JPH1089798A - 化学蓄熱式吸気冷却装置 - Google Patents
化学蓄熱式吸気冷却装置Info
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- JPH1089798A JPH1089798A JP8249737A JP24973796A JPH1089798A JP H1089798 A JPH1089798 A JP H1089798A JP 8249737 A JP8249737 A JP 8249737A JP 24973796 A JP24973796 A JP 24973796A JP H1089798 A JPH1089798 A JP H1089798A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/14—Thermal energy storage
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Abstract
(57)【要約】
【課題】空気圧縮機やガスタービンの吸気の冷却は、吸
収式冷凍装置や電動圧縮式冷凍装置を用いていた。前者
は化学蓄熱性が微弱であり、空気圧縮機やガスタービン
と同時に運転し、同時に吸気を冷却することしかできな
かった。また、後者は電気入力が大きいという難点を有
する。 【解決手段】吸気冷却用の熱交換器７、凝縮用の熱交換
器４、容器５を循環路を構成するように連結し、内部に
冷媒６を封入する。また、パイプ８に分岐して端部にシ
リカゲル等の化学蓄熱材２の入った蓄熱容器１を結合し
化学蓄熱システムを作る。熱交換器１９にボイラ２５よ
り発生する排熱あるいはヒートポンプで採熱した熱を熱
交換器１９に与えることにより化学蓄熱材２を再生して
蓄冷する。バルブ１２、１３を開いて化学蓄熱材２に冷
媒６を吸着させることにより、冷媒蒸気を熱交換器７内
に流入させて吸気を冷却する。
収式冷凍装置や電動圧縮式冷凍装置を用いていた。前者
は化学蓄熱性が微弱であり、空気圧縮機やガスタービン
と同時に運転し、同時に吸気を冷却することしかできな
かった。また、後者は電気入力が大きいという難点を有
する。 【解決手段】吸気冷却用の熱交換器７、凝縮用の熱交換
器４、容器５を循環路を構成するように連結し、内部に
冷媒６を封入する。また、パイプ８に分岐して端部にシ
リカゲル等の化学蓄熱材２の入った蓄熱容器１を結合し
化学蓄熱システムを作る。熱交換器１９にボイラ２５よ
り発生する排熱あるいはヒートポンプで採熱した熱を熱
交換器１９に与えることにより化学蓄熱材２を再生して
蓄冷する。バルブ１２、１３を開いて化学蓄熱材２に冷
媒６を吸着させることにより、冷媒蒸気を熱交換器７内
に流入させて吸気を冷却する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、空気圧縮機（往復
式、スクリュー式、軸流式、遠心式など）の吸気冷却装
置及び、ガスタービンの吸気冷却装置に関する。
式、スクリュー式、軸流式、遠心式など）の吸気冷却装
置及び、ガスタービンの吸気冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】年間を通して電力需要のピークは夏季に
集中し、夏季の一日で見ると午後１時から午後３時に集
中する。電力を発生するガスタービンの吸入空気は夏季
では膨張するために、吸気量が減少しガスタービンの出
力が低下する。すなわち、電力需要が最も多い時間帯は
通常気温が最も高いため、ガスタービンの出力が低下し
てしまうのである。一方、電力を需要する側である空気
圧縮機は、夏季に空気が膨張するため圧縮効率が低下し
てしまう。この低下を補うため、回転数を増加すると電
力需要が増加し、この電力需要の増加を許容しないなら
ば、圧縮機の効率低下を強いられることとなる。
集中し、夏季の一日で見ると午後１時から午後３時に集
中する。電力を発生するガスタービンの吸入空気は夏季
では膨張するために、吸気量が減少しガスタービンの出
力が低下する。すなわち、電力需要が最も多い時間帯は
通常気温が最も高いため、ガスタービンの出力が低下し
てしまうのである。一方、電力を需要する側である空気
圧縮機は、夏季に空気が膨張するため圧縮効率が低下し
てしまう。この低下を補うため、回転数を増加すると電
力需要が増加し、この電力需要の増加を許容しないなら
ば、圧縮機の効率低下を強いられることとなる。
【０００３】ところで、空気圧縮機の吸気を冷却すると
空気圧縮機の効率が向上し、またガスタービンの吸気を
冷却すると出力を増加しうることは知られている。この
吸気冷却の方法として電動圧縮式冷凍機を利用する方法
（特開平３−１８２６３８号公報）や、電動圧縮機式冷
凍装置と氷蓄熱槽・水蓄熱槽を組合わせた装置を利用す
る方法（特開平７−２２４６８１号公報）、あるいは吸
収式冷凍機を用いる方法が提案されている（参考文献、
I.S.Ondryas :Options in Gas Turbine PowerAugmentat
ion Using Inlet Air Chilling : Journal of Engineer
ing for Gas Turbines and Power , April 1991, Vol 1
13, P203〜P211)。
空気圧縮機の効率が向上し、またガスタービンの吸気を
冷却すると出力を増加しうることは知られている。この
吸気冷却の方法として電動圧縮式冷凍機を利用する方法
（特開平３−１８２６３８号公報）や、電動圧縮機式冷
凍装置と氷蓄熱槽・水蓄熱槽を組合わせた装置を利用す
る方法（特開平７−２２４６８１号公報）、あるいは吸
収式冷凍機を用いる方法が提案されている（参考文献、
I.S.Ondryas :Options in Gas Turbine PowerAugmentat
ion Using Inlet Air Chilling : Journal of Engineer
ing for Gas Turbines and Power , April 1991, Vol 1
13, P203〜P211)。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、電動圧縮式冷
凍機を用いる方法は、大きな電力を必要とする。また後
者の臭化リチウムを用いた吸収式冷凍機は、７℃程度の
冷熱の発生はできるが、２℃以下の冷熱の発生は困難で
ある。アンモニアを用いた吸収式冷凍機は０℃以下の冷
熱の発生はできるが毒性や媒発性の問題点がある。また
これら２種類の吸収式冷凍機は化学蓄熱性が微弱で、時
間的に変動する排熱を化学的に蓄熱することは極めて困
難である。このため夜間に蓄熱し、昼間吸気を冷却した
い時（電力需要の応い時間帯）に取出して利用すること
はできず、したがって空気圧縮機あるいはガスタービン
の運転と同時に運転して吸気を冷却することしかできな
かった。また十分に吸気を冷却できないため、空気圧縮
機の効率の向上や、ガスタービンの出力の大幅増加には
寄与はできない。
凍機を用いる方法は、大きな電力を必要とする。また後
者の臭化リチウムを用いた吸収式冷凍機は、７℃程度の
冷熱の発生はできるが、２℃以下の冷熱の発生は困難で
ある。アンモニアを用いた吸収式冷凍機は０℃以下の冷
熱の発生はできるが毒性や媒発性の問題点がある。また
これら２種類の吸収式冷凍機は化学蓄熱性が微弱で、時
間的に変動する排熱を化学的に蓄熱することは極めて困
難である。このため夜間に蓄熱し、昼間吸気を冷却した
い時（電力需要の応い時間帯）に取出して利用すること
はできず、したがって空気圧縮機あるいはガスタービン
の運転と同時に運転して吸気を冷却することしかできな
かった。また十分に吸気を冷却できないため、空気圧縮
機の効率の向上や、ガスタービンの出力の大幅増加には
寄与はできない。
【０００５】本発明の目的は、電動圧縮式の冷凍機を用
いる場合においては大きな電力を必要としないように改
善し、また排熱を蓄熱し、この熱を所望時（昼間吸気冷
却をする時）に取出して有効に利用できるようにし、ま
た臭化リチウムを用いた吸収式冷凍機よりも低温度の冷
熱（２℃以下）が得られるようにして、空気圧縮機の効
率の向上やガスタービンの出力の増加が図れるようにす
ることにある。
いる場合においては大きな電力を必要としないように改
善し、また排熱を蓄熱し、この熱を所望時（昼間吸気冷
却をする時）に取出して有効に利用できるようにし、ま
