JP5549362B2 - Heat source system and heat supply method - Google Patents
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Description
本発明は、工場などの熱消費設備に仮設されて、かかる熱消費設備に熱を供給する仮設熱源システム、およびこの仮設熱源システムによる熱消費設備への熱供給方法に関する。 The present invention relates to a temporary heat source system that is temporarily installed in a heat consuming facility such as a factory and supplies heat to the heat consuming facility, and a heat supply method to the heat consuming facility using the temporary heat source system.
工場等の熱消費設備では、蒸気や温水を生成したり、乾燥用に熱風を生成したり、温度調整や温度維持のために熱源が必要となる場合が多い。従来は、ボイラーにおいて化石燃料を燃焼させて生成した熱を利用している。しかしながら、近年、エネルギーの有効利用(省エネルギー)、および温室効果ガスであるCO2排出量削減の観点から、ボイラーからヒートポンプへの代替が提案されている。ヒートポンプは、冷媒(熱媒体)が蒸発により気化するときに周囲の熱を吸収し、凝縮により液化するときに熱を発する性質を利用している。このため、燃焼式のボイラーに比べて、一次エネルギー消費量およびCO2排出量を好適に削減することができ、ランニングコストも大幅に抑えることが可能である。 In heat consumption facilities such as factories, a heat source is often required for generating steam and hot water, generating hot air for drying, and adjusting temperature and maintaining temperature. Conventionally, heat generated by burning fossil fuel in a boiler is used. However, in recent years, an alternative from a boiler to a heat pump has been proposed from the viewpoint of effective use of energy (energy saving) and reduction of CO 2 emissions, which are greenhouse gases. The heat pump uses the property of absorbing ambient heat when the refrigerant (heat medium) is vaporized by evaporation and generating heat when liquefied by condensation. Therefore, as compared with the boiler combustion, it is possible to suitably reduce the primary energy consumption and CO 2 emissions, running cost can be suppressed significantly.
従来からも熱源としてヒートポンプを用いた装置として、例えば特許文献1には、ヒートポンプの冷媒配管に2つの濃縮器(濃縮手段)を並列に接続したヒートポンプ式蒸気・温水発生装置が開示されている。特許文献1によれば、2つの濃縮器それぞれから蒸気と温水を同時に供給できるとしている。 Conventionally, as an apparatus using a heat pump as a heat source, for example, Patent Document 1 discloses a heat pump steam / hot water generator in which two concentrators (concentration means) are connected in parallel to a refrigerant pipe of a heat pump. According to Patent Document 1, steam and hot water can be simultaneously supplied from each of the two concentrators.
上記のように、熱源としてヒートポンプを用いることにより様々な優れた利点を享受できるものの、既存設備に対してボイラーと置き換えを行うには課題がある。すなわち、稼働中の既存設備への導入は一時的な生産能力や処理能力の低下を伴うため、代替した際に蒸気や高温水の温度等において所望の性能が確実に得られるかどうかを確認してから導入したいという顧客など(以下、顧客と総称する)からの要望があった。しかし、現状では、ヒートポンプを設置するためにはまず既存のボイラーを撤去し、ヒートポンプ(熱源機)を設置するためのコンクリート基礎を建設し、それからヒートポンプを設置して配管工事などを行うという大規模な改変を伴う。したがって、工事には相当の期間(例えば数ヶ月程度)や費用を要すると共に、所望の性能が得られなかったらボイラーに戻すという選択肢は想定できないものである。 As described above, although various excellent advantages can be obtained by using a heat pump as a heat source, there is a problem in replacing existing equipment with a boiler. In other words, since introduction to existing facilities that are in operation is accompanied by a temporary decline in production capacity and processing capacity, confirm whether the desired performance can be reliably obtained at the temperature of steam or high-temperature water when replaced. There has been a request from customers (hereinafter collectively referred to as customers) who want to introduce them later. However, at present, in order to install a heat pump, the existing boiler is first removed, a concrete foundation for installing a heat pump (heat source machine) is built, and then a heat pump is installed to perform piping work, etc. With minor modifications. Therefore, it takes a considerable period of time (for example, several months) and cost for the construction, and if the desired performance cannot be obtained, the option of returning to the boiler cannot be assumed.
本発明は、このような課題に鑑み、ヒートポンプを一時的に設置して試運転可能にすることにより、ヒートポンプの試用効果を確認することができ、顧客満足度を向上させ、ひいてはヒートポンプの導入促進を図ることが可能な熱源システムおよび熱供給方法を提供することを目的としている。 In view of such problems, the present invention can confirm the trial effect of the heat pump by temporarily installing the heat pump and making it possible to perform a trial operation, thereby improving customer satisfaction and thus promoting the introduction of the heat pump. An object of the present invention is to provide a heat source system and a heat supply method that can be realized.
