(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排熱で駆動される１台又は複数台の吸収ヒートポンプと、排熱で駆動される１台又は複数台の排熱ボイラと、燃料で駆動される１台又は複数台の燃料焚きボイラとを蒸気ヘッダに並列に接続し、該吸収ヒートポンプ、排熱ボイラ、及び燃料焚きボイラから加熱された蒸気を前記蒸気ヘッダに供給し、該蒸気ヘッダから加熱された蒸気を負荷に供給するように構成し、
前記負荷の量を検出する負荷検出手段と、該負荷検出手段で検出した負荷量に応じて、前記吸収ヒートポンプ、排熱ボイラ、及び燃料焚きボイラの発停又は容量制御を行う運転制御手段とを設け、
前記運転制御手段は、運転優先順位を前記吸収ヒートポンプ、前記排熱ボイラ、前記燃料焚きボイラの順として運転する手段と、前記吸収ヒートポンプ及び排熱ボイラに排熱を供給する排熱源は冷却を必要とするエンジンのジャケット温水と冷却を必要としないエンジンの排ガスであって、冷却を必要とするエンジンのジャケット温水の排熱を冷却を必要としないエンジンの排ガスの排熱に対して優先して吸収ヒートポンプで使用する手段を備えていることを特徴とする熱媒供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温水などの排熱を熱源として駆動される第２種吸収ヒートポンプとボイラを組み合せて構成した熱媒供給システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンを用いたコージェネレーションでは、排ガスから熱回収して製造する蒸気は有効利用されるが、ジャケット温水は給湯以外に有効な使い道が少なく、冷却塔などで放熱する場合が多い。このような排温水或いは排蒸気等の低質の熱源から高温の熱を発生させる吸収ヒートポンプは、例えば特許文献１及び特許文献２によって既に公知である。
【０００３】
上記の公知例は、全て吸収ヒートポンプの内部サイクルに関するものであって、吸収ヒートポンプと通常のボイラ等の機器を効果的に組み合せたシステムではなかった。そのため、吸収ヒートポンプ、排熱ボイラ、燃料焚きボイラを組み合せて熱媒供給システムを構成し、熱媒供給システム運転に際し、排熱を最も有効に利用し、且つ燃料使用量を最小にして二酸化炭素の排出量を最小にできるシステムにはなっていない。
【特許文献１】特公昭５８−１８５７４号公報
【特許文献２】特公昭５８−１８５７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、吸収ヒートポンプに投入する排熱を最も有効に利用し、また使用先の負荷に応じて、吸収ヒートポンプと、並列に設置されたボイラ等の熱源機器との運転状態を制御することによって、熱源機器で消費される燃料使用量、即ち装置を運転する際の二酸化炭素排出量を最小にできる吸収ヒートポンプとボイラ等の熱源機器を組み合せた熱媒供給システム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】
【０００５】
上記課題を達成するため請求項１に記載の発明は、排熱で駆動される１台又は複数台の吸収ヒートポンプと、排熱で駆動される１台又は複数台の排熱ボイラと、燃料で駆動される１台又は複数台の燃料焚きボイラとを蒸気ヘッダに並列に接続し、該吸収ヒートポンプ、排熱ボイラ、及び燃料焚きボイラから加熱された蒸気を蒸気ヘッダに供給し、該蒸気ヘッダから加熱された蒸気を負荷に供給するように構成し、負荷の量を検出する負荷検出手段と、該負荷検出手段で検出した負荷量に応じて、前記吸収ヒートポンプ、排熱ボイラ及び燃料焚きボイラの発停又は容量制御を行う運転制御手段とを設け、運転制御手段は、運転優先順位を吸収ヒートポンプ、排熱ボイラ、燃料焚きボイラの順として運転する手段と、吸収ヒートポンプ及び排熱ボイラに排熱を供給する排熱源は冷却を必要とするエンジンのジャケット温水と冷却を必要としないエンジンの排ガスであって、冷却を必要とするエンジンのジャケット温水の排熱を冷却を必要としないエンジンの排ガスの排熱に対して優先して吸収ヒートポンプで使用する手段を