(57)【要約】【課題】発電に供される原動機からの排熱の回収効率の改善を図りつつ、メンテナンス性を向上する事ができる冷熱供給システム、熱電併給システム及び制御方法を提供する。【解決手段】発電機１３を駆動するためのエンジン本体１２から排出される排ガスと、エンジン本体１２を冷却するためにエンジン本体１２を介して循環される温水とを熱源として駆動される吸収式冷凍機２０の外部に、吸収式冷凍機２０を介した下流側の排ガス配管１７を通る排ガスと、エンジン本体１２から吸収式冷凍機２０への温水配管１８を通る温水との間で熱交換する排ガス温水熱交換器３０とを備える。【選択図】  図１
2015121395.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機により駆動される発電機と、
前記原動機から排出される排ガスと、前記原動機を冷却するために該原動機を介して循環される温水とを熱源として駆動される熱駆動型冷凍機と、
前記熱駆動型冷凍機の外部に配置され、前記熱駆動型冷凍機を介した下流側の排ガス流路を通る排ガスと、前記原動機から前記熱駆動型冷凍機への温水流路を通る温水との間で熱交換する排ガス温水熱交換器と
を備えたことを特徴とする熱電併給システム。
【請求項２】
請求項１記載の熱電併給システムにおいて、
排ガス温水熱交換器は、前記原動機の近傍の前記温水流路に設けられたことを特徴とする熱電併給システム。
【請求項３】
請求項１記載の熱電併給システムにおいて、
前記原動機と前記熱駆動型冷凍機の間の排ガス流路に設けられ、前記熱駆動型冷凍機に送られる前記排ガスの流量を調整する排ガス主ダンパーと、
前記原動機と前記排ガス主ダンパーの間の排ガス流路から、前記排ガス温水熱交換器の下流側の排ガス流路に前記排ガスを導く排ガスバイパス流路と、
前記排ガスバイパス流路に設けられ、前記排ガスバイパス流路を通る排ガスの流量を調整する排ガスバイパスダンパーと、
前記熱駆動型冷凍機を起動するとともに、前記排ガス主ダンパーを開けて前記原動機からの排ガスを前記熱駆動型冷凍機に導き、かつ、前記排ガスバイパスダンパーを閉じて前記排ガスバイパス流路を通る排ガスを遮断する冷熱発生運転と、前記熱駆動型冷凍機を停止するとともに、前記排ガス主ダンパーを閉じて前記原動機から前記熱駆動型冷凍機に導かれる排ガスを遮断し、かつ、前記排ガスバイパスダンパーを開けて前記原動機からの排ガスを前記排ガスバイパス流路を介して前記排ガス温水熱交換器の下流側の排ガス流路に導く冷熱停止運転とを切り替える制御部と
を備えたことを特徴とする熱電併給システム。
【請求項４】
請求項１記載の熱電併給システムにおいて、
前記原動機と前記熱駆動型冷凍機の間の排ガス流路に設けられ、前記熱駆動型冷凍機に送られる前記排ガスの流量を調整する排ガス主ダンパーと、
前記原動機と前記排ガス主ダンパーの間の排ガス流路から、前記排ガス温水熱交換器の下流側の排ガス流路に前記排ガスを導く排ガスバイパス流路と、
前記排ガスバイパス流路に設けられ、前記排ガスバイパス流路を通る排ガスの流量を調整する排ガスバイパスダンパーと、
前記熱駆動型冷凍機により冷却されて需要側に供給される冷水の温度を測定する冷水温度計と、
前記熱駆動型冷凍機を起動するとともに、前記冷水温度計の測定結果に基づいて、前記排ガス主ダンパーの開度を調整して前記原動機から前記前記熱駆動型冷凍機に導かれる前記排ガスの流量を調整し、かつ、前記冷水温度計の測定結果に基づいて前記排ガスバイパスダンパーの開度を調整して前記排ガスバイパス流路を通る前記排ガスの流量を調整する冷熱発生運転と、前記熱駆動型冷凍機を停止するとともに、前記排ガス主ダンパーを閉じて前記原動機から前記熱駆動型冷凍機に導かれる排ガスを遮断し、かつ、前記排ガスバイパスダンパーを開けて前記原動機からの排ガスを前記排ガスバイパス流路を介して前記排ガス温水熱交換器の下流側の排ガス流路に導く冷熱停止運転とを切り替える制御部と
を備えたことを特徴とする熱電併給システム。
【請求項５】
請求項１記載の熱電併給システムにおいて、
前記原動機と前記熱駆動型冷凍機の間で前記温水を循環する前記温水流路における前記熱駆動型冷凍機の上流側かつ前記排ガス温水熱交換器の下流側の温水流路から、前記熱駆動型冷凍機の下流側の温水流路に前記温水を導く外部放熱用温水バイパス流路と、
前記熱駆動型冷凍機の上流側の温水流路と前記外部放熱用温水バイパス流路との分岐部に設けられ、前記温水流路及び前記外部放熱用温水バイパス流路の前記温水の流量比を調整する外部放熱用三方弁と、
前記外部放熱用温水バイパス流路に設けられ、熱電併給システムの外部から供給される冷却水によって前記温水を冷却する外部放熱用熱交換器と
を備えたことを特徴とする熱電併給システム。
【請求項６】
請求項１記載の熱電併給システムにおいて、
前記原動機と前記熱駆動型冷凍機の間で前記温水を循環する前記温水流路における前記熱駆動型冷凍機の上流側かつ前記排ガス温水熱交換器の下流側の温水流路から、前記熱駆動型冷凍機の下流側の温水流路に前記温水を導く二次温水加熱用温水バイパス流路と、
前記熱駆動型冷凍機の上流側の温水流路と前記二次温水加熱用温水バイパス流路との分岐部に設けられ、前記温水流路及び前記二次温水加熱用温水バイパス流路の前記温水の流量比を調整する二次温水加熱用三方弁と、
前記二次温水加熱用温水バイパス流路に設けられ、需要側の温水負荷系に供給する二次温水を加熱する二次温水加熱用熱交換器と
を備えたことを特徴とする熱電併給システム。
