JP2007183026A - 冷温水システム - Google Patents

Abstract

【課題】冷温水システム全体における運転コストの低減が可能な冷温水システムを提供すること。
【解決手段】冷温水システム１００は、ガスエンジン発電機１とこのガスエンジン発電機１の排熱を回収するガス吸収冷温水機１１とを組み合せた個別冷温水システム５０を複数台設置すると共に、冷温水システムの各々に分散して設けられた個別制御装置同士を通信配線で接続して構成した制御装置を備えている。制御装置は、ガスエンジン発電機１の運転、停止の状態を判別し、この判別結果に基づいて複数台のガス吸収冷温水機１１におけるそれぞれの運転時期及び停止時期を決定する機能を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷温水システムに係り、特にガスエンジン発電機とその排熱を回収するガス吸収冷温水機とを組み合せた冷温水システムの運転台数制御に好適なものである。

従来の吸収冷温水機の運転台数制御としては、特開平１１−３０４２７８号公報（特許文献１）に示されるように、吸収冷温水機の冷水又は温水の温度を検出することにより、運転台数制御を実施するものがある。かかる吸収冷温水機において、運転台数や起動時期を決定する際は、冷水又は温水温度より負荷を検出し、吸収冷温水機の定格能力との関係から決めていた。（従来技術１）
一方、ガスエンジン発電機とその排ガス・排熱が投入される排ガス・排熱回収型のガス吸収冷温水機とを組み合せた従来の冷温水システムでは、ガスエンジン発電機の排熱をできるだけ有効利用するために、ガス吸収冷温水機の運転台数を積極的に増加させることで、ガス吸収冷温水機のバーナによる追い焚きを減少させて燃焼ガスを極力消費しないように運転台数を決定する、運転台数制御が一般的に行われていた。また、ガスエンジン発電機の必要運転台数は、主に電力需要によって決まるのに対して、ガス吸収冷温水機は冷水又は温水の負荷により運転台数が決まるため、それぞれの運転台数に関係が無いにも関わらず、ガスエンジン発電機は複数台全てが定格で運転しているものとし、積極的にガス吸収冷温水機の運転台数を増加させる台数制御が一般的に行われていた。（従来技術２）
特開平１１−３０４２７８号公報

しかし、従来技術１の吸収冷温水機では、ガスエンジン発電機の排ガス・排熱を回収するものではないため、省エネルギー性に課題があった。

また、従来技術２の冷温水システムの運転台数制御では、ガス吸収冷温水機のバーナによる追い焚きを減少させて燃焼ガスを極力消費しないように運転台数を決定するため、比較的早期にガス吸収冷温水機の運転台数を増加させることになり、ガス吸収冷温水機の運転に必要な補機動力による電力消費量が多くなる、という課題があった。特に、近年のガス吸収冷温水機の高効率化により能力を増加させるための燃料ガスの消費率が下がったため、ガスエンジンの排熱を回収するガス吸収冷温水機の運転台数を増加させた場合には、必要となる補機動力で使用する電力消費量と、排熱回収により低減される燃料ガス消費量との運転コストでの比較が重要になっている。

さらに、従来技術２の冷温水システムの運転台数制御では、ガスエンジン発電機は複数台全てが定格で運転しているものとして、積極的にガス吸収冷温水機の運転台数を増加させる台数制御をしているため、複数台のガスエンジン発電機が常に運転をしているような場合は問題ないが、何れかのガスエンジン発電機が停止や部分負荷での運転が多い場合は、排熱回収のメリット以上に、補機動力により余分な電力を消費してしまうという矛盾が生じていた。

本発明の目的は、冷温水システム全体における運転コストの低減が可能な冷温水システムを提供することにある。

前述の目的を達成するために、本発明は、ガスエンジン発電機とこのガスエンジン発電機の排熱を回収するガス吸収冷温水機とを組み合せた個別冷温水システムを複数台設置すると共に、前記個別冷温水システムの各々に分散して設けられた個別制御装置同士を通信配線で接続して構成した制御装置を備えた冷温水システムであって、前記制御装置は、前記ガスエンジン発電機の運転、停止の状態を判別し、この判別結果に基づいて前記複数台のガス吸収冷温水機におけるそれぞれの運転時期及び停止時期を決定する機能を有する構成にしたことにある。

