太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機及び太陽光熱利用システム
【課題】吸収器で希釈された稀溶液を、太陽光熱と燃焼による加熱源の何れによっても濃縮できるようにする共に、効率の良い運転を可能にする。
【解決手段】太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機は、太陽光熱を利用して生成された蒸気を熱源とする再生器１と、吸収器６、蒸発器５及び凝縮器４を備え、前記吸収器から前記再生器に流れる稀溶液と前記再生器から前記吸収器に流れる濃溶液とを熱交換させるための熱交換器１０を有する。また、燃焼による加熱源により蒸気を生成する手段を備え、この燃焼による加熱源で生成された蒸気と、太陽光熱を利用して生成された蒸気の何れをも前記再生器の熱源として投入可能に構成する。更に、吸収器から再生器に流れる稀溶液の少なくとも一部を、再生器から排出される蒸気ドレンと熱交換させるための蒸気ドレン熱回収器１０５を設け、蒸気ドレンから熱回収できるように構成している。
【解決手段】太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機は、太陽光熱を利用して生成された蒸気を熱源とする再生器１と、吸収器６、蒸発器５及び凝縮器４を備え、前記吸収器から前記再生器に流れる稀溶液と前記再生器から前記吸収器に流れる濃溶液とを熱交換させるための熱交換器１０を有する。また、燃焼による加熱源により蒸気を生成する手段を備え、この燃焼による加熱源で生成された蒸気と、太陽光熱を利用して生成された蒸気の何れをも前記再生器の熱源として投入可能に構成する。更に、吸収器から再生器に流れる稀溶液の少なくとも一部を、再生器から排出される蒸気ドレンと熱交換させるための蒸気ドレン熱回収器１０５を設け、蒸気ドレンから熱回収できるように構成している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光熱を利用して蒸気を発生させると共に、この蒸気を熱源とする再生器を備える太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機及び太陽光熱利用システムに関し、単効用、二重効用または三重効用の吸収式冷凍機、特に三重効用の蒸気吸収式冷凍機に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
各種熱源を利用して冷熱を得るものとして吸収式冷凍機は広く普及しており、またこの吸収式冷凍機と太陽光熱集熱器とを組み合わせたシステムも実用化されている。
この種従来技術としては、例えば特開２０１０−１９０４６０号公報（特許文献１）に記載のものがある。上記特許文献１のものには、太陽光熱を利用して蒸気を発生させ、この発生蒸気を吸収式冷凍機の作動熱源として利用し、この吸収式冷凍機からの冷熱は空調設備に供給されて空調を行うことが記載されている。
【０００３】
また、特開２００１−８２８２３号公報（特許文献２）のものにも吸収式冷凍機と太陽光熱集熱器とを組み合わせたシステムが記載されており、この特許文献２のものでは、晴天時には、吸収器で希釈された稀溶液を太陽光熱により加熱してフラッシング再生器で濃縮させ、雨天時等では、吸収器で希釈された稀溶液を高温再生器に送り、バーナ等の燃焼による加熱源で加熱して水分を蒸発させて濃縮することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１９０４６０号公報
【特許文献２】特開２００１−０８２８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１のものでは、太陽光熱を利用して吸収式冷凍機を作動させることが開示されているが、夜間や雨天時に吸収式冷凍機を作動させることに関しての配慮はない。
【０００６】
また、上記特許文献２のものでは、太陽光熱を利用できない雨天時等ではバーナなどの燃焼による熱源を利用して吸収式冷凍機を作動させることが記載されているものの、太陽光熱とバーナ等の燃焼による加熱源を使用することができるようにするために、高温再生器と、フラッシング再生器の両方を設ける必要があり、コストアップする課題がある。
【０００７】
なお、上記特許文献２のものでは、太陽光熱とバーナ等の燃焼による加熱源の何れを用いても、吸収器で希釈された稀溶液を濃縮できるようにすることは開示されているものの、太陽光熱と燃焼による加熱源の両方を使用できるようにした場合に、より効率の良い運転を行うことに関しての配慮は為されていない。
【０００８】
本発明の目的は、吸収器で希釈された稀溶液を、フラッシング再生器を設けることなく、太陽光熱と燃焼による加熱源の何れによっても濃縮できるようにする共に、効率の良い運転が可能な太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機及び太陽光熱利用システムを得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は、太陽光熱を利用して生成された蒸気を熱源とする再生器と、吸収器、蒸発器及び凝縮器を備え、前記吸収器から前記再生器に流れる稀溶液と前記再生器から前記吸収器に流れる濃溶液とを熱交換させるための熱交換器を有する太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機において、燃焼による加熱源により蒸気を生成する手段を備え、この燃焼による加熱源で生成された蒸気と、前記太陽光熱を利用して生成された蒸気の何れをも前記再生器の熱源として投入可能に構成していることを特徴とする。
【００１０】
好ましくは、前記吸収器から前記再生器に流れる稀溶液の少なくとも一部を、前記再生器から排出される蒸気ドレンと熱交換させるための蒸気ドレン熱回収器を設け、前記蒸気ドレンから熱回収できるように構成すると良い。
【００１１】
本発明の他の特徴は、太陽光熱を利用して高温の熱媒体を生成する太陽光熱集熱器と、該太陽光熱集熱器で生成された高温の熱媒体から蒸気を発生させる蒸気発生手段とを備える蒸気発生装置を備え、この蒸気発生装置で生成された高温の蒸気を、上記太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機に導くように構成した太陽光熱利用システムにある。
【００１２】
ここで、前記太陽光熱集熱器は、太陽光集光部と、該太陽光集光部で集光された太陽光を受光して内部を流通する熱媒体を加熱する太陽光受熱部と、前記太陽光受熱部の周囲を断熱すると共に太陽光は通過するように構成された断熱部とを有するように構成すると良い。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、吸収器で希釈された稀溶液を、フラッシング再生器を設けることなく、太陽光熱と燃焼による加熱源の何れによっても濃縮することができ、しかも効率の良い運転も可能な太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機及び太陽光熱利用システムを得ることができる。また、本発明により冷凍機の効率が向上した分、冷凍機を駆動する蒸気量を削減でき、再生可能なエネルギーである太陽光熱から蒸気を発生させる高価な太陽光熱集熱器の集熱面積を削減することも可能になり、太陽光熱集熱器による蒸気発生部と吸収式冷凍機部とを統合した太陽光熱利用システム全体の設備費と運転費を最小にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の太陽光熱利用システムの一例を示す系統図で、昼の運転モードを説明する図。
【図２】図１に示す太陽光熱利用システムの系統図で、夜の運転モードを説明する図。
【図３】本発明の太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機の実施例１を示す系統図。
【図４】図３に示す高温再生器付近の詳細構成を説明する要部の系統図。
【図５】図３の要部系統図である図４に相当する図で、図４とは異なる例を説明する図。
【図６】太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機の具体例を説明する系統図。
【図７】本発明の太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機の実施例２を示す系統図。
【図８】本発明の太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機の実施例２を示す系統図で、図７とは異なる例を示す図。
【図９】夜の運転モードと昼の運転モードにおいて、蒸気ドレン熱回収器から流出する蒸気ドレン温度に対するボイラ効率、吸収式冷凍機効率及び太陽光集熱器効率をそれぞれ指数で表し、またそのときの冷熱出力値を示す線図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機及び太陽光熱利用システムの具体的実施例を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。
【実施例１】
【００１６】
図１、図２により、本発明の太陽光熱利用システムの一例を説明する。図１において、１１は太陽光熱を集熱する太陽光熱集熱器である。前記太陽光熱集熱器１１は、例えば集光機構としての断面が放物線形状をなすトラフ型の反射鏡によって太陽光を集熱管に向けて集光する太陽光集光部と、前記集熱管の内部を流通する熱媒体にエネルギーを伝達するようにした太陽光受熱部と、前記集熱管の外周を、断熱空間を形成して覆う透明の断熱管（断熱部）とから構成されている。前記太陽光熱集熱器１１に温水タンク１２からの温水或いは水などの熱媒体を循環ポンプ１３により導入し、この太陽光熱集熱器１１では太陽光熱により例えば２２０〜２５０℃程度の高温水（圧力は例えば２ＭＰａ以上）、または高温水と高温蒸気の混合流体が生成され、この高温水、または高温水と高温蒸気の混合流体（熱媒体）は蒸気発生手段（セパレータ）１４に送られる。蒸気発生手段１４に流入した高温水、または高温水と高温蒸気の混合流体は若干、例えば１．９ＭＰａ程度に減圧されることで、例えば２１２℃の蒸気と温水に分離され、この蒸気は吸収式冷凍機１５に供給されて、その作動熱源となる。一方、前記蒸気発生手段１４の下部に溜まった温水は循環ポンプ１６によって前記太陽光熱集熱器１１に送られ、太陽光熱により再び加熱される。
【００１７】
前記吸収式冷凍機１５で、稀溶液の濃縮に使用された蒸気は、例えば１９５℃の蒸気ドレンとなり、前記温水タンク１２に、また場合によっては直接太陽光熱集熱器１１に送られる。
前記吸収式冷凍機１５には空調機１８が冷水配管で接続されており、空調機１８から例えば１５℃で流入する水を吸収式冷凍機１５の蒸発器５で約７℃まで冷却し、その後この冷水は再び前記空調機１８に供給されて、室内などを冷房する。
【００１８】
