JPWO2013115073A1 - Energy saving device and energy saving method using self-heat regeneration - Google Patents

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Abstract

自己熱再生を利用した省エネルギー装置は、第一作動流体が流れる第一流体回路と、圧縮性流体である第二作動流体が流れる第二流体回路と、前記第二作動流体が放熱するとともに、前記第一作動流体が受熱する第一熱交換器と、前記第一作動流体が放熱するとともに、前記第二作動流体が受熱する第二熱交換器と、前記第二流体回路における、前記第一熱交換器の上流側であって前記第二熱交換器の下流側に配置された圧縮機と、前記第二流体回路における、前記第一熱交換器の下流側であって前記第二熱交換器の上流側に配置された膨張機と、前記第一流体回路における、前記第一熱交換器の下流側であって前記第二熱交換器の上流側に配置された被処理ユニットと、を備えている。The energy saving device using self-heat regeneration includes a first fluid circuit through which a first working fluid flows, a second fluid circuit through which a second working fluid that is a compressive fluid flows, and the second working fluid dissipates heat, and A first heat exchanger that receives heat from the first working fluid; a second heat exchanger that receives heat from the second working fluid while radiating heat from the first working fluid; and the first heat in the second fluid circuit. A compressor arranged upstream of the exchanger and downstream of the second heat exchanger; and in the second fluid circuit, downstream of the first heat exchanger and the second heat exchanger. An expander disposed upstream of the first heat circuit, and a unit to be processed disposed downstream of the first heat exchanger and upstream of the second heat exchanger in the first fluid circuit. ing.

Description

本発明は、作動流体の有する自己熱を利用した省エネルギー装置および省エネルギー方法に関し、詳しくは、廃棄される熱を抑えて、系全体のエクセルギー率を向上した省エネルギー装置および省エネルギー方法に関する。   The present invention relates to an energy saving apparatus and an energy saving method that use self-heat of a working fluid, and more particularly, to an energy saving apparatus and an energy saving method that suppress the heat that is discarded and improve the exergy rate of the entire system.

空調機(暖房機)は、ガスを燃焼して外気を加熱し、高温の空気を室内に供給する。高温の空気は、室内を暖めた後、大気に放出される。また、空調機(冷房機)は、冷媒によって空気を冷却し、低温の空気が室内に供給される。低温の空気は、室内を冷やした後、大気に放出される(例えば、特許文献1参照)。また、従来の省エネルギー装置としてヒートポンプが知られている。   An air conditioner (heater) burns gas to heat outside air and supplies hot air into the room. Hot air is released into the atmosphere after warming the room. Moreover, an air conditioner (cooler) cools air with a refrigerant | coolant, and low temperature air is supplied indoors. The low-temperature air is released into the atmosphere after the room is cooled (see, for example, Patent Document 1). A heat pump is known as a conventional energy saving device.

以下、従来のヒートポンプ、乾燥機、暖房機、冷房機、滅菌装置について説明する(例えば、特許文献2〜4参照)。   Hereinafter, conventional heat pumps, dryers, heaters, air conditioners, and sterilizers will be described (see, for example, Patent Documents 2 to 4).

(1.従来のヒートポンプ)
図1Bに示すヒートポンプ110は、第一流体回路110Aと、冷媒が流れる第二流体回路110Bとを備える。第一流体回路110Aは、第一熱交換器112と、被処理ユニット113とを備えている。第二流体回路110Bは、冷媒が循環する閉じた流体回路であり、圧縮機115と、熱交換器112と、膨張機116と、第二熱交換器117とを備え、これらが順に配管で接続されている。
(1. Conventional heat pump)
1B includes a first fluid circuit 110A and a second fluid circuit 110B through which a refrigerant flows. The first fluid circuit 110 </ b> A includes a first heat exchanger 112 and a unit to be processed 113. The second fluid circuit 110B is a closed fluid circuit in which a refrigerant circulates, and includes a compressor 115, a heat exchanger 112, an expander 116, and a second heat exchanger 117, which are connected by piping in order. Has been.

ヒートポンプ110は、外気の熱を第二熱交換器117に集めて、外気と冷媒とを熱交換する。熱を得た冷媒は、圧縮機115で圧縮され、さらに高温高圧となる。高温高圧になった冷媒と、作動流体の導入口111から取り込まれた空気とを第一熱交換器112で熱交換して、冷媒から熱を得た空気が、室内113に放出される。一方、空気を加熱した冷媒は、膨張機116で低温低圧となり、再び熱第二交換器117に戻る。   The heat pump 110 collects the heat of the outside air in the second heat exchanger 117 and exchanges heat between the outside air and the refrigerant. The refrigerant that has obtained heat is compressed by the compressor 115 and further becomes high temperature and pressure. The first heat exchanger 112 exchanges heat between the high-temperature and high-pressure refrigerant and the air taken in from the working fluid inlet 111, and the air that has obtained heat from the refrigerant is released into the room 113. On the other hand, the refrigerant that has heated the air becomes low-temperature and low-pressure in the expander 116 and returns to the second heat exchanger 117 again.

ヒートポンプ110は、外気の温度が低い場合、冷媒との温度差が小さく、省エネルギー効果が低い。また、室内に導入した高温の空気は、室内を温めた後、そのまま廃棄されるので、その熱エネルギーは十分に利用されない。   When the temperature of the outside air is low, the heat pump 110 has a small temperature difference from the refrigerant and has a low energy saving effect. Moreover, since the high-temperature air introduced into the room is discarded as it is after the room is warmed, the thermal energy is not fully utilized.

(2.従来の乾燥機)
図2Cに示す従来の乾燥機120は、送風ファン121により外気を取り込み、電気ヒーター122により外気に熱を与え、または、燃料を燃焼させて燃料の持つ化学エネルギーを熱に変え、その熱により取り込んだ外気を温める。そして、温められた外気が槽123に取り入れられ、熱風により洗濯物等の対象物が乾燥される。槽123で対象物を乾燥した空気は、送風ファン124によって、槽外に放出される。放出される空気の持つ熱エネルギーは、廃棄されるので、エネルギーの損失が大きく、エクセルギー率は低い。
(2. Conventional dryer)
The conventional dryer 120 shown in FIG. 2C takes in the outside air by the blower fan 121, heats the outside air by the electric heater 122, or burns the fuel to change the chemical energy of the fuel into heat and takes in the heat. Warm the outside air. And the warm external air is taken in into the tank 123, and objects, such as a laundry, are dried with a hot air. The air obtained by drying the object in the tank 123 is discharged outside the tank by the blower fan 124. Since the heat energy of the released air is discarded, the energy loss is large and the exergy rate is low.

(3.従来の空調機)
図3Bに示す従来の暖房機130において、室内機130Aから出た冷媒(20℃)が、膨張弁136により減圧されて、低温低圧の冷媒(−10℃)となり、室外熱交換器134に入る。室外熱交換器134に入った低温低圧の冷媒(−10℃)は、室外ファン133によって取り込まれた外気(7℃)と熱交換して、外気温と略同温の冷媒(7℃)となる。この冷媒(7℃)は、圧縮機135で圧縮され、高温高圧の冷媒(40℃)となる。高温高圧の冷媒(40℃)は、室内熱交換器132に入り、室内ファン131により取り込まれた室内の空気(20℃)と熱交換して、温められた空気を室内に送る。室内の空気に熱を奪われ、室内の空気と略同温となった冷媒(20℃)は、膨張弁136に入る。このようにして、冷媒が、室内機130Aと室外機130Bとの間を循環する。
(3. Conventional air conditioner)
In the conventional heater 130 shown in FIG. 3B, the refrigerant (20 ° C.) discharged from the indoor unit 130A is depressurized by the expansion valve 136 to become a low-temperature and low-pressure refrigerant (−10 ° C.) and enters the outdoor heat exchanger 134. . The low-temperature and low-pressure refrigerant (−10 ° C.) that has entered the outdoor heat exchanger 134 exchanges heat with the outside air (7 ° C.) taken in by the outdoor fan 133, and the refrigerant (7 ° C.) that is substantially the same temperature as the outside air temperature. Become. This refrigerant (7 ° C.) is compressed by the compressor 135 to become a high-temperature and high-pressure refrigerant (40 ° C.). The high-temperature and high-pressure refrigerant (40 ° C.) enters the indoor heat exchanger 132, exchanges heat with the indoor air (20 ° C.) taken in by the indoor fan 131, and sends the warmed air into the room. The refrigerant (20 ° C.) that has been deprived of heat by the indoor air and has substantially the same temperature as the indoor air enters the expansion valve 136. In this way, the refrigerant circulates between the indoor unit 130A and the outdoor unit 130B.

従来の暖房機130によれば、温められた空気が、そのまま室外に排出されるので、この空気の持つ熱エネルギーは、室外に廃棄される。   According to the conventional heater 130, since the warmed air is discharged as it is outside the room, the thermal energy of the air is discarded outside the room.

(4.従来の滅菌装置)
図4Bに示す従来の滅菌装置140は、水をボイラー141により加熱して水蒸気を発生させ、被処理ユニット142において、水蒸気により滅菌処理を行う。被処理ユニット142を出た水蒸気は冷却器143により水に戻され排出される。
(4. Conventional sterilization equipment)
The conventional sterilization apparatus 140 shown in FIG. 4B heats water with a boiler 141 to generate water vapor, and performs sterilization with water vapor in the unit to be treated 142. The water vapor exiting the unit to be treated 142 is returned to the water by the cooler 143 and discharged.

従来の滅菌装置140は、ボイラー141において化石燃料を燃焼させている。燃焼排ガスはボイラー141から外部に排気され、燃焼排ガスの有する熱の多くは無駄になっている。さらに被処理ユニット142で、加えた熱は冷却器143で捨てられるので、エネルギーの無駄となる。   The conventional sterilizer 140 burns fossil fuel in the boiler 141. The combustion exhaust gas is exhausted to the outside from the boiler 141, and much of the heat of the combustion exhaust gas is wasted. Furthermore, since the heat applied by the unit 142 is discarded by the cooler 143, energy is wasted.

