JP5305099B2 - Water cooling equipment - Google Patents

Water cooling equipment Download PDF

Info

Publication number
JP5305099B2
JP5305099B2 JP2009131674A JP2009131674A JP5305099B2 JP 5305099 B2 JP5305099 B2 JP 5305099B2 JP 2009131674 A JP2009131674 A JP 2009131674A JP 2009131674 A JP2009131674 A JP 2009131674A JP 5305099 B2 JP5305099 B2 JP 5305099B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
water
steam
refrigerant
heat pump
compressor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2009131674A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010255995A (en
Inventor
真嘉 金丸
康夫 越智
昭生 森田
靖国 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Miura Co Ltd
Original Assignee
Miura Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Miura Co Ltd filed Critical Miura Co Ltd
Priority to JP2009131674A priority Critical patent/JP5305099B2/en
Publication of JP2010255995A publication Critical patent/JP2010255995A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5305099B2 publication Critical patent/JP5305099B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
    • Y02P80/15On-site combined power, heat or cool generation or distribution, e.g. combined heat and power [CHP] supply

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To effectively utilize heat of a condenser in a water cooling device using a refrigerating machine. <P>SOLUTION: A steam compressor 4 sucks/exhausts gas in a water storage tank 8 to decompress inside the water storage tank 8 and compresses water vapor sucked from the water storage tank 8 to discharge it. A heat pump 6 is composed of a coolant compressor 5, the condenser 7, an expansion valve 25, and an evaporator 26 sequentially connected in a circular pattern. The condenser 7 is configured to be an indirect heat exchanger for heat-exchanging between coolant of the heat pump 6 and water in the water storage tank 8. The evaporator 26 is configured to be an indirect heat exchanger for heat-exchanging between the coolant of the heat pump 6 and water to an air conditioner. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、空調や食品冷却の他、エンジンの冷却などのために冷水を得たり、工場などからの廃温水を冷却したりする水冷却装置に関するものである。   The present invention relates to a water cooling apparatus that obtains cold water for cooling an engine or cooling waste water from a factory or the like in addition to air conditioning and food cooling.

従来、下記特許文献1に開示されるように、冷凍機を用いて冷水を得る水冷却装置が知られている。しかしながら、冷凍機の凝縮器は、熱量を大量に大気中に捨てるので、この点で改善の余地がある。仮に冷凍機の凝縮器からの放熱を用いて蒸気を得ようとしても、水以外の冷媒による冷凍機の場合、その冷媒の臨界温度は低温領域にあることから、得られる蒸気温度に限界がある。   Conventionally, as disclosed in Patent Document 1 below, a water cooling device that obtains cold water using a refrigerator is known. However, since the condenser of the refrigerator disposes a large amount of heat in the atmosphere, there is room for improvement in this respect. Even if it is attempted to obtain steam using heat radiation from the condenser of the refrigerator, in the case of a refrigerator using a refrigerant other than water, the critical temperature of the refrigerant is in a low temperature region, so the obtained steam temperature is limited. .

特開2007−292351号公報JP 2007-292351 A

本発明が解決しようとする課題は、冷凍機を用いた水冷却装置において、凝縮器の熱の有効利用を図り、エネルギー効率を向上することにある。また、装置の大型化を防止しつつ、幅広い温度領域の蒸気を得ることを課題とする。   The problem to be solved by the present invention is to improve the energy efficiency by effectively utilizing the heat of the condenser in a water cooling device using a refrigerator. It is another object of the present invention to obtain steam in a wide temperature range while preventing the apparatus from becoming large.

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項1に記載の発明は、貯水部内の気体を吸引排出して、前記貯水部内を減圧すると共に、前記貯水部から吸引した水蒸気を圧縮する蒸気圧縮機と、冷媒圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器が順次環状に接続されて構成されたヒートポンプとを備え、前記凝縮器は、前記ヒートポンプの冷媒と前記貯水部の水との間接熱交換器とされ、前記蒸発器は、前記ヒートポンプの冷媒と冷却しようとする水との間接熱交換器とされ、前記蒸気圧縮機からの蒸気は、ボイラへの給水タンクへ供給されることを特徴とする水冷却装置である。
請求項2に記載の発明は、貯水部内の気体を吸引排出して、前記貯水部内を減圧すると共に、前記貯水部から吸引した水蒸気を圧縮する蒸気圧縮機と、冷媒圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器が順次環状に接続されて構成されたヒートポンプとを備え、前記凝縮器は、前記ヒートポンプの冷媒と前記貯水部の水との間接熱交換器とされ、前記蒸発器は、前記ヒートポンプの冷媒と冷却しようとする水との間接熱交換器とされ、前記蒸気圧縮機からの蒸気は、補給水と間接熱交換して前記貯水部へ供給され、その補給水は、前記蒸気圧縮機からの蒸気との間接熱交換により蒸気化されることを特徴とする水冷却装置である。
請求項3に記載の発明は、貯水部内の気体を吸引排出して、前記貯水部内を減圧すると共に、前記貯水部から吸引した水蒸気を圧縮する蒸気圧縮機と、冷媒圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器が順次環状に接続されて構成されたヒートポンプとを備え、前記凝縮器は、前記ヒートポンプの冷媒と前記貯水部の水との間接熱交換器とされ、前記蒸発器は、前記ヒートポンプの冷媒と冷却しようとする水との間接熱交換器とされ、前記蒸気圧縮機からの蒸気は、補給水と間接熱交換して前記貯水部へ供給され、その補給水は、前記蒸気圧縮機からの蒸気との間接熱交換により加温されて、ボイラへの給水タンクへ供給されることを特徴とする水冷却装置である。
請求項4に記載の発明は、貯水部内の気体を吸引排出して、前記貯水部内を減圧すると共に、前記貯水部から吸引した水蒸気を圧縮する蒸気圧縮機と、冷媒圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器が順次環状に接続されて構成されたヒートポンプとを備え、前記凝縮器は、前記ヒートポンプの冷媒と前記貯水部の水との間接熱交換器とされ、前記蒸発器は、前記ヒートポンプの冷媒と冷却しようとする水との間接熱交換器とされ、前記蒸気圧縮機と前記冷媒圧縮機との一方または双方が、蒸気を用いて動力を起こす蒸気エンジンにより駆動され、前記蒸気圧縮機からの蒸気は、補給水と間接熱交換して前記貯水部へ供給され、その補給水は、前記蒸気圧縮機からの蒸気との間接熱交換により蒸気化されて、前記蒸気エンジンにて使用後の蒸気が供給される箇所へ供給されるか、前記蒸気圧縮機からの蒸気との間接熱交換により加温されて、前記蒸気エンジンへ蒸気を供給するボイラへの給水タンクへ供給されることを特徴とする水冷却装置である。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the invention according to claim 1 is characterized in that the gas in the water storage section is sucked and discharged to depressurize the water storage section and the water vapor sucked from the water storage section. And a heat pump configured by sequentially connecting a refrigerant compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator in an annular shape, and the condenser includes the refrigerant of the heat pump and the water of the water storage section. The evaporator is an indirect heat exchanger between the refrigerant of the heat pump and the water to be cooled, and the steam from the steam compressor is supplied to a water supply tank to the boiler. a water cooler, characterized in that that.
The invention according to claim 2 is a vapor compressor that sucks and discharges the gas in the water storage unit and depressurizes the water storage unit and compresses water vapor sucked from the water storage unit, a refrigerant compressor, a condenser, and an expansion A heat pump configured such that a valve and an evaporator are sequentially connected in an annular manner, the condenser being an indirect heat exchanger between the refrigerant of the heat pump and the water of the water storage unit, and the evaporator being the heat pump Indirect heat exchanger between the refrigerant and water to be cooled, the steam from the steam compressor is indirectly heat exchanged with make-up water and supplied to the water storage unit, and the make-up water is supplied to the steam compressor It is the water cooling device characterized by being vaporized by indirect heat exchange with the steam from.
The invention according to claim 3 is a vapor compressor that sucks and discharges the gas in the water storage unit and depressurizes the water storage unit and compresses the water vapor sucked from the water storage unit, a refrigerant compressor, a condenser, and an expansion A heat pump configured such that a valve and an evaporator are sequentially connected in an annular manner, the condenser being an indirect heat exchanger between the refrigerant of the heat pump and the water of the water storage unit, and the evaporator being the heat pump Indirect heat exchanger between the refrigerant and water to be cooled, the steam from the steam compressor is indirectly heat exchanged with make-up water and supplied to the water storage unit, and the make-up water is supplied to the steam compressor The water cooling device is characterized by being heated by indirect heat exchange with steam from and supplied to a water supply tank to a boiler.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a steam compressor, a refrigerant compressor, a condenser, and an expansion unit that sucks and discharges the gas in the water storage unit and depressurizes the water storage unit and compresses the water vapor sucked from the water storage unit. A heat pump configured such that a valve and an evaporator are sequentially connected in an annular manner, the condenser being an indirect heat exchanger between the refrigerant of the heat pump and the water of the water storage unit, and the evaporator being the heat pump An indirect heat exchanger between the refrigerant and water to be cooled, and one or both of the steam compressor and the refrigerant compressor are driven by a steam engine that generates power using steam, and the steam compressor The steam from is supplied to the water storage part through indirect heat exchange with make-up water, and the make-up water is vaporized by indirect heat exchange with steam from the steam compressor and used in the steam engine. The steam It is supplied to a supply point or heated by indirect heat exchange with steam from the steam compressor and supplied to a water supply tank to a boiler that supplies steam to the steam engine. Water cooling device.

請求項1〜4に記載の発明によれば、ヒートポンプの蒸発器を用いて水(工場排水などでもよい)を冷却することができる。その一方、ヒートポンプの凝縮器を用いて貯水部の水を加温し、さらに貯水部内の水を蒸気圧縮機により蒸気化できる。貯水部内の水は、ヒートポンプの冷媒との熱交換により加温を図られるが、蒸気圧縮機による減圧で冷却も図られるので、凝縮器における水と冷媒との熱交換は有効になされる。
請求項1に記載の発明によれば、蒸気圧縮機により得られる蒸気を給水タンクへ吹き込んで、ボイラの給水の予熱を図ることができる。
請求項2に記載の発明によれば、蒸気圧縮機により得られる蒸気を用いて、補給水を蒸気化し、その蒸気を各種の蒸気利用機器において利用することができる。蒸気圧縮機からの蒸気を直接に蒸気利用機器へ送る場合と比べて、蒸気利用機器へ送り込む蒸気の質を維持しやすい。
請求項3に記載の発明によれば、蒸気圧縮機により得られる蒸気を用いて、ボイラの給水の予熱を図ることができる。蒸気圧縮機からの蒸気を直接に給水タンクへ送る場合と比べて、水質の管理が容易となる。
請求項4に記載の発明によれば、蒸気エンジンを用いることで、電動機のみを用いる場合と比べて、蒸気圧縮機の駆動コストを低減することができる。また、蒸気圧縮機からの蒸気と間接熱交換される補給水は、蒸気化されて蒸気エンジンにて使用後の蒸気が供給される箇所へ供給されるか、加温されて蒸気エンジンへ蒸気を供給するボイラへの給水タンクへ供給されるので、一層効率がよい。しかも、蒸気圧縮機からの蒸気を直接に蒸気利用機器へ送ったり、蒸気圧縮機からの蒸気を直接に給水タンクへ送ったりする場合と比べて、蒸気または水の管理が容易である。
According to invention of Claims 1-4 , water (factory waste water etc.) can be cooled using the evaporator of a heat pump. On the other hand, the water in the water storage section can be heated using the condenser of the heat pump, and the water in the water storage section can be vaporized by the steam compressor . The water in the water storage section is heated by heat exchange with the refrigerant of the heat pump, but is also cooled by decompression by the steam compressor, so heat exchange between the water and the refrigerant in the condenser is effective.
According to the first aspect of the present invention, steam obtained by the steam compressor can be blown into the feed water tank to preheat boiler feed water.
According to invention of Claim 2, makeup water can be vaporized using the steam obtained by a steam compressor, and the steam can be utilized in various steam utilization apparatuses. Compared with the case where the steam from the steam compressor is sent directly to the steam utilization equipment, it is easier to maintain the quality of the steam sent to the steam utilization equipment.
According to the third aspect of the present invention, the boiler feed water can be preheated using the steam obtained by the steam compressor. Compared with the case where the steam from the steam compressor is sent directly to the water supply tank, the water quality can be easily managed.
According to the fourth aspect of the present invention, the driving cost of the steam compressor can be reduced by using the steam engine as compared with the case of using only the electric motor. In addition, makeup water that is indirectly heat-exchanged with steam from the steam compressor is either vaporized and supplied to a location where steam after use is supplied by the steam engine, or heated to supply steam to the steam engine. Since it is supplied to the water supply tank to the boiler to be supplied, it is more efficient. In addition, it is easier to manage steam or water than when steam from the steam compressor is sent directly to the steam utilization device or steam from the steam compressor is sent directly to the water supply tank.

請求項5に記載の発明は、水が貯留される貯水タンクをさらに備え、この貯水タンクが、前記貯水部とされ、前記凝縮器は、冷媒流路と水流路とを有する間接熱交換器とされ、前記冷媒流路には、前記ヒートポンプの冷媒が通され、前記水流路と前記貯水タンクとの間で、前記貯水タンク内の水が循環されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の水冷却装置である。 The invention according to claim 5 further includes a water storage tank in which water is stored, the water storage tank being the water storage section, and the condenser is an indirect heat exchanger having a refrigerant flow path and a water flow path. They are, wherein the refrigerant passage, the refrigerant of the heat pump is passed, between the water storage tank and the water flow path, of claims 1 to 4, water in the water storage tank is characterized in that it is circulated It is a water cooling device given in any 1 paragraph .