上記課題を解決するために、本発明にかかる熱源システムの代表的な構成は、蒸発器と、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁とを有し、これらを一次冷媒が循環する1または複数台のヒートポンプを、移動可能な架台上に載置した熱源ユニットと、ヒートポンプに電力を供給する電源と、ヒートポンプを制御する制御盤と、熱消費設備からの熱媒体が供給される熱交換器とを、移動可能な架台上に載置したユーティリティユニットと、を備え、電源は、変圧器として機能する電源であり、ヒートポンプと熱交換器の間には二次冷媒が循環し、熱交換器において二次冷媒と熱消費設備からの熱媒体とが熱交換を行うことを特徴とする。また本発明にかかる熱源システムの他の構成は、蒸発器と、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁とを有し、これらを一次冷媒が循環する1または複数台のヒートポンプを、移動可能な架台上に載置した熱源ユニットと、ヒートポンプに電力を供給する電源と、ヒートポンプを制御する制御盤と、熱消費設備からの熱媒体が供給される熱交換器とを、移動可能な架台上に載置したユーティリティユニットと、を備え、電源は、発電機または充電装置であり、ヒートポンプと熱交換器の間には二次冷媒が循環し、熱交換器において二次冷媒と熱消費設備からの熱媒体とが熱交換を行うことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a typical configuration of a heat source system according to the present invention includes an evaporator, a compressor, a condenser, and an expansion valve, and one or a plurality of primary refrigerants circulate through these. Heat source unit mounted on a movable pedestal, a power source for supplying power to the heat pump, a control panel for controlling the heat pump, and a heat exchanger to which a heat medium from a heat consuming facility is supplied And a utility unit placed on a movable base, and the power source is a power source that functions as a transformer, and a secondary refrigerant circulates between the heat pump and the heat exchanger. The secondary refrigerant and the heat medium from the heat consuming equipment perform heat exchange. In addition, another configuration of the heat source system according to the present invention includes an evaporator, a compressor, a condenser, and an expansion valve, which can move one or a plurality of heat pumps in which a primary refrigerant circulates. A heat source unit mounted on the gantry, a power source for supplying power to the heat pump, a control panel for controlling the heat pump, and a heat exchanger to which a heat medium from the heat consuming equipment is supplied on a movable gantry A utility unit mounted thereon, and the power source is a generator or a charging device, and a secondary refrigerant circulates between the heat pump and the heat exchanger, and the secondary refrigerant and the heat consuming equipment receive heat from the heat exchanger. The heat medium exchanges heat.
上記構成によれば、熱源システムは、移動可能な架台上に設置された熱源ユニットおよびユーティリティユニットからなるため、ユニット単位でトラック等によって輸送し、クレーンで現地に搬入することができる。そして各種の配管さえ接続すれば、ユニットのまま稼働を開始することができる。したがって、熱源としてのヒートポンプの一時的な設置と試運転が可能となる。これにより、顧客はヒートポンプの性能を実際の熱消費設備で確認することができるため、ヒートポンプの導入促進を図ることが可能となる。 According to the above configuration, the heat source system includes the heat source unit and the utility unit installed on a movable base, so that the heat source system can be transported by a truck or the like in units and carried into the site by a crane. As long as various pipes are connected, operation can be started as a unit. Therefore, temporary installation and trial operation of a heat pump as a heat source are possible. Thereby, since the customer can confirm the performance of the heat pump with the actual heat consuming equipment, the introduction of the heat pump can be promoted.
またヒートポンプの一次冷媒が、熱交換器において二次冷媒を介して間接的に熱媒体と熱交換を行うことにより、熱源ユニットが複数のヒートポンプを備える場合であっても、熱消費設備からの熱媒体を供給する配管は熱交換器のみに接続すればよい。したがって、複数のヒートポンプ各々に熱媒体を供給する配管を敷設する必要がないため、配管設備を簡略化することができる。また複数のヒートポンプを負荷に応じて台数制御(稼働させる台数を増減させること)したり、架台上に載置するヒートポンプの台数を容易に変更したりすることができる。 Further, the heat pump primary refrigerant indirectly exchanges heat with the heat medium via the secondary refrigerant in the heat exchanger, so that even if the heat source unit includes a plurality of heat pumps, The pipe for supplying the medium may be connected only to the heat exchanger. Therefore, it is not necessary to lay a pipe for supplying a heat medium to each of the plurality of heat pumps, so that the piping equipment can be simplified. In addition, the number of heat pumps can be controlled (increase or decrease the number of operating units) according to the load, or the number of heat pumps placed on the gantry can be easily changed.
上記のユーティリティユニットにおける二次冷媒の循環経路には、二次冷媒の圧力を調整する膨張タンクが設けられているとよい。これにより、循環経路における二次冷媒の過剰な内圧の上昇を防ぐことができる。したがって、内圧上昇による装置の破損を未然に防ぐことが可能となる。 An expansion tank for adjusting the pressure of the secondary refrigerant may be provided in the circulation path of the secondary refrigerant in the utility unit. As a result, an excessive increase in the internal pressure of the secondary refrigerant in the circulation path can be prevented. Therefore, it is possible to prevent damage to the device due to an increase in internal pressure.
上記課題を解決するために、本発明にかかる熱源システムの他の構成は、蒸発器と、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁とを有し、これらを一次冷媒が循環するヒートポンプと、ヒートポンプに電力を供給する電源と、ヒートポンプを制御する制御盤と、ヒートポンプ、電源、および制御盤を載置する移動可能な架台と、を備え、ヒートポンプには熱消費設備からの熱媒体が供給され、ヒートポンプにおいて一次冷媒と熱媒体とが熱交換を行うことを特徴とする。 In order to solve the above problems, another configuration of the heat source system according to the present invention includes an evaporator, a compressor, a condenser, and an expansion valve, and a heat pump in which a primary refrigerant circulates, and a heat pump. A power supply for supplying power to the heat pump, a control panel for controlling the heat pump, and a movable base on which the heat pump, the power supply, and the control panel are placed, and the heat pump is supplied with a heat medium from the heat consuming equipment, In the heat pump, the primary refrigerant and the heat medium exchange heat.
