JP2007051835A - 排熱利用システム - Google Patents
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Abstract
【課題】冷凍機からの排熱の効率的な利用を図り、しかも、排熱利用のために循環させる冷却水の流量抵抗の増加を抑えることができる排熱利用システムを提供する。
【解決手段】排熱利用ユニット12,13にバイパス経路52,53を設け、このバイパス経路52,53が、冷却水経路32,33から分流し、冷却塔42,43を経由せず、冷却水経路32,33に合流する構成とする。そして、このバイパス経路32,33の途中に、排熱を回収するための熱交換器82,83を設ける。すなわち、熱交換器82,83を、バイパス経路32,33の途中に設けることにより、冷却塔42,43と並列に接続する。そして、入口側温度センサ32c,33cからの信号に基づき、入口側温度が入口側設定温度となるように、自動的に電動三方弁62,72,63,73によるバイパス経路52,53への冷却水の分流を行う。
【選択図】 図1
【解決手段】排熱利用ユニット12,13にバイパス経路52,53を設け、このバイパス経路52,53が、冷却水経路32,33から分流し、冷却塔42,43を経由せず、冷却水経路32,33に合流する構成とする。そして、このバイパス経路32,33の途中に、排熱を回収するための熱交換器82,83を設ける。すなわち、熱交換器82,83を、バイパス経路32,33の途中に設けることにより、冷却塔42,43と並列に接続する。そして、入口側温度センサ32c,33cからの信号に基づき、入口側温度が入口側設定温度となるように、自動的に電動三方弁62,72,63,73によるバイパス経路52,53への冷却水の分流を行う。
【選択図】 図1
Description
本発明は、冷凍機からの排熱を利用するための排熱利用システムに関する。
冷房設備を実現するための冷凍機には、例えば圧縮式の冷凍サイクルで運転されるものがある。具体的には、圧縮機を介して冷媒を高温高圧の気体とし、凝縮器を介して冷媒を低温高圧の液体とし、膨張弁を介して冷媒を低温低圧の液体とし、蒸発器を介して冷媒を高温低圧の気体とする、というサイクルを繰り返す。そして、蒸発器による冷媒の気化潜熱により、冷却を行う。
この場合、例えば水冷式の冷凍機では、上記凝縮器に冷却水を供給して排熱を行う構成となっている。この冷却水は、冷却塔を経由する冷却水経路を循環する。そして、冷却水は、上記冷却塔によって冷却され、すなわち、冷凍機からの排熱が大気中へ放出される。
ところで、近年、このような冷凍機からの排熱を有効利用しようとする技術も考案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開平5−121082号公報
しかしながら、上記技術では、冷却塔を経由する冷却水経路の途中に、熱交換器を具備する構成となっている。つまり、冷却水経路に直列に、冷却塔及び熱交換器が設けられているのである。
そのため、冷却塔だけの場合と比較して、冷却水の流量抵抗が、熱交換器を設けた分だけ大きくなってしまう。また、冷却水は冷却塔を必ず経由して循環するため、冷却水温度が下がり、熱交換器にて得られる熱量が小さくなってしまい、排熱の効率的利用が阻害されるおそれがある。
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、冷凍機からの排熱を利用する際、排熱の効率的な利用を図り、しかも、排熱利用のために循環させる冷却水の流量抵抗の増加を抑えることができる排熱利用システムを提供することを目的とする。
以下、上記目的等を解決するのに適した各手段につき項分けして説明する。尚、必要に応じて対応する手段に特有の作用効果等を付記する。
手段1.冷凍機からの排熱を利用するための排熱利用システムにおいて、
前記冷凍機の凝縮器に供給される冷却水の経路であって冷却塔を経由する冷却水経路に、冷却塔を経由しないバイパス経路を設け、当該バイパス経路に、排熱利用のための熱交換器を設けたことを特徴とする排熱利用システム。
前記冷凍機の凝縮器に供給される冷却水の経路であって冷却塔を経由する冷却水経路に、冷却塔を経由しないバイパス経路を設け、当該バイパス経路に、排熱利用のための熱交換器を設けたことを特徴とする排熱利用システム。
手段1では、冷却塔を経由する冷却水経路に、冷却塔を経由しないバイパス経路が設けられている。そして、当該バイパス経路に、排熱利用のための熱交換器が設けられている。つまり、冷却塔を経由する経路からの分流が可能となっており、冷却塔と並列に熱交換器が設けられている。そのため、冷却塔経由の流量と熱交換器経由の流量との和が全体の流量となり、熱交換器を設けたとしても、直列に設けた場合と異なり、単純に熱交換器の分だけ流量抵抗が増加することはない。したがって、流量抵抗の増加を抑えることができる。
また、バイパス経路への分流の割合を調整することにより、冷却水温度が調整でき、効率的な排熱利用が実現される。すなわち、バイパス経路への分流の割合を大きくすれば、冷却塔経由の流量が小さくなるため、冷却水温度は上昇し、排熱の効率的な利用が図られる。もちろん、冷却水温度が上昇することで冷凍機の冷却能力(成績係数)は低下するが、排熱が効率的に利用されるため、全体としてみれば、エネルギーの効率的利用が図られる。
このように手段1によれば、排熱の効率的な利用を図ることができ、しかも、冷却水の流量抵抗の増加を抑えることができる。
なお、上記「冷却塔を経由しないバイパス経路」とあるのを「冷却塔を経由せず、かつ、冷却塔からの冷却水が通過することのないバイパス経路」としてもよい。凝縮器から冷却塔へ向かう冷却水を分流する趣旨だからである。また、次に示すように、排熱利用ユニットを備える排熱利用システムとして実現することもできる。
手段2.冷凍機からの排熱を利用するための排熱利用システムにおいて、
前記冷凍機と、
前記冷凍機の凝縮器に冷却水を供給し、当該冷却水を循環させるポンプを備えた冷却水経路と、
前記冷却水経路に設けられ、前記冷却水を冷却するための冷却塔と、
前記冷却水経路から分流し、前記冷却塔を経由せず、前記冷却水経路に合流するバイパス経路と、
前記バイパス経路に設けられ、前記排熱を利用するための熱交換器と
を具備する排熱利用ユニットを備えていることを特徴とする排熱利用システム。
前記冷凍機と、
前記冷凍機の凝縮器に冷却水を供給し、当該冷却水を循環させるポンプを備えた冷却水経路と、
前記冷却水経路に設けられ、前記冷却水を冷却するための冷却塔と、
前記冷却水経路から分流し、前記冷却塔を経由せず、前記冷却水経路に合流するバイパス経路と、
前記バイパス経路に設けられ、前記排熱を利用するための熱交換器と
を具備する排熱利用ユニットを備えていることを特徴とする排熱利用システム。
手段2に記載の排熱利用システムは、排熱利用ユニットを備えている。排熱利用ユニットは、冷凍機と、冷却水経路と、冷却塔と、バイパス経路と、熱交換器とを具備する。
