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JP2006010301A - Cold heat generation system and cold heat generation method - Google Patents

Cold heat generation system and cold heat generation method Download PDF

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JP2006010301A
JP2006010301A JP2004368995A JP2004368995A JP2006010301A JP 2006010301 A JP2006010301 A JP 2006010301A JP 2004368995 A JP2004368995 A JP 2004368995A JP 2004368995 A JP2004368995 A JP 2004368995A JP 2006010301 A JP2006010301 A JP 2006010301A
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JP
Japan
Prior art keywords
cold heat
generation system
heat generation
refrigerant
compressor
Prior art date
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Pending
Application number
JP2004368995A
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Japanese (ja)
Inventor
Kanetoshi Hayashi
謙年 林
Hidemasa Ogose
英雅 生越
Shigenori Matsumoto
繁則 松本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
JFE Engineering Corp
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Publication date
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    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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Abstract

【課題】 エネルギー効率が高く、低コストで運転することができ、またサイズが従来のものと同等の大きさの冷熱生成システム及びこの冷熱生成システムを利用して冷熱を生成する冷熱生成方法を提供する。
【解決手段】 圧縮機7と、蒸気発生器2と、蒸発器3と、凝縮器5と、補助圧縮機構(エジェクタ4等)とを備え、蒸発器3から出た冷媒ガスを圧縮機7により加圧し、この加圧された冷媒ガスを、蒸気発生器2から発生した冷媒ガスにより駆動される補助圧縮機構によって加圧する冷熱生成システム1であって、圧縮機7を、排熱を発生する動力源(ガスエンジン30)により駆動し、動力源により発生した排熱により蒸気発生器2を加熱するものである。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cold heat generation system having a high energy efficiency and capable of operating at a low cost and having a size equivalent to that of a conventional one, and a cold heat generation method for generating cold heat using the cold heat generation system To do.
SOLUTION: A compressor 7, a steam generator 2, an evaporator 3, a condenser 5, and an auxiliary compression mechanism (ejector 4 or the like) are provided, and refrigerant gas discharged from the evaporator 3 is discharged by the compressor 7. A cold heat generation system 1 that pressurizes and pressurizes the pressurized refrigerant gas by an auxiliary compression mechanism that is driven by the refrigerant gas generated from the steam generator 2, and the compressor 7 is used to generate exhaust heat. The steam generator 2 is driven by the exhaust heat generated by the power source (gas engine 30) and generated by the power source.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、冷熱生成システム及び冷熱生成方法に関し、特に省エネルギーを実現することができ、低コストで冷熱を生成することのできる冷熱生成システム及びこの冷熱生成システムを利用して冷熱を生成する冷熱生成方法に関する。   The present invention relates to a cold energy generation system and a cold energy generation method, and particularly to a cold energy generation system capable of realizing energy saving and generating cold energy at a low cost, and cold energy generation using the cold energy generation system to generate cold energy. Regarding the method.

図5は、従来のガスエンジンを利用した冷熱生成システムを示す構成図である。なお図5に示す冷熱生成システム40は、一般的にガスヒートポンプ(ガスヒーポン)と呼ばれているものである。   FIG. 5 is a block diagram showing a cold heat generation system using a conventional gas engine. The cold heat generation system 40 shown in FIG. 5 is generally called a gas heat pump (gas heat pump).

図5に示す冷熱生成システム40は、まず代替フロン等の冷媒ガスを圧縮機41で高温・高圧になるように圧縮する。この圧縮機41は、ガスエンジン42の動力を用いて駆動されている。なお圧縮機41が回転式の場合は、ガスエンジン42の軸動力を用いるようにすればよい。   The cold heat generation system 40 shown in FIG. 5 first compresses a refrigerant gas such as alternative chlorofluorocarbon by a compressor 41 so as to reach a high temperature and a high pressure. The compressor 41 is driven using the power of the gas engine 42. When the compressor 41 is a rotary type, the shaft power of the gas engine 42 may be used.

まず圧縮機41で圧縮された冷媒ガスは、凝縮器43に送られて冷却水により冷却されて液化し、凝縮液冷媒となる。そして膨張弁44に移送された凝縮液冷媒は、膨張弁44で減圧される。その後、減圧された凝縮液冷媒は蒸発器45に送られて蒸発器45内で気化し、冷媒ガスとなる。ここで、凝縮液冷媒が冷媒ガスとなるときに気化熱が奪われるため、蒸発器45が冷却される。この蒸発器45に、冷熱負荷をパイプ等で通過させることにより、冷熱負荷を冷却する。
蒸発器45で発生した冷媒ガスは、再び圧縮機41に送られて圧縮される。このようなサイクルを繰り返すことにより、連続的に冷熱が生成されることとなる。
First, the refrigerant gas compressed by the compressor 41 is sent to the condenser 43, cooled by cooling water, and liquefied to become a condensate refrigerant. The condensate refrigerant transferred to the expansion valve 44 is decompressed by the expansion valve 44. Thereafter, the decompressed condensate refrigerant is sent to the evaporator 45 and vaporized in the evaporator 45 to become refrigerant gas. Here, since the heat of vaporization is lost when the condensate refrigerant becomes the refrigerant gas, the evaporator 45 is cooled. The cold load is cooled by passing the cold load through the evaporator 45 through a pipe or the like.
The refrigerant gas generated in the evaporator 45 is sent again to the compressor 41 and compressed. By repeating such a cycle, cold heat is continuously generated.

図6は、従来の蒸気噴射式冷凍装置(冷熱生成システム)を示す構成図である(例えば、特許文献1参照)。なお図6に示す冷熱生成システムでは、エジェクタ52と圧縮機54の両方が備えられている。   FIG. 6 is a configuration diagram showing a conventional steam injection refrigeration apparatus (cold heat generation system) (see, for example, Patent Document 1). In the cold heat generation system shown in FIG. 6, both an ejector 52 and a compressor 54 are provided.

図6に示す冷熱生成システムの動作について説明する。冷熱生成システム50の全体を流れる冷媒は、まず蒸気発生器51で温水等により加熱され1次蒸気(駆動蒸気)となって、エジェクタ52に送られる。エジェクタ52では、蒸発器53で気化し圧縮機54で圧縮された冷媒ガス(2次蒸気)を、1次蒸気のノズルからの噴射によって吸引し混合する。このとき冷媒ガスの気化熱により蒸発器53の温度が下がり、蒸発器53内を流れる水等の冷熱負荷を冷却する。エジェクタ52では混合ガスが昇圧され凝縮器55の冷却水によって凝縮液冷媒となり、凝縮液冷媒の一部は液戻しポンプ56によって蒸気発生器51に送られる。凝縮液冷媒の残りは膨張弁57で冷熱生成に必要な状態まで減圧され、蒸発器53に送られる。このようなサイクルを繰り返すことにより冷熱が生成されることとなる。
特開昭57−134667号公報(図5、図7)
The operation of the cold heat generation system shown in FIG. 6 will be described. The refrigerant flowing through the entire cold heat generation system 50 is first heated by hot water or the like by the steam generator 51 to become primary steam (driving steam) and is sent to the ejector 52. In the ejector 52, the refrigerant gas (secondary steam) vaporized by the evaporator 53 and compressed by the compressor 54 is sucked and mixed by injection from the nozzle of the primary steam. At this time, the temperature of the evaporator 53 is lowered by the heat of vaporization of the refrigerant gas, and the cooling load such as water flowing in the evaporator 53 is cooled. In the ejector 52, the mixed gas is pressurized and becomes a condensed liquid refrigerant by the cooling water of the condenser 55, and a part of the condensed liquid refrigerant is sent to the steam generator 51 by the liquid return pump 56. The remaining condensate refrigerant is decompressed by the expansion valve 57 to a state necessary for generating cold heat and sent to the evaporator 53. By repeating such a cycle, cold heat is generated.
JP-A-57-134667 (FIGS. 5 and 7)

従来のガスエンジンを利用した冷熱生成システム(ガスヒートポンプ)では、圧縮機41をガスエンジン42の動力を用いて駆動しており、ガスエンジン42から排熱が出ることとなる。しかしこの排熱は、冬季の暖房時に利用する以外は一般的に捨てられるため、エネルギー効率があまりよくないという問題点があった。またガスエンジン42からの排熱を用いて、吸収式冷凍機等の熱駆動冷熱生成システムを駆動させることは可能であるが、ガスヒートポンプに熱駆動冷熱生成システムを組み合わせると、冷熱生成システムが2系統となり、設置面積が大きい、初期コストがかかる、メンテナンスの負担が大きい等の問題が発生する。   In a conventional cold heat generation system (gas heat pump) using a gas engine, the compressor 41 is driven using the power of the gas engine 42, and exhaust heat is generated from the gas engine 42. However, since this waste heat is generally discarded except for heating during winter, there is a problem that energy efficiency is not so good. Further, it is possible to drive a heat-driven cold heat generation system such as an absorption refrigeration machine using the exhaust heat from the gas engine 42. However, when a heat-driven cold heat generation system is combined with a gas heat pump, the cold heat generation system is 2 Problems arise such as a large installation area, high initial costs, and a heavy maintenance burden.

