JP2012047415A - 冷凍装置の排熱利用システム - Google Patents

Abstract

【課題】省エネルギー化と、目標温度に近いできるだけ高温の温水を製造する。
【解決手段】冷凍装置の排熱利用システムは、冷凍装置と、温水器３と、排熱熱交換器５と、循環ポンプ５３とを備え、高圧ガス冷媒により排熱熱交換器で循環水を加熱する。また、高圧ガス温度センサ１５、排熱熱交換器への入口水温センサ１７及び出口水温センサ１８からの検出温度に基づき循環ポンプを制御する制御装置２０も備え、高圧ガス温度センサでの高圧ガス温度と出口水温センサでの出口水温を比較し、第１の設定温度差より大きければ循環ポンプ回転数を減少させ、前記第１の設定温度差以下であれば第２の設定温度差と比較し、この第２の設定温度差以上であれば循環ポンプ回転数を維持し、前記第２の設定温度差より小さければ循環ポンプ回転数を上昇させる。排熱熱交換器への入口水温が所定温度以上になった場合、循環ポンプを停止する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ショーケースなどに接続される冷凍機や空調機などの冷凍装置の排熱利用システムに関し、特に冷凍装置の他に流し台などに温水を供給するための給湯装置を備えている店舗などに設置して好適な冷凍装置の排熱利用システムに関する。

従来、ショーケースなどに接続される冷凍機や空調機などの冷凍装置の排熱利用システムとしては、特許文献1に示すように、店舗に設置されるショーケースなどに接続される冷凍機と、店舗内を空調する空調機を備えている場合に、これらの機器間の運転状況により最適運転制御を行い、省エネルギー化を図ることが提案されている。特に、この文献には、空調機の暖房運転時に、冷凍機の凝縮排熱を空調機の空冷室外熱交換器で吸熱し、暖房効率を向上させる発明が記載されている。

特許第４０８８６７１号公報

上記従来技術のものでは、店舗に設置される空調機で冷凍機の凝縮排熱を利用するようにしており、空調機の暖房運転時に有効で、特に低外気温地域に有効である。しかし、空調機の暖房運転を実施せず、冷房運転する夏期や中間期などにおける省エネルギー化に関しては配慮されていなかった。

本発明の目的は、冷凍装置の凝縮排熱を温水の製造に用いることにより、夏期や中間期についても冷凍装置の凝縮排熱を利用することを可能して年間を通じて省エネルギー化を実現すると共に、冷凍装置の高圧ガス温度が変動しても、目標温度或いは高圧ガス温度に近いできるだけ高温の温水を製造することができる冷凍装置の排熱利用システムを得ることにある。

上記課題を解決するため、本発明は、圧縮機及び凝縮器を冷媒配管により接続して構成される冷凍装置と、貯水タンクを有し温水を製造して給湯する温水器と、前記圧縮機からの高圧ガス冷媒を前記凝縮器に搬送する前記冷媒配管の途中に接続され、前記高圧ガス冷媒の凝縮排熱を利用するための排熱熱交換器と、この排熱熱交換器に前記貯水タンクからの水を水配管を介して循環させるための循環ポンプとを備え、前記高圧ガス冷媒の熱と循環ポンプにより循環される循環水とを前記排熱熱交換器で熱交換させ、前記貯水タンクの水を加熱するようにした冷凍装置の排熱利用システムにおいて、前記循環ポンプは回転数制御により流量調整が可能なポンプで構成すると共に、前記圧縮機から吐出される高圧ガス冷媒の温度を検出する高圧ガス温度センサと、前記貯水タンクから前記排熱熱交換器に送られる給水の温度を検出する入口水温センサと、前記排熱熱交換器で加熱されて前記貯水タンクに送られる加熱水の温度を検出する出口水温センサと、前記高圧ガス温度センサ、入口水温センサ及び出口水温センサからの検出温度に基づき前記循環ポンプを制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記高圧ガス温度センサで検出された高圧ガス温度と、前記出口水温センサで検出された出口水温とを比較し、この温度差が第１の設定温度差より大きければ前記循環ポンプの回転数を減少させ、前記温度差が前記第１の設定温度差以下であれば前記第１の設定温度差以下の第２の設定温度差と比較し、この第２の設定温度差以上であれば前記循環ポンプの回転数を維持し、前記第２の設定温度差より小さければ前記循環ポンプの回転数を上昇させるように制御し、前記入口水温センサで検出された入口水温が所定温度以上になった場合には前記循環ポンプを停止させるように制御することを特徴とする。

