TW202035865A - 發電系統 - Google Patents

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TW202035865A
TW202035865A TW108148060A TW108148060A TW202035865A TW 202035865 A TW202035865 A TW 202035865A TW 108148060 A TW108148060 A TW 108148060A TW 108148060 A TW108148060 A TW 108148060A TW 202035865 A TW202035865 A TW 202035865A
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日商世界布雷恩股份有限公司
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Abstract

[課題] 提供一種可實現高效率之二元發電的發電系統。 [解決手段] 發電系統係具有：空調系統I，係以空調管路3、4連結室內機1與室外機2，且藉第1冷媒之循環進行冷暖氣運轉；蒸發器5及凝結器6，係與在空調管路3流動之該第1冷媒的熱進行熱交換；蒸發器7及凝結器8係與從室外機2所排出之排氣的熱進行熱交換；以及控制部22，係具有4個雙向閥9、10、13、14，並以如下之方式進行第1~第4雙向閥9、10、13、14之流路的切換控制，在冷氣運轉時，係使第2冷媒從雙向閥9經由蒸發器5向雙向閥10流通，同時使該第2冷媒從雙向閥13經由的凝結器8向雙向閥14流通，另一方面，在暖氣運轉時，係使該第2冷媒從雙向閥9經由蒸發器7向雙向閥10流通，同時使該第2冷媒從雙向閥13經由凝結器6向雙向閥14流通。

Description

發電系統
本發明係有關於一種發電系統，尤其係作為利用空調系統之排熱的發電系統有用者。
作為利用未滿100℃之工廠排水或溫泉等的熱能，使沸點低之媒質蒸發，而使渦輪發電機動作的發電系統，已知二元發電系統。二元發電系統係具有熱源系統與媒質系統之2個系統的熱循環。作為揭示這種二元發電的周知文獻，可列舉專利文獻1。在專利文獻1所揭示之二元發電系統係目的在於提供一種發電系統，該發電系統係將由熱泵所構成之熱源系統、與包含渦輪及發電機之媒質系統組合者，發電效率高。
另一方面，亦與近年來之地球暖化的進展相依，從空調系統等之熱源所排出之排熱的降低作為緊急之技術課題逐漸顯現化。即，要求再利用排熱，以減少環境負擔。 [先行專利文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 特開2016－176461號公報
[發明所欲解決之課題]
本發明係鑑於該習知技術，目的在於提供一種發電系統，該發電系統係圖謀有效利用空調系統之排熱，並可實現高效率之二元發電。 [解決課題之手段]
達成該目的之本發明之第1形態係特徵為具有： 空調系統，係以第1空調管路及第2空調管路連結設置於室內之室內機與設置於室外之室外機，且藉由使第1冷媒經由該第1及第2空調管路在該室內機及室外機之間循環，進行室內之冷暖氣運轉； 第1蒸發器及第1凝結器，係與在該第1空調管路流通之該第1冷媒的熱進行熱交換； 第2蒸發器及第2凝結器，係與從該室外機2所排出之排氣的熱進行熱交換； 第1管路，係從第1雙向閥9經由該第1蒸發器至第2雙向閥，並第2冷媒在內部流通； 第2管路，係從該第1雙向閥經由該第2蒸發器至該第2雙向閥，並該第2冷媒在內部流通； 第3管路，係從該第3雙向閥經由該第1凝結器至該第4雙向閥，並該第2冷媒在內部流通； 第4管路，係從該第3雙向閥經由該第2凝結器至該第4雙向閥，並該第2冷媒在內部流通； 第5管路，係將該第4雙向閥與該第1雙向閥之間連通，並該第2冷媒在內部流通； 