(57)【要約】【課題】  エネルギー効率の良いコージェネレーションシステムとする。【解決手段】  第１エンジン１０１にて発電機１０２が駆動されて、熱および電気を供給するコージェネレーションシステム１０と、第１冷媒を圧縮する圧縮機２０２が第２エンジン２０１にて駆動され、第１冷媒と室内の空気とを熱交換させて冷房および暖房を行う空調機２０と、熱をエネルギー源として冷熱を得る冷凍システム３０とを備え、冷房時には、コージェネレーションシステム１０の排熱により冷凍システム３０が作動されて第１冷媒が冷却され、暖房時には、コージェネレーションシステム１０の排熱が空調機２０に供給されて第１冷媒が加熱される。これによると、コージェネレーションシステムの排熱を空調に利用するため、空調性能を向上させることができるとともに、エネルギー効率の良いコージェネレーションシステムとすることができる。【選択図】        図２
2005331147.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１エンジン（１０１）にて発電機（１０２）が駆動されて、熱および電気を供給するコージェネレーションシステム（１０）と、
第１冷媒を圧縮する圧縮機（２０２）が第２エンジン（２０１）にて駆動され、前記第１冷媒と室内の空気とを熱交換させて冷房および暖房を行う空調機（２０）と、
熱をエネルギー源として冷熱を得る冷凍システム（３０）とを備え、
冷房時には、前記コージェネレーションシステム（１０）の排熱により前記冷凍システム（３０）が作動されて前記第１冷媒が冷却され、
暖房時には、前記コージェネレーションシステム（１０）の排熱が前記空調機（２０）に供給されて前記第１冷媒が加熱されることを特徴とする発電および空調システム。
【請求項２】
前記冷凍システム（３０）は、第２冷媒を吸着・脱離する吸着材を有し、前記排熱にて加熱されることにより前記吸着材から前記第２冷媒を脱離させるとともに、前記吸着剤が前記第２冷媒を吸着する作用を利用して第２冷媒を蒸発させ、その蒸発潜熱を冷熱源として前記第１冷媒を冷却する吸着式冷凍システムであることを特徴とする請求項１に記載の発電および空調システム。
【請求項３】
前記冷凍システム（３０）は、前記排熱にて加熱されることにより第２冷媒を高温・高圧にする吸収式冷凍システムであることを特徴とする請求項１に記載の発電および空調システム。
【請求項４】
冷房時には、前記コージェネレーションシステム（１０）の排熱および前記空調機（２０）の排熱により前記冷凍システム（３０）が作動されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の発電および空調システム。
【請求項５】
暖房時には、前記コージェネレーションシステム（１０）の排熱および前記空調機（２０）の排熱により前記第１冷媒が加熱されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の発電および空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コージェネレーションシステムと、室内の冷房および暖房を行う空調機とを備える、発電および空調システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エネルギーの有効活用として、コージェネレーション(熱電併給)システムが提案されている。
【０００３】
一方、冷媒を圧縮する圧縮機をエンジンにて駆動して、室内の冷房および暖房を行うエンジン式空調機においては、エンジン排熱を利用して吸着器を作動させ、冷房時のサイクル効率を向上させようとするものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−１４２０１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、コージェネレーションシステムは、その排熱(温水、排気)の有効利用がネックとなり中々普及していないのが現状である。
【０００５】
一方、特許文献１に記載の空調機は、排熱を冷房熱源として利用してエネルギーの有効利用を行っているが、暖房時にはその排熱は廃棄されている。
【０００６】
