JPH06100392B2 - ヒーティングタワーの運転方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、不凍液を熱媒体として空気より集熱を行なう
ヒーティングタワーの運転方法に関するものである。

〔従来技術〕

不凍液を熱媒体として空気より集熱を行なうヒーティン
グタワーは、ヒートポンプの空気集熱器として使用さ
れ、安定した熱供給源と運転効率の高さから高い評価を
受けているものである。

第４図は従来のヒーティングタワー付きヒートポンプの
フローシートである。同図において、１は不凍液を熱媒
体として空気より集熱を行なうヒーティングタワー、２
は不凍液を濃縮する不凍液濃縮装置、３は不凍液の濃度
を検出する濃度検出器、４はヒートポンプ、Ｐは不凍液
を循環させる不凍液循環ポンプである。ヒーティングタ
ワー１とヒートポンプ４とは不凍液経路５で接続され、
該不凍液経路５には不凍液濃縮装置２が接続されると共
に、濃度検出器３が取り付けられている。

上記ヒーティングタワー付きヒートポンプにおいて、不
凍液経路５を循環する不凍液は、ヒーティングタワー１
において、空気より集熱し、ヒートポンプ４に熱を与え
自身は冷却されヒーティングタワー１に戻る。不凍液が
空気より水分を吸収しその濃度が希釈され、濃度値が凍
結点から一定範囲離れた点になると、ヒートポンプ４の
能力を一定値低下させたり、ヒーティングタワー１の集
熱量を減少させたり、専用の不凍液濃縮装置２を作動さ
せたりして、不凍液の希釈量を抑えるか或いは濃縮して
濃度を上げている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上記従来の如く不凍液の希釈量を抑えた
り、或いは専用の不凍液濃縮装置を作動させて濃縮させ
る手法は、不凍液が一定量希釈された後の対策であるた
め、高湿度条件が所定期間以上継続した場合不凍液の希
釈にあまり余裕がなく、結局不凍液を濃縮させる不凍液
濃縮装置２を大型にしなければならず、コスト高となる
という欠点があった。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、上記問題点
を除去し、安定した不凍液濃度管理が可能なヒーティン
グタワーの運転方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記課題を解決するため本発明は、ヒーティングタワー
の運転方法を下記の如く構成した。

ヒーティングタワーを循環する不凍液循環量を制御
して外気からの集熱量を制御する外気集熱量制御機構
と、外気の湿度を検出する外気湿度検出器と、不凍液の
温度を検出する不凍液温度検出器を設け、外気湿度検出
器で検出した外気湿度と不凍液温度検出器で検出した不
凍液温度から、外気集熱量制御機構でヒーティングタワ
ーを循環する不凍液循環量を制御して外気集熱量を制御
し、不凍液の濃度を所定の範囲内に維持することを特徴
とする。

外気集熱量制御機構によるヒーティングタワーを循
環する不凍液循環量を制御する外気集熱量の制御は、外
気湿度検出器が所定以上の外気湿度を検出した場合で、
不凍液温度検出器が所定の値の不凍液温度を検出する迄
であることを特徴とする。

外気集熱量制御機構はヒーティングタワーを循環す
る不凍液をバイパスするバイパス配管と該バイパス配管
を流れる不凍液流量を制御する制御弁を具備し、バイパ
ス配管を流れる不凍液流量を制御することにより、ヒー
ティングタワーを循環する不凍液流量を制御して外気か
らの集熱量を制御することを特徴とする。

外気集熱量制御機構はヒーティングタワーを循環す
る不凍液の流量を直接制御する不凍液流量制御手段を具
備し、ヒーティングタワーを循環する不凍液流量を制御
して外気からの集熱量を制御することを特徴とする。

不凍液流量制御手段は不凍液循環経路に設けられた
不凍液流量制御弁を制御して不凍液流量を制御すること
を特徴とする。

不凍液流量制御手段は不凍液循環経路に設けられる
不凍液循環ポンプの回転数を制御して不凍液流量を制御
することを特徴とする。

ヒーティングタワーの風量を制御して外気からの集
熱量を制御する外気集熱量制御機構と、外気の湿度を検
出する外気湿度検出器と、不凍液の温度を検出する不凍
液温度検出器を設け、外気湿度検出器で検出した外気湿
度と不凍液温度検出器で検出した不凍液温度から、外気
集熱量制御機構でヒーティングタワーの風量を制御して
外気集熱量を制御し、不凍液の濃度を所定の範囲内に維
持することを特徴とする。

