JP3358460B2 - Chemical storage air intake cooling system - Google Patents
Chemical storage air intake cooling systemInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、空気圧縮機(往復
式、スクリュー式、軸流式、遠心式など)の吸気冷却装
置及び、ガスタービンの吸気冷却装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an intake air cooling device for an air compressor (reciprocating type, screw type, axial flow type, centrifugal type, etc.) and an air intake cooling device for a gas turbine.
【0002】[0002]
【従来の技術】年間を通して電力需要のピークは夏季に
集中し、夏季の一日で見ると午後1時から午後3時に集
中する。電力を発生するガスタービンの吸入空気は夏季
では膨張するために、吸気量が減少しガスタービンの出
力が低下する。すなわち、電力需要が最も多い時間帯は
通常気温が最も高いため、ガスタービンの出力が低下し
てしまうのである。一方、電力を需要する側である空気
圧縮機は、夏季に空気が膨張するため圧縮効率が低下し
てしまう。この低下を補うため、回転数を増加すると電
力需要が増加し、この電力需要の増加を許容しないなら
ば、圧縮機の効率低下を強いられることとなる。2. Description of the Related Art Throughout the year, the peak of power demand is concentrated in the summer, and when viewed in a summer day, it is concentrated from 1:00 pm to 3:00 pm. Since the intake air of the gas turbine that generates electric power expands in summer, the amount of intake air decreases and the output of the gas turbine decreases. That is, since the temperature is usually the highest during the time period when the power demand is highest, the output of the gas turbine is reduced. On the other hand, in the air compressor on the power demand side, the compression efficiency is reduced because the air expands in summer. To compensate for this decrease, increasing the number of revolutions will increase the power demand, and if this increase in power demand is not allowed, the efficiency of the compressor will be reduced.
【0003】ところで、空気圧縮機の吸気を冷却すると
空気圧縮機の効率が向上し、またガスタービンの吸気を
冷却すると出力を増加しうることは知られている。この
吸気冷却の方法として電動圧縮式冷凍機を利用する方法
(特開平3−182638号公報)や、電動圧縮機式冷
凍装置と氷蓄熱槽・水蓄熱槽を組合わせた装置を利用す
る方法(特開平7−224681号公報)、あるいは吸
収式冷凍機を用いる方法が提案されている(参考文献、
I.S.Ondryas :Options in Gas Turbine PowerAugmentat
ion Using Inlet Air Chilling : Journal of Engineer
ing for Gas Turbines and Power , April 1991, Vol 1
13, P203〜P211)。It is known that cooling the intake air of the air compressor improves the efficiency of the air compressor, and cooling the intake air of the gas turbine can increase the output. As a method for cooling the intake air, a method using an electric compression refrigerator (Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 3-182638) or a method using a combination of an electric compressor refrigerator and an ice heat storage tank / water heat storage tank ( Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-224681) or a method using an absorption refrigerator has been proposed (references,
ISOndryas: Options in Gas Turbine PowerAugmentat
ion Using Inlet Air Chilling: Journal of Engineer
ing for Gas Turbines and Power, April 1991, Vol 1
13, P203 to P211).
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、電動圧縮式冷
凍機を用いる方法は、大きな電力を必要とする。また後
者の臭化リチウムを用いた吸収式冷凍機は、7℃程度の
冷熱の発生はできるが、2℃以下の冷熱の発生は困難で
ある。アンモニアを用いた吸収式冷凍機は0℃以下の冷
熱の発生はできるが毒性や媒発性の問題点がある。また
これら2種類の吸収式冷凍機は化学蓄熱性が微弱で、時
間的に変動する排熱を化学的に蓄熱することは極めて困
難である。このため夜間に蓄熱し、昼間吸気を冷却した
い時(電力需要の応い時間帯)に取出して利用すること
はできず、したがって空気圧縮機あるいはガスタービン
の運転と同時に運転して吸気を冷却することしかできな
かった。また十分に吸気を冷却できないため、空気圧縮
機の効率の向上や、ガスタービンの出力の大幅増加には
寄与はできない。However, the method using the electric compression refrigerator requires large electric power. Further, the latter absorption refrigerator using lithium bromide can generate cold at about 7 ° C., but it is difficult to generate cold at 2 ° C. or less. Although an absorption refrigerator using ammonia can generate cold heat of 0 ° C. or less, it has problems of toxicity and volatility. In addition, these two types of absorption refrigerators have weak chemical heat storage properties, and it is extremely difficult to chemically store time-varying exhaust heat. For this reason, it is not possible to store heat during the night and take out and use the intake air during the day when it is desired to cool the intake air (a time period in which power demand is met). I could only do it. In addition, since the intake air cannot be sufficiently cooled, it cannot contribute to improving the efficiency of the air compressor or significantly increasing the output of the gas turbine.
【0005】本発明の目的は、電動圧縮式の冷凍機を用
いる場合においては大きな電力を必要としないように改
善し、また排熱を蓄熱し、この熱を所望時(昼間吸気冷
却をする時)に取出して有効に利用できるようにし、ま
た臭化リチウムを用いた吸収式冷凍機よりも低温度の冷
熱(2℃以下)が得られるようにして、空気圧縮機の効
率の向上やガスタービンの出力の増加が図れるようにす
ることにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to improve the use of an electric compression type refrigerator so that a large amount of electric power is not required, to store waste heat, and to use this heat when desired (for daytime intake cooling). ) To make it possible to use it effectively, and to obtain a lower temperature (2 ° C or less) of cold heat than an absorption refrigerator using lithium bromide to improve the efficiency of the air compressor and improve the gas turbine The purpose of this is to increase the output.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、圧縮機の吸気側に設けられた吸気側熱交
換器と、内部に化学蓄熱材を有する蓄熱容器と、この蓄
熱容器内部に設けられた蓄熱側熱交換器と、前記化学蓄
熱材を再生する際に冷媒を凝縮する凝縮熱交換器と、吸
着時に前記吸気側熱交換器を介して前記蓄熱容器に冷媒
を導く第1の管路と、再生時に前記蓄熱容器から前記凝
縮熱交換器を介して冷媒を前記吸気側熱交換器の上流側
に導く第2の管路と、を備え、LNG冷熱を前記蓄熱容
器に充填した化学蓄熱材部の蓄熱側熱交換器に導入して
化学蓄熱材を冷却できるようにしたものである。 Means for Solving the Problems To achieve the above object,
Therefore, the present invention provides an intake-side heat exchanger provided on the intake side of a compressor, a heat storage container having a chemical heat storage material therein, a heat storage-side heat exchanger provided inside the heat storage container, A condensing heat exchanger that condenses the refrigerant when regenerating the heat storage material, a first conduit that guides the refrigerant to the heat storage container via the suction-side heat exchanger during adsorption, and the condensation from the heat storage container during regeneration. comprising a second conduit for guiding the refrigerant to the upstream side of the intake-side heat exchanger through the heat exchanger, wherein the heat storage capacity of LNG cold
Into the heat storage side heat exchanger of the chemical heat storage material section
The chemical heat storage material can be cooled.
【0007】[0007]
【発明の実施の形態】図1は本発明の化学蓄熱式吸気冷
却装置の一実施の形態の構成図である。本実施の形態で
は、吸気冷却装置の分野に化学蓄熱式冷凍装置を導入し
て、前述した冷凍装置にない機能を持たせるものであ
る。化学蓄熱式のものに関して、特開平3−28219
0号公報の蓄熱装置は2つの異なる温度の温熱製造用の
化学蓄熱装置で、吸気冷却に利用するシステムは開示し
ていない。また、特開平8−61801号l公報に示す
ものは化学蓄熱式冷凍の基本原理及び冷凍装置について
は開示しているが、吸気冷却システムに組合わせて機能
を向上する応用法については開示していない。さらに、
特開平1−296091号公報に記載のものがあるが、
これはガスタービンの排熱を利用して高温度の蒸気を得
て蒸気タービンに利用するもので、吸気冷却に利用する
システムは開示していない。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of a chemical regenerative intake air cooling system according to the present invention. In the present embodiment, a chemical regenerative refrigeration system is introduced in the field of an intake air refrigeration system to provide a function not provided in the refrigeration system described above. Japanese Patent Laid-Open No. 3-28219 discloses a chemical heat storage type.
