JPS635656B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、吸収冷凍機を用いて、低ポテンシヤ
ルエネルギ及び高ポテンシヤルエネルギを併用又
は単独使用して、冷温熱源を製造する装置に関す
るものである。

冷温熱源を製造するために加熱エネルギを要
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、都市ガス）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ヤルエネルギが用いら
れて来ている。しかし高ポテンシヤルエネルギは
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が望まれてい
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℃以下の低温であるた
め、また生産量が一定せず必要な時に直ちに必要
な量を得ること、または長時間にわたつてある量
を確保すること、などが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。

この低ポテンシヤルエネルギを利用した温熱源
製造装置においては、低ポテンシヤルエネルギが
不足している時には別に補助ボイラを必要とする
など構造、作用が複雑であつた。

本発明は、低ポテンシヤルエネルギが利用可能
の下限値以上である場合には。低ポテンシヤルエ
ネルギを優先して使用し、低ポテンシヤルエネル
ギの量が不足の場合にはこれを高ポテンシヤルエ
ネルギで補助し、低ポテンシヤルエネルギが利用
可能の下限値以下である場合には低ポテンシヤル
エネルギのサイクルを切り離して高ポテンシヤル
エネルギのみを使用することにより、従来の方式
の上記の欠点を除き、低ポテンシヤルエネルギの
変動及び負荷の変動に応じて、低ポテンシヤルエ
ネルギの不足分を高ポテンシヤルエネルギの供給
制御により容易に補うことができ、かつ装置の構
造を極めて簡単となすことができる、吸収冷凍機
を用いた冷温熱源製造装置に関するものである。

本発明は、蒸発器、吸収器、発生器、凝縮器、
溶液系路、冷媒系路、冷熱媒体系路、溶液加熱機
構、冷却水系路を有する吸収冷凍サイクルによる
冷熱源製造サイクルと、温熱媒体系路、温熱媒体
加熱機構を有する温熱源製造サイクルとより成
り、前記溶液加熱機構としては低ポテンシヤルエ
ネルギによる溶液低温加熱機構及び高ポテンシヤ
ルエネルギによる溶液高温加熱機構が前記発生器
に備えられ、前記温熱媒体加熱機構としては前記
低ポテンシヤルエネルギによる温熱媒体低温加熱
機構及び前記高ポテンシヤルエネルギによる温熱
媒体高温加熱機構が配備され、温熱源製造時に
は、温熱媒体が前記温熱媒体低温加熱機構及び前
記温熱媒体高温加熱機構により加熱されたる後温
熱負荷に導かれ、冷熱源製造時には、温熱媒体が
前記温熱媒体低温加熱機構により加熱されたる後
前記溶液低温加熱機構に導かれるよう構成したこ
とを特徴とする吸収冷凍機を用いた冷温熱源製造
装置である。

本発明を実施例につき図面を用いて説明する。
吸収冷凍サイクルを形成する機器として、胴１の
中に一体に構成された蒸発器Ｅ及び吸収器Ａ、胴
２の中に一体に構成された凝縮器Ｃ及び低温発生
器GL、単独に形成されている高温発生器GH、
高温溶液熱交換器HEH、低温溶液熱交換器HEL
が備えられ、これらの機器を接続して、溶液系路
としては管路３，４，５，６，７，８，９，１
０、散布管１１，１２、溶液ポンプSPが設けら
れ、冷媒系路としては、管路１３，１４，１５，
１６，１７，５６、散布管１８、弁５７，５８、
冷媒ポンプEP、受皿１９，２０、加熱管２１が
設けられ、溶液加熱機構としては、低温発生器
GLの中に、、二重効加熱管として前記加熱管２１
が、溶液低温加熱管として加熱管２２が、管路３
９，４０に接続して設けられ、また、燃料管２３
を通り燃料弁２４で流量を制御されるＡ重油など
の燃料を燃焼せしめるバーナ２５、ボイラ胴２
６、煙管２７を有する高温発生器GHが溶液高温
加熱機構として備えられ、冷熱媒体系路としては
管路２８，２９，３０，３１，３２、冷水管６
１、三方弁３３，３４、ポンプ３５を備え、冷却
水系路としては、冷却水管３６，３７を備え、こ
れらによる吸収冷凍サイクルにより冷熱源製造サ
イクルを形成している。

