(57)【要約】【課題】除霜に用いたブラインを有効に利用する加熱塔の除霜方法を提供することを課題とする。【解決手段】蒸発器５で冷媒と熱交換することにより冷却された第１のブラインを、密閉式加熱塔２の熱交換器２１に供給して大気と熱交換させることで加熱する工程と、蓄熱槽３内に収容された第２のブラインを加熱する工程と、蒸発器５から熱交換器２１への第１のブラインの供給を遮断する工程と、第１のブラインの供給を遮断した後、蓄熱槽３内の第２のブラインを熱交換器２１内に供給して熱交換器２１表面を除霜する工程と、熱交換器２１表面の除霜終了後、第１のブラインの熱交換器２１への供給を再開するとともに、第２のブラインの少なくとも一部を第１のブラインに混合させて蒸発器５に供給する工程と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源側装置で被加熱媒体と熱交換することにより冷却された第１のブラインを、密閉式加熱塔の熱交換器に供給して大気と熱交換させることで加熱する工程と、
蓄熱槽内に収容された第２のブラインを加熱する工程と、
前記熱源側装置から前記熱交換器への第１のブラインの供給を遮断する工程と、
前記第１のブラインの供給を遮断した後、前記蓄熱槽内の第２のブラインを前記熱交換器内に供給して熱交換器表面を除霜する工程と、
前記熱交換器表面の除霜終了後、前記第１のブラインの前記熱交換器への供給を再開するとともに、前記第２のブラインの少なくとも一部を前記第１のブラインに混合させて熱源側装置に供給する工程と、
を含む、密閉式加熱塔の除霜方法。
【請求項２】
前記密閉式加熱塔の熱交換器を複数備える工程と、
一の熱交換器表面を除霜している間、他の密閉式加熱塔によって第１のブラインを加熱する工程と、
をさらに含む、請求項１に記載の密閉式加熱塔の除霜方法。
【請求項３】
前記第２のブラインの加熱は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器が順に接続され冷媒が循環するヒートポンプユニットの凝縮器において冷媒と熱交換することにより行われる、加熱される請求項１又は２に記載の密閉式加熱塔の除霜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱塔の除霜方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
密閉式の加熱塔は、内部の熱交換器内を流れるブラインを外気と熱交換させることでブラインを加熱する装置であるが、ブラインと熱交換することによって冷却された外気が結露して加熱塔の熱交換器表面に着霜することがある。このように熱交換器表面に着霜が生じるとブラインと外気との接触面積が小さくなるため、熱交換効率が低下するという問題がある。この問題を解消するため、例えば特許文献１には、電気ヒータによって加熱されたブラインを貯留するブラインタンクを加熱塔に接続し、加熱塔の熱交換器表面に着霜が生じた場合にブラインタンクから加熱されたブラインを熱交換器に送ることで熱交換器表面の霜を溶融する加熱塔システムが開示されている。
【特許文献１】特開昭６３−３１８４５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記加熱塔の除霜方法は、除霜運転を終了した後の除霜に用いたブラインを再度ブラインタンクに戻して通常の加熱塔運転を再開しており、除霜に用いたブラインを有効に利用できていないという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、除霜に用いたブラインを有効に利用する加熱塔の除霜方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る加熱塔の除霜方法は、上記課題を解決するためになされたものであり、熱源側装置で被加熱媒体と熱交換することにより冷却された第１のブラインを、密閉式加熱塔の熱交換器に供給して大気と熱交換させることで加熱する工程と、蓄熱槽内に収容された第２のブラインを加熱する工程と、前記熱源側装置から前記熱交換器への第１のブラインの供給を遮断する工程と、前記第１のブラインの供給を遮断した後、前記蓄熱槽内の第２のブラインを前記熱交換器内に供給して熱交換器表面を除霜する工程と、前記熱交換器表面の除霜終了後、前記第１のブラインの前記熱交換器への供給を再開するとともに、前記第２のブラインの少なくとも一部を前記第１のブラインに混合させて熱源側装置に供給する工程と、を含んでいる。
