JP2017161199A - Cold water manufacturing system - Google Patents

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和之 大谷
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To inexpensively manufacture cold water by water self-sustenance of a fuel cell unit and an adsorption type refrigerating machine, in a cold water manufacturing system composed of the fuel cell unit and the adsorption type refrigerating machine.SOLUTION: A cold water manufacturing device includes: a fuel cell unit 2; an adsorption type refrigerating machine 5 including an adsorber/desorber 51, an evaporator 52 and a refrigerant condenser 53; a first heat exchanger 3 exchanging heat between heating fluid W2 and an off-gas G1; an off-gas condenser 4 producing condensate W1 by cooling the off-gas G1; a cooling unit 6 for cooling cooling fluid W3; a first branched cooling fluid line L91 branched from a cooling fluid line L7 and joined with the cooling fluid line L7 again through the off-gas condenser 4; first flow rate adjustment means V11 for adjusting a flow rate of cooling fluid W31 circulated in the first branched cooling fluid line L91; and a control portion 10 for controlling the first flow rate adjustment means V11 so that a temperature of an off-gas G2 measured by first temperature measurement means S1 becomes lower than a first set temperature.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、燃料電池ユニットと、供給水から冷水を製造する吸着式冷凍機と、を備える冷水製造システムに関する。   The present invention relates to a cold water production system including a fuel cell unit and an adsorption refrigerator that produces cold water from supply water.

従来、燃料電池ユニットと、吸脱着器、蒸発器及び冷媒凝縮器を有する吸着式冷凍機と、を備える複合型燃料電池システムが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の複合型燃料電池システムにおいては、吸脱着器は、冷熱により吸着材に冷媒蒸気を吸着させる吸着プロセスと、温熱により吸着材から冷媒蒸気を脱着させる脱着プロセスと、を切替可能である。また、吸着式冷凍機は、蒸発器に流通させる冷却対象流体として、例えば常温の水を使用すれば、10℃以下の冷水を製造することが可能である。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a combined fuel cell system including a fuel cell unit and an adsorption refrigerator having an adsorption / desorption device, an evaporator, and a refrigerant condenser (see, for example, Patent Document 1). In the hybrid fuel cell system described in Patent Document 1, the adsorption / desorption device can be switched between an adsorption process in which the refrigerant vapor is adsorbed on the adsorbent by cold heat and a desorption process in which the refrigerant vapor is desorbed from the adsorbent by heat. It is. In addition, the adsorption refrigerator can produce cold water of 10 ° C. or lower if, for example, room temperature water is used as a cooling target fluid to be circulated through the evaporator.

特許文献1に記載の複合型燃料電池システムにおいては、吸着式冷凍機の吸脱着器は、例えば、燃料電池ユニットから排出されるオフガスとの熱交換により得られた温水(加熱流体)の温熱を脱着プロセスで利用する。また、吸着式冷凍機の吸脱着器は、例えば、冷却水(冷却流体)の冷熱を吸着プロセスで利用する。
近年、60〜75℃程度の低い温熱で脱着プロセスを実行できる吸着材を採用した吸着式冷凍機が市場に登場し、この吸着式冷凍機を燃料電池ユニットと組み合わせて使用することも検討されている。詳細には、吸着式冷凍機の吸脱着器の脱着プロセス時の温熱源として、燃料電池ユニットから排出されるオフガスとの熱交換により得られた温水を利用することがある。発電中のオフガスの温度は、約300℃程度にまで達するため、熱交換により容易に75℃以下の温水を得ることができる。
In the combined fuel cell system described in Patent Document 1, the adsorption / desorption device of the adsorption refrigeration unit, for example, uses the heat of hot water (heating fluid) obtained by heat exchange with off-gas discharged from the fuel cell unit. Used in the desorption process. The adsorption / desorption device of the adsorption refrigerator uses, for example, the cold heat of cooling water (cooling fluid) in the adsorption process.
In recent years, an adsorption refrigeration machine that uses an adsorbent capable of performing a desorption process with a low temperature of about 60 to 75 ° C. has appeared on the market, and the use of this adsorption refrigeration machine in combination with a fuel cell unit has also been studied. Yes. Specifically, there is a case where hot water obtained by heat exchange with off-gas discharged from the fuel cell unit is used as a heat source during the desorption process of the adsorption / desorption device of the adsorption refrigerator. Since the temperature of the off gas during power generation reaches about 300 ° C., hot water of 75 ° C. or less can be easily obtained by heat exchange.

また、燃料電池ユニットと、冷凍機と、を備える燃料電池システムが知られている(例えば、特許文献2参照)。燃料電池ユニットおいては、水素を含む改質ガス(改質後の燃料ガス)と、空気中の酸素(酸化剤ガス)とが反応することにより、発電が行われる。特許文献2に記載の燃料電池システムは、外部からの水の供給を必要とせずに、オフガスを冷却して凝縮水を生成して、改質ガスの生成時に再利用する、いわゆる「水自立」を実現するものである。水自立は、停電発生時や災害時に断水が起こっても発電を継続することができるため、燃料電池分野では有用な技術とされている。特許文献2に記載の水自立により水が供給される燃料電池システムにおいては、冷凍機により製造された冷却水を用いて燃料電池から排出されるオフガスを冷却して、凝縮水を生成する。   A fuel cell system including a fuel cell unit and a refrigerator is known (see, for example, Patent Document 2). In the fuel cell unit, power is generated by a reaction between a reformed gas containing hydrogen (reformed fuel gas) and oxygen in the air (oxidant gas). The fuel cell system described in Patent Document 2 is a so-called “water self-sustained” in which off-gas is cooled to generate condensed water without requiring supply of water from the outside and reused when generating reformed gas. Is realized. Water independence is a useful technology in the field of fuel cells because it can continue power generation even when water outages occur during power outages or disasters. In the fuel cell system in which water is supplied by water self-supporting described in Patent Document 2, the off-gas discharged from the fuel cell is cooled using cooling water produced by a refrigerator to generate condensed water.

特許第5625368号公報Japanese Patent No. 5625368 特開2009−170189号公報JP 2009-170189 A

特許文献1に記載の複合型燃料電池システムにおいて、特許文献2における水自立を実現すれば、断水等に影響されずに常時発電が可能になるため、省エネルギーに一層貢献できることが期待される。しかし、特許文献2に記載の技術においては、冷却水を供給する冷凍機が大きな電力消費を伴う仕組みのものであるため、燃料電池ユニットから冷凍機へ直接電力を供給したり、安価な外部の夜間電力を使用したりしないと、システム全体のランニングコストが高くなり易い。
一方、水自立により水が供給される燃料電池ユニットにおいて、燃料電池ユニットから排出されるオフガスを十分に冷却できない場合には、改質ガス(燃料ガス)を生成するために必要な量の凝縮水を生成することができない可能性がある。
In the composite fuel cell system described in Patent Document 1, if water self-supporting in Patent Document 2 is realized, it is possible to always generate power without being affected by water interruption or the like, so that it is expected to further contribute to energy saving. However, in the technique described in Patent Document 2, since the refrigerator that supplies the cooling water has a structure that consumes a large amount of electric power, power is directly supplied from the fuel cell unit to the refrigerator, or an inexpensive external device is used. If the nighttime power is not used, the running cost of the entire system tends to be high.
On the other hand, in the fuel cell unit to which water is supplied by water self-supporting, when the off-gas discharged from the fuel cell unit cannot be sufficiently cooled, the amount of condensed water necessary for generating reformed gas (fuel gas) May not be generated.

本発明は、燃料電池ユニットと吸着式冷凍機とからなる冷水製造システムにおいて、燃料電池ユニットの水自立に必要な量の凝縮水を確実に生成しつつ、吸着式冷凍機による安価な冷水製造を実現することを目的とする。   The present invention provides a cold water production system comprising a fuel cell unit and an adsorption refrigeration machine, and reliably produces an amount of condensed water necessary for the water self-supporting of the fuel cell unit, while producing an inexpensive chilled water with an adsorption refrigeration machine. It aims to be realized.

本発明は、電池スタック内に燃料ガス及び酸化剤ガスを導入し、電気化学反応により発電する燃料電池ユニットと、冷熱により吸着材に冷媒蒸気を吸着させる吸着プロセスと温熱により吸着材から冷媒蒸気を脱着させる脱着プロセスとを切替可能な吸脱着器、吸着材への冷媒蒸気の吸着に伴って冷媒液を蒸気化させる蒸発器、及び吸着材からの冷媒蒸気の脱着に伴って冷媒蒸気を凝縮させる冷媒凝縮器を備え、前記吸脱着器には、前記吸着プロセスにおいて吸着材に冷熱を与えるための冷却流体が循環流通する冷却流体ライン、及び前記脱着プロセスにおいて吸着材に温熱を与えるための加熱流体が循環流通する加熱流体ラインが接続され、前記蒸発器には、供給水が流通する供給水ラインが接続され、前記蒸発器内で冷媒液が蒸気化する際の気化熱で供給水から冷水を製造する吸着式冷凍機と、前記燃料電池ユニットから排出されるオフガスが流通するオフガスラインと、前記加熱流体ラインを流通する加熱流体と前記オフガスラインを流通するオフガスとの間で熱交換を行う第1熱交換器と、前記オフガスラインを流通し且つ前記第1熱交換器で熱交換された後のオフガスを冷却して凝縮水を生成するオフガス凝縮器と、前記冷却流体ラインを循環流通する冷却流体を冷却する冷却ユニットと、前記冷却流体ラインから分岐し、前記オフガス凝縮器を経由して、前記冷却流体ラインに再度合流する第1分岐冷却流体ラインと、前記第1分岐冷却流体ラインを流通する冷却流体の流量を調節する第1流量調節手段と、前記オフガス凝縮器よりも下流側の前記オフガスラインを流通するオフガスの温度を測定する第1温度測定手段と、前記第1温度測定手段により測定されたオフガスの温度が第1設定温度を下回るように前記第1流量調節手段を制御する制御部と、を備える、冷水製造システムに関する。   The present invention includes a fuel cell unit that introduces a fuel gas and an oxidant gas into a battery stack and generates power by an electrochemical reaction, an adsorption process in which refrigerant vapor is adsorbed to an adsorbent by cold heat, and refrigerant vapor from the adsorbent by hot heat. An adsorption / desorption device that can be switched between desorption processes to be desorbed, an evaporator that vaporizes the refrigerant liquid as the refrigerant vapor is adsorbed on the adsorbent, and a refrigerant vapor that is condensed when the refrigerant vapor is desorbed from the adsorbent. A refrigerant condenser, a cooling fluid line in which a cooling fluid for supplying cold to the adsorbent in the adsorption process circulates, and a heating fluid for applying warm heat to the adsorbent in the desorption process Is connected to a heating fluid line through which the circulating water circulates, and a supply water line through which the supply water circulates is connected to the evaporator, and the refrigerant liquid is vaporized in the evaporator. An adsorption refrigerator that produces cold water from supply water by heat of vaporization, an offgas line through which offgas discharged from the fuel cell unit flows, a heating fluid that flows through the heating fluid line, and an offgas that flows through the offgas line A first heat exchanger for exchanging heat between, an off-gas condenser that circulates through the off-gas line and cools off-gas after heat exchange in the first heat exchanger to generate condensed water, and A cooling unit that cools the cooling fluid circulating through the cooling fluid line, a first branch cooling fluid line that branches off from the cooling fluid line and rejoins the cooling fluid line via the off-gas condenser, A first flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the cooling fluid flowing through the first branch cooling fluid line, and the off-gas line downstream from the off-gas condenser. A first temperature measuring means for measuring the temperature of the off-gas, and a controller for controlling the first flow rate adjusting means so that the temperature of the off-gas measured by the first temperature measuring means is lower than the first set temperature. The present invention relates to a cold water production system.

また、前記第1熱交換器の上流側の前記加熱流体ラインから分岐し、前記第1熱交換器をバイパスして、前記第1熱交換器の下流側の前記加熱流体ラインに再度合流する加熱流体バイパスラインと、前記加熱流体バイパスラインを流通する加熱流体の流量を調節する第2流量調節手段と、前記吸脱着器に供給される加熱流体の温度を測定する第2温度測定手段と、を更に備え、前記制御部は、前記第2温度測定手段により測定された加熱流体の温度を第2設定温度範囲に維持するように前記第2流量調節手段を制御することが好ましい。   Also, heating that branches from the heating fluid line upstream of the first heat exchanger, bypasses the first heat exchanger, and rejoins the heating fluid line downstream of the first heat exchanger. A fluid bypass line, a second flow rate adjusting means for adjusting a flow rate of the heated fluid flowing through the heated fluid bypass line, and a second temperature measuring means for measuring the temperature of the heated fluid supplied to the adsorption / desorption device. In addition, it is preferable that the control unit controls the second flow rate adjusting unit so as to maintain the temperature of the heated fluid measured by the second temperature measuring unit in a second set temperature range.

また、前記加熱流体ラインに設けられ、インバータにより回転速度を調節可能な循環ポンプと、前記吸脱着器に供給される加熱流体の温度を測定する第2温度測定手段と、を更に備え、前記制御部は、前記第2温度測定手段により測定された加熱流体の温度を第2設定温度範囲に維持するように前記インバータを介して前記循環ポンプの回転速度を制御することが好ましい。   The control system further comprises a circulation pump provided in the heating fluid line, the rotation speed of which can be adjusted by an inverter, and a second temperature measurement means for measuring the temperature of the heating fluid supplied to the adsorption / desorption device. Preferably, the unit controls the rotational speed of the circulation pump via the inverter so as to maintain the temperature of the heated fluid measured by the second temperature measuring means in a second set temperature range.

また、前記冷却流体ラインから分岐し、前記冷却流体ラインに再度合流する第2分岐冷却流体ラインと、前記吸脱着器の上流側の前記加熱流体ラインを流通する加熱流体と、前記第2分岐冷却流体ラインを流通する冷却流体との間で熱交換を行う第2熱交換器と、前記第2分岐冷却流体ラインを流通する冷却流体の流量を調節する第3流量調節手段と、前記吸脱着器に供給される加熱流体の温度を測定する第2温度測定手段と、を更に備え、前記制御部は、前記第2温度測定手段により測定された加熱流体の温度を第2設定温度範囲に維持するように前記第3流量調節手段を制御することが好ましい。   A second branch cooling fluid line branched from the cooling fluid line and rejoining the cooling fluid line; a heating fluid flowing through the heating fluid line upstream of the adsorption / desorption device; and the second branch cooling. A second heat exchanger for exchanging heat with the cooling fluid flowing through the fluid line, a third flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the cooling fluid flowing through the second branch cooling fluid line, and the adsorption / desorption device And a second temperature measuring means for measuring the temperature of the heated fluid supplied to the controller, wherein the control unit maintains the temperature of the heated fluid measured by the second temperature measuring means in a second set temperature range. It is preferable to control the third flow rate adjusting means.

また、前記第1熱交換器の上流側の前記オフガスラインから分岐し、前記第1熱交換器をバイパスして、前記第1熱交換器の下流側であって前記オフガス凝縮器の上流側の前記オフガスラインに再度合流するオフガスバイパスラインと、前記オフガスバイパスラインを流通するオフガスの流量を調節する第4流量調節手段と、前記吸脱着器に供給される加熱流体の温度を測定する第2温度測定手段と、を更に備え、前記制御部は、前記第2温度測定手段により測定された加熱流体の温度を第2設定温度範囲に維持するように前記第4流量調節手段を制御することが好ましい。   A branch from the off-gas line upstream of the first heat exchanger, bypassing the first heat exchanger, downstream of the first heat exchanger and upstream of the off-gas condenser; An off-gas bypass line that rejoins the off-gas line; a fourth flow rate adjusting means that adjusts a flow rate of the off-gas flowing through the off-gas bypass line; and a second temperature that measures the temperature of the heating fluid supplied to the adsorption / desorption device. Measuring means, and the control unit preferably controls the fourth flow rate adjusting means so as to maintain the temperature of the heated fluid measured by the second temperature measuring means within a second set temperature range. .

本発明によれば、燃料電池ユニットと吸着式冷凍機とからなる冷水製造システムにおいて、燃料電池ユニットの水自立に必要な量の凝縮水を確実に生成しつつ、吸着式冷凍機による安価な冷水製造を実現することができる。   According to the present invention, in a chilled water production system comprising a fuel cell unit and an adsorption chiller, an inexpensive chilled water produced by an adsorption chiller can be produced while reliably generating the amount of condensed water necessary for water self-supporting of the fuel cell unit. Manufacturing can be realized.

本発明の冷水製造システム1の一実施形態を示す全体のフロー図である。It is the whole flowchart which shows one Embodiment of the cold water manufacturing system 1 of this invention. 本発明の冷水製造システム1の一実施形態を示すフロー図であって、燃料電池ユニット2の周辺の主な構成を示す図である。1 is a flowchart showing an embodiment of a cold water production system 1 according to the present invention, and is a diagram showing a main configuration around a fuel cell unit 2. FIG. 吸着式冷凍機5の周辺の主な構成を示す図であって、第1吸脱着器51aにおいて吸着プロセスが実行され、第2吸脱着器51bにおいて脱着プロセスが実行される場合を示す図である。It is a figure which shows the main structures of the periphery of the adsorption-type refrigerator 5, Comprising: It is a figure which shows the case where an adsorption process is performed in the 1st adsorption / desorption device 51a, and a desorption process is performed in the 2nd adsorption / desorption device 51b. . 吸着式冷凍機5の周辺の主な構成を示す図であって、第1吸脱着器51aにおいて脱着プロセスが実行され、第2吸脱着器51bにおいて吸着プロセスが実行される場合を示す図である。It is a figure which shows the main structures of the periphery of adsorption | suction type refrigerator 5, Comprising: It is a figure which shows the case where the desorption process is performed in the 1st adsorption / desorption device 51a, and the adsorption process is performed in the 2nd adsorption / desorption device 51b. . 図2に示す構成から変更した第1構成例を説明するフロー図である。It is a flowchart explaining the 1st structural example changed from the structure shown in FIG. 図2に示す構成から変更した第2構成例を説明するフロー図である。It is a flowchart explaining the 2nd structural example changed from the structure shown in FIG. 図2に示す構成から変更した第3構成例を説明するフロー図である。It is a flowchart explaining the 3rd structural example changed from the structure shown in FIG. 図2に示す構成から変更した第4構成例を説明するフロー図である。It is a flowchart explaining the 4th structural example changed from the structure shown in FIG.

