JP4156842B2 - 冷熱生成システムの運転方法及び冷熱生成システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮式冷凍機と吸収冷凍機とを有する冷熱生成システムに関し、より詳しくは、吸収冷凍機で生成した冷熱を圧縮式冷凍機に供給する冷熱生成システム及びその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷熱生成システムには、複数種の冷凍機を用いるシステムが知られている。このような冷熱生成システムとしては、例えば特開平１０−１７６８７３号公報には、ターボヒートポンプと吸収式冷温水ユニットとを有し、暖房時にはターボヒートポンプで昇温した温水を吸収式冷温水ユニットに通水してさらに昇温させ、冷房時にはターボヒートポンプと吸収式冷温水ユニットを並列に運転するヒートポンプ装置が記載されている。このヒートポンプ装置は、ターボヒートポンプの暖房時における負荷率を高くし、またターボヒートポンプの冷房時及び暖房時における必要ヘッドを小さくすることにより、冷暖房のエネルギー効率の向上を実現しようとするものである。
【０００３】
また前記冷熱生成システムとしては、特開平１０−２２０８８７号公報には、電動圧縮機、凝縮器、減圧装置及び冷却器などから冷凍サイクルを構成してなる冷却装置において、冷凍サイクルの液冷媒配管中にエコノマイザを設け、このエコノマイザをエンジン駆動式冷凍機にて冷却する冷却装置が記載されている。この冷却装置は、一時的負荷のピークをエンジン駆動式冷凍機にて補助して必要とされる冷凍能力を維持し、かつ消費電力を平準化させることでコスト削減を実現しようとするものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記ヒートポンプ装置は、異なる種類の冷凍機を用いるものであるが、冷房時ではこれらを並列に運転するものであり、それぞれの冷凍機の利点を生かした運転という観点で検討の余地が残されている。
【０００５】
また、前記冷却装置は、低容量化によって電力基本料金を低く抑えることでコスト削減を図るものであるが、単に電力使用量を抑えるだけのものであり、装置全体のエネルギー効率を向上させることによるコスト削減という観点で検討の余地が残されている。
【０００６】
本発明は前記事項に鑑みなされたものであり、システム全体においてエネルギー効率がよく、冷凍能力がより高い冷熱生成システム及びその運転方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
圧縮式冷凍機では、凝縮した冷媒をさらに過冷却すると、圧縮機のする仕事の熱当量を変えることなく冷凍能力が上昇することが広く知られている。本発明は、前記課題を解決するための手段として、吸収冷凍機で生成した冷熱を圧縮式冷凍機における液冷媒の過冷却に利用する冷熱生成システム及びその運転方法を提供する。
【０００８】
本発明の冷熱生成システムの運転方法は、冷媒の気化により冷熱を生成し、ガス状の冷媒を圧縮機で機械的に圧縮する冷凍サイクルを有する圧縮式冷凍機と、冷媒の気化により冷熱を生成し、ガス状の冷媒を吸収剤に吸収し、この吸収剤を加熱して冷媒を回収する冷凍サイクルを有する吸収冷凍機と、これらの冷凍機の間で冷熱を伝達するために冷媒を循環させる冷熱伝達循環系とを有する冷熱生成システムの運転方法であって、吸収冷凍機で生成した冷熱を冷熱伝達循環系によって圧縮式冷凍機に供給して圧縮式冷凍機の液冷媒を過冷却する。
【０００９】
本発明における冷熱生成システムの運転方法は、圧縮式冷凍機と吸収冷凍機を並列運転して所定の冷凍能力を実現する場合に比べて、吸収冷凍機での冷熱生成温度を高くすることができることから、吸収冷凍機の冷熱生成に要するエネルギーを小さくすることができ、両冷凍機の冷熱生成に要するエネルギーをより小さくし、かつ所定の冷凍能力を実現することが可能である。
【００１０】
また、本発明における冷熱生成システムの運転方法では、冷熱生成システムは、内燃機関を用いて発電を行うと共に排熱を熱エネルギーとして供給するコージェネレーションシステムをさらに有し、吸収冷凍機における吸収剤の加熱にコージェネレーションシステムの排熱を用いることが、産業排熱を有効利用する観点から好ましい。なお本発明では、吸収冷凍機の温熱源については、吸収冷凍機における吸収剤の再生に使用できる十分な熱量を有するものであれば特に限定されず、例えば地熱等の自然界の温熱を用いてもよい。
【００１１】
また、本発明における冷熱生成システムの運転方法は、圧縮式冷凍機における圧縮機がする仕事量を変えることなく、吸収冷凍機の冷凍能力を上乗せすることによって圧縮式冷凍機の冷凍能力を高めることができる。さらに圧縮式冷凍機で生成した冷熱を受け取る冷媒の温度は任意に設定することができることから、冷凍・冷蔵の用途、例えばショーケース冷蔵庫への適用や、氷蓄熱が可能となる低温（例えば−３０℃）域利用が可能となる。
【００１２】
したがって、本発明における冷熱生成システムの運転方法では、冷熱生成システムは、冷熱を蓄熱する冷熱蓄熱手段をさらに有し、圧縮式冷凍機で生成する冷熱を冷熱蓄熱手段に蓄熱することが可能となる。このような運転方法によれば、余剰分の冷熱は蓄熱し、不足分は冷熱蓄熱手段からの冷熱の供給で補うことが可能となり、システムの安定かつ恒常的な運転や、冷熱の適時利用等の観点からも好ましい。
【００１３】
前記冷熱生成システムは、冷媒の気化により冷熱を生成し、ガス状の冷媒を圧縮機で機械的に圧縮する冷凍サイクルを有する圧縮式冷凍機と、冷媒の気化により冷熱を生成し、ガス状の冷媒を吸収剤に吸収し、この吸収剤を加熱して冷媒を回収する冷凍サイクルを有する吸収冷凍機と、これらの冷凍機の間で冷熱を伝達するために冷媒を循環させる冷熱伝達循環系とを有する。
【００１４】
ここで、前記「機械的に圧縮する冷凍サイクル」とは、羽根車やロータの回転運動や、ピストンの往復運動などの機械的な作用により、ガス状の冷媒を圧縮機によって機械的に圧縮する冷凍サイクルをいい、このような冷凍サイクルを有する圧縮式冷凍機としては、例えば全密閉型冷凍機などの往復動式や、スクロール冷凍機などの回転式の冷凍機や、ターボ冷凍機などの遠心型の冷凍機等が挙げられる。
【００１５】