かかる構成によっても、熱源システムの構成要素はすべて移動可能な架台に載置されるため、設置および撤去が容易であり、ヒートポンプの一時的な設置が可能となる。またヒートポンプが1台であるため、熱消費設備からの熱媒体を供給する配管をヒートポンプに直結することにより、間接熱交換のための熱交換器を省略してコストの削減を図ることが可能となる。 Even with such a configuration, all the components of the heat source system are placed on a movable pedestal, so that the installation and removal are easy, and the heat pump can be temporarily installed. In addition, since there is only one heat pump, it is possible to reduce the cost by omitting the heat exchanger for indirect heat exchange by directly connecting the pipe for supplying the heat medium from the heat consuming equipment to the heat pump. Become.
上記課題を解決するために、本発明にかかる熱供給方法の代表的な構成は、2つのユニットからなる熱源システムによる熱消費設備への熱供給方法であって、蒸発器と、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁とを有し、これらを一次冷媒が循環する1または複数台のヒートポンプを、移動可能な架台上に載置した熱源ユニットを設置し、変圧器として機能しヒートポンプに電力を供給する電源と、ヒートポンプを制御する制御盤と、熱消費設備からの熱媒体が供給される熱交換器とを、移動可能な架台上に載置したユーティリティユニットを設置し、ヒートポンプと熱交換器を接続してこれらの間に二次冷媒を循環させ、熱交換器と熱消費設備の熱媒体の配管とを接続し、熱交換器において二次冷媒と熱消費設備からの熱媒体との熱交換を行うことを特徴とする。また本発明にかかる熱供給方法の他の構成は、2つのユニットからなる熱源システムによる熱消費設備への熱供給方法であって、蒸発器と、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁とを有し、これらを一次冷媒が循環する1または複数台のヒートポンプを、移動可能な架台上に載置した熱源ユニットを設置し、発電機または充電装置からなりヒートポンプに電力を供給する電源と、ヒートポンプを制御する制御盤と、熱消費設備からの熱媒体が供給される熱交換器とを、移動可能な架台上に載置したユーティリティユニットを設置し、ヒートポンプと熱交換器を接続してこれらの間に二次冷媒を循環させ、熱交換器と熱消費設備の熱媒体の配管とを接続し、熱交換器において二次冷媒と熱消費設備からの熱媒体との熱交換を行うことを特徴とする。
In order to solve the above problems, a typical configuration of a heat supply method according to the present invention is a heat supply method to a heat consuming facility by a heat source system composed of two units, and includes an evaporator, a compressor, One or more heat pumps that have a condenser and an expansion valve and in which the primary refrigerant circulates are installed with a heat source unit mounted on a movable base, which functions as a transformer and supplies power to the heat pump. Installed a utility unit with a power supply to be supplied, a control panel for controlling the heat pump, and a heat exchanger to which the heat medium from the heat consuming equipment is supplied mounted on a movable frame, and the heat pump and heat exchanger And the secondary refrigerant is circulated between them, the heat exchanger and the heat medium piping of the heat consuming equipment are connected, and the heat of the secondary refrigerant and the heat medium from the heat consuming equipment in the heat exchanger is connected. To do the exchange And butterflies. Another configuration of the heat supply method according to the present invention is a heat supply method to a heat consuming facility by a heat source system composed of two units, and includes an evaporator, a compressor, a condenser, and an expansion valve. A heat source having one or a plurality of heat pumps, in which a primary refrigerant circulates, and a heat source unit mounted on a movable base, and comprising a generator or a charging device to supply power to the heat pump; and a heat pump Install a utility unit that places a control panel that controls the heat exchanger and a heat exchanger supplied with a heat medium from a heat-consuming facility on a movable base, and connect these heat pumps and heat exchangers. The secondary refrigerant is circulated in between, the heat exchanger and the heat medium piping of the heat consuming equipment are connected, and the heat exchange between the secondary refrigerant and the heat medium from the heat consuming equipment is performed in the heat exchanger. And
上記構成によれば、移動可能な熱源ユニットおよびユーティリティユニットを一時的に設置し、ヒートポンプの一次冷媒と熱消費設備からの熱媒体との間接的な熱交換を行い、ヒートポンプを熱源とした熱供給を行うことが可能となる。なお、上述した熱源システムの技術的思想に基づく構成要素やその説明は、当該熱供給方法にも適用可能である。 According to the above configuration, a heat source unit and a utility unit that can be moved are temporarily installed, heat exchange between the primary refrigerant of the heat pump and the heat medium from the heat consuming equipment is performed, and heat supply using the heat pump as a heat source Can be performed. In addition, the component based on the technical idea of the heat source system mentioned above and its description are applicable also to the said heat supply method.
上記課題を解決するために、本発明にかかる熱供給方法の他の構成は、1つのユニットからなる熱源システムによる熱消費設備への熱供給方法であって、蒸発器と、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁とを有し、これらを一次冷媒が循環する1または複数台のヒートポンプと、ヒートポンプに電力を供給する電源と、ヒートポンプを制御する制御盤と、熱消費設備からの熱媒体が供給される熱交換器とを、移動可能な架台上に載置したユニットを設置し、ヒートポンプと熱交換器を接続してこれらの間に二次冷媒を循環させ、熱交換器と熱消費設備の熱媒体の配管とを接続し、熱交換器において二次冷媒と熱消費設備からの熱媒体との熱交換を行うことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, another configuration of the heat supply method according to the present invention is a method of supplying heat to a heat consuming facility by a heat source system including one unit, which includes an evaporator, a compressor, and a condenser. And one or more heat pumps through which the primary refrigerant circulates, a power supply for supplying power to the heat pump, a control panel for controlling the heat pump, and a heat medium from the heat consuming equipment. Install the unit where the supplied heat exchanger is mounted on a movable base, connect the heat pump and heat exchanger and circulate the secondary refrigerant between them, heat exchanger and heat consumption equipment The heat medium is connected to a pipe of the heat medium, and heat exchange between the secondary refrigerant and the heat medium from the heat consuming equipment is performed in the heat exchanger.
