JP2019138251A

JP2019138251A - Exhaust heat utilizing system

Info

Publication number: JP2019138251A
Application number: JP2018023539A
Authority: JP
Inventors: 哲寛生田; Tetsuhiro Ikuta
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Priority date: 2018-02-13
Filing date: 2018-02-13
Publication date: 2019-08-22

Abstract

To provide an exhaust heat utilizing system capable of efficiently utilizing low temperature energy which is processed as exhaust heat.SOLUTION: An exhaust heat utilizing system in an embodiment includes a cooling system, a self heat utilizing part and an exergy recycling part. The cooling system cools an indoor part, absorbs heat from a heat generator provided on the indoor part by means of a medium and causes the medium having absorbed heat to flow out. The self heat utilizing part performs heat exchange by using the medium which absorbs heat and exhaust heat caused to flow out from an energy converter, thereby, cools exhaust heat caused to flow out from the energy converter, heats the medium which absorbs heat and is caused to flow out. An exergy recycling part lowers a temperature of the heated medium, causes the medium to flow out to the cooling system, heats the cooled exhaust heat and causes the exhaust heat to flow out to the energy converter.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、排熱利用システムに関する。 Embodiments described herein relate generally to an exhaust heat utilization system.

サーバの高密度化が年々高まり、莫大な電力を消費している。そのエネルギーは、熱となり、空調設備にて冷却し、排熱処理が行われる。現状の低温排熱利用装置は、排熱そのものに着目した熱利用システムである。そして、現状の低温排熱利用装置は、排熱源として大量の温水源を利用する装置が多く、活用が限定されてしまうこともあるため、その熱変換効率はまだまだ低い。また、最も多く発生する空気の低温エネルギーは、活用が難しく、かつ、効率が悪いため大気に放出されてしまっている。そのため、排熱処理される低温エネルギーを効率よく利用できる技術が求められている。 The density of servers is increasing year by year, and enormous power is consumed. The energy is converted into heat, cooled by an air conditioning facility, and exhaust heat treatment is performed. The current low-temperature exhaust heat utilization device is a heat utilization system that focuses on exhaust heat itself. And the current low-temperature waste heat utilization device has many devices that use a large amount of hot water source as a waste heat source, and its utilization may be limited, so its heat conversion efficiency is still low. The most frequently generated low-temperature energy of air has been released to the atmosphere because it is difficult to use and has low efficiency. Therefore, there is a demand for a technology that can efficiently use low-temperature energy that is subjected to exhaust heat treatment.

特開２０１４−１４８９１０号公報JP 2014-148910 A 特開２０１２−１３８０号公報JP 2012-1380 A 特開２０１２−６３１０３号公報JP2012-63103A

本発明が解決しようとする課題は、排熱処理される低温エネルギーを効率よく利用することができる排熱利用システムを提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide an exhaust heat utilization system that can efficiently utilize low-temperature energy subjected to exhaust heat treatment.

実施形態の排熱利用システムは、冷却システムと、自己熱利用部と、エクセルギー再生部とを持つ。冷却システムは、室内を冷却するとともに、前記室内に備えられる発熱体からの熱を媒体によって吸熱し、前記熱を吸熱した媒体を流出する。自己熱利用部は、吸熱した媒体と、エネルギー変換器から流出される排熱とを用いて熱交換することによって、前記エネルギー変換器から流出される排熱を冷却するとともに、前記吸熱した媒体を加熱して流出する。エクセルギー再生部は、加熱された前記媒体の温度を低下させて前記冷却システムに流出するとともに、冷却された前記排熱を加熱して前記エネルギー変換器に流出する。 The exhaust heat utilization system of the embodiment includes a cooling system, a self-heat utilization unit, and an exergy regeneration unit. The cooling system cools the room, absorbs heat from a heating element provided in the room by the medium, and flows out the medium that has absorbed the heat. The self-heat utilization unit cools the exhaust heat flowing out from the energy converter by exchanging heat using the heat absorbed medium and the exhaust heat flowing out from the energy converter, and also converts the heat absorbed medium into the heat absorbing medium. Heat to flow out. The exergy regeneration unit lowers the temperature of the heated medium and flows out to the cooling system, and heats the cooled exhaust heat and flows out to the energy converter.

第１の実施形態における排熱利用システムのシステム構成を示す図。The figure which shows the system configuration | structure of the waste heat utilization system in 1st Embodiment. 第１の実施形態における空調系のサイクルと発電系のサイクルの一例を示す図。The figure which shows an example of the cycle of the air conditioning system in 1st Embodiment, and the cycle of an electric power generation system. 排熱利用時のエネルギー計算の比較結果を示す図。The figure which shows the comparison result of the energy calculation at the time of exhaust heat utilization. 第２の実施形態の排熱利用システムのシステム構成を示す図。The figure which shows the system configuration | structure of the waste heat utilization system of 2nd Embodiment.

以下、実施形態の排熱利用システムを、図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態における排熱利用システム１００のシステム構成を示す図である。
排熱利用システム１００は、排熱処理される低温エネルギーを効率よく利用するためのシステムである。排熱利用システム１００は、冷却システム１０、自己熱利用部２０、エネルギー変換部３０及びエクセルギー再生部４０を備える。排熱利用システム１００では、空調系のサイクル及び発電系のサイクルで循環させる媒体として、冷媒を用いる場合を例に説明する。 Hereinafter, an exhaust heat utilization system of an embodiment will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a system configuration of an exhaust heat utilization system 100 according to the first embodiment.
The exhaust heat utilization system 100 is a system for efficiently using low-temperature energy subjected to exhaust heat treatment. The exhaust heat utilization system 100 includes a cooling system 10, a self-heat utilization unit 20, an energy conversion unit 30, and an exergy regeneration unit 40. In the exhaust heat utilization system 100, a case where a refrigerant is used as an example of a medium that is circulated in an air conditioning system cycle and a power generation system cycle will be described.

まず排熱利用システム１００が備える各機能部の構成について説明する。
冷却システム１０は、室内を冷却するとともに、室内に備えられる発熱体（例えば、サーバ）により生じる熱を吸熱する。冷却システム１０は、空調機１１及びサーバ１２を備える。空調機１１には、低温・低圧の冷媒が流入する。空調機１１は、ファンを備え、空調機１１内を流れる冷媒に対して空気を与えて室内を冷却する。この際、冷媒は、室内に備えられる発熱体により生じる熱を吸熱する。この吸熱した冷媒が排熱処理される低温エネルギーの冷媒である。空調機１１は、排熱処理される低温エネルギーの冷媒を出力する。サーバ１２は、例えばパーソナルコンピュータ等の情報処理装置である。 First, the configuration of each functional unit included in the exhaust heat utilization system 100 will be described.
The cooling system 10 cools the room and absorbs heat generated by a heating element (for example, a server) provided in the room. The cooling system 10 includes an air conditioner 11 and a server 12. Low-temperature and low-pressure refrigerant flows into the air conditioner 11. The air conditioner 11 includes a fan, and cools the room by supplying air to the refrigerant flowing through the air conditioner 11. At this time, the refrigerant absorbs heat generated by the heating element provided in the room. This endothermic refrigerant is a low-temperature energy refrigerant that undergoes exhaust heat treatment. The air conditioner 11 outputs a low-temperature energy refrigerant to be heat-treated. The server 12 is an information processing apparatus such as a personal computer.

