JPH061139B2 - 冷温水製造設備 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ヒーティングタワー付ヒートポンプと、温
水製造運転時クーリングタワーを使用しない冷温水製造
装置とを組み合わせた冷温水製造設備に関するものであ
る。

〔従来技術〕

ヒーティングタワー付ヒートポンプは、不凍液を熱媒体
としてヒーティングタワーにおいて空気から集熱し、こ
れを熱源として温水を製造する装置で、熱源が安定して
おり、かつ、運転効率も良く、きわめて有用な装置であ
る。

しかし、ヒーティングタワーにおいて集熱する際、不凍
液は集熱と同時に、空気中の水分を吸収し、不凍液の濃
度は希釈する傾向にある。

このため、従来のヒーティングタワー付ヒートポンプに
おいては、 不凍液の希釈による容積の増量分を収納するための大
きな不凍液槽を設置したり、 不凍液を濃縮するための専用濃縮装置を設置したり、 ヒートポンプの温水製造運転を一時中止してヒーティ
ングタワーに不凍液を循環させ、濃度回復を図ること などが行われていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、 においては槽の設置スペースが大きくなり高価となり においては、システムが複雑で高価となり 項においては、一時的に暖房の中断があって不都合を
生じる などの問題点があった。

一方、空気熱源以外に熱源を求めるヒートポンプ（例え
ば排熱回収ヒートポンプ等）や吸収冷温水機等の冷温水
製造装置においては、夏期冷水製造運転時に使用するク
ーリングタワーを冬期温水製造運転時には使用せず、余
剰設備として放置していた。

本発明は、両者を組み合わせたシステムにおいて、上記
の従来の問題点を解決し、全設備システムを年間通じて
有効利用すると同時に、ヒーティングタワー付ヒートポ
ンプにおいては、温水製造運転を中断することなく不凍
液の濃度調節が可能であり、かつ設備の構成が小型簡単
となる冷温水製造設備を提供することを目的とするもの
である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記問題点を解決するための手段として夏期
に熱交換媒体として冷却水を使用して該冷却水を空気に
より冷却する外気熱換器を、冬期には熱交換媒体として
ヒートポンプ用不凍液系路を経て導かれる不凍液を使用
して空気から集熱をするヒーティングタワーとして作動
せしめるヒーティングタワー付ヒートポンプ装置と、夏
期に熱交換媒体として冷却水を使用して該冷却水を空気
により冷却するクーリングタワーを、冬期には使用する
ことなく温水製造を行う冷温水製造装置とを組み合わ
せ、該冷温水製造装置の前記クーリングタワーに、冬期
に不凍液を導く冷温水製造装置不凍液系路を備え、該冷
温水製造装置不凍液系路と、前記ヒートポンプ用不凍液
系路とを接続したことを特徴とする冷温水製造設備を提
供せんとするものである。

〔作 用〕

本発明は上記の如く構成されているので、冬期に、従来
用いられていなかつた冷温水製造装置のクーリングタワ
ーを活用して、ヒーティングタワー付ヒートポンプにお
いて希釈された不凍液を濃縮することができるので、機
器の活用による設備の小型化、不凍液濃縮に際してのヒ
ートポンプの運転停止の回避、などをはかることができ
る。

〔実施例〕

本発明の実施例につき図面を用いて説明する。

夏期冷水製造時にクーリングタワーを使用し、冬期温水
製造時にクーリングタワーを使用しない冷温水製造装置
としては、吸収冷温水機や排熱回収ヒートポンプ等があ
る。第１図に吸収冷温水機１とヒーティングタワー付ヒ
ートポンプ２とをの組み合わせた冷温水製造設備を、第
２図に排熱回収ヒートポンプ３とヒーティングタワー付
ヒートポンプ２とを組み合わせた冷温水製造設備を示
す。

