JPS5914706B2 - 吸収冷凍装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、吸収冷凍システムを用いて、低ポテンシヤル
エネルギ及び高ポテンシャルエネルギを併用又は単独使
用して、低温熱源を製造する吸収冷凍装置に関するもの
である。

冷凍熱源を製造するためには加熱エネルギを要し、従来
は石油、石炭などの化石燃料及びその誘導体としての燃
料（重油、部子ガス）の燃焼熱、又はこの燃焼熱を用い
て生成した高圧蒸気、高温水などの高温の高ポテンシャ
ルエネルギが用いられて来ている。

しかし高ポテンシャルエネルギは高価であり、また、将
来の化石燃料の涸渇を防止するために化石燃料の使用量
の抑制か望まれている。

一方、太陽熱を利用した温水、工場などの排温水、蒸気
原動機より排出される低圧蒸気などの低ポテンシヤルエ
ネルギは量も豊富であり安価であるにも拘らず、例えば
１００°Ｃ以下の低温であるため、また常時必要量乞安
定して得ることか困難なため利用されず、従来はそのま
ま環境に無駄に廃却されていた。

しかしてこの低ポテンシャルエネルギ乞有効ｒ利用する
ため、吸収冷凍システムを用いて冷温水を製造する設備
が見られるか、利用される低ポテンシヤルエネルギの量
に大きな変動のある場合に、溶液ポンプ１台で溶液循環
を行なっているため、低ポテンシヤルエネルギ量の変動
に対応するに当たり、消費動力に無駄があり、また濃度
幅の自由な選択が行なえないので効率の向上をはかるこ
とが困難であり、溶液流路の切り換えに際しても濃度変
化が犬きく、円滑な切り換えが困難である、などの欠点
を有するものであった。

本発明は、溶液流路として、吸収器から導出される低濃
度溶液を低湿側溶液ポンプを介して低温発生器に導く低
濃度溶液流路と、低湿発生器から導出される中濃度溶液
を高湿側溶液ポンプを介して高湿発生器に導く中濃度溶
液流路とを備えることにより、従来のものの上記の欠点
を除き、低ポテンシヤルエネルギ量の変動に対応するに
当たり、消費動力の損失を防ぎ、濃度幅の選択を行なう
ことができ、また流路切り換えに際しての濃度変化が少
で円滑な切り換えを行なうことができ、効率の高い高性
能の吸収冷凍装置を提供することを目的とするものであ
る。

本発明は、吸収器、低湿発生器、高温発生器、凝縮器、
蒸発器、低温溶液熱交換器、高温溶液熱交換器、溶液ポ
ンプ、冷媒ポンプ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、熱源として低ポテンシヤルエネル
ギと高ポテンシャルエネルギとを用いるようにした吸収
冷凍装置において、前記吸収器から前記低湿発生器へ低
湿側溶液ポンプにより低濃度溶液を導く低濃度溶液流路
と、前記低温発生器から前記高温発生器へ高温側溶液ポ
ンプにより中濃度溶液を導く中濃度溶液流路と、前記高
温発生器からの高濃度溶液の戻り流路を備え、前記低湿
発生器においては少なくとも低ポテンシヤルエネルギに
よる低ポテンシヤル加熱機構を備え、前記高温発生器に
おいては高ポテンシャルエネルギによる高ポテンシャル
加熱機構を備え、前記吸収器からの溶液が前記低ポテン
シヤル加熱機構を経たる後、前記高ポテンシャル加熱機
構に導かれるよう構成し、低ポテンシヤルエネルギの状
態を検出しその信号により前記高温側溶液ポンプの起杯
停止を操作するようにしたことを特徴とする吸収冷凍装
置である。

本発明を実施例につき図面乞用いて説明すれば、第１図
に示す如く、吸収器Ａ１蒸発器Ｅ１低温発生器ＧＬ、高
温発生器ＧＨ５凝縮器Ｃ１低温溶液熱交換器ＨＥＬ、高
温溶液熱交換器ＨＥＨが備えられ、これらの機器を接続
して、溶液流路及び冷媒流路が配備されている。