本発明の他の特徴は、圧縮機及び凝縮器を冷媒配管により接続して構成される冷凍装置と、貯水タンクを有し温水を製造して給湯する温水器と、前記圧縮機からの高圧ガス冷媒を前記凝縮器に搬送する前記冷媒配管の途中に接続され、前記高圧ガス冷媒の凝縮排熱を利用するための排熱熱交換器と、この排熱熱交換器に前記貯水タンクからの水を水配管を介して循環させるための循環ポンプとを備え、前記高圧ガス冷媒の熱と循環ポンプにより循環される循環水とを前記排熱熱交換器で熱交換させ、前記貯水タンクの水を加熱するようにした冷凍装置の排熱利用システムにおいて、前記循環ポンプは回転数制御により流量調整が可能なポンプで構成すると共に、前記圧縮機から吐出される高圧ガス冷媒の温度を検出する高圧ガス温度センサと、前記貯水タンクから前記排熱熱交換器に送られる給水の温度を検出する入口水温センサと、前記排熱熱交換器で加熱されて前記貯水タンクに送られる加熱水の温度を検出する出口水温センサと、前記高圧ガス温度センサ、入口水温センサ及び出口水温センサからの検出温度に基づき前記循環ポンプを制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記出口水温センサで検出された出口水温と、予め決められた目標温度とを比較し、検出された出口水温が前記目標温度よりも大きければ前記循環ポンプの回転数を上昇させ、検出された出口水温が前記目標温度と略等しい場合には前記循環ポンプの回転数を維持し、検出された出口水温が前記目標温度より小さければ前記循環ポンプの回転数を減少させ、前記高圧ガス温度センサで検出された高温ガス温度が前記排熱熱交換器への入口水温よりも低下した場合、及び前記入口水温センサで検出された入口水温が前記目標温度以上になった場合には前記循環ポンプを停止させるように制御することにある。

本発明によれば、冷凍装置の凝縮排熱を温水の製造に用いることにより、夏期や中間期についても冷凍装置の凝縮排熱を利用することを可能して年間を通じて省エネルギー化を実現できると共に、冷凍装置の高圧ガス温度が変動しても、目標温度或いは高圧ガス温度に近いできるだけ高温の温水を製造することができる冷凍装置の排熱利用システムを得ることができる効果がある。

本発明をコンビニエンスストアなどの店舗用として採用した場合の実施例１を説明する店舗の概略斜視図である。 図１に示す冷凍装置の排熱利用システムのシステム構成図である。 本発明の実施例１における冷凍装置の排熱利用システムの制御を説明するフローチャートである。 本発明における他の制御例を説明するフローチャートである。 本発明の実施例２を説明する冷凍装置の排熱利用システムのシステム構成図である。 圧縮機効率と凝縮液冷媒温度の関係を示す線図である。

以下、本発明の具体的実施例を図面に基づき説明する。

この実施例は、冷凍装置の圧縮機で圧縮された高温高圧の冷媒ガスを凝縮器に搬送する冷媒配管の途中に、高圧ガス冷媒の凝縮排熱を利用するための排熱熱交換器を設け、この排熱熱交換器に温水器の貯水タンクに溜める温水を製造するための水を循環させて、高圧ガス冷媒と水とを熱交換させるようにしたものである。

また、本実施例では、前記排熱熱交換器で熱交換された温水（循環水）を貯水タンクに戻し入れる場所を、前記貯水タンクの温水出口（給湯口）付近（貯水タンクの上下方向ほぼ中央部よりも上部）とすることで、高温の温水を前記貯水タンクの温水出口付近から貯めることができるようにしている。また、前記貯水タンクの最下部に前記排熱熱交換器に供給する循環水を送り出す取出口を設けることで、効率的にお湯を作り出すことができるようにしている。

以下、本発明の実施例１を図１〜図３により詳細に説明する。
図１は本発明をコンビニエンスストアなどの店舗用として採用した場合の実施例１を説明する店舗の概略斜視図である。

店舗１１には、オープンショーケース９などに冷媒配管１３で接続された冷凍機１が設置され、またこの冷凍装置とは別に、給湯システムとして、流し台４などに温水を供給するための温水器３が設置されている。温水器３は通信線２３を介して温水器用コントローラ７と接続されている。また、５は排熱熱交換器で、この排熱熱交換器５には冷凍機１の圧縮機からの凝縮器に至る途中の高圧ガス冷媒を冷媒配管１３を介して導き、一方温水器３からの水も水配管２５を介して導いている。このように構成することにより、排熱熱交換器５において前記高圧ガス冷媒で温水器３の水を加熱し、加熱された水は温水器３に戻され、水で冷却された高圧ガス冷媒は冷凍機１の凝縮器に戻されるようになっている。