渦輪，係藉從該第2雙向閥經由第6管路所供給之該第2冷媒驅動，且經由第7管路向該第3雙向閥排出該第2冷媒； 發電機，係藉該渦輪驅動；以及 控制部，係以如下之方式進行該第1~第4雙向閥之流路的切換控制， 在該空調之冷氣運轉時，係使該第2冷媒從該第1雙向閥經由該第1蒸發器向該第2雙向閥流通，同時使該第2冷媒從該第3雙向閥經由該第2凝結器向該第4雙向閥流通， 在該空調之暖氣運轉時，係使該第2冷媒從該第1雙向閥經由該第2蒸發器向該第2雙向閥流通，同時使該第2冷媒從該第3雙向閥經由該第1凝結器向該第4雙向閥流通。
本發明之第2形態係在第1形態所記載之發電系統，其特徵為第2蒸發器及第2凝結器係構成為與在該第2空調管路4流通之該第1冷媒的熱進行熱交換。
本發明之第3形態係在第1或第2形態所記載之發電系統，其特徵為構成為使泵介於該第5管路的中途，並對經由該第4雙向閥側所供給之該第2冷媒進行加壓，且向該第1雙向閥側供給。
本發明之第4形態係在第1~第3形態之任一形態所記載的發電系統，其特徵為： 分別配設檢測出該第1空調管路之溫度T1的第1溫度感測器及檢測出該第2空調管路之溫度T2的第2溫度感測器； 該控制部構成為在T1>T2的情況判斷該空調系統是冷氣運轉時，進行該第1~第4雙向閥之該既定控制，且在T1>T2的情況判斷該空調系統是暖氣運轉時，進行該第1~第4雙向閥之該既定控制。
本發明之第5形態係在第1~第4形態之任一形態所記載的發電系統，其特徵為構成為將壓力調整閥及壓力感測器配設於該第6管路的中途，並根據該壓力感測器所檢測出之該第6管路內之該第2冷媒的壓力，以該控制部將該壓力調整閥之開度控制成該壓力成為既定壓力。 [發明之效果]
若依據本發明，因為利用構成熱源系統之空調系統的排熱，可驅動構成媒質系統之渦輪及發電機，所以可構築良好的二元發電系統。此處，因為在熱源系統採用藉第1~第4雙向閥適當地切換搬運熱之第2冷媒所循環之第1~第4管路的構成，所以在冷暖氣運轉時適當地回收溫度之高低的關係反轉之第1冷媒的排熱，並在渦輪係藉總是從一方向所供給的第2冷媒驅動該渦輪，而可藉發電機進行高效率的發電。
以下，根據圖面，詳細地說明本發明之實施形態。 >第1實施形態>
圖1係以空調系統進行冷氣運轉時之形態表示本發明之第1實施形態的發電系統的方塊圖，圖2係以空調系統進行暖氣運轉時之形態表示該發電系統的方塊圖。
如圖所示，在本形態之成為熱源系統的空調系統I係以第1空調管路3及第2空調管路4連結設置於室內之室內機1與設置於室外之室外機2而構成，藉由經由第1及第2空調管路3、4使第1冷媒在室內機1及室外機2之間循環，進行室內之冷暖氣運轉。
第1蒸發器5係將第1管路11之中途的一部分、又第1凝結器6係將第3管路15之一部分分別成線圈狀地捲繞於第1空調管路3而構成。第2蒸發器7、第1凝結器6係分別介於第2管路12的中途、第4管路16的中途，並配設成與室外機2的空氣排出口2A鄰接。此處，在第1~第4管路11、12、15、16，係使沸點低之例如氨等之第2冷媒流通。於是，從空氣排出口2A所排出之暖氣(冷氣運轉時)或冷氣(暖氣運轉時)與第2冷媒進行熱交換。即，構成為在第1空調管路3流通之第1冷媒係透過從空氣排出口2A所排出之排氣與在第2蒸發器7或第2凝結器8流通的第2冷媒進行熱交換。
進而，第1管路11係隔著第1蒸發器5將從第1雙向閥9至第1蒸發器5的管路11－1、與從第1蒸發器5至第2雙向閥10的管路11－2連結成一體。第2管路12係隔著第2蒸發器7將從第1雙向閥9至第2蒸發器7的管路12－1、與從第2蒸發器7至第2雙向閥10的管路12－2連結成一體。第3管路15係隔著第1凝結器6將從第3雙向閥13至第1凝結器6的管路15－1、與從第1凝結器6至第4雙向閥14的管路15－2連結成一體。第4管路16係隔著第2凝結器8將從第3雙向閥13至第2凝結器8的管路16－1、與從第2凝結器8至第4雙向閥的管路16－2連結成一體。