冷却水経路は、冷凍機の凝縮器に冷却水を供給する。そして、冷却水を循環させるポンプを備えている。冷却塔は、冷却水経路に設けられ、冷却水を冷却するためのものである。バイパス経路は、冷却水経路から分流し、冷却塔を経由せず、冷却水経路に合流する。ここで、排熱を利用するための熱交換器が、このバイパス経路に設けられている。
つまり、上記構成と同様、冷却塔を経由する経路からの分流が可能となっており、冷却塔と並列に熱交換器が設けられている。そのため、熱交換器を直列に設けた場合と異なり、単純に熱交換器の分だけ流量抵抗が増加することはない。したがって、流量抵抗の増加を抑えることができる。また、バイパス経路への分流の割合を調整することにより、冷却水温度が調整できる。したがって、手段2によれば、排熱の効率的な利用を図ることができ、しかも、冷却水の流量抵抗の増加を抑えることができる。
なお、上述したように排熱の効率的に利用すると、冷却水温度が上昇し、冷凍機の冷却能力(成績係数)が低下する。そこで、「前記排熱利用ユニットを複数台備えること」としてもよい。このようにすれば、各排熱利用ユニットでそれぞれ冷却水温度を設定することにより、要求される冷却能力を確保しつつ、排熱を効率的に利用することができる。また、この場合、必要に応じて運転される(常時運転されない)ユニットを用意しておき、常時運転されるユニットと定期的に切り換えることにより、システム全体の寿命を長くすることができる。
また、上記手段1と同様に、「冷却水経路から分流し、前記冷却水経路を経由せず、前記冷却水経路に合流するバイパス経路」とあるのを「冷却水経路から分流し、前記冷却水経路を経由せず、前記冷却水経路に合流するバイパス経路であって、前記冷却塔からの冷却水が通過することのないバイパス経路」としてもよい。
手段3.冷凍機からの排熱を利用するための排熱利用システムにおいて、
前記冷凍機と、
前記冷凍機の凝縮器に冷却水を供給し、当該冷却水を循環させるポンプを備えた冷却水経路と、
前記冷却水経路に設けられ、前記冷却水を冷却するための冷却塔と、
前記冷却水経路から分流し、前記冷却塔を経由せず、前記冷却水経路に合流するバイパス経路と、
前記バイパス経路に設けられ、前記排熱を利用するための熱交換器と
前記バイパス経路への分流を可能にする電動弁と、
前記冷却水経路における前記凝縮器への入口側に設けられ、前記入口側における前記冷却水の温度である入口側温度を計測する入口側温度センサと、
前記入口側温度センサにて計測される前記入口側温度が予め設定される入口側設定温度となるように、前記電動弁を制御する制御手段と
を具備する排熱利用ユニットを備えていることを特徴とする排熱利用システム。
前記冷凍機と、
前記冷凍機の凝縮器に冷却水を供給し、当該冷却水を循環させるポンプを備えた冷却水経路と、
前記冷却水経路に設けられ、前記冷却水を冷却するための冷却塔と、
前記冷却水経路から分流し、前記冷却塔を経由せず、前記冷却水経路に合流するバイパス経路と、
前記バイパス経路に設けられ、前記排熱を利用するための熱交換器と
前記バイパス経路への分流を可能にする電動弁と、
前記冷却水経路における前記凝縮器への入口側に設けられ、前記入口側における前記冷却水の温度である入口側温度を計測する入口側温度センサと、
前記入口側温度センサにて計測される前記入口側温度が予め設定される入口側設定温度となるように、前記電動弁を制御する制御手段と
を具備する排熱利用ユニットを備えていることを特徴とする排熱利用システム。
手段3に記載の排熱利用システムは、排熱利用ユニットを備えている。排熱利用ユニットは、上記手段2と同様、冷凍機と、冷却水経路と、冷却塔と、バイパス経路と、熱交換器とを具備する。そして、手段3ではさらに、電動弁と、入口側温度センサと、制御手段とを具備している。
電動弁は、上記バイパス経路への分流を可能にする。このような電動弁は、三方弁あるいは二方弁で構成することができる。さらに、電動弁は、冷却水のバイパス経路への分流地点及びバイパス経路からの合流地点に配置することが考えられる。また、入口側温度センサは、冷却水経路における凝縮器への入口側に設けられ、入口側における冷却水の温度である入口側温度を計測する。そして、計測される入口側温度が予め設定される入口側設定温度となるように、制御手段によって、電動弁が制御される。
手段3によれば、入口側設定温度を設定しておくことにより、自動的に電動弁が制御され、バイパス経路への分流の割合が調整でき、冷却水温度が調整できる。したがって、排熱の効率的な利用が容易に実現される。もちろん、上記構成と同様、冷却塔と並列に熱交換器が設けられているため、熱交換器を直列に設けた場合と異なり、流量抵抗の増加を抑えることができる。
また、この場合、入口側温度がほぼ一定に制御されるため、入口側温度が高く、あるいは、低くなりすぎることによって、冷凍機の限界を越えてしまうことがなく、冷凍機の安定した動作を実現することができる。
手段4.手段3に記載の排熱利用システムにおいて、
前記排熱利用ユニットは、さらに、
前記冷却水経路における前記凝縮器からの出口側に設けられ、前記出口側における前記冷却水の温度である出口側温度を計測する出口側温度センサと、
前記出口側温度センサにて計測される前記出口側温度が、前記入口側温度に対して一定値を加算した出口側設定温度となるように、前記ポンプを介して冷却水の流量を制御する流量制御手段とを具備してなることを特徴とする排熱利用システム。
前記排熱利用ユニットは、さらに、
前記冷却水経路における前記凝縮器からの出口側に設けられ、前記出口側における前記冷却水の温度である出口側温度を計測する出口側温度センサと、
前記出口側温度センサにて計測される前記出口側温度が、前記入口側温度に対して一定値を加算した出口側設定温度となるように、前記ポンプを介して冷却水の流量を制御する流量制御手段とを具備してなることを特徴とする排熱利用システム。
手段4によれば、出口側温度センサが、冷却水経路における凝縮器からの出口側に設けられており、出口側における冷却水の温度である出口側温度を計測する。そして、計測される出口側温度が、入口側温度に対して一定値を加算した出口側設定温度となるように、流量制御手段によって、ポンプを介して冷却水の流量が制御される。したがって、出口側温度が一定となるため、熱交換器による安定した熱量の取り出しが図られる。また、流量が小さくなれば、流量抵抗が小さくなる。その結果、流量抵抗の抑制に寄与する。
手段5.手段3又は4に記載の排熱利用システムにおいて、
前記排熱利用ユニットを複数台備えていることを特徴とする排熱利用システム。
前記排熱利用ユニットを複数台備えていることを特徴とする排熱利用システム。
手段5によれば、複数台の排熱利用ユニットを備えているため、各排熱利用ユニットでそれぞれ入口側温度を設定することにより、要求される冷却能力を確保しつつ、排熱の効率的な利用を図ることができる。また、この場合、必要に応じて運転されるユニットを用意しておき、常時運転されるユニットと定期的に切り換えることにより、システム全体の寿命を長くすることができる。
手段6.手段5に記載の排熱利用システムにおいて、