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、排熱供給システムを、排熱で駆動される１台又は複数台の吸収ヒートポンプと、排熱で駆動される１台又は複数台の排熱ボイラと、燃料で駆動される１台又は複数台の燃料焚きボイラとを蒸気ヘッダに並列に接続し、該吸収ヒートポンプ、排熱ボイラ、及び燃料焚きボイラから加熱された蒸気を蒸気ヘッダに供給し、該蒸気ヘッダから加熱された蒸気を負荷に供給するように構成し、負荷の量を検出する負荷検出手段と、該負荷検出手段で検出した負荷量に応じて、吸収ヒートポンプ、排熱ボイラ及び燃料焚きボイラの発停又は容量制御を行う運転制御手段とを設け、運転制御手段は、運転優先順位を吸収ヒートポンプ、排熱ボイラ、燃料焚きボイラの順として運転する手段と、吸収ヒートポンプ及び排熱ボイラに排熱を供給する排熱源は冷却を必要とするエンジンのジャケット温水と冷却を必要としないエンジンの排ガスであって、冷却を必要とするエンジンのジャケット温水の排熱を冷却を必要としないエンジンの排ガスの排熱に対して優先して吸収ヒートポンプで使用する手段を備えているので、吸収ヒートポンプ、排熱ボイラ及び燃料焚きボイラの発停を熱媒使用先の負荷によって行い、その際の各機器の運転状態で排熱を最大限有効に利用することが可能となり、燃料使用量、即ち熱媒供給システムの二酸化炭素の排出量を最小限にすることが可能となると共に、排熱媒体を冷却するための機器を駆動する動力を少なくすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
先ず、図１を参照しながら単段第２種吸収ヒートポンプについて説明する。図１は単段の第２種ヒートポンプの構成を示す図である。図示するように、単段の第２種ヒートポンプ１は、蒸発器Ｅ、吸収器Ａ、再生器Ｇ、凝縮器Ｃ、溶液熱交換器１０、溶液ポンプ１１、濃溶液配管１２、希溶液配管１３、冷媒ポンプ１４、冷媒配管１５、熱源温水配管１６、熱源温水配管１７、冷却水配管１８、給水ポンプ１９、給水予熱伝熱管２０、及び蒸気発生熱交換器２１から構成されている。
【００２４】
上記構成の単段第２種ヒートポンプ１において、再生器Ｇの濃溶液は、溶液ポンプ１１により濃溶液配管１２を通り、溶液熱交換器１０の被加熱側を通って加熱された後、吸収器Ａに送られ該吸収器Ａ内に散布される。吸収器Ａ内で散布された濃溶液は、蒸発器Ｅから流入する冷媒蒸気を吸収して吸収熱を発生し、その熱で蒸気発生熱交換器２１の中を流れる被加熱媒体（水）を加熱する。冷媒蒸気を吸収して濃度が薄くなった希溶液は、希溶液配管１３を通り溶液熱交換器１０の加熱側を経由して濃溶液配管１２を通る濃溶液を加熱し再生器Ｇに戻る。
【００２５】
再生器Ｇに戻った希溶液は、熱源温水配管１７の中を流れる熱源温水１０１によって加熱され、冷媒蒸気を発生して濃縮され濃溶液となり、溶液サイクルを一巡する。再生器Ｇで発生した冷媒蒸気は凝縮器Ｃに導かれ、冷却水配管１８の中を流れる冷却水１０２により冷却され凝縮し、冷媒液となる。この冷媒液は冷媒ポンプ１４により冷媒配管１５を通って蒸発器Ｅに送られ該蒸発器Ｅ内に散布され、熱源温水配管１６の中を流れる熱源温水１０３により加熱されて蒸発し、吸収器Ａに導かれる。以上が冷媒と溶液のサイクルである。
【００２６】
一方、被加熱媒体（水）１０４は、給水ポンプ１９で加圧され給水予熱伝熱管２０に導かれる。この給水予熱伝熱管２０で被加熱媒体（水）１０４は、蒸発器Ｅで発生した冷媒蒸気が凝縮することにより加熱され、続いて吸収器Ａ内の蒸気発生熱交換器２１で溶液の吸収熱によって加熱されて水蒸気になる。
【００２７】
このように、吸収ヒートポンプ１に熱源媒体（熱源温水１０１、１０３）と冷却媒体（冷却水１０２）を供給することによって、吸収器Ａで高温の熱を発生させることができる。なお、給水予熱伝熱管２０は、本実施形態例のように蒸発器内部に設置するに限らず、溶液循環系からの熱回収（配管１３と熱交換）や、熱源温水による直接加熱（温水１０１、１０３と熱交換）、凝縮器Ｃの凝縮熱（凝縮器Ｃの缶胴内に伝熱管を設置）などが利用できる場所が考えられる。また、これらを組み合せても良い。また、冷媒配管１５に熱交換器を設置し、蒸発器Ｅに供給する冷媒を予熱してもよい。予熱することによって、蒸気製造効率を向上させることができる。