自己熱利用部２０は、熱交換器２１を備える。熱交換器２１は、複数の流入口と、複数の流出口とを有する。以下の説明では、熱交換器２１が、第１の流入口２１１−１及び第２の流入口２１２−１と、第１の流出口２１１−２及び第２の流出口２１２−２とを有している場合について説明する。第１の流入口２１１−１から流入した冷媒は、第１の流出口２１１−２から流出する。第２の流入口２１２−１から流入した冷媒は、第２の流出口２１２−２から流出する。例えば、第１の流入口２１１−１には冷却システム１０から流出する冷媒が流入され、第２の流入口２１２−１にはエネルギー変換部３０から流出する冷媒が流入する。熱交換器２１は、流入した冷媒間で熱交換する。 The self-heat utilization unit 20 includes a heat exchanger 21. The heat exchanger 21 has a plurality of inlets and a plurality of outlets. In the following description, the heat exchanger 21 has a first inflow port 211-1 and a second inflow port 212-1, and a first outflow port 211-2 and a second outflow port 212-2. The case where it is doing is demonstrated. The refrigerant that has flowed in from the first inflow port 211-1 flows out of the first outflow port 211-2. The refrigerant flowing in from the second inlet 212-1 flows out from the second outlet 212-2. For example, the refrigerant flowing out from the cooling system 10 flows into the first inlet 211-1, and the refrigerant flowing out from the energy conversion unit 30 flows into the second inlet 212-1. The heat exchanger 21 exchanges heat between the flowing refrigerants.

エネルギー変換部３０は、流入した冷媒の熱エネルギーを別の種類のエネルギー（例えば、発電・化学エネルギー）に変換する。エネルギー変換部３０は、エネルギー変換器３１及びポンプ３２を備える。
エネルギー変換器３１は、例えばスクリュータービンであり、エクセルギー再生部４０から流入する冷媒の熱エネルギーを利用して電気エネルギーを生成する。エネルギー変換器３１の排熱の冷媒は、熱交換器２１の第２の流入口２１２−１に流入する。
ポンプ３２は、熱交換器２１の第２の流出口２１２−２から流出した冷媒を加圧する。 The energy conversion unit 30 converts the heat energy of the refrigerant that has flowed into another type of energy (for example, power generation / chemical energy). The energy conversion unit 30 includes an energy converter 31 and a pump 32.
The energy converter 31 is, for example, a screw turbine, and generates electrical energy using the thermal energy of the refrigerant flowing from the exergy regeneration unit 40. The exhaust heat refrigerant of the energy converter 31 flows into the second inlet 212-1 of the heat exchanger 21.
The pump 32 pressurizes the refrigerant flowing out from the second outlet 212-2 of the heat exchanger 21.

エクセルギー再生部４０は、流入した冷媒の熱エネルギーに仕事を加え高温及び高圧の冷媒にする。エクセルギー再生部４０は、熱交換器４１、コンプレッサ４２及び膨張弁４３を備える。
熱交換器４１は、複数の流入口と、複数の流出口とを有する。以下の説明では、熱交換器４１が、第１の流入口４１１−１及び第２の流入口４１２−１と、第１の流出口４１１−２及び第２の流出口４１２−２とを有している場合について説明する。第１の流入口４１１−１から流入した冷媒は、第１の流出口４１１−２から流出する。第２の流入口４１２−１から流入した冷媒は、第２の流出口４１２−２から流出する。例えば、第１の流入口４１１−１にはポンプ３２により加圧された冷媒が流入し、第２の流入口４１２−１にはコンプレッサ４２により加圧された冷媒が流入する。熱交換器４１は、流入した冷媒間で熱交換する。 The exergy regeneration unit 40 adds a work to the heat energy of the refrigerant that has flowed into the refrigerant to produce a high-temperature and high-pressure refrigerant. The exergy regeneration unit 40 includes a heat exchanger 41, a compressor 42, and an expansion valve 43.
The heat exchanger 41 has a plurality of inlets and a plurality of outlets. In the following description, the heat exchanger 41 has the first inlet 411-1 and the second inlet 412-1 and the first outlet 411-2 and the second outlet 412-2. The case where it is doing is demonstrated. The refrigerant that flows in from the first inflow port 411-1 flows out from the first outflow port 411-2. The refrigerant flowing in from the second inlet 412-1 flows out from the second outlet 412-2. For example, the refrigerant pressurized by the pump 32 flows into the first inlet 411-1, and the refrigerant pressurized by the compressor 42 flows into the second inlet 412-1. The heat exchanger 41 exchanges heat between the refrigerant flowing in.

コンプレッサ４２は、流入した冷媒を加圧して高温・高圧の冷媒にして出力する。
膨張弁４３は、流入した冷媒を膨張させ、低温・低圧の冷媒にして出力する。 The compressor 42 pressurizes the inflowing refrigerant and outputs it as a high-temperature / high-pressure refrigerant.
The expansion valve 43 expands the inflowing refrigerant and outputs it as a low-temperature / low-pressure refrigerant.

次に排熱利用システム１００が備える各機能部の接続関係について説明する。
空調機１１と、熱交換器２１の第１の流入口２１１−１とは配管５１で連通される。そのため、空調機１１から流出した冷媒が配管５１を介して熱交換器２１の第１の流入口２１１−１に流入する。
熱交換器２１の第１の流出口２１１−２と、コンプレッサ４２とは配管５２で連通される。そのため、熱交換器２１の第１の流出口２１１−２から流出した冷媒が配管５２を介してコンプレッサ４２に流入する。 Next, the connection relationship of each functional unit included in the exhaust heat utilization system 100 will be described.
The air conditioner 11 and the first inlet 211-1 of the heat exchanger 21 are communicated with each other through a pipe 51. Therefore, the refrigerant that has flowed out of the air conditioner 11 flows into the first inlet 211-1 of the heat exchanger 21 through the pipe 51.
The first outlet 211-2 of the heat exchanger 21 and the compressor 42 are communicated with each other through a pipe 52. Therefore, the refrigerant that has flowed out of the first outlet 211-2 of the heat exchanger 21 flows into the compressor 42 via the pipe 52.

コンプレッサ４２と、熱交換器４１の第２の流入口４１２−１とは配管５３で連通される。そのため、コンプレッサ４２から流出した冷媒が熱交換器４１の第２の流入口４１２−１に流入する。
熱交換器４１の第２の流出口４１２−２と、空調機１１とは配管５４で連通される。また、熱交換器４１の第２の流出口４１２−２と、空調機１１との間には膨張弁４３が配置されている。そのため、熱交換器４１の第２の流出口４１２−２から流出した冷媒が配管５４を介して膨張弁４３により膨張されて空調機１１に流入する。 The compressor 42 and the second inlet 412-1 of the heat exchanger 41 are communicated with each other through a pipe 53. Therefore, the refrigerant that has flowed out of the compressor 42 flows into the second inlet 412-1 of the heat exchanger 41.
The second outlet 412-2 of the heat exchanger 41 and the air conditioner 11 are communicated with each other through a pipe 54. Further, an expansion valve 43 is disposed between the second outlet 412-2 of the heat exchanger 41 and the air conditioner 11. Therefore, the refrigerant flowing out from the second outlet 412-2 of the heat exchanger 41 is expanded by the expansion valve 43 through the pipe 54 and flows into the air conditioner 11.