また、前記吸収式冷凍機１５にはクーリングタワーなどから例えば３４℃の冷却水が供給され、吸収式冷凍機１５を構成する吸収器６や凝縮器４と熱交換して例えば３９℃まで加熱されて再び前記クーリングタワーなどに戻される。なお、１は再生器である。
【００１９】
１９は高温水又は高温蒸気を生成するためのボイラであり、夜間や雨天などの天候不順のために、前記太陽光熱集熱器１１で太陽光熱により高温水等を生成できない場合のバックアップとして設けられている。このボイラは、バーナ等の燃焼による加熱源を使用して高温の蒸気を生成し、前記蒸気発生手段１４に供給するように構成されている。
なお、２０ａ〜２０ｄ、２１、２２ａ、２２ｂはそれぞれの配管に設けられた開閉弁である。
【００２０】
上述した図１に示す太陽光熱利用システムは、太陽光熱を利用可能な昼の運転モードを示しており、図１に示す例では温水配管に設けられている前記開閉弁２０ａ，２０ｂ，２０ｄは開状態に制御され、開閉弁２０ｃは閉状態とされて、ボイラ１９へは温水が流れないようにし、ボイラは停止された状態となっている。
【００２１】
また、前記吸収式冷凍機１５からの蒸気ドレンの出口側に設けられている前記開閉弁２１は、前記吸収式冷凍機１５を作動させる場合には開とされ、吸収式冷凍機１５を停止させる場合には閉とされる弁である。更に、前記吸収式冷凍機１５と前記空調機１８とを接続している冷水配管に設けられている前記開閉弁２２ａ，２２ｂは、空調機を使用する場合には開とされ、停止させる場合には閉とされる。
【００２２】
上記太陽光熱利用システムにおいて、夜間など太陽光熱により高温水等を生成できない場合の運転モード（以下、夜の運転モードという）を図２により説明する。
夜の運転モードでは、図２に示すように、温水を太陽光熱集熱器１１に送るための温水配管に設けられた開閉弁２０ａ，２０ｂ，２０ｄは閉状態に制御され、ボイラ１９に温水を送る温水配管に設けられている開閉弁２０ｃは開状態に制御される。また、前記ボイラ１９には燃料が投入されて該ボイラは駆動され、温水タンク１２から循環ポンプ１３によりボイラ１９に供給された温水を加熱して高温の蒸気、例えば１．９ＭＰａの蒸気を生成する。この蒸気は蒸気発生手段１４を通って前記吸収式冷凍機１５に供給されて、その作動熱源となる。前記吸収式冷凍機１５で、稀溶液の濃縮に使用された蒸気は、蒸気ドレンとなり、再び前記温水タンク１２に戻される。
【００２３】
なお、図１及び図２に示す例では、太陽光熱集熱器１１で高温水、または高温水と高温蒸気の混合流体、即ち高温の熱媒体を生成し、蒸気発生手段（セパレータ）１４で蒸気と温水に分離して、この蒸気を吸収式冷凍機１５に供給する構成としているが、本発明はこのような方式に限られるものではない。例えば、蒸気発生手段１４内に伝熱管を配置し、この伝熱管に前記太陽光熱集熱器１１で生成された高温の熱媒体（水や水以外の流体）を流し、一方前記蒸気発生手段１４には前記吸収式冷凍機１５で利用された蒸気ドレン（温水）を導き、この蒸気ドレンと前記伝熱管内を流れる高温の熱媒体とを熱交換させる。伝熱管内を流れる高温の熱媒体により蒸気発生手段１４内の蒸気ドレンを加熱することで高温の蒸気を発生させ、この高温蒸気を前記吸収式冷凍機１５に再び供給する、という構成にしても良い。
【００２４】
次に、図３及び図４により、図１及び図２に示した吸収式冷凍機１５の構成を説明する。図３は本発明の太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機の実施例１を示す系統図、図４は図３に示す高温再生器付近の詳細構成を説明する要部の系統図である。
【００２５】
図３に示す本実施例の吸収式冷凍機１５は、高温再生器１、中温再生器２、低温再生器３を備え、前記高温再生器１には、前述したように、例えば１．９ＭＰａの圧力で温度が２１２℃の蒸気が投入される蒸気三重効用吸収式冷凍機で構成されている。また、吸収器６からの稀溶液は稀溶液ポンプ（溶液循環ポンプ）７０により、前記高温再生器１、中温再生器２及び低温再生器３のそれぞれに並列的に供給される、いわゆるパラレルフローサイクルに構成されている。更に、前記高温再生器１、中温再生器２及び低温再生器３で濃縮された溶液（濃溶液）は濃溶液ポンプ（溶液散布ポンプ）８１により前記吸収器６に戻され散布される。
【００２６】
前記高温再生器１で稀溶液から分離された冷媒蒸気は中温再生器２に送られて中温再生器２内の稀溶液を加熱した後、中温ドレン熱交換器９５及び低温ドレン熱交換器８５を通ることで、中温再生器２に供給される稀溶液の一部及び低温再生器３に供給される稀溶液の一部を加熱し、その後凝縮器４に送られて冷却水により凝縮される。
【００２７】
前記中温再生器２で稀溶液から分離された冷媒蒸気は低温再生器３に送られて低温再生器３内の稀溶液を加熱した後、低温ドレン熱交換器８５を通ることで、低温再生器３に供給される稀溶液の一部を加熱し、その後前記凝縮器４に送られて冷却水により凝縮される。
【００２８】
また、８は前記吸収器６から出た稀溶液と前記吸収器６へ供給される濃溶液とを熱交換させる低温熱交換器、９は前記低温熱交換器８で加熱された稀溶液と前記中温再生器２からの濃溶液とを熱交換させる中温熱交換器、１０は前記低温熱交換器８で加熱された稀溶液と前記高温再生器１からの濃溶液とを熱交換させる高温熱交換器である。
【００２９】
前記凝縮器４で凝縮された液冷媒は蒸発器５に送られ、冷媒ポンプ５５で散布されて蒸発器５内を流れる冷水から熱を奪って蒸発し、前記吸収器６に流れて溶液に吸収される。前記蒸発器５を流れる冷水は、例えば１５℃で蒸発器５に流入して７℃まで冷却され、その後前記空調機１８（図１参照）などに供給される。
【００３０】
前記吸収器６には、クーリングタワーなどから、この例では３４℃の冷却水が供給されて吸収器を冷却し、その後前記冷却水は前記凝縮器４に流れて冷媒蒸気を冷却し、自らは３９℃程度まで加熱されて再び前記クーリングタワーなどに戻されるように構成されている。
【００３１】
前述したように、前記高温再生器１には、１．９ＭＰａで温度が２１２℃の蒸気が投入され、この熱により高温再生器１内の溶液を濃縮した後、前記蒸気は高温再生器１から蒸気ドレンとなって流出する。しかし、その蒸気ドレンの温度は２００℃近い高温状態にあるため、本実施例では更に蒸気ドレン熱回収器１０５を設けており、前記高温熱交換器１０の上流側からバイパス配管Ｐ１３により稀溶液を導き、該稀溶液を前記蒸気ドレン熱回収器１０５で加熱して熱回収した後、この稀溶液を前記高温再生器１に導入するように構成している。その結果、前記蒸気ドレン熱回収器１０５から流出する蒸気ドレンの温度を９０℃以下となるまで熱回収できる。
【００３２】
前記蒸気ドレン熱回収器１０５による熱回収の効果は、特に上記図２に示す夜の運転モードの場合に効果が大きい。夜の運転モードでは、供給される燃料を燃焼させてボイラ１９により蒸気を生成するが、２００℃近い温水を加熱するよりも、前記蒸気ドレン熱回収器１０５で冷却されて９０℃以下になった温水を加熱した方がボイラの熱効率は大幅に向上する。また、蒸気ドレン熱回収器１０５でも十分に熱回収ができるため、システム全体の効率を向上できる。
【００３３】
しかし、図１に示す昼の運転モードでは太陽光熱で高温水を生成するため燃料の消費はない。このため前記蒸気ドレン熱回収器１０５で熱回収するメリットは小さい。しかも、吸収式冷凍機１５単独で見た場合には、前記高温熱交換器１０で、前記高温再生器１に供給される稀溶液の全てを、高温再生器１からの高温の濃溶液で加熱した方が、濃溶液の温度をより低下させることができるので、吸収式冷凍機１５の効率を向上させることができる。
【００３４】
図９は、夜の運転モードと昼の運転モードにおいて、前記蒸気ドレン熱回収器１０５から流出する蒸気ドレン温度に対するボイラ効率、吸収式冷凍機効率及び太陽光熱集熱器効率をそれぞれ指数で表し、またそのときの冷熱出力値を示す線図である。夜の運転モードでは、蒸気ドレン温度が１２０℃近辺のとき最高の冷熱出力が得られ、一方昼の運転モードでは、蒸気ドレン温度が２００℃近辺となるときに最高の冷熱出力が得られることがわかる。
【００３５】
そこで、本実施例では、図４に示すように、前記高温熱交換器１０をバイパスして蒸気ドレン熱回収器１０５に流れる稀溶液のバイパス配管Ｐ１３の前記蒸気ドレン熱回収器入口側に電磁弁または流量調整可能な電動弁２６を設ける。また、前記蒸気ドレン熱回収器１０５が設けられている蒸気ドレンが流れる配管Ｐ１２には、前記蒸気ドレン熱回収器１０５をバイパスするようにバイパス配管Ｐ１４を設け、このバイパス配管Ｐ１４にも電磁弁または流量調整可能な電動弁２７を設ける。更に、前記配管Ｐ１２のバイパス配管Ｐ１４分岐部と蒸気ドレン熱回収器１０５との間にも電磁弁または流量調整可能な電動弁２８を設ける。
【００３６】
これらの弁（電磁弁または電動弁）２６〜２８は、制御装置２９により開閉制御、或いは開度制御ができるように構成されている。また、前記バイパス配管Ｐ１４が合流する前記蒸気ドレン熱回収器１０５下流側の配管Ｐ１２には、そこを流れる蒸気ドレンの温度を検出するための温度検出器３０が設けられている。
【００３７】
前記制御装置２９には、前記温度検出器３０からの温度情報と、図１に示す太陽光熱利用システム（ボイラ含む）からの運転情報が入力され、この制御装置２９は、例えば次のように前記弁２６〜２８を制御する。
図１に示す太陽光熱を利用して蒸気を生成する昼の運転モードの場合には、制御装置２９により、前記弁２６と２８は閉じられ、弁２７は開となるように制御される。これにより、高温再生器１から出た蒸気ドレンは例えば１９５℃で温水タンク１２に戻され、該温水タンク１２の温水は循環ポンプ１３により太陽光熱集熱器１１に供給されて、太陽光熱により例えば２２０〜２５０℃の高温水となるように加熱される。これにより、吸収式冷凍機１５の前記高温再生器１には例えば２１２℃の蒸気が供給されるという循環を繰り返す。
【００３８】
図２に示す夜の運転モードの場合には、太陽光熱は利用されず、燃焼による加熱源により、ボイラで蒸気が生成されるので、この場合にはボイラ効率が向上するように制御装置２９は制御を行う。即ち、前記弁２６〜２８が電磁弁（開閉弁）で構成されている場合には、前記弁２６と２８を開き、弁２７を閉じるように制御する。これによって高温の蒸気ドレンから蒸気ドレン熱回収器１０５により熱回収して高温再生器１に供給される稀溶液の温度を上昇させることができる。また、蒸気ドレンの温度も例えば９０℃以下になるまで熱回収でき、前記ボイラ１９には低い温度の温水を供給できるからボイラ効率を向上できる。
【００３９】
前記弁２６〜２８を流量調整可能な電動弁とした場合には、ボイラ効率と吸収式冷凍機の効率を合わせた効率がより向上するように制御することもできる。即ち、前記蒸気ドレン熱回収器１０５での熱回収量を多くするほどボイラ効率は向上するが、前記高温熱交換器１０での熱交換量は減少するから、高温再生器１からの濃溶液を前記高温熱交換器１０で十分に冷却することができなくなり、吸収式冷凍機１５の効率は低下する。
【００４０】