【００２８】
図２は本発明に係る吸収ヒートポンプとボイラを組み合せた熱媒供給システムをエンジンを用いたコージェネレーションに適用した例を示す図である。エンジン３０に燃料１０５を供給して発電機３１を駆動し発電を行うと同時に、エンジン３０から発生するジャケット温水１０６を吸収ヒートポンプ３２に供給し、このジャケット温水１０６の熱で吸収ヒートポンプ３２を駆動して蒸気１０７を発生させる。また、エンジン３０から発生する排ガス１０８を排ガスボイラ３３に供給し、この排ガス１０８の熱で蒸気１０９を発生させる。蒸気ヘッダ３６に並列に接続されたボイラ３４−１、ボイラ３４−２は燃料１１０が供給された蒸気１１１を発生する通常の燃料焚きボイラである。
【００２９】
吸収ヒートポンプ３２、排ガスボイラ３３、ボイラ３４−１、及びボイラ３４−２で発生した蒸気１０７、１０９、１１１、１１１はいったん蒸気ヘッダ３６に集合させてから使用先３７に供給される。蒸気ヘッダ３６には圧力センサ３８が取り付けられており該圧力センサ３８で検出した蒸気圧力値によって蒸気の過不足を検知する。蒸気ヘッダ３６の圧力センサ３８で蒸気の過不足を検知することで、安価、簡易に負荷を検知することができる。また、熱源機器である吸収ヒートポンプ３２、排ガスボイラ３３、ボイラ３４−１、及びボイラ３４−２と蒸気ヘッダ３６を結ぶ配管には逆止弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３−１、Ｖ３−２が取り付けられており、蒸気ヘッダ３６から各熱源機器に蒸気が逆流するのを防いでいる。
【００３０】
上記システムにおいて、吸収ヒートポンプ３２、排ガスボイラ３３、ボイラ３４−１、及びボイラ３４−２の各熱源機器は台数制御される。この台数制御について図３を用いて説明する。台数制御は蒸気ヘッダ３６の蒸気圧力値について複数の圧力区分を設定し、予め圧力区分ごとに各熱源機器の運転状態を決めておいて、圧力センサ３８で検出した蒸気ヘッダ３６の蒸気圧力値がどの圧力区分に該当するかによって、各熱源機器の発停を行うものである。
【００３１】
図３はＯＮ−ＯＦＦの２位置で制御する吸収ヒートポンプ３２、排ガスボイラ３３、ボイラ３４−１、及びボイラ３４−２の各熱源機器を計４台、図２に示すように設置した場合の稼働優先順位ごとの圧力設定値と運転状態の例を示している。縦軸は稼働（運転）優先順位を横軸は蒸気ヘッダ圧力を示す。稼働優先順位は吸収ヒートポンプ３２が第１位、排ガスボイラ３３が第２位、ボイラ３４−２が第３位、ボイラ３４−１が第４位となっている。排熱を有効に利用するため、吸収ヒートポンプ３２と排ガスボイラ３３が優先して運転される。このうち、吸収ヒートポンプ３２は温水排熱を熱源としているため順位が１位、排ガスボイラが２位とする。
【００３２】
稼働優先順位第１位の吸収ヒートポンプ３２は圧力センサ３８で検出した蒸気ヘッダ３６の蒸気圧力検出値が０．８０ＭＰａ以下になると運転し、０．８２ＭＰａを超えると停止する。運転／停止の各圧力設定値に０．０２ＭＰａの幅を設けたのは、頻繁な発停を防止するためである。同様に稼働優先順位第２位の排ガスボイラ３３は、圧力センサ３８で検出した蒸気ヘッダ３６の蒸気圧力検出値が０．７８ＭＰａ以下になると運転し、０．８０ＭＰａを超えると停止する。
【００３３】
本台数制御では、ボイラ３４−１とボイラ３４−２の稼働優先順位は、各々の累積運転時間を比較して決定する。ここでは、ボイラ３４−１の累積運転時間の方が短かった場合を示していて、この場合、稼働優先順位はボイラ３４−２が第３位、ボイラ３４−１が第４位となり、それぞれ圧力センサ３８で検出した蒸気ヘッダ３６の蒸気圧力検出値が０．７６／０．７４ＭＰａ以下になると運転し、０．７８／０．７６ＭＰａを超えると停止する。蒸気ヘッダ３６の圧力が０．８２ＭＰａを超えた状態では全ての熱源機器が停止し、エンジン３０のジャケット温水１０６は冷却塔やラジエータ（図示せず）等に供給して大気に放熱する。
【００３４】
