JP2013217572A - Energy saving air conditioner - Google Patents

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Mamoru Shingu
守 新宮
Shingo Akiyama
真吾 秋山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that large energy is consumed in a conventional air conditioner for air conditioning by reheating air that has been cooled and dehumidified, regarding an energy saving air conditioner.SOLUTION: A heat exchanger 6 of an air conditioner has a cold water coil for cooling air to dehumidify it, and a reheater for heating the cooled air for temperature control, one end side of the coil is connected to a pipe for exhaust heat hot water after being cooled of a production-working device, other end side of the coil is connected to an exhaust heat returning pipe connected to a cooling device of the production-working device, and a hot water reheating coil 5 is provided between the cold water coil 3 of the heat exchanger and the reheater 4, in an energy saving air conditioner 1.

Description

本発明は、室内の温湿度調節用であって、工場生産装置の冷却装置における排熱を効率的に交換する省エネ型空調機に関するものである。   The present invention relates to an energy-saving air conditioner that is used for adjusting temperature and humidity in a room and efficiently replaces exhaust heat in a cooling device of a factory production apparatus.

従来、室内温湿度調整用の空調機と、工場生産装置の冷却用冷凍機とは、その設計と配備計画が異なるので、別々に発注して配備している。よって、互いに排熱利用するような効率的な設計がされていない。それにより、恒温低湿を要求される、モールド成型機などを有する成型室においては、夏期・中間期に空調機の除湿再熱運転が行われる。   Conventionally, an air conditioner for adjusting indoor temperature and humidity and a cooling refrigerator for a factory production apparatus have different designs and deployment plans, and are therefore ordered and deployed separately. Therefore, an efficient design that uses exhaust heat from each other is not performed. As a result, in a molding room having a molding machine or the like that requires constant temperature and low humidity, the dehumidifying and reheating operation of the air conditioner is performed in the summer and intermediate periods.

前記モールド成型室の空気を冷却して除湿し、その除湿のために冷却した空気を、再熱器で暖めて温度調節して、更にファンで前記モールド成型室に送り込んでいる。なお、冷凍システムにおいて、冷却能力と運転効率を向上するようにした冷凍システムとして、特許文献１に記載されているものが知られている。.   The air in the molding chamber is cooled and dehumidified, and the air cooled for the dehumidification is heated by a reheater to adjust the temperature, and further sent to the molding chamber by a fan. In addition, what is described in patent document 1 is known as a refrigerating system which improved the cooling capacity and the operating efficiency in the refrigerating system. .

特開２００５−４９０６３号公報JP 2005-49063 A

しかし、従来の空調機では、工場生産装置の冷却用冷凍機と別に設けられて連携することが無いので、前記再熱器による温度調節に多くの電力等を消費することになり、エネルギーの省力化が図られていないことに課題がある。本発明に係る省エネ型空調機は、このような課題を解決するために提案されたものである。   However, since the conventional air conditioner is provided separately from the cooling chiller of the factory production apparatus and does not cooperate with it, it consumes a lot of electric power etc. for temperature adjustment by the reheater, saving energy. There is a problem that it is not planned. The energy-saving air conditioner according to the present invention has been proposed in order to solve such problems.

本発明に係る省エネ型空調機の上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、空調機の熱交換器において、空気を冷却して除湿するための冷水コイルと、冷却された前記空気を温度調節のために加熱する再熱器とを有すると共に、コイルの一端側を生産・加工装置の冷却後の排熱温水用の配管に接続され、コイルの他端側を前記生産・加工装置の冷却装置に接続された排熱戻し管に接続され、前記熱交換器の冷水コイルと再熱器との間に温水再熱コイルが設けられたことである。   The gist for solving the above-mentioned problems of the energy-saving air conditioner according to the present invention is to achieve the object by a cold water coil for cooling and dehumidifying the air in the heat exchanger of the air conditioner, and the cooled air. A reheater that heats the coil for temperature control, and one end of the coil is connected to a pipe for exhausted hot water after cooling of the production / processing device, and the other end of the coil is connected to the production / processing device. The hot water reheating coil is provided between the cold water coil and the reheater of the heat exchanger.

