JP2004211979A - Absorption refrigerating system - Google Patents
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- Y02B30/62—Absorption based systems
- Y02B30/625—Absorption based systems combined with heat or power generation [CHP], e.g. trigeneration
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸収冷凍システムに関し、特に燃料電池からの排熱を利用できる吸収冷凍システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、一般家庭向けの燃料電池とその排熱で給湯や暖房を行うコージェネレーションシステムが、次世代の分散型エネルギー供給システムとして期待されており、燃料電池に吸収冷凍機などの空調機を組合せたシステムがあった(例えば特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−274734号公報(段落0011、図1、図3、図4、図5、図6、図7)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来のシステムでは、電力需要に比べて冷熱需要が多い場合は、別の機器によって冷熱を補填する必要がある。また、冷熱需要に比べて電力需要が多い場合は、せっかくの排温水が利用されずに環境に放熱されていた。
【0005】
そこで本発明は、電力需要と熱需要のアンバランスを解決しながら、各所からの熱を効率良く運用する吸収冷凍システムを提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明による吸収冷凍システムは、例えば図1に示されるように、水素を主成分とする燃料と酸化剤との電気化学的反応により発電する燃料電池2からの排熱を貯える貯湯槽1と;貯湯槽1に貯えられた熱を熱源として運転し、冷熱を発生し、該冷熱を冷熱需要先6に供給する吸収冷凍機3と;燃料電池2又は吸収冷凍機3からの排熱を放散する冷却塔5と;貯湯槽1に熱を供給しながら冷熱を発生し、該冷熱を冷熱需要先に供給する圧縮冷凍機7とを備える。
【0007】
冷却塔は水を充填材に散布して蒸発熱で水を冷却する潜熱利用冷却塔の他、空気との顕熱熱交換により冷却媒体を冷却する顕熱利用冷却塔であってもよい。
【0008】
このように構成すると、燃料電池からの排熱を貯える貯湯槽を備えるので、冷熱需要に拘わらず燃料電池の運転が可能であり、貯湯槽に貯えられた熱を熱源として運転し、冷熱を発生し、該冷熱を冷熱需要先に供給する吸収冷凍機を備えるので、燃料電池の発電量にかかわらず冷熱需要先に冷熱を供給することができ、燃料電池又は吸収冷凍機からの排熱を放散する冷却塔を備えるので、貯湯槽が満杯になっても発電することが可能であり、貯湯槽に熱を供給しながら冷熱を発生し、該冷熱を冷熱需要先に供給する圧縮冷凍機を備えるので、吸収冷凍機による冷熱発生量が不足する場合に、効率良く冷熱量を補填することができる。
【0009】
また請求項2に記載のように、請求項1に記載の吸収冷凍システムでは、前記吸収冷凍機は、例えば図6に示すような二段吸収冷凍機3aであるものとしてもよい。
【0010】
このように構成すると、二段吸収冷凍機を備えるので、燃料電池からの排熱のように比較的低温の加熱源による運転で、低温の冷熱を得ることが可能となる。
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一あるいは相当する部材には同一符号あるいは類似符号を付し、重複した説明は省略する。
【0011】
本発明の第1の実施の形態の吸収冷凍システムを、図1のフロー図を参照しながら説明する。本吸収冷凍システムは、貯湯漕1、燃料電池2、吸収冷凍機3、給湯器4、冷却塔5、室内空調機6、電気圧縮冷凍機7を含んで構成されている。
【0012】
貯湯漕1は、燃料電池2とは温水配管(貯湯槽1から見れば温水配管、燃料電池2の側から見れば冷却水配管)16、16bで接続されており、吸収冷凍機3とは温水配管13、13bで接続されており、給湯器4とは温水配管11で接続されており、電気圧縮冷凍機7とは温水配管12、12bで接続されている。また、電気圧縮冷凍機7と室内空調機6とは冷水配管15、15aで接続され、吸収冷凍機3と室内空調機6とは冷水配管14、14bで接続されている。