溶液流路としては、低濃度溶液流路として低温側溶液ポ
ンプＳＰＬ、管路１，２．３が吸収器Ａと低温発生器Ｇ
Ｌを接続し、中濃度溶液流路として高温溶液ポンプＳＰ
Ｈ，管路４，５．６が低温発生器ＧＬと高温発生器ＧＨ
とを接続し、中濃度戻り溶液流路として管路７，８が低
湿発生器ＧＬと吸収器Ａとを接続し、高濃度溶液流路と
して管路９，１０が高温発生ＧＨと、吸収器Ａに流入す
る流路としての管路７とを接続している。

高温及ヒ低温側溶液ポンプＳＰＨ及びＳＰＬは、ポンプ
自体又は付属の流量制御弁（図示せず）により、流量制
御が行なわれるようになっている。

冷媒禿賂としては、蒸発ＦＥ内に冷媒を循環せしめ、冷
水管１６にて蒸発せしめるため、冷媒ポンプＲＰ、管路
１１，１２が備えられ、高温発生器ＧＨにおいて発生し
た冷媒蒸気又はその発生した冷媒蒸気が途中で凝縮した
冷媒液を、低温発生器ＧＬの加熱管１７に導いて二重効
用の作用をせしめる管路１３、及び加熱管１７を出たあ
との液状又は気体状の冷媒を凝縮器Ｃに導く管路１４を
備え、凝縮器Ｃにおいて凝縮した冷媒液を蒸発器Ｅに導
ぐ管路１５が備えられている。

１８，１９は冷却水を通ずる冷却管である。

しかして高ポテンシャルエネルギによる高ポテンシャル
加熱機構として燃料管２０、流量匍脚弁２１、バーナ２
２、炉筒２３が備えられ、都市ガス、溶油などの燃料を
燃焼せしめて高温加熱を行なう。

また、低ポテンシヤルエネルギによる低ポテンシヤル加
熱機構として管路２４，２５．加熱管２６、流量制御弁
２７が設けられ、太陽熱を利用した温水、工場などの排
温水、蒸気原動機より排出される低温蒸気などが導かれ
加熱作用を行なう。

さらに、低ポテンシヤルエネルギの量を検出する低ポテ
ンシヤルエネルギ検出器２８（例えば入口温度計、又は
温水出入口湿度差と流量とを演算してエネルギ量を検出
する装置）、冷水出口の温度検出器２９、蒸発器Ｅの液
面検出器３０などが備えられている。

運転に当たっては、低ポテンシヤルエネルギを優先して
用い、低ポテンシヤルエネルギが余剰ならこれを蓄積し
、不足なら（蓄積分も含め）不足分を高ポテンシャルエ
ネルギで補うようＶて制御を行なう。

また、低ポテンシヤルエネルギが成る最小限界値以下に
なった場合、その他必要に応じて高ポテンシャルエネル
ギのみにて二重効用動作を行なうようにできるようにす
る。

即ち、低ポテンシヤルエネルギ検出器２８、或いは冷水
出口の温度検出器２９などにより、負荷に対し低ポテン
シヤルエネルギが十分存在することが検出された場合に
は、流量制御弁２１を閉じて高ポテンシャルエネルギの
供給を停止し、高温側溶液ポンプＳＰＨを停止せしめ、
低温側溶液ポンプＳＰＬ及び冷媒ポンプＲＰを運転せし
め低温発生器ＧＬのみにおいて冷媒蒸気の発生を行ない
、低ポテンシヤルエネルギを有効に利用することができ
る。

低ポテンシヤルエネルギの量に対して負荷が相対的に小
さく、余剰の低ポテンシヤルエネルギが供給される場合
は、単効用サイクルの溶液濃度が上昇するので、この状
態を例えば液面検出器３０でこれを検出し、自動的に又
はベルなどの警報により手動にてスイッチを入れて高温
側溶液ポンプＳＰＨを起動して、高温発生器ＧＨ１高温
浴液熱交換器ＨＥＨなとの中に残存していた濃度の低い
溶液と、前記の濃度の高い溶液とを置換した後高温側溶
液ポンプＳＰＨを停止せしめる。

この運転により高温発生器ＧＨ，高温溶液熱交換器ＨＥ
Ｈ及び管路５，６などの内部の溶液の濃度か高まり、エ
ネルギが蓄積される。

この場合、蓄積をできるだけ円滑に行なうため、必要に
応じこの運転を何回か繰り返すこともできる。

次に、低ポテンシヤルエネルギが負荷に対し相対的に不
足して来た場合、又は蓄積エネルギが消費されてなくな
って来た場合、或いは両者が共に起こった場合には、高
ポテンシャルエネルギを補助的に用いる。