本発明に用いられる圧縮式冷凍機は、冷媒を蒸発させる蒸発器、ガス状の冷媒を圧縮させる圧縮機、圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器、及び凝縮された液冷媒を断熱膨張させる減圧装置と、これらに冷媒を循環させる冷媒循環系と、凝縮器と減圧装置の間の冷媒循環系、及び減圧装置と蒸発器の間の冷媒循環系の少なくともいずれかに設けられる熱交換器とを有する。前記圧縮式冷凍機には、前記熱交換器を有する以外は、公知の圧縮式冷凍機（例えばターボ冷凍機）を用いることができる。
【００１６】
前記熱交換器は、前記冷熱伝達循環系により伝達される冷媒と圧縮式冷凍機の液冷媒との間で熱交換を行い、圧縮式冷凍機の液冷媒を冷却するためのものである。熱交換器は、圧縮式冷凍機の液冷媒を過冷却することができる場所に設置されていればよく、圧縮式冷凍機の液冷媒の流路に設けられていれば特に限定されず、数量についても任意である。なお、本発明において液冷媒とは、液状の冷媒を含むものであればよく、液体状の冷媒や霧状の冷媒をいう。また本発明では、冷媒には、例えば水や種々のブライン（不凍液）等、公知の冷媒を用いることができ、このような冷媒は、冷凍機の所期の冷凍能力に応じて適宜選択して用いられる。
【００１７】
本発明に用いられる吸収冷凍機は、冷媒を気化させる気化器、ガス状の冷媒を吸収剤に吸収させる吸収器、冷媒を吸収した吸収剤を加熱して吸収剤から冷媒を放出させ、吸収剤の吸収力を再生する再生器、及び吸収剤から放出された冷媒を冷却して液化する液化器と、これらに少なくとも冷媒を循環させる循環系と、再生した吸収剤を再生器から吸収器に供給する吸収剤供給系とを有する。
【００１８】
前記吸収冷凍機において、前記各容器は明確に区分されていなくてもよい。また前記吸収剤は、冷媒の種類に応じて適宜選択することができ、このような冷媒と吸収剤の組み合わせとしては、アンモニア−水や、水−リチウムブロマイド等が挙げられる。また吸収剤は、冷媒の種類や吸収冷凍機の形態に応じて適宜選択することができ、液体であってもよいし固体であってもよい。このように、本発明では吸収冷凍機として公知の吸収冷凍機を用いることができる。
【００１９】
前記冷熱伝達循環系は、吸収冷凍機の蒸発器と圧縮式冷凍機の熱交換器との間で冷媒を循環させるものであり、吸収冷凍機で生成した冷熱を圧縮式冷凍機の熱交換器に伝達できるものであれば特に限定されない。
【００２０】
また前記冷熱生成システムは、内燃機関を用いて発電を行うと共に排熱を熱エネルギーとして供給するコージェネレーションシステムと、このコージェネレーションシステムの熱排出部と再生器との間で熱媒を循環させる熱媒循環系とを有してもよい。このような構成によれば、コージェネレーションシステムの排熱を吸収冷凍機における吸収剤の加熱に用いることが可能となる。
【００２１】
前記コージェネレーションシステムには、例えば動力源である内燃機関と、これを動力源とする発電機とを有する公知のコージェネレーションシステムを用いることができる。コージェネレーションシステムの熱排出部としては、例えば内燃機関の排気管を例示することができる。
【００２２】
前記熱媒循環系は、温熱源から温熱を前記再生器に伝達できるものであれば特に限定されず、温熱源に応じた熱媒の種類や熱交換器の使用などにより適宜構成することが可能である。
【００２３】
また前記冷熱生成システムは、冷熱を蓄熱する冷熱蓄熱手段と、この冷熱蓄熱手段と蒸発器との間で冷媒を循環させる冷熱蓄熱循環系とを有してもよい。このような構成によれば、圧縮式冷凍機から得られる冷熱を蓄熱することが可能となる。
【００２４】
前記冷熱蓄熱手段は、公知の冷熱蓄熱手段を用いることができ、このような冷熱蓄熱手段としては、例えば氷蓄熱システムが挙げられる。
【００２５】
前記冷熱蓄熱循環系は、圧縮式冷凍機の蒸発器から冷熱を冷熱蓄熱手段に伝達できるものであれば特に限定されない。また冷熱蓄熱手段に応じて、熱交換器や製氷手段、例えば過冷却水生成手段・解除手段等を用いて適宜構成することが可能である。
【００２６】
本発明の冷熱生成システムは、生成する冷熱を熱負荷へ直接供給するものであってもよい。このような冷熱生成システムとしては、例えば、減圧装置以降の冷媒循環系や蒸発器等、減圧装置によって膨張した冷媒が流れる冷媒流路が、熱負荷と熱交換自在に配置されているものが挙げられる。このような構成では、前記冷媒流路が蒸発器となり、圧縮式冷凍機で生成する冷熱を熱負荷へ直接供給することが可能となる。
【００２７】
生成する冷熱を熱負荷に直接供給する冷熱生成システムとしては、例えばショーケース等の保冷庫と、この保冷庫の周囲に配置され減圧装置による膨張した冷媒が流れる冷媒流路とを有する保冷庫付き圧縮式冷凍機が挙げられる。この保冷庫付き圧縮式冷凍機では、保冷庫の内部空間が生成する冷熱によって直接冷却される。
【００２８】
また、前記冷媒流路の配置としては、前記冷媒と熱負荷との間で熱交換自在であれば特に限定されず、例えば、保冷庫に面する壁部に冷媒の流路が形成されるロールボンド方式や、保冷庫に面する壁面を冷却面とし、この冷却面とは反対側の面に冷媒の流路を配するチューブオンシート方式等による冷媒流路の配置が挙げられる。
【００２９】
また、本発明の冷熱生成システムでは、冷媒循環系の配置によって冷媒の顕熱を適宜利用するなど、冷熱生成システムの形態に応じて種々の適切な構成を利用することが可能である。このような冷熱生成システムについては、例えば前記保冷庫付き圧縮式冷凍機において、凝縮器から減圧装置までの冷媒循環系を前記冷媒流路と併設し、凝縮した冷媒の顕熱によって保冷庫を除霜する構成などが挙げられる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を説明する。まず本発明における冷熱生成システムの構成を説明し、その後、本発明における冷熱生成システムの運転方法を説明する。
【００３１】
本発明の実施の形態における冷熱生成システムは、図１に示すように、圧縮式冷凍機としてのターボ冷凍機１と、吸収冷凍機２と、これらの冷凍機の間で冷熱を伝達するために冷媒を循環させる冷熱伝達循環系３と、コージェネレーションシステム４と、冷熱蓄熱手段である氷蓄熱システム５とを有する。
【００３２】
ターボ冷凍機１は、蒸発器６、圧縮機７、凝縮器８、及び減圧装置としての膨張弁９と、これらに冷媒を循環させる冷媒循環系１０と、凝縮器８及び膨張弁９の間の冷媒循環系に設けられる熱交換器１１とを有する。
【００３３】
