(57)【要約】【課題】  熱源として木質ペレット等の木質バイオマスをコンパクトな構成の吸収冷温水機に利用することで、この木質バイオマスを熱源として効率よく利用し、かつ吸収冷温水機について年間を通しての設備利用率を高める。【解決手段】  蒸発器２、凝縮器３、吸収器４、低温再生器５、熱交換器６、高温再生器７、燃焼装置８、吸収液ポンプ９及び冷媒ポンプ１０と、を備え、燃焼装置８の燃焼熱を高温再生器７に導入し、次いで低温再生器５と吸収器４に吸収液を導くことにより冷水又は温水を生成する吸収冷温水機１であって、燃焼装置８に木質バイオマスを燃焼させる木質バイオマス用バーナ１１を設けた。【選択図】  図１
2006266610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸発器（２）、凝縮器（３）、吸収器（４）、低温再生器（５）、熱交換器（６）、高温再生器（７）、燃焼装置（８）、吸収液ポンプ（９）及び冷媒ポンプ（１０）と、を備え、
該燃焼装置（８）の燃焼熱を高温再生器（７）に導入し、次いで前記低温再生器（５）と前記吸収器（４）に吸収液を導くことにより冷水又は温水を生成する吸収冷温水機（１）であって、
前記燃焼装置（８）に、木質バイオマスを燃焼させる木質バイオマス用バーナ（１１）を設けた、ことを特徴とする木質バイオマスを熱源とした吸収冷温水機。
【請求項２】
前記燃焼装置（８）に、前記木質バイオマス用バーナ（１１）と共に、化石燃料用バーナを設けた、ことを特徴とする請求項１の木質バイオマスを熱源とした吸収冷温水機。
【請求項３】
前記木質バイオマス用バーナ（１１）に供給する木質バイオマスは、木質ペレットである、ことを特徴とする請求項１又は２の木質バイオマスを熱源とした吸収冷温水機。
【請求項４】
前記木質バイオマス用バーナ（１１）に供給する木質バイオマスは、木質チップである、ことを特徴とする請求項１又は２の木質バイオマスを熱源とした吸収冷温水機。
【請求項５】
前記燃焼装置（８）に、木質バイオマスを供給する供給用スクリューコンベア（１３）を備えた、ことを特徴とする請求項１又は２の木質バイオマスを熱源とした吸収冷温水機。
【請求項６】
前記燃焼装置（８）に、木質バイオマスの燃焼灰を排出する灰排出用スクリューコンベア（１４）を備えた、ことを特徴とする請求項１又は２の木質バイオマスを熱源とした吸収冷温水機。
【請求項７】
前記燃焼装置（８）に隣接するように、木質バイオマスを貯蔵するサイロ（１２）を備えた、ことを特徴とする請求項１又は２の木質バイオマスを熱源とした吸収冷温水機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木質バイオマスを熱源とした空調に用いる熱源機器に係り、特に木質バイオマスの燃焼熱により吸収冷温水機を作動させる木質バイオマスを熱源とした吸収冷温水機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、空調に用いる熱源機器として、油焚き吸収冷温水機又はガス吸収冷温水機等が利用されている。これらの吸収冷温水機は、燃料に重油、灯油又は都市ガス等を使用して冷房用の冷水と暖房用の温水を供給する熱源機器である。この吸収冷温水機は、冷媒に水を使用し、吸収液として臭化リチウムを用いたものであり、冷水は、通常７℃程度の温度を得ることができ、空調機などに送り冷房の冷風として利用する。また、暖房時には、通常５０〜６０℃の温水を送り出すことにより、温風を空調機で生成する。
【０００３】
この吸収冷温水機は、液体の気化熱を利用して冷却するものである。この気化した蒸気を再使用する必要があり、元の液体の状態に戻すために圧縮機が用いられている。吸収冷温水機ではこれを化学的に行うため吸収剤が用いられている。この吸収剤は、蒸気を吸収すると濃度が薄くなり、吸収能力が弱くなるので、この吸収能力を復元させるために、吸収剤の加熱濃縮という過程が必要となる。その熱源に燃焼ガスやボイラからの蒸気或いは高温水が用いられている。
