JP2878240B2

JP2878240B2 - 熱供給設備

Info

Publication number: JP2878240B2
Application number: JP9144297A
Authority: JP
Inventors: 彰彦小川; 和彦藤井
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1997-06-02
Filing date: 1997-06-02
Publication date: 1999-04-05
Anticipated expiration: 2017-06-02
Also published as: JPH10332219A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱供給設備に関
し、さらに詳しくは、海水、河川水、下水処理水および
冷却塔の循環水などを冷凍機の冷却水およびヒートポン
プの熱源水として直接的または間接的に利用することが
できる熱供給設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】海水、河川水および下水処理水などの未
利用エネルギ源は、夏期においては大気よりも温度が低
く、冬期においては大気よりも温度が高い。したがって
この未利用エネルギ源は、夏期においては、たとえばタ
ーボ冷凍機および冷水モード運転時のヒートポンプの冷
却水として利用し、冬期においては、温水モード運転時
のヒートポンプの熱源水として利用することによって、
冷凍機およびヒートポンプの性能が向上し、エネルギを
節約することができる。

【０００３】このような海水、河川水および下水処理水
などの低温度未利用エネルギ源を熱源水および冷却水と
して用いる従来の熱供給設備は図８に示されている。

【０００４】図８は、従来技術である熱供給設備７０を
示す系統図である。熱供給設備７０は、たとえば海水を
１次循環水として用い、海水を取水ポンプ２によって汲
上げ、熱交換器３で供給ヘッダ７１および戻りヘッダ７
２間で循環する２次循環水と熱交換して海水から２次循
環水に熱を汲上げ、この２次循環水を熱源水として２台
のヒートポンプ６，７にそれぞれ供給し、冷却水として
吸収冷凍機８に供給する。ここで各ヒートポンプ６，７
は温水モード運転される。

【０００５】供給ヘッダ７１には、各ヒートポンプ６，
７および吸収冷凍機８に２次循環水を導く供給流路９，
１０，７３が接続され、２次循環水を供給ヘッダ７１お
よび戻りヘッダ７２間に循環させるための３台の循環ポ
ンプ７５，７６，７７が並列に設けられる。戻りヘッダ
７２には、各ヒートポンプ６，７の熱利用後の熱源水お
よび吸収冷凍機８の熱利用後の冷却水としての２次循環
水を導く戻り流路１１，１２，７４が接続される。供給
流路９，１０には流量調整弁１５，１６を介在させ、供
給流路７３には、戻り流路７４内の冷却水の温度が所定
温度になるように流量を調整する流量調整弁７８を介在
させる。

【０００６】各ヒートポンプ６，７には、温水を導く供
給流路１７，１８と、各ヒートポンプ６，７によって加
熱された温水が導かれる戻り流路１９，２０とが接続さ
れる。各供給流路１７，１８には、各戻り流路１９，２
０内の温水の流量を所定流量に調整する流量調整弁２
１，２２を介在させる。各供給流路１７，１８の各流量
調整弁２１，２２の上流側には、供給流路１７，１８と
戻り流路１９，２０との間に温水を循環させる温水ポン
プ２３，２４が設けられる。各戻り流路１９，２０に
は、各ヒートポンプ６，７によって加熱された温水の温
度が所定温度になるように、各ヒートポンプ６，７の運
転を制御するヒートポンプ運転制御手段２５，２６が設
けられる。

【０００７】吸収冷凍機８には、冷水を導く供給流路３
５と、吸収冷凍機８によって冷却された冷水を導く戻り
流路３６とが接続される。供給流路３５には、戻り流路
３６内の冷水の流量を所定流量に調整する流量調整弁３
７を介在させる。供給流路３５の流量調整弁３７の上流
側には、供給流路３５と戻り流路３６との間に冷水を循
環させる冷水ポンプ３８が設けられる。戻り流路３６に
は、吸収冷凍機８によって冷却された冷水の温度が所定
温度になるように、吸収冷凍機８の運転を制御する冷凍
機運転制御手段３９が設けられる。

【０００８】各ヒートポンプ６，７はその能力がたとえ
ば３４００Ｍｃａｌ／ｈであり、たとえば３４００Ｍｃ
ａｌ／ｈの負荷でそれぞれ運転される。吸収冷凍機８は
その能力がたとえば８００ＲＴであり、たとえば４００
ＲＴの負荷で運転される。