係る本発明のより好ましい具体的な構成例は次の通りである。
（１）前記制御装置は、運転指令を受けた際、前記ガスエンジン発電機の運転、停止の状態と前記ガス吸収冷温水機の故障状態とに基づいて前記ガス吸収冷温水機の先発機を決定する機能と、一組の前記ガスエンジン発電機と前記ガス吸収冷温水機がペアで運転していない場合に当該ガスエンジン発電機に合致するガス吸収冷温水機の運転に切り替える機能とを有すること。
（２）前記制御装置は、前記ガス吸収冷温水機の運転台数を増やす必要が無い負荷のとき、前記ガスエンジン発電機の運転機と同じ個別冷温水システムにおける前記ガス吸収冷温水機を運転するように制御すること。
（３）前記制御装置は、前記ガス吸収冷温水機の後発機を起動する際、前記ガスエンジン発電機が２台共運転している場合、冷温水システム合計で消費電力と燃焼ガス消費量の合計量を削減できる負荷率によって当該後発機を起動するように制御すること。
（４）前記制御装置は、前記ガス吸収冷温水機の後発機を起動する際、前記ガスエンジン発電機が２台共運転している場合とそれ以外とで、起動時期が異なるように制御すること。

本発明によれば、冷温水システム全体における運転コストの低減が可能な冷温水システムを提供することができる。

本発明の一実施形態の冷温水システムを、図１から図８を参照して説明する。

まず、図１を参照しながら、本実施形態の冷温水システム１００の全体構成に関して説明する。図１は本実施形態のガスエンジン発電機１とガス吸収冷温水機１１を主機とする個別冷温水システム５０を２台設置した場合の冷温水システム１００の全体構成を示す概略図である。図１において、個別冷温水システム５０ａを１号機、下方の個別冷温水システム５０ｂを２号機として説明し、各要素の符号には、１号機にアルファベットａを添え字として付し、２号機にアルファベットｂを添え字として付す。なお、各要素を総称してまたは各個別冷温水システム５０ａ、５０ｂの区別をしないで用いる場合には、添え字なしで用いる。

ガスエンジン発電機１は、発電機２、ガスエンジン３および制御装置６を備えて構成されている。ガスエンジン３には、インタークーラ熱交換器４およびエンジン冷却水熱交換器５が設けられている。ガスエンジン発電機１は、電力需要により運転台数が決定され、運転された発電機２より電力を発生させる。換言すれば、ガスエンジン発電機１は、ガス吸収冷温水機１１の運転状況によらず、運転機を決めて運転するようになっている。なお、本発明において、運転機とは複数の機器の中で運転を行う機器を表す。本実施形態の運転機には、１号機の単独運転、２号機の単独、１号機及び２号機の両方運転が含まれる。

ガス吸収冷温水機１１は、排ガス・排熱回収型のガス吸収冷温水機が用いられており、ガスエンジン発電機１の排ガスによる排熱および排温水による排熱を回収するように構成されている。ガス吸収冷温水機１１は、排ガス熱回収装置１２、ガス吸収冷温水装置１４、排温水熱回収装置１６、制御装置２０を備えて構成され、これらが配管、配線により接続されて一体的に構成されている。

ガスエンジン３より排出される排ガスは、排気配管７を通して排ガス熱回収装置１２に導かれ、排ガス熱回収装置１２おいて熱交換（熱回収）された後に、煙突１３から大気に排気される。

ガスエンジン３に設けられたエンジン冷却水熱交換器５で昇温された比較的温度が高く排熱利用可能な排温水は、循環系の配管である排温水配管９を通して、排温水熱回収装置１６に導かれ、排温水熱回収装置１６において熱交換（熱回収）されて冷却された後に、排温水配管９を通してエンジン冷却水熱交換器５に戻るように循環される。

ガスエンジン３に設けられたインタークーラ熱交換器４で加熱された比較的温度が低く排熱利用が難しい放熱冷却水は、放熱冷却水配管１０を通して排温水熱回収装置１６からの放熱冷却水と合流した後に、放熱冷却水配管１９を通して冷却塔３５（図２参照）へ導かれ、冷却塔３５にて放熱される。冷却塔３５から放熱冷却水配管１９を通して供給された冷却水は、排温水熱回収装置１６およびインタークーラ熱交換器４に導かれ、排温水熱回収装置１６およびインタークーラ熱交換器４で加熱されて放熱冷却水となり、冷却塔３５に戻る。

燃料ガス配管８はガスエンジン３及びガス吸収冷温水装置１４に接続されている。燃料ガスはガスエンジン３及びガス吸収冷温水装置１４へそれぞれ導かれ、燃焼されることにより消費される。ガス吸収冷温水装置１４で燃焼された燃料ガスは煙突１５から大気に排気される。