かかる構成によっても、移動可能なユニットすなわち熱源システムを一時的に設置して、上記と同様にヒートポンプを熱源とした熱供給を行うことが可能となる。なお、上述した熱源システムの技術的思想に基づく構成要素やその説明は、当該熱供給方法にも適用可能である。 Even with such a configuration, it is possible to temporarily install a movable unit, that is, a heat source system, and perform heat supply using the heat pump as a heat source in the same manner as described above. In addition, the component based on the technical idea of the heat source system mentioned above and its description are applicable also to the said heat supply method.
本発明によれば、ヒートポンプを一時的に設置して試運転することを可能にすることにより、ヒートポンプの試用効果を確認することができ、顧客満足度を向上させ、ひいてはヒートポンプの導入促進を図ることが可能な熱源システムおよび熱供給方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to confirm the trial effect of the heat pump by making it possible to temporarily install the heat pump and perform a trial operation, thereby improving customer satisfaction and consequently promoting the introduction of the heat pump. It is possible to provide a heat source system and a heat supply method capable of performing the above.
以下に添付図面を参照しながら、本発明にかかる給湯装置および給湯システムの好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of a hot water supply apparatus and a hot water supply system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted, and elements not directly related to the present invention are not illustrated. To do.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態にかかる熱源システム100の構成を示す図である。なお、図1中、一次冷媒が通過する配管を破線で、二次冷媒が通過する配管を実線で、熱媒体が通過する配管を一点鎖線で示し、各々の線の矢印は通過方向を示す。また制御盤152および電源154との接続関係は二点鎖線で示す。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a
図1に示す第1実施形態にかかる熱源システム100は、熱消費設備102から供給される熱媒体と熱交換を行い、熱交換後の熱媒体を熱消費設備102に戻すことにより熱消費設備102への熱供給を行う。かかる熱源システム100は、主に、移動可能な架台104a(図2参照)上に載置された熱源ユニット110と、移動可能な架台104b(図2参照)上に載置されたユーティリティユニット150とから構成される。
The
熱源ユニット110は、架台104aに載置された複数のヒートポンプ112a、112bおよび112cを備える。なお、本実施形態では熱源ユニット110が3つのヒートポンプ112a〜112cを備える構成としたが、これに限定するものではなく、ヒートポンプの数は任意に変更することが可能である。これらのヒートポンプ112a〜112cは同一の構成を有するため、以下、特に断りのない限りヒートポンプ112aを例示して説明する。
The
ヒートポンプ112aでは、内部の一次冷媒循環経路120に一次冷媒が循環している。かかる一次冷媒としてフロンが好適であるが、これに限定するものではなく、他の冷媒を用いてもよい。そして、一次冷媒循環経路120上には、蒸発器122、圧縮機124、凝縮器126および膨張弁128が設けられている。
In the
蒸発器122は、一次冷媒と外気との熱交換を行う。これにより、一次冷媒は外気(大気中)の熱を吸熱して蒸発する。かかる蒸発器122は送風機122aを備えており、送風機122aにより外気を蒸発器122に強制的に送出することで、熱交換効率を向上させることができる。蒸発器122での熱交換後の一次冷媒は圧縮機124に流入する。圧縮機124はいわゆるポンプであり、電源154から供給される電力を利用して、一次冷媒を加圧し高圧状態とする。
The
圧縮機124で加圧された一次冷媒は凝縮器126に流入する。凝縮器126は、かかる一次冷媒と、ユーティリティユニット150からの二次冷媒との熱交換を行う。これにより、一次冷媒はその熱が二次冷媒に放熱されて凝縮する。詳細には、熱源ユニット110には、熱源側二次冷媒往き経路132および熱源側二次冷媒戻り経路134から構成される熱源側二次冷媒循環経路130が設けられており、かかる熱源側二次冷媒循環経路130を通過して二次冷媒が循環する。
The primary refrigerant pressurized by the
熱源側二次冷媒往き経路132はヒートポンプ112a〜112cの上流側で往き分岐経路132a、132bおよび132cに分岐していて、ヒートポンプ112a〜112c各々に設けられる凝縮器126の入口に接続される。熱源側二次冷媒戻り経路134は、ヒートポンプ112a〜112cの下流側で戻り分岐経路134a、134bおよび134cに分岐していて、ヒートポンプ112a〜112c各々に設けられる凝縮器126の出口に接続される。そして、本実施形態では、戻り分岐経路134a〜134c上にポンプ130aが設けられている。このような構成により、ポンプ130aを動力として、ユーティリティユニット150(厳密には後述する熱交換器156)からの二次冷媒を凝縮器126に循環させることが可能となる。
The heat source side secondary
