(57)【要約】【課題】効率的に冷熱を発生させることができる技術を提供すること。【解決手段】冷水の冷熱を利用して流体を冷却するとともに、前記冷水を低圧で蒸発させる第１の蒸発器と、吸収液を冷却媒体により冷却するとともに、前記蒸発器において前記冷水を蒸発させることにより得られた蒸気を前記吸収液に吸収させる吸収器と、前記吸収器において前記蒸気を前記吸収液に吸収させた稀吸収液を加熱して、前記稀吸収液中の水を蒸発させて蒸気を放出するとともに前記吸収液を前記吸収器に戻す再生器と、前記再生器から放出された蒸気を凝縮する凝縮器、前記凝縮器から供給される水を蒸発させる第２の蒸発器、前記第２の蒸発器において水を蒸発させることにより得られる蒸気によって駆動する蒸気タービン、及び前記蒸気タービンの駆動により発電する発電機を含む発電設備と、を備えさせる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷水の冷熱を利用して流体を冷却するとともに、前記冷水を低圧で蒸発させる第１の蒸発器と、
吸収液を冷却媒体により冷却するとともに、前記蒸発器において前記冷水を蒸発させることにより得られた蒸気を前記吸収液に吸収させる吸収器と、
前記吸収器において前記蒸気を前記吸収液に吸収させた稀吸収液を加熱して、前記稀吸収液中の水を蒸発させて蒸気を放出するとともに前記吸収液を前記吸収器に戻す再生器と、
前記再生器から放出された蒸気を凝縮する凝縮器と、前記凝縮器から供給される水を蒸発させる第２の蒸発器と、前記第２の蒸発器において水を蒸発させることにより得られる蒸気によって駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンの駆動により発電する発電機と、を含む発電設備と、
を備えることを特徴とする吸収式冷凍システム。
【請求項２】
ガスハイドレートを気化することにより前記冷水を産生するガスハイドレート気化装置をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の吸収式冷凍システム。
【請求項３】
前記ガスハイドレートが可燃性ガスのハイドレートであり、
前記再生器は、前記可燃性ガスのハイドレートを気化させることにより得られる前記可燃性ガスを利用して、前記稀吸収液を加熱する加熱機を備えることを特徴とする請求項２に記載の吸収式冷凍システム。
【請求項４】
前記吸収器は、吸収液を冷却する冷却媒体を循環させており、
前記吸収器において前記吸収液により温められた前記冷却媒体の熱を利用して、前記ガスハイドレートを気化させる水を温める熱交換器をさらに備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の吸収式冷凍システム。
【請求項５】
前記再生器から前記吸収器に戻す前記吸収液の熱を利用して、前記再生器で加熱される前記稀吸収液を温める熱交換器をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の吸収式冷凍システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、効率よく冷熱を発生させることができる技術、特に、吸収式冷凍機及び発電設備を備える吸収式冷凍システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、臭化リチウム水溶液等の水溶液を吸収液として利用した吸収式冷凍装置、並びにそれを含むプラント及びシステムなどが開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、従来の装置、プラント、及びシステムなどは、冷熱の発生効率の面で必ずしも満足できるものではなく、効率的に冷熱を発生させることができる技術の開発が求められている。
【特許文献１】特開２００２−８９９９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明は、効率的に冷熱を発生させることができる技術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】
上記課題を解決するために、本発明に係る吸収式冷凍システムは、冷水の冷熱を利用して流体を冷却するとともに、前記冷水を低圧で蒸発させる第１の蒸発器と、吸収液を冷却媒体により冷却するとともに、前記蒸発器において前記冷水を蒸発させることにより得られた蒸気を前記吸収液に吸収させる吸収器と、前記吸収器において前記蒸気を前記吸収液に吸収させた稀吸収液を加熱して、前記稀吸収液中の水を蒸発させて蒸気を放出するとともに前記吸収液を前記吸収器に戻す再生器と、前記再生器から放出された蒸気を凝縮する凝縮器、前記凝縮器から供給される水を蒸発させる第２の蒸発器、前記第２の蒸発器において水を蒸発させることにより得られる蒸気によって駆動する蒸気タービン、及び前記蒸気タービンの駆動により発電する発電機を含む発電設備と、を備える。