ガスエンジン発電機１ａ、１ｂに設けられた制御装置６ａ、６ｂとガス吸収冷温水機１１ａ、１１ｂに設けられた制御装置２０ａ、２０ｂとは、通信配線２１ａ、２１ｂによって接続されている。冷温水システム１００の運転に必要な信号やガス吸収冷温水機１１の台数制御に必要な信号は、通信配線２１ａ、２１ｂを通して、制御装置６ａ、６ｂと制御装置２０ａ、２０ｂとの間で通信される。このように、本実施形態の制御装置は、ガスエンジン発電機１ａ、１ｂおよびガス吸収冷温水機１１ａ、１１ｂにそれぞれ設けられた個別の制御装置６ａ、６ｂおよび２０ａ、２０ｂにより構成されている。なお、制御装置６ａ、６ｂと制御装置２０ａ、２０ｂとを１つの個別制御装置で構成しても良い。

複数台のガス吸収冷温水機１１ａ、１１ｂに設けられた制御装置２０ａと２０ｂとは、通信配線２１ｃによって接続されている。台数制御に必要な信号は、通信配線２１ｃを通して、制御装置２０ａと２０ｂとの間で通信される。図１では個別冷温水システム５０ａ、５０ｂが２台設置された場合を示しているが、本発明はその台数に制限されるものではない。

次に、図２を参照しながら、本実施形態のガス吸収冷温水機１１の各部分の具体的な内容に関して説明する。図２は本実施形態の個別冷温水システム５０におけるガス吸収冷温水機１１の構成概略図である。

排ガス熱回収装置１２は、排ガス熱回収器２２と排ガスバイパス配管２３とを並列に接続して構成されている。排気配管７により導かれた排ガスは、ガス吸収冷温水装置１４が運転され且つ負荷が有る場合には、排ガス熱回収器２２に導かれ、熱回収が行われた後に煙突１３より大気に排気され、一方、ガス吸収冷温水装置１４が停止している場合や負荷が無い場合には、排ガス熱回収器２２に導かれることなく、排ガスバイパス配管２３を通過し、熱回収が行われずに煙突１３より大気に排気される。これらの動作は、制御装置２０ａにより、排ガス熱回収器２２に設けられた弁２２ａおよび排ガスバイパス配管２３に設けられた弁２３ａを開閉制御することにより行われる。

排温水熱回収装置１６は、排温水熱交換器３６、暖房用熱交換器３７、放熱用熱交換器３８、排温水バイパス配管３９、排熱回収ポンプ４０、放熱冷却水ポンプ４１などにより構成されている。

排熱回収ポンプ４０にて昇圧されエンジン冷却水熱交換器５へ供給されてエンジン冷却水熱交換器５で加熱された排温水は、ガス吸収冷温水装置１４が冷房運転され且つ負荷が有る場合は、排温水熱交換器３６において熱回収される。このとき排温水の一部がガス吸収冷温水装置１４にて熱回収される場合もある。ガス吸収冷温水装置１４が暖房運転され且つ負荷が有る場合には、排温水は暖房用熱交換器３７において熱回収される。熱回収がされない場合や所定の熱量を回収しない場合には、排温水を一定温度以下でガスエンジン３に戻す必要があるため、排温水は放熱用熱交換器３８により一定温度まで放熱される。

この放熱用熱交換器３８の低温側（被放熱側）は、放熱冷却水を昇圧する放熱冷却水ポンプ４１を備えた放熱冷却水配管１９に接続され、放熱冷却水の一部が供給される。放熱冷却水ポンプ４１により放熱冷却水配管１９を通して供給された放熱冷却水は、一部が放熱用熱交換器３８の低温側に供給され、残りの大部分が排温水熱回収装置１６を通過し、放熱冷却水配管１０を通してインタークーラ熱交換器４へと導かれる。インタークーラ熱交換器４で加熱された放熱冷却水は、再び排温水熱回収装置１６に戻り、放熱用熱交換器３８で加熱された放熱冷却水と合流し、冷却塔３５で放熱される。

上述した排熱回収ポンプ４０及び放熱冷却水ポンプ４１は、ガス吸収冷温水装置１４の運転や熱回収によらず運転することが必要な補機である。

ガス吸収冷温水装置１４は、バーナ２４、高温再生器２５、蒸発器２６、吸収器２７、凝縮器２８、低温再生器２９、溶液ポンプ３０、３１及び冷媒ポンプ３２などを、吸収溶液配管や水冷媒配管や蒸気配管により接続して、冷房及び暖房のサイクルを構成している。冷房及び暖房のサイクルは、吸収溶液や水冷媒や蒸気を溶液ポンプ３０、３１及び冷媒ポンプ３２により圧送することにより所定の動作が行われる。