【０００９】取水ポンプ２は９℃の海水を汲上げ、熱交
換器３に供給する。熱交換器３は戻りヘッダ７２内の
５．２℃の２次循環水が９℃の海水と熱交換して海水か
ら２次循環水に熱を汲上げ、供給ヘッダ７１に７．５℃
の２次循環水を供給し、６℃の海水を海に戻す。この２
次循環水は、各循環ポンプ７５，７６，７７を介して各
供給流路９，１０，７３に導かれる。流路調整弁１５，
１６は、たとえば７０２ｍ³／ｈの定格流量に調整され
る。各ヒートポンプ６，７には、各温水ポンプ２３，２
４を介して４１℃の温水が供給される。各流量調整弁２
１，２２は、たとえば４８６ｍ³／ｈの定格流量に調整
される。各ヒートポンプ６，７は、７．５℃の熱源水か
ら４１℃の温水に熱を汲上げ、４℃の熱源水と４８℃の
温水とを各戻り流路１１，１９および１２，２０にそれ
ぞれ導く。

【００１０】吸収冷凍機８には、冷水ポンプ３８を介し
て８．５℃の冷水が供給される。流量調整弁３７は、た
とえば３４６ｍ³／ｈの定格流量に調整される。流量調
整弁７８は、戻り流路７４内の冷却水の温度が、たとえ
ば２５℃になるように、流量をたとえば定格流量５８１
ｍ³／ｈの約１４％である８２ｍ³／ｈに調整される。吸
収冷凍機８は、７．５℃の２次循環水を吸収冷凍サイク
ルの冷却水として利用して８．５℃の冷水を冷却して、
５℃の冷水と２５℃の冷却水とを各戻り流路７４，３６
にそれぞれ導く。戻り流路１１，１２内の４℃の熱源水
および戻り流路７４内の２５℃の冷却水は、戻りヘッダ
７２内で５．２℃の２次循環水となり、熱交換器３に導
かれる。このようにして２次循環水は、供給ヘッダ７１
および戻りヘッダ７２間を循環し、熱供給設備７０は上
述の動作によって海水から３４７４Ｍｃａｌ／ｈの採熱
を行う。

【００１１】図９は、ヒートポンプ６を模式的に示す系
統図である。ヒートポンプ６は熱媒体が供給される供給
流路４１を有し、供給流路４１には圧縮機４２と凝縮器
４３と膨張弁４４と蒸発器４５とが設けられる。圧縮機
４２はたとえばターボ圧縮機であり、圧縮機４２にはイ
ンレットガイドベーン４２ａが設けられる。インレット
ガイドベーン４２ａは、温水戻り流路４８の温水の温度
が所定温度になるようにターボ圧縮機４２の容量制御を
行う。

【００１２】凝縮器４３には、温水供給流路４７および
温水戻り流路４８が設けられ、温水供給流路４７と温水
戻り流路４８とは凝縮器４３内で連結されている。蒸発
器４５には、熱源水供給流路４９および熱源水戻り流路
５０が設けられ、熱源水供給流路４９と熱源水戻り流路
５０とは蒸発器４５内で連結されている。温水供給流路
４７は供給流路１７に接続され、温水戻り流路４８は戻
り流路１９に接続される。熱源水供給流路４９は供給流
路９に接続され、熱源水戻り流路５０は戻り流路１１に
接続される。

【００１３】図１０は、特公平４−１６６９４号公報に
示される吸収冷凍機５５を模式的に示す系統図である。
特公平４−１６６９４号公報に示される吸収冷凍機５５
は、基本的に蒸発器５６と吸収器５７と再生器５８と凝
縮器５９とを含む。蒸発器５６には、冷水が導かれる冷
水管６０が設けられる。吸収器５７および凝縮器５９に
は、冷却水が導かれる冷却水管６１が設けられる。冷却
水管６１の冷却水の流過方向上流側には、冷却水が送出
される冷却水ポンプ６２が設けられる。再生器５８に
は、加熱源、たとえば蒸気または温水が導かれる加熱源
供給管６３が設けられる。加熱源供給管６３には、加熱
源の供給量を調整する加熱源供給量調整弁６４が介在さ
れる。