(5.従来の冷房機)
冷房機についても、暖房機と同様の課題を有している。すなわち、室内の熱交換器で冷やされた空気(15℃)は、室内に取り入れた空気(30℃)から熱を奪った後、そのまま室外に排出されてしまうので、この空気の持つ熱エネルギーは、室外に廃棄される。
(5. Conventional air conditioner)
The air conditioner has the same problem as the heater. In other words, the air (15 ° C) cooled by the indoor heat exchanger takes heat from the air (30 ° C) taken into the room and then is exhausted to the outside as it is. , Discarded outside.

特開2006−300365号公報JP 2006-3000365 A 特開2008−309464号公報JP 2008-309464 A 特開2008−188045号公報JP 2008-188045 A 特開2004−028360号公報JP 2004-028360 A

従来のヒートポンプ、乾燥機、暖房機、冷房機、滅菌装置において、空気や水等の作動流体は、その熱エネルギーが十分有効に利用されないまま廃棄されており、作動流体の持つ熱エネルギーが有効に利用されていない。 In conventional heat pumps, dryers, heaters, air conditioners, and sterilizers, working fluids such as air and water are discarded without their thermal energy being used effectively enough, and the thermal energy of the working fluid is effective. Not used.

ところで、化学反応を利用して電力を取り出す場合、燃料が本来有するエネルギーをΔHとすれば、ΔGを電気として取り出すことができ、TΔSを熱として取り出すことができる。ΔGは、仕事として取り出すことができるエネルギーであり、有効なエネルギーとしてエクセルギーと呼ばれている。そして、有効なエネルギーを取り出す能力として、ΔG/ΔHは、エクセルギー率と呼ばれている。エクセルギー率は、熱が発生した時点で低下する。   By the way, when taking out electric power using a chemical reaction, if the original energy of the fuel is ΔH, ΔG can be taken out as electricity and TΔS can be taken out as heat. ΔG is energy that can be taken out as work, and is called exergy as effective energy. And ΔG / ΔH is called the exergy rate as the ability to extract effective energy. The exergy rate decreases when heat is generated.

本発明の目的は、上記課題を解決するためになされたものであり、エクセルギー率ΔG/ΔHを向上させることにある。具体的には、無駄に廃棄される熱エネルギーを極力少なくする装置および方法を提供することを解決課題とする。   An object of the present invention is to solve the above-described problems, and is to improve the exergy rate ΔG / ΔH. Specifically, it is an object of the present invention to provide an apparatus and method for minimizing wasteful heat energy.

上記の課題を解決するため、本発明に係る自己熱再生を利用した省エネルギー装置は、第一作動流体が流れる第一流体回路と、圧縮性流体である第二作動流体が流れる第二流体回路と、前記第二作動流体が放熱するとともに、前記第一作動流体が受熱する第一熱交換器と、前記第一作動流体が放熱するとともに、前記第二作動流体が受熱する第二熱交換器と、前記第二流体回路における、前記第一熱交換器の上流側であって前記第二熱交換器の下流側に配置された圧縮機と、前記第二流体回路における、前記第一熱交換器の下流側であって前記第二熱交換器の上流側に配置された膨張機と、前記第一流体回路における、前記第一熱交換器の下流側であって前記第二熱交換器の上流側に配置された被処理ユニットと、を備えている。   In order to solve the above problems, an energy saving device using self-heat regeneration according to the present invention includes a first fluid circuit through which a first working fluid flows, and a second fluid circuit through which a second working fluid that is a compressive fluid flows. A first heat exchanger that radiates heat from the second working fluid and receives heat from the first working fluid; and a second heat exchanger that radiates heat from the first working fluid and receives heat from the second working fluid. A compressor disposed upstream of the first heat exchanger and downstream of the second heat exchanger in the second fluid circuit; and the first heat exchanger in the second fluid circuit. And an expander disposed on the upstream side of the second heat exchanger, and in the first fluid circuit, on the downstream side of the first heat exchanger and upstream of the second heat exchanger. And a unit to be processed arranged on the side.

この構成によれば、被処理ユニットを出た第一作動流体の熱は、そのまま廃棄されない。すなわち、この第一作動流体は、第二熱交換器において、第二作動流体を加熱する。また、圧縮機を出た高温高圧の第二作動流体は、第一熱交換器において、第一作動流体を加熱する。このように、第一作動流体と第二作動流体とが、自己熱のやりとりを行う。すなわち、これら作動流体が互いに熱源となり、互いを加熱することとなる。よって、熱源を別途追加することなく、また、従来廃棄されていた作動流体の自己熱を利用することで、従来よりも更なる省エネルギーを実現できる。   According to this configuration, the heat of the first working fluid that has exited the unit to be processed is not discarded as it is. That is, the first working fluid heats the second working fluid in the second heat exchanger. Further, the high-temperature and high-pressure second working fluid exiting the compressor heats the first working fluid in the first heat exchanger. Thus, the first working fluid and the second working fluid exchange self heat. That is, these working fluids serve as heat sources and heat each other. Therefore, further energy saving than before can be realized without adding a separate heat source and by using the self-heating of the working fluid that has been conventionally discarded.

また、圧縮・膨張される第二作動流体は、圧縮性流体である。一方、第一作動流体は、圧縮性流体でもよく、非圧縮性流体であってもよい。これにより、非圧縮性流体を作動流体とする装置であっても、圧縮性流体である別の作動流体(第二作動流体)を併用することで、これら作動流体の自己熱を利用しての省エネルギーを実現できる。なお、圧縮性流体とは、例えば、気体、気液混合流体、相変化する流体をいう。   The second working fluid to be compressed / expanded is a compressible fluid. On the other hand, the first working fluid may be a compressive fluid or an incompressible fluid. As a result, even in a device using an incompressible fluid as a working fluid, by using another working fluid (second working fluid) that is a compressible fluid, the self-heat of these working fluids can be used. Energy saving can be realized. The compressible fluid refers to, for example, a gas, a gas-liquid mixed fluid, or a fluid that changes phase.

ここで、圧縮は、断熱圧縮であることが望ましく、膨張は、断熱膨張であることが望ましい。ここにいう断熱圧縮または断熱膨張は、急激に気体を圧縮または膨張させることにより行われる。したがって、実際には、断熱圧縮・断熱膨張の過程において、外部との熱の出入りを完全に遮断することは困難であり、断熱圧縮・断熱膨張には、外部との熱の出入りが生じるものも含む。   Here, the compression is preferably adiabatic compression, and the expansion is preferably adiabatic expansion. The adiabatic compression or adiabatic expansion referred to here is performed by rapidly compressing or expanding the gas. Therefore, in practice, it is difficult to completely block heat from entering and exiting the outside in the process of adiabatic compression and adiabatic expansion, and some adiabatic compression and adiabatic expansion cause heat to enter and exit from the outside. Including.

本発明に係る自己熱再生を利用した省エネルギー装置では、前記膨張機から発生する動力が、前記圧縮機を駆動する動力に用いられることが好ましい。また、本発明に係る自己熱再生を利用した省エネルギー装置では、前記膨張機の回転軸と前記圧縮機の回転軸とが接続されていることが好ましい。この構成によれば、膨張機の動力を回収して、圧縮機の駆動に利用することができる。このため、更なる省エネルギーを実現できる。また、不足する動力を補うために、圧縮機を駆動する電動機を備えていてもよい。   In the energy saving apparatus using self-heat regeneration according to the present invention, it is preferable that the power generated from the expander is used as power for driving the compressor. Moreover, in the energy saving apparatus using self-heat regeneration according to the present invention, it is preferable that the rotating shaft of the expander and the rotating shaft of the compressor are connected. According to this configuration, the power of the expander can be recovered and used for driving the compressor. For this reason, further energy saving is realizable. Moreover, in order to make up for insufficient power, an electric motor that drives the compressor may be provided.

本発明に係る自己熱再生を利用した省エネルギー装置は、前記第一流体回路の入口に配置された輸送ポンプと、前記第一流体回路の出口に配置された減圧弁と、をさらに備えていることが好ましい。この構成において、第一流体回路を流れる作動流体は液体であり、輸送ポンプは作動流体を減圧弁に向けて排出する。減圧弁は作動流体の流量を調節すると共に、被処理室の圧力を調節する。   The energy-saving device using self-heat regeneration according to the present invention further includes a transport pump disposed at the inlet of the first fluid circuit and a pressure reducing valve disposed at the outlet of the first fluid circuit. Is preferred. In this configuration, the working fluid flowing through the first fluid circuit is a liquid, and the transport pump discharges the working fluid toward the pressure reducing valve. The pressure reducing valve adjusts the flow rate of the working fluid and the pressure of the processing chamber.

本発明に係る自己熱再生を利用した省エネルギー装置は、圧縮性流体である作動流体が流入する被処理ユニットと、前記被処理ユニットを出た作動流体が放熱するとともに、前記被処理ユニットに入る前の作動流体が受熱する、熱交換器と、前記被処理ユニットと前記熱交換器との間に配置された圧縮機と、を備えていることが好ましい。   The energy-saving device using self-heat regeneration according to the present invention includes a unit to be treated into which a working fluid that is a compressive fluid flows, and a working fluid that has exited the unit to be radiated and before entering the unit to be treated. It is preferable to include a heat exchanger that receives the working fluid and a compressor disposed between the unit to be processed and the heat exchanger.

この構成によれば、被処理ユニットを出た作動流体は、圧縮機で断熱圧縮されて昇温昇圧して、被処理ユニットに入る前の作動流体と熱交換する。これにより、作動流体の自己熱が再生利用できるので、別途熱源を追加する必要がない。   According to this configuration, the working fluid that has exited the unit to be processed is adiabatically compressed by the compressor, is heated and pressurized, and exchanges heat with the working fluid before entering the unit to be processed. Thereby, since the self-heat of the working fluid can be recycled, it is not necessary to add a separate heat source.

