吸收式冷冻机 【技术领域】
本发明涉及吸收式冷冻机，它包括：蒸发器，该蒸发器用蒸发传热管的外表面使制冷剂蒸发，对在上述蒸发传热管内流通的冷却对象液进行冷却；吸收器，它用于收装对上述蒸发器内蒸发的制冷剂进行吸收的吸收液；再生器，它利用热源流体对上述吸收器所供给的吸收液进行加热使其浓缩，并将该浓缩后的吸收液供给上述吸收器；冷凝器，它使上述再生器所供给地制冷剂的蒸汽冷凝，并将该冷凝后的制冷制供给上述蒸发器。
背景技术
上述吸收式冷冻机是利用热源流体的装置，该热源流体是利用其他装置或设备等的余热加热过的热水等，众所周知，像这样利用余热的设备有发电及余热供暖系统(以下简称CGS)。
一般，具有吸收式冷冻机的CGS是这样构成的，即通过用燃气轮机或发动机使发电机回转而从发电机获得电力，回收燃气轮机排出的废气、或发动机排出的废气及发动机罩箱的水的热量，将回收热量所得到的热源流体供给吸收式冷冻机，CGS是用于提高综合效率的设备。
利用发动机余热的设在发动机CGS上的热水蒸汽吸收式冷冻机如图3所示，是利用发电机152的驱动源、即发动机151的罩箱水JW和废气E的热，具体地说，是利用冷却水CW1(热源流体的一例)回收热量，该冷却水CW1通过循环泵155使罩箱水JW和废气E的热在罩箱水热交换器153和废气热交换器154之间循环，将加热过的冷却水CW1作为热水供给后述的再生器101。
热水蒸汽吸收式冷冻机300，利用吸收器103中的溴化锂溶液、即吸收液K的吸收作用，吸收液K吸收蒸发器104中蒸发的制冷剂W，于是蒸发器104内减压，利用蒸发器104的循环泵110，促进散布在蒸发传热管105外表面上的制冷剂水W在蒸发传热管105表面上蒸发，通过夺取制冷剂W的蒸发潜热，对制冷剂水W及在蒸发器104内的蒸发传热管105内流通的冷却水C(冷却对象液的一例)进行冷却。
在吸收器103内，吸收液K通过吸收在蒸发器104内蒸发的制冷剂W而稀释。该稀释后的吸收液K，利用泵106、并通过低温热交换器流路107而被送到再生器101内。再生器101使利用上述发动机151的余热加热过的冷却水CW在加热传热管108内流通，对其稀释后的吸收液K进行加热，使被吸收的制冷剂W蒸发再生。经再生器101浓缩后的吸收液K通过低温热交换器107回到吸收器103内。另外，低温热交换器107是这样构成的，即在再生器101内使升温后的吸收液K与来自吸收器103的吸收液K进行热交换，利用由再生器101供给吸收器103的吸收液K，对吸收器103供给再生器101的吸收液K进行加热。
在再生器101中蒸发后的制冷剂W的蒸汽被送到冷凝器102内，利用在冷凝器102内的冷却水传热管109内流通的冷却水CW2进行冷凝，冷凝后的制冷剂水W被送到蒸发器104内。
在该冷凝器102的冷却水传热管109内流通的冷却水CW2，通过泵113边循环、边在冷却塔112内散热，在设于吸收器103中的冷却水传热管111内流通，利用了吸收器103的散热之后，再供给冷凝器102的冷却水传热管109。
【发明内容】
一般说来，CGS用于发电和热回收，但由于发电是主要目的，故要计划成使发电负荷比较稳定。另外，吸收式冷冻机300在将热回收所产生的冷水C用于冷气设备的情况下，冷却负荷根据运转时间、环境温度决定，冷却负荷小时需要停止吸收式冷冻机300。
但是，用于发电目的CGS中，有时是不能停止发电机的驱动源、即发动机151的，为了随着冷却负荷的减小而使蒸发器104的冷却能力降低，往往要使冷却水CW1不流入吸收式冷冻机300的再生器101内。但是，在这种结构的情况下，需要设置使冷却水CW1向再生器101分流的热水三通阀120，和不在再生器101中流通地对高温冷却水CW1冷却的散热用冷却塔121，以及将水供给该散热用冷却塔121的热水三通阀122，从而使成本提高。