【０００６】
上記方法によれば、加熱された第２のブラインを熱交換器表面の除霜に用いるだけでなく、第１のブラインに混合させて熱源側装置に供給することができるため、熱源側装置での熱交換を効率的に行うことができ、ひいては除霜に用いた第２のブラインを有効利用することができる。なお、上記「熱源側装置」とは、ブラインと被加熱媒体とを熱交換させるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、冷凍機の蒸発器や、空調用ヒートポンプの蒸発器、給湯用ヒートポンプの蒸発器などを挙げることができる。
【０００７】
上記除霜方法は、種々の態様をとることができるが、例えば、上記密閉式加熱塔の熱交換器を複数備える工程と、一の熱交換器表面を除霜している間、他の密閉式加熱塔によって第１のブラインを加熱する工程と、をさらに含むようにすることができる。この方法によれば、熱源側装置を継続して稼働させることができる。
【０００８】
また、上記第２のブラインの加熱は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器が順に接続され冷媒が循環するヒートポンプユニットの凝縮器において冷媒と熱交換することにより行われることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
以上より明らかなように、本発明の加熱塔の除霜方法によれば、除霜に用いたブラインを有効に利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る加熱塔の除霜方法の実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、加熱塔システムの構成図を示している。
【００１１】
図１に示すように、加熱塔システム１は、第１のブラインを外気と熱交換させて加熱する加熱塔２と、第２のブラインを内部に収容する蓄熱槽３と、蓄熱槽３内のブラインを加熱するためのヒートポンプユニット４と、を備えている。
【００１２】
加熱塔２は、第１のブラインが内部を流れる熱交換器２１を有し、その上部にファン２２が設置されている。このファン２２を作動させることで、側方から入り込んだ外気がファン２２に向かって上昇するような空気流を生成する。また、熱交換器２１の上部には、熱交換器２１によって外気と熱交換を行うことで加熱された第１のブラインを冷凍機の蒸発器（熱源側装置）５へと送る送り管Ｐ１が接続されており、熱交換器２１の下部には、蒸発器５を流れる冷媒（被加熱媒体）と熱交換して冷却された第１のブラインが戻ってくる戻り管Ｐ２が接続されている。送り管Ｐ１には、送り管Ｐ１を開閉する第１の開閉弁Ｖ１が取り付けられ、戻り管Ｐ２には戻り管Ｐ２を開閉する第２の開閉弁Ｖ２が取り付けられている。また、戻り管Ｐ２には、蒸発器５と熱交換器２１とを接続する回路内で第１のブラインを循環させるための第１の循環ポンプ６が設置されている。
【００１３】
蓄熱槽３は、内部に第２のブラインを収容するように構成されており、その上部には第２のブラインを加熱塔２の熱交換器２１へ供給する供給管Ｐ３が接続され、下部には熱交換器２１から排出された第２のブラインを蓄熱槽３へと戻すための排出管Ｐ４が接続されている。供給管Ｐ３には、供給管Ｐ３を開閉する第３の開閉弁Ｖ３が取り付けられており、排出管Ｐ４には、排出管Ｐ４を開閉する第４の開閉弁Ｖ４が取り付けられている。また、排出管Ｐ４には、加熱塔２の熱交換器２１と蓄熱槽３とを接続する回路内で第２のブラインを循環させるための第２の循環ポンプ７が設置されている。
【００１４】