吸収冷凍機２は、例えば、水を冷媒とし、リチウムブロマイド水溶液を吸収剤とするものであり、気化器１２、吸収器１３、再生器１４、及び液化器１５と、これらに少なくとも冷媒を循環させる循環系と、再生した吸収剤を吸収器１３に供給する吸収剤供給系１９とを有する。前記循環系は、気化器１２と吸収器１３を接続する蒸気供給系１６と、吸収器１３と再生器１４を接続する吸湿吸収液供給系１７と、再生器１４と液化器１５の間で水蒸気を自在に通す通気板と、液化器１５と気化器１２を接続する凝縮水供給系１８とによって構成されている。吸収剤供給系は、再生器１４と吸収器１３を接続している。
【００３４】
冷熱伝達循環系３は、ターボ冷凍機１の熱交換器１１と吸収冷凍機２の気化器１２とを接続して冷媒を循環させる循環系である。
【００３５】
コージェネレーションシステム４は、内燃機関４ａと、これを動力源とする発電機４ｂとを有する。コージェネレーションシステム４は、吸収冷凍機２の再生器１４に、熱媒循環系２０によって接続されている。熱媒循環系２０は、コージェネレーションシステム４の熱排出部、例えば熱交換器を介して内燃機関４ａの排気管で熱交換器を介して接続され、コージェネレーションシステム４と再生器１４とを接続し、これらの間に熱媒の循環系を形成している。
【００３６】
氷蓄熱システム５は、ターボ冷凍機１の蒸発器６に、冷熱蓄熱循環系２１によって接続されている。氷蓄熱システム５は、例えば、蒸発器６で冷却される冷媒によって水を過冷却する過冷却水生成手段と、生成した過冷却水の過冷却状態を解除する過冷却解除手段と、氷蓄熱槽とを有し、冷熱蓄熱循環系２１は、蒸発器６と氷蓄熱システム５（過冷却水生成手段）との間に冷媒（ブライン）の循環系を形成している。
【００３７】
ターボ冷凍機１と吸収冷凍機２は、冷却水循環系２２によって冷却塔２３に並列に接続されている。冷却水循環系２２は、ターボ冷凍機１では凝縮器８と冷却塔２３との間に冷却水の循環系を形成し、吸収冷凍機２では吸収器１３及び液化器１５を直列に接続しつつ冷却塔２３との間に冷却水の循環系を形成している。
【００３８】
また各循環系には、ポンプ（ｐ１〜ｐ５）や、ボールコック、三方弁、自動弁等のバルブ（図示せず）が適宜設けられている。
【００３９】
次に、本実施の形態における冷熱生成システムの運転方法について説明する。まずターボ冷凍機１及び吸収冷凍機２をそれぞれ運転する。
【００４０】
ターボ冷凍機１では、蒸発器６で冷媒を蒸発させ冷熱を生成する。蒸発器６で蒸発した冷媒は圧縮機７で圧縮され、過熱蒸気となって凝縮器８に送られる。凝縮器８に送られた冷媒は一定の圧力のもとで冷却され液冷媒となる。液冷媒は熱交換器１１を通って膨張弁９に送られる。膨張弁９に送られた液冷媒は断熱膨張し、再び蒸発器６に送られる。
【００４１】
吸収冷凍機２では、気化器１２で水を減圧条件下で蒸発させ冷熱を生成する。気化器１２で蒸発した水は、蒸気供給系１６を通って吸収器１３に送られる。吸収器１３に送られた水分は吸収液に吸収される。水分を吸収した吸収液は、吸湿吸収液の状態で吸湿吸収液供給系１７を通って再生器１４に送られる。再生器１４に送られた吸湿吸収液は、熱媒循環系２０を介して伝達されたコージェネレーションシステム４の排熱によって加熱されて水分を放出する。水分を放出した再生吸収液は、吸収剤供給系１９を通って吸収器１３に送られる。一方、再生器１４で吸収液から放出された水分は、前記通気板を通過して液化器１５に送られ、冷却水の冷熱で凝縮し、凝縮水供給系１８を通って気化器１２に送られる。
【００４２】
吸収冷凍機２では、気化器１２における水の蒸発によって冷熱伝達循環系３の冷媒（水）から熱を奪い、冷媒を冷却（例えば１７℃→１２℃）する。この冷媒は、冷熱伝達循環系３によってターボ冷凍機１の熱交換器１１に送られ、ターボ冷凍機１の液冷媒を冷却（例えば４０℃→１４℃）する。なおこの冷却に伴い冷熱伝達循環系３の冷媒温度は上昇（例えば１２℃→１７℃）する。熱交換器１１で得られた冷熱を含む液冷媒は、その後の蒸発器６において蒸発時に冷熱蓄熱循環系２１の冷媒（ブライン）から熱を奪い、冷媒（ブライン）を冷却（例えば−５℃）する。
【００４３】
冷却された冷熱蓄熱循環系２１の冷水は氷蓄熱システム５に送られ、ここで冷熱は氷の形態で蓄熱される。なお、本実施の形態では氷蓄熱システム５に蓄熱する形態を示したが、冷熱蓄熱循環系２１に代えて、例えばファンコイルユニットや水熱源パッケージエアコン等の空調負荷、その他の熱負荷と蒸発器６との間で冷媒を循環させる循環系を用い、生成した冷熱を直接熱負荷に供給してもよい。
【００４４】
ここで本実施の形態における冷熱生成システムの運転方法の冷凍能力及びエネルギー効率について説明する。以下、ターボ冷凍機と吸収冷凍機の容量比を、ターボ冷凍機が８５．７％、吸収冷凍機が１４．３％（トータルで１００％）とし、ターボ冷凍機で生成すべき冷媒の温度（例えば冷熱蓄熱循環系における冷媒の温度）を−５℃として説明する。まず、ターボ冷凍機のみの運転における、モリエル線図上の冷媒の状態変化を図２に、本実施の形態の冷熱生成システムにおけるターボ冷凍機の、モリエル線図上の冷媒の状態変化を図３にそれぞれ示す。
【００４５】
ターボ冷凍機のみの運転では、図２に示すように液冷媒が過冷却状態に達しない通常の運転が行われているとする。このときのターボ冷凍機における圧縮機がする仕事量を一定としときに、本実施の形態におけるターボ冷凍機では、図３に示されるように液冷媒は過冷却状態に達する。この過冷却は、熱交換器１１において液冷媒からさらに熱が放出されたことによるもので、吸収冷凍機の冷凍能力によるものである。本実施の形態ではターボ冷凍機１の見掛けの冷凍能力が冷熱生成システムの総冷凍能力であるから、本実施の形態における冷熱生成システムでは、圧縮機がする仕事量を変えることなく、ターボ冷凍機のみの運転時に比べてシステム全体の冷凍能力を高められることがわかる。なお、これは前記の条件で冷凍能力に換算すると１６．７％の増加に相当する。
【００４６】
次に、ターボ冷凍機と吸収冷凍機を並列運転した場合のエネルギー収支を図４に、本実施の形態における冷熱生成システムのエネルギー収支を図５にそれぞれ示す。なお、図中、ＴＲはターボ冷凍機を、ＷＡＲは吸収冷凍機を、ＧＥは内燃機関を、ＣＯＰは成績係数をそれぞれ示す。なお、吸収冷凍機の冷媒と吸収液は、並列運転の場合ではアンモニア−水を用いることが一般的であるが、本実施の形態における冷熱生成システムでは水ーリチウムブロマイドとする。
【００４７】
並列運転の場合では、図４に示すように、それぞれの冷凍機において−５℃の冷媒を生成しなくてはならないことから、トータルの出力を前述した容量比で固定した場合、両冷凍機に入力される総エネルギー量は、出力１００％に対して５３．２１％である。