また従来の蒸気噴射式冷凍装置(冷熱生成システム)では(例えば、特許文献1参照)、エジェクタ52と圧縮機54を用いることにより、必要な冷房能力を賄うようにしている。しかし、蒸気発生器51に凝縮液冷媒を戻すのに液戻しポンプ56を使用しているため、この液戻しポンプ56を駆動する動力が必要となり、冷熱生成システムの効率を表す成績係数(COP)が低下するという問題点があった。特に、最近は成績係数の向上を目的として冷媒の高圧化が進みつつあるが、冷媒の高圧化により蒸気発生器51と凝縮器55の圧力差が大きくなるため、液戻しポンプ56を駆動する動力を大きくしなければならなかった。   Further, in a conventional steam injection refrigeration apparatus (cold heat generation system) (see, for example, Patent Document 1), an ejector 52 and a compressor 54 are used to provide necessary cooling capacity. However, since the liquid return pump 56 is used to return the condensate refrigerant to the steam generator 51, power for driving the liquid return pump 56 is required, and a coefficient of performance (COP) representing the efficiency of the cold heat generation system. There has been a problem of lowering. In particular, although the pressure of the refrigerant is increasing recently for the purpose of improving the coefficient of performance, the pressure difference between the steam generator 51 and the condenser 55 increases due to the increase in the pressure of the refrigerant, so that the power for driving the liquid return pump 56 is increased. I had to make it bigger.

本発明は、エネルギー効率が高く、低コストで運転することができ、またサイズが従来のものと同等の大きさの冷熱生成システム及びこの冷熱生成システムを利用して冷熱を生成する冷熱生成方法を提供することを目的とする。   The present invention provides a cold energy generation system having high energy efficiency, capable of operating at low cost, and having a size equivalent to a conventional one, and a cold energy generation method for generating cold energy using the cold energy generation system. The purpose is to provide.

本発明に係る冷熱生成システムは、圧縮機と、蒸気発生器と、蒸発器と、凝縮器と、補助圧縮機構とを備え、蒸発器から出た冷媒ガスを圧縮機により加圧し、この加圧された冷媒ガスを、蒸気発生器から発生した冷媒ガスにより駆動される補助圧縮機構によって加圧する冷熱生成システムであって、圧縮機を、排熱を発生する動力源により駆動し、動力源により発生した排熱により蒸気発生器を加熱するものである。
圧縮機を、排熱を発生する動力源により駆動し、動力源により発生した排熱により蒸気発生器を加熱して冷媒ガスを発生し、この冷媒ガスによって補助圧縮機構(エジェクタ等)を駆動する。このため排熱を有効利用することができ、エネルギー効率が向上し、低コストで冷熱を生成することが可能となる。またこの冷熱生成システムを1系統で構成すれば、従来のガスヒートポンプと同等の大きさで冷熱発生能力を増大させることができる。
The cold heat generation system according to the present invention includes a compressor, a steam generator, an evaporator, a condenser, and an auxiliary compression mechanism, and pressurizes the refrigerant gas emitted from the evaporator with the compressor. A cold heat generation system that pressurizes the generated refrigerant gas by an auxiliary compression mechanism driven by the refrigerant gas generated from the steam generator, wherein the compressor is driven by a power source that generates exhaust heat and is generated by the power source The steam generator is heated by the exhausted heat.
The compressor is driven by a power source that generates exhaust heat, the steam generator is heated by the exhaust heat generated by the power source to generate refrigerant gas, and the auxiliary compression mechanism (ejector or the like) is driven by this refrigerant gas. . For this reason, exhaust heat can be used effectively, energy efficiency can be improved, and cold heat can be generated at low cost. If this cold heat generation system is configured with one system, the cold heat generation capacity can be increased with the same size as a conventional gas heat pump.

また本発明に係る冷熱生成システムは、上記の動力源が、ガスエンジンからなるものである。
圧縮機を、例えば専用のガスエンジンで駆動させることにより、圧縮機の駆動動力及び蒸気発生器を加熱する排熱量を一定比率で安定して供給可能となるため、圧縮機や補助圧縮機構を最も効率の良いポイントで設計することが可能となり、さらに低コストで冷熱生成システムを運転することが可能となる。
また冷熱需要が定格以下の場合にはガスエンジンを部分負荷運転することになるが、一般的に部分負荷運転時の効率は定格運転時に比較して低くなる。そのため従来のガスヒートポンプシステムでは冷熱生成システムとしての効率も低下することになる。効率が低下するということは排熱の割合が高くなるということである。本発明に係る冷熱生成システムでは排熱を有効利用するため、冷熱生成システムとしての効率低下を低減することが可能となる。
In the cold heat generation system according to the present invention, the power source is a gas engine.
By driving the compressor with, for example, a dedicated gas engine, the driving power of the compressor and the amount of exhaust heat for heating the steam generator can be stably supplied at a constant ratio. It is possible to design at an efficient point, and it is possible to operate the cold heat generation system at a lower cost.
In addition, when the cold energy demand is below the rating, the gas engine is operated at a partial load, but generally the efficiency at the partial load operation is lower than that at the rated operation. Therefore, in the conventional gas heat pump system, the efficiency as a cold heat generation system will also fall. A decrease in efficiency means a higher rate of exhaust heat. Since the exhaust heat is effectively used in the cold heat generation system according to the present invention, it is possible to reduce a decrease in efficiency as the cold heat generation system.

また本発明に係る冷熱生成システムは、上記の補助圧縮機構が、エジェクタからなるものである。
上記の補助圧縮機構をエジェクタで構成することにより、高いエネルギー効率の冷熱生成システムを得ることができる。
In the cold heat generation system according to the present invention, the auxiliary compression mechanism is an ejector.
By configuring the auxiliary compression mechanism with an ejector, a highly energy efficient cold heat generation system can be obtained.

また本発明に係る冷熱生成システムは、上記のエジェクタの圧力比が、1.0〜1.1の範囲であるものである。
エジェクタの圧力比を1.0〜1.1の範囲で設計することにより、ガスエンジンの排熱を有効に活用し、本発明に係る冷熱生成システムの効率を飛躍的に向上させることが可能となる。
Further, in the cold heat generation system according to the present invention, the pressure ratio of the ejector is in a range of 1.0 to 1.1.
By designing the ejector pressure ratio in the range of 1.0 to 1.1, it is possible to effectively utilize the exhaust heat of the gas engine and dramatically improve the efficiency of the cold heat generation system according to the present invention. Become.

また本発明に係る冷熱生成システムは、上記の補助圧縮機構が、蒸気発生器から発生した冷媒ガスによって駆動される膨張機と、この膨張機で発生した動力で駆動される補助圧縮機からなるものである。
上記の補助圧縮機構を膨張機と補助圧縮機から構成することにより、高いエネルギー効率の冷熱生成システムを得ることができる。
In the cold heat generation system according to the present invention, the auxiliary compression mechanism includes an expander driven by refrigerant gas generated from a steam generator and an auxiliary compressor driven by power generated by the expander. It is.
By configuring the auxiliary compression mechanism from an expander and an auxiliary compressor, it is possible to obtain a cold energy generation system with high energy efficiency.

