JPH0432670A - 熱利用システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野〕 本発明は、電力、温熱、冷熱を供給する設備における、
発電に伴なって排呂される温水等を利用した冷熱出力を
増大させる装置、並びに、蒸留水製造装置に関する。

［従来の技術］ 都市部における電力、温熱、冷熱の供給を行うための施
設として、都市エネルギー供給センターのようなものが
ある。このような施設においては、前述した各々の装置
をコストミニマムで運用すべく、発電機、ボイラ、冷凍
機等の要素機器の容量、台数の最適化を図って、熱利用
システムを構築する必要がある。

該システムの構築に当たって考慮すべき、最も重要な点
は、温熱、冷熱の需要が季節により変動し、さらに、昼
夜間でも該需要が変動することである。したがって、該
システムでは、構成機器の稼動率を低下させることなく
、温熱、冷熱の出力変化を可能とする熱利用システムが
望まれている。

従来の技術に係る当該温水の利用例としては、第８図に
示すようなものがある。

このシステムは、燃料供給系統１により供給された燃料
により粁動され、系Ｍ２により排ガスを排出し、系Ｍ１
１から送電し、系統１１０より冷却水を導入される発電
設備１０と、該発電設備１ｏの冷却水とし、て作用した
後に排出される温水（系統１００）により、給湯用水系
統５１の水を昇温しで、系統５２から送水する熱交換器
５０とより構成されている。この熱交換器は、また、暖
房用として昇温空気を系統５２から送気する場合も有り
、いずれの場合でも、専ら暖房、給湯用熱源として利用
されていた。

当該システムでは、発電設備からの冷却水は。

９０℃程度の温水として排出されて、この温水から温熱
を作り、温熱として需要家へ供給されているのみであり
、温熱の需要が低下した際には、加熱後の当該温水は廃
棄処分を余儀無くされている。

このため、温水を有効に利用する手段として、９０℃程
度の温水を加熱源として、吸収冷凍機を作動させ、９℃
程度の冷水を得るシステムの提案がある。

この従来の技術に係る例としては、第９図に示す熱利用
システムが有る。

このシステムでは１発電設備１０で昇温された温水は、
系統１００から排出され、吸収冷凍機２０へ導入され、
冷却水２０２との温度差で冷水を造り、系統２１から需
要先へ、冷熱としての冷水が送水されている。

しかし、９０℃では吸収冷凍機の加熱源としては、加熱
温度が低いために、結果的に、冷水温度を９℃よりも、
低くすることが困難である。

さらに、該システムでは、詳細は後述するが、冷水温度
を９℃とする限り、系統１００で供給される温水を低温
まで使うこと、即ち、利用温度中を増大させることが不
可能であり、したがって、熱利用率が低く、派生的な問
題として、発電設備を冷却するための冷却水循環量が増
大する等の欠点がある。

これについて、第２図により、詳細に、説明する。

第２図は、吸収冷凍機の動作状況を示す際に用いられる
温度−圧力線図で、パラメータに媒体の濃度をとって示
したものである。本図の数値は、吸収冷凍機に通常用い
られている、冷媒が水で、媒体がＬｉＢｒである、Ｌｉ
Ｂｒ水溶液について示しである。

第２図の中に破線で示すものが、従来技術に係る冷水を
得るための動作線図である。この線図は、必要な冷水温
度が９℃であり、冷水塔で得られる、吸収冷凍機の吸収
器を冷却するための冷却水の温度が３１℃とした場合を
示す。

また、吸収冷凍機に導入される加熱用の温水の温度は９
０℃であるとする。

第２図に示す水の飽和蒸気圧線より、９°Ｃでの水の飽
和蒸気圧が約８ｎｎｔ（ｇ程度であることから、９°Ｃ
の冷水を得るためには、８＋＋ｗｎｌ（ｇより低い飽和
蒸気圧を持つ濃縮されたＬｉＢｒ水溶液が必要である。

一方、冷却水温度が３１℃であることから、４０　’Ｃ
前後で８ｍｎＨｇより低い飽和蒸気圧をＬ、ｊＢｒ水溶
液に持たせるには、濃度を６０％程度にする必要があり
、これに、水を吸収させて、５６％程度のＬｉＢｒ水溶
液とすれば良いことがわかる。

そして、９０℃の温水により、５６％のＬｉＢｒ水溶液
を加熱して、６０％のＬｉＢｒ水溶液に濃縮する時の温
度利用巾は、５℃（＝９０℃−８５℃）であることがわ
かる。

上記より、９℃より低い冷水を得るためには、９℃のと
きの飽和蒸気圧より低い飽和蒸気圧を持つＬｉＢｒ水溶
液が必要であるが、そのためには、冷却水温度を下げる
か、ＬｉＢｒ水溶液の濃度を大きくする必要が有る。し
かし、冷却水温度を下げることは、現実的ではないから
、ＬｉＢｒ水溶液の濃度を大きくする必要があるが、９
０℃の温水しか得られないため、濃度を６０％より大き
くすることは困難である。結局、９℃より低い冷水を得
ることは、従来のシステムでは困難である。

また、上記の様に、温度利用巾が５℃と小さいので、温
度利用巾を広げようとすると、Ｌ　ｊ　Ｂ　ｒ水溶液の
濃度を小さくする必要があり、その結果、冷水温度が上
昇することになり、広げることはできない。