請求項5に記載の発明によれば、凝縮器とは別に貯水タンクを備える。貯水タンク内の飽和蒸気温度は蒸気圧縮機により調整できるが、凝縮器にて加温される水の温度を、貯水タンク内の飽和蒸気温度よりも高くすれば、貯水タンク内でフラッシュ蒸気を生じさせ、蒸気の発生を促すことができる。 According to invention of Claim 5 , a water storage tank is provided separately from a condenser. The saturated steam temperature in the water tank can be adjusted by a steam compressor, but if the temperature of the water heated by the condenser is higher than the saturated steam temperature in the water tank, flash steam is generated in the water tank. And the generation of steam can be promoted.

請求項6に記載の発明は、前記凝縮器は、中空タンクとその内側に設けられる管路とから構成され、前記中空タンクと前記管路との内、一方に前記ヒートポンプの冷媒が通され、他方に水が貯留されて前記貯水部とされることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の水冷却装置である。 Invention of Claim 6 is comprised from the hollow tank and the pipe line provided in the inside of the said condenser, The refrigerant | coolant of the said heat pump is let through one side of the said hollow tank and the said pipe line, The water cooling device according to any one of claims 1 to 4, wherein water is stored on the other side to serve as the water storage section.

請求項6に記載の発明によれば、貯水タンクを別途設けることなく、簡易な構成で水冷却装置を実現することができる。 According to the sixth aspect of the present invention, a water cooling device can be realized with a simple configuration without separately providing a water storage tank.

請求項7に記載の発明は、前記中空タンクに水が貯留される一方、前記管路に前記ヒートポンプの冷媒が通され、前記中空タンク内は、中途まで水が貯留されて、液相部と気相部とに分けられ、前記管路は、少なくとも一部が前記中空タンク内の気相部に配置され、この気相部に配置された管路へ向けて、前記中空タンク内の貯留水が噴霧されることを特徴とする請求項6に記載の水冷却装置である。 In the invention according to claim 7 , water is stored in the hollow tank, while the refrigerant of the heat pump is passed through the conduit, and water is stored halfway in the hollow tank, The pipe line is divided into a gas phase part, and at least a part of the pipe line is disposed in the gas phase part in the hollow tank. The water cooling device according to claim 6 , wherein water is sprayed.

請求項7に記載の発明によれば、冷媒が通される管路へ向けて水を噴霧することで、蒸気の発生を一層促すことができる。 According to invention of Claim 7 , generation | occurrence | production of a vapor | steam can be further accelerated | stimulated by spraying water toward the pipe line through which a refrigerant | coolant passes.

請求項8に記載の発明は、前記凝縮器は、冷媒流路と水流路とを有する間接熱交換器とされ、前記冷媒流路には、前記ヒートポンプの冷媒が通され、前記水流路には、水が貯留されて前記貯水部とされることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の水冷却装置である。 In the invention according to claim 8 , the condenser is an indirect heat exchanger having a refrigerant flow path and a water flow path, the refrigerant of the heat pump is passed through the refrigerant flow path, and the water flow path is passed through the water flow path. The water cooling device according to any one of claims 1 to 4, wherein water is stored to serve as the water storage section.

請求項8に記載の発明によれば、貯水タンクを別途設けることなく、簡易な構成で水冷却装置を実現することができる。 According to invention of Claim 8 , a water cooling device is realizable with a simple structure, without providing a water storage tank separately.

請求項9に記載の発明は、前記ヒートポンプとしての第一ヒートポンプの他に、一または複数段の追加ヒートポンプをさらに備え、前記第一ヒートポンプの蒸発器は、前記第一ヒートポンプの冷媒と冷却しようとする水との間接熱交換器とされる代わりに、前記第一ヒートポンプの冷媒と最上段の前記追加ヒートポンプの冷媒との間接熱交換器とされて、最上段の前記追加ヒートポンプの凝縮器でもあり、最下段の前記追加ヒートポンプの蒸発器は、最下段の前記追加ヒートポンプの冷媒と冷却しようとする水との間接熱交換器とされることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の水冷却装置である。 The invention according to claim 9 further includes one or a plurality of additional heat pumps in addition to the first heat pump as the heat pump, and the evaporator of the first heat pump attempts to cool with the refrigerant of the first heat pump. Instead of being an indirect heat exchanger with water, it is also an indirect heat exchanger between the refrigerant of the first heat pump and the refrigerant of the uppermost additional heat pump, and is also a condenser of the uppermost additional heat pump. , evaporator of the additional heat pump lowest stage, any one of the preceding claims, characterized in that the indirect heat exchanger with water to be cooled and refrigerant of the additional heat pump of the lowermost It is a water cooling device as described in above.

請求項9に記載の発明によれば、ヒートポンプを複数段とすることで、圧縮比を抑えることができ、各段のヒートポンプの圧縮機や蒸発器などの構成を小型化することができる。 According to invention of Claim 9 , a compression ratio can be suppressed by making a heat pump into multiple steps | paragraphs, and structures, such as a compressor and an evaporator of a heat pump of each step | paragraph, can be reduced in size.

請求項10に記載の発明は、前記蒸気圧縮機にて圧縮される蒸気には、前記蒸気圧縮機自体またはその前段もしくは後段において注水されることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の水冷却装置である。 Invention of claim 10, the vapor is compressed by the vapor compressor may be any of claims 1 to 9, characterized in that the water injection in the steam compressor itself or front or rear stage part 1 It is a water cooling device as described in the paragraph.

請求項10に記載の発明によれば、蒸気圧縮機またはその前段もしくは後段における注水量を調整することで、所望の蒸気を得ることができる。 According to invention of Claim 10 , desired steam can be obtained by adjusting the amount of water injection in a steam compressor or its front | former stage or back | latter stage.

さらに、請求項11に記載の発明は、前記蒸気圧縮機は、前記貯水部内の気体を気水分離器を介して吸引排出し、前記気水分離器にて分離された水は、ボイラへの給水タンクへ供給されるか、ボイラへの給水と間接熱交換されて前記貯水部へ戻されることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の水冷却装置である。 Furthermore, in the invention described in claim 11 , the steam compressor sucks and discharges the gas in the water storage section through the steam separator, and the water separated by the steam separator is supplied to the boiler. The water cooling device according to any one of claims 1 to 10 , wherein the water cooling device is supplied to a water supply tank or indirectly exchanged with water supplied to a boiler and returned to the water storage section.

請求項11に記載の発明によれば、ヒートポンプの凝縮器から蒸気と熱水とを得ることができ、熱水を用いて、ボイラへの給水の予熱を図ることができる。 According to the eleventh aspect of the present invention, steam and hot water can be obtained from the condenser of the heat pump, and the hot water can be used to preheat water to the boiler.

本発明によれば、冷凍機を用いた水冷却装置において、凝縮器の熱の有効利用を図り、エネルギー効率を向上することができる。また、ヒートポンプで予熱後の水を蒸気圧縮機で蒸気化することで、幅広い温度領域の蒸気を得ることができると共に、装置の大型化を防止することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the water cooling apparatus using a refrigerator, the effective use of the heat of a condenser can be aimed at and energy efficiency can be improved. Moreover, by vaporizing water after preheating with a heat pump with a steam compressor, steam in a wide temperature range can be obtained, and an increase in size of the apparatus can be prevented.

本発明の水冷却装置の実施例1が適用された蒸気利用システムの一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the vapor | steam utilization system to which Example 1 of the water cooling device of this invention was applied. 本発明の水冷却装置の実施例2が適用された蒸気利用システムの一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the vapor | steam utilization system to which Example 2 of the water cooling device of this invention was applied. 本発明の水冷却装置の実施例3が適用された蒸気利用システムの一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the vapor | steam utilization system to which Example 3 of the water cooling device of this invention was applied. 本発明の水冷却装置の実施例4が適用された蒸気利用システムの一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the vapor | steam utilization system to which Example 4 of the water cooling device of this invention was applied. 本発明の水冷却装置の実施例5が適用された蒸気利用システムの一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the vapor | steam utilization system to which Example 5 of the water cooling device of this invention was applied. 本発明の水冷却装置の実施例6が適用された蒸気利用システムの一例を示す概略図であり、一部を省略して示している。It is the schematic which shows an example of the steam utilization system to which Example 6 of the water cooling device of this invention was applied, and one part is abbreviate | omitted and shown. 本発明の水冷却装置の実施例7が適用された蒸気利用システムの一例を示す概略図であり、一部を省略して示している。It is the schematic which shows an example of the steam utilization system to which Example 7 of the water cooling device of this invention was applied, and one part is abbreviate | omitted and shown. 本発明の水冷却装置の実施例8が適用された蒸気利用システムの一例を示す概略図であり、一部を省略して示している。It is the schematic which shows an example of the steam utilization system to which Example 8 of the water cooling device of this invention was applied, and one part is abbreviate | omitted and shown. 本発明の水冷却装置の実施例9が適用された蒸気利用システムの一例を示す概略図であり、一部を省略して示している。It is the schematic which shows an example of the vapor | steam utilization system to which Example 9 of the water cooling device of this invention was applied, and one part is abbreviate | omitted and shown. 本発明の水冷却装置の実施例10が適用された蒸気利用システムの一例を示す概略図であり、一部を省略して示している。It is the schematic which shows an example of the vapor | steam utilization system to which Example 10 of the water cooling device of this invention was applied, and one part is abbreviate | omitted and shown. 本発明の水冷却装置の実施例11が適用された蒸気利用システムの一例を示す概略図であり、一部を省略して示している。It is the schematic which shows an example of the steam utilization system to which Example 11 of the water cooling device of this invention was applied, and one part is abbreviate | omitted and shown. 本発明の水冷却装置の実施例12が適用された蒸気利用システムの一例を示す概略図であり、一部を省略して示している。It is the schematic which shows an example of the steam utilization system to which Example 12 of the water cooling device of this invention was applied, and one part is abbreviate | omitted and shown. 図1の水冷却装置の変形例を示す図であり、一部を省略して示している。It is a figure which shows the modification of the water cooling device of FIG. 1, and one part is abbreviate | omitted and shown. 図1の水冷却装置の他の変形例を示す図であり、一部を省略して示している。It is a figure which shows the other modification of the water cooling apparatus of FIG. 1, and one part is abbreviate | omitted and shown. 図1の水冷却装置のさらに別の変形例を示す図であり、一部を省略して示している。It is a figure which shows another modification of the water-cooling apparatus of FIG. 1, and one part is abbreviate | omitted and shown.

以下、本発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の水冷却装置の実施例1が適用された蒸気利用システムの一例を示す概略図である。この蒸気利用システム1は、ボイラ2と、このボイラ2からの蒸気を用いて動力を起こす蒸気エンジン3と、この蒸気エンジン3により駆動される蒸気圧縮機4および冷媒圧縮機5と、この冷媒圧縮機5を含んで構成されるヒートポンプ6と、このヒートポンプ6の凝縮器7との間で水を循環可能な貯水タンク8とを備える。   FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a steam utilization system to which the first embodiment of the water cooling device of the present invention is applied. The steam utilization system 1 includes a boiler 2, a steam engine 3 that generates power using steam from the boiler 2, a steam compressor 4 and a refrigerant compressor 5 that are driven by the steam engine 3, and refrigerant compression A heat pump 6 including the machine 5 and a water storage tank 8 capable of circulating water between the condenser 7 of the heat pump 6 are provided.

ボイラ2は、蒸気ボイラであれば、その構成を特に問わない。ボイラ2には、給水タンク9からの水が、給水路10を介して供給される。給水路10には、給水ポンプ11が設けられており、この給水ポンプ11の作動の有無により、ボイラ2への給水の有無が切り替えられる。給水タンク9は、補給水路12から適宜水が供給されて、所望水位に維持される。給水タンク9への補給水路12には純水装置または軟水装置(図示省略)が備えらており、純水または軟水が給水タンク9に供給される。なお、給水タンク9には、蒸気利用機器からドレンを回収してもよい。   If the boiler 2 is a steam boiler, the structure in particular will not be ask | required. The boiler 2 is supplied with water from the water supply tank 9 via the water supply channel 10. A water supply pump 11 is provided in the water supply path 10, and the presence or absence of water supply to the boiler 2 is switched depending on whether or not the water supply pump 11 is activated. The water supply tank 9 is appropriately supplied with water from the make-up water channel 12 and maintained at a desired water level. The replenishment water channel 12 to the water supply tank 9 is provided with a pure water device or a soft water device (not shown), and pure water or soft water is supplied to the water supply tank 9. In addition, you may collect | recover drains from the steam utilization apparatus in the water supply tank 9. FIG.

ボイラ2に供給された水は、ボイラ2で蒸気化される。ボイラ2からの蒸気は、所望により蒸気ヘッダ(図示省略)を介して、一または複数の各種の蒸気利用機器(図示省略)へ送られる。   The water supplied to the boiler 2 is vaporized by the boiler 2. The steam from the boiler 2 is sent to one or a plurality of various steam utilization devices (not shown) via a steam header (not shown) as desired.