【００４８】
一方、冷熱生成システムでは、図５に示すように、吸収冷凍機で生成する冷媒の温度を並列運転時に比べてより高く設定（例えば並列運転時の−５℃に対して本システムでは１２℃）することが可能となり、両冷凍機に入力される総エネルギー量は、出力１００％に対して４１．８６％である。このように、吸収冷凍機で生成する冷媒の温度を高く設定できることから、本実施の形態における冷熱生成システムでは、前記の条件下では吸収冷凍機のエネルギー効率は５５％増、両冷凍機に入力される総エネルギー量は２１％削減できる。
【００４９】
また、ランニングコスト面から検討すると、吸収冷凍機における吸収剤の加熱にガスの燃焼熱を利用する場合では、一般にガス料金は、夜間の電気料金よりは高いが昼間の電気料金よりは低いことから、本実施の形態における冷熱生成システムは、稼働時間が多いほど効率がよくなり、工場等の２４時間操業の施設に適用すると経済性の観点から有利である。
【００５０】
また、本実施の形態における冷熱生成システムは、圧縮式冷凍機を用いる設備全てに応用できることから、物流施設等の冷蔵・冷凍倉庫や、スーパーマーケット、コンビニエンスストアなどの冷蔵・冷凍ショーケース等、これらの低温冷凍設備にも利用可能である。
【００５１】
【発明の効果】
本発明では、冷媒の気化により冷熱を生成し、ガス状の冷媒を圧縮機で機械的に圧縮する冷凍サイクルを有する圧縮式冷凍機と、冷媒の気化により冷熱を生成し、ガス状の冷媒を吸収剤に吸収し、この吸収剤を加熱して冷媒を回収する冷凍サイクルを有する吸収冷凍機と、これらの冷凍機の間で冷熱を伝達するために冷媒を循環させる冷熱伝達循環系とを有する冷熱生成システムの運転方法であって、吸収冷凍機で生成した冷熱を冷熱伝達循環系によって圧縮式冷凍機に供給して圧縮式冷凍機の液冷媒を過冷却することから、システム全体においてエネルギー効率がよく、より高い冷凍能力の冷熱生成システムの運転を実現することができる。
【００５２】
また本発明では、冷熱生成システムは、内燃機関を用いて発電を行うと共に排熱を熱エネルギーとして供給するコージェネレーションシステムをさらに有し、前記吸収冷凍機における吸収剤の加熱にコージェネレーションシステムの排熱を用いると、従来捨てられていた低温排熱を有効に利用して冷熱を生成する上でより一層効果的である。
【００５３】
また本発明では、冷熱生成システムは、冷熱を蓄熱する冷熱蓄熱手段をさらに有し、前記圧縮式冷凍機で生成する冷熱を冷熱蓄熱手段に蓄熱すると、生成された冷熱を有効に利用する上でより一層効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における冷熱生成システムを示す概略図である。
【図２】ターボ冷凍機のみの運転時における冷媒の状態変化を示すモリエル線図である。
【図３】本実施の形態における冷熱生成システムのターボ冷凍機における冷媒の状態変化を示すモリエル線図である。
【図４】ターボ冷凍機と吸収冷凍機を並列運転した場合のエネルギー収支を示す図である。
【図５】本実施の形態における冷熱生成システムのエネルギー収支を示す図である。
【符号の説明】
１ ターボ冷凍機
２ 吸収冷凍機
３ 冷熱伝達循環系
４ コージェネレーションシステム
４ａ 内燃機関
４ｂ 発電機
５ 氷蓄熱システム
６ 蒸発器
７ 圧縮機
８ 凝縮器
９ 膨張弁
１０ 冷媒循環系
１１ 熱交換器
１２ 蒸発器
１３ 吸収器
１４ 再生器
１５ 凝縮器
１６ 蒸気供給系
１７ 吸湿吸収液供給系
１８ 凝縮水供給系
１９ 再生吸収液供給系
２０ 熱媒循環系
２１ 冷熱蓄熱循環系
２２ 冷却水循環系
２３ 冷却塔
ｐ１〜ｐ５ ポンプ
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮式冷凍機と吸収冷凍機とを有する冷熱生成システムに関し、より詳しくは、吸収冷凍機で生成した冷熱を圧縮式冷凍機に供給する冷熱生成システム及びその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷熱生成システムには、複数種の冷凍機を用いるシステムが知られている。このような冷熱生成システムとしては、例えば特開平１０−１７６８７３号公報には、ターボヒートポンプと吸収式冷温水ユニットとを有し、暖房時にはターボヒートポンプで昇温した温水を吸収式冷温水ユニットに通水してさらに昇温させ、冷房時にはターボヒートポンプと吸収式冷温水ユニットを並列に運転するヒートポンプ装置が記載されている。このヒートポンプ装置は、ターボヒートポンプの暖房時における負荷率を高くし、またターボヒートポンプの冷房時及び暖房時における必要ヘッドを小さくすることにより、冷暖房のエネルギー効率の向上を実現しようとするものである。
【０００３】
また前記冷熱生成システムとしては、特開平１０−２２０８８７号公報には、電動圧縮機、凝縮器、減圧装置及び冷却器などから冷凍サイクルを構成してなる冷却装置において、冷凍サイクルの液冷媒配管中にエコノマイザを設け、このエコノマイザをエンジン駆動式冷凍機にて冷却する冷却装置が記載されている。この冷却装置は、一時的負荷のピークをエンジン駆動式冷凍機にて補助して必要とされる冷凍能力を維持し、かつ消費電力を平準化させることでコスト削減を実現しようとするものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記ヒートポンプ装置は、異なる種類の冷凍機を用いるものであるが、冷房時ではこれらを並列に運転するものであり、それぞれの冷凍機の利点を生かした運転という観点で検討の余地が残されている。
【０００５】
また、前記冷却装置は、低容量化によって電力基本料金を低く抑えることでコスト削減を図るものであるが、単に電力使用量を抑えるだけのものであり、装置全体のエネルギー効率を向上させることによるコスト削減という観点で検討の余地が残されている。
【０００６】
本発明は前記事項に鑑みなされたものであり、システム全体においてエネルギー効率がよく、冷凍能力がより高い冷熱生成システム及びその運転方法を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
圧縮式冷凍機では、凝縮した冷媒をさらに過冷却すると、圧縮機のする仕事の熱当量を変えることなく冷凍能力が上昇することが広く知られている。本発明は、前記課題を解決するための手段として、吸収冷凍機で生成した冷熱を圧縮式冷凍機における液冷媒の過冷却に利用する冷熱生成システム及びその運転方法を提供する。
