JP2004233024A - 吸収式冷温水機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】吸収式冷温水機は、排ガスの熱を回収した熱媒体を熱源とする再生器と、再生器と排熱回収手段(23)との間で熱媒体を循環させる循環流路(12)と、循環流路(12)内の熱媒体をバーナ(42)の燃焼により加熱する補助加熱器(14)と、循環流路(12)に設けられるポンプ(20)と、循環流路(12)に設けられる温度検出手段(18)と、制御部(22)とを備え、補助加熱器(14)のバーナ(42)は、燃焼用空気を供給する燃焼用ブロワー(44)を有し、制御部(22)は、再生器への入熱が不要なとき、温度検出手段(18)により検出された熱媒体の温度が予め設定された温度以上になると、バーナ(42)の燃焼が停止している状態で燃焼用ブロワー(44)とポンプ(20)を駆動する構成とする。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸収式冷温水機に係り、特に、排ガスの熱を回収した熱媒体を熱源とする再生器と熱媒体をバーナの燃焼などにより加熱する補助加熱器を備えた吸収式冷温水機に関する。
【0002】
【従来の技術】
排ガスにより加熱された熱媒体を熱源とする再生器を備えた吸収式冷温水機は、排ガス源からの排ガスの熱を回収した熱媒体、例えば温水により再生器内の稀溶液を加熱するものである。
【0003】
熱媒体である温水への排ガスの熱の回収は、排熱回収手段により行われる。その排熱回収手段は、例えばマイクロガスタービンから排出される排ガスを通流路に導き、その通流路に排ガスの熱を回収して再生器の熱源となる温水を加熱する熱交換器を備えている。さらに、再生器が運転を停止しているとき、或いは、冷暖房負荷が小さいときなど、再生器への入熱が不要なとき、排ガスにより温水が加熱されないように、排ガスの熱交換器への通流を遮断するダンパーを設けた構成としている。
【0004】
ところで、ダンパーは、その構造上シール性に限界がある。つまり、ダンパーを閉止して排ガスを遮断したとしても、そのダンパーの隙間から排ガスが漏洩するので、完全に排ガスの流れを止めることができない場合がある。したがって、漏洩した排ガスにより熱交換器内の温水が加熱されるので、再運転時にその加熱された温水により再生器内の稀溶液も加熱される。それゆえ、稀溶液が過濃縮されるため、稀溶液の晶析が発生する場合がある。その結果、保守点検を実施する頻度が増加するなど、吸収式冷温水機の信頼性が悪くなる。
【0005】
これに対して、従来の吸収式冷温水機は、吸収式冷温水機に冷却水を供給する冷却塔を備え、その冷却塔と排ガスの熱を回収する熱交換器とを連結させるバイパス管路を設けた構成としている。そして、漏洩した排ガスにより熱交換器内の水が加熱されたとき、その加熱された水をバイパス管路を介して冷却塔側に導くように流路切替弁を制御している。つまり、加熱された水を再生器側ではなく冷却塔側に導くことにより、再生器内の稀溶液又は濃溶液が加熱されないようにして信頼性を向上しようとしている(例えば、特許文献1参照)。
【0006】
【特許文献1】
特公平7−58145号公報(第1図)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1のように、漏洩した排ガスにより加熱された水を冷却塔に導く場合、その加熱水の熱により冷却塔自体が加熱されることを防ぐため、付帯設備、例えば放熱用の熱交換器や空冷式のラジエーターをバイパス管路、或いは冷却塔に別途設ける必要がある。この場合、部材や機器類つまり装置の構成要素が増加するので、吸収式冷温水機の構成が複雑になる。装置の構成が複雑になると、製造及び組立などのコストが増大し、或いは設置スペースの確保などが困難になる。これは、吸収式冷温水機に付設された冷却塔とは別個の冷却塔を新たに増設することなどにより構成要素が増えた場合も同様である。
【0008】