この種の蒸気利用機器の一つとして、蒸気エンジン3がある。蒸気エンジン3は、蒸気を用いて動力を起こす原動機であれば、その構成を特に問わないが、たとえばスクリュ式蒸気エンジンとされる。スクリュ式蒸気エンジンは、中空のケーシング内に、互いにかみ合うようスクリュロータが設けられて構成される。スクリュロータ間には蒸気が導入され、スクリュロータの回転が図られる。そして、このスクリュロータの回転により、回転動力が出力される。この間、蒸気は、蒸気エンジン3を通過することで、膨張して減圧される。   One type of steam utilization equipment is a steam engine 3. The steam engine 3 is not particularly limited in configuration as long as it is a prime mover that generates power using steam, and is, for example, a screw steam engine. A screw-type steam engine is configured by providing a screw rotor in a hollow casing so as to mesh with each other. Steam is introduced between the screw rotors to rotate the screw rotors. And rotation power is output by rotation of this screw rotor. During this time, the steam is expanded and depressurized by passing through the steam engine 3.

蒸気エンジン3には、ボイラ2からの蒸気が給蒸路13を介して供給される。蒸気エンジン3への給蒸路13には、給蒸弁14が設けられる。この給蒸弁14の開閉または開度を調整することで、蒸気エンジン3の作動の有無または出力を調整できる。   Steam from the boiler 2 is supplied to the steam engine 3 through a steam supply path 13. A steam supply valve 14 is provided in the steam supply path 13 to the steam engine 3. By adjusting the opening / closing or opening of the steam supply valve 14, the presence or absence of the operation of the steam engine 3 or the output can be adjusted.

蒸気エンジン3は、供給される蒸気により回転駆動力を得る装置であるが、蒸気エンジン3において蒸気は膨張して減圧される。従って、蒸気エンジン3は、各圧縮機4,5の駆動源としてだけでなく、減圧弁としても機能する。これにより、蒸気エンジン3にて使用後の蒸気は、減圧弁通過後の蒸気として、各種の蒸気利用機器において、そのまま利用することもできる。そのために、蒸気エンジン3にて使用後の蒸気は、排蒸路15を介して蒸気利用機器へ送られる。   The steam engine 3 is a device that obtains a rotational driving force by the supplied steam. In the steam engine 3, the steam is expanded and decompressed. Therefore, the steam engine 3 functions not only as a drive source for the compressors 4 and 5 but also as a pressure reducing valve. Thereby, the steam after being used in the steam engine 3 can be used as it is in various steam utilizing devices as the steam after passing through the pressure reducing valve. Therefore, the steam after use in the steam engine 3 is sent to the steam utilization device via the exhaust steam path 15.

蒸気エンジン3への給蒸路13と蒸気エンジン3からの排蒸路15とは、バイパス路16で接続される。このバイパス路16には、バイパス弁17が設けられる。バイパス弁17は、好適には自力式の減圧弁とされ、二次側(蒸気の下流側)の蒸気圧を所定に維持するように、機械的に自力で開度を調整する。このようなバイパス路16を設けておけば、バイパス弁17の二次側の蒸気利用機器に安定して蒸気を供給することができる。たとえば、給蒸弁14を閉じて蒸気エンジン3を停止した状態でも、バイパス路16を介して蒸気利用機器に蒸気を供給することができる。   The steam supply path 13 to the steam engine 3 and the exhaust steam path 15 from the steam engine 3 are connected by a bypass path 16. The bypass passage 16 is provided with a bypass valve 17. The bypass valve 17 is preferably a self-reducing pressure reducing valve, and mechanically adjusts the opening degree by itself so as to maintain the secondary side (steam downstream side) steam pressure at a predetermined level. If such a bypass path 16 is provided, steam can be stably supplied to the steam utilization device on the secondary side of the bypass valve 17. For example, even when the steam supply valve 14 is closed and the steam engine 3 is stopped, the steam can be supplied to the steam utilization device via the bypass 16.

蒸気圧縮機4は、その構成を特に問わず、また段数も問わない。たとえば、羽根車式(たとえば軸流式または遠心式)の圧縮機と、その後段にさらに容積式(たとえばスクリュ式)の圧縮機を設けてもよい。蒸気圧縮機4は、貯水タンク8内の気体を、吸入路18を介して吸引排出して、貯水タンク8内を減圧する。貯水タンク8内が減圧されることで、貯水タンク8内の水は沸騰を図られる。この沸騰による水蒸気と、後述のフラッシュ蒸気とを、蒸気圧縮機4は吸引圧縮して吐出する。蒸気圧縮機4から吐出された蒸気は、吐出路19を介して各種の蒸気利用機器(蒸気圧縮機4を駆動する蒸気エンジン3以外の蒸気利用機器)へ送られて使用される。図示例では、この吐出路19は、蒸気エンジン3からの排蒸路15と合流して、蒸気利用機器へ蒸気を供給する。つまり、蒸気圧縮機4からの吐出路19は、蒸気利用機器への給蒸路ともいえる。   The vapor compressor 4 is not particularly limited in its configuration, and the number of stages is not limited. For example, an impeller type (for example, axial flow type or centrifugal type) compressor and a positive displacement type (for example, screw type) compressor may be provided at the subsequent stage. The steam compressor 4 sucks and discharges the gas in the water storage tank 8 through the suction path 18 to reduce the pressure in the water storage tank 8. By reducing the pressure in the water storage tank 8, the water in the water storage tank 8 is boiled. The steam compressor 4 sucks and compresses the water vapor resulting from the boiling and flash steam described later and discharges the steam. The steam discharged from the steam compressor 4 is sent to various steam utilizing devices (steam utilizing devices other than the steam engine 3 that drives the steam compressor 4) via the discharge path 19 and used. In the illustrated example, the discharge passage 19 joins the exhaust steam passage 15 from the steam engine 3 and supplies steam to the steam utilization device. That is, it can be said that the discharge path 19 from the steam compressor 4 is a steam supply path to the steam utilization equipment.

貯水タンク8からの水蒸気は、蒸気圧縮機4において圧縮され、本来は過熱蒸気となる。従って、蒸気圧縮機4からは過熱蒸気を得てもよいが、蒸気圧縮機4自体またはその前段(蒸気圧縮機4への吸込側)もしくは後段(蒸気圧縮機4からの吐出側)において適宜注水して飽和蒸気を得てもよい。また同様に、蒸気圧縮機4自体またはその前段もしくは後段において適宜注水して、所望の過熱度の過熱蒸気を得てもよい。つまり、注水量を調整することにより、所望の蒸気を得ることができる。但し、典型的には、蒸気圧縮機4またはその前段もしくは後段への注水により、飽和蒸気を得る構成とされる。この際、蒸気圧縮機4の前段に注水するのが好ましいが、ここでは説明の便宜上、図1において注水路20として示すように、蒸気圧縮機4へ注水するものとして説明する。注水路20には注水弁21が設けられており、この注水弁21により蒸気圧縮機4への注水量を調整できる。   The water vapor from the water storage tank 8 is compressed by the steam compressor 4 and is essentially superheated steam. Accordingly, superheated steam may be obtained from the steam compressor 4, but water injection is appropriately performed in the steam compressor 4 itself or in the preceding stage (the suction side to the steam compressor 4) or the subsequent stage (the discharge side from the steam compressor 4). Then, saturated steam may be obtained. Similarly, superheated steam having a desired superheat degree may be obtained by appropriately injecting water in the steam compressor 4 itself or in the preceding stage or the subsequent stage thereof. That is, desired steam can be obtained by adjusting the water injection amount. However, typically, it is set as the structure which obtains saturated steam by the water injection to the steam compressor 4 or its front | former stage or back | latter stage. At this time, it is preferable to pour water before the steam compressor 4, but here, for convenience of explanation, it is assumed that water is poured into the steam compressor 4 as shown as a water filling channel 20 in FIG. 1. A water injection valve 21 is provided in the water injection channel 20, and the water injection amount to the steam compressor 4 can be adjusted by the water injection valve 21.

ところで、貯水タンク8は、内部空間の減圧に耐える中空容器であり、貯水部として機能する。貯水タンク8は、補水路22から適宜水が供給されて、所望水位に維持される。たとえば、貯水タンク8に設けた水位センサ23により補水弁24を制御して、貯水タンク8内の水位は所望に維持される。貯水タンク8内の水は、蒸気圧縮機4により蒸気化され、蒸気利用機器で使用された後、ドレンとして給水タンク9へ戻されてボイラ2へ供給され得る点を考慮すると、この場合には、貯水タンク8内の水は純水または軟水とするのが好ましい。また、同様の理由で、蒸気圧縮機4において注水される水も、純水または軟水とするのが好ましい。   By the way, the water storage tank 8 is a hollow container that can withstand the decompression of the internal space, and functions as a water storage section. The water storage tank 8 is appropriately supplied with water from the replenishment channel 22 and is maintained at a desired water level. For example, the water level sensor 23 provided in the water storage tank 8 controls the refill valve 24 so that the water level in the water storage tank 8 is maintained as desired. In this case, considering that the water in the water storage tank 8 can be vaporized by the steam compressor 4 and used in steam utilization equipment, then returned to the water supply tank 9 as drain and supplied to the boiler 2. The water in the water storage tank 8 is preferably pure water or soft water. For the same reason, it is preferable that the water poured in the steam compressor 4 is also pure water or soft water.

貯水タンク8は、中途まで水が貯留され、気相部と液相部とに分けられる。貯水タンク8の気相部は、前述したように吸入路18を介して、蒸気圧縮機4の吸入口に接続される。これにより、蒸気圧縮機4により貯水タンク8内の気体を吸引排出して、貯水タンク8内を減圧することができる。貯水タンク8内を減圧すると、貯水タンク8内の貯留水は蒸発を促され、その気化潜熱により貯留水の冷却が図られる。従って、後述するように、貯水タンク8の水とヒートポンプ6の冷媒との熱交換は、凝縮器7において有効になされる。   The water storage tank 8 stores water until midway, and is divided into a gas phase portion and a liquid phase portion. The gas phase portion of the water storage tank 8 is connected to the suction port of the steam compressor 4 through the suction path 18 as described above. Thereby, the gas in the water storage tank 8 can be sucked and discharged by the vapor compressor 4, and the pressure in the water storage tank 8 can be reduced. When the inside of the water storage tank 8 is depressurized, the water stored in the water storage tank 8 is promoted to evaporate, and the stored water is cooled by the latent heat of vaporization. Therefore, as will be described later, heat exchange between the water in the water storage tank 8 and the refrigerant in the heat pump 6 is effectively performed in the condenser 7.

蒸気圧縮機4および冷媒圧縮機5は、蒸気エンジン3で駆動される。図では、蒸気エンジン3の出力軸と各圧縮機4,5の入力軸とが共通の軸として示されるが、減速歯車などを介して別個の軸としてもよいのは言うまでもない。また、各圧縮機4,5は、蒸気エンジン3に代えてまたはこれに加えて、電動機で駆動可能としてもよい。   The steam compressor 4 and the refrigerant compressor 5 are driven by the steam engine 3. In the drawing, the output shaft of the steam engine 3 and the input shafts of the compressors 4 and 5 are shown as a common shaft, but it goes without saying that they may be separate shafts via a reduction gear or the like. The compressors 4 and 5 may be driven by an electric motor instead of or in addition to the steam engine 3.

ヒートポンプ6は、冷媒圧縮機5、凝縮器7、膨張弁25および蒸発器26が順次環状に接続されて構成される。冷媒圧縮機5は、冷媒を圧縮して高温高圧の気体にする。冷媒圧縮機5からの気化冷媒は、凝縮器7へ送られる。凝縮器7は、冷媒圧縮機5からの気化冷媒を凝縮液化する。凝縮器7からの液化冷媒は、膨張弁25へ送られる。膨張弁25は、凝縮器7からの液化冷媒を通過させることで、冷媒の圧力と温度とを低下させる。そして、蒸発器26は、膨張弁25からの冷媒を蒸発させる。   The heat pump 6 is configured by sequentially connecting the refrigerant compressor 5, the condenser 7, the expansion valve 25, and the evaporator 26 in an annular shape. The refrigerant compressor 5 compresses the refrigerant into a high-temperature and high-pressure gas. The vaporized refrigerant from the refrigerant compressor 5 is sent to the condenser 7. The condenser 7 condenses and liquefies the vaporized refrigerant from the refrigerant compressor 5. The liquefied refrigerant from the condenser 7 is sent to the expansion valve 25. The expansion valve 25 decreases the pressure and temperature of the refrigerant by allowing the liquefied refrigerant from the condenser 7 to pass therethrough. The evaporator 26 evaporates the refrigerant from the expansion valve 25.

ヒートポンプ6には、冷媒として水以外が用いられる。ヒートポンプ6の冷媒は、水よりも臨界温度が低く、たとえばフロン系冷媒、ハイドロカーボン系冷媒、アンモニアや二酸化炭素といった自然冷媒である。   The heat pump 6 uses water other than water as a refrigerant. The refrigerant of the heat pump 6 has a lower critical temperature than water, and is a natural refrigerant such as a chlorofluorocarbon refrigerant, a hydrocarbon refrigerant, ammonia or carbon dioxide.

凝縮器7についてさらに詳細に説明すると、凝縮器7は、冷媒流路と水流路とを有し、冷媒と水とを混ぜることなく熱交換する間接熱交換器である。冷媒圧縮機5からの冷媒は、凝縮器7の冷媒流路を通され、膨張弁25へ送られる。一方、貯水タンク8内の水は、凝縮器7の水流路を通され、貯水タンク8へ戻される。   The condenser 7 will be described in more detail. The condenser 7 is an indirect heat exchanger that has a refrigerant flow path and a water flow path and exchanges heat without mixing the refrigerant and water. The refrigerant from the refrigerant compressor 5 passes through the refrigerant flow path of the condenser 7 and is sent to the expansion valve 25. On the other hand, the water in the water storage tank 8 is returned to the water storage tank 8 through the water flow path of the condenser 7.