【００１４】冷水管６０の冷水の流過方向下流側には、
吸収冷凍機５５内を通過した冷水の出口温度を検出する
冷水出口温度検出手段６５が設けられる。冷水出口温度
検出手段６５は、加熱源供給量調整弁６４に信号を送
り、この信号に基づいて加熱源供給量調整弁６４は加熱
源の流量を調整する。したがって加熱源供給量を調整す
ることによって吸収冷凍機５５の冷凍容量が調整され
る。冷却水管６１の冷却水の流過方向下流側には、吸収
冷凍機５５内を通過した冷却水の出口温度を検出する冷
却水出口温度検出手段６６が設けられる。冷却水出口温
度検出手段６６は、冷却水ポンプ６２に設けられる冷却
水ポンプ容量制御手段６７に信号を送る。この冷却水ポ
ンプ容量制御手段６７は、冷却水出口温度に応じて冷却
水ポンプ６２の吐出流量を制御する。すなわち、冷却水
の出口温度が所定の温度よりも高くなった場合には、冷
却水の流量が多くなるように冷却水ポンプ６２の回転数
を大きくし、冷却水の出口温度が所定の温度より低くな
った場合には、冷却水の流量が少なくなるように冷却水
ポンプ６２の回転数を小さくする。したがって冷却水の
出口温度はほぼ一定に制御される。ここで蒸発器５６に
は冷媒である水が収められ、吸収器５７には吸収剤であ
るリチウムブロマイド水溶液が収められる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８〜
図１０に示される従来技術では、ヒートポンプ６，７の
温水モード運転によって温水を得る場合、図１１に示さ
れるように、ヒートポンプ６，７は熱源水である２次循
環水の入口温度が高いほど加熱ＣＯＰ（Coefficient Of
Performance：成績係数）比は向上する。しかし、熱源
水入口温度が２０℃以上になると、蒸発器４５と凝縮器
４３との圧力差が小さくなって運転することができなく
なる。また、蒸発器、圧縮機、凝縮器および膨張弁から
構成されるターボ冷凍機およびヒートポンプ６，７の冷
水モード運転によって冷水を得る場合、図１２に示され
るように、冷却水である２次循環水の入口温度が低いほ
ど冷凍ＣＯＰ比は向上する。しかし、冷却水温度が低く
なりすぎると、蒸発器４５と凝縮器４３との圧力差が小
さくなって運転することができなくなる。冷水を５℃程
度まで冷却する場合、冷却水温度は入口温度で２０℃程
度、出口温度で２５℃程度が下限となる。

【００１６】また、図８および図１０に示される水冷媒
とリチウムブロマイド水溶液とを用いる吸収冷凍機８，
５５の場合において、冷却水温度が低いほど冷凍ＣＯＰ
が向上する。しかし、冷却水温度が低くなりすぎると、
リチウムブロマイドが晶析して吸収冷凍機８，５５を運
転することができなくなる。冷却水入口温度の下限値
は、一般に２０℃程度である。

【００１７】図８に示すように冬期において、２次循環
水はヒートポンプの熱源水として利用する割合が大きく
なるので、２次循環水温度は、海水温度よりもさらに低
下し、冷凍機の冷却水として使用することができなくな
る。

【００１８】また、図８に示すように冬期においては、
暖房負荷だけでなく、電算機室などの冷房負荷も存在す
る。２次循環水をヒートポンプ６，７の熱源水として利
用すると、２次循環水温度は海水温度よりもさらに低下
し、７．５℃程度になる。

【００１９】さらに、図８に示される従来技術では、吸
収冷凍機８に供給される冷却水である２次循環水の流量
を定格流量の１４％程度にしぼって、戻り流路７４内の
冷却水温度を２５℃程度まで上げているが、冷却水流量
が定格流量に比べてかなり小さくなり、特公平４−１６
６９４号公報に開示されるように、吸収冷凍機８の冷水
出口温度制御が不安定になるという問題がある。ここで
良好な冷水出口温度制御を行うためには、一般的に、冷
却水流量を定格流量の５０％以上にする必要がある。

【００２０】本発明の目的は、循環水を冷凍機の冷却水
およびヒートポンプの熱源水として同時に利用すること
ができる熱供給設備を提供することである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は、熱利用可能な
１次循環水またはこの１次循環水と熱交換した２次循環
水が供給される供給ヘッダと、供給ヘッダの１次循環水
または２次循環水の熱をヒートポンプの熱源水および冷
凍機の冷却水として利用する熱供給手段と、熱供給手段
に供給ヘッダから１次循環水または２次循環水を導く供
給流路と、熱供給手段から１次循環水または２次循環水
が導かれる戻り流路と、戻り流路から導かれた前記の１
次循環水または２次循環水を、所定の帰還位置に導く戻
りヘッダと、供給流路と戻り流路とを接続して、戻り流
路内の１次循環水または２次循環水の一部を供給流路に
導く再循環流路と、供給流路または戻り流路内の１次循
環水または２次循環水の温度が所定温度になるように、
戻り流路から再循環流路を介する供給流路への流量と、
戻り流路から戻りヘッダまたは供給ヘッダへの流量とを
調整する流量調整手段と、供給流路における前記再循環
流路の接続位置と熱供給手段との間に設けられる循環ポ
ンプとを含むことを特徴とする熱供給設備である。