冷却塔5と、燃料電池2は冷却水配管17、17aで、吸収冷凍機3とは冷却水配管18、18bで接続されている。
【0013】
温水配管16は燃料電池2から貯湯槽1に温水(燃料電池2側から見れば冷却水)を供給する配管であり、途中にポンプ16aが挿入配置されている。温水配管16bは貯湯槽1から燃料電池2に冷却水を供給する配管である。
【0014】
温水配管13bは貯湯槽1から吸収冷凍機3に温水を供給する配管であり、途中にポンプ13aが挿入配置されている。配管13は吸収冷凍機3から貯湯槽1に温水を戻す配管である。
【0015】
温水配管11は貯湯漕1から給湯器4に温水を供給する配管であり、途中にポンプ11aが挿入配置されている。
【0016】
温水配管12は電気圧縮冷凍機7から貯湯槽1に温水(電気圧縮冷凍機7側から見れば冷却水)を供給する配管であり、途中にポンプ12aが挿入配置されている。配管12bは貯湯槽1から電気圧縮冷凍機7に冷却水を供給する配管である。また、冷却水配管18は吸収冷凍機から冷却塔5に冷却水を送る配管であり、途中にポンプ18aが挿入配置されている。配管18bは冷却塔5から吸収冷凍機3に冷却水を供給する配管である。
【0017】
なお、配管18aは配管17に合流して冷却塔に冷却水を送るように、また配管18bは配管17aから分岐して吸収冷凍機3に冷却水を供給するように構成されており、配管17は配管16から分岐して冷却塔に冷却水を送るように、また配管17aは配管16bに合流して燃料電池2に冷却水を送るように構成され、配管15は配管14のポンプ14aの吸込側に合流して電気圧縮冷凍機7から室内空調機6に冷水を送り、配管15aは配管14bから分岐して室内空調機6から電気圧縮冷凍機7に冷水を戻すように構成されている。
配管16と配管17との分岐点には、切替弁16cを設ける。切替弁16cは、ポンプ16aからの冷却水を貯湯槽1に送るか冷却塔5に送るかを切り替える。典型的には三方弁であるが、二方弁を2個組み合わせて構成してもよい。
【0018】
引き続き図1を参照して第1の実施の形態の吸収冷凍システムの作用を説明する。燃料電池2は後述のように発電に伴って排熱を出す。この排熱の温度は50〜80℃程度であり、配管16を通して貯湯漕1に送られ、温水の形で蓄えられる。貯湯槽1内の低温の冷却水は、配管16bを通して燃料電池2に送られる。
【0019】
吸収冷凍機3は後述のように冷媒の蒸発で管内の冷水を冷却する蒸発器と、冷媒蒸気を吸収し蒸発圧力を保つ吸収器と、冷媒を吸収した希溶液を濃縮し冷媒を分離する発生器と、発生器で発生した冷媒蒸気を凝縮する凝縮器などからなり、貯湯漕1の温水が配管13bを通して発生器の熱源として供給されて、蒸発器で冷水を作り、配管14を通して室内空調機6に供給する。
吸収冷凍機3の吸収器および凝縮器で冷媒の吸収および凝縮に伴って発生する熱で温度の上昇した冷却水は、配管18を通して冷却塔5に送られて、ここから外気に放熱される。
発生器で温度の低下した温水は、配管13を通して貯湯漕1に戻される。
また、室内空調機6で温度の上昇した冷水は、配管14bを通して吸収冷凍機3の蒸発器に戻され、冷却塔5で放熱して温度の低下した冷却水は、配管18bを通して吸収冷凍機3の吸収器および凝縮器に戻される。
【0020】
また、貯湯漕1の温水を熱源として、給湯機4から温水を取り出すことができ、炊事、洗濯、浴槽などに温水を供給するとともに、冬期は温水による暖房を行う。貯湯槽1からは配管11を通して給湯機4に温水が供給される。
【0021】
電気圧縮冷凍機7は後述のように冷媒の蒸発で管内の冷水を冷却する蒸発器と、蒸発した冷媒蒸気を圧縮する圧縮機と、圧縮された冷媒蒸気から熱を奪って凝縮させる凝縮器と、凝縮した冷媒を膨張させる絞り装置などからなり、蒸発器で作られた冷水を配管15を通して室内機6に供給し、室内機6での冷熱量を補填するとともに、凝縮器からの放熱を配管12を通して貯湯漕1に供給し、貯湯槽1の加熱に利用する。
【0022】
貯湯漕1が温水で満杯になった場合は、切替弁16cを切り替えて燃料電池2の排熱を配管16、17で冷却塔5に導き、ここで放熱することによって、燃料電池2での発電を継続することができる。冷却塔5からは配管17a、16bを通して、燃料電池2に冷却水が戻される。
【0023】
図2のフロー図を参照して、本発明の第2の実施の形態の吸収冷凍システムを説明する。第2の実施の形態では、第1の実施の形態の構成に以下の点が追加されている。