具体的には、貯水タンク8と凝縮器7とは、タンク水供給路27とタンク水戻し路28とを介して接続されている。そして、タンク水供給路27には、タンク水送水ポンプ29が設けられている。従って、貯水タンク8内の水は、タンク水供給路27を介して凝縮器7へ供給され、凝縮器7の水流路を通されて、タンク水戻し路28を介して貯水タンク8へ戻される。このようにして、凝縮器7においては、冷媒の冷却を図る一方、水の加温を図ることができる。   Specifically, the water storage tank 8 and the condenser 7 are connected via a tank water supply path 27 and a tank water return path 28. A tank water supply pump 29 is provided in the tank water supply path 27. Accordingly, the water in the water storage tank 8 is supplied to the condenser 7 through the tank water supply path 27, passes through the water flow path of the condenser 7, and is returned to the water storage tank 8 through the tank water return path 28. . Thus, in the condenser 7, while cooling a refrigerant | coolant, water heating can be aimed at.

ところで、貯水タンク8内を蒸気圧縮機により減圧する一方、凝縮器7において加温された水を貯水タンク8内へ戻すので、貯水タンク8内には、いわゆるフラッシュ蒸気が生じる。この際、タンク水戻し路28の中途や貯水タンク8への開口部にノズルチップなどの圧損部を設けておけば、貯水タンク8の側でのみフラッシュ蒸気を生じさせることができる。但し、このような圧損部の設置は任意である。また、タンク水戻し路28からの温水は、貯水タンク8の液相部に排出してもよいが、フラッシュ蒸気を多く生じさせるには、貯水タンク8の気相部に吐出するのが好ましい。この際、貯水タンク8の気相部に噴霧すれば、一層蒸発が促される。   By the way, the water tank 8 is depressurized by a steam compressor, while the water heated in the condenser 7 is returned to the water tank 8, so-called flash steam is generated in the water tank 8. At this time, if a pressure loss part such as a nozzle tip is provided in the middle of the tank water return path 28 or at the opening to the water storage tank 8, flash steam can be generated only on the water storage tank 8 side. However, installation of such a pressure loss part is arbitrary. The warm water from the tank water return passage 28 may be discharged to the liquid phase part of the water storage tank 8, but is preferably discharged to the gas phase part of the water storage tank 8 in order to generate a large amount of flash vapor. At this time, if sprayed on the gas phase portion of the water storage tank 8, evaporation is further promoted.

蒸発器26についてさらに詳細に説明すると、蒸発器26も、冷媒流路と水流路とを有し、冷媒と水とを混ぜることなく熱交換する間接熱交換器である。膨張弁25からの冷媒は、蒸発器26の冷媒流路を通され、冷媒圧縮機5へ送られる。一方、蒸発器26の水流路には、水が通され、その水は、空調機や食品機械などの各種の冷却器(図示省略)で使用される。たとえば、空調機の室内機(ファンコイルユニット)を冷却器として、この冷却器に蒸発器26からの水を冷水供給路30を介して供給し、冷却器にて使用後の水は冷水戻し路31を介して蒸発器26へ戻される。冷水供給路30には冷水送水ポンプ32が設けられており、この冷水送水ポンプ32の作動の有無により、蒸発器26と冷却器との間の水の循環の有無を切り替えることができる。また、冷水送水ポンプ32をインバータ制御するか、冷水供給路30または冷水戻し路31に設けた流量調整弁の開度を調整することにより、蒸発器26から冷却器へ供給する水の流量を調整することができる。   The evaporator 26 will be described in more detail. The evaporator 26 is also an indirect heat exchanger that has a refrigerant flow path and a water flow path and exchanges heat without mixing the refrigerant and water. The refrigerant from the expansion valve 25 passes through the refrigerant flow path of the evaporator 26 and is sent to the refrigerant compressor 5. On the other hand, water is passed through the water flow path of the evaporator 26, and the water is used in various coolers (not shown) such as an air conditioner and a food machine. For example, an indoor unit (fan coil unit) of an air conditioner is used as a cooler, and water from the evaporator 26 is supplied to the cooler via a cold water supply path 30, and water after use in the cooler is a cold water return path. It is returned to the evaporator 26 via 31. The cold water supply path 30 is provided with a cold water feed pump 32, and the presence or absence of the operation of the cold water feed pump 32 can switch the presence or absence of water circulation between the evaporator 26 and the cooler. The flow rate of water supplied from the evaporator 26 to the cooler is adjusted by controlling the inverter of the cold water feed pump 32 or by adjusting the opening of the flow rate adjusting valve provided in the cold water supply path 30 or the cold water return path 31. can do.

ところで、蒸発器26と冷却器との間で水を循環させる以外に、蒸発器26からの冷水を冷却器にて使い捨ててもよい。つまり、冷水戻し路31を給水源からの給水路として用い、その給水を蒸発器26にて冷却して冷水とし、その冷水を冷水供給路30を介して冷却器へ供給してもよい。そして、その冷水は、食材の冷却などで使用されるが、使用後の水は、蒸発器26へ戻さなくてもよい。   By the way, in addition to circulating water between the evaporator 26 and the cooler, the cold water from the evaporator 26 may be disposable in the cooler. That is, the cold water return path 31 may be used as a water supply path from a water supply source, the water supply may be cooled by the evaporator 26 to be cold water, and the cold water may be supplied to the cooler via the cold water supply path 30. The cold water is used for cooling the food, but the used water does not have to be returned to the evaporator 26.

水冷却装置は、さらに制御器(図示省略)を備える。本実施例では、制御器は、給蒸弁14、注水弁21、補水弁24、ヒートポンプ6(特に冷媒圧縮機5および膨張弁25)、タンク水送水ポンプ29および冷水送水ポンプ32などの他、各種のセンサに接続され、このセンサによる検出信号などに基づき、前記各手段を制御する。たとえば、制御器は、蒸発器26から冷却器へ供給する冷水の温度および/または流量を監視しつつ冷水送水ポンプ32をインバータ制御することで、冷却器へ供給する冷水の温度や流量を所望に維持する。   The water cooling device further includes a controller (not shown). In this embodiment, the controller includes a steam supply valve 14, a water injection valve 21, a supplementary water valve 24, a heat pump 6 (particularly, the refrigerant compressor 5 and the expansion valve 25), a tank water feed pump 29, a cold water feed pump 32, and the like. It is connected to various sensors and controls each means based on detection signals from the sensors. For example, the controller controls the temperature and / or flow rate of the chilled water supplied from the evaporator 26 to the cooler while performing inverter control on the chilled water feed pump 32, thereby making the temperature and flow rate of the chilled water supplied to the cooler desired maintain.

センサによる検出対象としては、貯水タンク(貯水部)8から蒸気圧縮機4へ供給される蒸気の流量、蒸気圧縮機4から吐出される蒸気の圧力または温度、蒸発器26から冷却器へ供給される冷水の温度、蒸発器26から冷却器へ供給される冷水の流量、貯水タンク8内の温度(貯水タンク8内の水温でもよいし、また貯水タンク8内の温度ではなく圧力でもよい)、貯水タンク8へ供給される補給水の流量、貯水タンク8内の水位などの内、いずれか一以上が採用される。   The detection target by the sensor includes the flow rate of the steam supplied from the water storage tank (water storage unit) 8 to the steam compressor 4, the pressure or temperature of the steam discharged from the steam compressor 4, and the supply from the evaporator 26 to the cooler. The temperature of the chilled water, the flow rate of the chilled water supplied from the evaporator 26 to the cooler, the temperature in the water storage tank 8 (the water temperature in the water storage tank 8 may be the pressure, not the temperature in the water storage tank 8). Any one or more of a flow rate of makeup water supplied to the water storage tank 8 and a water level in the water storage tank 8 are employed.

一方、制御対象としては、蒸気圧縮機4(具体的には蒸気圧縮機4への注水量)、冷媒圧縮機5(具体的には冷媒圧縮機5の容量)、膨張弁25、冷水送水ポンプ32、タンク水送水ポンプ29、補水弁24などの内、いずれか一以上が採用される。   On the other hand, control targets include a steam compressor 4 (specifically, the amount of water injected into the steam compressor 4), a refrigerant compressor 5 (specifically, the capacity of the refrigerant compressor 5), an expansion valve 25, and a cold water feed pump. 32, one or more of the tank water feed pump 29, the refill valve 24, and the like are employed.

本実施例の水冷却装置によれば、蒸気エンジン3により各圧縮機4,5を駆動するので、ランニングコストの低減を図ることができる。また、凝縮器7、貯水タンク8および蒸気圧縮機4を用いることで、冷水製造時の廃熱で蒸気を発生させることができる。   According to the water cooling apparatus of the present embodiment, since the compressors 4 and 5 are driven by the steam engine 3, the running cost can be reduced. Further, by using the condenser 7, the water storage tank 8, and the steam compressor 4, steam can be generated with waste heat at the time of cold water production.

また、本実施例によれば、ヒートポンプ6で予熱後の水を蒸気圧縮機4で蒸気化するので、ヒートポンプだけを用いる場合よりも高温領域の蒸気を得ることができる。すなわち、たとえばフロン系冷媒(たとえばR−245fa)による冷凍機の凝縮器の放熱を利用して蒸気を得ようとしても、その冷媒の臨界温度が低い(150℃程度)ため、低温領域での蒸気(実用的には110〜130℃程度)を得るのが限界であるが、本実施例によれば、ヒートポンプ6で予熱後の水を蒸気圧縮機4で蒸気化するので、より高温領域での蒸気を得ることもできる。   Moreover, according to the present Example, since the water after preheating with the heat pump 6 is vaporized with the steam compressor 4, the vapor | steam of a high temperature area | region can be obtained rather than the case where only a heat pump is used. That is, for example, even if an attempt is made to obtain steam by using heat radiation of a refrigerator condenser by a chlorofluorocarbon refrigerant (for example, R-245fa), since the critical temperature of the refrigerant is low (about 150 ° C.), steam in a low temperature region (Practically, about 110 to 130 ° C.) is the limit, but according to the present embodiment, water after preheating is vaporized by the steam compressor 4 by the heat pump 6, and therefore in a higher temperature region. Steam can also be obtained.

しかも、本実施例によれば、ヒートポンプ6で予熱後の水を蒸気圧縮機4で蒸気化するので、ヒートポンプ6による予熱がない場合と比較して、蒸気圧縮機4など装置全体の構成が大型化するおそれがない。ヒートポンプ6の冷媒として水以外(たとえばフロン系冷媒)を用いる場合、水に比べて密度が比較的大きいので圧縮比が小さくて済み、圧縮機などの機器が大型化するおそれはないが、上述したように高温領域の蒸気を得られない。一方、ヒートポンプ6の冷媒として水を用いる場合には、上述したように高温領域の蒸気は得られるが、密度が比較的小さいので圧縮比を大きくしなければならず、圧縮機や蒸発器などの機器が大型化する不都合がある。ところが、本実施例では、水以外の冷媒を用いたヒートポンプ6と、このヒートポンプ6により予熱後の水を蒸気化する蒸気圧縮機4とが用いられる。低温領域では水以外の冷媒を用い、高温領域では水を用いることで、装置の大型化を防止しつつ、高温領域の蒸気を得ることができる。   In addition, according to the present embodiment, since the water preheated by the heat pump 6 is vaporized by the steam compressor 4, the configuration of the entire apparatus such as the steam compressor 4 is large compared to the case where there is no preheating by the heat pump 6. There is no risk of conversion. When other than water (for example, chlorofluorocarbon refrigerant) is used as the refrigerant of the heat pump 6, the density is relatively large compared to water, so the compression ratio is small, and there is no fear that the equipment such as the compressor will be enlarged. As such, steam in the high temperature region cannot be obtained. On the other hand, when water is used as the refrigerant of the heat pump 6, steam in the high temperature region can be obtained as described above. However, since the density is relatively small, the compression ratio must be increased, such as a compressor or an evaporator. There is an inconvenience that the equipment becomes larger. However, in this embodiment, a heat pump 6 using a refrigerant other than water and a steam compressor 4 that evaporates water after preheating by the heat pump 6 are used. By using a refrigerant other than water in the low temperature region and using water in the high temperature region, it is possible to obtain steam in the high temperature region while preventing an increase in the size of the apparatus.

図2は、本発明の水冷却装置の実施例2が適用された蒸気利用システムの一例を示す概略図である。本実施例2の水冷却装置および蒸気利用システム1は、基本的には前記実施例1と同様である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。   FIG. 2 is a schematic view showing an example of a steam utilization system to which the second embodiment of the water cooling device of the present invention is applied. The water cooling device and the steam utilization system 1 of the second embodiment are basically the same as those of the first embodiment. Therefore, in the following description, differences between the two will be mainly described, and corresponding portions will be described with the same reference numerals.