前記温水再熱コイルの配管と排熱温水用の配管との接続部分に設けられる弁体であって、生産装置の冷却装置に接続された排熱戻し管にバイパス用管を接続して前記排熱温水用の配管をバイパスさせる三方弁が設けられていることを含むものである。   A valve body provided at a connecting portion between the hot water reheating coil pipe and the exhaust heat hot water pipe, wherein a bypass pipe is connected to the exhaust heat return pipe connected to the cooling device of the production apparatus to This includes the provision of a three-way valve that bypasses the hot and hot water piping.

本発明の省エネ型空調機によれば、空調機における再熱器で必要なエネルギーの一部を、生産装置や加工装置の冷却用に使用され排熱された排熱温水の熱エネルギーで代替させることで、飛躍的な省エネ効果が奏する。また、バイパス用の三方弁を設けることで、空調機における冷凍装置や再熱器、そして、生産装置・加工装置の冷凍装置等を効率的に運転させることができる、と言う優れた効果を奏するものである。   According to the energy-saving air conditioner of the present invention, a part of the energy required for the reheater in the air conditioner is replaced with the heat energy of the exhaust heat warm water used for cooling the production apparatus and the processing apparatus. As a result, a dramatic energy saving effect is achieved. In addition, by providing the bypass three-way valve, it is possible to efficiently operate the refrigeration apparatus and reheater in the air conditioner and the refrigeration apparatus in the production apparatus / processing apparatus. Is.

本発明に係る省エネ型空調機１の省エネの概念を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the concept of the energy saving of the energy saving type air conditioner 1 which concerns on this invention. 同本発明の省エネ型空調機１において、省エネ運転時の排熱回収の状態を示す全体構成図である。In the energy saving air conditioner 1 of this invention, it is a whole block diagram which shows the state of the waste heat recovery at the time of an energy saving operation. 同本発明の省エネ型空調機１の、生産・加工装置７からの排熱を利用しない場合の状態を示す全体構成図である。It is a whole block diagram which shows the state when not using the exhaust heat from the production and processing apparatus 7 of the energy saving type air conditioner 1 of the same invention.

本発明に係る省エネ型空調機１は、図１に示すように、生産・加工装置における排熱を有効に利用するものである。   As shown in FIG. 1, the energy-saving air conditioner 1 according to the present invention effectively uses exhaust heat in a production / processing apparatus.

前記空調機１は、例えば、生産装置・加工装置が備えられた室内用の空調機であり、その熱交換器６には、図１に示すように、冷凍機２に接続され空気を冷却して除湿するための冷水コイル３と、冷却された前記空気を温度調節のために加熱する再熱器（電気ヒーター）４とを有すると共に、コイルの一端側を生産・加工装置７の冷却後の排熱温水用の配管に接続され、コイルの他端側を前記生産・加工装置７の冷却装置８に接続された排熱戻し管に接続され、前記熱交換器６の冷水コイル３と再熱器４との間に温水再熱コイル５が設けられたものである。   The air conditioner 1 is, for example, an indoor air conditioner equipped with a production device and a processing device, and its heat exchanger 6 is connected to a refrigerator 2 as shown in FIG. And a reheater (electric heater) 4 for heating the cooled air to adjust the temperature, and one end side of the coil after the cooling of the production / processing device 7 is provided. Connected to the exhaust heat hot water pipe, the other end of the coil is connected to the exhaust heat return pipe connected to the cooling device 8 of the production / processing device 7, and reheats the cold water coil 3 of the heat exchanger 6. A hot water reheating coil 5 is provided between the container 4 and the container 4.