ガス吸収冷温水装置１４は、バーナ２４における燃焼量により能力を調節し、所定の冷水及び温水を生成する。そのため、溶液ポンプ３０、３１及び冷媒ポンプ３２は、ガス吸収冷温水装置１４の運転中にのみ運転が必要であり、ガス吸収冷温水装置１４の停止中では運転不要な補機である。ガス吸収冷温水機１１は、ガス吸収冷温水装置１４と、排ガス熱交換器２２、排温水熱交換器３６、暖房用熱交換器３７とが配管により接続されており、排ガス熱交換器２２、排温水熱交換器３６、暖房用熱交換器３７からガス吸収冷温水装置１４に熱回収することで、バーナ２４における燃焼量を削減することができる。従って、排ガス熱交換器２２、排温水熱交換器３６、暖房用熱交換器３７により熱回収し、バーナ２４における使用燃料を削減するため、負荷が下がり熱回収分により負荷を賄える状態では、溶液ポンプ３０、３１及び冷媒ポンプ３２は、ガス吸収冷温水装置１４が運転中でも、運転不要になることがある補機である。

負荷より冷温水配管１７を通して供給され且つ冷温水ポンプ３３により昇圧された冷温水は、ガス吸収冷温水装置１４で加熱又は冷却され、再び冷温水配管１７を通過して負荷に供給される。冷却塔３５より冷却水配管１８を通して供給され且つ冷却水ポンプ３４により昇圧された冷却水は、ガス吸収冷温水装置１４で加熱され、再び冷却水配管１８を通過して冷却塔３５に戻り放熱される。これらにより、冷温水ポンプ３３はガス吸収冷温水装置１４の運転中に常に運転が必要であるが、一方、冷却水ポンプ３４はガス吸収冷温水装置１４の冷房時にのみ運転が必要な補機である。

ガスエンジン発電機１が運転中は放熱冷却水の放熱が必要であるため、冷却塔３５はガス吸収冷温水装置１４の運転や冷房運転や暖房運転の状態によらず運転が必要な補機である。なお、冷却塔３５をガス吸収冷温水装置１４の冷却水系と放熱冷却水系とで別に設けた場合には、ガス吸収冷温水装置１４の冷却水系の冷却塔３５は、冷却水ポンプ３４と同じ運転状態となり、冷房時にのみ運転が必要な補機となる。

また、設置場所によっては給排気ファンなどを設置することがあり、その場合には、給排気ファンなどがガス吸収冷温水装置１４の補機となる。

次に、図３および図４を参照しながら、ガスエンジン発電機１の停止時および運転時におけるガス吸収冷温水機１１の負荷率と入熱量の関係を説明する。図３は図２のガス吸収冷温水機１１のガスエンジン発電機停止時における負荷率と入熱量の関係を示す図、図４は図２のガス吸収冷温水機１１のガスエンジン発電機運転時における負荷率と入熱量の関係を示す図である。この図３及び図４における負荷率と入熱量の関係は、制御装置の制御に基づくものである。

ガスエンジン発電機１が停止している場合には、排熱が無いということであるため、図３に示すように、負荷の変動に対してガス吸収冷温水機１１のバーナ２４の燃焼量のみで制御している。

ガスエンジン発電機１が運転している場合には、負荷率１００％においては、図４に示すように、排ガスおよび排温水より熱回収する入熱とバーナ２４の燃焼による入熱とにより負荷を賄っている。この負荷率１００％から負荷が下がるにつれて、まずはバーナ２４による燃焼量を絞ることで、入熱を減らす。バーナ２４による入熱が無くなると、次に排温水の熱回収量を減らすことで、排温水による入熱を絞る。更に負荷が下がり排温水の入熱が無くなると、排ガスの熱回収をしないことで、負荷に対して入熱量を制御している。

図３および図４において、バーナ及び排ガスの部分に棒状の部分があるが、これはバーナの最低燃焼量やガス吸収冷温水機１１の最低運転負荷によるもので、ＯＮ−ＯＦＦにより制御していることを意味しているが、このＯＮ−ＯＦＦ制御の状態も一定期間の平均値でみれば比例制御をしているのと同義のため、以後負荷率と入熱量には比例関係が成立しているとして説明する。また、ガス吸収冷温水機１１は部分負荷時では燃料消費率が定格時に比較し、低下することがあるが、簡易のために一定であるとして説明する。

次に、図５を参照しながら、ガスエンジン発電機１の運転、停止状態とガス吸収冷温水機１１の先発機及び後発機の起動時期とに係る制御パターンを説明する。図５は本実施形態の冷温水システム１００の制御パターンを示す図である。図５において、排熱の有無は、ガスエンジン発電機（＝ＧＥ）１が運転、停止の違いと同義の意味である。また、優先機、非優先機とは、運転時間平準化のため、常に運転時間が短い号機を優先機と設定することで、運転号機の選択時に運転コストや排熱の有効利用上どちらの号機を起動しても問題ないときに使用するパラメータである。ガス吸収冷温水機１１の台数制御を実施する上で、ガスエンジン発電機１の運転パターンとしては、２台共運転、２台共停止、１号機のみ運転、２号機のみ運転の４パターンしかないので、ＮＯ１〜ＮＯ４と区別し、以下にそれぞれのパターンについて説明する。なお、図中の※印が本実施形態の特徴的な箇所であることを示している。なお、本発明において、先発機とは先に運転される運転機を表し、後発機とは先発機が運転された後に運転される運転機を表す。