本発明の冷水製造システムの一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の冷水製造システム1の一実施形態を示す全体のフロー図である。図2は、本発明の冷水製造システム1の一実施形態を示すフロー図であって、燃料電池ユニット2の周辺の主な構成を示す図である。図3は、吸着式冷凍機5の周辺の主な構成を示す図であって、第1吸脱着器51aにおいて吸着プロセスが実行され、第2吸脱着器51bにおいて脱着プロセスが実行される場合を示す図である。図4は、吸着式冷凍機5の周辺の主な構成を示す図であって、第1吸脱着器51aにおいて脱着プロセスが実行され、第2吸脱着器51bにおいて吸着プロセスが実行される場合を示す図である。   An embodiment of the cold water production system of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall flowchart showing an embodiment of the cold water production system 1 of the present invention. FIG. 2 is a flowchart showing an embodiment of the cold water production system 1 of the present invention, and is a diagram showing a main configuration around the fuel cell unit 2. FIG. 3 is a diagram showing a main configuration around the adsorption refrigerator 5, in which the adsorption process is performed in the first adsorption / desorption device 51a and the desorption process is performed in the second adsorption / desorption device 51b. FIG. FIG. 4 is a diagram showing a main configuration around the adsorption refrigerator 5, and shows a case where the desorption process is executed in the first adsorption / desorption device 51a and the adsorption process is executed in the second adsorption / desorption device 51b. FIG.

図1に示すように、本実施形態の冷水製造システム1は、燃料電池ユニットのオフガスから凝縮水を回収して燃料電池ユニットの水自立運転を行うと共に、燃料電池ユニットのオフガスから廃熱を回収して吸着式冷凍機の駆動熱源として利用するものである。冷水製造システム1は、燃料電池ユニット2と、第1熱交換器3と、オフガス凝縮器4と、吸着式冷凍機5と、改質水タンク41と、冷却ユニットとしての冷却塔6と、吸着式冷凍機5が接続される流路を切替可能な流路切替制御弁7と、冷水使用設備11と、第1流量調節手段としての第1比例制御三方弁V11と、第1温度測定手段としての第1温度センサS1と、を備える。
また、図1に示すように、冷水製造システム1は、ラインとして、オフガスラインL1と、凝縮水送出ラインL21と、改質水供給ラインL22と、加熱流体ラインL6(L61、L51、L62)と、冷却流体ラインL7(L71、L51、L72)と、第1分岐冷却流体ラインL91と、冷水製造ラインL100(L101、L102、L103)と、を備える。「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。
As shown in FIG. 1, the cold water production system 1 of the present embodiment collects condensed water from the off gas of the fuel cell unit to perform water self-sustained operation of the fuel cell unit and collects waste heat from the off gas of the fuel cell unit. Thus, it is used as a driving heat source for the adsorption refrigerator. The cold water production system 1 includes a fuel cell unit 2, a first heat exchanger 3, an off-gas condenser 4, an adsorption refrigeration machine 5, a reforming water tank 41, a cooling tower 6 as a cooling unit, an adsorption A flow path switching control valve 7 capable of switching the flow path to which the refrigeration machine 5 is connected, a facility 11 for using cold water, a first proportional control three-way valve V11 as a first flow rate adjusting means, and a first temperature measuring means First temperature sensor S1.
As shown in FIG. 1, the cold water production system 1 includes an off-gas line L1, a condensed water delivery line L21, a reformed water supply line L22, and a heating fluid line L6 (L61, L51, L62) as lines. The cooling fluid line L7 (L71, L51, L72), the first branch cooling fluid line L91, and the cold water production line L100 (L101, L102, L103) are provided. “Line” is a general term for lines capable of flowing fluid such as flow paths, paths, and pipelines.

また、冷水製造システム1は、図2〜図4に示すように、図1に示す構成に加えて、循環ポンプ31と、インバータ32と、第2熱交換器8と、冷媒液ポンプ56と、第2流量調節手段としての第2比例制御三方弁V12と、第3流量調節手段としての第3比例制御三方弁V13と、第4流量調節手段としての第4比例制御三方弁V14と、第2温度測定手段としての第2温度センサS2a,S2bと、制御部10と、を備える。制御部10は、制御対象の各機器を制御可能に、各機器に信号線(不図示)により接続されている。
また、冷水製造システム1は、図2〜図4に示すように、図1に示す構成に加えて、ラインとして、燃料供給ラインL31と、空気供給ラインL32と、改質ガス供給ラインL33と、オフガスバイパスラインL4と、加熱流体バイパスラインL8と、第2分岐冷却流体ラインL92と、を備える。
In addition to the configuration shown in FIG. 1, the cold water production system 1 includes a circulation pump 31, an inverter 32, a second heat exchanger 8, a refrigerant liquid pump 56, as shown in FIGS. 2 to 4. A second proportional control three-way valve V12 as a second flow rate adjustment means, a third proportional control three-way valve V13 as a third flow rate adjustment means, a fourth proportional control three-way valve V14 as a fourth flow rate adjustment means, Second temperature sensors S2a and S2b as temperature measuring means and a control unit 10 are provided. The control unit 10 is connected to each device by a signal line (not shown) so as to be able to control each device to be controlled.
2 to 4, in addition to the configuration shown in FIG. 1, the cold water production system 1 includes, as lines, a fuel supply line L31, an air supply line L32, a reformed gas supply line L33, An off-gas bypass line L4, a heating fluid bypass line L8, and a second branch cooling fluid line L92 are provided.

図2に示すように、燃料電池ユニット2は、電池スタック20と、改質器21と、を有する。燃料電池ユニット2は、電池スタック20内に、水素を含む改質ガスG4(改質後の燃料ガス)、及び空気A1(酸化剤ガス)を導入する。改質ガスG4は、改質器21において、原燃料ガスG3と改質水W1の水蒸気とを反応させて生成される。燃料電池ユニット2は、水素を含む改質ガスG4と空気A1中の酸素(酸化剤ガス)との電気化学反応により発電する。電池スタック20は、固体酸化物形燃料電池(SOFC)セルを積層することにより構成されている。電池スタック20において発電を行うときの温度である運転温度は、700℃〜1000℃と高温である。電池スタック20によって発電された電気は、パワーコンディショナ(図示せず)に送られ、AC電圧に変換される。
また、燃料電池ユニット2は、オフガスG1を排出する。燃料電池ユニット2から排出されるオフガスG1の温度は、約300℃程度である。燃料電池ユニット2から排出されるオフガスG1は、比較的少量である。
As shown in FIG. 2, the fuel cell unit 2 includes a battery stack 20 and a reformer 21. The fuel cell unit 2 introduces a reformed gas G4 containing hydrogen (reformed fuel gas) and air A1 (oxidant gas) into the battery stack 20. The reformed gas G4 is generated in the reformer 21 by reacting the raw fuel gas G3 and the steam of the reformed water W1. The fuel cell unit 2 generates power by an electrochemical reaction between the reformed gas G4 containing hydrogen and oxygen (oxidant gas) in the air A1. The battery stack 20 is configured by stacking solid oxide fuel cells (SOFC) cells. The operating temperature, which is the temperature when power generation is performed in the battery stack 20, is as high as 700 ° C to 1000 ° C. The electricity generated by the battery stack 20 is sent to a power conditioner (not shown) and converted into an AC voltage.
Further, the fuel cell unit 2 discharges the off gas G1. The temperature of the off gas G1 discharged from the fuel cell unit 2 is about 300 ° C. The off gas G1 discharged from the fuel cell unit 2 is relatively small.

改質ガス供給ラインL33は、改質器21において生成された水素を含む改質ガスG4を、電池スタック20に向けて流通させる。改質ガス供給ラインL33の上流側の端部は、改質器21に接続されており、改質ガス供給ラインL33の下流側の端部は、電池スタック20に接続されている。   The reformed gas supply line L <b> 33 causes the reformed gas G <b> 4 containing hydrogen generated in the reformer 21 to flow toward the battery stack 20. An upstream end portion of the reformed gas supply line L33 is connected to the reformer 21, and a downstream end portion of the reformed gas supply line L33 is connected to the battery stack 20.

改質器21の内部には、触媒が収容されている。改質器21は、触媒上において、改質水供給ラインL22(後述)を通して供給される改質水W1と、燃料供給ラインL31を通して供給される原燃料ガスG3とを反応させる(水蒸気改質法)。この反応により、改質器21において、改質ガスG4が生成される。生成された改質ガスG4は、改質ガス供給ラインL33を通して電池スタック20に供給される。   A catalyst is accommodated in the reformer 21. The reformer 21 causes the reformed water W1 supplied through the reformed water supply line L22 (described later) and the raw fuel gas G3 supplied through the fuel supply line L31 to react on the catalyst (steam reforming method). ). By this reaction, the reformed gas G4 is generated in the reformer 21. The generated reformed gas G4 is supplied to the battery stack 20 through the reformed gas supply line L33.

燃料供給ラインL31は、燃料供給部(図示せず)からの原燃料ガスG3を改質器21へ流通させる。燃料供給ラインL31の上流側の端部は、都市ガス等の原燃料ガスG3を供給可能な燃料供給部(図示せず)に接続されており、燃料供給ラインL31の下流側の端部は、改質器21に接続されている。   The fuel supply line L31 distributes the raw fuel gas G3 from the fuel supply unit (not shown) to the reformer 21. The upstream end of the fuel supply line L31 is connected to a fuel supply unit (not shown) capable of supplying raw fuel gas G3 such as city gas, and the downstream end of the fuel supply line L31 is The reformer 21 is connected.

空気供給ラインL32は、ブロワ(図示せず)及びフィルタ(図示せず)を通過した空気A1を、電池スタック20に流通させる。空気供給ラインL32の上流側の端部は、空気A1を燃料電池ユニット2に供給するためのブロワ(図示せず)及びフィルタ(図示せず)に接続されている。空気供給ラインL32の下流側の端部は、電池スタック20に接続されている。   The air supply line L32 distributes the air A1 that has passed through a blower (not shown) and a filter (not shown) to the battery stack 20. The upstream end of the air supply line L32 is connected to a blower (not shown) and a filter (not shown) for supplying the air A1 to the fuel cell unit 2. The downstream end of the air supply line L32 is connected to the battery stack 20.

オフガスラインL1は、燃料電池ユニット2から排出されるオフガスG1が流通するラインである。オフガスラインL1は、第1オフガスラインL11と、第2オフガスラインL12と、第3オフガスラインL13と、を有する。
第1オフガスラインL11の上流側の端部は、電池スタック20に接続されている。第1オフガスラインL11の下流側の端部は、第1熱交換器3に接続されている。第1オフガスラインL11には、第4比例制御三方弁V14が配置されている。
The off gas line L1 is a line through which the off gas G1 discharged from the fuel cell unit 2 flows. The off gas line L1 includes a first off gas line L11, a second off gas line L12, and a third off gas line L13.
The upstream end portion of the first off-gas line L11 is connected to the battery stack 20. The downstream end of the first off-gas line L11 is connected to the first heat exchanger 3. A fourth proportional control three-way valve V14 is disposed in the first off gas line L11.

第1オフガスラインL11の途中からは、第4比例制御三方弁V14においてオフガスバイパスラインL4が分岐している。オフガスバイパスラインL4の下流側の端部は、第2オフガスラインL12の接続部J11に接続されている。オフガスバイパスラインL4は、第1熱交換器3の上流側の第1オフガスラインL11から第4比例制御三方弁V14において分岐し、第1熱交換器3をバイパスして、第2オフガスラインL12の接続部J11において、第1熱交換器3の下流側であってオフガス凝縮器4の上流側の第2オフガスラインL12に再度合流する。   From the middle of the first off-gas line L11, the off-gas bypass line L4 branches off at the fourth proportional control three-way valve V14. The downstream end of the off-gas bypass line L4 is connected to the connection portion J11 of the second off-gas line L12. The off gas bypass line L4 branches from the first off gas line L11 on the upstream side of the first heat exchanger 3 at the fourth proportional control three-way valve V14, bypasses the first heat exchanger 3, and passes through the second off gas line L12. In the connection part J11, it merges again in the 2nd off-gas line L12 in the downstream of the 1st heat exchanger 3, and the upstream of the off-gas condenser 4. FIG.

第4比例制御三方弁V14は、第1オフガスラインL11におけるオフガスバイパスラインL4に分岐する部分に設けられる。第4比例制御三方弁V14は、モータバルブにより構成され、弁開度が調節されることで、オフガスバイパスラインL4を流通するオフガスG12の流量を調節可能な弁である。つまり、第4比例制御三方弁V14は、第1オフガスラインL11からオフガスバイパスラインL4に分流するオフガスG12の流量の割合を変更可能な弁である。なお、第4比例制御三方弁V14が振り分けるオフガスG12の流量の割合は、第1オフガスラインL11及びオフガスバイパスラインL4のいずれか一方に分流するオフガスG12の流量の割合が、0(ゼロ)であってもよい。第4比例制御三方弁V14により調節されるオフガスG12の流量は、制御部10からの流量調節信号により制御される。   The fourth proportional control three-way valve V14 is provided at a portion of the first offgas line L11 that branches to the offgas bypass line L4. The fourth proportional control three-way valve V14 is configured by a motor valve, and is a valve capable of adjusting the flow rate of the offgas G12 flowing through the offgas bypass line L4 by adjusting the valve opening degree. That is, the fourth proportional control three-way valve V14 is a valve that can change the flow rate ratio of the offgas G12 that is branched from the first offgas line L11 to the offgas bypass line L4. In addition, the ratio of the flow rate of the off gas G12 distributed by the fourth proportional control three-way valve V14 is 0 (zero) in the ratio of the flow rate of the off gas G12 that is divided into either the first off gas line L11 or the off gas bypass line L4. May be. The flow rate of the off gas G12 adjusted by the fourth proportional control three-way valve V14 is controlled by a flow rate adjustment signal from the control unit 10.

第1熱交換器3は、後述する加熱流体ラインL6を流通する加熱流体W2と、燃料電池ユニット2から排出され且つオフガスラインL1を流通するオフガスG1との間で熱交換する。即ち、第1熱交換器3は、燃料電池ユニット2から排出されるオフガスG1の廃熱を、加熱流体ラインL6を流通する加熱流体W2に伝達させる。燃料電池ユニットから排出されるオフガスG1の温度は、約300℃程度であり、第1熱交換器3の熱交換により生成される加熱流体W2の温度は、後述する吸着材Kの再生温度帯にもよるが、50〜100℃程度である。   The first heat exchanger 3 exchanges heat between a heating fluid W2 that flows through a heating fluid line L6, which will be described later, and an offgas G1 that is discharged from the fuel cell unit 2 and flows through the offgas line L1. That is, the first heat exchanger 3 transmits the waste heat of the off gas G1 discharged from the fuel cell unit 2 to the heating fluid W2 that flows through the heating fluid line L6. The temperature of the off-gas G1 discharged from the fuel cell unit is about 300 ° C., and the temperature of the heating fluid W2 generated by the heat exchange of the first heat exchanger 3 is in the regeneration temperature zone of the adsorbent K described later. Although it depends, it is about 50-100 degreeC.

第2オフガスラインL12は、第1熱交換器3からオフガス凝縮器4までのラインである。第2オフガスラインL12の上流側の端部は、第1熱交換器3に接続されている。第2オフガスラインL12の下流側の端部は、オフガス凝縮器4に接続されている。第2オフガスラインL12には、接続部J11が設けられている。接続部J11には、前述のオフガスバイパスラインL4の下流側の端部が接続されている。   The second off gas line L12 is a line from the first heat exchanger 3 to the off gas condenser 4. The upstream end of the second off-gas line L12 is connected to the first heat exchanger 3. The downstream end of the second offgas line L12 is connected to the offgas condenser 4. A connection portion J11 is provided in the second off gas line L12. The downstream end of the aforementioned off-gas bypass line L4 is connected to the connecting part J11.

オフガス凝縮器4は、オフガスラインL1を流通し且つ第1熱交換器3で熱交換された後のオフガスG1を冷却して凝縮水W1を生成すると共に、水自立(即ち、凝縮水W1の改質水W1としての再利用)が達成可能な温度まで冷却されたオフガスG2を生成する。オフガス凝縮器4の内部には、冷却流体W31が通水する第1分岐冷却流体ラインL91(後述)が通されている。オフガス凝縮器4は、第1分岐冷却流体ラインL91を流通する冷却流体W31により、オフガスラインL1を流通し且つ第1熱交換器3で熱交換された後のオフガスG1を冷却して凝縮水W1を生成する。   The off-gas condenser 4 circulates through the off-gas line L1 and cools off-gas G1 after heat exchange in the first heat exchanger 3 to generate condensed water W1 and water self-supporting (that is, reforming of condensed water W1). The off-gas G2 cooled to a temperature at which reuse as the quality water W1 can be achieved is generated. A first branch cooling fluid line L91 (described later) through which the cooling fluid W31 passes is passed through the off-gas condenser 4. The off-gas condenser 4 cools the off-gas G1 after flowing through the off-gas line L1 and heat-exchanged by the first heat exchanger 3 with the cooling fluid W31 flowing through the first branch cooling fluid line L91, thereby condensing water W1. Is generated.

第3オフガスラインL13には、オフガス凝縮器4により生成されたオフガスG2及び凝縮水W1が流通する。第3オフガスラインL13の上流側の端部は、オフガス凝縮器4に接続されている。第3オフガスラインL13の下流側の端部は、大気開放されている。第3オフガスラインL13には、接続部J12が設けられている。接続部J12には、後述する凝縮水送出ラインL21の上流側の端部が接続されている。オフガス凝縮器4より排出されたオフガスG2及び凝縮水W1は、接続部J12で分離され、第3オフガスラインL13には、オフガスG2が流通する一方で、凝縮水送出ラインL21には、凝縮水W1が流通する。接続部J12よりも下流側に位置する第3オフガスラインL13は、本システムの系外にオフガスG2を排出する。   The off gas G2 generated by the off gas condenser 4 and the condensed water W1 flow through the third off gas line L13. The upstream end of the third offgas line L13 is connected to the offgas condenser 4. The downstream end of the third off gas line L13 is open to the atmosphere. The third off gas line L13 is provided with a connection portion J12. An upstream end portion of a condensed water delivery line L21 described later is connected to the connection portion J12. The offgas G2 and the condensed water W1 discharged from the offgas condenser 4 are separated at the connection portion J12, and the offgas G2 flows through the third offgas line L13, while the condensed water W1 flows into the condensed water delivery line L21. Circulate. The third off-gas line L13 located on the downstream side of the connection portion J12 discharges the off-gas G2 out of the system.

