JP4829676B2 - Heat source system - Google Patents
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Description
本発明は、冷媒が、前記冷媒を圧縮する圧縮機、前記冷媒から放熱させる凝縮器、前記冷媒を膨張させる膨張弁、前記冷媒に吸熱させる蒸発器の順に夫々を循環する圧縮式ヒートポンプ回路と、
燃料を燃焼させる燃焼装置から排出された排ガスを、前記蒸発器の熱源として供給する排ガス路とを備えた熱源システムに関する。
The present invention is a compression heat pump circuit in which a refrigerant circulates in order of a compressor that compresses the refrigerant, a condenser that dissipates heat from the refrigerant, an expansion valve that expands the refrigerant, and an evaporator that absorbs heat from the refrigerant,
The present invention relates to a heat source system including an exhaust gas path that supplies exhaust gas discharged from a combustion device that burns fuel as a heat source of the evaporator.
近年、オゾン層保護や地球温暖化防止の観点から、フロンのような人工冷媒ではなく、二酸化炭素のような自然冷媒を用い、圧縮機の動作圧(即ち、冷媒の吐出圧力)を自然冷媒の超臨界圧力として、自然冷媒を気相状態と気液2相状態との間で状態変化させる際の吸熱・放熱を利用して、上記吸熱器から放熱器側に熱を強制的に移動させる冷凍サイクル(以下、「超臨界冷凍サイクル」と呼ぶ。)で作動する圧縮式ヒートポンプ回路を有する熱源システムが実用化されている。
また、このような超臨界冷凍サイクルで作動する圧縮式ヒートポンプ回路は、圧縮機に加えられた仕事量に対する冷凍能力の比を示す成績係数(以下、「COP」と呼ぶ。)が4程度と比較的高く省エネルギ性に優れており、更に、一般的に、蒸発器の熱源として外気を供給して、凝縮器において湯水を比較的高温(80℃〜95℃)に加熱することができ、この加熱された湯水を給湯用や暖房用の熱源水として利用することができる。
In recent years, from the viewpoint of protecting the ozone layer and preventing global warming, natural refrigerants such as carbon dioxide are used instead of artificial refrigerants such as Freon, and the operating pressure of the compressor (that is, the refrigerant discharge pressure) Refrigeration that forcibly moves heat from the heat absorber to the radiator side by utilizing heat absorption and heat dissipation when changing the state of the natural refrigerant between a gas phase state and a gas-liquid two-phase state as a supercritical pressure A heat source system having a compression heat pump circuit that operates in a cycle (hereinafter referred to as “supercritical refrigeration cycle”) has been put into practical use.
Further, the compression heat pump circuit operating in such a supercritical refrigeration cycle has a coefficient of performance (hereinafter referred to as “COP”) indicating a ratio of the refrigeration capacity to the amount of work applied to the compressor compared with about 4. In general, it is excellent in energy saving, and generally, outside air can be supplied as a heat source for the evaporator, and hot water can be heated to a relatively high temperature (80 ° C. to 95 ° C.) in the condenser. The heated hot water can be used as a heat source water for hot water supply or heating.
また、上記のような圧縮式ヒートポンプ回路を有する熱源システムとして、燃料電池を備えることで、熱と電力とを発生する所謂コージェネレーションシステムとして構成され、更に、その燃料電池の改質器から排出された排ガスを、圧縮式ヒートポンプ回路の蒸発器の熱源として供給する排ガス路を備えた熱源システムが知られている(例えば、特許文献1を参照。)。
かかる熱源システムは、燃料電池の排ガスを、上記排ガス路を通じて蒸発器の熱源として供給することで、燃料電池の排熱をできるだけ多く利用して総合熱効率を向上すると共に、蒸発器での冷媒気化性能の向上及び蒸発器の小型化を図ることができるとされている。
また、冬季などにおいて外気温が低下して、蒸発器に着霜が発生することにより、COPが低下する場合があるが、上記のように比較的高温の排ガスを蒸発器に供給すれば、蒸発器の除霜を行ってCOPの低下を防止することができる。
In addition, as a heat source system having the compression heat pump circuit as described above, a so-called cogeneration system that generates heat and electric power is provided by including a fuel cell, and is further discharged from a reformer of the fuel cell. A heat source system having an exhaust gas path for supplying exhaust gas as a heat source of an evaporator of a compression heat pump circuit is known (see, for example, Patent Document 1).
Such a heat source system supplies the exhaust gas of the fuel cell as the heat source of the evaporator through the exhaust gas passage, thereby improving the overall thermal efficiency by using as much of the exhaust heat of the fuel cell as possible, and the refrigerant vaporization performance in the evaporator It is said that it is possible to improve the size and the size of the evaporator.
In addition, the COP may decrease due to a decrease in the outside air temperature and frost formation in the evaporator in winter, etc., but if the relatively high temperature exhaust gas is supplied to the evaporator as described above, the evaporation will occur. The defrosting of the vessel can be performed to prevent the COP from decreasing.
更に、上記特許文献1に記載の熱源システムは、上記燃料電池が発生した発電電力のうち電力負荷を超える余剰電力で、圧縮式ヒートポンプ回路の圧縮機を駆動するように構成されている。そして、このような構成により、季節や時間帯などにより熱負荷と電力負荷とが不均衡である場合でも、適切な熱電比を設定して熱と電力とを発生させることができるので、燃料電池の稼働率の向上を図ることができる。 Further, the heat source system described in Patent Document 1 is configured to drive the compressor of the compression heat pump circuit with surplus power exceeding the power load among the generated power generated by the fuel cell. With such a configuration, even when the heat load and the power load are imbalanced depending on the season or time zone, the fuel cell can generate heat and power by setting an appropriate thermoelectric ratio. It is possible to improve the operating rate.
しかしながら、上記特許文献1に記載の熱源システムにおいて、燃料電池の代わりに、例えば圧縮機の駆動力を出力するエンジンのように燃料を燃焼させる燃焼装置を備えた場合には、その燃焼装置から排出された排ガスが、排ガス路を通じて、蒸発器の熱源として供給されるのであるが、その排ガス中には、NOxやSOx等の腐食性ガスが含まれていることから、その腐食性ガスによる蒸発器の構成材料の腐食が問題となる。
また、このような腐食を防止するためには、排ガス路に当該腐食性ガスを除去するための高価な排ガス処理装置を設置したり、効率を犠牲にして燃焼装置の運転条件を腐食性ガスの排出が低減されるようなものに設定する必要があった。
However, in the heat source system described in Patent Document 1, in the case where a combustion device that burns fuel is provided instead of the fuel cell, for example, an engine that outputs the driving force of the compressor, the exhaust is discharged from the combustion device. The exhaust gas is supplied as a heat source of the evaporator through the exhaust gas passage. Since the exhaust gas contains a corrosive gas such as NOx and SOx, the evaporator with the corrosive gas is used. Corrosion of the constituent materials becomes a problem.
