JPS594866A

JPS594866A - 熱エネルギ利用システム

Info

Publication number: JPS594866A
Application number: JP57112691A
Authority: JP
Inventors: 三谷　寿; 末藤　敏一; 林　宗浩; 昌尚安藤; 猪坂　弘
Original assignee: Shimadzu Corp; Shimazu Seisakusho KK
Current assignee: Shimadzu Corp; Shimazu Seisakusho KK
Priority date: 1982-06-29
Filing date: 1982-06-29
Publication date: 1984-01-11

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】本発明は、ビルの自家発電システム等として使用される
熱エネルギ利用システムに関するものである。

熱エネルキ利用システムの最も代表的なものとしでは、
石油等を燃焼させること１こよって、水蒸気を生成させ
、この水蒸気でタービンを付勢しこのタービン１こより
発電機を駆動して発電を行なうという操作をいわゆる火
力発電所ｌこおいて行なうようＩこし、それ１こよって
得られた電力を送電線を介してエネルギ消費地へ送給し
て適宜な使用１こ供し得るようにしたものがある。とこ
ろが、このようなシステムでは、石油を燃焼させること
Ｉこよって得られる熱エネルギの半分以上が、前述した
火力発電所の段階で無駄着こすてられてしまうｔこめ全
体として観察しｔコ場合、熱エネルギの利用率が非常１
こ低いという問題がある。

本発明は、このような事情１こ着目してなされｔこもの
で、タービンと、このタービンの軸出力の一部により駆
動されるコンプレッサと、前記ターヒンの残余軸出力を
取り出すｔコめの機械的負荷要素、ｔことえは、発電機
を組み合わせた構成体Ｉこおいて、大気を前記タービン
ｆこ供給する給気系路と前記タービンから排出される空
気を前記コンプレッサ１こ導入する空気案内系路と、前
記コンプレッサＩこより圧縮された空気を排出する排気
系路とを再生熱交換器を利用して効果的を乙結合し排熱
利用をはかるとともに、この排気系路１こ熱エネルギを
利用して作動する吸収式冷凍機を介設し、全体としての
熱エネルギ利用の高い熱エネルギ利用システムを提供す
るものでゐろ。

以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

タービン１の軸出力の一部でコンプレッサ２を駆動する
ととも１こ、該タービン１の残余軸出力で機械的負荷要
素たる発電機８を駆動して発電を行なうよう１こしてい
る。すなわち、タービン１は給気系路４から逐次供給さ
れ高温空気に付勢されて作動するようになっている。給
気系路４は、一端４ａから導入しｔコ大気を再生熱交換
器５．６．７を通して燃焼器８へ導き、この燃焼器８で
９０００Ｃ程度ｌこまで加熱しｔコ高温空気を前記ター
ヒ゛ン１の入口へ供給する。特に再生熱交換器６はコン
ブレラη２からの排気における熱エネルギーにて給気を
予熱し、再生熱交換器７はタービ゛ン１カ）らの排気ｆ
こおける熱エネルギにて給気を予熱するもので排熱利用
を効果的ならしめる有効なものである。この第１、第２
再生熱交換器６．７を介して給気系、排気系が有機的か
つ効果的ｌこ結合されている点がこの発明の特徴の１つ
である。この熱交換器７を介設しｔこ部位には、バイノ
（ス弁９が並列に接続されている。まＩこ、前記タービ
ン１と前記コンプレッサ２とは空気案内系路１１を介し
て接続されている。空気案内系路１１は、前記タービン
１の出口から吐出される空気を前記コンプレッサ２の入
口へ導くためのもので、その途中５とは前記空気の保有
している熱エネルギを取り出すための熱的負荷要素、例
えば、前記第８の再生熱交換器７と給湯用の熱交換器１
２とが介設されて（Ａる、また、前記コンプレッサ２に
排気系路１Ｂを接続している。排気系路１８は、前記コ
ンプレッサ２の出口から導出される空気を終端１８ｂか
ら大気Ｅこ放出するためのもので、その途中１こは、前
記第１の再生熱交換器６と、吸収式冷凍機１４の蒸気発
生器１４ｆＬを構成する熱交換器１５、さら艮は再生熱
交換器５とが順次に介設されている。ａ＋１記熱交換器
６を介設した部位には、バイパス弁１７が並列に接続さ
れている。このバイパス弁１７は前記バイパス弁９と合
わせその開閉操作によって第１第２再生熱交換器６．７
の機能が調整され具体的には給気の予熱が調節される。