【0024】
貯湯漕1には、消費された、あるいは蒸発して減少した温水を補充するために水道水を配管20aを通して供給する。貯湯槽1の水道水流入側である配管20aに熱交換器9を設置する。熱交換器9の水道水流出側と貯湯槽1の流入側とは配管20bで接続されている。熱交換器9では、配管19aを通して供給され、配管19bを通して戻される冷却水と前記水道水との間で熱交換させる。配管19aは配管18のポンプ18a吐出側から分岐し、配管19bは配管18bに合流している。
配管18と配管19aとの分岐点には、切替弁18cを設ける。切替弁18cは切替弁16cと同様な作用をする弁であり、ポンプ18aからの冷却水を熱交換器9に送るか冷却塔5に送るかを切り替える。典型的には三方弁であるが、二方弁を2個組み合わせて構成してもよい。
【0025】
このような構造で、吸収冷凍機3の吸収器および凝縮器から出る熱を、貯湯漕1に流入する水道水の予熱に利用する。吸収冷凍機3の吸収熱および凝縮熱は、その温度が30〜40℃程度であり、10〜20℃程度の水道水の予熱に十分利用できる。
【0026】
太陽熱集熱器8を設置し、太陽熱集熱器8と貯湯槽1とを温水配管21と21bで接続する。太陽熱集熱器8から貯湯槽1への配管21には、温水ポンプ21aが挿入配置されている。このような構造で、太陽熱集熱器8において太陽熱で暖められた温水を貯湯漕1に供給する。貯湯槽1内の低温の水は、配管21bを通して太陽熱集熱器8に戻される。
【0027】
図3のフロー図を参照して、本発明の実施の形態で使用する燃料電池2の一例を説明する。この例では固体高分子型燃料電池を利用する。燃料電池2は、固体高分子膜とセパレータを積層した燃料電池スタック2aと、燃料電池スタック2aに水素を主成分とする燃料を供給する改質装置2bとを含んで構成されている。
【0028】
改質装置2bは、天然ガスのような改質用原料と空気を加熱用燃料で加熱して、水素を主成分とする燃料に改質する。改質された燃料と、酸化剤とを燃料電池スタック2aに供給し、電気化学的反応により発電する。この発電の過程で発熱するので、配管16bを通して燃料電池スタックに供給される低温の冷却水で冷却し、50〜80℃程度に温度の上昇した冷却水を配管16を通して戻す。
ここでは配管16bからの冷却水は、燃料電池スタック2aに供給されるものとして説明したが、改質装置2bに、又は燃料電池スタック2aと改質装置2bの両方に供給されるようにしてもよい。改質装置2bでもかなりの量の発熱があるからである。
【0029】
図4のフロー図を参照して、本発明の実施の形態で使用する吸収冷凍機3の一例を説明する。この例では、吸収剤として臭化リチウムを、冷媒として水を利用する単効用吸収冷凍機を用いるものとする。
【0030】
吸収冷凍機3は、冷媒を蒸発して配管14bを通して供給される冷水を冷却する蒸発器3Eと、蒸発器3Eで蒸発した冷媒を吸収剤で吸収する吸収器3Aと、吸収器3Aで冷媒を吸収して低濃度になった希溶液を加熱して濃度を高めて再生する再生器3Gと、再生器3Gで放出された冷媒ガスを冷却水で冷却して凝縮する凝縮器3Cと、吸収器3Aから再生器3Gに送られる希溶液と再生器3Gから吸収器3Aに戻される濃溶液との間で熱交換させる溶液熱交換器3EXとを含んで構成されている。冷却された冷水は、配管14を通して戻される。
【0031】
再生器3Gでは、溶液は配管13bを通して供給される温水で加熱され、温度の低下した温水は配管13を通して戻される。吸収器3Aでは、吸収剤は冷媒を吸収する際に吸収熱を発生するが、この熱は配管18bを通して供給される冷却水に放熱される。温度の上昇した冷却水は配管18を通して戻される。
【0032】
吸収器3Aから再生器3Gに希溶液を送るための溶液ポンプが吸収器3Aの下方に設置されている。また吸収器3Aでは、ポンプにより溶液を伝熱チューブの上に散布して溶液を冷却している。また蒸発器で冷媒を伝熱チューブの上に散布する冷媒ポンプを備える。凝縮器3Cで凝縮された冷媒液は、蒸発器3Eに戻される。
【0033】
図5のフロー図を参照して、本発明の実施の形態で使用する圧縮冷凍機7の一例を説明する。この例では、圧縮機を電動機で駆動する電気圧縮冷凍機の場合を説明する。電気圧縮冷凍機7は、冷媒(例えばフロン)を蒸発して、配管15aを通して供給される冷水を冷却する蒸発器7Eと、蒸発器7Eで蒸発した冷媒を吸入して圧縮する電気圧縮機7COMと、圧縮機7COMで圧縮された冷媒を、配管12bを通して供給される冷却水で冷却して凝縮する凝縮器7Cとを含んで構成される。凝縮器7Cで凝縮された冷媒液は絞りを経由して、蒸発器7Eに戻される。