接続部J12よりも下流側に位置する第3オフガスラインL13には、第1温度センサS1が設けられている。第1温度センサS1は、オフガス凝縮器4よりも下流側の第3オフガスラインL13を流通するオフガスG2の温度を測定する。第1温度センサS1で測定されたオフガスG2の温度は、制御部10へ検出信号として送信される。   A first temperature sensor S1 is provided in the third off-gas line L13 located on the downstream side of the connection portion J12. The first temperature sensor S <b> 1 measures the temperature of the offgas G <b> 2 flowing through the third offgas line L <b> 13 on the downstream side of the offgas condenser 4. The temperature of the off gas G2 measured by the first temperature sensor S1 is transmitted to the control unit 10 as a detection signal.

凝縮水送出ラインL21は、オフガス凝縮器4により生成され、接続部J12で分離された凝縮水W1を改質水タンク41へ向けて流通させる。改質水タンク41は、オフガス凝縮器4により生成された凝縮水W1を改質水として貯留する。
改質水供給ラインL22は、改質水タンク41に貯留された改質水W1(凝縮水)を改質器21に向けて流通させる。改質水供給ラインL22の上流側の端部は、改質水タンク41に接続されている。改質水供給ラインL22の下流側の端部は、改質器21に接続されている。
The condensed water delivery line L <b> 21 circulates the condensed water W <b> 1 generated by the off-gas condenser 4 and separated at the connection portion J <b> 12 toward the reforming water tank 41. The reformed water tank 41 stores the condensed water W1 generated by the off-gas condenser 4 as reformed water.
The reforming water supply line L22 distributes the reforming water W1 (condensed water) stored in the reforming water tank 41 toward the reformer 21. The upstream end of the reforming water supply line L22 is connected to the reforming water tank 41. The downstream end of the reforming water supply line L22 is connected to the reformer 21.

吸着式冷凍機5は、供給水W10から冷水W11を製造する。
吸着式冷凍機5は、図3及び図4に示すように、冷凍機本体50と、第1吸脱着器51aと、第2吸脱着器51bと、蒸発器52と、冷媒凝縮器53と、を備える。第1吸脱着器51a、第2吸脱着器51b、蒸発器52及び冷媒凝縮器53は、冷凍機本体50の内部で区画されている。冷凍機本体50の内部は、真空状態に減圧されている。
The adsorption refrigerator 5 produces cold water W11 from the supply water W10.
As shown in FIGS. 3 and 4, the adsorption refrigerator 5 includes a refrigerator main body 50, a first adsorption / desorption device 51a, a second adsorption / desorption device 51b, an evaporator 52, a refrigerant condenser 53, Is provided. The first adsorption / desorption device 51 a, the second adsorption / desorption device 51 b, the evaporator 52, and the refrigerant condenser 53 are partitioned inside the refrigerator main body 50. The inside of the refrigerator main body 50 is depressurized to a vacuum state.

第1吸脱着器51a及び第2吸脱着器51bは、略水平方向に並んで配置されている。蒸発器52は、第1吸脱着器51a及び第2吸脱着器51bの下方に配置される。冷媒凝縮器53は、第1吸脱着器51a及び第2吸脱着器51bの上方に配置される。なお、第1吸脱着器51a及び第2吸脱着器51bは、後述する吸着プロセス又は脱着プロセスを実行するタイミングが異なっている。ただし、第1吸脱着器51a及び第2吸脱着器51bは、吸着プロセスを実行するときの機能は同じであり、脱着プロセスを実行するときの機能も同じである。第1吸脱着器51a及び第2吸脱着器51bを区別する必要がない場合には、単に、「吸脱着器51」と記載する。   The first adsorption / desorption device 51a and the second adsorption / desorption device 51b are arranged side by side in a substantially horizontal direction. The evaporator 52 is disposed below the first adsorption / desorption device 51a and the second adsorption / desorption device 51b. The refrigerant condenser 53 is disposed above the first adsorption / desorption device 51a and the second adsorption / desorption device 51b. The first adsorption / desorption device 51a and the second adsorption / desorption device 51b have different timings for performing an adsorption process or a desorption process described later. However, the first adsorption / desorption device 51a and the second adsorption / desorption device 51b have the same function when executing the adsorption process, and the same function when executing the desorption process. When it is not necessary to distinguish the first adsorption / desorption device 51a and the second adsorption / desorption device 51b, they are simply referred to as “adsorption / desorption device 51”.

第1吸脱着器51aと蒸発器52とが連通する連通路には、連通路を開閉する蒸発器側開閉弁体54aが配置されている。第2吸脱着器51bと蒸発器52とが連通する連通路には、連通路を開閉する蒸発器側開閉弁体54bが配置されている。蒸発器側開閉弁体54a,54bは、それぞれ、吸脱着器51a,51bが、吸着プロセスを実行する場合には、開状態となるように、制御部10により制御され、脱着プロセスを実行する場合には、閉状態となるように、制御部10により制御される。
蒸発器側開閉弁体54a,54bは、それぞれ、開状態において、蒸発器52から各吸脱着器51a,51bへ冷媒蒸気が流れることを許容し、各吸脱着器51a,51bから蒸発器52へ冷媒蒸気が流れることを許容しない逆止弁として機能する。
An evaporator-side on-off valve body 54a for opening and closing the communication path is disposed in the communication path where the first adsorption / desorption device 51a and the evaporator 52 communicate with each other. An evaporator side on-off valve body 54b for opening and closing the communication path is disposed in the communication path where the second adsorption / desorption device 51b and the evaporator 52 communicate with each other. When the evaporator side opening / closing valve bodies 54a and 54b are controlled by the control unit 10 so as to be opened when the adsorption / desorption devices 51a and 51b perform the adsorption process, respectively, Are controlled by the control unit 10 so as to be in a closed state.
The evaporator-side on-off valve bodies 54a and 54b allow the refrigerant vapor to flow from the evaporator 52 to the adsorption / desorption devices 51a and 51b in the open state, respectively, and from the adsorption / desorption devices 51a and 51b to the evaporator 52, respectively. It functions as a check valve that does not allow refrigerant vapor to flow.

第1吸脱着器51aと冷媒凝縮器53とが連通する連通路には、連通路を開閉する冷媒凝縮器側開閉弁体55aが配置されている。第2吸脱着器51bと冷媒凝縮器53とが連通する連通路には、連通路を開閉する冷媒凝縮器側開閉弁体55bが配置されている。冷媒凝縮器側開閉弁体55a,55bは、それぞれ、吸脱着器51a,51bが、吸着プロセスを実行する場合には、閉状態となるように、制御部10により制御され、脱着プロセスを実行する場合には、開状態となるように、制御部10により制御される。
冷媒凝縮器側開閉弁体55a,55bは、それぞれ、開状態において、各吸脱着器51a,51bから冷媒凝縮器53へ冷媒蒸気が流れることを許容し、冷媒凝縮器53から各吸脱着器51a,51bへ冷媒蒸気が流れることを許容しない逆止弁として機能する。
A refrigerant condenser side opening / closing valve body 55a for opening and closing the communication path is disposed in the communication path where the first adsorption / desorption device 51a and the refrigerant condenser 53 communicate with each other. A refrigerant condenser side opening / closing valve body 55b for opening and closing the communication path is disposed in the communication path where the second adsorption / desorption device 51b and the refrigerant condenser 53 communicate with each other. The refrigerant condenser side opening / closing valve bodies 55a and 55b are controlled by the control unit 10 so as to be closed when the adsorption / desorption devices 51a and 51b perform the adsorption process, and execute the desorption process. In such a case, the control unit 10 controls so as to be in the open state.
The refrigerant condenser side opening / closing valve bodies 55a and 55b allow the refrigerant vapor to flow from the respective adsorption / desorption devices 51a and 51b to the refrigerant condenser 53 in the open state, and the refrigerant condenser 53 to each adsorption / desorption device 51a. , 51b functions as a check valve that does not allow refrigerant vapor to flow to 51b.

吸脱着器51は、それぞれ内部に吸着材Kを有する。吸着材Kとしては、例えば、骨格構造にアルミニウム、リン及び鉄を含むゼオライトからなる水蒸気吸着材を挙げることができる。この水蒸気吸着材は、狭い相対蒸気圧の範囲で水蒸気(冷媒蒸気)の吸着量が増大する吸着等温線を描く特性を有するもので、三菱樹脂株式会社より商品名「AQSOA(アクソア)」として販売されているものを例示することができる。この水蒸気吸着材の再生温度帯(冷媒蒸気の脱着が起こる温度領域)は、吸着等温線の立ち上がりが始まっている部分の相対蒸気圧に依存する。なお、相対蒸気圧は、吸着材周囲の水蒸気の圧力を吸着材の温度での水蒸気の飽和圧力で除した蒸気圧であり、吸着量は、乾燥重量1kg当たりの吸着材が吸着可能な水分量kgである。
第1吸脱着器51a及び第2吸脱着器51bは、それぞれ、冷熱により吸着材Kに冷媒蒸気を吸着させる吸着プロセスと、温熱により吸着材Kから冷媒蒸気を脱着させる脱着プロセスと、を切替可能である。
Each adsorption / desorption device 51 has an adsorbent K therein. Examples of the adsorbent K include a water vapor adsorbent made of zeolite containing aluminum, phosphorus, and iron in a skeleton structure. This water vapor adsorbent has the characteristic of drawing an adsorption isotherm that increases the amount of water vapor (refrigerant vapor) adsorbed within a narrow relative vapor pressure range, and is sold under the trade name "AQSOA" by Mitsubishi Plastics. What is being done can be illustrated. The regeneration temperature zone of this water vapor adsorbent (the temperature range in which refrigerant vapor desorption occurs) depends on the relative vapor pressure of the portion where the adsorption isotherm starts to rise. The relative vapor pressure is the vapor pressure obtained by dividing the water vapor pressure around the adsorbent by the water vapor saturation pressure at the adsorbent temperature, and the adsorption amount is the amount of water that can be adsorbed by the adsorbent per 1 kg of dry weight. kg.
The first adsorption / desorption device 51a and the second adsorption / desorption device 51b can be switched between an adsorption process in which the refrigerant vapor is adsorbed on the adsorbent K by cold heat and a desorption process in which the refrigerant vapor is desorbed from the adsorbent K by heat. It is.

吸着材Kは、吸着プロセスにおいて、冷却流体W3の冷熱により冷媒蒸気を吸着すると共に、脱着プロセスにおいて、加熱流体W2の温熱により冷媒蒸気を脱着(水蒸気を放出)する。なお、加熱流体W2が高温過ぎると、吸着材Kは、破壊される可能性がある。そのため、加熱流体W2の温度は、所定温度を下回ることが好ましい。例えば、加熱流体W2の温度は、後述する第2温度センサS2a,S2bにより測定された加熱流体W2の温度が、第2設定温度範囲に維持されることが好ましい。   The adsorbent K adsorbs the refrigerant vapor by the cold heat of the cooling fluid W3 in the adsorption process, and desorbs the refrigerant vapor (releases water vapor) by the heat of the heating fluid W2 in the desorption process. If the heating fluid W2 is too hot, the adsorbent K may be destroyed. For this reason, the temperature of the heating fluid W2 is preferably lower than a predetermined temperature. For example, the temperature of the heating fluid W2 is preferably maintained in the second set temperature range as the temperature of the heating fluid W2 measured by second temperature sensors S2a and S2b described later.

第1吸脱着器51a及び第2吸脱着器51bには、それぞれ、吸着プロセスにおいては冷却流体ラインL7(冷温熱供給ラインL51(L51a,L51b))が接続され、脱着プロセスにおいては、加熱流体ラインL6(冷温熱供給ラインL51(L51a,L51b))が接続される。   The first adsorption / desorption device 51a and the second adsorption / desorption device 51b are connected to a cooling fluid line L7 (cooling / heating supply lines L51 (L51a, L51b)) in the adsorption process, and in the desorption process, the heating fluid line. L6 (cooling / heating supply line L51 (L51a, L51b)) is connected.

第1吸脱着器51a及び第2吸脱着器51bの内部には、それぞれ、吸着材Kの冷却又は加熱を行うための冷温熱供給ラインL51(L51a,L51b)の一部が配置されている。第1吸脱着器51a及び第2吸脱着器51bに接続される冷温熱供給ラインL51(L51a,L51b)は、後述する流路切替制御弁7の流路の切り替えによって、冷却流体ラインL7の一部(図3、図4参照)又は加熱流体ラインL6の一部(図3、図4参照)を構成するように切り替えられる。   A part of a cold / hot heat supply line L51 (L51a, L51b) for cooling or heating the adsorbent K is disposed inside each of the first adsorption / desorption device 51a and the second adsorption / desorption device 51b. The cold / hot heat supply line L51 (L51a, L51b) connected to the first adsorption / desorption device 51a and the second adsorption / desorption device 51b is one of the cooling fluid lines L7 by switching the flow path of the flow path switching control valve 7 described later. It switches so that a part (refer FIG. 3, FIG. 4) or some heating fluid line L6 (refer FIG. 3, FIG. 4) may be comprised.

流路切替制御弁7は、図3及び図4に示すように、導入側切替弁71と、導出側切替弁72と、を有する。導入側切替弁71は、第1吸脱着器51a又は第2吸脱着器51bに導入される流体を、加熱流体W2又は冷却流体W3に切り替える。導出側切替弁72は、第1吸脱着器51a又は第2吸脱着器51bから導出される流体を、加熱流体W2又は冷却流体W3に切り替える。   As shown in FIGS. 3 and 4, the flow path switching control valve 7 includes an introduction side switching valve 71 and a derivation side switching valve 72. The introduction side switching valve 71 switches the fluid introduced into the first adsorption / desorption device 51a or the second adsorption / desorption device 51b to the heating fluid W2 or the cooling fluid W3. The derivation side switching valve 72 switches the fluid derived from the first adsorption / desorption device 51a or the second adsorption / desorption device 51b to the heating fluid W2 or the cooling fluid W3.

図3に示すように、第1吸脱着器51aにおいて吸着プロセスが実行され、第2吸脱着器51bにおいて脱着プロセスが実行される場合には、第1吸脱着器51aには、冷温熱供給ラインL51aが接続され、第2吸脱着器51bには、冷温熱供給ラインL51bが接続される。また、図4に示すように、第1吸脱着器51aにおいて脱着プロセスが実行され、第2吸脱着器51bにおいて吸着プロセスが実行される場合には、第1吸脱着器51aには、冷温熱供給ラインL51bが接続され、第2吸脱着器51bには、冷温熱供給ラインL51aが接続される。   As shown in FIG. 3, when the adsorption process is performed in the first adsorption / desorption device 51a and the desorption process is performed in the second adsorption / desorption device 51b, the first adsorption / desorption device 51a has a cold / hot supply line. L51a is connected, and the cold / hot heat supply line L51b is connected to the 2nd adsorption / desorption device 51b. As shown in FIG. 4, when the desorption process is performed in the first adsorption / desorption device 51a and the adsorption process is performed in the second adsorption / desorption device 51b, the first adsorption / desorption device 51a has cold / hot heat. A supply line L51b is connected, and a cold / hot heat supply line L51a is connected to the second adsorption / desorption device 51b.

冷媒凝縮器53は、吸着材Kからの冷媒蒸気の脱着に伴って冷媒蒸気を凝縮させる。冷媒凝縮器53は、第1吸脱着器51a又は第2吸脱着器51bの吸着材Kから脱離した冷媒蒸気と、後段冷却流体ラインL72を流通する冷却流体W3とを熱交換させることによって、冷媒蒸気を凝縮させる。この凝縮冷媒は、冷媒液W52として冷媒液回収トレイ531に回収される。回収された冷媒液W52は、第2散布ラインL53(後述)を介して冷媒液散布管L521(後述)に向けて流下し、蒸発器52の底部に冷媒液W51として貯留される。   The refrigerant condenser 53 condenses the refrigerant vapor as the refrigerant vapor desorbs from the adsorbent K. The refrigerant condenser 53 exchanges heat between the refrigerant vapor desorbed from the adsorbent K of the first adsorption / desorption device 51a or the second adsorption / desorption device 51b and the cooling fluid W3 flowing through the downstream cooling fluid line L72. The refrigerant vapor is condensed. The condensed refrigerant is recovered in the refrigerant liquid recovery tray 531 as the refrigerant liquid W52. The recovered refrigerant liquid W52 flows down toward the refrigerant liquid spray pipe L521 (described later) via a second spray line L53 (described later), and is stored as the refrigerant liquid W51 at the bottom of the evaporator 52.

蒸発器52は、吸着材Kへの冷媒蒸気の吸着に伴って冷媒液を蒸気化させる。蒸発器52は、冷媒液W51を散布する冷媒液散布管L521を有する。冷媒液散布管L521は、蒸発器52の内部の上方側に配置され、冷水製造用の供給水W10が流通する蒸発器内部ラインL102(後述)に冷媒液W51を散布する。蒸発器内部ラインL102に接触した冷媒液W51は、供給水W10から潜熱を吸収して蒸気化する。蒸気化しなかった冷媒液W51は、蒸発器52の底部に再び貯留される。   The evaporator 52 evaporates the refrigerant liquid as the refrigerant vapor is adsorbed on the adsorbent K. The evaporator 52 has a refrigerant liquid spray pipe L521 for spraying the refrigerant liquid W51. The refrigerant liquid spraying pipe L521 is arranged on the upper side inside the evaporator 52, and sprays the refrigerant liquid W51 on an evaporator internal line L102 (described later) through which the supply water W10 for producing cold water flows. The refrigerant liquid W51 in contact with the evaporator internal line L102 absorbs latent heat from the supply water W10 and is vaporized. The refrigerant liquid W51 that has not been vaporized is stored again in the bottom of the evaporator 52.

冷媒液散布管L521の上流側の端部は、接続部J4において、第1散布ラインL52を介して、蒸発器52の底部に接続されていると共に、第2散布ラインL53を介して、冷媒凝縮器53の冷媒液回収トレイ531の底部に接続されている。第1散布ラインL52には、蒸発器52の底部に溜まった冷媒液W51を冷媒液散布管L521に向けて送出する冷媒液ポンプ56が設けられている。   The upstream end of the refrigerant liquid spray pipe L521 is connected to the bottom of the evaporator 52 via the first spray line L52 at the connection portion J4, and the refrigerant is condensed via the second spray line L53. It is connected to the bottom of the refrigerant liquid recovery tray 531 of the vessel 53. The first spray line L52 is provided with a coolant liquid pump 56 that sends out the coolant liquid W51 accumulated at the bottom of the evaporator 52 toward the coolant liquid spray pipe L521.