本発明の課題は、吸収式冷温水機の構成要素を増やさずに信頼性を向上させることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の吸収式冷温水機は、排ガスの熱を回収した熱媒体を熱源とする再生器と、再生器と熱媒体に排ガスの熱を回収する排熱回収手段との間で熱媒体を循環させる循環流路と、循環流路内の熱媒体をバーナの燃焼により加熱する補助加熱器と、循環流路に設けられて循環流路内の熱媒体を送液するポンプと、循環流路に設けられて循環流路内の熱媒体の温度を検出する温度検出手段と、バーナとポンプの動作を制御する制御部とを備え、補助加熱器のバーナは、燃焼用空気をバーナに供給する燃焼用ブロワーを有し、制御部は、再生器への入熱が不要なとき、温度検出手段により検出された熱媒体の温度が予め設定された温度以上になると、バーナの燃焼が停止している状態で燃焼用ブロワーとポンプを駆動する構成とすることにより上記課題を解決する。
【0010】
これにより、排熱回収手段が再生器の熱源となる熱媒体を加熱する排ガスの熱交換器への通流をダンパーにより制御している場合、その排ガスの通流路を閉止したダンパーから漏洩した排ガスにより熱媒体流路内の熱媒体が昇温され、熱媒体の温度が予め設定された温度以上になると、制御部によりポンプ及び補助加熱器に付設された燃焼用ブロワーが駆動されるため、熱交換器内の加熱された水の温度を下げることが可能になる。
【0011】
すなわち、温度検出手段により検出された熱媒体流路内の熱媒体の温度が設定値以上であるとき、制御部がポンプを駆動するので、再生器と排熱回収手段との間で循環流路を介して熱媒体が循環される。同時に、制御部は補助加熱器のバーナを燃焼が停止している状態に維持しながら、既存の燃焼用ブロワーも駆動するので、ポンプにより循環される熱媒体と燃焼用ブロワーから送気された周囲空気との間で熱交換が行われる。つまり、熱媒体が循環流路内で循環されながら、その熱媒体に内包した熱が補助加熱器の燃焼用ブロワーからの周囲空気により大気に放出される。したがって、放熱用交換器やラジエーターなどの新たな構成要素を増設することなく、閉止したダンパーから漏洩した排ガスによって熱媒体が昇温されるのを既存の設備を駆動することにより防ぐことができるので、吸収式冷温水機の構成要素を増やさずに信頼性を向上させることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用してなる吸収式冷温水機の一実施形態について図1を参照して説明する。図1は、本発明を適用してなる吸収式冷温水機の概略構成を示す図である。
【0013】
本実施形態の吸収式冷温水機1は、図1に示すように、排ガスの熱を熱源とする排熱焚きの再生器、凝縮器、蒸発器、吸収器などが形成された本体部2、再生器の熱源となる熱媒体である例えば温水が通流する熱媒体管路12、補助加熱器である補助ボイラー14、熱媒体管路12内の熱媒体の温度を検出する温度センサ18、熱媒体管路12内の熱媒体を送液するポンプ20、制御部22などで構成されている。そして、例えばマイクロガスタービンから排出される排ガスの熱を回収して吸収式冷温水機1の熱源となる熱媒体を加熱する排熱回収手段として排ガスボイラー23が使用されている。
【0014】
排ガスボイラー23は、例えばマイクロガスタービンといった排熱源からの排ガスの熱が流入する排ガス入口26、排熱を回収した排ガスが排出される排ガス出口28、排ガス流路30、排ガス流路30を開閉して排ガスの通流を制御するダンパー33などで構成されている。排ガス流路30は、排ガスボイラー23の側壁と排ガスボイラー23内に鉛直方向に設けられた仕切板32とにより区画形成されている。つまり、その仕切板32により排ガスボイラー23内の空間は鉛直方向に2分割されており、分割された一方の空間が排ガス流路30となると共に、他方の空間が排熱を回収した排ガスが通流する排ガス流路31となっている。その仕切板32は、両側辺が排ガスボイラー23の側壁に固定されて設けられており、その仕切板32の上辺部と排ガスボイラー23の天井部との間には排ガスが通流可能な空間部34が形成されると共に、仕切板32の底辺部と排ガスボイラー23の底部との間には排ガスが通流可能な空間部35が形成されている。
【0015】
排ガス入口26は、仕切板32の上辺部の位置より鉛直方向上方に位置する排ガスボイラー23の側壁の部分に設けられている。また、排ガス出口28は、排ガス入口26が設けられた側壁に対して反対側に位置する側壁に近傍した排ガスボイラー23の天井部に設けられている。そして、排ガス流路30には、排ガス入口26から流入した排ガスと熱媒体管路12内の水との間で熱交換を行う熱交換流路38が設けられている。このように排ガスボイラ23は、排ガス流路30と熱交換流路38などで形成された熱交換器を有している。
【0016】