また、温水発生手段の他の例として、発電設備からの温
水によらず、蒸気による温熱供給システムも都市エネル
ギー供給センターにはあり、このシステムでは、需要先
で、蒸気から熱交換器を介して、暖房に供しており、こ
の条件下では６０〜８０℃程度の温水となって当該都市
エネルギー供給センターへ戻って来ることとなる。

以上述べた如く、１００℃程度の温水は該センターのよ
うな施設においては、多量に存在し、がっ、専ら温熱供
給としてのみ利用されていた。

〔発明が解決しようとする課題］ 温熱、冷熱出力をコストミニマムで供給するためのシス
テム構築に際し、当該地域の熱需要を厳密に把握する必
要がある。そして、温熱と冷熱の需要量に、完全に対応
できるシステムの構築を行なう必要が有る。

一般的に、我が国に於ては、冷熱／温熱の比が１以上で
あり、冷熱主導型となっている。したがって、先述した
都市エネルギー供給センターのような施設における機器
は、冷熱出力を主として構成される。

しかしながら、前述の従来例に見られるように。

温熱は比較的容易に製造できるシステムとなっているが
、冷熱出力に対しては効率の良くない冷凍機が配置され
ているのみで、システムの効率向上への配慮がなされて
いない。

本発明の第１の目的は、前述したような温熱としてのみ
供給されていた温水、または、温熱としての利用に加え
て、冷熱に加工して供給していたが、効率低下を余儀な
くされていた１００℃以下の温水を用いた熱利用システ
ムに対して、システム全体の温水の利用効率を高めた熱
利用システムを提供することにある。

第２の目的は、温水を利用した冷凍機の冷熱出力を向上
させた熱利用システムを提供することである。

［課題を解決するための手段］ 上記の第１．の目的を達成するために、本発明は、吸収
冷凍機、熱交換器、蒸留装置および温水発生手段を備え
、当該機器の特性を充分に把握した上で、システム化し
たものである。

そして、本発明の一対応としては、以下のように構成す
ることができる。即ち５発電等に伴なって発生する温水
の利用方法として、第１には、吸収冷凍機を備え、これ
に前記温水を導入し、冷熱を供給するものである。第２
の利用方法としては、蒸留装置を備え、前記温水を蒸留
装置へ導入し、蒸留のための加熱源として使用するもの
で、蒸留装置の一例として蒸発式海水淡水化装置が挙げ
られる。第３の利用方法としては、熱交換器を備え、温
熱を供給する。

また、流量調整器を付加することにより、温水を流す順
番としては、上記の第１、第２．第３の装置を直列に接
続する、または、第１の装置を回避して第２の装置へ接
続、または、第１、第２の装置をも回避して、第３の装
置へ接続出来るようにし２て、温熱、冷熱さらには水の
供給を同時に行なう、または、温熱のみの供給を行なう
、または、冷熱のみの供給を行なう、または、淡水の供
給のみを行なう等、各々の需要に合わせて、任意に、装
置及び流量を選ぶことが出来るようにしてもよい。

さらに、需要量を計測する計測手段と、計測結果に基づ
いて、各機器を制御する制御手段とを付加して、上記の
第１、第２、第３の装置を、需要量に応じて任意に動作
させてもよい。

第２の目的を達成するために、熱交換器と吸収冷凍機と
圧縮冷凍機と温水発生手段とを備えた熱利用システムに
おいて、吸収冷凍機に、前記温水を導入し、環境温度以
下の冷熱（以後人工冷却水と称す）を発生せしめ、該人
工冷却水で圧縮冷凍機中の冷媒過冷却を行い、圧縮冷凍
機が、冷熱を供給するものである。

［作　用］ 上記のように構成されているため、前述した温水は、吸
収冷凍機の睨動源として利用されて降温したあと、次に
、蒸留装置へ送られて使われる。

即ち、蒸留装置の被蒸留物の加熱源として、さらに、低
温まで温水を使う。蒸留装置として限定するものではな
いが、海水淡水化装置が一例として挙げられ、この場合
は、電気、温水、冷水及び淡水供給が可能となる。

通常、海水淡水化装置の場合、温水と熱交換を行なう海
水温度は、最高でも３ｏ℃程度であり、熱交換温度差を
考慮して、前記温水は３５℃ないし、４０”Ｃ程度まで
低下する。このように、蒸留装置を導入したことで、低
温まで温水利用が可能と成り、システムの効率が向上す
る。

また、冷凍機および蒸留装置により、１００℃程度の温
水は４０℃程度まで低下し、再び、冷却を要する発電機
器の冷却水として使用できる。

本発明の特徴は、前述した冷凍機および蒸留装置で、温
水を利用するシステムを導入することにより、冷熱出力
と淡水を得ることが可能となることは勿論、温水利用先
、並びに、利用量を制御することで、当該冷媒出力量と
淡水生成量の制御、並びに、需要家への供給温水温度を
制御できる特徴も有している。