ヒーティングタワー付ヒートポンプ２において、４，５
は圧縮機、６はクーラ、７は冷却水コンデンサ、８は温
水コンデンサ、９は外気熱交換器、１０はポンプ、１１
は負荷である。これらの機器を配管で接続し、バルブＣ
Ｏ及びＯＣを介在せしめてある。バルブのうちＣＯは冬
期閉、夏期開のもの、ＯＣは冬期開、夏期閉のものを示
す。

冷温水製造装置について、第１図の吸収冷温水機１にお
いては、Ｅは蒸発器、Ａは吸収器、ＧＨは高圧再生器、
ＧＬ低圧再生器、Ｃは凝縮器、１２はクーリングタワ
ー、１３はポンプ、１４は負荷である。第２図の排熱回
収ヒートポンプ３においては、１５は圧縮機、１６はク
ーラ、１７はコンデンサである。これらの機器を配管で
接続し、バルブＣＯ及びＯＣを介在せしめてある。バル
ブのうちＣＯは冬期閉、夏期開のもの、ＯＣは冬期開、
夏期閉のものを示す。

ヒーティングタワー付ヒートポンプ２と冷温水製造装置
（第１図の吸収冷温水機１又は第２図の排熱回収ヒート
ポンプ３など）との間は、不凍液タンク１８、熱交換器
１９、ポンプ２０バルブＯＣを介在せしめて配管により
互に接続している。

バルブＯＣは冬期開、夏期閉となつている。

動作につき説明する。

第１図の如く吸収冷温水機１とヒーティングタワー付ヒ
ートポンプ２との組み合わせ冷温水製造設備の場合に
は、夏期における冷水製造運転は、第３図に示す如く、
ヒーティングタワー付ヒートポンプ２においては、外気
熱交換器９（ヒーティングタワー）がクーリングタワー
として使用され、このタワーとヒートポンプの冷却水コ
ンデンサ７を結ぶ系には冷却水が通水されて冷却水系路
が形成され、ポンプ１０により冷却水が循環する。冷却
水は、クーラ６に通水されヒートポンプの冷凍サイクル
により冷却される。

一方吸収冷温水機１においては、クーリングタワー１２
と冷温水機に吸収器Ａ・凝縮器Ｃを結ぶ系に冷却水が通
水されて冷却水系路が形成され、ポンプ１３により冷却
水が循環する。冷水は蒸発器Ｅに通水され、冷温水機の
冷凍サイクルにより冷却される。

この時、不凍液は不凍液タンク１８に貯留されており、
使用されていない。

冬期における温水製造運転は、第１図に示す如く、不凍
液タンク１８内の不凍液は。ポンプ２０によりヒーティ
ングタワー付ヒートポンプ２に導入され、外気熱交換器
９（ヒーティングタワー）とクーラ６とを結ぶ系には不
凍液が通水されて不凍液系路が形成され、ポンプ１０に
より不凍液を循環することにより、外気熱交換器９（ヒ
ーティングタワー）において不凍液を熱媒体として空気
より集熱し、クーラ６においてヒートポンプサイクルに
より熱を汲み上げ温水コンデンサ８に通水される温水を
加熱する。外気熱交換器９（ヒーティングタワー）での
不凍液を介しての空気からの集熱では、時により、特に
外気湿度の高い時に空気中の水分が不凍液中に入り込
み、不凍液が希釈される。

この際、一定量までは不凍液タンク１８に回収される
が、不凍液タンク１８が一杯になるか、不凍液濃度が凍
結温度に近づくまで希釈された時には、不凍液の濃縮が
必要となる。

一方、吸収冷温水機１においては、冬期において温水を
製造する場合には、高圧再生器ＧＨにおいて燃料を燃焼
させ、溶液を加熱することにより発生した冷媒蒸気によ
り温水を加熱する。一般に温水は、蒸発器Ｅ又は吸収器
Ａ・凝縮器Ｃ又は専用の温水熱交換器より取り出され
る。