また本実施形態では往き分岐経路132aおよび戻り分岐経路134aには開閉弁136aが、往き分岐経路132bおよび戻り分岐経路134bには開閉弁136bが、往き分岐経路132cおよび戻り分岐経路134cには開閉弁136cが設けられている。これにより、開閉弁136a〜136cの開閉状態を制御すれば、ヒートポンプ112a〜112cのうち任意のヒートポンプのみに二次冷媒を循環させることができる。換言すれば、任意のヒートポンプのみを稼動させることができる。これにより、稼働させるヒートポンプの台数を負荷に応じて変更(台数制御)することが可能となる。
In this embodiment, the on / off
なお、本実施形態ではポンプ130aを戻り分岐経路134a〜134c上に設けたが、これに限定するものではなく、ポンプ130aは往き分岐経路132a〜132c上に設けられてもよい。またポンプ130aはヒートポンプ112a内部、すなわち熱源ユニット110内部に設けられているが、これにおいても限定されず、ユーティリティユニット150側の二次冷媒が循環する配管上(後述する熱交換器側二次冷媒循環経路160上)に設けられていてもよい。
In this embodiment, the
そして、凝縮器126における熱交換後の一次冷媒は、膨張弁128に流入し、膨張弁128において減圧状態とされて膨張冷却される。これにより、一次冷媒が蒸発器122において再度外気の熱を吸収することができ再利用可能となる。一方、凝縮器126において一次冷媒と熱交換を行った二次冷媒は熱源側二次冷媒戻り経路134によりユーティリティユニット150に戻る。
Then, the primary refrigerant after heat exchange in the
ユーティリティユニット150は、移動可能な架台104bに載置された制御盤152、電源154および熱交換器156を備える。制御盤152は、ヒートポンプ112a〜112cを含めた熱源システム100全体の動作を制御する。かかる制御盤152には、設備担当者が操作(指示入力)するためのスイッチ類(不図示)や、当該熱源システム100の運転状況を表示する圧力計や電圧計などの計器類(不図示)が設けられている。また制御盤152には商用電源(不図示)から電力が供給され、制御盤152を介してユーティリティユニット150の各装置に電力が供給される。
The
電源154は、制御盤152を介して商用電源から供給された電力を熱源ユニット110のヒートポンプ112a〜112cに供給する。このとき、電源154は、商用電源からの電力の電圧を、ヒートポンプ112a〜112cの動作電圧と一致するように調整する。すなわち、電源154は変圧器として機能する。
The
なお、上記の電源154を発電機や充電装置とすることにより、単体で電力供給を行うこともできる。これにより、停電時等、商用電源から電力供給が行われない場合であっても、当該電源154から電力を供給して熱源ユニット110を動作させることが可能となる。
Note that the
熱交換器156は、二次冷媒と、熱消費設備102からの熱媒体との熱交換を行う。詳細には、熱交換器156には、熱交換器側二次冷媒往き経路162および熱交換器側二次冷媒戻り経路164から構成され、二次冷媒が通過する熱交換器側二次冷媒循環経路160が接続されている。熱交換器側二次冷媒往き経路162は、一端が熱交換器156の入口に接続され、他端が後述するユニット接続管180aにより熱源側二次冷媒戻り経路134に接続されている。熱交換器側二次冷媒戻り経路164は、一端が熱交換器156の出口に接続され、他端がユニット接続管180aにより熱源側二次冷媒往き経路132に接続されている。これらにより、二次冷媒が、熱源側二次冷媒循環経路130および熱交換器側二次冷媒循環経路160を通過して凝縮器126すなわちヒートポンプ112a〜112c、および熱交換器156を循環する。
The
熱交換器156と熱消費設備102とは、熱媒体循環経路170によって接続される。熱媒体循環経路170は、熱媒体往き経路172と熱媒体戻り経路174とから構成される。熱媒体往き経路172は、一端が熱交換器156の入口に、他端が後述するユニット接続管180aを介して熱消費設備102に接続されている。熱媒体戻り経路174は、一端が熱交換器156の出口に、他端がユニット接続管180aを介して熱消費設備102に接続されている。そして、本実施形態では熱媒体往き経路172上にポンプ170aが設けられている。これにより、ポンプ170aを動力として、熱消費設備102からの熱媒体が熱媒体循環経路170を通過して熱交換器156に供給される。
The
なお、本実施形態では、ポンプ170aは熱媒体往き経路172に設けられているが、これに限定するものではなく、熱媒体戻り経路174に設けられていてもよい。更には、ポンプ170aは必ずしもユーティリティユニット150側に設けられている必要はなく、熱消費設備102側の熱媒体の循環経路(不図示)に設けられていてもよい。
In the present embodiment, the
上記構成により、ヒートポンプ112a〜112cで加熱された二次冷媒と、熱消費設備102の熱媒体とが、熱交換器156において熱交換される。すなわち、熱交換器156においては、二次冷媒を介して一次冷媒と熱媒体との間接的な熱交換が行われる。このように一次冷媒と熱媒体とが間接熱交換を行うことにより、熱源ユニット110が複数のヒートポンプ112a〜112cを備える場合であっても、熱消費設備102からの熱媒体を供給する配管、すなわち熱媒体循環経路170は熱交換器156のみに接続すれば足りる。このため、複数のヒートポンプ112a〜112c各々に熱媒体を供給する配管を敷設する必要がなく、配管設備を簡略化することができる。
With the above configuration, the secondary refrigerant heated by the
更に、上記のようにヒートポンプ112a〜112cに対する二次冷媒の配管、すなわち熱源側二次冷媒循環経路130は熱源ユニット110内にしか設けられていない。このため、ユーティリティユニット150および熱消費設備102の改変を伴うことなく、架台104a上に載置(装備)するヒートポンプの台数を容易に変更することもできる。
Further, as described above, the secondary refrigerant piping for the
また本実施形態では、ユーティリティユニット150は膨張タンク158を更に備える。かかる膨張タンク158は、二次冷媒供給配管158aと熱交換器側二次冷媒循環経路160との間に設けられ、熱源側二次冷媒循環経路130および熱交換器側二次冷媒循環経路160を循環する二次冷媒の圧力を調整する。
In this embodiment, the