這些第1管路11(管路11－1、11－2)、第2管路12(管路12－1、12－2)、第3管路15(管路15－1、15－2)以及第4管路16(管路16－1、16－2)構成本形態之媒質系統之管路的一部分。
第5管路17係將第4雙向閥14與第1雙向閥9之間連通，並第2冷媒在內部流通的管路。此處，在本形態，係構成為泵23介於第5管路17的中途，將經由第4雙向閥14側所供給之第2冷媒進行加壓，且向第1雙向閥9側送球。此外，泵23係未必要設置。這是由於只要第2冷媒之壓力足夠高，可藉自然循環使第2冷媒循環。
渦輪20係藉從第2雙向閥10經由第6管路18所供給之第2冷媒驅動，且經由第7管路19向第3雙向閥13排出已結束既定工作的第2冷媒。發電機21係與渦輪20一體地連結，與渦輪20一起轉動，而進行既定電力的發電。
在第6管路18，係在渦輪20的上游側配設壓力調整閥24及壓力感測器25。於是，在本形態，係根據壓力感測器25所檢測出之第6管路內之第2冷媒的壓力，藉控制部22將壓力調整閥24的開度控制成該壓力成為既定壓力。
在本形態，在空調系統I之冷氣運轉時，使用第1蒸發器5及第2凝結器8，進行既定熱交換，藉使熱源系統的熱移至媒質系統而被加熱至高溫的第2冷媒驅動渦輪20，藉此，以發電機21進行既定發電。即，第2冷媒係藉由透過第1蒸發器5與在第1空調管路3及第2空調管路4循環的第1冷媒進行熱交換而被加熱、膨脹，並驅動渦輪20。此處，第2冷媒係總是從第2雙向閥10側向第3雙向閥13側流通。因此，在該冷氣運轉時係第1~第4雙向閥9、10、13、14如圖1所示選擇流路。該流路選擇的控制係藉控制部22之控制來進行。
更詳細地說明之，在空調系統I之冷氣運轉時，係使第2冷媒以如下之方式循環，從第1雙向閥9經由第1蒸發器5流至第2雙向閥10，在驅動渦輪20後，從第3雙向閥13經由第2凝結器8到達第4雙向閥14，使該第2冷媒流通，且藉泵23進行加壓後，回到第1雙向閥9。圖1所示之雙向閥9、10、13、14的狀態表示該冷氣運轉時的狀態。
冷暖氣運轉的模式係將檢測出第1空調管路3之溫度T1的第1溫度感測器與檢測出第2空調管路4之溫度T2的第2溫度感測器分別配設成與第1及第2空調管路3、4鄰接，控制部22在檢測出是T1>T2的情況判斷空調系統I是冷氣運轉，而在檢測出是T1>T2的情況判斷是暖氣運轉。
圖2係以空調系統I進行暖氣運轉時之形態表示本形態之發電系統的方塊圖。如圖2所示，在空調系統I進行暖氣運轉時，係在第1空調管路3及第2空調管路4流通之第1冷媒的溫度T1、T2反轉。即，在本模式係成為T1>T2。
圖2所示之雙向閥9、10、13、14的狀態表示該暖氣運轉時的狀態。因此，在此情況，係藉控制部22以如下之方式控制第1~第4雙向閥9、10、13、14。即，如圖2所示，以如下之方式進行第1~第4雙向閥9、10、13、14之流路的切換控制，使第2冷媒從第1雙向閥9經由第2蒸發器7向第2雙向閥10流通，同時使第2冷媒從第3雙向閥13經由第1凝結器6向第4雙向閥14流通。
於是，在圖2所示之空調系統I的暖氣運轉時，亦與冷氣運轉時一樣，藉經由第6管路18所供給之高溫的第2冷媒驅動渦輪20及發電機21，可實現既定發電。
此外，在圖2，因為將在第1~第4雙向閥9、10、13、14之流路的選擇形態及在第1~第4管路11、12、15、16之第2冷媒的流通形態除外之其他的部分係與圖1完全相同，所以對相同的部分係附加相同的符號，並省略重複的說明。 >第2實施形態>
圖3係以空調系統進行冷氣運轉時之形態表示本發明之第2實施形態的發電系統的方塊圖，圖4係以空調系統進行暖氣運轉時之形態表示本發明之第2實施形態的發電系統的方塊圖。如圖3、圖4所示，在本形態之發電系統，係在第2空調管路4的中途將第2管路12的中途捲繞成線圈狀，而構成第2蒸發器，且在第2空調管路4的中途將第4管路16的中途捲繞成線圈狀，而構成第2凝結器28。即，分別以第2蒸發器27、第2凝結器28在功能上替代圖1及圖2所示之第2蒸發器27的功能、圖1及圖2所示之第2凝結器28的功能。