前記複数台の排熱利用ユニットは、前記入口側設定温度が相対的に高い温度に設定される高温設定モード、又は、前記入口側設定温度が相対的に低い温度に設定される低温設定モードのいずれかで運転されることを特徴とする排熱利用システム。
前記複数台の排熱利用ユニットは、前記入口側設定温度が相対的に高い温度に設定される高温設定モード、又は、前記入口側設定温度が相対的に低い温度に設定される低温設定モードのいずれかで運転されることを特徴とする排熱利用システム。
手段6によれば、複数台の排熱利用ユニットが、高温設定モード又は低温設定モードのいずれかで運転される。高温側設定モードでは、入口側設定温度が相対的に高い温度に設定され、排熱回収効率が高い。一方、低温設定モードでは、入口側設定温度が相対的に低い温度に設定され、高温設定モードと比べて、排熱回収効率が低くなるものの、冷却能力が高くなる。このようなモードを導入して排熱利用ユニットを運転することにより、排熱利用ユニットの制御が簡単になり、種々の運転形態に対応することが可能となる。
手段7.手段6に記載の排熱利用システムにおいて、
前記低温設定モードで運転される排熱利用ユニットは、前記高温設定モードで運転される排熱利用ユニットを補助すべく、必要に応じて運転されることを特徴とする排熱利用システム。
前記低温設定モードで運転される排熱利用ユニットは、前記高温設定モードで運転される排熱利用ユニットを補助すべく、必要に応じて運転されることを特徴とする排熱利用システム。
手段7によれば、低温設定モードで運転される排熱利用ユニットが必要に応じて運転されるため、当該排熱利用ユニットの寿命が長くなる。したがって、運転モードを定期的に切り換えることによって、システム全体の寿命を長くすることができる。また、低温設定モードで運転される排熱利用ユニットを、高温設定モードで運転される排熱利用ユニットを補助するための予熱を行うものとすれば、排熱の段階的回収を実現することができ、排熱の効率的利用が図られる。
手段8.手段3乃至7のいずれかに記載の排熱利用システムにおいて、
前記排熱利用ユニットは、前記入口側設定温度を調整することにより、排熱利用よりも冷却を優先する冷却モードで運転可能であることを特徴とする排熱利用システム。
前記排熱利用ユニットは、前記入口側設定温度を調整することにより、排熱利用よりも冷却を優先する冷却モードで運転可能であることを特徴とする排熱利用システム。
手段8によれば、排熱利用ユニットが、入口側設定温度の調整により、冷却モードで運転される。
例えば、排熱回収を念頭においた(排熱利用のための)入口側設定温度(一例として上記高温設定モードあるいは低温設定モードにおける入口側設定温度)よりも低い温度を入口側設定温度として設定するという具合である。このように上記高温設定モードあるいは低温設定モードで運転される排熱利用ユニットのいずれも冷却モードで運転可能としてもよいが、次に示すように、例えば上記低温設定モードで運転される排熱利用ユニットを冷却モードで運転させるようにしてもよい。
具体的には、冷水側の熱負荷が大きい中間期などにおいて、複数台の排熱利用ユニットを運転する場合、ある排熱利用ユニット(例えば上記高温設定モードで運転される排熱利用ユニット)は、排熱回収を念頭においた(排熱利用のための)入口側設定温度(例えば上記高温設定モードにおける入口側設定温度)で運転する。そして、別の排熱利用ユニット(例えば上記低温設定モードで運転される排熱利用ユニット)は、上述の入口側設定温度(上記低温設定モードにおける入口側設定温度)よりも低い入口側設定温度を設定し、冷却モードで運転する。このようにすれば、中間期などにおいて冷却塔による冷却水温度低下を有効に利用することができ、冷凍機の凝縮器温度を低下させ、冷凍機の冷却能力(成績係数)の向上を図ることができる。
このように、複数台の排熱利用ユニットの運転において冷却能力が不足したときはその中の何台か(例えば低温設定モードで運転される排熱利用ユニット)を、冷却を優先する(冷凍機の能力を優先する)冷却モードで運転させることで冷却能力が向上し、要求される冷却能力を確保しつつ、残りの排熱利用ユニット(例えば高温設定モードで運転される排熱利用ユニット)で排熱の効率的な利用を図ることができる。
なお、冷却モードへの切り換えは、冷凍機によって冷却される冷水の往温度が予め定められた温度を上回ったことで行うことが考えられる。
手段9.手段8に記載の排熱利用システムにおいて、
前記入口側設定温度は、前記冷却モードで運転する場合、外気湿球温度計側値を用いて調整されることを特徴とする排熱利用システム。
前記入口側設定温度は、前記冷却モードで運転する場合、外気湿球温度計側値を用いて調整されることを特徴とする排熱利用システム。
手段9によれば、冷却モードで運転する場合、入口側設定温度が、外気湿球温度計測値を用いて調整される。このようにすれば、冷凍機の冷却能力(成績係数)をより良好なものとすることができる。例えば、外気湿球温度計測値に対し、冷却塔における温度差アプローチ(例えば5℃)を考慮して、入口側設定温度を設定するという具合である。
手段10.手段3乃至9のいずれかに記載の排熱利用システムにおいて、
前記冷却塔は、冷却水の冷却を促進するための冷却ファンを備えており、
前記制御手段は、前記入口側温度センサにて計測される前記入口側温度が予め設定される入口側設定温度となるように、前記電動弁と共に、前記冷却ファンを制御することを特徴とする排熱利用システム。
前記冷却塔は、冷却水の冷却を促進するための冷却ファンを備えており、
前記制御手段は、前記入口側温度センサにて計測される前記入口側温度が予め設定される入口側設定温度となるように、前記電動弁と共に、前記冷却ファンを制御することを特徴とする排熱利用システム。
手段10によれば、冷却塔の冷却ファンが、制御手段によって制御される。冷却ファンの制御は、例えばオン/オフ制御であることが考えられる。この場合、冷却ファンがオンされると冷却水の冷却が促進され、オフされると冷却水の冷却が抑止される。このようにすれば、入口側温度の安定した制御が実現されるため、入口側温度が高く、あるいは、低くなりすぎることによって冷凍機の限界を越えてしまうことがなく、冷凍機の安定した動作実現に寄与する。
手段11.手段2乃至10のいずれかに記載の排熱利用システムにおいて、
前記排熱利用ユニットは、起動時において、前記冷却水のすべてが前記バイパス経路を経由するように運転されることを特徴とする排熱利用システム。
前記排熱利用ユニットは、起動時において、前記冷却水のすべてが前記バイパス経路を経由するように運転されることを特徴とする排熱利用システム。
手段11によれば、起動時において冷却水のすべてがバイパス経路を経由するように運転されるため、上記熱交換器(排熱利用側)と冷凍機の凝縮器との間だけで熱の授受が行われ、冷却塔から大気への無駄な排熱の放散がない。したがって、排熱利用に必要な温度まで冷却水温度を比較的短時間で上昇させることでき、その後は、安定して排熱の取り出しが可能となる。つまり、比較的短時間のうちに排熱の取り出しが可能となる。その結果、排熱の効率的な利用を図ることができる。
