(57)【要約】【課題】蓄熱槽を設けることなく日照がない場合でも冷温水機に安定して熱を供給することができる熱利用システムを提供する。【解決手段】排熱回収用熱交換器５を有する冷温水機Ａと、集熱器６０を備えた太陽熱利用装置６と、発熱部を有する発電装置７と、を備える。排熱回収用熱交換器５の一次側を、吸収器２から再生器３へ至る希溶液流路２６の途中に接続し、二次側に、前記発熱部へ至る往管７１及び前記発熱部から戻る復管７２を接続する。復管７２に、集熱器６０へ至る分岐往管６１及び集熱器６０から戻る分岐復管６２を接続する。分岐復管６２と復管７２との接続部に三方制御弁６３を設ける。三方制御弁６３は、所定以上の日照がある場合に分岐復管６２と復管７２の下流側とを連通させ、所定以上の日照がない場合に復管７２の上流側と下流側とを連通させる。【選択図】図１
2011190992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸発器、吸収器、再生器、凝縮器、排熱回収用熱交換器を有する冷温水機と、加熱対象となる熱媒を貯留する集熱器を備えた太陽熱利用装置と、発熱部を有する発電装置と、を備え、前記集熱器又は／及び前記発熱部で加熱された熱媒の熱を排熱回収用熱交換器で回収して冷媒の再生に利用する熱利用システムであって、前記排熱回収用熱交換器の一次側を、前記吸収器から前記再生器へ至る希溶液流路の途中に接続すると共に、二次側に、前記発熱部へ至る往管及び前記発熱部から戻る復管を接続し、往管と復管のうちの一方の管に、前記集熱器へ至る分岐往管を接続すると共に前記分岐往管を接続した部分の下流側に前記集熱器から戻る分岐復管を接続し、前記分岐往管又は分岐復管と前記一方の管との接続部に三方制御弁を設け、前記三方制御弁は、所定以上の日照がある場合に前記分岐往管と前記一方の管の上流側とを連通させるか又は分岐復管と前記一方の管の下流側とを連通させ、所定以上の日照がない場合に前記一方の管の上流側と下流側とを連通させることを特徴とする熱利用システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排熱投入型吸収式冷温水機を用いて熱を利用するシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、所謂排熱投入型吸収式冷温水機を用いて排熱を利用するシステムがよく採用されている（例えば特許文献１参照）。図３に示すように、排熱投入型吸収式冷温水機（単に「冷温水機Ａ」という）は、太陽熱利用装置６で発生した熱を回収し、前記回収した熱だけでは熱が不足する場合には、ガスバーナ等の加熱手段により熱を補充している。
【０００３】
太陽熱利用装置６は集熱器６０を備え、この集熱器６０は集熱器循環配管６４を介して蓄熱槽９に接続されている。蓄熱槽９には蓄熱槽循環配管９１が接続されると共に、蓄熱槽循環配管９１の途中に熱交換器９２が設けられる。熱交換器９２には、蓄熱槽循環配管９１と、冷温水機Ａに熱媒を供給するための熱媒循環配管９３とが接続され、蓄熱槽循環配管９１を流れる媒体と熱媒循環配管９３を流れる熱媒との間で熱交換を行われる。
【０００４】
そして、冷水や温水等の媒体を必要とする負荷８が適宜接続されるもので、図３に示す例では、暖房等の負荷８ａが負荷用循環配管８４を介して熱媒循環配管９３に接続され、冷房や暖房等の負荷８ｂが冷温水機Ａに接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−９０６８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の熱利用システムにおいては、日照がない場合でも排熱を使用することができるように蓄熱槽９を設けているが、蓄熱槽９を設置する手間、コスト、設置スペースがかさんでしまうものであった。また、蓄熱槽９に貯留されている熱媒を介して冷温水機Ａに供給する熱媒を加熱するため、日照がある場合でも蓄熱槽９に貯留されている熱媒全体の温度が上昇しなければ、冷温水機Ａに供給する熱媒の温度も上昇しないため、立ち上がりに時間がかかってしまうものであった。
【０００７】