【請求項７】
発電機を駆動する原動機から排出される排ガスと、前記原動機の冷却のために循環される温水とを熱源として駆動される熱駆動型冷凍機と、
前記熱駆動型冷凍機を介した後の排ガスと、前記原動機から前記熱駆動型冷凍機へ供給される温水との間で熱交換する排ガス温水熱交換器と
を備えたことを特徴とする冷熱供給システム。
【請求項８】
原動機により駆動される発電機と、前記原動機から排出される排ガスと、前記原動機を冷却するために該原動機を介して循環される温水とを熱源として駆動される熱駆動型冷凍機と、前記熱駆動型冷凍機を介した下流側の排ガス流路を通る排ガスと、前記原動機から前記熱駆動型冷凍機への温水流路を通る温水との間で熱交換する排ガス温水熱交換器とを備えた熱電併給システムの制御方法において、
前記熱駆動型冷凍機により冷熱を供給する冷熱発生運転の実施時に、前記原動機と前記熱駆動型冷凍機の間の排ガス流路に設けられ、前記熱駆動型冷凍機に送られる前記排ガスの流量を調整する排ガス主ダンパーを開けて、前記原動機からの排ガスを前記熱駆動型冷凍機に導き、かつ、前記原動機と前記排ガス主ダンパーの間の排ガス流路から前記排ガス温水熱交換器の下流側の排ガス流路に前記排ガスを導く排ガスバイパス流路に設けられ、前記排ガスバイパス流路を通る排ガスの流量を調整する排ガスバイパスダンパーを閉じて前記排ガスバイパス流路を通る排ガスを遮断する手順と、
前記熱駆動型冷凍機を停止する冷熱停止運転の実施時に、前記排ガス主ダンパーを閉じて前記原動機から前記熱駆動型冷凍機に導かれる排ガスを遮断し、かつ、前記排ガスバイパスダンパーを開けて前記原動機からの排ガスを前記排ガスバイパス流路を介して前記排ガス温水熱交換器の下流側の排ガス流路に導く手順と
を備えたことを特徴とする熱電併給システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電時の排熱等により駆動される冷熱供給システム、熱電併給システム及びそれらの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン等により発電機を駆動する発電ユニットにより電力を得るとともに、発電ユニットからの排熱を利用することによりエネルギーの効率的運用を図ろうとする熱電併給システム（コジェネレーションシステム）が提案されている。
【０００３】
このようなコジェネレーションシステムに関する技術として、例えば、特許文献１（特開２００１−１８３０２７号公報）には、発電ユニットと吸収式冷凍機とが組み合わされており、発電ユニットで電力を発生すると共に、発電ユニットの排ガスを吸収式冷凍機内の高圧再生器、高再入口熱交換器、低再補助熱交換器、及び低再入口熱交換器に導いて低温まで熱回収するものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１８３０２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、発電ユニットから発生する排ガスには、炭化水素の燃焼によって生じた水蒸気成分のほか、燃料の純度や燃焼の状態によって生じる窒素酸化物や硫黄酸化物などの腐食性の成分が含まれることがある。したがって、上記従来技術のように、発電ユニットの排ガスを吸収式冷凍機で低温まで熱回収する場合には、排ガスの温度低下により水蒸気成分が凝縮して排ガスが通る配管などの内面に水滴として付着し、さらに、この水滴に排ガスの腐食性の成分が溶解することによって、熱交換器等の機器に腐食が生じてしまうことが考えられる。
【０００６】
また、腐食等の理由によって吸収式冷凍機内部の熱交換器を交換する場合には、大気中の酸素と吸収液の反応による内部腐食によって吸収式冷凍機全体の劣化が進むことを防止しつつ、熱交換器内の吸収液の回収等を行う必要があり、交換作業が複雑かつ困難になってしまうという問題点がある。
【０００７】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、発電に供される原動機からの排熱の回収効率の改善を図りつつ、メンテナンス性を向上する事ができる冷熱供給システム、熱電併給システム及び制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、原動機により駆動される発電機と、前記原動機から排出される排ガスと、前記原動機を冷却するために該原動機を介して循環される温水とを熱源として駆動される熱駆動型冷凍機と、前記熱駆動型冷凍機の外部に配置され、前記熱駆動型冷凍機を介した下流側の排ガス流路を通る排ガスと、前記原動機から前記熱駆動型冷凍機への温水流路を通る温水との間で熱交換する排ガス温水熱交換器とを備えたものとする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、発電に供される原動機からの排熱の回収効率の改善を図りつつ、メンテナンス性を向上する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る冷熱発生型熱電併給システムの全体構成を概略的に示す図である。
【図２】吸収式冷凍機の構成例を概略的に示す図である。
【図３】制御装置の構成をその周辺機能とともに示す機能ブロック図である。
【図４】設定された各運転モードにおける冷熱発生型熱電併給システムの各部への動作指示の内容を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