上記構成の本発明によれば、圧縮により昇温した作動流体が熱源となり、作動流体同士が熱交換されることで、作動流体の自己熱を有効に利用して省エネルギーを実現できる。   According to the present invention having the above-described configuration, the working fluid whose temperature has been increased by compression serves as a heat source, and the working fluids exchange heat with each other, so that the self-heating of the working fluid can be effectively used to realize energy saving.

本発明に係る自己熱再生を利用した省エネルギー装置は、前記熱交換器において放熱した前記作動流体を膨張させる膨張機をさらに備えていることが好ましい。また、本発明に係る自己熱再生を利用した省エネルギー装置は、前記膨張機から発生する動力が、前記圧縮機を駆動する動力に用いられることが好ましい。圧縮機の回転軸と、膨張機の回転軸とが接続されていてもよい。この構成によれば、作動流体の熱エネルギーを、膨張機により仕事として回収できる。   The energy saving apparatus using self-heat regeneration according to the present invention preferably further includes an expander that expands the working fluid radiated in the heat exchanger. In the energy saving apparatus using self-heat regeneration according to the present invention, it is preferable that the power generated from the expander is used as power for driving the compressor. The rotating shaft of the compressor and the rotating shaft of the expander may be connected. According to this configuration, the thermal energy of the working fluid can be recovered as work by the expander.

前記作動流体が空気であり、前記被処理ユニットを出た前記空気は、前記圧縮機を通過後に、前記熱交換器において放熱することが好ましい。   It is preferable that the working fluid is air, and the air that has exited the unit to be processed dissipates heat in the heat exchanger after passing through the compressor.

この構成によれば、被処理ユニットで使用された後の高温の空気が、そのまま廃棄されることなく、外部から取り込まれた空気と熱交換して、外部から取り込まれた空気の加熱に利用できる。すなわち、従来廃棄されていた使用後の空気の持つ熱エネルギーが、再生利用され、省エネルギーを実現できる。また、作動流体に空気を利用するので、別途特殊な気体を用意する必要がない。   According to this configuration, the high-temperature air after being used in the unit to be processed can be used for heating the air taken from outside by exchanging heat with the air taken from outside without being discarded as it is. . That is, the heat energy of the used air that has been conventionally discarded is recycled and energy saving can be realized. Further, since air is used as the working fluid, it is not necessary to prepare a special gas separately.

本発明に係る自己熱再生を利用した省エネルギー装置は、前記作動流体が水または水蒸気であり、前記熱交換器において受熱した前記水または空気は、前記圧縮機を通過後に、前記被処理ユニットに流入することが好ましい。   In the energy saving apparatus using self-heat regeneration according to the present invention, the working fluid is water or steam, and the water or air received in the heat exchanger flows into the processing target unit after passing through the compressor. It is preferable to do.

従来の水蒸気を利用した装置では、水をボイラーで化石燃料を燃焼した燃焼熱により水蒸気に変換して、その水蒸気を被処理ユニットに入力していた。そして、被処理ユニットで使われた水蒸気は、冷却器により水に再変換され、廃棄されていた。つまり、ボイラーで水を水蒸気にする際に使われた熱エネルギーの多くが、利用されずに廃棄されていた。   In a conventional apparatus using water vapor, water is converted into water vapor by combustion heat obtained by burning fossil fuel with a boiler, and the water vapor is input to the unit to be treated. And the water vapor | steam used by the to-be-processed unit was converted again into water with the cooler, and was discarded. In other words, much of the heat energy used to convert water into steam in the boiler was discarded without being used.

一方、上記の本発明の構成によれば、熱交換器において、被処理ユニットで使用された水蒸気が、熱源となって、被処理ユニットに入力前の水を加熱して、水を水蒸気に変換させる。そして、水から変換された水蒸気は、被処理ユニットに入力される前に、圧縮機で断熱圧縮されて、更に昇温される。一方、熱源となった被処理ユニットで使用された水蒸気は、熱交換後にバルブで減圧され、水として廃棄される。これにより、被処理ユニットで使用された水蒸気の持つ熱エネルギーが、有効に利用される。また、加熱に用いるボイラーなども必要としないので、従来よりも省エネルギーとなる。   On the other hand, according to the configuration of the present invention described above, in the heat exchanger, the water vapor used in the unit to be treated serves as a heat source, heats the water before input to the unit to be treated, and converts the water into water vapor. Let And the water vapor | steam converted from water is adiabatically compressed with a compressor, and is further heated, before inputting into a to-be-processed unit. On the other hand, the water vapor used in the unit to be treated that has become a heat source is decompressed by a valve after heat exchange and discarded as water. Thereby, the thermal energy which the water vapor | steam used by the to-be-processed unit has is utilized effectively. Further, since a boiler or the like used for heating is not required, it is energy saving as compared with the prior art.

本発明に係る自己熱再生を利用した省エネルギー装置は、前記熱交換器において放熱した前記作動流体を減圧する減圧弁をさらに有していることが好ましい。   It is preferable that the energy saving apparatus using self-heat regeneration according to the present invention further includes a pressure reducing valve for reducing the pressure of the working fluid radiated in the heat exchanger.

また、本発明に係る自己熱再生を利用した省エネルギー装置は、前記被処理ユニットが、滅菌処理を行うユニットであってもよい。   In the energy saving apparatus using self-heat regeneration according to the present invention, the unit to be processed may be a unit that performs sterilization.

また、本発明に係る自己熱再生を利用した省エネルギー装置は、前記被処理ユニットが、コンクリート養生を行うユニットであってもよい。   In the energy saving apparatus using self-heat regeneration according to the present invention, the unit to be treated may be a unit that performs concrete curing.

本発明に係る自己熱再生を利用した省エネルギー装置は、外部から取り込んだ空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機の下流に配置された被処理ユニットと、前記空気を膨張させて、前記被処理ユニットに向けて送出する膨張機と、前記圧縮機を出た後であって前記膨張機に流入する前の前記空気が放熱するとともに、前記被処理ユニットを出た前記空気が受熱する、熱交換器と、備えていることが好ましい。また、本発明に係る自己熱再生を利用した省エネルギー装置は、前記膨張機から発生する動力が、前記圧縮機を駆動する動力に用いられることが好ましい。   An energy saving apparatus using self-heat regeneration according to the present invention includes a compressor that compresses air taken in from the outside, a unit to be processed disposed downstream of the compressor, and expands the air so that the object is processed. An expander that is sent out toward a unit; and heat exchange after the air that has exited the compressor and before flowing into the expander radiates heat, and the air that has exited the unit to be treated receives heat. And a vessel. In the energy saving apparatus using self-heat regeneration according to the present invention, it is preferable that the power generated from the expander is used as power for driving the compressor.

本発明に係る自己熱再生を利用した省エネルギー方法は、圧縮性流体である作動流体を被処理ユニットに流入する工程と、前記被処理ユニットにおいて前記作動流体を利用する工程と、前記被処理ユニットから排出された前記作動流体を圧縮する工程と、前記圧縮された前記作動流体が放熱するとともに、前記被処理ユニットに流入する前の前記作動流体が受熱する熱交換を行う工程と、を有する。また、本発明に係る自己熱再生を利用した省エネルギー方法は、放熱した前記作動流体を膨張する工程を更に備え、前記膨張工程で生じる動力を、前記圧縮工程における動力に利用する。   An energy saving method using self-heat regeneration according to the present invention includes a step of flowing a working fluid that is a compressible fluid into a unit to be processed, a step of using the working fluid in the unit to be processed, and the unit to be processed. A step of compressing the discharged working fluid; and a step of performing heat exchange in which the compressed working fluid dissipates heat and heat is received by the working fluid before flowing into the processing target unit. The energy saving method using self-heat regeneration according to the present invention further includes a step of expanding the radiated working fluid, and uses the power generated in the expansion step as power in the compression step.

この構成によれば、放熱工程または燃焼工程の一部または全部を、可逆的なエネルギー変換工程に代えることで、加熱または燃焼に伴うエクセルギー率の低い熱エネルギーの損失を抑えることができる。これにより、TΔSを減少させ、ΔGを増加させ、エクセルギー率ΔG/ΔHを従来よりも向上させる。ここで、可逆的なエネルギー変換工程とは、例えば、気体の圧縮・膨張などの仕事として取り出し可能なエネルギーに変更する工程をいう。   According to this configuration, a part or all of the heat release process or the combustion process is replaced with a reversible energy conversion process, so that it is possible to suppress a loss of heat energy having a low exergy rate due to heating or combustion. As a result, TΔS is decreased, ΔG is increased, and the exergy rate ΔG / ΔH is improved as compared with the prior art. Here, the reversible energy conversion step refers to, for example, a step of changing to energy that can be taken out as work such as gas compression / expansion.

以上のように、本発明によれば、エネルギー損失を抑えて、エクセルギー率ΔG/ΔHが向上した省エネルギー装置および省エネルギー方法を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide an energy saving apparatus and an energy saving method in which the energy loss is suppressed and the exergy rate ΔG / ΔH is improved.

本発明の実施形態1の省エネルギー装置の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the energy saving apparatus of Embodiment 1 of this invention. 実施形態1の従来技術である。It is the prior art of Embodiment 1. FIG. 本発明の実施形態2の省エネルギー装置の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the energy saving apparatus of Embodiment 2 of this invention. 図2Aと別の実施形態の省エネルギー装置の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the energy saving apparatus of embodiment different from FIG. 2A. 実施形態2の従来技術である。It is the prior art of Embodiment 2. FIG. 本発明の実施形態3の省エネルギー装置の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the energy saving apparatus of Embodiment 3 of this invention. 実施形態3の従来技術である。It is the prior art of Embodiment 3. 本発明の実施形態4の省エネルギー装置の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the energy saving apparatus of Embodiment 4 of this invention. 実施形態4の従来技術である。It is the prior art of Embodiment 4. 本発明の実施形態5の省エネルギー装置の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the energy saving apparatus of Embodiment 5 of this invention.