此外，如第1實施形態所示，利用從室外機2之空氣排出口2A所排出的排氣進行藉第2蒸發器7及第2凝結器8之第1冷媒與第2冷媒之熱交換的情況，可進行比如第2實施形態所示，進行經由第2蒸發器27及第2凝結器28之第1冷媒與第2冷媒之熱交換的情況更高效率的熱交換。
I:空調系統 1:室內機 2:室外機 3:第1空調管路 4:第2空調管路 5:第1蒸發器 6:第1凝結器 7:第2蒸發器 8:第2凝結器 9:第1雙向閥 10:第2雙向閥 11:第1管路 12:第2管路 13:第3雙向閥 14:第4雙向閥 15:第3管路 16:第4管路 17:第5管路 18:第6管路 19:第7管路 20:渦輪 21:發電機 22:控制部 23:泵 T1,T2:溫度
[圖1] 係以空調系統進行冷氣運轉時之形態表示本發明之第1實施形態的發電系統的方塊圖。 [圖2] 係以空調系統進行暖氣運轉時之形態表示本發明之第1實施形態的發電系統的方塊圖。 [圖3] 係以空調系統進行冷氣運轉時之形態表示本發明之第2實施形態的發電系統的方塊圖。 [圖4] 係以空調系統進行暖氣運轉時之形態表示本發明之第2實施形態的發電系統的方塊圖。
1:室內機
2:室外機
2A:空氣排出口
3:第1空調管路
4:第2空調管路
5:第1蒸發器
6:第1凝結器
7:第2蒸發器
8:第2凝結器
9:第1雙向閥
10:第2雙向閥
11:第1管路
11-1,11-2:管路
12:第2管路
12-1,12-2:管路
13:第3雙向閥
14:第4雙向閥
15:第3管路
15-1,15-2:管路
16:第4管路
16-1,16-2:管路
17:第5管路
18:第6管路
19:第7管路
20:渦輪
21:發電機
22:控制部
23:泵
24:壓力調整閥
25:壓力感測器
T1,T2:溫度

Claims (11)

  1. 一種發電系統，其特徵為具有： 空調系統，係以第1空調管路及第2空調管路連結設置於室內之室內機與設置於室外之室外機，且藉由使第1冷媒經由該第1及第2空調管路在該室內機及室外機之間循環，進行室內之冷暖氣運轉； 第1蒸發器及第1凝結器，係與在該第1空調管路流通之該第1冷媒的熱進行熱交換； 第2蒸發器及第2凝結器，係與從該室外機2所排出之排氣的熱進行熱交換； 第1管路，係從第1雙向閥經由該第1蒸發器至第2雙向閥，並第2冷媒在內部流通； 第2管路，係從該第1雙向閥經由該第2蒸發器至該第2雙向閥，並該第2冷媒在內部流通； 第3管路，係從該第3雙向閥經由該第1凝結器至該第4雙向閥，並該第2冷媒在內部流通； 第4管路，係從該第3雙向閥經由該第2凝結器至該第4雙向閥，並該第2冷媒在內部流通； 第5管路，係將該第4雙向閥與該第1雙向閥之間連通，並該第2冷媒在內部流通； 渦輪，係藉從該第2雙向閥經由第6管路所供給之該第2冷媒驅動，且經由第7管路向該第3雙向閥排出該第2冷媒； 發電機，係藉該渦輪驅動；以及 控制部，係以如下之方式進行該第1~第4雙向閥之流路的切換控制， 在該空調之冷氣運轉時，係使該第2冷媒從該第1雙向閥經由該第1蒸發器向該第2雙向閥流通，同時使該第2冷媒從該第3雙向閥經由該第2凝結器向該第4雙向閥流通， 在該空調之暖氣運轉時，係使該第2冷媒從該第1雙向閥經由該第2蒸發器向該第2雙向閥流通，同時使該第2冷媒從該第3雙向閥經由該第1凝結器向該第4雙向閥流通。