手段12.手段2乃至11のいずれかに記載の排熱利用システムにおいて、
少なくとも前記冷凍機、前記冷却水経路及び前記冷却塔を具備し、前記熱交換器を具備しない冷却専用ユニットを備えていることを特徴とする排熱利用システム。
少なくとも前記冷凍機、前記冷却水経路及び前記冷却塔を具備し、前記熱交換器を具備しない冷却専用ユニットを備えていることを特徴とする排熱利用システム。
手段12では、冷却専用ユニットを備えている。冷却専用ユニットは、少なくとも冷凍機、冷却水経路及び冷却塔を具備し、熱交換器を具備しない。このように冷却専用ユニットを備える構成とすれば、高い冷却能力が要求される場合にも有利である。
なお、少なくともとあるのは、上記バイパス経路を備える構成としてもよいためである。年間を通した運転において冬期などには冷却水温度が下がりすぎてしまうおそれがあるため、バイパス経路を備える構成とすれば、冷凍機を介さないバイパス経路を経由させて、冷却水温度の低下を抑止することができる。
手段13.手段1乃至12のいずれかに記載の排熱利用システムにおいて、
前記熱交換器で得られる熱を利用して、給湯のための加熱を行うことを特徴とする排熱利用システム。
前記熱交換器で得られる熱を利用して、給湯のための加熱を行うことを特徴とする排熱利用システム。
手段13によれば、熱交換器で得られる熱を利用して給湯のための加熱が行われるため、エネルギーの効率的な利用が図られる。
手段14.手段13に記載の排熱利用システムにおいて、
前記給湯のための加熱を行う構成は、前記熱交換器で得られる熱を蓄積して給湯予熱を行うための一次加熱タンクを具備してなることを特徴とする排熱利用システム。
前記給湯のための加熱を行う構成は、前記熱交換器で得られる熱を蓄積して給湯予熱を行うための一次加熱タンクを具備してなることを特徴とする排熱利用システム。
手段14によれば、給湯のための加熱構成が、熱交換器で得られる熱を蓄積して給湯予熱を行うための一次加熱タンクを具備してなる。このようにすれば、熱交換器で得られる熱(冷凍機排熱)を蓄積して予熱することで、給湯にばらつきが生じても、有効な排熱利用が図られる。
以下に、一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図1は、本実施形態の冷房給湯システムの概略構成を示す説明図である。本システムは、1台の冷却専用ユニット11と、2台の排熱利用ユニット12,13とを備えている。
最初に冷却専用ユニット11の構成を説明する。
冷却専用ユニット11は、冷凍機21と、冷却水経路31と、冷却塔41と、バイパス経路51と、電動三方弁61,71とを具備してなる。
冷凍機21は、圧縮機21a、凝縮器21b、膨張弁21c、及び、蒸発器21dを備えるいわゆる圧縮式のものであり、冷房設備を構成している。具体的には、圧縮機21aを介して冷媒を高温高圧の気体とし(図中の記号Aの部分)、凝縮器21bを介して冷媒を低温高圧の液体とし(図中の記号Bの部分)、膨張弁21cを介して冷媒を低温低圧の液体とし(図中の記号Cの部分)、蒸発器21dを介して冷媒を高温低圧の気体とする(図中の記号Dの部分)、というサイクルを繰り返す。そして、蒸発器21dによる冷媒の気化潜熱により、冷房用に循環させられる冷水の温度を、例えば12℃から7℃まで冷却する。この冷水は、蒸発器21dにて冷却された後、ポンプ101によって、ヘッダ(集合管)100へ送られ、その後、各室に対応する配管(不図示)へ送出される。
冷却水経路31は、冷凍機21の凝縮器21bへ冷却水を供給するためのものである。この冷却水経路31には、冷却水を循環させるためのポンプ31a、及び、ポンプ31aのモータ回転数を制御するためのインバータ31bが設けられている。さらに、冷却水経路31における凝縮器21bへの入口側には当該入口側の冷却水温度を計測するための入口側温度センサ31cが設けられ、凝縮器21bからの出口側には当該出口側の冷却水温度を計測するための出口側温度センサ31dが設けられている。
冷却塔41は、上記冷却水経路31の途中に設けられており、冷却水の冷却を行うためのものである。具体的には、大気中を通過させることにより、冷却水を冷却する構成となっている。また、冷却塔41には、冷却水からの放熱を促進するための冷却ファン41aが設けられている。
バイパス経路51は、上記冷却水経路31から分流し、上記冷却塔41を経由せず、上記冷却水経路31に合流する経路である。
そして、本流である冷却水経路31からバイパス経路51への分流を可能とするのが、2つの電動三方弁61,71である。一方の電動三方弁61は冷却水経路31からバイパス経路51への分流地点に設けられており、他方の電動三方弁71はバイパス経路51から冷却水経路31への合流地点に設けられている。
次に、排熱利用ユニット12,13の構成を説明する。
2台の排熱利用ユニット12,13は、物理的には、互いに同様の構成となっている。また、排熱利用ユニット12,13は、上記冷却専用ユニット11と似通った構成となっている。
すなわち排熱利用ユニット12,13は、冷凍機22,23、冷却水経路32,33、冷却塔42,43、バイパス経路52,53、及び、電動三方弁62,72,63,73を具備してなる。これら各部の構成は、上記冷却専用ユニット11と同様である。
より詳しく説明すると、冷凍機22,23は、圧縮機22a,23a、凝縮器22b,23b、膨張弁22c,23c、及び、蒸発器22d,23dを備えるいわゆる圧縮式のものであり、冷房設備を構成している。そして、蒸発器22d,23dによる冷媒の気化潜熱により、冷房のために循環させられる冷水の温度を、例えば12℃から7℃まで冷却可能となっている。この冷水は、蒸発器22d,23dにて冷却された後、ポンプ102,103によって、ヘッダ(集合管)100へ送られ、その後、各室に対応する配管(不図示)へ送出される。
冷却水経路32,33は、冷凍機22,23の凝縮器22b,23bへ冷却水を供給するためのものである。この冷却水経路32,33には、冷却水を循環させるためのポンプ32a,33a、及び、ポンプ32a,33aのモータ回転数を制御するためのインバータ32b,33bが設けられている。さらに、冷却水経路32,33における凝縮器22b,23bへの入口側には当該入口側の冷却水温度を計測するための入口側温度センサ32c,33cが設けられ、凝縮器22b,23bからの出口側には当該出口側の冷却水温度を計測するための出口側温度センサ32d,33dが設けられている。
冷却塔42,43は、上記冷却水経路32,33の途中に設けられており、冷却水の冷却を行うためのものである。具体的には、大気中を通過させることにより、冷却水を冷却する構成となっている。また、冷却塔42,43には、冷却水からの放熱を促進するための冷却ファン42a,43aが設けられている。
バイパス経路52,53は、上記冷却水経路32,33から分流し、上記冷却塔42,43を経由せず、上記冷却水経路32,33に合流する経路である。