另外，在设叶轮机来代替发动机151，将燃气轮机排出的废气直接供给吸收式冷冻机的再生器的场合也一样，冷却负荷减小而使吸收式冷冻机的冷却能力减小时，需要有使其废气分流的废气三通挡板，由于废气压力高，即使挡板全关也会从挡板的密封部漏气，将若干废气供给停止运转的吸收式冷冻机的再生器，则会引起再生器的温度上升和低温腐蚀。
如上述那样，不使用废气三通挡板和热水三通阀等，而是根据冷却负荷的大小频繁地反复地使发动机、叶轮机停止、运转，则会产生叶轮机的叶片或发动机的活塞等受热冲击而引起的破损，和各部件的热应裂纹等问题，而且，还存在着因停止发动机和叶轮机而不能发出规定电量的问题。
另外，虽提出了即使在吸收式冷冻机停止时，也可防止发生因发动机冷却水温上升而使发动机停止的问题的提案(特开平5-196319号公报)，但上述公报中所记载的吸收式冷冻机，在不设余热回收用的热水三通阀的情况下，冷却负荷减小冷水温度降低时，不停止发动机而是通过停止吸收式冷冻机的吸收液泵，即使向再生器通热水，吸收式冷冻机也不会有热收入，将冷却剂水从残留有浓缩的吸收液的再生器通到吸收器的配管内，对吸收液进行稀释，这样可防止在配管内产生结晶，可省略为将热水分流到再生器用的热水三通阀，虽提出了这项提案，但通过停止吸收式冷冻机，将制冷剂水注入该配管内，残留在该配管内的浓缩过的吸收液便被挤出到吸收器内，并散布在冷却水传热管上，使吸收器内的压力进一步降低。而且，蒸发器的制冷剂水处于几乎不流动的状态，由于一部分制冷剂水蒸发，温度下降，故存在着蒸发器内的制冷剂冻结而堵塞管道的可能性。因此，要充分考虑到重新开始运转时，会产生因该堵塞而引起制冷剂水不能流通的故障。另外，虽可省略热水三通阀，但热水不能进行散热，故需要设散热用冷却塔，存在着不能大幅度降低成本的缺点。
因此，本发明的目的是鉴于上述情况而提供一种吸收式冷冻机技术，即在直接向再生器内导入废气和热水的吸收式冷冻机上，即使在冷却负荷下降而需要停止吸收式冷冻机时，也可在不停止利用热源流体进行热回收的发动机和燃气轮机的情况下可进行运转。
本发明的吸收式冷冻机的特点在于，它包括：可将上述吸收液供给到上述蒸发器的制冷剂中的吸收液供给机构；可将上述蒸发器的制冷剂向上述再生器排出的制冷剂排出机构。
根据上述特征结构，上述吸收液供给机构将吸收液供给到蒸发器的制冷剂中，使蒸发器的制冷剂的沸点升高，故可抑制蒸发器的蒸发传热管外表面上的制冷剂蒸发，可进行冷水(冷却对象液)的冷却能力较小的低负荷运转。又因具有上述制冷剂排出机构，故可直接、或通过吸收器将蒸发器内供给了吸收液的制冷剂排出到再生器内。结果，在该再生器内使含有该吸收液的制冷剂蒸发，通过冷凝器可将不含吸收液的制冷剂供给蒸发器，故在蒸发器内，可使纯制冷剂在蒸发传热管的外表面上蒸发，使得冷水的冷却能力恢复到额定运转状态。
因此，例如，即使是将利用发动机或叶轮机的余热而得到的热源流体供给再生器的这样一种结构；即使在流入蒸发传热管的冷水的温度降低、或冷水不需要进行冷却时，在不停止供给热源流体的情况下，也可实现使冷水的冷却能力降低的吸收式冷冻机。
本发明的吸收式冷冻机的特点是，除了上述特征结构外，还具有检测上述蒸发传热管流出的冷却对象液温度的温度传感器；以及控制机构，它的作用是根据上述温度传感器的检测温度，使上述吸收液供给机构和上述制冷剂排出机构动作，对冷却上述蒸发器的冷却对象液的能力进行切换。