３８は負荷、５９は冷水出口温度の温度検出
器、６０は加熱管２２の入口温度の温度検出器で
ある。

温熱源製造サイクルを構成する機器としては、
温熱媒体加熱機構の温熱媒体低温加熱機構として
太陽熱の集熱器４１が備えられ、また温熱媒体高
温加熱機機として受熱管４２を収容する高温発生
器GHが利用され、温熱媒体系路として、ポンプ
４３、管路４４，４５，４６，４７，４８，４
９，５０，５１，５５、三方弁５２，５３，５
４、前記集熱器４１、前記受熱管４２、（以下は
冷熱媒体系路と共用。但し異なる負荷に対し別系
路としてもよく、この場合は、冷熱源と温熱源と
を同時に製造することも可能となる）管路３０，
３１，３２、三方弁３３，３４、ポンプ３５が備
えられている。６２，６３はそれぞれ集熱器４１
の出口温度負荷３８の入口温度を検出する温度検
出器である。

しかして、冷熱源又は温熱源製造時において、
溶液高温加熱機構と温熱媒体高温加熱機構を兼用
している高温発生器GHにおいて、与えられるエ
ネルギは、高温の高ポテンシヤルエネルギであ
り、温熱源製造時に温熱媒体低温加熱機構として
の集熱器４１にて与えられるエネルギ、又は冷熱
源製造時に集熱器４１により熱を受けた熱媒体に
より溶液低温加熱機構としての加熱管２２にて与
えられるエネルギは低温の低ポテンシヤルエネル
ギである。

上記の如き装置の作用につき説明する。

先ず、冷熱源製造時には、第２図の如く、三方
弁５２，５３，５４を切り替えて、太陽熱を受け
て集熱器４１により加熱された熱媒体を加熱管２
２に導き再び集熱器４１に循環せしめ、溶液系路
は弁５７を閉じ、弁５８を開き、集熱器４１から
与えられる低ポテンシヤルエネルギに対して単効
用の方式となし、冷熱媒体系路としては三方形３
３，３４を切り替えて冷水管６１を負荷３８と接
続する。

この状態で溶液ポンプSP、冷媒ポンプEP、ポ
ンプ３５，４３を運転すれば、太陽熱から集熱し
て得られた低ポテンシヤルエネルギにより単効用
吸収冷凍サイクルが作動せしめられて冷水が製造
され負荷３８に送られる。

負荷量に対して集熱器４１における集熱量が極
めて少ないかまたはゼロの場合は、後述の如く低
ポテンシヤルエネルギを加熱管２２に導かず、高
ポテンシヤルエネルギのみにより冷凍サイクルを
運転する。この、利用し得る最低の低ポテンシヤ
ルエネルギ量を利用可能下限値と称すれば、この
利用可能下限値は負荷量に応じて変化して設定し
てもよく、また予め一定に定めてもよい。利用可
能下限値の検出は、加熱管２２の入口温度の温度
検出器６０による検出、加熱管２２の入口温度と
出口温度との温度差の検出、などにより検出し、
一定の設定値又は負荷に応じて変化する設定値を
定める。

低ポテンシヤルエネルギの利用は加熱管２２の
入口温度T₁と出口温度T₂との差ΔT＝T₁−T₂≧
０であることが条件であるが、ポンプ４３の動力
消費及び計器精度を考え、例えばT₁及びT₂を検
出し、ほぼΔT＜0.5℃となつた時にこれを検出
し、利用可能下限値以下になつたと見なして低ポ
テンシヤルエネルギを切り離す制御を行なう。ま
た温度検出器６２により集熱器４１の出口温度を
検出し、所定の温度以下の場合に下限値以下とな
つたと見なしてもよい。