本流である冷却水経路32,33からバイパス経路52,53への分流を可能とするのが、電動三方弁62,72,63,73である。一方の電動三方弁62,63は冷却水経路32,33からバイパス経路52,53への分流地点に設けられており、他方の電動三方弁72,73はバイパス経路52,53から冷却水経路32,33への合流地点に設けられている。
そして、排熱利用ユニット12,13が上記冷却専用ユニット11と異なるのは、バイパス経路32,33の途中に、排熱を回収するための熱交換器82,83が設けられている点である。この熱交換器82,83は、バイパス経路32,33の途中に設けられることにより、上記冷却塔42,43と並列に接続されている。
熱交換器82,83は、バイパス経路52,53から供給される冷却水と、配管91から供給される熱媒(温水)との間で熱交換を行う。すなわち、バイパス経路52,53の冷却水によって、配管91内の温水が加熱される。配管91には、ポンプ92が設けられている。このポンプ92は、冷却水経路32,33に設けられたポンプ32a,33aと連動して運転される。したがって、冷却水の循環と共に、配管91の温水は、配管91に沿って循環することになる。そして、この配管91は、一次加熱タンク93を経由するようになっている。一次加熱タンク93には、給湯用の給水がなされる構成となっており、上記配管91の温水によって、給湯のための一次加熱がなされる。一次加熱タンク93で加熱された温水は、給湯設備94へ送られ、必要に応じてさらに加熱されて、給湯に供される。また、熱交換器83の配管91側(排熱利用側)には、熱交換器83のバイパス弁95が設けられている。
次に、本システムの制御のための構成について図2を参照しつつ説明する。ここでは、片方の排熱利用ユニット12を例に挙げて説明する。
排熱利用ユニット12が、冷凍機22、ポンプ32aを備える冷却水経路32、冷却塔42、バイパス経路52、電動三方弁62,72、及び、熱交換器82を具備してなることは既に述べた。さらに、図2に示すように、排熱利用ユニット12は、制御手段201、及び、流量制御手段202を備えている。これら制御手段201,202は、いわゆるコンピュータシステムとして構成されている。
制御手段201は、入口側の目標温度である入口側設定温度T201を記憶している。この制御手段201の入力ポートには、上記入口側温度センサ32cが電気的に接続されている。また、出力ポートには、上記電動三方弁62,72が電気的に接続されている。これにより、上記入口側温度センサ32cからの信号に基づき、入口側における冷却水温度(入口側温度)が入口側設定温度T201となるように、電動三方弁62,72を制御可能となっている。つまり、冷却水経路32の全流量Iは、冷却塔42経由の流量i1と、バイパス経路52(熱交換器82)経由の流量i2との和になる。さらに、制御手段201の出力ポートには、上記冷却塔42の冷却ファン42aが接続されている。これにより、入口側における冷却水温度が入口側設定温度T201となるよう、電動三方弁62,72と共に、冷却ファン42aのオン/オフ制御も可能となっている。
流量制御手段202は、出口側の目標温度である出口側設定温度T202を記憶している。この出口側設定温度T202は、入口側温度に所定値を加算したものとして設定される。したがって、出口側設定温度T202は、入口側温度の推移によって更新設定される。なお、本実施形態では、入口側温度に5℃を加算したものとして出口側設定温度T202が設定される。
この流量制御手段202の入力ポートには、上記入口側温度センサ32c及び上記出口側温度センサ32dが電気的に接続されている。また、出力ポートには、ポンプ32aのモータ回転数を制御するためのインバータ32bが電気的に接続されている。これにより、入口側温度センサ32c及び出口温度センサ32dからの信号に基づき、出口側における冷却水温度(出口側温度)が出口側設定温度T202となるように、ポンプ32aを介して冷却水の流量を制御可能となっている。具体的には、インバータ32bによる交流出力により、ポンプ32aのモータ回転数を制御することで、冷却水の流量を制御する。
なお、ここでは、一方の排熱利用ユニット12の制御構成について説明したが、他方の排熱利用ユニット13の構成も同様になっている。すなわち、排熱利用ユニット13も、制御手段及び流量制御手段(いずれも不図示)を具備している。また、上記冷却専用ユニット11も、バイパス経路51に熱交換器を具備していないという点が異なるだけであり、制御に関する構成については上記排熱利用ユニット12,13と同様である。すなわち、冷却専用ユニット11も、制御手段及び流量制御手段(いずれも不図示)を具備している。
ただし、これら各ユニット11〜13の制御内容(動作)は各々異なるものとなっている。この動作の違いは、主として、上記制御手段201に記憶される入口側設定温度T201の相違によって生じる。
そこで次に、各ユニット11〜13の動作について説明する。ここでは最初に、一方の排熱利用ユニット12の動作を例に挙げて説明し、続けて、冷却専用ユニット11、及び、他方の排熱利用ユニット13の動作について説明する。
本実施形態において、排熱利用ユニット12は、例えば排熱利用を優先するユニットとして運転される。この点に鑑み、本実施形態において、上記制御手段201に記憶される入口側設定温度T201は、45℃となっている。この入口側設定温度T201が45℃に設定される排熱利用ユニット12の運転が、「高温設定モード」での運転に相当する(図2等参照)。
排熱利用ユニット12が起動されると、制御手段201の起動時設定が働き、電動三方弁62,72の切り換えにより、冷却水の全量がバイパス経路52を循環する。すなわち、起動時において冷却水は、冷却塔42を経由しない(図2中でI=i2)。これにより、冷却塔42による冷却水の冷却はなされず、排熱利用側(熱交換器82側)と冷凍機22の凝縮器22bとの間の熱の授受となり、排熱利用側の熱容量には依存するものの、冷却水温度は比較的短時間のうちに上昇する。
そして、起動後、制御手段201は通常時設定に切替わり、制御手段201によって、電動三方弁62,72、及び、冷却ファン42aの制御が行われる。具体的には、冷凍機22の起動時には、給湯一次加熱側であるバイパス経路52へ冷却水を全量流路切替えを行った後、入口側温度センサ32cからの信号による入口側設定温度T201(ここでは45℃)となるように、電動三方弁62,72を比例制御する運転に切替わる。その直後、凝縮器22bへの入口側温度が入口側設定温度T201(45℃)以下である場合、冷却水の全量がバイパス経路52側へ送られる。凝縮器22bの入口側温度が45℃を越え、かつ、ポンプ32aが定格運転するようになったら、電動三方弁62,72を動作させ、冷却塔42側にも一部冷却水を振り分け、冷却塔42で冷却された冷却水と、熱交換器82からの冷却水を合流させることで、凝縮器22bの入口側温度を45℃に安定して保ち、冷凍機22を保護する。外気温度が低いと、冷却ファン42のオン/オフ制御がなされ、冷却水温度の低下を防止する。そして、出口側設定温度T202は、入口側温度に5℃を加算したものとして設定される。入口側温度が45℃の場合には、出口側設定温度T202は50℃に設定されて、流量制御手段202による流量制御がなされる。つまり、入口側温度と出口側温度との差が5℃となるように、流量制御がなされるのである。かかる制御によって、排熱利用を優先する排熱利用ユニット12では、入口側温度が45℃で保障され、出口側温度は安定して50℃となる。したがって、熱交換器82には、安定して50℃の冷却水が供給されることになる。