また本発明に係る冷熱生成システムは、凝縮器に貯留された凝縮液冷媒の一部が移送される受液器を備え、該受液器から蒸気発生器へ凝縮液冷媒を移送するのに、ダンプトラップ方式を採用したものである。
蒸気発生器へ凝縮液冷媒を戻す際に、ダンプトラップ方式を採用することにより、液戻しポンプが不要となり、液戻しポンプの動力が削減できる。なおこのダンプトラップ方式では、上記の受液器に、蒸気発生器の蒸気を送ったり蒸気発生器を加熱するための温水を送ったりすることにより受液器を加圧して、受液器から蒸気発生器へ凝縮液冷媒を戻すものである。
Further, the cold heat generation system according to the present invention includes a liquid receiver to which a part of the condensate refrigerant stored in the condenser is transferred, and transfers the condensate refrigerant from the liquid receiver to the steam generator. A dump trap system is adopted.
When the condensate refrigerant is returned to the steam generator, the use of the dump trap system eliminates the need for the liquid return pump and reduces the power of the liquid return pump. In this dump trap system, the receiver is pressurized by sending steam from the steam generator or warm water for heating the steam generator to the receiver, and the steam is sent from the receiver. The condensate refrigerant is returned to the generator.

また本発明に係る冷熱生成システムは、凝縮液冷媒を減圧して凝縮器から蒸発器に移送する第2の膨張機と、凝縮液冷媒を凝縮器から蒸気発生器に移送する液戻しポンプを備え、この液戻しポンプが、第2の膨張機で発生した動力により駆動されるものである。
第2の膨張機と液戻しポンプを備え、液戻しポンプが第2の膨張機で発生した動力によって駆動されるため、動力の無駄がなくなり高いエネルギー効率の冷熱生成システムを得ることができる。
In addition, the cold heat generation system according to the present invention includes a second expander that depressurizes the condensate refrigerant and transfers it from the condenser to the evaporator, and a liquid return pump that transfers the condensate refrigerant from the condenser to the steam generator. The liquid return pump is driven by the power generated by the second expander.
Since the second expander and the liquid return pump are provided and the liquid return pump is driven by the power generated by the second expander, power is not wasted and a highly energy efficient cold heat generation system can be obtained.

また本発明に係る冷熱生成システムは、蒸気発生器を流れる冷媒と、蒸発器、圧縮機を流れる冷媒が、同一の物質からなるものである。
蒸気発生器、蒸発器及び圧縮機を流れる冷媒を同一の物質とすれば、これらを同一の配管系統を用いて構成することができ、冷熱生成システムのサイズを小さくすることができる。また同一の物質を冷媒として用いるため、冷熱生成システムに冷媒分離器を設ける必要がなく、冷熱生成システムをシンプルに構成することができる。
In the cold heat generation system according to the present invention, the refrigerant flowing through the steam generator and the refrigerant flowing through the evaporator and the compressor are made of the same substance.
If the refrigerant | coolant which flows through a steam generator, an evaporator, and a compressor is made into the same substance, these can be comprised using the same piping system, and the size of a cold-heat generation system can be made small. Moreover, since the same substance is used as the refrigerant, it is not necessary to provide a refrigerant separator in the cold heat generation system, and the cold heat generation system can be configured simply.

本発明に係る冷熱生成方法は、上記のいずれかの冷熱生成システムによって、冷熱を生成するものである。
上記のいずれかの冷熱生成システムによって冷熱を生成するため、エネルギー効率が高く、低コストで冷熱を生成することができる。
The cold heat generation method according to the present invention generates cold heat by any one of the cold heat generation systems described above.
Since cold energy is generated by any one of the above-described cold energy generation systems, energy efficiency is high and cold energy can be generated at low cost.

実施形態1.
図1は、本発明の実施形態1に係る冷熱生成システムを示した構成図である。図1に示す冷熱生成システム1は、補助圧縮機構としてのエジェクタ4と、圧縮機7を備えており、また液戻し方法としてダンプトラップ方式を採用しているものである。なお図1では、補助圧縮機構の部分を点線で示している。
Embodiment 1. FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a cold heat generation system according to Embodiment 1 of the present invention. A cold heat generation system 1 shown in FIG. 1 includes an ejector 4 as an auxiliary compression mechanism and a compressor 7, and employs a dump trap system as a liquid return method. In FIG. 1, the portion of the auxiliary compression mechanism is indicated by a dotted line.

図1に示すように本実施形態1に係る冷熱生成システム1は、蒸気発生器2、蒸発器3、エジェクタ4、凝縮器5、膨張弁6及び圧縮機7を備えている。また凝縮器5には、液戻し配管11を介して受液器8が接続されており、液戻し配管11にはバルブ12が設けられている。さらに蒸気発生器2と受液器8を結ぶ配管にはバルブ15が、蒸気発生器2とエジェクタ4を結ぶ配管にはバルブ20が設けられている。また凝縮器5と蒸気発生器2を接続する冷媒ガス配管16に受液器8を分岐配管17で接続し、冷媒ガス配管16には、冷媒ガス配管16と分岐配管17の接続部の両側にバルブ18、19が備えられている。ここで凝縮器5、受液器8、蒸気発生器2は、高さ方向(鉛直方向)の位置関係について、その内部の凝縮液冷媒の液面高さが、高い方から、凝縮器5、受液器8、蒸気発生器2の順になるように配置されている。なお上記のバルブ12、バルブ15、バルブ18、バルブ19、バルブ20には、電磁弁等を用いることができる。   As shown in FIG. 1, the cold heat generation system 1 according to the first embodiment includes a steam generator 2, an evaporator 3, an ejector 4, a condenser 5, an expansion valve 6, and a compressor 7. The condenser 5 is connected to a liquid receiver 8 through a liquid return pipe 11, and a valve 12 is provided in the liquid return pipe 11. Further, a valve 15 is provided in a pipe connecting the steam generator 2 and the liquid receiver 8, and a valve 20 is provided in a pipe connecting the steam generator 2 and the ejector 4. In addition, a receiver 8 is connected to a refrigerant gas pipe 16 connecting the condenser 5 and the steam generator 2 by a branch pipe 17, and the refrigerant gas pipe 16 is connected to both sides of a connection portion of the refrigerant gas pipe 16 and the branch pipe 17. Valves 18 and 19 are provided. Here, the condenser 5, the liquid receiver 8, and the steam generator 2 have a positional relationship in the height direction (vertical direction). The liquid receiver 8 and the steam generator 2 are arranged in this order. In addition, an electromagnetic valve etc. can be used for said valve | bulb 12, valve | bulb 15, valve | bulb 18, valve | bulb 19, and valve | bulb 20. FIG.

なお圧縮機7は、ガスエンジン30の動力を、動力伝達手段31を介して伝えることにより駆動されている。この圧縮機41が回転式の場合は、ガスエンジン30の軸動力を用いるようにすればよい。なおガスエンジン30の代わりに、排熱を発生するその他の動力源を用いるようにしてもよい。また、ガスエンジン30の軸動力で圧縮機7を駆動する代わりに、発電機を回して発電し、その発電された電力によって回転する電気モーターにより圧縮機7を駆動してもよい。この場合、電気モーターを駆動する電力として、発電機で発電された電力に加えて、他の電力(例えば、電力会社からの購入電力)を追加するようにしてもよい。
蒸気発生器2は、ガスエンジン30からの排熱が排熱配管32を介して送られることにより、加熱されて蒸気を発生するようになっている。なおガスエンジン30から蒸気発生器2に排熱を送る場合に、排気ガスを直接送ってもよいし、温水等を送るようにしてもよい。
The compressor 7 is driven by transmitting the power of the gas engine 30 via the power transmission means 31. When the compressor 41 is a rotary type, the shaft power of the gas engine 30 may be used. Instead of the gas engine 30, another power source that generates exhaust heat may be used. Further, instead of driving the compressor 7 with the shaft power of the gas engine 30, the generator 7 may be rotated to generate power, and the compressor 7 may be driven by an electric motor that is rotated by the generated power. In this case, as the electric power for driving the electric motor, in addition to the electric power generated by the generator, other electric power (for example, purchased electric power from an electric power company) may be added.
The steam generator 2 is heated to generate steam when exhaust heat from the gas engine 30 is sent through the exhaust heat pipe 32. In addition, when sending exhaust heat from the gas engine 30 to the steam generator 2, exhaust gas may be sent directly or warm water or the like may be sent.

