JPH04281165A - コジェネレーションシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空調用等に使用される
吸収式冷凍機の駆動技術に関する。さらに詳細には、コ
ジェネレーションシステムにおける廃熱回収の一手段と
して使用されている吸収式冷凍機に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近の傾向として省エネルギーを目的と
する各種のコジェネレーションシステムの開発が盛んで
ある。コジェネレーションシステムとは、駆動源として
ディーゼルエンジン、ガスエンジン、ガスタ−ビン等の
原動機を用いて自家発電を行なうとともに、その原動機
等からの廃熱を利用して暖房、給湯、冷房を行ない、発
生エネルギーを効率よく、かつ有効に活用することを目
的とした、いわゆる熱電併給システムである。これらの
コジェネレーションシステムの内、ディーゼルエンジン
、ガスエンジン等の定置型水冷式原動機を駆動源とする
発電機を備えたコジェネレーションシステムにおける廃
熱回収の対象とされる熱源は、燃焼廃ガスおよびエンジ
ン冷却水温度がある。その内、エンジン冷却水の熱エネ
ルギーについては、通常、温水として回収し、そのまま
暖房、給湯および吸収式冷凍機の熱源として利用されて
いるのが現状である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この吸収式
冷凍機の効率は、一般的に入熱温度の上昇に従って向上
するが、エンジン冷却水の廃熱回収を、循環温水そのま
まで行なうときには、前記冷凍機に対する入熱温度に限
界があり、そのため吸収式冷凍機の効率アップも、一定
の制約を受けることを免れない。そこで、本発明者等は
、上述コジェネレーションシステムにおける吸収式冷凍
機の効率アップの課題を解決するため、種々検討・研究
を試みた結果、エンジン冷却水の廃熱を低圧水蒸気とし
て回収し、この水蒸気を吸収式冷凍機の熱源として利用
することにより、吸収式冷凍機の効率を、より向上させ
る事ができることを見出し、本発明を完成した。

【０００４】すなわち、本発明は、冷却水の熱エネルギ
ーを熱交換器を介して水蒸気側に潜熱として回収し、当
該水蒸気をして吸収式冷凍機の熱源として利用し、これ
を顕熱に換えて入力するようにして、水蒸気をバッファ
ーとして利用するかたわら吸収式冷凍機の熱効率を、よ
り向上させることを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、次に述べるとおりの各構成要件を具備す
る。定置型水冷式エンジンを駆動源とする発電機を備え
るコジェネレーションシステムであって、前記エンジン
の冷却水温度を、その排出口において１１０〜１４０℃
の範囲に保持すると共に、前記高温冷却水から熱交換器
を介して回収した水蒸気を熱源として利用する吸収式冷
凍機を備えたこと、を特徴とするコジェネレーションシ
ステム。

【０００６】

【作用】本発明の、定置型エンジンを駆動源をする発電
機を備えたコジェネレーションシステムに設備される原
動機の型式は、一般に、水冷式ディーゼルエンジンおよ
びガスエンジンであれば良く、そのパワーは、通常、２
００〜６００ＫＷ程度の発電機を駆動し得る能力を持つ
ものが広く使用されている。前記のコジェネレーション
システムにおいて、エンジン冷却水の廃熱を水蒸気とし
て回収するには、ディーゼルエンジンの冷却水の温度を
、１００℃以上に上げる必要がある。ただし、潤滑油の
劣化とか、エンジンの無開放運転期間の短縮など、保守
・整備上の不都合が生じないように、冷却水温度の上限
は、略、１４０℃程度とすることが望ましい。

【０００７】ディーゼルエンジンの冷却水は、通常、水
ジャケット、循環ポンプ、ラジエータ等を含む耐圧密閉
流路内を循環している。この冷却水温度は、ディーゼル
エンジンの冷却水出口付近で通常、１１０〜１４０℃程
度、好ましくは１１０〜１３０℃程度である。ここから
回収することができる水蒸気の圧力は、定置型水冷エン
ジンの種類、能力および運転条件等により変化するが、
通常０．３〜１．０Ｋｇ／ｃｍ２　・Ｇ程度である。本
発明で設備される吸収式冷凍機は、一般に使用されてい
る吸収式冷凍機のそれと、基本的構造において相違する
ところはなく、その代表例として、冷媒として純水を使
用し、吸収液として臭化リチウム（ＬｉＢｒ）水溶液を
用いた吸収式冷凍機を挙げることができる。

