JP3744689B2 - コ・ジェネレーションシステム - Google Patents
コ・ジェネレーションシステム Download PDFInfo
- Publication number
- JP3744689B2 JP3744689B2 JP16283698A JP16283698A JP3744689B2 JP 3744689 B2 JP3744689 B2 JP 3744689B2 JP 16283698 A JP16283698 A JP 16283698A JP 16283698 A JP16283698 A JP 16283698A JP 3744689 B2 JP3744689 B2 JP 3744689B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- medium
- heat exchanger
- temperature
- heat medium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
- Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
- Y02A30/274—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies using waste energy, e.g. from internal combustion engine
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
- Y02B30/62—Absorption based systems
- Y02B30/625—Absorption based systems combined with heat or power generation [CHP], e.g. trigeneration
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
Landscapes
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、コ・ジェネレーションシステムに係り、特に、燃料電池、あるいはエンジン駆動発電機等の発電機の排熱で駆動する排熱駆動吸収冷温水装置を用いるコ・ジェネレーションシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、発電設備の熱回収方法として、廃熱を吸収冷凍機の再生器で回収することは知られていた。
また、吸収冷凍機では、冷房運転時は、吸収器、凝縮器に冷却水を通水し、発生器に熱源となる温水(発電設備のエンジン駆動発電機や燃料電池の排出熱など)を通し、蒸発器から、冷房用の冷水を取り出す。冷房サイクルは通常の吸収冷凍サイクルで運転される。
一方、暖房の場合は、熱源となる温水と、暖房用温水とを直接、熱交換させて得ることになる。
【0003】
また、エンジン駆動発電機や燃料電池等の発電機の排出熱を熱源として運転する吸収冷凍装置では、吸収冷凍装置の役目として冷水を製造する以外に、熱源である排出熱を冷却する役目がある。
ところが、発電機で発電する電気の使用量と、吸収冷凍機で必要とする排出熱量とは、一般には一致しない。例えば、発電量が多く、冷房負荷が小さい場合、排出熱量が多く、吸収冷凍機で排出熱の冷却する役目が果せない。
このような、熱源温度が高すぎる場合には、ラジエータ(あるいは冷却器)を用いて、熱源の熱を放出するのが一般的であるが、冷却し過ぎになる等の問題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、冷房負荷及び暖房負荷がなくても、発電機の冷却媒体の温度を一定に保持でき、温度制御された冷水、温水を取り出すことができるコ・ジェネレーションシステムを提供することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、発電機と、発電機からの排熱で駆動する吸収冷温水機とを有し、該吸収冷温水機と発電機との間に熱媒体を介して熱交換をする熱交換器を設け、該熱媒体が、前記発電機の冷却回路と該熱交換器との間を循環する熱媒体Aと、前記吸収冷温水機の再生器と該熱交換器との間を循環する熱媒体Bとからなり、前記熱媒体Aで熱媒体Bを加熱し、該熱媒体A自体は冷却される構成としたコ・ジェネレーションシステムにおいて、前記熱媒体Bは、前記熱交換器で蒸発し、媒体蒸気の形で前記吸収冷温水機の再生器に導入され、該再生器で凝縮して液化することにより、前記熱交換器と再生器の間を自然循環する媒体を用い、前記再生器から熱交換器に戻る媒体の液配管中に流量制御弁を設けることとしたものである。
【0006】
前記コ・ジェネレーションシステムにおいて、流量制御弁は、熱媒体Bの圧力又は飽和温度を目標値に制御するように調節するか、前記熱媒体Aの温度を目標値に制御するように調節することができる。
また、前記吸収冷温水機と熱交換器を循環する熱媒体Bの蒸気配管に、該熱媒体Bの蒸気を受入れ、水を加熱する熱交換器を設け、該熱交換器を出る熱媒体Bの液は吸収冷温水機の再生器と流量制御弁の間に戻し、また、被加熱側の水の温度制御は、被加熱水の熱交換器のバイパス量を調節することで行うことができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