根据这种特征结构，在设置上述温度传感器，检测从蒸发器传热管流出的冷水温度的同时，利用上述控制机构并根据上述测得的冷水温度，使上述吸收液供给机构和上述制冷剂排出机构动作，可使冷水的冷却能力与蒸发传热管流出的冷水的温度相对应地自动进行切换。
因此，在本发明的吸收式冷冻机上，可实现随着供给蒸发传热管的冷水温度的变化而自动地改变冷却能力的技术。
本发明的吸收式冷冻机的特点是，除了上述特征结构外，上述控制机构在上述温度传感器的检测温度低于规定温度时，使上述吸收液供给机构动作，将上述吸收液供给到蒸发器的制冷剂中，进行冷却能力较小的低负荷运转，当上述检测温度上升到大于规定温度的同时，使上述制冷剂排出机构动作，将上述蒸发器的制冷剂直接或通过上述吸收器排出到上述再生器内，进行冷却能力较大的额定运转。
根据该特征结构，在从蒸发传热管流出的冷水温度低于规定温度，冷却负荷减小了时，需要降低蒸发器的冷却能力的情况下，控制机构使吸收液供给机构动作，将该吸收液供给到蒸发器的制冷剂中，使蒸发器的制冷剂的浓度增大而使沸点升高，抑制蒸发器的制冷剂蒸发，可进行冷水的冷却能力较小的低负荷运转。
另外，从蒸发传热管流出的冷水的温度超过规定温度时，必须使冷却能力从该状态回到通常的额定运转状态，控制机构使制冷剂排出机构动作，将蒸发器内的供给了吸收液的制冷剂直接、或通过吸收器排出到再生器内，使该制冷剂在再生器内蒸发，可将不含吸收液的纯制冷剂通过冷凝器供给蒸发器，在蒸发器内，使沸点降低了的制冷剂蒸发，可进行使冷水充分冷却的额定运转。
本发明的吸收式冷冻机的特点是，在上述任一特征结构的基础上，可自由改变从上述吸收器流入上述再生器中的吸收液的循环量，上述控制机构使上述吸收液的循环量增加，以便进行上述低负荷运转。
前面所述的本发明的吸收式冷冻机中，在蒸发器进行冷却能力较小的低负荷运转时，吸收器向蒸发器供应吸收液，抑制蒸发器内的蒸发，因此，也可抑制吸收器的吸收作用，结果，可抑制再生器中的制冷剂蒸发。因此，供给再生器的热源流体的几乎所有的散热，都是通过吸收液、利用吸收器的冷却水进行的，故这样进行低负荷运转时，像该特征结构那样，控制机构最好使吸收器与再生器之间的吸收液的循环量增加，促进吸收液向冷却水散热，抑制再生器升至异常高温，不需要设冷却塔来使低负荷运转的热源流体散热。
本发明的吸收式冷冻机的特点在于，在上述任一特征结构的基础上，上述热源流体是利用上述发电用发动机或发电机用叶轮机的余热加热过的流体。
如以上所述那样，由于本发明的吸收式冷冻机可在不停止向再生器供热源流体的情况下，对冷却能力进行低负荷运转和额定运转的切换，故即使是在以利用发电用的发动机或叶轮机的余热的方式构成的情况下，也不必采用停止发动机或叶轮机运转，或停止向再生器供热源流体的结构，可实现结构简单、价格便宜的本发明的吸收式冷冻机。
本发明的吸收式冷冻机的特点在于，在上述任一个特征结构的基础上，上述再生器是由高温再生器和低温再生器构成的，其中高温再生器供给上述热源流体，对上述吸收器供给的吸收液进行加热，使其浓缩；低温再生器以上述高温再生器所产生的制冷剂蒸汽作为热源，对经过上述高温再生器浓缩后的吸收液进行加热浓缩。
根据该特征结构，可将本发明的吸收式冷冻机做成具有上述高温再生器和低温再生器的所谓双重功能的吸收式冷冻机，在可得到高温热源流体的系统中，充分地利用其热量，可高效率地对冷水进行冷却，在这种吸收式冷冻机上，采用本发明的特征结构也可改变冷却能力。
本发明的其他特点和优点，从用以下附图对实施例进行的说明中便可明白。
【附图说明】
图1是表示本发明的吸收式冷冻机一实施例的概略结构之结构图；
图2是表示本发明的吸收式冷冻机另一实施例的概略结构之结构图；