ガスエンジン発電機１が２台共運転している（ＮＯ１）場合は、ガス吸収冷温水機１１の先発機は、１号機、２号機どちらを起動しても排熱回収の運転条件が同じため、優先機をまず起動する。負荷が増え、先発機の排熱回収分で賄える負荷を超えてバーナ２４による追い焚きを開始したら、追い焚きによる燃料消費にかかるコストが後発機を起動するのに必要な補機動力の電力消費にかかるコストと一致した段階で後発機を、つまり非優先機を起動する。このときの負荷率を負荷設定１とする。

ガスエンジン発電機１の１号機のみが運転している（ＮＯ２）場合は、ガス吸収冷温水機１１の１号機は排熱回収が可能であり、２号機は排熱が無いため、優先機、非優先機によらず排熱回収が可能な１号機をまず起動する。負荷が増え、１号機のバーナによる追い焚きによって定格能力に近づいたら、２号機を起動する。この２号機の起動負荷率は、冷水、温水の負荷の変化率と、ガス吸収冷温水機の定格能力、及びその起動特性によって決める負荷率である。このときの負荷率を負荷設定２とする。

ガスエンジン発電機１の２号機のみが運転している（ＮＯ３）場合は、ＮＯ２と運転号機が逆になるだけのため、説明は省略する。

ガスエンジン発電機１が２台共停止している（ＮＯ４）場合は、ガス吸収冷温水機はどちらの号機においても排熱回収ができないため、優先機をまず起動する。負荷が増え、優先機の定格能力に近づいたら、非優先機を起動するが、このときの負荷率はＮＯ２、ＮＯ３と同一のため、説明は省略する。

次に、図６〜図８を参照しながら、本実施形態の冷温水システム１００の運転制御動作を説明する。図６〜図８は図５の制御パターンに従って制御を実施した場合の運転制御フローチャートを示す。なお、図６〜図８における各制御は、当該制御動作の対象となる構成要素が設けられた個別冷温水システム５０ａ、５０ｂにおける個別制御装置２０ａ、２０ｂによってそれぞれ司られるようになっている。

図６〜図８において、ガスエンジン発電機１の１号機をＧ１とし、ガスエンジン発電機１の２号機をＧ２とし、ガス吸収冷温水機１１の１号機をＲ１とし、ガス吸収冷温水機１１の２号機をＲ２とする。フローチャート上、ガスエンジン発電機１の運転中は、前述したように、ガス吸収冷温水機にとっては排熱回収が可能であることを意味する。フローチャートでは説明しないが、優先機は運転時間が短い運転機が自動選択されているものとする。また、実際の運用上は、機械の特性や、ハンチング防止などのため、タイマーを使用する場合があるが簡易のため、省略する。

図６は、ガス吸収冷温水機１１の先発機起動フローチャートである。本フローチャートは、Ｒ１、Ｒ２が共に停止状態であるときのフローチャートである。

まず、運転指令が入力される（ステップＳ１）と、次にガス吸収冷温水機１１の冷房、暖房の運転モードが一致しているか判別し（ステップＳ２）、一致していればステップＳ３に行き、一致していなければ本ステップに停滞する。このとき、台数制御解除の信号を入力しておくことで、台数制御と関係なく起動、停止を実施することも可能である。

次にＲ１、Ｒ２が共に故障していないか判別し（ステップＳ３）、Ｒ１、Ｒ２が共に故障していなければステップＳ４に進み、どちらか或いはいずれもが故障していればステップＳ１１に進む。

Ｒ１、Ｒ２が共に故障していない場合のステップＳ４で、Ｇ１、Ｇ２の運転、停止状態が一致しているか判別し、一致していればステップＳ５に進み、一致していなければステップＳ６に進む。ここで、Ｇ１、Ｇ２の運転、停止状態が一致している場合は、Ｇ１、Ｇ２が共に運転されている場合と、Ｇ１、Ｇ２が共に停止されている場合と、がある。

Ｇ１、Ｇ２の運転、停止状態が一致している場合には、Ｒ１、Ｒ２どちらを起動しても差がないため、Ｒ１が優先機か判別し（ステップＳ５）、Ｒ１が優先機である場合はＲ１を起動し（ステップＳ７）、Ｒ１が優先機でない場合はＲ２を起動する（ステップＳ８）。