以上に述べた温水が海水である場合には、蒸留装置では
、海水と熱交換する操作と機器とが不要であり、熱交換
操作に伴なう損失も低減可能となる。

第２の目的に関しては、吸収冷凍機と圧縮冷凍機を組み
合わせることにより、温水を加熱源とし、環境温度で得
られる冷却水（以後、冷水塔で得られる冷却水と記す）
を冷却源として吸収冷凍機は作動され、前述した人工冷
却水を作る。当該吸収冷凍機は、これまで冷房用冷熱を
得ることを目的として設置されていた。したがって、温
水を加熱源とした場合は、理論的に前記温水の温度利用
中を広げることが不可能であり、熱利用率が低いのに対
し１本発明では、環境温度より若干低い温度の冷熱を得
ることを目的とした吸収冷凍機であることから、前記温
水を従来よりも、低温まで利用することが可能となり、
熱利用率が向上する。

次に圧縮冷凍機では、冷媒の蒸発熱により、冷熱を作る
が、この時、冷媒を過冷却しておくことで前記の蒸発熱
の増大が計れる。

これについて、以下に詳述する。

冷水塔で得られる冷却水で、圧縮後の冷媒を凝縮せしめ
ることで、当該冷却水温度より若干高い温度（具体的に
は熱交換温度差だけ高い）の飽和液となっている冷媒を
、過冷却器へ導入し、前記人工冷却水により該冷媒を冷
却し、すなわち、冷媒を過冷却せしめ、その後、断熱膨
張させることで、冷媒が降温する。

圧縮式冷凍機の冷熱出力は、前記降温した冷媒の蒸発に
伴なって得られるものであり、冷媒を過冷却しておくこ
とは、蒸発熱を増大させる効果が生まれる。

［実施例コ 以下、本発明の実施例を第１図から第７図を用いて詳述
する。

第１の実施例を、第１図、第２図、第３図、第４図、第
７図により説明する。

第１図は１本発明に係る熱利用システムの全系統を示す
ブロック図である。

このシステムは、温水発生手段である発電設備１０と、
冷熱として冷水を供給する冷凍機である吸収冷凍機２０
と、この吸収冷凍機２０から冷水を供給されて、冷熱と
して冷水を空調用に供給する圧縮冷凍機３０と、温熱と
して給湯用水および暖房用水を供給する熱交換器５０と
、蒸留装置として、水（淡水）を供給する海水淡水化袋
［４０と、制御手段として制御部６０とを備えている。

この発電設備１０は５．燃料供給系Ｍｌにより供給され
た燃料により即動され、系統２により排ガスを排出し、
系統１１から送電し、系統１１０より冷却水を導入され
る。

吸収冷凍機２０は、該発電設備１ｏの冷却水として作用
した後、排出された温水（系統１００および系統１００
１を経由して導入され、系統１０１より出る）および、
冷水塔で得られる冷却水（系統２０２より導入され、系
統２０３より出る）の温度差で作動する。

圧縮冷凍機３０は、冷水塔でえられた冷却水（系統２０
４より導入され、系統２０５より出る）で冷媒を冷却さ
れ、当該吸収冷凍機２ｏで製造される人工冷却水（系統
２１より導入され、系統２２より出る）で、冷媒を過冷
却され、冷熱である冷水（系統３２から供給し、冷水戻
り管３３から戻ってくる）を供給する。

海水淡水化装置４０は、前記温水（系統１０４より導入
さ九、系統】−０５より出る）の温熱と冷却水（系統２
００より導入され、系統２０１より出る海水）の温度差
で冷却水の一部である海水を蒸留して、淡水（系統４１
より供給される）を得る。

熱交換器５ｏは、前記温水（系統１０８より導入され、
系統１０９より出る）により、温熱である給湯・暖房用
の温水（系統５２より供給し、系統５１より戻ってくる
）を供給する。

制御部６ｏは、これらの冷水、淡水、温熱の需要量を計
測し、供給量を制御する。

また、系統１００からの温水を制御部６０からの信号に
より系統１０２と系統１００１へ分配する流量調整器１
０６０と、系統〕−０１からの温水を制御部６０からの
信号により系統１．０３と系統１０４へ分配する流量調
整器１０４０と、系統１０６と系統］０５からの温水を
制御部６０からの信号により系統１０７と系Ｍ１０８へ
分配する流量調整器１０８０と、系統２１の流量を調整
する流量調整器１２１０とを備える。

また、冷水の需要量の計測手段である、系統３３に設け
られた温度検知器３３０と、水の需要量の計測手段であ
る、系統４１に設けられた貯水槽４１０の水位計４２０
と、暖房の需要量の計測手段である、系統５１に設けら
れた湿度検知器５１０と、給湯の需要量の計測手段であ
る、系統５２に設けられた貯水槽の水位計５３０とを備
え、これらの出力は、制御部６０に送られる。

次に、動作を説明する。

制御部６０は、冷水の供給量を制御するために、冷水戻
り管３３上にある、冷水の需要量の計測手段である温度
検知器３３０により、温度を検出し、該温度が設定値（
一般に１２℃）より高い時（冷房負荷大）には、流量調
整器１０６０および系統２１上の流量調整器２１０によ
り、系統２１および系統１００１の流量を増加させる。

該温度が低い時は、流量を減少させる。

淡水の供給量を制御するためには、貯水槽４１０の貯水
量を、淡水の需要量の検出手段である水位計４．２０に
より検出し、貯水量に応じて、流量調整器１０４０によ
り、系統１０４から蒸留装置１４０へ供給する温水量を
制御する。

給湯・暖房用の温水を制御するために、貯水槽５２０の
貯水量を、検出手段である水位計５３０で検出し、温度
を、戻り管５１上の温度検知器５］−〇により、検出し
、貯水量が少なくなっている場合、または、温度が低下
している時は、流量調整器１０８０により、系統１０８
の流量を増加させる。　発電設備１０は、燃料供給系Ｍ
１により供給される燃料で翻動されて発電し、電力系統
１１により需要先へ送電される。この時、排出ガス（系
統２）と熱機関とを冷却するための冷却水（系統１１０
）が発電設備１０へ流入し、当該発熱部を冷却し、冷却
水は、昇温して系統１００がら排出される。該系統１０
０からの温水は、大気圧力下で非沸騰の状態、即ち約１
００℃以下の温度であることが一般的である。

（以下余白） 最初に、温水の利用方法として、冷凍機によるものを、
以下に記す。

本発明に係る冷凍機は、従来例に見られるように、温水
を利用して吸収冷凍機で直接冷房用の冷水を造るもので
はなく、当該冷水を冷水塔で得られる冷却水よりも若干
、低い温度の冷水とする事により、吸収冷凍機の効率が
上がることに着目して、冷水を人工冷却水と位置付けて
、成績係数（出力／入力の比）の高い圧縮冷凍機の冷媒
の凝縮または、過冷却用水として用いることである。

成績係数が１以下の吸収冷凍機で冷房用冷水を製造する
よりも、成績係数が１以上の圧縮冷凍機と吸収冷凍機を
組み合わせたものに、当該温水を使用した方が、システ
ム全体としての効率が向上する。

吸収冷凍機から、冷水塔から得られる冷却水よりも、若
干低い温度の冷水を出力するようにしたことによる、吸
収冷凍機の温水の利用温度中の向上に関し、第２図を用
いて説明する。

本発明では、第２図の実線で示すように、得られる冷水
温度を２０℃とし、他の条件は、すべて従来例と同一と
した時、系統１００により導入される温水は、７３℃ま
で降温して、系統１０１から排出される。即ち、本発明
による温水の利用温度巾は９Ｏ−７３＝１７℃となる。

したがって、発電設備１ｏからの発熱量をＱｋｃａｌ／
ｈとした時、系統１００及び系統１１０を循環する当該
冷却水流量は（１／　１７）Ｘ　Ｑｋｇ／ｈとなり、従
来技術の場合の利用温度巾が５°Ｃのときの（１１５）
ＸＱｋｇ／ｈと比べて、１／３４となる。

本発明の目的は、発電設備に係る冷却水循環量を低減す
ることが主目的ではないが、当該効果も必然的に生じる
ものである。

次に、前記人工冷却水の圧縮冷凍機への適用方法を、以
下に詳述する。

第３図は、本発明に係る圧縮冷凍機３０の詳細系統を示
したもので、この圧縮機３０は、圧縮機３０１と、凝縮
器３０２と、過冷却器３０３１膨張器３０４と、蒸発器
３０５と、当該各機器を接続し、冷媒を循環するための
系統３１０から３１４とを有し、圧縮機３０１へ外部エ
ネルギーを入力する系統３１と、冷水塔で得られる冷却
水が入って来る系統２０４および出て行く系統２０５と
、吸収冷凍機からの人工冷却水の入って来る系統２１お
よび出て行く系統２２と、冷水供給系統３２とが接続さ
れている。

第４図は、第３図に示した圧縮冷凍機の冷凍サイクルお
よび冷媒の飽和液線（ａｂ）と乾き飽和蒸気線（ｂｅ）
を示すグラフであり、本例は、冷媒としてＲ−２２を採
用した場合を示し、横軸にエンタルピ、縦軸に圧力を取
ったものである。

さらに、図中の■■■■及び■′■′は、第３図に示し
た同符号の位置でのエンタルピと圧力を示している。

圧縮冷凍機では、外部エネルギー３１（電気等）を投入
することで圧縮機が開動され、冷媒は圧縮され、高温高
圧の過熱蒸気となって（符号■）系統３］−〇によって
凝縮器３０２へ導入され１通常の環境条件下で、冷水塔
で得られる冷却水２０４により冷却されて凝縮しく符号
■）、飽和液となる。当該冷媒液は、系統３１１を経て
過冷却器３０３へ導入され、該過冷却器３０３は、本発
明から成る人工冷却水が系統２１より導入されており、
該人工冷却水により、前記冷媒液は飽和温度以下にまで
冷却（過冷却）され（符号■′）、系統３１２を経て、
膨張器３０４により断熱膨張しく符号■′）、低温低圧
の液となる。該冷媒液は、系統３１３を経て、蒸発器３
０５へ導入され、冷水供給系統３２で加熱されて、蒸発
し、系統３１４により再び、圧縮機３０１へ導入（符号
■））される。　　このような、冷媒の循環による冷熱
発生量は符号■と符号■′で表わされるエンタルピの差
である。したがって、本発明を採用しない場合には符号
■のエンタルピから断熱膨張し、符号■で示されるエン
タルピとなり、符号■と■′のエンタルピは第４図から
明らかなように、■〉■′であり、冷熱発生量は本発明
の適用により著しく増大する（約１割）ことが判る。

さらに、エンタルピは冷媒１ｋｇ当りの熱量（ｋｃａｌ
）であり、同−冷熱量（ｋｃａｌ／ｈ）を発生させるに
は、冷媒循環量（）ｃｇ／ｈ）を低減することが可能で
あり、換言すれば圧縮機へ導入するエネルギー３１の低
減が図れる。

即ち、成績係数向上を意味している。

従来から、過冷却による方法は提案されているが、従来
例は第］−〇図に示すように、圧縮する圧力（■で示す
圧力）を高めることで凝縮温度を上昇させ、過冷却は通
常の冷却水で行っている。しかしながら、前記凝縮温度
を高めるためには、圧縮するための動力が増大し、過冷
却による効果を相殺する結果となる。

本発明では、吸収冷凍機が追加されているが、吸収冷凍
機の駈動のための動力は、温水が有する温熱が大部分を
占め、これは、排温水を利用するため、低コストであり
、従来例に比ベトータルコストは少い。

以上が、本発明に係る熱利用システムでの第１の温水利
用方法であり、次に第２の温水利用方法である蒸留装置
について詳述する。

第１図に示す蒸留装置４０は、系統１０４から温水が供
給されて、系統１０５からこの温水が排出され、この温
水と冷却水（系統２００）との温度差で蒸留するもので
ある。

前記蒸留装置４０に関し、具体例として、海水淡化装置
を適用した場合につき、第７図を用いて説明する。

構成要素は、熱回収器４２．２段から成るフラッシュ蒸
発器４３であり、図示しないが、このフラッシュ蒸発器
が幾つか直列接続されて、ｎ段階をかけて蒸留されるこ
とが一般的である。

冷却水である海水は、系統２００からフラッシュ蒸発器
４３の凝縮部へ導入され、海水から蒸発した水蒸気を凝
縮し昇温される。該作用は次段でも行われさらに昇温さ
れ、系統４５から、前記海水の一部が系統４７により熱
交換器４２へ導入される。

当該熱交換器４２へは、系統１０４から温水が導入され
ているために、前記海水は、漸次加温され系統４８から
抜き出され、フラッシュ蒸発器４３へ導入される。この
時、該蒸発器４３は抽気系４１０で非凝縮性ガスが除か
れているため、導入された前記昇温海水はフラッシュ蒸
発し、水蒸気が発生し、該水蒸気は、前述したように、
海水（系統２００）が導入されている凝縮部により凝縮
し、淡水となって次段へ流れ、次段でも同様に作用して
、最終的に生成水（系統４１）を得、系統２０１から未
蒸発海水が排出される。

以上の作用により、温水は系統１０４から導入され、海
水を昇温することで該温水は降温し、系統１０５から排
出される。

海水淡水化装置からでてくる温水は、３０°Ｃ程度まで
温度が下がっているため、自然環境の温度程度に成って
おり、自然環境に排水したとしても、環境への影響が少
ない。

以上が本発明に係わる熱熱利用システムでの第２の温水
利用方法であるが、本発明の特徴は、第１図に示した系
統１０２，１．０３を有効に利用することで生まれる。

即ち、人工冷却水の必要量、換言すれば系統３２で供給
する冷水量（冷熱量）と、系統４１で供給する淡水量の
需要に応じて、系統１００から導入される温水を系統１
０２と１０３により、冷凍機２ｏと蒸留装置４０に振り
分けることが可能であり、さらに、第１図に示す系統１
０６゜１０８により熱交換器５０で得られる温水量につ
いても任意に制御可能である。

夏期に於ては、冷熱需要が増大し、温水・暖房需要が低
下する。この時、系統１００からの温水は、全量を吸収
冷凍機２０へ導入し、系統２１から得られる人工冷却水
量を最大に増やして、前述した作用により、冷熱出力を
増大せしめ、その後、温水は系統１ｏｘ、１０４を経由
して、海水淡水化装置４０へ導入され淡水を得ると共に
、温水は降温し、系統１０５から排出され、充分に温度
が降下する場合には、系統１０７から、系統１１１から
の補給をした後、系統１１０を経由して、熱交換器５０
を通さないで、再び冷却水として発電設備１０へ供給さ
れる。

次に、冬期の暖房期では、温水（系統１００）は系統１
０２を経て、必要に応じて、一部を系統１０３から系統
１０４へ導入して海水淡水化を実行せしめ、他は系統１
０６，１０８を経由して熱交換器５０へ導入し、暖房・
給湯に供する。

さらに、淡水のみが必要な場合には、温水１、００は系
統１０２，１０３，１．０４を経て、温水の全量を海水
淡水化装置４０へ導入することも可能である。

なお、海水淡水化装置としては、フラッシュ蒸発器に限
られるものではなく、気化透過膜蒸留式蒸留袋筒や電気
透析膜分離装置でも良い。

また、蒸留装置としては、海水淡水化装置に限られるも
のではなく、蒸発式蒸留装置であれば良く、また、気化
透過膜式蒸留装置でも良い。

また、蒸留装置のかわりに、温水を利用する加熱装置を
使用しても、システムの効率向とに効果が有る。この様
な加熱装置としては、液化ガス気化装置、圧縮式ヒート
ポンプの冷媒蒸発器、吸収式ヒートポンプの冷媒蒸発器
、電気透析膜分離装置、融雪設備の熱源等がある。

このように、温水利用の蒸留装置または、加熱装置を導
入することにより、温水を低温まで利用可能となり、温
水の利用効率が向上する。

本発明に係る熱利用システムの第２の実施例を、第１１
図を用いて詳述する。

第１１図は、本発明に係る熱利用システムの全系統を示
すブロック図である。

このシステムは、温水発生手段である発電設備１０と、
冷熱として冷水を供給する冷凍機である吸収冷凍機２０
と、この吸収冷凍機２０から冷水を供給されて、冷熱と
して冷水を空調用に供給する圧縮冷凍機３０と、温熱と
して給湯用水および暖房用水を供給する熱交換器５０と
、制御手段である制御部６０とを備えていて、圧縮冷凍
機の冷媒を、吸収冷凍機が供給する冷水で過冷却するも
のである。

この発電設備１０は１、燃料供給系統１により供給され
た燃料により駆動され、系統２により排カスを排出し、
系Ｍ　１．１から送電し、系統１１．０より冷却水を導
入される。

吸収冷凍機２ｏは、該発電設備１０の冷却水として作用
した後、排出された温水（系統１００および系統１００
１を経由して導入され、系統１０１より出る）および、
冷水塔で得られる冷却水（系統２０２より導入され、系
統２０３より出る）の温度差で作動する。

圧縮冷凍機３０は、冷水塔で得られる冷却水（系統２０
４より導入され、系統２０５より出る）で冷媒を冷却さ
れ、当該吸収冷凍機２０で製造される人工冷却水（系統
２１より導入され、系統２２より出る）で、冷媒を過冷
却され、冷熱である冷水（系統３２から供給し、冷水戻
り管３３がら戻ってくる）を供給する。

熱交換器５０は、前記温水（系統１０８より導入され、
系統１０９より出る）により、温熱である給湯・暖房用
の温水（系統５２より供給し、系統５１より戻ってくる
）を供給する。

制御部６ｏは、これらの冷水、温熱の需要量を計測し、
供給量を制御する。

また、系統１００からの温水を制御部６０からの信号に
より系統１０２と系統１００１へ分配する流量調整器１
０６０と、系統１０２からの温水を制御部６０からの信
号により系統１０７と系統１０８へ分配する流量調整器
１０８０と、系統２１の流量を調整する流量調整器１２
１０とを備える。

また、冷水の需要量の計測手段である、系統３３に設け
られた温度検知器３３０と、暖房の需要量の計測手段で
ある、系統５１に設けられた温度検知器５１０と、給湯
の需要量の計測手段である、系統５２に設けられた貯水
槽の水位計５３０とを備え、これらの出力は、制御部６
０に送られる。

次に、動作を説明する。

制御部６０は、冷水の供給量を制御するために、冷水戻
り管３３上にある、冷水の需要量の計測手段である温度
検知器３３０により、温度を検出し、該温度が設定値（
一般に１２°Ｃ）より高い時（冷房負荷大）には、流量
調整器１０６０および系統２１」二の流量調整器１２１
０により、系統２１および系統１００１の流量を増加さ
せる。該温度が低い時は、流量を減少させる。

給湯・暖房用の温水を制御するために、貯水槽５２０の
貯水量を、検出手段である水位計５３０で検出し、温度
を、戻り管５１上の温度検知器５１．０により、検出し
、貯水量が少なくなっている場合、または、温度が低下
している時は、流量調整器１．０８０により、系統１０
８の流量を増加させる。

発電設備１０は、燃料供給系Ｍ１により供給される燃料
で開動されて発電し、電力系統１１により需要先へ送電
される。この時、排出ガス（系統２）と熱機関とを冷却
するための冷却水（系統１］０）が発電設備１０へ流入
し、当該発熱部を冷却し、冷却水は、昇温しで系統１０
０から排出される。

冷凍機の構成は、第１実施例と同様である。

このシステムによれば、第１実施例で述へたように、吸
収冷凍機と圧縮冷凍機を効率良く、組み合わせているた
めに、温熱と冷熱を効率良く供給できる。

さらに、第１実施例および第２実施例に適用できる、他
の吸収冷凍機と圧縮冷凍機の組み合わせについて、第５
図および第６図により、説明する。

第５図は、圧縮冷凍機の凝縮器３０２への冷却水に、本
発明から成る人工冷却水２１を用いる場合の圧縮冷凍機
の詳細系統を示す系統図であり、第６図は、この時の冷
凍サイクルと、飽和液線と。

乾き飽和蒸気線を示したグラフである。

この圧縮機３ｏは、圧縮機３０１と、凝縮器３０２と、
膨張器３０４と、蒸発器３０５と、当該各機器を接続し
、冷媒を循環するための系統３１０から３１４とを有し
、圧縮機３０］へ外部エネルギーを入力する系統３１と
、吸収冷凍機からの人工冷却水の入って来る系統２１お
よび出て行く系ｔｉ２２と、冷水供給系統３２とが接続
されている。