ヒートポンプユニット４は、圧縮機４１、凝縮器４２、膨張弁４３、蒸発器４４を環状に接続することで構成されており、その内部には冷媒が循環している。凝縮器４２は、蓄熱槽３内を延びており、凝縮器４２内部を流れる冷媒と蓄熱槽３内の第２のブラインとを熱交換させるように構成されている。
【００１５】
次に上述した加熱塔システム１の運転方法について図面を参照しつつ説明する。図２は蓄熱槽３内の第２のブラインを加熱する場合における加熱塔システム１の運転方法を説明する説明図、図３は加熱塔２の熱交換器２１において第１のブラインを加熱する場合における加熱塔システム１の運転方法を説明する説明図、図４は加熱塔２の熱交換器２１表面を除霜する場合における加熱塔システム１の運転方法を説明する説明図、図５は、除霜運転後に加熱塔でブラインの加熱を再開する場合における加熱塔システム１の運転方法を説明する説明図である。なお、各図面の開閉弁や三方弁において、黒く塗りつぶしている部分は閉状態を示し、塗りつぶされていない部分は開状態を示している。
【００１６】
まず、ヒートポンプユニット４によって蓄熱槽３内の第２のブラインを加熱する方法について図２を参照しつつ説明する。
【００１７】
図２に示すように、ヒートポンプユニット４内では冷媒が時計回りに循環している。より詳細には、まず、圧縮機４１によって冷媒を圧縮することで冷媒を高温高圧ガスとし、この冷媒を凝縮器４２へと送る。凝縮器４２に送られた高温の冷媒ガスは蓄熱槽３内の第２のブラインに放熱することで第２のブラインを加熱するとともに、冷媒ガス自体は凝縮して膨張弁４３へと送られる。膨張弁４３に送られた冷媒は、膨張弁４３によって急激に減圧されることで低温・低圧となり、蒸発器４４へと送られる。蒸発器４４では、冷媒は外気と熱交換することによって外気から熱を奪って蒸発し、圧縮機４１へと再度送られて高温ガスとなる。以上の工程を繰り返して蓄熱槽３内のブラインが所定温度となるまで加熱する。なお、このヒートポンプユニット４による蓄熱槽３内のブラインの加熱は、安価な深夜電力を使用できる夜間に行うことが好ましい。
【００１８】
次に、加熱塔２によって第１のブラインを加熱する方法について図３を参照しつつ説明する。
【００１９】
図３に示すように、加熱塔２で第１のブラインを加熱する場合は、第１及び第２の開閉弁Ｖ１、Ｖ２を開状態とし、第３及び第４の開閉弁Ｖ３、Ｖ４を閉状態とする。そして、第１の循環ポンプ６を作動させることで第１のブラインを加熱塔２と蒸発器５とを接続する回路内で時計回りに循環させるとともに、加熱塔２のファン２２を作動させて外気が加熱塔２の側方から入り込みファン２２へ向かって上方へと流れるように気流を形成する。このように設定することで、加熱塔２へと流れてきた第１のブラインは、熱交換器２１内で、加熱塔２の側方から入り込み上方へと流れる外気と熱交換することによって加熱される。そして、加熱塔２で加熱されたブラインは送り管Ｐ１を介して冷凍機の蒸発器５へと送られる。蒸発器５に送られた第１のブラインは、蒸発器５内を流れる冷媒に対して放熱して冷媒を加熱することにより第１のブライン自体は冷却され、戻り管Ｐ２を介して再度加熱塔２の熱交換器２１へ戻される。なお、加熱塔２の熱交換器２１では、外気が露点以下となることにより熱交換器２１表面に着霜が生じ始めるが、上記サイクルを長時間続けることで、熱交換器２１表面の着霜された部分の面積が大きくなり熱交換効率が低下するため、熱交換機２１の除霜が必要となる。
【００２０】
続いて、上述した加熱塔２の熱交換器２１表面に付着した霜を溶融するための除霜方法について図４を参照しつつ説明する。
【００２１】