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づき説明するが、本発明は下記実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, although the embodiment concerning the present invention is described based on a drawing, the present invention is not limited to the following embodiment.

<実施形態1>
図1Aに示す実施形態1は、本発明の一実施形態に係る省エネルギー装置に関するものである。省エネルギー装置10は、非圧縮性の流体である第一作動流体と圧縮性の流体である第二作動流体とを用い、第二作動流体を圧縮・減圧することにより省エネルギーを実現する。
<Embodiment 1>
Embodiment 1 shown to FIG. 1A is related with the energy saving apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. The energy saving device 10 realizes energy saving by using a first working fluid that is an incompressible fluid and a second working fluid that is a compressible fluid, and compressing and decompressing the second working fluid.

図1Aに示す省エネルギー装置10は、第一作動流体が流動する第一流体回路10Aと、第二作動流体が流動する第二流体回路10Bとを備える。第一流体回路10Aは、第一作動流体の導入口11aと排出口11bの間に、ポンプ16と、第一熱交換器12(第一流路12A)と、被処理ユニット13と、第二熱交換器14(第四流路14A)と、バルブ15とを備え、これらが順に配管で接続されている。なお、第一流路12Aの出口と第四流路14Aの入口とが、第一配管19Aaで接続されていて、第一配管19Aaの途中に被処理ユニット13が接続されている。第二流体回路10Bは、第二作動流体が循環する閉じた流体回路であり、圧縮機17と、第一熱交換器12(第二流路12B)と、タービン18と、第二熱交換器14(第三流路14B)とを備え、これらが順に配管で接続されている。なお、第二流路12Bの出口と第三流路14Bの入口とが第三配管19Bbで接続されていて、第三配管19Bbの途中にタービン18が配置されている。また、第三流路14Bの出口と第二流路12Bの入口とが第二配管19Baで接続されていて、配管19Baの途中に圧縮機17が配置されている。   1A includes a first fluid circuit 10A in which a first working fluid flows and a second fluid circuit 10B in which a second working fluid flows. The first fluid circuit 10A includes a pump 16, a first heat exchanger 12 (first flow path 12A), a processing target unit 13, and a second heat between the first working fluid inlet 11a and the outlet 11b. The exchanger 14 (fourth flow path 14A) and the valve 15 are provided, and these are sequentially connected by piping. The outlet of the first flow path 12A and the inlet of the fourth flow path 14A are connected by a first pipe 19Aa, and the processing target unit 13 is connected in the middle of the first pipe 19Aa. The second fluid circuit 10B is a closed fluid circuit through which the second working fluid circulates, and includes the compressor 17, the first heat exchanger 12 (second flow path 12B), the turbine 18, and the second heat exchanger. 14 (third flow path 14B), and these are connected by piping in order. In addition, the exit of the 2nd flow path 12B and the inlet_port | entrance of the 3rd flow path 14B are connected by 3rd piping 19Bb, and the turbine 18 is arrange | positioned in the middle of 3rd piping 19Bb. Further, the outlet of the third flow path 14B and the inlet of the second flow path 12B are connected by a second pipe 19Ba, and the compressor 17 is arranged in the middle of the pipe 19Ba.

なお、本実施形態の熱交換器12および熱交換器14において、それぞれ、第一流路12Aおよび第三流路14Bが受熱側となり、第二流路12Bおよび第四流路14Aが放熱側となる。   In the heat exchanger 12 and the heat exchanger 14 of the present embodiment, the first flow path 12A and the third flow path 14B are on the heat receiving side, and the second flow path 12B and the fourth flow path 14A are on the heat dissipation side, respectively. .

これにより、第一作動流体は、導入口11a、ポンプ16、第一熱交換器12の第一流路12A、被処理ユニッ13、第二熱交換器14の第四流路14A、バルブ15、排出口11b、の順に流動する。一方、第二作動流体は、圧縮機17、第一熱交換器12の第二流路12B、タービン18、第二熱交換器14の第三流路14B、の順に流動して再び圧縮機17に戻る。なお、圧縮機17の回転軸とタービン18の回転軸は連結されていて、タービン18で発生する動力で、圧縮機17を駆動することができる。また、タービン18に発電機(図示せず)を接続して、この発電機からの電力で圧縮機17を駆動してもよい。なお、本実施形態の第一作動流体は液体であり、第二作動流体は気体または気液混合流体または相変化する流体である。   As a result, the first working fluid flows into the inlet 11a, the pump 16, the first flow path 12A of the first heat exchanger 12, the unit to be processed 13, the fourth flow path 14A of the second heat exchanger 14, the valve 15, It flows in the order of the outlet 11b. On the other hand, the second working fluid flows in the order of the compressor 17, the second flow path 12 </ b> B of the first heat exchanger 12, the turbine 18, and the third flow path 14 </ b> B of the second heat exchanger 14, and again the compressor 17. Return to. In addition, the rotating shaft of the compressor 17 and the rotating shaft of the turbine 18 are connected, and the compressor 17 can be driven by the power generated by the turbine 18. Further, a generator (not shown) may be connected to the turbine 18 to drive the compressor 17 with electric power from the generator. In addition, the 1st working fluid of this embodiment is a liquid, and a 2nd working fluid is a gas, a gas-liquid mixed fluid, or a fluid which changes phase.

省エネルギー装置10の動作を、第一流体回路10Aと第二流体回路10Bに分けて説明する。第一流体回路10Aにおいて、ポンプ16により導入口11aからが取り込まれた第一作動流体は、第一熱交換器12の第一流路12Aに流入する。熱交換器12において、圧縮機17で断熱圧縮されて高温となった第二作動流体は、第二流路12Bに流入して、第一流路12Aの第一作動流体を加熱する。次に、第一熱交換器12の第一流路12Aを出た第一作動流体は、被処理ユニット13に流入する。被処理ユニット13を出た第一作動流体は、第二熱交換器14の第四流路14Aに流入する。第二熱交換器14において、第四流路14Aに流入した第一作動流体が熱源となり、第三流路14Bを流れる第二作動流体を加熱する。そして、熱交換器14の第四流路14Aを出た第一作動流体は、バルブ15を介して排出口11bから排出される。   The operation of the energy saving apparatus 10 will be described separately for the first fluid circuit 10A and the second fluid circuit 10B. In the first fluid circuit 10 </ b> A, the first working fluid taken in from the inlet 11 a by the pump 16 flows into the first flow path 12 </ b> A of the first heat exchanger 12. In the heat exchanger 12, the second working fluid that has been adiabatically compressed by the compressor 17 to a high temperature flows into the second flow path 12B, and heats the first working fluid in the first flow path 12A. Next, the first working fluid that has exited the first flow path 12 </ b> A of the first heat exchanger 12 flows into the processing target unit 13. The first working fluid that has exited the processing target unit 13 flows into the fourth flow path 14 </ b> A of the second heat exchanger 14. In the second heat exchanger 14, the first working fluid that has flowed into the fourth flow path 14A serves as a heat source, and heats the second working fluid that flows through the third flow path 14B. Then, the first working fluid that has exited the fourth flow path 14 </ b> A of the heat exchanger 14 is discharged from the discharge port 11 b via the valve 15.

一方、第二流体回路10Bにおいて、圧縮機17で断熱圧縮されて高温高圧となった第二作動流体は、第一熱交換器12の第二流路12Bに流入する。第一熱交換器12において、第二作動流体が熱源となり、被処理ユニット13に流入前の第一作動流体を加熱する。第一熱交換器12で第一作動流体に熱を奪われ低温となった第二作動流体は、タービン18で断熱膨張して、さらに低温の流体となり、第二熱交換器14の第三流路14Bに流入する。第三流路14Bに流入した第二作動流体は、第四流路14Aに流入した第一作動流体により加熱される。加熱された第二作動流体は、再度圧縮機17で断熱圧縮される。以上のようにして、第二作動流体が第二流体回路Bを循環する。   On the other hand, in the second fluid circuit 10 </ b> B, the second working fluid that is adiabatically compressed by the compressor 17 and becomes high temperature and pressure flows into the second flow path 12 </ b> B of the first heat exchanger 12. In the first heat exchanger 12, the second working fluid becomes a heat source and heats the first working fluid before flowing into the processing target unit 13. The second working fluid that has been deprived of heat by the first working fluid in the first heat exchanger 12 is adiabatically expanded by the turbine 18 to become a lower temperature fluid, and the third flow of the second heat exchanger 14. It flows into the path 14B. The second working fluid that has flowed into the third flow path 14B is heated by the first working fluid that has flowed into the fourth flow path 14A. The heated second working fluid is adiabatically compressed again by the compressor 17. As described above, the second working fluid circulates through the second fluid circuit B.

このように、第一作動流体および第二作動流体の有する自己熱を利用して、第一作動流体と第二作動流体とが熱交換することにより、省エネルギーが実現される。なお、導入口11aでの第一作動流体と排出口11bでの第一作動流体の温度差は小さいほど好ましい。具体的には排出口11bでの第一作動流体の温度は、導入口11aでのそれよりも5℃〜10℃程度高温であることが好ましく、温度差が5℃以下であればより好ましい。また、本実施形態の省エネルギー装置10は、ヒートポンプのように外気等の熱源を必要としない。作動流体が非圧縮性流体である場合には作動流体に圧力変化を加えてもほとんど温度変化しないため自己熱再生技術の適用が困難であるが、圧縮性流体を第二作動流体として用いることで、第一作動流体および第二作動流体の自己熱を有効に利用することができる。   Thus, energy saving is realized by exchanging heat between the first working fluid and the second working fluid using the self-heating of the first working fluid and the second working fluid. The temperature difference between the first working fluid at the inlet 11a and the first working fluid at the outlet 11b is preferably as small as possible. Specifically, the temperature of the first working fluid at the discharge port 11b is preferably about 5 ° C to 10 ° C higher than that at the introduction port 11a, and more preferably the temperature difference is 5 ° C or less. Moreover, the energy saving apparatus 10 of this embodiment does not require heat sources, such as external air, unlike a heat pump. When the working fluid is an incompressible fluid, it is difficult to apply the self-heating regeneration technology because the temperature hardly changes even if a pressure change is applied to the working fluid, but by using the compressive fluid as the second working fluid, The self-heating of the first working fluid and the second working fluid can be effectively utilized.