た臭化リチウムを用いた吸収式冷凍機よりも低温度の冷
熱（２℃以下）が得られるようにして、空気圧縮機の効
率の向上やガスタービンの出力の増加が図れるようにす
ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的は、圧縮機の吸
気側に設けられた吸気側熱交換器と、内部に化学蓄熱材
を有する蓄熱容器と、この蓄熱容器内部に設けられた蓄
熱側熱交換器と、前記化学蓄熱材を再生する際に冷媒を
凝縮する凝縮熱交換器と、吸着時に前記吸気側熱交換器
を介して前記蓄熱容器に冷媒を導く第１の管路と、再生
時に前記蓄熱容器から前記凝縮熱交換器を介して冷媒を
前記吸気側熱交換器の上流側に導く第２の管路とを備え
ることにより達成される。
気側に設けられた吸気側熱交換器と、内部に化学蓄熱材
を有する蓄熱容器と、この蓄熱容器内部に設けられた蓄
熱側熱交換器と、前記化学蓄熱材を再生する際に冷媒を
凝縮する凝縮熱交換器と、吸着時に前記吸気側熱交換器
を介して前記蓄熱容器に冷媒を導く第１の管路と、再生
時に前記蓄熱容器から前記凝縮熱交換器を介して冷媒を
前記吸気側熱交換器の上流側に導く第２の管路とを備え
ることにより達成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は本発明の化学蓄熱式吸気冷
却装置の一実施の形態の構成図である。本実施の形態で
は、吸気冷却装置の分野に化学蓄熱式冷凍装置を導入し
て、前述した冷凍装置にない機能を持たせるものであ
る。化学蓄熱式のものに関して、特開平３−２８２１９
０号公報の蓄熱装置は２つの異なる温度の温熱製造用の
化学蓄熱装置で、吸気冷却に利用するシステムは開示し
ていない。また、特開平８−６１８０１号ｌ公報に示す
ものは化学蓄熱式冷凍の基本原理及び冷凍装置について
は開示しているが、吸気冷却システムに組合わせて機能
を向上する応用法については開示していない。さらに、
特開平１−２９６０９１号公報に記載のものがあるが、
これはガスタービンの排熱を利用して高温度の蒸気を得
て蒸気タービンに利用するもので、吸気冷却に利用する
システムは開示していない。
却装置の一実施の形態の構成図である。本実施の形態で
は、吸気冷却装置の分野に化学蓄熱式冷凍装置を導入し
て、前述した冷凍装置にない機能を持たせるものであ
る。化学蓄熱式のものに関して、特開平３−２８２１９
０号公報の蓄熱装置は２つの異なる温度の温熱製造用の
化学蓄熱装置で、吸気冷却に利用するシステムは開示し
ていない。また、特開平８−６１８０１号ｌ公報に示す
ものは化学蓄熱式冷凍の基本原理及び冷凍装置について
は開示しているが、吸気冷却システムに組合わせて機能
を向上する応用法については開示していない。さらに、
特開平１−２９６０９１号公報に記載のものがあるが、
これはガスタービンの排熱を利用して高温度の蒸気を得
て蒸気タービンに利用するもので、吸気冷却に利用する
システムは開示していない。
【０００８】この実施の形態では、圧縮機１０１、燃焼
器１０２、ガスタービン１０３、発電機１０４から成る
ガスタービン発電システムの圧縮機１０１の吸気を冷却
する例を示している。これに用いる化学蓄熱装置の主要
構成は、化学蓄熱材（シルカゲル、ゼオライト、活性
炭、生石灰など）２を収納した蓄熱容器１、熱交換器
４、吸気冷却用の熱交換器７、冷媒（水・エタノール・
メタノール・エチレングリコール系不凍液、プロピレン
グリコール系不凍液、塩化カルシウム系不凍液、塩化マ
グネシウム系不凍液、臭化リチウム系不凍液、塩化ナト
リウム系不凍液など）６を収納した容器５、それらを循
環路を構成するように連結するパイプ８、９、１０、１
１、パイプ８に分岐して設けたパイプ１８、及びパイプ
の途中に設けたバルブ１２、１３、３７から構成されて
いる。
器１０２、ガスタービン１０３、発電機１０４から成る
ガスタービン発電システムの圧縮機１０１の吸気を冷却
する例を示している。これに用いる化学蓄熱装置の主要
構成は、化学蓄熱材（シルカゲル、ゼオライト、活性
炭、生石灰など）２を収納した蓄熱容器１、熱交換器
４、吸気冷却用の熱交換器７、冷媒（水・エタノール・
メタノール・エチレングリコール系不凍液、プロピレン
グリコール系不凍液、塩化カルシウム系不凍液、塩化マ
グネシウム系不凍液、臭化リチウム系不凍液、塩化ナト
リウム系不凍液など）６を収納した容器５、それらを循
環路を構成するように連結するパイプ８、９、１０、１
１、パイプ８に分岐して設けたパイプ１８、及びパイプ
の途中に設けたバルブ１２、１３、３７から構成されて
いる。
【０００９】本実施の形態においては、吸気冷却用の熱
交換器７そのものが、蒸発器として作用する。蓄熱容器
１内の化学蓄熱材２を再生する場合には、蓄熱容器１の
内部に設けてある熱交換器１９内にパイプ１４、１５、
バルブ１６、１７を介して熱媒体（蒸気・温水など）を
流し、それを加熱して冷媒を脱着する。この時発生した
冷媒の蒸気はパイプ１８、バルブ３７（バルブ１２及び
１３は閉じられている）、パイプ１０を通って熱交換器
４内に到達し、ここで凝縮の潜熱を放出して液化する。
この凝縮された冷媒液６は、パイプ１１を通って容器５
内に収納される。熱交換器４の熱交換効率を向上するに
は、その周りに外囲器３を設けファン３−ａを用いて強
制的に冷却すれば、熱交換器４内の冷媒の蒸気を速やか
に凝縮させることができる。このような再生操作すなわ
ち蓄熱操作は、排熱が出ている時間帯（夜間など）に、
適宜行なっておく。
交換器７そのものが、蒸発器として作用する。蓄熱容器
１内の化学蓄熱材２を再生する場合には、蓄熱容器１の
内部に設けてある熱交換器１９内にパイプ１４、１５、
バルブ１６、１７を介して熱媒体（蒸気・温水など）を
流し、それを加熱して冷媒を脱着する。この時発生した
冷媒の蒸気はパイプ１８、バルブ３７（バルブ１２及び
１３は閉じられている）、パイプ１０を通って熱交換器
４内に到達し、ここで凝縮の潜熱を放出して液化する。
この凝縮された冷媒液６は、パイプ１１を通って容器５
内に収納される。熱交換器４の熱交換効率を向上するに
は、その周りに外囲器３を設けファン３−ａを用いて強
制的に冷却すれば、熱交換器４内の冷媒の蒸気を速やか
に凝縮させることができる。このような再生操作すなわ
ち蓄熱操作は、排熱が出ている時間帯（夜間など）に、
適宜行なっておく。
【００１０】夏季の午後１時から３時のように電力需要
のピークを迎え、かつ気温が高くガスタービンの能力が
低下するときなどのように吸気冷却用の熱交換器７を冷
却してそれを通過する吸気を冷却したい時には、バルブ
３７を閉じてバルブ１２とバルブ１３を開く。このよう
な操作により、容器５内の冷媒６はバルブ１３、パイプ
９を通って熱交換器７内に流入する。この冷媒６は熱交
換器７（井戸水・河川水・海水、空気等を利用して冷熱
を作る）より熱を奪って蒸発しながら吸気を冷却する。
これに伴って発生した蒸気はパイプ８、バルブ１２、パ
イプ１８を通って蓄熱容器１内へ流入し、化学蓄熱材２
の反応力または吸着力によって化学蓄熱材２に吸着され
る。化学蓄熱材２は蒸気と反応またはそれを吸着して発
熱するが、この反応熱（あるいは吸着熱）は、熱交換器
１９内にパイプ１４、１５、バルブ１６、１７を介して
冷却水を流すことによって熱除去される。
のピークを迎え、かつ気温が高くガスタービンの能力が
低下するときなどのように吸気冷却用の熱交換器７を冷
却してそれを通過する吸気を冷却したい時には、バルブ
３７を閉じてバルブ１２とバルブ１３を開く。このよう
な操作により、容器５内の冷媒６はバルブ１３、パイプ
９を通って熱交換器７内に流入する。この冷媒６は熱交
換器７（井戸水・河川水・海水、空気等を利用して冷熱
を作る）より熱を奪って蒸発しながら吸気を冷却する。
これに伴って発生した蒸気はパイプ８、バルブ１２、パ
イプ１８を通って蓄熱容器１内へ流入し、化学蓄熱材２
の反応力または吸着力によって化学蓄熱材２に吸着され
る。化学蓄熱材２は蒸気と反応またはそれを吸着して発
熱するが、この反応熱（あるいは吸着熱）は、熱交換器
１９内にパイプ１４、１５、バルブ１６、１７を介して
冷却水を流すことによって熱除去される。
【００１１】このように化学蓄熱材２は化学蓄熱性があ
るとともに、従来の吸収式冷凍機の吸収液（臭化リチウ
ムなど）より、冷媒６を蒸発させる力が強い。これは化
学蓄熱材２が固形状でその表面及びその内部の細孔内に
多量の冷媒蒸気と反応（または吸着）する表面が確保さ
れていることにある。このため冷媒６を２℃以下に冷却