続いて、冷却専用ユニット11の動作を、図1を参照しつつ説明する。
本実施形態において、冷却専用ユニット11は、冷却専用のユニットとして運転される。このため、本実施形態において、入口側設定温度は、冷凍機21の許容する下限温度を下限として設定される。例えば下限温度は13℃などとなる。冷却水温度が低いほど省エネ運転となる。例えば中間期などには、冷却塔41による冷却水温度の低下を有効に利用して、冷凍機21の凝縮器21dの入口側温度を低下させ、冷凍機21の冷却能力(成績係数)の向上を図ることができる。ただし、冷凍機21の許容する下限温度を下回ることはできない。
冷却専用ユニット11が起動されると、電動三方弁61,71、及び、冷却ファン41aの制御が行われる。具体的には、入口側温度センサ31cからの信号に基づき、入口側温度が入口側設定温度(例えば15℃)となるように、電動三方弁61,71によるバイパス経路51への分流が行われる。また、冷却ファン41aのオン/オフ制御がなされる。例えば、冬期などで冷却水温度が低下しすぎるような場合は、バイパス経路51への積極的な分流がなされたり、あるいは、冷却ファン41aがオフされたりする。そして、出口側設定温度は、入口側温度に5℃を加算したものとして設定される。つまり、入口側温度が15℃の場合には、出口側設定温度は20℃に設定されて、流量制御がなされる。かかる制御によって、冷却専用ユニット11では、入口側温度が15℃で保障され、出口側温度は安定して20℃となる。
さらに続けて、残る(他方の)排熱利用ユニット13の動作を説明する。この排熱利用ユニット13は、排熱利用、あるいは、冷却能力の不足を補うためのユニットとして、モードを切り換えて運転される。なお、図1を参照しつつ説明する。
排熱利用ユニット13が排熱利用のユニットとして運転される場合は、排熱利用ユニット13の入口側設定温度は、35℃に設定される。この入口側設定温度が35℃に設定される排熱利用ユニット13の運転が、「低温設定モード」での運転に相当する。この低温設定モードでは、上記高温設定モードと比較して冷却水温度(入口側温度)が相対的に低く設定されるため、冷却能力を確保しつつ、また、排熱回収を行うことが可能となる。
この場合、上記同様、起動時において、起動時制御となり、電動三方弁63,73の切り換えにより、冷却水の全量がバイパス経路53を循環する。これにより、冷却塔43による冷却水の冷却はなされず、排熱利用側(熱交換器83側)と冷凍機23の凝縮器23bとの間の熱の授受となり、排熱利用側の熱容量には依存するものの、冷却水温度は比較的短時間のうちに上昇する。そして、起動後、通常時制御となり、電動三方弁63,73、及び、冷却ファン43aの制御が行われる。
具体的には、冷凍機23の起動時には、給湯一次加熱側であるバイパス経路53へ冷却水を全量流路切替えを行った後、入口側温度センサ33cからの信号による入口側設定温度(ここでは35℃)となるように、電動三方弁63,73を比例制御する運転に切替わる。その直後は、排熱利用側の熱交換器83で熱交換されても、凝縮器23bの入口側温度が入口側設定温度(35℃)以下である場合、冷却水の全量がバイパス経路53側へ送られる。凝縮器23bの入口側温度が45℃を越え、かつ、ポンプ33aが定格運転するようになったら、電動三方弁63,73を動作させ、冷却塔43側にも一部冷却水を振り分け、冷却塔43で冷却された冷却水と、熱交換器83からの冷却水を合流させることで、凝縮器23bの入口側温度を35℃に安定して保ち、冷凍機23を保護する。外気温度が低いと、冷却ファン43のオン/オフ制御がなされ、冷却水温度の低下を防止する。そして、出口側設定温度は、入口側温度に5℃を加算したものとして設定される。入口側温度が35℃の場合には、出口側設定温度は40℃に設定されて、流量制御がなされる。かかる制御によって、排熱利用ユニット13では、低温設定モードでの運転時において、入口側温度が35℃で保障され、出口側温度は安定して40℃となる。したがって、熱交換器83には、安定して40℃の冷却水が供給されることになる。
排熱利用ユニット13が冷却能力の不足を補う場合は、冷却モードによる運転に切り換えられる。この冷却モードによる運転は、上記冷却専用ユニット11と同様の運転となる。つまり、入口側温度センサ33cからの信号に基づき、入口側温度が入口側設定温度(例えば30℃)となるように、電動三方弁63,73によるバイパス経路53への分流が行われる。また、冷却ファン43aのオン/オフ制御がなされる。そして、出口側設定温度は、入口側温度に5℃を加算したものとして設定される。入口側温度が30℃の場合には、出口側設定温度は35℃に設定されて、流量制御がなされる。なお、この冷却モードによる運転への切り換えは、例えば、冷房用に7℃まで冷却される上記冷水の往温度が、例えば7.5℃を上回った場合などになされる。
このような運転制御によって、冷凍機21〜23に要求される冷却能力を確保しつつ、効率的な排熱利用がなされる。
例えば、効率的な排熱利用を行う通常時にあっては、一方の排熱利用ユニット12は高温設定モードとされ、他方の排熱利用ユニット13は低温設定モードとされる。この場合、図3に太実線で示すように、排熱利用ユニット12,13において、バイパス経路52,53への冷却水の流量が相対的に大きくなり、熱交換器82,83を介して、冷凍機22,23からの排熱が効率よく回収される。このとき、他方の排熱利用ユニット13は、低温設定モードで運転されるため、冷却能力の低下を抑えた排熱回収が可能となる。
また例えば、冷却能力が不足した冷却能力不足時にあっては、一方の排熱利用ユニット12は高温設定モードとされ、他方の排熱利用ユニット13は冷却モードとされる。この場合、図4に太実線で示すように、他方の排熱利用ユニット13が冷却モードで運転されるため、バイパス経路53への冷却水の流量が相対的に小さくなり、冷却塔43を経由する冷却水の流量が相対的に大きくなる。これを受けて、配管91の熱交換器83のバイパス弁95を開けて熱交換器83に冷却水を流さず排熱の逆行を避ける。これにより、冷却水温度の低下により、冷却能力を大きくすることができる。
なお、排熱利用ユニット12,13の起動時においては、図5に太実線で示すように、冷却水の全量がバイパス経路52,53を経由させられる。すなわち、同図に破線で示すように、冷却水は冷却塔42,43を経由しない。これにより、比較的短時間のうちに冷却水温度を上昇させることができ、排熱回収効率が高くなる。