エネルギー変換器３１と、熱交換器２１の第２の流入口２１２−１とは配管５５で連通される。そのため、エネルギー変換器３１から流出した冷媒が配管５５を介して熱交換器２１の第２の流入口２１２−１に流入する。
熱交換器２１の第２の流出口２１２−２と、熱交換器４１の第１の流入口４１１−１とは配管５６で連通される。また、熱交換器２１の第２の流出口２１２−２と、熱交換器４１の第１の流入口４１１−１との間にはポンプ３２が配置されている。そのため、熱交換器２１の第２の流出口２１２−２から流出した冷媒が配管５６を介してポンプ３２により加圧されて熱交換器４１の第１の流入口４１１−１に流入する。 The energy converter 31 and the second inlet 212-1 of the heat exchanger 21 are communicated with each other through a pipe 55. Therefore, the refrigerant that has flowed out of the energy converter 31 flows into the second inlet 212-1 of the heat exchanger 21 through the pipe 55.
The second outlet 212-2 of the heat exchanger 21 and the first inlet 411-1 of the heat exchanger 41 are connected by a pipe 56. A pump 32 is disposed between the second outlet 212-2 of the heat exchanger 21 and the first inlet 411-1 of the heat exchanger 41. Therefore, the refrigerant flowing out from the second outlet 212-2 of the heat exchanger 21 is pressurized by the pump 32 via the pipe 56 and flows into the first inlet 411-1 of the heat exchanger 41.

熱交換器４１の第１の流出口４１１−２と、エネルギー変換器３１とは配管５７で連通される。そのため、熱交換器４１の第１の流出口４１１−２から流出した冷媒が配管５７を介してエネルギー変換器３１に流入する。 The first outlet 411-2 of the heat exchanger 41 and the energy converter 31 are communicated with each other through a pipe 57. Therefore, the refrigerant flowing out from the first outlet 411-2 of the heat exchanger 41 flows into the energy converter 31 through the pipe 57.

排熱利用システム１００の動作について説明する。
空調機１１には、膨張弁４３により膨張され、低温・低圧になった冷媒が流入する。空調機１１のファンにより、空調機１１内を流れる低温・低圧の冷媒に対して空気を送ることによって室内が冷却される。また、空調機１１内を流れる低温・低圧の冷媒は、サーバ１２発熱による熱を吸熱する。空調機１１は、吸熱した低温・低圧の冷媒を配管５１に流出する。吸熱した低温・低圧の冷媒は、例えば３０〜３５℃である。 The operation of the exhaust heat utilization system 100 will be described.
The refrigerant that has been expanded by the expansion valve 43 to a low temperature and low pressure flows into the air conditioner 11. The room is cooled by sending air to the low-temperature and low-pressure refrigerant flowing through the air conditioner 11 by the fan of the air conditioner 11. The low-temperature and low-pressure refrigerant flowing in the air conditioner 11 absorbs heat generated by the server 12 heat generation. The air conditioner 11 flows the low-temperature and low-pressure refrigerant that has absorbed heat into the pipe 51. The low-temperature and low-pressure refrigerant that has absorbed heat is, for example, 30 to 35 ° C.

吸熱した低温・低圧の冷媒は、熱交換器２１の第１の流入口２１１−１に流入する。また、熱交換器２１の第２の流入口２１２−１には、エネルギー変換器３１から流出する排熱の冷媒が流入する。エネルギー変換器３１から流出する冷媒の温度の方が、吸熱した低温・低圧の冷媒の温度よりも高い。そのため、熱交換器２１が熱交換を行うことによって、エネルギー変換器３１から流出する冷媒は冷却され、空調機１１から流出する冷媒は加熱される。そして、加熱された冷媒は熱交換器２１の第１の流出口２１１−２から流出し、冷却された冷媒は熱交換器２１の第２の流出口２１２−２から流出する。 The low-temperature and low-pressure refrigerant that has absorbed heat flows into the first inlet 211-1 of the heat exchanger 21. The exhaust heat refrigerant flowing out from the energy converter 31 flows into the second inlet 212-1 of the heat exchanger 21. The temperature of the refrigerant flowing out from the energy converter 31 is higher than the temperature of the low-temperature and low-pressure refrigerant that has absorbed heat. Therefore, when the heat exchanger 21 performs heat exchange, the refrigerant flowing out from the energy converter 31 is cooled, and the refrigerant flowing out from the air conditioner 11 is heated. The heated refrigerant flows out from the first outlet 211-2 of the heat exchanger 21, and the cooled refrigerant flows out from the second outlet 212-2 of the heat exchanger 21.

加熱された冷媒は、中温の冷媒として配管５２内を流れ、コンプレッサ４２に流入する。コンプレッサ４２は、中温の冷媒を圧縮することによって高温・高圧の冷媒にして出力する。コンプレッサ４２により高温・高圧になった冷媒は、配管５３内を流れ、熱交換器４１の第２の流入口４１２−１に流入する。
また、冷却された冷媒は、配管５６内を流れ、ポンプ３２によって加圧されて熱交換器４１の第１の流入口４１１−１に流入する。 The heated refrigerant flows through the pipe 52 as a medium temperature refrigerant and flows into the compressor 42. The compressor 42 compresses the medium temperature refrigerant and outputs it as a high temperature / high pressure refrigerant. The refrigerant that has become high temperature and high pressure by the compressor 42 flows through the pipe 53 and flows into the second inlet 412-1 of the heat exchanger 41.
The cooled refrigerant flows through the pipe 56, is pressurized by the pump 32, and flows into the first inlet 411-1 of the heat exchanger 41.

熱交換器４１には、ポンプ３２によって加圧された冷媒と、コンプレッサ４２によって高温・高圧になった冷媒とが流入する。コンプレッサ４２によって高温・高圧になった冷媒の温度の方が、ポンプ３２によって加圧された冷媒の温度よりも高い。そのため、熱交換器４１が熱交換を行うことによって、コンプレッサ４２によって高温・高圧になった冷媒は冷却され、ポンプ３２によって加圧された冷媒は加熱される。そして、加熱された冷媒は熱交換器４１の第１の流出口４１１−２から流出し、冷却された高圧の冷媒は熱交換器４１の第２の流出口４１２−２から流出する。 The refrigerant that has been pressurized by the pump 32 and the refrigerant that has become high temperature and high pressure by the compressor 42 flow into the heat exchanger 41. The temperature of the refrigerant that has been increased in temperature and pressure by the compressor 42 is higher than the temperature of the refrigerant that has been pressurized by the pump 32. Therefore, when the heat exchanger 41 performs heat exchange, the refrigerant having a high temperature and high pressure is cooled by the compressor 42, and the refrigerant pressurized by the pump 32 is heated. The heated refrigerant flows out of the first outlet 411-2 of the heat exchanger 41, and the cooled high-pressure refrigerant flows out of the second outlet 412-2 of the heat exchanger 41.