なお、図１に示すもの以外の設置例としては、冷凍機１と排熱熱交換器５とを一体化して構成し、冷媒配管１３の放熱ロスを低減するようにすることも可能であり、更に前記排熱熱交換器５と前記温水器３とを一体化して構成し、水配管２５の放熱ロスを低減するようにすることも可能である。

図２は図１に示す冷凍装置の排熱利用システムのシステム構成図で、図１と同一符号を付した部分は同一部分を示す。図１に示す冷凍機１内には、圧縮機２７、凝縮器２９、受液器３１及びアキュームレータ３９が設置され、図１に示すオープンショーケース９などの蒸発器３７に接続されて冷凍サイクルを構成している。ショーケースなどの蒸発器３７はコンビニエンスストアなどでは通常複数台設置され、それぞれの蒸発器３７への入口側の冷媒配管には膨張弁３５と開閉弁（電磁弁）３３がそれぞれ設けられ、各蒸発器３７毎に制御できるように構成されている。凝縮器２９には送風機２８が取り付けられている。また、圧縮機２７と凝縮器２９の間の冷媒配管１３には接続口１９が設けられ、この接続口１９から冷媒配管１３が冷凍機１の外部に取り出され、図１に示すように、冷凍機１と温水器３との間に設置された排熱熱交換器５に圧縮機２７からの高温高圧のガス冷媒が流れた後、冷凍機１内の凝縮器２９に流れるように構成されている。

５１は温水器３（図１参照）の内部に設置された貯水タンクで、この貯水タンク５１の水を導いて前記排熱熱交換器５に流し、その後貯水タンク５１のほぼ上下方向中央部に戻す循環路が水配管２５で構成されており、この水配管２５には水を循環させるための循環ポンプ５３が設けられている。本実施例では、前記循環ポンプ５３は、前記貯水タンク内下部と前記排熱熱交換器５の接続口を接続する水配管２５に設置され、好ましくは貯水タンク５１の底よりも低い位置に配置され、この循環ポンプ５３の吸込側の水配管２５には水道などからの給水配管が接続されている。また、貯水タンク５１内には貯水タンク内の水（加熱され製造された温水も含めて便宜上水と称することがある）を加温するための電気ヒータ５２が設置され、また貯水タンク上部の水の温度を検知するためのサーミスタ５４が貯水タンク５１の上部に設けられている。７は温水器用のコントローラで、前記サーミスタ５４からの温度情報を得て、設定温度になるまで貯水タンク５１内の水を加熱するように前記電気ヒータ５２を制御するものである。

なお、貯水タンク５１のほぼ上下方向中央部に接続された前記水配管２５は貯水タンク５１内で貯水タンクの上方に向けて開口されており、温水を貯水タンク上部の温水出口付近から貯めるようにして、温度の高い温水をすぐに利用できるようにしている。

なお、前記冷媒配管１３には、圧縮機２７から吐出された高圧ガス冷媒の温度を検出するための高圧ガス温度センサ１５、前記高圧ガス冷媒の圧力を検出するための高圧ガス圧力センサ１６が設置されている。また、前記水配管２５には、前記排熱熱交換器５への入口側の循環水の温度を検出する入口水温センサ１７と、前記排熱熱交換器５の出口側の循環水の温度を検出する出口水温センサ１８が設置されている。これらのセンサ１５〜１８は制御装置（コントローラ）２０に接続されており、前記循環ポンプ５３も制御装置２０に接続されている。前記制御装置２０は前記センサ１５〜１８からの信号に基づいて前記循環ポンプ５３の回転数を制御し、水配管２５を流れる循環水量を調整している。

次に本実施例の動作を説明する。
圧縮機２７で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、排熱利用のため、接続口１９から冷媒配管１３を介して排熱熱交換器５に導入され、温水器３の貯水タンク５１から循環ポンプ５３により前記排熱熱交換器５に導入される水と熱交換される。高温高圧のガス冷媒で加温された温水は水配管２５を介して貯水タンク５１内の上下方向中央部付近からタンク上方に向かって流入される。このように、本実施例では、冷凍装置の圧縮機２７で圧縮された高温高圧ガス冷媒の排熱を利用して温水器の水を加温することができる。なお、貯水タンク５１内の水温計測用のサーミスタ５４で温水温度を検知し、コントローラ５５により、設定温度と検知温度との差を計算して、電気ヒータ５２に通電し、設定温度まで温水を加温する構成とすることもできる。この場合、必要最小限の電力量で水を必要な温度に加温することが可能となる。