本発明は上記従来の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、蓄熱槽を設けることなく日照がない場合でも冷温水機に安定して熱を供給することができる熱利用システムを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために請求項１に係る発明は、蒸発器１、吸収器２、再生器３、凝縮器４、排熱回収用熱交換器５を有する冷温水機Ａと、加熱対象となる熱媒を貯留する集熱器６０を備えた太陽熱利用装置６と、発熱部を有する発電装置７と、を備え、集熱器６０又は／及び前記発熱部で加熱された熱媒の熱を排熱回収用熱交換器５で回収して冷媒の再生に利用する熱利用システムである。排熱回収用熱交換器５の一次側を、吸収器２から再生器３へ至る希溶液流路２６の途中に接続すると共に、二次側に、前記発熱部へ至る往管７１及び前記発熱部から戻る復管７２を接続し、往管７１と復管７２のうちの一方の管に、集熱器６０へ至る分岐往管６１を接続すると共に分岐往管６１を接続した部分の下流側に集熱器６０から戻る分岐復管６２を接続し、分岐往管６１又は分岐復管６２と前記一方の管との接続部に三方制御弁６３を設け、三方制御弁６３は、所定以上の日照がある場合に分岐往管６１と前記一方の管の上流側とを連通させるか又は分岐復管６２と前記一方の管の下流側とを連通させ、所定以上の日照がない場合に前記一方の管の上流側と下流側とを連通させることを特徴とする。
【０００９】
蓄熱槽９を設けることなく、日照がない場合でも冷温水機Ａに安定して熱を供給することができるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明においては、蓄熱槽を設ける必要がないため、蓄熱槽を設置する手間、コスト、設置スペースが不要であり、立ち上がりに時間がかからない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の熱利用システムの一実施形態の全体構成図である。
【図２】同上における排熱投入型吸収式冷温水機の構成図である。
【図３】従来の熱利用システムの全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の排熱投入型吸収式冷温水機を用いて排熱を利用するシステムの一実施形態について、図１及び図２に基づいて説明する。
【００１３】
図１に示すように、排熱投入型吸収式冷温水機（単に「冷温水機Ａ」という）は、冷房や暖房等の負荷８に冷水や温水等の媒体を供給するため、運転に必要な熱を別の機器の排熱から回収して利用するものであるが、別の機器から回収した熱だけでは運転に必要な熱が賄えない場合には、加熱手段３１で加熱して不足分を補充する。本発明においては、別の機器として太陽熱利用装置６と発電装置７とを利用する。
【００１４】
太陽熱利用装置６は、加熱対象となる熱媒を貯留する集熱器６０で主体が構成される。集熱器６０としては、屋根上等の日照がある場所に設置されるパネル状をしたタンクがよく用いられるが、特に形態は限定されない。日照により、集熱器６０に貯留されている熱媒が加熱される。
【００１５】
発電装置７は、ガスエンジン等の原動機（図示せず）を備えており、運転により高温の燃焼排気が生じるものである。そして、原動機の燃焼排気の排熱と、冷却水の熱が回収される。なお、発電装置７は燃料電池を用いるもの等でもよく、発熱部を有するものであればよい。
【００１６】
冷温水機Ａは、図２に示すように、蒸発器１と吸収器２と再生器３と凝縮器４と排熱回収用熱交換器５とで主体が構成され、冷媒と、冷媒を吸収溶解する溶媒を用いるもので、以下に一般的な冷温水機Ａについて説明する。。
【００１７】
蒸発器１は、上部に冷媒散布装置１１が設けてあり、中間に被冷却配管１２が設けてあり、下部に冷媒貯留部１３が設けてあり、冷媒貯留部１３から冷媒散布装置１１に冷媒を搬送するポンプ１５を備えた循環流路１４が設けてある。
【００１８】
吸収器２は、蒸発器１から冷媒蒸気のみを通気させるエリミネータ２０が蒸発器１との連通部に設けられ、上部に濃溶液散布装置２１が設けてあり、中間に被加熱配管２２が設けてあり、下部に希溶液貯留部２３が設けてある。濃溶液散布装置２１には、ポンプ２５を備えた濃溶液流路２４の下流端が接続され、希溶液貯留部２３には、ポンプ２７を備えた希溶液流路２６の上流端が接続される。
【００１９】