することが可能となり、ガスタービンの吸気冷却用熱交
換器７を通過する吸気は５℃以下に冷却され、ガスター
ビンの効率向上及び出力の増強が達成される（吸収式冷
凍機の場合は吸気を１０℃まで下げるのが限度であっ
た）。化学蓄熱材２がシリカゲルで冷媒６が水の時には
８０℃程度の温水を用いて化学蓄熱材を再生し、冷媒を
２℃以下に容易に冷却可能である。また、冷媒６の量に
対して吸着材２の量をある程度（質量比で約２以上）以
上多く充填すれば、冷媒（水）を氷結させることもでき
る。また、冷媒６がエタノールで、化学蓄熱材２がシリ
カゲルの時は、化学蓄熱材２を１００℃以上に加熱して
再生すれば、冷媒６をマイナス２５℃以下に冷却するこ
とができる。さらに、前述した冷媒のうち、不凍液を用
いる場合はエチレングリコール系不凍液・プロピレング
リコール系不凍液・塩化カルシウム系不凍液・塩化マグ
ネシウム系不凍液・臭化リチウム系不凍液・塩化ナトリ
ウム系不凍液などを用いる。これら不凍液を冷媒として
用い、吸着操作を行なった場合には冷媒は−１０℃〜−
２０℃の温度に冷却される。
るとともに、従来の吸収式冷凍機の吸収液（臭化リチウ
ムなど）より、冷媒６を蒸発させる力が強い。これは化
学蓄熱材２が固形状でその表面及びその内部の細孔内に
多量の冷媒蒸気と反応（または吸着）する表面が確保さ
れていることにある。このため冷媒６を２℃以下に冷却
することが可能となり、ガスタービンの吸気冷却用熱交
換器７を通過する吸気は５℃以下に冷却され、ガスター
ビンの効率向上及び出力の増強が達成される（吸収式冷
凍機の場合は吸気を１０℃まで下げるのが限度であっ
た）。化学蓄熱材２がシリカゲルで冷媒６が水の時には
８０℃程度の温水を用いて化学蓄熱材を再生し、冷媒を
２℃以下に容易に冷却可能である。また、冷媒６の量に
対して吸着材２の量をある程度（質量比で約２以上）以
上多く充填すれば、冷媒（水）を氷結させることもでき
る。また、冷媒６がエタノールで、化学蓄熱材２がシリ
カゲルの時は、化学蓄熱材２を１００℃以上に加熱して
再生すれば、冷媒６をマイナス２５℃以下に冷却するこ
とができる。さらに、前述した冷媒のうち、不凍液を用
いる場合はエチレングリコール系不凍液・プロピレング
リコール系不凍液・塩化カルシウム系不凍液・塩化マグ
ネシウム系不凍液・臭化リチウム系不凍液・塩化ナトリ
ウム系不凍液などを用いる。これら不凍液を冷媒として
用い、吸着操作を行なった場合には冷媒は−１０℃〜−
２０℃の温度に冷却される。
【００１２】なお、この実施の形態において、パイプ
９、パイプ１１の太さが太く、それらの内部容積がある
程度大きい場合、あるいは熱交換器７の内部体積が大き
い時には、容器５は省略してもかまわない。これにとも
ないバルブ１３も省略してよい。
９、パイプ１１の太さが太く、それらの内部容積がある
程度大きい場合、あるいは熱交換器７の内部体積が大き
い時には、容器５は省略してもかまわない。これにとも
ないバルブ１３も省略してよい。
【００１３】本実施の形態のシステムにおいては吸気冷
却用の熱交換器７と蓄熱容器１とは他の熱交換器を介す
ことなく直結されており、熱交換器７が、そのまま蒸発
器となるため熱交換器７は効率よく冷却され、低温度の
冷熱を発生できる。
却用の熱交換器７と蓄熱容器１とは他の熱交換器を介す
ことなく直結されており、熱交換器７が、そのまま蒸発
器となるため熱交換器７は効率よく冷却され、低温度の
冷熱を発生できる。
【００１４】図２は図１に示した実施の形態における蓄
熱容器１内に配置された熱交換器１９を加熱若しくは冷
却する構成を示すものである。図１に示す実施の形態と
の相違点は、パイプ１４、１５の他端部にボイラ（蒸気
ボイラまたは温水ボイラ）２５とポンプ２４を設けた点
である。
熱容器１内に配置された熱交換器１９を加熱若しくは冷
却する構成を示すものである。図１に示す実施の形態と
の相違点は、パイプ１４、１５の他端部にボイラ（蒸気
ボイラまたは温水ボイラ）２５とポンプ２４を設けた点
である。
【００１５】蓄熱容器１内の化学蓄熱材２を再生する時
には、ボイラ２５を動作させて蒸気または温水をパイプ
１４、バルブ１６を介して熱交換器１９内に流し、これ
による環流水をポンプ２４を用いてパイプ１５、バルブ
１７を介してボイラ２５内へ戻す。
には、ボイラ２５を動作させて蒸気または温水をパイプ
１４、バルブ１６を介して熱交換器１９内に流し、これ
による環流水をポンプ２４を用いてパイプ１５、バルブ
１７を介してボイラ２５内へ戻す。
【００１６】また、吸着操作時において化学蓄熱材２を
冷却したい時には、バルブ１６、１７を閉じ、パイプ２
０、２１に付いているバルブ２２、２３を開いて熱交換
器１９内に冷却水を流す。
冷却したい時には、バルブ１６、１７を閉じ、パイプ２
０、２１に付いているバルブ２２、２３を開いて熱交換
器１９内に冷却水を流す。
【００１７】図２におけるボイラ２５等に工夫を施した
実施の形態を図３に示す。図２との相違点について詳細
説明する。パイプ２０、２１の他端部に冷却用の熱交換
器２７とポンプ２６を設け、内部の冷却水をポンプ２６
を用いて熱交換器２７内に輸送して外気を用いて冷却す
るものである。また、この実施の形態において、熱交換
器２７を省略し、ポンプ２６で輸送されてくる水を大気
中に流下させて直接接触熱交換により冷却し、冷却され
た水を熱交換器１９内に導入するという方法を用いても
よい。
実施の形態を図３に示す。図２との相違点について詳細
説明する。パイプ２０、２１の他端部に冷却用の熱交換
器２７とポンプ２６を設け、内部の冷却水をポンプ２６
を用いて熱交換器２７内に輸送して外気を用いて冷却す
るものである。また、この実施の形態において、熱交換
器２７を省略し、ポンプ２６で輸送されてくる水を大気
中に流下させて直接接触熱交換により冷却し、冷却され
た水を熱交換器１９内に導入するという方法を用いても
よい。
【００１８】さらに、このシステムはガスタービン１０
３の排熱を用いて化学蓄熱材２を再生するものであり、
ガスタービン１０３の排熱をダクト１２０を介してボイ
ラー２５の熱交換器１２１へ導入した後、ダクト１２３
を介して放出するという方法を採っている。この熱によ
りボイラ２５で蒸気または温水を作る。また別の方法と
しては、熱交換器１２１を蓄熱容器１内に設けて直接化
学蓄熱材２を再生するという方法を採ってもよい。
３の排熱を用いて化学蓄熱材２を再生するものであり、
ガスタービン１０３の排熱をダクト１２０を介してボイ
ラー２５の熱交換器１２１へ導入した後、ダクト１２３
を介して放出するという方法を採っている。この熱によ
りボイラ２５で蒸気または温水を作る。また別の方法と
しては、熱交換器１２１を蓄熱容器１内に設けて直接化
学蓄熱材２を再生するという方法を採ってもよい。
【００１９】シリカゲル等の蓄熱材を用いた化学蓄熱式
の冷却装置は、前述の如く、蓄熱性が非常に高く蓄熱し
た熱を必要なときに取り出すことができる利点がある。
また、ガスタービンは外気温が高いことに起因して吸気
温度が高くなると出力が低下する問題がある。この外気
温が高くなる時期は夏季であり、特に正午過ぎの２〜３
時が最も高い。この時間帯は、各家庭やオフィスなどで
一斉に空調機を運転させるため電力需要がピーク値を示
す時間帯でもある。このような場合、出力が低下したガ
スタービンの電力供給量をピークに達している電力需要
が上回ってしまうことが考えられる。
の冷却装置は、前述の如く、蓄熱性が非常に高く蓄熱し
た熱を必要なときに取り出すことができる利点がある。
また、ガスタービンは外気温が高いことに起因して吸気
温度が高くなると出力が低下する問題がある。この外気
温が高くなる時期は夏季であり、特に正午過ぎの２〜３
時が最も高い。この時間帯は、各家庭やオフィスなどで
一斉に空調機を運転させるため電力需要がピーク値を示
す時間帯でもある。このような場合、出力が低下したガ
スタービンの電力供給量をピークに達している電力需要
が上回ってしまうことが考えられる。
【００２０】そこで、ガスタービン発電機の出力の低下
分をガスタービンの吸気を冷却することによって回復さ
せる必要があるが、通常の冷凍サイクルを用いた吸気冷
却装置では、ガスタービンが吸入する大量の空気を冷却
するためには大型の圧縮機が必要になり、この圧縮機を
運転するために電動機が多くの電力を消費してしまうと
いう不都合が生じる。また、純水と臭化リチウム水溶液
の濃度差を利用した吸収式冷凍機を用いて冷却しようと