また、仕切板32の上辺部に沿って回転軸34が設けられており、その回転軸34に沿って板状のダンパー33の底辺部が取り付けられている。そのダンパー33は、空間部34及び排ガス流路30を閉塞可能な形状例えば円形或いは矩形に形成されている。また、回転軸34を中心に軸回転されるダンパー33を水平状態に係止して維持する係止部36aが、排ガスボイラー23の側壁に設けられている。つまり、係止部36aにダンパー33の上辺部が係止されることにより、排ガス流路30が閉塞される。さらに、回転軸34を中心に軸回転されるダンパー33を垂直状態に係止して維持する係止部36bが、排ガスボイラー23の天井部に設けられている。つまり、係止部36bにダンパー33の上辺部が係止されることにより、空間部34が閉塞される。このように、係止部36a及び係止部36bは、回転移動するダンパー33の上辺部を係止してダンパー33の回転移動量を制限するものである。
【0017】
補助ボイラー14は、底部にバーナ42及び燃焼用ブロワー44、天井部に排出口41を備えている。そして、補助ボイラー14の内部には、熱媒体管路12内の水とバーナ42の燃焼ガスとの間で熱交換を行う熱交換流路39が設けられている。
【0018】
本体部2は、図示していないが、熱媒体管路12内の熱媒体を熱源とする再生器、再生器に連通された凝縮器、凝縮器に接続された蒸発器、蒸発器に連結された吸収器などから構成されている。再生器内には、熱媒体管路12内の温水と再生器内の稀溶液との間で熱交換を行う熱交換流路40が設けられている。また、凝縮器内及び吸収器内には、冷却水が通流する熱交換流路50が設けられている。その熱交換流路50は、冷却塔に連結する冷却水管路54の一部として形成されたものである。その冷却水管路54の一端は冷却塔58の底部付近に連結されており、他端は冷却塔58の上部に挿通されている。その挿通された冷却水管路54の端部には、複数の滴下孔を有した滴下部60が水平方向に延在して備えられている。冷却塔58の底部付近に連結した冷却水管路54の一端と熱交換流路50との間に位置する冷却水管路54の部分には、ポンプ62と逆止め弁64が冷却水の流れに対して上流側から順に設けられている。さらに、蒸発器内には、水が通流する熱交換流路52が設けられている。その熱交換流路52は、例えば図示していない空調機に連結する熱交換流路56の一部として形成されたものである。熱交換流路56を通流する流体、例えば水の流れに対して熱交換流路52より上流側にポンプ66と逆止め弁68が上流側から順に設けられている。
【0019】
熱媒体管路12は、排ガスボイラー23と本体部2との間で補助ボイラー14を介して熱媒体である温水を循環させるための管路である。その熱媒体管路12は、排ガスボイラー23の熱交換部に位置された熱交換流路38、補助ボイラー14内に設置された熱交換流路39、本体部2の再生器内に位置された熱交換流路40に連通している。すなわち、熱交換流路38、熱交換流路39及び熱交換流路40は、熱媒体管路12の一部として形成されている。
【0020】
また、補助ボイラー14と本体部2との間に位置する熱媒体管路12の部分に、ポンプ20と弁41が水の流れに対して上流側から順に設けられている。さらに、排ガスボイラー23と補助ボイラー14との間に位置する熱媒体管路12の部分に、温度センサ18が設けられている。なお、温度センサ18と排ガスボイラー23の間に位置する熱媒体管路12の部分には、熱媒体管路12から分岐して鉛直方向上方に延在する配管46が設けられており、その配管46の上方端に膨張タンク48の底部が連結されている。そして、その温度センサ18に制御部22が電気的に接続されており、その制御部22にバーナ42、燃焼用ブロワー44、ポンプ20などが電気的に接続されている。
【0021】
このような構成の吸収式冷温水機1の動作と本発明の特徴部について説明する。吸収式冷温水機1の運転を行うときで、例えばマイクロガスタービンが排ガスを発生しているとき、排ガスボイラー35のダンパー33は、底辺部を軸芯として回転移動され、回転されたダンパー33の上辺部が係止部36bにより係止される。つまり、そのダンパー33により空間部34は閉塞される。したがって、排ガス入口26から流入された排ガスは、遮断された空間部34ではなく、熱交換部側つまり排ガス流路30側に流れる。その排ガスの熱により排ガス通流路30内に位置された熱交換流路38内の水が加熱される。熱を回収された排ガスは、空間部35を介して排ガス流路31を鉛直方向上方に向かって通流して排ガス出口28から排出される。