No. 0 discloses a heat storage device for producing heat at two different temperatures, and does not disclose a system used for cooling the intake air. Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-61801 discloses a basic principle of a chemical regenerative refrigeration and a refrigerating apparatus, but discloses an application method for improving a function in combination with an intake air cooling system. Absent. further,
There is one described in JP-A-1-296091,
This is a technique for obtaining high-temperature steam by using exhaust heat of a gas turbine and using the steam for a steam turbine, and does not disclose a system for cooling intake air.
【0008】この実施の形態では、圧縮機101、燃焼
器102、ガスタービン103、発電機104から成る
ガスタービン発電システムの圧縮機101の吸気を冷却
する例を示している。これに用いる化学蓄熱装置の主要
構成は、化学蓄熱材(シルカゲル、ゼオライト、活性
炭、生石灰など)2を収納した蓄熱容器1、熱交換器
4、吸気冷却用の熱交換器7、冷媒(水・エタノール・
メタノール・エチレングリコール系不凍液、プロピレン
グリコール系不凍液、塩化カルシウム系不凍液、塩化マ
グネシウム系不凍液、臭化リチウム系不凍液、塩化ナト
リウム系不凍液など)6を収納した容器5、それらを循
環路を構成するように連結するパイプ8、9、10、1
1、パイプ8に分岐して設けたパイプ18、及びパイプ
の途中に設けたバルブ12、13、37から構成されて
いる。This embodiment shows an example in which the intake air of a compressor 101 of a gas turbine power generation system including a compressor 101, a combustor 102, a gas turbine 103, and a power generator 104 is cooled. The main components of the chemical heat storage device used for this purpose are a heat storage container 1 containing a chemical heat storage material (silka gel, zeolite, activated carbon, quicklime, etc.) 2, a heat exchanger 4, a heat exchanger 7 for intake air cooling, and a refrigerant (water / water). ethanol·
Containers 5 containing methanol / ethylene glycol-based antifreeze, propylene glycol-based antifreeze, calcium chloride-based antifreeze, magnesium chloride-based antifreeze, lithium bromide-based antifreeze, sodium chloride-based antifreeze, etc., 6 to form a circulation path Connecting pipes 8, 9, 10, 1
1, a pipe 18 branched from the pipe 8 and valves 12, 13 and 37 provided in the middle of the pipe.
【0009】本実施の形態においては、吸気冷却用の熱
交換器7そのものが、蒸発器として作用する。蓄熱容器
1内の化学蓄熱材2を再生する場合には、蓄熱容器1の
内部に設けてある熱交換器19内にパイプ14、15、
バルブ16、17を介して熱媒体(蒸気・温水など)を
流し、それを加熱して冷媒を脱着する。この時発生した
冷媒の蒸気はパイプ18、バルブ37(バルブ12及び
13は閉じられている)、パイプ10を通って熱交換器
4内に到達し、ここで凝縮の潜熱を放出して液化する。
この凝縮された冷媒液6は、パイプ11を通って容器5
内に収納される。熱交換器4の熱交換効率を向上するに
は、その周りに外囲器3を設けファン3−aを用いて強
制的に冷却すれば、熱交換器4内の冷媒の蒸気を速やか
に凝縮させることができる。このような再生操作すなわ
ち蓄熱操作は、排熱が出ている時間帯(夜間など)に、
適宜行なっておく。In this embodiment, the heat exchanger 7 for cooling the intake air itself functions as an evaporator. When regenerating the chemical heat storage material 2 in the heat storage container 1, the pipes 14, 15, and the heat exchanger 19 are provided inside the heat storage container 1.
A heat medium (steam, hot water, or the like) flows through the valves 16 and 17 and is heated to desorb the refrigerant. The refrigerant vapor generated at this time reaches the heat exchanger 4 through the pipe 18, the valve 37 (the valves 12 and 13 are closed) and the pipe 10, and releases the latent heat of condensation here to liquefy. .
The condensed refrigerant liquid 6 passes through the pipe 11 and
Is stored inside. In order to improve the heat exchange efficiency of the heat exchanger 4, if the enclosure 3 is provided around the heat exchanger 4 and the cooling is forcibly performed using the fan 3-a, the vapor of the refrigerant in the heat exchanger 4 is quickly condensed. Can be done. Such a regeneration operation, that is, a heat storage operation, is performed during a time period when exhaust heat is generated (eg, at night).
Perform as appropriate.
【0010】夏季の午後1時から3時のように電力需要
のピークを迎え、かつ気温が高くガスタービンの能力が
低下するときなどのように吸気冷却用の熱交換器7を冷
却してそれを通過する吸気を冷却したい時には、バルブ
37を閉じてバルブ12とバルブ13を開く。このよう
な操作により、容器5内の冷媒6はバルブ13、パイプ
9を通って熱交換器7内に流入する。この冷媒6は熱交
換器7(井戸水・河川水・海水、空気等を利用して冷熱
を作る)より熱を奪って蒸発しながら吸気を冷却する。
これに伴って発生した蒸気はパイプ8、バルブ12、パ
イプ18を通って蓄熱容器1内へ流入し、化学蓄熱材2
の反応力または吸着力によって化学蓄熱材2に吸着され
る。化学蓄熱材2は蒸気と反応またはそれを吸着して発
熱するが、この反応熱(あるいは吸着熱)は、熱交換器
19内にパイプ14、15、バルブ16、17を介して
冷却水を流すことによって熱除去される。The heat exchanger 7 for cooling the intake air is cooled, for example, when the demand for electric power reaches a peak, such as from 1 pm to 3 pm in summer, and when the temperature is high and the capacity of the gas turbine is reduced. When it is desired to cool the intake air passing through the valve 37, the valve 37 is closed and the valves 12 and 13 are opened. By such an operation, the refrigerant 6 in the container 5 flows into the heat exchanger 7 through the valve 13 and the pipe 9. The refrigerant 6 takes heat from the heat exchanger 7 (creating cold heat using well water / river water / sea water, air, etc.) and cools the intake air while evaporating.
The resulting steam flows into the heat storage vessel 1 through the pipe 8, the valve 12, and the pipe 18, and the chemical heat storage material 2
Is adsorbed on the chemical heat storage material 2 by the reaction force or adsorption force of The chemical heat storage material 2 reacts with the steam or adsorbs it to generate heat. The heat of reaction (or heat of adsorption) flows cooling water into the heat exchanger 19 via the pipes 14 and 15 and the valves 16 and 17. Is removed by heat.
