JP2004233024A - 吸収式冷温水機 - Google Patents

Abstract

【課題】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。
【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

【０００１】
【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)

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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