図１は、本実施の形態に係る冷熱発生型熱電併給システムの全体構成を概略的に示す図である。
【００１３】
図１において、冷熱発生型熱電併給システム１０は、エンジン発電部１００と、冷温水供給部２００（冷熱供給システム）と、冷却塔９０と、冷熱発生型熱電併給システム１０全体の動作を制御する制御装置３５とから概略構成されている。
【００１４】
エンジン発電部１００は、燃料供給路１５を介して図示しない燃料供給部（燃料タンクなど）から供給される燃料を用いて駆動する原動機としてのエンジン本体１２と、エンジン本体１２により駆動される発電機１３と、外気１９によりエンジンオイル等の放熱を行う放熱器１４とを有するエンジン発電ユニット１１を備えている。
【００１５】
エンジン本体１２には、エンジン冷却用の冷却水（温水）を冷温水供給部２００との間で循環するための温水配管（温水流路）１８が配置されている。温水配管１８は、冷温水供給部２００からエンジン本体１２への温水の流路と、エンジン本体１２から冷温水供給部２００への温水の流路とを有している。エンジン本体１２は、温水配管１８を介して冷温水供給部２００側から供給される温水によって冷却される。また、冷温水供給部２００側から温水配管１８を介してエンジン本体１２に供給された温水は、エンジン本体１２の駆動に伴う発熱によって加熱されて温度上昇し、温水配管１８を介して冷温水供給部２００に戻る。
【００１６】
発電機１３は、エンジン本体１２によって駆動されることにより発電する。発電機１３によって発電された電力は、送電路１６を介して需要側に送電される。
【００１７】
放熱器１４は、エンジン本体１２で用いられるエンジンオイル等の循環路と熱的に接続されており、そのエンジンオイル等は、放熱器１４を介して放熱することにより冷却される。また、放熱器１４は、送風ファン１４ａを備えており、送風ファン１４ａによって外気１９を取り込み、放熱器１４を介して排気することによって冷却効果を高めている。
【００１８】
エンジン本体１２の駆動によって生成される高温の排ガスは、エンジン本体１２に接続された排ガス配管１７を介して冷温水供給部２００側に送られる。
【００１９】
冷温水供給部２００は、エンジン発電部１００から排ガス配管１７を介して供給される排ガスと、エンジン発電部１００から温水配管１８を介して供給される温水の熱とを熱源として駆動される熱駆動型冷凍機としての吸収式冷凍機２０と、吸収式冷凍機２０の外部に配置され、吸収式冷凍機２０を介した下流側の排ガス配管１７を通る排ガスと、エンジン本体１２から吸収式冷凍機２０への温水配管１８を通る温水との間で熱交換する排ガス温水熱交換器３０とを概略備えている。
【００２０】
吸収式冷凍機２０は、エンジン本体１２から排ガス配管１７を介して供給される排ガスと、エンジン本体１２及び排ガス温水熱交換器３０で加熱され温水配管１８を介して供給される温水とを熱源とし、また、冷却塔９０から冷却水ポンプ９１によって冷却水配管９５を介して供給される冷却水を冷却源として、冷水ポンプ２１により冷水配管２５を介して供給される水（冷却前の冷水）を冷却して、冷水（冷却後の水）として需要側に供給するものである。冷水配管２５の吸収式冷凍機２０における下流側には、需要側に供給される冷水温度を検出する冷水温度センサ２５ａが設けられている。冷水温度センサ２５ａの検出結果は、制御装置３５に送られる。
【００２１】
温水熱回収部２３は、温水配管１８上に設けられており、エンジン発電部１００から温水配管１８を介して送られる温水から吸収式冷凍機２０で用いる熱エネルギーを回収する（後に詳述）。温水熱回収部２３で熱エネルギーを回収された温水は、温水配管１８を介して再びエンジン発電部１００に送られる。温水配管１８の冷温水供給部２００からエンジン本体１２への流路には、温水を送り出す温水ポンプ３１が設けられており、温水ポンプ３１の動作によりエンジン本体１２と吸収式冷凍機２０との間で温水が循環される。
【００２２】
温水配管１８には、エンジン本体１２と吸収式冷凍機２０の間で温水を循環する温水配管１８における吸収式冷凍機２０の上流側かつ排ガス温水熱交換器３０の下流側の温水配管１８から、吸収式冷凍機２０の下流側の温水配管１８に温水を導く外部放熱用温水バイパス配管６５と、吸収式冷凍機２０の上流側の温水配管１８と外部放熱用温水バイパス配管６５との分岐部に設けられ、温水配管１８及び外部放熱用温水バイパス配管の温水の流量比を調整する外部放熱用三方弁１８ａとが設けられており、外部放熱用温水バイパス配管６５には、熱電併給システム１０の外部から冷却水配管９６を介して供給される冷却水によって温水を冷却する外部放熱用熱交換器６０が備えられている。冷却水は、冷却塔９０から冷却水ポンプ９１の動作によって冷却水配管９６を介して外部放熱用熱交換器６０に供給されており、外部放熱用熱交換器６０で温水の冷却に用いられた後、再び冷却塔９０に送られて循環される。
【００２３】
冷却塔９０は、熱電併給システム１０で使用される冷却水を冷却するためのものである。冷却塔９０には、吸収式冷凍機２０との間で冷却水を循環するための冷却水配管９５と、外部放熱用熱交換器６０との間で冷却水を循環するための冷却水配管９６とが並列接続されており、冷却水ポンプ９１の動作によって、冷却水が供給されている。なお、冷却塔９０における上流側及び下流側には、開閉弁９０ａ及び開閉弁９０ｂが設けられている。
【００２４】