図1に示すエジェクタ4及び圧縮機7を用いた冷熱生成システム1の動作について説明する。冷熱生成システム1の全体を流れる冷媒は、まず蒸気発生器2で、ガスエンジン30からの排熱ガスや温水等の排熱により加熱され1次蒸気(駆動蒸気)となる。なおこの蒸気発生器2で冷媒を加熱する際に、パイプ等の内部に排熱を流すシェル・アンド・チューブ式熱交換器を用いても、多層の平板に排熱を流すプレート式熱交換器を用いてもよい。またプレート式熱交換器を蒸気発生器2の外部に設置して所謂ボイラーのように構成してもよい。   The operation of the cold heat generation system 1 using the ejector 4 and the compressor 7 shown in FIG. 1 will be described. The refrigerant flowing through the whole of the cold heat generation system 1 is first heated by the steam generator 2 by exhaust heat such as exhaust heat gas or hot water from the gas engine 30 to become primary steam (driving steam). In addition, when heating the refrigerant by the steam generator 2, a plate-type heat exchanger that flows exhaust heat to a multi-layer flat plate, even if a shell-and-tube heat exchanger that flows exhaust heat inside a pipe or the like is used. May be used. Further, a plate heat exchanger may be installed outside the steam generator 2 and configured as a so-called boiler.

蒸気発生器2の圧力は凝縮器5の圧力より高く、1次蒸気はエジェクタ4に導かれる。エジェクタ4では、蒸発器3で発生し、圧縮機7で加圧された冷媒ガス(2次蒸気)を、1次蒸気のノズル21からの噴射によって吸引し混合する。このとき冷媒ガスの気化熱により蒸発器3の温度が下がり、蒸発器3内を流れる水等の冷熱負荷を冷却する。なお蒸発器3における冷熱負荷の冷却も、シェル・アンド・チューブ式熱交換器やプレート式熱交換器(ボイラー型を含む)を利用することができる。エジェクタ4では混合ガスが昇圧され凝縮器5の冷却水によって凝縮液冷媒となり、凝縮液冷媒の一部は受液器8に貯留される。凝縮液冷媒の残りは膨張弁6で冷熱生成に必要な状態まで減圧され、再び蒸発器3で蒸発して冷熱を生成する。   The pressure of the steam generator 2 is higher than the pressure of the condenser 5, and the primary steam is guided to the ejector 4. In the ejector 4, the refrigerant gas (secondary steam) generated in the evaporator 3 and pressurized by the compressor 7 is sucked and mixed by injection of the primary steam from the nozzle 21. At this time, the temperature of the evaporator 3 is lowered by the heat of vaporization of the refrigerant gas, and the cooling load such as water flowing in the evaporator 3 is cooled. In addition, the cooling of the cooling load in the evaporator 3 can also utilize a shell and tube type heat exchanger or a plate type heat exchanger (including a boiler type). In the ejector 4, the mixed gas is pressurized and becomes a condensed liquid refrigerant by the cooling water of the condenser 5, and a part of the condensed liquid refrigerant is stored in the liquid receiver 8. The remainder of the condensate refrigerant is decompressed by the expansion valve 6 to a state necessary for generating cold heat, and again evaporated by the evaporator 3 to generate cold heat.

なお本実施形態1において圧縮機7の駆動力およびエジェクタ4の駆動熱は、それぞれガスエンジン30からの軸動力および排熱であるが、その比率はガスエンジン30の効率(軸動力)から概略決まった値となる。例えばガスエンジン30の効率を33%とすると、残りの67%は排熱となる。排熱の全量を有効に活用する事は不可能であり、全排熱量の半分を回収できたとすると、軸動力と回収排熱量の比率は約1:1となる。   In the first embodiment, the driving force of the compressor 7 and the driving heat of the ejector 4 are the shaft power and exhaust heat from the gas engine 30, respectively, but the ratio is roughly determined from the efficiency (shaft power) of the gas engine 30. Value. For example, if the efficiency of the gas engine 30 is 33%, the remaining 67% is exhaust heat. It is impossible to effectively use the total amount of exhaust heat, and assuming that half of the total exhaust heat amount can be recovered, the ratio between the shaft power and the recovered exhaust heat amount is about 1: 1.

エジェクタ4における一次蒸気質量流量mpと二次蒸気質量msの比率ms/mpはエジェクタ4の圧力比(=エジェクタ出口圧力/二次蒸気圧力)の関数であり、圧力比が大きいほど質量流量比率ms/mpは小さくなる特性をもつ。
エジェクタ4の圧力比は任意に設計することが可能である。エジェクタ4の圧力比を大きくするほど圧縮機7の昇圧幅が小さくなるため圧縮機7の所要動力が低減され、ガスエンジン30の燃料消費量が少なくなる。一方、圧力比を大きくするに従い質量流量比率ms/mpが小さくなる。msは冷熱需要から決まる値であるため、mpが大きくなる。上述したように一次蒸気を発生させるガスエンジン回収熱量には制約があるため、圧力比を過大にした場合、一次蒸気発生用熱量の不足を補うための燃料を余分に必要とする。これはトータルとしての冷熱生成システム1の効率低下となる。
The ratio ms / mp between the primary steam mass flow rate mp and the secondary steam mass ms in the ejector 4 is a function of the pressure ratio of the ejector 4 (= ejector outlet pressure / secondary steam pressure). / Mp has a small characteristic.
The pressure ratio of the ejector 4 can be designed arbitrarily. As the pressure ratio of the ejector 4 is increased, the pressure increase range of the compressor 7 is reduced, so that the required power of the compressor 7 is reduced and the fuel consumption of the gas engine 30 is reduced. On the other hand, the mass flow rate ms / mp decreases as the pressure ratio increases. Since ms is a value determined from the cold demand, mp increases. As described above, since there is a restriction on the amount of heat recovered from the gas engine that generates primary steam, when the pressure ratio is excessive, an extra fuel is required to make up for the shortage of heat for generating primary steam. This is a reduction in efficiency of the total cold generation system 1.

図2は、図1に示すエジェクタ4の圧力比と燃料消費量の関係を示した図である。なお図2に示すグラフは、ガスエンジン30の効率(ガスエンジン30の軸動力/ガスエンジン30の燃料消費量)が約37.5%、ガスエンジン30から回収する排熱の温度が約80℃、凝縮器5と蒸発器3の圧力比が約3.0の場合のものであり、エジェクタ4の圧力比が1.0における燃料消費量を基準(1.0とする)としている。
例えば、図2においてガスエンジン30からの回収排熱量/軸動力(共に単位はKW)が1.5の場合、エジェクタ4の圧力比を1.0〜1.06までの範囲で増大させると圧縮機7の圧縮仕事が減少して燃料消費量が低減される。しかし、エジェクタ4の圧力比が1.06よりも大きくなるとガスエンジン30から回収する排熱ではエジェクタ4の駆動熱量を賄いきれなくなり、1次蒸気補助発生装置(図示せず)等に追加の燃料を供給してエジェクタ4を駆動するための1次蒸気を補う必要が生じるため、燃料消費量が逆に増大し始める。
従って、ガスエンジン30からの回収排熱量/軸動力が1.5の場合、エジェクタ4の圧力比を約1.06とすればガスエンジン30の排熱を最も有効に活用することができ、ガスエンジン30の燃料消費量を最小にすることができる。これは即ち、冷熱生成システム1の効率を最大化することができるということである。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the pressure ratio of the ejector 4 shown in FIG. 1 and the fuel consumption. The graph shown in FIG. 2 shows that the efficiency of the gas engine 30 (shaft power of the gas engine 30 / fuel consumption of the gas engine 30) is about 37.5%, and the temperature of exhaust heat recovered from the gas engine 30 is about 80 ° C. In this case, the pressure ratio between the condenser 5 and the evaporator 3 is about 3.0, and the fuel consumption when the pressure ratio of the ejector 4 is 1.0 is set as a reference (1.0).
For example, in FIG. 2, when the amount of exhaust heat recovered from the gas engine 30 / shaft power (both units are KW) is 1.5, compression is performed when the pressure ratio of the ejector 4 is increased in the range of 1.0 to 1.06. The compression work of the machine 7 is reduced and the fuel consumption is reduced. However, if the pressure ratio of the ejector 4 becomes larger than 1.06, the exhaust heat recovered from the gas engine 30 cannot cover the drive heat amount of the ejector 4, and additional fuel is added to the primary steam auxiliary generator (not shown) or the like. Therefore, it is necessary to supplement the primary steam for driving the ejector 4, so that the fuel consumption starts to increase.
Therefore, when the amount of exhaust heat recovered from the gas engine 30 / shaft power is 1.5, the exhaust heat of the gas engine 30 can be most effectively utilized if the pressure ratio of the ejector 4 is about 1.06. The fuel consumption of the engine 30 can be minimized. This means that the efficiency of the cold heat generation system 1 can be maximized.