本実施例の冷凍装置の排熱利用システムでは、貯水タンク５１での沸き上がり目標温度を決め、その目標温度になるように前記循環ポンプ５３による循環水量を自動的に制御するようにしている。

しかし、冷凍機１の圧縮機２７から吐出される高圧ガス冷媒の温度は、ショーケース９のサーモオン／オフ状態や外気温度により年間を通して変化するが、本実施例では、高圧ガス温度センサ１５で検出された高圧ガス温度が変動しても、前記循環ポンプ５３の回転数を制御することにより、貯水タンク５１内の温水の沸き上がり温度が、目標温度になるか、或いは前記高圧ガス温度が低い場合でもできるだけ高圧ガス温度に近いできるだけ高い温度になるようにしている。

以下、本実施例における制御について、図３に示すフローチャートにより説明する。
圧縮機２７が運転を開始（ステップ１０１）した後、ステップ１０２において、高圧ガス温度センサ１５で検出された高圧ガス温度と、排熱熱交換器５への流入側の水温を検出する入口水温センサ１７で検出された水温とを比較する。高圧ガス温度センサ１５での検出温度が入口水温センサ１７での検出温度より高い場合、循環ポンプ５３を回転数Ａで運転する（ステップ１０３）。その後、ステップ１０４では、再び高圧ガス温度センサ１５での検出温度と入口水温センサ１７での検出温度を比較し、高圧ガス温度センサ１５での検出温度が入口水温センサ１７の検出温度以下の場合は循環ポンプ５３を停止させる（ステップ１０５）。高圧ガス温度センサ１５の検出温度が入口水温センサ１７の検出温度より高い場合は、ステップ１０６に移り、貯水タンク５１での沸き上げ目標温度Ｃと入口水温センサ１７で検出された入口水温とを比較する。貯水タンク５１での沸き上げ目標温度Ｃが入口水温センサ１７での検出温度より低い場合は循環ポンプ５３を停止させる（ステップ１０５）。ステップ１０５で循環ポンプ５３が停止された場合、一定時間Ｔ′だけその状態を維持し、前記一定時間Ｔ′経過後、再びステップ１０３に移り、循環ポンプの運転が開始される。

前記ステップ１０６で、貯水タンク５１での沸き上げ目標温度Ｃが入口水温センサ１７での検出温度（排熱熱交換器への入口温度）以上の場合には、ステップ１０７に移り、高圧ガス温度センサ１５での検出温度（高圧ガス温度）と、前記排熱熱交換器５から出た温水の温度を検出する出口水温センサ１８での検出温度（排熱熱交換器からの出口温度）との温度差Δｔ演算し、この温度差Δｔと、予め設定しておいた第１の設定温度差Ｂ１とを比較する。前記演算された温度差Δｔが前記設定温度差Ｂ１より大きい場合、循環ポンプ５３の回転数を所定量減少させ、前記温度差Δｔが小さくなる方向に、排熱熱交換器５からの出口水温を制御する（ステップ１０８）。

前記温度差Δｔが設定温度差Ｂ１より小さいときには、ステップ１０９に移り、前記演算された温度差Δｔと、前記設定温度差Ｂ１と同等以下の大きさの第２の設定温度差Ｂ２とを比較する。前記温度差Δｔが第２の設定温度差Ｂ２よりも小さい場合、循環ポンプ５３の回転数を所定量上昇させ、前記温度差Δｔが大きくなる方向に、排熱熱交換器５からの出口水温を制御することで、高圧ガス温度との温度差が一定値（前記設定温度差Ｂ２）以上に保たれるように制御される（ステップ１１０）。ステップ１０９で、前記温度差Δｔが第２の設定温度差Ｂ２と同等以上の場合には循環ポンプ５３の回転数はそのままの回転数に維持され、排熱熱交換器５からの出口水温は高圧ガス温度との温度差Δｔが設定温度差Ｂ１からＢ２の間に維持される（ステップ１１１）。

前記ステップ１０８、１１０、１１１での制御後、所定時間Ｔ（例えば数分間）だけその状態を維持し、前記所定時間Ｔが経過すると、再び前記ステップ１０４に移動し、以下同様の制御処理が為される。

このように制御することにより、冷凍装置の運転状態などにより、圧縮機２７から吐出される高圧ガス温度が変化した場合でも、前記排熱熱交換器５からの出口水温を、高圧ガス温度に対して、前記設定温度差Ｂ１〜Ｂ２の間に常に維持させることが可能になる。即ち、吐出ガス温度（冷凍装置からの排熱）が変動し、吐出ガス温度が高温の場合には目標温度以上の高温の温水が得られることはもちろんのこと、吐出ガス温度が低く前記目標温度Ｃ以下となったような場合であっても、吐出ガス温度に近いできるだけ高温の温水を得ることが可能となる。

