| 【発明の名称】 |
排熱利用冷暖房システム |
| 【発明者】 |
【氏名】吉井 一寛
【氏名】土岐 達美
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| 【要約】 |
【課題】殆どが暖房負荷となる冬季における一部の冷房負荷にも対応可能な冷暖房システムを提供する。
【解決手段】吸収液配管２１・２３と、冷媒蒸気配管２５に、夏期の全面冷房運転時に開弁し、冬季に閉弁する開閉弁Ｖ１・Ｖ２・Ｖ３を設置し、冬季には高温再生器４で加熱生成した冷媒蒸気を温水器１２に送って温水器熱交換器３２Ａを流れる水を加熱し、これを暖房負荷１４に循環供給して暖房を行い、下胴３・上胴８側では低熱源温水供給配管３０から低温熱源用再生器６内の低温熱源用再生器熱交換器３０Ａに供給されるエンジン冷却水を利用した冷凍サイクルにより、蒸発器１内に設けた蒸発器熱交換器２８Ａ内の水を冷却し、この冷水を冷水供給配管２８から冷水負荷１３に循環供給して冷房するように構成した。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 蒸発器、吸収器、高温再生器、低温熱源用再生器、凝縮器、吸収液ポンプ、冷媒液ポンプ、高温再生器に連結して設けた温水器、高温再生器に供給されている吸収液と吸収器に戻されている吸収液とが熱交換する吸収液／吸収液熱交換器、エンジン冷却水など（以下、気体を含めて低熱源温水と云う）を供給する排熱熱源、排熱熱源と連結されて低熱源温水が保有する熱を汲み上げる排熱熱交換器などを配管接続し、蒸発器から取り出した冷水を冷水負荷に供給して冷房などを行い、温水器から取り出した温水を温水負荷に供給して暖房などを行う排熱利用冷暖房システムにおいて、排熱熱交換器に流れる低熱源温水と低温熱源用再生器に流れる低熱源温水の流量比率が制御可能に低熱源温水回路を形成すると共に、排熱熱交換器で低熱源温水の保有する熱を汲み上げた温水が温水器を経由して温水負荷に流れるように温水回路を形成し、さらに吸収器から高温再生器に吸収液を供給する吸収液配管、高温再生器から凝縮器に冷媒を供給する冷媒配管、高温再生器から吸収液／吸収液熱交換器を経由して吸収器に吸収液を供給する吸収液配管それぞれに開閉弁を設け、吸収器から低温熱源用再生器に吸収液を供給する吸収液配管を設けたことを特徴とする排熱利用冷暖房システム。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は発電用エンジンの冷却水などが保有する熱、いわゆるを排熱を利用して熱効率を高めるようにした冷暖房システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の装置として、例えば特開平７−３２４８３９号公報に提案された一重二重効用吸収冷温水機が周知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来の一重二重効用吸収冷温水機においては、冷／暖房の同時供給が行えないと云った問題点があった。すなわち、コジェネレーション対応（熱電併給）の吸収冷温水機においても、冬季は当然暖房主体の運転となるが、排熱利用のみで賄える程度の冷房が必要となるエリアが一部ではあるが存在するので、このような要求にも対応できる冷暖房システムを提供する必要があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術の課題を解決するため、蒸発器、吸収器、高温再生器、低温熱源用再生器、凝縮器、吸収液ポンプ、冷媒液ポンプ、高温再生器に連結して設けた温水器、高温再生器に供給されている吸収液と吸収器に戻されている吸収液とが熱交換する吸収液／吸収液熱交換器、エンジン冷却水など（以下、気体を含めて低熱源温水と云う）を供給する排熱熱源、排熱熱源と連結されて低熱源温水が保有する熱を汲み上げる排熱熱交換器などを配管接続し、蒸発器から取り出した冷水を冷水負荷に供給して冷房などを行い、温水器から取り出した温水を温水負荷に供給して暖房などを行う排熱利用冷暖房システムにおいて、排熱熱交換器に流れる低熱源温水と低温熱源用再生器に流れる低熱源温水の流量比率が制御可能に低熱源温水回路を形成すると共に、排熱熱交換器で低熱源温水の保有する熱を汲み上げた温水が温水器を経由して温水負荷に流れるように温水回路を形成し、さらに吸収器から高温再生器に吸収液を供給する吸収液配管、高温再生器から凝縮器に冷媒を供給する冷媒配管、高温再生器から吸収液／吸収液熱交換器を経由して吸収器に吸収液を供給する吸収液配管それぞれに開閉弁を設け、吸収器から低温熱源用再生器に吸収液を供給する吸収液配管を設けたことを特徴とする排熱利用冷暖房システムを提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図１に基づいて説明する。