また図2に示すように、ガスエンジン30からの回収排熱量/軸動力が1.0の場合、エジェクタ4の圧力比が約1.04のときがガスエンジン30の燃料消費量が最小となり、ガスエンジン30からの回収排熱量/軸動力が1.25の場合、エジェクタ4の圧力比が約1.05のときがガスエンジン30の燃料消費量が最小となることが分かる。なお上記の条件(ガスエンジン30の効率が約37.5%等)は、一般的なガスヒートポンプで見られるものである。
このため本実施形態1では、エジェクタ4の圧力比を1.0〜1.1の範囲で設計することにより、ガスエンジン30の排熱を有効に活用し、冷熱生成システム1の効率を飛躍的に向上させている。なおエジェクタ4の圧力比は、1.02〜1.08の範囲に設定することが好ましく、さらに好ましくは1.03〜1.07の範囲である。
なお燃料消費量を最小とするエジェクタ4の圧力比は、ガスエンジン30からの回収排熱量/軸動力の比以外の要因、例えばガスエンジン30の排熱温度、冷熱生成システムの運転条件及びそれに伴うエジェクタ4の効率変化等によっても変動する。
Also, as shown in FIG. 2, when the amount of exhaust heat recovered from the gas engine 30 / shaft power is 1.0, the fuel consumption of the gas engine 30 is minimized when the pressure ratio of the ejector 4 is about 1.04. It can be seen that when the recovered exhaust heat amount from the gas engine 30 / shaft power is 1.25, the fuel consumption of the gas engine 30 is minimized when the pressure ratio of the ejector 4 is about 1.05. Note that the above condition (the efficiency of the gas engine 30 is about 37.5% or the like) is found in a general gas heat pump.
For this reason, in the first embodiment, by designing the pressure ratio of the ejector 4 in the range of 1.0 to 1.1, the exhaust heat of the gas engine 30 is effectively used, and the efficiency of the cold heat generation system 1 is dramatically improved. It has been improved. The pressure ratio of the ejector 4 is preferably set in the range of 1.02 to 1.08, more preferably in the range of 1.03 to 1.07.
The pressure ratio of the ejector 4 that minimizes the fuel consumption depends on factors other than the ratio of the recovered exhaust heat amount / shaft power from the gas engine 30, such as the exhaust heat temperature of the gas engine 30, the operating conditions of the cold heat generation system, and the accompanying conditions. It also fluctuates due to changes in the efficiency of the ejector 4.

ここで本実施形態1に係る冷熱生成システム1の液戻し方法について説明する。
まずエジェクタ4及び圧縮機7が稼働し液戻しが行われる前は、バルブ15、19が閉、バルブ12、18、20が開の状態になっている。このとき、凝縮器5と受液器8は均圧となっている。凝縮器5で凝縮した凝縮液冷媒の一部は膨張弁6から蒸発器3へ導かれるが、一部は受液器8に蓄えられる。受液器8内の凝縮液冷媒がレベル計(図示せず)により設定された液レベルに達すると、ダンプトラップ方式により、受液器8の凝縮液冷媒が蒸気発生器2に移送される。具体的には、バルブ12、18を閉、バルブ19を開にして、蒸気発生器2内にある高温高圧の1次蒸気を冷媒ガス配管16、分岐配管17を経て受液器8に導き、受液器8内の凝縮液冷媒が例えば自重給液できる圧力まで加熱・加圧する。なおこのとき、バルブ20を閉めて蒸気発生器2の1次蒸気がすべて受液器8に向かうようにしてもよい。またこのときの加熱量は、タイマーや圧力計を用いて制御することができる。続いてバルブ15を開け、凝縮液冷媒を受液器8から蒸気発生器2に自重給液等により移送する。なおここで、自重給液の代わりにポンプを用いて凝縮液冷媒を移送するようにしてもよい。この場合、受液器8と蒸気発生器2はほぼ同一圧力となっているため、移送に要するポンプ動力は非常に小さなものでよい。またポンプを用いる場合には、受液器8と蒸気発生器2の高さ方向の位置関係を任意にすることができる。
Here, a liquid returning method of the cold heat generation system 1 according to the first embodiment will be described.
First, before the ejector 4 and the compressor 7 are operated and liquid return is performed, the valves 15 and 19 are closed and the valves 12, 18 and 20 are open. At this time, the condenser 5 and the liquid receiver 8 are equal in pressure. A part of the condensate refrigerant condensed in the condenser 5 is guided from the expansion valve 6 to the evaporator 3, but a part thereof is stored in the liquid receiver 8. When the condensate refrigerant in the receiver 8 reaches a liquid level set by a level meter (not shown), the condensate refrigerant in the receiver 8 is transferred to the steam generator 2 by a dump trap method. Specifically, the valves 12 and 18 are closed, the valve 19 is opened, and the high-temperature and high-pressure primary steam in the steam generator 2 is guided to the receiver 8 through the refrigerant gas pipe 16 and the branch pipe 17. The condensate refrigerant in the liquid receiver 8 is heated and pressurized to a pressure at which, for example, its own weight can be supplied. At this time, the valve 20 may be closed so that all the primary steam of the steam generator 2 is directed to the liquid receiver 8. Moreover, the heating amount at this time can be controlled using a timer or a pressure gauge. Subsequently, the valve 15 is opened, and the condensate refrigerant is transferred from the receiver 8 to the steam generator 2 by its own weight supply liquid or the like. Here, the condensate refrigerant may be transferred by using a pump instead of the self-weight supply liquid. In this case, since the liquid receiver 8 and the steam generator 2 have substantially the same pressure, the pump power required for transfer may be very small. Moreover, when using a pump, the positional relationship of the height direction of the liquid receiver 8 and the steam generator 2 can be made arbitrary.

凝縮液冷媒を移送した後に加圧された受液器8を減圧するには、バルブ15、19を閉、バルブ12、18を開にして、受液器8内の冷媒ガスを凝縮器5内に導くようにする。またバルブ20を閉じていた場合は、バルブ20を開くことにより、エジェクタ4への1次蒸気の供給が再開される。なお、ダンプトラップ方式においては、バルブ12、15の代わりに逆止弁を用いてもよい。   In order to depressurize the receiver 8 that has been pressurized after the condensate refrigerant has been transferred, the valves 15 and 19 are closed, the valves 12 and 18 are opened, and the refrigerant gas in the receiver 8 is removed from the condenser 5. To lead to. If the valve 20 is closed, the supply of the primary steam to the ejector 4 is resumed by opening the valve 20. In the dump trap system, a check valve may be used instead of the valves 12 and 15.

本実施形態1では、蒸気発生器2への液戻し方法として、蒸気発生器2の1次蒸気を受液器8に送ることにより、受液器8の凝縮液冷媒を蒸気発生器2に移送するようにしているが、例えばガスエンジン30からの排熱を排熱配管32から分岐させて受液器8に送って加熱・加圧するようにしてもよい。これにより常時蒸気発生器2からエジェクタ4に蒸気を安定して供給することが可能となり、冷熱生成システム1の連続運転が可能となる。 また液戻し方法として、ダンプトラップ方式を用いずに、図3に示すような液戻しポンプによって蒸気発生器2への液戻しを行うようにしてもよい。
なお一般的なダンプトラップ方式の液戻し方法については、例えば特開2003−262412号公報(図1、図2)を参照されたい。
また本実施形態1ではエジェクタを1つ備えた冷熱生成システム1を示しているが、例えば複数のエジェクタを並列に配置してもよく、また直列に複数配置するようにしてもよい。
In the first embodiment, as a liquid returning method to the steam generator 2, the condensate refrigerant of the liquid receiver 8 is transferred to the steam generator 2 by sending the primary steam of the steam generator 2 to the liquid receiver 8. However, for example, the exhaust heat from the gas engine 30 may be branched from the exhaust heat pipe 32 and sent to the liquid receiver 8 to be heated and pressurized. As a result, the steam can be stably supplied from the steam generator 2 to the ejector 4 constantly, and the cold heat generation system 1 can be continuously operated. Further, as a liquid return method, the liquid return to the steam generator 2 may be performed by a liquid return pump as shown in FIG. 3 without using the dump trap method.
For a general dump trap type liquid return method, see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-262212 (FIGS. 1 and 2).
In the first embodiment, the cold heat generation system 1 including one ejector is shown. However, for example, a plurality of ejectors may be arranged in parallel, or a plurality of ejectors may be arranged in series.