【０００８】図２は、前記吸収式冷凍機における一般的
なフロー図を示す。以下、その作用の概略について説明
する。図において、吸収式冷凍機２５は、（１）臭化リ
チウム水溶液１の入っている吸収器２、冷媒としての純
水（以下、冷媒という）を吸収して希溶液となった臭化
リチウム水溶液３を再生する再生器４、再生器４で発生
した冷媒水蒸気を凝縮するための凝縮器５および冷媒の
蒸発潜熱により冷房用に用いられる冷水を作り出す蒸発
器６を備えている。

【０００９】（２）上記冷凍機２５における冷媒のフロ
ーについて説明すると、蒸発器６内で蒸発した冷媒は、
パイプを通って吸収器２側に移動し、前記冷媒を吸収し
た吸収器２内の臭化リチウム水溶液１は吸収液ポンプ７
により熱交換器８に送られ、ここにおいて再生器４内で
濃縮再生された高温の臭化リチウム水溶液との間で熱交
換され昇温する。昇温した臭化リチウム水溶液は再生器
４側に送られ、その中で、熱源９により加熱されて冷媒
を蒸発し、濃縮・再生される。再生された濃臭化リチウ
ム水溶液は、熱交換器８を介して（ポンプ７により送ら
れる希臭化リチウム水溶液との間で熱交換し）冷却され
た後、吸収器２側へ送られる。

【００１０】一方、再生器４内で蒸発させられた冷媒水
蒸気は、パイプを通って凝縮器５側に移動し、凝縮器５
内でパイプ内を流れる冷却水１０により冷却され凝縮・
滞留する。凝縮した冷媒は蒸発器６側へ送られ、その中
で、冷媒は冷媒ポンプ１１により循環させられる。この
蒸発器６では蒸発した冷媒が吸収器２内で臭化リチウム
水溶液により吸収されるため、いわゆる真空状態となっ
ており、それにより冷媒は低温蒸発させられる。また、
この冷媒の蒸発潜熱により、パイプを通る冷水１２が冷
却され、これを冷房用に使用する。

【００１１】前記のような吸収式冷凍機において、本発
明は、再生器４の熱源９として、前述の定置型水冷エン
ジンを駆動源とする発電機を備えたコジェネレーション
システムのエンジン冷却水から熱回収した水蒸気を用い
ることを特徴とするものである。吸収式冷凍機は、冷媒
のフローサイクルの差により単効用サイクルタイプと、
より効率のよい二重効用サイクルタイプに大別されるが
、本発明の吸収式冷凍機は、熱源としての熱回収した水
蒸気の圧力の制約により単効用サイクルタイプが使用さ
れる。

【００１２】

【実施例】以下、図面にしたがって本発明実施例を説明
するが、本発明を構成する各部材は、出願当時、当業界
において普く知られている技術レベルに基づいて各種の
設計変更が可能であるから、本発明の要旨を、これら実
施例のみに基づいて限定的に理解することは許されない
。排気量１８リットルのディーゼルエンジンに、発電容
量２８０ＫＷの発電機を連結して構成したコジェネレー
ションシステムの概略フローを、図１に示す。図中、コ
ジェネレーションシステムは、それぞれ発電機２１、デ
ィーゼルエンジン２２、ジャケットリボイラー２３、気
液分離器２４および単効用吸収式冷凍機２５とより成る
。

【００１３】軽油を燃料としたディーゼルエンジン２２
を稼働させることにより発電機２１を駆動し、発電を行
なう。ディーゼルエンジン２２の燃焼廃ガスは、廃熱ボ
イラー（図示せず）により、その廃熱を回収した後、大
気中に放出される。一方、エンジン冷却水２６は、冷却
水循環ポンプ（図示せず）を用いて加圧流路内を循環さ
せられディーゼルエンジン２２を冷却すると共に、それ
によって昇温した熱冷却水をジャケットリボイラー２３
の熱源として利用する。この冷却水２６の循環は、エン
ジン冷却後の水温を１００℃以上とするため、耐圧密閉
流路内で行なわれ、（開放流路の場合、沸騰水温度は１
００℃以上にはならないから）、その冷却水の温度は（
たとえば、流路内に１２０℃で開放するサーモ弁を設け
て）、ジャケットリボイラー２３入口側で１２０℃とな
るよう制御されている。