外気集熱量制御機構によるヒーティングタワーの風
量を制御する外気集熱量の制御は、外気湿度検出器が所
定以上の外気湿度を検出した場合で、不凍液温度検出手
段が所定の値の不凍液温度を検出する迄であることを特
徴とする。

ヒーティングタワーの風量を制御する外気集熱量の
制御は、ヒーティングタワーの１台のファンの回転数又
は複数台のファンの運転台数及び／又は回転数を制御し
て行うことを特徴とする。

〔作用〕

本発明はヒーティングタワー運転方法を上記のように行
うので、外気集熱制御機構はヒーティングタワーバイパ
ス配管と制御弁又は不凍液流量制御手段又はヒーティン
グタワーの風量制御手段を具備し、外気の検出湿度と不
凍液の検出温度とから外気集熱制御機構でヒーティング
タワーを循環する不凍液循環量又はヒーティングタワー
の風量を制御して、不凍液の濃度が所定の範囲に維持さ
れるように外気からの集熱量を制御する。従って、簡単
な運転方法でしかも消費エネルギーが少なく、不凍液の
過度な希釈を防止し、安定したヒーティングタワーの不
凍液濃度管理が可能となる。

〔実施例〕

先ず始めに、本発明の前提となる事項に付いて概要を説
明する。本発明者等の経験によれば、ヒーティングタワ
ーにつき下記のことが判明している。

外気湿度が高い時はヒーティングタワーの集熱特性が良
く、定格集熱量以上の集熱を行なうことができると同時
に不凍液の希釈が早まる。

１年間で外気湿度が高い気象条件が長期間継続するの
は、11,12月、3,4月の期間が大半を占め、この期間は比
較的外気温度が高い期間である。また、外気温度が高い
時にヒーティングタワーの集熱特性が向上するのは当然
のことである。

外気湿度が高い時には、集熱量と希釈量とは略比例し、
集熱量が増加する。また、外気温度が高い時は不凍液温
度も高くなる。

また、ヒーティングタワーにおいて、定格値以上の集熱
を行ない不凍液温度が定格値以上になっている時は、ヒ
ーティングタワーは定格値以上の能力を発揮している。
即ち外気湿度が高い時にはヒーティングタワーは定格値
以上の能力を発揮しているが、一方では必要以上に不凍
液の濃度の希釈を早めていることになる。この時、外気
集熱量制御機構を作動させて集熱量を減少させると、不
凍液温度は低下し、不凍液温度が定格値まで低下する
と、ヒートポンプの能力は定格値となりヒーティングタ
ワーの集熱量も定格値となる。

本発明は上記事項を考慮して、設備コストが安価で省エ
ネルギーで、且つ安定した不凍液の濃度管理ができるヒ
ーティングタワーの運転方式である。以下本発明の実施
例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の第１の実施例をなすヒーティングタワ
ー付きヒートポンプのフローシートである。同図におい
て、第４図と同一符号を付した部分は同一又は相当部分
を示す（以下他の図面においても同様とする）。同図に
おいて、６は不凍液の温度を検出する不凍液温度検出
器、７はヒーティングタワー１をバイパスするバイパス
配管、８は前記バイパス配管７を通る不凍液の流量を制
御する制御弁、９は外気湿度を検出する外気湿度検出
器、10は前記制御弁８を駆動制御する制御部である。な
お、該制御部10は制御弁８の駆動制御部に組み込まれる
場合もある。なお、不凍液温度検出器６の取り付け位置
は、ヒーティングタワー１から制御弁８の範囲ｌを除い
た不凍液経路５であればどこに取り付けてもよい。

上記構成のヒーティングタワー付きヒートポンプにおい
て、制御部10は外気湿度検出器９の検出湿度値が一定値
以下の場合に、不凍液温度検出器６の検出温度とは関係
なく制御弁８でバイパス配管７を閉止し、不凍液の全量
をヒーティングタワー１に循環するように設定されてい
る。また、外気湿度検出器９の検出湿度値が一定値以上
になると制御弁８が作動し、循環不凍液の一部がバイパ
ス配管７を通り、ヒーティングタワー１をバイパスし、
ヒーティングタワー１にふりかかる不凍液量を減少する
ように設定されている。従って、制御部10は、外気湿度
検出器９の検出湿度値が一定値以下の場合、不凍液の全
量をヒーティングタワー１に循環させるが、検出湿度値
が一定値以上になると不凍液の一部をバイパスし、ヒー
ティングタワー１の集熱量を減少させるから、不凍液温
度が低下する。この不凍液のバイパス量は不凍液温度が
不凍液温度検出器６の設定温度になるまで増加される。