図１に例示した本発明になる排熱利用冷暖房システムは、例えば冷媒に水、吸収液（溶液）に臭化リチウム（ＬｉＢｒ）溶液を用いるものであり、１は蒸発器、２は吸収器、３は蒸発器１と吸収器２とを収納した蒸発器吸収器胴（以下、下胴と云う）、４は加熱手段としてのガスバーナ５を備えた高温再生器、６は低温熱源用再生器、７は凝縮器、８は低温熱源用再生器６と凝縮器７とを収納した低温熱源用再生器凝縮器胴（以下、上胴と云う）、９は本システムの排熱熱源となる発電用などのエンジン９、１０はエンジン９を冷却して温度が高くなった冷却水が供給される排熱熱交換器、１１は吸収液／吸収液熱交換器、１２は温水器、１３は冷水負荷、１４は温水負荷である。
【０００６】２Ａは吸収器２の下部に形成された稀吸収液溜りであり、この稀吸収液溜り２Ａと高温再生器４の気相部とは、途中に吸収液ポンプＰ１と吸収液／吸収液熱交換器１１と開閉弁Ｖ１とを備えた吸収液配管２１により配管接続されている。また、吸収液配管２１の開閉弁Ｖ１上流側と低温熱源用再生器６の気相部とは吸収液配管２２によって配管接続されている。
【０００７】４Ａは高温再生器４に形成された濃吸収液溜りであり、この濃吸収液溜り４Ａと低温熱源用再生器６の吸収液溜り６Ａとは、途中に開閉弁Ｖ２を備えた吸収液配管２３によって配管接続されている。また、吸収液配管２３の開閉弁Ｖ２下流側と吸収器２の気相部に設けられた濃吸収液散布装置２Ｂとは、吸収液／吸収液熱交換器１１を経由する吸収液配管２４によって配管接続されている。
【０００８】２５は高温再生器４の気相部から上胴８に至る冷媒蒸気配管であり、途中に開閉弁Ｖ３を備えて、凝縮器７に開口している。
【０００９】２６は凝縮器７の底部と蒸発器１の気相部とを配管接続する冷媒液配管であり、この冷媒液配管２６の途中にはＵシール部２６Ａが形成されている。また、２７は蒸発器１の冷媒液溜り１Ａと冷媒液散布装置１Ｂとを配管接続する冷媒液配管であり、この冷媒液配管２７の途中に冷媒液ポンプＰ２が設けられている。
【００１０】２８は蒸発器１内に設置した蒸発器熱交換器２８Ａと冷水負荷１３とを接続して冷水回路を形成している冷水供給配管であり、途中に冷水ポンプＰ３を備えている。また、２９は冷却水供給配管であり、この冷却水供給配管２９は冷却塔（図示せず）から吸収器熱交換器２９Ａ・凝縮器熱交換器２９Ｂを経て冷却塔に還流する冷却水の循環路を形成している。
【００１１】３０はエンジン９と排熱熱交換器１０と低温熱源用再生器６内に設置した低温熱源用再生器熱交換器３０Ａとを配管接続してエンジン冷却水の回路を形成している低熱源温水供給配管であり、途中にエンジン冷却水ポンプＰ４と、三方弁Ｖ４とＶ５とを備えて、エンジン９を冷却して９５℃程度に温度が上昇したエンジン冷却水が排熱熱交換器１０と低温熱源用再生器熱交換器３０Ａとに所望の比率で供給できるように配管接続されている。
【００１２】２５Ａは冷媒蒸気配管２５の開閉弁Ｖ３上流側から分岐し、温水器１２の気相部に至る冷媒蒸気配管である。３１は温水器１２の底部と高温再生器４の気相部とを配管接続している冷媒液配管である。
【００１３】３２は温水器１２内に設置した温水器熱交換器３２Ａと排熱熱交換器１０と温水負荷１４とを直列に配管接続して温水回路を形成している温水供給配管であり、途中に温水ポンプＰ５を備えている。
【００１４】Ｓ１は冷水供給配管２８の蒸発器１出口部に設置されてこの中を流れている冷水の温度を検出して制御器Ｃに出力する温度センサ、Ｓ２は温水供給配管３２の温水器１２出口部に設置されてこの中を流れている温水の温度を検出して制御器Ｃに出力する温度センサである。
【００１５】冷水負荷１３が小さく、温水負荷１４が大きい冬季の運転においては、開閉弁Ｖ１・Ｖ２・Ｖ３を閉弁し、高温再生器４と下胴３・上胴８とを回路的に切り離して、それぞれ単独で運転する。