【００２２】本発明に従えば、供給ヘッダに供給される
１次循環水または２次循環水は、供給流路の循環ポンプ
を介して、たとえば冷凍機の冷却水およびヒートポンプ
の熱源水として利用する。戻り流路内の１次循環水また
は２次循環水の一部は、供給流路または戻り流路内の１
次循環水または２次循環水の温度が所定温度になるよう
に、流量調整手段によって流量が調整された再循環流路
を介して供給流路に導かれる。熱供給手段に供給される
１次循環水または２次循環水は、たとえば定格流量で供
給される。戻り流路内の残余の１次循環水または２次循
環水は、戻り流路から戻りヘッダまたは供給ヘッダに導
かれる。このようにすることによって、熱供給手段に
は、供給ヘッダから供給流路に導かれる１次循環水また
は２次循環水と、再循環流路を介して導かれる熱利用後
の１次循環水または２次循環水の一部とが合流した１次
循環水または２次循環水が供給され、この熱供給手段よ
りも１次循環水または２次循環水の流過方向下流側の熱
供給手段には、供給ヘッダ内の１次循環水または２次循
環水、または１次循環水または２次循環水と前記戻り流
路内の残余の熱利用後の１次循環水または２次循環水と
が合流した１次循環水または２次循環水が供給されるの
で、１次循環水または２次循環水は、異なる熱供給手段
の１次循環水または２次循環水、たとえば冷凍機の冷却
水およびヒートポンプの熱源水として同時に利用するこ
とができる。

【００２３】また、熱利用前の１次循環水または２次循
環水と、たとえば冷凍機の冷却水として利用した後の１
次循環水または２次循環水とを利用して、供給ヘッダ内
の１次循環水または２次循環水を加熱して、たとえばヒ
ートポンプである熱供給手段の熱源として供給するの
で、たとえばヒートポンプである熱供給手段の性能を向
上することができ、省エネ効果を大きくすることができ
る。

【００２４】さらに、熱供給手段である冷凍機およびヒ
ートポンプに供給される１次循環水または２次循環水で
ある冷却水および熱源水の流量は、たとえば定格流量に
調整することが可能となるので、熱供給手段を低負荷ま
で制御することができ、負荷が変動しても、熱供給手段
の冷水または温水の出口温度制御を良好に行うことがで
きる。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態で
ある熱供給設備８０を示す系統図である。熱供給設備８
０は、供給ヘッダ８１と、熱供給手段であるヒートポン
プ８２，８３および冷凍機８４と、供給流路８５，８
６，８７と、戻り流路８８，８９，９０と、戻りヘッダ
９１と、再循環流路９２と、流路調整手段である流路調
整弁９３，９４と、循環ポンプ９５，９６，９７とを含
む。熱供給設備８０には、２台のヒートポンプ８２，８
３と１台の冷凍機８４とが並列に設けられる。供給ヘッ
ダ８１には、取水ポンプ９８によって汲上げられた１次
循環水である海水と熱交換器９９を介して熱交換した２
次循環水が供給される。また、供給ヘッダ８１には、各
ヒートポンプ８２，８３および冷凍機８４に２次循環水
を導く供給流路８５，８６，８７がそれぞれ接続され
る。各ヒートポンプ８２，８３および冷凍機８４には、
熱利用後の２次循環水が導かれる戻り流路８８，８９，
９０がそれぞれ接続される。各戻り流路８８，８９，９
０は、各戻り流路８８，８９，９０から導かれた熱利用
後の２次循環水を所定の帰還位置、すなわち熱交換器９
９に導く戻りヘッダ９１に接続される。

【００２６】ヒートポンプ８２，８３の供給流路８５，
８６には、２次循環水を熱源水として定流量でヒートポ
ンプ８２，８３に供給する循環ポンプ９５，９６が設け
られ、この循環ポンプ９５，９６よりも２次循環水の流
過方向下流側には、戻り流路８８，８９内の２次循環水
の流量が所定流量になるように流量を調整する流量調整
弁１００，１０１を介在させる。冷凍機８４の供給流路
８７における２次循環水の流過方向上流側と戻り流路９
０における２次循環水の流過方向下流側との間には再循
環流路９２が接続され、再循環流路９２および戻り流路
９０における前記再循環流路９２の接続位置と戻りヘッ
ダ９１との間には、戻り流路９０内の２次循環水の温度
が所定温度になるように戻り流路９０から再循環流路９
２を介する流量および戻り流路９０から戻りヘッダ９１
への流量を調整する流量調整弁９３，９４を介在させ
る。供給流路８７における前記再循環流路９２の接続位
置と冷凍機８４との間には、２次循環水を冷却水として
定流量で冷凍機８４に供給する循環ポンプ９７が設けら
れる。供給流路８７の循環ポンプ９７よりも２次循環水
の流過方向下流側には、戻り流路９０内の２次循環水の
流量が所定流量になるように流量を調整する流量調整弁
１０２を介在させる。

【００２７】各ヒートポンプ８２，８３には、温水を導
く供給流路１０３，１０４と、各ヒートポンプ８２，８
３によって所定温度まで加熱された温水が導かれる戻り
流路１０５，１０６とが接続される。供給流路１０３，
１０４には、供給流路１０３，１０４および戻り流路１
０５，１０６間に温水を循環させる温水ポンプ１０７，
１０８が設けられる。供給流路１０３，１０４における
温水ポンプ１０７，１０８とヒートポンプ８２，８３と
の間には、戻り流路１０５，１０６内の温水の流量が所
定流量になるように流量を調整する流量調整弁１０９，
１１０を介在させる。戻り流路１０５，１０６には、各
ヒートポンプ８２，８３によって加熱された温水の温度
が所定温度になるように各ヒートポンプ８２，８３の運
転を制御するヒートポンプ運転制御手段１１１，１１２
が設けられる。