蒸発器52の内部には、冷水製造ラインL100の一部が配置される。蒸発器52は、蒸発器52内で冷媒液が蒸気化する際の気化熱で供給水W10を冷却し、冷水W11を製造する。なお、蒸発器52では、常温の供給水W10から10℃以下の冷水W11を製造可能である。   A part of the cold water production line L100 is arranged inside the evaporator 52. The evaporator 52 cools the supply water W10 with the heat of vaporization when the refrigerant liquid is vaporized in the evaporator 52, and manufactures the cold water W11. In the evaporator 52, cold water W11 having a temperature of 10 ° C. or less can be produced from the normal temperature supply water W10.

冷水製造ラインL100は、冷水使用設備11(例えば、冷房用空調機)に対して水を循環させるラインである。冷水製造ラインL100の一部は、蒸発器52の内部に配置される。冷水製造ラインL100は、循環水の復路となる供給水ラインL101と、循環水が冷却される蒸発器内部ラインL102と、循環水の往路となる冷水ラインL103と、を有する。なお、吸着式冷凍機5の冷却能力及び冷水使用設備11の吸熱量にもよるが、冷水ラインL103を流通する冷水W11の温度は、5〜10℃程度であり、供給水ラインL101を流通する供給水W10の温度は、15〜35℃程度である。   The cold water production line L100 is a line for circulating water to the cold water use facility 11 (for example, an air conditioner for cooling). A part of the cold water production line L100 is disposed inside the evaporator 52. The cold water production line L100 includes a supply water line L101 serving as a return path for circulating water, an evaporator internal line L102 for cooling the circulating water, and a cold water line L103 serving as an outbound path for circulating water. Although depending on the cooling capacity of the adsorption refrigeration machine 5 and the amount of heat absorbed by the cold water use facility 11, the temperature of the cold water W11 flowing through the cold water line L103 is about 5 to 10 ° C. and flows through the supply water line L101. The temperature of the supply water W10 is about 15 to 35 ° C.

供給水ラインL101には、蒸発器52へ供給する供給水W10が流通する。供給水ラインL101の上流側の端部は、冷水使用設備11の水出口に接続されている。供給水ラインL101の下流側の端部は、蒸発器52において蒸発器内部ラインL102の上流側の端部に接続されている。   The supply water W10 supplied to the evaporator 52 flows through the supply water line L101. The upstream end of the supply water line L101 is connected to the water outlet of the cold water use facility 11. The downstream end of the feed water line L101 is connected to the upstream end of the evaporator internal line L102 in the evaporator 52.

蒸発器内部ラインL102は、蒸発器52の内部に配置される。蒸発器内部ラインL102には、供給水ラインL101により供給された供給水W10が流入され、蒸発器52内で冷媒が蒸気化する際の気化熱で、供給水W10から冷水W11が製造される。蒸発器内部ラインL102で製造された冷水W11は、冷水ラインL103に流出される。蒸発器内部ラインL102の上流側の端部は、供給水ラインL101の下流側の端部に接続される。蒸発器内部ラインL102の下流側の端部は、冷水ラインL103の上流側の端部に接続される。   The evaporator internal line L102 is disposed inside the evaporator 52. The supply water W10 supplied from the supply water line L101 flows into the evaporator internal line L102, and cold water W11 is produced from the supply water W10 by heat of vaporization when the refrigerant is vaporized in the evaporator 52. The cold water W11 produced in the evaporator internal line L102 flows out to the cold water line L103. The upstream end of the evaporator internal line L102 is connected to the downstream end of the feed water line L101. The downstream end of the evaporator internal line L102 is connected to the upstream end of the cold water line L103.

冷水ラインL103は、蒸発器内部ラインL102から冷水使用設備11へ送出される冷水W11が流通する。冷水ラインL103の上流側の端部は、蒸発器52において蒸発器内部ラインL102の下流側の端部に接続されている。冷水ラインL103の下流側の端部は、冷水使用設備11の水入口に接続されている。   In the cold water line L103, cold water W11 sent from the evaporator internal line L102 to the cold water use facility 11 flows. The upstream end of the cold water line L103 is connected to the downstream end of the evaporator internal line L102 in the evaporator 52. The downstream end of the cold water line L103 is connected to the water inlet of the cold water use facility 11.

以上のように構成される蒸発器52は、冷媒液散布管L521から散布される冷媒液W51と、供給水ラインL101を流通する供給水W10と、を熱交換させることによって、冷媒液を蒸発させて、吸脱着器51a,51bの吸着材Kに吸着される冷媒蒸気を生成する。蒸発器52は、冷媒液W51の気化熱を利用することで冷凍能力を発揮し、供給水ラインL101を流通する供給水W10を、蒸発器内部ラインL102において冷却して冷水W11を製造する。蒸発器内部ラインL102において蒸発器52で製造された冷水W11は、冷水ラインL103を介して冷水使用設備11に送出される。   The evaporator 52 configured as described above evaporates the refrigerant liquid by exchanging heat between the refrigerant liquid W51 sprayed from the refrigerant liquid spray pipe L521 and the supply water W10 flowing through the supply water line L101. Thus, refrigerant vapor that is adsorbed by the adsorbent K of the adsorption / desorption devices 51a and 51b is generated. The evaporator 52 exhibits the refrigerating capacity by utilizing the heat of vaporization of the refrigerant liquid W51, and cools the supply water W10 flowing through the supply water line L101 in the evaporator internal line L102 to produce the cold water W11. The cold water W11 produced by the evaporator 52 in the evaporator internal line L102 is sent to the cold water use facility 11 through the cold water line L103.

加熱流体ラインL6は、図3及び図4に示すように、脱着プロセスが行われる吸脱着器51a,51bに接続される。加熱流体ラインL6には、脱着プロセスにおいて、吸脱着器51a,51bの吸着材Kに温熱を与えるための加熱流体W2が、循環流通する。加熱流体W2としては、例えば、水が加温された温水を用いることができる。
本実施形態においては、加熱流体ラインL6は、第1熱交換器3によりオフガスG1と熱交換された加熱流体W2(温水)が循環するラインである。
As shown in FIGS. 3 and 4, the heating fluid line L6 is connected to the adsorption / desorption devices 51a and 51b in which the desorption process is performed. In the desorption process, the heating fluid W2 for giving warm heat to the adsorbents K of the adsorption / desorption devices 51a and 51b circulates in the heating fluid line L6. As the heating fluid W2, for example, warm water in which water is heated can be used.
In the present embodiment, the heating fluid line L6 is a line through which the heating fluid W2 (hot water) exchanged with the off-gas G1 by the first heat exchanger 3 circulates.

加熱流体ラインL6は、図2〜4に示すように、第1熱交換器3を起点として、第1熱交換器3の内部に配置される熱交換ラインL60と、前段加熱流体ラインL61と、冷温熱供給ラインL51(L51a,L51b)と、後段加熱流体ラインL62と、をループ状に接続した管路である。前段加熱流体ラインL61と冷温熱供給ラインL51(L51a,L51b)との間には、吸脱着器51a,51bに加熱流体W2を導入するために、前段加熱流体ラインL61と冷温熱供給ラインL51(L51a,L51b)とを接続する導入側切替弁71(流路切替制御弁7)が配置されている。冷温熱供給ラインL51(L51a,L51b)と後段加熱流体ラインL62との間には、吸脱着器51a,51bから加熱流体W2を導出するために、冷温熱供給ラインL51(L51a,L51b)と後段加熱流体ラインL62とを接続する導出側切替弁72(流路切替制御弁7)が配置されている。   As shown in FIGS. 2 to 4, the heating fluid line L <b> 6 starts from the first heat exchanger 3, the heat exchange line L <b> 60 disposed inside the first heat exchanger 3, the pre-stage heating fluid line L <b> 61, This is a pipe line in which the cold / hot heat supply line L51 (L51a, L51b) and the subsequent heating fluid line L62 are connected in a loop. Between the upstream heating fluid line L61 and the cool / heat supply line L51 (L51a, L51b), in order to introduce the heating fluid W2 into the adsorption / desorption devices 51a, 51b, the upstream heating fluid line L61 and the cool / heat supply line L51 ( An introduction side switching valve 71 (flow path switching control valve 7) that connects L51a and L51b) is disposed. Between the cool / heat supply line L51 (L51a, L51b) and the rear heating fluid line L62, in order to derive the heating fluid W2 from the adsorption / desorption devices 51a, 51b, the cool / heat supply line L51 (L51a, L51b) and the rear heating fluid line L62. A lead-out side switching valve 72 (flow path switching control valve 7) that connects the heating fluid line L62 is disposed.

前段加熱流体ラインL61は、図1〜図4に示すように、第1熱交換器3から流路切替制御弁7までのラインである。前段加熱流体ラインL61の上流側の端部は、図2に示すように、第1熱交換器3において熱交換ラインL60の出口側の端部に接続されている。前段加熱流体ラインL61の下流側の端部は、図3及び図4に示すように、流路切替制御弁7の導入側切替弁71に接続されている。前段加熱流体ラインL61には、図2〜図4に示すように、上流側から下流側に向かって順に、接続部J2、循環ポンプ31、及び第2熱交換器8が設けられている。接続部J2には、後述する加熱流体バイパスラインL8の下流側の端部が接続されている。   The pre-stage heating fluid line L61 is a line from the first heat exchanger 3 to the flow path switching control valve 7, as shown in FIGS. The upstream end of the upstream heating fluid line L61 is connected to the outlet end of the heat exchange line L60 in the first heat exchanger 3, as shown in FIG. The downstream end of the upstream heating fluid line L61 is connected to the introduction side switching valve 71 of the flow path switching control valve 7, as shown in FIGS. As shown in FIGS. 2 to 4, the upstream heating fluid line L <b> 61 is provided with a connecting portion J <b> 2, a circulation pump 31, and a second heat exchanger 8 in order from the upstream side toward the downstream side. A downstream end portion of a heating fluid bypass line L8 described later is connected to the connection portion J2.

循環ポンプ31は、加熱流体ラインL6を流通する加熱流体W2を循環させる装置である。循環ポンプ31には、インバータ32から周波数が変換された駆動電力が供給される。循環ポンプ31は、供給(入力)された駆動電力の周波数(以下、「駆動周波数」ともいう)に応じた回転速度で駆動される。循環ポンプ31は、インバータ32により回転速度を調節可能である。   The circulation pump 31 is a device that circulates the heating fluid W2 flowing through the heating fluid line L6. The circulation pump 31 is supplied with driving power whose frequency is converted from the inverter 32. Circulation pump 31 is driven at a rotational speed corresponding to the frequency (hereinafter also referred to as “drive frequency”) of the supplied (input) drive power. The circulation pump 31 can adjust the rotation speed by an inverter 32.

インバータ32は、循環ポンプ31に、周波数が変換された駆動電力を供給する電気回路(又はその回路を持つ装置)である。インバータ32には、制御部10から指令信号が入力される。インバータ32は、制御部10により入力された周波数指定信号(電流値信号又は電圧値信号)に対応する駆動周波数の駆動電力を循環ポンプ31に出力する。   The inverter 32 is an electric circuit (or a device having the circuit) that supplies the circulating pump 31 with driving power whose frequency has been converted. A command signal is input from the control unit 10 to the inverter 32. The inverter 32 outputs driving power having a driving frequency corresponding to the frequency designation signal (current value signal or voltage value signal) input by the control unit 10 to the circulation pump 31.

第2熱交換器8は、吸脱着器51の上流側の前段加熱流体ラインL61を流通する加熱流体W2と、後述する第2分岐冷却流体ラインL92を流通する冷却流体W32との間で熱交換を行う。即ち、第2熱交換器8は、吸脱着器51の上流側の前段加熱流体ラインL61を流通する加熱流体W2の温熱を、第2分岐冷却流体ラインL92を流通する冷却流体W32に伝達させる。   The second heat exchanger 8 exchanges heat between the heating fluid W2 flowing through the upstream heating fluid line L61 on the upstream side of the adsorption / desorption device 51 and the cooling fluid W32 flowing through the second branch cooling fluid line L92 described later. I do. That is, the second heat exchanger 8 transmits the heat of the heating fluid W2 flowing through the upstream heating fluid line L61 on the upstream side of the adsorption / desorption device 51 to the cooling fluid W32 flowing through the second branch cooling fluid line L92.

冷温熱供給ラインL51(L51a,L51b)は、図3及び図4に示すように、流路切替制御弁7の導入側切替弁71から、吸脱着器51(51a,51b)を経由して、導出側切替弁72までのラインである。冷温熱供給ラインL51(L51a,L51b)には、第2温度センサS2a,S2bが設けられている。第2温度センサS2a,S2bは、吸脱着器51(51a,51b)に供給される加熱流体W2の温度を測定する。冷温熱供給ラインL51(L51a,L51b)は、後述する流路切替制御弁7により、加熱流体ラインL6の一部を構成するように、又は、冷却流体ラインL7の一部を構成するように、流路が切り替わる。   As shown in FIGS. 3 and 4, the cold / hot heat supply line L51 (L51a, L51b) is passed from the introduction side switching valve 71 of the flow path switching control valve 7 via the adsorption / desorption device 51 (51a, 51b). This is a line up to the derivation side switching valve 72. The cold / hot heat supply line L51 (L51a, L51b) is provided with second temperature sensors S2a, S2b. The second temperature sensors S2a and S2b measure the temperature of the heating fluid W2 supplied to the adsorption / desorption device 51 (51a and 51b). The cold / hot heat supply line L51 (L51a, L51b) is configured to constitute a part of the heating fluid line L6 or a part of the cooling fluid line L7 by the flow path switching control valve 7 described later. The flow path is switched.

後段加熱流体ラインL62は、図1〜図4に示すように、流路切替制御弁7から第1熱交換器3までのラインである。後段加熱流体ラインL62の上流側の端部は、図3及び図4に示すように、流路切替制御弁7の導出側切替弁72に接続されている。後段加熱流体ラインL62の下流側の端部は、図2に示すように、第1熱交換器3において熱交換ラインL60の入口側端部に接続されている。後段加熱流体ラインL62には、第2比例制御三方弁V12が設けられている。   The post-stage heating fluid line L62 is a line from the flow path switching control valve 7 to the first heat exchanger 3, as shown in FIGS. The upstream end of the rear heating fluid line L62 is connected to the outlet side switching valve 72 of the flow path switching control valve 7, as shown in FIGS. As shown in FIG. 2, the downstream end of the rear heating fluid line L62 is connected to the inlet end of the heat exchange line L60 in the first heat exchanger 3. The second heating control fluid line L62 is provided with a second proportional control three-way valve V12.

後段加熱流体ラインL62の途中からは、第2比例制御三方弁V12において加熱流体バイパスラインL8が分岐している。加熱流体バイパスラインL8の下流側の端部は、前段加熱流体ラインL61の接続部J2に接続されている。加熱流体バイパスラインL8は、第1熱交換器3の上流側の後段加熱流体ラインL62から第2比例制御三方弁V12において分岐し、第1熱交換器3をバイパスして、前段加熱流体ラインL61の接続部J2において、第1熱交換器3の下流側の前段加熱流体ラインL61に再度合流する。   From the middle of the rear heating fluid line L62, a heating fluid bypass line L8 branches off at the second proportional control three-way valve V12. The downstream end of the heating fluid bypass line L8 is connected to the connection portion J2 of the upstream heating fluid line L61. The heating fluid bypass line L8 branches from the rear heating fluid line L62 on the upstream side of the first heat exchanger 3 at the second proportional control three-way valve V12, bypasses the first heat exchanger 3, and the preceding heating fluid line L61. In the connecting portion J2, the first heating fluid line L61 is joined again to the downstream side of the first heat exchanger 3.

第2比例制御三方弁V12は、後段加熱流体ラインL62における加熱流体バイパスラインL8に分岐する部分に設けられる。第2比例制御三方弁V12は、モータバルブにより構成され、弁開度が調節されることで、加熱流体バイパスラインL8を流通する加熱流体W21の流量を調節可能な弁である。つまり、第2比例制御三方弁V12は、後段加熱流体ラインL62から加熱流体バイパスラインL8に分流する加熱流体W21の流量の割合を変更可能な弁である。なお、第2比例制御三方弁V12が振り分ける加熱流体W21の流量の割合は、後段加熱流体ラインL62及び加熱流体バイパスラインL8のいずれか一方に分流する加熱流体W21の流量の割合が、0(ゼロ)であってもよい。第2比例制御三方弁V12における加熱流体W21の流量は、制御部10からの流量調節信号により制御される。   The second proportional control three-way valve V12 is provided in a portion branched to the heating fluid bypass line L8 in the rear heating fluid line L62. The second proportional control three-way valve V12 is configured by a motor valve, and is a valve capable of adjusting the flow rate of the heating fluid W21 flowing through the heating fluid bypass line L8 by adjusting the valve opening degree. That is, the second proportional control three-way valve V12 is a valve that can change the ratio of the flow rate of the heating fluid W21 that diverts from the rear heating fluid line L62 to the heating fluid bypass line L8. Note that the ratio of the flow rate of the heating fluid W21 distributed by the second proportional control three-way valve V12 is 0 (zero). The ratio of the flow rate of the heating fluid W21 that is divided into one of the subsequent heating fluid line L62 and the heating fluid bypass line L8 ). The flow rate of the heating fluid W21 in the second proportional control three-way valve V12 is controlled by a flow rate adjustment signal from the control unit 10.

冷却流体ラインL7は、図3及び図4に示すように、脱着プロセスが行われる吸脱着器51a,51bに接続される。冷却流体ラインL7には、吸着プロセスにおいて吸脱着器51a,51bの吸着材Kに冷熱を与えるための冷却流体W3が、循環流通する。冷却流体W3としては、例えば、水が冷却された冷却水を用いることができる。
本実施形態においては、冷却流体ラインL7は、冷却塔6により冷却された冷却流体W3(冷却水)が循環するラインである。
As shown in FIGS. 3 and 4, the cooling fluid line L7 is connected to the adsorption / desorption devices 51a and 51b in which the desorption process is performed. In the cooling fluid line L7, a cooling fluid W3 for supplying cold heat to the adsorbents K of the adsorption / desorption devices 51a and 51b in the adsorption process circulates and circulates. As the cooling fluid W3, for example, cooling water in which water is cooled can be used.
In the present embodiment, the cooling fluid line L7 is a line through which the cooling fluid W3 (cooling water) cooled by the cooling tower 6 circulates.