【００１６】すなわち、高温再生器４から回路的に切り離された下胴３・上胴８側では、制御器Ｃによって吸収液ポンプＰ１・冷媒液ポンプＰ２・冷水ポンプＰ３・エンジン冷却水ポンプＰ４が運転されると共に、冷却水供給配管２９からは吸収器２と凝縮器７とに冷却水が供給され、低熱源温水供給配管３０からはエンジン９を冷却して９５℃程度に温度上昇したエンジン冷却水が低温熱源用再生器６内の低温熱源用再生器熱交換器３０Ａに循環供給されるので、吸収器２の稀吸収液溜り２Ａから吸収液配管２１・２２を介して吸収液ポンプＰ１により上胴８の低温熱源用再生器６に送り込まれた稀吸収液は、低温熱源用再生器熱交換器３０Ａの管壁を介してエンジン冷却水により加熱され、冷媒を蒸発分離する。
【００１７】冷媒を蒸発分離して吸収液濃度が高くなった吸収液は、吸収液配管２３・２４を経て吸収液／吸収液熱交換器１１で吸収器２から低温熱源用再生器６に送られている温度の低い稀吸収液を加熱し、自身の温度を下げて吸収器２の濃吸収液散布装置２Ｂから吸収器熱交換器２９Ａに散布され、吸収器２に戻される。
【００１８】一方、低温熱源用再生器６でエンジン冷却水により加熱され吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気は凝縮器７に入り、冷却水供給配管２９の凝縮器熱交換器２９Ｂ内を流れる冷却水に放熱して凝縮し、冷媒液配管２６を通って蒸発器１に流入する。
【００１９】蒸発器１の冷媒液溜り１Ａに溜った冷媒液は、冷媒液配管２７の冷媒液ポンプＰ２の運転によって、冷媒液散布装置１Ｂから蒸発器熱交換器２８Ａに散布される。そして、冷媒液は蒸発器熱交換器２８Ａの内部を通る冷水から蒸発熱を奪って蒸発するので、蒸発器熱交換器２８Ａの内部を通る冷水は冷却され、こうして温度を下げた冷水が冷水供給配管２８から冷水負荷１３に供給されて冷房などが行われる。
【００２０】そして、蒸発器１で蒸発した冷媒は吸収器２へ流入し、低温熱源用再生器６より供給されて濃吸収液散布装置２Ｂから散布される吸収液に吸収されて、稀吸収液溜り２Ａに溜り吸収液ポンプＰ１により低温熱源用再生器６に送られる。
【００２１】冷媒と吸収液の上記一重効用冷凍サイクルにおいて、温度センサＳ１が検出して出力する温度、すなわち蒸発器１内の蒸発器熱交換器２８Ａで冷却され、冷水供給配管２８に流れ出た冷水が所定の温度、例えば７℃になるように低温熱源用再生器６における冷媒蒸気の発生量、具体的には低熱源温水供給配管３０から低温熱源用再生器熱交換器３０Ａに取り込むエンジン冷却水の量、すなわち三方弁Ｖ４の開度が制御器Ｃにより制御されるので、冷水供給配管２８を介して冷水負荷１３には所定の温度の冷水が循環するようになり、この冷水によって冷房などが行われる。
【００２２】なお、三方弁Ｖ５は、エンジン９に戻るエンジン冷却水の温度が所定温度、例えば７０℃を下回ることがない範囲で、エンジン冷却水が排熱熱交換器１０に流れるようにその開度が制御され、温水供給配管３２を通って温水ポンプＰ５により送られてくる温水を加熱する。
【００２３】そして、高温再生器４の側では温水ポンプＰ５を起動すると共に、ガスバーナ５に点火して高温再生器４内の吸収液を加熱し、吸収液に溶解している冷媒を蒸発分離させると、高温再生器で加熱生成された冷媒蒸気は冷媒蒸気配管２５・２５Ａを通って温水器１２に流入し、排熱熱交換器１０でエンジン冷却水により加熱され温水ポンプＰ５によって温水供給配管３２の温水器熱交換器３２Ａ内を流されている温水に放熱してこれを加熱すると共に、冷媒自身は凝縮し、冷媒液配管３１を通って高温再生器４に戻り再び加熱されると云った冷媒循環が起こる。
【００２４】このとき、温度センサＳ２が計測して出力する温水が所定の温度、例えば５５℃になるように、ガスバーナ５の火力、具体的にはガスバーナ５に供給するガスの量が制御器Ｃによって制御されるので、温水供給配管３２を介して温水負荷１４に循環供給される所定の温度の温水によって暖房などが行なわれる。
【００２５】なお、夏季には開閉弁Ｖ１・Ｖ２・Ｖ３を開弁して、高温再生器４と下胴３・上胴８とを連通させ、一重効用の冷凍サイクルを形成して冷水負荷１３への冷水供給のみを行う。このとき、温水ポンプＰ５は停止する。
【００２６】この一重効用冷凍サイクルによる冷水供給運転では、冷媒を吸収して吸収器２の稀吸収液溜り２Ａに溜った稀吸収液は、吸収液ポンプＰ１によって高温再生器４と低温熱源用再生器６とに分岐して送られる。
【００２７】高温再生器４と低温熱源用再生器６とに送られた稀吸収液は、それぞれガスバーナ５と、エンジン９の冷却水によって加熱され、冷媒を蒸発分離して吸収液濃度を高める。