例えば、集熱器４１の入口温度をt₁とし、出口
温度をt₂とする時、低ポテンシヤルエネルギを利
用するためには、t₁とt₂とをそれぞれ温度検出器
で検出し、Δt＝t₂−t₁＞０なることが条件であ
る。計器精度などを考慮してΔt≦0.5℃となつた
時、これを利用可能下限値以下になつたとして低
ポテンシヤルエネルギを切離す制御を行なつても
よい。

上述の如きΔT、Δtなどの検出によつて低ポテ
ンシヤルエネルギが利用可能下限値を越えること
が判定されたならば、第２図の如きサイクルによ
り運転が続行される。

しかして、運転開始当初から、或いは負荷の変
動により、負荷に対して低ポテンシヤルエネルギ
量が不足である場合には、この不足状態を、温度
検出器５９による冷水出口温度の検出、蒸発器Ｅ
又は吸収器Ａの中の液面の検出などにより検出
し、不足であると判定された場合には、第３図に
示す如く弁５７を開き、弁５８を閉じ、燃料弁２
４を開いてバーナ２５を点火し、高温発生器GH
における高ポテンシヤルエネルギによる溶液の加
熱作用、及び低温発生器GLにおける二重効用的
加熱作用が補助的に加えられる。この場合、温度
検出器５９における冷水出口温度又は蒸発器、吸
収器の液面の検出などにより、冷水出口温度が一
定になるように燃料弁２４を調節すれば、低ポテ
ンシヤルエネルギを優先的に使用し、かつ、負荷
変動又は低ポテンシヤルエネルギの変動に応じて
高ポテンシヤルエネルギを適切に有効に補助的に
用いることができる。

また、前述の如く、起動時当初又は低ポテンシ
ヤルエネルギ源の変動により、低ポテンシヤルエ
ネルギ量が利用可能下限値以下となつたことが判
定された場合には、第４図に示す如く、三方弁５
２，５４が切り替えられ、ポンプ４３が停止し
て、加熱管２２から低ポテンシヤルエネルギサイ
クルが切り離され、高ポテンシヤルエネルギのみ
による二重効用吸収冷凍サイクルが作動して冷水
を製造する。

次に温度源製造時には、第５図の如く三方弁３
３，３４，５２，５３，５４を切り替えて、集熱
器４１にて加熱される温熱媒体を負荷に導くよう
にする。この例においては起動当初はバーナ２５
による加熱は行なわない。この状態においてポン
プ４３，３５を運転すれば、温熱媒体低温加熱機
構としての集熱器４１において太陽熱から得られ
た低ポテンシヤルエネルギにより加熱されて温熱
媒体としての温水が製造され、負荷３８に送られ
る。

負荷３８に対し、低ポテンシヤルエネルギが不
足している場合には、その不足状態を集熱器４１
の出口温度または負荷３８の入口温度などを温度
検出器６２又は６３などにより検出することによ
り判定し、不足であると判定された場合には、燃
料弁２４を開いてバーナ２５を点火し、温度媒体
高温加熱機構としての高温発生器GHにおける高
ポテンシヤルエネルギによる温水の加熱作用が補
助的に加えられる。この場合、温度検出器６３に
おける負荷３８入口温度の検出などにより、負荷
３８入口温度が一定になるように燃料弁２４を調
節すれば、低ポテンシヤルエネルギを優先的に使
用し、かつ負荷変動又は低ポテンシヤルエネルギ
の変動に応じて高ポテンシヤルエネルギを適切に
有効に補助的に用いることができる。