本実施形態1では、圧縮機7を、排熱を発生するガスエンジン30により駆動し、ガスエンジン30により発生した排熱により蒸気発生器2を加熱して蒸気を発生し、この蒸気によってエジェクタ4を駆動する。このため排熱を有効利用することにより圧縮機7の駆動動力が低減され、ガスエンジン30の駆動用燃料消費量が削減されて、エネルギー効率が向上し、低コストで冷熱を生成することが可能となる。また本実施形態1に係る冷熱生成システム1は、1系統で構成されているため、従来のガスヒートポンプと同等の大きさで冷熱発生能力を増大させることができる。
またエジェクタ4の圧力比を1〜1.1の範囲で設計しているため、ガスエンジン30の排熱を有効に活用し、冷熱生成システム1の効率を飛躍的に向上させることが可能となる。
さらに蒸気発生器2へ凝縮液冷媒を戻す際に、ダンプトラップ方式を採用しているため、液戻しポンプが不要となり、液戻しポンプの動力が削減できる。
In the first embodiment, the compressor 7 is driven by a gas engine 30 that generates exhaust heat, and the steam generator 2 is heated by the exhaust heat generated by the gas engine 30 to generate steam, and the ejector 4 is generated by the steam. Drive. Therefore, by effectively using the exhaust heat, the driving power of the compressor 7 is reduced, the fuel consumption for driving the gas engine 30 is reduced, the energy efficiency is improved, and cold can be generated at low cost. It becomes. In addition, since the cold heat generation system 1 according to the first embodiment is configured by one system, the cold heat generation capacity can be increased with the same size as a conventional gas heat pump.
Moreover, since the pressure ratio of the ejector 4 is designed in the range of 1 to 1.1, the exhaust heat of the gas engine 30 can be effectively used, and the efficiency of the cold heat generation system 1 can be dramatically improved. .
Further, when the condensate refrigerant is returned to the steam generator 2, the dump trap system is adopted, so that no liquid return pump is required, and the power of the liquid return pump can be reduced.

実施形態2.
図3は、本発明の実施形態2に係る冷熱生成システムを示した構成図である。図3に示す冷熱生成システム1は、補助圧縮機構としてエジェクタ4の代わりに膨張機22及び補助圧縮機23を備えている。また第2の膨張機24及び液戻しポンプ25を備えており、ダンプトラップ方式の代わりにこれらによって蒸気発生器2への液戻しが行われる。なお図3では、補助圧縮機構の部分を点線で示している。
その他の構成要素(蒸発器3等)及びそれらの動作は、実施形態1に係る冷熱生成システムとほぼ同様であり、詳細な説明を省略する。また同じ構成要素には同じ符号を付して説明する。なお本実施形態2に係る冷熱生成装置1では、実施形態1における膨張弁6、受液器8及びバルブは設けられていないものとする。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a configuration diagram illustrating a cold heat generation system according to Embodiment 2 of the present invention. A cold heat generation system 1 shown in FIG. 3 includes an expander 22 and an auxiliary compressor 23 instead of the ejector 4 as an auxiliary compression mechanism. Moreover, the 2nd expander 24 and the liquid return pump 25 are provided, and the liquid return to the steam generator 2 is performed by these instead of a dump trap system. In FIG. 3, the portion of the auxiliary compression mechanism is indicated by a dotted line.
Other components (such as the evaporator 3) and their operations are substantially the same as those of the cold heat generation system according to the first embodiment, and detailed description thereof is omitted. The same constituent elements will be described with the same reference numerals. In addition, in the cold heat production | generation apparatus 1 which concerns on this Embodiment 2, the expansion valve 6, the liquid receiver 8 and valve | bulb in Embodiment 1 shall not be provided.

図3に示す冷熱生成システム1では、蒸気発生器2で発生した1次蒸気(駆動蒸気)が膨張機22に移送され、膨張機22はこの1次蒸気によって駆動される。なお1次蒸気は、実施形態1と同様に冷媒がガスエンジン30の排熱で加熱されることにより発生する。ここで例えば、膨張機22が回転式のものである場合には軸動力が発生する。膨張機22と補助圧縮機23は動力伝達手段26で接続されており、補助圧縮機23は膨張機22で発生した動力(例えば、軸動力)で駆動される。なお膨張機22及び補助圧縮機23は、例えば往復運動型、スクロール型、スクリュー型、ロータリー型、ベーン型、遠心型等の一般的な形式のものを使用することができ、動力の伝達の方法は軸動力を伝達するものに限定されない。   In the cold heat generation system 1 shown in FIG. 3, the primary steam (driving steam) generated by the steam generator 2 is transferred to the expander 22, and the expander 22 is driven by this primary steam. The primary steam is generated when the refrigerant is heated by the exhaust heat of the gas engine 30 as in the first embodiment. Here, for example, when the expander 22 is a rotary type, shaft power is generated. The expander 22 and the auxiliary compressor 23 are connected by a power transmission means 26, and the auxiliary compressor 23 is driven by power generated by the expander 22 (for example, shaft power). The expander 22 and the auxiliary compressor 23 can use general types such as a reciprocating type, a scroll type, a screw type, a rotary type, a vane type, and a centrifugal type. Are not limited to those that transmit shaft power.

蒸発器3で発生し、圧縮機7で加圧された冷媒ガス(2次蒸気)は、補助圧縮機23によってさらに加圧される。なお圧縮機7は、実施形態1と同様にガスエンジン30の動力によって駆動されており、また蒸発器3における冷熱負荷の冷却の冷却の原理は実施形態1に係る冷熱生成システム1と同様である。膨張機22を通過した冷媒ガス及び補助圧縮機23を通過した冷媒ガスは共に凝縮器5に移送され、凝縮器5の冷却水によって凝縮液冷媒となる。この凝縮液冷媒の一部は第2の膨張機24に移送され、その他の凝縮液冷媒は液戻しポンプ25に移送される。   The refrigerant gas (secondary vapor) generated in the evaporator 3 and pressurized by the compressor 7 is further pressurized by the auxiliary compressor 23. The compressor 7 is driven by the power of the gas engine 30 as in the first embodiment, and the cooling principle of the cooling of the cooling load in the evaporator 3 is the same as that in the cold heat generation system 1 according to the first embodiment. . The refrigerant gas that has passed through the expander 22 and the refrigerant gas that has passed through the auxiliary compressor 23 are both transferred to the condenser 5 and become condensed liquid refrigerant by the cooling water of the condenser 5. A part of the condensate refrigerant is transferred to the second expander 24, and the other condensate refrigerant is transferred to the liquid return pump 25.

第2の膨張機24は凝縮器5から移送された凝縮液冷媒で駆動され、凝縮液冷媒は第2の膨張機24によって減圧される。例えば、第2の膨張機24が回転式のものである場合には軸動力が発生する。第2の膨張機24と液戻しポンプ25は動力伝達手段27で接続されており、液戻しポンプ25は第2の膨張機24で発生した動力(例えば、軸動力)で駆動される。なお第2の膨張機24は、膨張機22と同様に、例えば往復運動型、スクロール型、スクリュー型、ロータリー型、ベーン型、遠心型等の一般的な形式のものを使用することができ、動力の伝達の方法は軸動力を伝達するものに限定されない。
そして第2の膨張機24で減圧された凝縮液冷媒は、蒸発器3に移送される。また凝縮器5から液戻しポンプ25に移送された凝縮液冷媒は、液戻しポンプ25で加圧されて蒸気発生器2に移送される。
以下、上記のようなサイクルが繰り返されることにより冷熱が生成される。
The second expander 24 is driven by the condensate refrigerant transferred from the condenser 5, and the condensate refrigerant is decompressed by the second expander 24. For example, when the second expander 24 is a rotary type, shaft power is generated. The second expander 24 and the liquid return pump 25 are connected by a power transmission means 27, and the liquid return pump 25 is driven by the power (for example, shaft power) generated by the second expander 24. The second expander 24 can be of a general type such as a reciprocating type, a scroll type, a screw type, a rotary type, a vane type, a centrifugal type, etc. The method for transmitting power is not limited to the method for transmitting shaft power.
Then, the condensate refrigerant decompressed by the second expander 24 is transferred to the evaporator 3. The condensate refrigerant transferred from the condenser 5 to the liquid return pump 25 is pressurized by the liquid return pump 25 and transferred to the steam generator 2.
Hereinafter, cold is produced | generated by repeating the above cycles.