燃料電池など、コ・ジェネレーションシステムは基本的に発電が主目的であり、副次的に熱が利用できる。この熱利用の際に、電気を消費することは、極力避ける必要がある。
本発明では、発電機側の熱を吸収冷温水機の再生器に輸送するのに、顕熱ではなく、潜熱で行い、その媒体の移動をポンプではなく、熱による自然循環とし、ポンプ動力を使用しないものとしている。
本発明に使用できる熱媒体Bとしては、発生量の熱媒体として使用して液化するもの例えば、HCFC、HFC系の熱媒が利用できるが、中でもR123 が温度、圧力から適当である。
また、発電機側の冷却水の温度は、冷却して供給する必要があるが、低下させ過ぎると問題になることがあり、システム上、ある温度範囲に収めるのが一般的である。例えば、燃料電池などの様に、反応温度をこの冷却水で冷却制御している場合、冷却水温度を下げ過ぎると、反応速度が遅くなり、発電量の減少という悪い影響が出る。
【0008】
本発明では、発電機側と吸収冷温水機との間の熱交換器に供給する媒体Bの液量を調節することで、発電機側から除去する熱量、あるいは発電機側の温度を制御することができる。
また、熱媒体Bの蒸気側に熱交換器(給湯器)を設ける場合、湯温の制御は、給湯器に導く湯量とバイパス量の比率を変えることで調節することができる。
本発明のコ・ジェネレーションシステムに用いることができる発電機は、燃料電池、あるいはエンジン駆動発電機であるが、燃料電池の例としては、例えば特表平8−502855号公報に記載されている低温度の個体ポリマー燃料電池の積み重ねを用いて、ガス状の及び/又は液体状の炭化水素燃料からの化学エネルギーを、電気的エネルギーに変換する燃料電池を用いることができる。
【0009】
次に、図面を用いて本発明を詳細に説明する。
図1は、本発明のコ・ジェネレーションシステムの一例を示す概略構成図である。
図1において、吸収冷温水装置の構成要素で、Gは発生器、Aは吸収器、Eは蒸発器、Cは凝縮器、H1 は溶液熱交換器、V1 は冷媒蒸気弁、V2 は冷媒弁、V3 は冷却水弁、PIは冷却水制御ポンプ、11,12はポンプ、TH は熱源温度検出器、TC は冷水温度検出器、17は冷却塔、管1〜4は溶液通路、管5〜6は冷媒通路、管8は冷媒蒸気配管、管13,14は熱源通路、管18は冷水通路、19〜20は冷却水通路であり、また、FGは燃料電池、H2 は燃料電池FGと発生器Gを結ぶ熱交換器、21は燃料電池の冷却用熱媒体Aの循環路、V4 は熱媒体Bの蒸気弁である。
【0010】
次に、この装置を用いた冷房サイクルを説明する。
燃料電池FGを運転することにより、燃料電池が発熱し、この発熱を冷却するために冷却用の熱媒体Aが、熱交換器H2 を通って、熱媒体Bにより冷却されて循環している。固体ポリマー燃料電池の場合熱媒体Aは約80℃程度で戻し、熱媒体Bは75℃程度とすることが多い。
一方、熱交換器H2 では熱媒体Bは、熱媒体Aにより加熱されて気化し、媒体蒸気Bとして熱源通路14を通り発生器Gに入り、吸収冷温水機内を循環する希溶液を加熱し、自らは冷却されて熱媒体液Bとして通路13から熱交換器H2 に循環する。
熱媒体Bの流れをスムーズにし、逆流を起こさないようにするため、熱媒体Bは発生器Gの下部から取り出し、熱交換器H2 の下部から導入し、間には液シール(Uシール)を設けるのがよい。
【0011】
通路13には媒体液Bの流量を制御する流量制御弁V4 が設けられ、熱媒体Bの圧力又は飽和温度を目標値に制御し、また熱媒体Aの温度を目標値に制御している。即ち、熱媒体Aの温度が高い場合は弁V4 を開けて熱交換器H2 に導入される熱媒体Bの量を増大させて、より多くの熱を熱媒体B側に移動させて熱媒体Aの温度を低下させ、逆に熱媒体Aの温度が低い場合は弁V4 を閉方向に移動して、熱媒体Bに移動する熱量を減少させて、熱媒体Aの温度を維持するように調節する。
そして、吸収冷温水機では、冷媒を吸収した希溶液は吸収器Aから管1を通り、ポンプ11により熱交換器H1 の被加熱側に送られ、熱交換により加温された希溶液は管2を通り発生器Gに導入される。発生器Gでは、管14からの媒体蒸気Bにより加熱されて、吸収した冷媒蒸気を蒸発して濃縮される。濃縮された濃溶液は管3から熱交換器Hの加熱側を通って、管4から吸収器Aに導入され再び冷媒を吸収して希溶液となって管1から循環される。
【0012】
一方、発生器Gで発生した冷媒蒸気は凝縮器Cに至り、凝縮器C中の冷却水によって冷却されて凝縮し、管5から蒸発器Eに導入される。蒸発器Eでは、冷媒は冷水から熱を奪い、冷凍効果を発揮して蒸発する。蒸発した冷媒蒸気は吸収器Aで溶液に吸収される。吸収の際の吸収熱は吸収器Aを流れる管19からの冷却水により冷却される。
このような冷房サイクルにおいて、冷水温度が冷水目標温度より低い場合は、凝縮器から蒸発器に導く冷媒蒸気配管8の冷媒蒸気弁V1 の開度を調節することにより制御し、次いで、冷水温度検出器TC 及び熱源温度検出器TH により、冷水温度及び熱源温度を検出し、その検出値に基づいて、冷媒蒸気弁V1 を調節する。また、冷水温度が目標温度より高い場合は、冷媒蒸気弁V1 は全閉とする。そして、熱源温度が熱源目標温度より低い場合は、冷水温度に関係なく、吸収器及び凝縮器に通す冷却水の流量を減少させ、逆に目標温度より高い場合は冷水温度に関係なく冷却水流量を増加させる。そして、冷水温度の制御は冷媒蒸気弁で行う。
【0013】
次に、暖房サイクルについて説明する。