【0034】
図6のフロー図を参照して、本発明の実施の形態で使用する二段吸収冷凍機3aの一例を説明する。図4では単効用の吸収冷凍機を説明したが、単効用の場合は、欲しい冷水の温度によるが、熱源の温度は80℃以上が好ましい。燃料電池2やその他の排温水源から供給される温水の温度は、通常50〜80℃程度であるので、単効用吸収冷凍機ではあまり低い温度の冷水を得ることが困難である。二段吸収冷凍機では、比較的低温の温水を熱源として利用できる。
【0035】
二段吸収冷凍機3aは、蒸発器Ea、低圧吸収器AL、高圧吸収器AH、低圧再生器GL、高圧再生器GH、凝縮器Ca、低圧溶液熱交換器10L、高圧溶液熱交換器10H、低圧溶液ポンプ11L、高圧溶液ポンプ11Hを含んで構成されている。
【0036】
二段吸収冷凍機3aの構成を説明する。蒸発器Eaと低圧吸収器ALは冷媒ガスが流れるように連通している。低圧吸収器ALは、低圧再生器GLと低圧希溶液配管で接続されている。低圧希溶液配管には、低圧吸収器AL側から、低圧溶液ポンプ11L、低圧溶液熱交換器10Lが、この順番で挿入配置されている。
【0037】
また、低圧再生器GLと低圧吸収器ALは、低圧濃溶液配管で接続されており、低圧濃溶液配管には、低圧溶液熱交換器10Lが挿入配置されている。
【0038】
また、低圧再生器GLと高圧吸収器AHは冷媒ガスが流れるように連通している。高圧吸収器AHは、高圧再生器GHと高圧希溶液配管で接続されている。高圧希溶液配管には、高圧吸収器AH側から、高圧溶液ポンプH、高圧溶液熱交換器10Hが、この順番で挿入配置されている。
【0039】
また、高圧再生器GHと高圧吸収器AHは、高圧濃溶液配管で接続されており、高圧濃溶液配管には、高圧溶液熱交換器10Hが挿入配置されている。
【0040】
また、高圧再生器GHと凝縮器Caは冷媒ガスが流れるように連通している。凝縮器Caは、蒸発器Eaと冷媒配管で接続されている。
【0041】
蒸発器Ea、低圧吸収器AL、高圧吸収器AH、低圧再生器GL、高圧再生器GH、凝縮器Caは、それぞれ伝熱管を有する。
【0042】
熱源からの温水配管13bは温水を低圧再生器GLと高圧再生器GHに、並列的に供給し、温水はそれぞれで溶液の加熱に用いられるように構成されている。
【0043】
引き続き図6のフロー図を参照して、二段吸収冷凍機3aの作用を説明する。蒸発器Eaで冷水伝熱管を流れる冷水から熱を奪い蒸発した冷媒蒸気は、低圧吸収器ALにて冷却水15で冷却されている溶液に吸収される。冷水は配管14bを通して供給され、冷却された冷水は、配管14を通して冷凍負荷に戻される。
【0044】
冷媒を吸収して吸収剤の濃度が低下した希溶液は、低圧溶液ポンプ11Lによって低圧溶液熱交換器10Lに送られ、そこで低圧再生器GLから戻る高温の濃溶液と熱交換し、昇温して低圧再生器GLに入る。低圧再生器GLでは、配管13bを通して供給される熱媒(ここでは温水)によって溶液が加熱され、冷媒蒸気を放出して濃縮される。この濃溶液は低圧溶液熱交換器10Lにて熱回収され温度が低下して低圧吸収器ALに戻る。温度の低下した温水は、配管13を通して熱源に戻される。
【0045】
一方、低圧再生器GLで発生した冷媒蒸気は、高圧吸収器AHにて配管18bを通して供給される冷却水で冷却されている溶液に吸収される。冷媒を吸収して吸収剤の濃度が低下した希溶液は、高圧溶液ポンプ11Hによって高圧溶液熱交換器10Hに送られ、そこで高圧再生器GHから戻る高温の濃溶液と熱交換し、昇温して高圧再生器GHに入る。高圧吸収器AHで温度の上昇した冷却水は配管18を通して冷却塔に戻される。
【0046】
高圧再生器GHでは、配管13bを通して供給される熱媒(ここでは温水)によって溶液が加熱され、冷媒蒸気を放出して濃縮される。この濃溶液は高圧溶液熱交換器10Hにて熱回収され温度が低下して高圧吸収器AHに戻る。高圧再生器GHで発生した冷媒蒸気は、凝縮器Caで配管18bを通して供給される冷却水で冷却され、凝縮して蒸発器Eaに戻り、サイクルを一巡する。高圧再生器GHで温度の低下した温水は、配管13を通して熱源に戻され、凝縮器Caで温度の上昇した冷却水は配管18を通して冷却塔に戻される。
【0047】