前記実施例1では、蒸気圧縮機4からの蒸気は、蒸気利用機器へ送られて使用されたが、本実施例2では、蒸気圧縮機4からの蒸気は、ボイラ2の給水タンク9内に吹き込まれる。これにより、ボイラ2の給水の予熱を図ることができる。蒸気圧縮機4からの蒸気を給水タンク9へ供給することは、前記実施例1に限らず、後述の実施例5以降の各実施例にも同様に適用可能である。その他の構成および制御は、前記実施例1と同様のため、説明は省略する。   In the said Example 1, the steam from the steam compressor 4 was sent to the steam utilization apparatus, and was used, but in this Example 2, the steam from the steam compressor 4 is in the feed water tank 9 of the boiler 2. Infused. Thereby, preheating of the feed water of the boiler 2 can be aimed at. Supplying the steam from the steam compressor 4 to the water supply tank 9 is not limited to the first embodiment, and can be similarly applied to each of the embodiments after the fifth embodiment described later. Other configurations and controls are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

図3は、本発明の水冷却装置の実施例3が適用された蒸気利用システムの一例を示す概略図である。本実施例3の水冷却装置および蒸気利用システム1は、基本的には前記実施例1と同様である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。   FIG. 3 is a schematic view showing an example of a steam utilization system to which the third embodiment of the water cooling device of the present invention is applied. The water cooling device and the steam utilization system 1 of the third embodiment are basically the same as those of the first embodiment. Therefore, in the following description, differences between the two will be mainly described, and corresponding portions will be described with the same reference numerals.

前記実施例1では、蒸気圧縮機4からの蒸気は、蒸気利用機器へ送られて使用されたが、本実施例3では、蒸気圧縮機4からの蒸気は、補給水との間接熱交換器33を介して、貯水部としての貯水タンク8へ供給される。この間接熱交換器33では、蒸気圧縮機4からの蒸気で、補給水(純水または軟水)が加熱され、蒸気化される。そして、その蒸気は、蒸気エンジン3からの排蒸路15と合流するなどして、蒸気利用機器へ送られる。蒸気圧縮機4からの蒸気を直接に蒸気利用機器へ送る場合と比べて、蒸気の質の管理が容易となる。   In the first embodiment, the steam from the steam compressor 4 is sent to a steam utilization device and used. In this third embodiment, the steam from the steam compressor 4 is an indirect heat exchanger with make-up water. Through 33, the water is supplied to a water storage tank 8 as a water storage section. In the indirect heat exchanger 33, makeup water (pure water or soft water) is heated and vaporized by the steam from the steam compressor 4. Then, the steam joins with the exhaust steam path 15 from the steam engine 3 and is sent to the steam utilization device. Compared with the case where the steam from the steam compressor 4 is sent directly to the steam utilization device, the management of the steam quality becomes easier.

本実施例3の場合、貯水タンク8内の水は閉回路を流れるので、蒸気圧縮機4において水を注入する場合には、貯水タンク8などから適宜排水可能とするのがよい。また、逆に、前記実施例1と同様に、貯水タンク8に補水路22を設けてもよい。蒸気圧縮機4からの蒸気で補給水を蒸気化することは、前記実施例1に限らず、後述の実施例5以降の各実施例にも同様に適用可能である。その他の構成および制御は、前記実施例1と同様のため、説明は省略する。   In the case of the third embodiment, the water in the water storage tank 8 flows in a closed circuit. Therefore, when water is injected in the steam compressor 4, it is preferable that water can be appropriately drained from the water storage tank 8 or the like. Conversely, the water replenishment channel 22 may be provided in the water storage tank 8 as in the first embodiment. Vaporizing the make-up water with the steam from the steam compressor 4 is not limited to the first embodiment, and can be similarly applied to each of the embodiments after the fifth embodiment described later. Other configurations and controls are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

図4は、本発明の水冷却装置の実施例4が適用された蒸気利用システムの一例を示す概略図である。本実施例4の水冷却装置および蒸気利用システム1は、基本的には前記実施例1と同様である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。   FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of a steam utilization system to which a water cooling device according to a fourth embodiment of the present invention is applied. The water cooling device and the steam utilization system 1 of the fourth embodiment are basically the same as those of the first embodiment. Therefore, in the following description, differences between the two will be mainly described, and corresponding portions will be described with the same reference numerals.

前記実施例1では、蒸気圧縮機4からの蒸気は、蒸気利用機器へ送られて使用されたが、本実施例4では、蒸気圧縮機4からの蒸気は、補給水との間接熱交換器33を介して、貯水部としての貯水タンク8へ供給される。この間接熱交換器33では、蒸気圧縮機4からの蒸気で、補給水(純水または軟水)が加熱される。そして、このようにして加熱された水は、ボイラ2の給水タンク9へ供給される。このようにして、ボイラ2への給水の予熱を図ることができる。蒸気圧縮機4からの蒸気を直接に給水タンク9へ送る場合と比べて、水質の管理が容易となる。   In the first embodiment, the steam from the steam compressor 4 is sent to the steam utilization device and used. In the fourth embodiment, the steam from the steam compressor 4 is an indirect heat exchanger with make-up water. Through 33, the water is supplied to a water storage tank 8 as a water storage section. In the indirect heat exchanger 33, makeup water (pure water or soft water) is heated with the steam from the steam compressor 4. The water heated in this way is supplied to the water supply tank 9 of the boiler 2. In this way, it is possible to preheat water supplied to the boiler 2. Compared with the case where the steam from the steam compressor 4 is sent directly to the water supply tank 9, the water quality can be easily managed.

本実施例4の場合、貯水タンク8内の水は閉回路を流れるので、蒸気圧縮機4において水を注入する場合には、貯水タンク8などから適宜排水可能とするのがよい。また、逆に、前記実施例1と同様に、貯水タンク8に補水路22を設けてもよい。間接熱交換器33を用いて、蒸気圧縮機4からの蒸気でボイラ2への給水を予熱することは、前記実施例1に限らず、後述の実施例5以降の各実施例にも同様に適用可能である。その他の構成および制御は、前記実施例1と同様のため、説明は省略する。   In the case of the present Example 4, since the water in the water storage tank 8 flows through a closed circuit, when inject | pouring water in the steam compressor 4, it is good to make it possible to drain appropriately from the water storage tank 8 grade | etc.,. Conversely, the water replenishment channel 22 may be provided in the water storage tank 8 as in the first embodiment. Using the indirect heat exchanger 33 to preheat the feed water to the boiler 2 with steam from the steam compressor 4 is not limited to the first embodiment, but also in each of the embodiments after the fifth embodiment described later. Applicable. Other configurations and controls are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

ところで、本実施例4や前記実施例3のように、貯水タンク8内の水を閉回路で流す場合、ヒートポンプ6の冷媒管路に万一、亀裂が発生し、漏れ出した冷媒が水に混入しても、その水は直接に使用される蒸気とはならないので、不都合が回避される。特に、蒸気圧縮機4からの蒸気で、ボイラ2の給水の予熱を図ろうとする場合に有効である。なぜなら、フロン系冷媒を用いた場合、一般にフロン系冷媒には圧縮機自体の保護を目的として油を含ませるため、ボイラ給水に油分が混入してしまうと、フォーミング(泡立ち)を起こしやすくなるが、本実施例の構成によれば、そのような事態を未然に防止できることになる。   By the way, when the water in the water storage tank 8 is caused to flow in a closed circuit as in the fourth embodiment and the third embodiment, the refrigerant pipe of the heat pump 6 should be cracked, and the leaked refrigerant is turned into water. Even if mixed, the water is not directly used steam, so inconvenience is avoided. In particular, it is effective when the steam supplied from the steam compressor 4 is intended to preheat the feed water of the boiler 2. This is because when a chlorofluorocarbon refrigerant is used, the chlorofluorocarbon refrigerant generally contains oil for the purpose of protecting the compressor itself, so that if oil is mixed in the boiler feed water, foaming (foaming) is likely to occur. According to the configuration of the present embodiment, such a situation can be prevented beforehand.

図5は、本発明の水冷却装置の実施例5が適用された蒸気利用システムの一例を示す概略図である。本実施例5の水冷却装置および蒸気利用システム1は、基本的には前記実施例1と同様である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。   FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example of a steam utilization system to which a water cooling device according to a fifth embodiment of the present invention is applied. The water cooling device and the steam utilization system 1 of the fifth embodiment are basically the same as those of the first embodiment. Therefore, in the following description, differences between the two will be mainly described, and corresponding portions will be described with the same reference numerals.

前記実施例1では、凝縮器7とは別に貯水タンク8を設けたが、本実施例5では、貯水タンク8を凝縮器7に組み込んでいる。具体的には、凝縮器7は、中空タンク34とその内側に設けられる管路35とから構成される。そして、本実施例5では、中空タンク34が前記実施例1における貯水タンク8と同様に貯水部とされる。すなわち、中空タンク34は、吸入路18を介して蒸気圧縮機4に接続されており、蒸気圧縮機4により減圧可能とされる。また、中空タンク34には、補水路22を介して水が供給可能とされる。一方、中空タンク34内の管路35には、ヒートポンプ6の冷媒が通される。この管路35は、中空タンク34内の水に浸漬されている。従って、ヒートポンプ6の冷媒は、中空タンク34内の管路35を通過中、中空タンク34内の水と熱交換して冷却を図られる。逆に、中空タンク34内の水は、ヒートポンプ6の冷媒により、加温を図られる。その他の構成および制御は、前記実施例1と同様のため、説明は省略する。   In the first embodiment, the water storage tank 8 is provided separately from the condenser 7, but in the fifth embodiment, the water storage tank 8 is incorporated in the condenser 7. Specifically, the condenser 7 includes a hollow tank 34 and a pipe line 35 provided on the inside thereof. In the fifth embodiment, the hollow tank 34 is used as a water storage section similarly to the water storage tank 8 in the first embodiment. That is, the hollow tank 34 is connected to the steam compressor 4 via the suction path 18 and can be decompressed by the steam compressor 4. In addition, water can be supplied to the hollow tank 34 via the water refill channel 22. On the other hand, the refrigerant of the heat pump 6 is passed through the pipe line 35 in the hollow tank 34. The pipe 35 is immersed in water in the hollow tank 34. Therefore, the refrigerant of the heat pump 6 is cooled by exchanging heat with the water in the hollow tank 34 while passing through the pipe line 35 in the hollow tank 34. Conversely, the water in the hollow tank 34 is heated by the refrigerant of the heat pump 6. Other configurations and controls are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

図6は、本発明の水冷却装置の実施例6が適用された蒸気利用システムの一例を示す概略図であり、一部を省略して示している。本実施例6の水冷却装置および蒸気利用システムは、基本的には前記実施例5と同様である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。   FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example of a steam utilization system to which a sixth embodiment of the water cooling device of the present invention is applied, and a part thereof is omitted. The water cooling device and the steam utilization system of the sixth embodiment are basically the same as those of the fifth embodiment. Therefore, in the following description, differences between the two will be mainly described, and corresponding portions will be described with the same reference numerals.

前記実施例5では、凝縮器7を中空タンク34とその内側を通される管路35とから構成して、中空タンク34に水を貯留する一方、管路35にヒートポンプ6の冷媒を通した。これに対し、本実施例6では、凝縮器7を中空タンク34とその内側を通される管路35とから構成する点は同じであるが、中空タンク34にヒートポンプ6の冷媒を通す一方、管路35の一部または全部に水を貯留して貯水部とした。   In the fifth embodiment, the condenser 7 is composed of the hollow tank 34 and the pipe 35 that passes through the hollow tank 34. Water is stored in the hollow tank 34, while the refrigerant of the heat pump 6 is passed through the pipe 35. . On the other hand, in the present Example 6, although the point which comprises the condenser 7 from the hollow tank 34 and the pipe line 35 passed through the inside is the same, while passing the refrigerant | coolant of the heat pump 6 through the hollow tank 34, Water was stored in part or all of the pipe 35 to form a water reservoir.

本実施例6では、補水路22から前記管路35へ直接に水が供給される。その管路35内の水は、中空タンク34内の冷媒と間接熱交換して加温される。その管路35の上部には、前記各実施例と同様に、吸入路18を介して蒸気圧縮機4が接続されており、貯水部からの水蒸気が蒸気圧縮機4へ吸入される。その他の構成および制御は、前記実施例5と同様のため、説明は省略する。   In the sixth embodiment, water is directly supplied from the supplementary water channel 22 to the pipe channel 35. The water in the pipe 35 is heated by indirect heat exchange with the refrigerant in the hollow tank 34. The steam compressor 4 is connected to the upper part of the pipe line 35 through the suction path 18 in the same manner as in the above embodiments, and water vapor from the water storage section is sucked into the steam compressor 4. Other configurations and controls are the same as those in the fifth embodiment, and thus description thereof is omitted.

図7は、本発明の水冷却装置の実施例7が適用された蒸気利用システムの一例を示す概略図であり、一部を省略して示している。本実施例7の水冷却装置および蒸気利用システムは、基本的には前記実施例5と同様である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。   FIG. 7 is a schematic view showing an example of a steam utilization system to which a water cooling device according to a seventh embodiment of the present invention is applied, and a part thereof is omitted. The water cooling device and the steam utilization system of the seventh embodiment are basically the same as those of the fifth embodiment. Therefore, in the following description, differences between the two will be mainly described, and corresponding portions will be described with the same reference numerals.

前記実施例5では、凝縮器7は、中空タンク34とその内側を通される管路35とから構成したが、本実施例7では、凝縮器7は、二つの管路36,37を有する間接熱交換器とされ、一方の管路36を水流路とし、他方の管路37を冷媒流路として使用される。冷媒流路には、前記実施例5と同様にヒートポンプの冷媒が通され、水流路には、前記実施例6と同様に水が貯留される。なお、間接熱交換器は、要は冷媒流路と水流路とを有し、冷媒と水とを間接熱交換すればよいので、プレート式熱交換器も含まれる。   In the fifth embodiment, the condenser 7 is composed of the hollow tank 34 and the pipe line 35 that passes through the inside of the hollow tank 34. However, in the seventh embodiment, the condenser 7 has two pipe lines 36 and 37. It is an indirect heat exchanger, and one pipe line 36 is used as a water flow path and the other pipe line 37 is used as a refrigerant flow path. The refrigerant of the heat pump is passed through the refrigerant channel as in the fifth embodiment, and water is stored in the water channel as in the sixth embodiment. The indirect heat exchanger basically includes a refrigerant flow path and a water flow path, and only needs to indirectly heat exchange between the refrigerant and water, and thus includes a plate heat exchanger.