前記空調機１の配管は、図２に示すように、冷凍機２から冷水コイル３に冷水を循環させる往管・復管２ａ，２ｂが配管されている。また、前記温水再熱コイル５には、モールド成型機などの生産・加工装置７との間に接続される排熱温水管５ａと、生産・加工装置７用の冷却装置８の熱交換器８ｂとの間に接続される排熱戻し管５ｂとが配管される。   As shown in FIG. 2, the pipes of the air conditioner 1 are provided with forward and return pipes 2 a and 2 b for circulating cold water from the refrigerator 2 to the cold water coil 3. The hot water reheating coil 5 includes an exhaust heat hot water pipe 5a connected between the production / processing device 7 such as a molding machine and a heat exchanger 8b of the cooling device 8 for the production / processing device 7. The exhaust heat return pipe 5b connected between the two is piped.

前記排熱温水管５ａには、温水再熱コイル５の配管との接続部分に設けられる弁体であって、生産・加工装置７の冷却装置８に接続された排熱戻し管５ｂにバイパス用管５ｄを接続して前記排熱温水管５ａをバイパスさせる三方弁５ｃが設けられている。   The exhaust heat hot water pipe 5a is a valve body provided at a connection portion with the pipe of the hot water reheating coil 5, and is connected to the exhaust heat return pipe 5b connected to the cooling device 8 of the production / processing apparatus 7 for bypassing. A three-way valve 5c for connecting the pipe 5d and bypassing the exhaust heat hot water pipe 5a is provided.

前記熱交換器６には、成型室１１に温調された空気を供給するファン９が設けられ、ダクト１０を介して前記成型室１１に温調された空気が供給される。   The heat exchanger 6 is provided with a fan 9 for supplying temperature-controlled air to the molding chamber 11, and temperature-controlled air is supplied to the molding chamber 11 through a duct 10.

前記排熱戻し管５ｂは、生産・加工装置７用の冷凍機８における熱交換器８ｂに接続されていて、空冷チラー８ａによって冷却された冷却水の配管との間で熱交換されて、冷却される。前記熱交換器８ｂで冷却された水は、冷水クッションタンク８ｃに貯留される。そして、ポンプによって冷却水が冷却管８ｄによって生産・加工装置７に供給される。   The exhaust heat return pipe 5b is connected to the heat exchanger 8b in the refrigerator 8 for the production / processing apparatus 7 and is heat-exchanged with the cooling water pipe cooled by the air-cooling chiller 8a to cool it. Is done. The water cooled by the heat exchanger 8b is stored in the cold water cushion tank 8c. Then, the cooling water is supplied to the production / processing apparatus 7 through the cooling pipe 8d by the pump.

前記成型室１１における設定温度は、２５±２℃、設定湿度は４０％以下である。また、生産・加工装置７に供給する冷却水の温度は２５℃で、排熱温水管５ａでの温度は、３０℃である。前記排熱戻し管５ｂにおいては、温水再熱コイル５を通過後は２５℃であり、バイパス経由するときには３０℃である。   The set temperature in the molding chamber 11 is 25 ± 2 ° C., and the set humidity is 40% or less. The temperature of the cooling water supplied to the production / processing apparatus 7 is 25 ° C., and the temperature in the exhaust heat hot water pipe 5a is 30 ° C. In the exhaust heat return pipe 5b, the temperature is 25 ° C. after passing through the hot water reheating coil 5, and 30 ° C. when passing through the bypass.

前記空調機１の冷凍機２に接続される往管・復管２ａ，２ｂでの設定温度は、７℃と１２℃である。   The set temperatures in the outgoing and return pipes 2a and 2b connected to the refrigerator 2 of the air conditioner 1 are 7 ° C and 12 ° C.