なお、前記ステップ１０８、１１０、１１１で、前記所定時間Ｔの間の継続運転中に、
高圧ガス温度センサ１５の検出温度が前記入口水温センサ１７の検出温度以下となった場合や、前記入口水温センサ１７の検出温度が貯水タンク５１での沸き上げ目標温度Ｃよりも高くなった場合には、前記所定時間Ｔが経過していなくても、循環ポンプ５３を即時停止するように制御することが好ましい。また、前記第１の設定温度差Ｂ１と第２の設定温度差Ｂ２を同一値とすることも可能で、この場合には高圧ガス温度と前記出口水温との温度差Δｔが例えば５℃になるように前記循環ポンプ５３が制御され、より安定した水温が得られる。しかし、前記設定温度差はある程度の幅、例えば５℃程度の幅を持たせることが好ましく、それによって循環ポンプ５３の回転数変化を抑えることができる。

前記設定温度差の値についても、第１の設定温度差Ｂ１は１０℃程度、第２の設定温度差Ｂ２は５℃程度に設定することが好ましく、設定温度差の値を小さくするほど高圧ガス温度に近い温度まで沸き上げることが可能となるが、循環ポンプが低い回転数で運転されることが多くなり、貯水タンク５１での沸き上がりに時間が掛かる。

また、前記第１、第２の設定温度差Ｂ１，Ｂ２は前記高圧ガス温度が低下するほど小さな値となるように設定値が自動的に変更されるように構成しても良い。更に、高圧ガス温度と貯水タンクでの沸き上げ目標温度（排熱熱交換器への入口水温の目標温度）Ｃとの温度差に基づいて決めても良く、この温度差が大きい場合には前記設定温度差Ｂ１，Ｂ２も大きな値とし、前記温度差が小さくなった場合には前記設定温度差Ｂ１，Ｂ２を小さな値とする。このように前記設定温度差を高圧ガス温度などに応じて変更することにより、高圧ガス温度が低下した場合でも高圧ガス温度に近い、より高い温度まで貯水タンク内の水を沸き上げることができる。

上述した図３で説明した制御例とは別の本実施例における制御例を図４に示すフローチャートで説明する。この制御例は、排熱熱交換器５からの出口水温が沸き上げ目標温度Ｃになるように前記循環ポンプ５３を制御するようにしたものである。また、この制御例においてステップ１０１〜１０６については図３に示した制御と同じであるので、説明を省略する。

図４に示すステップ１０６では、貯水タンク５１での沸き上げ目標温度Ｃと、排熱熱交換器５への入口水温（入口水温センサ１７の検出温度）とを比較し、前記入口水温が前記目標温度Ｃ以下の場合、ステップ２０７に移り、排熱熱交換器５からの出口水温（出口水温センサ１８の検出温度）と前記目標温度Ｃとを比較する。前記出口水温が前記目標温度Ｃ以下の場合には、ステップ２０８に移り、前記出口水温が前記目標温度Ｃと等しい場合には循環ポンプ５３の回転数はその回転数に維持され（ステップ２０９）、前記出口温度が前記目標温度Ｃよりも低い場合には循環ポンプ５３の回転数は減少されて、前記出口水温が前記目標値Ｃに近づくように制御される（ステップ２１０）。前記ステップ２０７において、前記出口水温が前記目標温度Ｃよりも大きい場合には循環ポンプ５３の回転数は上昇され、前記出口水温が前記目標値Ｃに近づくように制御される（ステップ２１１）。

前記ステップ２０９、２１０、２１１での制御後、所定時間Ｔだけその状態を維持し、前記所定時間Ｔが経過すると、再び前記ステップ１０４に移動し、以下同様の制御処理が為される。

このように制御することにより、冷凍装置の運転状態などにより、圧縮機２７から吐出される高圧ガス温度が変化した場合でも、前記排熱熱交換器５からの出口水温を、前記目標温度Ｃに近い温度になるように制御することが可能となる。即ち、高圧ガス温度（冷凍装置からの排熱）が変動し、高圧ガス温度が高温の場合には、より短い時間で目標温度Ｃ付近の高温の温水に沸き上げることができ、前記高圧ガス温度が低く前記目標温度Ｃ以下となったような場合であっても、高圧ガス温度に近いできるだけ高温の温水を得ることが可能となる。