ステップＳ４でＧ１、Ｇ２の運転、停止状態が一致していない場合、つまりＧ１かＧ２のどちらか１台のみが運転している場合は、Ｇ１運転中およびＧ２停止中か判別し（ステップＳ６）、Ｇ１のみ運転していれば、Ｒ１で排熱回収を行うためにＲ１を起動し（ステップＳ９）、Ｇ２のみが運転していれば、Ｒ２を起動する（ステップＳ１０）。これによって、Ｒ１、Ｒ２の運転を平均化することができる。

ステップＳ３でＲ１、Ｒ２が２台故障無では無い場合、つまりどちらか１台が故障か、２台共故障している場合は、Ｒ１が故障していないか判別し（ステップＳ１１）、Ｒ１が故障していない場合はＲ１を起動する（ステップＳ１２）。Ｒ１が故障している場合はＲ２が故障していないか判別し（ステップＳ１３）、Ｒ２が故障していなければ、Ｒ２を起動する（ステップＳ１４）。これによって、故障していないＲ１、Ｒ２を運転することができる。

ステップＳ１３においてＲ２も故障と判定された場合は、Ｒ１、Ｒ２が共に故障であるということになるため、ステップＳ３に戻り故障が復帰されるまで停滞することになる。ステップＳ１２、１４においてＲ１又はＲ２が起動されると、もう１台の故障が復帰されるまで本フローチャートで停滞することになる（ステップＳ１５）。

以上から、Ｒ１、Ｒ２のどちらかが起動し、Ｒ１、Ｒ２が共に故障していなければ、本フローチャートは終了し、図７の後発機起動フローチャートに移行する。

図７は、ガス吸収冷温水機１１の後発機起動フローチャートである。本フローチャートは、Ｒ１、Ｒ２のいずれか１台が運転している状態からスタートする。

まず、Ｒ１、Ｒ２のどちらが運転しているか判別する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６において、Ｒ１が運転している場合はステップＳ１７に進み、Ｒ２が運転している場合はステップＳ２５に進むが、ステップＳ２５以降はステップＳ１７以降の運転機を読み替えるだけのため、ステップＳ２５〜ステップＳ３２における説明は省略する。

ステップＳ１６でＲ１のみが運転していると判別した場合には、Ｇ１が停止中でＧ２が運転中か判別し（ステップＳ１７）、Ｇ１が停止中でＧ２が運転中であれば、ステップＳ１８に進む。つまり、Ｒ１が運転しＲ２が停止していながら、Ｒ１に組み合わされるＧ１が運転しておらず、Ｒ１に組み合わされていないＧ２が運転していることになり、Ｒ２を起動すれば、排熱回収を行えるにもかかわらず、Ｒ１が運転しているという非効率な状態を意味する。このような運転状態は極力避けることが運用上重要であるが、Ｇ１、Ｇ２が共に停止状態であるときに、起動指令が来たため優先機であるＲ１を起動した後に、Ｇ２が起動した場合に起こりうる状態である。この場合は、Ｒ１、Ｒ２の２台の運転が必要な負荷があるか（換言すれば、負荷設定２以上の負荷があるか）判別する（ステップＳ１８）。

ステップＳ１８で、Ｒ１、Ｒ２の２台の運転が必要な負荷がある場合はＲ２を起動する（ステップＳ２４）。ステップＳ１８で、２台の運転が必要なだけの負荷がない場合は、Ｒ２を起動し（ステップＳ１９）、Ｒ１を停止する（ステップＳ２０）ことで、運転機を切替え、Ｒ２のみが運転している場合のステップＳ２５に移行する。これによって、運転中のＧ２の排熱をＲ２で回収することができる。

ステップＳ１７において、Ｇ１が停止中でＧ２が運転中ではない場合、つまりＧ１、Ｇ２が２台共運転中や停止中、又はＧ１が運転中でＧ２停止中の場合は、負荷設定１以上の負荷があるか判別し（ステップＳ２１）、負荷設定１以上の負荷があればステップＳ２２のＧ１、Ｇ２が共に運転しているかの判別に進み、負荷設定１以上の負荷がなければステップＳ１７に戻る。

ステップＳ２１、Ｓ２２で、負荷が負荷設定１以上あり、Ｇ１、Ｇ２が共に運転しているときに、Ｒ２を起動する（ステップＳ２４）ことで、Ｒ１のバーナによる燃焼ガスのコストが、Ｒ２を運転するのに必要な補機動力による電力消費のコストを超えず、冷温水システム１００での運転コストを低減することが可能となる。