【０００６】
本発明に係る吸収式冷凍システムは、ガスハイドレートを気化させることにより前記冷水を産生するガスハイドレート気化装置をさらに備えることとしてもよい。前記ガスハイドレート気化装置で気化させる前記ガスハイドレートが、可燃性ガスのハイドレートである場合には、前記可燃性ガスのハイドレートを気化させることにより得られる前記可燃性ガスを利用して、前記稀吸収液を加熱する加熱機を前記再生器に備えることとしてもよい。また、前記吸収器が冷却媒体を循環させて前記吸収液を冷却している場合には、本発明に係る吸収式冷凍システムに、前記吸収器において前記吸収液により温められた前記冷却媒体の熱を利用して、前記ガスハイドレートを気化させる水を温める熱交換器をさらに備えることとしてもよい。
【０００７】
本発明に係る吸収式冷凍システムは、前記再生器から前記吸収器に戻す前記吸収液の熱を利用して、前記再生器で加熱される前記稀吸収液を温める熱交換器をさらに備えることとしてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、効率的に冷熱を発生させることができる技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、好ましい実施の形態につき、添付図面を用いて詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態として説明する吸収式冷凍システムの構成図を示す。図１に示すように、本発明に係る吸収式冷凍システム１０００は、ＮＧＨ気化装置１００、吸収式冷凍機２００、発電設備３００などを備える。
【００１１】
ＮＧＨ気化装置１００は、バルブ１１０を開放して水を装置１００内に導入し、水により天然ガスハイドレート（ＮＧＨ）を温めて気化させる装置である。ＮＧＨ気化装置１００は、装置１００内に導入されたＮＧＨを気化させて冷水（気化水）及び天然ガスを産生する。
【００１２】
吸収式冷凍機２００は、ＮＧＨ気化装置１００においてＮＧＨを気化させることにより生成した冷水（気化水）を冷媒として利用し、当該冷水を蒸発させて冷熱を発生させる装置である。吸収式冷凍機２００は、図１に示すように、蒸発器２１０、吸収器２２０、再生器２３０、熱交換器２４０，２５０などを備える。
【００１３】
蒸発器２１０は、バルブ１２０を開放することによりＮＧＨ気化装置１００から供給される冷水（気化水）をポンプ２１２によって汲み上げ、低圧状態（真空状態：好ましくは６〜７ｍｍＨｇ）で伝熱管２１１に散布して蒸発させ、その蒸発潜熱により冷熱を発生させて伝熱管２１１内を流れる流体を冷却する装置である。この冷却された伝熱管２１１内の流体は、冷房や冷却などに利用することができる。
【００１４】
吸収器２２０は、吸収液を伝熱管２２３に散布することにより、ポンプ２２２によって伝熱管２２３内を循環する（流れる）冷却媒体で冷却しながら、蒸発器２１０において冷水を蒸発させることにより得られた蒸気を吸収液に吸収させる装置である。なお、伝熱管２２３内を循環する冷却媒体は、冷却塔２２１で冷却される。
【００１５】
再生器２３０は、吸収器２２０において蒸気を吸収させることにより濃度が薄められた吸収液（稀吸収液）を再生する装置であって、ポンプ２２４によって吸収器２２０から供給された稀吸収液を加熱して稀吸収液中の水を蒸発させ、吸収液の濃度を高めて吸収器２２０に戻す装置である。なお、本実施の形態においては、再生器２３０は、ＮＧＨ気化装置１００においてＮＧＨを気化させることにより生成した天然ガスを燃料として、ガスバーナ２３１により稀吸収液を加熱することとしているが、ＮＧＨ気化装置１００においてＮＧＨを気化させることにより生成した天然ガスを燃料として発電する、ガスタービン、ガスエンジン等のガス発電機から得られる排熱を利用して稀吸収液を加熱することとしてもよい。これにより、資源（可燃性ガス）やエネルギーの有効利用を図ることができるようになる。
【００１６】