以上のような構成の空調機１によって、省エネの運転をするには、次のようにする。
図２に示すように、成型室１１における湿度が４０％以上であって除湿負荷が有る場合には、三方弁５ｃを「開」にする。これによって、排熱温水管５ａの排熱温水が熱交換器６の温水再熱コイル５に流入する。そして、前記排熱温水が熱を放出した後に、排熱戻し管５ｂを通って熱交換器８ｂに至る。 In order to perform an energy saving operation by the air conditioner 1 having the above configuration, the following operation is performed.
As shown in FIG. 2, when the humidity in the molding chamber 11 is 40% or more and there is a dehumidifying load, the three-way valve 5c is opened. As a result, the waste heat hot water from the waste heat hot water pipe 5 a flows into the warm water reheating coil 5 of the heat exchanger 6. And after the said exhaust heat warm water discharge | releases heat, it reaches the heat exchanger 8b through the exhaust heat return pipe 5b.

そして、排熱戻し管５ｂにおける排熱温水の温度Ｔ３が、Ｔ３＞２５℃の場合に、排熱戻し管５ｂの温度Ｔ３と、熱交換器８ｂにおける温度Ｔ４、Ｔ５を見ながら、熱交換器出口温度が２５℃になるように三方弁Ｍ２〜Ｍ４で空冷チラー８ａからの冷却水の流量を、比例制御する。 Then, look at the temperature T 3 of the waste heat hot water in the exhaust heat return pipe 5b, in the case of T 3> 25 ° C., and the temperature T 3 of the waste heat return pipe 5b, the temperature T 4, T 5 in the heat exchanger 8b However, the flow rate of the cooling water from the air cooling chiller 8a is proportionally controlled by the three-way valves M 2 to M 4 so that the heat exchanger outlet temperature becomes 25 ° C.

前記温度Ｔ４＝２５℃になれば、空冷チラー８ａ及びポンプ８ｅの３組のうち２組を停止させる。また、前記温度Ｔ５＝２５℃になれば、空冷チラー８ａ及びポンプ８ｅの３組のうち１組を停止させるようにして、調整するものである。 When the temperature T 4 becomes 25 ° C., two of the three sets of the air cooling chiller 8a and the pump 8e are stopped. Further, when the temperature T 5 = 25 ° C., one of the three sets of the air cooling chiller 8a and the pump 8e is stopped and adjusted.

温度Ｔ３が、Ｔ３≦２５℃となれば、前記空冷チラー８ａは、３台とも停止して、バックアップとし、空冷チラーのポンプ８ｅは小流量で廻しておく。 When the temperature T 3 becomes T 3 ≦ 25 ° C., the three air-cooled chillers 8a are stopped and used as backups, and the air-cooled chiller pump 8e is rotated at a small flow rate.

冷却管８ｄの冷却水の温度は２５℃にして、生産・加工装置７に供給する。前記排熱温水管５ａの熱エネルギーが、熱交換器６において、冷凍機２および冷水コイル３で冷却除湿された空気に、温水再熱コイル５を介して与えられ加熱される。温水再熱コイル５で過熱量が足りない場合は、電気ヒーター４で所定の温度まで再加熱する。その後、この加熱された空気は、ファン９とダクト１０とによって空調エアーとして成型室１１に供給される。   The temperature of the cooling water in the cooling pipe 8 d is set to 25 ° C. and supplied to the production / processing apparatus 7. The heat energy of the exhaust heat hot water pipe 5a is given to the air cooled and dehumidified by the refrigerator 2 and the cold water coil 3 through the hot water reheating coil 5 in the heat exchanger 6 and heated. When the amount of superheat is insufficient with the hot water reheating coil 5, the electric heater 4 reheats to a predetermined temperature. Thereafter, the heated air is supplied to the molding chamber 11 as conditioned air by the fan 9 and the duct 10.