冷却された高圧の冷媒は、中温の冷媒として配管５４内を流れ、膨張弁４３によって急激に膨張されて低温・低圧の冷媒になって空調機１１に流入する。
また、加熱された冷媒は、配管５７内を流れ、エネルギー変換器３１に流入する。エネルギー変換器３１は、加熱された冷媒の熱エネルギーを利用して電気エネルギーを生成する。エネルギー変換器３１は、生成した電気エネルギーを出力する。また、エネルギー変換器３１は、電気エネルギーを生成した際に生じた排熱の冷媒を配管５５に出力する。エネルギー変換器３１から流出した排熱の冷媒は、熱交換器２１の第２の流入口２１２−１に流入する。 The cooled high-pressure refrigerant flows through the pipe 54 as a medium-temperature refrigerant, and is rapidly expanded by the expansion valve 43 to become a low-temperature / low-pressure refrigerant and flows into the air conditioner 11.
Further, the heated refrigerant flows through the pipe 57 and flows into the energy converter 31. The energy converter 31 generates electric energy using the heat energy of the heated refrigerant. The energy converter 31 outputs the generated electrical energy. The energy converter 31 outputs the exhaust heat refrigerant generated when the electric energy is generated to the pipe 55. The exhaust heat refrigerant flowing out of the energy converter 31 flows into the second inlet 212-1 of the heat exchanger 21.

図２は、第１の実施形態における空調系のサイクルと発電系のサイクルの一例を示す図である。図２（Ａ）は空調系のサイクルの一例を示す図であり、図２（Ｂ）は空調系のサイクルの一例を示す図である。図１において、空調系のサイクルに利用される装置は、空調機１１、熱交換器２１、コンプレッサ４２、熱交換器４１、膨張弁４３である。また、図１において、発電系のサイクルに利用される装置は、熱交換器２１、ポンプ３２、熱交換器４１、エネルギー変換器３１である。 FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an air conditioning system cycle and a power generation system cycle in the first embodiment. 2A is a diagram illustrating an example of an air conditioning system cycle, and FIG. 2B is a diagram illustrating an example of an air conditioning system cycle. In FIG. 1, devices used for the cycle of the air conditioning system are an air conditioner 11, a heat exchanger 21, a compressor 42, a heat exchanger 41, and an expansion valve 43. In FIG. 1, devices used for the power generation system cycle are a heat exchanger 21, a pump 32, a heat exchanger 41, and an energy converter 31.

図３は、排熱利用時のエネルギー計算の比較結果を示す図である。
図３（Ａ）は従来の方法を用いた場合の例を表し、図３（Ｂ）は本実施形態における技術を用いた場合の例を表す。図３（Ａ）及び（Ｂ）において、排熱エネルギーは、サーバ１２の熱エネルギーを表す。図３（Ａ）及び（Ｂ）において、投入エネルギーは、必要となる電気エネルギーを表す。図３（Ａ）及び（Ｂ）では、１００ｋｗのサーバ１２に対して１００ｋｗの電気を使用（図３（Ａ）及び（Ｂ）における「投入エネルギー１００電気」に相当）し、１００ｋｗの熱エネルギー（図３（Ａ）及び（Ｂ）における「排熱エネルギー１００低温熱」に相当）が生じる場合を示している。 FIG. 3 is a diagram showing a comparison result of energy calculation when using exhaust heat.
FIG. 3A shows an example of using the conventional method, and FIG. 3B shows an example of using the technique in the present embodiment. 3A and 3B, the exhaust heat energy represents the heat energy of the server 12. In FIGS. 3A and 3B, the input energy represents required electric energy. 3A and 3B, 100 kw of electricity is used for 100 kw of the server 12 (corresponding to “input energy 100 electricity” in FIGS. 3A and 3B), and 100 kw of heat energy ( 3 (A) and (B) corresponds to “exhaust heat energy 100 low temperature heat”).

図３（Ａ）では、１００ｋｗの熱を冷やすために１００ｋｗの冷却エネルギーを与え（図３（Ａ）における「冷却エネルギー１００」に相当）、１００ｋｗの冷却エネルギーは、例えば１３．２ｋｗの電気を使用（図３（Ａ）における「投入エネルギー１３．２電気」に相当）して作っていることを表している。そして、図３（Ａ）に示す従来の方法では、冷却エネルギーにより生じる排熱を全て大気に放出している。このような従来の方法では、Ｐ．ＰＵＥは、（１００＋１３．２）／１００＝１．１３２となり、Ｐ．ＰＵＥが１．０を下回ることが無い。 In FIG. 3A, cooling energy of 100 kw is given to cool the heat of 100 kw (corresponding to “cooling energy 100” in FIG. 3A), and the cooling energy of 100 kw uses, for example, 13.2 kw of electricity. (It corresponds to “input energy 13.2 electricity” in FIG. 3A). In the conventional method shown in FIG. 3A, all the exhaust heat generated by the cooling energy is released to the atmosphere. In such a conventional method, P.I. PUE is (100 + 13.2) /100=1.132. PUE never falls below 1.0.

それに対し、図３（Ｂ）に示すように、本実施形態における技術では、排熱を全て大気に放出するのではなく、冷却エネルギーにより生じる排熱の一部（図３（Ｂ）では８０）を回収し（図３（Ｂ）における「回収エネルギー８０」に相当）、回収した排熱を利用して電気エネルギーに変換して再利用している（図３（Ｂ）における「取得変換エネルギー５．１２電気」に相当）。図３（Ｂ）では、回収エネルギー８０を、変換効率６．４％で電気エネルギーに変換した場合に取得されるエネルギーが５．１２の場合を例に挙げている。なお、図３（Ｂ）における回収エネルギーと排熱との割合は機器の性能によって変わる。 On the other hand, as shown in FIG. 3B, in the technique in the present embodiment, not all exhaust heat is released to the atmosphere, but a part of exhaust heat generated by cooling energy (80 in FIG. 3B). Is recovered (corresponding to “recovered energy 80” in FIG. 3B), converted into electrical energy using the recovered exhaust heat, and reused (“acquired conversion energy 5 in FIG. 3B)”. .12 Electric "). FIG. 3B illustrates an example in which the energy acquired when the recovered energy 80 is converted into electrical energy with a conversion efficiency of 6.4% is 5.12. In addition, the ratio of the recovered energy and the exhaust heat in FIG. 3B varies depending on the performance of the device.

このような本実施形態における技術では、Ｐ．ＰＵＥは、（１００＋１８．３−５．１２）／１００＝１．１３２となり、従来の方法と同等である。しかし、図３（Ｂ）に示すように、本実施形態における技術では、図３（Ａ）に比べて悪い条件（例えば、夏場を想定し、冷却エネルギーを生み出すための投入エネルギーを図３（Ａ）に比べて高くしている）のため、条件を従来と同じ、又は、エネルギーの変換効率を上げることによってＰ．ＰＵＥを１．０よりも下回ることも可能になる。 In such a technique according to the present embodiment, P.I. PUE is (100 + 18.3-5.12) /100=1.132, which is equivalent to the conventional method. However, as shown in FIG. 3 (B), in the technique according to the present embodiment, the input energy for generating cooling energy is assumed in FIG. Therefore, the condition is the same as the conventional case, or the energy conversion efficiency is increased by increasing the energy conversion efficiency. It is also possible to make PUE below 1.0.