上記のような台数制御を行うことによって、エンジン３０から発生するジャケット温水１０６を最優先に、排ガス１０８を次に優先して利用することができるので、コージェネレーション排熱の有効利用を促進し、システムの熱利用効率を高めることで、蒸気発生のための化石燃料消費量を削減し、炭酸ガス排出量を抑制することができる。また、本実施形態例の台数制御では、吸収ヒートポンプ及び熱源機器の頻繁な発停が起らないように負荷量に応じた吸収ヒートポンプ及び熱源機器の発停を行うので、頻繁な吸収ヒートポンプ及び熱源機器の発停による機器の劣化及び発停時のエネルギー損失を少なくすることができる。ここで、ジャケット温水１０６が排ガス１０８より優先して利用される理由は、上述のようにジャケット温水１０６は利用しない場合、冷却塔などによって放熱させる必要がある（そのためポンプやファン等を運転する必要がある）が、排ガス１０８は利用しない場合は排ガスボイラ３３をバイパスして排気するだけで良いためである。
【００３５】
本実施形態では、吸収ヒートポンプ３２と排ガスボイラ３３を１台ずつ設けた場合について述べたが、これらは複数台でも良く、発停の優先順位は上述のボイラ３４−１、ボイラ３４−２と同様に累積運転時間によって決定すると良い。また、当然ながら、エンジンが停止している場合はジャケット温水１０６も排ガス１０８も発生しないので、吸収ヒートポンプ３２と排ガスボイラ３３は停止し、ボイラ３４−１、ボイラ３４−２のみで蒸気を発生させて負荷に対応する。
【００３６】
本実施形態の台数制御は、蒸気ヘッダ３６の蒸気圧力値が所定の値より高い状態が一定時間継続した場合には、運転中の熱源機器を１台停止し、逆に所定の値より低い状態が一定時間継続した場合には、停止中の熱源機器を１台運転するようにしたものである。
【００３７】
図４は図２と同じ機器構成、即ち吸収ヒートポンプ３２（図４では「吸収ヒートポンプ」記す）、排ガスボイラ３３（図４では「排ガスボイラ」と記す）、ボイラ３４−１（図４では「ボイラ１」と記す）、及びボイラ３４−２（図４では「ボイラ２」と記す）から成る構成のシステムに、本実施形態の台数制御を適用した場合の運転フローを示す図である。圧力センサ３８で検出した蒸気ヘッダ３６の検出蒸気圧力をＰ、設定圧力をＰｄ、ディファレンシャルをΔとした場合、熱源機器の運転台数減少は、Ｐ＞Ｐｄ＋Δの状態が設定時間継続した場合に実行される（ステップＳＴ１、ＳＴ２）。
【００３８】
停止の優先順位は、第１位がボイラ３４−１とボイラ３４−２のうち累積運転時間の長い方、第２位がボイラ３４−１とボイラ３４−２のうち累積運転時間の短い方、第３位が排ガスボイラ、第４位が吸収ヒートポンプとなっている。そこでボイラ３４−１とボイラ３４−２の運転時間を比較し（ステップＳＴ３）、ボイラ３４−１の運転時間＞ボイラ３４−２の運転時間の場合、ボイラ３４−１が運転中かを判断し（ステップＳＴ４）、運転中であったらボイラ３４−１を停止し（ステップＳＴ５）、ＳＴＡＲＴに戻る。また、ステップＳＴ３でボイラ３４−２の運転時間＞ボイラ３４−１の運転時間の場合とステップＳＴ４でボイラ３４−１が運転中でない場合、ボイラ３４−２が運転中かを判断し（ステップＳＴ６）、運転中であったらボイラ３４−２を停止し（ステップＳＴ７）、ＳＴＡＲＴに戻る。
【００３９】
前記ステップＳＴ６において、ボイラ３４−２が運転中でなかったら、ボイラ３４−１が運転中かを判断し（ステップＳＴ８）、運転中であったらステップＳＴ５に移行し、運転中でなかったら排ガスボイラ３３が運転中かを判断し、運転中であったら排ガスボイラ３３を停止し（ステップＳＴ１０）、ＳＴＡＲＴに戻る。前記ステップＳＴ９で排ガスボイラ３３が運転中でなかったら、吸収ヒートポンプ３２が運転中かを判断し（ステップＳＴ１１）、運転中であったら吸収ヒートポンプ３２を停止し（ステップＳＴ１２）、ＳＴＡＲＴに戻る。また、吸収ヒートポンプ３２が運転中でなかったら警報を発する（ステップＳＴ１３）。
【００４０】
熱源機器の運転台数増加は、Ｐ＜Ｐｄ−Δの状態がある設定時間継続した場合に実行され、その優先順位は、第１位が吸収ヒートポンプ、第２位が排ガスボイラ、第３位がボイラ３４−１とボイラ３４−２のうち運転時間の短い方、第４位がボイラ３４−１とボイラ３４−２のうち運転時間の長い方となっている。そこで前記ステップＳＴ１において、Ｐ＞Ｐｄ＋Δでなく、且つＰ＜Ｐｄ−Δの状態が設定時間経過し（ステップＳＴ１４、ＳＴ１５）、吸収ヒートポンプ３２が停止中かを判断し（ステップＳＴ１６）、停止中であったら吸収ヒートポンプ３２を運転し（ステップＳＴ１７）、ＳＴＡＲＴに戻る。