そこで、ボイラ効率と吸収式冷凍機の効率を合わせた全体の効率と前記温度検出器３０で検出される温度との関係を予め実験や解析で求めておき、温度検出器３０で検出される温度が、ボイラ効率（燃焼による加熱源の効率）と吸収式冷凍機の効率を合わせた全体の効率がより向上する所定の温度範囲となるように、制御装置２９により前記弁２６〜２８を制御する。このように構成することにより、ボイラ効率と吸収式冷凍機の効率を合わせた効率がより向上するように制御することが可能となる。
【００４１】
図５は、図３に示す高温再生器１付近の詳細構成を説明する要部の系統図である図４に相当する図で、図４とは異なる例を説明する図である。この例では、図４に示すバイパス配管Ｐ１３は設けず、前記高温熱交換器１０通過後の稀溶液を、前記蒸気ドレン熱回収器１０５に経由させて蒸気ドレンから熱回収した後、前記高温再生器１に流入させるように稀溶液が流れる配管Ｐ２を構成したものである。
【００４２】
この図５に示す例とすることにより、高温再生器１に送られる稀溶液を、高温熱交換器１０で高温再生器１からの濃溶液と熱交換した後、更に蒸気ドレン熱回収器１０５で蒸気ドレンからも熱回収することができる。従って、高温再生器１からの濃溶液及び蒸気ドレンの両方から熱回収できるので、吸収式冷凍機の効率を低下させることなく、蒸気ドレンからも熱回収できる。また、この例では前記弁２６〜２８や前記制御装置２９も不要であり、簡単な構成で、特に図２に示す夜の運転モードにおける効率向上を図ることができる。
【００４３】
次に、図６により太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機の好ましい具体例を説明する。図６に示す本実施例の三重効用吸収式冷凍機は、高温再生器１、中温再生器２、低温再生器３、凝縮器４、蒸発器５、冷媒ポンプ５５、吸収器６、稀溶液ポンプ７０、濃溶液ポンプ８１、低温熱交換器８、中温熱交換器９、高温熱交換器１０、低温ドレン熱交換器８５、中温ドレン熱交換器９５、蒸気ドレン熱回収器１０５、及びこれらの機器を結ぶ溶液配管及び冷媒配管などから構成されている。本実施例においては、冷凍機の冷媒には水、吸収剤には臭化リチウムが用いられている。
【００４４】
次に、この冷凍機の詳細構成を運転中の動作と共に説明する。
冷房に供される冷水は、蒸発器５で冷媒の蒸発熱によって冷却されて配管５９から冷房負荷系に送られる。このとき発生した冷媒蒸気は、吸収器６の溶液によって吸収される。この吸収によって蒸発器内の圧力と蒸発温度とが低圧、低温に維持される。なお、本実施例では、蒸発器５及び吸収器６は、２段蒸発吸収型の構成となっている。即ち、上段側の蒸発部５ａで蒸発した冷媒蒸気は、上段側の吸収部６ａ、下段側の蒸発部５ｂで蒸発した冷媒蒸気は下段側の吸収部６ｂでそれぞれ吸収される。この構成により、冷凍機の運転効率を一層向上している。
【００４５】
吸収器６では、高温再生器１、中温再生器２、低温再生器３の各再生器で過熱濃縮された溶液、即ち濃溶液が配管Ｐ３により供給され伝熱管群６３上に滴下される。滴下された濃溶液は、吸収器６内の伝熱管群６３内を流れる冷却水によって冷却されると共に冷媒蒸気を吸収し、濃度のより薄い溶液、即ち稀溶液となって吸収器６の下部に滞留する。
この稀溶液は、稀溶液ポンプ７０によって配管Ｐ２により分岐され、低温熱交換器８及び低温ドレン熱交換器８５に送られる。
【００４６】
低温熱交換器８に送られた稀溶液は、吸収器６に流入する濃溶液と熱交換して温度上昇する。一方、低温ドレン熱交換器８５に送られた稀溶液は、低温再生器３内で凝縮した冷媒液及び中温再生器２から中温ドレン熱交換器９５を通過した冷媒液と熱交換して温度上昇する。その後、これらの稀溶液は一旦合流し、再び分岐して、一部は配管Ｐ６により低温再生器３に、他の一部は中温熱交換器９に、残りは中温ドレン熱交換器９５に送られる。前記低温ドレン熱交換器８５で稀溶液と熱交換して温度低下した冷媒液は、配管Ｐ７により凝縮器４に導かれる。
【００４７】
中温再生器２で発生した冷媒蒸気は配管Ｐ４を経由して伝熱管群３３に送られる。低温再生器３に送られた稀溶液は、前記伝熱管群３３で過熱濃縮されて濃度の濃い溶液、即ち濃溶液となる。この濃溶液は、配管Ｐ８により高温再生器１及び中温再生器２からの配管Ｐ３’，Ｐ１０を流れる濃溶液と合流し、濃溶液ポンプ８１によって、低温熱交換器８を経由して配管Ｐ３により吸収器６へ送られる。低温再生器３で発生した冷媒蒸気は、凝縮器４に送られ、そこで凝縮伝熱管４３内を流れる冷却水によって冷却されて凝縮し、低温ドレン熱交換器８５で稀溶液と熱交換した冷媒液と共に配管Ｐ９により蒸発器５へ送られる。
【００４８】
一方、中温熱交換器９に送られた稀溶液は、高温再生器１、中温再生器２からの濃溶液と熱交換して更に温度上昇する。また、中温ドレン熱交換器９５に送られた稀溶液は、中温再生器２内で凝縮した冷媒液と熱交換して温度上昇する。そして、これらの稀溶液は一旦合流し、再び分岐して、一部は配管Ｐ１１により中温再生器２に、残りは高温熱交換器１０及び蒸気ドレン熱回収器１０５に送られる。前記蒸気ドレン熱回収器１０５に稀溶液を送るバイパス配管Ｐ１３には弁（電磁弁または電動弁）２６が設けられている。
中温ドレン熱交換器９５で稀溶液と熱交換して温度を下げた冷媒液は、低温再生器３内で凝縮した液冷媒と合流して低温ドレン熱交換器８５に送られる。
【００４９】
高温再生器１で発生した冷媒蒸気は配管Ｐ５を経由して伝熱管群５３に送られる。そして、そのとき配管Ｐ１１により中温再生器２に送られた稀溶液は、冷媒蒸気の凝縮熱によって過熱濃縮されて濃溶液となり、フロートボックス２４にオーバーフローする。フロートボックス２４内にはフロートバルブ２５が設置されている。このフロートバルブ２５は、フロートボックス２４内の濃溶液の液位によって、中温再生器２に送られる稀溶液量を調節する流量調整手段となっている。フロートボックス２４内の濃溶液は、配管Ｐ１０により高温再生器１で過熱濃縮された濃溶液の配管Ｐ３’と合流して、中温熱交換器９の高温側流路に導かれる。
【００５０】
中温再生器２の加熱に用いられて管内で凝縮した冷媒は、配管Ｐ５’により中温ドレン熱交換器９５に送られて、稀溶液を顕熱で加熱した後に、低温再生器３で凝縮した冷媒液と合流し、低温ドレン熱交換器８５を経て凝縮器４に送られる。また、中温再生器２で発生した冷媒蒸気は低温再生器３に送られ、ここで低温再生器３に流入した稀溶液を過熱濃縮する。
【００５１】
一方、前記高温熱交換器１０に送られた稀溶液は、高温再生器１からの濃溶液と熱交換して更に温度上昇する。また、蒸気ドレン熱回収器１０５に送られた稀溶液は、高温再生器１の加熱に用いられた後の蒸気ドレンと熱交換して温度上昇する。そして、これらの稀溶液は合流してフロートボックス２４ａ内に設置されたフロートバルブ２５ａを介して高温再生器１に流入する。このフロートバルブ２５ａは、フロートボックス２４ａ内の濃溶液の液位によって高温再生器１に送られる稀溶液量を調節する流量調整手段となっている。
【００５２】
本実施例では、前記高温再生器１には配管Ｐ１２より供給された蒸気を熱源とし溶液を過熱濃縮する構成としている。そして、前記配管Ｐ１２から前記高温再生器１に供給される蒸気は、図１に示すボイラを含む太陽光熱利用システムから供給されるものである。また、前記配管Ｐ１２から分岐して前記蒸気ドレン熱回収器１０５をバイパスするバイパス配管Ｐ１４には弁（電磁弁または電動弁）２７が、更に前記バイパス配管Ｐ１４分岐後の配管Ｐ１２の前記熱回収器１０５入口側には弁（電磁弁または電動弁）２８が設けられている。これらの弁２６〜２８は、上記図４で説明したように、昼の運転モード或いは夜の運転モードに応じて制御される。
【００５３】
高温再生器１に流入した稀溶液は、前記熱源蒸気との熱交換によって過熱濃縮されて濃溶液となった後、フロートボックス２４ａに送られ、そこから、前記高温熱交換器１０に送られる。高温熱交換器１０では、濃溶液は高温再生器１に流入する稀溶液と熱交換して温度低下した後、中温再生器２で過熱濃縮された濃溶液と合流し、更に中温熱交換器９に送られる。高温再生器1で発生した冷媒蒸気は、配管Ｐ５により中温再生器２に送られて、中温再生器２の稀溶液を過熱濃縮して管内で凝縮した後、配管Ｐ５’により中温ドレン熱交換器９５に導かれる。
【００５４】
以上説明したように、本実施例の太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機では、太陽光熱を利用するため２００℃以上の高温蒸気を得ることができるので、三重効用の蒸気吸収式冷凍機と組み合わせることにより、効率の高い太陽光熱利用システムを得ることができる。また、従来のように、フラッシング再生器を設ける必要がなく、太陽光熱と燃焼による加熱源の何れによっても、吸収器で希釈された稀溶液を濃縮することができる。しかも、高温再生器で熱交換した後の蒸気ドレンからも蒸気ドレン熱回収器により熱回収するようにしているので、特に燃焼による加熱源により蒸気を生成して吸収式冷凍機を運転する場合の効率を大幅に向上できる。
【００５５】
更に、上述した弁２６〜２８を設けることにより、太陽光熱を利用して生成された蒸気を使用して吸収式冷凍機を運転する場合には、前記蒸気ドレン熱回収器１０５での熱回収を行わないようにし、前記高温熱交換器１０で高温の濃溶液から熱回収することにより、太陽光熱利用時でも吸収式冷凍機の効率を向上できる。
【００５６】
また、前記弁２６〜２８を開度調整可能な電動弁とし、蒸気ドレン熱回収器下流の蒸気ドレン温度を検出して前記弁を制御することで、ボイラ（燃焼による加熱源）の運転効率と吸収式冷凍機の運転効率とを合わせた総合効率がより高くなるように制御することも可能になる。
【００５７】
なお、上述した実施例では、蒸気ドレン熱回収器１０５での熱回収を制御するのに３つの弁２６〜２８を設けているが、上記弁２７は必ずしも必要ではない。また、上記弁２８を設けることにより、蒸気ドレン熱回収器１０５に稀溶液を流さない場合に、高温の蒸気ドレンも前記熱回収器１０５に流さないようにすることができる。これにより、前記熱回収器１０５に残存している溶液が結晶化するのを防止できる効果がある。
【００５８】
なお、図６に示した実施例では、前記中温熱交換器９から出た稀溶液の一部を前記中温再生器２へ分岐し、残りの稀溶液を前記高温熱交換器１０に流入させ、また高温熱交換器１０から出た濃溶液は、中温再生器２から出た濃溶液と合流して中温熱交換器９に流入する構成としている。これに対し、図３に示したものでは、前記低温熱交換器８から出た稀溶液は、前記低温再生器３、前記中温熱交換器９及び前記高温熱交換器１０のそれぞれに分岐して流入する構成としている。また、高温熱交換器１０から出た濃溶液、中温熱交換器９から出た濃溶液、及び低温再生器３から出た濃溶液を合流させた後前記低温熱交換器８に流入させる構成としている。このような図３に示す配管構成とした場合でも図６に示したものと同様な効果を得ることができる。
【実施例２】
【００５９】
実施例１では、本発明を三重効用の太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機に適用した場合について説明したが、本発明は、三重効用のものに限定されるものではなく、二重効用、或いは単効用（一重効用）の吸収式冷凍機にも同様に適用できるものである。