本発明は上記点に鑑みて、コージェネレーションシステムと空調機とを組み合わせて、エネルギー効率の良いコージェネレーションシステムとすることを目的とする。また、エネルギー効率の良い空調機とすることを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、第１エンジン（１０１）にて発電機（１０２）が駆動されて、熱および電気を供給するコージェネレーションシステム（１０）と、第１冷媒を圧縮する圧縮機（２０２）が第２エンジン（２０１）にて駆動され、第１冷媒と室内の空気とを熱交換させて冷房および暖房を行う空調機（２０）と、熱をエネルギー源として冷熱を得る冷凍システム（３０）とを備え、冷房時には、コージェネレーションシステム（１０）の排熱により冷凍システム（３０）が作動されて第１冷媒が冷却され、暖房時には、コージェネレーションシステム（１０）の排熱が空調機（２０）に供給されて第１冷媒が加熱されることを特徴とする。
【０００８】
これによると、コージェネレーションシステムの排熱を空調に利用するため、空調性能を向上させることができるとともに、エネルギー効率の良いコージェネレーションシステムとすることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明のように、冷凍システム（３０）は、第２冷媒を吸着・脱離する吸着材を有し、排熱にて加熱されることにより吸着材から第２冷媒を脱離させるとともに、吸着剤が第２冷媒を吸着する作用を利用して第２冷媒を蒸発させ、その蒸発潜熱を冷熱源として第１冷媒を冷却する吸着式冷凍システムを用いることができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明のように、冷凍システム（３０）は、排熱にて加熱されることにより第２冷媒を高温・高圧にする吸収式冷凍システムを用いることができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、冷房時には、コージェネレーションシステム（１０）の排熱および空調機（２０）の排熱により冷凍システム（３０）が作動されることを特徴とする。
【００１２】
これによると、冷房時には空調機の排熱も空調に利用するため、冷房性能を向上させることができるとともに、エネルギー効率の良い空調機とすることができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明では、暖房時には、コージェネレーションシステム（１０）の排熱および空調機（２０）の排熱により第１冷媒が加熱されることを特徴とする。
【００１４】
これによると、暖房時には空調機の排熱も空調に利用するため、暖房性能を向上させることができるとともに、エネルギー効率の良い空調機とすることができる。
【００１５】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。
【００１７】
図１は本発明の一実施形態になる発電および空調システムの構成図、図２は図１のシステムの冷房時の状態を示す系統図、図３は図１のシステムの暖房時の状態を示す系統図である。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態になる発電および空調システムは、熱および電気を供給するコージェネレーションシステム１０と、第１冷媒と室内の空気とを熱交換させて冷房および暖房を行う空調機２０と、熱をエネルギー源として冷熱を得る冷凍システム３０とを備えている。
【００１９】
図２、図３に示すように、コージェネレーションシステム１０は、水冷式の第１エンジン１０１と、この第１エンジン１０１により駆動されて電気を発生する発電機１０２と、エンジン冷却水を循環させる第１ウォータポンプ１０３とを有している。第１エンジン１０１の発熱排熱と排気排熱はエンジン冷却水に回収され、その熱で２次冷却水を加熱し給湯などに利用されるようになっている。
【００２０】
また、第１エンジン１０１のエンジン冷却水は、温水管４０等を介して空調機２０や冷凍システム３０に循環されるようになっている。なお、コージェネレーションシステム１０は、屋外に設置される。また、第１エンジン１０１は、灯油、軽油、ＬＰＧ、ＬＮＧ等を燃料とする。
【００２１】
図１に示すように、空調機２０は、屋外に設置される屋外ユニット２０ａと、室内に設置される室内ユニット２０ｂとを備えている。室内ユニット２０ｂは、冷媒と室内の空気との熱交換を行うものである。
【００２２】
図２に示すように、屋外ユニット２０ａは、水冷式の第２エンジン２０１により圧縮機２０２を駆動し、圧縮機２０２により第１冷媒（例えばＲ１３４ａ）を圧縮するようになっている。なお、第２エンジン２０１は、灯油、軽油、ＬＰＧ、ＬＮＧ等を燃料とする。