图3是表示现有的吸收式冷冻机概略结构的结构图。
【具体实施方式】
根据附图对本发明的实施例进行说明。
图1所示的吸收式冷冻机100，是利用发动机余热的设在发动机CGS上的热水蒸汽吸收式冷冻机，详细地说，其结构形式是利用发电机52的驱动源、即发动机51的罩箱水JW和废气E的热量的形式，具体地说，是利用冷却水CW1热回收罩箱水JW和废气E的热量，该冷却水CW1通过循环泵55在罩箱水热交换器53和废气热交换器54之间循环，将加热过的冷却水CW1作为热水(热源流体的一例)供给后述的再生器1。
热水蒸汽吸收式冷冻机100，利用吸收器3的溴化锂溶液、即吸收液K的吸收作用，吸收液K对在蒸发器4中蒸发的制冷剂W进行吸收而使蒸发器4内减压，通过蒸发器4的循环泵10促进散布在蒸发传热管5外表面上的制冷剂水W在蒸发传热管5的表面上蒸发，从制冷剂W夺取蒸发潜热，从而对制冷剂水W以及在蒸发器4内的蒸发传热管5内流通的冷水C(冷却对象液的一例)进行冷却。
在吸收器3内吸收制冷剂W而被稀释了的吸收液K用泵6并通过低温热交换器流路7送到再生器1内。再生器1使利用上述发动机51的余热加热过的冷却水CW在加热传热管8中流通，对该稀释后的吸收液K进行加热，使被吸收的制冷剂W蒸发再生。用再生器1浓缩后的吸收液K经低温热交换器7回到吸收器3内。低温热交换器7是这样构成的，即在再生器1中，升温后的吸收泫K与来自吸收器3的吸收液K进行热交换，用再生器1供给吸收器3的吸收液K对吸收器3供给再生器1的吸收液K进行加热。
在再生器1中蒸发的制冷剂W的蒸汽被送到冷凝器2，利用在冷凝器2内的冷却水传热管9内流通的冷却水CW2进行冷凝，冷凝后的制冷剂水W被送到蒸发器4。
在该冷凝器2的冷却水传热管9内流通的冷却水CW2边通过泵13循环、边在冷却塔12中散热，在设于吸收器3中的冷却水传热管11内流通而利用了吸收器3的散热之后，再供给冷凝器2的冷却水传热管9。
以上所述的结构是和现有的吸收式冷冻机一样的结构，下面对本发明的特征结构加以说明。
本发明的吸收式冷冻机100，作为可将吸收液K供给到蒸发器4的制冷剂W中的吸收液供给机构A，包括配管21、和设在该配管21上的电动阀20，其中配管21将泵6的下游侧和循环泵10的下游侧连接起来，泵6用于从吸收器3将吸收液K送到再生器1内，循环泵10为了将蒸发器4的制冷剂散布在蒸发传热管5上而使该制冷剂进行循环，通过控制盘30(控制机构的一例)使电动阀20成为打开状态，从而可将吸收器3送到再生器1的吸收液K供给到蒸发器4的制冷剂W中。通过这种吸收液供给机构A，将吸收液K供给到蒸发器4的制冷剂W中，使蒸发器4的制冷剂W的沸点升高，可抑制蒸发器4的蒸发传热管5的外表面上的制冷剂W蒸发，可进行冷水C的冷却能力较小的低负荷运转。
本发明吸收式冷冻机100，作为可将蒸发器4中的制冷剂W排出到再生器1中的制冷剂排出机构B，包括配管23，和设在该配管23上的电动阀22，其中配管23将循环泵10的下游侧和泵6的上游侧连接起来，循环泵10为了将蒸发器4的制冷剂散布在蒸发传热管5上而使该制冷剂进行循环，泵6用于从吸收器3将吸收液K送到再生器1，通过控制盘30(控制机构的一例)使电动阀22成为打开状态，于是可将蒸发器4的获得了吸收液K的制冷剂排出到再生器1内。利用这种制冷剂排出机构B，如上述那样，为了减小冷却能力，将供给了吸收液K的制冷剂制冷剂W排出到再生器1中，在该再生器1内使制冷剂W蒸发，通过冷凝器2可将纯制冷剂W供给蒸发器4，在蒸发器4内使纯制冷剂在蒸发传热管5的外表面上蒸发，使得一度降低了的冷水C的冷却能力恢复到额定的运转状态。