In addition, in order to prevent such corrosion, an expensive exhaust gas treatment device for removing the corrosive gas is installed in the exhaust gas passage, or the operating condition of the combustion device is changed to a corrosive gas at the expense of efficiency. It was necessary to set the emission to be reduced.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧縮式ヒートポンプ回路の圧縮機の駆動力を出力するエンジンのように燃料を燃焼させる燃焼装置から排出された排ガスを、排ガス路を通じて、同圧縮式ヒートポンプ回路の蒸発器の熱源として供給する熱源システムにおいて、高効率を維持しながら、低廉且つ簡単な構成で、排ガス中に含まれる腐食性ガスによる蒸発器の構成材料の腐食を防止することができる技術を提供する点にある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to exhaust gas discharged from a combustion device that burns fuel, such as an engine that outputs a driving force of a compressor of a compression heat pump circuit. In the heat source system that supplies the heat source of the evaporator of the compression heat pump circuit through the exhaust gas passage, the low-cost and simple configuration of the constituent material of the evaporator by the corrosive gas contained in the exhaust gas while maintaining high efficiency. The object is to provide a technique capable of preventing corrosion.
上記目的を達成するための本発明に係る熱源システムは、冷媒が、前記冷媒を圧縮する圧縮機、前記冷媒から放熱させる凝縮器、前記冷媒を膨張させる膨張弁、前記冷媒に吸熱させる蒸発器の順に夫々を循環する圧縮式ヒートポンプ回路と、
燃料を燃焼させる燃焼装置から排出された排ガスを、前記蒸発器の熱源として供給する排ガス路とを備えた熱源システムであって、その第1特徴構成は、前記排ガス路における前記燃焼装置と前記蒸発器との間を流通する排ガスに含まれる水蒸気の潜熱により給水を予熱する潜熱回収熱交換器と、前記潜熱回収熱交換器で発生した凝縮水を回収する凝縮水回収部とを、前記排ガス路における前記燃焼装置と前記蒸発器との間に備え、
前記排ガス路を通流する排ガスは、前記凝縮水回収部が回収する凝縮水にて腐食性ガスが吸収された後に前記蒸発器に導かれるように構成されている点にある。
In order to achieve the above object, the heat source system according to the present invention includes a compressor that compresses the refrigerant, a condenser that dissipates heat from the refrigerant, an expansion valve that expands the refrigerant, and an evaporator that absorbs heat from the refrigerant. A compression heat pump circuit that circulates each in turn,
An exhaust gas path that supplies exhaust gas discharged from a combustion device that burns fuel as a heat source of the evaporator, the first characteristic configuration of which is the combustion device and the evaporation in the exhaust gas path A latent heat recovery heat exchanger that preheats feed water by the latent heat of water vapor contained in the exhaust gas flowing between the condenser and a condensed water recovery unit that recovers condensed water generated in the latent heat recovery heat exchanger , the exhaust gas path Between the combustion device and the evaporator in
The exhaust gas flowing through the exhaust gas passage is configured to be guided to the evaporator after the corrosive gas is absorbed by the condensed water recovered by the condensed water recovery unit .
即ち、上記排ガス路において、上記潜熱回収熱交換器により、上記燃焼装置から排出された排ガスに含まれる水蒸気の潜熱により給水を加熱する形態で、当該潜熱を回収することで、排ガスに含まれる水蒸気を凝縮させて凝縮水を発生させることができる。
そして、潜熱回収熱交換器と凝縮水回収部とを、排ガス路における燃焼装置と蒸発器との間に備えるとともに、排ガス路を通流する排ガスは、凝縮水回収部が回収する凝縮水にて腐食性ガスが吸収された後に蒸発器に導かれるように構成されているので、この排ガスに含まれているNOxやSOx等の腐食性ガスを、その凝縮水に吸収させることができ、圧縮式ヒートポンプ回路の蒸発器に供給される腐食性ガスを大幅に低減して、蒸発器の構成材料の腐食性ガスによる腐食を抑制することができる。また、上記凝縮水回収部で、上記腐食性ガスを吸収した凝縮水を回収し、例えば、炭酸カルシウム等を使用した中和器を通過させて、適切に廃棄することができる。
一方、上記潜熱回収熱交換器では、排ガスに含まれる水蒸気の潜熱により比較的低温の給水(上水道から供給された水)を予熱して、例えばこの予熱された給水を需要家に供給し、排ガスに含まれる水蒸気の潜熱を有効利用して、総合熱効率を高いものに維持することができる。
更に、蒸発器に供給される排ガスは、潜熱回収熱交換器で潜熱が回収された後でも比較的温暖なものに維持されているので、蒸発器での冷媒気化性能を向上し、蒸発器の小型化や圧縮式ヒートポンプ回路のCOP向上を図ることができる。
That is, in the exhaust gas path, the latent heat is recovered by recovering the latent heat in a form in which the latent heat of the water vapor contained in the exhaust gas discharged from the combustion device is heated by the latent heat recovery heat exchanger. Can be condensed to generate condensed water.
The latent heat recovery heat exchanger and the condensed water recovery unit are provided between the combustion device and the evaporator in the exhaust gas path, and the exhaust gas flowing through the exhaust gas path is the condensed water recovered by the condensed water recovery part. Since it is configured to be guided to the evaporator after the corrosive gas is absorbed, the corrosive gas such as NOx and SOx contained in the exhaust gas can be absorbed in the condensed water, and the compression type Corrosive gas supplied to the evaporator of the heat pump circuit can be greatly reduced, and corrosion due to the corrosive gas of the constituent material of the evaporator can be suppressed. Moreover, the condensed water which absorbed the said corrosive gas is collect | recovered in the said condensed water collection | recovery part, for example, it can pass through the neutralizer which uses calcium carbonate etc., and can be discarded appropriately.
On the other hand, in the latent heat recovery heat exchanger, relatively low temperature water supply (water supplied from the water supply) is preheated by the latent heat of water vapor contained in the exhaust gas, and for example, this preheated water supply is supplied to the consumer. The overall heat efficiency can be maintained at a high level by effectively utilizing the latent heat of water vapor contained in the water.
Furthermore, since the exhaust gas supplied to the evaporator is kept relatively warm even after the latent heat is recovered by the latent heat recovery heat exchanger, the refrigerant vaporization performance in the evaporator is improved, and the evaporator It is possible to reduce the size and improve the COP of the compression heat pump circuit.
本発明に係る熱源システムの第2特徴構成は、上記第1特徴構成に加えて、前記潜熱回収熱交換器による潜熱回収状態を調整可能な潜熱回収状態調整手段と、
前記蒸発器における着霜状態を判定する着霜状態判定手段と、
前記着霜状態判定手段の判定結果に基づいて前記潜熱回収状態調整手段を制御する着霜防止制御を実行する制御手段とを備えた点にある。
The second feature configuration of the heat source system according to the present invention includes, in addition to the first feature configuration, a latent heat recovery state adjustment unit capable of adjusting a latent heat recovery state by the latent heat recovery heat exchanger,
Frost state determination means for determining a frost state in the evaporator;
And a control unit that executes frost prevention control for controlling the latent heat recovery state adjusting unit based on the determination result of the frosting state determining unit.