【００４１】
前記ステップＳＴ１６において、吸収ヒートポンプ停止中でなかったら、続いて排ガスボイラ３３が停止中かを判断し（ステップＳＴ１８）、停止中であったら排ガスボイラ３３を運転し（ステップＳＴ１９）、ＳＴＡＲＴに戻る。前記ステップＳＴ１８において、排ガスボイラ３３が停止中でなかったら、続いてボイラ３４−１の運転時間＜ボイラ３４−２の運転時間かを判断し（ステップＳＴ２０）、ボイラ３４−１の運転時間＜ボイラ３４−２の運転時間であったらボイラ３４−１が停止中かを判断し（ステップＳＴ２１）、停止中であったらボイラ３４−１を運転し（ステップＳＴ２２）、ＳＴＡＲＴに戻る。
【００４２】
前記ステップＳＴ２０でボイラ３４−２の運転時間＜ボイラ３４−１の運転時間であった場合と前記ステップＳＴ２１でボイラ３４−１が停止中でなかった場合、ボイラ３４−２が停止中かを判断し（ステップＳＴ２３）、停止中であったらボイラ３４−２を運転し（ステップＳＴ２４）、ＳＴＡＲＴに戻る。前記ステップＳＴ２３でボイラ３４−２が停止中でなかった場合はボイラ３４−１が停止中かを判断し（ステップＳＴ２５）、停止中であったら前記ステップＳＴ２２に移行し、停止中で無かったら警報を発する（ステップＳＴ１３）。
【００４３】
上記のように台数制御を行うことによって、図２の例と同様に、エンジン３０から発生するジャケット温水１０６を最優先に、排ガス１０８をその次に優先して利用することができるので、コージェネレーション排熱の有効利用を促進し、システムの熱利用効率を高めることで、蒸気発生のための化石燃料消費量を削減し、炭酸ガス排出量を抑制することができる。また、蒸気ヘッダ３６の圧力を略一定になるように制御できるため、図２の実施形態に比べて、負荷変動に伴う蒸気ヘッダの圧力変動を小さくすることができる。さらに、各熱源機器の頻繁な発停が起らないように負荷量に応じて発停を行うので、頻繁な機器の発停による機器の劣化及び発停時のエネルギー損失を少なくすることができる。
【００４４】
本発明に係る台数制御を行うシステムの別の構成例として、複数台の吸収ヒートポンプ３２−１〜３２−３、複数台の排ガスボイラ３３−１〜３３−３、複数台のボイラ３４−１〜３４−３を設置した場合について、図５を用いて説明する。
【００４５】
図５は図２の機器構成を複数台拡張したものであり、温水排熱によって駆動され蒸気を発生させる吸収ヒートポンプ３２−１〜３２−３と、排ガスによって駆動され蒸気を発生させる排ガスボイラ３３−１〜３３−３と、燃料を燃焼させて蒸気を発生する通常の燃料焚きボイラ３４−１〜３４−３の各熱源機器を、逆止弁Ｖ１−１〜Ｖ１−３、Ｖ２−１〜Ｖ２−３、Ｖ３−１〜Ｖ３−３を介して蒸気ヘッダ３６に並列に接続したものである。これらの各熱源機器から発生した蒸気はいったん蒸気ヘッダ３６に集合させてから使用先３７に供給され、蒸気ヘッダ３６に取り付けられた圧力センサ３８で検出した検出圧力値によって使用先３７の負荷状況を検知する点は図２の例と同様である。
【００４６】
図５に示すシステムの台数制御の１例を図６を用いて説明する。図３の場合と同様に、本台数制御では蒸気ヘッダ３６の圧力値を０．０１ＭＰａ毎に区分し、各々の区分ごとに各熱源機器の運転状態を予め設定しておいて、圧力センサ３８で検出した蒸気ヘッダ３６の蒸気圧力値に応じて各熱源機器の発停を行うものである。各熱源機器は種類毎に、吸収ヒートポンプ３２−１〜３２−３、排ガスボイラ３３−１〜３３−３、ボイラ３４−１〜３４−３の３グループに分けられ、この順に優先して運転されるものとする。同じ熱源機器グループ内の各々の熱源機器については、各熱源機器の累積運転時間が短いものから優先して運転するように予め順位を決めておく。
【００４７】