なお、この例においても、前記ステップ２０９、２１０、２１１で、前記所定時間Ｔの間の継続運転中に、高圧ガス温度センサ１５の検出温度が前記入口水温センサ１７の検出温度以下となった場合や、前記入口水温センサ１７の検出温度が貯水タンク５１での沸き上げ目標温度Ｃよりも高くなった場合には、前記所定時間Ｔが経過していなくても、循環ポンプ５３を即時停止するように制御される。

本実施例においては上述した図３または図４に示す制御例のように制御されるが、この制御中に、図２に示す高圧ガス圧力センサ１６での検出圧力、即ち高圧ガス冷媒の圧力が予め決められた所定の圧力まで下がって冷凍装置の運転範囲を超える状況になった場合には、冷凍装置保護のため、前記循環ポンプ５３の回転数を減少させるか運転を停止する。

また、図２に示す高圧ガス温度センサ１５での検出温度、即ち高圧ガス冷媒の温度が予め決められた所定の温度まで下がった場合にも、冷凍装置保護のため前記循環ポンプ５３の回転数を減少させるか運転を停止する。

このように本実施例では、本来の冷凍装置としての制御を優先し、冷凍装置の運転範囲を超えないように制御することで、温水を製造しつつ、冷凍装置の保護も同時に行うことができる。

図５は、本発明の実施例２を説明する冷凍装置の排熱利用システムのシステム構成図である。この実施例において、図１、図２と同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示す。

この実施例２において、前述した実施例１と異なる構成は、前記圧縮機２７と前記凝縮器２９を接続する冷媒配管１３の途中に、圧縮機２７からの高圧ガス冷媒を前記排熱熱交換器５を経由して前記凝縮器２９に流すか、或いは圧縮機２７からの高圧ガス冷媒を前記排熱熱交換器５をバイパスさせて直接前記凝縮器２９に流すかを切替えるための切替えバルブ２１，２２を備えている点にある。

このように構成することにより、切替えバルブ２１，２２の開閉により、圧縮機からの高圧ガス冷媒を排熱熱交換器５に送って凝縮排熱により温水を製造し、その後凝縮器２９に送るようにして温水製造と共に冷凍サイクルの運転をしたり、或いは通常の冷凍装置と同様に、圧縮機からの高圧ガス冷媒を直接凝縮器２９に送って通常の冷凍サイクルのみの運転に切り替えて使用することが可能になる。

制御装置２０には、高圧ガス温度センサ１５、高圧ガス圧力センサ１６、入口水温センサ１７、出口水温センサ１８、循環ポンプ５３が接続されていると共に、前記切替えバルブ２１，２２も接続されており、制御装置２０から前記切替えバルブ２１，２２の開閉制御もできるようになっている。

この実施例においても、前記実施例１と同様の機能を持たせることができると共に、前記出口水温センサ１８若しくは前記入口水温センサ１７で検出された水温が異常上昇したような場合、制御装置２０により、前記切替えバルブ２１が閉、切替えバルブ２２が開となるように制御することにより、圧縮機２７からの高圧ガス冷媒を排熱熱交換器５には流さず、直接凝縮器２９に流すことが瞬時に可能となる。これにより、循環ポンプ５３等の部品寿命低下を抑えることができる。

なお、上記切替えバルブ２１，２２は、制御装置２０からだけでなく、手動によっても開閉操作できるようになっている。このように構成することで、温水器３側（水側）のサイクルに異常が発生した場合でも、冷凍装置側の運転を停止させることなく、温水器側のメンテナンスや修理が可能となる。また、温水器３の設置がオプションで選択可能となり、後から温水器３を設置することも可能になるなどの効果が得られる。
他の構成については前記実施例１と同様であり、制御も図３や図４に示したものと同様な制御が可能である。

図６は圧縮機効率と凝縮液冷媒温度の関係を示す線図である。上述した本発明の各実施例では、圧縮機２７からの高温高圧ガス冷媒の排熱を利用して温水器３の水を加温する構成としているため、凝縮器２９に導入される冷媒の温度は、温水器３からの水で冷却されているから、その温度が低下しており、図６に示す通り、本実施例の排熱利用時の圧縮機効率は、高圧ガス冷媒の排熱を利用しない従来の標準条件よりも高い効率での運転が可能となる。

即ち、本実施例によれば、冷凍装置の凝縮器へ通常より温度の低下した冷媒ガスが導入され、このため凝縮液冷媒温度を通常より例えば数℃低下でき、高圧ガス冷媒圧力も低下するから、圧縮機効率の良い条件での運転が可能となり、高効率化を実現できる。このように、本実施例によれば、圧縮機の運転効率を向上できるので、消費電力量を低減して省エネルギー化が図れる。