また、温水配管１８には、エンジン本体１２と吸収式冷凍機２０の間で温水を循環する温水配管１８における吸収式冷凍機２０の上流側かつ排ガス温水熱交換器３０の下流側の温水配管１８から、吸収式冷凍機２０の下流側の温水配管１８に温水を導く二次温水加熱用温水バイパス配管７５と、吸収式冷凍機２０の上流側の温水配管１８と二次温水加熱用温水バイパス配管７５との分岐部に設けられ、温水配管１８及び二次温水加熱用温水バイパス配管７５の温水の流量比を調整する二次温水加熱用三方弁１８ｂとが設けられており、二次温水加熱用温水バイパス配管７５には、需要側の温水負荷系に供給する二次温水を加熱する二次温水加熱用熱交換器７０が備えられている。二次温水は、二次温水ポンプ７１の動作によって二次温水配管９７を介して二次温水加熱用熱交換器７０に供給されており、二次温水加熱用熱交換器７０で加熱された後、需要側の温水負荷系に送られる。二次温水配管９７の二次温水加熱用熱交換器７０における下流側には、需要側に供給される二次温水の温度を検出する二次温水温度センサ７６ａが設けられている。二次温水温度センサ７６ａの検出結果は、制御装置３５に送られる。
【００２５】
温水配管１８の吸収式冷凍機２０（言い換えると、温水熱回収部２３）、外部放熱用温水バイパス配管６５との分岐部、及び二次温水加熱用温水バイパス配管７５との分岐部の上流側、かつ、排ガス温水熱交換器３０の下流側には、排ガス温水熱交換器３０から供給される温水の温度を検出する温水温度センサ１８ｃが設けられている。また、温水配管１８の吸収式冷凍機２０（言い換えると、温水熱回収部２３）、外部放熱用温水バイパス配管６５との合流部、及び二次温水配管９７との合流部の下流側には、エンジン本体１２に供給される温水の温度を検出する温水温度センサ１８ｄが設けられている。温水温度センサ１８ｃ，１８ｄの検出結果は、制御装置３５に送られる。
【００２６】
排ガス熱回収部２２は、排ガス配管１７上に設けられており、エンジン発電部１００から排出されて排ガス配管１７を介して送られる排ガスから吸収式冷凍機２０で用いる熱エネルギーを回収する（後に詳述）。排ガス熱回収部２２で熱エネルギーを回収された排ガス、排ガス配管１７を介してさらに下流側に送られ、適切な処理を施されて排出される。
【００２７】
また、冷温水供給部２００には、エンジン本体１２と吸収式冷凍機２０の間の排ガス配管１７に設けられ、吸収式冷凍機２０に送られる排ガスの流量を調整する排ガス主ダンパー１７ａと、エンジン本体１２と排ガス主ダンパー１７ａの間の排ガス配管１７から、排ガス温水熱交換器３０の下流側の排ガス配管１７に排ガスを導く排ガスバイパス配管５５と、排ガスバイパス配管５５に設けられ、排ガスバイパス配管５５を通る排ガスの流量を調整する排ガスバイパスダンパー５５ａとが設けられている。排ガス主ダンパー１７ａ及び排ガスバイパスダンパー５５ａの動作は、吸収式冷凍機２０の運転とともに、制御装置３５により制御されている。
【００２８】
図２は、本実施の形態に係る吸収式冷凍機の構成例を概略的に示す図である。
【００２９】
図２において、吸収式冷凍機２０は、排ガス熱回収部２２、温水熱回収部２３、蒸発器２６、吸収器２７、及び凝縮器２８を備えている。
【００３０】
蒸発器２６は、冷媒液を蒸発させることによって冷水を冷却するためのものである。蒸発器２６の内部には、冷水配管２５の一部として構成される蒸発伝熱管が通されている。蒸発器２６の底部には冷媒液２６ｃが滞留しており、冷媒ポンプ２６ａの動作によって運ばれて、蒸発伝熱管の上方に配置された散布管２６ｂから蒸発伝熱管の表面に滴下（散布）される。蒸発伝熱管の表面の冷媒液は、蒸発する際に蒸発伝熱管を介して蒸発伝熱管（冷水配管２５）を通る冷水から熱を奪うように作用する。これにより、冷水配管２５内を通る冷水が冷却される。蒸発伝熱管の表面から蒸発せずに流下した冷媒液は、蒸発器２６の底部に滞留し、冷媒ポンプ２６ａによって散布管２６ｂに運ばれて再び滴下される。
【００３１】
吸収器２７は、蒸発器２６で蒸発した冷媒（冷媒蒸気）を吸収するためのものである。吸収器２７の内部には、冷却水配管９５の一部として構成される吸収伝熱管が通されている。なお、吸収伝熱管は、吸収器２７を通った後、凝縮器２８を通って、再び吸収器２７を通るように配置されている。吸収伝熱管の上方に配置された散布管２７ｂからは、高温再生器としての排ガス熱回収部２２、及び低温再生器２４によって加熱濃縮された溶液（吸収液）が吸収伝熱管の表面に滴下（散布）される。吸収伝熱管の表面の溶液は、吸収伝熱管を通る冷却水により冷却されながら、蒸発器２６からの冷媒蒸気を吸収する。これにより、蒸発器２６の内部の冷媒蒸気圧力は、冷媒液を蒸発伝熱管の表面から蒸発させるのに必要な圧力に保持される。吸収器２７の底部には冷媒（冷媒蒸気）を吸収した溶液２７ｃが滞留しており、溶液ポンプ２７ａにより、溶液配管系に配置された低温溶液熱交換器２９ａを介して低温再生器２４に送られ、或いは、溶液配管系に配置された低温溶液熱再生器２９ａおよび高温溶液熱交換器２９ｂを介して排ガス熱回収部２２（高温再生器）に送られる。
【００３２】