以上のように構成された排熱利用システム１００によれば、排熱処理される低温エネルギーを効率よく利用することが可能になる。具体的には、空調機１１から流出される排熱をエネルギー変換器３１の排熱の冷却に使用するように構成した。また、空調機１１側の冷媒と、エネルギー変換器３１側の冷媒とでは、要求される性能が異なるため、熱交換器２１及び熱交換器４１を介して間接接続とした。また、空調機１１から流出される排熱は、エクセルギー再生部４０により低温・低圧にして空調機１１に再度循環させるように構成している。これにより、本来、活用の難しさ及び効率の悪さから大気放出されてしまっている低温エネルギーを効率よく利用することが可能になる。 According to the exhaust heat utilization system 100 configured as described above, it is possible to efficiently use the low-temperature energy subjected to the exhaust heat treatment. Specifically, the exhaust heat flowing out from the air conditioner 11 is used for cooling the exhaust heat of the energy converter 31. In addition, since the required performance differs between the refrigerant on the air conditioner 11 side and the refrigerant on the energy converter 31 side, indirect connection is made via the heat exchanger 21 and the heat exchanger 41. Further, the exhaust heat flowing out from the air conditioner 11 is configured to be circulated again to the air conditioner 11 at a low temperature and a low pressure by the exergy regeneration unit 40. This makes it possible to efficiently use low-temperature energy that has been released into the atmosphere due to difficulty in use and inefficiency.

また、排熱利用システム１００では、熱交換のロスを減らすため、熱交換器の台数を減らしている。これにより、熱交換のロスを減らすとともに、コストを削減することができる。 In the exhaust heat utilization system 100, the number of heat exchangers is reduced in order to reduce heat exchange loss. Thereby, while reducing the loss of heat exchange, cost can be reduced.

（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態の排熱利用システム１００ａのシステム構成を示す図である。
排熱利用システム１００ａは、冷却システム１０、自己熱利用部２０、エネルギー変換部３０ａ及びエクセルギー再生部４０ａを備える。なお、第１の実施形態と同様の構成については第１の実施形態と同様の符号を付して説明を省略する。排熱利用システム１００ａでは、空調系のサイクル及び発電系のサイクルで循環させる媒体として、冷媒及び水を用いる場合を例に説明する。 (Second Embodiment)
FIG. 4 is a diagram illustrating a system configuration of the exhaust heat utilization system 100a according to the second embodiment.
The exhaust heat utilization system 100a includes a cooling system 10, a self-heat utilization unit 20, an energy conversion unit 30a, and an exergy regeneration unit 40a. In addition, about the structure similar to 1st Embodiment, the code | symbol similar to 1st Embodiment is attached | subjected and description is abbreviate | omitted. In the exhaust heat utilization system 100a, a case where refrigerant and water are used as a medium to be circulated in an air conditioning system cycle and a power generation system cycle will be described as an example.

まず排熱利用システム１００ａが備える各機能部の構成について、第１の実施形態と異なる点のみ説明する。
エネルギー変換部３０ａは、流入した水の熱エネルギーを別の種類のエネルギー（例えば、発電・化学エネルギー）に変換する。エネルギー変換部３０ａは、エネルギー変換器３１ａ、ポンプ３２及び熱交換器３３を備える。 First, the configuration of each functional unit included in the exhaust heat utilization system 100a will be described only with respect to differences from the first embodiment.
The energy conversion unit 30a converts the thermal energy of the inflowed water into another type of energy (for example, power generation / chemical energy). The energy conversion unit 30a includes an energy converter 31a, a pump 32, and a heat exchanger 33.

エネルギー変換器３１ａは、例えばスクリュータービンであり、熱交換器３３から流出する冷媒の熱エネルギーを利用して電気エネルギーを生成する。エネルギー変換器３１の排熱の冷媒は、熱交換器２１の第２の流入口２１２−１に流入する。 The energy converter 31a is, for example, a screw turbine, and generates electrical energy using the thermal energy of the refrigerant flowing out from the heat exchanger 33. The exhaust heat refrigerant of the energy converter 31 flows into the second inlet 212-1 of the heat exchanger 21.

熱交換器３３は、複数の流入口と、複数の流出口とを有する。以下の説明では、熱交換器３３が、第１の流入口３３１−１及び第２の流入口３３２−１と、第１の流出口３３１−２及び第２の流出口３３２−２とを有している場合について説明する。第１の流入口３３１−１から流入した冷媒は、第１の流出口３３１−２から流出する。第２の流入口３３２−１から流入した水は、第２の流出口３３２−２から流出する。例えば、第１の流入口３３１−１にはポンプ３２により加圧された冷媒が流入し、第２の流入口３３２−１にはエクセルギー再生部４０ａから流出した水が流入する。熱交換器３３は、流入した媒体間で熱交換する。 The heat exchanger 33 has a plurality of inlets and a plurality of outlets. In the following description, the heat exchanger 33 has a first inlet 331-1 and a second inlet 332-1, and a first outlet 331-2 and a second outlet 332-2. The case where it is doing is demonstrated. The refrigerant flowing in from the first inflow port 331-1 flows out from the first outflow port 331-2. The water that flows in from the second inlet 332-1 flows out from the second outlet 332-2. For example, the refrigerant pressurized by the pump 32 flows into the first inlet 331-1, and the water that flows out of the exergy regeneration unit 40a flows into the second inlet 332-1. The heat exchanger 33 exchanges heat between the flowed media.

エクセルギー再生部４０ａは、熱交換器４１ａ、コンプレッサ４２ａ、膨張弁４３ａ及び熱交換器４４を備える。
熱交換器４１ａは、複数の流入口と、複数の流出口とを有する。以下の説明では、熱交換器４１ａが、第１の流入口４１１−１及び第２の流入口４１２−１と、第１の流出口４１１−２及び第２の流出口４１２−２とを有している場合について説明する。第１の流入口４１１−１から流入した水は、第１の流出口４１１−２から流出する。第２の流入口４１２−１から流入した冷媒は、第２の流出口４１２−２から流出する。例えば、第１の流入口４１１−１には熱交換器３３から流出した水が流入し、第２の流入口４１２−１にはコンプレッサ４２ａにより加圧された冷媒が流入する。熱交換器４１ａは、流入した媒体間で熱交換する。 The exergy regeneration unit 40a includes a heat exchanger 41a, a compressor 42a, an expansion valve 43a, and a heat exchanger 44.
The heat exchanger 41a has a plurality of inlets and a plurality of outlets. In the following description, the heat exchanger 41a includes the first inlet 411-1 and the second inlet 412-1, the first outlet 411-2, and the second outlet 412-2. The case where it is doing is demonstrated. The water that flows in from the first inflow port 411-1 flows out from the first outflow port 411-2. The refrigerant flowing in from the second inlet 412-1 flows out from the second outlet 412-2. For example, water flowing out of the heat exchanger 33 flows into the first inlet 411-1, and refrigerant pressurized by the compressor 42a flows into the second inlet 412-1. The heat exchanger 41a exchanges heat between the flowed media.