単効用の太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機に適用した場合の実施例を図７により説明する。図７において、図３と同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示しているので、重複する説明は省略する。
【００６０】
図７において、図３と異なるところは、再生器１が一つだけであり、このため、図３に示す三重効用の場合の中温再生器２や低温再生器３はなく、更に、高温熱交換器１０、中温熱交換器９、中温ドレン熱交換器９５、低温ドレン熱交換器８５なども備えられていない。
【００６１】
前記再生器１には、実施例１と同様に、ボイラを含む太陽光熱利用システムからの蒸気が投入される。この場合の蒸気は、例えば圧力が０．１ＭＰａで１２０℃の蒸気が使用される。
【００６２】
吸収器６からの稀溶液は稀溶液ポンプ（溶液循環ポンプ）７０により、前記再生器１に供給される。また、再生器１で前記蒸気により濃縮された溶液（濃溶液）は濃溶液ポンプ（溶液散布ポンプ）８１により前記吸収器６に戻され散布される。
【００６３】
前記再生器１で稀溶液から分離された冷媒蒸気は凝縮器４に送られて冷却水により凝縮される。８は前記吸収器６から出た稀溶液と前記吸収器６へ供給される濃溶液とを熱交換させる低温熱交換器である。前記凝縮器４で凝縮された液冷媒は蒸発器５に送られ、冷媒ポンプ５５で散布されて蒸発器５内を流れる冷水から熱を奪って蒸発し、前記吸収器６に流れて溶液に吸収される。前記蒸発器５を流れる冷水は、例えば１５℃で蒸発器５に流入して７℃まで冷却され、その後前記空調機１８（図１参照）などに供給される。
【００６４】
前記吸収器６には、クーリングタワーなどから、この例では３４℃の冷却水が供給されて吸収器６を冷却し、その後前記冷却水は前記凝縮器４に流れて冷媒蒸気を冷却し、自らは３９℃程度まで加熱されて再び前記クーリングタワーなどに戻されるように構成されている。
【００６５】
前述したように、前記再生器１には、０．１ＭＰａで温度が１２０℃の蒸気が投入され、この熱により再生器１内の溶液を濃縮した後、前記蒸気は再生器１から蒸気ドレンとなって流出する。しかし、その蒸気ドレンの温度は１００℃前後の高温状態にあるため、この実施例２でも実施例１と同様に蒸気ドレン熱回収器１０５を設けており、前記熱交換器８の上流側からバイパス配管Ｐ１３により稀溶液を導き、該稀溶液を前記蒸気ドレン熱回収器１０５で加熱して熱回収した後、この稀溶液を前記再生器１に導入するように構成している。その結果、前記蒸気ドレン熱回収器１０５から流出する蒸気ドレンの温度を９０℃以下となるまで熱回収できる。
【００６６】
前記蒸気ドレン熱回収器１０５周辺の構成は、実施例１で説明した上記図４や図５と同じように構成し、或いは制御することで、同様の効果を得ることができる。
このように、本発明は単効用の吸収式冷凍機にも同様に適用でき、更に図８に示すような二重効用の吸収式冷凍機にも同様に適用できるものであり、三重効用の場合と比較すると吸収式冷凍機の効率は低下するものの、ほぼ同様の効果を得ることができる。
【００６７】
なお、図８において、前述した図７や図３に示すものと同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示しており、構成も類似しているので、詳しい説明は省略する。
また、上述した各実施例では、吸収式冷凍機のサイクル構成がパラレルフロー方式となっているもので説明したが、本発明はパラレルフロー方式に限定されるものではなく、シリーズフロー方式やリバースフロー方式を採用した多重効用サイクル（三重効用サイクルや二重効用サイクルなど）の吸収式冷凍機にも同様に適用可能である。更に、本発明における吸収式冷凍機は、冷水を製造する冷凍機に限定されるものでもなく、冷水のみならず温水も製造する吸収式冷温水機にも同様に適用できるものであり、吸収式冷凍機には吸収式冷温水機も含まれるものである。
【符号の説明】
【００６８】
１…高温再生器（再生器）、２…中温再生器、３…低温再生器、４…凝縮器、５…蒸発器、６…吸収器、８…低温熱交換器、９…中温熱交換器、１０…高温熱交換器、１１…太陽光熱集熱器、１２…温水タンク、１３，１６…循環ポンプ、１４…蒸気発生手段（セパレータ）、１５…吸収式冷凍機、１８…空調機、１９…ボイラ、２０ａ〜２０ｄ，２１，２２ａ，２２ｂ…開閉弁、２４、２４ａ…フロートボックス、２５、２５ａ…フロートバルブ、２６〜２８…弁（電磁弁または電動弁）、２９…制御装置、３０…温度検出器、３３、３４、４３、５３、６３…伝熱管、５５…冷媒ポンプ、５９…冷水配管、５ａ…上段側蒸発器、５ｂ…下段側蒸発器、６ａ…上段側吸収器、６ｂ…下段側吸収器、７０…稀溶液ポンプ（溶液循環ポンプ）、８１…濃溶液ポンプ（溶液散布ポンプ）、８５…低温ドレン熱交換器、９５…中温ドレン熱交換器、１０５…蒸気ドレン熱回収器、Ｐ１〜Ｐ１２…配管、Ｐ１３，Ｐ１４…バイパス配管。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光熱を利用して蒸気を発生させると共に、この蒸気を熱源とする再生器を備える太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機及び太陽光熱利用システムに関し、単効用、二重効用または三重効用の吸収式冷凍機、特に三重効用の蒸気吸収式冷凍機に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
各種熱源を利用して冷熱を得るものとして吸収式冷凍機は広く普及しており、またこの吸収式冷凍機と太陽光熱集熱器とを組み合わせたシステムも実用化されている。
この種従来技術としては、例えば特開２０１０−１９０４６０号公報（特許文献１）に記載のものがある。上記特許文献１のものには、太陽光熱を利用して蒸気を発生させ、この発生蒸気を吸収式冷凍機の作動熱源として利用し、この吸収式冷凍機からの冷熱は空調設備に供給されて空調を行うことが記載されている。
【０００３】
また、特開２００１−８２８２３号公報（特許文献２）のものにも吸収式冷凍機と太陽光熱集熱器とを組み合わせたシステムが記載されており、この特許文献２のものでは、晴天時には、吸収器で希釈された稀溶液を太陽光熱により加熱してフラッシング再生器で濃縮させ、雨天時等では、吸収器で希釈された稀溶液を高温再生器に送り、バーナ等の燃焼による加熱源で加熱して水分を蒸発させて濃縮することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１９０４６０号公報
【特許文献２】特開２００１−０８２８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１のものでは、太陽光熱を利用して吸収式冷凍機を作動させることが開示されているが、夜間や雨天時に吸収式冷凍機を作動させることに関しての配慮はない。
【０００６】
また、上記特許文献２のものでは、太陽光熱を利用できない雨天時等ではバーナなどの燃焼による熱源を利用して吸収式冷凍機を作動させることが記載されているものの、太陽光熱とバーナ等の燃焼による加熱源を使用することができるようにするために、高温再生器と、フラッシング再生器の両方を設ける必要があり、コストアップする課題がある。
【０００７】
なお、上記特許文献２のものでは、太陽光熱とバーナ等の燃焼による加熱源の何れを用いても、吸収器で希釈された稀溶液を濃縮できるようにすることは開示されているものの、太陽光熱と燃焼による加熱源の両方を使用できるようにした場合に、より効率の良い運転を行うことに関しての配慮は為されていない。
【０００８】
本発明の目的は、吸収器で希釈された稀溶液を、フラッシング再生器を設けることなく、太陽光熱と燃焼による加熱源の何れによっても濃縮できるようにする共に、効率の良い運転が可能な太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機及び太陽光熱利用システムを得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は、太陽光熱を利用して生成された蒸気を熱源とする再生器と、吸収器、蒸発器及び凝縮器を備え、前記吸収器から前記再生器に流れる稀溶液と前記再生器から前記吸収器に流れる濃溶液とを熱交換させるための熱交換器を有する太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機において、燃焼による加熱源により蒸気を生成する手段を備え、この燃焼による加熱源で生成された蒸気と、前記太陽光熱を利用して生成された蒸気の何れをも前記再生器の熱源として投入可能に構成していることを特徴とする。
【００１０】
好ましくは、前記吸収器から前記再生器に流れる稀溶液の少なくとも一部を、前記再生器から排出される蒸気ドレンと熱交換させるための蒸気ドレン熱回収器を設け、前記蒸気ドレンから熱回収できるように構成すると良い。
【００１１】
本発明の他の特徴は、太陽光熱を利用して高温の熱媒体を生成する太陽光熱集熱器と、該太陽光熱集熱器で生成された高温の熱媒体から蒸気を発生させる蒸気発生手段とを備える蒸気発生装置を備え、この蒸気発生装置で生成された高温の蒸気を、上記太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機に導くように構成した太陽光熱利用システムにある。
【００１２】
ここで、前記太陽光熱集熱器は、太陽光集光部と、該太陽光集光部で集光された太陽光を受光して内部を流通する熱媒体を加熱する太陽光受熱部と、前記太陽光受熱部の周囲を断熱すると共に太陽光は通過するように構成された断熱部とを有するように構成すると良い。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、吸収器で希釈された稀溶液を、フラッシング再生器を設けることなく、太陽光熱と燃焼による加熱源の何れによっても濃縮することができ、しかも効率の良い運転も可能な太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機及び太陽光熱利用システムを得ることができる。また、本発明により冷凍機の効率が向上した分、冷凍機を駆動する蒸気量を削減でき、再生可能なエネルギーである太陽光熱から蒸気を発生させる高価な太陽光熱集熱器の集熱面積を削減することも可能になり、太陽光熱集熱器による蒸気発生部と吸収式冷凍機部とを統合した太陽光熱利用システム全体の設備費と運転費を最小にすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の太陽光熱利用システムの一例を示す系統図で、昼の運転モードを説明する図。
【図２】図１に示す太陽光熱利用システムの系統図で、夜の運転モードを説明する図。
【図３】本発明の太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機の実施例１を示す系統図。
【図４】図３に示す高温再生器付近の詳細構成を説明する要部の系統図。