一方、ステップＳ２１、Ｓ２２で、負荷が負荷設定１以上あっても、Ｇ１、Ｇ２が共に運転中では無い場合は、負荷が負荷設定２以上であるか判別し（ステップＳ２３）、負荷が負荷設定２以上であればＲ２を起動する（ステップＳ２４）。負荷が負荷設定２以下の場合は、再びステップＳ１７に戻る。

以上より、Ｒ１、Ｒ２が共に起動することで本フローチャートは終了し、図８の停止フローチャートに移行する。

図８は、ガス吸収冷温水機１１の停止フローチャートである。本フローチャートは、Ｒ１、Ｒ２が共に運転中か、停止指令の入力によりスタートする。

まず、停止指令が入力されたか判別され（ステップＳ３３）、停止指令が入力された場合は、運転機を全て停止させ（ステップＳ３４）、本フローチャートは終了し、図６の先発機起動フローへ移行する。

ステップＳ３３で停止指令が無い場合は、Ｒ１、Ｒ２が共に運転中であるか判別され（ステップＳ３５）、Ｒ１、Ｒ２が共に運転中である場合はステップＳ３６に進み、もし１台のみの運転であれば、停止指令が入力されるまでは１台は運転しておくため、ステップＳ３３に戻る。

ステップＳ３５で、Ｒ１、Ｒ２が共に運転中の場合は、負荷が負荷設定２未満であるか判別され（ステップＳ３６）、負荷が負荷設定２未満である場合はステップＳ３７に進み、負荷設定２以上である場合はＧ１、Ｇ２の状態によらずＲ１、Ｒ２の２台運転が必要となるため、ステップＳ３３に戻る。

ステップＳ３６、Ｓ３７で、負荷が負荷設定２未満の場合であり、Ｇ１、Ｇ２が共に運転中である場合は、極力排熱回収を継続させることが望ましく、負荷が負荷設定１未満か判定し（ステップＳ３８）、負荷が負荷設定１未満であればステップＳ４１に進み、負荷が負荷設定１以上であればステップＳ３３に戻る。

一方、ステップＳ３６、Ｓ３７で、負荷が負荷設定２未満であり、Ｇ１、Ｇ２が共に運転中ではない場合、つまりＧ１、Ｇ２のいずれか１台のみ運転や２台共停止している場合は、Ｇ１が運転しているか判別する（ステップＳ３９）。この判別で、Ｇ１が運転していれば排熱回収をしていないＲ２を停止し（ステップＳ４５）、Ｇ１が運転していなければＧ２が運転しているか判別し（ステップＳ４０）、Ｇ２が運転していれば排熱回収をしていないＲ１を停止する（ステップＳ４４）。Ｇ１、Ｇ２共に停止していれば、ステップＳ４１に進む。

ステップＳ４１には、Ｇ１、Ｇ２が共に運転中で負荷が負荷設定１以下の場合と、Ｇ１、Ｇ２が共に停止しており負荷が負荷設定２以下の場合とがある。これらの場合は、Ｒ１、Ｒ２のどちらを停止しても排熱の有効利用や運転コストに差はないため、Ｒ１が優先機であるか判別し（ステップＳ４１）、Ｒ１が優先機ならば運転時間の長いＲ２を停止し（ステップＳ４２）、違えばＲ１を停止する（ステップＳ４３）。

以上よりＲ１又はＲ２のどちらかが停止したらステップＳ３３に戻り、停止指令が入力されるまで残りの１台の運転を継続することになる。

以上説明したように、本実施形態によれば、ガスエンジン発電機１とこのガスエンジン発電機１の排熱を回収するガス吸収冷温水機１１とを組み合せた個別冷温水システム５０を複数台設置すると共に、前記個別冷温水システムの各々に分散して設けられた個別制御装置同士を通信配線で接続して構成した制御装置を備えた冷温水システム１００であって、制御装置により、ガスエンジン発電機１の運転、停止の状態を判別し、この判別結果に基づいてガス吸収冷温水機１１における運転時期及び停止時期を決定するので、排熱を有効利用し、運転コストの低減が可能である。

本実施形態では、ガス吸収冷温水機１１の冷房、暖房の運転パターンに違いを説明していないが、いずれの場合においても適用可能である。その際は、燃料消費率や補機動力が違うため、負荷設定１、２が異なる。また簡易のため、負荷設定１、２を起動時と停止時で同じ設定として説明したが、実際の運用に際しては、負荷率に若干の差を設ける、又は負荷の変化率などにより使い分けるなどし、起動と停止をハンチング防止する必要がある。また負荷設定１の設定に際しては、排熱回収量が影響するが、これはガスエンジン発電機１の運転負荷率によって異なる数値である。そのため、ガスエンジン発電機１の制御装置６より運転負荷率をアナログに通信する、又はバーナによる追い焚き量から排熱回収分で賄われる負荷率を計算することにより正確に負荷設定１を設定できるが、簡易的には、ガスエンジン発電機１の平均運転負荷率を元に設定することも可能である。