また、循環ポンプ５３を運転する時間帯（温水を製造する時間帯）を外気温度の高い昼間の任意時間帯から開始するように前記制御装置２０が構成されているとより効果が大きい。即ち、冷凍機１の消費電力量は、昼間の外気温度が高いときに最も高くなるため、その時間帯から循環ポンプ５３を運転して排熱熱交換器５により、圧縮機２７からの高圧ガス冷媒を温水器３からの水で冷却することにより、温水を製造できるだけでなく、圧縮機効率をより高めた運転が可能となり、消費電力の低減が図れ、省エネ化が可能となる。更に、温水製造を昼間から開始することにより、次の日の朝までに製造した湯を使い切ることが可能となるから、次の日の昼間から再び温水製造を開始することができ、省エネ化に極めて効果的である。

なお、本実施例で製造された貯水タンク５１内の温水は、給湯の他、床暖房、ロードヒーティングなどに利用することも可能である。
以上説明した本発明の各実施例によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）貯水タンクに戻す水温が高圧ガス温度より低い所定範囲になるように循環ポンプの回転数を制御するものでは、高圧ガス温度が変動しても、目標温度以上の温水が得られるか、或いは高圧ガス温度に近いできる限り高温の温水を得ることができる。
また、排熱熱交換器からの出口温水が目標温度になるように制御するものでは、高圧ガス温度が変動しても、目標温度付近の温水が得られるか、或いは高圧ガス温度に近いできる限り高温の温水を得ることができる。従って、より安定した給湯が可能となる。
更に、高圧ガス温度が沸き上げ目標温度よりも低くなった場合でも、前記目標温度よりも低い水温とはなるが、この場合でも高圧ガス温度に近いできるだけ高温の温水を得ることができる。
（２）冷凍装置の吐出ガス温度若しくは吐出ガス圧力を検出し、冷凍装置の運転範囲を超える状況になった場合、循環ポンプの回転数を低下させるか運転を停止することにより、温水を製造しつつ、冷凍装置の保護も同時に可能となり、信頼性向上も図れる。
（３）圧縮機と凝縮器とを接続する冷媒配管の途中に切替えバルブを設け、排熱熱交換器をバイパス可能に構成することにより、水温の異常上昇による部品（循環ポンプなど）の寿命低下を抑えることができる。
（４）昼間の外気温度が高いときに温水を製造するように制御することにより、冷凍装置の能力を向上できると共に、消費電力も低減でき、より省エネ化を図ることができる。

１：冷凍機
３：温水器（７：コントローラ、５１：貯水タンク、５２：加温用ヒータ、５３：循環ポンプ、５４：サーミスタ）
４：流し台
５：排熱熱交換器
９：オープンショーケース
１１：店舗
１３：冷媒配管
１５：高圧ガス温度センサ、１６：高圧ガス圧力センサ
１７：入口水温センサ、１８：出口水温センサ
１９：接続口
２０：制御装置（コントローラ）
２１，２２：切替えバルブ
２５：水配管
２７：圧縮機、２８：送風機、２９：凝縮器、３１：受液器、３３：開閉弁（電磁弁）
３５：膨張弁、３７：蒸発器、３９：アキュームレータ。

Claims (8)