なお、上述の流体としては、ＮＧＨ気化装置１００から供給される冷水の冷熱により固化しないものであれば特に制限されるものではないが、例えば、二酸化炭素等のガス、水等の液体などを用いることができる。また、上述の冷却媒体としては、吸収液を冷却することができればどのようなものであってもよく、例えば、冷水などを用いることができる。上述の吸収液としては、蒸発器２１０において冷水を蒸発させることにより得られる蒸気を吸収することができ、再生器２３０において吸収した水を蒸発させることができるものであればどのようなものでもよく、例えば、臭化リチウム水溶液、腐食性を防止するクロム酸等の防腐剤や伝熱を促進するオクチルアルコール等の伝熱促進剤などを添加した臭化リチウム水溶液などを用いることができる。
【００１７】
熱交換器２４０は、再生器２３０から吸収器２２０に戻す吸収液の熱を利用して、ポンプ２２４により吸収器２２０から再生器２３０に供給され、再生器２３０で加熱される稀吸収液を温める装置である。この熱交換器２４０を吸収式冷凍機２００に備えることによりエネルギーを有効に利用することができるので、吸収器２２０での吸収液の冷却及び再生器２３０での稀吸収液の加熱を低エネルギーで行うことができるようになる。
【００１８】
熱交換器２５０は、ポンプ２２２により伝熱管２２３を循環し、吸収器２２０において吸収液に冷熱を提供することにより温められる冷却媒体の熱を利用して、天然ガスハイドレートを気化させる水を温める装置である。この熱交換器２５０を吸収式冷凍システム１０００に備えることにより、エネルギーを有効に利用して、バルブ１３０を開放することにより熱交換器２５０に導入した、ＮＧＨを気化させるための冷たい水を温めてＮＧＨ気化装置１００に供給し、ＮＧＨを効率よく気化させたり、伝熱管２２３を循環する冷却媒体を熱交換器２５０において冷却して冷却塔２２１の冷却負荷を軽減させたりすることが可能となる。なお、本実施の形態においては、吸収器２２０において吸収液を冷却することにより温められた冷却媒体の熱を利用して、天然ガスハイドレートを気化させる水を温めることとしているが、再生器２３０から吸収器２２０に戻す吸収液の熱を利用して、天然ガスハイドレートを気化させる水を温めることとしてもよい。
【００１９】
発電設備３００は、高温・高圧の蒸気を利用して発電する発電所である。発電設備３００は、図１に示すように、復水器３１０、ボイラ３２０、蒸気タービン３３０、発電機３４０、ポンプ３５０などを備える。
【００２０】
ボイラ３２０は、水を蒸発させて高温・高圧の蒸気を産生する蒸発器である。蒸気タービン３３０は、ボイラ３２０で生成した蒸気により回転駆動する装置である。発電機３４０は、蒸気タービン３３０が回転駆動することにより電気を生産する装置である。復水器３１０は、蒸気タービン３３０から排出された低温・低圧の蒸気を凝縮して水（復水）に戻す凝縮器である。なお、本実施の形態においては、再生器２３０において稀吸収液中の水を蒸発させた蒸気をポンプなどの供給装置の動力なしに復水器３１０内に吸引して、発電設備３００に水を効率よく補給できるように、また、吸引した蒸気を効率的に水に変換するために、復水器３１０の内部を真空状態に保持している。ポンプ３５０は、復水器３１０で蒸気を凝縮した水をボイラ３２０に供給する装置である。
【００２１】
以上のように、本発明に係る吸収式冷凍システム１０００は、清浄冷水を低圧状態（好ましくは真空状態）の蒸発器２１０に散布できるので、効率よく冷熱を発生させることが可能となる。従って、本発明に係る吸収式冷凍システム１０００は、冷房や冷却の能力が高く、冷房システム、冷却システムなどに有用である。
【００２２】
また、本発明に係る吸収式冷凍システム１０００においては、蒸発器２１０に供給した清浄冷水を、吸収器２２０において吸収液に吸収させ、再生器２３０で吸収液と分離し、ポンプ等の供給装置の動力なしに発電設備３００に給水することができるので、発電設備３００の蒸気タービン３３０などにおいて損失する水を補給することが可能となる。
【００２３】
さらに、本発明に係る吸収式冷凍システム１０００に、ＮＧＨ気化装置１００を備えることにより、ＮＧＨを気化させることにより生成する冷水を、冷熱を発生させるための冷媒として利用できるばかりではなく、発電設備３００に給水する水として利用することができ、ＮＧＨを気化させることにより生成する天然ガスを燃料として利用することができるので、ＮＧＨの有効利用を図ることが可能となる。
【００２４】
なお、本実施の形態においては、ＮＧＨ気化装置１００は外部から導入した水によりＮＧＨを気化させることとしているが、ＮＧＨ気化装置１００は熱を加えてＮＧＨを温めることにより気化させることとしてもよい。
【００２５】
また、本実施の形態においては、ＮＧＨを気化させることにより生成する冷水を冷媒として蒸発器２１０に供給することとしているが、例えば、雪解け水や低温の河川水などの冷水（好ましくは１０℃以下）を冷媒として蒸発器２１０に供給することとしてもよい。このように雪解け水や低温の河川水などの冷水を冷媒として利用する場合には、冷水をあらかじめ浄化できる浄水器などを吸収式冷凍システム１０００に備えることが好ましい。