即ち、例えばこの状態を低ポテンシヤルエネルギ検出器
２８、温度検出器２９又は液面検出器３０などにより検
出し、高温側溶液ポンプＳＰＨを起動せしめ、流量制御
弁２１を適宜開き、バーナ２２により加熱を行ない、高
温発生器ＧＨを稼動せしめ、加熱管１７による加熱も行
なって、低ポテンシヤルエネルギによる単効用サイクル
運転と、高ポテンシャルエネルギによる二重効用サイク
ル運転とが併用される。

この場合のサイクル線図を第２図に示す。

この場合に、加熱管２６における加熱量（低ポテンシヤ
ルエネルギに基づく）が、低温発生器ＧＬ内の溶液を沸
騰せしめるには不十分な場合には、低ポテンシヤルエネ
ルギによる加熱管２６における加熱は、二重効用サイク
ルの予熱サイクルを形成する。

即ち、第２図において点■まで低ポテンシヤルエネルギ
で予熱を行ない、■→■の加熱、及び溶液の濃縮を高ポ
テンシャルエネルギで加熱して上昇せしめ、■の沸点以
後は冷媒蒸気の発生を行なう。

この両サイクル併用運転に当たっては、流量制御弁２１
は、流量制御弁２７が全開している状態で、さらに加熱
指令を受けた時にはじめて開くというカスケード制御を
行なうなど、低ポテンシヤルエネルギを優先して用いる
制御を行なえば、高価な貴重な高ポテンシャルエネルギ
の消費を節減することができる。

次に、低ポテンシヤルエネルギが、成る所定の利用可能
下限値以下になった場合など、低ポテンシヤルエネルギ
を加熱源として使用しない時には、これを後述の如き手
段で検出し、流量制御弁２７を閉じ、高ポテンシャルエ
ネルギのみによる二重効用サイクル運転を行なう。

この場合高温側及び低温側溶液ポンプＳＰＨ及びＳＰＬ
は両者とも運転され、そのサイクル線図は第２図と同様
（但し点■なし）となる。

低ポテンシヤルエネルギの利用可能下限値（その設定値
は固定でもよいし、負荷量に応じてスライドして設定し
てもよい）の検出は、例えば加熱管２６０入ロ温度Ｔ１
と出口温度Ｔ２との差△Ｔ（＝Ｔ、−’ｒ２）が、 △Ｔ＜０ となることを検出する方法（実際には精度などを考慮し
て△’ｌ’＜０．５°Ｃ程度とする）、Ｔ１が所定の設
定値Ｔ。

に対して、Ｔ１〈Ｔ。

となること乞検出する方法、△Ｔと流量とを乗じてエネ
ルギ量ｅとしてとらえ、所定の設定値ｅ。

に対して、 ｅ＜６゜ となることを検出する方法、などが用いられ、この検出
条件となることによって低ポテンシヤルエネルギの供給
、遮断の切り換えケ行なう。

上述の実施例は、上記の如く構成され作用するので、次
の如き効果を奏することかできる。

（１）溶液系路に、吸収器Ａ→低温発生器ＧＬ、及び低
温発生器ＧＬ→高湛発生器ＧＨの２流路を別箇に備え、
それぞれ溶液ポンプを備えることにより、吸収溶液を必
要な部分に過不足なく供給することができ、ポンプの所
要動力を最／トとなすことができる。

即ち、上記の２流路においてはそれぞれポンプのヘッド
が異なり、分割した方が併用時でも単効用時でもポンプ
の全消費動力を少なくすることができる。

（２）低ポテンシヤルエネルギによる運転の場合は、加
熱源が比較的低湿のため低濃度の吸収溶液サイクルとな
り、−刃高ポテンシャルエネルギによる運転の場合は加
熱源が比較的高温のため二重効用サイクルは高濃度まで
使用するのが効率向上のために好ましい。