吸収式冷凍器１４は、例えば、水分を多く含むリチュー
ムブロマイドを加熱して水蒸気を発生させる蒸気発生器
１４Ｂと、この蒸気発生器１４＆から送出される水蒸気
を液化させる凝縮機１４ｂと、この凝縮機１４ｔｚこよ
り液化された水を膨張弁ｉこより膨張させて冷凍効果を
得るｔこめの蒸発器１４Ｇと、この蒸発器１４ｃから送
給される低圧、低温の水蒸気を前記蒸気発生器１４Ｇか
ら逐次戻される水分の少ないリチュームブロマイド憂こ
吸収させ水分の多くなったりチュームフロマイドを前記
蒸気発生器１４ａに向けて送り出す吸収器１４ｄとを具
備してなる通常のもので、空調等に険相されろ。そして
、前記熱交換器１５から放出される熱エネルギは前記吸
収式冷凍機１４の冷媒１こる水ｌこ潜熱を与えるために
院則されるものである。なお、１６は前記蒸気発生器１
４ａの熱交換器１５へ前記コンプレッサ２から排出され
る空気が導入されるのを一時的ｆこ停止させるための三
方弁でｉ〉るつ次いで、このシステムの作動を説明する。

燃焼器８で燃料を燃やすと、給気系路４の始端４ａｌ乙
導入された大気が各温度レベルに対応する再生熱交換器
５．６．７を順次に通過することζこより予熱されなが
ら前記燃焼器８に導びかれ、ここで９０（１００程度の
高温空気となる。そして、この高温空気がタービン１の
入口に供給され、タービン１の出口で大気圧以下（０，
６ａｔａ程度）Ｌこ断熱膨張する。それｉこよって、タ
ービン１が回転しコンプレッサ２が駆ｆｆ１ｌＪされろ
。そして、前記タービン１の出口から空気案内系路１１
１こ導入された空気は、再生熱交換器７および給湯用熱
交換器１２を順次１こ通過することＥこよって、３０°
Ｃ程度１こ冷されてコンブレラ”＋２１こ導入され、こ
のコンプレッサ２で大気圧ｌこ甘で昇圧されて排気系路
１８へ導ひかれる。そして、この排気系路１３内に導び
かれた空気は、前記第１再生熱交換器６、吸収式冷凍機
１４の蒸気発生器１．４　Ｂおよび前記再生熱交換器５
を順次に通過して大気Ｉ乙放出される。

このようｌこして、空気が循環するわけであるか、前記
タービン１の軸動力および、前記コンプレッサ２の消費
動力は、それぞれ人口ｉこおける流入空気の絶対温度１
こ比例するため、前記タービン１０入゛口温度を９００
°Ｃ程度の高い値１こ設定し、前記コンプレッサ２の入
口温度を３０°Ｃ程度の低い値１こ設定すれば、前記コ
ンプレッサ２を前記タービン１の軸動力の一部で駆動す
ることが可能となる。そのｔこめ、前記タービン１の残
余軸動力１こよって発電機３を駆動することができるこ
とＩこなり、該発電機８から電力を取り出すことができ
る。

また、特１こ第２再生熱交換器７１こより、前記タービ
ン１から排圧される７００°Ｃ程度の空気と給気系路４
を通過中の外部からの空気との間で熱交換を行なわせて
、前記給気系路４中を通過中の空気を予熱するようにし
ているので、燃焼器８Ｉこおける燃料の消費を節約でき
る。さらに、前記第２再生熱交換器７を通過したタービ
ン１からの排気を給湯装置の熱交換器１２へ導いて水と
の間で熱交換を行なわせるようにしているので、前記排
気をコンプレッサ２の消費動力を低下させるのｌこ有効
な温度１こまで冷却することができるととも奢こ、利用
価値の高い温水を逐次取り出すことができるものである
。そして、温水が多量Ｉこ必要となった場合１こは、普
段閉じであるバイパスバルブ９を開いてタービン１から
の排気と外気との間の熱交換を抑制すればよい。また、
前記コンプレッサ２で圧縮すること１こより昇温した排
気すべき空気をさらに第１再生熱交換器および吸収式冷
凍機へ導いて該空気の保有している熱エネルギを給気予
熱および前記冷凍機を作動させるための熱源として利用
しているので、比較的低温レベルの排熱エネルギをも有
効な仕事（冷房作用）として取り出すことができるもの
である。普段閉じであるバイパス弁１７を開ければ冷房
能力を高めることができる。