【図５】図３の要部系統図である図４に相当する図で、図４とは異なる例を説明する図。
【図６】太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機の具体例を説明する系統図。
【図７】本発明の太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機の実施例２を示す系統図。
【図８】本発明の太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機の実施例２を示す系統図で、図７とは異なる例を示す図。
【図９】夜の運転モードと昼の運転モードにおいて、蒸気ドレン熱回収器から流出する蒸気ドレン温度に対するボイラ効率、吸収式冷凍機効率及び太陽光集熱器効率をそれぞれ指数で表し、またそのときの冷熱出力値を示す線図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機及び太陽光熱利用システムの具体的実施例を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。
【実施例１】
【００１６】
図１、図２により、本発明の太陽光熱利用システムの一例を説明する。図１において、１１は太陽光熱を集熱する太陽光熱集熱器である。前記太陽光熱集熱器１１は、例えば集光機構としての断面が放物線形状をなすトラフ型の反射鏡によって太陽光を集熱管に向けて集光する太陽光集光部と、前記集熱管の内部を流通する熱媒体にエネルギーを伝達するようにした太陽光受熱部と、前記集熱管の外周を、断熱空間を形成して覆う透明の断熱管（断熱部）とから構成されている。前記太陽光熱集熱器１１に温水タンク１２からの温水或いは水などの熱媒体を循環ポンプ１３により導入し、この太陽光熱集熱器１１では太陽光熱により例えば２２０〜２５０℃程度の高温水（圧力は例えば２ＭＰａ以上）、または高温水と高温蒸気の混合流体が生成され、この高温水、または高温水と高温蒸気の混合流体（熱媒体）は蒸気発生手段（セパレータ）１４に送られる。蒸気発生手段１４に流入した高温水、または高温水と高温蒸気の混合流体は若干、例えば１．９ＭＰａ程度に減圧されることで、例えば２１２℃の蒸気と温水に分離され、この蒸気は吸収式冷凍機１５に供給されて、その作動熱源となる。一方、前記蒸気発生手段１４の下部に溜まった温水は循環ポンプ１６によって前記太陽光熱集熱器１１に送られ、太陽光熱により再び加熱される。
【００１７】
前記吸収式冷凍機１５で、稀溶液の濃縮に使用された蒸気は、例えば１９５℃の蒸気ドレンとなり、前記温水タンク１２に、また場合によっては直接太陽光熱集熱器１１に送られる。
前記吸収式冷凍機１５には空調機１８が冷水配管で接続されており、空調機１８から例えば１５℃で流入する水を吸収式冷凍機１５の蒸発器５で約７℃まで冷却し、その後この冷水は再び前記空調機１８に供給されて、室内などを冷房する。
【００１８】
また、前記吸収式冷凍機１５にはクーリングタワーなどから例えば３４℃の冷却水が供給され、吸収式冷凍機１５を構成する吸収器６や凝縮器４と熱交換して例えば３９℃まで加熱されて再び前記クーリングタワーなどに戻される。なお、１は再生器である。
【００１９】
１９は高温水又は高温蒸気を生成するためのボイラであり、夜間や雨天などの天候不順のために、前記太陽光熱集熱器１１で太陽光熱により高温水等を生成できない場合のバックアップとして設けられている。このボイラは、バーナ等の燃焼による加熱源を使用して高温の蒸気を生成し、前記蒸気発生手段１４に供給するように構成されている。
なお、２０ａ〜２０ｄ、２１、２２ａ、２２ｂはそれぞれの配管に設けられた開閉弁である。
【００２０】
上述した図１に示す太陽光熱利用システムは、太陽光熱を利用可能な昼の運転モードを示しており、図１に示す例では温水配管に設けられている前記開閉弁２０ａ，２０ｂ，２０ｄは開状態に制御され、開閉弁２０ｃは閉状態とされて、ボイラ１９へは温水が流れないようにし、ボイラは停止された状態となっている。
【００２１】
また、前記吸収式冷凍機１５からの蒸気ドレンの出口側に設けられている前記開閉弁２１は、前記吸収式冷凍機１５を作動させる場合には開とされ、吸収式冷凍機１５を停止させる場合には閉とされる弁である。更に、前記吸収式冷凍機１５と前記空調機１８とを接続している冷水配管に設けられている前記開閉弁２２ａ，２２ｂは、空調機を使用する場合には開とされ、停止させる場合には閉とされる。
【００２２】
上記太陽光熱利用システムにおいて、夜間など太陽光熱により高温水等を生成できない場合の運転モード（以下、夜の運転モードという）を図２により説明する。
夜の運転モードでは、図２に示すように、温水を太陽光熱集熱器１１に送るための温水配管に設けられた開閉弁２０ａ，２０ｂ，２０ｄは閉状態に制御され、ボイラ１９に温水を送る温水配管に設けられている開閉弁２０ｃは開状態に制御される。また、前記ボイラ１９には燃料が投入されて該ボイラは駆動され、温水タンク１２から循環ポンプ１３によりボイラ１９に供給された温水を加熱して高温の蒸気、例えば１．９ＭＰａの蒸気を生成する。この蒸気は蒸気発生手段１４を通って前記吸収式冷凍機１５に供給されて、その作動熱源となる。前記吸収式冷凍機１５で、稀溶液の濃縮に使用された蒸気は、蒸気ドレンとなり、再び前記温水タンク１２に戻される。
【００２３】
なお、図１及び図２に示す例では、太陽光熱集熱器１１で高温水、または高温水と高温蒸気の混合流体、即ち高温の熱媒体を生成し、蒸気発生手段（セパレータ）１４で蒸気と温水に分離して、この蒸気を吸収式冷凍機１５に供給する構成としているが、本発明はこのような方式に限られるものではない。例えば、蒸気発生手段１４内に伝熱管を配置し、この伝熱管に前記太陽光熱集熱器１１で生成された高温の熱媒体（水や水以外の流体）を流し、一方前記蒸気発生手段１４には前記吸収式冷凍機１５で利用された蒸気ドレン（温水）を導き、この蒸気ドレンと前記伝熱管内を流れる高温の熱媒体とを熱交換させる。伝熱管内を流れる高温の熱媒体により蒸気発生手段１４内の蒸気ドレンを加熱することで高温の蒸気を発生させ、この高温蒸気を前記吸収式冷凍機１５に再び供給する、という構成にしても良い。
【００２４】
次に、図３及び図４により、図１及び図２に示した吸収式冷凍機１５の構成を説明する。図３は本発明の太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機の実施例１を示す系統図、図４は図３に示す高温再生器付近の詳細構成を説明する要部の系統図である。
【００２５】
図３に示す本実施例の吸収式冷凍機１５は、高温再生器１、中温再生器２、低温再生器３を備え、前記高温再生器１には、前述したように、例えば１．９ＭＰａの圧力で温度が２１２℃の蒸気が投入される蒸気三重効用吸収式冷凍機で構成されている。また、吸収器６からの稀溶液は稀溶液ポンプ（溶液循環ポンプ）７０により、前記高温再生器１、中温再生器２及び低温再生器３のそれぞれに並列的に供給される、いわゆるパラレルフローサイクルに構成されている。更に、前記高温再生器１、中温再生器２及び低温再生器３で濃縮された溶液（濃溶液）は濃溶液ポンプ（溶液散布ポンプ）８１により前記吸収器６に戻され散布される。
【００２６】
前記高温再生器１で稀溶液から分離された冷媒蒸気は中温再生器２に送られて中温再生器２内の稀溶液を加熱した後、中温ドレン熱交換器９５及び低温ドレン熱交換器８５を通ることで、中温再生器２に供給される稀溶液の一部及び低温再生器３に供給される稀溶液の一部を加熱し、その後凝縮器４に送られて冷却水により凝縮される。
【００２７】
前記中温再生器２で稀溶液から分離された冷媒蒸気は低温再生器３に送られて低温再生器３内の稀溶液を加熱した後、低温ドレン熱交換器８５を通ることで、低温再生器３に供給される稀溶液の一部を加熱し、その後前記凝縮器４に送られて冷却水により凝縮される。
【００２８】
また、８は前記吸収器６から出た稀溶液と前記吸収器６へ供給される濃溶液とを熱交換させる低温熱交換器、９は前記低温熱交換器８で加熱された稀溶液と前記中温再生器２からの濃溶液とを熱交換させる中温熱交換器、１０は前記低温熱交換器８で加熱された稀溶液と前記高温再生器１からの濃溶液とを熱交換させる高温熱交換器である。
【００２９】
前記凝縮器４で凝縮された液冷媒は蒸発器５に送られ、冷媒ポンプ５５で散布されて蒸発器５内を流れる冷水から熱を奪って蒸発し、前記吸収器６に流れて溶液に吸収される。前記蒸発器５を流れる冷水は、例えば１５℃で蒸発器５に流入して７℃まで冷却され、その後前記空調機１８（図１参照）などに供給される。
【００３０】
前記吸収器６には、クーリングタワーなどから、この例では３４℃の冷却水が供給されて吸収器を冷却し、その後前記冷却水は前記凝縮器４に流れて冷媒蒸気を冷却し、自らは３９℃程度まで加熱されて再び前記クーリングタワーなどに戻されるように構成されている。
【００３１】
前述したように、前記高温再生器１には、１．９ＭＰａで温度が２１２℃の蒸気が投入され、この熱により高温再生器１内の溶液を濃縮した後、前記蒸気は高温再生器１から蒸気ドレンとなって流出する。しかし、その蒸気ドレンの温度は２００℃近い高温状態にあるため、本実施例では更に蒸気ドレン熱回収器１０５を設けており、前記高温熱交換器１０の上流側からバイパス配管Ｐ１３により稀溶液を導き、該稀溶液を前記蒸気ドレン熱回収器１０５で加熱して熱回収した後、この稀溶液を前記高温再生器１に導入するように構成している。その結果、前記蒸気ドレン熱回収器１０５から流出する蒸気ドレンの温度を９０℃以下となるまで熱回収できる。
【００３２】
前記蒸気ドレン熱回収器１０５による熱回収の効果は、特に上記図２に示す夜の運転モードの場合に効果が大きい。夜の運転モードでは、供給される燃料を燃焼させてボイラ１９により蒸気を生成するが、２００℃近い温水を加熱するよりも、前記蒸気ドレン熱回収器１０５で冷却されて９０℃以下になった温水を加熱した方がボイラの熱効率は大幅に向上する。また、蒸気ドレン熱回収器１０５でも十分に熱回収ができるため、システム全体の効率を向上できる。
【００３３】
しかし、図１に示す昼の運転モードでは太陽光熱で高温水を生成するため燃料の消費はない。このため前記蒸気ドレン熱回収器１０５で熱回収するメリットは小さい。しかも、吸収式冷凍機１５単独で見た場合には、前記高温熱交換器１０で、前記高温再生器１に供給される稀溶液の全てを、高温再生器１からの高温の濃溶液で加熱した方が、濃溶液の温度をより低下させることができるので、吸収式冷凍機１５の効率を向上させることができる。
【００３４】
図９は、夜の運転モードと昼の運転モードにおいて、前記蒸気ドレン熱回収器１０５から流出する蒸気ドレン温度に対するボイラ効率、吸収式冷凍機効率及び太陽光熱集熱器効率をそれぞれ指数で表し、またそのときの冷熱出力値を示す線図である。夜の運転モードでは、蒸気ドレン温度が１２０℃近辺のとき最高の冷熱出力が得られ、一方昼の運転モードでは、蒸気ドレン温度が２００℃近辺となるときに最高の冷熱出力が得られることがわかる。
【００３５】