【0022】
排ガスの熱により加熱された熱交換流路38内の水は、ポンプ20の駆動により熱媒体管路12を介して熱交換流路40に対して通流される。したがって、熱交換流路40内の加熱水により本体部2の再生器内の稀溶液が加熱されるので、本体部2が駆動して例えば冷暖房が実施される。このとき、本実施形態の吸収冷温水機1では、補助ボイラー14を備えているため、本体部2において熱交換流路40からの入熱が所定量に満たない場合に、補助ボイラー14が駆動されるようにしている。すなわち、排ガス源からの排ガスの熱が少量の場合でも、補助ボイラー14に備えたバーナ42の燃焼熱により熱媒体管路12内の水を所望の温度に加熱することができる。
【0023】
なお、本体部2では、熱交換流路40内の加熱水により再生器内の稀溶液が加熱されて高温の冷媒蒸気と濃溶液が生成される。生成された冷媒蒸気は凝縮器に通流され、通流された冷媒蒸気が冷却塔58から供給される熱交換器50内の冷却水により凝縮されて冷媒水となる。その冷媒水は低圧雰囲気下の蒸発器に通流され、通流された冷媒水は低温度で蒸発する。このとき、冷媒水は例えば空調機から通流された熱交換器52内の水から蒸発潜熱を回収するので、熱交換器52内の水は冷却され、その冷水が空調機で利用される。そして、蒸発器で蒸発した冷媒蒸気は吸収器に通流され、通流された冷媒蒸気は、吸収器で濃溶液に吸収される。この際に生じた吸収熱は、例えば冷却塔58から供給される冷却水により冷却される。このように、吸収式冷温水機1の本体部2は、熱媒体管路40内の加熱水を利用して空調機からの水を冷却することにより、例えば冷房を実施する。また、その本体部2は、熱媒体管路40内の加熱水の熱を利用して空調機からの水を昇温することにより、例えば暖房を実施することも可能である。
【0024】
一方、本体部2の運転を行わない場合又は空調機の負荷が小さい場合に、マイクロガスタービンから排ガスが排出されているとき、排ガスボイラー23内のダンパー33は底辺部を軸芯として回転移動され、回転されたダンパー33の上辺部が係止部36aにより係止される。つまり、そのダンパー33により排ガス流路30が閉塞される。したがって、排ガス入口26から流入された排ガスは、空間部34を介して排ガス出口28から排出される。しかし、ダンパー33は、そのダンパー33の構造上漏れが発生するため、排ガス流路30を遮断しているダンパー33の隙間から排ガスが漏れて排ガス流路30内に流入する場合がある。流入した排ガスにより熱交換流路38内の水が加熱されるため、熱媒体管路12内の系圧力および温度が上昇する。その結果、膨張タンク48から熱湯が吹き出すことがある。また、再運転時に熱媒体管路12内の必要以上に加熱された温水により本体部2の再生器内の稀溶液が加熱されると、再生器内の稀溶液が濃縮されることによる晶析などが生じる場合がある。このような事象が発生すると、予め設けらている安全装置により吸収冷凍機1は停止されて運転を行うことができない状態になる。
【0025】
これに対して、従来の吸収式冷温水機は、冷却塔58と排ガスの熱を回収する熱交換流路38とを連結させるバイパス管路を設けた構成としている。そして、漏洩した排ガスにより熱交換流路38内の水が加熱されたとき、その加熱された水をバイパス管路を介して冷却塔58側に導くように流路切替弁を制御する。つまり、加熱された水を再生器側ではなく冷却塔58側に導くことにより、再生器内の稀溶液が加熱されないようにして信頼性を向上しようとしている。しかし、冷却塔58に導かれた加熱水により冷却塔58自体の保護のため、付帯設備、例えば放熱用の熱交換器や空冷式のラジエーターをバイパス管路、或いは冷却塔58に別途設ける必要がある。この場合、部材や機器類つまり装置の構成要素が増加するので、吸収式冷温水機の構成が複雑になる。
【0026】
そこで、本実施形態の吸収式冷温水機1では、排ガスボイラー23の排ガス流路30を遮断しているダンパー33から漏洩した排ガスにより熱媒体管路12内の水が昇温された場合でも、その昇温された水の温度を温度センサ18により検出するようにしている。そして、その検出値が予め設定した温度以上であると制御部22が判定した場合、制御部22によりバーナ42の燃焼が停止している状態で燃焼用ブロワー44とポンプ20が駆動される。
【0027】