以上詳述したように、本実施形態によれば、排熱利用ユニット12,13にバイパス経路52,53が設けられ、このバイパス経路52,53が、冷却水経路32,33から分流し、冷却塔42,43を経由せず、冷却水経路32,33に合流する構成となっている。そして、このバイパス経路32,33の途中に、排熱を回収するための熱交換器82,83が設けられている(図1等参照)。
このように、熱交換器82,83は、バイパス経路32,33の途中に設けられることにより、冷却塔42,43と並列に接続されている。そのため、冷却塔42,43経由の冷却水の流量と熱交換器82,83経由の冷却水の流量との和が全体の流量となる。例えば図2に示すように、冷却水経路32の流量Iは、冷却塔42経由の流量i1と、熱交換器82経由の流量i2との和となっている。したがって、熱交換器82,83を設けたとしても、冷却塔42,43に対して直列に設けた場合と異なり、単純に熱交換器82,83の分だけ流量抵抗が増加することはない。したがって、流量抵抗の増加を抑えることができる。
また、バイパス経路52,53(熱交換器82,83)への分流の割合を調整することにより、冷却水温度が調整でき、効率的な排熱利用が実現される。すなわち、バイパス経路52,53への分流の割合を大きくすれば、冷却塔42,43経由の流量が小さくなるため、冷却水温度は上昇し、排熱の効率的な利用が図られる。もちろん、冷却水温度が上昇することで冷凍機22,23の冷却能力(成績係数)は低下するが、排熱が効率的に利用されるため、全体としてみれば、エネルギーの効率的利用が図られる。
また、本実施形態によれば、入口側温度センサ32c,33cからの信号に基づき、入口側温度が入口側設定温度となるように、自動的に電動三方弁62,72,63,73によるバイパス経路52,53への分流が行われる。これによって、入口側設定温度を設定しておくことにより、バイパス経路52,53への分流の割合が自動的に調整され、冷却水温度が調整される。その結果、排熱の効率的な利用が容易に実現される。
さらにまた、本実施形態によれば、入口側温度センサ32c,33cからの信号に基づき、入口側温度が入口側設定温度となるように、電動三方弁62,72,63,73と共に、冷却ファン42a,43aのオン/オフ制御がなされる。これによって、入口側温度がさらに安定するため、入口側温度が高く、あるいは、低くなりすぎることによって冷凍機22,23の限界を越えてしまうことがなく、冷凍機22,23の安定した動作を実現することができる。
また、本実施形態によれば、入口側温度と出口側温度との差が5℃となるように、流量制御がなされる。これによって、出口側温度が一定となるため、熱交換器82,83による安定した熱量の取り出しが図られる。また、流量制御により冷却水の流量が小さくなれば、流量抵抗が小さくなる。その結果、流量抵抗の抑制に寄与する。
さらにまた、本実施形態によれば、2台の排熱利用ユニット12,13によって、排熱回収が行われる(図3参照)。
一方の排熱利用ユニット12は、高温設定モードで運転される。この高温設定モードにおいては、制御手段201に記憶される入口側設定温度T201は、45℃となっている。したがって、出口側温度は、流量制御手段202による流量制御により、50℃となる。これによって、熱交換器82には、安定して50℃の冷却水が供給されることになる。その結果、効率的な排熱回収を行うことができる。
残る排熱利用ユニット13は、低温設定モードで運転される。この低温設定モードにおいては、入口側設定温度は、35℃となっている。したがって、出口側温度は、流量制御により、40℃となる。これによって、熱交換器83には、安定して40℃の冷却水が供給されることになる。その結果、他方の排熱利用ユニット12と比較して、排熱回収効率は小さくなるものの、冷却能力をも考慮した運転がなされる。言い換えれば、この低温設定モードにおいては、熱交換器82の高温回収の予熱を行うために熱交換器83を利用しており、効率のよい排熱回収が図られる。また、一次加熱タンク93の水温が上昇した場合、バイパス弁95を開いて排熱の逆行を避ける構成となっており、この点でも、効率のよい排熱回収が図られる。
このようなモードを導入して2台の排熱利用ユニット12,13を運転することにより、排熱利用ユニット12,13の制御が簡単になり、種々の運転形態に対応することが可能となる。
また、本実施形態によれば、冷却専用ユニット11を備えている。これによって、高い冷却能力が要求される場合にも対応できる。また、冷却専用ユニット11は、バイパス経路51を備える構成となっており、入口側温度センサ31cからの信号に基づき、入口側温度が入口側設定温度(例えば15℃)となるように、電動三方弁61,71によるバイパス経路51への分流が行われる。また、冷却ファン41aのオン/オフ制御がなされる。例えば、冬期などで冷却水温度が低下しすぎるような場合は、バイパス経路51への積極的な分流がなされたり、あるいは、冷却ファン41aがオフされたりする。これによって、冬期などにも冷却水温度が下がりすぎてしまうことがない。その結果、冷凍機21の安定した動作が実現される。また、出口側温度が出口側設定温度となるように流量制御がなされるため、流量抵抗の抑止にも寄与する。
要求される冷却能力を確保するという観点からは、上記低温設定モードで運転される排熱利用ユニット13が、システム全体の冷却能力が不足した場合、上記冷却専用ユニット11と同様の運転である冷却モードでの運転に切り換えられる。これによって、要求される冷却能力を確保しつつ、効率的な排熱回収が図られる(図4参照)。
なお、冷却専用ユニット11や、冷却モードで排熱利用ユニット13を運転する場合、入口側設定温度は予め定められたものとしてもよいが、冷凍機21,23の冷却能力を向上させるという観点からは、この入口側設定温度を外気湿球温度計測値を用いて設定するようにしてもよい。例えば、外気湿球温度計測値に対し、冷却塔41,43における温度差アプローチ(例えば5℃)を考慮して、入口側設定温度を設定するという具合である。
効率的な排熱回収という観点からは、排熱利用ユニット12,13の起動時においては、冷却水の全量がバイパス経路52,53を経由させられる。すなわち、破線で示すように、冷却水は冷却塔42,43を経由しない(図5参照)。これにより、短時間のうちに冷却水温度を上昇させることができ、起動時における排熱回収効率が高くなる。
さらにまた、本実施形態によれば、熱交換器82,83で得られる熱を利用し、一次加熱タンク93において、給湯のための一次加熱が行われる。これによって、エネルギーの効率的な利用が図られる。
尚、上記実施の形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。
(a)上記実施形態では、1台の冷却専用ユニット11と、2台の排熱利用ユニット12,13とを具備する冷房給湯システムを構成した。これに対して、排熱利用のシステムとしては、少なくとも1台の排熱利用ユニットを具備する構成であればよい。