そこで、本実施例では、図４に示すように、前記高温熱交換器１０をバイパスして蒸気ドレン熱回収器１０５に流れる稀溶液のバイパス配管Ｐ１３の前記蒸気ドレン熱回収器入口側に電磁弁または流量調整可能な電動弁２６を設ける。また、前記蒸気ドレン熱回収器１０５が設けられている蒸気ドレンが流れる配管Ｐ１２には、前記蒸気ドレン熱回収器１０５をバイパスするようにバイパス配管Ｐ１４を設け、このバイパス配管Ｐ１４にも電磁弁または流量調整可能な電動弁２７を設ける。更に、前記配管Ｐ１２のバイパス配管Ｐ１４分岐部と蒸気ドレン熱回収器１０５との間にも電磁弁または流量調整可能な電動弁２８を設ける。
【００３６】
これらの弁（電磁弁または電動弁）２６〜２８は、制御装置２９により開閉制御、或いは開度制御ができるように構成されている。また、前記バイパス配管Ｐ１４が合流する前記蒸気ドレン熱回収器１０５下流側の配管Ｐ１２には、そこを流れる蒸気ドレンの温度を検出するための温度検出器３０が設けられている。
【００３７】
前記制御装置２９には、前記温度検出器３０からの温度情報と、図１に示す太陽光熱利用システム（ボイラ含む）からの運転情報が入力され、この制御装置２９は、例えば次のように前記弁２６〜２８を制御する。
図１に示す太陽光熱を利用して蒸気を生成する昼の運転モードの場合には、制御装置２９により、前記弁２６と２８は閉じられ、弁２７は開となるように制御される。これにより、高温再生器１から出た蒸気ドレンは例えば１９５℃で温水タンク１２に戻され、該温水タンク１２の温水は循環ポンプ１３により太陽光熱集熱器１１に供給されて、太陽光熱により例えば２２０〜２５０℃の高温水となるように加熱される。これにより、吸収式冷凍機１５の前記高温再生器１には例えば２１２℃の蒸気が供給されるという循環を繰り返す。
【００３８】
図２に示す夜の運転モードの場合には、太陽光熱は利用されず、燃焼による加熱源により、ボイラで蒸気が生成されるので、この場合にはボイラ効率が向上するように制御装置２９は制御を行う。即ち、前記弁２６〜２８が電磁弁（開閉弁）で構成されている場合には、前記弁２６と２８を開き、弁２７を閉じるように制御する。これによって高温の蒸気ドレンから蒸気ドレン熱回収器１０５により熱回収して高温再生器１に供給される稀溶液の温度を上昇させることができる。また、蒸気ドレンの温度も例えば９０℃以下になるまで熱回収でき、前記ボイラ１９には低い温度の温水を供給できるからボイラ効率を向上できる。
【００３９】
前記弁２６〜２８を流量調整可能な電動弁とした場合には、ボイラ効率と吸収式冷凍機の効率を合わせた効率がより向上するように制御することもできる。即ち、前記蒸気ドレン熱回収器１０５での熱回収量を多くするほどボイラ効率は向上するが、前記高温熱交換器１０での熱交換量は減少するから、高温再生器１からの濃溶液を前記高温熱交換器１０で十分に冷却することができなくなり、吸収式冷凍機１５の効率は低下する。
【００４０】
そこで、ボイラ効率と吸収式冷凍機の効率を合わせた全体の効率と前記温度検出器３０で検出される温度との関係を予め実験や解析で求めておき、温度検出器３０で検出される温度が、ボイラ効率（燃焼による加熱源の効率）と吸収式冷凍機の効率を合わせた全体の効率がより向上する所定の温度範囲となるように、制御装置２９により前記弁２６〜２８を制御する。このように構成することにより、ボイラ効率と吸収式冷凍機の効率を合わせた効率がより向上するように制御することが可能となる。
【００４１】
図５は、図３に示す高温再生器１付近の詳細構成を説明する要部の系統図である図４に相当する図で、図４とは異なる例を説明する図である。この例では、図４に示すバイパス配管Ｐ１３は設けず、前記高温熱交換器１０通過後の稀溶液を、前記蒸気ドレン熱回収器１０５に経由させて蒸気ドレンから熱回収した後、前記高温再生器１に流入させるように稀溶液が流れる配管Ｐ２を構成したものである。
【００４２】
この図５に示す例とすることにより、高温再生器１に送られる稀溶液を、高温熱交換器１０で高温再生器１からの濃溶液と熱交換した後、更に蒸気ドレン熱回収器１０５で蒸気ドレンからも熱回収することができる。従って、高温再生器１からの濃溶液及び蒸気ドレンの両方から熱回収できるので、吸収式冷凍機の効率を低下させることなく、蒸気ドレンからも熱回収できる。また、この例では前記弁２６〜２８や前記制御装置２９も不要であり、簡単な構成で、特に図２に示す夜の運転モードにおける効率向上を図ることができる。
【００４３】
次に、図６により太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機の好ましい具体例を説明する。図６に示す本実施例の三重効用吸収式冷凍機は、高温再生器１、中温再生器２、低温再生器３、凝縮器４、蒸発器５、冷媒ポンプ５５、吸収器６、稀溶液ポンプ７０、濃溶液ポンプ８１、低温熱交換器８、中温熱交換器９、高温熱交換器１０、低温ドレン熱交換器８５、中温ドレン熱交換器９５、蒸気ドレン熱回収器１０５、及びこれらの機器を結ぶ溶液配管及び冷媒配管などから構成されている。本実施例においては、冷凍機の冷媒には水、吸収剤には臭化リチウムが用いられている。
【００４４】
次に、この冷凍機の詳細構成を運転中の動作と共に説明する。
冷房に供される冷水は、蒸発器５で冷媒の蒸発熱によって冷却されて配管５９から冷房負荷系に送られる。このとき発生した冷媒蒸気は、吸収器６の溶液によって吸収される。この吸収によって蒸発器内の圧力と蒸発温度とが低圧、低温に維持される。なお、本実施例では、蒸発器５及び吸収器６は、２段蒸発吸収型の構成となっている。即ち、上段側の蒸発部５ａで蒸発した冷媒蒸気は、上段側の吸収部６ａ、下段側の蒸発部５ｂで蒸発した冷媒蒸気は下段側の吸収部６ｂでそれぞれ吸収される。この構成により、冷凍機の運転効率を一層向上している。
【００４５】
吸収器６では、高温再生器１、中温再生器２、低温再生器３の各再生器で過熱濃縮された溶液、即ち濃溶液が配管Ｐ３により供給され伝熱管群６３上に滴下される。滴下された濃溶液は、吸収器６内の伝熱管群６３内を流れる冷却水によって冷却されると共に冷媒蒸気を吸収し、濃度のより薄い溶液、即ち稀溶液となって吸収器６の下部に滞留する。
この稀溶液は、稀溶液ポンプ７０によって配管Ｐ２により分岐され、低温熱交換器８及び低温ドレン熱交換器８５に送られる。
【００４６】
低温熱交換器８に送られた稀溶液は、吸収器６に流入する濃溶液と熱交換して温度上昇する。一方、低温ドレン熱交換器８５に送られた稀溶液は、低温再生器３内で凝縮した冷媒液及び中温再生器２から中温ドレン熱交換器９５を通過した冷媒液と熱交換して温度上昇する。その後、これらの稀溶液は一旦合流し、再び分岐して、一部は配管Ｐ６により低温再生器３に、他の一部は中温熱交換器９に、残りは中温ドレン熱交換器９５に送られる。前記低温ドレン熱交換器８５で稀溶液と熱交換して温度低下した冷媒液は、配管Ｐ７により凝縮器４に導かれる。
【００４７】
中温再生器２で発生した冷媒蒸気は配管Ｐ４を経由して伝熱管群３３に送られる。低温再生器３に送られた稀溶液は、前記伝熱管群３３で過熱濃縮されて濃度の濃い溶液、即ち濃溶液となる。この濃溶液は、配管Ｐ８により高温再生器１及び中温再生器２からの配管Ｐ３’，Ｐ１０を流れる濃溶液と合流し、濃溶液ポンプ８１によって、低温熱交換器８を経由して配管Ｐ３により吸収器６へ送られる。低温再生器３で発生した冷媒蒸気は、凝縮器４に送られ、そこで凝縮伝熱管４３内を流れる冷却水によって冷却されて凝縮し、低温ドレン熱交換器８５で稀溶液と熱交換した冷媒液と共に配管Ｐ９により蒸発器５へ送られる。
【００４８】
一方、中温熱交換器９に送られた稀溶液は、高温再生器１、中温再生器２からの濃溶液と熱交換して更に温度上昇する。また、中温ドレン熱交換器９５に送られた稀溶液は、中温再生器２内で凝縮した冷媒液と熱交換して温度上昇する。そして、これらの稀溶液は一旦合流し、再び分岐して、一部は配管Ｐ１１により中温再生器２に、残りは高温熱交換器１０及び蒸気ドレン熱回収器１０５に送られる。前記蒸気ドレン熱回収器１０５に稀溶液を送るバイパス配管Ｐ１３には弁（電磁弁または電動弁）２６が設けられている。
中温ドレン熱交換器９５で稀溶液と熱交換して温度を下げた冷媒液は、低温再生器３内で凝縮した液冷媒と合流して低温ドレン熱交換器８５に送られる。
【００４９】
高温再生器１で発生した冷媒蒸気は配管Ｐ５を経由して伝熱管群５３に送られる。そして、そのとき配管Ｐ１１により中温再生器２に送られた稀溶液は、冷媒蒸気の凝縮熱によって過熱濃縮されて濃溶液となり、フロートボックス２４にオーバーフローする。フロートボックス２４内にはフロートバルブ２５が設置されている。このフロートバルブ２５は、フロートボックス２４内の濃溶液の液位によって、中温再生器２に送られる稀溶液量を調節する流量調整手段となっている。フロートボックス２４内の濃溶液は、配管Ｐ１０により高温再生器１で過熱濃縮された濃溶液の配管Ｐ３’と合流して、中温熱交換器９の高温側流路に導かれる。
【００５０】
中温再生器２の加熱に用いられて管内で凝縮した冷媒は、配管Ｐ５’により中温ドレン熱交換器９５に送られて、稀溶液を顕熱で加熱した後に、低温再生器３で凝縮した冷媒液と合流し、低温ドレン熱交換器８５を経て凝縮器４に送られる。また、中温再生器２で発生した冷媒蒸気は低温再生器３に送られ、ここで低温再生器３に流入した稀溶液を過熱濃縮する。
【００５１】
一方、前記高温熱交換器１０に送られた稀溶液は、高温再生器１からの濃溶液と熱交換して更に温度上昇する。また、蒸気ドレン熱回収器１０５に送られた稀溶液は、高温再生器１の加熱に用いられた後の蒸気ドレンと熱交換して温度上昇する。そして、これらの稀溶液は合流してフロートボックス２４ａ内に設置されたフロートバルブ２５ａを介して高温再生器１に流入する。このフロートバルブ２５ａは、フロートボックス２４ａ内の濃溶液の液位によって高温再生器１に送られる稀溶液量を調節する流量調整手段となっている。
【００５２】
本実施例では、前記高温再生器１には配管Ｐ１２より供給された蒸気を熱源とし溶液を過熱濃縮する構成としている。そして、前記配管Ｐ１２から前記高温再生器１に供給される蒸気は、図１に示すボイラを含む太陽光熱利用システムから供給されるものである。また、前記配管Ｐ１２から分岐して前記蒸気ドレン熱回収器１０５をバイパスするバイパス配管Ｐ１４には弁（電磁弁または電動弁）２７が、更に前記バイパス配管Ｐ１４分岐後の配管Ｐ１２の前記熱回収器１０５入口側には弁（電磁弁または電動弁）２８が設けられている。これらの弁２６〜２８は、上記図４で説明したように、昼の運転モード或いは夜の運転モードに応じて制御される。
【００５３】
高温再生器１に流入した稀溶液は、前記熱源蒸気との熱交換によって過熱濃縮されて濃溶液となった後、フロートボックス２４ａに送られ、そこから、前記高温熱交換器１０に送られる。高温熱交換器１０では、濃溶液は高温再生器１に流入する稀溶液と熱交換して温度低下した後、中温再生器２で過熱濃縮された濃溶液と合流し、更に中温熱交換器９に送られる。高温再生器1で発生した冷媒蒸気は、配管Ｐ５により中温再生器２に送られて、中温再生器２の稀溶液を過熱濃縮して管内で凝縮した後、配管Ｐ５’により中温ドレン熱交換器９５に導かれる。
【００５４】