<実施形態2>
(実施形態2の省エネルギー装置)
図2Aに示す本実施形態2の省エネルギー装置20において、熱交換器22は、作動流体が流れる第一流路22Aおよび第二流路22Bを有し、第一流路22Aの出口と第二流路22Bの入口とが配管27で連結されている。詳しくは、第一流路22Aの出口と圧縮機24とが第一配管27Aで接続され、圧縮機24と第二流路22Bの入口とが第二配管27Bで接続され、第二配管27Bの途中に被処理ユニット23が配置されている。また、熱交換器22の第一流路22Aの入口と導入口21とが接続され、熱交換器22の第二流路22Bの出口と排出口26とがタービン25を介して接続されている。なお、本実施形態の熱交換器22において、第一流路22Aが受熱側となり、第二流路22Bが放熱側となる。
<Embodiment 2>
(Energy saving device of Embodiment 2)
In the energy saving apparatus 20 of the second embodiment shown in FIG. 2A, the heat exchanger 22 has a first flow path 22A and a second flow path 22B through which the working fluid flows, and the outlet of the first flow path 22A and the second flow path 22B. Are connected by a pipe 27. Specifically, the outlet of the first flow path 22A and the compressor 24 are connected by a first pipe 27A, the compressor 24 and the inlet of the second flow path 22B are connected by a second pipe 27B, and the middle of the second pipe 27B. The unit to be processed 23 is disposed in the area. Further, the inlet of the first flow path 22 </ b> A of the heat exchanger 22 and the inlet 21 are connected, and the outlet of the second flow path 22 </ b> B of the heat exchanger 22 and the outlet 26 are connected via the turbine 25. In the heat exchanger 22 of the present embodiment, the first flow path 22A is the heat receiving side, and the second flow path 22B is the heat dissipation side.

省エネルギー装置20において、作動流体が、導入口21、熱交換器22の第一流路22A、圧縮機24、被処理ユニット23、熱交換器22の第二流路22B、タービン25、排出口26、の順に流動する。熱交換器22を出た作動流体は、圧縮機24で断熱圧縮され、昇温昇圧された後、被処理ユニット23に流入する。被処理ユニット23を出た作動流体は、熱交換器22において、導入口21から流入する作動流体を加熱する。なお、圧縮機24の回転軸とタービン25の回転軸は連結されていて、タービン25で発生する動力で、圧縮機24を駆動することができる。また、タービン25に発電機(図示せず)を接続して、この発電機からの電力で圧縮機24を駆動してもよい。   In the energy saving apparatus 20, the working fluid is introduced into the inlet 21, the first flow path 22A of the heat exchanger 22, the compressor 24, the unit to be processed 23, the second flow path 22B of the heat exchanger 22, the turbine 25, the discharge port 26, It flows in the order. The working fluid that has exited the heat exchanger 22 is adiabatically compressed by the compressor 24 and is heated and pressurized, and then flows into the processing target unit 23. The working fluid that has exited the unit to be processed 23 heats the working fluid flowing from the inlet 21 in the heat exchanger 22. In addition, the rotating shaft of the compressor 24 and the rotating shaft of the turbine 25 are connected, and the compressor 24 can be driven by the power generated by the turbine 25. Further, a generator (not shown) may be connected to the turbine 25 and the compressor 24 may be driven by the electric power from the generator.

このように、作動流体の有する自己熱を交換することで、省エネルギーを実現できる。なお、導入口21での空気と排出口26での空気の温度差は小さいほど好ましく、具体的には排出口26での空気の温度は導入口21での空気の温度よりも5℃〜10℃程度高温であることが好ましく、温度差が5℃以下であればより好ましい。また、本実施形態の省エネルギー装置20は、作動流体の有する自己熱を熱交換するので、ヒートポンプのように外気等の熱源を別途必要としない。   Thus, energy saving can be realized by exchanging the self-heat of the working fluid. The temperature difference between the air at the inlet 21 and the air at the outlet 26 is preferably as small as possible. Specifically, the temperature of the air at the outlet 26 is 5 ° C. to 10 ° C. higher than the temperature of the air at the inlet 21. The temperature is preferably as high as about 0C, more preferably 5C or less. Moreover, since the energy saving apparatus 20 of this embodiment heat-exchanges the self-heat which a working fluid has, it does not require heat sources, such as external air, separately like a heat pump.

(実施形態2の別の省エネルギー装置)
実施形態2に係る省エネルギー装置を乾燥機に適用した実施形態を図2Bに示す。
(Another energy saving apparatus of Embodiment 2)
An embodiment in which the energy saving apparatus according to Embodiment 2 is applied to a dryer is shown in FIG. 2B.

省エネルギー装置30において、熱交換器32は、作動流体が流れる第一流路32Aおよび第二流路32Bを有し、第一流路32Aの出口と第二流路32Bの入口とが配管38で接続されていて、配管38の途中に槽33と圧縮機34とが、順次配置されている。また、熱交換器32の第一流路32Aの入口と導入口31とが送風ファン37を介して接続され、熱交換器32の第二流路32Bの出口と排出口36とがタービン35、送風ファン37を介して接続されている。なお、作動流体は空気である。本実施形態の熱交換器32において、第一流路32Aが受熱側となり、第二流路32Bが放熱側となる。   In the energy saving apparatus 30, the heat exchanger 32 has a first flow path 32A and a second flow path 32B through which a working fluid flows, and an outlet of the first flow path 32A and an inlet of the second flow path 32B are connected by a pipe 38. The tank 33 and the compressor 34 are sequentially arranged in the middle of the pipe 38. Further, the inlet of the first flow path 32A of the heat exchanger 32 and the inlet 31 are connected via a blower fan 37, and the outlet of the second flow path 32B of the heat exchanger 32 and the outlet 36 are connected to the turbine 35 and the blower. The fan 37 is connected. The working fluid is air. In the heat exchanger 32 of the present embodiment, the first flow path 32A is the heat receiving side, and the second flow path 32B is the heat dissipation side.

圧縮機34の回転軸とタービン35の回転軸とは連結されていて、タービン35で発生する動力を圧縮機34の駆動に用いる。また、タービン35で駆動される発電機(図示せず)から発生する電力を圧縮機34を駆動する電動機に供給してもよい。   The rotating shaft of the compressor 34 and the rotating shaft of the turbine 35 are connected, and the power generated in the turbine 35 is used to drive the compressor 34. Further, electric power generated from a generator (not shown) driven by the turbine 35 may be supplied to an electric motor that drives the compressor 34.

省エネルギー装置30の動作について説明する。送風ファン37により導入口31から取り込まれた外気は、熱交換器32の第一流路32Aに流入する。第二流路32Bの空気から熱を得た第一流路32Aの空気は、槽13に放出されて対象物を乾燥する。槽33を出た空気は、圧縮機34で断熱圧縮されて高温となり、第二流路32Bに流入して、第一流路32Aの空気を加熱する。第二流路32Bを出た空気は、タービン35で断熱膨張され、送風ファン37により排出口36から廃棄される。タービン35の動力は、圧縮機を駆動する動力となる。   The operation of the energy saving device 30 will be described. The outside air taken in from the inlet 31 by the blower fan 37 flows into the first flow path 32 </ b> A of the heat exchanger 32. The air in the first flow path 32A, which has obtained heat from the air in the second flow path 32B, is released to the tank 13 to dry the object. The air that has left the tank 33 is adiabatically compressed by the compressor 34 and becomes high temperature, flows into the second flow path 32B, and heats the air in the first flow path 32A. The air exiting the second flow path 32B is adiabatically expanded by the turbine 35 and discarded from the discharge port 36 by the blower fan 37. The power of the turbine 35 is power for driving the compressor.

このようにして、槽33を出た作動流体の有する自己熱を熱交換させることで、従来よりも省エネルギーを実現できる。なお、導入口31での空気と排出口36での空気の温度差は小さいほど好ましい。具体的には排出口36での空気の温度が導入口31の空気の温度よりも5℃〜10℃程度高温であることが好ましく、温度差が5℃以下であればより好ましい。   In this way, it is possible to realize energy saving as compared with the conventional case by exchanging heat with the self-heat of the working fluid exiting the tank 33. Note that the smaller the temperature difference between the air at the inlet 31 and the air at the outlet 36, the better. Specifically, the temperature of the air at the discharge port 36 is preferably about 5 ° C. to 10 ° C. higher than the temperature of the air at the introduction port 31, and more preferably the temperature difference is 5 ° C. or less.

また、上記のように省エネルギー装置30は空気を作動流体とした乾燥機に適用するため、別途特殊な気体などを必要とせず、乾燥に使用後の空気を、流入空気の加熱に用いるので、省エネルギーが実現できる。   Moreover, since the energy saving apparatus 30 is applied to a dryer using air as a working fluid as described above, it does not require any special gas and the air after use for drying is used for heating the inflow air. Can be realized.

エクセルギー損失が発生するのは圧縮機34と膨張タービン35の差(正味の必要仕事)のみとなる。したがって、省エネルギー装置30は、従来の乾燥機120(図2C参照)に比べて、大幅な省エネルギーとなる。   Exergy loss occurs only in the difference between the compressor 34 and the expansion turbine 35 (net required work). Therefore, the energy saving apparatus 30 is a significant energy saving compared to the conventional dryer 120 (see FIG. 2C).