(b)上記実施形態では排熱利用ユニット13が低温設定モード又は冷却モードのいずれかのモードで常時運転される構成であったが、排熱利用ユニット13は、一次加熱タンク93の加熱に多くの熱量を必要とする場合、あるいは、システム全体で冷却能力が不足した場合など、必要に応じて運転されるものとしてもよい。その場合、2台の排熱利用ユニット12,13の運転モードを、例えば一ヶ月、半年、あるいは、一年という単位で切り換えるようにするとよい。つまり、高温設定モードで常時運転されている排熱利用ユニット12を低温設定モードなどで必要な場合にだけ運転されるようにし、低温設定モードで必要な場合にだけ運転されている排熱利用ユニット13を高温設定モードで常時運転されるようにするのである。このようにすれば、システム全体の寿命を長くすることができる。
(c)上記実施形態では、説明の便宜上、電動三方弁61〜63,71〜73を用いて各ユニット11〜13を構成していた。これに対して、冷却水の分流及び合流が可能になればよく、二方弁を用いて構成しても何ら差し支えない。
(d)上記実施形態では冷却ユニット11、排熱利用ユニット12,13がそれぞれ制御手段及び流量制御手段を備えていたが、単一の制御手段が流量制御まで行う構成としてもよい。また、各ユニット11〜13に対して、共通の制御手段を設けるようにしてもよい。
11…冷却専用ユニット、12,13…排熱利用ユニット、21〜23…冷凍機、21a〜23a…圧縮機、21b〜23b…凝縮器、21c〜23c…膨張弁、21d〜23d…蒸発器、31〜33…冷却水経路、31a〜33a…ポンプ、31b〜33b…インバータ、31c〜33c…入口側温度センサ、31d〜33d…出口側温度センサ、41〜43…冷却塔、41a〜43a…冷却ファン、51〜53…バイパス経路、61〜63,71〜73…電動三方弁、82,83…熱交換器、91…配管、92…ポンプ、93…一次加熱タンク、94…給湯設備、100…ヘッダ、101〜103…ポンプ。
Claims (14)
- 冷凍機からの排熱を利用するための排熱利用システムにおいて、
前記冷凍機の凝縮器に供給される冷却水の経路であって冷却塔を経由する冷却水経路に、冷却塔を経由しないバイパス経路を設け、当該バイパス経路に、排熱利用のための熱交換器を設けたことを特徴とする排熱利用システム。 - 冷凍機からの排熱を利用するための排熱利用システムにおいて、
前記冷凍機と、
前記冷凍機の凝縮器に冷却水を供給し、当該冷却水を循環させるポンプを備えた冷却水経路と、
前記冷却水経路に設けられ、前記冷却水を冷却するための冷却塔と、
前記冷却水経路から分流し、前記冷却塔を経由せず、前記冷却水経路に合流するバイパス経路と、
前記バイパス経路に設けられ、前記排熱を利用するための熱交換器と
を具備する排熱利用ユニットを備えていることを特徴とする排熱利用システム。 - 冷凍機からの排熱を利用するための排熱利用システムにおいて、
前記冷凍機と、
前記冷凍機の凝縮器に冷却水を供給し、当該冷却水を循環させるポンプを備えた冷却水経路と、
前記冷却水経路に設けられ、前記冷却水を冷却するための冷却塔と、
前記冷却水経路から分流し、前記冷却塔を経由せず、前記冷却水経路に合流するバイパス経路と、
前記バイパス経路に設けられ、前記排熱を利用するための熱交換器と
前記バイパス経路への分流を可能にする電動弁と、
前記冷却水経路における前記凝縮器への入口側に設けられ、前記入口側における前記冷却水の温度である入口側温度を計測する入口側温度センサと、
前記入口側温度センサにて計測される前記入口側温度が予め設定される入口側設定温度となるように、前記電動弁を制御する制御手段と
を具備する排熱利用ユニットを備えていることを特徴とする排熱利用システム。 - 請求項3に記載の排熱利用システムにおいて、
前記排熱利用ユニットは、さらに、
前記冷却水経路における前記凝縮器からの出口側に設けられ、前記出口側における前記冷却水の温度である出口側温度を計測する出口側温度センサと、
前記出口側温度センサにて計測される前記出口側温度が、前記入口側温度に対して一定値を加算した出口側設定温度となるように、前記ポンプを介して冷却水の流量を制御する流量制御手段とを具備してなることを特徴とする排熱利用システム。 - 請求項3又は4に記載の排熱利用システムにおいて、
前記排熱利用ユニットを複数台備えていることを特徴とする排熱利用システム。 - 請求項5に記載の排熱利用システムにおいて、
前記複数台の排熱利用ユニットは、前記入口側設定温度が相対的に高い温度に設定される高温設定モード、又は、前記入口側設定温度が相対的に低い温度に設定される低温設定モードのいずれかで運転されることを特徴とする排熱利用システム。 - 請求項6に記載の排熱利用システムにおいて、
前記低温設定モードで運転される排熱利用ユニットは、前記高温設定モードで運転される排熱利用ユニットを補助すべく、必要に応じて運転されることを特徴とする排熱利用システム。 - 請求項3乃至7のいずれかに記載の排熱利用システムにおいて、
前記排熱利用ユニットは、前記入口側設定温度を調整することにより、排熱利用よりも冷却を優先する冷却モードで運転可能であることを特徴とする排熱利用システム。 - 請求項8に記載の排熱利用システムにおいて、
前記入口側設定温度は、前記冷却モードで運転する場合、外気湿球温度計側値を用いて調整されることを特徴とする排熱利用システム。 - 請求項3乃至9のいずれかに記載の排熱利用システムにおいて、
前記冷却塔は、冷却水の冷却を促進するための冷却ファンを備えており、
前記制御手段は、前記入口側温度センサにて計測される前記入口側温度が予め設定される入口側設定温度となるように、前記電動弁と共に、前記冷却ファンを制御することを特徴とする排熱利用システム。 - 請求項2乃至10のいずれかに記載の排熱利用システムにおいて、
前記排熱利用ユニットは、起動時において、前記冷却水のすべてが前記バイパス経路を経由するように運転されることを特徴とする排熱利用システム。 - 請求項2乃至11のいずれかに記載の排熱利用システムにおいて、
少なくとも前記冷凍機、前記冷却水経路及び前記冷却塔を具備し、前記熱交換器を具備しない冷却専用ユニットを備えていることを特徴とする排熱利用システム。 - 請求項1乃至12のいずれかに記載の排熱利用システムにおいて、
前記熱交換器で得られる熱を利用して、給湯のための加熱を行うことを特徴とする排熱利用システム。 - 請求項13に記載の排熱利用システムにおいて、
前記給湯のための加熱を行う構成は、前記熱交換器で得られる熱を蓄積して給湯予熱を行うための一次加熱タンクを具備してなることを特徴とする排熱利用システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005238125A JP2007051835A (ja) | 2005-08-19 | 2005-08-19 | 排熱利用システム |
Applications Claiming Priority (1)
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