二段吸収冷凍機では、低圧吸収器AL、高圧吸収器AH、及び低圧再生器GLと高圧再生器GHを備えるので、COPは低いものの、加熱源の温度が比較的低くても運転が可能である。したがって、燃料電池のような排温水源からの温水を熱源としての運転が可能である。
【0048】
以上説明したように、本発明の実施の形態では、燃料電池2の排熱および電気圧縮冷凍機7の凝縮熱で貯湯漕1の温水を加熱する。また、太陽熱集熱器8で貯湯漕1の温水を加熱する。貯湯漕1を熱源として吸収冷凍機3を運転する。貯湯漕1から給湯や暖房を行う。吸収冷凍機3の吸収熱および凝縮熱で貯湯漕1への給水を予熱する。燃料電池2の放熱を冷却塔5で行う。
【0049】
このように、本発明の実施の形態によれば、燃料電池2、吸収冷凍機3、電気圧縮冷凍機7、貯湯漕1、冷却塔5、太陽熱集熱器8でコージェネレーション(熱電併給)システムを構成する。このシステムは、特に一般家庭向けの燃料電池と吸収冷凍機を組合せたコージェネレーションシステムとして適している。本発明の実施の形態によれば、電力需要と熱需要のアンバランスを解決し、エネルギーを有効に利用することができる。
燃料電池からの排熱を蓄えるための貯湯漕に、電気圧縮冷凍機の凝縮熱を投入することによって、この貯湯漕を熱源とする吸収冷凍機の冷熱量を増加させることが可能になり、電力需要と熱需要のアンバランスを効率よく解決して、熱エネルギーの有効利用を図ることができる。さらに、各機器と貯湯漕との熱の出入りを双方向とすることで、雑多な排熱や太陽熱などを有効利用することができる。
【0050】
さらに本発明の実施の形態を説明すれば、
(1)本システムの適用先は一般家庭に限らず、事業用でもよい。
(2)貯湯漕1に蓄えるのは温水に限らず、他の熱媒でもよい。
(3)吸収冷凍機3は単効用に限らず、2重効用、1−2重効用、2段吸収などでもよい。
(4)吸収冷凍機3の作動媒体は、臭化リチウムと水に限らず、水を吸収剤としアンモニアを冷媒としてもよく、さらに別の吸収剤と冷媒を用いてもよい。
(5)給湯機4はこれに限らず、温熱負荷、典型的には温水負荷であればよく、例えば暖房装置であってもよい。
(6)冷却塔5は、典型的には水を蒸発させて残りの水の温度を下げるものであるが、これに限らず、空冷熱交換器でもよい。
(7)室内空調機6は冷房の室内機に限らず、冷凍負荷であればよく、例えば冷蔵・冷蔵庫やショーケースなどであってもよい。
(8)電気圧縮冷凍機8は、交流電動機駆動であっても直流電動機駆動であってもよいが、直流電動機駆動にすると、燃料電池2で発電した直流電力を交流に変換する必要がなく、その際に発生する損失をなくすことができるため、投入エネルギーをより効率よく利用できる。吸収冷凍機3の補機ポンプ類や、冷却塔5のファン、ポンプなどの電動機についても同様である。
(9)温水負荷が例えば浴槽であるとき、その浴槽からの排水によって貯湯漕1に供給する水道水を予熱してもよい。
(10)各機器は1台に限らず複数であってもよい。
【0051】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、燃料電池からの排熱を貯える貯湯槽を備えるので、冷熱需要に拘わらず燃料電池の運転が可能であり、貯湯槽に貯えられた熱を熱源として運転し、冷熱を発生し、該冷熱を冷熱需要先に供給する吸収冷凍機を備えるので、燃料電池の発電量にかかわらず冷熱需要先に冷熱を供給することができ、燃料電池又は吸収冷凍機からの排熱を放散する冷却塔を備えるので、貯湯槽が満杯になっても発電することが可能であり、貯湯槽に熱を供給しながら冷熱を発生し、該冷熱を冷熱需要先に供給する圧縮冷凍機を備えるので、吸収冷凍機による冷熱発生量が不足する場合に、効率良く冷熱量を補填することができる吸収冷凍システムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態である吸収冷凍システムのフロー図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態である吸収冷凍システムのフロー図である。
【図3】本発明の実施の形態で用いる燃料電池の一例を示すフロー図である。
【図4】本発明の実施の形態で用いる単効用吸収冷凍機の一例を示すフロー図である。
【図5】本発明の実施の形態で用いる圧縮冷凍機の一例を示すフロー図である。
【図6】本発明の実施の形態で用いる二段吸収冷凍機の一例を示すフロー図である。
【符号の説明】
1 貯湯槽
2 燃料電池
2a 燃料電池スタック
2b 改質装置
3 吸収冷凍機
3A 吸収器
3C 凝縮器
3E 蒸発器
3G 再生器
3a 二段吸収冷凍機