本実施形態によれば、温度センサ18により検出された水の温度が設定値以上であるとき、制御部22によりポンプ20が駆動され、そのポンプ20の駆動により排ガスボイラー23と本体部2との間で熱媒体管路12を介して水が循環される。同時に、制御部22は、補助ボイラ22のバーナ42の燃焼が停止している状態で既存の燃焼用ブロワー44も駆動するので、ポンプ20により循環される水と燃焼用ブロワー44から送気された周囲空気との間で熱交換が行われる。つまり、熱媒体である水が熱媒体管路12で循環されながら、補助ボイラー14において熱媒体管路12内の水に内包した熱が燃焼用ブロワー44からの周囲空気により大気に放出される。したがって、放熱用交換器やラジエーターなどの新たな構成要素を吸収式冷温水機1に増設することなく、閉止したダンパー33から漏洩した排ガスによって熱交換流路38内の水が昇温されることを既存の設備を駆動することにより防ぐことができる。その結果、製造あるいは組立などのコスト又は設置スペースの増大を抑えることができ、また、再運転時の本体部2の再生器内の稀溶液や濃溶液の晶析を防ぐことができる。したがって、吸収式冷温水機の構成要素を増やさずに信頼性を向上させることができる。
【0028】
また、本発明の吸収式冷温水機1によれば、熱媒体管路12に冷却塔やラジエーターなどの新たな構成要素を増設することなく、熱媒体の温度をさげることができるので、吸収式冷温水機を屋内に設置する場合でも、屋外に設置される冷却塔やラジエーターなどに接続する比較的長い配管を用意する必要がない。したがって、配管の連通経路などの設計を簡単化することができるので、装置の製造又は組立などのコストを抑えることができる。
【0029】
以上、本実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明に係る吸収式冷温水機1は、これに限られるものではない。例えば、温度センサ18は、補助ボイラー14と排ガスボイラー23との間に位置する熱媒体管路12の部分に設けられているが、これに限られるものではなく、熱媒体管路12の任意の部分に設置することができる。要するに、熱媒体管路12内の熱媒体の温度上昇を検出できる位置に設置すればよい。
【0030】
また、本実施形態では、温度センサ18を用いる例を説明したが、これに代えて、熱媒体管路12内の圧力を検出するセンサなどを用いることができる。要するに、膨張タンク48から熱湯が噴き出す原因、或いは本体部2内の溶液の晶析が発生する原因などに起因する物理特性の変化を検出できるものを用いればよい。
【0031】
また、本発明は、本実施形態の構成の吸収式冷温水機に限らず、ダンパーで排ガスの通流を制御する排ガスボイラーとバーナを有する補助ボイラーを備えた様々な構成の吸収式冷温水機に適用できる。
【0032】
【発明の効果】
本発明によれば、吸収式冷温水機の構成要素を増やさずに信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用してなる吸収式冷温水機の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
1 吸収式冷温水機
2 本体部
12 熱媒体管路
14 補助ボイラ
18 温度センサ
20 ポンプ
22 制御部
23 排ガスボイラー
26 排ガス入口
28 排ガス出口
30 排ガス流路
38 熱交換流路
42 バーナ
44 燃焼用ブロワー
Claims (1)
- 排ガスの熱を回収した熱媒体を熱源とする再生器と、該再生器と前記熱媒体に排ガスの熱を回収する排熱回収手段との間で前記熱媒体を循環させる循環流路と、該循環流路内の熱媒体をバーナの燃焼により加熱する補助加熱器と、前記循環流路に設けられて該循環流路内の熱媒体を送液するポンプと、前記循環流路に設けられて該循環流路内の熱媒体の温度を検出する温度検出手段と、前記バーナと前記ポンプの動作を制御する制御部とを備え、
前記補助加熱器のバーナは、燃焼用空気を該バーナに供給する燃焼用ブロワーを有し、
前記制御部は、前記再生器への入熱が不要なとき、前記温度検出手段により検出された前記熱媒体の温度が予め設定された温度以上になると、前記バーナの燃焼が停止している状態で前記燃焼用ブロワーと前記ポンプを駆動してなる吸収式冷温水機。
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