本実施例7では、水流路を構成する管路36には、補水路22から直接に水が供給される。そして、水流路を構成する管路36内の水は、他方の管路37内の冷媒と間接熱交換して加温される。さらに、その管路36の上部には、前記各実施例と同様に、吸入路18を介して蒸気圧縮機4が接続されており、貯水部からの水蒸気が蒸気圧縮機4へ吸入される。その他の構成および制御は、前記実施例5と同様のため、説明は省略する。   In the seventh embodiment, water is directly supplied from the supplementary water channel 22 to the pipeline 36 constituting the water channel. And the water in the pipe line 36 which comprises a water flow path is heated by indirect heat exchange with the refrigerant | coolant in the other pipe line 37, and is heated. Further, the steam compressor 4 is connected to the upper portion of the pipe line 36 via the suction path 18 in the same manner as in the above embodiments, and water vapor from the water storage section is sucked into the steam compressor 4. Other configurations and controls are the same as those in the fifth embodiment, and thus description thereof is omitted.

図8は、本発明の水冷却装置の実施例8が適用された蒸気利用システムの一例を示す概略図であり、一部を省略して示している。本実施例8の水冷却装置および蒸気利用システムは、基本的には前記実施例5と同様である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。   FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of a steam utilization system to which the eighth embodiment of the water cooling device of the present invention is applied, and a part thereof is omitted. The water cooling device and the steam utilization system of the eighth embodiment are basically the same as those of the fifth embodiment. Therefore, in the following description, differences between the two will be mainly described, and corresponding portions will be described with the same reference numerals.

本実施例8は、中空タンク34内に管路35を配置し、この管路35内にヒートポンプ6の冷媒を通す点では、前記実施例5と共通する。ただ、本実施例8では、管路35の全部(場合により一部でもよい)が、貯留水に浸漬されずに、中空タンク34の気相部に配置される。そして、中空タンク34内の水は、循環ポンプ38により、中空タンク34上部のノズル39から下方へ噴霧される。つまり、気相部に配置された管路35へ向けて、ノズル39から水が噴霧される。噴霧されることで水の蒸発が促され、その蒸発潜熱による冷媒の冷却が一層促される。その他の構成および制御は、前記実施例5と同様のため、説明は省略する。   The eighth embodiment is common to the fifth embodiment in that the pipe 35 is disposed in the hollow tank 34 and the refrigerant of the heat pump 6 is passed through the pipe 35. However, in the eighth embodiment, the entire pipe line 35 (or a part of the pipe line 35 in some cases) may be disposed in the gas phase portion of the hollow tank 34 without being immersed in the stored water. The water in the hollow tank 34 is sprayed downward from the nozzle 39 above the hollow tank 34 by the circulation pump 38. That is, water is sprayed from the nozzle 39 toward the pipe line 35 disposed in the gas phase portion. Spraying promotes the evaporation of water and further promotes cooling of the refrigerant by the latent heat of evaporation. Other configurations and controls are the same as those in the fifth embodiment, and thus description thereof is omitted.

図9は、本発明の水冷却装置の実施例9が適用された蒸気利用システムの一例を示す概略図であり、一部を省略して示している。本実施例9の水冷却装置および蒸気利用システムは、基本的には前記実施例5と同様である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。   FIG. 9 is a schematic view showing an example of a steam utilization system to which the ninth embodiment of the water cooling device of the present invention is applied, and a part of the system is omitted. The water cooling device and the steam utilization system of the ninth embodiment are basically the same as those of the fifth embodiment. Therefore, in the following description, differences between the two will be mainly described, and corresponding portions will be described with the same reference numerals.

本実施例9は、蒸発器26の構成において、前記実施例5と異なる。すなわち、前記実施例5では、中空タンク40内に管路41を通し、その管路41にヒートポンプ6の冷媒を通す一方、中空タンク40には水を循環させたが、本実施例9では、中空タンク40内にヒートポンプ6の冷媒を通し、管路41内に水を通した。その他の構成および制御は、前記実施例5と同様のため、説明は省略する。本実施例9の蒸発器26の構成は、前記実施例5に限らず、その他の実施例においても同様に適用可能であることは言うまでもない。   The ninth embodiment is different from the fifth embodiment in the configuration of the evaporator 26. That is, in the fifth embodiment, the pipe 41 is passed through the hollow tank 40, and the refrigerant of the heat pump 6 is passed through the pipe 41, while water is circulated through the hollow tank 40. The refrigerant of the heat pump 6 was passed through the hollow tank 40, and water was passed through the pipe 41. Other configurations and controls are the same as those in the fifth embodiment, and thus description thereof is omitted. Needless to say, the configuration of the evaporator 26 according to the ninth embodiment is not limited to the fifth embodiment but can be similarly applied to other embodiments.

図10は、本発明の水冷却装置の実施例10が適用された蒸気利用システムの一例を示す概略図であり、一部を省略して示している。本実施例10の水冷却装置および蒸気利用システムは、基本的には前記実施例5と同様である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。   FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an example of a steam utilization system to which the water cooling device according to the tenth embodiment of the present invention is applied, and a part thereof is omitted. The water cooling device and the steam utilization system of the tenth embodiment are basically the same as those of the fifth embodiment. Therefore, in the following description, differences between the two will be mainly described, and corresponding portions will be described with the same reference numerals.

本実施例10は、蒸発器26の構成において、前記実施例5と異なる。すなわち、前記実施例5では、蒸発器26は中空タンク40とその内側を通される管路41とから構成したが、本実施例10では、蒸発器26は、二つの管路42,43を有する間接熱交換器とされ、一方の管路42を水流路とし、他方の管路43を冷媒流路として使用される。冷媒流路には、前記実施例5と同様にヒートポンプ6の冷媒が通され、水流路には、前記実施例9と同様に水が通される。その他の構成および制御は、前記実施例5と同様のため、説明は省略する。本実施例10の蒸発器26の構成は、前記実施例5に限らず、その他の実施例においても同様に適用可能であることは言うまでもない。   The tenth embodiment is different from the fifth embodiment in the configuration of the evaporator 26. That is, in the said Example 5, although the evaporator 26 comprised the hollow tank 40 and the pipe line 41 passed through the inside, in this Example 10, the evaporator 26 has two pipe lines 42 and 43. The indirect heat exchanger has one pipe line 42 as a water flow path and the other pipe line 43 as a refrigerant flow path. Similarly to the fifth embodiment, the refrigerant of the heat pump 6 is passed through the refrigerant flow path, and water is passed through the water flow path as in the ninth embodiment. Other configurations and controls are the same as those in the fifth embodiment, and thus description thereof is omitted. Needless to say, the configuration of the evaporator 26 according to the tenth embodiment is not limited to the fifth embodiment but can be similarly applied to other embodiments.

図11は、本発明の水冷却装置の実施例11が適用された蒸気利用システムの一例を示す概略図であり、一部を省略して示している。本実施例11の水冷却装置および蒸気利用システムは、基本的には前記実施例5と同様である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。   FIG. 11 is a schematic view showing an example of a steam utilization system to which an embodiment 11 of the water cooling device of the present invention is applied, and a part thereof is omitted. The water cooling device and the steam utilization system according to the eleventh embodiment are basically the same as those of the fifth embodiment. Therefore, in the following description, differences between the two will be mainly described, and corresponding portions will be described with the same reference numerals.

本実施例11では、中空タンク34への補水路22には、補水弁24の代わりに、送水ポンプ51が設けられ制御される。つまり、中空タンク34へは、送水ポンプ51を介して、水が供給可能とされる。送水ポンプ51は、オンオフ制御されてもよいし、流量調整可能にインバータ制御されてもよい。あるいは、送水ポンプ51に加えて補水弁を設けて、送水ポンプ51を作動させた状態で補水弁の開度を調整することで、中空タンク34への給水量の調整を図ってもよい。   In the eleventh embodiment, a water supply pump 51 is provided and controlled in the supplementary water passage 22 to the hollow tank 34 instead of the supplementary water valve 24. That is, water can be supplied to the hollow tank 34 via the water pump 51. The water supply pump 51 may be on / off controlled or may be inverter controlled so that the flow rate can be adjusted. Alternatively, the water supply amount to the hollow tank 34 may be adjusted by providing a water supplement valve in addition to the water pump 51 and adjusting the opening of the water supplement valve while the water pump 51 is activated.

また、本実施例11では、蒸気圧縮機4は、中空タンク34内の気体を、気水分離器52を介して吸引排出する。つまり、蒸気圧縮機4への吸入路18の中途に気水分離器52が設けられており、気水分離器52において液滴の分離が図られた蒸気が、蒸気圧縮機4へ供給される。そして、蒸気圧縮機4から吐出される蒸気は、蒸気利用機器へ送られる。   In Embodiment 11, the vapor compressor 4 sucks and discharges the gas in the hollow tank 34 through the steam separator 52. In other words, the steam separator 52 is provided in the middle of the suction path 18 to the steam compressor 4, and the steam whose droplets are separated in the steam separator 52 is supplied to the steam compressor 4. . And the steam discharged from the steam compressor 4 is sent to a steam utilization apparatus.

一方、気水分離器52で分離された水は、スチームトラップ53を介して導出される。その水の利用方法は、特に問わないが、ここではボイラ2への給水の予熱に用いられる。具体的には、スチームトラップ53を介して導出される水は、ボイラ2への給水タンク9へ供給される。気水分離器52からの水は、熱水であるから、ボイラ2への給水の予熱を図ることができる。その他の構成および制御は、前記実施例5と同様のため、説明は省略する。   On the other hand, the water separated by the steam separator 52 is led out through the steam trap 53. Although the usage method in particular of the water is not ask | required, it is used for the preheating of the water supply to the boiler 2 here. Specifically, the water led out through the steam trap 53 is supplied to the water supply tank 9 to the boiler 2. Since the water from the steam separator 52 is hot water, it is possible to preheat water supplied to the boiler 2. Other configurations and controls are the same as those in the fifth embodiment, and thus description thereof is omitted.

図12は、本発明の水冷却装置の実施例12が適用された蒸気利用システムの一例を示す概略図であり、一部を省略して示している。本実施例12の水冷却装置および蒸気利用システムは、基本的には前記実施例5と同様である。そこで、以下においては、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。なお、本実施例12は、前記実施例11の変形例ともいえる。   FIG. 12 is a schematic diagram illustrating an example of a steam utilization system to which the water cooling device according to the twelfth embodiment of the present invention is applied, and a part thereof is omitted. The water cooling device and the steam utilization system of the twelfth embodiment are basically the same as those of the fifth embodiment. Therefore, in the following description, differences between the two will be mainly described, and corresponding portions will be described with the same reference numerals. The twelfth embodiment can be said to be a modification of the eleventh embodiment.

本実施例12では、蒸気圧縮機4は、中空タンク34内の気体を、気水分離器52を介して吸引排出する。つまり、蒸気圧縮機4への吸入路18の中途に気水分離器52が設けられており、気水分離器52において液滴の分離が図られた蒸気が、蒸気圧縮機4へ供給される。   In the twelfth embodiment, the vapor compressor 4 sucks and discharges the gas in the hollow tank 34 via the steam separator 52. In other words, the steam separator 52 is provided in the middle of the suction path 18 to the steam compressor 4, and the steam whose droplets are separated in the steam separator 52 is supplied to the steam compressor 4. .

気水分離器52で分離された水は、スチームトラップ53を介して導出される。この水は、前記実施例11では、ボイラ2への給水タンク9へそのまま供給されたが、本実施例12では、気水分離器52からの水は、補給水との間接熱交換器54を介して、貯水部としての中空タンク34へ戻される。間接熱交換器54から中空タンク34への送水路には、送水ポンプ51が設けられている。   The water separated by the steam separator 52 is led out through the steam trap 53. In this embodiment 11, this water is supplied as it is to the water supply tank 9 to the boiler 2, but in this embodiment 12, the water from the steam separator 52 is supplied to the indirect heat exchanger 54 with make-up water. And returned to the hollow tank 34 serving as a water storage section. A water supply pump 51 is provided in the water supply path from the indirect heat exchanger 54 to the hollow tank 34.

間接熱交換器54では、気水分離器52からの熱水で、補給水(純水または軟水)が加熱される。そして、このようにして加熱された水は、ボイラ2の給水タンク9へ供給される。このようにして、ボイラ2への給水の予熱を図ることができる。気水分離器52からの水を直接に給水タンク9へ送る場合と比べて、水質の管理が容易となる。   In the indirect heat exchanger 54, makeup water (pure water or soft water) is heated with hot water from the steam separator 52. The water heated in this way is supplied to the water supply tank 9 of the boiler 2. In this way, it is possible to preheat water supplied to the boiler 2. Compared with the case where the water from the steam separator 52 is sent directly to the water supply tank 9, the water quality can be easily managed.