この吸収冷温水機における冬期の温水製造サイクルにお
いては、クーリングタワー１２は不要である。

そこで、ヒーティングタワー付ヒートポンプ２のヒート
ポンプ用の不凍液系路又はこれに連通する系路（配管で
も外気熱交換器９下部水槽でも不凍液タンク１８でも良
い）と冷温水製造装置不凍液系路としてのクーリングタ
ワー１２の循環系路（配管でもクーリングタワー下部水
槽でも良い）とを配管で接続し、クーリングタワー１２
に不凍液を導入し、クーリングタワー１２に不凍液を循
環することにより外気熱交換器９（ヒーティングタワ
ー）により希釈された不凍液をクーリングタワー１２に
おいて濃縮することができる。

又、クーリングタワー１２に不凍液を導入する配管を設
けることにより、タワー下部水槽を担当量の不凍液タン
クの一部と使用することが可能となり、不凍液タンク１
８がその分小型にできる。

即ち、従来は温水製造運転時には使用されなかった吸収
冷温水機１のクーリングタワー１２を不凍液の濃縮塔
（コンセントレーター）兼不凍液タンクの一部として有
効利用することにより、ヒーティングタワー付ヒートポ
ンプ２の不凍液タンク１８を小型化し、不凍液の専用濃
縮装置を不要とし、ヒートポンプを停止しての濃縮を不
要とすることができる。

熱交換器１９は、外気熱交換器９で希釈された低温の不
凍液が、不凍液タンク１８に入る前にこれを予熱して、
クーリングタワー１２における不凍液濃縮に悪影響を及
ぼさないようにするためのものである。

第２図、第４図の排熱回収ヒートポンプ３とヒーティン
グタワー付ヒートポンプ２の組み合わせシステムの場
合、冷温水製造装置としての吸収冷温水機１が排熱回収
ヒートポンプ３に置き換わっただけで他の作用は同様で
ある。

排熱回収ヒートポンプ３においては、夏期は第４図の如
くクーリングタワー１２を使用した冷凍サイクルにより
冷水を製造し、冬期は第２図の如く熱源水よりヒートポ
ンプサイクルにより熱をくみ上げて温水を製造するた
め、クーリングタワー１２は使用せず、吸収冷温水機１
を用いた場合と同様な効果を奏する。

外気熱交換器１２からの不凍液の一部を不凍液タンクへ
導く分岐流量、及び、クーリングタワー１２からの不凍
液の一部を不凍液タンク１８へ導く分岐流量は、流量制
御弁で制御するようにしてもよい。

第５図及び第６図は、冷温水製造装置の冬期分離された
クーリングタワー１２を不凍液濃縮塔（コンセントレー
ター）として使用した時、不凍液循環系路に温水との熱
交換器２１を設けた設備の説明図である。

ヒーティングタワー付ヒートポンプ２容量に比較し、冷
温水製造装置の容量が小さく、クーリングタワー１２を
不凍液の濃縮塔として使用したのみでは、外気熱交換器
９（ヒーティングタワー）による不凍液の希釈量分を濃
縮できない場合、やはり、小型ながらも不凍液の専用濃
縮装置が必要となり、短時間ながらヒートポンプを停止
し、タワー循環による不凍液の濃縮が必要となるので、
クーリングタワー１２を濃縮塔として使用した場合の容
量不足分だけ、熱交換装置２１において温水で不凍液を
加熱して捕捉する。

温水との熱交換器は、第５図の如く不凍液配管中でも、
第６図の如くクーリングタワー１２下部水槽でも良い。
冷温水製造装置が吸収冷温水機２でも排熱回収ヒートポ
ンプ３でも同様である。

第７図及び第８図は冬期不凍液の濃縮塔として使用され
るクーリングタワー１２の循環不凍液を冷温水製造装置
の高温蒸気媒体と直接熱交換可能な熱交換器２２を設置
した設備の説明図である。