図６はＯＮ−ＯＦＦの２位置で制御する吸収ヒートポンプ３２−１〜３２−３、排ガスボイラ３３−１〜３３−３、ボイラ３４−１〜３４−３の各熱源機器を計９台設置した場合の蒸気圧力設定値と運転状態のテーブルの一例を示している。最初に、各熱源機器グループ（吸収ヒートポンプ３２−１〜３２−３のグループ、排ガスボイラ３３−１〜３３−３のグループ、ボイラ３４−１〜３４−３のグループ）内において、各熱源機器のうち、累積運転時間の短いものから順に“Ａ”、“Ｂ”、“Ｃ”と順位を割当てておき、先ず吸収ヒートポンプ３２−１〜３２−３のグループ内の優先順位の高い機器から運転を開始する。吸収ヒートポンプ３２−１〜３２−３のグループ内の機器を全て運転した場合、次に排ガスボイラ３３−１〜３３−３のグループ内の優先順位に従って同様に運転を行い、排ガスボイラ３３−１〜３３−３のグループの機器を全て運転した場合、次に燃料焚きのボイラ３４−１〜３４−３クループの優先順位に従って同様に運転を行い、最終的に全ての熱源機器が運転した状態に至る。
【００４８】
また、停止する順位は運転優先順位の逆になり、先ず燃料焚きのボイラ３４−１〜３４−３の運転優先順位の低いボイラから順に停止する。燃料焚きのボイラ３４−１〜３４−３グループ内のボイラの全てが停止した場合、次は排ガスボイラ３３−１〜３３−３グループの運転優先順位の低いボイラから順に停止し、排ガスボイラ３３−１〜３３−３グループのボイラの全てが停止した場合、次は吸収ヒートポンプ３２−１〜３２−３グループ内の運転優先順位の低い機器から順に停止、最終的に全ての熱源機器を停止した状態になる。
【００４９】
こうすることによって各々の熱源機器グループ内の各機器の総運転時間の偏りを小さくすることができる。例えば吸収ヒートポンプ３２−１、３２−２、３２−３の累積運転時間がそれぞれ１５０時間、１００時間、１８０時間であったとすると、稼働優先順位が第１位Ａ＝吸収ヒートポンプ３２−２、第２位Ｂ＝吸収ヒートポンプ３２−１、第３位Ｃ＝吸収ヒートポンプ３２−３と割当てられる。同様に排ガスボイラ３３−１、３３−２、３３−３にその累積運転時間により、グループ内で第１位Ａ、第２位Ｂ、第３位Ｃが割当てられ、燃料焚きのボイラ３４−１、３４−２、３４−３にもその累積運転時間により、グループ内で第１位Ａ、第２位Ｂ、第３位Ｃが割当てられる。
【００５０】
稼働優先順位が第１位Ａの吸収ヒートポンプ３２−２は、圧力センサ３８の蒸気ヘッダ３６の検出蒸気圧が０．８１ＭＰａ以下になると運転し、０．８２ＭＰａを超えると停止する。運転／停止の各圧力設定値に０．０１ＭＰａの幅を設けたのは、頻繁な発停を防止するためである。同様に稼働優先順位が第２位Ｂの吸収ヒートポンプ３２−１は、圧力センサ３８の蒸気ヘッダ３６の検出蒸気圧が０．８０ＭＰａ以下になると運転し、０．８１ＭＰａを超えると停止する。稼働優先順位が第３位Ｃの吸収ヒートポンプ３２−３は、圧力センサ３８の蒸気ヘッダ３６の検出蒸気圧が０．７９ＭＰａ以下になると運転し、０．８０ＭＰａを超えると停止する。
【００５１】
以下同様に、排ガスボイラ３３−１〜３３−３のグループ内の第１位Ａの排ガスボイラが稼働優先順位第４位、第２位Ｂの排ガスボイラが稼働優先順位第５位、第３位Ｃの排ガスボイラが稼働優先順位第６位、燃料焚きのボイラ３４−１〜３４−３のグループの第１位Ａの燃料焚きのボイラが稼働優先順位第７位、第２位Ｂの燃料焚きのボイラが稼働優先順位第８位、第３位Ｃの燃料焚きのボイラが稼働優先順位第９位となり、圧力センサ３８で検出される蒸気ヘッダ３６の検出蒸気圧値を基に発停を行うようになっている。
【００５２】
そして蒸気ヘッダ３６が０．７３ＭＰａ以下で全ての熱源機器が運転され、また蒸気ヘッダ３６の圧力が０．８２ＭＰａを超えた状態では全ての熱源機器は停止する。
【００５３】
上記のような台数制御を行うことによって、熱源機器を使用しない場合は冷却塔などで冷却する必要がある温水排熱を最優先に、排ガスをその次に優先して利用することができるので、コージェネレーションシステムからの熱を最も効率良く、且つ経済的に利用することができる。また、各熱源機器の累積運転時間を踏まえて各熱源機器の運転優先順位を決定しているため、各熱源機器の運転時間が略均等になり、メンテナンスサイクルを長くすることができる。さらに、各熱源機器の頻繁な発停が起こらないように負荷量に応じて発停を行うので、頻繁な機器の発停による機器の劣化及び発停時のエネルギー損失を少なくすることができる。