【００２８】冷凍機８４には、冷水を導く供給流路１１
３と、冷凍機８４によって所定温度まで冷却された冷水
が導かれる戻り流路１１４とが接続される。供給流路１
１３には、供給流路１１３および戻り流路１１４間に冷
水を循環させる冷水ポンプ１１５が設けられる。供給流
路１１３における冷水ポンプ１１５と冷凍機８４との間
には、戻り流路１１４内の冷水の流量が所定流量になる
ように流量を調整する流量調整弁１１６を介在させる。
戻り流路１１４には、冷凍機８４によって冷却された冷
水の温度が所定温度になるように冷凍機８４の運転を制
御する冷凍機運転制御手段１１７が設けられる。

【００２９】ここで、ヒートポンプ８２，８３は、温水
モード運転され、その能力はそれぞれ３４００Ｍｃａｌ
／ｈであり、３４００Ｍｃａｌ／ｈの負荷でそれぞれ運
転される。また冷凍機８４は、たとえばターボ冷凍機で
あり、その能力は８００ＲＴであり、４００ＲＴの負荷
で運転される。

【００３０】取水ポンプ９８は９℃の海水を汲上げ、熱
交換器９９に供給する。熱交換器９９は戻りヘッダ９１
内の５．２℃の２次循環水と９℃の海水とを熱交換し
て、海水から２次循環水に熱を汲上げ、供給ヘッダ８１
に７．５℃の２次循環水を供給し、６℃の海水を海に戻
す。冷凍機８４において、供給ヘッダ８１から供給流路
８７には、温度が７．５℃、流量が８２ｍ³／ｈの２次
循環水が導かれる。戻り流路９０内の２次循環水は２５
℃になるように流量調整弁９３，９４によって調整され
ており、再循環流路９２には、温度が２５℃、流量が４
９９ｍ³／ｈの循環水が導かれる。流量調整弁１０２は
５８１ｍ³／ｈの定格流量に調整される。したがって、
冷凍機８４には、温度が２２．５℃、流量が５８１ｍ³
／ｈの２次循環水が冷却水として供給される。

【００３１】また、冷凍機８４には、供給流路１１３か
ら温度が８．５℃、流量調整弁１１６によって３４６ｍ
³／ｈの定格流量に調整された冷水が供給され、５℃ま
で冷却される。戻り流路９０内の２次循環水は、一部が
再循環流路９２に導かれ、戻りヘッダ９１には、温度が
２５℃、流量が８２ｍ³／ｈの２次循環水が導かれる。
このとき冷凍機８４の排熱量は、その冷凍ＣＯＰが５．
３に対して１４３８Ｍｃａｌ／ｈとなる。

【００３２】７．５℃の残余の２次循環水は、各供給流
路８５，８６に導かれる。各流量調整弁１００，１０１
は７０２ｍ³／ｈの定格流量にそれぞれ調整されてお
り、各供給流路８５，８６には温度が７．５℃、流量が
７０２ｍ³／ｈの２次循環水がそれぞれ導かれ、各ヒー
トポンプ８２，８３には、２次循環水が熱源水としてそ
れぞれ供給される。

【００３３】また、各ヒートポンプ８２，８３には、各
供給流路１０３，１０４から温度４１℃、各流量調整弁
１０９，１１０によって４８６ｍ³／ｈの定格流量に調
整された温水がそれぞれ供給され、４８℃まで加熱され
る。各戻り流路８８，８９には、温度が４℃、流量が７
０２ｍ³／ｈの２次循環水が導かれる。このとき各ヒー
トポンプ８２，８３の採熱量は、その加熱ＣＯＰが３．
６に対してそれぞれ２４５６Ｍｃａｌ／ｈとなる。

【００３４】また戻りヘッダ９１には、各ヒートポンプ
８２，８３で熱源水として利用された２次循環水と、冷
凍機８４で冷却水として利用された２次循環水とが導か
れ、５．２℃の２次循環水が熱交換器９９に導かれる。
このようにして２次循環水は供給ヘッダ８１および戻り
ヘッダ９１間を循環し、この循環によって熱供給設備８
０は海水から３４７４Ｍｃａｌ／ｈの採熱を行う。

【００３５】したがって、冷凍機８４には供給ヘッダ８
１から供給流路８７に導かれる２次循環水と、再循環流
路９２を介して導かれる熱利用後の２次循環水の一部と
が合流して加熱された２２．５℃の２次循環水が供給さ
れ、各ヒートポンプ８２，８３には供給ヘッダ８１内の
７．５℃の２次循環水が供給されるので、ヒートポンプ
８２，８３および冷凍機８４を運転することができる熱
源水および冷却水としての２次循環水の温度となり、２
次循環水はヒートポンプ８２，８３の熱源水および冷凍
機８４の冷却水として同時に利用することができる。

