JP2017161201A - 冷水製造システム - Google Patents

Abstract

【課題】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と、吸着式冷凍機による安価な冷水製造とを実現する。
【解決手段】燃料電池ユニット２と、吸脱着器５１、蒸発器５２及び冷媒凝縮器５３を備える吸着式冷凍機５と、加熱流体Ｗ２とオフガス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Ｗ３を冷却する冷却ユニット６と、供給水ラインＬ１０１から分岐し、オフガス凝縮器４を経由して、供給水ラインＬ１０１に再度合流する分岐供給水ラインＬ１１０と、分岐供給水ラインＬ１１０を流通する供給水Ｗ１１０の流量を調節する第１流量調節手段Ｖ１１と、第１温度測定手段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流量調節手段Ｖ１１を制御する制御部１０と、を備える。
【選択図】図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。

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。

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。

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。

特許第５６２５３６８号公報 特開２００９−１７０１８９号公報

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。

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。

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、前記供給水ラインから分岐し、前記オフガス凝縮器を経由して、前記供給水ラインに再度合流する分岐供給水ラインと、前記分岐供給水ラインを流通する供給水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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 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。 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。 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。 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。

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。

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、分岐供給水ラインＬ１１０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。

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、分岐冷却流体ラインＬ９２と、を備える。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、供給水Ｗ１１０が通水する分岐供給水ラインＬ１１０（後述）が通されている。オフガス凝縮器４は、分岐供給水ラインＬ１１０を流通する供給水Ｗ１１０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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

供給水ラインＬ１０１には、図３及び図４に示すように、冷水使用設備１１の水出口から、上流側から下流側に向けて順に、第１比例制御三方弁Ｖ１１、及び接続部Ｊ１１０が設けられている。供給水ラインＬ１０１における冷水使用設備１１と接続部Ｊ１１０との間からは、第１比例制御三方弁Ｖ１１において、分岐供給水ラインＬ１１０が分岐している。

分岐供給水ラインＬ１１０は、に示すように、供給水ラインＬ１０１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Ｊ１１０において供給水ラインＬ１０１に再度合流する。オフガス凝縮器４の下流側の分岐供給水ラインＬ１１０には、第１逆止弁Ｖ１１０が設けられている。

第１比例制御三方弁Ｖ１１は、供給水ラインＬ１０１における分岐供給水ラインＬ１１０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、分岐供給水ラインＬ１１０を流通する供給水Ｗ１１０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、供給水ラインＬ１０１から分岐供給水ラインＬ１１０に分流する供給水Ｗ１１０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が振り分ける供給水Ｗ１１０の流量の割合は、供給水ラインＬ１０１及び分岐供給水ラインＬ１１０のいずれか一方に分流する供給水Ｗ１１０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により調節される供給水Ｗ１１０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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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Ｊ３２との間からは、第３比例制御三方弁Ｖ１３において、分岐冷却流体ラインＬ９２が分岐している。

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。

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、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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

〔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、分岐供給水ラインＬ１１０を流通する供給水Ｗ１１０の流量が調節されて、オフガス凝縮器４に流通させる供給水Ｗ１１０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。

〔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。

（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。

（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。

（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。

（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の流量が調節されて、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。

〔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。

（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、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。

（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、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。

（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、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。

（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、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。

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。

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、分岐供給水ラインＬ１１０を流通する供給水Ｗ１１０により冷却して凝縮水Ｗ１を生成する。供給水Ｗ１１０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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、供給水ラインＬ１０１から分岐し、オフガス凝縮器４を経由して、供給水ラインＬ１０１に再度合流する分岐供給水ラインＬ１１０と、分岐供給水ラインＬ１１０を流通する供給水Ｗ１１０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。

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に流通させる供給水Ｗ１１０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。

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。

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。

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。

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。

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、分岐冷却流体ラインＬ９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、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。

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。

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。

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。

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。

また、前記実施形態においては、蒸発器５２により供給水Ｗ１０から製造した冷水Ｗ１１を、冷水使用設備１１を経由して循環させて、供給水Ｗ１０として、蒸発器５２に供給しているが、これに制限されない。供給水Ｗ１０は、循環された水でなくてもよい。

また、前記実施形態においては、分岐供給水ラインＬ１１０を、蒸発器５２の上流側において供給水ラインＬ１０１から分岐するように構成したが、これに制限されない。分岐供給水ラインＬ１１０を、蒸発器５２の下流側において供給水ラインＬ１０１から分岐するように構成してもよい。また、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。

また、前記実施形態においては、循環ポンプ３１をインバータ３２により回転速度を調節可能な構成としたが、これに制限されない。循環ポンプ３１を一定の回転速度で回転するように構成してもよい。

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。

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
Ｌ１１０ 分岐供給水ライン
Ｌ９２ 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

Claims (5)

1. 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、
   前記供給水ラインから分岐し、前記オフガス凝縮器を経由して、前記供給水ラインに再度合流する分岐供給水ラインと、
   前記分岐供給水ラインを流通する供給水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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。

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