詳細には、膨張タンク158は、二次冷媒の温度が上昇して体積膨張が生じた際にその膨張を吸収する。これにより、二次冷媒の圧力が調整され、熱源側二次冷媒循環経路130および熱交換器側二次冷媒循環経路160における二次冷媒の過剰な内圧の上昇を防ぐことができる。したがって、内圧上昇による装置の破損を未然に防ぐことが可能となる。また二次冷媒供給配管158aには流量調整弁158bが設けられており、かかる流量調整弁158bを制御することにより、熱交換器側二次冷媒循環経路160への二次冷媒の供給量や膨張タンク158における二次媒体の貯留量を調整することが可能となる。
Specifically, the
なお、本実施形態においては、二次冷媒として水を用いることを想定するが、これに限定するものではなく、不凍液や油、フロンなど他の種類の冷媒を用いてもよい。また膨張タンク158はユーティリティユニット150の必須構成要素ではないため必要に応じて設ければよいが、これを設けることにより上述した利点を得ることができる。
In the present embodiment, it is assumed that water is used as the secondary refrigerant. However, the present invention is not limited to this, and other types of refrigerants such as antifreeze, oil, and chlorofluorocarbon may be used. Further, since the
次に、上述した熱源ユニット110およびユーティリティユニット150からなる熱源システム100による熱消費設備102への熱供給方法について説明する。図2は、第1実施形態にかかる熱源システムの導入状況を説明する図である。図2に示すように、熱源ユニット110は架台104aに、ユーティリティユニット150は架台104bに載置される。本実施形態では架台104aおよび104bは枠体から構成される。そして、かかる架台104aおよび104bにクレーン106のワイヤ106aを接続して吊上げることにより架台104aおよび104bに載置された熱源ユニット110およびユーティリティユニット150をユニットごとに移動することができる。
Next, a heat supply method to the
なお、本実施形態では架台104aおよび104bを枠体から構成したが、これに限定するものではない。かかる架台104aおよび104bは、板状、箱状等、熱源ユニット110およびユーティリティユニット150を載置可能な形状であればいかなる形状でもよい。
In this embodiment, the
そして、クレーン106でトラック等(不図示)の移動手段に積載することにより、当該熱源システム100を設置先(本実施形態においては熱消費設備102)に搬送し、設置先において再度クレーン106によって移動する。その後、設置先において、熱源ユニット110を架台104aごと設置し、ユーティリティユニット150を架台104bごと設置する。このように、本実施形態の熱源システム100は移動可能であるため、搬入および設置が容易である。したがって、熱源としてのヒートポンプ112a〜112cの一時的な設置が可能となる。
Then, the
次に、熱源側二次冷媒循環経路130と熱交換器側二次冷媒循環経路160をユニット接続管180aによって連結することにより、ヒートポンプ112a〜112cと熱交換器156を接続し、これらの間に二次冷媒を循環させる。これと並行して、熱媒体循環経路170と、熱消費設備102内の熱媒体の配管(不図示)とを設備接続管180bによって連結することにより、熱交換器156と熱消費設備102を接続し、これらの間に熱媒体を循環させる。これにより、ヒートポンプの126において一次冷媒と二次冷媒との熱交換が行われ、熱交換器156において二次冷媒と熱媒体との熱交換が行われる。すなわちヒートポンプ112a〜112cの一次冷媒と間接的な熱交換を行った熱媒体を熱消費設備102に供給し、ヒートポンプ112a〜112cを熱源とした熱供給を行うことができ、試運転が可能となる。
Next, by connecting the heat source side secondary
上記説明したように、第1実施形態にかかる熱源システム100によれば、熱源ユニット110およびユーティリティユニット150は共に移動可能な架台上に設置されるため、ユニット単位での輸送や搬入が可能となる。そして、その2つのユニットを設置先に設置した後に各種の配管さえ接続すれば、ユニットのまま稼働を開始することができる。したがって、熱源としてのヒートポンプ112a〜112cの一時的な設置と試運転が可能となるため、顧客はヒートポンプの性能を実際の熱消費設備で確認することができ、顧客満足度を向上させ、ひいてはヒートポンプの導入促進を図ることが可能となる。
As described above, according to the
なお、本実施形態では、熱媒体を加熱する場合を例示したが、これに限定するものではない。一次冷媒循環経路120に四方弁(不図示)を設けて、かかる一次冷媒循環経路120における一次冷媒の循環方向を逆転させれば、ヒートポンプ112a〜112cにおいて一次冷媒を冷却し、その冷熱を二次冷媒を介して熱媒体に移動させ、熱媒体を冷却することも可能となる。この場合、二次冷媒の循環方向と熱媒体の循環方向も逆転させることが好ましい。これにより、一次冷媒、二次冷媒および熱媒体のすべてを対向流として熱交換効率が向上するからである。
In the present embodiment, the case where the heat medium is heated is exemplified, but the present invention is not limited to this. If a four-way valve (not shown) is provided in the primary
(第2実施形態)
図3は、第2実施形態にかかる熱源システム200の構成を示す図である。なお、第1実施形態の熱源システム100の構成要素と実質的に同一の機能や構成を有する要素については、同一の符号を付して説明を省略する。また、図3中の破線、実線、一点鎖線および二点鎖線は図1と同様の経路および接続関係を意味している。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a
図3に示すように、第2実施形態の熱源システム200は、熱源ユニット210に設けられるヒートポンプが1台である点において、第1実施形態の熱源システム100と大きく異なる。詳細には、熱源ユニット210では、架台104a(図2参照)にヒートポンプ112aのみが載置される。そして、熱源側二次冷媒往き経路132および熱源側二次冷媒戻り経路134は分岐せずに凝縮器126の入口および出口に接続される。