コンプレッサ４２ａは、流入した冷媒を加圧して高温・高圧の冷媒にして出力する。
膨張弁４３ａは、流入した冷媒を膨張させ、低温・低圧の冷媒にして出力する。 The compressor 42a pressurizes the inflowing refrigerant and outputs it as a high-temperature / high-pressure refrigerant.
The expansion valve 43a expands the inflowing refrigerant, and outputs it as a low-temperature / low-pressure refrigerant.

熱交換器４４は、複数の流入口と、複数の流出口とを有する。以下の説明では、熱交換器４４が、第１の流入口４４１−１及び第２の流入口４４２−１と、第１の流出口４４１−２及び第２の流出口４４２−２とを有している場合について説明する。第１の流入口４４１−１から流入した冷媒は、第１の流出口４４１−２から流出する。第２の流入口４４２−１から流入した水は、第２の流出口４４２−２から流出する。例えば、第１の流入口４４１−１には膨張弁４３ａにより膨張された水が流入し、第２の流入口４４２−１には熱交換器２１の第１の流出口２１１−２から流出した水が流入する。熱交換器４４は、流入した媒体間で熱交換する。 The heat exchanger 44 has a plurality of inlets and a plurality of outlets. In the following description, the heat exchanger 44 has a first inlet 441-1 and a second inlet 442-1, a first outlet 441-2, and a second outlet 442-2. The case where it is doing is demonstrated. The refrigerant flowing in from the first inflow port 441-1 flows out from the first outflow port 441-2. The water that flows in from the second inlet 442-1 flows out from the second outlet 442-2. For example, the water expanded by the expansion valve 43a flows into the first inlet 441-1, and flows out from the first outlet 211-2 of the heat exchanger 21 into the second inlet 442-1. Water flows in. The heat exchanger 44 exchanges heat between the inflowing media.

次に排熱利用システム１００ａが備える各機能部の接続関係について説明する。
空調機１１と、熱交換器２１の第１の流入口２１１−１とは配管５１で連通される。そのため、空調機１１から流出した水が配管５１を介して熱交換器２１に流入する。
熱交換器２１の第１の流出口２１１−２と、熱交換器４４の第２の流入口４４２−１とは配管５８で連通される。そのため、熱交換器２１の第１の流出口２１１−２から流出した水が配管５８を介して熱交換器４４の第２の流入口４４２−１に流入する。 Next, the connection relationship of each functional unit included in the exhaust heat utilization system 100a will be described.
The air conditioner 11 and the first inlet 211-1 of the heat exchanger 21 are communicated with each other through a pipe 51. Therefore, the water that flows out of the air conditioner 11 flows into the heat exchanger 21 through the pipe 51.
The first outlet 211-2 of the heat exchanger 21 and the second inlet 442-1 of the heat exchanger 44 are connected by a pipe 58. Therefore, the water flowing out from the first outlet 211-2 of the heat exchanger 21 flows into the second inlet 442-1 of the heat exchanger 44 through the pipe 58.

熱交換器４４の第２の流出口４４２−２と、空調機１１とは配管５９で連通される。そのため、熱交換器４４の第２の流出口４４２−２から流出した水が配管５９を介して空調機１１に流入する。
熱交換器２１の第２の流出口２１２−２と、熱交換器３３の第１の流入口３３１−１とは配管６０で連通される。また、熱交換器２１の第２の流出口２１２−２と、熱交換器３３の第１の流入口３３１−１との間にはポンプ３２が配置されている。そのため、熱交換器２１の第２の流出口２１２−２から流出した冷媒が配管６０を介してポンプ３２により加圧されて熱交換器３３の第１の流入口３３１−１に流入する。 The second outlet 442-2 of the heat exchanger 44 and the air conditioner 11 are communicated with each other through a pipe 59. Therefore, the water that flows out from the second outlet 442-2 of the heat exchanger 44 flows into the air conditioner 11 via the pipe 59.
The second outlet 212-2 of the heat exchanger 21 and the first inlet 331-1 of the heat exchanger 33 are connected by a pipe 60. A pump 32 is disposed between the second outlet 212-2 of the heat exchanger 21 and the first inlet 331-1 of the heat exchanger 33. Therefore, the refrigerant flowing out from the second outlet 212-2 of the heat exchanger 21 is pressurized by the pump 32 via the pipe 60 and flows into the first inlet 331-1 of the heat exchanger 33.

熱交換器３３の第１の流出口３３１−２と、エネルギー変換器３１ａとは配管６１で連通される。そのため、熱交換器３３の第１の流出口３３１−２から流出した冷媒が配管６１を介してエネルギー変換器３１ａに流入する。
エネルギー変換器３１と、熱交換器２１の第２の流入口２１２−１とは配管５５で連通される。そのため、エネルギー変換器３１ａから流出した冷媒が配管５５を介して熱交換器２１の第２の流入口２１２−１に流入する。 The 1st outflow port 331-2 of the heat exchanger 33 and the energy converter 31a are connected by the piping 61. FIG. Therefore, the refrigerant flowing out from the first outlet 331-2 of the heat exchanger 33 flows into the energy converter 31a via the pipe 61.
The energy converter 31 and the second inlet 212-1 of the heat exchanger 21 are communicated with each other through a pipe 55. Therefore, the refrigerant that has flowed out of the energy converter 31 a flows into the second inlet 212-1 of the heat exchanger 21 through the pipe 55.

熱交換器４１ａの第１の流出口４１１−２と、熱交換器３３の第２の流入口３３２−１とは配管６２で連通される。そのため、熱交換器４１ａの第１の流出口４１１−２から流出した水が配管６２を介して熱交換器３３の第２の流入口３３２−１に流入する。
熱交換器３３の第２の流出口３３２−２と、熱交換器４１ａの第１の流入口４１１−１とは配管６３で連通される。そのため、熱交換器３３の第２の流出口３３２−２から流出した水が配管６３を介して熱交換器４１ａの第１の流入口４１１−１に流入する。 The first outlet 411-2 of the heat exchanger 41a and the second inlet 332-1 of the heat exchanger 33 are communicated with each other by a pipe 62. Therefore, the water flowing out from the first outlet 411-2 of the heat exchanger 41a flows into the second inlet 332-1 of the heat exchanger 33 through the pipe 62.
The second outlet 332-2 of the heat exchanger 33 and the first inlet 411-1 of the heat exchanger 41a are connected by a pipe 63. Therefore, the water flowing out from the second outlet 332-2 of the heat exchanger 33 flows into the first inlet 411-1 of the heat exchanger 41a through the pipe 63.

熱交換器４１ａの第２の流出口４１２−２と、熱交換器４４の第１の流入口４４１−１とは配管６４で連通される。また、熱交換器４１ａの第２の流出口４１２−２と、熱交換器４４の第１の流入口４４１−１との間には膨張弁４３ａが配置されている。そのため、熱交換器４１ａの第２の流出口４１２−２から流出した冷媒が配管６４を介して膨張弁４３ａにより膨張されて熱交換器４４の第１の流入口４４１−１に流入する。 The second inflow port 412-2 of the heat exchanger 41a and the first inflow port 441-1 of the heat exchanger 44 are connected by a pipe 64. Further, an expansion valve 43a is disposed between the second outlet 412-2 of the heat exchanger 41a and the first inlet 441-1 of the heat exchanger 44. Therefore, the refrigerant flowing out from the second outlet 412-2 of the heat exchanger 41a is expanded by the expansion valve 43a via the pipe 64 and flows into the first inlet 441-1 of the heat exchanger 44.