図４に示すように、除霜運転時には、まず、第１の循環ポンプ６を停止させ、第１及び第２の開閉弁Ｖ１、Ｖ２を閉状態として蒸発器５から熱交換器２１への第１のブラインの供給を遮断する。また、加熱塔２のファン２２も停止させる。そして、第３及び第４の開閉弁Ｖ３、Ｖ４を開状態とし第２の循環ポンプ７を作動させて、蓄熱槽３と加熱塔２とを接続する回路内で第２のブラインを反時計回りに循環させる。このように設定することで、蓄熱槽３の上部から排出された高温の第２のブラインが供給管Ｐ３を介して加熱塔２の熱交換器２１の下部から熱交換器２１内へと送られる。この高温の第２のブラインは、熱交換器２１の下部から上部へと流れることにより、熱交換器２１表面に付着した霜を加熱して融かす。そして、霜を加熱することで冷却された第２のブラインは、熱交換器２１の上部から排出されて排出管Ｐ４を介して蓄熱槽３の下部から蓄熱槽３内に戻される。なお、上記サイクルを繰り返すことで蓄熱槽３内の第２のブラインの温度が低下するが、この第２のブラインの温度が熱交換器２１表面の霜を効率的に除霜できない程度まで低下した場合は、再度ヒートポンプユニット４を稼働させて蓄熱槽３内の第２のブラインを加熱することが好ましい。
【００２２】
上記サイクルを繰り返して加熱塔２の熱交換器２１の除霜が完了すると、次は、図５に示すように、第２の循環ポンプ７を停止させて第３及び第４の開閉弁Ｖ３、Ｖ４を閉状態とし、第２のブラインの循環を停止させる。そして、第１及び第２の開閉弁Ｖ１、Ｖ２を開状態とし、第１の循環ポンプ６を作動させることで蒸発器５内を流れる冷媒の加熱を再開する。このとき、熱交換器２１内に残っていた第２のブラインが第１のブラインと混合して蒸発器５へと送られる。
【００２３】
以上、本実施形態によれば、熱交換器２１の霜を融かすために使用した高温の第２のブラインを第１のブラインに混合させて第１のブラインの温度を上昇させて蒸発器５へと送るため、より効率的に蒸発器５内の冷媒を加熱することができる。
【００２４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では加熱塔２は１台だけを設置していたが、複数の加熱塔２を設置することができる。上記実施形態にさらに第２の加熱塔２’を追加して２台の加熱塔２を設置した場合について図６を参照しつつ説明する。図６に示すように、上記実施形態の加熱塔システム１に第２の加熱塔２’をさらに設置する場合は、送り管Ｐ１に第１の三方弁Ｖ５、戻り管Ｐ２に第２の三方弁Ｖ６、供給管Ｐ３に第３の三方弁Ｖ７、排出管Ｐ４に第４の三方弁Ｖ８を設置する。そして、第１の三方弁Ｖ５に第２の送り管Ｐ１’、第２の三方弁Ｖ６に第２の戻り管Ｐ２’、第３の三方弁Ｖ７に第２の供給管Ｐ３’、第４の三方弁Ｖ８に第２の排出管Ｐ４’を接続する。なお、これら第２の送り管Ｐ１’、戻り管Ｐ２’，供給管Ｐ３’、排出管Ｐ４’はそれぞれ第２の加熱塔２’の熱交換器２１’に接続されている。また、第２の送り管Ｐ１’には第５の開閉弁Ｖ１’、第２の戻り管Ｐ２’には第６の開閉弁Ｖ２’，第２の供給管Ｐ３’には第７の開閉弁Ｖ３’、第２の排出管Ｐ４’には第８の開閉弁Ｖ４’が設置されている。このように第２の加熱塔２’を設置することによって、第１の加熱塔２の熱交換器２１を除霜している間に、第２の加熱塔２’によって蒸発器５内を流れる冷媒を加熱することができる。なお、上記各三方弁V５〜V8はヘッダー方式のヘッダー弁であってもよい。
【００２５】
上記実施形態では、ヒートポンプユニット４によって蓄熱槽３内の第２のブラインを加熱しているが、この第２のブラインの加熱は特にヒートポンプユニット４に限られるものではなく、例えば電気ヒータなどの公知の加熱手段によって加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態に係る加熱塔システムを示す構成図である。
【図２】第２のブラインの加熱方法を説明する説明図である。
【図３】第１のブラインの加熱方法を説明する説明図である。
【図４】熱交換器の除霜方法を説明する説明図である。
【図５】第２のブラインを混合させた第１のブラインを蒸発器に送る方法を説明する説明図である。
【図６】他の実施形態に係る加熱塔システムを示す構成図である。
【符号の説明】
【００２７】
２  加熱塔
２１  熱交換器
３  蓄熱槽
４  ヒートポンプユニット
５  蒸発器（熱源側装置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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