【００３６】また、冷凍機８４に供給される２次循環水
の流量は定格流量に調整することが可能となるので、冷
凍機８４を低負荷まで制御することができ、負荷が変動
しても冷凍機８４の冷水出口温度制御を良好に行うこと
ができる。

【００３７】図２は、本発明の実施の他の形態である熱
供給設備１２０を示す系統図である。本実施形態におい
て、前述の実施形態の構成に対応する部分には同一の参
照符を付し、説明を省略する。冷凍機８４に接続される
戻り流路１２１には、戻り流路１２１内の熱利用後の２
次循環水の一部を供給流路８７に再循環させる再循環流
路９２が接続される。再循環流路９２および戻り流路１
２１における再循環流路９２の接続位置よりも２次循環
水の流過方向下流側には、戻り流路１２１内の２次循環
水の温度が所定温度、たとえば２５℃になるように流量
を調整する流量調整弁９３，９４をそれぞれ介在させ
る。戻り流路１２１は供給ヘッダ８１に接続される。こ
のように構成することによって、前述の実施の形態の効
果に加えて、各ヒートポンプ８２，８３に供給される２
次循環水の温度は、供給ヘッダ８１における冷凍機８４
よりも循環水の流過方向上流側の温度よりも高くなるの
で、図１１に示されるように、ヒートポンプ８２，８３
の性能、すなわち加熱ＣＯＰが向上し、小さな動力で所
定温度の温水を作り出すことができ、省エネ効果を大き
くすることができる。

【００３８】図３は、本発明の実施のさらに他の形態で
ある熱供給設備１２５を示す系統図である。本実施形態
において、前述の実施形態の構成に対応する部分には同
一の参照符を付し、説明を省略する。熱供給設備１２５
には、各ヒートポンプ８２，８３および各冷凍機８４の
供給流路８５，８６，８７および戻り流路８８，８９，
９０がそれぞれ接続される供給ヘッダ１２６および戻り
ヘッダ１２７が設けられる。供給ヘッダ１２６には、取
水ポンプ９８が設けられ、１次循環水としての海水が供
給流路８５，８６，８７を介して各ヒートポンプ８２，
８３および冷凍機８４にそれぞれ直接供給される。７．
５℃の海水は取水ポンプ９８によって汲上げられ、供給
ヘッダ１２６に導かれる。各ヒートポンプ８２，８３お
よび冷凍機８４に供給された海水は、熱利用された後、
戻りヘッダ１２７に戻されて、５．２℃の海水を海に戻
す。このように、海水を直接各ヒートポンプ８２，８３
の熱源水および冷凍機８４の冷却水として利用すること
ができ、熱交換器などの装置を熱供給設備１２５に設け
る必要がないので、熱供給設備１２５の設備費を低減す
ることができる。

【００３９】図４は、本発明の実施のさらに他の形態で
ある熱供給設備１３０における冷凍機８４の冷却水系統
を示す系統図である。本実施形態において、前述の実施
形態の構成に対応する部分には同一の参照符を付し、説
明を省略する。熱供給設備１３０における冷凍機８４の
冷却水系統の流量調整弁１３１，１３２は、再循環流路
９２および戻り流路９０における再循環流路９２の接続
位置よりも冷却水としての１次循環水または２次循環水
の流過方向下流側に介在させる。この流量調整弁１３
１，１３２は冷凍機８４の冷却水入口温度が所定温度に
なるように再循環流路９２および戻りヘッダ９１；１２
７への冷却水の流量を調整する。このように構成するこ
とによっても、前述の実施の形態の効果を得ることがで
きる。

【００４０】図５は、本発明の実施のさらに他の形態で
ある熱供給設備１３５における冷凍機８４の冷却水系統
を示す系統図である。本実施形態において、前述の実施
形態の構成に対応する部分には同一の参照符を付し、説
明を省略する。熱供給設備１３５における冷凍機８４の
冷却水系統において、戻り流路９０における再循環流路
９２の接続位置には、三方弁１３６を介在させる。三方
弁１３６は戻り流路９０内の熱利用後の冷却水としての
１次循環水または２次循環水の温度が所定温度になるよ
うに再循環流路９２および戻りヘッダ９１；１２７への
２次循環水の流量を調整する。このように構成すること
によっても前述の実施の形態の効果を得ることができ
る。