【０００８】
本発明の冷熱生成システムの運転方法は、冷媒の気化により冷熱を生成し、ガス状の冷媒を圧縮機で機械的に圧縮する冷凍サイクルを有する圧縮式冷凍機と、冷媒の気化により冷熱を生成し、ガス状の冷媒を吸収剤に吸収し、この吸収剤を加熱して冷媒を回収する冷凍サイクルを有する吸収冷凍機と、これらの冷凍機の間で冷熱を伝達するために冷媒を循環させる冷熱伝達循環系とを有する冷熱生成システムの運転方法であって、吸収冷凍機で生成した冷熱を冷熱伝達循環系によって圧縮式冷凍機に供給して圧縮式冷凍機の液冷媒を過冷却する。
【０００９】
本発明における冷熱生成システムの運転方法は、圧縮式冷凍機と吸収冷凍機を並列運転して所定の冷凍能力を実現する場合に比べて、吸収冷凍機での冷熱生成温度を高くすることができることから、吸収冷凍機の冷熱生成に要するエネルギーを小さくすることができ、両冷凍機の冷熱生成に要するエネルギーをより小さくし、かつ所定の冷凍能力を実現することが可能である。
【００１０】
また、本発明における冷熱生成システムの運転方法では、冷熱生成システムは、内燃機関を用いて発電を行うと共に排熱を熱エネルギーとして供給するコージェネレーションシステムをさらに有し、吸収冷凍機における吸収剤の加熱にコージェネレーションシステムの排熱を用いることが、産業排熱を有効利用する観点から好ましい。なお本発明では、吸収冷凍機の温熱源については、吸収冷凍機における吸収剤の再生に使用できる十分な熱量を有するものであれば特に限定されず、例えば地熱等の自然界の温熱を用いてもよい。
【００１１】
また、本発明における冷熱生成システムの運転方法は、圧縮式冷凍機における圧縮機がする仕事量を変えることなく、吸収冷凍機の冷凍能力を上乗せすることによって圧縮式冷凍機の冷凍能力を高めることができる。さらに圧縮式冷凍機で生成した冷熱を受け取る冷媒の温度は任意に設定することができることから、冷凍・冷蔵の用途、例えばショーケース冷蔵庫への適用や、氷蓄熱が可能となる低温（例えば−３０℃）域利用が可能となる。
【００１２】
したがって、本発明における冷熱生成システムの運転方法では、冷熱生成システムは、冷熱を蓄熱する冷熱蓄熱手段をさらに有し、圧縮式冷凍機で生成する冷熱を冷熱蓄熱手段に蓄熱することが可能となる。このような運転方法によれば、余剰分の冷熱は蓄熱し、不足分は冷熱蓄熱手段からの冷熱の供給で補うことが可能となり、システムの安定かつ恒常的な運転や、冷熱の適時利用等の観点からも好ましい。
【００１３】
前記冷熱生成システムは、冷媒の気化により冷熱を生成し、ガス状の冷媒を圧縮機で機械的に圧縮する冷凍サイクルを有する圧縮式冷凍機と、冷媒の気化により冷熱を生成し、ガス状の冷媒を吸収剤に吸収し、この吸収剤を加熱して冷媒を回収する冷凍サイクルを有する吸収冷凍機と、これらの冷凍機の間で冷熱を伝達するために冷媒を循環させる冷熱伝達循環系とを有する。
【００１４】
ここで、前記「機械的に圧縮する冷凍サイクル」とは、羽根車やロータの回転運動や、ピストンの往復運動などの機械的な作用により、ガス状の冷媒を圧縮機によって機械的に圧縮する冷凍サイクルをいい、このような冷凍サイクルを有する圧縮式冷凍機としては、例えば全密閉型冷凍機などの往復動式や、スクロール冷凍機などの回転式の冷凍機や、ターボ冷凍機などの遠心型の冷凍機等が挙げられる。
【００１５】
本発明に用いられる圧縮式冷凍機は、冷媒を蒸発させる蒸発器、ガス状の冷媒を圧縮させる圧縮機、圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器、及び凝縮された液冷媒を断熱膨張させる減圧装置と、これらに冷媒を循環させる冷媒循環系と、凝縮器と減圧装置の間の冷媒循環系、及び減圧装置と蒸発器の間の冷媒循環系の少なくともいずれかに設けられる熱交換器とを有する。前記圧縮式冷凍機には、前記熱交換器を有する以外は、公知の圧縮式冷凍機（例えばターボ冷凍機）を用いることができる。
【００１６】
前記熱交換器は、前記冷熱伝達循環系により伝達される冷媒と圧縮式冷凍機の液冷媒との間で熱交換を行い、圧縮式冷凍機の液冷媒を冷却するためのものである。熱交換器は、圧縮式冷凍機の液冷媒を過冷却することができる場所に設置されていればよく、圧縮式冷凍機の液冷媒の流路に設けられていれば特に限定されず、数量についても任意である。なお、本発明において液冷媒とは、液状の冷媒を含むものであればよく、液体状の冷媒や霧状の冷媒をいう。また本発明では、冷媒には、例えば水や種々のブライン（不凍液）等、公知の冷媒を用いることができ、このような冷媒は、冷凍機の所期の冷凍能力に応じて適宜選択して用いられる。
【００１７】
本発明に用いられる吸収冷凍機は、冷媒を気化させる気化器、ガス状の冷媒を吸収剤に吸収させる吸収器、冷媒を吸収した吸収剤を加熱して吸収剤から冷媒を放出させ、吸収剤の吸収力を再生する再生器、及び吸収剤から放出された冷媒を冷却して液化する液化器と、これらに少なくとも冷媒を循環させる循環系と、再生した吸収剤を再生器から吸収器に供給する吸収剤供給系とを有する。
【００１８】
前記吸収冷凍機において、前記各容器は明確に区分されていなくてもよい。また前記吸収剤は、冷媒の種類に応じて適宜選択することができ、このような冷媒と吸収剤の組み合わせとしては、アンモニア−水や、水−リチウムブロマイド等が挙げられる。また吸収剤は、冷媒の種類や吸収冷凍機の形態に応じて適宜選択することができ、液体であってもよいし固体であってもよい。このように、本発明では吸収冷凍機として公知の吸収冷凍機を用いることができる。
【００１９】
前記冷熱伝達循環系は、吸収冷凍機の蒸発器と圧縮式冷凍機の熱交換器との間で冷媒を循環させるものであり、吸収冷凍機で生成した冷熱を圧縮式冷凍機の熱交換器に伝達できるものであれば特に限定されない。
【００２０】
また前記冷熱生成システムは、内燃機関を用いて発電を行うと共に排熱を熱エネルギーとして供給するコージェネレーションシステムと、このコージェネレーションシステムの熱排出部と再生器との間で熱媒を循環させる熱媒循環系とを有してもよい。このような構成によれば、コージェネレーションシステムの排熱を吸収冷凍機における吸収剤の加熱に用いることが可能となる。
【００２１】
前記コージェネレーションシステムには、例えば動力源である内燃機関と、これを動力源とする発電機とを有する公知のコージェネレーションシステムを用いることができる。コージェネレーションシステムの熱排出部としては、例えば内燃機関の排気管を例示することができる。