再生器３は、高温再生器３ａと低温再生器３ｂとからなる。高温再生器３ａは、燃焼手段からなる加熱手段３１を備え、上部に冷媒蒸気排出口３２が設けてあり、下部に濃溶液貯留部３４が設けてある。また、加熱手段３１により加熱される被加熱部に上記希溶液流路２６の下流端が配置され、冷媒蒸気排出口３２に冷媒蒸気流路３３の上流端が接続され、濃溶液貯留部３４に濃溶液流路２４の上流端が接続される。吸収器２から冷媒濃度の高い希溶液が希溶液流路２６を通って高温再生器３ａに流入し、加熱手段３１により加熱されることで、蒸気となった冷媒と冷媒濃度の低い濃溶液とに分離される。冷媒蒸気は、冷媒蒸気排出口３２から冷媒蒸気流路３３に流出し、低温再生器３ｂに流入する。濃溶液は、濃溶液流路２４を通って吸収器２の濃溶液散布装置２１に流入する。濃溶液流路２４と希溶液流路２６の途中には、二箇所で互いに熱交換を行うための熱交換器２８、２９が設けてある。
【００２０】
低温再生器３ｂは、上部に希溶液散布装置３６が設けてあり、中間に冷媒蒸気流路３３が設けてあり、下部に濃溶液貯留部３７が設けてある。希溶液散布装置３６には、希溶液分岐流路２６ａの下流端が接続され、希溶液分岐流路２６ａの上流端は、希溶液流路２６の二つの熱交換器２８、２９の中間部に接続される。濃溶液貯留部３７には、濃溶液分岐流路２６ｂの上流端が接続され、濃溶液分岐流路２６ｂの下流端は、濃溶液流路２４の二つの熱交換器２８、２９の中間部に接続される。低温再生器３ｂと凝縮器４との連通部に、低温再生器３ｂから冷媒蒸気のみを通気させるエリミネータ３０が設けられる。低温再生器３ｂ内を挿通する冷媒蒸気流路３３の下流端は、凝縮器４の冷媒貯留部４１に位置している。
【００２１】
凝縮器４は、下部に冷媒貯留部４１が設けてあり、中間に被加熱配管４２が設けてある。冷媒貯留部４１には、冷媒液流路４３の上流端が接続され、冷媒液流路４３の下流端は蒸発器１の冷媒貯留部１３に接続される。
【００２２】
排熱回収用熱交換器５は、希溶液流路２６を流れる希溶液と熱媒との間で熱交換を行うもので、一次側を希溶液流路２６の熱交換器２９と高温再生器３ａとの間の部分に接続し、二次側の流路の両端部にそれぞれ、発電装置７の発熱部へ至る往管７１及び発熱部から戻る復管７２を接続する。また一次側には、蒸気となった冷媒が流出する冷媒蒸気流路５１の上流端が接続され、冷媒蒸気流路５１の下流端は、高温再生器３ａからの冷媒蒸気流路３３の途中に接続されて合流する。
【００２３】
冷温水機Ａの動作について説明する。高温再生器３ａで、希溶液流路２６を通って流入した希溶液が加熱手段３１により加熱され、冷媒蒸気と濃溶液とに分離され、分離した冷媒蒸気は、冷媒蒸気流路３３に流入する。冷媒蒸気流路３３は低温再生器３ｂ内を挿通しており、冷媒蒸気は熱交換により希溶液に熱を与えて凝縮し、凝縮器４に流入する。低温再生器３ｂにおいては、希溶液分岐流路２６ａからの希溶液が希溶液散布装置３６に供給され、冷媒蒸気流路３３に散布されて熱交換することで、冷媒蒸気から熱を奪って冷媒蒸気と濃溶液とに分離される。分離した冷媒蒸気は、エリミネータ３０を通って凝縮器４に流入し、分離した濃溶液は、濃溶液貯留部３７に貯留し、濃溶液分岐流路２６ｂを通って濃溶液流路２４に合流して吸収器２に流入する。
【００２４】
高温再生器３ａで分離した濃溶液は、濃溶液流路２４を通って吸収器２に流入する。濃溶液流路２４を通る濃溶液は、熱交換器２８、２９で希溶液流路２６を通る希溶液に熱を与え、自身は冷却され吸収器２で冷媒蒸気を吸収し易くなる。
【００２５】
低温再生器３ｂから凝縮器４に流入した冷媒蒸気は、被加熱配管４２と熱交換して被加熱配管４２を流れる冷却水に熱を与えて自身は冷却され、凝縮する。凝縮した冷媒は、冷媒貯留部４１に貯留し、冷媒液流路４３を通って蒸発器１の冷媒貯留部１３に流入する。
【００２６】
蒸発器１では、冷媒貯留部１３の冷媒が、循環流路１４を通って冷媒散布装置１１に流入して被冷却配管１２に散布され、被冷却配管１２内を流れる水から熱を奪い、蒸発して冷媒蒸気となる。蒸発しきれなかった冷媒は冷媒貯留部１３に貯留され、再び循環流路１４を通って冷媒散布装置１１に流入して被冷却配管１２に散布され、以降、蒸発しきれなかった冷媒はこの工程を繰り返す。冷媒蒸気は、エリミネータ２０を通って吸収器２に流入する。
【００２７】
吸収器２に流入した冷媒蒸気は、被加熱配管２２に散布される濃溶液に吸収されて被加熱配管２２を流れる冷却水に熱を与え、希溶液となる。希溶液は、希溶液流路２６を通って高温再生器３ａ及び低温再生器３ｂに流入する。
【００２８】
以上、一般的な冷温水機Ａについて概略説明したが、異なる点があってもよい。
【００２９】