排ガス熱回収部２２は、高温再生器であり、冷媒を吸収した溶液（吸収液）を加熱して冷媒を蒸発分離する（すなわち、溶液から冷媒を冷媒蒸気として分離する）ことにより、溶液を加熱濃縮するものである。排ガス熱回収部２２には、排ガス配管１７を介して高温の排ガス１１ａが通されている。排ガス熱回収部２２では、伝熱構造２２ａを介して排ガス１１ａの熱により溶液を加熱して濃縮する。排ガス熱回収部２２で濃縮された溶液は、高温溶液熱交換器２９ｂを介して低温再生器２４からの溶液と合流し、低温溶液熱再生器２９ａを介して吸収器２７の散布管２７ｂに送られる。また、排ガス熱回収部２２において溶液が加熱濃縮された際に発生した冷媒蒸気は、低温再生器２４内を通された伝熱管２４ａを介して凝縮器２８に送られる。
【００３３】
低温再生器２４は、高温再生器と同様に、冷媒を吸収した溶液を加熱して冷媒を蒸発分離することにより、溶液を加熱濃縮するものである。低温再生器２４の内部には、排ガス熱回収部２２で発生した冷媒蒸気を通す伝熱管２４ａと、温水配管１８の一部として構成される伝熱管２３ａが通されている。伝熱管２３ａ，２４ａの上方に配置された散布管２４ｂからは、吸収器２７から低温溶液熱交換器２９ａを介して送られてきた溶液が伝熱管２３ａ，２４ａの表面に滴下（散布）される。
【００３４】
伝熱管２３ａの表面の溶液は、伝熱管２３ａを通る温水により加熱濃縮されて流下し、低温再生器２４の底部に滞留する（溶液２４ｃ）。なお、伝熱管２３ａは、温水の熱エネルギーを回収するものであり、温水熱回収部２３を構成している。伝熱管２４ａの表面の溶液は、伝熱管２４ａを通る冷媒蒸気により加熱濃縮されて流下し、低温再生器２４の底部に滞留する（溶液２４ｃ）。また、伝熱管２４ａを通る冷媒蒸気は、伝熱管２４ａの表面の溶液に冷却されて凝縮器２８に送られる。低温再生器２４の底部に滞留された溶液２４ｃは、高温再生器（排ガス熱回収部２２）で加熱濃縮された溶液と合流し、低温溶液熱再生器２９ａを介して吸収器２７の散布管２７ｂに送られる。
【００３５】
凝縮器２８は、低温再生器２４で蒸発した冷媒（冷媒蒸気）を凝縮するためのものである。凝縮器２８の内部には、冷却水配管９５の一部として構成される伝熱管２８ａが通されている。伝熱管２８ａの上方からは、低温再生器２４の伝熱管２４ａで冷却された冷媒（冷媒蒸気）が伝熱管２８ａの表面に滴下（吹き付け）される。伝熱管２８ａの表面の冷媒は、伝熱管２８ａを通る冷却水により冷却されて凝縮され、流下して凝縮器２８の底部に滞留する（冷媒液２８ｃ）。凝縮器２８の底部に滞留した冷媒液２８ｃは、蒸発器２６に送られ、散布管２６ｂから滴下される冷媒液とともに蒸発伝熱管に滴下される。
【００３６】
図３は、制御装置の構成をその周辺機能とともに示す機能ブロック図である。
【００３７】
図３において、制御装置３５は、冷熱発生型熱電併給システム１０全体の動作を制御するものであり、冷熱発生型熱電併給システム１０を設定された運転モードに従って制御する運転制御部３５ａを備えている。
【００３８】
運転制御部３５ａには、冷水温度センサ２５ａ、二次温水温度センサ７６ａ、及び温水温度センサ１８ｃ，１８ｄの検出結果と、運転設定部３６による設定結果（検出信号）が入力されている。また、運転制御部３５ａからは、排ガスダンパー１７ａ、排ガスバイパスダンパー５５ａ、外部放熱用三方弁１８ａ、二次温水加熱用三方弁１８ｂ、及び、吸収冷凍機２０への動作指示（指示信号）が出力されている。
【００３９】
運転設定部３６は、オペレータの操作によって、冷熱発生型熱電供給システム１０の運転モードを冷熱発生運転、冷熱停止運転、機器停止の何れかに設定し、設定結果を運転制御部３５ａに出力する。また、冷熱発生運転および冷熱停止運転の各運転モードには、温水停止と温水発生の設定をそれぞれ行うことができ、これらの設定結果も併せて運転制御部３５ａに出力される。
【００４０】
図４は、設定された各運転モードにおける冷熱発生型熱電併給システムの各部への動作指示の内容を示す図である。
【００４１】
なお、図４において、吸収式冷凍機２０を動作させる場合（ポンプ２６ａ，２７ａ等を動作させる場合）の設定を「ＯＮ」で示し、停止させる場合の設定を「ＯＦＦ」で示している。また、吸収式冷凍機２０側に温水を通す場合の外部放熱用三方弁１８ａの設定を「開」で示し、外部放熱用温水バイパス配管６５側に温水を通す場合の外部放熱用三方弁１８ａの設定を「閉」で示している。同様に、吸収式冷凍機２０側に温水を通す場合の二次温水加熱用三方弁１８ｂの設定を「開」で示し、二次温水加熱用温水バイパス配管７５側に温水を通す場合の二次温水加熱用三方弁１８ｂの設定を「閉」で示している。
【００４２】
また、排ガス配管１７において、吸収式冷凍機２０側に排ガスを通す場合の排ガス主ダンパー１７ａの設定を「開」で示し、遮断する場合を「閉」で示している。同様に、排ガスバイパス配管５５において、排ガスを下流側に通す場合の排ガスバイパスダンパー５５ａの設定を「開」で示し、遮断する場合を「閉」で示している。
【００４３】
ここで、本実施例における冷熱発生型熱電併給システム１０の各運モードにおける動作の詳細を説明する。
【００４４】
冷熱発生型熱電併給システム１０は、電力の発生及び供給と冷熱の発生及び供給（すなわち冷水の供給）を同時に行う冷熱発生運転と、電力の発生及び供給は行うが、冷熱の発生は行わない冷熱停止運転と、機器本体の動作を停止する機器停止の３種類の運転モードを有しており、さらに、冷熱発生運転および冷熱停止運転のそれぞれには、電力や冷水の供給と同時に温水を発生及び供給を行う機能を備えている。
【００４５】