【００２２】
前記熱媒循環系は、温熱源から温熱を前記再生器に伝達できるものであれば特に限定されず、温熱源に応じた熱媒の種類や熱交換器の使用などにより適宜構成することが可能である。
【００２３】
また前記冷熱生成システムは、冷熱を蓄熱する冷熱蓄熱手段と、この冷熱蓄熱手段と蒸発器との間で冷媒を循環させる冷熱蓄熱循環系とを有してもよい。このような構成によれば、圧縮式冷凍機から得られる冷熱を蓄熱することが可能となる。
【００２４】
前記冷熱蓄熱手段は、公知の冷熱蓄熱手段を用いることができ、このような冷熱蓄熱手段としては、例えば氷蓄熱システムが挙げられる。
【００２５】
前記冷熱蓄熱循環系は、圧縮式冷凍機の蒸発器から冷熱を冷熱蓄熱手段に伝達できるものであれば特に限定されない。また冷熱蓄熱手段に応じて、熱交換器や製氷手段、例えば過冷却水生成手段・解除手段等を用いて適宜構成することが可能である。
【００２６】
本発明の冷熱生成システムは、生成する冷熱を熱負荷へ直接供給するものであってもよい。このような冷熱生成システムとしては、例えば、減圧装置以降の冷媒循環系や蒸発器等、減圧装置によって膨張した冷媒が流れる冷媒流路が、熱負荷と熱交換自在に配置されているものが挙げられる。このような構成では、前記冷媒流路が蒸発器となり、圧縮式冷凍機で生成する冷熱を熱負荷へ直接供給することが可能となる。
【００２７】
生成する冷熱を熱負荷に直接供給する冷熱生成システムとしては、例えばショーケース等の保冷庫と、この保冷庫の周囲に配置され減圧装置による膨張した冷媒が流れる冷媒流路とを有する保冷庫付き圧縮式冷凍機が挙げられる。この保冷庫付き圧縮式冷凍機では、保冷庫の内部空間が生成する冷熱によって直接冷却される。
【００２８】
また、前記冷媒流路の配置としては、前記冷媒と熱負荷との間で熱交換自在であれば特に限定されず、例えば、保冷庫に面する壁部に冷媒の流路が形成されるロールボンド方式や、保冷庫に面する壁面を冷却面とし、この冷却面とは反対側の面に冷媒の流路を配するチューブオンシート方式等による冷媒流路の配置が挙げられる。
【００２９】
また、本発明の冷熱生成システムでは、冷媒循環系の配置によって冷媒の顕熱を適宜利用するなど、冷熱生成システムの形態に応じて種々の適切な構成を利用することが可能である。このような冷熱生成システムについては、例えば前記保冷庫付き圧縮式冷凍機において、凝縮器から減圧装置までの冷媒循環系を前記冷媒流路と併設し、凝縮した冷媒の顕熱によって保冷庫を除霜する構成などが挙げられる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を説明する。まず本発明における冷熱生成システムの構成を説明し、その後、本発明における冷熱生成システムの運転方法を説明する。
【００３１】
本発明の実施の形態における冷熱生成システムは、図１に示すように、圧縮式冷凍機としてのターボ冷凍機１と、吸収冷凍機２と、これらの冷凍機の間で冷熱を伝達するために冷媒を循環させる冷熱伝達循環系３と、コージェネレーションシステム４と、冷熱蓄熱手段である氷蓄熱システム５とを有する。
【００３２】
ターボ冷凍機１は、蒸発器６、圧縮機７、凝縮器８、及び減圧装置としての膨張弁９と、これらに冷媒を循環させる冷媒循環系１０と、凝縮器８及び膨張弁９の間の冷媒循環系に設けられる熱交換器１１とを有する。
【００３３】
吸収冷凍機２は、例えば、水を冷媒とし、リチウムブロマイド水溶液を吸収剤とするものであり、気化器１２、吸収器１３、再生器１４、及び液化器１５と、これらに少なくとも冷媒を循環させる循環系と、再生した吸収剤を吸収器１３に供給する吸収剤供給系１９とを有する。前記循環系は、気化器１２と吸収器１３を接続する蒸気供給系１６と、吸収器１３と再生器１４を接続する吸湿吸収液供給系１７と、再生器１４と液化器１５の間で水蒸気を自在に通す通気板と、液化器１５と気化器１２を接続する凝縮水供給系１８とによって構成されている。吸収剤供給系は、再生器１４と吸収器１３を接続している。
【００３４】
冷熱伝達循環系３は、ターボ冷凍機１の熱交換器１１と吸収冷凍機２の気化器１２とを接続して冷媒を循環させる循環系である。
【００３５】
コージェネレーションシステム４は、内燃機関４ａと、これを動力源とする発電機４ｂとを有する。コージェネレーションシステム４は、吸収冷凍機２の再生器１４に、熱媒循環系２０によって接続されている。熱媒循環系２０は、コージェネレーションシステム４の熱排出部、例えば熱交換器を介して内燃機関４ａの排気管で熱交換器を介して接続され、コージェネレーションシステム４と再生器１４とを接続し、これらの間に熱媒の循環系を形成している。
【００３６】
氷蓄熱システム５は、ターボ冷凍機１の蒸発器６に、冷熱蓄熱循環系２１によって接続されている。氷蓄熱システム５は、例えば、蒸発器６で冷却される冷媒によって水を過冷却する過冷却水生成手段と、生成した過冷却水の過冷却状態を解除する過冷却解除手段と、氷蓄熱槽とを有し、冷熱蓄熱循環系２１は、蒸発器６と氷蓄熱システム５（過冷却水生成手段）との間に冷媒（ブライン）の循環系を形成している。
【００３７】
ターボ冷凍機１と吸収冷凍機２は、冷却水循環系２２によって冷却塔２３に並列に接続されている。冷却水循環系２２は、ターボ冷凍機１では凝縮器８と冷却塔２３との間に冷却水の循環系を形成し、吸収冷凍機２では吸収器１３及び液化器１５を直列に接続しつつ冷却塔２３との間に冷却水の循環系を形成している。
【００３８】
また各循環系には、ポンプ（ｐ１〜ｐ５）や、ボールコック、三方弁、自動弁等のバルブ（図示せず）が適宜設けられている。
【００３９】
次に、本実施の形態における冷熱生成システムの運転方法について説明する。まずターボ冷凍機１及び吸収冷凍機２をそれぞれ運転する。
【００４０】
ターボ冷凍機１では、蒸発器６で冷媒を蒸発させ冷熱を生成する。蒸発器６で蒸発した冷媒は圧縮機７で圧縮され、過熱蒸気となって凝縮器８に送られる。凝縮器８に送られた冷媒は一定の圧力のもとで冷却され液冷媒となる。液冷媒は熱交換器１１を通って膨張弁９に送られる。膨張弁９に送られた液冷媒は断熱膨張し、再び蒸発器６に送られる。
【００４１】
吸収冷凍機２では、気化器１２で水を減圧条件下で蒸発させ冷熱を生成する。気化器１２で蒸発した水は、蒸気供給系１６を通って吸収器１３に送られる。吸収器１３に送られた水分は吸収液に吸収される。水分を吸収した吸収液は、吸湿吸収液の状態で吸湿吸収液供給系１７を通って再生器１４に送られる。再生器１４に送られた吸湿吸収液は、熱媒循環系２０を介して伝達されたコージェネレーションシステム４の排熱によって加熱されて水分を放出する。水分を放出した再生吸収液は、吸収剤供給系１９を通って吸収器１３に送られる。一方、再生器１４で吸収液から放出された水分は、前記通気板を通過して液化器１５に送られ、冷却水の冷熱で凝縮し、凝縮水供給系１８を通って気化器１２に送られる。