本実施形態2では、蒸気発生器2及び膨張機22を流れる冷媒と、蒸発器3、圧縮機7、補助圧縮機23及び第2の膨張機24を流れる冷媒が同一の物質からなり、1つの凝縮器5によって冷媒ガスを凝縮するようになっている。なお蒸気発生器2及び膨張機22を流れる冷媒と、蒸発器3、圧縮機7、補助圧縮機23及び第2の膨張機24を流れる冷媒を、別の物質からなるものとして、冷熱生成システム1に冷媒分離器(図示せず)を設けるようにしてもよい。また蒸気発生器2及び膨張機22を流れる冷媒と、蒸発器3、圧縮機7、補助圧縮機23及び第2の膨張機24を流れる冷媒を、別の物質からなるものとして、配管系統及び凝縮器を分離した冷熱生成システムは以下の実施形態3において説明する。
なお本実施形態2では圧縮機7と補助圧縮機23が直列に配置されているが、圧縮機7と補助圧縮機23を並列に配置するようにしてもよい。
In the second embodiment, the refrigerant flowing through the steam generator 2 and the expander 22, and the refrigerant flowing through the evaporator 3, the compressor 7, the auxiliary compressor 23, and the second expander 24 are made of the same substance, and The refrigerant gas is condensed by the condenser 5. Note that the refrigerant that flows through the steam generator 2 and the expander 22 and the refrigerant that flows through the evaporator 3, the compressor 7, the auxiliary compressor 23, and the second expander 24 are made of different substances, and the cold heat generation system 1 A refrigerant separator (not shown) may be provided. Also, the refrigerant flowing through the steam generator 2 and the expander 22 and the refrigerant flowing through the evaporator 3, the compressor 7, the auxiliary compressor 23, and the second expander 24 are made of different substances, and the piping system and the condensation A cold heat generation system with a separate vessel will be described in Embodiment 3 below.
In the second embodiment, the compressor 7 and the auxiliary compressor 23 are arranged in series. However, the compressor 7 and the auxiliary compressor 23 may be arranged in parallel.

本実施形態2では、補助圧縮機構を膨張機22と補助圧縮機23から構成しているため膨張機22の動力を有効に活用することができ、高いエネルギー効率の冷熱生成システム1を得ることができる。
また第2の膨張機24と液戻しポンプ25を備え、液戻しポンプ25が第2の膨張機24で発生した動力によって駆動されるため、動力の無駄がなくなり高いエネルギー効率の冷熱生成システムを得ることができる。
さらに蒸気発生器2、蒸発器3及び圧縮機7を流れる冷媒を同一の物質としているため、これらを同一の配管系統を用いて構成することができ、冷熱生成システム1のサイズを小さくすることができる。
その他の効果については、実施形態1に係る冷熱生成システム1と同様である。
In the second embodiment, since the auxiliary compression mechanism is composed of the expander 22 and the auxiliary compressor 23, the power of the expander 22 can be used effectively, and the cold energy generation system 1 with high energy efficiency can be obtained. it can.
Further, since the second expander 24 and the liquid return pump 25 are provided, and the liquid return pump 25 is driven by the power generated by the second expander 24, power is not wasted and a high energy-efficient cold heat generation system is obtained. be able to.
Furthermore, since the refrigerant flowing through the steam generator 2, the evaporator 3 and the compressor 7 is made of the same substance, they can be configured using the same piping system, and the size of the cold heat generation system 1 can be reduced. it can.
Other effects are the same as those of the cold heat generation system 1 according to the first embodiment.

実施形態3.
図4は、本発明の実施形態3に係る冷熱生成システムを示した構成図である。図4に示す冷熱生成システム1は、蒸気発生器2及び膨張機22を流れる冷媒と、蒸発器3、圧縮機7、補助圧縮機23及び第2の膨張機24を流れる冷媒が別の物質からなり、2つの凝縮器5a及び5bによって冷媒ガスを凝縮するようになっている。また蒸気発生器2、膨張機22及び凝縮器5aの配管系統と、蒸発器3、圧縮機7、補助圧縮機23、凝縮器5b及び第2の膨張機24の配管系統が分離されている。なお本実施形態3に係る冷熱生成システム1では、実施形態2に係る冷熱生成システム1と同様に、膨張機22と補助圧縮機23が動力伝達手段26で接続されており、第2の膨張機24と液戻しポンプ25が動力伝達手段27によって接続されている。
その他の構成要素(蒸発器3等)及びそれらの動作は、実施形態2に係る冷熱生成システムと同様であり、説明を省略する。また同じ構成要素には同じ符号を付しており、補助圧縮機構の部分を点線で示している。
図4に示すように、蒸気発生器2及び膨張機22の配管系統と、蒸発器3、圧縮機7、補助圧縮機23及び第2の膨張機24の配管系統を分離して冷熱生成システム1を構成することもできる。このように配管系統を分離することにより、蒸気発生器2及び膨張機22の配管系統を流れる冷媒を独立して任意に選択することが可能となる。これにより、例えばガスエンジン30から回収する排熱温度に応じて冷媒を選択することができる。なおその他の効果については、実施形態1及び実施形態2に示す冷熱生成システム1とほぼ同様である。
Embodiment 3. FIG.
FIG. 4 is a configuration diagram illustrating a cold heat generation system according to Embodiment 3 of the present invention. 4, the refrigerant flowing through the steam generator 2 and the expander 22, and the refrigerant flowing through the evaporator 3, the compressor 7, the auxiliary compressor 23, and the second expander 24 are made of different substances. Thus, the refrigerant gas is condensed by the two condensers 5a and 5b. The piping system of the steam generator 2, the expander 22 and the condenser 5a is separated from the piping system of the evaporator 3, the compressor 7, the auxiliary compressor 23, the condenser 5b and the second expander 24. Note that, in the cold heat generation system 1 according to the third embodiment, as in the cold heat generation system 1 according to the second embodiment, the expander 22 and the auxiliary compressor 23 are connected by the power transmission means 26, and the second expander. 24 and the liquid return pump 25 are connected by a power transmission means 27.
Other components (such as the evaporator 3) and their operations are the same as those of the cold heat generation system according to the second embodiment, and a description thereof is omitted. Moreover, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and the part of an auxiliary compression mechanism is shown with the dotted line.
As shown in FIG. 4, the cooling system 2 is separated from the piping system of the steam generator 2 and the expander 22 and the piping system of the evaporator 3, the compressor 7, the auxiliary compressor 23, and the second expander 24. Can also be configured. By separating the piping system in this way, it is possible to independently and arbitrarily select the refrigerant flowing through the piping system of the steam generator 2 and the expander 22. Thereby, a refrigerant | coolant can be selected according to the exhaust heat temperature collect | recovered from the gas engine 30, for example. Other effects are substantially the same as those of the cold heat generation system 1 shown in the first and second embodiments.