冷熱発生型熱電併給システム１０の稼動時には、共通の動作として、エンジン発電部１００のエンジン発電ユニット１１に燃料供給路１５を介して燃料が供給され起動される。このとき、エンジン発電ユニット１１では、エンジン本体１２に接続された発電機１３が駆動されることにより発生した電力が送電路１６を介して需要側に送電される。一方、エンジン本体１２にはジャケット冷却水として温水が温水配管１８を介して供給されており、この温水はエンジン本体１２の冷却を行って温度上昇し温水配管１８によってエンジン外部に流出する。このとき、オイルクーラーの熱などは温度が低いために温水によって回収できないので放熱器１４から外気１９に放熱される。
【００４６】
運転モードが、冷熱発生運転、かつ温水停止に設定された場合には、図４に示すように吸収式冷凍機２０はＯＮとなり、外部放熱用三方弁１８ａはエンジン発電ユニット１１に還流する温水の温度（温水温度センサ１８ｃ，１８ｄの検出結果）に基づいて制御（開度制御）され、二次温水加熱用三方弁１８ｂは閉となっている。また、排ガス主ダンパー１７ａおよび排ガスバイパスダンパー５５ａは、吸収式冷凍機２０から供給される冷水の温度（冷水温度センサ２５ａの検出結果）に基づいて制御されるが、基本的な状態（すなわち、最大冷熱発生時）では前者が開、後者が閉となっている。
【００４７】
エンジン発電ユニット１１の動作時には、約５００〜６００℃程度の排ガスが発生する。この排ガスは、排ガス配管１７において排ガス主ダンパー１７ａを介して、吸収式冷凍機２０の排ガス熱回収部２２に導かれる。排ガス熱回収部２２は吸収式冷凍機２０の高温再生器であり、排ガス熱回収部２２で回収された排ガスの熱は、冷熱の発生に対して、二重効用吸収式冷凍機の入力と同等の高効率で活用される。
【００４８】
吸収式冷凍機２０の排ガス熱回収部２２で熱を放出した排ガスは、約１５０〜２００℃程度に温度低下した後、排ガス配管１７によって吸収式冷凍機２０の外部に配置された排ガス温水熱交換器３０に導かれる。また、排ガス温水熱交換器３０には、エンジン本体１２でジャケット冷却水として用いられ温度上昇した温水が温水配管１８を介して供給されている。排ガス温水熱交換器３０では、これらの排ガスと温水とで熱交換することにより、排ガスは約１００〜１２０℃程度に温度低下して低温の排ガスとなって排ガス配管１８を介して外部に放出され、温水は温度上昇して温水配管１７により三方弁１８ａ，１８ｂを介して吸収式冷凍機２０の温水熱回収部２３に供給される。
【００４９】
吸収式冷凍機２０の温水熱回収部２３は吸収式冷凍機２０の低温再生器２４を構成しており、温水熱回収部２３で回収された温水の熱エネルギーは、冷熱の発生に対して、一重効用吸収式冷凍機の入力と同等の熱効率で活用される。この場合の熱効率は、排ガス熱回収部２２で回収された排ガスの熱エネルギーの場合の熱効率と比較すると低いものの、非常に有効に活用される。
【００５０】
吸収式冷凍機２０では、エンジン本体１２からの排ガスと、排ガス温水熱交換器３０で再加熱された温水１８とを熱源とし、また、冷却塔９０から冷却水ポンプ９１によって供給される冷却水９５を冷却源として、冷水ポンプ２１によって送液された冷水を冷却して、冷水２５として需要側に供給する。
【００５１】
このように、基本的な状態（最大冷熱発生時）では、排ガス主ダンパー１７ａは開、排ガスバイパスダンパー５５ａは閉となっている。従って、排ガスは全量が排ガス配管１７を介して吸収式冷凍機２０および排ガス温水熱交換器３０に送られ、それぞれにおいて熱回収される。
【００５２】
冷熱負荷が吸収式冷凍機２０の最大冷熱発生量よりも小さくなると、吸収式冷凍機２０から冷水配管２５を介して需要側に供給される冷水の温度（冷水温度センサ２５ａの検出結果）が所定の目標値よりも低くなり、この場合には、吸収式冷凍機２０の不具合を来たす可能性が生じる。
【００５３】
そこで、この場合には、排ガス配管１７からバイパスした排ガスバイパス配管５５に設けた排ガスバイパスダンパー５５ａを冷水の温度（冷水温度センサ２５ａの検出結果）に基づいて制御することにより対応する。すなわち、冷水配管２５を通る冷水の温度が所定の目標値よりも低くなった場合には、排ガスバイパスダンパー５５ａを開いて排ガスバイパス流路５５に排ガスをバイパスし、吸収式冷凍機２０に熱源として供給される排ガスの流量を減少させ、吸収式冷凍機２０の冷熱発生能力を減少させる。このように、冷水配管２５を通る冷水の温度が所定の目標値となるように、排ガスバイパスダンパー５５ａを制御することにより吸収式冷凍機２０における不具合の発生を予防することができる。
【００５４】
また、排ガスバイパスダンパー５５ａが全開となった場合でも冷水の温度が所定の目標値よりも低くなる際には、全開となっている排ガス主ダンパー１７ａを冷水温度が低くなるのに従って閉じる方向に制御する（すなわち、開度が小さくなるように開度制御する）ことにより、吸収式冷凍機２０の熱源として供給される排ガスの流量をさらに減少させて、冷熱発生能力および冷水の供給温度を制御する。
【００５５】
なお、排ガスバイパスダンパー５５ａを全開としても冷水の温度が所定の目標値よりも低くなる際には、排ガス主ダンパー１７ａを開度制御する代わりに全閉とし、冷水の温度が所定の目標値よりも一定以上の差で高くなった際に、再び全開とする制御を行ってもよい。
【００５６】