なお、ガス吸収冷温水機１１の台数制御による消費ガスと消費電力の合計での運転コスト低減という点では、排ガス・排熱投入型のガス吸収冷温水機に限らず、排ガス投入型のガス吸収冷温水機や排温水投入型のガス吸収冷温水機においても適用可能な制御方法である。

本発明の一実施形態の冷温水システムの全体構成図である。 図１の個別冷温水システムにおけるガス吸収冷温水機の構成図である。 図２の排ガス・排熱投入型のガス吸収冷温水機のガスエンジン発電機停止時における負荷率と入熱量の関係を示す図である。 図２のガス吸収冷温水機のガスエンジン発電機運転時における負荷率と入熱量の関係を示す図である。 本実施形態の冷温水システムにおける制御パターンを示す図である。 本実施形態によるガス吸収冷温水機先発機の起動時のフローチャートである。 本実施形態によるガス吸収冷温水機後発機の起動時のフローチャートである。 本実施形態によるガス吸収冷温水機停止時のフローチャートである。

符号の説明

１…ガスエンジン発電機、２…発電機、３…ガスエンジン、４…インタークーラ熱交換器、５…エンジン冷却水熱交換器、６…制御装置、７…排気配管、８…燃料ガス配管、９…排温水配管、１０…放熱冷却水配管、１１…ガス吸収冷温水機、１２…排ガス熱回収装置、１３…煙突、１４…ガス吸収冷温水装置、１５…煙突、１６…排温水熱回収装置、１７…冷温水配管、１８…冷却水配管、１９…放熱冷却水配管、２０…制御装置、２１…通信配線、２２…排ガス熱回収装置、２３…排ガスバイパス配管、２４…バーナ、２５…高温再生器、２６…蒸発器、２７…吸収器、２８…凝縮器、２９…低温再生器、３０…溶液ポンプ、３１…溶液ポンプ、３２…冷媒ポンプ、３３…冷温水ポンプ、３４…冷却水ポンプ、３５…冷却塔、３６…排温水熱交換器、３７…暖房用熱交換器、３８…放熱用熱交換器、３９…排温水バイパス配管、４０…排熱回収ポンプ、４１…放熱冷却水ポンプ、５０、５０ａ、５０ｂ…個別冷温水システム、１００…冷温水システム。

Claims (5)

1. ガスエンジン発電機とこのガスエンジン発電機の排熱を回収するガス吸収冷温水機とを組み合せた個別冷温水システムを複数台設置すると共に、前記個別冷温水システムの各々に分散して設けられた個別制御装置同士を通信配線で接続して構成した制御装置を備えた冷温水システムであって、
   前記制御装置は、前記ガスエンジン発電機の運転、停止の状態を判別し、この判別結果に基づいて前記複数台のガス吸収冷温水機におけるそれぞれの運転時期及び停止時期を決定する機能を有する
   ことを特徴とする冷温水システム。
2. 請求項１に記載の冷温水システムにおいて、前記制御装置は、運転指令を受けた際、前記ガスエンジン発電機の運転、停止の状態と前記ガス吸収冷温水機の故障状態とに基づいて前記ガス吸収冷温水機の先発機を決定する機能と、一組の前記ガスエンジン発電機と前記ガス吸収冷温水機がペアで運転していない場合に当該ガスエンジン発電機に合致するガス吸収冷温水機の運転に切り替える機能とを有することを特徴とする冷温水システム。
3. 請求項１に記載の冷温水システムにおいて、前記制御装置は、前記ガス吸収冷温水機の運転台数を増やす必要が無い負荷のとき、前記ガスエンジン発電機の運転機と同じ個別冷温水システムにおける前記ガス吸収冷温水機を運転するように制御することを特徴とする冷温水システム。
4. 請求項１に記載の冷温水システムにおいて、前記制御装置は、前記ガス吸収冷温水機の後発機を起動する際、前記ガスエンジン発電機が２台共運転している場合、冷温水システム合計で消費電力と燃焼ガス消費量の合計量を削減できる負荷率によって当該後発機を起動するように制御することを特徴とする冷温水システム。
5. 請求項１に記載の冷温水システムにおいて、前記制御装置は、前記ガス吸収冷温水機の後発機を起動する際、前記ガスエンジン発電機が２台共運転している場合とそれ以外とで、起動時期が異なるように制御をすることを特徴とする冷温水システム。

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