以上説明したように、本実施例の太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機では、太陽光熱を利用するため２００℃以上の高温蒸気を得ることができるので、三重効用の蒸気吸収式冷凍機と組み合わせることにより、効率の高い太陽光熱利用システムを得ることができる。また、従来のように、フラッシング再生器を設ける必要がなく、太陽光熱と燃焼による加熱源の何れによっても、吸収器で希釈された稀溶液を濃縮することができる。しかも、高温再生器で熱交換した後の蒸気ドレンからも蒸気ドレン熱回収器により熱回収するようにしているので、特に燃焼による加熱源により蒸気を生成して吸収式冷凍機を運転する場合の効率を大幅に向上できる。
【００５５】
更に、上述した弁２６〜２８を設けることにより、太陽光熱を利用して生成された蒸気を使用して吸収式冷凍機を運転する場合には、前記蒸気ドレン熱回収器１０５での熱回収を行わないようにし、前記高温熱交換器１０で高温の濃溶液から熱回収することにより、太陽光熱利用時でも吸収式冷凍機の効率を向上できる。
【００５６】
また、前記弁２６〜２８を開度調整可能な電動弁とし、蒸気ドレン熱回収器下流の蒸気ドレン温度を検出して前記弁を制御することで、ボイラ（燃焼による加熱源）の運転効率と吸収式冷凍機の運転効率とを合わせた総合効率がより高くなるように制御することも可能になる。
【００５７】
なお、上述した実施例では、蒸気ドレン熱回収器１０５での熱回収を制御するのに３つの弁２６〜２８を設けているが、上記弁２７は必ずしも必要ではない。また、上記弁２８を設けることにより、蒸気ドレン熱回収器１０５に稀溶液を流さない場合に、高温の蒸気ドレンも前記熱回収器１０５に流さないようにすることができる。これにより、前記熱回収器１０５に残存している溶液が結晶化するのを防止できる効果がある。
【００５８】
なお、図６に示した実施例では、前記中温熱交換器９から出た稀溶液の一部を前記中温再生器２へ分岐し、残りの稀溶液を前記高温熱交換器１０に流入させ、また高温熱交換器１０から出た濃溶液は、中温再生器２から出た濃溶液と合流して中温熱交換器９に流入する構成としている。これに対し、図３に示したものでは、前記低温熱交換器８から出た稀溶液は、前記低温再生器３、前記中温熱交換器９及び前記高温熱交換器１０のそれぞれに分岐して流入する構成としている。また、高温熱交換器１０から出た濃溶液、中温熱交換器９から出た濃溶液、及び低温再生器３から出た濃溶液を合流させた後前記低温熱交換器８に流入させる構成としている。このような図３に示す配管構成とした場合でも図６に示したものと同様な効果を得ることができる。
【実施例２】
【００５９】
実施例１では、本発明を三重効用の太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機に適用した場合について説明したが、本発明は、三重効用のものに限定されるものではなく、二重効用、或いは単効用（一重効用）の吸収式冷凍機にも同様に適用できるものである。
単効用の太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機に適用した場合の実施例を図７により説明する。図７において、図３と同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示しているので、重複する説明は省略する。
【００６０】
図７において、図３と異なるところは、再生器１が一つだけであり、このため、図３に示す三重効用の場合の中温再生器２や低温再生器３はなく、更に、高温熱交換器１０、中温熱交換器９、中温ドレン熱交換器９５、低温ドレン熱交換器８５なども備えられていない。
【００６１】
前記再生器１には、実施例１と同様に、ボイラを含む太陽光熱利用システムからの蒸気が投入される。この場合の蒸気は、例えば圧力が０．１ＭＰａで１２０℃の蒸気が使用される。
【００６２】
吸収器６からの稀溶液は稀溶液ポンプ（溶液循環ポンプ）７０により、前記再生器１に供給される。また、再生器１で前記蒸気により濃縮された溶液（濃溶液）は濃溶液ポンプ（溶液散布ポンプ）８１により前記吸収器６に戻され散布される。
【００６３】
前記再生器１で稀溶液から分離された冷媒蒸気は凝縮器４に送られて冷却水により凝縮される。８は前記吸収器６から出た稀溶液と前記吸収器６へ供給される濃溶液とを熱交換させる低温熱交換器である。前記凝縮器４で凝縮された液冷媒は蒸発器５に送られ、冷媒ポンプ５５で散布されて蒸発器５内を流れる冷水から熱を奪って蒸発し、前記吸収器６に流れて溶液に吸収される。前記蒸発器５を流れる冷水は、例えば１５℃で蒸発器５に流入して７℃まで冷却され、その後前記空調機１８（図１参照）などに供給される。
【００６４】
前記吸収器６には、クーリングタワーなどから、この例では３４℃の冷却水が供給されて吸収器６を冷却し、その後前記冷却水は前記凝縮器４に流れて冷媒蒸気を冷却し、自らは３９℃程度まで加熱されて再び前記クーリングタワーなどに戻されるように構成されている。
【００６５】
前述したように、前記再生器１には、０．１ＭＰａで温度が１２０℃の蒸気が投入され、この熱により再生器１内の溶液を濃縮した後、前記蒸気は再生器１から蒸気ドレンとなって流出する。しかし、その蒸気ドレンの温度は１００℃前後の高温状態にあるため、この実施例２でも実施例１と同様に蒸気ドレン熱回収器１０５を設けており、前記熱交換器８の上流側からバイパス配管Ｐ１３により稀溶液を導き、該稀溶液を前記蒸気ドレン熱回収器１０５で加熱して熱回収した後、この稀溶液を前記再生器１に導入するように構成している。その結果、前記蒸気ドレン熱回収器１０５から流出する蒸気ドレンの温度を９０℃以下となるまで熱回収できる。
【００６６】
前記蒸気ドレン熱回収器１０５周辺の構成は、実施例１で説明した上記図４や図５と同じように構成し、或いは制御することで、同様の効果を得ることができる。
このように、本発明は単効用の吸収式冷凍機にも同様に適用でき、更に図８に示すような二重効用の吸収式冷凍機にも同様に適用できるものであり、三重効用の場合と比較すると吸収式冷凍機の効率は低下するものの、ほぼ同様の効果を得ることができる。
【００６７】
なお、図８において、前述した図７や図３に示すものと同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示しており、構成も類似しているので、詳しい説明は省略する。
また、上述した各実施例では、吸収式冷凍機のサイクル構成がパラレルフロー方式となっているもので説明したが、本発明はパラレルフロー方式に限定されるものではなく、シリーズフロー方式やリバースフロー方式を採用した多重効用サイクル（三重効用サイクルや二重効用サイクルなど）の吸収式冷凍機にも同様に適用可能である。更に、本発明における吸収式冷凍機は、冷水を製造する冷凍機に限定されるものでもなく、冷水のみならず温水も製造する吸収式冷温水機にも同様に適用できるものであり、吸収式冷凍機には吸収式冷温水機も含まれるものである。
【符号の説明】
【００６８】
１…高温再生器（再生器）、２…中温再生器、３…低温再生器、４…凝縮器、５…蒸発器、６…吸収器、８…低温熱交換器、９…中温熱交換器、１０…高温熱交換器、１１…太陽光熱集熱器、１２…温水タンク、１３，１６…循環ポンプ、１４…蒸気発生手段（セパレータ）、１５…吸収式冷凍機、１８…空調機、１９…ボイラ、２０ａ〜２０ｄ，２１，２２ａ，２２ｂ…開閉弁、２４、２４ａ…フロートボックス、２５、２５ａ…フロートバルブ、２６〜２８…弁（電磁弁または電動弁）、２９…制御装置、３０…温度検出器、３３、３４、４３、５３、６３…伝熱管、５５…冷媒ポンプ、５９…冷水配管、５ａ…上段側蒸発器、５ｂ…下段側蒸発器、６ａ…上段側吸収器、６ｂ…下段側吸収器、７０…稀溶液ポンプ（溶液循環ポンプ）、８１…濃溶液ポンプ（溶液散布ポンプ）、８５…低温ドレン熱交換器、９５…中温ドレン熱交換器、１０５…蒸気ドレン熱回収器、Ｐ１〜Ｐ１２…配管、Ｐ１３，Ｐ１４…バイパス配管。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光熱を利用して生成された蒸気を熱源とする再生器と、吸収器、蒸発器及び凝縮器を備え、前記吸収器から前記再生器に流れる稀溶液と前記再生器から前記吸収器に流れる濃溶液とを熱交換させるための熱交換器を有する太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機において、
燃焼による加熱源により蒸気を生成する手段を備え、この燃焼による加熱源で生成された蒸気と、前記太陽光熱を利用して生成された蒸気の何れをも前記再生器の熱源として投入可能に構成していることを特徴とする太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機において、前記吸収器から前記再生器に流れる稀溶液の少なくとも一部を、前記再生器から排出される蒸気ドレンと熱交換させるための蒸気ドレン熱回収器を設け、前記蒸気ドレンから熱回収できるように構成していることを特徴とする太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機。
【請求項３】
請求項２に記載の太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機において、稀溶液と濃溶液とを熱交換させる前記熱交換器の上流側から稀溶液の少なくとも一部を分岐させて前記蒸気ドレン熱回収器を経由させて熱回収した後、前記稀溶液を前記熱交換器の下流側に戻すバイパス配管を設けたことを特徴とする太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機。
【請求項４】
請求項３に記載の太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機において、前記熱交換器の上流側から稀溶液の少なくとも一部を分岐させて前記蒸気ドレン熱回収器に導く前記バイパス配管に弁を設け、更に前記蒸気ドレンが流れる配管には前記蒸気ドレン熱回収器をバイパスするようにバイパス配管を設け、このバイパス配管の分岐部と前記蒸気ドレン熱回収器入口との間の前記配管にも弁を設けたことを特徴とする太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機。
【請求項５】
請求項４に記載の太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機において、前記バイパス配管に設けた弁と、前記蒸気ドレンが流れる配管に設けた弁とは、太陽光熱により生成された蒸気が前記再生器に投入される場合には閉じられ、燃焼による加熱源により生成された蒸気が前記再生器に投入される場合には開かれるように制御されることを特徴とする太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機。
【請求項６】