すると、このような吸収式冷凍機は蓄熱性がなく、ガス
タービン発電機と同時運転が強いられ、電力需要のピー
ク時に冷凍機の運転をしなければならないという問題が
ある。
分をガスタービンの吸気を冷却することによって回復さ
せる必要があるが、通常の冷凍サイクルを用いた吸気冷
却装置では、ガスタービンが吸入する大量の空気を冷却
するためには大型の圧縮機が必要になり、この圧縮機を
運転するために電動機が多くの電力を消費してしまうと
いう不都合が生じる。また、純水と臭化リチウム水溶液
の濃度差を利用した吸収式冷凍機を用いて冷却しようと
すると、このような吸収式冷凍機は蓄熱性がなく、ガス
タービン発電機と同時運転が強いられ、電力需要のピー
ク時に冷凍機の運転をしなければならないという問題が
ある。
【００２１】本実施の形態によれば、蓄熱材としてシリ
カゲルなどを用いた化学蓄熱式冷凍機を用い、この蓄熱
材の再生を、すなわち蓄熱を、電力需要がピークを示す
時間帯を避けて行うことができ（図２に示す実施の形態
も同様）、特に図３に示す実施の形態のように、未利用
熱であるガスタービン発電機の排熱を利用する場合は、
再生を同時に行うことができるという利点もある。
カゲルなどを用いた化学蓄熱式冷凍機を用い、この蓄熱
材の再生を、すなわち蓄熱を、電力需要がピークを示す
時間帯を避けて行うことができ（図２に示す実施の形態
も同様）、特に図３に示す実施の形態のように、未利用
熱であるガスタービン発電機の排熱を利用する場合は、
再生を同時に行うことができるという利点もある。
【００２２】図４に示す実施の形態は図３に示した実施
の形態を一部改良したものである。吸気冷却用の熱交換
器７の外面より流下するドレン水３０を容器２９に回収
し、これをポンプ３１を用いて多目的利用するものであ
る。利用方法の１つは、パイプ３６、バルブ３２、パイ
プ３５を通して蓄熱容器１内の熱交換器２８内に導入し
て化学蓄熱材２を冷却するのに用いる。この冷却水はパ
イプ３８を介して外部へ排出してもよいし、他の冷却用
水として利用してよい。一方、ドレン水３０をパイプ３
６、バルブ３３、パイプ３４を通して熱交換器４あるい
は熱交換器２７周りに導入して、それらを冷却してもよ
い。前述したように、熱交換器２７が大気との直接接触
式熱交換器の時には、それに用いる水が不足した時の補
給水として、ドレン水３０を利用してもよい。
の形態を一部改良したものである。吸気冷却用の熱交換
器７の外面より流下するドレン水３０を容器２９に回収
し、これをポンプ３１を用いて多目的利用するものであ
る。利用方法の１つは、パイプ３６、バルブ３２、パイ
プ３５を通して蓄熱容器１内の熱交換器２８内に導入し
て化学蓄熱材２を冷却するのに用いる。この冷却水はパ
イプ３８を介して外部へ排出してもよいし、他の冷却用
水として利用してよい。一方、ドレン水３０をパイプ３
６、バルブ３３、パイプ３４を通して熱交換器４あるい
は熱交換器２７周りに導入して、それらを冷却してもよ
い。前述したように、熱交換器２７が大気との直接接触
式熱交換器の時には、それに用いる水が不足した時の補
給水として、ドレン水３０を利用してもよい。
【００２３】図５も図３に示された実施の形態に一部変
更を加えた実施の形態である。これは蓄熱容器を２つ設
けて、吸気冷却用の熱交換器７内の冷媒の冷却度の向上
あるいは冷却持続時間の延長ができるようにしたもので
ある。すなわちパイプ８に分岐してパイプ１８とは別個
のパイプ１８−ａを設け、この途中にバルブ１２−ａ、
その他端部に蓄熱容器１−ａを設けたものである。また
蓄熱容器１−ａ内の吸着材２−ａ部には熱交換器１９−
ａを設け、この熱交換器１９−ａにパイプ１４−ａとパ
イプ１５−ａを用いてパイプ１４、１５に連結し、これ
らパイプ１４−ａ、１５−ａの途中に、それぞれバルブ
１６−ａ、１７−ａを設けたものである。バルブ１６、
１６−ａ及びバルブ１７、１７−ａを交互に切換えるこ
とにより、熱交換器１９、１９−ａ内にボイラ２５の蒸
気または温水を交互に導入して、化学蓄熱材２、２−ａ
を交互に再生する。なお、バルブ１６、１６−ａ及びバ
ルブ１７、１７−ａを開くことにより同時に再生するこ
とも可能である。
更を加えた実施の形態である。これは蓄熱容器を２つ設
けて、吸気冷却用の熱交換器７内の冷媒の冷却度の向上
あるいは冷却持続時間の延長ができるようにしたもので
ある。すなわちパイプ８に分岐してパイプ１８とは別個
のパイプ１８−ａを設け、この途中にバルブ１２−ａ、
その他端部に蓄熱容器１−ａを設けたものである。また
蓄熱容器１−ａ内の吸着材２−ａ部には熱交換器１９−
ａを設け、この熱交換器１９−ａにパイプ１４−ａとパ
イプ１５−ａを用いてパイプ１４、１５に連結し、これ
らパイプ１４−ａ、１５−ａの途中に、それぞれバルブ
１６−ａ、１７−ａを設けたものである。バルブ１６、
１６−ａ及びバルブ１７、１７−ａを交互に切換えるこ
とにより、熱交換器１９、１９−ａ内にボイラ２５の蒸
気または温水を交互に導入して、化学蓄熱材２、２−ａ
を交互に再生する。なお、バルブ１６、１６−ａ及びバ
ルブ１７、１７−ａを開くことにより同時に再生するこ
とも可能である。
【００２４】吸気を冷却する場合、バルブ１２を開けて
蓄熱容器１内の蓄熱材２に冷媒６を吸着させ、この吸着
力が低下した段階で、バルブ１２を閉じてバルブ１２−
ａを開けることによって、蓄熱容器１−ａ内の蓄熱材２
−ａに冷媒６を吸着させる。これにより、化学蓄熱量を
増大させることができ、吸気を冷却する時間を長くする
ことができる。
蓄熱容器１内の蓄熱材２に冷媒６を吸着させ、この吸着
力が低下した段階で、バルブ１２を閉じてバルブ１２−
ａを開けることによって、蓄熱容器１−ａ内の蓄熱材２
−ａに冷媒６を吸着させる。これにより、化学蓄熱量を
増大させることができ、吸気を冷却する時間を長くする
ことができる。
【００２５】なお、この実施の形態において冷却用の熱
交換システムは図示していないが、図４に示す冷却用の
熱交換器２７あるいは熱交換器２８を用いて化学蓄熱材
２あるいは２−ａを交互に冷却することができる。
交換システムは図示していないが、図４に示す冷却用の
熱交換器２７あるいは熱交換器２８を用いて化学蓄熱材
２あるいは２−ａを交互に冷却することができる。
【００２６】図６に図５に示された実施の形態よりもさ
らに蓄熱量を確保したり低温を得る実施の形態を示す。
これは蓄熱容器を３つ設けて、吸気冷却用の熱交換器７
内の冷媒の冷却度の著しい向上、あるいは冷却持続時間
の著しい延長を図ったものである。
らに蓄熱量を確保したり低温を得る実施の形態を示す。
これは蓄熱容器を３つ設けて、吸気冷却用の熱交換器７
内の冷媒の冷却度の著しい向上、あるいは冷却持続時間
の著しい延長を図ったものである。
【００２７】パイプ８に分岐して設けたパイプ１８、１
８−ａ、１８−ｂは、それぞれバルブ１２、１２−ａ、
１２−ｂを介して蓄熱容器１、１−ａ、１−ｂに連結さ
れていて、それら蓄熱容器の中には化学蓄熱材２、２−
ａ、２−ｂが充填してある。また、これら化学蓄熱材
２、２−ａ、２−ｂに包み込まれるようにそれぞれ熱交
換器１９、１９−ａ、１９−ｂ及び熱交換器２８、２８
−ａ、２８−ｂが設けれらている。バルブ１６、１６−
ａ、１６−ｂ及び１７、１７−ａ、１７−ｂを交互に切
換えることによってパイプ１４、１５あるいはパイプ１
４−ａ、１５−ａあるいはパイプ１４−ｂ、１５−ｂを
介してボイラー２５から発生する蒸気または温水を熱交
換器１９、１９−ａ、１９−ｂに交互に導入して化学蓄
熱材２、２−ａ、２−ｂを再生することができる。
８−ａ、１８−ｂは、それぞれバルブ１２、１２−ａ、
１２−ｂを介して蓄熱容器１、１−ａ、１−ｂに連結さ
れていて、それら蓄熱容器の中には化学蓄熱材２、２−
ａ、２−ｂが充填してある。また、これら化学蓄熱材
２、２−ａ、２−ｂに包み込まれるようにそれぞれ熱交
換器１９、１９−ａ、１９−ｂ及び熱交換器２８、２８
−ａ、２８−ｂが設けれらている。バルブ１６、１６−
ａ、１６−ｂ及び１７、１７−ａ、１７−ｂを交互に切
換えることによってパイプ１４、１５あるいはパイプ１
４−ａ、１５−ａあるいはパイプ１４−ｂ、１５−ｂを
介してボイラー２５から発生する蒸気または温水を熱交
換器１９、１９−ａ、１９−ｂに交互に導入して化学蓄
熱材２、２−ａ、２−ｂを再生することができる。
【００２８】一方、バルブ３２、３９あるいは３２−
ａ、３９−ａあるいは３２−ｂ、３９−ｂを開くことに
よって、冷却水をパイプ３５、３８あるいは３５−ａ、