【００２６】
さらに、上述においては、燃料としてＮＧＨを利用し、再生器２３０内の稀吸収液を加熱することとしているが、発電設備３００の排熱を有効に利用して再生器２３０内の稀吸収液を加熱することとしてもよい。これにより、天然ガスの使用量を削減することができるようになる。
【００２７】
また、上述においては、吸収式冷凍機２００として一重効用（単効用）吸収式冷凍機を用いた場合について説明したが、効率を高めるために二重効用吸収式冷凍機や三重効用吸収式冷凍機などの多重効用吸収式冷凍機を用いることとしても構わない。
【００２８】
以下に、他の一実施形態として、吸収式冷凍機２００が二重効用吸収式冷凍機である場合について説明する。図２に、吸収式冷凍機２００が二重効用吸収式冷凍機である場合の吸収式冷凍システム１０００の概略構成を示す。吸収式冷凍機２００は、図２に示すように、蒸発器２１０、吸収器２２０、低温再生器２３２、蒸気ボイラ２３５、高温再生器２３４、熱交換器２４１，２４２などを備える。
【００２９】
蒸気ボイラ２３５は、給水された水を加熱して高温の蒸気を産生する蒸発器である。低温再生器２３２は、ポンプ２２４によって吸収器２２０から供給されてくる稀吸収液を低温で再生する装置である。高温再生器２３４は、低温再生器２３２で低温再生され、ポンプ２３３によって低温再生器２３２から供給されてくる全部又は一部の稀吸収液を高温で再生する装置である。
【００３０】
なお、本実施の形態においては、高温再生器２３４は、蒸気ボイラ２３５で生成した蒸気の熱を利用して、低温再生器２３２から供給されてくる稀吸収液を加熱することとしている。また、低温再生器２３２は、高温再生器２３４において稀吸収液を高温再生することにより得られた蒸気の熱を利用して（さらに、蒸気ボイラ２３５によって産生され、高温再生器２３４で利用された蒸気の全部又は一部の熱も利用してもよい。）、吸収器２２０から供給されてくる稀吸収液を加熱することとしている。このように、高温再生器２３４及び低温再生器２３２において稀吸収液の加熱に利用された蒸気は、復水器３１０に吸引されて発電設備３００にて使用される。
【００３１】
熱交換器２４２は、高温再生器２３４において高温再生された吸収液の熱を利用して、低温再生器２３２において低温再生され、ポンプ２３３によって高温再生器２３４に供給される吸収液を温める装置である。熱交換器２４１は、高温再生器２３４において高温再生された吸収液の熱を利用して（低温再生器２３２において低温再生された吸収液の一部を吸収器２２０に戻す場合には、この吸収液の熱を利用してもよい。）、ポンプ２２４により吸収器２２０から低温再生器２３２に供給される稀吸収液を温める装置である。このように熱交換器２４１，２４２を吸収式冷凍機２００に備えることにより、エネルギーを有効に利用して省エネルギー化を図ることが可能となる。
【００３２】
なお、上述においては、ＮＧＨを用いる場合について説明したが、ＮＧＨの代わりにメタンハイドレート、エタンハイドレート、プロパンハイドレート等の可燃性ガスのハイドレート、窒素ガスハイドレート、酸素ガスハイドレート、空気ハイドレートなどのガスハイドレート、又はこれらの混合物を用いることとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態として説明する、一重効用吸収式冷凍機及び発電設備を備えた吸収式冷凍システムの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態において、吸収式冷凍機が二重効用吸収式冷凍機である場合の吸収式冷凍システムの概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１００  ＮＧＨ気化装置
１１０〜１３０  バルブ
２００  吸収式冷凍機
２１０  蒸発器
２１１，２２３  伝熱管
２１２，２２２，２２４，２３３，３５０  ポンプ
２２０  吸収器
２２１  冷却塔
２３０  再生器
２３１  ガスバーナ
２３２  低温再生器
２３４  高温再生器
２３５  蒸気ボイラ
２４０，２４１，２４２，２５０  熱交換器
３００  発電設備
３１０  復水器
３２０  ボイラ
３３０  蒸気タービン
３４０  発電機
１０００  吸収式冷凍システム
【図１】
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【図２】
2007322028.tif 000004