【００２３】
圧縮機２０２から吐出された第１冷媒の流れは、四方弁２０３によって制御される。具体的には、四方弁２０３は、暖房時には第１冷媒を室内ユニット２０ｂ側へ導く位置にセットされ、冷房時には第１冷媒をコンデンサ２０４側へ導く位置にセットされる。
【００２４】
冷房時においてコンデンサ２０４に送られた高温高圧ガスの第１冷媒は、このコンデンサ２０４により外気と熱交換されて液冷媒となる。そして、コンデンサ２０４を通過した第１冷媒は、電子膨張弁２０５、レシーバ２０６、および、冷媒冷却器２０７等を経て、室内ユニット２０ｂに導かれる。
【００２５】
なお、レシーバ２０６は、冷媒を一時的に溜めて飽和状態を作るものである。また、冷媒冷却器２０７は、冷凍システム３０にて冷却された水が冷水管５０と冷水用ウォータポンプ５１とによって循環され、この循環される冷水により第１冷媒を冷却するものである。
【００２６】
室内ユニット２０ｂを通過した第１冷媒は、四方弁２０３、冷媒加熱器２０８、およびアキュムレータ２０９等を経て圧縮機２０２に戻される。なお、冷媒加熱器２０８は、第１冷媒とエンジン冷却水との熱交換を行うものである。また、アキュムレータ２０９は、第１冷媒を気液分離するものである。
【００２７】
第２エンジン２０１のエンジン冷却水は、第２ウォータポンプ２１０によって循環され、冷媒加熱器２０８および第１温水切り替えバルブ２１１に向かって流れるようになっている。そして、第１温水切り替えバルブ２１１側に流れたエンジン冷却水の流れは、第１温水切り替えバルブ２１１によって制御される。具体的には、エンジン冷却水と外気との熱交換を行わせるラジエータ２１２か、あるいは冷凍システム３０の、いずれかに流される。
【００２８】
冷媒加熱器２０８と第２ウォータポンプ２１０との間には、第２温水切り替えバルブ２１３が設けられている。そして、暖房時には、第２温水切り替えバルブ２１３は冷媒加熱器２０８と第２ウォータポンプ２１０とを連通させ、一方、冷房時には、第２温水切り替えバルブ２１３は冷媒加熱器２０８と第２ウォータポンプ２１０との間を遮断するとともに、冷凍システム３０と第２ウォータポンプ２１０との間を連通させる。
【００２９】
図１に示すように、冷凍システム３０は、コージェネレーションシステム１０のケース内に収納されている。
【００３０】
また、冷凍システム３０として、吸着式冷凍システムを用いている。すなわち、本実施形態の冷凍システム３０は、密閉容器内に、第２冷媒（例えば水）が封入されるとともに、第２冷媒を吸着・脱離する吸着材が収納されている。図２に示すように、温水管４０が密閉容器を貫通しており、温水管４０内を流通するエンジン冷却水にて吸着材を加熱することにより、吸着材から第２冷媒を脱離させるようになっている。さらに、冷水管５０が密閉容器を貫通しており、吸着剤が第２冷媒を吸着する作用を利用して第２冷媒を蒸発させ、その蒸発潜熱を冷熱源として、冷水管５０内を流通する水を冷却するようになっている。なお、冷凍システム３０にはラジエータ３１が接続されている。
【００３１】
次に、上記実施形態の作動を説明する。
【００３２】
まず、冷房時の作動を説明する。図２は冷房時の状態を示すもので、冷房時には、空調機２０の圧縮機２０２から吐出された第１冷媒は、コンデンサ２０４、電子膨張弁２０５、レシーバ２０６、冷媒冷却器２０７等を経て、室内ユニット２０ｂに導かれる。そして、第１冷媒はコンデンサ２０４で凝縮液化されレシーバ２０６により飽和状態となり、室内ユニット２０ｂは第１冷媒を減圧気化させて室内の空気と熱交換させ、室内の空気を冷却する。
【００３３】
この冷房時には、以下述べるように、第１冷媒が冷媒冷却器２０７を通過する際に第１冷媒がさらに冷却される。
【００３４】
すなわち、第１温水切り替えバルブ２１１は、ラジエータ２１２および冷凍システム３０のうち冷凍システム３０側にのみエンジン冷却水を流す温水回路を形成する。また、第２温水切り替えバルブ２１３は、冷凍システム３０から戻ってきたエンジン冷却水を、冷媒加熱器２０８側でなく第２エンジン２０１側に戻す回路を形成する。
【００３５】
したがって、第２エンジン２０１で発生した排熱を回収したエンジン冷却水は、第２ウォータポンプ２１０により温水管４０を介して冷凍システム３０に送られる。また、第１エンジン１０１で発生した排熱を回収したエンジン冷却水も、前述した第２エンジン２０１の冷却水と合流して冷凍システム３０に送られる。