<実施形態3>
図3Aに示す実施形態3は、本発明の一実施形態に係る省エネルギー装置を暖房機に適用したものである。
<Embodiment 3>
Embodiment 3 shown to FIG. 3A applies the energy saving apparatus which concerns on one Embodiment of this invention to a heater.

図3Aに示す本実施形態の省エネルギー装置40において、熱交換器42は、作動流体が流れる第一流路42Aおよび第二流路42Bを有する。第一導入口41は、外気を取り込むための入口である。第二導入口48は、室43の空気を取り込むための入口である。また、圧縮機44の回転軸とタービン45の回転軸とが接続されていることが好ましい。なお、作動流体は空気である。本実施形態の熱交換器42において、第一流路42Aが受熱側となり、第二流路42Bが放熱側となる。   In the energy saving apparatus 40 of this embodiment shown in FIG. 3A, the heat exchanger 42 has a first flow path 42A and a second flow path 42B through which the working fluid flows. The first inlet 41 is an inlet for taking in outside air. The second introduction port 48 is an inlet for taking in the air in the chamber 43. Moreover, it is preferable that the rotating shaft of the compressor 44 and the rotating shaft of the turbine 45 are connected. The working fluid is air. In the heat exchanger 42 of the present embodiment, the first flow path 42A is the heat receiving side, and the second flow path 42B is the heat dissipation side.

省エネルギー装置40は、第一導入口41、熱交換器42の第一流路42A、室43(被処理ユニット)、圧縮機44、熱交換器42の第二流路42B、タービン45が、順次配管によって接続されて構成されている。   The energy saving apparatus 40 includes a first inlet 41, a first flow path 42A of the heat exchanger 42, a chamber 43 (unit to be processed), a compressor 44, a second flow path 42B of the heat exchanger 42, and a turbine 45, which are sequentially piped. Connected and configured.

次に、省エネルギー装置40の動作を説明する。なお、説明をわかりやすくするために、作動流体である空気の温度の一例を記載する。第一導入口41から外気(10℃)が取り込まれ、その外気が熱交換器42の第一流路42Aに流入する。この外気は、熱交換器42において、第二流路12Bを流れる高温の空気により加熱される。第二流路42Bの空気(35℃)から熱を得た第一流路42Aの空気(30℃)は、送風口47から室43(15℃)に放出されて、室43内部の空気が温められる(25℃)。そして、第二導入口48より取り込まれた室43の空気(25℃)は、圧縮機44で断熱圧縮されて高温高圧の空気(35℃)となる。この高温高圧の空気は、熱交換器42の第二流路42Bに流入して、第一流路42Aの空気(10℃)を加熱する。第二流路42Bの空気は熱交換により温度が低下する(15℃)。第二流路42Bを出た空気は、タービン45で断熱膨張され、低温低圧となり(5℃)、排出口46から排出される。   Next, the operation of the energy saving apparatus 40 will be described. In order to make the explanation easy to understand, an example of the temperature of the air that is the working fluid will be described. Outside air (10 ° C.) is taken from the first inlet 41 and the outside air flows into the first flow path 42 </ b> A of the heat exchanger 42. This outside air is heated in the heat exchanger 42 by high-temperature air flowing through the second flow path 12B. The air (30 ° C.) in the first flow path 42A, which has obtained heat from the air (35 ° C.) in the second flow path 42B, is discharged from the blower port 47 to the chamber 43 (15 ° C.), warming the air inside the chamber 43. (25 ° C.). And the air (25 degreeC) of the chamber 43 taken in from the 2nd inlet 48 is adiabatically compressed with the compressor 44, and turns into high temperature / high pressure air (35 degreeC). This high-temperature and high-pressure air flows into the second flow path 42B of the heat exchanger 42 and heats the air (10 ° C.) in the first flow path 42A. The temperature of the air in the second flow path 42B is reduced by heat exchange (15 ° C.). The air that has exited the second flow path 42B is adiabatically expanded by the turbine 45, becomes low temperature and low pressure (5 ° C.), and is discharged from the discharge port 46.

このように、実施形態3の省エネルギー装置40は、室43を出た作動流体の自己熱を利用して、作動流体同士で熱交換することで、従来の暖房機よりも省エネルギーを実現できる。   Thus, the energy saving apparatus 40 of Embodiment 3 can implement | achieve energy saving rather than the conventional heater by exchanging heat between working fluids using the self-heat of the working fluid which left the chamber 43.

なお、熱を循環するために仕事が必要であり、この仕事は圧縮機44の動力として系に加えられる。その動力の一部は、タービン45が発生する動力で回収される。   Note that work is required to circulate heat, and this work is applied to the system as power for the compressor 44. A part of the power is recovered by the power generated by the turbine 45.

すなわち、エクセルギー損失が起こるのは圧縮機44と膨張タービン45の差(正味の必要仕事)のみとなる。したがって、省エネルギー装置40は、従来の暖房機130に比べて、大幅な省エネルギーとなる。   In other words, exergy loss occurs only in the difference between the compressor 44 and the expansion turbine 45 (net required work). Therefore, the energy saving device 40 is significantly energy saving as compared with the conventional heater 130.

<実施形態4>
図4Aに示す実施形態4は、省エネルギー装置を滅菌装置に適用したものである。なお、滅菌装置は、主に医療や生物学実験の分野において用いられ、対象物を水蒸気により滅菌処理する装置である。
<Embodiment 4>
Embodiment 4 shown to FIG. 4A applies an energy saving apparatus to a sterilizer. The sterilization apparatus is an apparatus that is mainly used in the fields of medical treatment and biological experiments, and sterilizes an object with water vapor.

図4Aに示す省エネルギー装置50において、熱交換器52は、作動流体が流れる第一流路52Aおよび第二流路52Bを有する。また、第一流路52Aの出口と圧縮機53とが第一配管57Aで接続されている。また、圧縮機53と第二流路52Bの入口とが第二配管57Bで連結されていて、第二配管57Bの途中に被処理ユニット54が配置されている。また、熱交換器52の第一流路52Aの入口と導入口51とが接続され、熱交換器52の第二流路52Bの出口と排出口56とがバルブ55を介して接続されている。作動流体は、導入口51、熱交換器52の第一流路52A、圧縮機53、被処理ユニット54、熱交換器52の第二流路52B、バルブ55、排出口56、の順に流動する。本実施形態の熱交換器52において、第一流路52Aが受熱側となり、第二流路52Bが放熱側となる。   In the energy saving device 50 shown in FIG. 4A, the heat exchanger 52 has a first flow path 52A and a second flow path 52B through which the working fluid flows. Further, the outlet of the first flow path 52A and the compressor 53 are connected by a first pipe 57A. Further, the compressor 53 and the inlet of the second flow path 52B are connected by a second pipe 57B, and the unit to be processed 54 is disposed in the middle of the second pipe 57B. Further, the inlet of the first flow path 52 </ b> A of the heat exchanger 52 and the inlet 51 are connected, and the outlet of the second flow path 52 </ b> B of the heat exchanger 52 and the outlet 56 are connected via a valve 55. The working fluid flows in the order of the introduction port 51, the first flow path 52A of the heat exchanger 52, the compressor 53, the unit to be treated 54, the second flow path 52B of the heat exchanger 52, the valve 55, and the discharge port 56. In the heat exchanger 52 of the present embodiment, the first flow path 52A is the heat receiving side, and the second flow path 52B is the heat dissipation side.

次に、省エネルギー装置50の動作を作動流体の流れに沿って説明する。なお、説明をわかりやすくするために、作動流体の温度、圧力の一例を記載する。図示しないポンプにより、水(25℃、1atm)が導入口51から取り込まれ、熱交換器52の第一流路52Aに流入する。熱交換器52において、第二流路52Bを流れる作動流体により、第一流路52Aの作動流体が加熱される。第二流路52Bの作動流体から熱を得た第一流路52Aの水は、水蒸気(360℃、1atm)となる。第一流路52Aから出た水蒸気(360℃、1atm)は、圧縮機53に流入して、圧縮機53で断熱圧縮されて、さらに高温高圧の水蒸気(400℃、1.3atm)となり、被処理ユニット54に流入して、対象物を滅菌処理する。そして、被処理ユニット54で使用された水蒸気は、熱交換器52の第二流路52Bに流入して、第一流路52Aの水に熱を与える。第二流路52Bの水蒸気は熱を奪われて、水または水と水蒸気の気液混合流体となる。その後、第二流路52Bを出た水または水と水蒸気の気液混合流体は、バルブ55で減圧された後、排出口56から排出される。   Next, operation | movement of the energy saving apparatus 50 is demonstrated along the flow of a working fluid. For easy understanding, an example of the temperature and pressure of the working fluid is described. Water (25 ° C., 1 atm) is taken from the inlet 51 by a pump (not shown) and flows into the first flow path 52A of the heat exchanger 52. In the heat exchanger 52, the working fluid in the first channel 52A is heated by the working fluid flowing through the second channel 52B. The water in the first flow path 52A that has obtained heat from the working fluid in the second flow path 52B becomes water vapor (360 ° C., 1 atm). The water vapor (360 ° C., 1 atm) exiting from the first flow path 52A flows into the compressor 53 and is adiabatically compressed by the compressor 53 to become high-temperature and high-pressure water vapor (400 ° C., 1.3 atm). It flows into the unit 54 and sterilizes the object. And the water vapor | steam used by the to-be-processed unit 54 flows in into the 2nd flow path 52B of the heat exchanger 52, and gives heat to the water of the 1st flow path 52A. The water vapor in the second flow path 52B is deprived of heat and becomes water or a gas-liquid mixed fluid of water and water vapor. After that, the water or the gas-liquid mixed fluid of water and water vapor that has exited the second flow path 52 </ b> B is decompressed by the valve 55 and then discharged from the outlet 56.

ここで、本実施形態の省エネルギー装置50におけるエネルギー消費量と、従来の滅菌装置140(図4B参照)におけるエネルギー消費量とを比較する。   Here, the energy consumption in the energy saving apparatus 50 of this embodiment is compared with the energy consumption in the conventional sterilization apparatus 140 (refer FIG. 4B).