本実施例では、系統３１０により凝縮器３０２へ導入さ
れる高温高圧の冷媒は、該冷却水が人工冷却水であるた
め、圧力、温度共に従来より低い値となる。この結果、
冷熱出力が増加することを第６図により示す。

冷水塔により得られる冷却水が、凝縮器の冷却水である
従来例では、破線で表わす■■■■の冷凍サイクルを実
行するのに対し、本発明を適用することにより、■’＋
３’■′■′のサイクルか可能となる。

したがって、本発明の効果は、冷熱出力が増大すること
と、圧縮に要する動力（入力）が従来の１・−■・で示
されるエンタルピに相当する動力から、］、　／　　ｔ
Ｊ′で示されるエンタルピに相当する動力まで下がり、
圧縮機動力の低減が提供できることと、さらに、従来の
圧縮冷凍機に係る冷水塔を省略することも可能となるこ
とである。

さらに、圧縮冷凍機と吸収冷凍機の組み合わせ方として
は、圧縮冷凍機の冷媒凝縮器を吸収冷凍機の蒸発器とし
ても良いし、または、圧縮冷凍機の冷媒過冷却器を吸収
冷凍機の蒸発器としても良い。　　このように構成する
ことにより、圧縮冷凍機と吸収冷凍機間の接続用の配管
を無くすことができ、コンパクトにすることができると
ともに、配管からの熱的損失を無くすことができるとい
う、２つの効果がある。

また、本発明の温水発生手段は、発電設備に限定される
ものではなく１通常、冷却水を要し、温排水を出す機器
であれば良いし、蒸気発生器でも良い。

本発明により供給される給湯、暖房用水、電気、淡水ま
たは冷水は、病院、学校、ビルおよび集合住宅等で使わ
れる。

また、本発明に係る熱利用システムの最適な応用例であ
るコージェネレーションシステムにおいて、冷凍機、熱
交換器、蒸留装置（または、加熱装置）発電手段である
発電設備を備え、発電設備からの温排水を利用して、冷
熱、温熱、被蒸留物を供給することにより、効率の良い
システムを提供することが出来る。

また、都市エネルギー供給用システムにおいて、冷凍機
、熱交換器、蒸留装置（または、加熱装置）温水発生手
段である発電設備、需要家へこれらを搬送する搬送手段
である輸送管とを備え、発電手段である発電設備からの
温排水を利用して、冷熱、温熱、被蒸留物を供給するこ
とにより、効率の良いシステムを提供することが出来る
。

輸送管としては、第１図において、給湯・暖房の系統５
２．水の系統４１、冷水の系統３２の各々に後続して輸
送管を設ければ良い。

発電設備としては、ガスタービン、ガスエンジン、スタ
ーリングエンジン、蒸気タービン、コンバインドサイク
ル発電、燃料電池等がある。

［発明の効果］ 本発明からなる熱利用システムは１以上説明したように
構成されているので、以下に記載される効果を奏する。

第１に、温水利用の蒸留装置を導入したことて、さらに
、温水を低温まで利用可能に成り、温水の利用効率が向
上する。

さらに、以上に述へた熱利用先を任意に選択できるので
、冷熱、淡水、給湯・暖房の各需要量変化に任意に対応
できる。この結果、システム全体の温水の利用効率が良
くなる。

第２に、温水暉動の吸収冷凍機で人工冷却水を製造し、
該冷却水で圧縮冷凍機の凝縮後の冷媒液を過冷却するこ
とにより、成績係数を増大せしめることができ、冷熱出
力が増大する。