As shown in FIG. 3, the
上記構成のように、熱源ユニット210に設けられるヒートポンプは1つのみでもよい。これにより、熱消費設備102側の負荷に対してヒートポンプが1台しか必要ない場合に、不必要にヒートポンプの台数を増やすことがなく、設備コストの削減を図れる。そして、熱源システム200においてもユーティリティユニット150に熱交換器156が設けられていることにより、熱源システム200の試運転をした結果、ヒートポンプの増設を検討したい場合等に、架台104aに追加のヒートポンプを設置し、熱源側二次冷媒往き経路132および熱源側二次冷媒戻り経路134を分岐させて追加のヒートポンプに接続するだけで、ヒートポンプの台数が異なる条件で試運転を更に行うことが可能となる。
As in the above configuration, the
(第3実施形態)
図4は、第3実施形態にかかる熱源システム300の構成を示す図である。図5は、第3実施形態にかかる熱源システム300の導入状況を説明する図である。なお、第1実施形態の熱源システム100の構成要素と実質的に同一の機能や構成を有する要素については、同一の符号を付して説明を省略する。また、図4中の破線、実線、一点鎖線および二点鎖線は図1と同様の経路および接続関係を意味している。
(Third embodiment)
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a
第3実施形態の熱源システム300は、上述した熱源ユニット110およびユーティリティユニット150(図1参照)の構成要素が1つの架台に設置されてパッケージングされている(1つのユニットとなっている)点と、熱交換器156(図1参照)を備えない点において、第1実施形態の熱源システム100と大きく異なる。詳細には、図5に示すように、熱源システム300では、ヒートポンプ112a、制御盤152および電源154が、移動可能な1つの架台304aに載置されている。
In the
そして、図4に示すように、凝縮器126には、熱消費設備102からの熱媒体が循環する熱媒体循環経路370が直接接続される。熱媒体循環経路370は熱媒体往き経路372および熱媒体戻り経路374から構成されている。熱媒体往き経路372は、熱消費設備102から凝縮器126の入口に接続され、熱媒体戻り経路374は、凝縮器126の出口から熱消費設備102に接続される。換言すれば、熱消費設備102からの熱媒体を供給する熱媒体循環経路370はヒートポンプ112aに直結される。そして、熱媒体循環経路370上(本実施形態では熱媒体往き経路372上)にはポンプ170aが設けられている。これらにより、ポンプ170aを動力として、熱消費設備102からの熱媒体が熱媒体循環経路370を通過して凝縮器126に供給される。
As shown in FIG. 4, a heat
上記構成により、ヒートポンプ112aの凝縮器126では、一次冷媒と熱媒体とが直接的な熱交換を行うこととなる。これにより、熱消費設備102側の負荷に対してヒートポンプが1台しか必要ないことが明らかな場合、すなわち試運転に際してヒートポンプの増設を考慮する必要がない場合に、間接的な熱交換のための熱交換器156(図1参照)を省略してコストの削減を図ることができる。また熱源システム300の構成要素は1台の架台に載置されるため、輸送、搬入、および設置を更に容易にすることが可能となる。
With the above configuration, in the
(第4実施形態)
図6は、第4実施形態にかかる熱源システム400の構成を示す図である。なお、上述した他の実施形態の熱源システム100の構成要素と実質的に同一の機能や構成を有する要素については、同一の符号を付して説明を省略する。また、図6中の破線、実線、一点鎖線および二点鎖線は図1と同様の経路および接続関係を意味している。
(Fourth embodiment)
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a
第4実施形態の熱源システム400は、ヒートポンプが1台であり、上述した熱源ユニット110およびユーティリティユニット150(図1参照)の構成要素が1つの架台に設置されてパッケージングされている(1つのユニットとなっている)点において、第1実施形態の熱源システム100と大きく異なる。
The
詳細には、図6に示すように、熱源システム400では、ヒートポンプ112a、制御盤152、電源154および熱交換器156が、移動可能な1つの架台304a(図5参照)に載置される。このとき、熱源システム400が1つのユニットとなっているため、ユニット接続管180aは不要となる。したがって、凝縮器126と熱交換器156とは、二次冷媒往き経路432および二次冷媒戻り経路434からなる二次冷媒循環430により接続され、これらの間に二次冷媒が循環する。
Specifically, as shown in FIG. 6, in the
上記説明したように、第4実施形態の熱源システム400によっても、その構成要素はすべて移動可能な架台上に設置されるため、ユニット単位での輸送や搬入が可能となる。そして、熱交換器156が設けられていることにより、熱源システム400におけるヒートポンプの増設の検討することもできる。なお、熱源システム400では、ヒートポンプを1台のみ備える場合を例示したが、これに限定するものではなく、ヒートポンプの台数は任意に定めることが可能である。
As described above, also by the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although the suitable Example of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
本発明は、工場などの熱消費設備に仮設されて、かかる熱消費設備に熱を供給する仮設熱源システム、およびこの仮設熱源システムによる熱消費設備への熱供給方法として利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as a temporary heat source system that is temporarily installed in a heat consuming facility such as a factory and supplies heat to the heat consuming facility, and a heat supply method to the heat consuming facility using the temporary heat source system.