【００３６】
そして、冷凍システム３０は、エンジン冷却水にて吸着材を加熱して吸着材から第２冷媒を脱離させ、また、吸着剤に第２冷媒を吸着させて第２冷媒を蒸発させ、その蒸発潜熱を冷熱源として冷水管５０内を流通する水を冷却する。すなわち、冷凍システム３０は排熱をエネルギー源として作動して冷水を発生する。
【００３７】
この冷水は冷水用ウォータポンプ５１によって冷水管５０を介して空調機２０の冷媒冷却器２０７に循環され、冷媒冷却器２０７によって第１冷媒をさらに冷却（サブクール）することで、空調機２０の冷房能力および効率を向上させることができる。
【００３８】
このように、冷房時には、コージェネレーションシステム１０および空調機２０の排熱を利用して第１冷媒をさらに冷却するため、冷房性能を向上させることができるとともに、エネルギーの有効利用が可能となる。
【００３９】
特に、従来は冷房シーズンのコージェネレーションシステム１０の排熱の利用は殆ど無いのに対し、本実施形態では冷房シーズンでもコージェネレーションシステム１０の排熱を利用することができる。したがって、冷房シーズンにおけるコージェネレーションシステム１０のエネルギー効率を著しく高めることができる。
【００４０】
次に、暖房時の作動を説明する。図３は暖房時の状態を示すもので、暖房時には、空調機２０の圧縮機２０２から吐出された第１冷媒は、四方弁２０３等を経て室内ユニット２０ｂに導かれる。そして、室内ユニット２０ｂは高温の第１冷媒と室内の空気とお熱交換させ、室内の空気を加熱する。
【００４１】
この暖房時には、以下述べるように、第１冷媒が冷媒加熱器２０８を通過する際に第１冷媒がさらに加熱される。
【００４２】
すなわち、第２温水切り替えバルブ２１３は３方向とも流通の位置に固定され、冷媒加熱器２０８から来たエンジン冷却水とコージェネレーションシステム１０から来たエンジン冷却水は合流され、第２ウォータポンプ２１０によって第２エンジン２０１に流入される回路が形成される。そして、エンジン冷却水は第２エンジン２０１を出た後、冷凍システム３０側および冷媒加熱器２０８側に循環される。
【００４３】
これにより、冷媒加熱器２０８内において第１冷媒とエンジン冷却水との熱交換が行われ、第１冷媒がさらに加熱されるため、空調機２０の暖房能力および効率を向上させることができる。
【００４４】
なお、この暖房時には冷凍システム３０は作動しておらず、エンジン冷却水は冷凍システム３０を素通りするだけである。また、外気温度上昇や何らかの理由によりエンジン冷却水温度が異常に上昇したときには、第１温水切り替えバルブ２１１を作動させ、空調機２０に内蔵されたラジエータ２１２にエンジン冷却水の一部を導きオーバーヒートを防止する。
【００４５】
このように、暖房時には、コージェネレーションシステム１０および空調機２０の排熱を利用して第１冷媒をさらに加熱するため、暖房性能を向上させることができるとともに、エネルギーの有効利用が可能となる。
【００４６】
従来は、空調機２０の暖房能力は外気吸熱とエンジン排熱で賄われる為、特に外気温度が低くなった場合(例えば−１５℃以下)、外気吸熱量が減少して暖房性能が低下するという問題点があったが、本実施形態によれば外気吸熱減少分をコージェネレーションシステム１０から補填できる為有効である。また通常暖房運転時に於いても、従来機種と体格同等で、また空調機２０の燃費増加を抑えながら能力向上を図ることができる。因みに、空調機２０は単体のみでも暖房は今まで通り行える。
【００４７】
（他の実施形態）
上記実施形態では、冷凍システム３０として吸着式冷凍システムを用いたが、冷凍システム３０として、排熱にて加熱されることにより第２冷媒を高温・高圧にする吸収式冷凍システムを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施形態になる発電および空調システムの構成図である。
【図２】図１のシステムの冷房時の状態を示す系統図である。
【図３】図１のシステムの暖房時の状態を示す系統図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０…コージェネレーションシステム、２０…空調機、３０…冷凍システム、１０１…第１エンジン、１０２…発電機、２０２…圧縮機、２０１…第２エンジン。
【図１】
2005331147.tif 000003
【図２】
2005331147.tif 000004
【図３】
2005331147.tif 000005