1. 圧縮機及び凝縮器を冷媒配管により接続して構成される冷凍装置と、
   貯水タンクを有し温水を製造して給湯する温水器と、
   前記圧縮機からの高圧ガス冷媒を前記凝縮器に搬送する前記冷媒配管の途中に接続され、前記高圧ガス冷媒の凝縮排熱を利用するための排熱熱交換器と、
   この排熱熱交換器に前記貯水タンクからの水を水配管を介して循環させるための循環ポンプとを備え、
   前記高圧ガス冷媒の熱と循環ポンプにより循環される循環水とを前記排熱熱交換器で熱交換させ、前記貯水タンクの水を加熱するようにした冷凍装置の排熱利用システムにおいて、
   前記循環ポンプは回転数制御により流量調整が可能なポンプで構成すると共に、
   前記圧縮機から吐出される高圧ガス冷媒の温度を検出する高圧ガス温度センサと、
   前記貯水タンクから前記排熱熱交換器に送られる給水の温度を検出する入口水温センサと、
   前記排熱熱交換器で加熱されて前記貯水タンクに送られる加熱水の温度を検出する出口水温センサと、
   前記高圧ガス温度センサ、入口水温センサ及び出口水温センサからの検出温度に基づき前記循環ポンプを制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記高圧ガス温度センサで検出された高圧ガス温度と、前記出口水温センサで検出された出口水温とを比較し、この温度差が第１の設定温度差より大きければ前記循環ポンプの回転数を減少させ、前記温度差が前記第１の設定温度差以下であれば前記第１の設定温度差以下の第２の設定温度差と比較し、この第２の設定温度差以上であれば前記循環ポンプの回転数を維持し、前記第２の設定温度差より小さければ前記循環ポンプの回転数を上昇させるように制御し、前記入口水温センサで検出された入口水温が所定温度以上になった場合には前記循環ポンプを停止させるように制御する
   ことを特徴とする冷凍装置の排熱利用システム。
2. 請求項１に記載の冷凍装置の排熱利用システムにおいて、前記第１、第２の設定温度差は前記高圧ガス温度が低下するほど小さな値となるように設定されることを特徴とする冷凍装置の排熱利用システム。
3. 請求項１または２に記載の冷凍装置の排熱利用システムにおいて、前記制御装置は、前記高圧ガス温度が前記排熱熱交換器への入口水温よりも低下した場合にも前記循環ポンプを停止することを特徴とする冷凍装置の排熱利用システム。
4. 圧縮機及び凝縮器を冷媒配管により接続して構成される冷凍装置と、
   貯水タンクを有し温水を製造して給湯する温水器と、
   前記圧縮機からの高圧ガス冷媒を前記凝縮器に搬送する前記冷媒配管の途中に接続され、前記高圧ガス冷媒の凝縮排熱を利用するための排熱熱交換器と、
   この排熱熱交換器に前記貯水タンクからの水を水配管を介して循環させるための循環ポンプとを備え、
   前記高圧ガス冷媒の熱と循環ポンプにより循環される循環水とを前記排熱熱交換器で熱交換させ、前記貯水タンクの水を加熱するようにした冷凍装置の排熱利用システムにおいて、
   前記循環ポンプは回転数制御により流量調整が可能なポンプで構成すると共に、
   前記圧縮機から吐出される高圧ガス冷媒の温度を検出する高圧ガス温度センサと、
   前記貯水タンクから前記排熱熱交換器に送られる給水の温度を検出する入口水温センサと、
   前記排熱熱交換器で加熱されて前記貯水タンクに送られる加熱水の温度を検出する出口水温センサと、
   前記高圧ガス温度センサ、入口水温センサ及び出口水温センサからの検出温度に基づき前記循環ポンプを制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記出口水温センサで検出された出口水温と、予め決められた目標温度とを比較し、検出された出口水温が前記目標温度よりも大きければ前記循環ポンプの回転数を上昇させ、検出された出口水温が前記目標温度と略等しい場合には前記循環ポンプの回転数を維持し、検出された出口水温が前記目標温度より小さければ前記循環ポンプの回転数を減少させ、
   前記高圧ガス温度センサで検出された高温ガス温度が前記排熱熱交換器への入口水温よりも低下した場合、及び前記入口水温センサで検出された入口水温が前記目標温度以上になった場合には前記循環ポンプを停止させるように制御する
   ことを特徴とする冷凍装置の排熱利用システム。
5. 請求項１〜４の何れかに記載の冷凍装置の排熱利用システムにおいて、前記圧縮機から吐出される高圧ガス冷媒の圧力を検出する高圧ガス圧力センサを更に備え、この高圧ガス圧力センサで検出された高圧ガス圧力が所定の圧力まで低下した場合、前記循環ポンプの回転数を減少させるか停止させることを特徴とする冷凍装置の排熱利用システム。
6. 請求項１〜５の何れかに記載の冷凍装置の排熱利用システムにおいて、圧縮機から吐出される高圧ガス冷媒の温度を検出する前記高圧ガス温度センサで検出された高圧ガス温度が所定の温度まで低下した場合、前記循環ポンプの回転数を減少させるか停止させることを特徴とする冷凍装置の排熱利用システム。
7. 請求項１〜６の何れかに記載の冷凍装置の排熱利用システムにおいて、前記圧縮機と前記凝縮器を接続する冷媒配管の途中に、圧縮機からの高圧ガス冷媒を前記排熱熱交換器を経由して前記凝縮器に流すか、或いは圧縮機からの高圧ガス冷媒を前記排熱熱交換器をバイパスさせて直接前記凝縮器に流すかを切替えるための切替えバルブを備えていることを特徴とする冷凍装置の排熱利用システム。
8. 請求項１〜７の何れかに記載の冷凍装置の排熱利用システムにおいて、前記制御装置は、前記循環ポンプを運転して温水を製造する時間帯を、外気温度の高い昼間の任意時間帯から開始するように構成されていることを特徴とする冷凍装置の排熱利用システム。

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