本発明に係る冷熱生成システム及び冷熱生成方法は、上記の実施形態1、2及び3に限定されるものではなく、本発明の思想の範囲内において変更することができる。例えば、実施形態1の冷熱生成システム1において、ダンプトラップ方式の代わりに膨張機と液戻しポンプ(実施形態2における第2の膨張機24と液戻しポンプ25)を用いて蒸気発生器2への液戻しを行うようにしてもよい。また例えば実施形態2及び実施形態3において、第2の膨張機24と液戻しポンプ25を動力伝達手段27で接続しないようにしてもよい。この場合、例えば第2の膨張機24で発生した動力で発電機を回して発電し、その発電した電力によって液戻しポンプ25を駆動するようにしてもよい。   The cold heat generation system and the cold heat generation method according to the present invention are not limited to the above-described Embodiments 1, 2, and 3, and can be changed within the scope of the idea of the present invention. For example, in the cold heat generation system 1 of the first embodiment, an expansion machine and a liquid return pump (second expansion machine 24 and liquid return pump 25 in the second embodiment) are used for the steam generator 2 instead of the dump trap system. Liquid return may be performed. Further, for example, in the second and third embodiments, the second expander 24 and the liquid return pump 25 may not be connected by the power transmission means 27. In this case, for example, the generator may be rotated by the power generated by the second expander 24 to generate power, and the liquid return pump 25 may be driven by the generated power.

本発明の実施形態1に係る冷熱生成システムを示した構成図。The block diagram which showed the cold-heat generation system which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図1に示すエジェクタの圧力比と燃料消費量の関係を示した図。The figure which showed the relationship between the pressure ratio of the ejector shown in FIG. 1, and fuel consumption. 本発明の実施形態2に係る冷熱生成システムを示した構成図。The block diagram which showed the cold heat generation system which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態3に係る冷熱生成システムを示した構成図。The block diagram which showed the cold-heat generation system which concerns on Embodiment 3 of this invention. 従来のガスエンジンを利用した冷熱生成システムを示す構成図。The block diagram which shows the cold heat generation system using the conventional gas engine. 従来の蒸気噴射式冷凍装置(冷熱生成システム)を示す構成図。The block diagram which shows the conventional vapor injection type refrigeration apparatus (cold heat generation system).

符号の説明Explanation of symbols

1 冷熱生成システム、2 蒸気発生器、3 蒸発器、4 エジェクタ、5 凝縮器、6 膨張弁、7 圧縮機、8 受液器、11 液戻し配管、12 バルブ、15 バルブ、16 冷媒ガス配管、17 分岐配管、18 バルブ、19 バルブ、20 バルブ、21 ノズル、22 膨張機、23 補助圧縮機、24 第2の膨張機、25 液戻しポンプ、26 動力伝達手段、27 動力伝達手段、30 ガスエンジン、31 動力伝達手段、32 排熱配管。
1 cold heat generation system, 2 steam generator, 3 evaporator, 4 ejector, 5 condenser, 6 expansion valve, 7 compressor, 8 liquid receiver, 11 liquid return pipe, 12 valve, 15 valve, 16 refrigerant gas pipe, 17 branch pipe, 18 valve, 19 valve, 20 valve, 21 nozzle, 22 expander, 23 auxiliary compressor, 24 second expander, 25 liquid return pump, 26 power transmission means, 27 power transmission means, 30 gas engine 31 Power transmission means, 32 Waste heat piping.

Claims (9)

圧縮機と、蒸気発生器と、蒸発器と、凝縮器と、補助圧縮機構とを備え、前記蒸発器から出た冷媒ガスを前記圧縮機により加圧し、該加圧された冷媒ガスを、前記蒸気発生器から発生した冷媒ガスにより駆動される前記補助圧縮機構によって加圧する冷熱生成システムであって、
前記圧縮機を、排熱を発生する動力源により駆動し、前記動力源により発生した排熱により前記蒸気発生器を加熱することを特徴とする冷熱生成システム。
A compressor, a steam generator, an evaporator, a condenser, and an auxiliary compression mechanism, pressurizing a refrigerant gas from the evaporator by the compressor, and supplying the pressurized refrigerant gas to the A cold heat generation system that pressurizes the auxiliary compression mechanism driven by the refrigerant gas generated from the steam generator,
A cold heat generating system, wherein the compressor is driven by a power source that generates exhaust heat, and the steam generator is heated by the exhaust heat generated by the power source.
前記動力源は、ガスエンジンからなることを特徴とする請求項1記載の冷熱生成システム。   The cold power generation system according to claim 1, wherein the power source is a gas engine. 前記補助圧縮機構は、エジェクタからなることを特徴とする請求項1又は2記載の冷熱生成システム。   The cold heat generation system according to claim 1, wherein the auxiliary compression mechanism is an ejector. 前記エジェクタの圧力比が、1.0〜1.1の範囲であることを特徴とする請求項3記載の冷熱生成システム。   4. The cold heat generation system according to claim 3, wherein a pressure ratio of the ejector is in a range of 1.0 to 1.1. 前記補助圧縮機構は、前記蒸気発生器から発生した冷媒ガスによって駆動される膨張機と、該膨張機で発生した動力で駆動される補助圧縮機からなることを特徴とする請求項1又は2記載の冷熱生成システム。   3. The auxiliary compression mechanism includes an expander driven by a refrigerant gas generated from the steam generator and an auxiliary compressor driven by power generated by the expander. Cold heat generation system. 前記凝縮器に貯留された凝縮液冷媒の一部が移送される受液器を備え、該受液器から前記蒸気発生器へ凝縮液冷媒を移送するのに、ダンプトラップ方式を採用したことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の冷熱生成システム。   A receiver for transferring a part of the condensate refrigerant stored in the condenser, and adopting a dump trap system to transfer the condensate refrigerant from the receiver to the steam generator; The cold heat generation system according to any one of claims 1 to 5. 凝縮液冷媒を減圧して前記凝縮器から前記蒸発器に移送する第2の膨張機と、凝縮液冷媒を前記凝縮器から前記蒸気発生器に移送する液戻しポンプを備え、該液戻しポンプは、前記第2の膨張機で発生した動力により駆動されることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の冷熱生成システム。   A second expander that depressurizes the condensate refrigerant and transfers it from the condenser to the evaporator; and a liquid return pump that transfers condensate refrigerant from the condenser to the vapor generator. The cold heat generation system according to claim 1, wherein the cold heat generation system is driven by power generated by the second expander. 前記蒸気発生器を流れる冷媒と、前記蒸発器、前記圧縮機を流れる冷媒は、同一の物質からなることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の冷熱生成システム。   The refrigerant generating system according to any one of claims 1 to 7, wherein the refrigerant flowing through the steam generator and the refrigerant flowing through the evaporator and the compressor are made of the same substance. 請求項1〜8のいずれかに記載の冷熱生成システムによって、冷熱を生成することを特徴とする冷熱生成方法。
A cold heat generating method, wherein the cold heat generating system according to any one of claims 1 to 8 generates cold heat.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007255779A (en) * 2006-03-23 2007-10-04 Kenji Umetsu Hot / cold heat supply system
JP2009041875A (en) * 2007-08-10 2009-02-26 Tlv Co Ltd Evaporative cooling device
JP2009041874A (en) * 2007-08-10 2009-02-26 Tlv Co Ltd Evaporative cooling device
JP2010007931A (en) * 2008-06-26 2010-01-14 Panasonic Corp Heat pump water heater
JP2012117528A (en) * 2010-11-30 2012-06-21 General Electric Co <Ge> Carbon dioxide compression system
WO2013046936A1 (en) * 2011-09-30 2013-04-04 日産自動車株式会社 Device for using engine waste heat
JP2019215136A (en) * 2018-06-14 2019-12-19 Jfeエンジニアリング株式会社 Absorption type refrigeration unit

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007255779A (en) * 2006-03-23 2007-10-04 Kenji Umetsu Hot / cold heat supply system
JP2009041875A (en) * 2007-08-10 2009-02-26 Tlv Co Ltd Evaporative cooling device
JP2009041874A (en) * 2007-08-10 2009-02-26 Tlv Co Ltd Evaporative cooling device
JP2010007931A (en) * 2008-06-26 2010-01-14 Panasonic Corp Heat pump water heater
JP2012117528A (en) * 2010-11-30 2012-06-21 General Electric Co <Ge> Carbon dioxide compression system
EP2458220B1 (en) * 2010-11-30 2018-06-13 General Electric Company Carbon dioxide compression systems
WO2013046936A1 (en) * 2011-09-30 2013-04-04 日産自動車株式会社 Device for using engine waste heat
JP2019215136A (en) * 2018-06-14 2019-12-19 Jfeエンジニアリング株式会社 Absorption type refrigeration unit
JP7003847B2 (en) 2018-06-14 2022-01-21 Jfeエンジニアリング株式会社 Absorption chiller

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