JP2009287806A - 吸収冷凍機 - Google Patents

Abstract

【課題】パラレルフローの優位点を保ったまま、高温再生器の内圧を低く抑えることができる二重効用吸収冷凍機を提供する。
【解決手段】吸収器１から低温再生器３へ溶液を送る経路１６に、第１の溶液ポンプ８と、低温溶液熱交換器６とを配置し、８から３を結ぶ希溶液経路１６の途中から、高温再生器４へ希溶液を送る経路１８を分岐し、分岐後の経路１９に第２の溶液ポンプ９と、高温溶液熱交換器７とを備えた二重効用吸収冷凍機であって、前記３及び／又は４からの濃溶液の一部を、９の吸込側に供給する経路２３を接続し、８からの希溶液と混合して４に供給できる構成としたものであり、前記吸収溶液経路１８には、３へ送る希溶液の流量を制御する手段１２を有することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般空調あるいは産業用に用いられる二重効用吸収冷凍機に関する。

従来知られている二重効用吸収冷凍機は、高温再生器と低温再生器への溶液供給方法によって、いくつかのフローに分類される。
代表的なものでは、希溶液を高温再生器に供給し、高温再生器で濃縮した溶液を低温再生器に供給してさらに濃縮するシリーズフロー、希溶液を高温再生器と低温再生器に分岐して供給するパラレルフロー、希溶液を低温再生器に供給し、低温再生器で濃縮した溶液を高温再生器に供給してさらに濃縮するリバースフローがある。
上述の中で、吸収器からの希溶液を高温再生器と低温再生器に分岐して供給するパラレルフローは、高温再生器への溶液供給量がシリーズフロー、リバースフローに比べ約半分と少ないため、他のフローに比べ高温溶液熱交換器の温度効率を高くし易く、冷凍機の効率を向上させやすいという利点がある。
公知の吸収冷凍機のパラレルフローの一例を図２に示す。

しかし、一方で高温再生器の内圧が、リバースフローに比べ高くなるという問題がある。吸収冷凍機の高温再生器内圧は、圧力容器の関係上大気圧以下で運転することが要求され、高温再生器の内圧をおさえるために、パラレルフローではリバースフローに比べ低温再生器の伝熱面積を増やす必要がある。
また、高温再生器の内圧を下げるためには、低温再生器に供給される希溶液量を増やせばよいが、低温再生器に供給される希溶液量を増やすと、その分高温再生器に供給される希溶液量が減ってしまうため、高温再生器出口の濃溶液の濃度と温度が高くなりすぎる、という問題が別に発生してしまう。
特公昭５３−３０５３４号公報

本発明は、パラレルフローの吸収冷凍機においてこれらの問題点を解決し、全体の溶液循環量を従来のパラレルフローと同等に保ち、パラレルフローの優位点を保ったままで、高温再生器の内圧を従来のパラレルフローに比べ低く抑えることができる二重効用吸収冷凍機を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明では、蒸発器、吸収器、凝縮器、低温再生器、高温再生器、低温溶液熱交換器、高温溶液熱交換器、溶液ポンプ及びこれらの機器を連結する吸収溶液経路、冷媒経路を備え、吸収器から低温再生器へ溶液を送る経路に、第１の溶液ポンプと、濃溶液と希溶液を熱交換するための低温溶液熱交換器とを配置し、第１の溶液ポンプから低温再生器を結ぶ希溶液経路の途中から、高温再生器へ希溶液を送る経路を分岐し、分岐後に第２の溶液ポンプと、高温再生器からの濃溶液と第２の溶液ポンプから高温再生器へ供給される希溶液とを熱交換するための高温溶液熱交換器とを備えた二重効用吸収冷凍機であって、前記低温再生器及び／又は高温再生器からの濃溶液の一部を、第２の溶液ポンプの吸込側に供給する経路を接続し、第１の溶液ポンプからの希溶液と混合して高温再生器に供給できる構成としたことを特徴とする吸収冷凍機としたものである。

前記吸収冷凍機において、前記吸収溶液経路には、低温再生器へ送る希溶液の流量を制御する手段を有し、高温再生器の状態から得られる第２の溶液ポンプに要求される溶液流量が、第１の溶液ポンプから吐出される希溶液の流量から低温再生器へ供給される希溶液の流量を除いた流量よりも多くなった場合、前記低温再生器及び／又は高温再生器から吸収器へ戻る濃溶液の一部を、第２の溶液ポンプに供給するように制御する構成とすることができ、また、前記第２の溶液ポンプの吸込側に供給される濃溶液の経路には、高温再生器で加熱・濃縮され、高温溶液熱交換器で熱交換した後の濃溶液と、低温再生器で加熱・濃縮された濃溶液とを合流する手段を有することができる。