4 給湯器
5 冷却塔
6 室内空調機
7 電気圧縮冷凍機
7C 凝縮器
7E 蒸発器
7COM 圧縮機
8 太陽熱集熱器
9 熱交換器
11a、12a、13a、14a、16a、18a21a ポンプ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an absorption refrigeration system, and more particularly to an absorption refrigeration system that can utilize exhaust heat from a fuel cell.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, fuel cells for general households and cogeneration systems that provide hot water supply and heating using exhaust heat have been expected as the next-generation decentralized energy supply system, combining an air conditioner such as an absorption refrigerator with a fuel cell. (For example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-274732 (paragraph 0011, FIG. 1, FIG. 3, FIG. 4, FIG. 5, FIG. 6, FIG. 7)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional system as described above, when the demand for cold heat is higher than the demand for electric power, it is necessary to supplement the cold heat by another device. In addition, when the demand for electric power is higher than the demand for cold heat, the exhausted heat is discharged to the environment without using the waste water.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide an absorption refrigeration system that efficiently uses heat from various places while solving an imbalance between power demand and heat demand.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an absorption refrigeration system according to the first aspect of the present invention provides a fuel cell that generates power by an electrochemical reaction between a fuel containing hydrogen as a main component and an oxidant, as shown in FIG. A hot water storage tank 1 for storing waste heat from the
[0007]
The cooling tower may be a sensible heat cooling tower that cools a cooling medium by exchanging sensible heat with air, in addition to a latent heat cooling tower that sprays water to a filler to cool water with evaporation heat.