【０００４】
このような吸収冷温水機における熱源に関する技術が種々提案されている。例えば、特許文献１の特開２００４−５３１２２公報「排ガス投入型吸収冷温水機」のように、ガスタービン、排ガス等の外部からの高温排ガスを、吸収冷温水機の熱源が不足するときに、燃料で熱源をバックアップできると共に、コンパクト化ができる排ガス投入型吸収冷温水機が提案されている。
【０００５】
特許文献１の「排ガス投入型吸収冷温水機」には、排ガス高温再生器、低温再生器、凝縮器、吸収器、蒸発器、高ポテンシャルエネルギを熱源とする高温再生器及びこれらの機器を接続する溶液流路と冷媒流路とを備えた排ガス投入型吸収冷温水機が提案されている。この「排ガス投入型吸収冷温水機」は、排ガス高温再生器が、矩形断面の排ガス通路中に、垂直伝熱管群を持ち、垂直伝熱管群の上部に、垂直伝熱管群の開口部を覆うように気液室を、また、垂直伝熱管群の下部に、垂直伝熱管群の開口部を覆うように溶液供給室を設けた構造であり、高温再生器は、再生器の缶胴内に溶液を保有し、内部に配備した伝熱管が該溶液に浸る構造であり、排ガス高温再生器は、再生器内で加熱濃縮された溶液が、気液室からオーバーフローして、高温再生器に流入する位置関係にすると共に、排ガス高温再生器の下部の溶液供給室に一端の接続口を有し、高温再生器の溶液部に、他端の接続口を有する配管を設けたものである。
【特許文献１】特開２００４−５３１２２
【０００６】
一方、二酸化炭素削減の効果が注目され、各地域で普及するような取り組みが始まったことなどから、木質バイオマスが燃料として注目されている。この木質バイオマスは、大気中の二酸化炭素量を増加させないという特質、いわゆる「カーボンニュートラル」がある。これに対して、化石燃料は地中に固定された炭素の固まりであるので、一方的に大気中に二酸化炭素を放出する。そこで、木を化石燃料の代わりに使い、二酸化炭素の排出を減少させることができ、エネルギーの自給率を上げることになる。特に、日本は多くのエネルギーを海外から輸入している現状がある。逆に、この木質バイオマスは、豊富な森林資源を利用することによって国内からエネルギーを調達することができるものである。
【０００７】
燃料に利用する木質バイオマスの種類としては、木材を細かく砕いた木質チップ、木質ペレットがある。これ以外に、木屑を固めた固形燃料には、オガライト、ブリケット等がある。これらは、木屑を強固に圧縮しているので置き場所が少なくて済み、自動燃焼しやすいという特徴がある。
【０００８】
そこで、従来より、図３に示すような「冷温水供給システム」として、木質バイオマスを熱源とした吸収冷温水機が提案されている。この冷温水供給システムでは、木質バイオマス、特に木質ペレットを燃料とするペレットボイラ５１を設けて、８０℃の温水を低温型吸収冷水機５２に供給し、この低温型吸収冷水機５２で例えば７℃の冷却を生成して冷房に利用する。一方、暖房にはペレットボイラ５１で生成した温水を温度調整器５３で温度調整後に例えば５５℃程度にして供給するようになっている。
【０００９】
更に、この木質バイオマスを有効に利用する技術が種々の提案されている。例えば、特許文献２の「木質バイオマスを主材とする燃料ガス及びそれを熱源としたガス発電方法」には木質バイオマスの乾留により生成する木質ガスと、木質炭の燃焼ガスを精製した可燃性ガスとを混合均一化した可燃性木質ガス、又は、前記木質ガスもしくは可燃性ガスの一方を得、それらの任意のガスにより発電することを特徴とするガス発電方法が提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記従来の冷温水供給システムは、木質ペレットボイラ５１と吸収冷水機５２とを組み合わせて、木質バイオマスを空調に利用するものである。しかし、木質ペレットボイラ５１で発生する８０℃程度の温水で吸収冷水機５２を作動させることは稼動効率が低く、吸収冷水機５２自体が大型化しやすかった。特に、木質ペレットボイラ５１と吸収冷水機５２とが別個に必要となり、更に配管等の付帯設備も増大し、その設備費が高騰するという問題を有していた。