まず、従来の滅菌装置140において、ボイラー141を用いて常温、常圧(25℃、1atm)の水1kgを400℃まで加熱するために必要なエネルギーは、ある温度における水および蒸気のエンタルピー差から次のように計算できる。
・400℃のエンタルピー
(3333.8−3230.4)/50*23+3230.4=3278kJ/kg
・298℃のエンタルピー
(112.6−70.8)/10*8+70.8=104.2kJ/kg
・必要エネルギー量(エンタルピー差)
3278−104=3174kJ/kg
First, in the conventional sterilizer 140, the energy required to heat 1 kg of water at room temperature and normal pressure (25 ° C., 1 atm) to 400 ° C. using the boiler 141 is determined from the difference in enthalpy of water and steam at a certain temperature. It can be calculated as follows.
・ Enthalpy at 400 ° C. (3333.8-3230.4) /50*23+3230.4=3278 kJ / kg
・ Enthalpy at 298 ° C. (112.6-70.8) /10*8+70.8=104.2 kJ / kg
・ Required energy (enthalpy difference)
3278-104 = 3174kJ / kg

水の量を14.5mol(261g)と仮定すると、ボイラーで必要となるエネルギー量は下記となる。
・3174J/g*261g=828kJ/g
・(828kJ/g)/(18g/mol)=46kJ/mol
Assuming that the amount of water is 14.5 mol (261 g), the amount of energy required for the boiler is as follows.
・ 3174J / g * 261g = 828kJ / g
(828 kJ / g) / (18 g / mol) = 46 kJ / mol

一方、省エネルギー装置50におけるプロセスでのエネルギー消費量を上記の式にあてはめて計算すると、エネルギー消費量は、1.4kJ/molとなる。上記のように、従来の滅菌装置140におけるプロセスでのエネルギー消費量が46kJ/molであるため、省エネルギー装置60を用いることで、大幅な省エネルギーを実現できることがわかる。   On the other hand, when the energy consumption in the process in the energy saving apparatus 50 is calculated by applying the above equation, the energy consumption is 1.4 kJ / mol. As described above, since the energy consumption in the process of the conventional sterilization apparatus 140 is 46 kJ / mol, it can be seen that significant energy saving can be realized by using the energy saving apparatus 60.

<実施形態5>
図5に示す実施形態5は、本発明の一実施形態に係る省エネルギー装置を冷房機に適用したものである。
<Embodiment 5>
In the fifth embodiment shown in FIG. 5, the energy saving apparatus according to one embodiment of the present invention is applied to a cooling device.

図5に示す本実施形態の省エネルギー装置60において、熱交換器62は、作動流体が流れる第一流路62Aおよび第二流路62Bを有する。第一導入口61は、外気を取り込むための入口である。第二導入口68は、室83の空気を取り込むための入口である。また、圧縮機64の回転軸とタービン65の回転軸とは接続されている。なお、作動流体は空気である。本実施形態の熱交換器62において、第一流路62Aが受熱側となり、第二流路62Bが放熱側となる。   In the energy saving apparatus 60 of the present embodiment shown in FIG. 5, the heat exchanger 62 has a first flow path 62A and a second flow path 62B through which the working fluid flows. The first inlet 61 is an inlet for taking in outside air. The second introduction port 68 is an inlet for taking in the air in the chamber 83. Further, the rotating shaft of the compressor 64 and the rotating shaft of the turbine 65 are connected. The working fluid is air. In the heat exchanger 62 of the present embodiment, the first flow path 62A is the heat receiving side, and the second flow path 62B is the heat dissipation side.

省エネルギー装置60は、第一導入口61、圧縮機64、熱交換器62の第ニ流路62B、タービン65、室63(被処理ユニット)、熱交換器62の第一流路62A、排出口66、の順に配管によって接続され構成されている。   The energy saving device 60 includes a first introduction port 61, a compressor 64, a second flow path 62B of the heat exchanger 62, a turbine 65, a chamber 63 (unit to be treated), a first flow path 62A of the heat exchanger 62, and a discharge port 66. Are connected and configured by piping.

次に、省エネルギー装置60の動作を説明する。なお、説明をわかりやすくするために、空気の温度の一例を記載する。第一導入口61から取り込まれた外気(30℃)は、圧縮機64で断熱圧縮されて高温高圧の空気(40℃)となる。高温高圧となった空気(40℃)が熱交換器62の第二流路62Bに流入する。第二流路62Bに流入した高温高圧の空気(40℃)は、第一流路62Aを流れる低温の空気(25℃)と熱交換して、冷却される。第一流路62Aの空気(25℃)に熱を奪われた第二流路62Bの空気(30℃)は、タービン65で断熱膨張して、更に低温の空気(10℃)となり、送風口67から室63(35℃)に放出され、室63の空気が冷やされる(25℃)。そして、第二導入口68より取り込まれた室63の空気(25℃)は、熱交換器62の第一流路62Aに流入して、第二流路62Bの空気(40℃)を冷却して、外気に近い温度(35℃)となって、排出口66から排出される。   Next, the operation of the energy saving device 60 will be described. In order to make the explanation easy to understand, an example of the air temperature is described. The outside air (30 ° C.) taken from the first inlet 61 is adiabatically compressed by the compressor 64 to become high-temperature and high-pressure air (40 ° C.). The high-temperature and high-pressure air (40 ° C.) flows into the second flow path 62B of the heat exchanger 62. The high-temperature and high-pressure air (40 ° C.) flowing into the second flow path 62B is cooled by exchanging heat with the low-temperature air (25 ° C.) flowing through the first flow path 62A. The air (30 ° C.) in the second flow path 62B, which has been deprived of heat by the air in the first flow path 62A (25 ° C.), is adiabatically expanded by the turbine 65 to become lower temperature air (10 ° C.). To the chamber 63 (35 ° C.), and the air in the chamber 63 is cooled (25 ° C.). Then, the air (25 ° C.) in the chamber 63 taken in from the second introduction port 68 flows into the first flow path 62A of the heat exchanger 62, and cools the air (40 ° C.) in the second flow path 62B. Then, the temperature becomes close to the outside air (35 ° C.) and is discharged from the discharge port 66.

このように、実施形態5の省エネルギー装置60は、室63を出た作動流体の有する自己熱を熱交換で利用することで、従来の冷房機よりも省エネルギーが実現できる。また、省エネルギー装置60は、フロンなどの冷媒を必要とせず、環境性能に優れる。   As described above, the energy saving device 60 according to the fifth embodiment can realize energy saving as compared with the conventional air conditioner by using the self-heat of the working fluid exiting the chamber 63 by heat exchange. Moreover, the energy saving apparatus 60 does not require a refrigerant such as chlorofluorocarbon, and is excellent in environmental performance.

なお本実施形態は、熱を循環するために仕事が必要であり、この仕事は圧縮機64の動力として系に加えられる。この動力は、タービン65で発生する動力により回収される。   Note that this embodiment requires work to circulate heat, and this work is applied to the system as power for the compressor 64. This power is recovered by the power generated by the turbine 65.

すなわち、エクセルギー損失が起こるのは圧縮機64と膨張タービン65の差(正味の必要仕事)のみとなる。したがって、省エネルギー装置60は、従来の冷房機150に比べて、大幅な省エネルギーとなる。   In other words, exergy loss occurs only in the difference between the compressor 64 and the expansion turbine 65 (net required work). Therefore, the energy saving device 60 is significantly energy saving compared to the conventional cooling device 150.

以上のとおり、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。   As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, but various additions, modifications, or deletions can be made without departing from the spirit of the present invention.

10 省エネルギー装置
10A 第一流体回路
10B 第二流体回路
11a 導入口
11b 排出口
12 第一熱交換器
12A 第一流路
12B 第二流路
13 被処理ユニット
14 第二熱交換器
14A 第四流路
14B 第三流路
15 バルブ(第一減圧部)
16 ポンプ
17 圧縮機
18 タービン(第二減圧部)
20 省エネルギー装置
21 導入口
22 熱交換器
22A 第一流路
22B 第二流路
23 被処理ユニット
24 圧縮機
25 タービン
26 排出口
30 省エネルギー装置
31 導入口
32 熱交換器
32A 第一流路
32B 第二流路
33 槽(被処理ユニット)
34 圧縮機
35 タービン
36 排出口
37 送風ファン
40 省エネルギー装置
41 第一導入口
42 熱交換器
42A 第一流路
42B 第二流路
43 室(被処理ユニット)
44 圧縮機
45 タービン
46 排出口
47 送風口
48 第二導入口
50 省エネルギー装置
51 導入口
52 熱交換器
52A 第一流路
52B 第二流路
53 圧縮機
54 被処理ユニット
55 バルブ(減圧弁)
56 排出口
60 省エネルギー装置
61 第一導入口
62 熱交換器
62A 第一流路
62B 第二流路
63 室(被処理ユニット)
64 圧縮機
65 タービン
66 排出口
67 送風口
68 第二導入口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Energy saving apparatus 10A 1st fluid circuit 10B 2nd fluid circuit 11a Inlet 11b Outlet 12 1st heat exchanger 12A 1st flow path 12B 2nd flow path 13 To-be-processed unit 14 2nd heat exchanger 14A 4th flow path 14B Third flow path 15 valve (first pressure reducing part)
16 Pump 17 Compressor 18 Turbine (second decompression section)
20 Energy Saving Device 21 Inlet 22 Heat Exchanger 22A First Channel 22B Second Channel 23 Unit to be Processed 24 Compressor 25 Turbine 26 Discharge Port 30 Energy Saving Device 31 Inlet 32 Heat Exchanger 32A First Channel 32B Second Channel 33 tanks (units to be treated)
34 Compressor 35 Turbine 36 Discharge port 37 Blower fan 40 Energy saving device 41 First introduction port 42 Heat exchanger 42A First flow path 42B Second flow path 43 Chamber (unit to be processed)
44 Compressor 45 Turbine 46 Discharge Port 47 Blower Port 48 Second Inlet Port 50 Energy Saving Device 51 Inlet Port 52 Heat Exchanger 52A First Channel 52B Second Channel 53 Compressor 54 Unit to be Processed 55 Valve (Pressure Reduction Valve)
56 outlet 60 energy-saving device 61 first inlet 62 heat exchanger 62A first channel 62B second channel 63 chamber (unit to be treated)
64 Compressor 65 Turbine 66 Discharge port 67 Blower port 68 Second introduction port

