JPH0364790B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は主として水−臭化リチウム溶液を熱媒
体とし、かつ吸収式ヒートポンプサイクルを使用
する吸収式温水機に関するものである。

従来のこの種温水機では、燃焼器の燃焼ガスに
より直接に温水を加熱しているため、燃焼排ガス
温度を温水の温度よりも低温にすることができな
い。そこで熱交換の温度差を小さくすると、温水
機が非常に大型化、かつ酸露点腐食防止の観点か
ら燃焼排ガス温度は200℃程度が下限であるため、
ボイラ効率は高位基準で80％程度となつているの
で、エネルギー効率の低下する恐れがあつた。

その対策として燃焼排ガスにより燃焼用空気の
予熱を行えば、ボイラ効率はせいぜい数％増加す
るに過ぎないが、使用するガス−ガス熱交換器は
著しく大型化する欠点がある。

なお、この種冷温水機として関連するものに例
えば社団法人日本冷凍協会発行「冷凍」（第51巻
88号、昭和51年10月号）が挙げられる。

本発明は上記にかんがみ従来の温水機で排棄さ
れていた熱量のほぼ半分が燃焼排ガス中の水蒸気
潜熱であり、この燃焼排ガスの温度を常温まで低
下させると、燃焼排ガス中の顕著および潜熱の大
部分を回収できることに着目し、省エネルギー効
果の向上および冷媒加熱器の小型化および腐食の
軽減をはかることを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は発生器に
付設した燃焼器から発生する燃焼排ガスの熱を汲
上げ対象の低温熱源とし、この低温熱源で水冷媒
を蒸発させた場合の低い蒸気圧力下においても、
冷媒加熱器とフラツシユ蒸発器を併用することに
より、蒸気流動圧損失を十分に低減させるように
構成したものである。

以下本発明の実施例を図面について説明する。
第１図および第２図に示す符号のうち、同一符号
は同一または該当する部分を示すものとする。

第１図において、１は燃焼室１Aa、燃焼供給
管１Abおよび燃焼用空気供給フアン１Acからな
る燃焼器１Ａと蒸発管１Ｂを備える発生器、２は
前記燃焼器１Ａの排ガス吐出側に取付けられ、そ
の燃焼排ガスを熱源とする冷媒加熱器、２ａは冷
媒加熱器２内に設けられた蒸発管、３は配管１０
を介して発生器１の頂部に連通し、かつ熱媒体例
えば温水３ａの通水する凝縮器である。

４，５はシエル６内に対設されたフラツシユ蒸
発器および吸収器で、その一方の蒸発器４は棚段
または充填物４ａを内蔵し、配管１０を介して冷
媒加熱器２に、配管１１を介して凝縮器３にそれ
ぞれ連通されており、他方の吸収器５は配管９を
介して発生器１の中間部に連通され、かつ熱媒体
例えば温水５ａが通水されている。７は配管１
３，１４を介して発生器１および吸収器５にそれ
ぞれ連通する溶液ポンプ、８は配管１５，１６を
介して冷媒加熱器２およびフラツシユ蒸発器４に
連通する冷媒ポンプである。

次に上記のような構成からなる本実施例の作用
について説明する。

燃焼器１Ａで発生した燃焼ガスは燃焼室１Aa
および蒸発管１Ｂの壁を介して発生器１内の水−
臭化リチウム溶液（以下溶液と称す）を加熱する
ため、冷媒蒸気すなわち水蒸気を発生する。この
水蒸気は配管１０を経て凝縮器３に流入し、凝縮
器３内を通水する温水３ａに熱を与えて凝縮し液
化する。

一方、フラツシユ蒸発器４の下部にたまつてい
る液冷媒は、冷媒ポンプ８により配管１６，１５
を経て冷媒加熱器２に流入し、蒸発管２ａを介し
て発生器１からの燃焼排ガスにより加熱されて温
度上昇する。この温度上昇した液冷媒および凝縮
器３の液冷媒は、配管１２，１１をそれぞれ流通
して合流してフラツシユ蒸発器４に流入し、棚段
または充填物４ａの表面で液冷媒自身の顕熱を奪
つて一部蒸発する。

一方、発生器１において冷媒蒸気を発生して濃
縮された溶液（以下濃溶液と称す）は、配管９を
経て吸収器５に導入され、この濃溶液の顕熱は一
部が自己蒸発により、一部が温水５ａによりそれ
ぞれ冷却される。このため濃溶液の温度は低下し
て吸収能力を持つようになり、フラツシユ蒸発器
４で発生した冷媒蒸気および前記濃溶液から自己
蒸発した冷媒蒸気を吸収して吸収熱を温水５ａへ
放出する。前記吸収の完了した溶液（以下希溶液
と称す）はポンプ１２により配管１４，１３を経
て再び発生器１へ給送されると共に、フラツシユ
蒸発器４で冷媒自身の蒸発熱で冷却された液冷媒
も再びポンプ８により配管１６，１５を経て冷媒
加熱器２へ給送される。