[0008]
With this configuration, the fuel cell is provided with the hot water storage tank for storing the exhaust heat from the fuel cell, so that the fuel cell can be operated regardless of the cold heat demand, and the heat stored in the hot water storage tank is operated as a heat source to generate cold heat. In addition, since an absorption refrigerator is provided to supply the cold to the cold demand destination, cold heat can be supplied to the cold demand destination regardless of the power generation amount of the fuel cell, and the exhaust heat from the fuel cell or the absorption refrigerator is dissipated. Since it is equipped with a cooling tower, it is possible to generate electricity even when the hot water tank is full, and to provide a cold refrigerator while generating heat while supplying heat to the hot water tank, and supplying the cold heat to a cold heat demand destination. Therefore, when the amount of cold generated by the absorption refrigerator is insufficient, the amount of cold can be efficiently supplemented.
[0009]
Further, as described in
[0010]
With this configuration, since the two-stage absorption refrigerator is provided, low-temperature cold heat can be obtained by operation using a relatively low-temperature heating source such as exhaust heat from a fuel cell.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each of the drawings, the same or corresponding members are denoted by the same or similar reference numerals, and redundant description will be omitted.
[0011]
The absorption refrigeration system according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. The absorption refrigeration system includes a hot water storage tank 1, a
[0012]
The hot water storage tank 1 is connected to the
The
[0013]
The
[0014]
The
[0015]
The
[0016]
The
[0017]
The
A
[0018]
Next, the operation of the absorption refrigeration system according to the first embodiment will be described with reference to FIG. The
[0019]
The
The cooling water whose temperature has been increased by the heat generated by the absorption and condensation of the refrigerant in the absorber and condenser of the
The hot water whose temperature has been reduced by the generator is returned to the hot water storage tank 1 through the
The cold water whose temperature has risen in the
[0020]
The hot water in the hot water storage tank 1 can be used as a heat source to take out hot water from the
[0021]
The
[0022]
When the hot water storage tank 1 is full of hot water, the switching
[0023]
The absorption refrigeration system according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. In the second embodiment, the following points are added to the configuration of the first embodiment.
[0024]
Tap water is supplied to the hot water storage tank 1 through a
A switching
[0025]
With such a structure, heat from the absorber and condenser of the
[0026]
The
[0027]
An example of the
[0028]
The
Here, the cooling water from the
[0029]
An example of the
[0030]
The
[0031]
In the
[0032]
A solution pump for sending a dilute solution from the
[0033]
An example of the
[0034]
An example of the two-
[0035]
The two-
[0036]
The configuration of the two-
[0037]
The low-pressure regenerator GL and the low-pressure absorber AL are connected by a low-pressure concentrated solution pipe, and a low-pressure
[0038]
Further, the low-pressure regenerator GL and the high-pressure absorber AH are connected so that the refrigerant gas flows. The high pressure absorber AH is connected to the high pressure regenerator GH via a high pressure dilute solution pipe. In the high-pressure dilute solution pipe, a high-pressure solution pump H and a high-pressure solution heat exchanger 10H are inserted and arranged in this order from the high-pressure absorber AH side.
[0039]
The high-pressure regenerator GH and the high-pressure absorber AH are connected by a high-pressure concentrated solution pipe, and a high-pressure solution heat exchanger 10H is inserted into the high-pressure concentrated solution pipe.
[0040]
The high-pressure regenerator GH and the condenser Ca communicate with each other so that the refrigerant gas flows. The condenser Ca is connected to the evaporator Ea by a refrigerant pipe.