  2. 一種發電系統，其特徵為具有： 空調系統，係以第1空調管路及第2空調管路連結設置於室內之室內機與設置於室外之室外機，且藉由使第1冷媒經由該第1及第2空調管路在該室內機及室外機之間循環，進行室內之冷暖氣運轉； 第1蒸發器及第1凝結器，係與在該第1空調管路流通之該第1冷媒的熱進行熱交換； 第2蒸發器及第2凝結器，係與在該第2空調管路流通之該第1冷媒的熱進行熱交換； 第1管路，係從第1雙向閥經由該第1蒸發器至第2雙向閥，並第2冷媒在內部流通； 第2管路，係從該第1雙向閥經由該第2蒸發器至該第2雙向閥，並該第2冷媒在內部流通； 第3管路，係從該第3雙向閥經由該第1凝結器至該第4雙向閥，並該第2冷媒在內部流通； 第4管路，係從該第3雙向閥經由該第2凝結器至該第4雙向閥，並該第2冷媒在內部流通； 第5管路，係將該第4雙向閥與該第1雙向閥之間連通，並該第2冷媒在內部流通； 渦輪，係藉從該第2雙向閥經由第6管路所供給之該第2冷媒驅動，且經由第7管路向該第3雙向閥排出該第2冷媒； 發電機，係藉該渦輪驅動；以及 控制部，係以如下之方式進行該第1~第4雙向閥之流路的切換控制， 在該空調之冷氣運轉時，係使該第2冷媒從該第1雙向閥經由該第1蒸發器向該第2雙向閥流通，同時使該第2冷媒從該第3雙向閥經由該第2凝結器向該第4雙向閥流通， 在該空調之暖氣運轉時，係使該第2冷媒從該第1雙向閥經由該第2蒸發器向該第2雙向閥流通，同時使該第2冷媒從該第3雙向閥經由該第1凝結器向該第4雙向閥流通。
  3. 如申請專利範圍第1項之發電系統，其中構成為使泵介於該第5管路的中途，並對經由該第4雙向閥側所供給之該第2冷媒進行加壓，且向該第1雙向閥側供給。
  4. 如申請專利範圍第2項之發電系統，其中構成為使泵介於該第5管路的中途，並對經由該第4雙向閥側所供給之該第2冷媒進行加壓，且向該第1雙向閥側供給。
  5. 如申請專利範圍第1項之發電系統，其中 分別配設檢測出該第1空調管路之溫度T1的第1溫度感測器及檢測出該第2空調管路之溫度T2的第2溫度感測器； 該控制部構成為在T1>T2的情況判斷該空調系統是冷氣運轉時，進行該第1~第4雙向閥之該既定控制，且在T1>T2的情況判斷該空調系統是暖氣運轉時，進行該第1~第4雙向閥之該既定控制。
  6. 如申請專利範圍第2項之發電系統，其中 分別配設檢測出該第1空調管路之溫度T1的第1溫度感測器及檢測出該第2空調管路之溫度T2的第2溫度感測器； 該控制部構成為在T1>T2的情況判斷該空調系統是冷氣運轉時，進行該第1~第4雙向閥之該既定控制，且在T1>T2的情況判斷該空調系統是暖氣運轉時，進行該第1~第4雙向閥之該既定控制。
  7. 如申請專利範圍第3項之發電系統，其中 分別配設檢測出該第1空調管路之溫度T1的第1溫度感測器及檢測出該第2空調管路之溫度T2的第2溫度感測器； 該控制部構成為在T1>T2的情況判斷該空調系統是冷氣運轉時，進行該第1~第4雙向閥之該既定控制，且在T1>T2的情況判斷該空調系統是暖氣運轉時，進行該第1~第4雙向閥之該既定控制。
  8. 如申請專利範圍第1項之發電系統，其中構成為將壓力調整閥及壓力感測器配設於該第6管路的中途，並根據該壓力感測器所檢測出之該第6管路內之該第2冷媒的壓力，以該控制部將該壓力調整閥之開度控制成該壓力成為既定壓力。
  9. 如申請專利範圍第2項之發電系統，其中構成為將壓力調整閥及壓力感測器配設於該第6管路的中途，並根據該壓力感測器所檢測出之該第6管路內之該第2冷媒的壓力，以該控制部將該壓力調整閥之開度控制成該壓力成為既定壓力。
  10. 如申請專利範圍第3項之發電系統，其中構成為將壓力調整閥及壓力感測器配設於該第6管路的中途，並根據該壓力感測器所檢測出之該第6管路內之該第2冷媒的壓力，以該控制部將該壓力調整閥之開度控制成該壓力成為既定壓力。
  11. 如申請專利範圍第4項之發電系統，其中構成為將壓力調整閥及壓力感測器配設於該第6管路的中途，並根據該壓力感測器所檢測出之該第6管路內之該第2冷媒的壓力，以該控制部將該壓力調整閥之開度控制成該壓力成為既定壓力。
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