更に、吸収冷水機５２は夏季の６月から９月までの短期間の使用となるために設備の利用率が極端に低いという問題を有していた。
【００１１】
また、特許文献２の「木質バイオマスを主材とする燃料ガスを熱源としたガス発電方法」では、木質バイオマスを単にガス発電方法に利用しただけであり、吸収冷温水機の熱源として木質バイオマスを利用した技術は存在しなかった。
【００１２】
本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、熱源として木質ペレット等の木質バイオマスをコンパクトな構成の吸収冷温水機に利用することで、この木質バイオマスを熱源として効率良く利用し、かつ吸収冷温水機について年間を通しての設備利用率を高めることができる木質バイオマスを熱源とした吸収冷温水機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、蒸発器（２）、凝縮器（３）、吸収器（４）、低温再生器（５）、熱交換器（６）、高温再生器（７）、燃焼装置（８）、吸収液ポンプ（９）及び冷媒ポンプ（１０）と、を備え、該燃焼装置（８）の燃焼熱を高温再生器（７）に導入し、次いで前記低温再生器（５）と前記吸収器（４）に吸収液を導くことにより冷水又は温水を生成する吸収冷温水機（１）であって、前記燃焼装置（８）に、木質バイオマスを燃焼させる木質バイオマス用バーナ（１１）を設けた、ことを特徴とする木質バイオマスを熱源とした吸収冷温水機が提供される。
前記燃焼装置（８）には、前記木質バイオマス用バーナ（１１）と共に、化石燃料用バーナを設けることができる。
前記木質バイオマス用バーナ（１１）に供給する木質バイオマスは、木質ペレット又は木質チップである。
【００１４】
前記燃焼装置（８）に、木質バイオマスを供給する供給用スクリューコンベア（１３）を備えた。前記燃焼装置（８）に、木質バイオマスの燃焼灰を排出する灰排出用スクリューコンベア（１４）を備えた。
更に、前記燃焼装置（８）に隣接するように木質バイオマスを貯蔵するサイロ（１２）を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
上記構成の発明では、燃焼装置（８）に木質バイオマスを燃焼させる木質バイオマス用バーナ（１１）を設けているので、吸収冷温水機（１）とは別体にボイラを設置する必要がなくなり、吸収冷温水機（１）の周辺設備をコンパクト化することができる。なお、必要に応じて化石燃料用バーナを使用することにより、吸収冷温水機（１）は種々の熱源を用いることができ、その汎用性が拡大する。
【００１６】
前記燃焼装置（８）に、供給用スクリューコンベア（１３）を備えることにより、木質バイオマスを容易かつ安定した状態で供給することができる。一方、前記燃焼装置（８）に、灰排出用スクリューコンベア（１４）を備えることにより、その燃焼灰を容易に排出し、燃焼効率の低減を回避することができる。また、木質バイオマスをサイロ（１２）で貯蔵することにより、この木質バイオマスを燃焼装置（８）に安定して供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の木質バイオマスを熱源とした吸収冷温水機は、熱源となる木質バイオマスを燃焼させる木質バイオマス用バーナを燃焼装置に設けた吸収冷温水機である。
【実施例１】
【００１８】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の木質バイオマスを熱源とした吸収冷温水機を示す配置図である。