【００４２】
吸収冷凍機２では、気化器１２における水の蒸発によって冷熱伝達循環系３の冷媒（水）から熱を奪い、冷媒を冷却（例えば１７℃→１２℃）する。この冷媒は、冷熱伝達循環系３によってターボ冷凍機１の熱交換器１１に送られ、ターボ冷凍機１の液冷媒を冷却（例えば４０℃→１４℃）する。なおこの冷却に伴い冷熱伝達循環系３の冷媒温度は上昇（例えば１２℃→１７℃）する。熱交換器１１で得られた冷熱を含む液冷媒は、その後の蒸発器６において蒸発時に冷熱蓄熱循環系２１の冷媒（ブライン）から熱を奪い、冷媒（ブライン）を冷却（例えば−５℃）する。
【００４３】
冷却された冷熱蓄熱循環系２１の冷水は氷蓄熱システム５に送られ、ここで冷熱は氷の形態で蓄熱される。なお、本実施の形態では氷蓄熱システム５に蓄熱する形態を示したが、冷熱蓄熱循環系２１に代えて、例えばファンコイルユニットや水熱源パッケージエアコン等の空調負荷、その他の熱負荷と蒸発器６との間で冷媒を循環させる循環系を用い、生成した冷熱を直接熱負荷に供給してもよい。
【００４４】
ここで本実施の形態における冷熱生成システムの運転方法の冷凍能力及びエネルギー効率について説明する。以下、ターボ冷凍機と吸収冷凍機の容量比を、ターボ冷凍機が８５．７％、吸収冷凍機が１４．３％（トータルで１００％）とし、ターボ冷凍機で生成すべき冷媒の温度（例えば冷熱蓄熱循環系における冷媒の温度）を−５℃として説明する。まず、ターボ冷凍機のみの運転における、モリエル線図上の冷媒の状態変化を図２に、本実施の形態の冷熱生成システムにおけるターボ冷凍機の、モリエル線図上の冷媒の状態変化を図３にそれぞれ示す。
【００４５】
ターボ冷凍機のみの運転では、図２に示すように液冷媒が過冷却状態に達しない通常の運転が行われているとする。このときのターボ冷凍機における圧縮機がする仕事量を一定としときに、本実施の形態におけるターボ冷凍機では、図３に示されるように液冷媒は過冷却状態に達する。この過冷却は、熱交換器１１において液冷媒からさらに熱が放出されたことによるもので、吸収冷凍機の冷凍能力によるものである。本実施の形態ではターボ冷凍機１の見掛けの冷凍能力が冷熱生成システムの総冷凍能力であるから、本実施の形態における冷熱生成システムでは、圧縮機がする仕事量を変えることなく、ターボ冷凍機のみの運転時に比べてシステム全体の冷凍能力を高められることがわかる。なお、これは前記の条件で冷凍能力に換算すると１６．７％の増加に相当する。
【００４６】
次に、ターボ冷凍機と吸収冷凍機を並列運転した場合のエネルギー収支を図４に、本実施の形態における冷熱生成システムのエネルギー収支を図５にそれぞれ示す。なお、図中、ＴＲはターボ冷凍機を、ＷＡＲは吸収冷凍機を、ＧＥは内燃機関を、ＣＯＰは成績係数をそれぞれ示す。なお、吸収冷凍機の冷媒と吸収液は、並列運転の場合ではアンモニア−水を用いることが一般的であるが、本実施の形態における冷熱生成システムでは水ーリチウムブロマイドとする。
【００４７】
並列運転の場合では、図４に示すように、それぞれの冷凍機において−５℃の冷媒を生成しなくてはならないことから、トータルの出力を前述した容量比で固定した場合、両冷凍機に入力される総エネルギー量は、出力１００％に対して５３．２１％である。
【００４８】
一方、冷熱生成システムでは、図５に示すように、吸収冷凍機で生成する冷媒の温度を並列運転時に比べてより高く設定（例えば並列運転時の−５℃に対して本システムでは１２℃）することが可能となり、両冷凍機に入力される総エネルギー量は、出力１００％に対して４１．８６％である。このように、吸収冷凍機で生成する冷媒の温度を高く設定できることから、本実施の形態における冷熱生成システムでは、前記の条件下では吸収冷凍機のエネルギー効率は５５％増、両冷凍機に入力される総エネルギー量は２１％削減できる。
【００４９】
また、ランニングコスト面から検討すると、吸収冷凍機における吸収剤の加熱にガスの燃焼熱を利用する場合では、一般にガス料金は、夜間の電気料金よりは高いが昼間の電気料金よりは低いことから、本実施の形態における冷熱生成システムは、稼働時間が多いほど効率がよくなり、工場等の２４時間操業の施設に適用すると経済性の観点から有利である。
【００５０】
また、本実施の形態における冷熱生成システムは、圧縮式冷凍機を用いる設備全てに応用できることから、物流施設等の冷蔵・冷凍倉庫や、スーパーマーケット、コンビニエンスストアなどの冷蔵・冷凍ショーケース等、これらの低温冷凍設備にも利用可能である。
【００５１】
【発明の効果】
本発明では、冷媒の気化により冷熱を生成し、ガス状の冷媒を圧縮機で機械的に圧縮する冷凍サイクルを有する圧縮式冷凍機と、冷媒の気化により冷熱を生成し、ガス状の冷媒を吸収剤に吸収し、この吸収剤を加熱して冷媒を回収する冷凍サイクルを有する吸収冷凍機と、これらの冷凍機の間で冷熱を伝達するために冷媒を循環させる冷熱伝達循環系とを有する冷熱生成システムの運転方法であって、吸収冷凍機で生成した冷熱を冷熱伝達循環系によって圧縮式冷凍機に供給して圧縮式冷凍機の液冷媒を過冷却することから、システム全体においてエネルギー効率がよく、より高い冷凍能力の冷熱生成システムの運転を実現することができる。
【００５２】
また本発明では、冷熱生成システムは、内燃機関を用いて発電を行うと共に排熱を熱エネルギーとして供給するコージェネレーションシステムをさらに有し、前記吸収冷凍機における吸収剤の加熱にコージェネレーションシステムの排熱を用いると、従来捨てられていた低温排熱を有効に利用して冷熱を生成する上でより一層効果的である。
【００５３】
また本発明では、冷熱生成システムは、冷熱を蓄熱する冷熱蓄熱手段をさらに有し、前記圧縮式冷凍機で生成する冷熱を冷熱蓄熱手段に蓄熱すると、生成された冷熱を有効に利用する上でより一層効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における冷熱生成システムを示す概略図である。
【図２】ターボ冷凍機のみの運転時における冷媒の状態変化を示すモリエル線図である。
【図３】本実施の形態における冷熱生成システムのターボ冷凍機における冷媒の状態変化を示すモリエル線図である。