第２図は本発明の第２の実施例をなすヒーティングタワ
ー付きヒートポンプのフローシートである。同図におい
て、11は不凍液経路５を循環する不凍液流量を制御する
不凍液流量制御弁、12は前記不凍液流量制御弁11の作動
制御又は不凍液循環ポンプＰの駆動及び回転数を制御す
る制御部である。

上記構成のヒーティングタワー付きヒートポンプにおい
て、制御部12は外気湿度検出器９の検出湿度値が一定以
上の場合、不凍液流量制御弁11を絞るか又は不凍液循環
ポンプＰの回転数を減少させるような設定されている。
従って、外気湿度検出器９の検出湿度値、即ち外気の湿
度が一定以上の場合は制御部12は不凍液流量制御弁11を
絞るか又は循環ポンプＰの回転数を減少させ、ヒーティ
ングタワー１の集熱量を減少させるから、不凍液温度が
低下する。この不凍液循環量は不凍液温度が設定温度に
なるまで減少する。ここで循環ポンプＰの回転数を減少
させることは、ポンプＰの動力を軽減することになるか
ら省エネルギーとなる。

第３図は本発明の第３の実施例をなすヒーティングタワ
ー付きヒートポンプのフローシートである。同図におい
て、13はそれぞれヒーティングタワー１のファン1a,1b
の駆動及び回転数を制御する制御部である。

上記構成のヒーティングタワー付きヒートポンプにおい
て、制御部13は外気湿度検出器９の検出湿度値が一定値
以上の場合ファン1a,1bを停止又はその回転数を減少さ
せるように設定されている。従って、外気湿度検出器９
の検出湿度値、即ち外気の湿度が一定値以上の場合は制
御部13はそれぞれファン1a及び1bを停止又はその回転数
を減少させ、ヒーティングタワー１の風量を減少させる
から、ヒーティングタワー１の集熱量が減少する。この
ヒーティングタワー１の風量は不凍液温度検出器６の検
出温度が所定の値になるまで減少させる。なお、上記実
施例ではヒーティングタワー１のファンを２分割し、そ
れぞれを駆動、停止及び回転数を制御する場合を示した
が、これに限定されるものではなく、要は外気湿度が一
定値以上の場合、不凍液温度が所定の値になるまでヒー
ティングタワー１のファンの一部を停止するか又はその
回転数を減少させ、ヒーティングタワー１の集熱量を減
少させるように構成されていればよい。

上記第１、第２及び第３の実施例によれば、外気集熱制
御機構としてヒーティングタワー１をバイパスするバイ
パス配管７と該バイパス配管７に流れる不凍液を制御す
る制御弁８、又は不凍液経路５を流れる不凍液流量を制
御する不凍液流量制御弁11、或いはヒーティングタワー
１のファン1a,1b等ヒーティングタワー１のファンの一
部を停止又はその回転数を減少させる送風量制御装置を
設けると共に、外気湿度を検出する外気湿度検出器９及
び不凍液温度を検出する不凍液温度検出器６を設け、外
気湿度が所定以上に高い場合、不凍液の温度が所定の温
度となるように前記外気集熱制御機構を制御し、集熱量
を減少させるから、簡単な構成で不凍液の過度の希釈を
防止でき、省エネルギーで且つ安価にヒーティングタワ
ーの不凍液の安定した濃度管理が確保できる。また、既
存のヒーティングタワー付きヒートポンプに格別な設備
機器の増設を伴うことなく、ヒーティングタワーの不凍
液の安定した濃度管理ができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、外気集熱制御機構
はヒーティングタワーバイパス配管と制御弁又は不凍液
流量制御手段又はヒーティングタワーの風量制御手段を
具備し、外気の検出湿度と不凍液の検出温度とから外気
集熱量制御機構でヒーティングタワーを循環する不凍液
循環量又はヒーティングタワーの風量を制御して、不凍
液の濃度が所定の範囲に維持されるように外気からの集
熱量を制御するので、下記のような優れた効果が得られ
る。

格別の設備機器の増設を伴うことなく、不凍液の濃
度管理のためのシステムが簡単に構成できるから、安定
したヒーティングタワーの不凍液濃縮管理システムが安
価にできる。