請求項５に記載の太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機において、前記バイパス配管に設けた弁と、前記蒸気ドレンが流れる配管に設けた弁を流量調整可能な電動弁で構成し、前記蒸気ドレン熱回収器下流側の蒸気ドレンが流れる前記配管には蒸気ドレンの温度を検出する温度検出器を設け、この温度検出器で検出される温度が予め決められた所定の温度範囲となるように前記電動弁を制御する制御装置を備えていることを特徴とする太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機。
【請求項７】
請求項６に記載の太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機において、前記制御装置は、燃焼による加熱源の効率と、吸収式冷凍機の効率を合わせた全体の効率がより向上する所定の温度範囲になるように前記電動弁を制御することを特徴とする太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機。
【請求項８】
請求項２に記載の太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機において、稀溶液と濃溶液とを熱交換させる前記熱交換器の下流側の稀溶液が流れる配管を、前記蒸気ドレン熱回収器を経由させた後前記再生器に導く構成としたことを特徴とする太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機。
【請求項９】
請求項１〜８の何れかに記載の太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機において、前記吸収式冷凍機は、高温再生器、中温再生器及び低温再生器を備える三重効用の吸収式冷凍機であることを特徴とする太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機。
【請求項１０】
請求項３〜７の何れかに記載の太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機において、前記吸収式冷凍機は、高温再生器、中温再生器及び低温再生器を備える三重効用の吸収式冷凍機であり、前記吸収器から高温再生器に流れる稀溶液と前記高温再生器から吸収器に流れる濃溶液とを熱交換させる高温熱交換器を備えており、この高温熱交換器の上流側から稀溶液の少なくとも一部を分岐させて前記蒸気ドレン熱回収器を経由させて熱回収した後、前記稀溶液を前記高温熱交換器の下流側に戻すバイパス配管を設けたことを特徴とする太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機。
【請求項１１】
太陽光熱を利用して高温の熱媒体を生成する太陽光熱集熱器と、該太陽光熱集熱器で生成された高温の熱媒体から蒸気を発生させる蒸気発生手段とを備える蒸気発生装置を備え、この蒸気発生装置で生成された高温の蒸気を、請求項１〜１０の何れかに記載の太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機に導くように構成したことを特徴とする太陽光熱利用システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の太陽光熱利用システムおいて、前記太陽光熱集熱器は、太陽光集光部と、該太陽光集光部で集光された太陽光を受光して内部を流通する熱媒体を加熱する太陽光受熱部と、前記太陽光受熱部の周囲を断熱すると共に太陽光は通過するように構成された断熱部とを有することを特徴とする太陽光熱利用システム。
【請求項１】
太陽光熱を利用して生成された蒸気を熱源とする再生器と、吸収器、蒸発器及び凝縮器を備え、前記吸収器から前記再生器に流れる稀溶液と前記再生器から前記吸収器に流れる濃溶液とを熱交換させるための熱交換器を有する太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機において、
燃焼による加熱源により蒸気を生成する手段を備え、この燃焼による加熱源で生成された蒸気と、前記太陽光熱を利用して生成された蒸気の何れをも前記再生器の熱源として投入可能に構成していることを特徴とする太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機において、前記吸収器から前記再生器に流れる稀溶液の少なくとも一部を、前記再生器から排出される蒸気ドレンと熱交換させるための蒸気ドレン熱回収器を設け、前記蒸気ドレンから熱回収できるように構成していることを特徴とする太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機。
【請求項３】
請求項２に記載の太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機において、稀溶液と濃溶液とを熱交換させる前記熱交換器の上流側から稀溶液の少なくとも一部を分岐させて前記蒸気ドレン熱回収器を経由させて熱回収した後、前記稀溶液を前記熱交換器の下流側に戻すバイパス配管を設けたことを特徴とする太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機。
【請求項４】
請求項３に記載の太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機において、前記熱交換器の上流側から稀溶液の少なくとも一部を分岐させて前記蒸気ドレン熱回収器に導く前記バイパス配管に弁を設け、更に前記蒸気ドレンが流れる配管には前記蒸気ドレン熱回収器をバイパスするようにバイパス配管を設け、このバイパス配管の分岐部と前記蒸気ドレン熱回収器入口との間の前記配管にも弁を設けたことを特徴とする太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機。
【請求項５】
請求項４に記載の太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機において、前記バイパス配管に設けた弁と、前記蒸気ドレンが流れる配管に設けた弁とは、太陽光熱により生成された蒸気が前記再生器に投入される場合には閉じられ、燃焼による加熱源により生成された蒸気が前記再生器に投入される場合には開かれるように制御されることを特徴とする太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機。
【請求項６】
請求項５に記載の太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機において、前記バイパス配管に設けた弁と、前記蒸気ドレンが流れる配管に設けた弁を流量調整可能な電動弁で構成し、前記蒸気ドレン熱回収器下流側の蒸気ドレンが流れる前記配管には蒸気ドレンの温度を検出する温度検出器を設け、この温度検出器で検出される温度が予め決められた所定の温度範囲となるように前記電動弁を制御する制御装置を備えていることを特徴とする太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機。
【請求項７】
請求項６に記載の太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機において、前記制御装置は、燃焼による加熱源の効率と、吸収式冷凍機の効率を合わせた全体の効率がより向上する所定の温度範囲になるように前記電動弁を制御することを特徴とする太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機。
【請求項８】
請求項２に記載の太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機において、稀溶液と濃溶液とを熱交換させる前記熱交換器の下流側の稀溶液が流れる配管を、前記蒸気ドレン熱回収器を経由させた後前記再生器に導く構成としたことを特徴とする太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機。
【請求項９】
請求項１〜８の何れかに記載の太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機において、前記吸収式冷凍機は、高温再生器、中温再生器及び低温再生器を備える三重効用の吸収式冷凍機であることを特徴とする太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機。
【請求項１０】
請求項３〜７の何れかに記載の太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機において、前記吸収式冷凍機は、高温再生器、中温再生器及び低温再生器を備える三重効用の吸収式冷凍機であり、前記吸収器から高温再生器に流れる稀溶液と前記高温再生器から吸収器に流れる濃溶液とを熱交換させる高温熱交換器を備えており、この高温熱交換器の上流側から稀溶液の少なくとも一部を分岐させて前記蒸気ドレン熱回収器を経由させて熱回収した後、前記稀溶液を前記高温熱交換器の下流側に戻すバイパス配管を設けたことを特徴とする太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機。
【請求項１１】
太陽光熱を利用して高温の熱媒体を生成する太陽光熱集熱器と、該太陽光熱集熱器で生成された高温の熱媒体から蒸気を発生させる蒸気発生手段とを備える蒸気発生装置を備え、この蒸気発生装置で生成された高温の蒸気を、請求項１〜１０の何れかに記載の太陽光熱利用蒸気吸収式冷凍機に導くように構成したことを特徴とする太陽光熱利用システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の太陽光熱利用システムおいて、前記太陽光熱集熱器は、太陽光集光部と、該太陽光集光部で集光された太陽光を受光して内部を流通する熱媒体を加熱する太陽光受熱部と、前記太陽光受熱部の周囲を断熱すると共に太陽光は通過するように構成された断熱部とを有することを特徴とする太陽光熱利用システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２３７５３４（Ｐ２０１２−２３７５３４Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０８４０２（Ｐ２０１１−１０８４０２）
【出願日】平成２３年５月１３日（２０１１．５．１３）
【出願人】（３９９０４８９１７）日立アプライアンス株式会社 (3,043)
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１３日（２０１１．５．１３）
【出願人】（３９９０４８９１７）日立アプライアンス株式会社 (3,043)
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
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