【図４】ターボ冷凍機と吸収冷凍機を並列運転した場合のエネルギー収支を示す図である。
【図５】本実施の形態における冷熱生成システムのエネルギー収支を示す図である。
【符号の説明】
１ ターボ冷凍機
２ 吸収冷凍機
３ 冷熱伝達循環系
４ コージェネレーションシステム
４ａ 内燃機関
４ｂ 発電機
５ 氷蓄熱システム
６ 蒸発器
７ 圧縮機
８ 凝縮器
９ 膨張弁
１０ 冷媒循環系
１１ 熱交換器
１２ 蒸発器
１３ 吸収器
１４ 再生器
１５ 凝縮器
１６ 蒸気供給系
１７ 吸湿吸収液供給系
１８ 凝縮水供給系
１９ 再生吸収液供給系
２０ 熱媒循環系
２１ 冷熱蓄熱循環系
２２ 冷却水循環系
２３ 冷却塔
ｐ１〜ｐ５ ポンプ
Claims (6)
- 冷媒の気化により冷熱を生成し、ガス状の冷媒を圧縮機で機械的に圧縮する冷凍サイクルを有する圧縮式冷凍機と、
冷媒の気化により冷熱を生成し、ガス状の冷媒を吸収剤に吸収し、この吸収剤を加熱して吸収剤から冷媒を回収する冷凍サイクルを有する吸収冷凍機と、
これらの冷凍機の間で冷熱を伝達するために冷媒を循環させる冷熱伝達循環系とを有する冷熱生成システムの運転方法であって、
前記冷熱生成システムは、
前記圧縮式冷凍機と前記吸収冷凍機とを並列に接続する冷却水循環系と、
前記冷却水循環系に設けられる冷却塔と、を更に備え、
前記圧縮式冷凍機は、冷媒を蒸発させる蒸発器、ガス状の冷媒を圧縮させる圧縮機、圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器、及び凝縮された液冷媒を断熱膨張させる減圧装置と、これらに冷媒を循環させる冷媒循環系と、凝縮器と減圧装置の間の冷媒循環系、及び減圧装置と蒸発器の間の冷媒循環系の少なくともいずれかに設けられる熱交換器とを有し、
前記吸収冷凍機は、冷媒を気化させる気化器、ガス状の冷媒を吸収剤に吸収させる吸収器、冷媒を吸収した吸収剤を加熱して吸収剤から冷媒を放出させ、吸収剤の吸収力を再生する再生器、及び吸収剤から放出された冷媒を冷却して液化する液化器と、これらに少なくとも冷媒を循環させる循環系と、再生した吸収剤を再生器から吸収器に供給する吸収剤供給系とを有し、
前記冷却水循環系は、前記圧縮式冷凍機では前記凝縮器と前記冷却塔との間に冷却水の循環系を形成し、前記吸収冷凍機では前記吸収器及び前記液化器を直列に接続しつつ前記冷却塔との間に冷却水の循環系を形成し、
前記凝縮器と前記冷却塔との間の循環系と、前記吸収器と前記冷却塔との間の冷却水の循環系と、の夫々にはポンプが設けられ、
前記気化器によって、前記吸収冷凍機の冷媒を蒸発させ、前記冷熱伝達循環系の冷媒から熱を奪うことで該冷媒を冷却し、
前記冷熱伝達循環系によって、前記気化器によって冷却された冷媒を前記熱交換器に送り、
前記熱交換器によって、前記冷熱伝達循環系によって送られる冷却された冷媒と熱交換することで前記凝縮器から供給される前記圧縮式冷凍機の冷媒を過冷却し、
前記冷却水循環系によって、前記冷却塔の冷却水を前記凝縮器と前記吸収器及び前記液
化器とに送る、冷熱生成システムの運転方法。 - 前記冷熱生成システムは、内燃機関を用いて発電を行うと共に排熱を熱エネルギーとして供給するコージェネレーションシステムをさらに有し、前記吸収冷凍機における吸収剤の加熱にコージェネレーションシステムの排熱を用いることを特徴とする請求項１記載の冷熱生成システムの運転方法。
- 前記冷熱生成システムは、冷熱を蓄熱する冷熱蓄熱手段をさらに有し、前記圧縮式冷凍機で生成する冷熱を冷熱蓄熱手段に蓄熱することを特徴とする請求項１又は２に記載の冷熱生成システムの運転方法。
- 冷媒の気化により冷熱を生成し、ガス状の冷媒を圧縮機で機械的に圧縮する冷凍サイクルを有する圧縮式冷凍機と、
冷媒の気化により冷熱を生成し、ガス状の冷媒を吸収剤に吸収し、この吸収剤を加熱して冷媒を回収する冷凍サイクルを有する吸収冷凍機と、
これらの冷凍機の間で冷熱を伝達するために冷媒を循環させる冷熱伝達循環系とを有する冷熱生成システムであって、
前記圧縮式冷凍機と前記吸収冷凍機とを並列に接続する冷却水循環系と、
前記冷却水循環系に設けられる冷却塔と、を更に備え、
前記圧縮式冷凍機は、冷媒を蒸発させる蒸発器、ガス状の冷媒を圧縮させる圧縮機、圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器、及び凝縮された液冷媒を断熱膨張させる減圧装置と、これらに冷媒を循環させる冷媒循環系と、凝縮器と減圧装置の間の冷媒循環系、及び減圧装置と蒸発器の間の冷媒循環系の少なくともいずれかに設けられる熱交換器とを有し、
前記吸収冷凍機は、冷媒を気化させる気化器、ガス状の冷媒を吸収剤に吸収させる吸収器、冷媒を吸収した吸収剤を加熱して吸収剤から冷媒を放出させ、吸収剤の吸収力を再生する再生器、及び吸収剤から放出された冷媒を冷却して液化する液化器と、これらに少なくとも冷媒を循環させる循環系と、再生した吸収剤を再生器から吸収器に供給する吸収剤供給系とを有し、
前記冷却水循環系は、前記圧縮式冷凍機では前記凝縮器と前記冷却塔との間に冷却水の循環系を形成し、前記吸収冷凍機では前記吸収器及び前記液化器を直列に接続しつつ前記冷却塔との間に冷却水の循環系を形成し、
前記凝縮器と前記冷却塔との間の循環系と、前記吸収器と前記冷却塔との間の冷却水の循環系と、の夫々にはポンプが設けられ、
前記気化器は、前記吸収冷凍機の冷媒を蒸発させ、前記冷熱伝達循環系の冷媒から熱を奪うことで該冷媒を冷却し、
前記冷熱伝達循環系は、前記気化器と前記熱交換器との間で冷媒を循環させ、前記気化器によって冷却された冷媒を前記熱交換器に送り、
前記熱交換器は、前記冷熱伝達循環系によって送られる冷却された冷媒と熱交換することで前記凝縮器から供給される前記圧縮式冷凍機の冷媒を過冷却し、
前記冷却水循環系は、前記冷却塔の冷却水を前記凝縮器と前記吸収器及び前記液化器とに送る
冷熱生成システム。 - 内燃機関を用いて発電を行うと共に排熱を熱エネルギーとして供給するコージェネレーションシステムと、このコージェネレーションシステムの熱排出部と前記再生器との間で熱媒を循環させる熱媒循環系とを有することを特徴とする請求項４記載の冷熱生成システム。
- 冷熱を蓄熱する冷熱蓄熱手段と、この冷熱蓄熱手段と前記蒸発器との間で冷媒を循環させる冷熱蓄熱循環系とを有することを特徴とする請求項４又は５に記載の冷熱生成システ
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