[0041]
Each of the evaporator Ea, the low-pressure absorber AL, the high-pressure absorber AH, the low-pressure regenerator GL, the high-pressure regenerator GH, and the condenser Ca has a heat transfer tube.
[0042]
The
[0043]
The operation of the two-
[0044]
The dilute solution having absorbed the refrigerant and having a reduced concentration of the absorbent is sent to the low-pressure
[0045]
On the other hand, the refrigerant vapor generated in the low-pressure regenerator GL is absorbed by the solution cooled by the cooling water supplied through the
[0046]
In the high-pressure regenerator GH, the solution is heated by the heat medium (here, hot water) supplied through the
[0047]
The two-stage absorption refrigerator has a low-pressure absorber AL, a high-pressure absorber AH, and a low-pressure regenerator GL and a high-pressure regenerator GH. is there. Therefore, operation using hot water from a waste hot water source such as a fuel cell as a heat source is possible.
[0048]
As described above, in the embodiment of the present invention, the hot water in the hot water storage tank 1 is heated by the exhaust heat of the
[0049]
As described above, according to the embodiment of the present invention, the
By supplying the condensation heat of the electric compression refrigerator to the hot water storage tank for storing the exhaust heat from the fuel cell, it is possible to increase the amount of cold heat of the absorption refrigerator using the hot water storage tank as a heat source, It is possible to efficiently solve the imbalance between demand and heat demand, and to effectively use heat energy. Furthermore, by making the heat flow between each device and the hot water storage tank in both directions, miscellaneous exhaust heat and solar heat can be effectively used.
[0050]
Further describing the embodiment of the present invention,
(1) The application of this system is not limited to ordinary households, but may be business use.
(2) What is stored in the hot water storage tank 1 is not limited to hot water, but may be another heat medium.
(3) The
(4) The working medium of the
(5) The
(6) The
(7) The
(8) The
(9) When the hot water load is, for example, a bathtub, tap water supplied to the hot water tank 1 may be preheated by drainage from the bathtub.
(10) The number of devices is not limited to one and may be plural.
[0051]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the hot water storage tank for storing the exhaust heat from the fuel cell is provided, the fuel cell can be operated regardless of the cold heat demand, and the operation using the heat stored in the hot water tank as the heat source Since it is equipped with an absorption chiller that generates cold and supplies the cold to the cold demand, it is possible to supply cold to the cold demand regardless of the amount of power generated by the fuel cell. Since a cooling tower that dissipates exhaust heat is provided, it is possible to generate electricity even when the hot water tank is full, and to generate heat while supplying heat to the hot water tank, and to supply the cold heat to a cold heat demand destination. Since the refrigerator is provided, it is possible to provide an absorption refrigeration system that can efficiently compensate for the amount of cold heat when the amount of cold generated by the absorption refrigerator is insufficient.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart of an absorption refrigeration system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart of an absorption refrigeration system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing an example of a fuel cell used in the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing an example of a single-effect absorption refrigerator used in the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart showing an example of a compression refrigerator used in the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing an example of a two-stage absorption refrigerator used in the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hot
Claims (2)
前記貯湯槽に貯えられた熱を熱源として運転し、冷熱を発生し、該冷熱を冷熱需要先に供給する吸収冷凍機と;
前記燃料電池又は前記吸収冷凍機からの排熱を放散する冷却塔と;
前記貯湯槽に熱を供給しながら冷熱を発生し、該冷熱を冷熱需要先に供給する圧縮冷凍機とを備える;
吸収冷凍システム。A hot water tank for storing waste heat from a fuel cell that generates power by an electrochemical reaction between a fuel containing hydrogen as a main component and an oxidant;
An absorption refrigerator that operates using the heat stored in the hot water storage tank as a heat source, generates cold heat, and supplies the cold heat to a cold heat demand destination;
A cooling tower for dissipating exhaust heat from the fuel cell or the absorption refrigerator;
A compression refrigerator that generates cold heat while supplying heat to the hot water storage tank and supplies the cold heat to a cold heat demand destination;
Absorption refrigeration system.
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