熱交換器４４の第１の流出口４４１−２と、コンプレッサ４２ａとは配管６５で連通される。そのため、熱交換器４４の第１の流出口４４１−２から流出した冷媒がコンプレッサ４２ａに流入する。
コンプレッサ４２ａと、熱交換器４１ａの第２の流入口４１２−１とは配管６６で連通される。そのため、コンプレッサ４２ａから流出した冷媒が熱交換器４１ａの第２の流入口４１２−１に流入する。 The first outlet 441-2 of the heat exchanger 44 and the compressor 42a are communicated with each other through a pipe 65. Therefore, the refrigerant flowing out from the first outlet 441-2 of the heat exchanger 44 flows into the compressor 42a.
The compressor 42a and the second inlet 412-1 of the heat exchanger 41a are communicated with each other through a pipe 66. Therefore, the refrigerant that has flowed out of the compressor 42a flows into the second inlet 412-1 of the heat exchanger 41a.

排熱利用システム１００ａの動作について説明する。
空調機１１には、熱交換器４４により冷却された冷水が流入する。空調機１１のファンにより、空調機１１内を流れる冷水に対して空気を送ることによって室内が冷却される。また、空調機１１内を流れる冷水は、サーバ１２発熱による熱を吸熱する。空調機１１は、吸熱した低温の冷水を配管５１に流出する。低温の水は、例えば３０〜３５℃である。 The operation of the exhaust heat utilization system 100a will be described.
Cold water cooled by the heat exchanger 44 flows into the air conditioner 11. The room is cooled by sending air to the cold water flowing through the air conditioner 11 by the fan of the air conditioner 11. Further, the cold water flowing in the air conditioner 11 absorbs heat generated by the server 12 heat generation. The air conditioner 11 flows the low-temperature cold water that has absorbed heat into the pipe 51. Low temperature water is 30-35 degreeC, for example.

吸熱した低温の冷水は、熱交換器２１の第１の流入口２１１−１に流入する。また、熱交換器２１の第２の流入口２１２−１には、エネルギー変換器３１ａから流出する排熱の冷媒が流入する。エネルギー変換器３１ａから流出する排熱の冷媒の温度の方が、吸熱した低温の冷水の温度よりも高い。そのため、熱交換器２１が熱交換を行うことによって、エネルギー変換器３１ａから流出する排熱の冷媒は冷却され、空調機１１から流出する水は加熱される。そして、加熱された水は熱交換器２１の第１の流出口２１１−２から流出し、冷却された排熱の冷媒は熱交換器２１の第２の流出口２１２−２から流出する。 The low-temperature cold water that has absorbed heat flows into the first inlet 211-1 of the heat exchanger 21. Further, the exhaust heat refrigerant flowing out from the energy converter 31a flows into the second inlet 212-1 of the heat exchanger 21. The temperature of the exhaust heat refrigerant flowing out from the energy converter 31a is higher than the temperature of the cold water that has absorbed heat. Therefore, when the heat exchanger 21 performs heat exchange, the exhaust heat refrigerant flowing out from the energy converter 31a is cooled, and the water flowing out from the air conditioner 11 is heated. The heated water flows out from the first outlet 211-2 of the heat exchanger 21, and the cooled exhaust heat refrigerant flows out of the second outlet 212-2 of the heat exchanger 21.

加熱された水は、中温水として配管５８内を流れ、熱交換器４４の第２の流入口４４２−１に流入する。また、熱交換器４４の第１の流入口４４１−１には、膨張弁４３ａによって急激に膨張されて低温・低圧になった冷媒が流入する。熱交換器４４の第２の流入口４４２−１に流入された中温水の温度の方が、膨張弁４３ａによって低温・低圧にされた水の温度よりも高い。そのため、熱交換器４４が熱交換を行うことによって、熱交換器４４の第２の流入口４４２−１に流入された中温水は冷却され、熱交換器４４の第１の流入口４４１−１に流入された冷媒は加熱される。そして、冷却された水は熱交換器４４の第２の流出口４４２−２から流出し、加熱された冷媒は熱交換器４４の第１の流出口４４１−２から流出する。 The heated water flows in the pipe 58 as medium temperature water and flows into the second inlet 442-1 of the heat exchanger 44. Moreover, the refrigerant | coolant which was rapidly expanded by the expansion valve 43a and became low temperature and low pressure flows in into the 1st inflow port 441-1 of the heat exchanger 44. FIG. The temperature of the medium-temperature water that has flowed into the second inlet 442-1 of the heat exchanger 44 is higher than the temperature of the water that has been reduced in temperature and pressure by the expansion valve 43a. Therefore, when the heat exchanger 44 performs heat exchange, the medium temperature water that has flowed into the second inlet 442-1 of the heat exchanger 44 is cooled, and the first inlet 441-1 of the heat exchanger 44 is cooled. The refrigerant flowing in is heated. Then, the cooled water flows out from the second outlet 442-2 of the heat exchanger 44, and the heated refrigerant flows out of the first outlet 441-2 of the heat exchanger 44.

熱交換器４４の第２の流出口４４２−２から流出した冷却された水は、配管５９内を流れ、空調機１１に流入する。
熱交換器４４の第１の流出口４４１−２から流出した加熱された冷媒は、中温・低圧の冷媒として配管６５内を流れ、コンプレッサ４２ａに流入する。コンプレッサ４２ａは、中温・低圧の水を圧縮することによって高温・高圧の冷媒にして出力する。コンプレッサ４２ａにより高温・高圧になった冷媒は、配管６６内を流れ、熱交換器４１ａの第２の流入口４１２−１に流入する。また、熱交換器４１ａの第１の流入口４１１−１には、熱交換器３３の第２の流出口３３２−２から流出する水が流入する。 The cooled water flowing out from the second outlet 442-2 of the heat exchanger 44 flows through the pipe 59 and flows into the air conditioner 11.
The heated refrigerant flowing out from the first outlet 441-2 of the heat exchanger 44 flows through the pipe 65 as a medium-temperature / low-pressure refrigerant and flows into the compressor 42a. The compressor 42a outputs a high-temperature / high-pressure refrigerant by compressing medium-temperature / low-pressure water. The refrigerant that has become high temperature and high pressure by the compressor 42a flows through the pipe 66 and flows into the second inlet 412-1 of the heat exchanger 41a. In addition, water flowing out from the second outlet 332-2 of the heat exchanger 33 flows into the first inlet 411-1 of the heat exchanger 41a.