暖房サイクルでは、発生器Gで溶液が熱源により加熱され、発生した冷媒蒸気を凝縮器Cから冷媒蒸気弁V1 を経由して蒸発器Eに導き、蒸発器Eで凝縮させることにより温水を得る。凝縮した冷媒液は、蒸発器Eから溶液系(吸収器A又は吸収器出口配管1)に戻す。
蒸発器Eから溶液系に戻す方法としては、蒸発器Eをオーバーフローさせて吸収器Aに流すか、或いは、蒸発器Eから吸収器出口配管1に直接接続した配管の冷暖房切替弁(希釈弁)を開にして行う。
【0014】
このような暖房サイクルにおいては、次のように制御する。まず、温水温度が目標温度より高い場合は、冷媒蒸気弁は閉方向に温水温度で制御し、温水温度が目標温度より低い場合は、熱源温度によって制御方法が異る。すなわち、熱源温度が目標温度より低い場合は冷媒蒸気弁を熱源温度で制御し、熱源温度が目標より高い場合は冷媒蒸気弁を開方向に温水温度によって制御する。
一方、冷却水流量は、熱源温度が目標温度より低い場合は0とし、目標温度より高い場合は、熱源温度によって冷却水流量を調節し、熱源の熱媒体Bの流量制御弁V4 は、常に熱媒体Aの温度を目標値に制御するように調節する。
【0015】
図2に、本発明のコ・ジェネレーションシステムの他の例の概略構成図を示す。
図2においては、図1の装置の熱媒体Bの循環路13、14に温水用の熱交換器(給湯器)H3 を設けたものである。
即ち、熱交換器H2 から出る熱媒体Bの蒸気配管14に、バイパス管22を接続し、該バイパス管を給湯用の熱交換器H3 の加熱側を通し、熱媒体Bの液を熱媒体Bの液配管13の流量制御弁V4 の前に接続する。そして、熱交換器H3 の被加熱側には、被加熱水が通る流路23に3方弁V5 と、熱交換器H3 をバイパスするバイパス管24を設けており、この熱交換器H3 をバイパスする被加熱水のバイパス量を調節することにより、被加熱側の水の温度制御を行っている。
【0016】
【発明の効果】
本発明によれば、発電機側の冷却水の温度を、発電機側と吸収冷温水機との間に設けた熱交換器に供給する媒体Bの液量で調節しており、発電機側の温度を一定範囲に維持することができる。
また、吸収冷温水機側の媒体Bとして、熱交換器で気化して媒体蒸気として再生器中に導入し、再生等で凝縮して液化する媒体を用いているため、ポンプを設けることなく熱による自然循環としているのでポンプ動力を節約できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一例を示すコ・ジェネレーションシステムの概略構成図。
【図2】本発明の他の例を示すコ・ジェネレーションシステムの概略構成図。
【符号の説明】
G:発生器、A:吸収器、E:蒸発器、C:凝縮器、H1 :溶液熱交換器、H2 :熱源熱交換器、H3 :温水用熱交換器、V1 :冷媒蒸気弁、V2 :冷媒弁、V3 :冷却水弁、V4 :熱媒体B蒸気弁、V5 :被加熱水バイパス量制御弁、TH :熱源温度検出器、TC :温度検出器、PI:冷却水制御ポンプ
1〜4:溶液通路、5,6:冷媒通路、8:冷媒蒸気配管、11,12:ポンプ、13,14:熱媒体B通路、17:冷却塔、18:冷温水通路、19〜20:冷却水通路、21:熱媒体Aの循環路、22:熱媒体Bバイパス通路、23:被加熱水通路、24:被加熱水バイパス通路
Claims (4)
- 発電機と、発電機からの排熱で駆動する吸収冷温水機とを有し、該吸収冷温水機と発電機との間に熱媒体を介して熱交換をする熱交換器を設け、該熱媒体が、前記発電機の冷却回路と該熱交換器との間を循環する熱媒体Aと、前記吸収冷温水機の再生器と該熱交換器との間を循環する熱媒体Bとからなり、前記熱媒体Aで熱媒体Bを加熱し、該熱媒体A自体は冷却される構成としたコ・ジェネレーションシステムにおいて、前記熱媒体Bは、前記熱交換器で蒸発し、媒体蒸気の形で前記吸収冷温水機の再生器に導入され、該再生器で凝縮して液化することにより、前記熱交換器と再生器の間を自然循環する媒体を用い、前記再生器から熱交換器に戻る媒体の液配管中に流量制御弁を設けたことを特徴とするコ・ジェネレーションシステム。
- 前記流量制御弁は、熱媒体Bの圧力又は飽和温度を目標値に制御するように調節することを特徴とする請求項1記載のコ・ジェネレーションシステム。
- 前記流量制御弁は、熱媒体Aの温度を目標値に制御するように調節することを特徴とする請求項1記載のコ・ジェネレーションシステム。
- 前記吸収冷温水機と熱交換器を循環する熱媒体Bの蒸気配管に、該熱媒体Bの蒸気を受入れ、水を加熱する熱交換器を設け、該熱交換器を出る熱媒体Bの液は吸収冷温水機の再生器と流量制御弁の間に戻し、また、被加熱側の水の温度制御は、被加熱水の熱交換器のバイパス量を調節することで行うことを特徴とする請求項1、2又は3記載のコ・ジェネレーションシステム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16283698A JP3744689B2 (ja) | 1998-05-28 | 1998-05-28 | コ・ジェネレーションシステム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16283698A JP3744689B2 (ja) | 1998-05-28 | 1998-05-28 | コ・ジェネレーションシステム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11337211A JPH11337211A (ja) | 1999-12-10 |