また、温水配管１８に接続された外部放熱用温水バイパス配管６５および外部放熱用三方弁１８ａは、エンジン発電ユニット１１にエンジン本体１２の冷却水として供給される温水の温度（温水温度センサ１８ｄの検出結果）が、エンジン本体１２の冷却に必要とされる上限温度を上回らないように、温水の温度に基づいて、外部放熱用三方弁１８ａの開度を制御する。すなわち、エンジン本体１２に供給される温水の温度が上昇した時には、エンジン本体１２から温水配管１８によって温水熱交換器３０を介して送られる温水の一部を外部放熱用温水バイパス配管６５に通水して外部放熱用熱交換器６０に導き、外部放熱用熱交換器６０に導かれた冷却水によって冷却して、温水配管１８のエンジン本体１２の上流側に戻すように外部放熱用三方弁１８ａを制御する。
【００５７】
さらに、排ガス配管１７の排ガスを排ガスバイパス配管５５に全量バイパスした際に、冷水の温度が所定の目標値よりも低くなる際には、冷水温度に基づいて外部放熱用三方弁１８ａの開度を調節するように開度制御することにより、吸収式冷凍機２０に供給される温水流量を制御して冷熱発生能力を抑制してもよい。この場合においても、外部放熱用温水バイパス配管６５に導かれた温水は冷却水９６によって冷却されるので、エンジン本体１２の冷却に支障を来たすことが防止される。
【００５８】
運転モードが、冷熱発生運転、かつ温水発生に設定された場合には、図４に示すように、二次温水加熱用三方弁１８ｂの開度を制御することにより、温水配管１８を介して吸収式冷凍機２０に供給される温水の一部を、二次温水加熱用温水バイパス配管７５を介して二次温水加熱用熱交換器７０に導き、二次温水配管７６によって導かれた二次温水との間で熱交換することにより、二次温水の温度を上昇させ、需要側の給湯などに供給する。
【００５９】
このとき、二次温水加熱用三方弁１８ｂは、吸収式冷凍機２０への温水による供給熱量が不足しないよう、冷水の温度（冷水温度センサ２５ａの検出結果）および二次温水の温度（二次温水温度センサの検出結果）の両方に基づいて制御される。
【００６０】
運転モードが、冷熱停止運転に設定された場合は、温水停止および温水発生時の共通の動作として、吸収式冷凍機２０の動作を停止する。なお、吸収式冷凍機２０の停止中は、吸収式冷凍機２０内部の温度上昇による、作動液の濃縮などの内部状態の変化を防止するため、排ガス主ダンパー１７ａを閉とし、排ガスバイパスダンパー５５ａを開として、吸収式冷凍機２０への排ガスの供給を停止するとともに、温水の供給も停止して吸収式冷凍機２０本体を保護する。
【００６１】
すなわち、運転モードが冷熱停止運転、かつ温水停止に設定された場合には、エンジン本体１２を冷却して温度上昇した温水の全量が外部放熱用温水バイパス配管６５に導かれるように外部放熱用三方弁１８ａの開度を制御し、外部放熱用温水バイパス配管６５により外部放熱用熱交換器６０に導かれて冷却水に放熱した温水が再びエンジン本体１２に導かれるように制御する。なお、二次温水加熱用三方弁１８ｂの位置には温水の流れがなくなるため、全体の動作には影響しないが、停止している吸収式冷凍機２０を保護する観点から、温水配管１８を介して温水が流入した際には二次温水加熱用温水バイパス配管７５側に温水が流れるよう二次温水過熱用三方弁１８ｂの開度を設定しておく。
【００６２】
また、運転モードが冷熱停止運転、かつ温水発生に設定された場合には、エンジン本体１２を冷却して温度上昇した温水の全量が二次温水加熱用温水バイパス配管７５に導かれるように二次温水加熱用三方弁１８ｂの開度を制御し、二次温水加熱用温水バイパス配管７５により二次温水加熱用熱交換器７０に導かれて二次温水を加熱した温水が再びエンジン本体１２に導かれるように制御する。なお、二次温水配管７６により需要側に供給される二次温水の温度の制御は、二次温水温度センサ７６ａの検出結果に基づいて外部放熱用三方弁１８ａの開度を制御し、温水配管１８から外部放熱用三方弁１８ａ及び外部放熱用温水バイパス配管６５を介して外部放熱用熱交換器６０に導かれ冷却水によって冷却される温水の流量を調整することによって、温水配管１８から二次温水加熱用三方弁１８ｂ及び二次温水加熱用温水バイパス配管７５を介して二次温水加熱用熱交換器７０に送られる温水流量を調節することによって行う。これにより、停止している吸収式冷凍機２０に温水を通水することなく二次温水の供給温度を制御し、かつエンジン本体１２の冷却熱を外部に放出してエンジン本体１２の冷却を維持することができる。
【００６３】
以上のように構成した本実施の形態における効果を説明する。
【００６４】
エンジン等により発電機を駆動する発電ユニットにより電力を得るとともに、発電ユニットからの排熱を利用することによりエネルギーの効率的運用を図ろうとする熱電併給システム（コジェネレーションシステム）において、発電ユニットから発生する排ガスには、炭化水素の燃焼によって生じた水蒸気成分のほか、燃料の純度や燃焼の状態によって生じる窒素酸化物や硫黄酸化物などの腐食性の成分が含まれることがある。
【００６５】
したがって、発電ユニットと吸収式冷凍機とが組み合わされており、発電ユニットで電力を発生すると共に、発電ユニットの排ガスを吸収式冷凍機内の高圧再生器、高再入口熱交換器、低再補助熱交換器、及び低再入口熱交換器に導いて低温まで熱回収するような場合において、発電ユニットの排ガスを吸収式冷凍機で低温まで熱回収する場合には、排ガスの温度低下により水蒸気成分が凝縮して排ガスが通る配管などの内面に水滴として付着し、さらに、この水滴に排ガスの腐食性の成分が溶解することによって、熱交換器等の機器に腐食が生じてしまうことが考えられる。
【００６６】