吸収冷凍機において、従来のパラレルフローでは、高温再生器に供給される溶液量は、低温再生器に供給された溶液量の残りであり、高温再生器に供給される溶液量＋低温再生器に供給される溶液量＝第１の溶液ポンプ吐出量であったため、低温再生器と高温再生器に配分される溶液量の比率は、吸収冷凍機としてバランスのいい略５：５であり、その比率を大きく変更することはできなかった。しかし、本発明の吸収冷凍機によれば、低温再生器へ供給する溶液量を自由に設定したとしても、高温再生器へ供給される希溶液に、上述の様に濃溶液の一部を混ぜることが可能になるため、パラレルフローの特長を有したままで、従来のパラレルフロー吸収冷凍機よりも、高温再生器の内圧を低く抑えることが可能となった。また、従来のパラレルフローと同程度の高温再生器内圧を許容すれば、従来のパラレルフローよりも低温再生器の伝熱面積を少なくすることが可能となる。

本発明では、吸収器からの希溶液を低温溶液熱交換器と低温再生器を接続する経路から分岐し、第２の溶液ポンプと高温溶液熱交換器を介して高温再生器に送る様に構成したパラレルフロー吸収冷凍機で、低温再生器及び／又は高温再生器からの濃溶液の一部を、第２の溶液ポンプの吸込側に供給するように構成することで、低温再生器への溶液供給量を増やし、高温再生器の内圧を従来のパラレルフローよりも低く抑えるものである。

次に、図面を用いて本発明について説明する。
図１は、本発明の吸収冷凍機のフロー構成図の一例である。
図1では、一つの缶胴内に蒸発器２と吸収器１が配置されており、吸収器１で吸収器伝熱面にスプレーされた濃溶液は、冷却水１５によって冷却されながら、蒸発器２で冷水１４によって加熱され蒸発した冷媒蒸気を吸収し、その時の条件に応じた濃度まで薄くなる。
吸収器１からの希溶液は、経路１６を通り第１の溶液ポンプ８を用いて、低温溶液熱交換器６の被加熱側に供給される。低温溶液熱交換器６で経路２２からの濃溶液と熱交換した希溶液の一部は、経路１７を通り低温再生器３に供給され、高温再生器４で発生し経路２５を通り供給される冷媒蒸気により加熱され、冷媒が分離されて濃溶液となる。

第２の溶液ポンプ９は、低温溶液熱交換器６で加熱されて低温再生器３に供給された希溶液の残りを、経路１８、１９を通り高温溶液熱交換器７の被加熱側を通り高温再生器４に供給するが、これだけでは高温再生器４への溶液供給量が不足する場合、低温再生器３で冷媒が分離されて濃縮された濃溶液を経路２０から合流器１１に供給し、高温再生器４で濃縮された経路２１からの濃溶液と合流し、その一部を、濃溶液供給路２３を介して経路１８からの希溶液と合流させ、経路１９を通り高温再生器４に供給する。
この様にして、高温再生器４で不足した溶液量は、濃溶液供給路２３から第２の溶液ポンプ９を介して経路１９に合流されて高温溶液熱交換器７の被加熱側を通り、高温再生器４に供給される。高温再生器４では、供給された溶液が熱源１３により加熱されることにより冷媒が分離されて濃溶液となり、経路２１から高温溶液熱交換器７の加熱側を通り、高温再生器４へ供給される希溶液と熱交換した後、低温再生器３で冷媒が分離された濃溶液と合流し、経路２２から低温溶液熱交換器６の加熱側を通り、吸収器１からの希溶液と熱交換した後、吸収器１にスプレーされる。

高温再生器４にて分離された冷媒蒸気は、経路２５から低温再生器３に供給されて溶液の加熱・濃縮に使用された後凝縮し、凝縮器５に移動する。低温再生器３にて分離された冷媒は、蒸気の形態で凝縮器５に移動し冷却水１５により凝縮した後、高温再生器４から移動してきた冷媒と合流し、経路２６から蒸発器２に供給され、冷媒ポンプ１０によって経路２７を通り蒸発器２にスプレーされる。このようにして、吸収冷凍機のサイクルは運転される。
ここで、低温再生器３への溶液循環量の比を、従来のパラレルフローよりも大きくした場合、低温再生器３へ供給される溶液量が増えることから、高温再生器４の内圧を従来のパラレルフローに比べ下げることが可能となる。