熱交換器４１ａの第２の流入口４１２−１に流入する高温・高圧になった冷媒の温度の方が、熱交換器４１ａの第２の流入口４１２−１に流入する水の温度よりも高い。そのため、熱交換器４１ａが熱交換を行うことによって、熱交換器４１ａの第２の流入口４１２−１に流入する高温・高圧になった冷媒は冷却され、熱交換器４１ａの第１の流入口４１１−１に流入する水は加熱される。そして、加熱された水は熱交換器４１ａの第１の流出口４１１−２から流出し、冷却された冷媒は熱交換器４１ａの第２の流出口４１２−２から流出する。 The temperature of the high-temperature and high-pressure refrigerant flowing into the second inlet 412-1 of the heat exchanger 41a is higher than the temperature of water flowing into the second inlet 412-1 of the heat exchanger 41a. high. Therefore, when the heat exchanger 41a performs heat exchange, the high-temperature and high-pressure refrigerant flowing into the second inlet 412-1 of the heat exchanger 41a is cooled, and the first flow of the heat exchanger 41a The water flowing into the inlet 411-1 is heated. And the heated water flows out from the 1st outflow port 411-2 of the heat exchanger 41a, and the cooled refrigerant | coolant flows out from the 2nd outflow port 412-2 of the heat exchanger 41a.

熱交換器３３の第１の流入口３３１−１には、ポンプ３２により加圧された排熱の冷媒が流入する。また、熱交換器３３の第２の流入口３３２−１には、熱交換器４１ａの第１の流出口４１１−２から流出する加熱された水が流入する。
熱交換器３３の第２の流入口３３２−１に流入した加熱された水の温度の方が、熱交換器３３の第１の流入口３３１−１に流入した加圧された排熱の冷媒の温度よりも高い。そのため、熱交換器３３が熱交換を行うことによって、熱交換器３３の第２の流入口３３２−１に流入した水は冷却され、熱交換器３３の第１の流入口３３１−１に流入した排熱の冷媒は加熱される。そして、加熱された排熱の冷媒は熱交換器３３の第１の流出口３３１−２から流出し、冷却された水は熱交換器３３の第２の流出口３３２−２から流出する。 The exhaust heat refrigerant pressurized by the pump 32 flows into the first inlet 331-1 of the heat exchanger 33. The heated water flowing out from the first outlet 411-2 of the heat exchanger 41a flows into the second inlet 332-1 of the heat exchanger 33.
The temperature of the heated water flowing into the second inlet 332-1 of the heat exchanger 33 is the refrigerant of the pressurized exhaust heat that flows into the first inlet 331-1 of the heat exchanger 33. Higher than the temperature of. Therefore, when the heat exchanger 33 performs heat exchange, the water flowing into the second inlet 332-1 of the heat exchanger 33 is cooled and flows into the first inlet 331-1 of the heat exchanger 33. The exhausted refrigerant is heated. The heated exhaust heat refrigerant flows out of the first outlet 331-2 of the heat exchanger 33, and the cooled water flows out of the second outlet 332-2 of the heat exchanger 33.

熱交換器３３の第１の流出口３３１−２から流出した加熱された排熱の冷媒は、配管６１内を流れ、エネルギー変換器３１に流入する。また、熱交換器３３の第２の流出口３３２−２から流出した冷却された水は、配管６３内を流れ、熱交換器４１ａに流入する。 The heated exhaust heat refrigerant flowing out from the first outlet 331-2 of the heat exchanger 33 flows in the pipe 61 and flows into the energy converter 31. Moreover, the cooled water which flowed out from the 2nd outflow port 332-2 of the heat exchanger 33 flows through the inside of the piping 63, and flows in into the heat exchanger 41a.

以上のように構成された排熱利用システム１００ａによれば、空調機１１の冷媒を水にした場合であっても、第１の実施形態と同様に排熱処理される低温エネルギーを効率よく利用することが可能になる。 According to the exhaust heat utilization system 100a configured as described above, even when the refrigerant of the air conditioner 11 is water, the low-temperature energy that is exhausted and heat-treated is used efficiently as in the first embodiment. It becomes possible.

以下、第２の実施形態における排熱利用システム１００ａの変形例について説明する。
本実施形態では、熱交換器４１ａと熱交換器３３との間で加熱された水（温水）を循環させる構成を示したが、熱交換器４１ａと熱交換器３３との間では蒸気を循環させるように構成されてもよい。このように構成される場合、熱交換器４１ａと熱交換器３３との間に、フラッシュタンクやコンプレッサ等の装置を設置する。 Hereinafter, a modified example of the exhaust heat utilization system 100a in the second embodiment will be described.
In the present embodiment, the configuration in which water (hot water) heated between the heat exchanger 41a and the heat exchanger 33 is circulated, but steam is circulated between the heat exchanger 41a and the heat exchanger 33. You may be comprised so that it may make. In the case of such a configuration, a device such as a flash tank or a compressor is installed between the heat exchanger 41a and the heat exchanger 33.

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、室内を冷却するとともに、室内に備えられる発熱体からの熱を媒体によって吸熱し、熱を吸熱した媒体を流出する冷却システム１０と、吸熱した媒体と、エネルギー変換器３１ａから流出される排熱とを用いて熱交換することによって、エネルギー変換器３１ａから流出される排熱を冷却するとともに、吸熱した媒体を加熱して流出する自己熱利用部２０と、加熱された媒体の温度を低下させて冷却システム１０に流出するとともに、冷却された排熱を加熱してエネルギー変換器３１ａに流出するエクセルギー再生部４０ａとを持つことにより、排熱処理される低温エネルギーを効率よく利用することができる。 According to at least one embodiment described above, the cooling system 10 that cools the room, absorbs heat from the heating element provided in the room by the medium, and flows out the medium that has absorbed the heat, and the absorbed medium. The self-heat utilization unit 20 that cools the exhaust heat that flows out from the energy converter 31a and heats the absorbed medium to flow out by exchanging heat with the exhaust heat that flows out from the energy converter 31a. And an exergy regeneration unit 40a that lowers the temperature of the heated medium and flows out to the cooling system 10 and heats the cooled exhaust heat and flows out to the energy converter 31a, thereby performing heat treatment. Can be used efficiently.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

１０…冷却システム，１１…空調機，１２…サーバ，２０…自己熱利用部，２１…熱交換器，３０…エネルギー変換部，３１…エネルギー変換器，３２…ポンプ，３３…熱交換器，４０…エクセルギー再生部，４１…熱交換器，４２…コンプレッサ，４３…膨張弁，４４…熱交換器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Cooling system, 11 ... Air conditioner, 12 ... Server, 20 ... Self-heat utilization part, 21 ... Heat exchanger, 30 ... Energy conversion part, 31 ... Energy converter, 32 ... Pump, 33 ... Heat exchanger, 40 ... exergy regeneration unit, 41 ... heat exchanger, 42 ... compressor, 43 ... expansion valve, 44 ... heat exchanger

Claims

A cooling system that cools the room, absorbs heat from a heating element provided in the room by a medium, and flows out the medium that has absorbed the heat;
The heat exchange using the absorbed heat medium and the exhaust heat flowing out from the energy converter cools the exhaust heat flowing out from the energy converter and heats the heat absorbed medium to flow out. A heat utilization part;
An exergy regeneration unit that lowers the temperature of the heated medium and flows out to the cooling system, and heats the cooled exhaust heat and flows out to the energy converter;
Waste heat utilization system comprising.

The exergy reproduction unit is
The heated medium is compressed, the medium is cooled by exchanging heat using the compressed medium and the cooled exhaust heat, and the cooled medium is expanded to cool the medium. The exhaust heat utilization system according to claim 1.

The exergy reproduction unit is
The exhaust heat utilization system according to claim 1, wherein the medium is cooled by exchanging heat of the heated medium.