100…熱源システム、102…熱消費設備、104a…架台、104b…架台、106…クレーン、106a…ワイヤ、110…熱源ユニット、112a…ヒートポンプ、112b…ヒートポンプ、112c…ヒートポンプ、120…一次冷媒循環経路、122…蒸発器、124…圧縮機、126…凝縮器、128…膨張弁、130…熱源側二次冷媒循環経路、130a…ポンプ、132…熱源側二次冷媒往き経路、132a…往き分岐経路、132b…往き分岐経路、132c…往き分岐経路、134…熱源側二次冷媒戻り経路、134a…戻り分岐経路、134b…戻り分岐経路、134c…戻り分岐経路、136a…開閉弁、136b…開閉弁、136c…開閉弁、150…ユーティリティユニット、152…制御盤、154…電源、156…熱交換器、158…膨張タンク、158a…二次冷媒供給配管、158b…流量調整弁、160…熱交換器側二次冷媒循環経路、162…熱交換器側二次冷媒往き経路、164…熱交換器側二次冷媒戻り経路、170…熱媒体循環経路、170a…ポンプ、172…熱媒体往き経路、174…熱媒体戻り経路、180a…ユニット接続管、180b…設備接続管、200…熱源システム、210…熱源ユニット、300…熱源システム、370…熱媒体循環経路、372…熱媒体往き経路、374…熱媒体戻り経路、400…熱源システム、432…二次冷媒往き経路
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ヒートポンプに電力を供給する電源と、該ヒートポンプを制御する制御盤と、熱消費設備からの熱媒体が供給される熱交換器とを、移動可能な架台上に載置したユーティリティユニットと、
を備え、
前記電源は、変圧器として機能する電源であり、
前記ヒートポンプと前記熱交換器の間には二次冷媒が循環し、該熱交換器において該二次冷媒と前記熱消費設備からの熱媒体とが熱交換を行うことを特徴とする熱源システム。 A heat source unit including an evaporator, a compressor, a condenser, and an expansion valve, and one or a plurality of heat pumps in which a primary refrigerant circulates are mounted on a movable frame;
A power supply unit that supplies power to the heat pump, a control panel that controls the heat pump, and a heat exchanger that is supplied with a heat medium from a heat consuming facility, a utility unit mounted on a movable base,
With
The power source is a power source that functions as a transformer,
A heat source system, wherein a secondary refrigerant circulates between the heat pump and the heat exchanger, and the secondary refrigerant and a heat medium from the heat consuming equipment perform heat exchange in the heat exchanger.
前記ヒートポンプに電力を供給する電源と、該ヒートポンプを制御する制御盤と、熱消費設備からの熱媒体が供給される熱交換器とを、移動可能な架台上に載置したユーティリティユニットと、 A power supply unit that supplies power to the heat pump, a control panel that controls the heat pump, and a heat exchanger that is supplied with a heat medium from a heat consuming facility, a utility unit mounted on a movable base,
を備え、With
前記電源は、発電機または充電装置であり、 The power source is a generator or a charging device,
前記ヒートポンプと前記熱交換器の間には二次冷媒が循環し、該熱交換器において該二次冷媒と前記熱消費設備からの熱媒体とが熱交換を行うことを特徴とする熱源システム。 A heat source system, wherein a secondary refrigerant circulates between the heat pump and the heat exchanger, and the secondary refrigerant and a heat medium from the heat consuming equipment perform heat exchange in the heat exchanger.
蒸発器と、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁とを有し、これらを一次冷媒が循環する1または複数台のヒートポンプを、移動可能な架台上に載置した熱源ユニットを設置し、
変圧器として機能し前記ヒートポンプに電力を供給する電源と、該ヒートポンプを制御する制御盤と、前記熱消費設備からの熱媒体が供給される熱交換器とを、移動可能な架台上に載置したユーティリティユニットを設置し、
前記ヒートポンプと前記熱交換器を接続してこれらの間に二次冷媒を循環させ、
前記熱交換器と前記熱消費設備の熱媒体の配管とを接続し、該熱交換器において前記二次冷媒と該熱消費設備からの熱媒体との熱交換を行うことを特徴とする熱供給方法。 A heat supply method to a heat consuming facility by a heat source system comprising two units,
A heat source unit having an evaporator, a compressor, a condenser, and an expansion valve, on which one or more heat pumps in which a primary refrigerant circulates are mounted on a movable frame;
A power supply that functions as a transformer and supplies power to the heat pump, a control panel that controls the heat pump, and a heat exchanger that is supplied with a heat medium from the heat consuming equipment are mounted on a movable base. Installed the utility unit,
Connect the heat pump and the heat exchanger to circulate a secondary refrigerant between them,
A heat supply comprising: connecting the heat exchanger to a heat medium pipe of the heat consuming equipment, and performing heat exchange between the secondary refrigerant and the heat medium from the heat consuming equipment in the heat exchanger. Method.
蒸発器と、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁とを有し、これらを一次冷媒が循環する1または複数台のヒートポンプを、移動可能な架台上に載置した熱源ユニットを設置し、 A heat source unit having an evaporator, a compressor, a condenser, and an expansion valve, on which one or more heat pumps in which a primary refrigerant circulates are mounted on a movable frame;
発電機または充電装置からなり前記ヒートポンプに電力を供給する電源と、該ヒートポンプを制御する制御盤と、前記熱消費設備からの熱媒体が供給される熱交換器とを、移動可能な架台上に載置したユーティリティユニットを設置し、 A power source comprising a generator or a charging device for supplying power to the heat pump, a control panel for controlling the heat pump, and a heat exchanger to which a heat medium from the heat consuming equipment is supplied on a movable base Installed utility unit,
前記ヒートポンプと前記熱交換器を接続してこれらの間に二次冷媒を循環させ、 Connect the heat pump and the heat exchanger to circulate a secondary refrigerant between them,
前記熱交換器と前記熱消費設備の熱媒体の配管とを接続し、該熱交換器において前記二次冷媒と該熱消費設備からの熱媒体との熱交換を行うことを特徴とする熱供給方法。 A heat supply comprising: connecting the heat exchanger to a heat medium pipe of the heat consuming equipment, and performing heat exchange between the secondary refrigerant and the heat medium from the heat consuming equipment in the heat exchanger. Method.
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