なお、機械的負荷要素は発電機に限定されないのは勿論
であり、例えは、ランキンサイクルの冷暖房用コンプレ
ッサ等てゐってもよい。まｔこ発電機や冷暖房用コンプ
レッサ等の複数の機械的負荷要素を並設しておき、これ
らのいすねかｌこラジ′アルコンプレッサのｆｌＩＩ動
力を選択的ｌこ伝達し得るようにしてもよい。

また、熱的負荷要素は、給湯装置等Ｅこ限らず例えは、
熱圧縮式冷房機等であってもよい。

本発明は以上のような構成であるから、次のような効果
がｉ）る。

まず、燃焼器で燃料を燃やすこと１こよって機械的負荷
要素から雫、力や機械的な力を取り出すことができると
ともＩこ、熱的負荷要素から温水等の副産物を得ろこと
ができ、さら１こ、吸収式冷凍機が作動せられて冷房作
用が得られろため、ビルやマンションあるいは工場等ｆ
こおける自家発？Ｉンステムまたはそれ１こ準じたシス
テムとして便利１こ筒用することができる。

しかも、排気が有している熱エネルギを再生熱交換器で
回収したり給湯に利用するだけでなくさらに、低温レベ
ルの熱エネルギをも吸収式冷凍機の熱源として利用する
ことｉこよって有益な仕事を行なわせることができるよ
うにしているので、システム全体の効率がきわめて高い
ものになる。

ちなみｆこ、石油の燃焼エネルギによってランキンサイ
クルの冷暖房用コンプレッサを駆動して冷暖効果を得よ
うとする場合、従来の火力発電所システムと本発明のシ
ステムとではエネルギの利用率にどの程度の違いが生じ
るのかを概略的ｌこ試算した結果を示せば、次のよう１
こなる。まず、従来の火力発電所システムでは、石油の
燃焼エネルギを１とした場合、火力発電所の段階で０．
６７の熱エネルギが利用されないまま（エネルギ消費地
がら離″−タを作動させる。このとき、送電線でのエネ
ルギ損失が０．０７、前記モータの効率が７５％程度で
あるとすると、前記モータの軸動力は０．２２となりこ
の力で前記冷暖房用コンプレッサが駆動される。

その結果、０．８８程度の熱エネルギＥこ相当する冷暖
房能力が得られるウー万、本発明のシステムでは石油の
燃焼エネルギを１とした場合、タービンの残余軸動力は
０．２７程度となり、この残余軸動力Ｅこよって直接冷
暖房用コンプレッサが駆動されるうその結果、ｉ、ｏｓ
程度の熱エネルギｆこ相当する冷暖房能力が得られる。

しかも、排気が保有している０、７３の燃エネルギのう
ちの０．４２程度を熱的負荷要素と吸収式冷凍機１こよ
って有効な仕事に変えることができる。よって、システ
ム全体では１．０８＋０．４２＝１．５のエネルギを利
用可能な状態にすることができる。したがって、本発明
のシステムにｊ：ねは従来の火力発賦所ンステト等１こ
比べて、はるかｌこエネルギを有効に利用することがで
きるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示す回路説明図でゐる。１・・・タービン　　２・・・コンプレッサ８・・・機
械的負荷要素　　４・・・給気系路６・・・第１再生熱
ダ換器７・・・第２再生熱交換器８・・・燃焼器　　１１・・・空気案内系路１２・・・
熱的負荷要素（給湯用の熱交換器）１８・・・排気系路
　　１４・・・吸収式冷凍機代理人　弁理士　赤澤−博

Claims

【特許請求の範囲】

タービンと、このタービンの軸出力の一部１こ、Ｕり駆
動されろコンプレッサと、前記タービンの残余軸出力を
取り出すための機械的負荷要素と、少なくとも２個の第
１、第２再生熱交換器が直列ｌこ介設されるとともＩコ
その後段ｌζ燃焼器が介設さノ１大気をこの燃焼器より
加熱して前記タービン１こ供給する給気系路と、前記タ
ービンから排出さＪ］る空気を前記第２再生熱交換器を
介してコンプレッサｌこ導入する空気案内系路と、この
空気案内系路中を流ｆ’Ｌる空気の保有している熱エネ
ルギを取り出すｊこめの熱的負荷要素と、前記コンプレ
ッサ１こより圧縮されｔコ空気を前記第１再生熱交換器
を介して排出する排気系路と、この排気系路中を流れる
空気の保有している熱エネルギを利用して作動する吸収
式冷凍機とを具備してなることを特徴とする床エネルキ
利用ノステム。