不凍液濃縮に従来のような加熱濃縮等の消費エネル
ギーの大きい不凍液濃縮装置の設備を必要とせず、省エ
ネルギーで不凍液の濃縮管理ができる。特に不凍液流量
制御を不凍液循環ポンプの回転数制御で行なうと消費エ
ネルギーは極めて少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例をなすヒーティングタワ
ー付きヒートポンプのフローシート、第２図は本発明の
第２の実施例をなすヒーティングタワー付きヒートポン
プのフローシート、第３図は本発明の第３の実施例をな
すヒーティングタワー付きヒートポンプのフローシー
ト、第４図は従来のヒーティングタワー付きヒートポン
プのフローシート。 図中、１……ヒーティングタワー、２……不凍液濃縮装
置、３……濃度検出器、４……ヒートポンプ、５……不
凍液経路、６……不凍液温度検出器、７……バイパス配
管、８……制御弁、９……外気湿度検出器、10……制御
部、11……不凍液流量制御弁、12,13……制御部。

フロントページの続き (72)発明者 元 雅樹 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (56)参考文献 特開 昭61−173058（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−145499（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−122890（ＪＰ，Ａ)

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】不凍液を熱媒体として外気より集熱を行う
   ヒーティングタワーの運転方法であって、 前記ヒーティングタワーを循環する不凍液循環量を制御
   して外気からの集熱量を制御する外気集熱量制御機構
   と、該外気の湿度を検出する外気湿度検出器と、前記不
   凍液の温度を検出する不凍液温度検出器を設け、 前記外気湿度検出器で検出した外気湿度と前記不凍液温
   度検出器で検出した不凍液温度から、前記外気集熱量制
   御機構でヒーティングタワーを循環する不凍液循環量を
   制御して外気集熱量を制御し、不凍液の濃度を所定の範
   囲内に維持することを特徴とするヒーティングタワーの
   運転方法。
2. 【請求項２】前記外気集熱量制御機構によるヒーティン
   グタワーを循環する不凍液循環量を制御する外気集熱量
   の制御は、前記外気湿度検出器が所定以上の外気湿度を
   検出した場合で、前記不凍液温度検出器が所定の値の不
   凍液温度を検出する迄であることを特徴とする特許請求
   の範囲第（１）項記載のヒーティングタワーの運転方
   法。
3. 【請求項３】前記外気集熱量制御機構は前記ヒーティン
   グタワーを循環する不凍液をバイパスするバイパス配管
   と該バイパス配管を流れる不凍液流量を制御する制御弁
   を具備し、 該バイパス配管を流れる不凍液流量を制御することによ
   り、ヒーティングタワーを循環する不凍液流量を制御し
   て外気からの集熱量を制御することを特徴とする特許請
   求の範囲第（１）又は第（２）項記載のヒーティングタ
   ワーの運転方法。
4. 【請求項４】前記外気集熱量制御機構は前記ヒーティン
   グタワーを循環する不凍液の流量を直接制御する不凍液
   流量制御手段を具備し、 該ヒーティングタワーを循環する不凍液流量を制御して
   外気からの集熱量を制御することを特徴とする特許請求
   の範囲第（１）又は（２）項記載のヒーティングタワー
   の運転方法。
5. 【請求項５】不凍液を熱媒体として外気より集熱を行う
   ヒーティングタワーの運転方法であって、 前記ヒーティングタワーの風量を制御して外気からの集
   熱量を制御する外気集熱量制御機構と、該外気の湿度を
   検出する外気湿度検出器と、前記不凍液の温度を検出す
   る不凍液温度検出器を設け、 前記外気湿度検出器で検出した外気湿度と前記不凍液温
   度検出器で検出した不凍液温度から、前記外気集熱量制
   御機構でヒーティングタワーの風量を制御して外気集熱
   量を制御し、不凍液の濃度を所定の範囲内に維持するこ
   とを特徴とするヒーティングタワーの運転方法。
6. 【請求項６】前記外気集熱量制御機構によるヒーティン
   グタワーの風量を制御する外気集熱量の制御は、前記外
   気湿度検出器が所定以上の外気湿度を検出した場合で、
   前記不凍液温度検出手段が所定の値の不凍液温度を検出
   する迄であることを特徴とする特許請求の範囲第（５）
   項記載のヒーティングタワーの運転方法。