【００５４】
本実施形態では台数制御を吸収ヒートポンプ３２−１〜３２−３のグループ、排ガスボイラ３３−１〜３３−３のグループ、燃料焚きのボイラ３４−１〜３４−３のグループと、各グループ内の優先順位“Ａ”、“Ｂ”、“Ｃ”の割当てを累積運転時間によって行ったが、より簡単に、例えば１週間毎に運転優先順位のローテーションを行うなどの方法でも、各熱源機器の運転時間の均一化という目的は十分達することができる。
【００５５】
また、本実施形態の台数制御では、蒸気ヘッダ３６の蒸気圧力による運転テーブルに従って各熱源機器の発停を行うようにしたが、図４と同様、蒸気ヘッダ３６の圧力設定値と比較しながら、簡単なシーケンスにしたがって各熱源機器の発停を制御する方法を採用してもよい。
【００５６】
以上の実施形態は単段の吸収ヒートポンプを組み合せた場合について述べたが、多段のヒートポンプで構成してもよい。図７を参照しながら、２段吸収ヒートポンプについて説明する。
【００５７】
図７に示すように、２段第２種吸収ヒートポンプは、低圧蒸発器ＥＬ、高圧蒸発器ＥＨ、低圧吸収器ＡＬ、高圧吸収器ＡＨ、再生器Ｇ、凝縮器Ｃ、溶液熱交換器４０Ｌ、溶液熱交換器４０Ｈ、溶液ポンプ４１、濃溶液配管４２、希溶液配管４３、希溶液配管４４、冷媒ポンプ４５、冷媒配管４６、熱源温水配管４７、熱源温水配管４８、冷却水配管４９、熱媒配管５０、給水ポンプ５１、給水予熱伝熱管５２、給水予熱伝熱管５３、及び蒸気発生伝熱管５４から構成される。
【００５８】
上記構成の２段第２種吸収ヒートポンプ３において、再生器Ｇの濃溶液は、溶液ポンプ４１により、濃溶液配管４２を通り、溶液熱交換器４０Ｌを通り、溶液熱交換器４０Ｌの被加熱側を通り加熱された後、分岐して一方は低圧吸収器ＡＬに送られ該低圧吸収器ＡＬ内に散布され、もう一方は溶液熱交換器４０Ｈの被加熱側を通り加熱された後、高圧吸収器ＡＨに送られ該高圧吸収器ＡＨ内に散布される。低圧吸収器ＡＬ内に散布された濃溶液は、低圧蒸発器ＥＬから流入する冷媒蒸気を吸収し吸収熱を発生し、その熱で熱媒配管５０の中に流れる熱媒を加熱する。
【００５９】
上記冷媒蒸気を吸収し濃度が薄くなった希溶液は、溶液熱交換器４０Ｌの加熱側を経由して再生器Ｇに戻る。一方、高圧吸収器ＡＨに散布された濃溶液は、高圧蒸発器ＥＨから流入する冷媒蒸気を吸収して吸収熱を発生し、その熱で蒸気発生伝熱管５４の中を流れる被加熱媒体を加熱する。冷媒蒸気を吸収して濃度が薄くなった希溶液は、希溶液配管４３を通り溶液熱交換器４０Ｈの加熱側を経由して低圧吸収器ＡＬから希溶液配管４４を通って流入する希溶液と合流し、再生器Ｇに戻り、再生器Ｇ内に散布される。該再生器Ｇ内で散布された希溶液は、熱源温水配管４８の中を流れる熱源温水１０１によって加熱され、冷媒蒸気を発生して濃縮され濃溶液となり、溶液サイクルを一巡する。
【００６０】
再生器Ｇで発生した冷媒蒸気は凝縮器Ｃに導かれ、冷却水配管４９の中を流れる冷却水１０２によって冷却されて凝縮し、冷媒液となる。この冷媒液は冷媒ポンプ４５により冷媒配管４６を通って低圧蒸発器ＥＬ及び高圧蒸発器ＥＨに送られ、低圧蒸発器ＥＬ及び高圧蒸発器ＥＨ内にそれぞれ散布される。散布された冷媒液は低圧蒸発器ＥＬでは熱源温水配管４７の中を流れる熱源温水１０３によって加熱され蒸発し、低圧吸収器ＡＬに導かれる。同様に、高圧蒸発器ＥＨでは熱媒配管５０を流れる熱媒によって加熱されて蒸発し、高圧吸収器ＡＨに導かれる。以上が溶液のサイクルである。
【００６１】
一方、被加熱媒体（水）１０４は、給水ポンプ５１で加圧されて給水予熱伝熱管５２に導かれる。給水予熱伝熱管５２では、再生器Ｇで発生した冷媒蒸気が凝縮することで、被加熱媒体（水）１０４が加熱され、続いて給水予熱伝熱管５３では、高圧蒸発器ＥＨで発生した冷媒蒸気が凝縮することで、被加熱媒体（水）１０４がさらに加熱される。最後に被加熱媒体（水）１０４は高圧吸収器ＡＨ内の蒸気発生伝熱管５４で溶液の吸収熱によって加熱されて水蒸気となる。このように、吸収ヒートポンプのサイクルを多段とすることによって同じ温度の熱源からより高温の熱を作り出すことができる。
【００６２】