従って、低ポテンシャルエネルギ使用Ｏ両者併用→高ポ
テンシャルエネルギ使用の切り換え時に、濃度を変化せ
しめることが好ましいが、従来のものの方式では吸収器
Ａ内の濃度変化が犬であり円滑でなかったが、本実施例
の方式においては吸収器Ａを低湿発生器ＧＬ間ヲ流れる
サイクルと低温発生器ＧＬと高温発生器ＧＨ間を流れる
サイクルが異なるため、それぞれのサイクルに適する流
計で運転を行なうので吸収器Ａを循環する流量はほぼ一
定とでき、吸収器Ａ部内に、切り換えに当たっての大き
な濃度変化を生じることなく、切り換えが円滑となる。

（３）第２図に示される如く、併用運転又は高ポテンシ
ャルエネルギによる二重効用サイクル運転の場合に、高
温発生器ＧＨへの溶液の循環量を減少せしめて溶液の濃
度幅の大きな運転をすることができ、サイクルの効率を
高めることができる。

なお第１図において低温発生器ＧＬの底部の管路４への
開口を、管路３の出口に近付けて設ければ、高温発生器
ＧＨを通る溶液のサイクル線図は、第２図の二点鎖線に
示す如く中濃度溶液の濃度が更に低濃度となり、濃度幅
を一層大きくすることができ効率を高めることができる
。

（４）高温発生器ＧＨの液面又は、高温発生器ＧＨに戻
りヘッダを設けてその戻りヘッダ内の液面を検出し、そ
の検出値により高温側溶液ポンプＳＰＨの循環量を負荷
に応じた調節を行なうこともでき、高ポテンシャル運１
侍の効率を改善することができる。

（５）溶液系路の各部分に対して必要な、過不足のない
流量を、高温側及び低温側層液ポンプＳＰＨ及びＳＰＬ
の系統にてそれぞれ別の最適の流量にて確保できるので
溶液サイクルの円滑な流れを確保することができる。

（６）低ポテンシヤルエネルギが余剰の場合には、高温
発生器系路に高濃度溶液としてエネルギを蓄積しておく
ことができる。

などの効果を奏する。

第３図は別の実施例で、加熱管２６の直下にトレイ３１
を設は上流側低温発生器ＧＬＩと、下流側低湿発生器Ｇ
Ｌ２とに分けたものである。

本実施例の効果は上記の実施例と同様であるが、そのほ
かに、 （７）溶液の水深を浅くすることができるので、液柱ヘ
ッドが減り、液柱ヘッドに基づく沸点上昇によるチュー
ブ伝熱の低下を防ぐことができる。

（８）トレイ３１により隔離されて、下流側低温発生器
ＧＬ２内の比較的高温の溶液がトレイ３１の中に混入し
ないので、加熱管２６は比較的低温ノ溶液と接触し、低
ポテンシヤルエネルギによる熱媒体は温度が低くても溶
液との温度差を大とすることができ有効な伝熱を行なう
ことができる。

などの効果を有する。

第４図は別の実施例を示し、低渦発生器ＧＬに散布管３
２を用いて溶液を導入するもので、加熱管２６はスプン
ー型、加熱管１７はフラツデッド型の伝熱を行なうよう
にする。