本発明の木質バイオマスを熱源とした吸収冷温水機１は、蒸発器２、凝縮器３、吸収器４、低温再生器５、熱交換器６、高温再生器７、燃焼装置８、吸収液ポンプ９及び冷媒ポンプ１０とを備えたものである。この吸収冷温水機１は、燃焼装置８の燃焼熱を高温再生器７に導入し、次いで低温再生器５と吸収器４に臭化リチウム等の吸収液を導くことにより冷水又は温水を生成するものである。なお、冷媒としては水を使用する。
【００１９】
蒸発器２は、例えば伝熱管、冷媒散布装置、冷媒受皿、エリミネータ及び冷媒受皿と冷媒散布装置とを結ぶ冷媒配管からなるものである。伝熱管には銅管を使い、碁盤目又は千鳥模様に並べて管内を冷水が流れるようになっている。管外には冷媒受皿から冷媒ポンプ１０で汲み上げられた水等の冷媒が、管群の上部に設けられた散布装置から滴下するようになっている。この滴下した冷媒が、冷水管表面を流れ落ちる間に、蒸発器２内が真空のため蒸発する。この時管内を流れる冷水から蒸発のための蒸発熱を奪い、冷水の温度が低下し、冷水を生成することができる。この冷水は、例えば７℃程度に設定して冷房装置に利用する。
【００２０】
吸収器４は、上述した蒸発器２と同様で、数十本から数百本の伝熱管、吸収液散布装置、エリミネータ及び吸収液溜りとからなるものである。吸収器４は、蒸発器２と同じく銅管を使い、管内を冷却水が流れている。吸収器４管の外面には、濃溶液が、管群の上部に設けられた吸収液散布装置から滴下している。この滴下した吸収液が、管の外面に薄い膜となって拡がり、その表面で蒸発器２からの冷媒蒸気が吸収される。このとき吸収熱は管内の冷却水に移行する。吸収器４は、器内の圧力を低くし、蒸発器２での冷媒の蒸発を促して、その蒸発した冷媒蒸気を吸収する。冷媒蒸気を吸収して濃度の低くなった吸収液は下部の吸収液溜りにたまり、そこから吸収液ポンプ９によって高温再生器７へ送られる。
【００２１】
高温再生器７は、燃焼装置８、燃焼室、煙管等の伝熱部及びエリミネータ等などで構成されている。燃焼室と煙管部は吸収液に浸漬している。吸収液ポンプ９で送り込まれた濃度の低い吸収液は、燃焼熱及び高温の燃焼ガスで沸騰温度にまで加熱され、次いで沸騰することによって、冷媒を分離し自らは濃度が高くなるようになっている。
【００２２】
本発明の燃焼装置８には、木質バイオマスを燃焼させる木質バイオマス用バーナ１１を設けている。この木質バイオマス用バーナ１１には例えば木質ペレットを供給して燃焼させる。サイロ１２に貯蔵している木質ペレットは供給用スクリューコンベア１３を用いて燃焼装置８に安定して供給するようになっている。勿論、この供給用スクリューコンベア１３以外の手段で木質ペレットを燃焼装置８に供給することも可能である。
【００２３】
このように燃焼装置８に、木質バイオマスを燃焼させる木質バイオマス用バーナ１１を設けているので、従来のように吸収冷温水機１とは別体にボイラを設置する必要がなくなり、吸収冷温水機１の周辺設備をコンパクト化することができる。
【００２４】
なお、木質バイオマス用バーナ１１と共に、石油、石炭或いは都市ガス等の燃料用バーナ（図示していない。）を設けることにより、この化石燃料用バーナを必要に応じて使用することができる。そこで、吸収冷温水機１は種々の熱源を用いることで、その汎用性が拡大する。
【００２５】
低温再生器５は、吸収液を蓄えるシェルと、伝熱管とエリミネータとからなる。伝熱管には鋼管又は銅管が使用され、管内は、高温再生器７で発生した高温の冷媒蒸気が流れ、その凝縮熱で管外の濃度の低い吸収液を加熱濃縮し、新たな冷媒蒸気を発生させる。この冷媒蒸気は、吸収液の飛散を防止するために設けられたエリミネータを通過して、凝縮器３へ流入する。一方、濃縮され濃度の高くなった吸収液は、熱交換器７へ流すようになっている。
【００２６】
凝縮器３は伝熱管と冷媒受皿からなる。伝熱管には吸収器４と同じ材質が使われ、管内を冷却水が流れている。管外には、低温再生器５で発生した冷媒蒸気が流入し、管表面で管内の冷却水によって冷却され凝縮液化し、冷媒受皿に溜るようになっている。低温再生器５の管内で凝縮した冷媒液と合流し、蒸発器２に送り込まれる。
【００２７】