３８−ａあるいは３５−ｂ、３８−ｂを通して熱交換器
２８あるいは２８−ａあるいは２８−ｂ内に導入して化
学蓄熱材２、２−ａ、２−ｂを冷却することができる。
ａ、３９−ａあるいは３２−ｂ、３９−ｂを開くことに
よって、冷却水をパイプ３５、３８あるいは３５−ａ、
３８−ａあるいは３５−ｂ、３８−ｂを通して熱交換器
２８あるいは２８−ａあるいは２８−ｂ内に導入して化
学蓄熱材２、２−ａ、２−ｂを冷却することができる。
【００２９】以上本実施の形態によれば、バルブ１２、
１２−ａ、１２−ｂの開閉の態様によって様々な低温を
得ることができ、また個々に開いていくことによって長
時間に渡って冷却することができる。
１２−ａ、１２−ｂの開閉の態様によって様々な低温を
得ることができ、また個々に開いていくことによって長
時間に渡って冷却することができる。
【００３０】図７は図２に示した実施の形態を変形した
実施の形態の構成図である。図２におけるボイラ２５の
代りにヒートポンプを導入したものである。本ヒートポ
ンプは電動圧縮機８０、蒸発器８１、減圧機構（膨張
弁）８２、凝縮器８３、それらを循環路を構成するよう
に連結した配管８４、８５とその内部に封入した冷媒
（フロンなど）によって構成されている。このヒートポ
ンプは蒸発器８１側から外気の保有する熱・排熱・河川
水・下水の保有する熱をくみ上げて昇温し、凝縮器８３
で放熱する。この熱は熱交換部４３において熱交換器４
２に伝えられる。その後ポンプ２４を駆動することによ
り、パイプ１４、１５を通して前記熱は化学蓄熱材２部
に設けてある熱交換器１９に伝わり、その再生に利用さ
れる。本ヒートポンプは高温領域で使用するので、その
成績係数は冷水を製造する冷凍システムや氷蓄熱用のチ
ラー等の運転時に比較して約２倍高く、このため、化学
蓄熱材２を再生するに要する電気入力は少なくて済む。
実施の形態の構成図である。図２におけるボイラ２５の
代りにヒートポンプを導入したものである。本ヒートポ
ンプは電動圧縮機８０、蒸発器８１、減圧機構（膨張
弁）８２、凝縮器８３、それらを循環路を構成するよう
に連結した配管８４、８５とその内部に封入した冷媒
（フロンなど）によって構成されている。このヒートポ
ンプは蒸発器８１側から外気の保有する熱・排熱・河川
水・下水の保有する熱をくみ上げて昇温し、凝縮器８３
で放熱する。この熱は熱交換部４３において熱交換器４
２に伝えられる。その後ポンプ２４を駆動することによ
り、パイプ１４、１５を通して前記熱は化学蓄熱材２部
に設けてある熱交換器１９に伝わり、その再生に利用さ
れる。本ヒートポンプは高温領域で使用するので、その
成績係数は冷水を製造する冷凍システムや氷蓄熱用のチ
ラー等の運転時に比較して約２倍高く、このため、化学
蓄熱材２を再生するに要する電気入力は少なくて済む。
【００３１】図８に示した実施の形態は、図７に示した
実施の形態における熱交換部４３、熱交換器４２、ポン
プ２４を省略して、ヒートポンプの凝縮器８３を直接蓄
熱容器１内の熱交換器１９に代えて化学蓄熱材２を再生
できるようにした実施の形態である。これにより再生時
の熱効率が向上し、電気入力が少なくなる。
実施の形態における熱交換部４３、熱交換器４２、ポン
プ２４を省略して、ヒートポンプの凝縮器８３を直接蓄
熱容器１内の熱交換器１９に代えて化学蓄熱材２を再生
できるようにした実施の形態である。これにより再生時
の熱効率が向上し、電気入力が少なくなる。
【００３２】図９も図２に示されたの実施の形態を応用
した実施の形態である。これは蓄熱容器１内の化学蓄熱
材２の冷却にＬＮＧの冷熱を利用できるようにしたもの
である。ＬＮＧタンク７０内のＬＮＧをポンプ７１によ
りパイプ７２を通して輸送し、パイプ７４より目的とす
る場所へ送り込む。この間に気化器を介して気化させる
こともあるが、その補助として熱交換器７３を用いてＬ
ＮＧの気化に役立てることができる。この冷熱は熱交換
部７５を介して熱交換器７６に伝わる。その後ポンプ７
７を駆動し、内部の熱媒体（不凍液、フロンなど）を循
環して、パイプ３５、３８を介して熱交換器２８内に導
入して化学蓄熱材２を冷却する。ＬＮＧの冷熱により化
学蓄熱材２は十分冷却されるので、吸着容器１内の化学
蓄熱材２の吸着力は著しく向上し、吸気冷却用の熱交換
器７部は十分に冷却される。この実施の形態においてポ
ンプ７７、パイプ３５、３８を省略して、熱交換器７３
を直接蓄熱容器１内に設けてもよい。つまりこの場合で
も熱交換器７３を吸気冷却用の熱交換器７部に直接設け
るものではなく、間接的に蓄熱容器１を介して吸気を冷
却するようになっていて、ＬＮＧ用のパイプ７２、熱交
換器７３が破損しても、直接吸気にＬＮＧが流れ込むこ
とはなく、安全である。
した実施の形態である。これは蓄熱容器１内の化学蓄熱
材２の冷却にＬＮＧの冷熱を利用できるようにしたもの
である。ＬＮＧタンク７０内のＬＮＧをポンプ７１によ
りパイプ７２を通して輸送し、パイプ７４より目的とす
る場所へ送り込む。この間に気化器を介して気化させる
こともあるが、その補助として熱交換器７３を用いてＬ
ＮＧの気化に役立てることができる。この冷熱は熱交換
部７５を介して熱交換器７６に伝わる。その後ポンプ７
７を駆動し、内部の熱媒体（不凍液、フロンなど）を循
環して、パイプ３５、３８を介して熱交換器２８内に導
入して化学蓄熱材２を冷却する。ＬＮＧの冷熱により化
学蓄熱材２は十分冷却されるので、吸着容器１内の化学
蓄熱材２の吸着力は著しく向上し、吸気冷却用の熱交換
器７部は十分に冷却される。この実施の形態においてポ
ンプ７７、パイプ３５、３８を省略して、熱交換器７３
を直接蓄熱容器１内に設けてもよい。つまりこの場合で
も熱交換器７３を吸気冷却用の熱交換器７部に直接設け
るものではなく、間接的に蓄熱容器１を介して吸気を冷
却するようになっていて、ＬＮＧ用のパイプ７２、熱交
換器７３が破損しても、直接吸気にＬＮＧが流れ込むこ
とはなく、安全である。
【００３３】図１０は本発明の他の実施の形態の構成図
である。これは、ガスタービン１０３と蒸気タービン１
０５を組合わせて発電機１０４で大電力を発生するコン
バインドサイクルに本発明を応用したものである。
である。これは、ガスタービン１０３と蒸気タービン１
０５を組合わせて発電機１０４で大電力を発生するコン
バインドサイクルに本発明を応用したものである。
【００３４】ガスタービン１０３を通った後の排気はボ
イラー１０７部に流入するが、ポンプ１０６によってお
くられる水は前記排ガスの通る熱交換器を介してボイラ
１０７部では蒸気となる。この蒸気はバルブ１０８を通
って蒸気タービン１０５に入ってタービンを回転し、電
気発生に寄与する。ボイラ１０７部にて発生する蒸気が
余る時（電力需要が低下したとき）にはバルブ１１０を
介してパイプ１１１を通して蓄熱容器１内の熱交換器１
９内に導入し、化学蓄熱材２を加熱再生する。これによ
り余剰蒸気の有効利用ができる。
イラー１０７部に流入するが、ポンプ１０６によってお
くられる水は前記排ガスの通る熱交換器を介してボイラ
１０７部では蒸気となる。この蒸気はバルブ１０８を通
って蒸気タービン１０５に入ってタービンを回転し、電
気発生に寄与する。ボイラ１０７部にて発生する蒸気が
余る時（電力需要が低下したとき）にはバルブ１１０を
介してパイプ１１１を通して蓄熱容器１内の熱交換器１
９内に導入し、化学蓄熱材２を加熱再生する。これによ
り余剰蒸気の有効利用ができる。
【００３５】図１１は本発明の他の実施の形態の構成図
である。これは容器５とは別個に容器５−ａを設け、そ
の内部に冷媒（水、エタノールなど）６−ａを収納した
ものを設けたものである。この容器５−ａには、パイプ
１１に分岐して設けたパイプ１１−ｂによって熱交換器
４内にて凝縮した冷媒液の一部をバルブ８６を介して導
入することができる。またパイプ１８に分岐して設けた
パイプ８−ａはバルブ１２−ａを介して容器５−ａに連
結されている。またパイプ１１に分岐して設けたパイプ
１１−ａはバルブ８８を介して容器５に連結してある。
である。これは容器５とは別個に容器５−ａを設け、そ
の内部に冷媒（水、エタノールなど）６−ａを収納した
ものを設けたものである。この容器５−ａには、パイプ
１１に分岐して設けたパイプ１１−ｂによって熱交換器
４内にて凝縮した冷媒液の一部をバルブ８６を介して導
入することができる。またパイプ１８に分岐して設けた
パイプ８−ａはバルブ１２−ａを介して容器５−ａに連
結されている。またパイプ１１に分岐して設けたパイプ
１１−ａはバルブ８８を介して容器５に連結してある。
【００３６】バルブ３７、８６、８８を閉じておいて、
バルブ１２−ａを開くことによって容器５−ａ内の冷媒
６−ａを蒸発させて蓄熱容器１内の化学蓄熱材２に吸着
させながら、冷媒６−ａを冷却し、場合によってはそれ
を氷結させて蓄冷をしておく。この蓄冷操作が終了した
らバルブ１２−ａを閉じておく。その後バルブ３７と８
８を開いて化学蓄熱材２を加熱再生し、その時発生する
冷媒蒸気を熱交換器４に導入して液化させ、この冷媒液
をパイプ１１、パイプ１１−ａ部を通して容器５内に導
入する。この再生操作が終了したらバルブ３７と８８は
閉じておく。吸気用の熱交換器７を冷却したい時にはバ
ルブ１２とバルブ１３を開く。容器５内の冷媒６はパイ
プ９、バルブ１３を介して容器５−ａ内の熱交換器８７
内に流入するが、蓄冷された冷媒６−ａによって予冷さ
れながらパイプ９を通って熱交換器７内へ流入する。
バルブ１２−ａを開くことによって容器５−ａ内の冷媒
６−ａを蒸発させて蓄熱容器１内の化学蓄熱材２に吸着
させながら、冷媒６−ａを冷却し、場合によってはそれ
を氷結させて蓄冷をしておく。この蓄冷操作が終了した
らバルブ１２−ａを閉じておく。その後バルブ３７と８
８を開いて化学蓄熱材２を加熱再生し、その時発生する
冷媒蒸気を熱交換器４に導入して液化させ、この冷媒液
をパイプ１１、パイプ１１−ａ部を通して容器５内に導
入する。この再生操作が終了したらバルブ３７と８８は
閉じておく。吸気用の熱交換器７を冷却したい時にはバ
ルブ１２とバルブ１３を開く。容器５内の冷媒６はパイ
プ９、バルブ１３を介して容器５−ａ内の熱交換器８７
内に流入するが、蓄冷された冷媒６−ａによって予冷さ
れながらパイプ９を通って熱交換器７内へ流入する。
【００３７】このような操作によって吸気冷却用の熱交
換器７内は極度に冷却され、吸気冷却効果は著しく高ま
る。このような操作がスムーズに行なわれるためには、
蓄冷操作時において熱交換器７内の冷媒を蒸発気化させ
て空にし、その内部の冷媒が固化して氷結しないように
しておく必要がある。
換器７内は極度に冷却され、吸気冷却効果は著しく高ま
る。このような操作がスムーズに行なわれるためには、
蓄冷操作時において熱交換器７内の冷媒を蒸発気化させ
て空にし、その内部の冷媒が固化して氷結しないように
しておく必要がある。
【００３８】図１２は図１１の変形実施の形態の構成図
である。これは熱交換器４に連なるパイプ１１部に容器
５−ａを設け、その内部に熱交換器８７−ａを設け、前
記パイプ１１と結合するとともに、容器５−ａはパイプ
８−ａによってパイプ１２−ａを介してパイプ８と連結
したものである。パイプ１０に付いているバルブ３７を
開いて再生操作を行なった時に発生する蒸気は熱交換器
４内で凝縮するが、この冷媒液はパイプ１１、熱交換器
８７−ａ、バルブ８６を通って容器５内に入る。この再
生操作時には、バルブ１２と１３は閉じておく。容器５
内に冷媒液６が十分に溜ったなら、その一部をバルブ８
８を開くことによりパイプ１１−ａを介して前記容器５
−ａ内に戻す。このようにして再生操作が終了したら、
バルブ３７、８６、８８を閉じ、バルブ１２−ａを開く
ことにより、容器５−ａ内の冷媒６−ａを気化させなが
らその蒸気をパイプ８−ａ、１８を通して蓄熱容器１内
へ導入し、容器５−ａ内の冷媒６−ａを氷結させて蓄冷
をする。このような蓄冷操作が完結したら吸気冷却時ま
で待期する。吸気冷却時にはバルブ１２、３７、８６、
１３を開いて吸気冷却用の熱交換器７と容器５−ａ内の
熱交換器８７−ａ間で循環ループ形のヒートパイプを構
成させる。この時ファン３−ａは停止しておいて熱交換
器４から冷媒が熱を受けないようにすることが必要であ
る。容器５内の冷媒６はバルブ１３を通った後、熱交換
器７内に流入し、熱交換器７を介して吸気を冷却しなが
ら蒸発する。この時発生した蒸気は、パイプ８、バルブ
１２、３７を介して熱交換器８７−ａ内に流入して凝縮
しながら液化する。この冷媒液はパイプ１１、バルブ８
６を介して容器５内に再び戻り、同様のサイクルをくり
返す。この冷却操作が最初に起動し易くするには、冷媒
の吸着操作を行なって、熱交換器８７−ａ内に最初冷媒
が入っていないようにする必要がある。すなわち熱交換
器８７−ａ内に冷媒が入っていると冷媒６−ａの蓄冷操
作時において８７−ａ内の冷媒も氷結して閉塞を起すか
らである。このようなヒートパイプによる冷却効果を高
めるためには、適宜バルブ１２−ａを開いて吸着操作を
行なって、冷媒６−ａを蒸発（あるいは昇華）させてそ
れを冷却するのがよい。
である。これは熱交換器４に連なるパイプ１１部に容器
５−ａを設け、その内部に熱交換器８７−ａを設け、前
記パイプ１１と結合するとともに、容器５−ａはパイプ
８−ａによってパイプ１２−ａを介してパイプ８と連結
したものである。パイプ１０に付いているバルブ３７を
開いて再生操作を行なった時に発生する蒸気は熱交換器
４内で凝縮するが、この冷媒液はパイプ１１、熱交換器
８７−ａ、バルブ８６を通って容器５内に入る。この再
生操作時には、バルブ１２と１３は閉じておく。容器５
内に冷媒液６が十分に溜ったなら、その一部をバルブ８
８を開くことによりパイプ１１−ａを介して前記容器５
−ａ内に戻す。このようにして再生操作が終了したら、
バルブ３７、８６、８８を閉じ、バルブ１２−ａを開く
ことにより、容器５−ａ内の冷媒６−ａを気化させなが
らその蒸気をパイプ８−ａ、１８を通して蓄熱容器１内
へ導入し、容器５−ａ内の冷媒６−ａを氷結させて蓄冷
をする。このような蓄冷操作が完結したら吸気冷却時ま
で待期する。吸気冷却時にはバルブ１２、３７、８６、
１３を開いて吸気冷却用の熱交換器７と容器５−ａ内の
熱交換器８７−ａ間で循環ループ形のヒートパイプを構
成させる。この時ファン３−ａは停止しておいて熱交換
器４から冷媒が熱を受けないようにすることが必要であ
る。容器５内の冷媒６はバルブ１３を通った後、熱交換
器７内に流入し、熱交換器７を介して吸気を冷却しなが
ら蒸発する。この時発生した蒸気は、パイプ８、バルブ
１２、３７を介して熱交換器８７−ａ内に流入して凝縮
しながら液化する。この冷媒液はパイプ１１、バルブ８
６を介して容器５内に再び戻り、同様のサイクルをくり
返す。この冷却操作が最初に起動し易くするには、冷媒
の吸着操作を行なって、熱交換器８７−ａ内に最初冷媒
が入っていないようにする必要がある。すなわち熱交換
器８７−ａ内に冷媒が入っていると冷媒６−ａの蓄冷操
作時において８７−ａ内の冷媒も氷結して閉塞を起すか
らである。このようなヒートパイプによる冷却効果を高
めるためには、適宜バルブ１２−ａを開いて吸着操作を
行なって、冷媒６−ａを蒸発（あるいは昇華）させてそ
れを冷却するのがよい。
【００３９】図１３は図１２の変形実施の形態の構成図
である。これはパイプ８に分岐してバルブ３７−ａの付
いたパイプ１０−ａを設け、これを凝縮用の熱交換器４
−ａに連結し、その他端部をパイプ１１−ｂを介してパ
イプ１１に連結したものである。このようにすると容器
５−ａ内の冷媒６−ａを蒸発させて蓄冷操作を行なった
後、化学蓄熱材２を加熱再生し、この時発生した冷媒の
蒸気を熱交換器４−ａ内に導入して凝縮させ、パイプ１
１−ｂを介して容器５内に戻すことができる。このシス
テムにおいては容器５−ａ内の蓄冷熱と、完全に再生し
た化学蓄熱材２との吸着作用の両方を同時に、または交
互に利用して吸気用の熱交換器７を冷却できる。
である。これはパイプ８に分岐してバルブ３７−ａの付
いたパイプ１０−ａを設け、これを凝縮用の熱交換器４
−ａに連結し、その他端部をパイプ１１−ｂを介してパ
イプ１１に連結したものである。このようにすると容器
５−ａ内の冷媒６−ａを蒸発させて蓄冷操作を行なった
後、化学蓄熱材２を加熱再生し、この時発生した冷媒の
蒸気を熱交換器４−ａ内に導入して凝縮させ、パイプ１
１−ｂを介して容器５内に戻すことができる。このシス
テムにおいては容器５−ａ内の蓄冷熱と、完全に再生し
た化学蓄熱材２との吸着作用の両方を同時に、または交
互に利用して吸気用の熱交換器７を冷却できる。
【００４０】図１４は図２の変形実施の形態の化学蓄熱
式吸気冷却装置の構成図である。これは容器５部内に別
個の熱交換器８７を設け、パイプ８−ａと９−ａを用い
て吸気冷却用の熱交換器７と循環ループを構成するよう
に連結し、パイプ９−ａ部にポンプ８９を設けたもので
ある。この吸気冷却用の熱交換器７側の循環ループ内に
は冷媒（フロン、エチレングリコール水溶液など）が封
入してある。容器５は蒸発器として作用し、この内部の
冷媒の蒸発によって生ずる冷熱を熱交換器８７内の冷媒
に伝え、ポンプ８９を用いて前記冷媒を循環して熱輸送
し、吸気冷却用の熱交換器７に供給するようにしたもの
である。この方法によれば化学蓄熱材２の吸着操作によ
って容器５内の冷媒６に蓄冷をすることができる。蓄冷
の方法としては、冷媒６の量を多くしておいてその凝固
点より若干高い温度まで下げて使用する、いわゆる顕熱
蓄熱法によってもよいし、冷媒６を氷結させる潜熱蓄熱
法による方法でもよい。
式吸気冷却装置の構成図である。これは容器５部内に別
個の熱交換器８７を設け、パイプ８−ａと９−ａを用い
て吸気冷却用の熱交換器７と循環ループを構成するよう
に連結し、パイプ９−ａ部にポンプ８９を設けたもので
ある。この吸気冷却用の熱交換器７側の循環ループ内に
は冷媒（フロン、エチレングリコール水溶液など）が封
入してある。容器５は蒸発器として作用し、この内部の
冷媒の蒸発によって生ずる冷熱を熱交換器８７内の冷媒
に伝え、ポンプ８９を用いて前記冷媒を循環して熱輸送
し、吸気冷却用の熱交換器７に供給するようにしたもの
である。この方法によれば化学蓄熱材２の吸着操作によ
って容器５内の冷媒６に蓄冷をすることができる。蓄冷
の方法としては、冷媒６の量を多くしておいてその凝固
点より若干高い温度まで下げて使用する、いわゆる顕熱
蓄熱法によってもよいし、冷媒６を氷結させる潜熱蓄熱
法による方法でもよい。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、
（１）排熱の多く出る時間帯に化学蓄熱材を再生して蓄
熱し、所望時この再生した化学蓄熱材により冷媒を蒸発
させて冷熱を発生して吸気を冷却できるようになり、変
動する排熱の有効利用ができるようになった。（２）従
来の臭化リチウムを用いた吸収式冷凍機に比較して、化
学蓄熱材を用いたシステムにより排熱やボイラーの発生
する熱を用いて２℃以下の冷熱の発生が可能となり、吸
気を５℃以下に冷却ができ、もって空気圧縮機の大きな
効率向上及びガスタービン発電機においては出力の大幅
な増強が行えるようになった。（３）またアンモニウム
等の毒性のない物質の組合わせを用いて前記冷熱が得ら
れるようになった。（４）また冷媒を氷結させて蓄冷を
行なうことも可能となり、排熱の多い時間帯に蓄冷をし
ておいて、この冷熱を所望時取出して吸気冷却に用いる
ことも可能となり、蓄冷によっても排熱の有効利用が可
能となった。（５）またヒートポンプによって本発明の
化学蓄熱システムの再生を行なう場合においては、成績
係数の高い状態で運転できるため、電気入力が少なくな
った。
（１）排熱の多く出る時間帯に化学蓄熱材を再生して蓄
熱し、所望時この再生した化学蓄熱材により冷媒を蒸発
させて冷熱を発生して吸気を冷却できるようになり、変
動する排熱の有効利用ができるようになった。（２）従
来の臭化リチウムを用いた吸収式冷凍機に比較して、化
学蓄熱材を用いたシステムにより排熱やボイラーの発生
する熱を用いて２℃以下の冷熱の発生が可能となり、吸
気を５℃以下に冷却ができ、もって空気圧縮機の大きな
効率向上及びガスタービン発電機においては出力の大幅
な増強が行えるようになった。（３）またアンモニウム
等の毒性のない物質の組合わせを用いて前記冷熱が得ら
れるようになった。（４）また冷媒を氷結させて蓄冷を
行なうことも可能となり、排熱の多い時間帯に蓄冷をし
ておいて、この冷熱を所望時取出して吸気冷却に用いる
ことも可能となり、蓄冷によっても排熱の有効利用が可
能となった。（５）またヒートポンプによって本発明の
化学蓄熱システムの再生を行なう場合においては、成績
係数の高い状態で運転できるため、電気入力が少なくな
った。
【図１】本発明の化学蓄熱装置の一実施の形態の構成
図。
図。
【図２】図１に示した実施の形態に変更を加えた実施形
態の構成図。
態の構成図。
【図３】図２に示した実施の形態に変更を加えた実施形
態の構成図。
態の構成図。
【図４】図３に示した実施の形態に変更を加えた実施形
態の構成図。
態の構成図。
【図５】図３に示した実施の形態に変更を加えた実施形
態の構成図。
態の構成図。
【図６】図５に示した実施の形態に変更を加えた実施形
態の構成図。
態の構成図。
【図７】図２に示した実施の形態に変更を加えた実施形
態の構成図。
態の構成図。
【図８】図７に示した実施の形態に変更を加えた実施形
態の構成図。
態の構成図。
【図９】図２に示した実施の形態に変更を加えた実施形
態の構成図。
態の構成図。
【図１０】本発明の他の実施の形態の構成図。
【図１１】本発明の他の実施の形態の構成図。
【図１２】図１１に示した実施の形態に変更を加えた実
施形態の構成図。
施形態の構成図。
【図１３】図１２に示した実施の形態に変更を加えた実
施形態の構成図。
施形態の構成図。
【図１４】図２に示した実施の形態に変更を加えた実施
形態の構成図。
形態の構成図。
1……蓄熱容器、2……化学蓄熱材、4,7,19,27,28……熱
交換器、5……容器、6……冷媒、24……ポンプ、25……
ボイラー、80……電動圧縮機、81……蒸発器、82……減
圧機構（膨張弁）、83……凝縮器、101……圧縮機、102
……燃焼器、103……ガスタービン、104……発電機、10
5……蒸気タービン、107……ボイラー。
交換器、5……容器、6……冷媒、24……ポンプ、25……
ボイラー、80……電動圧縮機、81……蒸発器、82……減
圧機構（膨張弁）、83……凝縮器、101……圧縮機、102
……燃焼器、103……ガスタービン、104……発電機、10
5……蒸気タービン、107……ボイラー。
Claims (11)
- 【請求項１】圧縮機の吸気側に設けられた吸気側熱交換
器と、内部に化学蓄熱材を有する蓄熱容器と、この蓄熱
容器内部に設けられた蓄熱側熱交換器と、前記化学蓄熱
材を再生する際に冷媒を凝縮する凝縮熱交換器と、吸着
時に前記吸気側熱交換器を介して前記蓄熱容器に冷媒を
導く第１の管路と、再生時に前記蓄熱容器から前記凝縮
熱交換器を介して冷媒を前記吸気側熱交換器の上流側に
導く第２の管路とを備えた化学蓄熱式吸気冷却装置。 - 【請求項２】請求項１において、前記吸気側熱交換器の
上流側に設けられ、再生時に前記第２の管路を介して導
かれた冷媒を貯留する容器と、この容器と前記吸気側熱
交換器との間に設けられたバルブとを備えた化学蓄熱式
吸気冷却装置。 - 【請求項３】請求項１において、前記蓄熱容器を複数設
けた化学蓄熱式吸気冷却装置。 - 【請求項４】請求項１において、前記蓄熱容器内に設け
られた前記蓄熱側熱交換器の他に熱交換器を設け、前記
蓄熱側熱交換器を再生時に用い、前記他の説交換機を吸
着時に用いる化学蓄熱式吸気冷却装置。 - 【請求項５】請求項１において、前記吸気側熱交換器の
上流側に設けられ、再生時に前記第２の管路を介して導
かれた冷媒を貯留する容器と、この容器内に設けられ前
記吸気側熱交換器と熱的に結合した容器内熱交換器とを
備え、この容器を蒸発器として用いた化学蓄熱式吸気冷
却装置。 - 【請求項６】請求項１において、前記蓄熱側熱交換器を
加熱する熱源をボイラーから発生する熱・ガスタービン
の排熱・その他のシステムから発生する排熱・あるいは
ヒートポンプで発生する熱とした化学蓄熱式吸気冷却装
置。 - 【請求項７】請求項１において、前記蓄熱容器に充填し
た化学蓄熱材を冷却する冷熱として、井戸水・河川水・
海水、あるいは大気を利用して得た冷却水とした化学蓄
熱式吸気冷却装置。 - 【請求項８】請求項１において、ＬＮＧ冷熱を前記蓄熱
容器に充填した化学蓄熱材部の蓄熱側熱交換器に導入し
て化学蓄熱材を冷却できるようにした化学蓄熱式吸気冷
却装置。 - 【請求項９】請求項１において、前記吸気側熱交換器で
生ずるドレン水を化学蓄熱材の再生操作と吸着操作に利
用するようにした化学蓄熱式吸気冷却装置。 - 【請求項１０】請求項１において、化学蓄熱材としては
シリカゲル・ゼオライト・活性炭・生石灰の群より一種
選び、また冷媒としては水・エタノール・メタノール・
エチレングリコール系不凍液、プロピレングリコール系
不凍液、塩化カルシウム系不凍液、塩化マグネシウム系
不凍液、臭化リチウム系不凍液、塩化ナトリウム系不凍
液の群より一種選びこれらを組合わせたものを用いた化
学蓄熱式吸気冷却装置。 - 【請求項１１】請求項１において、吸着操作によって冷
媒を凝固させて蓄冷し、この蓄冷熱を所望時取出して吸
気冷却用の熱交換器に供給する手段を備えた化学蓄熱式
吸気冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24973796A JP3358460B2 (ja) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | 化学蓄熱式吸気冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24973796A JP3358460B2 (ja) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | 化学蓄熱式吸気冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1089798A true JPH1089798A (ja) | 1998-04-10 |
| JP3358460B2 JP3358460B2 (ja) | 2002-12-16 |
Family
ID=17197465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24973796A Expired - Fee Related JP3358460B2 (ja) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | 化学蓄熱式吸気冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3358460B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013519862A (ja) * | 2010-02-15 | 2013-05-30 | ロイファナ・ウニヴェルジテート・リューネブルク | 作動流体を加熱及び冷却するための方法、蓄熱器、及び蓄熱器システム |
| JP2014040959A (ja) * | 2012-08-22 | 2014-03-06 | Toyota Central R&D Labs Inc | 吸着式ヒートポンプシステム及び冷熱生成方法 |
| WO2014195075A1 (de) * | 2013-06-05 | 2014-12-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Gasturbinen gekoppeltes speichersystem zur ansaugfluidvorwärmung |
| WO2015156555A1 (ko) * | 2014-04-09 | 2015-10-15 | 진정홍 | 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템 및 이를 이용한 난방장치 |
| DE102016205283A1 (de) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Vorrichtung und Verfahren |
| US9863673B2 (en) | 2012-08-22 | 2018-01-09 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Adsorption heat pump system and method of generating cooling power |
| CN112833580A (zh) * | 2021-01-20 | 2021-05-25 | 重庆科技学院 | 一种工业余热余压综合回收系统 |
| CN113316700A (zh) * | 2019-01-18 | 2021-08-27 | 希特安普瑞典公司 | 热分配设备 |
| CN113638893A (zh) * | 2021-07-24 | 2021-11-12 | 华北电力大学（保定） | 一种带化学提质蓄热的压缩空气储能系统 |
| CN114856824A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-08-05 | 华能桂林燃气分布式能源有限责任公司 | 一种双级冷却耦合冰蓄冷的燃机进气冷却系统及冷却方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016069392A (ja) * | 2014-09-26 | 2016-05-09 | 株式会社デンソー | 蓄熱材料、触媒ユニット、及び蓄熱システム |
-
1996
- 1996-09-20 JP JP24973796A patent/JP3358460B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| JP2013519862A (ja) * | 2010-02-15 | 2013-05-30 | ロイファナ・ウニヴェルジテート・リューネブルク | 作動流体を加熱及び冷却するための方法、蓄熱器、及び蓄熱器システム |
| US9624792B2 (en) | 2010-02-15 | 2017-04-18 | Leuphana Universität Lüneburg | Method, heat accumulator and heat accumulator system for heating and cooling a working fluid |
| US9863673B2 (en) | 2012-08-22 | 2018-01-09 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Adsorption heat pump system and method of generating cooling power |
| JP2014040959A (ja) * | 2012-08-22 | 2014-03-06 | Toyota Central R&D Labs Inc | 吸着式ヒートポンプシステム及び冷熱生成方法 |
| WO2014195075A1 (de) * | 2013-06-05 | 2014-12-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Gasturbinen gekoppeltes speichersystem zur ansaugfluidvorwärmung |
| US9897002B2 (en) | 2013-06-05 | 2018-02-20 | Siemens Aktiegesellschaft | Accumulator system coupled to gas turbines for intake fluid preheating |
| WO2015156555A1 (ko) * | 2014-04-09 | 2015-10-15 | 진정홍 | 열에너지 저장탱크가 구비된 히트펌프 시스템 및 이를 이용한 난방장치 |
| DE102016205283A1 (de) * | 2016-03-31 | 2017-10-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Vorrichtung und Verfahren |
| CN113316700A (zh) * | 2019-01-18 | 2021-08-27 | 希特安普瑞典公司 | 热分配设备 |
| CN112833580A (zh) * | 2021-01-20 | 2021-05-25 | 重庆科技学院 | 一种工业余热余压综合回收系统 |
| CN113638893A (zh) * | 2021-07-24 | 2021-11-12 | 华北电力大学（保定） | 一种带化学提质蓄热的压缩空气储能系统 |
| CN113638893B (zh) * | 2021-07-24 | 2023-05-30 | 华北电力大学（保定） | 一种带化学提质蓄热的压缩空气储能系统 |
| CN114856824A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-08-05 | 华能桂林燃气分布式能源有限责任公司 | 一种双级冷却耦合冰蓄冷的燃机进气冷却系统及冷却方法 |
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