蒸発器１に設けられる被冷却配管１２は、例えば冷房等を行う負荷８に接続されて、この負荷８に冷却された水等の媒体を供給する。吸収器２に設けられる被加熱配管２２と凝縮器４に設けられる被加熱配管４２とは、例えば暖房等を行う負荷８に接続されて、この負荷８に加熱された温水等の媒体を供給する。なお、被加熱配管２２と被加熱配管４２とは図２に示すように連続していてもよいし、連続していなくてもよい。図中の符号８１は冷温水機Ａから負荷８に媒体を搬送する往管であり、符号８２は負荷８から冷温水機Ａに媒体を搬送する復管であり、符号８３はポンプである。
【００３０】
排熱回収用熱交換器５の二次側に接続される復管７２には、集熱器６０へ至る分岐往管６１及び集熱器６０から戻る分岐復管６２を接続する。分岐復路６２は、復管７２の分岐往管６１を接続した部分の下流側に接続すると共に、この接続部に三方制御弁６３を設けるものである。なお、本実施形態では、分岐往管６１及び分岐復管６２を復管７２に接続しているが、往管７１に接続してもよい。また、本実施形態では、三方制御弁６３を分岐復路６２と復管７２との接続部に設けているが、分岐往路６１と復管７２との接続部に設けてもよい。
【００３１】
この熱利用システムの運転について説明する。
【００３２】
所定以上の日照がある場合には、三方制御弁６３により、分岐復管６２と復管７２の下流側とを連通させ（これを「ＯＮ」とする）、太陽熱利用装置６で集めた熱を排熱回収用熱交換器５で回収して、冷媒の再生に利用する。更に、太陽熱利用装置６で集熱した熱だけでは不足する場合には、発電装置７の発熱部で発生した熱も回収することができる。
【００３３】
また、三方制御弁６３をＯＮにした時に、太陽熱利用装置６で熱が過剰に集熱される場合には、適宜三方制御弁６３により、復管７２の上流側と下流側とを連通させて（これを「ＯＦＦ」とする）太陽熱利用装置６をバイパスさせることで、熱が過剰に回収されないようにすることができる。このように、太陽熱利用装置６での単位時間当たりの集熱量に応じて、三方制御弁６３のＯＮ／ＯＦＦ制御を適宜行うことで、集熱量を調節することが可能となる。
【００３４】
所定以上の日照がない場合には、三方制御弁６３をＯＦＦにすると共に発電装置７の発熱部で発生した熱を排熱回収用熱交換器５で回収することで、冷媒の再生に利用することができる。
【００３５】
また、排熱回収用熱交換器５で回収した熱量に応じて、高温再生器３ａの加熱手段３１で適宜加熱して冷媒を再生することができる。
【００３６】
本発明においては、往管７１と復管７２のうちの一方の管（本実施形態では復管７２）に、集熱器６０へ至る分岐往管６１を接続すると共に分岐往管６１を接続した部分の下流側に集熱器６０から戻る分岐復管６２を接続し、分岐往管６１又は分岐復管６２（本実施形態では分岐復管６２）と前記一方の管との接続部に三方制御弁６３を設けて、所定以上の日照がある場合に、接続部を設けたのが分岐往管６１の場合には該分岐往管６１と前記一方の管の上流側とを連通させ、接続部を設けたのが分岐復管６２の場合には該分岐復管６２と前記一方の管の下流側とを連通させ、所定以上の日照がない場合に、前記一方の管の上流側と下流側とを連通させるように制御することで、所定以上の日照がある場合、所定以上の日照がない場合、更に過剰な日照がある場合でも、安定して冷温水機Ａに熱を供給することができる。
【００３７】
また、蓄熱槽９を設けないため、蓄熱槽９を設置する手間、コスト、設置スペースが不要であると共に、蓄熱槽９に貯留されている熱媒を介して冷温水機Ａに供給する熱媒を加熱する必要がなく、冷温水機Ａに供給する熱媒の温度の上昇が速くなって、立ち上がりに時間がかからないものである。
【符号の説明】
【００３８】
１    蒸発器
１２  被冷却配管
１３  冷媒貯留部
２    吸収器
２２  被加熱配管
２３  希溶液貯留部
２４  濃溶液流路
２６  希溶液流路
２６ａ  希溶液分岐流路
２６ｂ  濃溶液分岐流路
３    再生器
３ａ  高温再生器
３ｂ  低温再生器
３１  加熱手段
３３  冷媒蒸気流路
３４  濃溶液貯留部  
３７  濃溶液貯留部
４    凝縮器
４１  冷媒貯留部
４２  被加熱配管
４３  冷媒液流路
５    排熱回収用熱交換器
６    太陽熱利用装置
６０  集熱器
６１  分岐往管
６２  分岐復管
６３  三方切替弁
７    発電装置
７１  往管
７２  復管
８    負荷
Ａ    冷温水機
Ｃ    冷却塔
【図１】
2011190992.tif 000003
【図２】
2011190992.tif 000004
【図３】
2011190992.tif 000005