本実施例の効果は前述（１）〜（８）と同様な効果を有
する。

第１図に示した実施例において、管路１０は吸収器Ａに
接続してもよい。

管路１０の代りに管路３３を設けて高温発生器ＧＨから
の高濃度溶液を、低温発生器ＧＬ又は低温発生器ＧＬに
流入する溶液流路として管路３に導入してもよい。

この場合後者は、前者において溶液がフラッシュするこ
とがある場合にこれを避けるようにしている。

本発明により、貴重な高ポテンシャルエネルギの消費を
節減し、低ポテンシヤルエネルギの有効利用をはかるこ
とができ、即ち低温低圧の稀溶液を低ポテンシヤルエネ
ルギで加熱することになって低ポテンシヤルエネルギを
有効活用でき、しかも、ポンプ動力の消費を低減し、高
・低ポテンシヤルエネルギの切り換えも円滑に行なうこ
とができ、低ポテンシヤルエネルギが余剰の場合に、こ
れを蓄積することもで叡単・二重効用の同時運転も可能
で谷部に最適の流量の溶液を配分することができ、効率
の高いサイクル運転を可能ならしめる、省エネルギで高
性能の吸収冷凍装置を提供することができ、実用上極め
て高い効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例に関するもので、第１図はフロー
図、第２図はＴ−ｌｏｇＦグラフで示したそのサイクル
線図、第３図及び第４図は低温発生器付近のそれぞれ異
なる実施例のフロー図である。 Ａ・・・・・・吸収器、Ｅ・・・・・・蒸発器、Ｃ・・
・・・・凝縮器、ＧＬ・・・・・・低湿発生器、ＧＬＩ
・・・・・・上流側低温発生器、ＧＬ２・・・・・・下
流側低温発生器、ＧＨ・・・・・・高温発生器、Ｉ（Ｅ
Ｌ・−・・・・低温溶液熱交換器、ＨＥＨ・・・・・・
高温溶液熱交換器、ＳＰＬ・・・・・・低温側溶液ポン
プ、ＳＰＨ・・・・・・高温側溶液ポンプ、ＳＰＲ・・
・・・・戻り溶液ポンプ、ＲＰ・・・・・・冷媒ポンプ
、１，２，３゜４．５，６，７，８，９，１０，１１，
１２゜１３．１４，１５・・・・・・管路、１６・・・
・・・冷水管、１７・・・・・・加熱管、１８．１９・
・・・・・冷却管、２０・・・・・・燃料管、２１・・
・・・・流量制御弁、２２・・・・・・バーナ、２３・
・・・・・炉筒、２４，２５・・・・・・管路、２６・
・・・・加熱管、２７・・・・・・流量制御弁、２８・
・・・・・低ポテンシヤルエネルギ検出器、２９・・・
・・・温度検出器、３０・・・・・・液面検出器、３１
・・・・・・トレイ、３２・・・・・・散布管、３３・
・・・・・管路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吸収器、低温発生器、高温発生器、凝縮器、蒸発器
   、低温溶液熱交換器、高温溶液熱交換器、溶液ポンプ、
   冷媒ポンプ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、熱源として低ポテンシヤルエネルギと高
   ポテンシャルエネルギとを用いるようにした吸収冷凍装
   置において、前記吸収器から前記低湿発生部へ低温側溶
   液ポンプにより低濃度溶液を導く低濃度溶液流路と、前
   記低温発生器から前記高温発生器へ高温側溶液ポンプに
   より中濃度溶液を導く中濃度溶液流路と、前記高温発生
   器からの高濃度溶液の戻り流路とを備え、前記低温発生
   器においては少なくとも低ポテンシヤルエネルギによる
   低ポテンシヤル加熱機構を備え、前記高温発生器におい
   ては高ポテンシャルエネルギによる高ポテンシャル加熱
   機構を備え、前記吸収器からの溶液が前記低ポテンシヤ
   ル加熱機構を経たる後、前記高ポテンシャル加熱機構に
   導かれるよう構成し、低ポテンシヤルエネルギの状態を
   検出しその信号により前記高温側溶液ポンプの起動停止
   を操作するようにしたことを特徴とする吸収冷凍装置。 ２ 前記低温発生器内に溶液加熱管を設け、該加熱管に
   前記高温発生器にて発生した冷媒蒸気又は該冷媒蒸気が
   凝縮した冷媒液を導く冷媒流路を接続せしめて二重効用
   方式となした特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３ 前記低温発生器が、低濃度溶液の流れに関して上流
   側の上流側低温発生器と、同じく下流側の下流側低湿発
   生器とより成る特許請求の範囲第１項記載の装置。 ４ 前記上流側低温発生器が、前記低ポテンシヤル加熱
   機構を備えている特許請求の範囲第３項記載の装置。 ５ 前記下流側低温発生器に、前記高温発生器で発生し
   た冷媒蒸気又は該冷媒蒸気が凝縮した冷媒液が導かれる
   溶液加熱管が設けられて二重効用方式となした判許請求
   の範囲第４項記載の装置。 ６ 前記高温発生器からの戻り流路が、前記低温発生器
   に接続されている特許請求の範囲第１項記載の装置。 ７ 前記高温発生器からの戻り流路が、前記低温発生器
   に導かれることなく前記吸収器又は該吸収器に流入する
   溶液流路に接続されている特許請求の範囲第１項記載の
   装置。 ８ 前記低温発生器に開口する、前記低濃度溶液流路の
   流入開口と、前記吸収器へ戻る戻り施賂の流出開口との
   間に、前記中濃度溶液流路の流出開口を、前記低濃度溶
   液流路の流入量口寄りに設けた特許請求の範囲第７項記
   載の装置。