【００４１】図６は、本発明の実施のさらに他の形態で
ある熱供給設備１４０におけるヒートポンプ８３の熱源
水系統を示す系統図である。本実施形態において、前述
の実施形態の構成に対応する部分には同一の参照符を付
し、説明を省略する。熱供給設備１４０におけるヒート
ポンプ８３の供給流路８６における熱源水としての１次
循環水または２次循環水の流過方向上流側と戻り流路８
９における熱源水の流過方向下流側との間には、戻り流
路８９内の熱利用後の熱源水の一部を供給流路８６に導
く再循環流路１４１が接続される。再循環流路１４１お
よび戻り流路８９における再循環流路１４１の接続位置
よりも熱源水の流過方向下流側には、戻り流路８９内の
熱源水の温度が所定温度になるように再循環流路１４１
および戻りヘッダ９１；１２７に導かれる熱源水の流量
を調整する流量調整弁１４２，１４３を介在させる。た
とえば、夏期において、供給ヘッダ８１；１２６内の１
次循環水または２次循環水の温度が２０℃以上である場
合、供給流路８６には供給ヘッダ８１；１２６内の１次
循環水または２次循環水と、戻り流路８９から再循環流
路１４１を介して導かれる供給ヘッダ８１；１２６内の
１次循環水または２次循環水よりも低い温度の１次循環
水または２次循環水が導かれる。したがってヒートポン
プ８３に供給される熱源水の温度は、供給ヘッダ８１；
１２６内の１次循環水または２次循環水の温度よりも低
くなり、ヒートポンプ８３が運転可能な熱源水入口温度
となる。また、ヒートポンプ８２の熱源水系統に対して
も図６に示される構成と同様な構成にすることによって
実現することができる。

【００４２】図７は、本発明の実施のさらに他の形態で
ある熱供給設備１４５を示す系統図である。本実施形態
において、前述の実施形態の構成に対応する部分には同
一の参照符を付し、説明を省略する。熱供給設備１４５
の供給ヘッダ１４６および戻りヘッダ１４７には、ヒー
ティングタワー１４８と各ヒートポンプ８２，８３およ
び冷凍機８４との間を１次循環水である循環水が循環す
る。供給ヘッダ１４６はヒーティングタワー１４８の出
口流路に接続され、戻りヘッダ１４７はヒーティングタ
ワー１４８の入口流路に接続される。供給ヘッダ１４６
には、各ヒートポンプ８２，８３および冷凍機８４の供
給流路８５，８６，８７が接続され、戻りヘッダ１４７
には、各ヒートポンプ８２，８３および冷凍機８４の戻
り流路８８，８９，９０が接続される。

【００４３】供給ヘッダ１４６における循環水の流過方
向上流側と戻りヘッダ１４７における循環水の流過方向
下流側との間には、戻りヘッダ１４７内の１次循環水の
一部を供給ヘッダ１４６に導く再循環流路１４９が接続
される。再循環流路１４９には、供給ヘッダ１４６内の
循環水の温度が所定温度になるように再循環流路１４９
に導かれる循環水の流量を調整する流量調整弁１５０を
介在させる。

【００４４】供給ヘッダ１４６には、ヒーティングタワ
ー１４８からの循環水と戻りヘッダ１４７から再循環流
路１４９に導かれる５．２℃の循環水とによる７．５℃
の循環水が導かれる。この供給ヘッダ１４６内の循環水
は、各ヒートポンプ８２，８３および冷凍機８４に供給
され、各ヒートポンプ８２，８３からは温度４℃、流量
７０２ｍ³ ／ｈの熱利用後の熱源水が戻りヘッダ１４７
にそれぞれ戻され、冷凍機８４からは温度２５℃、流量
８２ｍ³ ／ｈの熱利用後の冷却水が戻りヘッダ１４７に
戻される。ヒーティングタワー１４８には戻りヘッダ１
４７を介して５．２℃の循環水が戻される。このよう
に、ヒーティングタワー１４８の循環水を各ヒートポン
プ８２，８３の熱源水および冷凍機８４の冷却水として
同時に利用することができる。

【００４５】図１〜図７に示される本発明の実施の形態
において、１次循環水として海水またはヒーティングタ
ワー１４８の循環水が用いられているが、これに代え
て、河川水、下水処理水または冷却塔の循環水などであ
ってもよい。

【００４６】図１〜図３、図６および図７に示される本
発明の実施の形態において、ヒートポンプ８２，８３は
温水モードで運転されているが、これに代えて、冷水モ
ードで運転してもよい。ヒートポンプを冷水モードで運
転するときにおいて冷却水入口温度が２０℃よりも低く
なり、たとえば７．５℃となるときには、供給流路およ
び戻り流路間に再循環流路を設けて、戻り流路内の循環
水温度を所定温度、たとえば２５℃になるように再循環
流路および戻り流路から戻りヘッダに導かれる流量を調
整する流量調整弁を再循環流路および戻り流路に介在さ
せる。このようにすることによって、ヒートポンプに供
給される循環水の温度はヒートポンプを冷水モードで運
転することができる温度、たとえば２２．５℃となり、
また循環水の温度が低くなりすぎてもヒートポンプを冷
水モードで運転することができる。