よって、前記温水再熱コイル５で空気が加熱された分だけ、この空気を加熱する再熱器４の負荷が軽減されることになり、具体的には、加熱手段である電気ヒーターの稼働時間が大幅に減って省エネとなる。例えば、工場の生産・加工装置７の冷却負荷が５００ｋＷのケースで、生産・加工装置７の稼働率を８５％、負荷率８５％として、従来の空冷チラー方式と比較して、年間約４０％もの省エネ効果をもたらすものである。   Therefore, the load of the reheater 4 that heats the air is reduced by the amount of air heated by the hot water reheating coil 5. Specifically, the operating time of the electric heater that is a heating means is reduced. The energy consumption is greatly reduced. For example, when the cooling load of the production / processing device 7 in the factory is 500 kW, the operating rate of the production / processing device 7 is 85% and the load factor is 85%. It brings about energy saving effect.

前記再熱器４は、温水再熱コイル５で加熱した後、足りない分の加熱量を補うためのバックアップ装置として運転するようになる。また、前記冷却装置８の空冷チラー８ａも、空調機１からの冷却水の温度（Ｔ３〜Ｔ５）で、２５℃を確保できない場合のバックアップとして運転するものである。 After the reheater 4 is heated by the hot water reheat coil 5, it operates as a backup device for supplementing the amount of heating that is insufficient. Moreover, the air cooling chiller 8a of the cooling device 8 is also operated as a backup when 25 ° C. cannot be secured at the temperature (T 3 to T 5 ) of the cooling water from the air conditioner 1.

図３に示すように、成型室１１の温湿度条件が、２５±２℃、設定湿度は４０％以下であって、除湿負荷が無い場合には、三方弁（Ｍ１）５ｃにおいて、排熱温水管５ａの排熱温水をバイパス用管５ｄから排熱戻し管５ｂに流すようにして、バイパスさせる。これによって、前記排熱温水は、熱交換器６における温水再熱コイル５を通過しなくなり、熱交換がなされなくなる。 As shown in FIG. 3, when the temperature and humidity conditions of the molding chamber 11 are 25 ± 2 ° C., the set humidity is 40% or less, and there is no dehumidifying load, the exhaust heat is exhausted in the three-way valve (M 1 ) 5c. The hot water in the hot water pipe 5a is bypassed by flowing from the bypass pipe 5d to the exhaust heat return pipe 5b. Thereby, the exhaust heat hot water does not pass through the hot water reheating coil 5 in the heat exchanger 6 and heat exchange is not performed.

そして、排熱戻し管５ｂにおける排熱温水の温度Ｔ３が、Ｔ３＞２５℃の場合に、排熱戻し管５ｂの温度Ｔ３と、熱交換器８ｂにおける温度Ｔ４、Ｔ５を見ながら、熱交換器出口温度が２５℃になるように三方弁Ｍ２〜Ｍ４で空冷チラー８ａからの冷却水の流量を、比例制御する。 Then, look at the temperature T 3 of the waste heat hot water in the exhaust heat return pipe 5b, in the case of T 3> 25 ° C., and the temperature T 3 of the waste heat return pipe 5b, the temperature T 4, T 5 in the heat exchanger 8b However, the flow rate of the cooling water from the air cooling chiller 8a is proportionally controlled by the three-way valves M 2 to M 4 so that the heat exchanger outlet temperature becomes 25 ° C.

前記温度Ｔ４＝２５℃になれば、空冷チラー８ａ及びポンプ８ｅの３組のうち２組を停止させる。また、前記温度Ｔ５＝２５℃になれば、空冷チラー８ａの３組のうち１組を停止させるようにして、調整するものである。 When the temperature T 4 becomes 25 ° C., two of the three sets of the air cooling chiller 8a and the pump 8e are stopped. Further, when the temperature T 5 = 25 ° C., one of the three sets of the air cooling chiller 8a is stopped and adjusted.

温度Ｔ３が、Ｔ３≦２５℃となれば、前記空冷チラー８ａは、３台とも停止して、バックアップとし、空冷チラーのポンプ８ｅは小流量で廻しておく。このように、成型機の負荷を空冷チラー８ａで処理するものである。 When the temperature T 3 becomes T 3 ≦ 25 ° C., the three air-cooled chillers 8a are stopped and used as backups, and the air-cooled chiller pump 8e is rotated at a small flow rate. Thus, the load of the molding machine is processed by the air cooling chiller 8a.