冷却塔6は、冷却流体ラインL7を循環流通する冷却流体W3を冷却する設備である。冷却塔6は、吸着式冷凍機5の吸脱着器51、冷媒凝縮器53、オフガス凝縮器4及び第2熱交換器8を流通した後に返送される冷却流体W3を冷却する。冷却塔6は、冷却流体W3を冷却する冷却部(不図示)と、冷却流体W3を貯留する貯留部(不図示)と、を有する。   The cooling tower 6 is a facility for cooling the cooling fluid W3 circulating through the cooling fluid line L7. The cooling tower 6 cools the cooling fluid W3 returned after flowing through the adsorption / desorption unit 51, the refrigerant condenser 53, the off-gas condenser 4 and the second heat exchanger 8 of the adsorption refrigerator 5. The cooling tower 6 includes a cooling unit (not shown) that cools the cooling fluid W3 and a storage unit (not shown) that stores the cooling fluid W3.

冷却流体ラインL7は、図1〜4に示すように、冷却塔6を起点として、冷却塔6の冷却部及び貯留部を含む内部流路(不図示)と、前段冷却流体ラインL71と、冷温熱供給ラインL51(L51a,L51b)と、後段冷却流体ラインL72と、をループ状に接続した管路である。前段冷却流体ラインL71と冷温熱供給ラインL51(L51a,L51b)との間には、吸脱着器51a,51bに冷却流体W3を導入するために、前段冷却流体ラインL71と冷温熱供給ラインL51(L51a,L51b)とを接続する導入側切替弁71(流路切替制御弁7)が配置されている。冷温熱供給ラインL51(L51a,L51b)と後段冷却流体ラインL72との間には、吸脱着器51a,51bから冷却流体W3を導出するために、冷温熱供給ラインL51(L51a,L51b)と後段冷却流体ラインL72とを接続する導出側切替弁72(流路切替制御弁7)が配置されている。   1-4, the cooling fluid line L7 starts from the cooling tower 6 and has an internal flow path (not shown) including a cooling section and a storage section of the cooling tower 6, a preceding cooling fluid line L71, This is a pipe line in which the heat supply line L51 (L51a, L51b) and the rear cooling fluid line L72 are connected in a loop. In order to introduce the cooling fluid W3 into the adsorption / desorption devices 51a and 51b between the preceding cooling fluid line L71 and the cooling / heating supply line L51 (L51a, L51b), the preceding cooling fluid line L71 and the cooling / heating supply line L51 ( An introduction side switching valve 71 (flow path switching control valve 7) that connects L51a and L51b) is disposed. Between the cold / hot heat supply line L51 (L51a, L51b) and the rear cooling fluid line L72, the cold / hot heat supply line L51 (L51a, L51b) and the rear stage are used to derive the cooling fluid W3 from the adsorption / desorption devices 51a, 51b. A lead-out side switching valve 72 (flow path switching control valve 7) that connects the cooling fluid line L72 is disposed.

前段冷却流体ラインL71は、図1〜図4に示すように、冷却塔6から流路切替制御弁7までのラインである。前段冷却流体ラインL71の上流側の端部は、図2に示すように、冷却塔6に接続されている。前段冷却流体ラインL71の下流側の端部は、図3及び図4に示すように、流路切替制御弁7の導入側切替弁71に接続されている。   The pre-stage cooling fluid line L71 is a line from the cooling tower 6 to the flow path switching control valve 7, as shown in FIGS. The upstream end of the upstream cooling fluid line L71 is connected to the cooling tower 6 as shown in FIG. The downstream end of the front cooling fluid line L71 is connected to the introduction side switching valve 71 of the flow path switching control valve 7, as shown in FIGS.

冷温熱供給ラインL51(L51a,L51b)は、加熱流体ラインL6の冷温熱供給ラインL51(L51a,L51b)でもあり、前述したように、流路切替制御弁7(後述)により、加熱流体ラインL6の一部を構成するように、又は、冷却流体ラインL7の一部を構成するように、流路が切り替わる。冷温熱供給ラインL51(L51a,L51b)は、加熱流体ラインL6の冷温熱供給ラインL51(L51a,L51b)の説明と同様に、流路切替制御弁7の導入側切替弁71から、吸脱着器51(51a,51b)を経由して、導出側切替弁72までのラインである。冷温熱供給ラインL51(L51a,L51b)には、第2温度センサS2a,S2bが設けられている。   The cooling / heating supply line L51 (L51a, L51b) is also a cooling / heating supply line L51 (L51a, L51b) of the heating fluid line L6, and as described above, the heating fluid line L6 by the flow path switching control valve 7 (described later). The flow path is switched so as to constitute a part of the cooling fluid line L7. The cool / heat supply line L51 (L51a, L51b) is connected to the adsorption / desorption device from the introduction side switching valve 71 of the flow path switching control valve 7 in the same manner as the description of the cool / heat supply line L51 (L51a, L51b) of the heating fluid line L6. This is a line from 51 (51a, 51b) to the derivation side switching valve 72. The cold / hot heat supply line L51 (L51a, L51b) is provided with second temperature sensors S2a, S2b.

後段冷却流体ラインL72は、図1〜図4に示すように、流路切替制御弁7の導出側切替弁72から、冷媒凝縮器53を経由して、冷却塔6までのラインである。後段冷却流体ラインL72は、流路切替制御弁7の導出側切替弁72から流出された冷却流体W3を冷却塔6へ向けて流通させる。   The post-stage cooling fluid line L72 is a line from the outlet side switching valve 72 of the flow path switching control valve 7 to the cooling tower 6 via the refrigerant condenser 53, as shown in FIGS. The rear-stage cooling fluid line L72 causes the cooling fluid W3 that has flowed out from the outlet-side switching valve 72 of the flow path switching control valve 7 to flow toward the cooling tower 6.

後段冷却流体ラインL72には、図2〜図4に示すように、流路切替制御弁7の導出側切替弁72から、上流側から下流側からに向けて順に、吸着式冷凍機5の冷媒凝縮器53、第1比例制御三方弁V11、接続部J31、第3比例制御三方弁V13、及び接続部J32が設けられている。後段冷却流体ラインL72における流路切替制御弁7の導出側切替弁72と接続部J31との間からは、第1比例制御三方弁V11において、第1分岐冷却流体ラインL91が分岐している。後段冷却流体ラインL72における接続部J31と接続部J32との間からは、第3比例制御三方弁V13において、第2分岐冷却流体ラインL92が分岐している。   As shown in FIG. 2 to FIG. 4, the refrigerant of the adsorption refrigeration machine 5 is sequentially supplied from the outlet side switching valve 72 of the flow path switching control valve 7 to the downstream cooling fluid line L72 from the upstream side to the downstream side. A condenser 53, a first proportional control three-way valve V11, a connection portion J31, a third proportional control three-way valve V13, and a connection portion J32 are provided. In the first proportional control three-way valve V11, the first branch cooling fluid line L91 branches from between the outlet side switching valve 72 of the flow path switching control valve 7 and the connection portion J31 in the rear-stage cooling fluid line L72. The second branch cooling fluid line L92 branches from the connection portion J31 and the connection portion J32 in the rear cooling fluid line L72 at the third proportional control three-way valve V13.

第1分岐冷却流体ラインL91は、図2に示すように、後段冷却流体ラインL72から第1比例制御三方弁V11において分岐し、オフガス凝縮器4を経由して、接続部J31において後段冷却流体ラインL72に再度合流する。オフガス凝縮器4の下流側の第1分岐冷却流体ラインL91には、第1逆止弁V21が設けられている。   As shown in FIG. 2, the first branch cooling fluid line L91 branches from the rear-stage cooling fluid line L72 at the first proportional control three-way valve V11, and passes through the off-gas condenser 4 and is connected to the rear-stage cooling fluid line at the connection portion J31. Join L72 again. A first check valve V21 is provided in the first branch cooling fluid line L91 on the downstream side of the off-gas condenser 4.

第1比例制御三方弁V11は、後段冷却流体ラインL72における第1分岐冷却流体ラインL91に分岐する部分に設けられる。第1比例制御三方弁V11は、モータバルブにより構成され、弁開度が調節されることで、第1分岐冷却流体ラインL91を流通する冷却流体W31の流量を調節可能な弁である。つまり、第1比例制御三方弁V11は、後段冷却流体ラインL72から第1分岐冷却流体ラインL91に分流する冷却流体W31の流量の割合を変更可能な弁である。なお、第1比例制御三方弁V11が振り分ける冷却流体W31の流量の割合は、後段冷却流体ラインL72及び第1分岐冷却流体ラインL91のいずれか一方に分流する冷却流体W31の流量の割合が、0(ゼロ)であってもよい。第1比例制御三方弁V11により調節される冷却流体W31の流量は、制御部10からの流量調節信号により制御される。   The first proportional control three-way valve V11 is provided in a portion branched to the first branch cooling fluid line L91 in the rear-stage cooling fluid line L72. The first proportional control three-way valve V11 is configured by a motor valve and is a valve capable of adjusting the flow rate of the cooling fluid W31 flowing through the first branch cooling fluid line L91 by adjusting the valve opening degree. That is, the first proportional control three-way valve V11 is a valve capable of changing the ratio of the flow rate of the cooling fluid W31 that branches from the rear-stage cooling fluid line L72 to the first branch cooling fluid line L91. In addition, the ratio of the flow rate of the cooling fluid W31 distributed by the first proportional control three-way valve V11 is the ratio of the flow rate of the cooling fluid W31 that is divided into one of the rear-stage cooling fluid line L72 and the first branch cooling fluid line L91. It may be (zero). The flow rate of the cooling fluid W31 adjusted by the first proportional control three-way valve V11 is controlled by a flow rate adjustment signal from the control unit 10.

第2分岐冷却流体ラインL92は、後段冷却流体ラインL72から第3比例制御三方弁V13において分岐し、第2熱交換器8を経由して、接続部J32において後段冷却流体ラインL72に再度合流する。第2熱交換器8の下流側の第2分岐冷却流体ラインL92には、第2逆止弁V22が設けられている。   The second branch cooling fluid line L92 branches from the rear-stage cooling fluid line L72 at the third proportional control three-way valve V13, and rejoins the rear-stage cooling fluid line L72 at the connection portion J32 via the second heat exchanger 8. . A second check valve V22 is provided in the second branch cooling fluid line L92 on the downstream side of the second heat exchanger 8.

第3比例制御三方弁V13は、後段冷却流体ラインL72における第2分岐冷却流体ラインL92に分岐する部分に設けられる。第3比例制御三方弁V13は、モータバルブにより構成され、弁開度が調節されることで、第2分岐冷却流体ラインL92を流通する冷却流体W32の流量を調節可能な弁である。つまり、第3比例制御三方弁V13は、後段冷却流体ラインL72から第2分岐冷却流体ラインL92に分流する冷却流体W32の流量の割合を変更可能な弁である。なお、第3比例制御三方弁V13が振り分ける冷却流体W32の流量の割合は、後段冷却流体ラインL72及び第2分岐冷却流体ラインL92のいずれか一方に分流する冷却流体W32の流量の割合が、0(ゼロ)であってもよい。第3比例制御三方弁V13により調節される冷却流体W32の流量は、制御部10からの流量調節信号により制御される。   The third proportional control three-way valve V13 is provided in a portion branched to the second branch cooling fluid line L92 in the rear-stage cooling fluid line L72. The third proportional control three-way valve V13 is configured by a motor valve, and is a valve capable of adjusting the flow rate of the cooling fluid W32 flowing through the second branch cooling fluid line L92 by adjusting the valve opening degree. That is, the third proportional control three-way valve V13 is a valve that can change the ratio of the flow rate of the cooling fluid W32 that is branched from the rear-stage cooling fluid line L72 to the second branch cooling fluid line L92. In addition, the ratio of the flow rate of the cooling fluid W32 distributed by the third proportional control three-way valve V13 is the ratio of the flow rate of the cooling fluid W32 that is divided into one of the rear-stage cooling fluid line L72 and the second branch cooling fluid line L92. It may be (zero). The flow rate of the cooling fluid W32 adjusted by the third proportional control three-way valve V13 is controlled by a flow rate adjustment signal from the control unit 10.

流路切替制御弁7は、図3及び図4に示すように、導入側切替弁71と、導出側切替弁72と、を有する。
流路切替制御弁7は、第1吸脱着器51aが吸着プロセスを実行する場合には、図3に示すように、第1吸脱着器51aに冷却流体W3を導入するため、導入側切替弁71において、冷温熱供給ラインL51aの上流側の端部を前段冷却流体ラインL71の下流側の端部に接続するように流路を切り替える。また、第1吸脱着器51aから冷却流体W3を導出するため、導出側切替弁72において、冷温熱供給ラインL51aの下流側の端部を後段冷却流体ラインL72の上流側の端部に接続するように流路を切り替える。
As shown in FIGS. 3 and 4, the flow path switching control valve 7 includes an introduction side switching valve 71 and a derivation side switching valve 72.
When the first adsorption / desorption device 51a executes the adsorption process, the flow path switching control valve 7 introduces the cooling fluid W3 into the first adsorption / desorption device 51a as shown in FIG. 71, the flow path is switched so that the upstream end of the cold / hot heat supply line L51a is connected to the downstream end of the pre-stage cooling fluid line L71. Further, in order to derive the cooling fluid W3 from the first adsorption / desorption device 51a, the downstream side end of the cold / hot heat supply line L51a is connected to the upstream side end of the rear cooling fluid line L72 in the outlet side switching valve 72. Switch the flow path as follows.

また、流路切替制御弁7は、第2吸脱着器51bが脱着プロセスを実行する場合には、図3に示すように、第2吸脱着器51bに加熱流体W2を導入するため、導入側切替弁71において、冷温熱供給ラインL51bの上流側の端部を前段加熱流体ラインL61の下流側の端部に接続するように流路を切り替える。また、第2吸脱着器51bから加熱流体W2を導出するため、導出側切替弁72において、冷温熱供給ラインL51bの下流側の端部を後段加熱流体ラインL62の上流側の端部に接続するように流路を切り替える。   Further, when the second adsorption / desorption device 51b executes the desorption process, the flow path switching control valve 7 introduces the heating fluid W2 into the second adsorption / desorption device 51b as shown in FIG. In the switching valve 71, the flow path is switched so that the upstream end of the cold / hot heat supply line L51b is connected to the downstream end of the upstream heating fluid line L61. Further, in order to derive the heating fluid W2 from the second adsorption / desorption device 51b, the downstream end of the cold / hot heat supply line L51b is connected to the upstream end of the rear heating fluid line L62 in the outlet switching valve 72. Switch the flow path as follows.

また、流路切替制御弁7は、第1吸脱着器51aが脱着プロセスを実行する場合には、図4に示すように、第1吸脱着器51aに加熱流体W2を導入するため、導入側切替弁71において、冷温熱供給ラインL51aの上流側の端部を前段加熱流体ラインL61の下流側の端部に接続するように流路を切り替える。また、第1吸脱着器51aから加熱流体W2を導出するため、導出側切替弁72において、冷温熱供給ラインL51aの下流側の端部を後段加熱流体ラインL62の上流側の端部に接続するように流路を切り替える。   Further, when the first adsorption / desorption device 51a executes the desorption process, the flow path switching control valve 7 introduces the heating fluid W2 into the first adsorption / desorption device 51a as shown in FIG. In the switching valve 71, the flow path is switched so as to connect the upstream end of the cold / hot heat supply line L51a to the downstream end of the upstream heating fluid line L61. Further, in order to derive the heating fluid W2 from the first adsorption / desorption device 51a, in the outlet side switching valve 72, the downstream end of the cold / hot supply line L51a is connected to the upstream end of the rear heating fluid line L62. Switch the flow path as follows.

また、流路切替制御弁7は、第2吸脱着器51bが吸着プロセスを実行する場合には、図4に示すように、第2吸脱着器51bに冷却流体W3を導入するため、導入側切替弁71において、冷温熱供給ラインL51bの上流側の端部を前段冷却流体ラインL71の下流側の端部に接続するように流路を切り替える。また、第2吸脱着器51bから加熱流体W2を導出するため、導出側切替弁72において、冷温熱供給ラインL51bの下流側の端部を後段冷却流体ラインL72の上流側の端部に接続するように流路を切り替える。   Further, when the second adsorption / desorption device 51b performs the adsorption process, the flow path switching control valve 7 introduces the cooling fluid W3 into the second adsorption / desorption device 51b as shown in FIG. In the switching valve 71, the flow path is switched so that the upstream end of the cold / hot heat supply line L51b is connected to the downstream end of the upstream cooling fluid line L71. Further, in order to derive the heating fluid W2 from the second adsorption / desorption device 51b, the downstream end of the cooling / heating supply line L51b is connected to the upstream end of the rear cooling fluid line L72 in the outlet switching valve 72. Switch the flow path as follows.

冷水製造システム1は、導入側切替弁71及び導出側切替弁72を制御し、かつ、蒸発器側開閉弁体54a,54b、冷媒凝縮器側開閉弁体55a,55bの開閉を制御することで、図3に示すように、第1吸脱着器51aにおいて吸着プロセスを行い且つ第2吸脱着器51bにおいて脱着プロセスを行う第1運転状態と、図4に示すように、第1吸脱着器51aにおいて脱着プロセスを行い且つ第2吸脱着器51bにおいて吸着プロセスを行う第2運転状態と、に運転状態を切り替えることができる。本実施形態においては、第1運転状態と第2運転状態とは、例えば、250〜300秒毎に切り替えられ、繰り返して実行される。   The cold water production system 1 controls the introduction side switching valve 71 and the derivation side switching valve 72 and also controls the opening and closing of the evaporator side opening / closing valve bodies 54a, 54b and the refrigerant condenser side opening / closing valve bodies 55a, 55b. 3, the first operation state in which the adsorption process is performed in the first adsorption / desorption device 51 a and the desorption process is performed in the second adsorption / desorption device 51 b, and the first adsorption / desorption device 51 a as illustrated in FIG. 4. The operation state can be switched to the second operation state in which the desorption process is performed in step S2 and the adsorption process is performed in the second adsorption / desorption device 51b. In this embodiment, a 1st driving | running state and a 2nd driving | running state are switched every 250 to 300 second, for example, and are performed repeatedly.