【００２８】そして、高温再生器４と低温熱源用再生器６で冷媒を蒸発分離して生成された濃吸収液は、吸収液配管２４に一緒になって流れ込み、吸収液／吸収液熱交換器１１で吸収器２から高温再生器４と低温熱源用再生器６とに送られている温度の低い稀吸収液と熱交換してこれを加熱し、自身の温度を下げて濃吸収液散布装置２Ｂから散布され、吸収器２に戻される。
【００２９】一方、高温再生器４と低温熱源用再生器６とで加熱されて稀吸収液から蒸発分離した冷媒蒸気は共に凝縮器７に入り、冷却水供給配管２９の凝縮器熱交換器２９Ｂ内を流れる冷却水に放熱して凝縮する。
【００３０】凝縮器７で放熱して凝縮した冷媒液は蒸発器１に流入し、その後は冬季の一重効用運転の場合と同様に、冷媒液配管２７の冷媒液ポンプＰ２によって冷媒液散布装置１Ｂから蒸発器熱交換器２８Ａに散布され、蒸発器熱交換器２８Ａの内部を流れる冷水から蒸発熱を奪って蒸発し、吸収器２へ流入して高温再生器４と低温熱源用再生器６とから供給されて濃吸収液散布装置２Ｂから散布される濃吸収液に吸収され、稀吸収液となって稀吸収液溜り２Ａに溜ったのち、吸収液ポンプＰ１によって高温再生器４と低温熱源用再生器６とに分岐して送られる。
【００３１】そして、冷水供給配管２８の蒸発器熱交換器２８Ａの内部で冷媒に蒸発熱を奪われて温度を下げた冷水は、冷水負荷１３に循環供給されて冷房などが行われる。
【００３２】この冷水供給運転において、吸収液から冷媒を蒸発分離する加熱は上胴８の低温熱源用再生器６における加熱を優先し、不足分を高温再生器４で補うように制御する。
【００３３】すなわち、制御器Ｃは温度センサＳ１が検出している冷水が所定の例えば７℃になるように、低熱源温水供給配管３０から低温熱源用再生器熱交換器３０Ａに取り込むエンジン冷却水の流量とガスバーナ５の火力とを制御するが、先ず低熱源温水供給配管３０から低温熱源用再生器熱交換器３０Ａに取り込むエンジン冷却水の流量を許容される範囲内で最大となるように三方弁Ｖ４を制御し、この状態で温度センサＳ１が検出している冷水の温度が７℃になるようにガスバーナ５の火力を制御するので、ガスバーナ５で消費する燃料費が節約できる。
【００３４】ところで、本発明は上記実施形態に限定されるものではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。
【００３５】例えば、高温再生器４から供給される冷媒蒸気によって吸収液を再加熱して冷媒を蒸発分離するもう一つの低温熱源用再生器を付け加えたり、高温再生器４で加熱生成した冷媒蒸気を上胴８に導く冷媒蒸気配管２５が低温熱源用再生器６の内部を経由して凝縮器７に至る、いわゆる二重効用のように配管することもできる。
【００３６】また、夏季の全面冷房運転時に閉弁する開閉弁を冷媒液配管３１に設置し、夏季の冷房運転時に高温再生器４で蒸発分離された冷媒が温水器１２を経由して高温再生器４に戻ることがないようにすることもできる。
【００３７】また、低温熱源用再生器６・排熱熱交換器１０に供給する低熱源流体としては、エンジン９から出る高温の排気ガスなどであっても良い。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように本発明の排熱利用冷暖房システムにおいては、発電機の冷却に使用した冷却水などを用いる効率の高い冷房運転が夏期に行えるのは勿論、殆どが暖房負荷となる冬季にはガスや油などを燃料とした暖房運転を行いながら、一部に残る冷房負荷には前記冷却水などを利用した冷房運転で対応することができるので、利用価値が高い。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１８８９
【氏名又は名称】三洋電機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年１０月１９日（１９９８．１０．１９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６２２２５
【弁理士】
【氏名又は名称】秋元 輝雄
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１２１１９６（Ｐ２０００−１２１１９６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年４月２８日（２０００．４．２８） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−２９７１６５ |
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