以上のようにして、本発明に係る省エネ型空調機１によって、生産・加工装置の排熱を、熱交換器６における再熱器４の消費エネルギーの一部に代用するので、エネルギーの有効利用となり、省エネ効果を発揮するものである。   As described above, the energy-saving air conditioner 1 according to the present invention substitutes the exhaust heat of the production / processing apparatus for a part of the energy consumption of the reheater 4 in the heat exchanger 6, so that the energy can be effectively used. Thus, the energy saving effect is demonstrated.

本発明に係る省エネ型空調機１は、各種の装置の冷却に使用した排熱を有効利用するものなので、生産・加工装置に限らずに、あらゆる発熱装置との組合せが可能である。   Since the energy-saving air conditioner 1 according to the present invention effectively uses the exhaust heat used for cooling various devices, the energy-saving air conditioner 1 is not limited to the production / processing device, and can be combined with any heat generating device.

１ 省エネ型空調機、
２ 冷凍機、 ２ａ，２ｂ 往管・復管、
３ 冷水コイル、
４ 再熱器、
５ 温水再熱コイル、 ５ａ 排熱温水管、
５ｂ 排熱戻し管、 ５ｃ 三方弁、
５ｄ バイパス用管、
６ 熱交換器、
７ 生産・加工装置、
８ 冷却装置、 ８ａ 空冷チラー、
８ｂ 熱交換器、 ８ｃ 冷水クッションタンク、
８ｄ 冷却管、 ８ｅ ポンプ、
９ ファン、
１０ ダクト、
１１ 成型室。 1 Energy-saving air conditioner,
2 Refrigerator, 2a, 2b Outgoing pipe / Return pipe,
3 cold water coil,
4 Reheater,
5 Hot water reheating coil, 5a Waste heat hot water pipe,
5b Waste heat return pipe, 5c Three-way valve,
5d bypass pipe,
6 heat exchanger,
7 Production and processing equipment,
8 Cooling device, 8a Air-cooled chiller,
8b heat exchanger, 8c cold water cushion tank,
8d cooling pipe, 8e pump,
9 fans,
10 Duct,
11 Molding room.

Claims (2)

空調機の熱交換器において、
空気を冷却して除湿するための冷水コイルと、冷却された前記空気を温度調節のために加熱する再熱器とを有すると共に、
コイルの一端側を生産・加工装置の冷却後の排熱温水用の配管に接続され、コイルの他端側を前記生産・加工装置の冷却装置に接続された排熱戻し管に接続され、前記熱交換器の冷水コイルと再熱器との間に温水再熱コイルが設けられたこと、
を特徴とする省エネ型空調機。 In heat exchangers for air conditioners,
A chilled water coil for cooling and dehumidifying the air, and a reheater for heating the cooled air for temperature control,
One end side of the coil is connected to a pipe for exhaust heat hot water after cooling of the production / processing apparatus, and the other end side of the coil is connected to an exhaust heat return pipe connected to the cooling apparatus of the production / processing apparatus, A hot water reheat coil was installed between the cold water coil and the reheater of the heat exchanger,
Energy-saving air conditioner characterized by 温水再熱コイルの配管と排熱温水用の配管との接続部分に設けられる弁体であって、生産装置の冷却装置に接続された排熱戻し管にバイパス用管を接続して前記排熱温水用の配管をバイパスさせる三方弁が設けられていること、
を特徴とする請求項１に記載の省エネ型空調機。 A valve body provided at a connection portion between a hot water reheating coil pipe and a waste heat hot water pipe, wherein the exhaust heat is connected to a waste heat return pipe connected to a cooling device of the production apparatus. A three-way valve that bypasses the hot water piping is installed,
The energy-saving air conditioner according to claim 1.
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