制御部10は、CPU及びメモリを含むマイクロプロセッサ(不図示)により構成される。制御部10は、冷水製造システム1を制御する。
また、制御部10は、流路切替制御弁7(導入側切替弁71及び導出側切替弁72)を制御し、かつ、蒸発器側開閉弁体54a,54b、冷媒凝縮器側開閉弁体55a,55bの開閉を制御することで、吸着式冷凍機5の運転状態を、第1運転状態と第2運転状態とに、一定周期毎に繰り返して切り替える。
The control unit 10 is configured by a microprocessor (not shown) including a CPU and a memory. The control unit 10 controls the cold water manufacturing system 1.
Further, the control unit 10 controls the flow path switching control valve 7 (the introduction side switching valve 71 and the derivation side switching valve 72), and the evaporator side opening / closing valve bodies 54a and 54b and the refrigerant condenser side opening / closing valve body 55a. , 55b is controlled to switch the operation state of the adsorption refrigeration machine 5 repeatedly between a first operation state and a second operation state at regular intervals.

〔1〕オフガスの排出温度の調節
燃料電池ユニット2の水自立を達成するためには、オフガスG2の排出温度を調節して、改質ガスG4を生成するために必要な量の凝縮水(改質水)W1を生成しなくてはならない。そこで、制御部10は、第1温度センサS1により測定されたオフガスG2の温度が第1設定温度を下回るように第1比例制御三方弁V11を制御する。これにより、第1分岐冷却流体ラインL91を流通する冷却流体W31の流量が調節されて、オフガス凝縮器4に流通させる冷却流体W31の流量が調節される。第1設定温度は、燃料電池ユニット2の水自立を達成することができる温度に設定され、典型的には55℃未満、好ましくは40〜50℃に設定される。
[1] Adjustment of off-gas discharge temperature In order to achieve water self-sustainability of the fuel cell unit 2, the amount of condensed water (improved for generating the reformed gas G4 by adjusting the discharge temperature of the off-gas G2 is adjusted). Quality water) W1 must be generated. Therefore, the control unit 10 controls the first proportional control three-way valve V11 so that the temperature of the off gas G2 measured by the first temperature sensor S1 is lower than the first set temperature. As a result, the flow rate of the cooling fluid W31 flowing through the first branch cooling fluid line L91 is adjusted, and the flow rate of the cooling fluid W31 flowing through the off-gas condenser 4 is adjusted. The first set temperature is set to a temperature at which water self-sustainability of the fuel cell unit 2 can be achieved, and is typically set to less than 55 ° C, preferably 40 to 50 ° C.

〔2〕水蒸気吸着材の再生温度の調節
吸着式冷凍機5の吸脱着器51において脱着プロセスを確実に実行するためには、加熱流体W2の温度を調節して、吸着材K(水蒸気吸着材)に与える温熱を再生温度帯に調節しなくてはならない。そこで、制御部10は、第2温度センサS2a,S2bにより測定された加熱流体W2の温度を第2設定温度範囲に維持するように、次の(a)〜(d)のいずれかの温度調節制御を実行する。第2設定温度範囲は、水蒸気吸着材の再生温度帯(冷媒蒸気の脱着が起こる温度領域)に設定され、水蒸気吸着材の銘柄によって、例えば、53〜80℃の範囲(設定例1)、63〜90℃の範囲(設定例2)、或いは85〜100℃の範囲(設定例3)に設定される。なお、加熱流体W2の温度が第2設定温度範囲の上限値超過の場合、水蒸気吸着材の活性が喪失するおそれがある。また、加熱流体W2の温度が第2設定温度範囲の下限値未満の場合、水蒸気吸着材の大部分が未再生のままとなり、冷媒蒸気に対する吸着能を発揮できなくなるおそれがある。
[2] Adjustment of Regeneration Temperature of Water Vapor Adsorbent In order to perform the desorption process reliably in the adsorption / desorption device 51 of the adsorption refrigerator 5, the temperature of the heating fluid W2 is adjusted to adjust the adsorbent K (water vapor adsorbent). ) Must be adjusted to the regeneration temperature range. Therefore, the control unit 10 adjusts the temperature of any one of the following (a) to (d) so as to maintain the temperature of the heated fluid W2 measured by the second temperature sensors S2a and S2b in the second set temperature range. Execute control. The second set temperature range is set to a regeneration temperature zone of the water vapor adsorbent (a temperature range where the desorption of the refrigerant vapor occurs). Depending on the brand of the water vapor adsorbent, for example, a range of 53 to 80 ° C. (setting example 1), 63 It is set in the range of -90 ° C (setting example 2), or in the range of 85-100 ° C (setting example 3). In addition, when the temperature of the heating fluid W2 exceeds the upper limit value of the second set temperature range, the activity of the water vapor adsorbent may be lost. In addition, when the temperature of the heating fluid W2 is less than the lower limit value of the second set temperature range, most of the water vapor adsorbent remains unregenerated and may not be able to exhibit the adsorption ability for the refrigerant vapor.

(a)温度調節制御例1
制御部10は、第2温度センサS2a,S2bにより測定された加熱流体W2の温度を第2設定温度範囲に維持するように、第2比例制御三方弁V12を制御する。これにより、加熱流体W2の一部又は全部が第1熱交換器3をバイパスし、第1熱交換器3を流通する加熱流体W2の流量が調節される。その結果、加熱流体W2が第1熱交換器3を通過する際の加熱量が制限され、冷温熱供給ラインL51(L51a,L51b)を流通する加熱流体W2の温度が水蒸気吸着材の再生温度帯に適合される。なお、後述するように、温度調節制御例1の実施に好適な構成例を図5に記載している。
(A) Temperature control example 1
The control unit 10 controls the second proportional control three-way valve V12 so as to maintain the temperature of the heated fluid W2 measured by the second temperature sensors S2a and S2b in the second set temperature range. Thereby, a part or all of the heating fluid W2 bypasses the first heat exchanger 3, and the flow rate of the heating fluid W2 flowing through the first heat exchanger 3 is adjusted. As a result, the heating amount when the heating fluid W2 passes through the first heat exchanger 3 is limited, and the temperature of the heating fluid W2 flowing through the cold / hot heat supply line L51 (L51a, L51b) is the regeneration temperature zone of the water vapor adsorbent. Is adapted to. As will be described later, a configuration example suitable for implementing the temperature adjustment control example 1 is shown in FIG.

(b)温度調節制御例2
制御部10は、第2温度センサS2a,S2bにより測定された加熱流体W2の温度を第2設定温度範囲に維持するように、インバータ32を介して循環ポンプ31の回転速度を制御する。これにより、循環ポンプ31の吐出量が増減され、第1熱交換器3を流通する加熱流体W2の流量が調節される。その結果、加熱流体W2が第1熱交換器3を通過する際の加熱量が制限され、冷温熱供給ラインL51(L51a,L51b)を流通する加熱流体W2の温度が水蒸気吸着材の再生温度帯に適合される。なお、後述するように、温度調節制御例2の実施に好適な構成例を図6に記載している。
(B) Temperature adjustment control example 2
The controller 10 controls the rotational speed of the circulation pump 31 via the inverter 32 so as to maintain the temperature of the heated fluid W2 measured by the second temperature sensors S2a and S2b in the second set temperature range. Thereby, the discharge amount of the circulation pump 31 is increased or decreased, and the flow rate of the heating fluid W2 flowing through the first heat exchanger 3 is adjusted. As a result, the heating amount when the heating fluid W2 passes through the first heat exchanger 3 is limited, and the temperature of the heating fluid W2 flowing through the cold / hot heat supply line L51 (L51a, L51b) is the regeneration temperature zone of the water vapor adsorbent. Is adapted to. As will be described later, a configuration example suitable for implementing the temperature adjustment control example 2 is shown in FIG.

(c)温度調節制御例3
制御部10は、第2温度センサS2a,S2bにより測定された加熱流体W2の温度を第2設定温度範囲に維持するように第3比例制御三方弁V13を制御する。これにより、第2熱交換器8に冷却流体W32が供給され、加熱流体ラインL6を流通する加熱流体W2が冷却される。その結果、加熱流体W2が第1熱交換器3を通過する際の加熱量に応じた部分的な冷却が行われ、冷温熱供給ラインL51(L51a,L51b)を流通する加熱流体W2の温度が水蒸気吸着材の再生温度帯に適合される。なお、後述するように、温度調節制御例3の実施に好適な構成例を図7に記載している。
(C) Temperature adjustment control example 3
The control unit 10 controls the third proportional control three-way valve V13 so as to maintain the temperature of the heated fluid W2 measured by the second temperature sensors S2a and S2b in the second set temperature range. Thereby, the cooling fluid W32 is supplied to the second heat exchanger 8, and the heating fluid W2 flowing through the heating fluid line L6 is cooled. As a result, partial cooling is performed according to the heating amount when the heating fluid W2 passes through the first heat exchanger 3, and the temperature of the heating fluid W2 flowing through the cold / hot heat supply line L51 (L51a, L51b) is It is adapted to the regeneration temperature zone of the water vapor adsorbent. As will be described later, a configuration example suitable for implementing the temperature adjustment control example 3 is shown in FIG.

(d)温度調節制御例4
制御部10は、第2温度センサS2a,S2bにより測定された加熱流体W2の温度を第2設定温度範囲に維持するように第4比例制御三方弁V14を制御する。これにより、加熱流体W2の一部又は全部が第1熱交換器3をバイパスし、第1熱交換器3を流通する加熱流体W2の流量が調節される。オフガスバイパスラインL4を流通するオフガスG12の流量が調節され、第1熱交換器3を流通するオフガスG1の流量が調節される。その結果、加熱流体W2が第1熱交換器3を通過する際の加熱量が制限され、冷温熱供給ラインL51(L51a,L51b)を流通する加熱流体W2の温度が水蒸気吸着材の再生温度帯に適合される。なお、後述するように、温度調節制御例4の実施に好適な構成例を図8に記載している。
(D) Temperature adjustment control example 4
The control unit 10 controls the fourth proportional control three-way valve V14 so as to maintain the temperature of the heated fluid W2 measured by the second temperature sensors S2a and S2b in the second set temperature range. Thereby, a part or all of the heating fluid W2 bypasses the first heat exchanger 3, and the flow rate of the heating fluid W2 flowing through the first heat exchanger 3 is adjusted. The flow rate of the off gas G12 flowing through the off gas bypass line L4 is adjusted, and the flow rate of the off gas G1 flowing through the first heat exchanger 3 is adjusted. As a result, the heating amount when the heating fluid W2 passes through the first heat exchanger 3 is limited, and the temperature of the heating fluid W2 flowing through the cold / hot heat supply line L51 (L51a, L51b) is the regeneration temperature zone of the water vapor adsorbent. Is adapted to. As will be described later, a configuration example suitable for implementing the temperature adjustment control example 4 is shown in FIG.

〔温度調節制御例1〜4を実行するための構成例〕
このような温度調節制御例1〜4のいずれかを実行する場合には、本実施形態の構成のうち、全ての構成を備える必要はなく、採用する温度調節制御例1〜4に必要な構成が選択及び採用される。例えば、本実施形態の構成うち、採用する温度調節制御例1〜4に応じて、前記実施形態の図2に対応する図5〜図8に示すように、次の(i)〜(iv)いずれかの構成例が採用される。ただし、採用する温度調節制御例1〜4に応じた構成を備えていればよく、次の(i)〜(iv)の構成例に加えて他の構成を更に備えることを阻害するものではない。
図5は、図2に示す構成から変更した第1構成例を説明するフロー図である。図6は、図2に示す構成から変更した第2構成例を説明するフロー図である。図7は、図2に示す構成から変更した第3構成例を説明するフロー図である。図8は、図2に示す構成から変更した第4構成例を説明するフロー図である。
[Configuration Example for Executing Temperature Adjustment Control Examples 1 to 4]
When executing any one of such temperature adjustment control examples 1 to 4, it is not necessary to provide all the configurations of the configuration of the present embodiment, and the configurations necessary for the temperature adjustment control examples 1 to 4 to be adopted. Is selected and adopted. For example, in the configuration of the present embodiment, according to the temperature adjustment control examples 1 to 4 employed, as shown in FIGS. 5 to 8 corresponding to FIG. 2 of the embodiment, the following (i) to (iv) Either configuration example is adopted. However, what is necessary is just to have the structure according to the temperature adjustment control examples 1-4 to employ | adopt, and in addition to the structure example of following (i)-(iv), it does not inhibit further providing another structure. .
FIG. 5 is a flowchart for explaining a first configuration example changed from the configuration shown in FIG. FIG. 6 is a flowchart for explaining a second configuration example changed from the configuration shown in FIG. 2. FIG. 7 is a flowchart for explaining a third configuration example changed from the configuration shown in FIG. FIG. 8 is a flowchart for explaining a fourth configuration example changed from the configuration shown in FIG.

(i)第1構成例
第1構成例は、前記温度調節制御例1を実行する場合の構成例である。温度調節制御例1を実行する場合には、第2比例制御三方弁V12及びこれに付随する構成を必要とする一方、第2比例制御三方弁V12及びこれに付随する構成以外の構成を備えていなくてもよい。
具体的には、図5に示すように、第1構成例は、図2に示す前記実施形態の構成のうち、第2比例制御三方弁V12及び加熱流体バイパスラインL8を備えている。
一方、第1構成例においては、前記実施形態の構成のうち、前段加熱流体ラインL61には、循環ポンプ31を設けておらず、循環ポンプ31を制御するインバータ32も設けていない。第1構成例は、前記実施形態の構成のうち、第3比例制御三方弁V13、第2分岐冷却流体ラインL92、第2熱交換器8、及び第2逆止弁V22を備えていない。第1構成例は、前記実施形態の構成のうち、第4比例制御三方弁V14及びオフガスバイパスラインL4を備えていない。
(I) First Configuration Example The first configuration example is a configuration example in the case where the temperature adjustment control example 1 is executed. When the temperature control example 1 is executed, the second proportional control three-way valve V12 and a configuration associated therewith are required, while a configuration other than the second proportional control three-way valve V12 and the configuration associated therewith is provided. It does not have to be.
Specifically, as shown in FIG. 5, the first configuration example includes a second proportional control three-way valve V12 and a heating fluid bypass line L8 in the configuration of the embodiment shown in FIG.
On the other hand, in the first configuration example, in the configuration of the embodiment, the upstream heating fluid line L61 is not provided with the circulation pump 31, and the inverter 32 that controls the circulation pump 31 is not provided. The first configuration example does not include the third proportional control three-way valve V13, the second branch cooling fluid line L92, the second heat exchanger 8, and the second check valve V22 in the configuration of the embodiment. The first configuration example does not include the fourth proportional control three-way valve V14 and the off-gas bypass line L4 in the configuration of the embodiment.

(ii)第2構成例
第2構成例は、前記温度調節制御例2を実行する場合の構成例である。温度調節制御例2を実行する場合には、循環ポンプ31及びインバータ32の構成を必要とする一方、循環ポンプ31及びインバータ32の構成以外の構成を備えていなくてもよい。
具体的には、図6に示すように、第2構成例は、前記実施形態の構成のうち、循環ポンプ31及びインバータ32を備えている。
一方、第2構成例においては、前記実施形態の構成のうち、第2比例制御三方弁V12及び加熱流体バイパスラインL8を備えていない。第2構成例は、前記実施形態の構成のうち、第3比例制御三方弁V13、第2分岐冷却流体ラインL92、第2熱交換器8、及び第2逆止弁V22を備えていない。第2構成例は、前記実施形態の構成のうち、第4比例制御三方弁V14及びオフガスバイパスラインL4を備えていない。
(Ii) Second Configuration Example The second configuration example is a configuration example in the case where the temperature adjustment control example 2 is executed. When the temperature adjustment control example 2 is executed, the configuration of the circulation pump 31 and the inverter 32 is required, but the configuration other than the configuration of the circulation pump 31 and the inverter 32 may not be provided.
Specifically, as shown in FIG. 6, the second configuration example includes a circulation pump 31 and an inverter 32 in the configuration of the embodiment.
On the other hand, in the second configuration example, the second proportional control three-way valve V12 and the heating fluid bypass line L8 are not provided in the configuration of the embodiment. The second configuration example does not include the third proportional control three-way valve V13, the second branch cooling fluid line L92, the second heat exchanger 8, and the second check valve V22 in the configuration of the embodiment. The second configuration example does not include the fourth proportional control three-way valve V14 and the off-gas bypass line L4 in the configuration of the embodiment.

(iii)第3構成例
第3構成例は、前記温度調節制御例3を実行する場合の構成例である。温度調節制御例3を実行する場合には、第3比例制御三方弁V13及びこれに付随する構成を必要とする一方、第3比例制御三方弁V13及びこれに付随する構成以外の構成を備えていなくてもよい。
具体的には、図7に示すように、第3構成例は、前記実施形態の構成のうち、第3比例制御三方弁V13、第2分岐冷却流体ラインL92、第2熱交換器8、及び第2逆止弁V22を備えている。
一方、第3構成例においては、前記実施形態の構成のうち、第2比例制御三方弁V12及び加熱流体バイパスラインL8を備えていない。第3構成例においては、前記実施形態の構成のうち、前段加熱流体ラインL61には、循環ポンプ31を設けておらず、循環ポンプ31を制御するインバータ32も設けていない。第3構成例においては、前記実施形態の構成のうち、第4比例制御三方弁V14及びオフガスバイパスラインL4を備えていない。
(Iii) Third Configuration Example The third configuration example is a configuration example in the case where the temperature adjustment control example 3 is executed. When the temperature adjustment control example 3 is executed, the third proportional control three-way valve V13 and the configuration associated therewith are required, while the configuration other than the third proportional control three-way valve V13 and the configuration associated therewith is provided. It does not have to be.
Specifically, as shown in FIG. 7, the third configuration example includes a third proportional control three-way valve V13, a second branch cooling fluid line L92, a second heat exchanger 8, and the configuration of the embodiment described above. A second check valve V22 is provided.
On the other hand, in the third configuration example, the second proportional control three-way valve V12 and the heating fluid bypass line L8 are not provided in the configuration of the embodiment. In the third configuration example, in the configuration of the embodiment, the upstream heating fluid line L61 is not provided with the circulation pump 31, and the inverter 32 that controls the circulation pump 31 is also not provided. In the third configuration example, the fourth proportional control three-way valve V14 and the off-gas bypass line L4 are not provided in the configuration of the embodiment.