熱交換器６は、吸収器４から高温再生器７へ向かう濃度の薄い稀溶液と高温再生器７から低温再生器５への中間濃度の溶液（中間液）及び低温再生器５から吸収器４へ流れる濃溶液の間で熱交換を行う。熱交換器６も高温再生器７に入る溶液の温度は、高温再生器７において燃焼装置８の燃焼熱によって溶液を加熱し蒸気を発生させるので、できるだけ高温にし、また、吸収器４においては溶液温度が低くなるほど蒸発器２からの水蒸気の吸収力が強くなるのでできるだけ低くなるよう溶液同士の熱交換を行う。
【００２８】
吸収液ポンプ９は、吸収器４より高温再生器７への吸収液の揚液に使用され、また、機種によっては吸収器４へ稀溶液を再循環させる場合もある。普通、吸収液ポンプ９は高温再生器７に設けた液面リレーにより再生器内の液面を適当な位置に保持するため発停制御またはインバータ制御されるようになっている。
【００２９】
冷媒ポンプ１０は蒸発器２の受皿に溜まった冷媒を蒸発器散布装置へ汲み上げるために用いられ、場合によっては空運転防止のため、蒸発器液面リレーや温度調節器でコントロールされる場合がある。
これらの吸収液ポンプ９及び冷媒ポンプ１０は、例えばモータとポンプが一体となり、モータはステンレスなどのキャンでシールされており、外部からの空気の漏洩がない構造のものが好ましい。
【００３０】
図２は本発明の木質バイオマスを熱源とした吸収冷温水機による冷温水供給システムを示す説明図である。
図２に示すように、本発明の吸収冷温水機１による冷温水供給システムでは、吸収冷温水機１で例えば７℃の冷却水を生成して冷房に利用する。一方、暖房にも同じ吸収冷温水機１で例えば５５℃の温水を供給することができる。従来のように木質ペレットを燃料とするペレットボイラ５１を設けることなく、８０℃の温水を供給することができるので、図３の従来例に示すようなペレットボイラ５１と温度調整器５３が不要になり、設備のコンパクト化を図ることができる。
【００３１】
本発明の燃焼装置８には、木質バイオマスを燃焼させる木質バイオマス用バーナ１１を設けているので、灰排出用スクリューコンベア１４を備える。木質バイオマス用バーナ１１で燃焼した木質バイオマスの燃焼灰はホッパー１５で受け止め、この灰排出用スクリューコンベア１４で、その燃焼灰を容易に排出することができる。勿論、この灰排出用スクリューコンベア１４以外の手段で燃焼灰を燃焼装置８から排出することも可能である。
【００３２】
なお、本発明は上述した発明の実施の形態に限定されず、熱源として木質ペレット等の木質バイオマスをコンパクトな構成の吸収冷温水機１に利用することで、この木質バイオマスを熱源として効率良く利用し、かつ吸収冷温水機１について年間を通しての設備利用率を高めることができる構造であれば、図示したような構成に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の木質バイオマスを熱源とした吸収冷温水機は、冷暖房の空調として利用するだけでなく、給湯設備にも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の木質バイオマスを熱源とした吸収冷温水機を示す配置図である。
【図２】本発明の木質バイオマスを熱源とした吸収冷温水機による冷温水供給システムを示す説明図である。
【図３】従来の木質ペレットボイラと吸収冷水機とからなる冷温水供給システムを示す説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  吸収冷温水機
２  蒸発器
３  凝縮器
４  吸収器
５  低温再生器
６  熱交換器
７  高温再生器
８  燃焼装置
９  吸収液ポンプ
１０  冷媒ポンプ
１１  木質バイオマス用バーナ
１２  サイロ
１３  供給用スクリューコンベア
１４  灰排出用スクリューコンベア
【図１】
2006266610.tif 000003
【図２】
2006266610.tif 000004
【図３】
2006266610.tif 000005