【0011】このように化学蓄熱材2は化学蓄熱性があ
るとともに、従来の吸収式冷凍機の吸収液(臭化リチウ
ムなど)より、冷媒6を蒸発させる力が強い。これは化
学蓄熱材2が固形状でその表面及びその内部の細孔内に
多量の冷媒蒸気と反応(または吸着)する表面が確保さ
れていることにある。このため冷媒6を2℃以下に冷却
することが可能となり、ガスタービンの吸気冷却用熱交
換器7を通過する吸気は5℃以下に冷却され、ガスター
ビンの効率向上及び出力の増強が達成される(吸収式冷
凍機の場合は吸気を10℃まで下げるのが限度であっ
た)。化学蓄熱材2がシリカゲルで冷媒6が水の時には
80℃程度の温水を用いて化学蓄熱材を再生し、冷媒を
2℃以下に容易に冷却可能である。また、冷媒6の量に
対して吸着材2の量をある程度(質量比で約2以上)以
上多く充填すれば、冷媒(水)を氷結させることもでき
る。また、冷媒6がエタノールで、化学蓄熱材2がシリ
カゲルの時は、化学蓄熱材2を100℃以上に加熱して
再生すれば、冷媒6をマイナス25℃以下に冷却するこ
とができる。さらに、前述した冷媒のうち、不凍液を用
いる場合はエチレングリコール系不凍液・プロピレング
リコール系不凍液・塩化カルシウム系不凍液・塩化マグ
ネシウム系不凍液・臭化リチウム系不凍液・塩化ナトリ
ウム系不凍液などを用いる。これら不凍液を冷媒として
用い、吸着操作を行なった場合には冷媒は−10℃〜−
20℃の温度に冷却される。As described above, the chemical heat storage material 2 has a chemical heat storage property, and has a stronger power to evaporate the refrigerant 6 than an absorption liquid (such as lithium bromide) of a conventional absorption refrigerator. This is because the surface of the chemical heat storage material 2 is solid and reacts (or is adsorbed) with a large amount of refrigerant vapor on the surface and in pores inside the material. Therefore, the refrigerant 6 can be cooled to 2 ° C. or less, and the intake air passing through the gas turbine intake air cooling heat exchanger 7 is cooled to 5 ° C. or less, thereby improving the efficiency of the gas turbine and increasing the output. (In the case of an absorption refrigerator, the limit was to lower the intake air to 10 ° C.). When the chemical heat storage material 2 is silica gel and the refrigerant 6 is water, the chemical heat storage material is regenerated using hot water of about 80 ° C., and the refrigerant can be easily cooled to 2 ° C. or less. Further, if the amount of the adsorbent 2 is more than a certain amount (about 2 or more in mass ratio) with respect to the amount of the refrigerant 6, the refrigerant (water) can be frozen. When the refrigerant 6 is ethanol and the chemical heat storage material 2 is silica gel, if the chemical heat storage material 2 is heated to 100 ° C. or higher and regenerated, the refrigerant 6 can be cooled to −25 ° C. or lower. Further, among the above-described refrigerants, when an antifreeze is used, an ethylene glycol antifreeze, a propylene glycol antifreeze, a calcium chloride antifreeze, a magnesium chloride antifreeze, a lithium bromide antifreeze, a sodium chloride antifreeze, or the like is used. When these antifreeze liquids are used as a refrigerant and an adsorption operation is performed, the refrigerant is -10 ° C to-
Cool to a temperature of 20 ° C.
【0012】なお、この実施の形態において、パイプ
9、パイプ11の太さが太く、それらの内部容積がある
程度大きい場合、あるいは熱交換器7の内部体積が大き
い時には、容器5は省略してもかまわない。これにとも
ないバルブ13も省略してよい。In this embodiment, when the pipes 9 and 11 are thick and their internal volumes are large to some extent, or when the internal volume of the heat exchanger 7 is large, the vessel 5 may be omitted. I don't care. Accordingly, the valve 13 may be omitted.
【0013】本実施の形態のシステムにおいては吸気冷
却用の熱交換器7と蓄熱容器1とは他の熱交換器を介す
ことなく直結されており、熱交換器7が、そのまま蒸発
器となるため熱交換器7は効率よく冷却され、低温度の
冷熱を発生できる。In the system of the present embodiment, the heat exchanger 7 for cooling the intake air and the heat storage vessel 1 are directly connected without passing through another heat exchanger, and the heat exchanger 7 is directly connected to the evaporator. Therefore, the heat exchanger 7 is cooled efficiently and can generate low-temperature cold heat.
【0014】図2は図1に示した実施の形態における蓄
熱容器1内に配置された熱交換器19を加熱若しくは冷
却する構成を示すものである。図1に示す実施の形態と
の相違点は、パイプ14、15の他端部にボイラ(蒸気
ボイラまたは温水ボイラ)25とポンプ24を設けた点
である。FIG. 2 shows a configuration for heating or cooling the heat exchanger 19 disposed in the heat storage vessel 1 in the embodiment shown in FIG. The difference from the embodiment shown in FIG. 1 is that a boiler (steam boiler or hot water boiler) 25 and a pump 24 are provided at the other ends of the pipes 14 and 15.
【0015】蓄熱容器1内の化学蓄熱材2を再生する時
には、ボイラ25を動作させて蒸気または温水をパイプ
14、バルブ16を介して熱交換器19内に流し、これ
による環流水をポンプ24を用いてパイプ15、バルブ
17を介してボイラ25内へ戻す。When the chemical heat storage material 2 in the heat storage container 1 is regenerated, the boiler 25 is operated to flow steam or hot water into the heat exchanger 19 via the pipe 14 and the valve 16, and the recirculated water is pumped by the pump 24. To return into the boiler 25 via the pipe 15 and the valve 17.
【0016】また、吸着操作時において化学蓄熱材2を
冷却したい時には、バルブ16、17を閉じ、パイプ2
0、21に付いているバルブ22、23を開いて熱交換
器19内に冷却水を流す。To cool the chemical heat storage material 2 during the adsorption operation, the valves 16 and 17 are closed and the pipe 2
The valves 22 and 23 attached to 0 and 21 are opened to flow the cooling water into the heat exchanger 19.
【0017】図2におけるボイラ25等に工夫を施した
実施の形態を図3に示す。図2との相違点について詳細
説明する。パイプ20、21の他端部に冷却用の熱交換
器27とポンプ26を設け、内部の冷却水をポンプ26
を用いて熱交換器27内に輸送して外気を用いて冷却す
るものである。また、この実施の形態において、熱交換
器27を省略し、ポンプ26で輸送されてくる水を大気
中に流下させて直接接触熱交換により冷却し、冷却され
た水を熱交換器19内に導入するという方法を用いても
よい。FIG. 3 shows an embodiment in which the boiler 25 in FIG. 2 is modified. The difference from FIG. 2 will be described in detail. A heat exchanger 27 for cooling and a pump 26 are provided at the other ends of the pipes 20 and 21, and the internal cooling water is supplied to the pump 26.
Is transported into the heat exchanger 27 by using the air and cooled by using outside air. Further, in this embodiment, the heat exchanger 27 is omitted, the water transported by the pump 26 is allowed to flow into the atmosphere and cooled by direct contact heat exchange, and the cooled water is transferred into the heat exchanger 19. You may use the method of introducing.
【0018】さらに、このシステムはガスタービン10
3の排熱を用いて化学蓄熱材2を再生するものであり、
ガスタービン103の排熱をダクト120を介してボイ
ラー25の熱交換器121へ導入した後、ダクト123
を介して放出するという方法を採っている。この熱によ
りボイラ25で蒸気または温水を作る。また別の方法と
しては、熱交換器121を蓄熱容器1内に設けて直接化
学蓄熱材2を再生するという方法を採ってもよい。Further, this system is a gas turbine 10
3 to regenerate the chemical heat storage material 2 using the exhaust heat of 3,
After introducing the exhaust heat of the gas turbine 103 into the heat exchanger 121 of the boiler 25 through the duct 120, the duct 123
The method of releasing through the is adopted. This heat produces steam or hot water in the boiler 25. As another method, a method of directly regenerating the chemical heat storage material 2 by providing the heat exchanger 121 in the heat storage container 1 may be adopted.
【0019】シリカゲル等の蓄熱材を用いた化学蓄熱式
の冷却装置は、前述の如く、蓄熱性が非常に高く蓄熱し
た熱を必要なときに取り出すことができる利点がある。
また、ガスタービンは外気温が高いことに起因して吸気
温度が高くなると出力が低下する問題がある。この外気
温が高くなる時期は夏季であり、特に正午過ぎの2〜3
時が最も高い。この時間帯は、各家庭やオフィスなどで
一斉に空調機を運転させるため電力需要がピーク値を示
す時間帯でもある。このような場合、出力が低下したガ
スタービンの電力供給量をピークに達している電力需要
が上回ってしまうことが考えられる。As described above, the cooling device of the chemical heat storage type using a heat storage material such as silica gel has an advantage that the heat storage property is very high and the stored heat can be taken out when needed.
Further, the gas turbine has a problem in that the output decreases when the intake air temperature increases due to the high outside air temperature. The season when the outside air temperature rises is in the summer season, and it is particularly 2-3 after noon.
Time is the highest. This time zone is also a time zone in which the power demand reaches a peak value in order to operate the air conditioners at home or office all at once. In such a case, it is conceivable that the power demand that has reached the peak of the power supply amount of the gas turbine whose output has decreased will exceed the power demand.
【0020】そこで、ガスタービン発電機の出力の低下
分をガスタービンの吸気を冷却することによって回復さ
せる必要があるが、通常の冷凍サイクルを用いた吸気冷
却装置では、ガスタービンが吸入する大量の空気を冷却
するためには大型の圧縮機が必要になり、この圧縮機を
運転するために電動機が多くの電力を消費してしまうと
いう不都合が生じる。また、純水と臭化リチウム水溶液
の濃度差を利用した吸収式冷凍機を用いて冷却しようと
すると、このような吸収式冷凍機は蓄熱性がなく、ガス
タービン発電機と同時運転が強いられ、電力需要のピー
ク時に冷凍機の運転をしなければならないという問題が
ある。Therefore, it is necessary to recover the decrease in the output of the gas turbine generator by cooling the intake air of the gas turbine. However, in an intake air cooling system using a normal refrigeration cycle, a large amount of gas sucked by the gas turbine is consumed. In order to cool the air, a large compressor is required, and there is a disadvantage that the electric motor consumes a large amount of electric power to operate the compressor. Also, if an attempt is made to cool using an absorption refrigerator utilizing the concentration difference between pure water and an aqueous solution of lithium bromide, such an absorption refrigerator does not have heat storage properties and is forced to operate simultaneously with a gas turbine generator. In addition, there is a problem that the refrigerator must be operated at the time of peak power demand.
【0021】本実施の形態によれば、蓄熱材としてシリ
カゲルなどを用いた化学蓄熱式冷凍機を用い、この蓄熱
材の再生を、すなわち蓄熱を、電力需要がピークを示す
時間帯を避けて行うことができ(図2に示す実施の形態
も同様)、特に図3に示す実施の形態のように、未利用
熱であるガスタービン発電機の排熱を利用する場合は、
再生を同時に行うことができるという利点もある。According to the present embodiment, a chemical thermal storage refrigerator using silica gel or the like as a thermal storage material is used, and the thermal storage material is regenerated, that is, the thermal storage is performed while avoiding the time when the power demand peaks. (Similarly in the embodiment shown in FIG. 2). In particular, as in the embodiment shown in FIG. 3, when the exhaust heat of the gas turbine generator, which is unused heat, is used,
There is also an advantage that reproduction can be performed simultaneously.
【0022】図4に示す実施の形態は図3に示した実施
の形態を一部改良したものである。吸気冷却用の熱交換
器7の外面より流下するドレン水30を容器29に回収
し、これをポンプ31を用いて多目的利用するものであ
る。利用方法の1つは、パイプ36、バルブ32、パイ
プ35を通して蓄熱容器1内の熱交換器28内に導入し
て化学蓄熱材2を冷却するのに用いる。この冷却水はパ
イプ38を介して外部へ排出してもよいし、他の冷却用
水として利用してよい。一方、ドレン水30をパイプ3
6、バルブ33、パイプ34を通して熱交換器4あるい
は熱交換器27周りに導入して、それらを冷却してもよ
い。前述したように、熱交換器27が大気との直接接触
式熱交換器の時には、それに用いる水が不足した時の補
給水として、ドレン水30を利用してもよい。The embodiment shown in FIG. 4 is a partial improvement of the embodiment shown in FIG. The drain water 30 flowing down from the outer surface of the heat exchanger 7 for cooling the intake air is collected in a container 29 and is used for a multipurpose by using a pump 31. One use method is to cool the chemical heat storage material 2 by introducing it into the heat exchanger 28 in the heat storage container 1 through the pipe 36, the valve 32, and the pipe 35. This cooling water may be discharged to the outside via the pipe 38 or may be used as other cooling water. On the other hand, drain water 30 is
6, may be introduced around the heat exchanger 4 or the heat exchanger 27 through the valve 33 and the pipe 34 to cool them. As described above, when the heat exchanger 27 is a direct contact heat exchanger with the atmosphere, the drain water 30 may be used as makeup water when the water used for the heat exchanger 27 is insufficient.
【0023】図5も図3に示された実施の形態に一部変
更を加えた実施の形態である。これは蓄熱容器を2つ設
けて、吸気冷却用の熱交換器7内の冷媒の冷却度の向上
あるいは冷却持続時間の延長ができるようにしたもので
ある。すなわちパイプ8に分岐してパイプ18とは別個
のパイプ18−aを設け、この途中にバルブ12−a、
その他端部に蓄熱容器1−aを設けたものである。また
蓄熱容器1−a内の吸着材2−a部には熱交換器19−
aを設け、この熱交換器19−aにパイプ14−aとパ
イプ15−aを用いてパイプ14、15に連結し、これ
らパイプ14−a、15−aの途中に、それぞれバルブ
16−a、17−aを設けたものである。バルブ16、
16−a及びバルブ17、17−aを交互に切換えるこ
とにより、熱交換器19、19−a内にボイラ25の蒸
気または温水を交互に導入して、化学蓄熱材2、2−a
を交互に再生する。なお、バルブ16、16−a及びバ
ルブ17、17−aを開くことにより同時に再生するこ
とも可能である。FIG. 5 is also an embodiment in which the embodiment shown in FIG. 3 is partially modified. This is provided with two heat storage containers so that the degree of cooling of the refrigerant in the heat exchanger 7 for cooling the intake air can be improved or the cooling duration can be extended. That is, a pipe 18-a is provided separately from the pipe 18 by branching to the pipe 8, and the valves 12-a,
At the other end, a heat storage container 1-a is provided. A heat exchanger 19- is provided in the adsorbent 2-a in the heat storage vessel 1-a.
The heat exchanger 19-a is connected to the pipes 14 and 15 using the pipes 14-a and 15-a, and a valve 16-a is provided in the middle of the pipes 14-a and 15-a. , 17-a. Valve 16,
By alternately switching the 16-a and the valves 17, 17-a, steam or hot water of the boiler 25 is alternately introduced into the heat exchangers 19, 19-a, and the chemical heat storage materials 2, 2-a
Are played alternately. In addition, it is also possible to reproduce simultaneously by opening the valves 16, 16-a and the valves 17, 17-a.
【0024】吸気を冷却する場合、バルブ12を開けて
蓄熱容器1内の蓄熱材2に冷媒6を吸着させ、この吸着
力が低下した段階で、バルブ12を閉じてバルブ12−
aを開けることによって、蓄熱容器1−a内の蓄熱材2
−aに冷媒6を吸着させる。これにより、化学蓄熱量を
増大させることができ、吸気を冷却する時間を長くする
ことができる。When cooling the intake air, the valve 12 is opened to adsorb the refrigerant 6 to the heat storage material 2 in the heat storage container 1, and when the adsorbing power is reduced, the valve 12 is closed to close the valve 12-.
a, the heat storage material 2 in the heat storage container 1-a is opened.
-A adsorb the refrigerant 6; Thereby, the amount of chemical heat storage can be increased, and the time for cooling the intake air can be lengthened.
【0025】なお、この実施の形態において冷却用の熱
交換システムは図示していないが、図4に示す冷却用の
熱交換器27あるいは熱交換器28を用いて化学蓄熱材
2あるいは2−aを交互に冷却することができる。Although a heat exchange system for cooling is not shown in this embodiment, a chemical heat storage material 2 or 2-a is used by using a heat exchanger 27 or 28 for cooling shown in FIG. Can be cooled alternately.
【0026】図6に図5に示された実施の形態よりもさ
らに蓄熱量を確保したり低温を得る実施の形態を示す。
これは蓄熱容器を3つ設けて、吸気冷却用の熱交換器7
内の冷媒の冷却度の著しい向上、あるいは冷却持続時間
の著しい延長を図ったものである。FIG. 6 shows an embodiment in which the heat storage amount is further secured and a lower temperature is obtained than in the embodiment shown in FIG.
This is provided with three heat storage containers and a heat exchanger 7 for cooling the intake air.
It is intended to remarkably improve the cooling degree of the refrigerant in the inside or to remarkably extend the cooling duration.
【0027】パイプ8に分岐して設けたパイプ18、1
8−a、18−bは、それぞれバルブ12、12−a、
12−bを介して蓄熱容器1、1−a、1−bに連結さ
れていて、それら蓄熱容器の中には化学蓄熱材2、2−
a、2−bが充填してある。また、これら化学蓄熱材
2、2−a、2−bに包み込まれるようにそれぞれ熱交
換器19、19−a、19−b及び熱交換器28、28
−a、28−bが設けれらている。バルブ16、16−
a、16−b及び17、17−a、17−bを交互に切
換えることによってパイプ14、15あるいはパイプ1
4−a、15−aあるいはパイプ14−b、15−bを
介してボイラー25から発生する蒸気または温水を熱交
換器19、19−a、19−bに交互に導入して化学蓄
熱材2、2−a、2−bを再生することができる。The pipes 18 and 1 branching from the pipe 8 are provided.
8-a, 18-b are valves 12, 12-a,
The heat storage containers 1, 1-a, and 1-b are connected to each other via 12-b.
a, 2-b are filled. In addition, the heat exchangers 19, 19-a, 19-b and the heat exchangers 28, 28 are respectively wrapped in the chemical heat storage materials 2, 2-a, 2-b.
-A and 28-b. Valve 16, 16-
a, 16-b and 17, 17-a, 17-b by alternately switching the pipes 14, 15 or 1
4-a, 15-a or steam or hot water generated from the boiler 25 via pipes 14-b, 15-b are alternately introduced into the heat exchangers 19, 19-a, 19-b, and the chemical heat storage material 2 , 2-a, and 2-b.
【0028】一方、バルブ32、39あるいは32−
a、39−aあるいは32−b、39−bを開くことに
よって、冷却水をパイプ35、38あるいは35−a、
38−aあるいは35−b、38−bを通して熱交換器
28あるいは28−aあるいは28−b内に導入して化
学蓄熱材2、2−a、2−bを冷却することができる。On the other hand, valves 32, 39 or 32-
By opening a, 39-a or 32-b, 39-b, cooling water is supplied to the pipe 35, 38 or 35-a,
The chemical heat storage material 2, 2-a, 2-b can be cooled by being introduced into the heat exchanger 28, 28-a, or 28-b through 38-a or 35-b, 38-b.
【0029】以上本実施の形態によれば、バルブ12、
12−a、12−bの開閉の態様によって様々な低温を
得ることができ、また個々に開いていくことによって長
時間に渡って冷却することができる。According to the present embodiment, the valve 12,
Various low temperatures can be obtained depending on the mode of opening and closing of 12-a and 12-b, and cooling can be performed for a long time by opening individually.
【0030】図7は図2に示した実施の形態を変形した
実施の形態の構成図である。図2におけるボイラ25の
代りにヒートポンプを導入したものである。本ヒートポ
ンプは電動圧縮機80、蒸発器81、減圧機構(膨張
弁)82、凝縮器83、それらを循環路を構成するよう
に連結した配管84、85とその内部に封入した冷媒
(フロンなど)によって構成されている。このヒートポ
ンプは蒸発器81側から外気の保有する熱・排熱・河川
水・下水の保有する熱をくみ上げて昇温し、凝縮器83
で放熱する。この熱は熱交換部43において熱交換器4
2に伝えられる。その後ポンプ24を駆動することによ
り、パイプ14、15を通して前記熱は化学蓄熱材2部
に設けてある熱交換器19に伝わり、その再生に利用さ
れる。本ヒートポンプは高温領域で使用するので、その
成績係数は冷水を製造する冷凍システムや氷蓄熱用のチ
ラー等の運転時に比較して約2倍高く、このため、化学
蓄熱材2を再生するに要する電気入力は少なくて済む。FIG. 7 is a configuration diagram of an embodiment obtained by modifying the embodiment shown in FIG. A heat pump is introduced in place of the boiler 25 in FIG. This heat pump includes an electric compressor 80, an evaporator 81, a pressure reducing mechanism (expansion valve) 82, a condenser 83, pipes 84 and 85 connecting them to form a circulation path, and a refrigerant (such as Freon) sealed therein. It is constituted by. This heat pump raises the temperature by pumping up the heat, exhaust heat, river water, and sewage held by the outside air from the evaporator 81 side and raises the temperature.
To dissipate heat. This heat is transferred to the heat exchanger 4 in the heat exchanger 43.
It is conveyed to 2. Thereafter, by driving the pump 24, the heat is transmitted to the heat exchanger 19 provided in the chemical heat storage material 2 through the pipes 14 and 15, and is used for regeneration. Since this heat pump is used in a high-temperature region, its coefficient of performance is about twice as high as that in operation of a refrigeration system for producing cold water or a chiller for ice heat storage, and therefore, it is necessary to regenerate the chemical heat storage material 2. Requires less electrical input.
【0031】図8に示した実施の形態は、図7に示した
実施の形態における熱交換部43、熱交換器42、ポン
プ24を省略して、ヒートポンプの凝縮器83を直接蓄
熱容器1内の熱交換器19に代えて化学蓄熱材2を再生
できるようにした実施の形態である。これにより再生時
の熱効率が向上し、電気入力が少なくなる。In the embodiment shown in FIG. 8, the heat exchange part 43, the heat exchanger 42 and the pump 24 in the embodiment shown in FIG. This is an embodiment in which the chemical heat storage material 2 can be regenerated instead of the heat exchanger 19. Thereby, the thermal efficiency at the time of reproduction is improved, and the electric input is reduced.
【0032】図9も図2に示されたの実施の形態を応用
した実施の形態である。これは蓄熱容器1内の化学蓄熱
材2の冷却にLNGの冷熱を利用できるようにしたもの
である。LNGタンク70内のLNGをポンプ71によ
りパイプ72を通して輸送し、パイプ74より目的とす
る場所へ送り込む。この間に気化器を介して気化させる
こともあるが、その補助として熱交換器73を用いてL
NGの気化に役立てることができる。この冷熱は熱交換
部75を介して熱交換器76に伝わる。その後ポンプ7
7を駆動し、内部の熱媒体(不凍液、フロンなど)を循
環して、パイプ35、38を介して熱交換器28内に導
入して化学蓄熱材2を冷却する。LNGの冷熱により化
学蓄熱材2は十分冷却されるので、吸着容器1内の化学
蓄熱材2の吸着力は著しく向上し、吸気冷却用の熱交換
器7部は十分に冷却される。この実施の形態においてポ
ンプ77、パイプ35、38を省略して、熱交換器73
を直接蓄熱容器1内に設けてもよい。つまりこの場合で
も熱交換器73を吸気冷却用の熱交換器7部に直接設け
るものではなく、間接的に蓄熱容器1を介して吸気を冷
却するようになっていて、LNG用のパイプ72、熱交
換器73が破損しても、直接吸気にLNGが流れ込むこ
とはなく、安全である。FIG. 9 is also an embodiment to which the embodiment shown in FIG. 2 is applied. This is such that the cold heat of LNG can be used for cooling the chemical heat storage material 2 in the heat storage container 1. The LNG in the LNG tank 70 is transported through a pipe 72 by a pump 71 and sent to a target place through a pipe 74. During this time, the gas may be vaporized via a vaporizer.
It can be used for vaporizing NG. This cold heat is transmitted to the heat exchanger 76 via the heat exchange unit 75. Then pump 7
7 is driven to circulate the internal heat medium (antifreeze, Freon, etc.) and is introduced into the heat exchanger 28 via the pipes 35 and 38 to cool the chemical heat storage material 2. Since the chemical heat storage material 2 is sufficiently cooled by the cold heat of the LNG, the adsorption power of the chemical heat storage material 2 in the adsorption vessel 1 is significantly improved, and the heat exchanger 7 for cooling the intake air is sufficiently cooled. In this embodiment, the pump 77 and the pipes 35 and 38 are omitted, and the heat exchanger 73 is omitted.
May be provided directly in the heat storage container 1. That is, even in this case, the heat exchanger 73 is not directly provided in the heat exchanger 7 for cooling the intake air, but is configured to indirectly cool the intake air via the heat storage container 1. Even if the heat exchanger 73 is damaged, LNG does not flow directly into the intake air, which is safe.
【0033】図10は本発明の他の実施の形態の構成図
である。これは、ガスタービン103と蒸気タービン1
05を組合わせて発電機104で大電力を発生するコン
バインドサイクルに本発明を応用したものである。FIG. 10 is a configuration diagram of another embodiment of the present invention. This is because the gas turbine 103 and the steam turbine 1
The present invention is applied to a combined cycle in which a large electric power is generated by the generator 104 in combination with the electric power generator 05.
【0034】ガスタービン103を通った後の排気はボ
イラー107部に流入するが、ポンプ106によってお
くられる水は前記排ガスの通る熱交換器を介してボイラ
107部では蒸気となる。この蒸気はバルブ108を通
って蒸気タービン105に入ってタービンを回転し、電
気発生に寄与する。ボイラ107部にて発生する蒸気が
余る時(電力需要が低下したとき)にはバルブ110を
介してパイプ111を通して蓄熱容器1内の熱交換器1
9内に導入し、化学蓄熱材2を加熱再生する。これによ
り余剰蒸気の有効利用ができる。The exhaust gas after passing through the gas turbine 103 flows into the boiler 107, but the water supplied by the pump 106 becomes steam in the boiler 107 via the heat exchanger through which the exhaust gas passes. This steam enters the steam turbine 105 through the valve 108 and rotates the turbine, contributing to the generation of electricity. When the steam generated in the boiler 107 is excessive (when the power demand is reduced), the heat exchanger 1 in the heat storage vessel 1 is passed through the pipe 111 via the valve 110.
9 to heat and regenerate the chemical heat storage material 2. Thereby, the surplus steam can be effectively used.
【0035】図11は本発明の他の実施の形態の構成図
である。これは容器5とは別個に容器5−aを設け、そ
の内部に冷媒(水、エタノールなど)6−aを収納した
ものを設けたものである。この容器5−aには、パイプ
11に分岐して設けたパイプ11−bによって熱交換器
4内にて凝縮した冷媒液の一部をバルブ86を介して導
入することができる。またパイプ18に分岐して設けた
パイプ8−aはバルブ12−aを介して容器5−aに連
結されている。またパイプ11に分岐して設けたパイプ
11−aはバルブ88を介して容器5に連結してある。FIG. 11 is a block diagram of another embodiment of the present invention. In this embodiment, a container 5-a is provided separately from the container 5 and a refrigerant (water, ethanol, etc.) 6-a is provided inside the container 5-a. A part of the refrigerant liquid condensed in the heat exchanger 4 by the pipe 11-b branched from the pipe 11 can be introduced into the container 5-a through the valve 86. A pipe 8-a branched from the pipe 18 is connected to the vessel 5-a via a valve 12-a. A pipe 11-a branched from the pipe 11 is connected to the container 5 via a valve 88.
【0036】バルブ37、86、88を閉じておいて、
バルブ12−aを開くことによって容器5−a内の冷媒
6−aを蒸発させて蓄熱容器1内の化学蓄熱材2に吸着
させながら、冷媒6−aを冷却し、場合によってはそれ
を氷結させて蓄冷をしておく。この蓄冷操作が終了した
らバルブ12−aを閉じておく。その後バルブ37と8
8を開いて化学蓄熱材2を加熱再生し、その時発生する
冷媒蒸気を熱交換器4に導入して液化させ、この冷媒液
をパイプ11、パイプ11−a部を通して容器5内に導
入する。この再生操作が終了したらバルブ37と88は
閉じておく。吸気用の熱交換器7を冷却したい時にはバ
ルブ12とバルブ13を開く。容器5内の冷媒6はパイ
プ9、バルブ13を介して容器5−a内の熱交換器87
内に流入するが、蓄冷された冷媒6−aによって予冷さ
れながらパイプ9を通って熱交換器7内へ流入する。With the valves 37, 86 and 88 closed,
By opening the valve 12-a, the refrigerant 6-a in the container 5-a evaporates and is adsorbed on the chemical heat storage material 2 in the heat storage container 1 to cool the refrigerant 6-a, and in some cases freeze it. Let cool. When the cold storage operation is completed, the valve 12-a is closed. Then valves 37 and 8
8, the chemical heat storage material 2 is heated and regenerated, and the refrigerant vapor generated at that time is introduced into the heat exchanger 4 to be liquefied, and this refrigerant liquid is introduced into the vessel 5 through the pipe 11 and the pipe 11-a. When this regeneration operation is completed, the valves 37 and 88 are closed. When it is desired to cool the intake heat exchanger 7, the valves 12 and 13 are opened. The refrigerant 6 in the container 5 is supplied to the heat exchanger 87 in the container 5-a via the pipe 9 and the valve 13.
But flows into the heat exchanger 7 through the pipe 9 while being pre-cooled by the stored refrigerant 6-a.
【0037】このような操作によって吸気冷却用の熱交
換器7内は極度に冷却され、吸気冷却効果は著しく高ま
る。このような操作がスムーズに行なわれるためには、
蓄冷操作時において熱交換器7内の冷媒を蒸発気化させ
て空にし、その内部の冷媒が固化して氷結しないように
しておく必要がある。By such an operation, the inside of the heat exchanger 7 for cooling the intake air is extremely cooled, and the effect of cooling the intake air is remarkably enhanced. In order for such operations to be performed smoothly,
During the cool storage operation, it is necessary to evaporate and empty the refrigerant in the heat exchanger 7 so that the refrigerant in the heat exchanger 7 does not solidify and freeze.
【0038】図12は図11の変形実施の形態の構成図
である。これは熱交換器4に連なるパイプ11部に容器
5−aを設け、その内部に熱交換器87−aを設け、前
記パイプ11と結合するとともに、容器5−aはパイプ
8−aによってパイプ12−aを介してパイプ8と連結
したものである。パイプ10に付いているバルブ37を
開いて再生操作を行なった時に発生する蒸気は熱交換器
4内で凝縮するが、この冷媒液はパイプ11、熱交換器
87−a、バルブ86を通って容器5内に入る。この再
生操作時には、バルブ12と13は閉じておく。容器5
内に冷媒液6が十分に溜ったなら、その一部をバルブ8
8を開くことによりパイプ11−aを介して前記容器5
−a内に戻す。このようにして再生操作が終了したら、
バルブ37、86、88を閉じ、バルブ12−aを開く
ことにより、容器5−a内の冷媒6−aを気化させなが
らその蒸気をパイプ8−a、18を通して蓄熱容器1内
へ導入し、容器5−a内の冷媒6−aを氷結させて蓄冷
をする。このような蓄冷操作が完結したら吸気冷却時ま
で待期する。吸気冷却時にはバルブ12、37、86、
13を開いて吸気冷却用の熱交換器7と容器5−a内の
熱交換器87−a間で循環ループ形のヒートパイプを構
成させる。この時ファン3−aは停止しておいて熱交換
器4から冷媒が熱を受けないようにすることが必要であ
る。容器5内の冷媒6はバルブ13を通った後、熱交換
器7内に流入し、熱交換器7を介して吸気を冷却しなが
ら蒸発する。この時発生した蒸気は、パイプ8、バルブ
12、37を介して熱交換器87−a内に流入して凝縮
しながら液化する。この冷媒液はパイプ11、バルブ8
6を介して容器5内に再び戻り、同様のサイクルをくり
返す。この冷却操作が最初に起動し易くするには、冷媒
の吸着操作を行なって、熱交換器87−a内に最初冷媒
が入っていないようにする必要がある。すなわち熱交換
器87−a内に冷媒が入っていると冷媒6−aの蓄冷操
作時において87−a内の冷媒も氷結して閉塞を起すか
らである。このようなヒートパイプによる冷却効果を高
めるためには、適宜バルブ12−aを開いて吸着操作を
行なって、冷媒6−aを蒸発(あるいは昇華)させてそ
れを冷却するのがよい。FIG. 12 is a block diagram of a modified embodiment of FIG. This is because a vessel 5-a is provided in a pipe 11 portion connected to the heat exchanger 4, and a heat exchanger 87-a is provided therein and connected to the pipe 11, and the vessel 5-a is connected to the pipe 8-a by a pipe 8-a. It is connected to the pipe 8 via 12-a. The vapor generated when the regeneration operation is performed by opening the valve 37 attached to the pipe 10 is condensed in the heat exchanger 4, and this refrigerant liquid passes through the pipe 11, the heat exchanger 87-a, and the valve 86. It enters the container 5. During this regeneration operation, the valves 12 and 13 are closed. Container 5
When the refrigerant liquid 6 has sufficiently accumulated in the inside, a part thereof is
8 by opening the container 5 through the pipe 11-a.
Return to -a. When the playback operation is completed in this way,
By closing the valves 37, 86, 88 and opening the valve 12-a, the vapor is introduced into the heat storage container 1 through the pipes 8-a, 18 while evaporating the refrigerant 6-a in the container 5-a, The refrigerant 6-a in the container 5-a is frozen to store cold. When such a cold storage operation is completed, the process waits until the intake air is cooled. When cooling the intake air, the valves 12, 37, 86,
13 is opened to form a circulation loop type heat pipe between the heat exchanger 7 for cooling the intake air and the heat exchanger 87-a in the vessel 5-a. At this time, it is necessary to stop the fan 3-a so that the refrigerant does not receive heat from the heat exchanger 4. After passing through the valve 13, the refrigerant 6 in the container 5 flows into the heat exchanger 7 and evaporates while cooling the intake air through the heat exchanger 7. The steam generated at this time flows into the heat exchanger 87-a via the pipe 8, the valves 12, 37, and liquefies while condensing. This refrigerant liquid is supplied to the pipe 11 and the valve 8
Returning again to the container 5 via 6, the same cycle is repeated. In order for this cooling operation to be easily activated first, it is necessary to perform a refrigerant adsorption operation so that the refrigerant does not initially enter the heat exchanger 87-a. That is, when the refrigerant is contained in the heat exchanger 87-a, the refrigerant in the refrigerant 87-a freezes during the cold storage operation of the refrigerant 6-a, causing blockage. In order to enhance the cooling effect of such a heat pipe, it is preferable to open the valve 12-a as appropriate and perform an adsorption operation to evaporate (or sublime) the refrigerant 6-a and cool it.
【0039】図13は図12の変形実施の形態の構成図
である。これはパイプ8に分岐してバルブ37−aの付
いたパイプ10−aを設け、これを凝縮用の熱交換器4
−aに連結し、その他端部をパイプ11−bを介してパ
イプ11に連結したものである。このようにすると容器
5−a内の冷媒6−aを蒸発させて蓄冷操作を行なった
後、化学蓄熱材2を加熱再生し、この時発生した冷媒の
蒸気を熱交換器4−a内に導入して凝縮させ、パイプ1
1−bを介して容器5内に戻すことができる。このシス
テムにおいては容器5−a内の蓄冷熱と、完全に再生し
た化学蓄熱材2との吸着作用の両方を同時に、または交
互に利用して吸気用の熱交換器7を冷却できる。FIG. 13 is a block diagram of a modified embodiment of FIG. This is branched into a pipe 8 to provide a pipe 10-a with a valve 37-a, which is connected to a heat exchanger 4 for condensation.
-A, and the other end is connected to the pipe 11 via the pipe 11-b. In this way, the refrigerant 6-a in the container 5-a is evaporated to perform a cold storage operation, and then the chemical heat storage material 2 is heated and regenerated, and the vapor of the refrigerant generated at this time is transferred into the heat exchanger 4-a. Introduce and condense, pipe 1
It can be returned into the container 5 via 1-b. In this system, the heat exchanger 7 for intake can be cooled by simultaneously or alternately utilizing both the cold storage heat in the vessel 5-a and the adsorption action of the completely regenerated chemical heat storage material 2.
【0040】図14は図2の変形実施の形態の化学蓄熱
式吸気冷却装置の構成図である。これは容器5部内に別
個の熱交換器87を設け、パイプ8−aと9−aを用い
て吸気冷却用の熱交換器7と循環ループを構成するよう
に連結し、パイプ9−a部にポンプ89を設けたもので
ある。この吸気冷却用の熱交換器7側の循環ループ内に
は冷媒(フロン、エチレングリコール水溶液など)が封
入してある。容器5は蒸発器として作用し、この内部の
冷媒の蒸発によって生ずる冷熱を熱交換器87内の冷媒
に伝え、ポンプ89を用いて前記冷媒を循環して熱輸送
し、吸気冷却用の熱交換器7に供給するようにしたもの
である。この方法によれば化学蓄熱材2の吸着操作によ
って容器5内の冷媒6に蓄冷をすることができる。蓄冷
の方法としては、冷媒6の量を多くしておいてその凝固
点より若干高い温度まで下げて使用する、いわゆる顕熱
蓄熱法によってもよいし、冷媒6を氷結させる潜熱蓄熱
法による方法でもよい。FIG. 14 is a configuration diagram of a chemical storage type intake air cooling device according to a modified embodiment of FIG. In this case, a separate heat exchanger 87 is provided in the vessel 5 and connected to the heat exchanger 7 for cooling the intake air using pipes 8-a and 9-a to form a circulation loop. Is provided with a pump 89. In the circulation loop on the side of the heat exchanger 7 for cooling the intake air, a refrigerant (Freon, ethylene glycol aqueous solution, etc.) is sealed. The container 5 functions as an evaporator, transmits cold heat generated by evaporation of the refrigerant inside the evaporator to the refrigerant in the heat exchanger 87, circulates and transports the refrigerant using a pump 89, and performs heat exchange for intake air cooling. This is supplied to the vessel 7. According to this method, the refrigerant 6 in the container 5 can be cooled by the adsorption operation of the chemical heat storage material 2. As a method of cold storage, a method using a so-called sensible heat storage method in which the amount of the refrigerant 6 is increased and the temperature is lowered to a temperature slightly higher than its freezing point may be used, or a method using a latent heat storage method in which the refrigerant 6 is frozen may be used. .
【0041】[0041]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、
(1)排熱の多く出る時間帯に化学蓄熱材を再生して蓄
熱し、所望時この再生した化学蓄熱材により冷媒を蒸発
させて冷熱を発生して吸気を冷却できるようになり、変
動する排熱の有効利用ができるようになった。(2)従
来の臭化リチウムを用いた吸収式冷凍機に比較して、化
学蓄熱材を用いたシステムにより排熱やボイラーの発生
する熱を用いて2℃以下の冷熱の発生が可能となり、吸
気を5℃以下に冷却ができ、もって空気圧縮機の大きな
効率向上及びガスタービン発電機においては出力の大幅
な増強が行えるようになった。(3)またアンモニウム
等の毒性のない物質の組合わせを用いて前記冷熱が得ら
れるようになった。(4)また冷媒を氷結させて蓄冷を
行なうことも可能となり、排熱の多い時間帯に蓄冷をし
ておいて、この冷熱を所望時取出して吸気冷却に用いる
ことも可能となり、蓄冷によっても排熱の有効利用が可
能となった。(5)またヒートポンプによって本発明の
化学蓄熱システムの再生を行なう場合においては、成績
係数の高い状態で運転できるため、電気入力が少なくな
った。As described above, according to the present invention,
(1) The chemical heat storage material is regenerated and stored in a time zone in which a large amount of exhaust heat is generated, and when desired, the refrigerant is evaporated by the regenerated chemical heat storage material to generate cold heat so that the intake air can be cooled and fluctuates. Effective use of waste heat is now possible. (2) Compared with the conventional absorption refrigerator using lithium bromide, the system using the chemical heat storage material enables the generation of cold heat of 2 ° C. or less using the exhaust heat and the heat generated by the boiler, The intake air can be cooled to 5 ° C. or less, so that the efficiency of the air compressor can be greatly improved, and the output of the gas turbine generator can be greatly increased. (3) The cold can be obtained using a combination of non-toxic substances such as ammonium. (4) In addition, it is possible to cool the refrigerant by freezing it, and to store the cold in a time period when the exhaust heat is large, and to take out this cold heat when desired and use it for intake air cooling. Effective use of waste heat has become possible. (5) When the chemical heat storage system of the present invention is regenerated by a heat pump, the operation can be performed with a high coefficient of performance, so that the electric input is reduced.
【図1】本発明の化学蓄熱装置の一実施の形態の構成
図。FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of a chemical heat storage device of the present invention.
【図2】図1に示した実施の形態に変更を加えた実施形
態の構成図。FIG. 2 is a configuration diagram of an embodiment obtained by modifying the embodiment shown in FIG. 1;
【図3】図2に示した実施の形態に変更を加えた実施形
態の構成図。FIG. 3 is a configuration diagram of an embodiment obtained by modifying the embodiment shown in FIG. 2;
【図4】図3に示した実施の形態に変更を加えた実施形
態の構成図。FIG. 4 is a configuration diagram of an embodiment obtained by modifying the embodiment shown in FIG. 3;
【図5】図3に示した実施の形態に変更を加えた実施形
態の構成図。FIG. 5 is a configuration diagram of an embodiment obtained by modifying the embodiment shown in FIG. 3;
【図6】図5に示した実施の形態に変更を加えた実施形
態の構成図。FIG. 6 is a configuration diagram of an embodiment obtained by changing the embodiment shown in FIG. 5;
【図7】図2に示した実施の形態に変更を加えた実施形
態の構成図。FIG. 7 is a configuration diagram of an embodiment obtained by modifying the embodiment shown in FIG. 2;
【図8】図7に示した実施の形態に変更を加えた実施形
態の構成図。FIG. 8 is a configuration diagram of an embodiment obtained by changing the embodiment shown in FIG. 7;
【図9】図2に示した実施の形態に変更を加えた実施形
態の構成図。FIG. 9 is a configuration diagram of an embodiment obtained by modifying the embodiment shown in FIG. 2;
【図10】本発明の他の実施の形態の構成図。FIG. 10 is a configuration diagram of another embodiment of the present invention.
【図11】本発明の他の実施の形態の構成図。FIG. 11 is a configuration diagram of another embodiment of the present invention.
【図12】図11に示した実施の形態に変更を加えた実
施形態の構成図。FIG. 12 is a configuration diagram of an embodiment obtained by modifying the embodiment shown in FIG. 11;
【図13】図12に示した実施の形態に変更を加えた実
施形態の構成図。FIG. 13 is a configuration diagram of an embodiment obtained by changing the embodiment shown in FIG. 12;
【図14】図2に示した実施の形態に変更を加えた実施
形態の構成図。FIG. 14 is a configuration diagram of an embodiment obtained by modifying the embodiment shown in FIG. 2;
1……蓄熱容器、2……化学蓄熱材、4,7,19,27,28……熱
交換器、5……容器、6……冷媒、24……ポンプ、25……
ボイラー、80……電動圧縮機、81……蒸発器、82……減
圧機構(膨張弁)、83……凝縮器、101……圧縮機、102
……燃焼器、103……ガスタービン、104……発電機、10
5……蒸気タービン、107……ボイラー。1 ... heat storage container, 2 ... chemical heat storage material, 4, 7, 19, 27, 28 ... heat exchanger, 5 ... container, 6 ... refrigerant, 24 ... pump, 25 ...
Boiler, 80 ... Electric compressor, 81 ... Evaporator, 82 ... Decompression mechanism (expansion valve), 83 ... Condenser, 101 ... Compressor, 102
…… Combustor, 103… Gas turbine, 104 …… Generator, 10
5… Steam turbine, 107… Boiler.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−299868(JP,A) 特開 平6−180162(JP,A) 特開 平1−296091(JP,A) 特開 平4−194561(JP,A) 特開 平6−193993(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25B 17/08 F02C 7/143 F25B 27/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-6-299868 (JP, A) JP-A-6-180162 (JP, A) JP-A-1-296091 (JP, A) JP-A-4- 194561 (JP, A) JP-A-6-193993 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F25B 17/08 F02C 7/143 F25B 27/02
Claims (9)
器と、内部に化学蓄熱材を有する蓄熱容器と、この蓄熱
容器内部に設けられた蓄熱側熱交換器と、前記化学蓄熱
材を再生する際に冷媒を凝縮する凝縮熱交換器と、吸着
時に前記吸気側熱交換器を介して前記蓄熱容器に冷媒を
導く第1の管路と、再生時に前記蓄熱容器から前記凝縮
熱交換器を介して冷媒を前記吸気側熱交換器の上流側に
導く第2の管路と、を備え、LNG冷熱を前記蓄熱容器
に充填した化学蓄熱材部の蓄熱側熱交換器に導入して化
学蓄熱材を冷却できるようにした化学蓄熱式吸気冷却装
置。 An intake-side heat exchanger provided on an intake side of a compressor; a heat storage container having a chemical heat storage material therein; a heat storage-side heat exchanger provided inside the heat storage container; A condensing heat exchanger that condenses the refrigerant when regenerating the material, a first conduit that guides the refrigerant to the heat storage container via the suction-side heat exchanger during adsorption, and the condensing heat from the heat storage container during regeneration. and a second conduit for guiding the refrigerant to the upstream side of the intake-side heat exchanger through the exchanger, the heat storage vessel of LNG cold
Introduced into the heat storage side heat exchanger of the chemical heat storage material section
Chemical storage air intake cooling system that can cool scientific heat storage material
Place.
上流側に設けられ、再生時に前記第2の管路を介して導
かれた冷媒を貯留する容器と、この容器と前記吸気側熱
交換器との間に設けられたバルブとを備えた化学蓄熱式
吸気冷却装置。2. A container according to claim 1, wherein said container is provided upstream of said intake-side heat exchanger and stores refrigerant introduced through said second conduit during regeneration. A chemical regenerative air intake cooling device comprising: a valve provided between the heat exchanger and the heat exchanger.
けた化学蓄熱式吸気冷却装置。3. The intake air cooling system of claim 1, wherein a plurality of said heat storage containers are provided.
られた前記蓄熱側熱交換器の他に熱交換器を設け、前記
蓄熱側熱交換器を再生時に用い、前記他の説交換機を吸
着時に用いる化学蓄熱式吸気冷却装置。4. The heat exchanger according to claim 1, further comprising a heat exchanger provided in addition to the heat storage side heat exchanger provided in the heat storage container, wherein the heat storage side heat exchanger is used for regeneration. Chemical storage air intake cooling device used during adsorption.
上流側に設けられ、再生時に前記第2の管路を介して導
かれた冷媒を貯留する容器と、この容器内に設けられ前
記吸気側熱交換器と熱的に結合した容器内熱交換器とを
備え、この容器を蒸発器として用いた化学蓄熱式吸気冷
却装置。5. The container according to claim 1, wherein said container is provided upstream of said intake-side heat exchanger and stores refrigerant introduced through said second conduit during regeneration. A chemical regenerative air intake cooling device, comprising: an in-vessel heat exchanger thermally coupled to the intake-side heat exchanger; and using the container as an evaporator.
加熱する熱源をボイラーから発生する熱・ガスタービン
の排熱・その他のシステムから発生する排熱・あるいは
ヒートポンプで発生する熱とした化学蓄熱式吸気冷却装
置。6. A heat source for heating the heat storage side heat exchanger according to claim 1, wherein heat generated from a boiler, waste heat of a gas turbine, waste heat generated from another system, or heat generated by a heat pump is used. Chemical storage air intake cooling system.
生ずるドレン水を化学蓄熱材の再生操作と吸着操作に利
用するようにした化学蓄熱式吸気冷却装置。7. The chemical storage air intake cooling device according to claim 1, wherein the drain water generated in the intake heat exchanger is used for a regeneration operation and an adsorption operation of the chemical heat storage material.
リカゲル・ゼオライト・活性炭・生石灰の群より一種選
び、また冷媒としては水・エタノール・メタノール・エ
チレングリコール系不凍液、プロピレングリコール系不
凍液、塩化カルシウム系不凍液、塩化マグネシウム系不
凍液、臭化リチウム系不凍液、塩化ナトリウム系不凍液
の群より一種選びこれらを組合わせたものを用いた化学
蓄熱式吸気冷却装置。8. The method according to claim 1, wherein the chemical heat storage material is selected from the group consisting of silica gel, zeolite, activated carbon and quicklime, and the refrigerant is water, ethanol, methanol, ethylene glycol antifreeze, propylene glycol antifreeze, calcium chloride. A chemical thermal storage type intake air cooling system that uses a combination of these selected from the group of antifreeze, magnesium chloride antifreeze, lithium bromide antifreeze, and sodium chloride antifreeze.
を凝固させて蓄冷し、この蓄冷熱を所望時取出して吸気
冷却用の熱交換器に供給する手段を備えた化学蓄熱式吸
気冷却装置。9. A chemical regenerative intake air cooling system according to claim 1, further comprising means for solidifying the refrigerant by an adsorption operation to store the refrigerant, taking out the regenerative heat when desired, and supplying it to a heat exchanger for cooling the intake air.
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