加熱側が蒸気の凝縮伝熱となるため、熱交換器が小型と
なり、低価格で効果的に不凍液を加熱することができ
る。

温水製造装置が第７図は排熱回収ヒートポンプ３の場
合、第８図は吸収冷温水機１の場合を示す。

〔発明の効果〕

本発明は、冷温水製造装置の冬期使用しないクーリング
タワーを不凍液の濃縮塔兼不凍液タンクの一部として使
用し、ヒーティングタワー付ヒートポンプの不凍液系路
と接続することにより、ヒーティングタワー付ヒートポ
ンプの不凍液タンクを小型化し、不凍液の専用濃縮装置
を不要とし、濃縮のためのヒートポンプの停止を不要と
することができ、設備機器を増やすことなく、安価で安
定した冷温水製造システムを形成する冷温水製造設備を
提供することができ、実用上極めて大なる効果を奏す
る。

さらに温水、或いは高温蒸気などにより不凍液を加熱す
る熱交換器を追加することにより、冷温水製造装置のク
ーリングタワーの容量が小さい場合でも同様の効果を奏
することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例に関するフロー図であり、第１図
と第２図は異なる実施例の冬期のサイクル、第３図と第
４図はそれぞれ第１図と第２図の例の夏期のサイクル、
第５図、第６図、第７図、第８図はそれぞれ異なる実施
例の冬期のサイクルを示す。 １…吸収冷温水機、２…ヒティングタワー付ヒートポン
プ、３…排熱回収ヒートポンプ、４…圧縮機、５……圧
縮機、６…クーラ、７…冷却水コンデンサ、８…温水コ
ンデンサ、９…外気熱交換器、１０…ポンプ、１１…負
荷、１２…クーリングタワー、１３…ポンプ、１４…負
荷、１５…圧縮機、１６…クーラ、１７…コンデンサ、
１８…不凍液タンク、１９…熱交換器、２０…ポンプ、
２１…熱交換装置、２２…熱交換器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 望月 貞一 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 石川 正美 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (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

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】夏期に熱交換媒体として冷却水を使用して
   該冷却水を空気により冷却する外気熱交換器を、冬期に
   は熱交換媒体としてヒートポンプ用不凍液系路を経て導
   かれる不凍液を使用して空気から集熱をするヒーティン
   グタワーとして作動せしめるヒーティングタワー付ヒー
   トポンプ装置と、夏期に熱交換媒体として冷却水を使用
   して該冷却水を空気により冷却するクーリングタワー
   を、冬期には使用することなく温水製造を行う冷温水製
   造装置とを組み合わせ、該冷温水製造装置の前記クーリ
   ングタワーに、冬期に不凍液を導く冷温水製造装置不凍
   液系路を備え、該冷温水製造装置不凍液系路と、前記ヒ
   ートポンプ用不凍液系路とを接続したことを特徴とする
   冷温水製造設備。
2. 【請求項２】夏期に熱交換媒体として冷却水を使用し、
   該冷却水を空気により冷却する外気熱換器を、冬期には
   熱交換媒体としてヒートポンプ用不凍液系路を経て導か
   れる不凍液を使用して空気から集熱をするヒーティング
   タワーとして作動せしめるヒーティングタワー付ヒート
   ポンプ装置と、夏期に熱交換媒体として冷却水を使用し
   て該冷却水を空気により冷却するクーリングタワーを、
   冬期には使用することなく温水製造を行う冷温水製造装
   置とを組み合わせ、該冷温水製造装置の前記クーリング
   タワーに、冬期に不凍液を導く冷温水製造装置不凍液系
   路を備え、該冷温水製造装置不凍液系路と、前記ヒート
   ポンプ用不凍液系路とを接続し、前記冷温水製造装置不
   凍液系路に加熱源を用いて不凍液を加熱する不凍液加熱
   用熱交換器を設けたことを特徴とする冷温水製造設備。
3. 【請求項３】前記加熱源として温水が用いられる特許請
   求の範囲第２項記載の設備。
4. 【請求項４】前記加熱源として、前記冷温水製造装置に
   おける高温蒸気媒体が用いられる特許請求の範囲第２項
   記載の設備。