また、本実施例12では、蒸気圧縮機4から吐出される蒸気は、実施例3や実施例4と同様に、補給水との間接熱交換器33を介して、貯水部としての中空タンク34へ供給される。たとえば、前記実施例3と同様に、間接熱交換器33では、蒸気圧縮機4からの蒸気で、補給水(純水または軟水)が加熱され、蒸気化される。そして、その蒸気は、蒸気エンジン3からの排蒸路15と合流するなどして、蒸気利用機器へ送られる。あるいは、前記実施例4と同様に、間接熱交換器33では、蒸気圧縮機4からの蒸気で、補給水(純水または軟水)が加熱され、このようにして加熱された水を、ボイラ2の給水タンク9へ供給してもよい。いずれの場合も、間接熱交換器33で熱交換後の蒸気の凝縮水は、スチームトラップ55および送水ポンプ51を介して、中空タンク34へ戻される。その他の構成および制御は、前記実施例5と同様のため、説明は省略する。   Further, in the twelfth embodiment, the steam discharged from the steam compressor 4 is passed through an indirect heat exchanger 33 with make-up water, as in the third and fourth embodiments, and a hollow tank 34 as a water storage section. Supplied to. For example, as in the third embodiment, in the indirect heat exchanger 33, make-up water (pure water or soft water) is heated and vaporized by the steam from the steam compressor 4. Then, the steam joins with the exhaust steam path 15 from the steam engine 3 and is sent to the steam utilization device. Or in the indirect heat exchanger 33, the makeup water (pure water or soft water) is heated by the steam from the steam compressor 4 as in the fourth embodiment, and the water thus heated is used as the boiler 2. The water supply tank 9 may be supplied. In any case, the condensed water of the steam after the heat exchange in the indirect heat exchanger 33 is returned to the hollow tank 34 via the steam trap 55 and the water feed pump 51. Other configurations and controls are the same as those in the fifth embodiment, and thus description thereof is omitted.

本発明の水冷却装置は、前記各実施例の構成に限らず、適宜変更可能である。たとえば、前記各実施例では、蒸気圧縮機4および冷媒圧縮機5の双方が蒸気エンジン3により駆動されたが、一方または双方が電動機により駆動されてもよい。たとえば、前記実施例1において、蒸気圧縮機4および冷媒圧縮機5の双方を電動機で駆動してもよい。その際、図13に示すように、両圧縮機4,5を共通の電動機44で駆動してもよいし、図14に示すように、各圧縮機4,5を個別に電動機44,44で駆動してもよい。また、図14において、一方または双方の電動機44を、蒸気エンジン3としてもよい。このような変更は、前記実施例1に限らず、その他の実施例も同様に可能である。なお、図13および図14は、圧縮機4,5の駆動部のみを示しており、他の構成は省略している。   The water cooling device of the present invention is not limited to the configuration of each of the embodiments described above, and can be changed as appropriate. For example, in each of the above embodiments, both the steam compressor 4 and the refrigerant compressor 5 are driven by the steam engine 3, but one or both may be driven by an electric motor. For example, in the first embodiment, both the steam compressor 4 and the refrigerant compressor 5 may be driven by an electric motor. At that time, as shown in FIG. 13, both compressors 4 and 5 may be driven by a common motor 44, or as shown in FIG. 14, each compressor 4 and 5 is individually driven by motors 44 and 44. It may be driven. In FIG. 14, one or both of the electric motors 44 may be the steam engine 3. Such a change is not limited to the first embodiment, and other embodiments are also possible. 13 and 14 show only the drive units of the compressors 4 and 5, and other configurations are omitted.

また、前記各実施例において、ヒートポンプ6を複数段としてもよい。たとえば、図15に示すように、前記ヒートポンプ6としての第一ヒートポンプ45の他に、第二ヒートポンプ46をさらに備えてもよい。第二ヒートポンプ46も第一ヒートポンプ45と同様の構成であり、冷媒圧縮機47、凝縮器48、膨張弁49および蒸発器50が順次環状に接続されて構成される。また、各ヒートポンプ45,46の冷媒は、所望の凝縮器48の凝縮温度、所望の蒸発器50の蒸発温度に応じて適宜選定することができる。   In each of the above embodiments, the heat pump 6 may have a plurality of stages. For example, as shown in FIG. 15, in addition to the first heat pump 45 as the heat pump 6, a second heat pump 46 may be further provided. The second heat pump 46 has the same configuration as the first heat pump 45, and is configured by sequentially connecting a refrigerant compressor 47, a condenser 48, an expansion valve 49, and an evaporator 50 in an annular shape. Further, the refrigerant of each heat pump 45, 46 can be appropriately selected according to the desired condensation temperature of the condenser 48 and the desired evaporation temperature of the evaporator 50.

そして、第一ヒートポンプ45の凝縮器7は、第一ヒートポンプ45の冷媒と貯水タンク8の水との間接熱交換器とされる。また、第一ヒートポンプ45の蒸発器26は、第二ヒートポンプ46の凝縮器48でもあり、第一ヒートポンプ45の冷媒と第二ヒートポンプ46の冷媒との間接熱交換器とされる。そして、第二ヒートポンプ46の蒸発器50は、第二ヒートポンプ46の冷媒と冷却器への水との間接熱交換器とされる。その他の構成および制御は、前記実施例1などと同様である。   The condenser 7 of the first heat pump 45 is an indirect heat exchanger between the refrigerant of the first heat pump 45 and the water in the water storage tank 8. The evaporator 26 of the first heat pump 45 is also a condenser 48 of the second heat pump 46 and is an indirect heat exchanger between the refrigerant of the first heat pump 45 and the refrigerant of the second heat pump 46. The evaporator 50 of the second heat pump 46 is an indirect heat exchanger between the refrigerant of the second heat pump 46 and water to the cooler. Other configurations and controls are the same as those in the first embodiment.

ヒートポンプを複数段とすることで、圧縮比を抑えることができ、各段のヒートポンプの圧縮機や蒸発器などの構成を小型化することができる。すなわち、一段のヒートポンプでは、圧縮比が高くなり効率が悪くなるが、複数段とすることで、最適な圧縮比で運転することが可能となる。   By making the heat pump into a plurality of stages, the compression ratio can be suppressed, and the configuration of the compressors and evaporators of the heat pumps in each stage can be reduced in size. That is, in a single-stage heat pump, the compression ratio becomes high and the efficiency becomes poor, but by using a plurality of stages, it becomes possible to operate at an optimal compression ratio.

なお、図15では、図14と同様に、各圧縮機4,5,47が電動機44により駆動されるが、図1と同様に蒸気エンジン3により駆動されてもよいことは勿論である。また、図15では図14のヒートポンプを複数段とした例を示したが、ヒートポンプを複数段とすることは、その他の実施例にも同様に適用可能である。   In FIG. 15, the compressors 4, 5, and 47 are driven by the electric motor 44 as in FIG. 14, but of course, they may be driven by the steam engine 3 as in FIG. 1. FIG. 15 shows an example in which the heat pump of FIG. 14 has a plurality of stages, but it can be similarly applied to other embodiments to have a plurality of stages.

さらに、図15では、第一ヒートポンプ45に第二ヒートポンプ46のみを設けたが、ヒートポンプの段数をさらに増やしてもよい。すなわち、第一ヒートポンプ45の他に、第二または第三以降のヒートポンプ(これを「追加ヒートポンプ」と呼ぶことにする)をさらに備えてもよい。その場合、第一ヒートポンプ45の蒸発器26は、第一ヒートポンプ45の冷媒と最上段の追加ヒートポンプの冷媒との間接熱交換器とされて、最上段の追加ヒートポンプの凝縮器でもある。また、最下段の追加ヒートポンプの蒸発器は、最下段の追加ヒートポンプの冷媒と冷却器への水との間接熱交換器とされる。なお、最上段と最下段の各ヒートポンプに挟まれるヒートポンプは、凝縮器が一つ上段のヒートポンプの蒸発器でもあり、蒸発器が一つ下段のヒートポンプの凝縮器でもある。   Further, in FIG. 15, only the second heat pump 46 is provided in the first heat pump 45, but the number of stages of the heat pump may be further increased. That is, in addition to the first heat pump 45, a second or third heat pump (hereinafter referred to as “additional heat pump”) may be further provided. In that case, the evaporator 26 of the first heat pump 45 is an indirect heat exchanger between the refrigerant of the first heat pump 45 and the refrigerant of the uppermost additional heat pump, and is also a condenser of the uppermost additional heat pump. Further, the evaporator of the lowermost additional heat pump is an indirect heat exchanger between the refrigerant of the lowermost additional heat pump and the water to the cooler. In addition, the heat pump sandwiched between the uppermost and lowermost heat pumps is an evaporator of one upper heat pump and a condenser of one lower heat pump.

最後に、本発明の水冷却装置は、空調や食品冷却など以外に、エンジンなどの比較的高温物の冷却に用いてもよい。たとえば、ガスエンジンに前記冷却器としてジャケットを設け、このジャケットに本発明の水冷却装置で得られた冷水またはそれと熱交換された冷媒を通して、ガスエンジンの冷却を図ってもよい。   Finally, the water cooling device of the present invention may be used for cooling a relatively high temperature object such as an engine in addition to air conditioning and food cooling. For example, a jacket may be provided as the cooler in the gas engine, and the gas engine may be cooled through cold water obtained by the water cooling device of the present invention or a refrigerant exchanged with the jacket through the jacket.

さらに、本発明の水冷却装置は、工場などから排出される温水を冷却するのにも用いることができる。たとえば、工場から60〜100℃の廃温水が大量に出る場合があるが、それらは従来、水を再利用する場合には、大型のクーリングタワーで冷却しており、水を再利用しない場合には、法規制により40℃未満に冷却しなければならない関係上、工業用水(水道水)を混ぜることで冷却した後、河川などへ排水されている。   Furthermore, the water cooling device of the present invention can also be used to cool hot water discharged from a factory or the like. For example, there is a case where a large amount of waste water at 60 to 100 ° C. comes out from a factory. However, when water is reused, it is conventionally cooled by a large cooling tower, and when water is not reused. Because it must be cooled to less than 40 ° C. due to legal regulations, it is cooled by mixing industrial water (tap water) and then drained into rivers and the like.

ところが、このような廃温水の冷却に、本発明の水冷却装置を用いることができる。具体的には、たとえば実施例11や実施例12において、ヒートポンプ6の蒸発器26に、工場からの高温の排水を流し、蒸発器26において冷却後、再利用または河川などへ排水すればよい。このようにすれば、クーリングタワーが不要となり、イニシャルコストやランニングコストの低減を図ることができ、また冷却用水の削減を図ることができる。しかも、廃温水の冷却時に得られるエネルギーにより、蒸気や熱水を得ることもできる。   However, the water cooling device of the present invention can be used for cooling such waste warm water. Specifically, for example, in Example 11 or Example 12, high temperature waste water from the factory may be flowed to the evaporator 26 of the heat pump 6 and after cooling in the evaporator 26, it may be reused or drained to a river or the like. This eliminates the need for a cooling tower, reduces initial costs and running costs, and reduces cooling water. Moreover, steam and hot water can be obtained by the energy obtained when cooling the waste warm water.

1 蒸気利用システム
2 ボイラ
3 蒸気エンジン
4 蒸気圧縮機
5 冷媒圧縮機
6 ヒートポンプ
7 凝縮器
8 貯水タンク(貯水部)
9 給水タンク
18 吸入路
19 吐出路
20 注水路
21 注水弁
25 膨張弁
26 蒸発器
30 冷水供給路
33 間接熱交換器
34 中空タンク
35 管路
38 循環ポンプ
39 ノズル
45 第一ヒートポンプ
46 第二ヒートポンプ(追加ヒートポンプ)
48 (第二ヒートポンプの)凝縮器
50 (第二ヒートポンプの)蒸発器
52 気水分離器
54 間接熱交換器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steam utilization system 2 Boiler 3 Steam engine 4 Steam compressor 5 Refrigerant compressor 6 Heat pump 7 Condenser 8 Water storage tank (water storage part)
9 Water supply tank 18 Suction path 19 Discharge path 20 Water injection path 21 Water injection valve 25 Expansion valve 26 Evaporator 30 Cold water supply path 33 Indirect heat exchanger 34 Hollow tank 35 Pipe line 38 Circulation pump 39 Nozzle 45 First heat pump 46 Second heat pump ( Additional heat pump)
48 (second heat pump) condenser 50 (second heat pump) evaporator 52 steam separator 54 indirect heat exchanger

Claims (11)