また、前記冷媒の凝縮に前記人工冷却水を用いる場合は
、当該サイクルに係る冷水塔を不要にできると共に、成
績係数の増大が計れて、冷熱出力が増大する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る熱利用システムの第１実施例の全
系統を示すブロック図、第２図は本発明に係る吸収冷凍
機および従来技術に係る吸収冷凍機の温度−圧力線図と
水の飽和蒸気圧曲線を示すグラフ、第３図は本発明に係
る熱利用システムに好適な圧縮冷凍機の詳細系統を示す
ブロック図、第４図は第３図に示した圧縮冷凍機の冷凍
サイクルと冷媒の飽和液線と乾き飽和蒸気線を示すグラ
フ、第５図は本発明の他の実施例に係る圧縮冷凍機のブ
ロック図、第６図は第５図に示した圧縮冷凍機の冷凍サ
イクルと冷媒の飽和液線と乾き飽和蒸気線を示すグラフ
、第７図は本発明に係る熱利用システムに好適な海水淡
水化装置の系統を示すブロック図、第８図は従来技術に
係る熱利用システムの一例を示すブロック図、第９図は
従来技術に係る熱利用システムの他の例を示すブロック
図、第１０図は従来技術に係る過冷却法を適用した圧縮
冷凍機の冷凍サイクルを示すグラフ、第１１図は本発明
に係る熱利用システムの第２実施例の全系統を示すブロ
ック図である。 １０　発電設備、１１　電力系統、２０・・吸収冷凍機
、３０・・・圧縮冷凍機、３２　冷水供給系統、３３・
・・冷水戻り管、４ｏ・・蒸留装置、４１　水供給系統
、５０・・熱交換器、５２・・・給湯・暖房供給系統、
１００〜１１０・・温水利用系統、４２０水位計。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、温熱を供給する熱交換器と、冷熱を供給する冷凍機
   と、蒸留装置と、これらに温水を供給する温水発生手段
   と、該温熱と該冷熱と該蒸留装置の被蒸留物の各需要量
   を計測する計測手段と、該温水発生手段からの温水系統
   の切換え、および流量制御を行う制御手段とを備える熱
   利用システムであって、該制御手段は、該計測手段によ
   って得られた需要量に応じて、該熱交換器と、該冷凍機
   と、該蒸留装置のうちの少なくとも１つを動作させるこ
   とを特徴とする熱利用システム。 ２、前記の冷凍機は、吸収冷凍機であることを特徴とす
   る請求項１記載の熱利用システム。 ３、圧縮冷凍機を有し、前記の吸収冷凍機で発生する冷
   熱で、圧縮冷凍機を循環する冷媒の飽和温度液を過冷却
   し、該圧縮冷凍機で冷熱を供給することを特徴とする請
   求項２記載の熱利用システム。 ４、圧縮冷凍機を有し、前記の吸収冷凍機で発生する冷
   熱で、圧縮冷凍機を循環する冷媒を凝縮し、該圧縮冷凍
   機で冷熱を供給することを特徴とする請求項２記載の熱
   利用システム。 ５、圧縮冷凍機を有し、該圧縮冷凍機の冷媒凝縮器を、
   前記の吸収冷凍機の蒸発器とし、該圧縮冷凍機で冷熱を
   供給することを特徴とする請求項２記載の熱利用システ
   ム。 ６、圧縮冷凍機を有し、該圧縮冷凍機の冷媒過冷却器を
   前記の吸収冷凍機の蒸発器とし、該圧縮冷凍機で冷熱を
   供給することを特徴とする請求項２記載の熱利用システ
   ム。 ７、前記の温水の供給を受ける熱交換器、冷凍機、蒸留
   装置を、これらの機器で使用できる温水の最低温度に応
   じて、直列または並列に接続して、温水を段階的に利用
   することを特徴とする請求項１、２、３、４、５または
   ６記載の熱利用システム。 ８、前記の温水の供給を受ける熱交換器、冷凍機、蒸留
   装置に、温水を供給する温水発生手段は、発電設備であ
   り、該発電設備で使われた冷却水、または、冷却海水を
   温水として供給することを特徴とする請求項１、２、３
   、４、５、６または７記載の熱利用システム。 ９、熱交換器と、吸収冷凍機と、圧縮冷凍機と、温水発
   生手段とを備えた熱利用システムであって、該熱交換器
   は温熱を供給し、該吸収冷凍機は冷熱を供給し、該温水
   発生手段は該熱交換器および該吸収冷凍機に温水を供給
   し、該圧縮冷凍機は、該吸収冷凍機が供給する冷熱で、
   該圧縮冷凍機を循環する冷媒の飽和温度液を過冷却し、
   該圧縮冷凍機で冷熱を供給することを特徴とする熱利用
   システム。 １０、熱交換器と、吸収冷凍機と、圧縮冷凍機と、温水
   発生手段とを備えた熱利用システムであって、該熱交換
   器は温熱を供給し、該吸収冷凍機は冷熱を供給し、該温
   水発生手段は該熱交換器および該吸収冷凍機に温水を供
   給し、該圧縮冷凍機は、該吸収冷凍機が供給する冷熱で
   、該圧縮冷凍機を循環する冷媒を凝縮し、該圧縮冷凍機
   で冷熱を供給することを特徴とする熱利用システム。 １１、熱交換器と、吸収冷凍機と、圧縮冷凍機と、温水
   発生手段とを備えた熱利用システムであって、該熱交換
   器は温熱を供給し、該温水発生手段は該熱交換器および
   該吸収冷凍機に温水を供給し、該圧縮冷凍機は、該圧縮
   冷凍機の冷媒凝縮器を、該吸収冷凍機の蒸発器とし、該
   圧縮冷凍機で冷熱を供給することを特徴とする熱利用シ
   ステム。 １２、熱交換器と、吸収冷凍機と、圧縮冷凍機と、温水
   発生手段とを備えた熱利用システムであって、該熱交換
   器は温熱を供給し、該温水発生手段は該熱交換器および
   該吸収冷凍機に温水を供給し、該圧縮冷凍機は、該圧縮
   冷凍機の冷媒過冷却器を前記の吸収冷凍機の蒸発器とし
   、該圧縮冷凍機で冷熱を供給することを特徴とする熱利
   用システム。 １３、温熱を供給する熱交換器と、冷熱を供給する冷凍
   機と、蒸留装置と、これらに温水を供給する温水発生手
   段とを備えたことを特徴とする熱利用システム。 １４、温熱を供給する熱交換器と、冷熱を供給する冷凍
   機と、蒸留装置と、これらに温水を供給する発電手段と
   を備えたことを特徴とする コージェネレーションシステム。 １５、温熱を供給する熱交換器と、冷熱を供給する冷凍
   機と、蒸留装置と、これらに温水を供給する温水発生手
   段と、これらの温熱、冷熱、被蒸留物を需要家まで搬送
   する搬送手段とを備えたことを特徴とする都市エネルギ
   ー供給用システム。