なお、給水予熱伝熱管５３の設置場所としては、溶液循環系からの熱回収や、熱源温水による直接加熱などが利用でき、これらの組み合せでも良い。また、高圧蒸発器ＥＨに供給される冷媒液を温水などで予熱することで、効率を上げることもできる。
【００６３】
上記実施形態例では、排熱の形態をエンジン３０のジャケット温水１０６や排ガス１０８としたが、工場排熱なども同様に適用できる。また、温水や排ガスに限らず他の熱媒でも構わない。
【００６４】
被加熱媒体は相変化せず、高温水のまま取り出してもよい。その場合は圧力センサの代りに温度センサに加えて流量計を用いることになる。また、被加熱媒体は水に限らず他の熱媒でもよい。
【００６５】
吸収ヒートポンプ、排ガスボイラ、燃料焚きボイラ等の熱源機器の台数には制約がない。１台でも複数台でもよい。また、排熱ボイラ又は燃料焚きのボイラがなくとも成立する。また、燃料焚きボイラは、電気エネルギーを熱に変換して蒸気を発生する電気ボイラでも良い。排熱ボイラに追い焚き機能が付いている場合は、それを「排熱ボイラ＋燃料焚きボイラ」みなすこともできる。
【００６６】
吸収ヒートポンプは、単段、多段など、特に指定はない。また、上記実施形態例では、各熱源機器をＯＮ／ＯＦＦの２位置制御としたが、多位置制御（ＨＩ，ＬＯ，ＯＦＦ等）や比例制御に拡張することができる。その際の制御方法は多缶ボイラシステムで公知の様々なものを採用できる。
【００６７】
また、他の公知の多缶ボイラシステムと同様の台数制御（負荷予測、スケジュール運転等）を適用することができる。特に吸収ヒートポンプは、通常のボイラに比べて起動時間が長くかかるため、負荷予測によって頻繁な発停を防ぐことは非常に有効である。例えば、使用先の負荷が減少した場合でも、吸収ヒートポンプを停止せず待機状態としておくことによって、再び負荷が増加した場合に遅延することなく負荷に追従することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】単段第２種吸収ヒートポンプの構成例を示す図である。
【図２】本発明に係る熱媒供給システムをエンジンを用いたコージェネレーションに適用した例を示す図である。
【図３】本発明に係る熱媒供給システムの台数制御を説明するための図である。
【図４】本発明に係る熱媒供給システムの台数制御のフローを示す図である。
【図５】本発明に係る熱媒供給システムの構成例を示す図である。
【図６】本発明に係る熱媒供給システムの蒸気圧力設定値と各熱源機器の運転状態を示す図である。
【図７】２段第２種吸収ヒートポンプの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１    単段第２種吸収ヒートポンプ
３    ２段第２種吸収ヒートポンプ
Ｅ    蒸発器
Ａ    吸収器
Ｇ    再生器
Ｃ    凝縮器
ＥＨ    高圧蒸発器
ＥＬ    低圧蒸発器
ＡＨ    高圧吸収器
ＡＬ    低圧吸収器
Ｖ１    逆止弁
Ｖ２    逆止弁
Ｖ３    逆止弁
１１    溶液ポンプ
１２    濃溶液配管
１３    希溶液配管
１４    冷媒ポンプ
１５    冷媒配管
１６    熱源温水配管
１７    熱源温水配管
１８    冷却水配管
１９    給水ポンプ
２０    給水予熱伝熱管
２１    蒸気発生熱交換器
３０    エンジン
３１    発電機
３２    吸収ヒートポンプ
３３    排ガスボイラ
３４    ボイラ
３６    蒸気ヘッダ
３７    使用先
４０Ｌ    溶液熱交換器
４０Ｈ    溶液熱交換器
４１    溶液ポンプ
４２    濃溶液配管
４３    希溶液配管
４４    希溶液配管
４５    冷媒ポンプ
４６    冷媒配管
４７    熱源温水配管
４８    熱源温水配管
４９    冷却水配管
５０    熱媒配管
５１    給水ポンプ
５２    給水予熱伝熱管
５３    給水予熱伝熱管
５４    蒸気発生伝熱管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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