また、前述と同様に起動時当初又は低ポテンシ
ヤルエネルギ源の変動により、低ポテンシヤルエ
ネルギ量が利用可能下限値以下になつたことが温
度検出器６２又は６３などにより判定された場合
には、第６図に示す如く、三方弁５２，５３が切
り替えられ、ポンプ４３が停止して、負荷３８か
ら低ポテンシヤルエネルギが切り離され、高ポテ
ンシヤルエネルギのみにより、受熱管４２におけ
る加熱が行なわれる。

第７図は別の実施例を示し、集熱器４１を含む
低ポテンシヤルエネルギの熱媒体系路と冷温媒体
製造装置本体との間が蓄熱器６４を介して接続し
ているものであり、前述の如く、低ポテンシヤル
エネルギが利用可能下限値以下となつて低ポテン
シヤルサイクルが切り離された場合でも、ポンプ
４３を運転して蓄熱器４１に蓄熱することができ
る。また、十分に蓄熱された場合には、低ポテン
シヤルエネルギ源として、外界からの低ポテンシ
ヤルエネルギが利用可能下限値以下になつても利
用することができる。６５はポンプ、６６はチエ
ツキ弁である。

この実施例における運転状態として、冷熱源製
造時において、加熱管２２への低ポテンシヤルエ
ネルギの供給状態を第８図に、温熱源製造時にお
いて温熱媒体に低ポテンシヤルエネルギを与える
状態を第９図に（但し第８図、第９図とも高温発
生器GHを作動せしめる場合もあるが図示せず）、
低ポテンシヤルエネルギサイクルを切り離して高
ポテンシヤルエネルギのみにより温熱源製造を行
なう場合を第１０図に示す。

第１１図は別の実施例で、受熱管４２が、高温
発生器GHと連通した加熱室６７に収容されてい
る例である。

第１２図は別の実施例で、温熱源製造時に温熱
媒体低温加熱機構としての集熱器４１と温熱媒体
高温加熱機構としての受熱管４２が並列に設けら
れている例であり、負荷３８と高及び低ポテンシ
ヤルエネルギの各相互の関係に応じて配管４４と
６８とに分配する流量を弁６９にて制御する。例
えば集熱器４１の出口温度、受熱管４２の出口温
度を測定し、両温度がほぼ等しくなるよう流量の
分配を制御する。

第１３図は負荷側の一例を示し、蓄熱タンク７
０、ポンプ７１を設ければ、低及び温熱源の貯熱
を行なうと共に、負荷変更の場合でも供給熱源の
安定化をはかることができる。

以上の実施例は、上述の如く構成され作用する
ので、冷温熱源の製造に高ポテンシヤルエネルギ
を補助加熱装置として利用し、システム全体の簡
素化を行なつたこと、特に温熱源製造システムの
簡素化により、冷温熱源製造の補助の高ポテンシ
ヤルエネルギを加熱源として利用し、負荷に応じ
た加熱源の制御を補助高ポテンシヤルエネルギで
行なうことにより、制御が容易となり、低ポテン
シヤルエネルギが過小となつた場合には、この低
ポテンシヤルエネルギのサイクルを切離して、停
止または蓄熱のサイクルとして、一方では補助の
高ポテンシヤルエネルギのみを使用して冷熱源の
製造を行なうことができる。