【００１４】また、ボイラー水２７はジャケットリボイ
ラー２３内を通って昇温され、ここで水蒸気２８となっ
た後、気液分離器２４へ送られ、そこで気液分離される
。水蒸気を分離された液体ボイラー水２７は、ボイラー
水循環ポンプ（図示せず）により循環され、再び、ジャ
ケットリボイラー２３へ送られ、同様なことが繰り返さ
れる。一方、気液分離器２４により液体を分離した水蒸
気２８は、概略、図１に示すフローの単効用吸収式冷凍
機２５へ送られ、ここで前記冷凍機の再生器４の熱源９
として使用される。

【００１５】この熱源９として使用される水蒸気の圧力
は、０．６Ｋｇ／ｃｍ２　・Ｇとなるよう制御した。ま
た、前記エンジン冷却水２６およびボイラー水２７は、
適宜補給される。次に、このコジェネレーションシステ
ムにおける熱バランスを説明する。

【００１６】表１に、ジャケットリボイラー２３におけ
る熱バランスを示す。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　表　　　　　　１　　　　　　　　　　　
　　　入口／出口温度（℃）　　　　流量（Ｋｇ／Ｈ）
　　　　熱量（Ｋｃａｌ／Ｈ）冷却水側　　　　　　　
　１２０／１１５　　　　　　　　１７，３００　　　
　　　　　８７，５００ボイラー水側　　　　　　５３
／１１４　　　　　　　　　　　　　　１３５　　　　
　　　　８０，２００

【００１７】ジャケットリボイラ
ー２３により高温冷却水２６から熱回収をすることで得
られた圧力０．６Ｋｇ／ｃｍ２　・Ｇの水蒸気を、概略
、図１に示すフローの単効用吸収式冷凍機２５の再生器
４の熱源９として投入して、単効用吸収式冷凍機２５を
運転し、冷房能力５８，５４１Ｋｃａｌ／Ｈを得た。こ
の場合、エネルギー効率を下記の計算式で求めると０．
７３であり、従来のコジェネレーションシステムにおい
て使用されている温水を熱源とする吸収式冷凍機のエネ
ルギー効率０．６〜０．６５程度に比較して、エネルギ
ー効率が著しく向上していることがわかる。

【００１８】 エネルギー効率の計算式 η＝（Ｔｉ−Ｔｏ）×Ｑ／Ｃ ただし、 η　　：エネルギー効率 Ｔｉ：冷房用循環水の蒸発器入口温度（１５℃）Ｔｏ：
冷房用循環水の蒸発器出口温度（　　８℃）Ｑ　　：冷
房用循環水の循環量（８，３６３Ｋｇ／Ｈ）Ｃ　　：吸
収式冷凍機入熱量（８０，２００Ｋｃａｌ／Ｈ）　　　
　η＝（１５−８）×８，３６３／８０，２００≒０．
７３

【００１９】

【発明の効果】定置型水冷式エンジンを駆動源とする発
電機を備えるコジェネレーションシステムにおいて、エ
ンジン冷却水廃熱を回収するのに、これを水蒸気の状態
に変換し、両者の間の熱的緩衝材を兼ねた熱源とし利用
することにより、従来の温水より高温の水蒸気を加熱源
とした吸収式冷凍機を採用することができ、冷凍機の効
率を向上させ、全体として従来装置のものより高効率な
コジェネレーションシステムを得ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコジェネレーションシステムの概略フ
ロー図

【図２】単効用吸収式冷凍機の概略構造図

【符号の説明】

１　　　　臭化リチュウム水溶液 ２　　　　吸収器 ３　　　　臭化リチュウム希溶液 ４　　　　再生器 ５　　　　凝縮器 ６　　　　蒸発器 ７　　　　吸収液ポンプ ８　　　　熱交換器 ９　　　　熱源 １０　　冷却水 １１　　冷媒ポンプ １２　　冷水 ２１　　発電機 ２２　　ディーゼルエンジン ２３　　ジャケットリボイラー ２４　　気液分離器 ２５　　単効用吸収式冷凍機

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　定置型水冷式エンジンを駆動源とする
   発電機を備えるコジェネレーションシステムであって、
   前記エンジンの冷却水温度を、その排出口において１１
   ０〜１４０℃の範囲に保持すると共に、前記高温冷却水
   から熱交換器を介して回収した水蒸気を熱源として利用
   する吸収式冷凍機を備えたこと、を特徴とするコジェネ
   レーションシステム。