即ち、上記潜熱回収状態調整手段により、上記潜熱回収状態を調整することで、当該排ガス路を通じて蒸発器に供給される排ガスの温度や、当該排ガス路における排ガスからの腐食性ガスの除去状態を、適切なものに調整することができる。
更に、上記着霜状態判定手段により、例えば排ガス路における蒸発器付近の温度や外気温などにより、蒸発器において冷媒気化性能の低下が懸念される程度に着霜しているか否かを判定することができる。
そして、上記制御手段により、上記着霜防止制御を実行して、上記蒸発器において着霜していると判定したときに潜熱回収量を減少させる(潜熱を回収しない状態も含む)というように、上記着霜状態判定手段の判定結果に基づいて排ガス路における前記潜熱回収熱交換器による潜熱回収状態を制御することで、冬季において蒸発器に付着した霜を良好に融解する所謂デフロスト運転を行うことができ、蒸発器における着霜による冷媒気化性能の低下を抑制することができる。よって、圧縮式ヒートポンプ回路のCOPを常に高いものに維持することができる。
また、このような着霜防止制御を実行した場合には、潜熱回収熱交換器の潜熱回収量が減少することで凝縮水の発生量が減少して、蒸発器に供給される排ガスに含まれる腐食性ガスが増加するが、上記デフロスト運転により蒸発器に付着していた霜が融解して水が発生し、上記腐食性ガスをその水に吸収させて除去することができるので、蒸発器の構成材料の腐食を抑制することができる。
That is, by adjusting the latent heat recovery state by the latent heat recovery state adjusting means, the temperature of the exhaust gas supplied to the evaporator through the exhaust gas path, and the removal state of the corrosive gas from the exhaust gas in the exhaust gas path, It can be adjusted to an appropriate one.
Further, the frosting state determination means determines whether or not frosting has occurred in the evaporator to such an extent that the refrigerant vaporization performance may be deteriorated, for example, based on the temperature near the evaporator or the outside air temperature in the exhaust gas passage. Can do.
And by the said control means, when the said frost prevention control is performed and it determines with the said evaporator having formed frost, decreasing a latent-heat recovery amount (including the state which does not collect | recover latent heats), By controlling the latent heat recovery state by the latent heat recovery heat exchanger in the exhaust gas path based on the determination result of the frosting state determination means, a so-called defrost operation is performed to satisfactorily melt the frost attached to the evaporator in winter. It is possible to suppress a decrease in refrigerant vaporization performance due to frost formation in the evaporator. Therefore, the COP of the compression heat pump circuit can always be kept high.
Further, when such frost prevention control is executed, the amount of condensed water generated is reduced by reducing the amount of latent heat recovered by the latent heat recovery heat exchanger, and is included in the exhaust gas supplied to the evaporator. Although the corrosive gas increases, the frost attached to the evaporator is melted by the defrost operation and water is generated, and the corrosive gas can be absorbed and removed by the water. Corrosion of the constituent material can be suppressed.
本発明に係る熱源システムの第3特徴構成は、上記第1乃至上記第2の何れかの特徴構成に加えて、前記潜熱回収熱交換器による潜熱回収状態を調整可能な潜熱回収状態調整手段と、
前記排ガス路において前記潜熱回収熱交換器の下流側に流通する排ガス中の腐食性ガス状態を判定する腐食性ガス状態判定手段と、
前記腐食性ガス状態判定手段の判定結果に基づいて前記潜熱回収状態調整手段を制御する腐食防止制御を実行する制御手段を備えた点にある。
A third characteristic configuration of the heat source system according to the present invention includes, in addition to any of the first to second characteristic configurations described above, latent heat recovery state adjusting means capable of adjusting a latent heat recovery state by the latent heat recovery heat exchanger; ,
Corrosive gas state determining means for determining a corrosive gas state in the exhaust gas flowing downstream of the latent heat recovery heat exchanger in the exhaust gas path;
There is a control means for executing corrosion prevention control for controlling the latent heat recovery state adjustment means based on the determination result of the corrosive gas state determination means.
即ち、上記潜熱回収状態調整手段により、上記潜熱回収状態を調整することで、当該排ガス路を通じて蒸発器に供給される排ガスの温度や、当該排ガス路における排ガスからの腐食性ガスの除去状態を、適切なものに調整することができる。
更に、上記腐食性ガス状態判定手段により、例えば前記排ガス路において前記潜熱回収熱交換器の下流側に設置されたNOxセンサで検出したNOx濃度などにより、蒸発器に供給される排ガス中に蒸発器での腐食が懸念される程度に腐食性ガスが存在しているか否かを判定することができる。
そして、上記制御手段により、上記腐食防止運転を実行して、上記排ガス中に蒸発器での腐食が懸念される程度に腐食性ガスが存在していると判定したときに潜熱回収量を増加させるというように、上記腐食性ガス状態判定手段の判定結果に基づいて上記潜熱回収状態調整手段を制御することで、凝縮水の発生量を増加させ、多くの腐食性ガスを凝縮水に吸収させることができ、蒸発器における腐食を確実に防止することができる。
That is, by adjusting the latent heat recovery state by the latent heat recovery state adjusting means, the temperature of the exhaust gas supplied to the evaporator through the exhaust gas path, and the removal state of the corrosive gas from the exhaust gas in the exhaust gas path, It can be adjusted to an appropriate one.
Further, the corrosive gas state determination means allows the evaporator to be included in the exhaust gas supplied to the evaporator by, for example, the NOx concentration detected by the NOx sensor installed downstream of the latent heat recovery heat exchanger in the exhaust gas path. It can be determined whether or not the corrosive gas is present to the extent that there is a concern about corrosion.
Then, the control means executes the corrosion prevention operation to increase the latent heat recovery amount when it is determined that the corrosive gas is present in the exhaust gas to the extent that corrosion in the evaporator is concerned. As described above, by controlling the latent heat recovery state adjusting means based on the determination result of the corrosive gas state determining means, the amount of condensed water generated is increased and a large amount of corrosive gas is absorbed by the condensed water. And corrosion in the evaporator can be reliably prevented.
本発明に係る熱源システムの第4特徴構成は、上記第1乃至上記第3の何れかの特徴構成に加えて、前記燃焼装置の排熱により湯水を加熱する排熱回収熱交換器と、
需要家に対して、当該需要家により取り出し可能な形態で、前記排熱回収熱交換器で加熱された湯水を熱源水として循環させる循環配管とを備え、
前記凝縮器が、前記冷媒の放熱により給水を加熱するように構成され、
前記凝縮器で加熱された給水を、前記循環配管の往き路側に補給すると共に、前記潜熱回収熱交換器で予熱された給水を、前記循環配管の戻り路側に補給するように構成されている点にある。
A fourth feature configuration of the heat source system according to the present invention includes, in addition to any one of the first to third feature configurations, an exhaust heat recovery heat exchanger that heats hot water with exhaust heat of the combustion device,
A circulation pipe that circulates hot water heated by the exhaust heat recovery heat exchanger as heat source water in a form that can be taken out by the consumer for the consumer,
The condenser is configured to heat feed water by heat dissipation of the refrigerant;
The water supply heated by the condenser is supplied to the return path side of the circulation pipe, and the water preheated by the latent heat recovery heat exchanger is supplied to the return path side of the circulation pipe. It is in.