本発明により、安価な低ポテンシヤルエネルギ
を有効に回収して優先的に利用し、貴重な化石燃
料による高価な高ポテンシヤルエネルギの使用を
節減し、その供給制御を容易となし、かつ装置の
構造を簡単となすことができる、吸収冷凍機を用
いた冷温熱源製造装置を提供することができ、実
用上、低エネルギ利用上、廃熱回収上、省エネル
ギ上極めて大なる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
はフローシート、第２図ないし第６図はその各種
運転状況を示すフローシート、第７図は別の実施
例の部分的フローシート、第８図ないし第１０図
はその各種運転状況を示すフローシート、第１
１，１２図は別の実施例のフローシート、第１３
図は負荷側の別の実施例の部分的フローシートで
ある。 １，２……胴、３，４，５，６，７，８，９，
１０……管路、１１，１２……散布管、１３，１
４，１５，１６，１７……管路、１８……散布
管、１９，２０……受皿、２１，２２……加熱
管、２３……燃料管、２４……燃料弁、２５……
バーナ、２６……ボイラ胴、２７……煙管、２
８，２９，３０，３１，３２……管路、３３，３
４……三方弁、３５……ポンプ、３６，３７……
冷却水管、３８……負荷、３９，４０……管路、
４１……集熱器、４２……受熱管、４３……ポン
プ、４４，４５，４６，４７，４８，４９，５
０，５１……管路、５２，５３，５４……三方
弁、５５，５６……管路、５７，５８……弁、５
９，６０……温度検出器、６１……冷水管、６
２，６３……温度検出器、６４……蓄熱器、６５
……ポンプ、６６……チエツキ弁、６７……加熱
室、６８……配管、６９……弁、７０……貯熱タ
ンク、７１……弁、Ａ……吸収器、Ｃ……凝縮
器、Ｅ……蒸発器、GH……高温発生器、GL…
…低温発生器、HEH……高温溶液熱交換器、
HEL……低温溶液熱交換器、SP……溶液ポン
プ、EP……冷媒ポンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 蒸発器、吸収器、発生器、凝縮器、溶液系
   路、冷媒系路、冷熱媒体系路、溶液加熱機構、冷
   却水系路を有する吸収冷凍サイクルによる冷熱源
   製造サイクルと、温熱媒体系路、温熱媒体加熱機
   構を有する温熱源製造サイクルとより成り、前記
   溶液加熱機構としては低ポテンシヤルエネルギに
   よる溶液低温加熱機構及び高ポテンシヤルエネル
   ギによる溶液高温加熱機構が前記発生器に備えら
   れ、前記温熱媒体加熱機構としては前記低ポテン
   シヤルエネルギによる温熱媒体低温加熱機構及び
   前記高ポテンシヤルエネルギによる温度媒体高温
   加熱機構が配備され、温熱源製造時には、温熱媒
   体が前記温熱媒体低温加熱機構及び前記温熱媒体
   高温加熱機構により加熱されたる後温熱負荷に導
   かれ、冷熱源製造時には、温熱媒体が前記温熱媒
   体低温加熱機構により加熱されたる後前記溶液低
   温加熱機構に導かれるよう構成したことを特徴と
   する吸収冷凍機を用いた冷温熱源製造装置。 ２ 前記温熱媒体が、温熱源製造時に、前記温熱
   媒体低温加熱機構から前記温熱媒体高温加熱機構
   へ直列に導かれるように構成された特許請求の範
   囲第１項記載の装置。 ３ 前記温熱媒体が、温熱源製造時に、前記温熱
   媒体低温加熱機構と、前記温熱媒体高温加熱機構
   とに並列に導かれるよう構成された特許請求の範
   囲第１項記載の装置。 ４ 前記温熱媒体高温加熱機構が、前記発生器に
   備えられている特許請求の範囲第１項記載の装
   置。 ５ 前記吸収冷凍サイクルが、前記高温ポテンシ
   ヤルエネルギに対して二重効用吸収冷凍サイクル
   である特許請求の範囲第１項記載の装置。 ６ 前記溶液低温加熱機構が、低温発生器に備え
   られている特許請求の範囲第５項記載の装置。 ７ 前記温熱媒体高温加熱機構が、高温発生器内
   に収容され、又は該高温発生器に連通して備えら
   れている特許請求の範囲第５項記載の装置。 ８ 前記温熱媒体低温加熱機構が、低ポテンシヤ
   ルエネルギ収集器により収集した熱を蓄熱する蓄
   熱器である特許請求の範囲第１項記載の装置。