また、腐食等の理由によって吸収式冷凍機内部の熱交換器を交換する場合には、大気中の酸素と吸収液の反応による内部腐食によって吸収式冷凍機全体の劣化が進むことを防止しつつ、熱交換器内の吸収液の回収等を行う必要があり、交換作業が複雑かつ困難になってしまうという問題点があった。
【００６７】
これに対して、本実施の形態においては、原動機から排出される排ガスと、原動機を冷却するために該原動機を介して循環される温水とを熱源として駆動される熱駆動型冷凍機の外部に、熱駆動型冷凍機を介した下流側の排ガス流路を通る排ガスと、原動機から熱駆動型冷凍機への温水流路を通る温水との間で熱交換する排ガス温水熱交換器を配置するように構成したので、発電に供される原動機からの排熱の回収効率の改善を図りつつ、メンテナンス性を向上する事ができる。
【００６８】
すなわち、本実施の形態においては、排ガスの熱を吸収式冷凍機２０の排ガス熱回収部２２で約１５０〜２００℃程度まで熱回収した後、吸収式冷凍機２０から分離された排ガス温水熱交換器３０で約１００〜１２０℃程度の低い温度まで熱回収を行っている。つまり、排ガス成分内の水分の凝縮などによる腐食のポテンシャルを有する部位が吸収式冷凍機２０から分離されているため、低温までの熱回収部である排ガス温水熱交換器３０に腐食が発生した場合においても、吸収式冷凍機２０本体に影響を与えることなく排ガス温水熱交換器３０の交換や補修が可能となり、システムの維持管理が容易となるとともに、吸収式冷凍機２０を中心とするシステム全体の劣化を防止して性能と信頼性を長期間維持する点で大変有効である。
【００６９】
また、排ガス温水熱交換器３０を、エンジン発電ユニット１１から吸収式冷凍機２０への温水配管１８に設けたので、エンジン本体１２の冷却機能を損ねることなく排ガスの熱を温水に回収し、冷熱発生用の熱源として有効に活用することが可能となる。
【００７０】
さらに、エンジン発電ユニット１１から吸収式冷凍機２０の排ガス熱回収部２２への排ガス配管１７に排ガス主ダンパー１７ａを設け、この排ガス主ダンパー１７ａの排ガス入口側（上流側）と、排ガス温水熱交換器３０の排ガス出口側（下流側）とを結ぶ排ガスバイパス配管５５を設けるとともに、この排ガスバイパス配管５５に排ガスバイパスダンパー５５ａを設けた。この構成により、冷熱停止運転時には排ガスをバイパスすることにより吸収式冷凍機２０を保護するとともに、需要側の冷熱需要が冷熱発生型熱電併給システム１０の冷熱発生能力よりも小さい場合には、排ガスのバイパス量および吸収式冷凍機２０への供給量を制御することによって冷熱発生能力を制御することができる。
【００７１】
また、エンジン発電ユニット１１から発生する温水を還流する温水配管１８に、吸収式冷凍機２０の入口側（上流側）から出口側（下流側）に温水をバイパスする外部放熱用温水バイパス配管６５を設け、外部放熱用温水バイパス配管６５への分岐部に外部放熱用三方弁１８ａを配置し、外部放熱用温水バイパス配管６５上に外部から供給される冷却水によって温水を冷却する外部放熱用熱交換器６０を設けたので、冷熱停止運転時には温水をバイパスして吸収式冷凍機２０を保護するとともに、エンジン本体１２の冷却熱を冷却水に放出してエンジン本体１２の冷却を維持することが可能となる。
【００７２】
さらに、エンジン発電ユニット１１から発生する温水の流路１８に、吸収式冷凍機２０への入口側（上流側）から出口側（下流側）に温水をバイパスする二次温水加熱用温水バイパス配管７５を設け、二次温水加熱用温水バイパス配管７５への分岐部に二次温水加熱用三方弁１８ｂを配置し、二次温水加熱用温水バイパス配管７５上に温水負荷系に供給する二次温水を加熱する二次温水加熱用熱交換器７０を設けたので、需要側の冷熱需要がなく、温水需要がある場合の運転、さらには、冷水と温水の同時供給運転が可能となる。
【符号の説明】
【００７３】
１０  冷熱発生型熱電併給システム
１１  エンジン発電ユニット
１２  エンジン本体（原動機）
１３  発電機
１４  放熱器
１４ａ  ファン
１５  燃料供給路
１６  送電路
１７  排ガス配管
１７ａ  排ガス主ダンパー
１８  温水配管
１８ａ  外部放熱用三方弁
１８ｂ  二次温水加熱用三方弁
１８ｃ，１８ｄ  温水温度センサ
１９  外気
２０  吸収式冷凍機（熱駆動型冷凍機）
２１  冷水ポンプ
２２  排ガス熱回収部
２２ａ  伝熱構造
２３  温水熱回収部
２３ａ，２４ａ，２８ａ  伝熱管
２４  低温再生器
２５  冷水配管
２５ａ  冷水温度センサ
２６  蒸発器
２６ａ  冷媒ポンプ
２４ｂ，２６ｂ，２７ｂ  散布管
２７  吸収器
２７ａ  溶液ポンプ
２８  凝縮器
２９ａ  低温溶液熱交換器
２９ｂ  高温溶液熱交換器
３１  温水ポンプ
３５  制御装置
３５ａ  運転制御部
３６  運転設定部
５５  排ガスバイパス配管
５５ａ  排ガスバイパスダンパー
６０  外部放熱用熱交換器
６５  外部放熱用温水バイパス配管
７０  二次温水用熱交換器
７１  二次温水ポンプ
７５  二次温水用温水バイパス配管
７６  二次温水配管
７６ａ  二次温水温度センサ
９０  冷却塔
９０ａ，９０ｂ  開閉弁
９１  冷却水ポンプ
９５，９６  冷却水配管
１００  エンジン発電部
２００  冷温水供給部（冷熱供給システム）
【図１】
2015121395.tif 000003
【図２】
2015121395.tif 000004
【図３】
2015121395.tif 000005
【図４】
2015121395.tif 000006