【００４７】図１〜図７に示される本発明の実施の形態
において、流量調整弁９３，９４，１３１，１３２，１
４２，１４３および三方弁１３６は、供給流路８６，８
７内または戻り流路８９，９０内の１次循環水または２
次循環水の温度によって流量が調整されているが、これ
に代えて、ヒートポンプまたは冷凍機の凝縮器内の熱媒
体の圧力または温度によって調整されてもよい。

【００４８】図１〜図５および図７に示される本発明の
実施の形態において、冷凍機８４はターボ冷凍機である
が、これに代えて吸収冷凍機であってもよい。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、熱供給手段には、供給
ヘッダから供給流路に導かれる１次循環水または２次循
環水と、再循環流路を介して導かれる熱利用後の１次循
環水または２次循環水の一部とが合流した１次循環水ま
たは２次循環水が供給され、この熱供給手段よりも１次
循環水または２次循環水の流過方向下流側の熱供給手段
には、供給ヘッダ内の１次循環水または２次循環水、ま
たは１次循環水または２次循環水と前記戻り流路内の残
余の熱利用後の１次循環水または２次循環水とが合流し
た１次循環水または２次循環水が供給されるので、１次
循環水または２次循環水は、異なる熱供給手段の循環
水、たとえば冷凍機の冷却水およびヒートポンプの熱源
水として同時に利用することができる。

【００５０】また、熱利用前の１次循環水または２次循
環水と、たとえば冷凍機の冷却水として利用した後の１
次循環水または２次循環水とを利用して、供給ヘッダ内
の１次循環水または２次循環水を加熱して、たとえばヒ
ートポンプである熱供給手段の熱源水として供給するの
で、たとえばヒートポンプである熱供給手段の性能を向
上することができ、省エネ効果を大きくすることができ
る。

【００５１】さらに、熱供給手段である冷凍機およびヒ
ートポンプに供給される１次循環水または２次循環水で
ある冷却水および熱源水の流量は、たとえば定格流量に
調整することが可能となるので、熱供給手段を低負荷ま
で制御することができ、負荷が変動しても、熱供給手段
の冷水または温水の出口温度制御を良好に行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態である熱供給設備８０を
示す系統図である。

【図２】本発明の実施の他の形態である熱供給設備１２
０を示す系統図である。

【図３】本発明の実施のさらに他の形態である熱供給設
備１２５を示す系統図である。

【図４】本発明の実施のさらに他の形態である熱供給設
備１３０における冷凍機８４の冷却水系統を示す系統図
である。

【図５】本発明の実施のさらに他の形態である熱供給設
備１３５における冷凍機８４の冷却水系統を示す系統図
である。

【図６】本発明の実施のさらに他の形態である熱供給設
備１４０におけるヒートポンプ８３の熱源水系統を示す
系統図である。

【図７】本発明の実施のさらに他の形態である熱供給設
備１４５を示す系統図である。

【図８】従来技術である熱供給設備７０を示す系統図で
ある。

【図９】ヒートポンプ６を模式的に示す系統図である。

【図１０】特公平４−１６６９４号公報に示される吸収
冷凍機５５を模式的に示す系統図である。

【図１１】ヒートポンプ６の加熱ＣＯＰ比と熱源水入口
温度との関係を示すグラフである。

【図１２】冷凍機８の冷凍ＣＯＰ比と冷却水入口温度と
の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

８０，１２０，１２５，１３０，１３５，１４０，１４
５熱供給設備８１，１２６，１４６供給ヘッダ８２，８３ヒートポンプ８４冷凍機８５，８６，８７供給流路８８，８９，９０，１２１戻り流路９１，１２７，１４７戻りヘッダ９２，１４１再循環流路９３，９４，１３１，１３２，１４２，１４３流量調
整弁９５，９６，９７循環ポンプ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】熱利用可能な１次循環水またはこの１次
循環水と熱交換した２次循環水が供給される供給ヘッダ
と、供給ヘッダの１次循環水または２次循環水をヒートポン
プの熱源水および冷凍機の冷却水として利用する熱供給
手段と、熱供給手段に供給ヘッダから１次循環水または２次循環
水を導く供給流路と、熱供給手段から１次循環水または
２次循環水が導かれる戻り流路と、戻り流路から導かれた前記１次循環水または２次循環水
を、所定の帰還位置に導く戻りヘッダと、供給流路と戻り流路とを接続して、戻り流路内の１次循
環水または２次循環水の一部を供給流路に導く再循環流
路と、供給流路または戻り流路内の１次循環水または２次循環
水の温度が所定温度になるように、戻り流路から再循環
流路を介する供給流路への流量と、戻り流路から戻りヘ
ッダまたは供給ヘッダへの流量とを調整する流量調整手
段と、供給流路における前記再循環流路の接続位置と熱供給手
段との間に設けられる循環ポンプとを含むことを特徴と
する熱供給設備。