即ち、上記排熱回収熱交換器により、例えば燃焼装置を冷却するための冷却水の顕熱等として排出される燃焼装置の排熱により湯水を加熱し、上記循環配管により、その加熱されて高温となった湯水を熱源水として需要家に対して循環させることで、需要家において、その循環配管から取り出した熱源水を給湯に利用したり、その熱源水の放熱により暖房を行うことができる。
また、上記凝縮器においては、圧縮機で圧縮され非常に高温となった冷媒の放熱により、比較的低温の給水をも高温に加熱することができるので、この高温に加熱した給水を、上記循環配管において排熱回収熱交換器で加熱され高温となった熱源水を需要家側へ供給する側である往き路側に補給して、高温となった熱源水と共に、需要家側に供給することができる。
一方、上記潜熱回収熱交換器においては、排ガスに含まれる水蒸気の潜熱により、給水をあまり高温には予熱することができないので、その予熱された給水を、上記循環配管において需要家を循環して温度低下した熱源水が排熱回収熱交換器側に戻る側である戻り路側に補給し、その温度低下した熱源水と共に、上記排熱回収熱交換器側に供給して高温に加熱することができる。
That is, the hot water is heated by the exhaust heat of the combustion device discharged as sensible heat of cooling water for cooling the combustion device, for example, by the exhaust heat recovery heat exchanger, and the heated hot water is heated by the circulation pipe. By circulating the hot water that has become the heat source water to the consumer, the consumer can use the heat source water taken out from the circulation pipe for hot water supply or perform heating by radiating heat from the heat source water.
Further, in the condenser, since the heat of the refrigerant which has been compressed by the compressor and becomes very high temperature can be heated to a relatively high temperature, the relatively low temperature water supply can be heated to a high temperature. It is possible to replenish the heat source water heated by the exhaust heat recovery heat exchanger in the piping to the customer side and supply it to the customer side together with the heat source water having a high temperature. it can.
On the other hand, in the latent heat recovery heat exchanger, the feed water cannot be preheated to a very high temperature due to the latent heat of water vapor contained in the exhaust gas. Therefore, the preheated feed water is circulated through the consumers in the circulation pipe. Heat source water whose temperature has decreased may be replenished to the return path side, which is the side returning to the exhaust heat recovery heat exchanger side, and supplied to the exhaust heat recovery heat exchanger side and heated to a high temperature together with the heat source water whose temperature has decreased. it can.
本発明に係る熱源システムの第5特徴構成は、上記第4特徴構成に加えて、前記潜熱回収熱交換器で予熱された給水を貯留する受水槽を備え、
前記受水槽に貯留されている給水を、前記循環配管の戻り路側に補給するように構成され、
前記循環配管の熱源水を前記受水槽に戻すことで前記循環配管の過昇圧の発生を防止する過昇圧防止手段を備えた点にある。
The fifth feature configuration of the heat source system according to the present invention includes, in addition to the fourth feature configuration, a water receiving tank for storing the feed water preheated by the latent heat recovery heat exchanger,
The water supply stored in the water receiving tank is configured to replenish the return path side of the circulation pipe,
There is an overpressure prevention means for preventing the occurrence of overpressure in the circulation pipe by returning the heat source water of the circulation pipe to the water receiving tank.
即ち、上記受水槽により、上記潜熱回収熱交換器で予熱された給水を貯留し、例えば、需要家に対して、当該給水を供給する給水配管を備え、その受水槽に一旦貯留された給水を、給水配管を通じて需要家に供給し、利用することができる。
また、上記受水槽に貯留されている給水を、上述した循環配管の戻り路側に補給し、温度低下した熱源水と共に、上記排熱回収熱交換器側に供給して高温に加熱することができる。
そして、循環配管において、例えば、凝縮器で加熱された後に補給される給水量が需要家での熱源水の取り出し量を上回る等の原因で、過昇圧が生じることが懸念されるが、上記過昇圧防止手段により、循環配管の熱源水を受水槽に戻す形態で、このような循環配管の過昇圧を防止することができる。
また、例えば、前記循環配管の往き路側に接続された上部から、前記循環配管の戻り路側に接続された下部に渡って、温度成層を形成する形態で熱源水を貯留する貯湯タンクを備えた場合には、上記過昇圧防止手段により、この貯湯タンクの過昇圧をも防止することができるので、貯湯タンクにリリーフ弁を個別に設置する必要が無くなる。
That is, the water supply tank preheated by the latent heat recovery heat exchanger is stored in the water receiving tank, for example, a water supply pipe for supplying the water supply to a consumer is provided, and the water supply once stored in the water receiving tank is stored. It can be supplied to customers through water supply pipes and used.
Further, the water supply stored in the water receiving tank can be replenished to the return path side of the above-described circulation pipe and supplied to the exhaust heat recovery heat exchanger side together with the heat source water whose temperature has been lowered to be heated to a high temperature. .
In the circulation piping, for example, there is a concern that the amount of water supply replenished after being heated by the condenser exceeds the amount of heat source water taken out by the consumer. Such an excessive pressure increase in the circulation pipe can be prevented by returning the heat source water of the circulation pipe to the water receiving tank by the pressure increase prevention means.
In addition, for example, when a hot water storage tank is provided that stores heat source water in a form that forms temperature stratification from the upper part connected to the return path side of the circulation pipe to the lower part connected to the return path side of the circulation pipe In addition, since the over-pressurization of the hot water storage tank can be prevented by the over-pressurization preventing means, it is not necessary to separately install a relief valve in the hot water storage tank.
本発明に係る熱源システムの第6特徴構成は、上記第1乃至上記第5の何れかの特徴構成に加えて、前記燃焼装置が、前記圧縮機の駆動力を出力するエンジンであり、
前記エンジンにより駆動され電力を発生する発電機と、
前記発電機が発生した電力により作動して前記圧縮機を駆動する電動機とを備えた点にある。
A sixth characteristic configuration of the heat source system according to the present invention is an engine in which the combustion device outputs a driving force of the compressor, in addition to any one of the first to fifth characteristic configurations described above.
A generator driven by the engine to generate electric power;
And an electric motor that operates by the electric power generated by the generator and drives the compressor.
即ち、これまで説明してきたように熱を発生すると共に、燃焼装置として備えたエンジンにより発電機を駆動することで電力を発生することで所謂コージェネレーションシステムとして構成することができ、このように発生する電力と熱とを、圧縮式ヒートポンプ回路で有効利用して、全体的な総合熱効率を大幅に向上することができる。
更に、エンジンの出力が安定する(例えば一定となる)ように、圧縮機の動力、即ち、圧縮式ヒートポンプ回路の出力を制御するように構成すれば、エンジンを高効率で運転し、更には、エンジンの出力変動に伴う劣化等を抑制することができる。
In other words, as described above, heat can be generated and electric power can be generated by driving a generator by an engine provided as a combustion device, so that a so-called cogeneration system can be configured. The electric power and heat to be used can be effectively used in the compression heat pump circuit to greatly improve the overall overall thermal efficiency.
Furthermore, if the power of the compressor, that is, the output of the compression heat pump circuit is controlled so that the output of the engine becomes stable (for example, constant), the engine can be operated with high efficiency. Deterioration caused by engine output fluctuations can be suppressed.
本発明に係る熱源システムの実施の形態について、図面に基づいて説明する。
尚、図1は、熱源システム100の概略構成図、図2は、その熱源システム100を備えた熱供給系統の概念図である。
An embodiment of a heat source system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
1 is a schematic configuration diagram of the
この熱源システム100は、図2に示すように、集合住宅105にある各住居101(需要家の一例)に対して熱を供給する熱供給系統に設置されており、集合住宅105の各住居101で利用される電力と熱とを発生するコージェネレーションシステムとして構成されている。
As shown in FIG. 2, the
また、熱供給系統は、熱源システム100が発生した熱により80℃程度と高温に加熱された熱源水HWを各住居101に渡って循環させる循環配管102と、各住居101の共有部に分散設置された蓄熱装置110とを備えると共に、各住居101において循環配管102を循環する熱源水HWの熱が蓄熱装置110に一次蓄熱され、その蓄熱装置110に蓄熱された熱が各住居101の居住部において給湯用A1、暖房用B1、風呂追焚き用B2として消費されるように構成されている。また、熱供給系統は、熱源システム100が発生した熱により予熱された給水SWを各住居101に供給する給水配管103を備える。
また、上記熱源水HWとしては、一般的に水を利用するが、別に、潜熱蓄熱材を懸濁した潜熱蓄熱材スラリーや潜熱蓄熱材のマイクロカプセルを含有する流体等の別の流体を利用しても構わない。
In addition, the heat supply system is dispersedly installed in the
The heat source water HW generally uses water, but separately uses another fluid such as a latent heat storage material slurry in which the latent heat storage material is suspended or a fluid containing microcapsules of the latent heat storage material. It doesn't matter.
次に、熱源システム100の詳細構成について、図1に基づいて説明する。
熱源システム100は、図1に示すように、圧縮式ヒートポンプ回路1と、燃料を燃焼させる燃焼装置として構成されたエンジン2と、エンジン2から排出された排ガスEが流通する排ガス路3とを備えて構成されており、更に、各種制御等を行う制御装置70が設けられている。
Next, a detailed configuration of the
As shown in FIG. 1, the
上記圧縮式ヒートポンプ回路1は、自然冷媒としての二酸化炭素である冷媒Xが、冷媒Xを圧縮する圧縮機10、冷媒Xから放熱させる凝縮器11、冷媒Xを膨張させる膨張弁12、冷媒Xに吸熱させる蒸発器13の順に夫々を循環するように構成されている。
The compression heat pump circuit 1 includes a refrigerant X that is carbon dioxide as a natural refrigerant, a compressor 10 that compresses the refrigerant X, a
このような二酸化炭素を冷媒Xとして用いた圧縮式ヒートポンプ回路1は、圧縮機10の動作圧(即ち、冷媒Xの吐出圧力)を自然冷媒の超臨界圧力とし、冷媒Xを気相状態と気液2相状態との間で状態変化させる際の吸熱・放熱を利用して、蒸発器13から凝縮器11側に熱を強制的に移動させる超臨界ヒートポンプサイクルで作動するものである。詳しくは、圧縮式ヒートポンプ回路1において、気相状態の冷媒Xを圧縮機10で圧縮して高温高圧とし、この高温高圧の冷媒Xを凝縮器11で放熱させることで冷却し、その冷却した冷媒Xを膨張弁12で減圧させて気液2相状態とし、その気液2相状態の冷媒Xを蒸発器13で吸熱させることで加熱して気相状態とするように構成されており、以上のような構成については、公知の超臨界ヒートポンプサイクルで作動する圧縮式ヒートポンプシステムと同様の構成を採用することができる。
The compression heat pump circuit 1 using carbon dioxide as the refrigerant X uses the operating pressure of the compressor 10 (that is, the discharge pressure of the refrigerant X) as a supercritical pressure of a natural refrigerant, and the refrigerant X is in a gas phase state and a gas. It operates in a supercritical heat pump cycle in which heat is forcibly transferred from the
また、上記エンジン2は、天然ガス系都市ガスである燃料Gを燃焼させて作動して、圧縮機10の駆動力となる軸出力を出力する。
また、上記エンジン2の軸出力により駆動される発電機20と、圧縮機10を駆動する電動機15とが設けられており、上記発電機20が発生した電力により上記電動機15を駆動する形態により、エンジン2の軸出力を上記圧縮式ヒートポンプ回路1の駆動力として利用している。
また、発電機20で発生した電力は、主に集合住宅105における電力負荷に供給され、その余剰電力、即ち、発電電力から電力負荷の消費電力を差し引いた分の電力が、電動機15に供給されて、圧縮式ヒートポンプ回路1の圧縮機10が駆動される。
The
Further, a
The electric power generated by the
エンジン2の冷却方式は、ポンプ23の作動により冷却水回路22を循環するエンジン冷却水JWにより冷却される水冷方式を採用している。そして、この冷却水回路22には、このエンジン冷却水JWの顕熱として排出されるエンジン2の排熱により湯水を加熱する排熱回収熱交換器25が設けられている。
The cooling system of the
そして、ポンプ26の作動により、循環配管102の戻り路102r側から取り出された熱源水HWが、この排熱回収熱交換器25において上記エンジン冷却水JWとの熱交換により加熱され、その加熱された熱源水HWが循環配管102の往き路102g側に供給される。
また、排熱回収熱交換器25への熱源水HWの供給量は、排熱回収熱交換器25から排出されてエンジン2に供給されるエンジン冷却水JWの温度が、エンジン2を冷却し得る適切な温度になるように調整される。
Then, by the operation of the
Further, the supply amount of the heat source water HW to the exhaust heat
更に、燃料Gを燃焼させて、排熱回収熱交換器25から排出され循環配管102の往き路102gへ供給される熱源水HWを加熱可能な補助熱源機28が設けられており、この補助熱源機28への燃料供給量は、循環配管102の往き路102gへ供給される熱源水HWの温度が設定温度(例えば80℃)となるように調整される。
Furthermore, an auxiliary
更に、圧縮式ヒートポンプ回路1の凝縮器11が、冷媒Xの放熱により給水SWを加熱するように構成されており、この加熱された給水SWが、熱源水HWとして上記循環配管102の往き路102g側に補給される。
一方、循環配管102の戻り路102r側には、受水槽50に貯留されている給水SWが、給水ポンプ51及び逆止弁52を通じて補給され、各住居101から戻った熱源水HWと共に、排熱回収熱交換器25により高温に加熱された後に、熱源水HWとして各住居101に対して循環することになる。
よって、循環配管102を循環する熱源水HWが、各住居101で消費された場合でも、凝縮器11及び受水槽50側から適切に、熱源水HWが補給されることになる。
Further, the
On the other hand, on the
Therefore, even when the heat source water HW circulating through the
更に、循環配管102の往き路102g側に接続された上部から、循環配管102の戻り路102r側に接続された下部に渡って、温度成層を形成する形態で熱源水HWを貯留する貯湯槽60が設けられている。
即ち、貯湯槽60の下方側に貯留されている比較的低温の熱源水HWがポンプ26により排熱回収熱交換器25及び補助熱源機28に供給されて、80℃程度の高温に加熱された後に、貯湯槽60の上方側に戻される。
また、貯湯槽60の上方側に貯留される高温の熱源水HWが、ポンプ61により循環配管102の往き路102gを通じて各住居101に供給され、各住居101から循環配管102の戻り路102rを通じて戻ってきた熱源水HWが、貯湯槽60の下方側に貯留される。
よって、貯湯槽60には、上方側に高温の熱源水HWが貯留され、下方側に低温の熱源水HWが貯留される形態で、温度成層が形成されることになる。
Furthermore, the hot
That is, the relatively low temperature heat source water HW stored in the lower side of the
Moreover, the high-temperature heat source water HW stored above the
Therefore, in the hot
上記排ガス路3は、エンジン2から排出された比較的高温の排ガスEを上記圧縮式ヒートポンプ回路1の蒸発器13の熱源として供給するように形成されており、更に、この排ガス路3には、排ガス路3におけるエンジン2と蒸発器13との間を流通する排ガスEに含まれる水蒸気の潜熱により給水を予熱する潜熱回収熱交換器31と、潜熱回収熱交換器31で発生した凝縮水CWを回収する凝縮水回収部32とが設けられている。
The
上記潜熱回収熱交換器31は、受水槽50から給水ポンプ51及び逆止弁52を通じて給水SWが内部に供給される伝熱管を、排ガス路3に配置して構成されており、排ガス路3を流通する排ガスEの潜熱により、伝熱管内を流通する給水SWを加熱する形態で、排ガスEに含まれる水蒸気の潜熱を回収するように構成されている。
尚、受水槽50から潜熱回収熱交換器31へ給水SWを供給するにあたり、上記給水ポンプ51及び逆止弁52を通じて供給するのではなく、別途設けたポンプ等を通じて供給するように構成しても構わない。
The latent heat
In addition, when supplying the feed water SW from the
また、このように潜熱回収熱交換器31にて、排ガスEに含まれる水蒸気の潜熱を回収すると、当該水蒸気が凝縮して凝縮水CWが発生し、この排ガスEに含まれているNOxやSOx等の腐食性ガスが、その凝縮水CWに吸収されることになる。
そして、上記凝縮水回収部32により、腐食性ガスを吸収した凝縮水CWを回収し、例えば、適切な処理を行った上で廃棄することができる。
Further, when the latent heat of the water vapor contained in the exhaust gas E is recovered in this way by the latent heat
And the condensed water CW which absorbed corrosive gas is collect | recovered by the said condensed water collection |
従って、排ガス路3の潜熱回収交換器31の下流側を流通する排ガスEは、排腐食性ガスの含有量が大幅に低減され、且つ、上記潜熱回収熱交換器31で温度低下したもののまだ外気よりも温暖なものとなる。
そして、このように腐食性ガスを殆ど含まず且つ温暖な排ガスEが、蒸発器13の熱源として供給されるので、蒸発器13の構成材料の腐食性ガスによる腐食が抑制され、更に、蒸発器13の冷媒Xの気化性能が向上することで、当該蒸発器13が比較的小型化とされ、更に、圧縮式ヒートポンプ回路1のCOPが向上されている。
Therefore, the exhaust gas E flowing in the downstream side of the latent
Since the warm exhaust gas E that contains almost no corrosive gas is supplied as a heat source of the
また、上記潜熱回収熱交換器31で排ガスEの潜熱を回収して温暖となった給水SWは、再び受水槽50に戻されることで、上記受水槽50に貯留され各住居101に供給される給水SWが予熱され、熱供給系統全体の総合熱効率が高いものに維持される。
Further, the water supply SW that has become warm due to the recovery of the latent heat of the exhaust gas E by the latent heat
更に、潜熱回収熱交換器31による排ガスEの潜熱回収状態を調整可能な潜熱回収状態調整手段として、上記潜熱回収熱交換器31への給水SWの供給量を調整する調整弁34が設けられている。
即ち、上記調整弁34の開度を縮小して、潜熱回収熱交換器31への給水SWの供給量を減少させることで、上記潜熱回収熱交換器31での排ガスEからの潜熱回収量が減少され、逆に、上記調整弁34の開度を拡大して、潜熱回収熱交換器31への給水SWの供給量を増加させることで、上記潜熱回収熱交換器31での排ガスEからの潜熱回収量が増加される。
Further, as a latent heat recovery state adjusting means capable of adjusting the latent heat recovery state of the exhaust gas E by the latent heat
That is, the amount of latent heat recovered from the exhaust gas E in the latent heat
また、排ガス路3における蒸発器13付近の温度を検出する温度センサ35が設けられており、制御装置70は、上記温度センサ35の検出結果に基づいて、蒸発器13における着霜状態を判定する着霜状態判定手段71として機能するように構成されている。
即ち、着霜状態判定手段71は、例えば冬季の運転開始直後等において、上記温度センサ35で検出された蒸発器13付近の温度が氷点下である場合には、上記蒸発器13において着霜していると判定し、逆に、上記温度センサ35で検出された蒸発器13付近の温度が氷点下でない場合には、上記蒸発器13において着霜していないと判定する。
尚、蒸発器12付近の温度を検出する温度センサ35の代わりに、排ガス路3の別の部位の温度や外気温度等を検出する温度センサを設け、上記着霜状態判定手段71が、その温度センサの検出結果に基づいて蒸発器13における着霜状態を判定するように構成しても構わない。
Moreover, the
That is, for example, immediately after the start of operation in winter, when the temperature near the
Instead of the
そして、制御装置70が機能する制御手段73は、上記着霜状態判定手段71の判定結果に基づいて、上記潜熱回収状態調整手段としての調整弁34を制御する着霜防止制御を実行するように構成されている。
即ち、この制御手段73は、上記着霜防止制御において、上記着霜状態判定手段71により蒸発器13において着霜していると判定したときには、上記調整弁34の開度を通常の設定開度よりも縮小又は0にして、潜熱回収熱交換器31における排ガスEからの潜熱回収量を減少させるので、蒸発器13に供給される排ガスEの温度が上昇し、蒸発器13に付着した霜が良好に融解される所謂デフロスト運転が行われることになる。
また、制御手段73が上記着霜防止制御を実行した場合には、潜熱回収熱交換器31の潜熱回収量が減少し、凝縮水CWの発生量が減少するので、蒸発器13に供給される排ガスEに含まれる腐食性ガスが増加する。しかし、上記デフロスト運転により蒸発器13に付着していた霜が融解して水が発生するので、排ガスEに含まれている腐食性ガスは、その水に良好に吸収されることで、蒸発器13の構成材料の腐食が良好に抑制される。
And the control means 73 which the
That is, when the
Further, when the control means 73 executes the frosting prevention control, the latent heat recovery amount of the latent heat
排ガス路3において潜熱回収熱交換器31の下流側に流通する排ガスE中の腐食性ガスとしてのNOxを検出するNOxセンサ36が設けられており、制御装置70は、上記NOxセンサ36の検出結果に基づいて、排ガスE中の腐食性ガス状態を判定する腐食性ガス状態判定手段72として機能するように構成されている。
即ち、腐食性ガス状態判定手段72は、NOxセンサ36の検出結果に基づいて、蒸発器13での腐食が懸念される程度に腐食性ガスが存在しているか否かを判定する。
A
That is, the corrosive gas state determination means 72 determines whether or not the corrosive gas is present to the extent that corrosion in the
そして、制御装置70が機能する制御手段73は、上記腐食性ガス状態判定手段72の判定結果に基づいて、上記潜熱回収状態調整手段としての調整弁34を制御する腐食防止制御を実行するように構成されている。
即ち、この制御手段73は、上記腐食防止制御において、上記腐食性ガス状態判定手段72により排ガスE中に腐食性ガスが存在していると判定したときには、上記調整弁34の開度を通常の設定開度よりも拡大して、潜熱回収熱交換器31における排ガスEからの潜熱回収量を増加させるので、凝縮水CWの発生量が増加し、多くの腐食性ガスがその凝縮水CWに吸収されて、蒸発器13における腐食が確実に防止される。
And the control means 73 which the
That is, when the control means 73 determines that corrosive gas is present in the exhaust gas E by the corrosive gas state determination means 72 in the corrosion prevention control, the control means 73 sets the opening degree of the
また、潜熱回収熱交換器31への給水SWの供給量を調整する調整弁34をバイパスする形態で、循環配管102の戻り路102rの圧力が許容圧力を越えたときに開弁するリリーフ弁38が設けられている。
そして、このリリーフ弁38は、循環配管102の熱源水HWを、潜熱回収熱交換器31を通じて受水槽50に戻すことで、循環配管102及び貯湯槽60等の過昇圧の発生を防止する過昇圧防止手段として機能する。
In addition, a
The
上記実施の形態で説明した図1に示す熱源システム100において、冬季に運転したときの各部の熱収支のシミュレーション結果を、実施例として以下に説明する。
尚、エンジン2としては、天然ガス系都市ガス(15℃、6.6Nm3/h)と空気(7℃、116Nm3/h)とが供給されて作動し、LHV基準で33%の効率で25kWの発電端出力を出力するものとする。
In the
The
このエンジン2に、60℃、1400kg/hのエンジン冷却水JWを供給した場合には、そのエンジン冷却水JWは、82℃に加熱されて排出されることになる。即ち、エンジン2からは、エンジン冷却水JWの顕熱として38kWの排熱が排出されることになって、この排熱が排熱回収熱交換器25において熱源水HWの加熱用に回収されることになる。
一方、エンジン2から排ガス路3には、150℃、123Nm3/hの排ガスEが排出され、その排ガスEには12.3kg/h(12.4vol%)の水分が含まれる。
When the engine cooling water JW at 60 ° C. and 1400 kg / h is supplied to the
On the other hand, the exhaust gas E at 150 ° C. and 123 Nm 3 / h is discharged from the
〔通常運転時〕
次に、着霜防止制御を実行していないとき(通常運転時)の熱収支について説明する。
潜熱回収熱交換器31においては、受水槽50から10℃、1000kg/hの給水SWが供給され、その給水SWとの熱交換により排ガス路3を流通する排ガスEの潜熱を回収して、その給水SWが20℃に予熱される。即ち、潜熱回収熱交換器31においては、排ガスEの潜熱を含む12kWの熱が給水SWの予熱用に回収されることになる。
また、この潜熱回収熱交換器31において、9.8kg/hと比較的多くの凝縮水CWが発生するので、排ガスEに含まれる多くの腐食性ガスがその凝縮水CWに良好に吸収され除去されると考えられる。
[During normal operation]
Next, the heat balance when the frost prevention control is not executed (during normal operation) will be described.
In the latent heat
Further, in this latent heat
一方、圧縮式ヒートポンプ回路1では、蒸発器13において、熱源として28℃の排ガスが供給され、凝縮器11において5℃、50kg/hの給水SWが85℃に加熱される。即ち、圧縮式ヒートポンプ回路1では、4.7kWの熱出力を発生して、外気温に拘わらず3.6と高いCOPが実現される。
On the other hand, in the compression heat pump circuit 1, exhaust gas of 28 ° C. is supplied as a heat source in the
〔着霜防止制御実行時〕
次に、着霜防止制御を実行しているときの熱収支について説明する。
潜熱回収熱交換器31においては、上記通常運転時よりも上記調整弁34の開度が縮小されて、受水槽50から10℃、740kg/hの給水SWが供給され、その給水SWとの熱交換により排ガス路3を流通する排ガスEの潜熱を回収して、その給水SWが20℃に予熱される。即ち、潜熱回収熱交換器31においては、排ガスEの潜熱を含む8.8kWの熱が給水SWの予熱用に回収されることになる。
また、この潜熱回収熱交換器31において、上記通常運転時よりも少ないが5.5kg/hの凝縮水CWが発生し、排ガスEに含まれる腐食性ガスの少なくとも一部がその凝縮水CWに吸収され除去されると考えられる。
[When frost prevention control is executed]
Next, the heat balance when performing frost prevention control will be described.
In the latent heat
Further, in this latent heat
一方、圧縮式ヒートポンプ回路1では、蒸発器13において、熱源として比較的高温である40℃の排ガスが供給され、蒸発器13に付着した霜が良好に融解される所謂デフロスト運転が行われ、更には、その霜の融解により発生した水に、排ガスEに含まれる腐食性ガスが吸収され除去されると考えられる。
また、凝縮器11において5℃、50kg/hの給水SWが85℃に加熱される。即ち、圧縮式ヒートポンプ回路1では、4.7kWの熱出力を発生して、3.6と高いCOPが実現される。
On the other hand, in the compression heat pump circuit 1, a so-called defrost operation is performed in which the
In the
また、上述した熱源システム100の総合熱効率は、LHV基準で、上記通常運転時は104%となり、上記着霜防止制御実行時は99%となっており、省エネルギ性の高いシステムが実現されているといえる。
In addition, the overall heat efficiency of the
〔別実施形態〕
(1)上記実施の形態では、本発明に係る熱源システム100を、集合住宅105にある各住居101に対して熱を供給する熱供給系統に設置する構成を説明したが、別に、この熱源システム100を別の形態で設置しても構わない。
[Another embodiment]
(1) In the above embodiment, the configuration in which the
(2)上記実施の形態では、潜熱回収熱交換器31による潜熱回収状態を調整可能な潜熱回収状態調整手段を、上記潜熱回収熱交換器31への給水SWの供給量を調整する調整弁34で構成したが、別に、この潜熱回収状態調整手段を、例えば、排ガス路3において潜熱回収熱交換器31をバイパスする排ガスEの量を調整可能なバイパス弁等のように、潜熱回収熱交換器31における排ガスEの流通量を調整する手段等で構成しても構わない。
(2) In the above embodiment, the latent heat recovery state adjusting means capable of adjusting the latent heat recovery state by the latent heat
(3)上記実施の形態では、エンジン2により圧縮機10を駆動するにあたり、エンジン2の軸出力により発電機20を駆動して発電を行い、その発電機20が発生した電力により電動機15を駆動し、その電動機15により圧縮機10を駆動したが、別に、エンジン2の軸出力により直接圧縮機10を駆動するなど、別に構成を採用しても構わない。
(3) In the above embodiment, when the compressor 10 is driven by the
(4)上記実施の形態では、圧縮式ヒートポンプ回路1の蒸発器13には、排ガス路3を通じて、エンジン2から排出された排ガスEのみを供給するように構成したが、例えば、潜熱回収熱交換器31を通過した後の排ガスEに外気を混合し、その混合ガスを蒸発器13に供給するなどのように、排ガスEに加えて別のガスを蒸発器13に供給しても構わない。
(4) In the above embodiment, only the exhaust gas E exhausted from the
(5)上記実施の形態では、燃料を燃焼させて排ガス路3に排ガスを排出する燃焼装置として、圧縮機10の駆動力を出力するエンジン2を設けたが、別に、エンジン2の代わりに、別の形態の燃焼装置を備えても構わず、また、その燃焼装置が圧縮機の駆動力を出力しないものであっても構わない。
(5) In the above embodiment, the
本発明に係る熱源システムは、圧縮式ヒートポンプ回路の圧縮機の駆動力を出力するエンジンのように燃料を燃焼させる燃焼装置から排出された排ガスを、排ガス路を通じて、同圧縮式ヒートポンプ回路の蒸発器の熱源として供給する熱源システムであって、高効率を維持しながら、低廉且つ簡単な構成で、排ガス中に含まれる腐食性ガスによる蒸発器の構成材料の腐食を防止することができるものとして有効に利用可能である。 The heat source system according to the present invention includes an exhaust gas discharged from a combustion device that burns fuel, such as an engine that outputs a driving force of a compressor of a compression heat pump circuit, through an exhaust gas passage, and an evaporator of the compression heat pump circuit. This is a heat source system that supplies heat as a heat source, and is effective as being capable of preventing corrosion of the constituent materials of the evaporator by corrosive gas contained in the exhaust gas with a low cost and simple configuration while maintaining high efficiency. Is available.
1:圧縮式ヒートポンプ回路
2:エンジン(燃焼装置)
3:排ガス路
10:圧縮機
11:凝縮器
12:膨張弁
13:蒸発器
15:電動機
20:発電機
25:排熱回収熱交換器
32:凝縮水回収部
34:調整弁(潜熱回収状態調整手段)
35:温度センサ
36:NOxセンサ
38:リリーフ弁(過昇圧防止手段)
50:受水槽
60:貯湯槽
70:制御装置
71:着霜状態判定手段
72:腐食性ガス状態判定手段
73:制御手段
100:熱源システム
102:循環配管
102g:往き路
102r:戻り路
103:給水配管
CW:凝縮水
HW:熱源水
SW:給水
X:冷媒
1: Compression heat pump circuit 2: Engine (combustion device)
3: Exhaust gas path 10: Compressor 11: Condenser 12: Expansion valve 13: Evaporator 15: Electric motor 20: Generator 25: Waste heat recovery heat exchanger 32: Condensate recovery unit 34: Adjustment valve (latent heat recovery state adjustment means)
35: Temperature sensor 36: NOx sensor 38: Relief valve (over-pressurization preventing means)
50: Water receiving tank 60: Hot water storage tank 70: Control device 71: Frosting state determination means 72: Corrosive gas state determination means 73: Control means 100: Heat source system 102:
Claims (6)
燃料を燃焼させる燃焼装置から排出された排ガスを、前記蒸発器の熱源として供給する排ガス路とを備えた熱源システムであって、
前記排ガス路における前記燃焼装置と前記蒸発器との間を流通する排ガスに含まれる水蒸気の潜熱により給水を予熱する潜熱回収熱交換器と、前記潜熱回収熱交換器で発生した凝縮水を回収する凝縮水回収部とを、前記排ガス路における前記燃焼装置と前記蒸発器との間に備え、
前記排ガス路を通流する排ガスは、前記凝縮水回収部が回収する凝縮水にて腐食性ガスが吸収された後に前記蒸発器に導かれるように構成されている熱源システム。 A compressor that compresses the refrigerant, a condenser that dissipates heat from the refrigerant, an expansion valve that expands the refrigerant, and an evaporator that absorbs heat to the refrigerant, and a compression heat pump circuit that circulates in this order.
A heat source system comprising an exhaust gas path for supplying exhaust gas discharged from a combustion device for burning fuel as a heat source of the evaporator,
A latent heat recovery heat exchanger that preheats feed water by latent heat of water vapor contained in the exhaust gas flowing between the combustion device and the evaporator in the exhaust gas path, and condensate water generated by the latent heat recovery heat exchanger are recovered. A condensate recovery unit , provided between the combustion device and the evaporator in the exhaust gas path,
The heat source system configured such that the exhaust gas flowing through the exhaust gas passage is guided to the evaporator after the corrosive gas is absorbed by the condensed water recovered by the condensed water recovery unit .
前記蒸発器における着霜状態を判定する着霜状態判定手段と、
前記着霜状態判定手段の判定結果に基づいて前記潜熱回収状態調整手段を制御する着霜防止制御を実行する制御手段とを備えた請求項1に記載の熱源システム。 A latent heat recovery state adjusting means capable of adjusting a latent heat recovery state by the latent heat recovery heat exchanger;
Frost state determination means for determining a frost state in the evaporator;
2. The heat source system according to claim 1, further comprising a control unit that executes frost prevention control for controlling the latent heat recovery state adjustment unit based on a determination result of the frosting state determination unit.
前記排ガス路において前記潜熱回収熱交換器の下流側に流通する排ガス中の腐食性ガス状態を判定する腐食性ガス状態判定手段と、
前記腐食性ガス状態判定手段の判定結果に基づいて前記潜熱回収状態調整手段を制御する腐食防止制御を実行する制御手段を備えた請求項1又は2に記載の熱源システム。 A latent heat recovery state adjusting means capable of adjusting a latent heat recovery state by the latent heat recovery heat exchanger;
Corrosive gas state determining means for determining a corrosive gas state in the exhaust gas flowing downstream of the latent heat recovery heat exchanger in the exhaust gas path;
3. The heat source system according to claim 1, further comprising a control unit that executes a corrosion prevention control that controls the latent heat recovery state adjustment unit based on a determination result of the corrosive gas state determination unit.
需要家に対して、当該需要家により取り出し可能な形態で、前記排熱回収熱交換器で加熱された湯水を熱源水として循環させる循環配管とを備え、
前記凝縮器が、前記冷媒の放熱により給水を加熱するように構成され、
前記凝縮器で加熱された給水を、前記循環配管の往き路側に補給すると共に、前記潜熱回収熱交換器で予熱された給水を、前記循環配管の戻り路側に補給するように構成されている請求項1〜3の何れか一項に記載の熱源システム。 An exhaust heat recovery heat exchanger for heating hot water with the exhaust heat of the combustion device;
A circulation pipe that circulates hot water heated by the exhaust heat recovery heat exchanger as heat source water in a form that can be taken out by the consumer for the consumer,
The condenser is configured to heat feed water by heat dissipation of the refrigerant;
The water supply heated by the condenser is replenished to the return path side of the circulation pipe, and the water preheated by the latent heat recovery heat exchanger is replenished to the return path side of the circulation pipe. Item 4. The heat source system according to any one of Items 1 to 3.
前記受水槽に貯留されている給水を、前記循環配管の戻り路側に補給するように構成され、
前記循環配管の熱源水を前記受水槽に戻すことで前記循環配管の過昇圧の発生を防止する過昇圧防止手段を備えた請求項4に記載の熱源システム。 A water receiving tank for storing water preheated by the latent heat recovery heat exchanger;
The water supply stored in the water receiving tank is configured to replenish the return path side of the circulation pipe,
5. The heat source system according to claim 4, further comprising an overpressure prevention means for preventing the occurrence of overpressure in the circulation pipe by returning the heat source water of the circulation pipe to the water receiving tank.
前記エンジンにより駆動され電力を発生する発電機と、
前記発電機が発生した電力により作動して前記圧縮機を駆動する電動機とを備えた請求項1〜5の何れか一項に記載の熱源システム。 The combustion device is an engine that outputs a driving force of the compressor;
A generator driven by the engine to generate electric power;
The heat source system as described in any one of Claims 1-5 provided with the electric motor which act | operates with the electric power which the said generator generate | occur | produced, and drives the said compressor.
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