従来のパラレルフローでは、この場合高温再生器４の溶液供給量が減少してしまうため、高温再生器４の出口濃溶液の濃度、温度が上がってしまうという問題が生じるが、本実施例では、高温再生器４へ供給される希溶液に、低温再生器及び／又は高温再生器の出口の濃溶液を混ぜることで、高温再生器４に供給される溶液量を確保することができ、これらの問題を回避できる。
これによって、低温再生器３への溶液供給量比を従来のパラレルフローよりも増やし、高温再生器４の内圧を下げつつ、高温再生器４の出口の濃溶液の濃度と温度の上昇を抑えることが可能となる。
また、低温再生器３への希溶液流量を制御する制御機構、例えば低温溶液熱交換器６と低温再生器３の配管途中から分岐し、第２の溶液ポンプへ接続される希溶液経路１８の途中に制御弁１２を設け、低温再生器３への希溶液流量を制御することで、高温再生器４へ供給する希溶液に混合させる濃溶液の流量を制御することも可能である。

図１では、高温再生器４の戻り濃溶液と低温再生器３の戻り濃溶液を合流器１１で合流させた後に、濃溶液を第２の溶液ポンプの吸込側に供給するようにしてあるが、低温再生器３の戻り濃溶液を優先的に供給するように配管接続することも可能だし、高温再生器４からの戻り濃溶液を優先的に供給するように配管接続することも可能である。
なお、図１には記載していないが、吸収器１へ濃溶液を供給する配管中に、溶液スプレーポンプを設けてもよい。その場合、ポンプのインバータや制御弁といった流量制御機構を設け濃溶液の流量に応じて溶液スプレー量を制御してもよいし、吸収器の希溶液をスプレーポンプの吸込側に導入してスプレーバックアップをしてもよい。
本実施形態は吸収冷凍機の構成で説明したが、吸収冷温水機にも適用できる。

本発明におけるパラレルフロー吸収冷凍機の一例を示すフロー構成図。 従来のパラレルフロー吸収冷凍機の一例を示すフロー構成図。

符号の説明

１：吸収器、２：蒸発器、３：低温再生器、４：高温再生器、５：凝縮器、６：低温溶液熱交換器、７：高温溶液熱交換器、８：第１の溶液ポンプ、９：第２の溶液ポンプ１０：冷媒ポンプ、１１：合流器、１２：制御弁、１３：熱源、１４：冷水、１５：冷却水、１６〜２２：溶液経路、２５〜２７：冷媒経路、

Claims (3)

1. 蒸発器、吸収器、凝縮器、低温再生器、高温再生器、低温溶液熱交換器、高温溶液熱交換器、溶液ポンプ及びこれらの機器を連結する吸収溶液経路、冷媒経路を備え、吸収器から低温再生器へ溶液を送る経路に、第１の溶液ポンプと、濃溶液と希溶液を熱交換するための低温溶液熱交換器とを配置し、第１の溶液ポンプから低温再生器を結ぶ希溶液経路の途中から、高温再生器へ希溶液を送る経路を分岐し、分岐後に第２の溶液ポンプと、高温再生器からの濃溶液と第２の溶液ポンプから高温再生器へ供給される希溶液とを熱交換するための高温溶液熱交換器とを備えた二重効用吸収冷凍機であって、前記低温再生器及び／又は高温再生器からの濃溶液の一部を、第２の溶液ポンプの吸込側に供給する経路を接続し、第１の溶液ポンプからの希溶液と混合して高温再生器に供給できる構成としたことを特徴とする吸収冷凍機。
2. 前記吸収溶液経路には、低温再生器へ送る希溶液の流量を制御する手段を有し、高温再生器の状態から得られる第２の溶液ポンプに要求される溶液流量が、第１の溶液ポンプから吐出される希溶液の流量から低温再生器へ供給される希溶液の流量を除いた流量よりも多くなった場合、前記低温再生器及び／又は高温再生器から吸収器へ戻る濃溶液の一部を、第２の溶液ポンプに供給するように制御する構成としたことを特徴とする請求項１に記載の吸収冷凍機。
3. 前記第２の溶液ポンプの吸込側に供給される濃溶液の経路には、高温再生器で加熱・濃縮され、高温溶液熱交換器で熱交換した後の濃溶液と、低温再生器で加熱・濃縮された濃溶液とを合流する手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の吸収冷凍機。

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