(iv)第4構成例
第4構成例は、前記温度調節制御例4を実行する場合の構成例である。温度調節制御例4を実行する場合には、第4比例制御三方弁V14及びこれに付随する構成を必要とする一方、第4比例制御三方弁V14及びこれに付随する構成以外の構成を備えていなくてもよい。
具体的には、図8に示すように、第4構成例は、前記実施形態の構成のうち、第4比例制御三方弁V14及びオフガスバイパスラインL4を備えている。
一方、第4構成例は、前記実施形態の構成のうち、第2比例制御三方弁V12及び加熱流体バイパスラインL8を備えていない。第4構成例においては、前記実施形態の構成のうち、前段加熱流体ラインL61には、循環ポンプ31を設けておらず、循環ポンプ31を制御するインバータ32も設けていない。第4構成例は、前記実施形態の構成のうち、第3比例制御三方弁V13、第2分岐冷却流体ラインL92、第2熱交換器8、及び第2逆止弁V22を備えていない。
(Iv) Fourth Configuration Example The fourth configuration example is a configuration example in the case where the temperature adjustment control example 4 is executed. When the temperature control example 4 is executed, the fourth proportional control three-way valve V14 and the configuration accompanying it are required, while the configuration other than the fourth proportional control three-way valve V14 and the configuration associated therewith is provided. It does not have to be.
Specifically, as shown in FIG. 8, the fourth configuration example includes a fourth proportional control three-way valve V14 and an off-gas bypass line L4 in the configuration of the embodiment.
On the other hand, the fourth configuration example does not include the second proportional control three-way valve V12 and the heating fluid bypass line L8 in the configuration of the embodiment. In the fourth configuration example, in the configuration of the embodiment, the upstream heating fluid line L61 is not provided with the circulation pump 31, and the inverter 32 that controls the circulation pump 31 is also not provided. The fourth configuration example does not include the third proportional control three-way valve V13, the second branch cooling fluid line L92, the second heat exchanger 8, and the second check valve V22 in the configuration of the embodiment.

次に、本実施形態に係る冷水製造システム1の動作について説明する。
冷水製造システム1において、燃料電池ユニット2において発電が行われているときには、燃料電池ユニット2から排出されるオフガスG1は、第1熱交換器3及びオフガス凝縮器4を通過して、水自立が達成可能な温度まで冷却されたオフガスG2として、本システムの系外に排出される。
Next, operation | movement of the cold water manufacturing system 1 which concerns on this embodiment is demonstrated.
In the cold water production system 1, when power generation is performed in the fuel cell unit 2, the off-gas G1 discharged from the fuel cell unit 2 passes through the first heat exchanger 3 and the off-gas condenser 4, and water self-sustainment is achieved. The off-gas G2 cooled to an achievable temperature is discharged out of the system.

オフガス凝縮器4は、オフガスラインL1を流通し且つ第1熱交換器3で熱交換された後のオフガスG1を、第1分岐冷却流体ラインL91を流通する冷却流体W31により冷却して凝縮水W1を生成する。冷却流体W31により冷却されて生成された凝縮水W1は、改質水として、改質器21に供給される。改質器21においては、触媒上において、改質水供給ラインL22(後述)を通して供給される改質水W1の水蒸気と、燃料供給ラインL31を通して供給される原燃料ガスG3とを反応させて、改質ガスG4が生成される。生成された改質ガスG4は、改質ガス供給ラインL33を通して電池スタック20に供給される。
これにより、外部からの水の供給を必要とせずに、オフガスG1を冷却して凝縮水W1を生成して、水素を含む改質ガスW4の生成時に再利用する、いわゆる、水自立を実現することができる。
The off-gas condenser 4 circulates the off-gas G1 after flowing through the off-gas line L1 and having been heat-exchanged by the first heat exchanger 3 by the cooling fluid W31 flowing through the first branch cooling fluid line L91, thereby condensing water W1. Is generated. The condensed water W1 generated by being cooled by the cooling fluid W31 is supplied to the reformer 21 as reformed water. In the reformer 21, the steam of the reformed water W1 supplied through the reformed water supply line L22 (described later) and the raw fuel gas G3 supplied through the fuel supply line L31 are reacted on the catalyst. The reformed gas G4 is generated. The generated reformed gas G4 is supplied to the battery stack 20 through the reformed gas supply line L33.
This realizes so-called water self-sustainedness in which the off-gas G1 is cooled to generate the condensed water W1 and reused when the reformed gas W4 containing hydrogen is generated without requiring supply of water from the outside. be able to.

また、吸着式冷凍機5は、図3に示す第1運転状態と図4に示す第2運転状態とを交互に繰り返して実行して、供給水ラインL101を流通する供給水W10から冷水W11を製造する。本実施形態においては、第1運転状態と第2運転状態とは、例えば、250〜300秒毎に切り替えられ、繰り返して実行される。   Further, the adsorption refrigeration machine 5 executes the first operation state shown in FIG. 3 and the second operation state shown in FIG. 4 alternately to execute the cold water W11 from the supply water W10 flowing through the supply water line L101. To manufacture. In this embodiment, a 1st driving | running state and a 2nd driving | running state are switched every 250 to 300 second, for example, and are performed repeatedly.

図3に示す吸着式冷凍機5の第1運転状態では、第1吸脱着器51aにおいて吸着プロセスが実行され、第2吸脱着器51bにおいて脱着プロセスが実行される。
第2吸脱着器51bの脱着プロセスにおいては、冷温熱供給ラインL51bを流通する加熱流体W2の温熱により、吸着材Kから冷媒蒸気を脱着(放出)させる。冷温熱供給ラインL51bを流通する加熱流体W2は、第1熱交換器3において、燃料電池ユニット2から排出されるオフガスG1の廃熱を利用して生成されている。
In the first operation state of the adsorption refrigerator 5 shown in FIG. 3, the adsorption process is executed in the first adsorption / desorption device 51a, and the desorption process is executed in the second adsorption / desorption device 51b.
In the desorption process of the second adsorption / desorption device 51b, the refrigerant vapor is desorbed (released) from the adsorbent K by the heat of the heating fluid W2 flowing through the cold / hot supply line L51b. The heating fluid W2 flowing through the cold / hot heat supply line L51b is generated in the first heat exchanger 3 by using the waste heat of the offgas G1 discharged from the fuel cell unit 2.

第2吸脱着器51bの加熱により吸着材Kから脱着した冷媒蒸気は、冷媒凝縮器53に達し、後段冷却流体ラインL72に接触する過程で冷却流体W3に潜熱を与えて凝縮する。凝縮によって生じた冷媒液W52は、冷媒液回収トレイ531に回収される。冷媒液回収トレイ531に回収された冷媒液W52は、第2散布ラインL53及び冷媒液散布管L521を介して、蒸発器52に供給される。   The refrigerant vapor desorbed from the adsorbent K due to the heating of the second adsorption / desorption device 51b reaches the refrigerant condenser 53, and condenses by giving latent heat to the cooling fluid W3 in the process of contacting the latter cooling fluid line L72. The refrigerant liquid W52 generated by the condensation is collected in the refrigerant liquid collection tray 531. The refrigerant liquid W52 collected in the refrigerant liquid collection tray 531 is supplied to the evaporator 52 via the second spray line L53 and the refrigerant liquid spray pipe L521.

また、第2吸脱着器51bの吸着プロセスにおいては、冷温熱供給ラインL51aを流通する冷却流体W3の冷熱により吸着材Kに冷媒蒸気を吸着(蓄積)させる。冷温熱供給ラインL51aを流通する冷却流体W3は、冷却塔6において、冷却流体W3の一部を冷却空気と接触させて蒸発させることにより生成されている。   Further, in the adsorption process of the second adsorption / desorption device 51b, the refrigerant vapor is adsorbed (accumulated) on the adsorbent K by the cold heat of the cooling fluid W3 flowing through the cold / hot supply line L51a. The cooling fluid W3 flowing through the cold / hot heat supply line L51a is generated in the cooling tower 6 by evaporating a part of the cooling fluid W3 in contact with the cooling air.

冷媒液ポンプ56を駆動すると、蒸発器52の底部に貯留されている冷媒液W51が第2散布ラインL53及び冷媒液散布管L521を介して蒸発器内部ラインL102に散布される。散布された冷媒液W51は、蒸発器内部ラインL102に接触する過程で供給水W10から潜熱を吸収して蒸気化する。蒸気化によって生じた冷媒蒸気は、第1吸脱着器51aの冷却により吸着材Kに吸着される。供給水ラインL101から流入する供給水W10は、蒸発器内部ラインL102を通過する過程で冷却され、冷水W11となって、冷水ラインL103に流出する。これにより、蒸発器52では、冷水W11が連続的に製造される。   When the refrigerant liquid pump 56 is driven, the refrigerant liquid W51 stored at the bottom of the evaporator 52 is sprayed to the evaporator internal line L102 via the second spray line L53 and the coolant liquid spray pipe L521. The dispersed refrigerant liquid W51 absorbs latent heat from the supply water W10 and vaporizes in the process of contacting the evaporator internal line L102. The refrigerant vapor generated by the vaporization is adsorbed on the adsorbent K by the cooling of the first adsorption / desorption device 51a. The supply water W10 flowing in from the supply water line L101 is cooled in the process of passing through the evaporator internal line L102, becomes cold water W11, and flows out to the cold water line L103. Thereby, in the evaporator 52, the cold water W11 is continuously manufactured.

一方、図4に示す吸着式冷凍機5の第2運転状態では、第1吸脱着器51a及び第2吸脱着器51bへの加熱流体W2及び冷却流体W3の供給が切り替えられて、第2吸脱着器51bにおいて吸着プロセスが実行され、第1吸脱着器51aにおいて脱着プロセスが実行される。図4に示す吸着式冷凍機5の第2運転状態の動作は、第1吸脱着器51a及び第2吸脱着器51bへの加熱流体W2及び冷却流体W3の供給が切り替えられる以外は、図3に示す吸着式冷凍機5の第2運転状態での動作と同様である。そのため、第2運転状態の動作の説明は、第1運転状態の動作の説明を援用して、その説明を省略する。   On the other hand, in the second operation state of the adsorption refrigeration machine 5 shown in FIG. 4, the supply of the heating fluid W2 and the cooling fluid W3 to the first adsorption / desorption device 51a and the second adsorption / desorption device 51b is switched, and the second adsorption / desorption device 51a is switched. An adsorption process is performed in the desorber 51b, and a desorption process is performed in the first adsorption / desorption device 51a. The operation of the adsorption refrigerator 5 shown in FIG. 4 in the second operation state is the same as that of FIG. 3 except that the supply of the heating fluid W2 and the cooling fluid W3 to the first adsorption / desorption device 51a and the second adsorption / desorption device 51b is switched. The operation in the second operation state of the adsorption refrigeration machine 5 shown in FIG. For this reason, the description of the operation in the second operation state will be omitted by using the description of the operation in the first operation state.

冷水製造システム1の動作の実行中において、改質ガスG4を生成するために必要な量の凝縮水W1をオフガス凝縮器4で発生させることができるように、制御部10は、第1温度センサS1により測定されたオフガスG2の温度が第1設定温度を下回るように第1比例制御三方弁V11を制御する。   During the operation of the cold water production system 1, the control unit 10 includes the first temperature sensor so that the off-gas condenser 4 can generate the amount of condensed water W1 necessary to generate the reformed gas G4. The first proportional control three-way valve V11 is controlled so that the temperature of the off gas G2 measured in S1 is lower than the first set temperature.

また、冷水製造システム1の動作の実行中において、冷温熱供給ラインL51を流通する加熱流体W2の温度が吸着材Kの再生温度帯に適合するように、制御部10は、第2温度センサS2a,S2bにより測定された加熱流体W2の温度を第2設定温度範囲に維持するように、上述した温度調節制御例1〜4のうち、いずれかの制御を実行する。温度調節制御では、吸脱着器51の脱着プロセスが確実に行われるように操作されるので、冷水W11の連続的な製造が可能となる。   In addition, during the operation of the cold water production system 1, the control unit 10 controls the second temperature sensor S2a so that the temperature of the heating fluid W2 flowing through the cold / hot heat supply line L51 matches the regeneration temperature zone of the adsorbent K. , S2b, one of the temperature control examples 1 to 4 described above is executed so as to maintain the temperature of the heating fluid W2 in the second set temperature range. In the temperature adjustment control, operation is performed so that the desorption process of the adsorption / desorption device 51 is performed reliably, so that the cold water W11 can be continuously manufactured.

上述した本実施形態に係る冷水製造システム1によれば、例えば、以下のような効果が得られる。
本実施形態の冷水製造システム1は、燃料電池ユニット2と、吸着プロセスと脱着プロセスとを切替可能な吸脱着器51、蒸発器52、及び冷媒凝縮器53を備え、吸脱着器51には、吸着プロセスにおいて冷却流体W3が循環流通する冷却流体ラインL7、及び脱着プロセスにおいて加熱流体W2が循環流通する加熱流体ラインL6が接続され、蒸発器52内で冷媒が蒸気化する際の気化熱で供給水W10から冷水W11を製造する吸着式冷凍機5と、加熱流体ラインL6を流通する加熱流体W2とオフガスラインL1を流通するオフガスG1との間で熱交換を行う第1熱交換器3と、オフガスG1を冷却して凝縮水W1を生成するオフガス凝縮器4と、冷却流体ラインL7を循環流通する冷却流体W3を冷却する冷却塔6と、冷却流体ラインL7から分岐し、オフガス凝縮器4を経由して、冷却流体ラインL7に再度合流する第1分岐冷却流体ラインL91と、第1分岐冷却流体ラインL91を流通する冷却流体W31の流量を調節する第1比例制御三方弁V11と、オフガス凝縮器4よりも下流側の第3オフガスラインL13を流通するオフガスG2の温度を測定する第1温度センサS1と、第1温度センサS1により測定されたオフガスG2の温度が第1設定温度を下回るように第1比例制御三方弁V11を制御する制御部10と、を備える。
According to the cold water manufacturing system 1 which concerns on this embodiment mentioned above, the following effects are acquired, for example.
The cold water production system 1 of the present embodiment includes a fuel cell unit 2, an adsorption / desorption device 51 that can switch between an adsorption process and a desorption process, an evaporator 52, and a refrigerant condenser 53. The adsorption / desorption device 51 includes: A cooling fluid line L7 through which the cooling fluid W3 circulates in the adsorption process and a heating fluid line L6 through which the heating fluid W2 circulates in the desorption process are connected and supplied by heat of vaporization when the refrigerant is vaporized in the evaporator 52. An adsorption refrigeration machine 5 that produces cold water W11 from water W10, a first heat exchanger 3 that performs heat exchange between a heating fluid W2 that flows through a heating fluid line L6 and an offgas G1 that flows through an offgas line L1, An off-gas condenser 4 that cools the off-gas G1 to generate condensed water W1, a cooling tower 6 that cools the cooling fluid W3 that circulates and flows through the cooling fluid line L7, and a cooling fluid la The flow rate of the first branch cooling fluid line L91 branching from the pipe L7 and rejoining the cooling fluid line L7 via the off-gas condenser 4 and the cooling fluid W31 flowing through the first branch cooling fluid line L91. The first proportional control three-way valve V11, the first temperature sensor S1 for measuring the temperature of the offgas G2 flowing through the third offgas line L13 downstream from the offgas condenser 4, and the offgas measured by the first temperature sensor S1. And a control unit 10 that controls the first proportional control three-way valve V11 so that the temperature of G2 is lower than the first set temperature.

そのため、制御部10は、オフガス凝縮器4から排出されるオフガスG2の温度が水自立を達成可能な第1設定温度を下回るように、オフガス凝縮器4に流通させる冷却流体W31の流量を調節する。これにより、燃料電池ユニット2の発電中には、燃料電池ユニット2の水自立に必要な量の凝縮水W1を確実に生成することができる。また、燃料電池ユニット2の発電中には、オフガスG1の廃熱を第1熱交換器3で回収して吸着式冷凍機5の駆動熱源として利用するので、吸着式冷凍機5による安価な冷水製造を実現することができる。   Therefore, the control part 10 adjusts the flow volume of the cooling fluid W31 distribute | circulated to the off-gas condenser 4 so that the temperature of the off-gas G2 discharged | emitted from the off-gas condenser 4 may be less than the 1st preset temperature which can achieve water independence. . As a result, during the power generation of the fuel cell unit 2, the amount of condensed water W1 required for water self-supporting of the fuel cell unit 2 can be reliably generated. Further, during the power generation of the fuel cell unit 2, the waste heat of the offgas G 1 is recovered by the first heat exchanger 3 and used as a driving heat source for the adsorption refrigeration machine 5. Manufacturing can be realized.

また、本実施形態においては、第1熱交換器3の上流側の後段加熱流体ラインL62から分岐し、第1熱交換器3をバイパスして、第1熱交換器3の下流側の前段加熱流体ラインL61に再度合流する加熱流体バイパスラインL8と、加熱流体バイパスラインL8を流通する加熱流体W21の流量を調節する第2比例制御三方弁V12と、吸脱着器51に供給される加熱流体W2の温度を測定する第2温度センサS2a,S2bと、を更に備え、制御部10は、第2温度センサS2a,S2bにより測定された加熱流体W2の温度を第2設定温度範囲に維持するように第2比例制御三方弁V12を制御する。   In the present embodiment, the upstream heating fluid line L62 on the upstream side of the first heat exchanger 3 branches off, bypasses the first heat exchanger 3, and the upstream heating on the downstream side of the first heat exchanger 3. The heating fluid bypass line L8 that rejoins the fluid line L61, the second proportional control three-way valve V12 that adjusts the flow rate of the heating fluid W21 that flows through the heating fluid bypass line L8, and the heating fluid W2 that is supplied to the adsorption / desorption device 51 Second temperature sensors S2a and S2b that measure the temperature of the heating fluid W2 measured by the second temperature sensors S2a and S2b so as to maintain the temperature within the second set temperature range. The second proportional control three-way valve V12 is controlled.

そのため、制御部10は、加熱流体W2の一部又は全部が第1熱交換器3をバイパスするように第2比例制御三方弁V12を制御し、第1熱交換器3を流通する加熱流体W2の流量を調節する。これにより、冷温熱供給ラインL51を流通する加熱流体W2の温度が吸着材Kの再生温度帯に適合されるように操作されるので、吸着式冷凍機5による連続的な冷水製造を実現することができる。   Therefore, the control unit 10 controls the second proportional control three-way valve V12 so that part or all of the heating fluid W2 bypasses the first heat exchanger 3, and the heating fluid W2 flowing through the first heat exchanger 3 is controlled. Adjust the flow rate. Thus, since the temperature of the heating fluid W2 flowing through the cold / hot heat supply line L51 is operated so as to be adapted to the regeneration temperature zone of the adsorbent K, continuous cold water production by the adsorption refrigerator 5 is realized. Can do.