上記の課題を解決するため、本発明に係る自己熱再生を利用した省エネルギー装置は、第一作動流体が流れる第一流体回路と、気体である第二作動流体が流れる第二流体回路と、前記第二作動流体が放熱するとともに、前記第一作動流体が受熱する第一熱交換器と、前記第一作動流体が放熱するとともに、前記第二作動流体が受熱する第二熱交換器と、前記第二流体回路における、前記第一熱交換器の上流側であって前記第二熱交換器の下流側に配置された圧縮機と、前記第二流体回路における、前記第一熱交換器の下流側であって前記第二熱交換器の上流側に配置された膨張機と、前記第一流体回路における、前記第一熱交換器の下流側であって前記第二熱交換器の上流側に配置された被処理ユニットと、を備えている。 In order to solve the above problems, an energy saving apparatus using self-heat regeneration according to the present invention includes a first fluid circuit in which a first working fluid flows, a second fluid circuit in which a second working fluid that is a gas flows, A first heat exchanger that radiates heat from the second working fluid and receives heat from the first working fluid; a second heat exchanger that radiates heat from the first working fluid and receives heat from the second working fluid; A compressor disposed upstream of the first heat exchanger and downstream of the second heat exchanger in a second fluid circuit; and downstream of the first heat exchanger in the second fluid circuit. An expander disposed upstream of the second heat exchanger, and downstream of the first heat exchanger and upstream of the second heat exchanger in the first fluid circuit. And a unit to be processed.

また、圧縮・膨張される第二作動流体は、気体である。一方、第一作動流体は、圧縮性流体でもよく、非圧縮性流体であってもよい。これにより、非圧縮性流体を作動流体とする装置であっても、気体である別の作動流体(第二作動流体)を併用することで、これら作動流体の自己熱を利用しての省エネルギーを実現できる The second working fluid to be compressed / expanded is a gas . On the other hand, the first working fluid may be a compressive fluid or an incompressible fluid. As a result, even in a device that uses an incompressible fluid as a working fluid, by using another working fluid that is a gas (second working fluid), it is possible to save energy by using the self-heat of these working fluids. It can be realized .

Claims (16)

第一作動流体が流れる第一流体回路と、
圧縮性流体である第二作動流体が流れる第二流体回路と、
前記第二作動流体が放熱するとともに、前記第一作動流体が受熱する第一熱交換器と、
前記第一作動流体が放熱するとともに、前記第二作動流体が受熱する第二熱交換器と、
前記第二流体回路における、前記第一熱交換器の上流側であって前記第二熱交換器の下流側に配置された圧縮機と、
前記第二流体回路における、前記第一熱交換器の下流側であって前記第二熱交換器の上流側に配置された膨張機と、
前記第一流体回路における、前記第一熱交換器の下流側であって前記第二熱交換器の上流側に配置された被処理ユニットと、を備えている、
自己熱再生を利用した省エネルギー装置。
A first fluid circuit through which the first working fluid flows;
A second fluid circuit through which a second working fluid that is a compressible fluid flows;
A first heat exchanger for radiating heat from the second working fluid and receiving heat by the first working fluid;
A second heat exchanger in which the first working fluid radiates heat and the second working fluid receives heat;
A compressor disposed upstream of the first heat exchanger and downstream of the second heat exchanger in the second fluid circuit;
An expander disposed downstream of the first heat exchanger and upstream of the second heat exchanger in the second fluid circuit;
In the first fluid circuit, a processing target unit disposed downstream of the first heat exchanger and upstream of the second heat exchanger,
Energy-saving device using self-heat regeneration.
前記膨張機から発生する動力が、前記圧縮機を駆動する動力に用いられる、
請求項1に記載の自己熱再生を利用した省エネルギー装置。
The power generated from the expander is used as power for driving the compressor.
An energy-saving device using self-heat regeneration according to claim 1.
前記膨張機の回転軸と前記圧縮機の回転軸とが接続されている、
請求項2に記載の自己熱再生を利用した省エネルギー装置。
The rotating shaft of the expander and the rotating shaft of the compressor are connected,
An energy-saving device using self-heat regeneration according to claim 2.
前記第一流体回路の入口に配置された輸送ポンプと、
前記第一流体回路の出口に配置された減圧弁と、をさらに備えている、請求項1に記載の自己熱再生を利用した省エネルギー装置。
A transport pump disposed at an inlet of the first fluid circuit;
The energy saving device using self-heat regeneration according to claim 1, further comprising a pressure reducing valve disposed at an outlet of the first fluid circuit.
圧縮性流体である作動流体が流入する被処理ユニットと、
前記被処理ユニットを出た作動流体が放熱するとともに、前記被処理ユニットに入る前の作動流体が受熱する、熱交換器と、
前記被処理ユニットと前記熱交換器との間に配置された圧縮機と、を備えている、
自己熱再生を利用した省エネルギー装置。
A treated unit into which a working fluid that is a compressive fluid flows, and
A heat exchanger that radiates heat from the unit to be treated and receives heat from the working fluid before entering the unit to be treated;
A compressor disposed between the unit to be treated and the heat exchanger,
Energy-saving device using self-heat regeneration.
前記熱交換器において放熱した前記作動流体を膨張させる膨張機をさらに備えている、請求項5に記載の自己熱再生を利用した省エネルギー装置。   The energy saving apparatus using self-heat regeneration according to claim 5, further comprising an expander that expands the working fluid radiated in the heat exchanger. 前記膨張機から発生する動力が、前記圧縮機を駆動する動力に用いられる、
請求項6に記載の自己熱再生を利用した省エネルギー装置。
The power generated from the expander is used as power for driving the compressor.
An energy saving apparatus using self-heat regeneration according to claim 6.
前記作動流体が空気であり、
前記被処理ユニットを出た前記空気は、前記圧縮機を通過後に、前記熱交換器において放熱する、請求項7に記載の自己熱再生を利用した省エネルギー装置。
The working fluid is air;
The energy saving apparatus using self-heat regeneration according to claim 7, wherein the air exiting the unit to be treated dissipates heat in the heat exchanger after passing through the compressor.
前記作動流体が水または水蒸気であり、
前記熱交換器において受熱した前記水または空気は、前記圧縮機を通過後に、前記被処理ユニットに流入する、請求項5に記載の自己熱再生を利用した省エネルギー装置。
The working fluid is water or steam;
The energy saving apparatus using self-heat regeneration according to claim 5, wherein the water or air received by the heat exchanger flows into the processing target unit after passing through the compressor.
前記熱交換器において放熱した前記作動流体を減圧する減圧弁をさらに有している、請求項9に記載の自己熱再生を利用した省エネルギー装置。   The energy saving apparatus using self-heat regeneration according to claim 9, further comprising a pressure reducing valve for reducing the pressure of the working fluid radiated in the heat exchanger. 前記被処理ユニットが、滅菌処理を行うユニットである、請求項10に記載の自己熱再生を利用した省エネルギー装置。   The energy saving apparatus using self-heat regeneration according to claim 10, wherein the unit to be treated is a unit that performs sterilization. 前記被処理ユニットが、コンクリート養生を行うユニットである、請求項10に記載の自己熱再生を利用した省エネルギー装置。   The energy saving apparatus using self-heat regeneration according to claim 10, wherein the unit to be treated is a unit for performing concrete curing. 外部から取り込んだ空気を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機の下流に配置された被処理ユニットと、
前記空気を膨張させて、前記被処理ユニットに向けて送出する膨張機と、
前記圧縮機を出た後であって前記膨張機に流入する前の前記空気が放熱するとともに、前記被処理ユニットを出た前記空気が受熱する、熱交換器と、備えた、
自己熱再生を利用した省エネルギー装置。
A compressor for compressing air taken in from the outside;
A unit to be processed disposed downstream of the compressor;
An expander that expands the air and delivers it to the unit to be treated;
A heat exchanger that radiates heat after exiting the compressor and before flowing into the expander, and that receives heat from the air exiting the unit to be treated.
Energy-saving device using self-heat regeneration.
前記膨張機から発生する動力が、前記圧縮機を駆動する動力に用いられる、
請求項13に記載の自己熱再生を利用した省エネルギー装置。
The power generated from the expander is used as power for driving the compressor.
An energy saving apparatus using self-heat regeneration according to claim 13.
圧縮性流体である作動流体を被処理ユニットに流入する工程と、
前記被処理ユニットにおいて前記作動流体を利用する工程と、
前記被処理ユニットから排出された前記作動流体を圧縮する工程と、
前記圧縮された前記作動流体が放熱するとともに、前記被処理ユニットに流入する前の前記作動流体が受熱する熱交換を行う工程と、を有する、
自己熱再生を利用した省エネルギー方法。
A step of flowing a working fluid that is a compressible fluid into the unit to be treated;
Using the working fluid in the unit to be treated;
Compressing the working fluid discharged from the unit to be treated;
The compressed working fluid radiates heat and performs heat exchange to receive heat from the working fluid before flowing into the unit to be processed.
Energy saving method using self-heat regeneration.
放熱した前記作動流体を膨張する工程を更に備え、前記膨張工程で生じる動力を、前記圧縮工程における動力に利用する、
請求項15に記載の自己熱再生を利用した省エネルギー方法。

Further comprising a step of expanding the radiated working fluid, and using power generated in the expansion step as power in the compression step.
An energy saving method using self-heat regeneration according to claim 15.

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