次に実験例について詳述する。

吸収器５で吸収を完了した希溶液の濃度を63
％、温度を62℃とすると、希溶液の飽和圧力は約
12.7mmHgとなり、この圧力と平衡な冷媒の飽和
温度は約15℃となる。冷媒加熱器２における液冷
媒の温度上昇を５℃程度とすれば、冷媒加熱器２
から流出する液冷媒の温度は約20℃となり、冷媒
加熱器２としては例えばクロスフインチユーブ熱
交換器を用いれば、冷媒加熱器２から流出する排
出ガス温度を25℃程度とすることは容易である。

燃焼ガス中には燃料に含まれている水素原子の
酸化した水蒸気が比較的に多量に含まれており、
燃焼排ガスの温度が25℃程度になると、前記水蒸
気の約80％は凝縮し液化する。このような条件で
は、燃料の有する顕熱分に相当する低位発熱量の
ほぼ全量と、水蒸気の潜熱分に相当する高位発熱
量および低位発熱量との差の約80％を回収するこ
とができる。すなわち高位発熱量基準におけるボ
イラ効率は約97〜98％となり、従来の温水機より
もエネルギー効率が約20％向上する。

この場合、フラツシユ蒸発器４で蒸発した冷媒
を吸収する溶液の温度は、前記のように約62℃で
あるから、吸収器５における熱交換落差を考慮し
ても、温水５ａの温度を約50℃以上の高温にする
ことが可能である。また、凝縮器３では、その凝
縮温度を約60℃とすればよく、このときの発生器
１の温度は約120℃であり、かつ発生器１および
凝縮器３の圧力は約150mmHgとなり、大気圧より
も十分に低く保持することができる。

第２図に示す他の実施例は発生器１と吸収器５
を配管９の中間に熱媒体例えば温水１７ａの通水
する液熱交換器１７を設け、発生器１で冷媒蒸気
を発生した高温の濃溶液が配管９を経て液熱交換
器１７に流入し、温水１７ａに熱を与えた後に吸
収器５に流入するようにしたものである。すなわ
ち前記実施例（第１図）において吸収器５で放出
していた濃溶液の顕熱の一部を、液熱交換器１７
で、温水１７ａに放出するようにしたものであ
る。その他の構成は前記実施例と同一であるから
説明を省略する。

このように構成すれば、前記実施例とほぼ同一
の温度で動作させた場合、発生器１から給送され
る濃溶液は約120℃となるので、液熱交換器１７
に通水する温水１７ａの温度は、凝縮器３および
吸収器５に通水する温水３ａ，５ａより高温とす
ることができる。

以上説明したように、本発明によれば下記に列
記する諸効果がある。

(1) 吸収ヒートポンプ作用により、使用燃料の高
位発熱量の約97〜98％を有効に使用できるから
省エネルギー効果が顕著である。

(2) 冷媒加熱器で回収した熱の大部分を液冷媒の
顕著で回収し、フラツシユ蒸発器で自己蒸発さ
せると共に、その蒸発管と対設した吸収器で吸
収させるので、蒸気流動による圧力損失を小さ
くし、かつ冷媒加熱器を流通する液冷媒の温度
を、溶液の飽和圧力に見合つた飽和温度まで低
下させることにより、熱回収率を向上させると
共に冷媒加熱器の小形化をはかることができ
る。

(3) 燃焼排ガス中の大部分の水蒸気を凝縮させる
ことにより、凝縮水に溶解した排ガス中に含ま
れるSO₂、SO₃、NO_x、CO₂などによる酸濃度
が相対的に低下すると共に、温度も20〜25℃に
低下するので、凝縮水中の酸分による冷媒加熱
器の腐食を軽減させることができる。

(4) 従来の温水機内部は大気圧（１気圧）以上で
あるのに対し、本発明の温水機内部は大気圧以
下に保持されるから安全性が大である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ本発明の吸収式
温水機の実施例を示す系統図である。 １……発生器、１Ａ……燃焼器、２……冷媒加
熱器、３……凝縮器、４……フラツシユ蒸発器、
５……吸収器、１７……熱交換器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吸収式ヒートポンプサイクルをそなえる吸収
   式温水機において、燃焼器付き発生器と、この発
   生器に連設された冷媒加熱器と、前記発生器に連
   通する凝縮器と、前記冷媒加熱器および凝縮器に
   連通するフラツシユ蒸発器と、このフラツシユ蒸
   発器に対設され、前記発生器に連通する吸収器と
   からなることを特徴とする吸収式温水機。 ２ 燃焼器付き発生器と吸収器との間に熱交換器
   を設け、この熱交換器を介して発生器から給送さ
   れる溶液と熱媒体とを熱交換させるようにしたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の吸収
   式温水機。