貯水部内の気体を吸引排出して、前記貯水部内を減圧すると共に、前記貯水部から吸引した水蒸気を圧縮する蒸気圧縮機と、
冷媒圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器が順次環状に接続されて構成されたヒートポンプとを備え、
前記凝縮器は、前記ヒートポンプの冷媒と前記貯水部の水との間接熱交換器とされ、
前記蒸発器は、前記ヒートポンプの冷媒と冷却しようとする水との間接熱交換器とされ
前記蒸気圧縮機からの蒸気は、ボイラへの給水タンクへ供給される
ことを特徴とする水冷却装置。
A vapor compressor that sucks and discharges the gas in the water storage unit, depressurizes the water storage unit, and compresses the water vapor sucked from the water storage unit;
A refrigerant compressor, a condenser, an expansion valve, and a heat pump configured by sequentially connecting an evaporator in an annular shape,
The condenser is an indirect heat exchanger between the refrigerant of the heat pump and the water of the water reservoir,
The evaporator is an indirect heat exchanger between the refrigerant of the heat pump and water to be cooled ,
Steam from the steam compressor is supplied to a water supply tank for a boiler .
貯水部内の気体を吸引排出して、前記貯水部内を減圧すると共に、前記貯水部から吸引した水蒸気を圧縮する蒸気圧縮機と、
冷媒圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器が順次環状に接続されて構成されたヒートポンプとを備え、
前記凝縮器は、前記ヒートポンプの冷媒と前記貯水部の水との間接熱交換器とされ、
前記蒸発器は、前記ヒートポンプの冷媒と冷却しようとする水との間接熱交換器とされ
前記蒸気圧縮機からの蒸気は、補給水と間接熱交換して前記貯水部へ供給され、
その補給水は、前記蒸気圧縮機からの蒸気との間接熱交換により蒸気化される
ことを特徴とする水冷却装置。
A vapor compressor that sucks and discharges the gas in the water storage unit, depressurizes the water storage unit, and compresses the water vapor sucked from the water storage unit;
A refrigerant compressor, a condenser, an expansion valve, and a heat pump configured by sequentially connecting an evaporator in an annular shape,
The condenser is an indirect heat exchanger between the refrigerant of the heat pump and the water of the water reservoir,
The evaporator is an indirect heat exchanger between the refrigerant of the heat pump and water to be cooled ,
The steam from the steam compressor is supplied to the water storage unit through indirect heat exchange with makeup water,
The makeup water is vaporized by indirect heat exchange with steam from the steam compressor .
貯水部内の気体を吸引排出して、前記貯水部内を減圧すると共に、前記貯水部から吸引した水蒸気を圧縮する蒸気圧縮機と、
冷媒圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器が順次環状に接続されて構成されたヒートポンプとを備え、
前記凝縮器は、前記ヒートポンプの冷媒と前記貯水部の水との間接熱交換器とされ、
前記蒸発器は、前記ヒートポンプの冷媒と冷却しようとする水との間接熱交換器とされ
前記蒸気圧縮機からの蒸気は、補給水と間接熱交換して前記貯水部へ供給され、
その補給水は、前記蒸気圧縮機からの蒸気との間接熱交換により加温されて、ボイラへの給水タンクへ供給される
ことを特徴とする水冷却装置。
A vapor compressor that sucks and discharges the gas in the water storage unit, depressurizes the water storage unit, and compresses the water vapor sucked from the water storage unit;
A refrigerant compressor, a condenser, an expansion valve, and a heat pump configured by sequentially connecting an evaporator in an annular shape,
The condenser is an indirect heat exchanger between the refrigerant of the heat pump and the water of the water reservoir,
The evaporator is an indirect heat exchanger between the refrigerant of the heat pump and water to be cooled ,
The steam from the steam compressor is supplied to the water storage unit through indirect heat exchange with makeup water,
The makeup water is heated by indirect heat exchange with steam from the steam compressor and supplied to a water supply tank to a boiler .
貯水部内の気体を吸引排出して、前記貯水部内を減圧すると共に、前記貯水部から吸引した水蒸気を圧縮する蒸気圧縮機と、
冷媒圧縮機、凝縮器、膨張弁および蒸発器が順次環状に接続されて構成されたヒートポンプとを備え、
前記凝縮器は、前記ヒートポンプの冷媒と前記貯水部の水との間接熱交換器とされ、
前記蒸発器は、前記ヒートポンプの冷媒と冷却しようとする水との間接熱交換器とされ
前記蒸気圧縮機と前記冷媒圧縮機との一方または双方が、蒸気を用いて動力を起こす蒸気エンジンにより駆動され、
前記蒸気圧縮機からの蒸気は、補給水と間接熱交換して前記貯水部へ供給され、
その補給水は、前記蒸気圧縮機からの蒸気との間接熱交換により蒸気化されて、前記蒸気エンジンにて使用後の蒸気が供給される箇所へ供給されるか、前記蒸気圧縮機からの蒸気との間接熱交換により加温されて、前記蒸気エンジンへ蒸気を供給するボイラへの給水タンクへ供給される
ことを特徴とする水冷却装置。
A vapor compressor that sucks and discharges the gas in the water storage unit, depressurizes the water storage unit, and compresses the water vapor sucked from the water storage unit;
A refrigerant compressor, a condenser, an expansion valve, and a heat pump configured by sequentially connecting an evaporator in an annular shape,
The condenser is an indirect heat exchanger between the refrigerant of the heat pump and the water of the water reservoir,
The evaporator is an indirect heat exchanger between the refrigerant of the heat pump and water to be cooled ,
One or both of the steam compressor and the refrigerant compressor are driven by a steam engine that generates power using steam,
The steam from the steam compressor is supplied to the water storage unit through indirect heat exchange with makeup water,
The make-up water is vaporized by indirect heat exchange with the steam from the steam compressor, and is supplied to a place where used steam is supplied by the steam engine, or the steam from the steam compressor is supplied. The water cooling device is heated by indirect heat exchange with the steam engine and supplied to a water supply tank to a boiler that supplies steam to the steam engine .
水が貯留される貯水タンクをさらに備え、
この貯水タンクが、前記貯水部とされ、
前記凝縮器は、冷媒流路と水流路とを有する間接熱交換器とされ、
前記冷媒流路には、前記ヒートポンプの冷媒が通され、
前記水流路と前記貯水タンクとの間で、前記貯水タンク内の水が循環される
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の水冷却装置。
A water storage tank for storing water;
This water storage tank is the water storage part,
The condenser is an indirect heat exchanger having a refrigerant channel and a water channel,
The refrigerant flow path is passed through the refrigerant of the heat pump,
The water cooling device according to any one of claims 1 to 4 , wherein water in the water storage tank is circulated between the water flow path and the water storage tank.
前記凝縮器は、中空タンクとその内側に設けられる管路とから構成され、
前記中空タンクと前記管路との内、一方に前記ヒートポンプの冷媒が通され、他方に水が貯留されて前記貯水部とされる
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の水冷却装置。
The condenser is composed of a hollow tank and a pipe line provided inside the hollow tank,
The refrigerant of the heat pump is passed through one of the hollow tank and the conduit, and water is stored in the other to serve as the water storage section . The water cooling apparatus as described.
前記中空タンクに水が貯留される一方、前記管路に前記ヒートポンプの冷媒が通され、
前記中空タンク内は、中途まで水が貯留されて、液相部と気相部とに分けられ、
前記管路は、少なくとも一部が前記中空タンク内の気相部に配置され、
この気相部に配置された管路へ向けて、前記中空タンク内の貯留水が噴霧される
ことを特徴とする請求項6に記載の水冷却装置。
While water is stored in the hollow tank, the refrigerant of the heat pump is passed through the pipeline,
Inside the hollow tank, water is stored halfway, and is divided into a liquid phase part and a gas phase part,
The pipe line is at least partially arranged in a gas phase part in the hollow tank,
The water cooling device according to claim 6 , wherein the water stored in the hollow tank is sprayed toward a pipe line disposed in the gas phase portion.
前記凝縮器は、冷媒流路と水流路とを有する間接熱交換器とされ、
前記冷媒流路には、前記ヒートポンプの冷媒が通され、
前記水流路には、水が貯留されて前記貯水部とされる
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の水冷却装置。
The condenser is an indirect heat exchanger having a refrigerant channel and a water channel,
The refrigerant flow path is passed through the refrigerant of the heat pump,
The water cooling device according to any one of claims 1 to 4, wherein water is stored in the water flow path to serve as the water storage section.
前記ヒートポンプとしての第一ヒートポンプの他に、一または複数段の追加ヒートポンプをさらに備え、
前記第一ヒートポンプの蒸発器は、前記第一ヒートポンプの冷媒と冷却しようとする水との間接熱交換器とされる代わりに、前記第一ヒートポンプの冷媒と最上段の前記追加ヒートポンプの冷媒との間接熱交換器とされて、最上段の前記追加ヒートポンプの凝縮器でもあり、
最下段の前記追加ヒートポンプの蒸発器は、最下段の前記追加ヒートポンプの冷媒と冷却しようとする水との間接熱交換器とされる
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の水冷却装置。
In addition to the first heat pump as the heat pump, further comprising one or more additional heat pumps,
The evaporator of the first heat pump is an indirect heat exchanger between the refrigerant of the first heat pump and the water to be cooled, and instead of the refrigerant of the first heat pump and the refrigerant of the uppermost additional heat pump. As an indirect heat exchanger, it is also a condenser of the uppermost additional heat pump,
Evaporator of the additional heat pump lowest stage, to any one of claims 1 to 8, characterized in that it is an indirect heat exchanger with water to be cooled and refrigerant of the additional heat pump of the lowermost The water cooling apparatus as described.
前記蒸気圧縮機にて圧縮される蒸気には、前記蒸気圧縮機自体またはその前段もしくは後段において注水される
ことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の水冷却装置。
The water cooling device according to any one of claims 1 to 9 , wherein the steam compressed by the steam compressor is injected with water in the steam compressor itself or in a preceding stage or a subsequent stage thereof.
前記蒸気圧縮機は、前記貯水部内の気体を気水分離器を介して吸引排出し、
前記気水分離器にて分離された水は、ボイラへの給水タンクへ供給されるか、ボイラへの給水と間接熱交換されて前記貯水部へ戻される
ことを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の水冷却装置。
The steam compressor sucks and discharges the gas in the water storage section through a steam separator,
Water separated in the gas-water separator, claims 1 to 10, characterized in that either supplied to the water tank to the boiler, which is water and indirect heat exchange to a boiler back into the reservoir The water cooling device according to any one of the above.
JP2009131674A 2009-04-02 2009-06-01 Water cooling equipment Expired - Fee Related JP5305099B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009131674A JP5305099B2 (en) 2009-04-02 2009-06-01 Water cooling equipment

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009090526 2009-04-02
JP2009090526 2009-04-02
JP2009131674A JP5305099B2 (en) 2009-04-02 2009-06-01 Water cooling equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010255995A JP2010255995A (en) 2010-11-11
JP5305099B2 true JP5305099B2 (en) 2013-10-02

Family

ID=43317112

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009131674A Expired - Fee Related JP5305099B2 (en) 2009-04-02 2009-06-01 Water cooling equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5305099B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108798621A (en) * 2018-06-11 2018-11-13 西安交通大学 A kind of direct ftercompction formula high-temperature steam circulatory system

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5634948B2 (en) * 2011-06-07 2014-12-03 株式会社神戸製鋼所 Water jet steam compressor
JP2014009900A (en) * 2012-06-29 2014-01-20 Daikin Ind Ltd Heat pump
JP5954581B2 (en) * 2012-09-24 2016-07-20 三浦工業株式会社 Steam generation system
CN104791923B (en) * 2015-04-21 2017-11-21 国家电网公司 A kind of precise machine room air conditioner auxiliary radiating device
JP6972378B2 (en) * 2018-11-02 2021-11-24 三菱電機株式会社 Air conditioner

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56172675U (en) * 1980-05-22 1981-12-19
JPS61125547A (en) * 1984-11-21 1986-06-13 株式会社東芝 Heat pump type boiler device
JPS62288462A (en) * 1986-06-04 1987-12-15 入江 年優 Heat exchanger combining water tank in heat pump
JPH074212B2 (en) * 1987-08-18 1995-01-25 サントリ−株式会社 How to use heat in the beer manufacturing process
JP2552555B2 (en) * 1989-11-02 1996-11-13 大阪府 How to operate the heat pump
JP4982985B2 (en) * 2005-09-05 2012-07-25 東京電力株式会社 Steam generation system
JP2007292351A (en) * 2006-04-24 2007-11-08 Miura Co Ltd Operation control method of circulation type water cooler
JP4281770B2 (en) * 2006-08-31 2009-06-17 株式会社日立製作所 Heat pump system
JP2008138924A (en) * 2006-11-30 2008-06-19 Miura Co Ltd Steam generator
JP2009052794A (en) * 2007-08-24 2009-03-12 Miura Co Ltd Cold water manufacturing system using steam ejector
JP5293359B2 (en) * 2009-04-10 2013-09-18 三浦工業株式会社 Refrigerator using steam engine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108798621A (en) * 2018-06-11 2018-11-13 西安交通大学 A kind of direct ftercompction formula high-temperature steam circulatory system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010255995A (en) 2010-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5305099B2 (en) Water cooling equipment
JP5934074B2 (en) Gas compressor
JP5495526B2 (en) Heat source system and control method thereof
US11585231B2 (en) Device and method for operating volumetric expansion machines
US9982918B2 (en) Energy system
TW200819692A (en) System and method for reducing windage losses in compressor motors
JP2012167852A (en) Heat pump type vapor generator
JP2012042205A (en) Heat pump steam generating device
US20190383232A1 (en) Gas engine driven heat pump system with generator
JP5832190B2 (en) Water refrigerant refrigeration system
JP5293359B2 (en) Refrigerator using steam engine
JP2011027358A (en) Heater
JP2012037197A (en) Heat pump type steam generator
JP2011106718A (en) Heat pump chiller
JP2006349211A (en) Combined cycle device, and its control method
JP2008164204A (en) Heat pump system
JP2006010301A (en) Cold generating system, and cold generating method
JP6083509B2 (en) Water heating system
JP2011185571A (en) Heat pump system
JP5627411B2 (en) Double bundle type refrigerator system, heat source system and control method thereof
JP6174191B2 (en) Gas compressor
JP2011043273A (en) Heat pump type heating liquid system
JP5312444B2 (en) Heat pump water heater
JP2010243011A (en) Cold water manufacturing device
JP6083508B2 (en) Water heating system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120323

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130419

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130423

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130508

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130530

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130612

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 5305099

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees