CN111764981A - 发电系统 - Google Patents

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Abstract

提供实现高效的双循环发电的发电系统。具有：空调系统(I)，由空调管路(3、4)连接室内机(1)和室外机(2)，通过第一制冷剂的循环进行制冷/制热；蒸发器(5)和冷凝器(6)，与流过空调管路(3)的第一制冷剂热交换；蒸发器(7)和冷凝器(8)，与来自室外机(2)的排气热交换；和控制部，具有四个双通阀(9、10、13、14)，进行第一至第四双通阀(9、10、13、14)的流路的切换控制，制冷时使第二制冷剂从双通阀(9)经蒸发器(5)流向双通阀(10)并从双通阀(13)经冷凝器(8)流向双通阀(14)，而制热时使第二制冷剂从双通阀(9)经蒸发器(7)流向双通阀(10)并从双通阀(13)经冷凝器(6)流向双通阀(14)。

Description

发电系统
技术领域
本发明涉及一种发电系统，特别是作为一种利用空调系统的排热的发电系统而有用的发电系统。
背景技术
作为发电系统已知双循环(binary cycle)发电系统，这种发电系统利用低于100℃的工厂排水、温泉等的热能而使沸点低的介质蒸发，来使涡轮机发电机工作。双循环发电系统具有热源体系和介质体系的两个体系的热循环，即。作为公开了这种双循环发电的公知文献能够列举专利文献1。专利文献1中所公开的双循环发电系统为组合了由热泵构成的热源体系和包括涡轮机及发电机的介质体系的发电系统，其目的在于提供一种发电效率高的发电系统。
另一方面，与近年的地球温室化的发展相结合，降低从空调系统等的热源排出的排放明显成为迫在眉睫的技术课题。即，要求通过排热的再利用来减轻环境负担。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1：日本特开2016-176461号公报
发明内容
(发明所要解决的问题)
鉴于上述现有技术，本发明的目的在于提供一种谋求空调系统的排热的有效利用并能够实现高效率的双循环发电的发电系统。
(解决问题所采取的措施)
为了完成上述目的，本发明的第一方式的特征在于，具有：
空调系统，将设置于室内的室内机和设置于室外的室外机用第一空调管路和第二空调管路连接，并且使第一制冷剂经由所述第一空调管路和第二空调管路而在所述室内机和室外机之间循环，从而进行室内的制冷/制热；
第一蒸发器和第一冷凝器，与在所述第一空调管路中流通的所述第一制冷剂的热量进行热交换；
第二蒸发器和第二冷凝器，与从所述室外机排出的排气的热量进行热交换；
第一管路，从第一双通阀经由所述第一蒸发器到第二双通阀，第二制冷剂在内部流通；
第二管路，从所述第一双通阀经由所述第二蒸发器到达所述第二双通阀，所述第二制冷剂在内部流通；
第三管路，从第三双通阀经由所述第一冷凝器到达第四双通阀，所述第二制冷剂在内部流通；
第四管路，从所述第三双通阀经由所述第二冷凝器到达所述第四双通阀，所述第二制冷剂在内部流通；
第五管路，连通所述第四双通阀和所述第一双通阀之间，所述第二制冷剂在内部流通；
涡轮机，由从所述第二双通阀经由第六管路供给的所述第二制冷剂驱动，并且经由第七管路向所述第三双通阀排出所述第二制冷剂；
发电机，由所述涡轮机驱动；以及
控制部，进行所述第一至第四双通阀的流路的切换控制，使得在所述空调的制冷运转时，在使所述第二制冷剂从所述第一双通阀经由所述第一蒸发器向所述第二双通阀流通的同时，使所述第二制冷剂从所述第三双通阀经由所述第二冷凝器向所述第四双通阀流通，
而在所述空调的制热运转时，在使所述第二制冷剂从所述第一双通阀经由所述第二蒸发器向所述第二双通阀流通的同时，使所述第二制冷剂从所述第三双通阀经由所述第一冷凝器向所述第四双通阀流通。
本发明的第二方式根据第一方式所述的发电系统，其特征在于，
构成为第二蒸发器和第二冷凝器与在所述第二空调管路中流通的所述第一制冷剂的热量进行热交换。
本发明的第三方式根据第一或第二方式所述的发电系统，其特征在于，
构成为所述第五管路的中途设置泵，并对经由所述第四双通阀侧而供给的所述第二制冷剂进行加压的同时向所述第一双通阀侧送出。
本发明的第四方式根据第一至第三方式中任一项所述的发电系统，其特征在于，
分别配置有用于检测所述第一空调管路的温度T1的第一温度传感器和用于检测所述第二空调管路的温度T2的第二温度传感器，
所述控制部构成为：在T1>T2的情况下，判断为所述空调系统为制冷运转时并进行所述第一至第四双通阀的规定的控制，而在T1<T2的情况下，判断为所述空调系统为制热运转时并进行所述第一至第四双通阀的规定的控制。
本发明的第五方式根据第一至第四方式中任一项所述的发电系统，其特征在于，
构成为在所述第六管路的中途配置有压力调节阀和压力传感器，基于所述压力传感器检测的所述第六管路内的所述第二制冷剂的压力，所述控制部控制所述压力调节阀的开度，使得该压力成为规定的压力。
(发明的效果)
根据本发明，能够利用构成热源体系的空调系统的排热而驱动构成介质体系的涡轮机和发电机，因此能够构建良好的双循环发电系统。在此，在热源体系中，由于构成为通过第一至第四双通阀来适当地切换用于搬运热量的第二制冷剂所循环的第一至第四管路的结构，所以在制冷/制热时，能够恰当地回收温度高低关系逆转的第一制冷剂的排热，利用始终从一个方向供给到涡轮机的第二制冷剂来驱动该涡轮机，从而能够进行发电机的高效的发电。
附图说明
图1是将本发明的第一实施方式的发电系统以空调系统制冷运转时的方式示出的框图。
图2是将本发明的第一实施方式的发电系统以空调系统制热运转时的方式示出的框图。
图3是将本发明的第二实施方式的发电系统以空调系统制冷运转时的方式示出的框图。
图4是将本发明的第二实施方式的发电系统以空调系统制热运转时的方式示出的框图。
具体实施方式
下面，根据附图详细说明本发明的实施方式。
<第一实施方式>
图1是将本发明的第一实施方式的发电系统以空调系统制冷运转时的方式示出的框图，图2是将同一发电系统以空调系统制热运转时的方式示出的框图。
如两个图所示，本方式中的成为热源体系的空调系统I通过将设置在室内的室内机1和设置在室外的室外机2用第一空调管路3及第二空调管路4连接而构成，使第一制冷剂经由第一空调管路3及第二空调管路4而在室内机1和室外机2之间循环，从而进行室内的制冷/制热。
第一蒸发器5为将第一管路11中途的一部分以螺旋状卷绕于第一空调管路3而构成，第一冷凝器6为将第三管路15的一部分以螺旋状卷绕于第一空调管路3而构成。第二蒸发器7介于第二管路12的中途，第二冷凝器6介于第四管路16的中途，并且与室外机2的空气排出口2A相邻地配置。在此，在第一管路至第四管路11、12、15、16中使沸点低的例如氨等的第二介质流通。这样，从空气排出口2A排出的热气(制冷运转时)或冷气(制热运转时)与第二介质进行热交换。即，构成为在第一空调管路3中流通的第一制冷剂经由从空气排出口2A排出的排气与在第二蒸发器7或第二冷凝器8中流通的第二制冷剂进行热交换。
进而，第一管路11夹着第一蒸发器5一体地连接从第一双通阀9到第一蒸发器5的管路11-1和从第一蒸发器5到第二双通阀10的管路11-2而成。第二管路12夹着第二蒸发器7一体地连接从第一双通阀9到第二蒸发器7的管路12-1和从第二蒸发器7到第二双通阀10的管路12-2而成。第三管路15夹着第一冷凝器6一体地连接从第三双通阀13到第一冷凝器6的管路15-1和从第一冷凝器6到第四双通阀14的管路15-2而成。第四管路16夹着第二冷凝器8一体地连接从第三双通阀13到第二冷凝器8的管路16-1和从第二冷凝器8到第四双通阀14的管路16-2而成。
这些第一管路11(管路11-1、11-2)、第二管路12(管路12-1、12-2)、第三管路15(管路15-1、15-2)、第四管路16(管路16-1、16-2)构成本实施方式中的介质体系的管路的一部分。
第五管路17是连通第四双通阀14与第一双通阀9之间并使第二制冷剂在内部流通的管路。在此，本实施方式中，构成为在第五管路17的中途设置泵23，对经由第四双通阀14侧而供给的第二制冷剂进行加压并向第一双通阀9侧送出。此外，泵23未必一定要设置。这是因为只要第二制冷剂的压力足够高，就能够通过自然循环来使第二制冷剂循环。
涡轮机20由从第二双通阀10经由第六管路18供给的第二制冷剂驱动，并且经由第七管路19向第三双通阀13排出完成了规定工作的第二制冷剂。发电机21与涡轮机20一体连接，与涡轮机20一起旋转而发电规定的电力。
在第六管路18中，在涡轮机20的上游侧配置有压力调节阀24和压力传感器25。这样，在本实施方式中，基于压力传感器25所检测的第六管路18内的第二制冷剂的压力而由控制部22控制压力调节阀24的开度，以使该压力成为规定的压力。
在本实施方式中，空调系统I制冷时，使用第一蒸发器5和第二冷凝器8进行规定的热交换，并利用将热源体系的热转移到介质体系而加热成高温的所述第二介质来驱动涡轮机20，由此，发电机21进行规定的发电。即，第二介质通过与经由第一蒸发器5在第一空调管路3和第二空调管路4中循环的第一制冷剂进行热交换而被加热并膨胀来驱动涡轮机20。在此，第二介质始终从第二双通阀10侧向第三双通阀13侧流通。因此，在该制冷时，第一至第四双通阀9、10、13、14如图1所示那样选择流路。通过控制部22的控制来进行上述流路选择的控制。
更具体地，在空调系统I的制冷运转时，使第二制冷剂以如下方式循环：使第二制冷剂从第一双通阀9经由第一蒸发器5而向第二双通阀10流动，在驱动涡轮机20后，从第三双通阀13经由第二冷凝器8而到达第四双通阀14，使所述第二制冷剂流通，并同时被泵23加压而返回至第一双通阀9。图1所示的双通阀9、10、13、14的状态表示该制冷运转时的状态。
关于制冷/制热运转的模式，将用于检测第一空调管路3的温度T1的第一温度传感器及用于检测第二空调管路4的温度T2的第二温度传感器分别与第一空调管路3及第二空调管路4相邻地配置，在检测出T1>T2的情况下控制部22判断为空调系统I为制冷运转，在检测出T1<T2的情况下控制部22判断为制热运转。
图2是将本实施方式的发电系统以空调系统I制热运转时的方式示出的框图。如该图所示，在空调系统I制热运转时，在第一空调管路3及第二空调管路4中流通的第一制冷剂的温度T1、T2逆转。即，在该模式中T1<T2。
图2所示的双通阀9、10、13、14的状态表示该制热运转时的状态。因此，在此情况下，控制部22如下控制第一至第四双通阀9、10、13、14。即，如图2所示，在使第二制冷剂从第一双通阀9经由第二蒸发器7向第二双通阀10流通的同时，进行第一至第四双通阀9、10、13、14的流路的切换控制，使得第二制冷剂从第三双通阀13经由第一冷凝器6向第四双通阀14流通。
这样，即使在图2所示的空调系统I的制热运转时，也能够与制冷运转时同样地，能够由经由第六管路18供给的高温的第二制冷剂来驱动涡轮机20和发电机21，来实现规定的发电。
此外，在图2中，除了第一至第四双通阀9、10、13、14中的流路的选择方式及第一至第四管路11、12、15、16中的第二介质的流通方式以外的其他部分与图1完全相同，因此相同的部分标注相同的附图标记并省略重复的说明。
<第二实施方式>
图3是将本发明的第二实施方式的发电系统以空调系统制冷运转时的方式示出的框图。图4是将本发明的第二实施方式的发电系统以空调系统制热运转时的方式示出的框图。如两个图所示，在本实施方式的发电系统中，将第二管路12的中途以螺旋状卷绕于第二空调管路4的中途而构成第二蒸发器，并且将第四管路16的中途以螺旋状卷绕于第二空调管路4的中途而构成第二冷凝器28。即，在功能上由第二蒸发器27代替图1和图2所示的第二蒸发器7的功能，并且由第二冷凝器28代替图1和图2所示的第二冷凝器8的功能。
此外，如第一实施方式那样利用从室外机2的空气排出口2A排出的排气而进行经由第二蒸发器7和第二冷凝器8的第一制冷剂与第二制冷剂的热交换的情况，与如第二实施方式那样进行经由第二蒸发器27和第二冷凝器28的第一制冷剂与第二制冷剂的热交换的情况相比，能够进行更高效的热交换。
【附图标记说明】
I：空调系统；1：室内机；2：室外机；3：第一空调管路；4：第二空调管路；
5：第一蒸发器；6：第一冷凝器；7：第二蒸发器；8：第二冷凝器；
9：第一双通阀；10：第二双通阀；11：第一管路；12：第二管路；
13：第三双通阀；14：第四双通阀；15：第三管路；16：第四管路；
17：第五管路；18：第六管路；19：第七管路；20：涡轮机；21：发电机；
22：控制部；23：泵；T1、T2：温度

Claims (11)

1.一种发电系统，其特征在于，具有：
空调系统，将设置于室内的室内机和设置于室外的室外机用第一空调管路和第二空调管路连接，并且使第一制冷剂经由所述第一空调管路和第二空调管路而在所述室内机和室外机之间循环，从而进行室内的制冷/制热；
第一蒸发器和第一冷凝器，与在所述第一空调管路中流通的所述第一制冷剂的热量进行热交换；
第二蒸发器和第二冷凝器，与从所述室外机排出的排气的热量进行热交换；
第一管路，从第一双通阀经由所述第一蒸发器到达第二双通阀，第二制冷剂在内部流通；
第二管路，从所述第一双通阀经由所述第二蒸发器到达所述第二双通阀，所述第二制冷剂在内部流通；
第三管路，从第三双通阀经由所述第一冷凝器到达第四双通阀，所述第二制冷剂在内部流通；
第四管路，从所述第三双通阀经由所述第二冷凝器到达所述第四双通阀，所述第二制冷剂在内部流通；
第五管路，连通所述第四双通阀和所述第一双通阀之间，所述第二制冷剂在内部流通；
涡轮机，由从所述第二双通阀经由第六管路供给的所述第二制冷剂驱动，并且经由第七管路向所述第三双通阀排出所述第二制冷剂；
发电机，由所述涡轮机驱动；以及
控制部，进行所述第一至第四双通阀的流路的切换控制，使得
在所述空调的制冷运转时，在使所述第二制冷剂从所述第一双通阀经由所述第一蒸发器向所述第二双通阀流通的同时，使所述第二制冷剂从所述第三双通阀经由所述第二冷凝器向所述第四双通阀流通，并且
在所述空调的制热运转时，在使所述第二制冷剂从所述第一双通阀经由所述第二蒸发器向所述第二双通阀流通的同时，使所述第二制冷剂从所述第三双通阀经由所述第一冷凝器向所述第四双通阀流通。
2.一种发电系统，其特征在于，具有：
空调系统，将设置于室内的室内机和设置于室外的室外机用第一空调管路和第二空调管路连接，并且使第一制冷剂经由所述第一空调管路和第二空调管路而在所述室内机和室外机之间循环，从而进行室内的制冷/制热；
第一蒸发器和第一冷凝器，与在所述第一空调管路中流通的所述第一制冷剂的热量进行热交换；
第二蒸发器和第二冷凝器，与在所述第二空调管路中流通的所述第一制冷剂的热量进行热交换；
第一管路，从第一双通阀经由所述第一蒸发器到达第二双通阀，第二制冷剂在内部流通；
第二管路，从所述第一双通阀经由所述第二蒸发器到达所述第二双通阀，所述第二制冷剂在内部流通；
第三管路，从第三双通阀经由所述第一冷凝器到达第四双通阀，所述第二制冷剂在内部流通；
第四管路，从所述第三双通阀经由所述第二冷凝器到达所述第四双通阀，所述第二制冷剂在内部流通；
第五管路，连通所述第四双通阀和所述第一双通阀之间，所述第二制冷剂在内部流通；
涡轮机，由从所述第二双通阀经由第六管路供给的所述第二制冷剂驱动，并且经由第七管路向所述第三双通阀排出所述第二制冷剂；
发电机，由所述涡轮机驱动；以及
控制部，进行所述第一至第四双通阀的流路的切换控制，使得
在所述空调的制冷运转时，在使所述第二制冷剂从所述第一双通阀经由所述第一蒸发器向所述第二双通阀流通的同时，使所述第二制冷剂从所述第三双通阀经由所述第二冷凝器向所述第四双通阀流通，并且
在所述空调的制热运转时，在使所述第二制冷剂从所述第一双通阀经由所述第二蒸发器向所述第二双通阀流通的同时，使所述第二制冷剂从所述第三双通阀经由所述第一冷凝器向所述第四双通阀流通。
3.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，
构成为在所述第五管路的中途设置泵，并对经由所述第四双通阀侧而供给的所述第二制冷剂进行加压的同时向所述第一双通阀侧送出。
4.根据权利要求2所述的发电系统，其特征在于，
构成为在所述第五管路的中途设置泵，并对经由所述第四双通阀侧而供给的所述第二制冷剂进行加压的同时向所述第一双通阀侧送出。
5.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，
分别配置有用于检测所述第一空调管路的温度T1的第一温度传感器和用于检测所述第二空调管路的温度T2的第二温度传感器，
所述控制部构成为：在T1>T2的情况下，判断为所述空调系统为制冷运转时并进行所述第一至第四双通阀的规定的控制，而在T1<T2的情况下，判断为所述空调系统为制热运转时并进行所述第一至第四双通阀的规定的控制。
6.根据权利要求2所述的发电系统，其特征在于，
分别配置有用于检测所述第一空调管路的温度T1的第一温度传感器和用于检测所述第二空调管路的温度T2的第二温度传感器，
所述控制部构成为：在T1>T2的情况下，判断为所述空调系统为制冷运转时并进行所述第一至第四双通阀的规定的控制，而在T1<T2的情况下，判断为所述空调系统为制热运转时并进行所述第一至第四双通阀的规定的控制。
7.根据权利要求3所述的发电系统，其特征在于，
分别配置有用于检测所述第一空调管路的温度T1的第一温度传感器和用于检测所述第二空调管路的温度T2的第二温度传感器，
所述控制部构成为：在T1>T2的情况下，判断为所述空调系统为制冷运转时并进行所述第一至第四双通阀的规定的控制，并且在T1<T2的情况下，判断为所述空调系统为制热运转时并进行所述第一至第四双通阀的规定的控制。
8.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，
构成为在所述第六管路的中途配置有压力调节阀和压力传感器，基于所述压力传感器检测的所述第六管路内的所述第二制冷剂的压力，所述控制部控制所述压力调节阀的开度，使得该压力成为规定的压力。
9.根据权利要求2所述的发电系统，其特征在于，
构成为在所述第六管路的中途配置有压力调节阀和压力传感器，基于所述压力传感器检测的所述第六管路内的所述第二制冷剂的压力，所述控制部控制所述压力调节阀的开度，使得该压力成为规定的压力。
10.根据权利要求3所述的发电系统，其特征在于，
构成为在所述第六管路的中途配置有压力调节阀和压力传感器，基于所述压力传感器检测的所述第六管路内的所述第二制冷剂的压力，所述控制部控制所述压力调节阀的开度，使得该压力成为规定的压力。
11.根据权利要求4所述的发电系统，其特征在于，
构成为在所述第六管路的中途配置有压力调节阀和压力传感器，基于所述压力传感器检测的所述第六管路内的所述第二制冷剂的压力，所述控制部控制所述压力调节阀的开度，使得该压力成为规定的压力。
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