蒸发传热管5的出口设有温度传感器25，检测蒸发器传热管5流出的冷水C的温度，并可向控制盘30输出。
控制盘30根据该测得的冷水C的温度，使吸收液供给机构A和制冷剂排出机构B动作，自动地切换、设定冷水C的冷却能力，使其与蒸发传热管5流出的冷水C的温度相对应。
详细地说，当从蒸发传热管5流出的冷水C的温度低于规定的设定温度时，控制阀30判断为不需要对蒸发器4内超过该温度的冷水C进行冷却，使吸收液供给机构A动作，将吸收液K供给到蒸发器4的冷却剂W中，通过供给吸收液K而使蒸发器4的制冷剂的浓度增大，使得沸点升高，抑制蒸发器4内的制冷剂蒸发，进行冷却水C的冷却能力较小的低负荷运转。另外，从该状态，当从蒸发传热管5流出的冷水C的温度为规定的设定温度以上时，需要再一次对冷水C进行冷却，故使制冷剂排出机构B动作，将蒸发器4的获得了吸收液K的制冷剂W排出到再生器1内，使该制冷剂W在再生器1内蒸发，通过冷凝器2可将纯制冷剂供给蒸发器4，在蒸发器4内使沸点降低了的制冷剂W蒸发，可进行额定运转，该额定运转使冷水C充分冷却。
由于是这样构成的，故在进行减小吸收式冷冻机100的冷却能力的低负荷运转的情况下，不必停止向再生器1提供回收发动机51的余热用的热水，或停止发动机51。
在进行蒸发器4的冷却能力较小的低负荷运转时，将吸收器3的吸收液K供给蒸发器4，抑制蒸发器4内的蒸发，因此也抑制吸收器3的吸收作用，结果，可抑制再生器1内的制冷剂的蒸发。因此，几乎所有的供给再生器1的热水的散热都是通过吸收液K，并利用在吸收器3的冷却水传热管11内流通的冷却水进行的，故在这样进行低负荷运转的情况下，控制盘30利用变换器使泵6的供给能力增加，使吸收器3和再生器1之间的吸收液K的循环量增加，可促进吸收液K向冷却水CW2散热。这种情况下，最好调整泵13，使冷却水CW2的循环量也增加。
下面，根据附图对本发明的吸收式冷冻机另一实施例进行说明。
在上述实施例中，对用发动机作为发电机的驱动源的结构进行了说明，但是，也可另外用叶轮机代替发动机来驱动发电机，还可直接将发动机或叶轮机的废气作为热源流体供给再生器，代替向再生器供热水。
另外，还可将发动机或叶轮机之外的利用余热以外的热源流体作为再生器的热源来利用。
在上述实施例中，是将本发明的吸收式冷冻机作为设有1个再生器的所谓单重功能的结构进行说明的，但是，也可做成由高温再生器和低温再生器构成的双重功能的结构的吸收式冷冻机。
即，如图2所示，吸收式冷冻机100的再生器1由以下部分构成：高温再生器1a，该再生器通过低温热交换器7a和高温热交换器7b供给由吸收器3提供的稀释吸收液K，将发动机或叶轮机的废气E直接作为热源流体利用，用来加热该稀释吸收液K；分离器1c，用于将高温再生器1a流出的制冷剂W与上述吸收液K分离；低温再生器1b，用于回收吸收液K的热量，即从分离器1c排出的制冷剂W的蒸汽作为热源通过高温热交换器7a供给该低温再生器，回收吸收液K的热量。在低温再生器1b中，回收热量之后的制冷制W被冷凝器2中的冷却水冷凝后，供给蒸发器4，在低温再生器1b中浓缩过的吸收液K，在低温热交换器7a中进行热回收后再供给吸收器3。这种双重功能的吸收式冷冻机与单重功能的吸收式冷冻机全部用冷却水对制冷剂蒸汽的热量进行散热相比，制冷剂的蒸汽可作为低温再生器1b的热源利用，故可高效率地进行运转。
这种双重功能的吸收式冷冻机中，也可作为以上说明的本发明的吸收式冷冻机，利用吸收液供给机构A将吸收液K供给蒸发器的制冷剂，降低冷水的冷却能力，或在低负荷运转中通过制冷剂排出机构B将蒸发器的制冷剂供给高温再生器1a一侧，将纯制冷剂供给蒸发器4，可切换成冷却能力较大的额定运转。