弁Ｄおよび三方弁Ｅからなる第３切換弁が切換えられ、蒸発器３が三方弁Ｅおよび三方弁Ｄを備えた温熱水配管３２、３３を経て図示しない地熱、温泉、ボイラーなどの副熱源３４へ接続され、吸収器４および凝縮器２で加温され流通する前記冷却水が第２ブライン管（冷却水管１５）を介して負荷（暖房）２４へ供給されて暖房を行った後、三方弁Ｃ、三方弁Ｆを経て循環（図中黒太線で示す）されている。
図示しない地熱、温泉、ボイラーなどの副熱源３４からの温熱水は温熱水配管３２から冷房運転時に用いた冷水配管１６に三方弁Ｅを経て供給され、蒸発器３の蒸発器熱交換器７を経て三方弁Ｄを通って温熱水配管３３から排出するか循環させて再使用する。

そして凝縮器熱交換器６の下流の第２ブライン管（冷却水管１５）の途中に設けられた第２温度検出器１８により検出した信号がスイッチ１９を経て制御装置２０に入力され、制御装置２０から信号を出力して流量制御弁１４の開度の制御が適正に行なわれる。

冷媒、駆動熱源温水、稀吸収液、濃液などの循環量、稀吸収液中の臭化リチウム濃度、濃液中の臭化リチウム濃度、温度などは暖房運転に合わせて適正に制御される。冷媒、駆動熱源温水、稀吸収液、濃液などの循環経路については暖房運転の場合も前記冷房運転の場合と同じである。

図３中の三方弁において黒で示した方向は閉じられ、白で示した方向が開けられていることを示す。三方弁は制御装置２０からの信号により開閉信号が送られて適正に開閉するようになっている。
図３中の温度検出器において黒丸で示したものは不使用を示し、白丸で示したものは使用することを示す。

上記のように吸収冷温水機Ａの運転が行われると、吸収器４および凝縮器２の熱交換器８、６において加温された温水が、冷温水ポンプ３０の運転により第２ブライン管（冷却水管１５）を介して負荷（暖房負荷）２４に循環供給されるので、本発明の吸収冷温水機Ａを使用して冬期の暖房シーズンなどに暖房運転を効率良く行うことができる。

２０は、上記のような動作機能を有する吸収冷温水機Ａに設けた制御装置であり、マイコンや記憶手段などを備えて構成され、第１温度検出器１７や第２温度検出器１８で検出された冷温水の温度情報を、スイッチ１９を経て取り込み、この冷温水の温度が所定の設定温度に維持されるように、制御弁１４の開度が制御され、再生器１への入熱量を制御する容量制御機能を備えているとともに、冷温水ポンプ３０の運転をインバータ制御することにより、冷温水の循環量を最適な液循環量とする制御機能を備えている。
また、制御装置２０は、冷媒ポンプ２２、稀吸収液ポンプ２６、冷却水ポンプ３１の運転をインバータ制御することにより、再生器１へ供給される稀吸収液循環量を最適な稀吸収液循環量とし、蒸発器３へ供給される冷媒量を最適な量とし、冷却水配管１５中の冷温水量を最適な量とする制御機能を備えている。
なお、冷温水ポンプ３０は、本発明の吸収冷温水機Ａに接続された図示しない制御盤から制御されるものとしてもよい。

なお、上記実施形態の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、あるいは範囲を減縮するものではない。又、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。

例えば本実施の形態では、全て三方弁Ａ〜Ｆを用いるものと説明しているが、これに限らず、２つの二方弁（開閉弁）を組み合わせ、逆開閉とさせることにより、夫々の三方弁Ａ〜Ｆを構成することも可能である。これにより、コストを低減させて本発明を実施することができる。

本発明の吸収冷温水機は、構成が簡単であり、１台の装置で、例えば夏期の冷房シーズンには冷房運転を行うことができ、そして冬期の暖房シーズンには容易に暖房に切り換えて暖房運転を行うことができるという顕著な効果を奏するので産業上の利用価値は甚だ大きい。

本発明の吸収冷温水機の全体の一実施態様を説明する説明図である。 図１に示した本発明の吸収冷温水機を使用し冷房運転する時の一実施態様を説明する説明図である。 図１に示した本発明の吸収冷温水機を使用し暖房運転する時の一実施態様を説明する説明図である。

符号の説明

Ａ 吸収冷温水機
１ 再生器
２ 凝縮器
３ 蒸発器
４ 吸収器
５ 加熱器
６ 凝縮器熱交換器
７ 蒸発器熱交換器
８ 吸収器熱交換器
９ 上胴
１０ 下胴
１１ 駆動熱源
１２ 供給配管
１３ 戻し配管
１４ 流量制御弁
１５ 冷却水管
１６ 冷水配管
１７ 第１温度検出器
１８ 第２温度検出器
１９ スイッチ
２０ 制御装置
２１、２３ 冷媒配管
２２ 冷媒ポンプ
２４ 負荷（冷房／暖房）
２５ 濃液熱交換器
２６ 稀吸収液ポンプ
２７ 稀吸収液配管
２８ 濃液配管
２９ 冷却塔
３０ 冷温水ポンプ
３１ 冷却水ポンプ
３２、３３ 温熱水配管
３４ 副熱源

Claims (1)

1. 再生器、凝縮器、蒸発器および吸収器を配管接続して冷媒および吸収液の循環路を形成し、再生器へ駆動熱源を流量制御弁を介して供給するとともに、吸収器および凝縮器へ冷却塔から供給される冷却水を冷却水管を介して循環させ、前記蒸発器から負荷へ第１ブライン管を介して冷熱を供給する冷熱供給運転を行う吸収冷温水機としての機能と、前記駆動熱源を主熱源として前記流量制御弁を介して前記再生器へ供給し、前記蒸発器へ副熱源を供給するとともに、吸収器および凝縮器を流通する前記冷却水を第２ブライン管を介して前記負荷へと循環させて温熱供給運転とを行う吸収ヒートポンプとしての機能とのいずれか一方を選択可能な吸収冷温水機において、
   蒸発器の出口に第１温度検出器を、凝縮器の出口に第２温度検出器を夫々設けるとともに、負荷が第１ブライン管または第２ブライン管に択一的に接続切換される第１切換弁を設けるとともに、吸収器が負荷または冷却塔に択一的に接続切換される第２切換弁と、蒸発器が負荷または副熱源に択一的に接続切換される第３切換弁とを設け、第１切換弁を切換えて負荷が第１ブライン管に接続切換えされるときは、第２切換弁を切換えて吸収器を冷却塔へ接続するとともに、第３切換弁を切換えて蒸発器を負荷へと接続し、第１温度検出器で検出される温度により流量制御弁の開度を制御して負荷への冷熱供給運転を行い、第１切換弁を切換えて負荷が第２ブライン管に切換接続されるときは、第２切換弁を切換えて吸収器を負荷へ接続するとともに、第３切換弁を切換えて蒸発器を副熱源へと接続し、第２温度検出器で検出された温度により流量制御弁の開度を制御して負荷への温熱供給運転を行うことを特徴とする吸収冷温水機。

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