また、本実施形態においては、加熱流体ラインL6に設けられ、インバータ32により回転速度を調節可能な循環ポンプ31と、吸脱着器51に供給される加熱流体W2の温度を測定する第2温度センサS2a,S2bと、を更に備え、制御部10は、第2温度センサS2a,S2bにより測定された加熱流体W2の温度を第2設定温度範囲に維持するようにインバータ32を介して循環ポンプ31の回転速度を制御する。   In the present embodiment, the second temperature sensor that measures the temperature of the circulating fluid 31 that is provided in the heating fluid line L6 and whose rotation speed can be adjusted by the inverter 32, and the heating fluid W2 that is supplied to the adsorption / desorption device 51. S2a and S2b, and the controller 10 controls the circulation pump 31 via the inverter 32 so as to maintain the temperature of the heated fluid W2 measured by the second temperature sensors S2a and S2b in the second set temperature range. Control the rotation speed.

そのため、制御部10は、吐出量を増減させるように循環ポンプ31の回転速度を制御し、第1熱交換器3を流通する加熱流体W2の流量を調節する。これにより、冷温熱供給ラインL51を流通する加熱流体W2の温度が吸着材Kの再生温度帯に適合されるように操作されるので、吸着式冷凍機5による連続的な冷水製造を実現することができる。   Therefore, the control unit 10 controls the rotational speed of the circulation pump 31 so as to increase or decrease the discharge amount, and adjusts the flow rate of the heating fluid W2 flowing through the first heat exchanger 3. Thus, since the temperature of the heating fluid W2 flowing through the cold / hot heat supply line L51 is operated so as to be adapted to the regeneration temperature zone of the adsorbent K, continuous cold water production by the adsorption refrigerator 5 is realized. Can do.

また、本実施形態においては、冷却流体ラインL7から分岐し、冷却流体ラインL7に再度合流する第2分岐冷却流体ラインL92と、吸脱着器51の上流側の冷温熱供給ラインL51を流通する加熱流体W2と、第2分岐冷却流体ラインL92を流通する冷却流体W32との間で熱交換を行う第2熱交換器8と、第2分岐冷却流体ラインL92を流通する冷却流体W32の流量を調節する第3比例制御三方弁V13と、吸脱着器51に供給される加熱流体W2の温度を測定する第2温度センサと、を更に備え、制御部10は、第2温度センサS2a,S2bにより測定された加熱流体W2の温度を第2設定温度範囲に維持するように第3比例制御三方弁V13を制御する。   In the present embodiment, the second branch cooling fluid line L92 branched from the cooling fluid line L7 and joined again to the cooling fluid line L7, and the heating through the cold / hot heat supply line L51 upstream of the adsorption / desorption device 51 are heated. The flow rate of the second heat exchanger 8 that exchanges heat between the fluid W2 and the cooling fluid W32 that flows through the second branch cooling fluid line L92 and the flow rate of the cooling fluid W32 that flows through the second branch cooling fluid line L92 are adjusted. A third proportional control three-way valve V13, and a second temperature sensor for measuring the temperature of the heated fluid W2 supplied to the adsorption / desorption device 51, and the control unit 10 measures the second temperature sensors S2a and S2b. The third proportional control three-way valve V13 is controlled so as to maintain the temperature of the heated fluid W2 in the second set temperature range.

そのため、制御部10は、第2熱交換器8に冷却流体W32が供給されるように第3比例制御三方弁V13を制御し、加熱流体ラインL6を流通する加熱流体W2を冷却する。これにより、冷温熱供給ラインL51を流通する加熱流体W2の温度が吸着材Kの再生温度帯に適合されるように操作されるので、吸着式冷凍機5による連続的な冷水製造を実現することができる。   Therefore, the control unit 10 controls the third proportional control three-way valve V13 so that the cooling fluid W32 is supplied to the second heat exchanger 8, and cools the heating fluid W2 flowing through the heating fluid line L6. Thus, since the temperature of the heating fluid W2 flowing through the cold / hot heat supply line L51 is operated so as to be adapted to the regeneration temperature zone of the adsorbent K, continuous cold water production by the adsorption refrigerator 5 is realized. Can do.

また、本実施形態においては、第1熱交換器3の上流側の第1オフガスラインL11から分岐し、第1熱交換器3をバイパスして、第1熱交換器3の下流側であってオフガス凝縮器4の上流側の第2オフガスラインL12に再度合流するオフガスバイパスラインL4と、オフガスバイパスラインL4を流通するオフガスG12の流量を調節する第4比例制御三方弁V14と、吸脱着器51に供給される加熱流体W2の温度を測定する第2温度センサS2a,S2bと、を更に備え、制御部10は、第2温度センサS2a,S2bにより測定された加熱流体W2の温度を第2設定温度範囲に維持するように第4比例制御三方弁V14を制御する。   Moreover, in this embodiment, it branches from the 1st off gas line L11 of the upstream of the 1st heat exchanger 3, bypasses the 1st heat exchanger 3, and is the downstream of the 1st heat exchanger 3. An off-gas bypass line L4 that rejoins the second off-gas line L12 upstream of the off-gas condenser 4, a fourth proportional control three-way valve V14 that adjusts the flow rate of the off-gas G12 that flows through the off-gas bypass line L4, and an adsorption / desorption device 51 And a second temperature sensor S2a, S2b for measuring the temperature of the heated fluid W2 supplied to the controller 10. The control unit 10 sets the temperature of the heated fluid W2 measured by the second temperature sensor S2a, S2b to a second setting. The fourth proportional control three-way valve V14 is controlled so as to maintain the temperature range.

そのため、制御部10は、加熱流体W2の一部又は全部が第1熱交換器3をバイパスするように第4比例制御三方弁V14を制御し、第1熱交換器3を流通する加熱流体W2の流量を調節する。これにより、冷温熱供給ラインL51を流通する加熱流体W2の温度が吸着材Kの再生温度帯に適合されるように操作されるので、吸着式冷凍機5による連続的な冷水製造を実現することができる。   Therefore, the control unit 10 controls the fourth proportional control three-way valve V14 so that part or all of the heating fluid W2 bypasses the first heat exchanger 3, and the heating fluid W2 flowing through the first heat exchanger 3 is controlled. Adjust the flow rate. Thus, since the temperature of the heating fluid W2 flowing through the cold / hot heat supply line L51 is operated so as to be adapted to the regeneration temperature zone of the adsorbent K, continuous cold water production by the adsorption refrigerator 5 is realized. Can do.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかし、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。
例えば、前記実施形態においては、冷却ユニットを冷却塔6で構成したが、これに制限されず、冷却ユニットは、水を冷却可能な設備であればよい。
The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various forms.
For example, in the said embodiment, although the cooling unit was comprised with the cooling tower 6, it is not restricted to this, The cooling unit should just be the equipment which can cool water.

また、前記実施形態においては、第1分岐冷却流体ラインL91及び第2分岐冷却流体ラインL92を、冷却塔6(冷却ユニット)の上流側において冷却流体ラインL7から分岐するように構成したが、これに制限されず、冷却塔6(冷却ユニット)の下流側において冷却流体ラインL7から分岐するように構成してもよい。   In the embodiment, the first branch cooling fluid line L91 and the second branch cooling fluid line L92 are configured to branch from the cooling fluid line L7 on the upstream side of the cooling tower 6 (cooling unit). However, it may be configured to branch from the cooling fluid line L7 on the downstream side of the cooling tower 6 (cooling unit).

また、前記実施形態においては、第1流量調節手段として第1比例制御三方弁V11を、第2流量調節手段として第2比例制御三方弁V12を、第3流量調節手段として第3比例制御三方弁V13を、第4流量調節手段として第4比例制御三方弁V14を採用した。これに限らず、各比例制御三方弁に替えて2つの比例制御二方弁を使用して、分流する流体の流量を調節するように構成してもよい。   In the embodiment, the first proportional control three-way valve V11 is used as the first flow rate adjusting unit, the second proportional control three-way valve V12 is used as the second flow rate adjusting unit, and the third proportional control three-way valve is used as the third flow rate adjusting unit. V13 is a fourth proportional control three-way valve V14 as a fourth flow rate adjusting means. However, the present invention is not limited to this, and two proportional control two-way valves may be used instead of each proportional control three-way valve to adjust the flow rate of the fluid to be divided.

1 冷水製造システム
2 燃料電池ユニット
3 第1熱交換器
4 オフガス凝縮器
5 吸着式冷凍機
6 冷却塔(冷却ユニット)
8 第2熱交換器
10 制御部
31 循環ポンプ
32 インバータ
51 吸脱着器
52 蒸発器
53 冷媒凝縮器
A1 空気(酸化剤ガス)
G1 オフガス
G2 オフガス
G4 改質ガス(燃料ガス)
K 吸着材
L1 オフガスライン
L13 第3オフガスライン(オフガスライン)
L4 オフガスバイパスライン
L6 加熱流体ライン
L7 冷却流体ライン
L8 加熱流体バイパスライン
L101 供給水ライン
L91 第1分岐冷却流体ライン
L92 第2分岐冷却流体ライン
S1 第1温度センサ(第1温度測定手段)
S2a、S2b 第2温度センサ(第2温度測定手段)
V11 第1比例制御三方弁(第1流量調節手段)
V12 第2比例制御三方弁(第2流量調節手段)
V13 第3比例制御三方弁(第3流量調節手段)
V14 第4比例制御三方弁(第4流量調節手段)
W2 加熱流体
W3 冷却流体
W10 供給水
W11 冷水
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cold water manufacturing system 2 Fuel cell unit 3 1st heat exchanger 4 Off-gas condenser 5 Adsorption-type refrigerator 6 Cooling tower (cooling unit)
8 Second heat exchanger 10 Control unit 31 Circulation pump 32 Inverter 51 Adsorption / desorption device 52 Evaporator 53 Refrigerant condenser A1 Air (oxidant gas)
G1 Off gas G2 Off gas G4 Reformed gas (fuel gas)
K adsorbent L1 Off gas line L13 Third off gas line (off gas line)
L4 Off-gas bypass line L6 Heating fluid line L7 Cooling fluid line L8 Heating fluid bypass line L101 Supply water line L91 First branch cooling fluid line L92 Second branch cooling fluid line S1 First temperature sensor (first temperature measuring means)
S2a, S2b Second temperature sensor (second temperature measuring means)
V11 first proportional control three-way valve (first flow rate adjusting means)
V12 Second proportional control three-way valve (second flow rate adjusting means)
V13 Third proportional control three-way valve (third flow rate adjusting means)
V14 Fourth proportional control three-way valve (fourth flow rate adjusting means)
W2 Heating fluid W3 Cooling fluid W10 Supply water W11 Cold water

Claims (5)

電池スタック内に燃料ガス及び酸化剤ガスを導入し、電気化学反応により発電する燃料電池ユニットと、
冷熱により吸着材に冷媒蒸気を吸着させる吸着プロセスと温熱により吸着材から冷媒蒸気を脱着させる脱着プロセスとを切替可能な吸脱着器、吸着材への冷媒蒸気の吸着に伴って冷媒液を蒸気化させる蒸発器、及び吸着材からの冷媒蒸気の脱着に伴って冷媒蒸気を凝縮させる冷媒凝縮器を備え、前記吸脱着器には、前記吸着プロセスにおいて吸着材に冷熱を与えるための冷却流体が循環流通する冷却流体ライン、及び前記脱着プロセスにおいて吸着材に温熱を与えるための加熱流体が循環流通する加熱流体ラインが接続され、前記蒸発器には、供給水が流通する供給水ラインが接続され、前記蒸発器内で冷媒液が蒸気化する際の気化熱で供給水から冷水を製造する吸着式冷凍機と、
前記燃料電池ユニットから排出されるオフガスが流通するオフガスラインと、
前記加熱流体ラインを流通する加熱流体と前記オフガスラインを流通するオフガスとの間で熱交換を行う第1熱交換器と、
前記オフガスラインを流通し且つ前記第1熱交換器で熱交換された後のオフガスを冷却して凝縮水を生成するオフガス凝縮器と、
前記冷却流体ラインを循環流通する冷却流体を冷却する冷却ユニットと、
前記冷却流体ラインから分岐し、前記オフガス凝縮器を経由して、前記冷却流体ラインに再度合流する第1分岐冷却流体ラインと、
前記第1分岐冷却流体ラインを流通する冷却流体の流量を調節する第1流量調節手段と、
前記オフガス凝縮器よりも下流側の前記オフガスラインを流通するオフガスの温度を測定する第1温度測定手段と、
前記第1温度測定手段により測定されたオフガスの温度が第1設定温度を下回るように前記第1流量調節手段を制御する制御部と、を備える、冷水製造システム。
A fuel cell unit that introduces fuel gas and oxidant gas into the battery stack and generates power by electrochemical reaction; and
An adsorption / desorption device that can switch between an adsorption process that adsorbs refrigerant vapor to the adsorbent by cold heat and a desorption process that desorbs refrigerant vapor from the adsorbent by hot heat, and vaporizes the refrigerant liquid when adsorbing the refrigerant vapor to the adsorbent And a refrigerant condenser that condenses the refrigerant vapor as the refrigerant vapor is desorbed from the adsorbent, and the adsorbent / desorber circulates a cooling fluid for applying cold heat to the adsorbent in the adsorption process. A cooling fluid line that circulates, and a heating fluid line that circulates and circulates a heating fluid for applying heat to the adsorbent in the desorption process, and a supply water line through which supply water circulates are connected to the evaporator. An adsorption refrigeration machine for producing cold water from supply water by heat of vaporization when the refrigerant liquid is vaporized in the evaporator;
An offgas line through which offgas discharged from the fuel cell unit flows;
A first heat exchanger that exchanges heat between the heating fluid flowing through the heating fluid line and the offgas flowing through the offgas line;
An off-gas condenser that circulates through the off-gas line and cools off-gas after being heat-exchanged by the first heat exchanger to generate condensed water;
A cooling unit for cooling the cooling fluid circulating through the cooling fluid line;
A first branch cooling fluid line branched from the cooling fluid line and rejoining the cooling fluid line via the off-gas condenser;
First flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the cooling fluid flowing through the first branch cooling fluid line;
First temperature measuring means for measuring the temperature of off-gas flowing through the off-gas line downstream of the off-gas condenser;
And a control unit that controls the first flow rate adjusting means so that the temperature of the off-gas measured by the first temperature measuring means is lower than a first set temperature.
前記第1熱交換器の上流側の前記加熱流体ラインから分岐し、前記第1熱交換器をバイパスして、前記第1熱交換器の下流側の前記加熱流体ラインに再度合流する加熱流体バイパスラインと、
前記加熱流体バイパスラインを流通する加熱流体の流量を調節する第2流量調節手段と、
前記吸脱着器に供給される加熱流体の温度を測定する第2温度測定手段と、を更に備え、
前記制御部は、前記第2温度測定手段により測定された加熱流体の温度を第2設定温度範囲に維持するように前記第2流量調節手段を制御する、
請求項1に記載の冷水製造システム。
A heating fluid bypass that branches from the heating fluid line upstream of the first heat exchanger, bypasses the first heat exchanger, and rejoins the heating fluid line downstream of the first heat exchanger. Line,
Second flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the heating fluid flowing through the heating fluid bypass line;
Second temperature measuring means for measuring the temperature of the heated fluid supplied to the adsorption / desorption device,
The control unit controls the second flow rate adjusting unit so as to maintain the temperature of the heated fluid measured by the second temperature measuring unit in a second set temperature range;
The cold water manufacturing system according to claim 1.
前記加熱流体ラインに設けられ、インバータにより回転速度を調節可能な循環ポンプと、
前記吸脱着器に供給される加熱流体の温度を測定する第2温度測定手段と、を更に備え、
前記制御部は、前記第2温度測定手段により測定された加熱流体の温度を第2設定温度範囲に維持するように前記インバータを介して前記循環ポンプの回転速度を制御する、
請求項1に記載の冷水製造システム。
A circulation pump provided in the heating fluid line and capable of adjusting a rotation speed by an inverter;
Second temperature measuring means for measuring the temperature of the heated fluid supplied to the adsorption / desorption device,
The controller controls the rotational speed of the circulation pump via the inverter so as to maintain the temperature of the heated fluid measured by the second temperature measuring means in a second set temperature range;
The cold water manufacturing system according to claim 1.
前記冷却流体ラインから分岐し、前記冷却流体ラインに再度合流する第2分岐冷却流体ラインと、
前記吸脱着器の上流側の前記加熱流体ラインを流通する加熱流体と、前記第2分岐冷却流体ラインを流通する冷却流体との間で熱交換を行う第2熱交換器と、
前記第2分岐冷却流体ラインを流通する冷却流体の流量を調節する第3流量調節手段と、
前記吸脱着器に供給される加熱流体の温度を測定する第2温度測定手段と、を更に備え、
前記制御部は、前記第2温度測定手段により測定された加熱流体の温度を第2設定温度範囲に維持するように前記第3流量調節手段を制御する、
請求項1に記載の冷水製造システム。
A second branch cooling fluid line branched from the cooling fluid line and rejoining the cooling fluid line;
A second heat exchanger that exchanges heat between the heating fluid flowing through the heating fluid line upstream of the adsorption / desorption device and the cooling fluid flowing through the second branch cooling fluid line;
Third flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the cooling fluid flowing through the second branch cooling fluid line;
Second temperature measuring means for measuring the temperature of the heated fluid supplied to the adsorption / desorption device,
The control unit controls the third flow rate adjusting unit to maintain the temperature of the heated fluid measured by the second temperature measuring unit in a second set temperature range;
The cold water manufacturing system according to claim 1.
前記第1熱交換器の上流側の前記オフガスラインから分岐し、前記第1熱交換器をバイパスして、前記第1熱交換器の下流側であって前記オフガス凝縮器の上流側の前記オフガスラインに再度合流するオフガスバイパスラインと、
前記オフガスバイパスラインを流通するオフガスの流量を調節する第4流量調節手段と、
前記吸脱着器に供給される加熱流体の温度を測定する第2温度測定手段と、を更に備え、
前記制御部は、前記第2温度測定手段により測定された加熱流体の温度を第2設定温度範囲に維持するように前記第4流量調節手段を制御する、
請求項1に記載の冷水製造システム。
Branching off from the off-gas line upstream of the first heat exchanger, bypassing the first heat exchanger, the off-gas downstream of the first heat exchanger and upstream of the off-gas condenser An off-gas bypass line that rejoins the line;
A fourth flow rate adjusting means for adjusting a flow rate of the off gas flowing through the off gas bypass line;
Second temperature measuring means for measuring the temperature of the heated fluid supplied to the adsorption / desorption device,
The control unit controls the fourth flow rate adjusting unit to maintain the temperature of the heated fluid measured by the second temperature measuring unit in a second set temperature range;
The cold water manufacturing system according to claim 1.
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