JP3744689B2 true JP3744689B2 (ja) | 2006-02-15 |
Family
ID=15762177
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16283698A Expired - Fee Related JP3744689B2 (ja) | 1998-05-28 | 1998-05-28 | コ・ジェネレーションシステム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3744689B2 (ja) |
-
1998
- 1998-05-28 JP JP16283698A patent/JP3744689B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH11337211A (ja) | 1999-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH11304274A (ja) | 廃熱利用吸収式冷温水機・冷凍機 | |
JP3905986B2 (ja) | 排熱利用冷暖房システム | |
KR20120103100A (ko) | 하이브리드 흡수식 공기조화시스템 | |
KR101690303B1 (ko) | 3중 효용 흡수식 냉동기 | |
JP3744689B2 (ja) | コ・ジェネレーションシステム | |
KR20090102651A (ko) | 흡수식 냉온수기 | |
KR20140002134A (ko) | 고효율 하이브리드 흡수식 냉온수기 | |
JP4315854B2 (ja) | 吸収冷凍機 | |
JP3578207B2 (ja) | 蒸気加熱式二重効用形吸収冷凍機・冷温水機、それを使用した発電・冷暖房・給湯システム、およびそのシステム制御法 | |
JPH11337214A (ja) | 吸収冷温水装置とその運転方法 | |
JP2002061983A (ja) | 吸収式冷凍機 | |
JP4308076B2 (ja) | 吸収冷凍機 | |
JP3851204B2 (ja) | 吸収式冷凍機 | |
JP2003343939A (ja) | 吸収式冷凍機 | |
JP3723373B2 (ja) | 排熱投入型吸収冷温水機 | |
JP4064199B2 (ja) | 三重効用吸収式冷凍機 | |
JP2004085049A (ja) | 排熱投入型吸収冷温水機とその運転方法 | |
JP3400699B2 (ja) | エンジン排熱利用吸収冷温水機 | |
JP2543258B2 (ja) | 吸収式熱源装置 | |
JP2000088391A (ja) | 吸収冷凍機 | |
JP3858655B2 (ja) | 吸収式冷凍装置 | |
JP2779422B2 (ja) | 吸収式冷温水機 | |
JPH0621730B2 (ja) | 一重二重効用吸収冷凍機 | |
JP2645948B2 (ja) | 温水焚吸収式冷温水機 | |
JP2004092968A (ja) | 吸収式冷温水機 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050915 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050926 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051019 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20051115 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20051115 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081202 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091202 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091202 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101202 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101202 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111202 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111202 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121202 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121202 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131202 Year of fee payment: 8 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |