(57)【要約】【課題】冷却システムのエネルギ利用率を向上させる事が可能な排熱回収システム、排熱回収方法、及び冷却システムを提供する。【解決手段】一の実施形態によれば、排熱回収システムは、被冷却流体を冷却する冷却部と、第１熱源流体の熱を吸熱する、または、前記第１熱源流体の熱により加熱された第２熱源流体の熱を吸熱する吸熱部と、前記被冷却流体から受けた熱と前記吸熱部により吸熱された熱とを放熱する放熱部と、を具備する吸収式または吸着式の冷凍機の排熱を回収する。前記排熱回収システムは、前記放熱部に水を供給し、前記被冷却流体から受けた熱と前記吸熱部により吸熱された熱とを前記放熱部内で前記水へと放熱し、前記放熱部から排出された第１温度の前記水を搬送する水流路と、前記水流路からの前記水を前記第１または第２熱源流体を用いて加熱して、温水として使用される第２温度の前記水を製造する加熱器とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被冷却流体を冷却する冷却部と、
第１熱源流体の熱を吸熱する、または、前記第１熱源流体の熱により加熱された第２熱源流体の熱を吸熱する吸熱部と、
前記被冷却流体から受けた熱と前記吸熱部により吸熱された熱とを放熱する放熱部と、
を具備する吸収式または吸着式の冷凍機の排熱を回収する排熱回収システムであって、
前記放熱部に水を供給し、前記被冷却流体から受けた熱と前記吸熱部により吸熱された熱とを前記放熱部内で前記水へと放熱し、前記放熱部から排出された第１温度の前記水を搬送する水流路と、
前記水流路からの前記水を前記第１または第２熱源流体を用いて加熱して、温水として使用される第２温度の前記水を製造する加熱器と、
を具備する事を特徴とする排熱回収システム。
【請求項２】
前記加熱器は、前記吸熱部の下流の前記第１または第２熱源流体を用いて前記水を加熱する事を特徴とする、請求項１に記載の排熱回収システム。
【請求項３】
前記加熱器は、前記吸熱部の上流の前記第１または第２熱源流体を用いて前記水を加熱する事を特徴とする、請求項１に記載の排熱回収システム。
【請求項４】
前記第１または第２熱源流体の流路は、前記吸熱部が設けられた第１分岐流路と、前記加熱器が設けられた第２分岐流路とに分岐している事を特徴とする、請求項１に記載の排熱回収システム。
【請求項５】
前記第１分岐流路に設けられた第１弁、及び前記第２分岐流路に設けられた第２弁の少なくともいずれかを具備する事を特徴とする、請求項４に記載の排熱回収システム。
【請求項６】
前記第１または第２熱源流体の流路は、前記吸熱部が設けられた第１流路をバイパスする第１バイパス流路、及び前記加熱器が設けられた第２流路をバイパスする第２バイパス流路の少なくともいずれかを具備する事を特徴とする、請求項１に記載の排熱回収システム。
【請求項７】
前記冷凍機は、前記第１熱源流体の熱により前記第２熱源流体を加熱する熱源流体加熱器を具備する冷却システムに設けられており、
前記加熱器は、前記熱源流体加熱器の下流の前記第１熱源流体を用いて前記水を加熱する事を特徴とする、請求項１に記載の排熱回収システム。
【請求項８】
前記冷凍機は、前記第１熱源流体の熱により前記第２熱源流体を加熱する熱源流体加熱器を具備する冷却システムに設けられており、
前記加熱器は、前記熱源流体加熱器の上流の前記第１熱源流体を用いて前記水を加熱する事を特徴とする、請求項１に記載の排熱回収システム。
【請求項９】
前記水流路は、前記加熱器と前記放熱部との間で前記水を循環させる事を特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の排熱回収システム。
【請求項１０】
前記加熱器として、前記第１熱源流体の熱により前記水を加熱する第１加熱器と、前記第２熱源流体の熱により前記水を加熱する第２加熱器とを具備する事を特徴とする、請求項１から９のいずれか１項に記載の排熱回収システム。
【請求項１１】
前記第１及び第２加熱器の一方は、前記第１及び第２加熱器の他方により加熱され、前記第１及び第２加熱器の前記他方から流出する前記水を加熱する事を特徴とする、請求項１０に記載の排熱回収システム。
【請求項１２】
前記第１または第２熱源流体の最高温度は、２００℃以下である事を特徴とする、請求項１から１１のいずれか１項に記載の排熱回収システム。
【請求項１３】
前記第１熱源流体は、温泉水、または、非化石燃料の熱源から熱を獲得する熱源流体加熱器内で加熱された流体である事を特徴とする、請求項１から１２のいずれか１項に記載の排熱回収システム。
【請求項１４】
被冷却流体を冷却する冷却部と、
第１熱源流体の熱を吸熱する、または、前記第１熱源流体の熱により加熱された第２熱源流体の熱を吸熱する吸熱部と、
前記被冷却流体から受けた熱と前記吸熱部により吸熱された熱とを放熱する放熱部と、
を具備する吸収式または吸着式の冷凍機の排熱を回収する排熱回収方法であって、
前記放熱部に水を供給し、
前記被冷却流体から受けた熱と前記吸熱部により吸熱された熱とを前記放熱部内で前記水へと放熱し、
前記放熱部から排出された第１温度の前記水を加熱器に搬送し、
前記放熱部から搬送された前記水を前記第１または第２熱源流体を用いて前記加熱器により加熱して、温水として使用される第２温度の水を製造する、
事を具備する事を特徴とする排熱回収方法。
【請求項１５】
被冷却流体を冷却する冷却部、
第１熱源流体の熱を吸熱する、または、前記第１熱源流体の熱により加熱された第２熱源流体の熱を吸熱する吸熱部、及び
前記被冷却流体から受けた熱と前記吸熱部により吸熱された熱とを放熱する放熱部、
を具備する吸収式または吸着式の冷凍機と、
前記放熱部に水を供給し、前記被冷却流体から受けた熱と前記吸熱部により吸熱された熱とを前記放熱部内で前記水へと放熱し、前記放熱部から排出された第１温度の前記水を搬送する水流路と、
前記水流路からの前記水を前記第１または第２熱源流体を用いて加熱して、温水として使用される第２温度の前記水を製造する加熱器と、
を具備する事を特徴とする冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、排熱回収システム、排熱回収方法、及び冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１３は、従来の冷却システムの構成の第１の例を示す模式図である。
【０００３】
図１３の冷却システムは、熱源流体加熱器１と、熱源流体ポンプ２と、熱源流体流路３と、冷凍機４と、被冷却流体ポンプ５と、被冷却流体流路６と、冷熱負荷７と、冷却水ポンプ１１と、冷却水流路１２と、冷却塔１３と、ブロワ１４と、大気導入部１５とを具備している。冷凍機４は、吸熱部４ａと、冷却部４ｂと、放熱部４ｃとを具備している。本実施形態の冷凍機４は、吸収式または吸着式である。
【０００４】
熱源流体は、熱源流体ポンプ２により熱源流体流路３を介して搬送され、熱源流体加熱器１により加熱される。熱源流体加熱器１の例は、木質チップ等のバイオマス燃料を燃焼させる小型バイオマスボイラであり、熱源流体の例は、気体または液体の水である。この場合、熱源流体加熱器１は、バイオマス燃料を燃焼させて発生させた燃焼排ガスにより液体の水を加熱し、液体の水を気体の水（蒸気）に変化させる。熱源流体加熱器１の別の例は、太陽熱集熱器であり、この場合の熱源流体の例は、熱媒油である。さらに、熱源流体加熱器１の別の例は、工場排熱等を回収する排熱回収器であり、この場合の熱源流体の例は、水である。熱源流体加熱器１から排出された熱源流体は、吸熱部４ａに流入し、吸熱部４ａを加熱する事で温度低下する。即ち、吸熱部４ａは、熱源流体の熱を吸熱する。熱源流体は、熱源流体流路３を介して熱源流体加熱器１と吸熱部４ａとの間を循環する。
【０００５】
冷凍機４は、吸熱部４ａ、冷却部４ｂ、及び放熱部４ｃを具備し、冷凍機４内に冷媒を有している。冷媒の例は水やアンモニアである。冷却部４ｂは、冷媒の気化熱（蒸発潜熱）により被冷却流体を冷却する。被冷却流体の例は水である。吸熱部４ａは、熱源流体を用いて冷媒、または冷媒を保持する物質に吸熱させる。吸熱部４ａは例えば、冷却部４ｂからの冷媒を回収した吸収液または吸着剤を熱源流体により加熱して、冷媒を気化させる。放熱部４ｃは、冷却水を用いて冷媒、または冷媒を保持する物質から放熱させる。放熱部４ｃは例えば、冷媒を回収中の吸着剤を冷却水により冷却したり、吸収液または吸着剤から気化した冷媒を冷却水により冷却して冷媒を液化（凝縮）させる。こうして、放熱部４ｃは、被冷却流体から受けた熱と吸熱部４ａにより吸熱された熱とを冷却水へと放熱する。冷却部４ｂは、放熱部４ｃからの冷媒を用いて被冷却流体を冷却する。
【０００６】
被冷却流体は、被冷却流体ポンプ５により被冷却流体流路６を介して搬送され、冷却部４ｂにより冷却される。冷却部４ｂから排出された被冷却流体は、冷熱負荷７に流入し、冷熱負荷７を冷却する事で温度上昇する。冷熱負荷７の例は、ビルディング冷房などの冷却対象施設や、サーバコンピュータなどの冷却対象装置であり、前者の場合の被冷却流体は、冷房空調の冷熱源用冷水に用いる。被冷却流体は、被冷却流体流路６を介して冷却部４ｂと冷熱負荷７との間を循環する。
【０００７】
冷却水は、冷却水ポンプ１１により冷却水流路１２を介して搬送され、放熱部４ｃを冷却する事で温度上昇する。放熱部４ｃから排出された冷却水は、冷却塔１３内の大気により冷却される。冷却水は、冷却水流路１２を介して放熱部４ｃと冷却塔１３との間を循環する。
【０００８】
ブロワ１４は、大気導入部１５から導入された大気を冷却塔１３に搬送する。この大気は、冷却水が吸収した熱により冷却塔１３内で加熱される。よって、熱源流体や被冷却流体の保有熱は、冷却水を介して大気に与えられ、大気により外部へ放出される。
【０００９】
図１４は、図１３の冷凍機４の動作を説明するための模式図である。
【００１０】
図１４に示すように、吸熱部４ａは、熱源流体からエンタルピＨ１を吸収し、冷却部４ｂは、被冷却流体からエンタルピＨ２を吸収する。そして、放熱部４ｃは、冷却水にエンタルピＨ３を放出する。これらのエンタルピＨ１〜Ｈ３の間には、Ｈ１＋Ｈ２＝Ｈ３の関係が成り立つ。エンタルピＨ１〜Ｈ３の比の例は、Ｈ１：Ｈ２：Ｈ３＝１．０：０．６：１．６である。なお、この説明は、図１３の冷凍機４だけでなく、図１５の冷凍機４にも適用可能である。
【００１１】
図１５は、従来の冷却システムの構成の第２の例を示す模式図である。図１５では、図１３に示す構成要素と同一または類似の構成要素には同一の符号を付し、図１３の説明と重複する説明は省略する。
【００１２】
図１５の冷却システムは、図１３に示す構成要素に加え、熱源流体加熱器２１と、熱源流体ポンプ２２と、熱源流体流路２３とを具備している。図１５の説明では、符号１〜３の構成要素を、第１の熱源流体加熱器１、第１の熱源流体ポンプ２、第１の熱源流体流路３と呼び、符号２１〜２３の構成要素を、第２の熱源流体加熱器２１、第２の熱源流体ポンプ２２、第２の熱源流体流路２３と呼ぶ。また、第１の熱源流体流路３を介して搬送される熱源流体を第１熱源流体と呼び、第２の熱源流体流路２３を介して搬送される熱源流体を第２熱源流体と呼ぶ。
【００１３】
第１熱源流体は、第１の熱源流体ポンプ２により第１の熱源流体流路３を介して搬送され、第１の熱源流体加熱器１により加熱される。第１の熱源流体加熱器１から排出された第１熱源流体は、第２の熱源流体加熱器２１に流入し、第２の熱源流体加熱器２１内の第２熱源流体を加熱する事で温度低下する。第１熱源流体は、第１の熱源流体流路３を介して第１の熱源流体加熱器１と第２の熱源流体加熱器２１との間を循環する。
【００１４】
第２熱源流体は、第２の熱源流体ポンプ２２により第２の熱源流体流路２３を介して搬送され、第２の熱源流体加熱器２１により加熱される。第２熱源流体の例は、熱媒油や水である。第２の熱源流体加熱器２１から排出された第２熱源流体は、吸熱部４ａに流入し、吸熱部４ａを加熱する事で温度低下する。即ち、吸熱部４ａは、第２熱源流体の熱を吸熱する。第２熱源流体は、第２の熱源流体流路２３を介して第２の熱源流体加熱器２１と吸熱部４ａとの間を循環する。
【００１５】
ここで、図１３と図１５の冷却システムを比較する。
【００１６】
図１３では、熱源流体に含まれる成分によっては冷凍機４（吸熱部４ａ）内に析出物が溜まっていくため、冷凍機４を頻繁に分解して清掃する必要があるが、冷凍機４の分解は望ましくない。一方、図１５では、冷凍機４ではなく第２の熱源流体加熱器２１を分解して清掃する事になるので、冷凍機４を分解する必要はない。
【００１７】
図１６は、従来の冷却システムを説明するための補足図である。図１６は、説明の便宜上、図１３及び図１５の冷却システムの一部を同じ図面で示している。
【００１８】
図１３では、熱源流体が循環しているが、図１６のように冷凍機４（吸熱部４ａ）を通過するだけで循環しなくてもよい。この場合、熱源流体の例は、大地１０から湧き出る温泉水であり、冷却システムは熱源流体加熱器１を具備していない。熱源流体が温泉水の場合、図１６の冷凍機４内に析出物が溜まりやすく、冷凍機４を頻繁に分解して清掃する必要がある。よって、この例では冷凍機４を分解する事になる。
【００１９】
同様に、図１５では、第１熱源流体が循環しているが、図１６のように第２の熱源流体加熱器２１を通過するだけで循環しなくてもよい。この場合、第１熱源流体の例は、大地１０から湧き出る温泉水であり、冷却システムは第１の熱源流体加熱器１を具備していない。熱源流体が温泉水の場合、図１６の第２の熱源流体加熱器２１内に析出物が溜まりやすく、第２の熱源流体加熱器２１を頻繁に分解して清掃する必要がある。この際、この例では冷凍機４を分解する必要はない。
【００２０】
図１７は、図１３の冷凍機４の第１の例を示す模式図である。
【００２１】
図１７の冷凍機４は吸収式であり、蒸発器４ｄ１と、凝縮器４ｄ２と、吸収器４ｄ３と、再生器４ｄ４とを具備している。
【００２２】
蒸発器４ｄ１は、流路Ｎ１から液体の冷媒を供給される。蒸発器４ｄ１内の雰囲気は低圧に設定されているため、冷媒は蒸発器４ｄ１内で気化（蒸発）する。蒸発器４ｄ１は、冷媒の気化熱により被冷却流体流路６からの被冷却流体を冷却し、気体の冷媒を流路Ｎ２に排出する。蒸発器４ｄ１は、上述の冷却部４ｂに対応している。
【００２３】
吸収器４ｄ３は、流路Ｎ２から気体の冷媒を供給される。吸収器４ｄ３は、流路Ｎ４からの吸収液に冷媒を吸収させ、冷媒を含有する吸収液を流路Ｎ３に排出する。この場合の冷媒と吸収液の組合せの例は、アンモニアと水である。
【００２４】
再生器４ｄ４は、冷媒を含有する吸収液を流路Ｎ３から供給される。再生器４ｄ４は、吸収液を熱源流体流路３からの熱源流体により加熱する。その結果、吸収液から冷媒が放出され、冷媒が気化する。冷媒を放出した吸収液は流路Ｎ４に排出され、気化した冷媒は流路Ｎ５に排出される。再生器４ｄ４は、上述の吸熱部４ａに対応し、熱源流体を用いて冷媒に吸熱させる。
【００２５】
凝縮器４ｄ２は、流路Ｎ５から気体の冷媒を供給される。凝縮器４ｄ２は、冷媒を冷却水流路１２からの冷却水により冷却し、冷媒を液化（凝縮）させる。液化した溶媒は、流路Ｎ１に排出される。凝縮器４ｄ２は、上述の放熱部４ｃに対応し、冷却水を用いて冷媒から放熱させる。
【００２６】
図１８及び図１９は、図１３の冷凍機４の第２の例を示す模式図である。
【００２７】
図１８及び図１９は、同じ冷凍機４の異なる状態を示している。この冷凍機４は吸着式であり、蒸発器４ｅ１と、凝縮器４ｅ２と、第１熱交換器４ｅ３と、第２熱交換器４ｅ４と、第１入口弁４ｅ５と、第２入口弁４ｅ６と、第１出口弁４ｅ７と、第２出口弁４ｅ８と、冷媒ポンプ４ｅ９とを具備している。この冷凍機４は、図１８の状態と図１９の状態とを交互に繰り返すように動作する。
【００２８】
図１８では、第１入口弁４ｅ５と第２出口弁４ｅ８が開かれ、第２入口弁４ｅ６と第１出口弁４ｅ７が閉じられている。また、冷却水流路１２上の弁１２ａは、冷却水を第１熱交換器４ｅ３及び凝縮器４ｅ２に供給するように設定され、熱源流体流路３上の弁３ａは、熱源流体を第２熱交換器４ｅ４に供給するように設定されている。
【００２９】
図１８の蒸発器４ｅ１は、冷媒ポンプ４ｅ９により流路Ｍ１から液体の冷媒を供給される。この場合の冷媒の例は、水である。蒸発器４ｅ１内の雰囲気は低圧に設定されているため、冷媒は蒸発器４ｅ１内で気化（蒸発）する。蒸発器４ｅ１は、冷媒の気化熱により被冷却流体流路６からの被冷却流体を冷却する。気化した冷媒は第１入口弁４ｅ５を介して第１熱交換器４ｅ３内に流入し、液体のままの冷媒は貯留部Ｋ１に溜まる。貯留部Ｋ１に溜まった冷媒は、流路Ｍ２から流路Ｍ１に再び流入する。蒸発器４ｅ１は、上述の冷却部４ｂに対応している。
【００３０】
図１８の第１熱交換器４ｅ３は、第１吸着剤Ｋ３を具備しており、第１入口弁４ｅ５から気体の冷媒を供給される。第１吸着剤Ｋ３は、この冷媒を吸着して、吸着熱を発生する。第１熱交換器４ｅ３は、この吸着熱を冷却水流路１２からの冷却水により吸収する。この場合の第１熱交換器４ｅ３は、上述の放熱部４ｃに対応し、冷却水を用いて、冷媒を保持する物質（吸着剤）から放熱させる。
【００３１】
図１８の第２熱交換器４ｅ４は、第２吸着剤Ｋ４を具備している。第２吸着剤Ｋ４はすでに、前回の図１９の状態の際に冷媒を吸着している。よって、第２吸着剤Ｋ４が熱源流体流路３からの熱源流体により加熱されると、第２吸着剤Ｋ４から冷媒が脱着され、冷媒が気化する。気化した冷媒は、第２出口弁４ｅ８を介して凝縮器４ｅ２内に流入する。この場合の第２熱交換器４ｅ４は、上述の吸熱部４ａに対応し、熱源流体を用いて、冷媒を保持する物質（吸着剤）に吸熱させる。
【００３２】
図１８の凝縮器４ｅ２は、第２出口弁４ｅ８から気体の冷媒を供給される。凝縮器４ｅ２は、冷媒を冷却水流路１２からの冷却水により冷却し、冷媒を液化（凝縮）させる。液化した溶媒は、貯留部Ｋ２に溜まる。貯留部Ｋ２に溜まった冷媒は、流路Ｍ３から流路Ｍ１に再び流入する。凝縮器４ｅ２は、上述の放熱部４ｃに対応し、冷却水を用いて冷媒から放熱させる。
【００３３】
一方、図１９では、第１入口弁４ｅ５と第２出口弁４ｅ８が閉じられ、第２入口弁４ｅ６と第１出口弁４ｅ７が開かれている。また、冷却水流路１２上の弁１２ａは、冷却水を第２熱交換器４ｅ４及び凝縮器４ｅ２に供給するように設定され、熱源流体流路３上の弁３ａは、熱源流体を第１熱交換器４ｅ３に供給するように設定されている。
【００３４】
図１９の蒸発器４ｅ１、凝縮器４ｅ２、第１熱交換器４ｅ３、第２熱交換器４ｅ４の動作はそれぞれ、図１８の蒸発器４ｅ１、凝縮器４ｅ２、第２熱交換器４ｅ４、第１熱交換器４ｅ３の動作と同様である。即ち、図１８と図１９では、第１熱交換器４ｅ３と第２熱交換器４ｅ４の役割が逆転する。その結果、第１および第２吸着剤Ｋ３、Ｋ４は、冷媒の吸着と脱着とを交互に繰り返す事となる。
【００３５】
一般に、吸収式の冷凍機４には、冷却性能が高いという利点や、発生する騒音が小さいという利点がある。一方、吸着式の冷凍機４には、低温の熱源流体を使用しやすいという利点がある。
【００３６】
なお、図１７〜図１９の説明は、熱源流体流路３を熱源流体流路２３に置き換えれば、図１５の冷凍機４にも適用可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３７】
【特許文献１】特開２０１１−８９７２２号公報
【特許文献２】特許第５６４７８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３８】
図１３や図１５の冷却システムでは、熱源流体や被冷却流体の熱が冷凍機４にて冷却水に与えられ、冷却水の熱が冷却塔１３にて大気に捨てられている。このように、従来の冷却システムでは、冷凍機４の排熱が大気に捨てられる事が多い。理由は、熱源流体や被冷却流体の熱を吸収した冷却水の温度は高くなく、冷却水の熱は低質な熱であるため、冷却水の熱を利用する価値が小さいからである。
【００３９】
温泉熱、太陽熱、小型バイオマスボイラ、工場排熱などを熱源とする冷凍機４では、熱源流体の温度が低いため、冷凍機４の成績係数（ＣＯＰ：coefficient of performance）がさらに小さくなる。ＣＯＰとは、冷凍機４が製造した冷熱の絶対値Ｅ２を、冷凍機４の駆動に用いた熱Ｅ１で割ったものである（ＣＯＰ＝Ｅ２／Ｅ１）。一方、冷凍機４の排熱Ｅ３は、冷熱の絶対値Ｅ２と駆動熱Ｅ１との和である（Ｅ３＝Ｅ１＋Ｅ２）。よって、冷凍機４の排熱Ｅ３は、次の式（１）で表される。
【００４０】
Ｅ３＝Ｅ２（１／ＣＯＰ＋１）  ・・・（１）
このように、冷凍機４が冷熱を製造すると、冷熱の絶対値Ｅ２よりも大きな排熱Ｅ３が発生する。そのため、この低質な排熱Ｅ３を捨てずに有効利用する事が望まれる。
【００４１】
そこで、本発明は、冷却システムの排熱を有効利用する事が可能な排熱回収システム、排熱回収方法、及び冷却システムを提供する事を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００４２】
一の実施形態によれば、排熱回収システムは、被冷却流体を冷却する冷却部と、第１熱源流体の熱を吸熱する、または、前記第１熱源流体の熱により加熱された第２熱源流体の熱を吸熱する吸熱部と、前記被冷却流体から受けた熱と前記吸熱部により吸熱された熱とを放熱する放熱部と、を具備する吸収式または吸着式の冷凍機の排熱を回収する。前記排熱回収システムは、前記放熱部に水を供給し、前記被冷却流体から受けた熱と前記吸熱部により吸熱された熱とを前記放熱部内で前記水へと放熱し、前記放熱部から排出された第１温度の前記水を搬送する水流路と、前記水流路からの前記水を前記第１または第２熱源流体を用いて加熱して、温水として使用される第２温度の前記水を製造する加熱器とを具備する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】第１実施形態の冷却システムの構成を示す模式図である。
【図２】第２実施形態の冷却システムの構成を示す模式図である。
【図３】第３実施形態の冷却システムの構成を示す模式図である。
【図４】第４実施形態の冷却システムの構成を示す模式図である。
【図５】第５実施形態の冷却システムの構成を示す模式図である。
【図６】第６実施形態の冷却システムの構成を示す模式図である。
【図７】第７実施形態の冷却システムの構成を示す模式図である。
【図８】第８実施形態の冷却システムの構成を示す模式図である。
【図９】第９実施形態の冷却システムの構成を示す模式図である。
【図１０】第９実施形態の変形例の冷却システムの構成を示す模式図である。
【図１１】第１０実施形態の冷却システムの構成を示す模式図である。
【図１２】第１０実施形態の変形例の冷却システムの構成を示す模式図である。
【図１３】従来の冷却システムの構成の第１の例を示す模式図である。
【図１４】図１３の冷凍機の動作を説明するための模式図である。
【図１５】従来の冷却システムの構成の第２の例を示す模式図である。
【図１６】従来の冷却システムを説明するための補足図である。
【図１７】図１３の冷凍機の第１の例を示す模式図である。
【図１８】図１３の冷凍機の第２の例を示す模式図(1/2)である。
【図１９】図１３の冷凍機の第２の例を示す模式図(2/2)である。
【図２０】第１実施形態の冷却システムを説明するための補足図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００４５】
図１〜図１２及び図２０では、図１３〜図１９に示す構成要素と同一または類似の構成要素には同一の符号を付し、図１３〜図１９の説明と重複する説明は省略する。
【００４６】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の冷却システムの構成を示す模式図である。
【００４７】
図１の冷却システムは、図１３の冷却システムと同様に、熱源流体加熱器１、熱源流体ポンプ２、熱源流体流路３、冷凍機４、被冷却流体ポンプ５、被冷却流体流路６、及び冷熱負荷７を具備している。冷凍機４は、吸熱部４ａ、冷却部４ｂ、及び放熱部４ｃを具備している。本実施形態の冷凍機４は、吸収式または吸着式であり、例えば、図１７に示す構造または図１８及び図１９に示す構造を有している。図１の冷却システムはさらに、冷凍機４等の排熱を回収する排熱回収システムを構成する加熱器３１と、温水タンク３２と、水ポンプ３３と、水流路３４とを具備している。
【００４８】
熱源流体（第１熱源流体）は、熱源流体ポンプ２により熱源流体流路３を介して搬送され、熱源流体加熱器１により加熱される。本実施形態の熱源流体は、熱源流体加熱器１内で加熱される。熱源流体加熱器１の例は、バイオマス燃料を熱源とする小型バイオマスボイラ、太陽熱を熱源とする太陽熱集熱器、工場排熱を熱源とする排熱回収器などである。熱源流体加熱器１から排出された熱源流体は、吸熱部４ａに流入し、吸熱部４ａを加熱する事で温度低下する。
【００４９】
なお、本実施形態の熱源流体は、図１６に示すように、大地１０から湧き出る温泉水としてもよい。この場合、図１の冷却システムは、熱源流体加熱器１を具備していなくてもよい。本実施形態の熱源流体は、図１３のように循環していてもよいし、図１６のように循環していなくてもよい。これは、後述する第２〜第１０実施形態でも同様である。
【００５０】
冷凍機４は、吸熱部４ａ、冷却部４ｂ、及び放熱部４ｃを具備し、冷凍機４内に冷媒を有している。冷媒の例は、冷凍機４が吸収式の場合にはアンモニアであり、冷凍機４が吸着式の場合には水である。冷却部４ｂは、冷媒の気化熱により被冷却流体を冷却する。被冷却流体の例は水である。冷凍機４が吸収式の場合、吸熱部４ａは、冷媒を吸収した吸収液を熱源流体により加熱して、冷媒を気化させ、放熱部４ｃは、吸収液から気化した冷媒を冷却水により冷却して、冷媒を液化させる。一方、冷凍機４が吸着式の場合、吸熱部４ａは、冷媒を吸着している吸着剤を熱源流体により加熱して、冷媒を吸着剤から脱着させ、放熱部４ｃは、吸着剤を冷却水により冷却して、冷媒を吸着剤に吸着させる。なお、冷却部４ｂは、放熱部４ｃからの冷媒を用いて被冷却流体を冷却する。
【００５１】
被冷却流体は、被冷却流体ポンプ５により被冷却流体流路６を介して搬送され、冷却部４ｂにより冷却される。冷却部４ｂから排出された被冷却流体は、冷熱負荷７に流入し、冷熱負荷７を冷却する事で温度上昇する。冷熱負荷７の例は、ビルディング冷房などの冷却対象施設や、サーバコンピュータなどの冷却対象装置である。
【００５２】
冷却水は、水ポンプ３３により水流路３４を介して搬送され、放熱部４ｃを冷却する事で温度上昇する。放熱部４ｃから排出されたこの水は、水流路３４を介して搬送され、加熱器３１に供給される。
【００５３】
加熱器３１は、熱源流体流路３に設けられている。加熱器３１は、水流路３４からの水を熱源流体流路３の熱源流体を用いて加熱して、温水として使用される水を製造する。温水は、水流路３４を介して搬送され、温水タンク３２に貯蔵される。本実施形態の加熱器３１は、吸熱部４ａの下流を流れる熱源流体を用いて水を加熱する。吸熱部４ａから排出された熱源流体は、加熱器３１に流入し、加熱器３１内の水を加熱する事で温度低下する。熱源流体は、熱源流体流路３を介して熱源流体加熱器１、吸熱部４ａ、及び加熱器３１の間を循環する。
【００５４】
本実施形態では、放熱部４ｃで排出される熱を冷却塔１３に与えずに、加熱器３１で加熱される前の水に与える。この水の例は、水道水である。また、貯蔵された温水の温度は例えば、一般的に利用可能な温水温度とされる６０℃である。この温水は、入浴施設やレストランの食器洗浄などに有効利用される。本実施形態では、外界に捨てられる熱はないので、エネルギ利用率は１００％にまで向上する。本実施形態におけるエネルギ利用率とは、熱源流体加熱器１が熱源流体に与える熱エネルギと、冷却システムが利用するエネルギとの比率である。
【００５５】
ここで、水ポンプ３３での水の温度を１５℃、放熱部４ｃにより加熱された水の温度を３０℃、加熱器３１により加熱された水の温度を６０℃とする。３０℃は第１温度の例であり、６０℃は第２温度の例である。また、冷凍機４は吸着式であり、冷凍機４のＣＯＰは典型的な値である０．５であると想定する。
【００５６】
この場合、冷凍機４の駆動熱Ｅ２を「２」とすると、冷熱の絶対値Ｅ１は「１」となるため、従来の冷却システムにおける冷凍機４の排熱Ｅ３は「３」となる。しかしながら、本実施形態では、この熱を温水製造に利用するため、冷凍機４の利用温熱Ｅ４は「３」となる。さらに、本実施形態では、この２倍の熱を加熱器３１で温水製造に利用するため、加熱器３１の駆動熱は「６」となり、加熱器３１の利用温熱は「６」となる。その結果、本実施形態では、冷却システムの駆動熱（冷凍機４と加熱器３１の駆動熱）Ｅ２’が「８」となり、冷却システムの利用温熱（冷凍機４と加熱器３１の利用温熱）Ｅ４’が「９」となる。よって、冷却システムの利用熱変換率を（Ｅ１＋Ｅ４’）／Ｅ２’、冷却システムの排熱率をＥ３／Ｅ２’とすると、本実施形態の利用熱変換率は１．２５（＝１０／８）になり、本実施形態の排熱率は０（＝０／８）になる。
【００５７】
図２０は、第１実施形態の冷却システムを説明するための補足図である。
【００５８】
図２０の冷却システムは、図１に示す構成要素に加え、冷却水ポンプ１１と、冷却水流路１２と、冷却塔１３と、ブロワ１４と、大気導入部１５とを具備している。
【００５９】
図２０では、水流路３４の水を加熱器３１のみで加熱し、放熱部４ｃでは加熱しない。放熱部４ｃで排出される熱は、外界に捨てられる。この場合、上記の数値例では、冷却システムの利用熱変換率は０．８７５（＝７／８）になり、冷却システムの排熱率は０．３７５（＝３／８）になる。
【００６０】
なお、図１３や図１５の冷却システムでは、冷却システムの利用熱変換率は０．５（＝１／２）になり、冷却システムの排熱率は１．５（＝３／２）になる。
【００６１】
以上のように、本実施形態の冷却システムは、熱源流体流路３からの熱源流体を用いて第１温度の水を加熱して、温水として使用される第２温度の水を製造する。よって、本実施形態によれば、冷却システムの排熱を有効利用する事が可能となる。
【００６２】
本実施形態は、熱源流体加熱器１内の熱源が高温熱源であっても適用可能だが、熱源流体加熱器１内の熱源がバイオマス燃料、太陽熱、工場排熱、温泉熱などの低温熱源の場合に効果的に適用可能である。また、本実施形態は、熱源が何であっても、吸熱部４ａの入口での熱源流体の温度が２００℃以下である場合に効果的に適用可能である。これは、後述する第２〜第１０実施形態でも同様である。理由は、熱源流体加熱器１内の熱源が低温熱源の場合には、冷凍機４のＣＯＰがより低く、本実施形態を適用しない場合のエネルギ利用率が低いからである。本実施形態によれば、熱源流体加熱器１内の熱源が低温熱源の場合のエネルギ利用率を大きく向上させる事ができる。これは、後述する第２〜第１０実施形態でも同様である。
【００６３】
また、熱源流体流路３内での熱源流体の最高温度が、２００℃以下である場合に効果的に適用可能である。
【００６４】
（第２実施形態）
図２は、第２実施形態の冷却システムの構成を示す模式図である。図２では、図１に示す構成要素と同一または類似の構成要素には同一の符号を付し、図１の説明と重複する説明は省略する。これは、後述する第２〜第１０実施形態でも同様である。
【００６５】
第１実施形態の加熱器３１は、図１に示すように、吸熱部４ａの下流を流れる熱源流体を用いて水を加熱する。一方、第２実施形態の加熱器３１は、図２に示すように、吸熱部４ａの上流を流れる熱源流体を用いて水を加熱する。
【００６６】
本実施形態では、加熱器３１の入口における熱源流体の温度が、吸熱部４ａの入口における熱源流体の温度より高い。よって、本実施形態によれば、水をより高温まで加熱しやすくなる。一方、第１実施形態によれば、高温の温水を製造する事が可能となる。
【００６７】
（第３実施形態）
図３は、第３実施形態の冷却システムの構成を示す模式図である。
【００６８】
第１及び第２実施形態の吸熱部４ａと加熱器３１は、図１及び図２に示すように、熱源流体の流れに対して直列に配置されている。一方、第３実施形態の吸熱部４ａと加熱器３１は、図３に示すように、熱源流体の流れに対して並列に配置されている。
【００６９】
図３の熱源流体流路３は、吸熱部４ａが設けられた第１分岐流路３５と、加熱器３１が設けられた第２分岐流路３６とに分岐している。第１及び第２分岐流路３５、３６は、第１地点Ｐ１で１本の流路Ｌから分岐しており、第２地点Ｐ２で１本の流路Ｌに合流している。
【００７０】
本実施形態では、加熱器３１の入口における熱源流体の温度が、吸熱部４ａの入口における熱源流体の温度と等しい。よって、本実施形態によれば、吸熱部４ａと水の両方をできるだけ高温に加熱しやすくなる。
【００７１】
（第４実施形態）
図４は、第４実施形態の冷却システムの構成を示す模式図である。
【００７２】
図４では、温水タンク３２が熱利用先３７に置き換えられており、水流路３４が循環水流路３８に置き換えられている。
【００７３】
本実施形態の水は、水ポンプ３３により循環水流路３８を介して搬送され、放熱部４ｃにより加熱される。放熱部４ｃから排出された水は、循環水流路３８を介して搬送され、加熱器３１に供給される。加熱器３１は、熱源流体流路３からの熱源流体を用いてこの水を加熱して、温水として使用される水を製造する。温水は、循環水流路３８を介して搬送され、熱利用先３７に供給される。
【００７４】
熱利用先３７の例は、床暖房である。熱利用先３７に供給された水は、熱利用先３７で熱源として使用される事で温度低下する。熱利用先３７から排出された水は、循環水流路３８を介して搬送され、放熱部４ｃに再び供給される。このように、本実施形態の水は、循環水流路３８を介して放熱部４ｃ、加熱器３１、及び熱利用先３７の間を循環する。
【００７５】
温水を入浴施設やレストランの食器洗浄に用いる場合には、温水は使い捨てとなる。一方、温水を床暖房に用いる場合には、温水は繰り返し使う事ができる。よって、本実施形態では、水を循環水流路３８により循環させる事で、限られた量の水を繰り返し使用する事が可能となる。なお、熱利用先３７は、床暖房以外の設備でもよい。
【００７６】
床暖房は一般に、冬に利用される。よって、熱利用先３７が床暖房の場合、冷凍機４の用途は、ビルディング冷房などの設備の冷房よりは、サーバコンピュータなどの装置の冷却である可能性が高いと考えられる。一般に、前者は夏に利用されるのに対し、後者は季節を問わず利用されるからである。
【００７７】
（第５実施形態）
図５は、第５実施形態の冷却システムの構成を示す模式図である。
【００７８】
図５の熱源流体流路３は、吸熱部４ａが設けられた第１流路をバイパスする第１バイパス流路４４と、加熱器３１が設けられた第２流路をバイパスする第２バイパス流路４８とを具備している。図５の熱源流体流路３には、複数個の弁４１〜４３、４５〜４７が設けられている。
【００７９】
第１バイパス流路４４は、第１地点Ｐ１で流路Ｌから分岐し、第３地点Ｐ３で流路Ｌに合流している。第１地点Ｐ１と第３地点Ｐ３との間の流路Ｌが、上記の第１流路である。弁４１は、第１地点Ｐ１と吸熱部４ａとの間の第１流路に設けられている。弁４２は、吸熱部４ａと第３地点Ｐ３との間の第１流路に設けられている。弁４３は、第１バイパス流路４４に設けられている。
【００８０】
第２バイパス流路４８は、第４地点Ｐ４で流路Ｌから分岐し、第２地点Ｐ２で流路Ｌに合流している。第４地点Ｐ４と第２地点Ｐ２との間の流路Ｌが、上記の第２流路である。弁４５は、第４地点Ｐ４と加熱器３１との間の第２流路に設けられている。弁４６は、加熱器３１と第２地点Ｐ２との間の第２流路に設けられている。弁４７は、第２バイパス流路４８に設けられている。
【００８１】
本実施形態では、冷熱製造と温水製造の両方を実施する際には、弁４１、４２、４５、４６を開き、弁４３、４７を閉じる。この場合、水は放熱部４ｃ及び加熱器３１で加熱され、高温の温水になる。
【００８２】
また、冷熱製造のみを重視する運転を実施する際には、弁４１、４２、４７を開き、弁４３、４５、４６を閉じる。この場合、水は放熱部４ｃのみで加熱され、低温の温水になる。
【００８３】
また、温水製造のみを実施する際には、弁４３、４５、４６を開き、弁４１、４２、４７を閉じる。この場合、水は加熱器３１のみで加熱される。よって、この状況下で高温の温水を温度を下げないまま製造する場合には、温水の製造量が少なくなる。
【００８４】
以上のように、本実施形態によれば、第１及び第２バイパス流路４４、４８を用いる事で、冷熱製造及び温水製造に関する３種類の運転を選択する事が可能となる。なお、本実施形態では、冷却システムに第１及び第２バイパス流路４４、４８の一方のみを設ける事で、２種類の運転を選択できるようにしてもよい。
【００８５】
（第６実施形態）
図６は、第６実施形態の冷却システムの構成を示す模式図である。
【００８６】
図６の冷却システムは、図３に示す構成要素に加え、複数個の弁５１〜５４を具備している。弁５１は、第１地点Ｐ１と吸熱部４ａとの間の第１分岐流路３５に設けられている。弁５２は、吸熱部４ａと第２地点Ｐ２との間の第１分岐流路３５に設けられている。弁５３は、第１地点Ｐ１と加熱器３１との間の第２分岐流路３６に設けられている。弁５４は、加熱器３１と第２地点Ｐ２との間の第２分岐流路３６に設けられている。
【００８７】
本実施形態では、冷熱製造と温水製造の両方を実施する際には、弁５１〜５４を開く。この場合、水は放熱部４ｃ及び加熱器３１で加熱され、高温の温水になる。
【００８８】
また、冷熱製造のみを重視する運転を実施する際には、弁５１、５２を開き、弁５３、５４を閉じる。この場合、水は放熱部４ｃのみで加熱され、低温の温水になる。
【００８９】
また、温水製造のみを実施する際には、弁５３、５４を開き、弁５１、５２を閉じる。この場合、水は加熱器３１のみで加熱される。よって、この状況下で高温の温水を温度を下げないまま製造する場合には、温水の製造量が少なくなる。
【００９０】
以上のように、本実施形態によれば、第１及び第２分岐流路３７、３８を用いる事で、冷熱製造及び温水製造に関する３種類の運転を選択する事が可能となる。なお、本実施形態では、冷却システムに弁５１、５２のペアと弁５３、５４のペアの一方のみを設ける事で、２種類の運転を選択できるようにしてもよい。
【００９１】
（第７実施形態）
図７は、第７実施形態の冷却システムの構成を示す模式図である。
【００９２】
図７の冷却システムは、図１に示す構成要素に加え、熱源流体加熱器２１と、熱源流体ポンプ２２と、熱源流体流路２３とを具備している。図７の説明では、図１５の説明と同様に、符号１〜３の構成要素を、第１の熱源流体加熱器１、第１の熱源流体ポンプ２、第１の熱源流体流路３と呼び、符号２１〜２３の構成要素を、第２の熱源流体加熱器２１、第２の熱源流体ポンプ２２、第２の熱源流体流路２３と呼ぶ。また、第１の熱源流体流路３を介して搬送される熱源流体を第１熱源流体と呼び、第２の熱源流体流路２３を介して搬送される熱源流体を第２熱源流体と呼ぶ。
【００９３】
第１熱源流体は、第１の熱源流体ポンプ２により第１の熱源流体流路３を介して搬送され、第１の熱源流体加熱器１により加熱される。第１の熱源流体加熱器１から排出された第１熱源流体は、第２の熱源流体加熱器２１に流入し、第２の熱源流体加熱器２１内の第２熱源流体を加熱する事で温度低下する。
【００９４】
第２熱源流体は、第２の熱源流体ポンプ２２により第２の熱源流体流路２３を介して搬送され、第２の熱源流体加熱器２１により加熱される。第２の熱源流体加熱器２１から排出された第２熱源流体は、吸熱部４ａに流入し、吸熱部４ａを加熱する事で温度低下する。
【００９５】
冷凍機４は、吸熱部４ａ、冷却部４ｂ、及び放熱部４ｃを具備し、冷凍機４内に冷媒を有している。冷却部４ｂは、冷媒の気化熱により被冷却流体を冷却する。冷凍機４が吸収式の場合、吸熱部４ａは、冷媒を吸収した吸収液を第２熱源流体により加熱して、冷媒を気化させ、放熱部４ｃは、吸収液から気化した冷媒を冷却水により冷却して、冷媒を液化させる。一方、冷凍機４が吸着式の場合、吸熱部４ａは、冷媒を吸着している吸着剤を第２熱源流体により加熱して、冷媒を吸着剤から脱着させ、放熱部４ｃは、吸着剤を冷却水により冷却して、冷媒を吸着剤に吸着させる。なお、冷却部４ｂは、放熱部４ｃからの冷媒を用いて被冷却流体を冷却する。
【００９６】
被冷却流体は、被冷却流体ポンプ５により被冷却流体流路６を介して搬送され、冷却部４ｂにより冷却される。冷却部４ｂから排出された被冷却流体は、冷熱負荷７に流入し、冷熱負荷７を冷却する事で温度上昇する。
【００９７】
冷却水は、水ポンプ３３により水流路３４を介して搬送され、放熱部４ｃを冷却する事で温度上昇する。放熱部４ｃから排出されたこの水は、水流路３４を介して搬送され、加熱器３１に供給される。
【００９８】
本実施形態では、加熱器３１は、第２の熱源流体流路２３に設けられている。加熱器３１は、水流路３４からの水を第２熱源流体を用いて加熱して、温水として使用される水を製造する。温水は、水流路３４を介して搬送され、温水タンク３２に貯蔵される。本実施形態の加熱器３１は、吸熱部４ａの下流を流れる第２熱源流体を用いて水を加熱する。吸熱部４ａから排出された第２熱源流体は、加熱器３１に流入し、加熱器３１内の水を加熱する事で温度低下する。第２熱源流体は、第２の熱源流体流路２３を介して第２の熱源流体加熱器２１、吸熱部４ａ、及び加熱器３１の間を循環する。
【００９９】
ここで、図１と図７の冷却システムを比較する。
【０１００】
図１では、熱源流体に含まれる成分によっては冷凍機４（吸熱部４ａ）や加熱器３１内に析出物が溜まっていくため、冷凍機４や加熱器３１を頻繁に分解して清掃する必要があるが、冷凍機４や加熱器３１の分解は望ましくない。さらには、入浴施設やレストランの食器洗浄に利用される水流路３４を分解する事も望ましくない。一方、図７では、冷凍機４や加熱器３１ではなく第２の熱源流体加熱器２１を分解して清掃する事になるので、冷凍機４、加熱器３１、及び水流路３４を分解する必要はない。
【０１０１】
以上のように、本実施形態の冷却システムは、第２熱源流体を用いて第１温度の水を加熱して、温水として使用される第２温度の水を製造する。よって、本実施形態によれば、冷却システムの排熱を有効利用する事が可能となる。
【０１０２】
なお、本実施形態の熱源流体加熱器２１、熱源流体ポンプ２２、熱源流体流路２３、及び加熱器３１は、第２〜第６実施形態のいずれかに適用してもよい。これは、後述する第８〜第１０実施形態の熱源流体加熱器２１、熱源流体ポンプ２２、熱源流体流路２３、及び加熱器３１についても同様である。
【０１０３】
また、本実施形態の第２熱源流体は、第１熱源流体の熱により他の熱源流体を介さずに加熱されているが、第１熱源流体の熱により１種類以上の第３熱源流体を介して加熱されてもよい。即ち、本実施形態の第２熱源流体は、第１熱源流体の熱により直接的に加熱されてもよいし、第１熱源流体の熱により間接的に加熱されてもよい。これは、後述する第８〜第１０実施形態でも同様である。
【０１０４】
また、本実施形態の第１熱源流体は、バイオマス燃料等の低温熱源の熱により他の熱源流体を介さずに加熱されているが、低温熱源の熱により１種類以上の第４熱源流体を介して加熱されてもよい。即ち、本実施形態の第１熱源流体は、低温熱源の熱により直接的に加熱されてもよいし、低温熱源の熱により間接的に加熱されてもよい。これは、後述する第８〜第１０実施形態でも同様である。
【０１０５】
（第８実施形態）
図８は、第８実施形態の冷却システムの構成を示す模式図である。図８では、図７に示す構成要素と同一または類似の構成要素には同一の符号を付し、図７の説明と重複する説明は省略する。これは、後述する第９及び第１０実施形態でも同様である。
【０１０６】
本実施形態では、加熱器３１は、第１の熱源流体流路３に設けられている。加熱器３１は、水流路３４からの水を第１熱源流体を用いて加熱して、温水として使用される水を製造する。温水は、水流路３４を介して搬送され、温水タンク３２に貯蔵される。本実施形態の加熱器３１は、第２の熱源流体加熱器２１の下流を流れる第１熱源流体を用いて水を加熱する。第２の熱源流体加熱器２１から排出された第１熱源流体は、加熱器３１に流入し、加熱器３１内の水を加熱する事で温度低下する。第１熱源流体は、第１の熱源流体流路３を介して第１の熱源流体加熱器１、第２の熱源流体加熱器２１、及び加熱器３１の間を循環する。
【０１０７】
第８実施形態の加熱器３１の入口における第１熱源流体の温度は、第７実施形態の加熱器３１の入口における第２熱源流体の温度より高い場合が多い。よって、第８実施形態によれば、水をより高温まで加熱しやすくなる。一方、第７実施形態によれば、より多くの割合の熱エネルギを冷却部４ｂによる冷熱製造に利用する事が可能となる。
【０１０８】
（第９実施形態）
図９は、第９実施形態の冷却システムの構成を示す模式図である。
【０１０９】
第８実施形態の加熱器３１は、図８に示すように、第２の熱源流体加熱器２１の下流を流れる第１熱源流体を用いて水を加熱する。一方、第９実施形態の加熱器３１は、図９に示すように、第２の熱源流体加熱器２１の上流を流れる第１熱源流体を用いて水を加熱する。
【０１１０】
本実施形態では、加熱器３１の入口における第１熱源流体の温度が、第２の熱源流体加熱器２１の入口における第１熱源流体の温度より高い。よって、本実施形態によれば、水をより高温まで加熱しやすくなる。一方、第８実施形態によれば、より多くの割合の熱エネルギを冷却部４ｂによる冷熱製造に利用する事が可能となる。
【０１１１】
図１０は、第９実施形態の変形例の冷却システムの構成を示す模式図である。
【０１１２】
第７実施形態の加熱器３１は、図７に示すように、吸熱部４ａの下流を流れる第２熱源流体を用いて水を加熱する。一方、本変形例の加熱器３１は、図１０に示すように、吸熱部４ａの上流を流れる第２熱源流体を用いて水を加熱する。
【０１１３】
本変形例では、加熱器３１の入口における第２熱源流体の温度が、吸熱部４ａの入口における第２熱源流体の温度より高い。よって、本変形例によれば、水をより高温まで加熱しやすくなる。一方、第７実施形態によれば、より多くの割合の熱エネルギを冷却部４ｂによる冷熱製造に利用する事が可能となる。
【０１１４】
（第１０実施形態）
図１１は、第１０実施形態の冷却システムの構成を示す模式図である。
【０１１５】
図１１の冷却システムは、加熱器３１の代わりに、第１及び第２加熱器３１ａ、３１ｂを具備している。第１加熱器３１ａは、第１の熱源流体流路３に設けられている。第２加熱器３１ｂは、第２の熱源流体流路２３に設けられている。第１及び第２加熱器３１ａ、３１ｂは、第１温度の水を加熱して、温水として使用される第２温度の水を製造する。
【０１１６】
第１熱源流体は、第１の熱源流体ポンプ２により第１の熱源流体流路３を介して搬送され、第１の熱源流体加熱器１により加熱される。第１の熱源流体加熱器１から排出された第１熱源流体は、第２の熱源流体加熱器２１に流入し、第２の熱源流体加熱器２１内の第２熱源流体を加熱する事で温度低下する。
【０１１７】
第２熱源流体は、第２の熱源流体ポンプ２２により第２の熱源流体流路２３を介して搬送され、第２の熱源流体加熱器２１により加熱される。第２の熱源流体加熱器２１から排出された第２熱源流体は、吸熱部４ａに流入し、吸熱部４ａを加熱する事で温度低下する。
【０１１８】
冷凍機４は、吸熱部４ａ、冷却部４ｂ、及び放熱部４ｃを具備し、冷凍機４内に冷媒を有している。冷却部４ｂは、冷媒の気化熱により被冷却流体を冷却する。冷凍機４が吸収式の場合、吸熱部４ａは、冷媒を吸収した吸収液を第２熱源流体により加熱して、冷媒を気化させ、放熱部４ｃは、吸収液から気化した冷媒を冷却水により冷却して、冷媒を液化させる。一方、冷凍機４が吸着式の場合、吸熱部４ａは、冷媒を吸着している吸着剤を第２熱源流体により加熱して、冷媒を吸着剤から脱着させ、放熱部４ｃは、吸着剤を冷却水により冷却して、冷媒を吸着剤に吸着させる。なお、冷却部４ｂは、放熱部４ｃからの冷媒を用いて被冷却流体を冷却する。
【０１１９】
被冷却流体は、被冷却流体ポンプ５により被冷却流体流路６を介して搬送され、冷却部４ｂにより冷却される。冷却部４ｂから排出された被冷却流体は、冷熱負荷７に流入し、冷熱負荷７を冷却する事で温度上昇する。
【０１２０】
冷却水は、水ポンプ３３により水流路３４を介して搬送され、放熱部４ｃを冷却する事で温度上昇する。放熱部４ｃから排出されたこの水は、水流路３４を介して搬送され、第２加熱器３１ｂに供給される。放熱部４ｃの入口における水の温度は、例えば１５℃である。放熱部４ｃの出口における水の温度は、例えば３０℃である。３０℃は、第１温度の例である。
【０１２１】
第２加熱器３１ｂは、水流路３４からの水を第２熱源流体を用いて加熱する。第２加熱器３１ｂにより加熱された水は、水流路３４を介して搬送され、第１加熱器３１ａに供給される。第１加熱器３１ａは、第２加熱器３１ｂの下流を流れる水を第１熱源流体を用いて加熱して、温水として使用される水を製造する。この温水の温度は、例えば６０℃である。６０℃は、第２温度の例である。温水は、水流路３４を介して搬送され、温水タンク３２に貯蔵される。
【０１２２】
本実施形態の第１加熱器３１ａは、第２の熱源流体加熱器２１の下流を流れる第１熱源流体を用いて水を加熱する。第２の熱源流体加熱器２１から排出された第１熱源流体は、第１加熱器３１ａに流入し、第１加熱器３１ａ内の水を加熱する事で温度低下する。第１熱源流体は、第１の熱源流体流路３を介して第１の熱源流体加熱器１、第２の熱源流体加熱器２１、及び第１加熱器３１ａの間を循環する。
【０１２３】
また、本実施形態の第２加熱器３１ｂは、吸熱部４ａの下流を流れる第２熱源流体を用いて水を加熱する。吸熱部４ａから排出された第２熱源流体は、第２加熱器３１ｂに流入し、第２加熱器３１ｂ内の水を加熱する事で温度低下する。第２熱源流体は、第２の熱源流体流路２３を介して第２の熱源流体加熱器２１、吸熱部４ａ、及び第２加熱器３１ｂの間を循環する。
【０１２４】
本実施形態では、第１加熱器３１ａが、第２加熱器３１ｂにより加熱され、第２加熱器３１ｂから流出する水を加熱する構成だが、第２加熱器３１ｂが、第１加熱器３１ａにより加熱され、第１加熱器３１ａから流出する水を加熱する流れ順番の構成にしてもよい。第１加熱器３１ａの出口における第１熱源流体の温度が、第２加熱器３１ｂの入口における第２熱源流体の温度より低い場合には、第１加熱器３１ａを第２加熱器３１ｂの下流に配置する事が望ましい。また、本実施形態では、第１及び第２加熱器３１ａ、３１ｂが水の流れに対して直列に配置されているが、第１及び第２加熱器３１ａ、３１ｂが水の流れに対して並列に配置されていてもよい。
【０１２５】
図１２は、第１０実施形態の変形例の冷却システムの構成を示す模式図である。
【０１２６】
第１０実施形態の第１加熱器３１ａは、図１１に示すように、第２の熱源流体加熱器２１の下流を流れる第１熱源流体を用いて水を加熱する。一方、本変形例の第１加熱器３１ａは、図１２に示すように、第２の熱源流体加熱器２１の上流を流れる第１熱源流体を用いて水を加熱する。
【０１２７】
また、第１０実施形態の第２加熱器３１ｂは、図１１に示すように、吸熱部４ａの下流を流れる第２熱源流体を用いて水を加熱する。一方、本変形例の第１加熱器３１ａは、図１２に示すように、吸熱部４ａの上流を流れる第２熱源流体を用いて水を加熱する。
【０１２８】
このように、第１加熱器３１ａは、第２の熱源流体加熱器２１の下流に配置してもよいし、第２の熱源流体加熱器２１の上流に配置してもよい。同様に、第２加熱器３１ｂは、吸熱部４ａの下流に配置してもよいし、吸熱部４ａの上流に配置してもよい。また、第１及び第２加熱器３１ａ、３１ｂの一方を図１１のように配置し、第１及び第２加熱器３１ａ、３１ｂの他方を図１２のように配置してもよい。
【０１２９】
本変形例では、第１加熱器３１ａが第２加熱器３１ｂの下流を流れる水を加熱しているが、第２加熱器３１ｂが第１加熱器３１ａの下流を流れる水を加熱してもよい。また、本変形例では、第１及び第２加熱器３１ａ、３１ｂが水の流れに対して直列に配置されているが、第１及び第２加熱器３１ａ、３１ｂが水の流れに対して並列に配置されていてもよい。
【０１３０】
以上のように、本実施形態の冷却システムは、加熱器３１の代わりに、第１及び第２加熱器３１ａ、３１ｂを具備している。このような構成を採用する場合には、冷却システム内の熱交換器の個数は増加するが、加熱流体と被加熱流体の温度差を小さく設計できる。具体的には、第１熱源流体と第２熱源流体との温度差を小さく設計できる。よって、本実施形態によれば、水をより高温まで加熱しやすくなる。
【０１３１】
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定する事を意図したものではない。本明細書で説明した新規なシステム及び方法は、その他の様々な形態で実施する事ができる。また、本明細書で説明したシステム及び方法の形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行う事ができる。添付の特許請求の範囲及びこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。
【符号の説明】
【０１３２】
１：熱源流体加熱器、２：熱源流体ポンプ、３：熱源流体流路、３ａ：弁、
４：冷凍機、４ａ：吸熱部、４ｂ：冷却部、４ｃ：放熱部、
４ｄ１：蒸発器、４ｄ２：凝縮器、４ｄ３：吸収器、４ｄ４：再生器、
４ｅ１：蒸発器、４ｅ２：凝縮器、４ｅ３：第１熱交換器、４ｅ４：第２熱交換器、
４ｅ５：第１入口弁、４ｅ６：第２入口弁、
４ｅ７：第１出口弁、４ｅ８：第２出口弁、４ｅ９：冷媒ポンプ、
５：被冷却流体ポンプ、６：被冷却流体流路、７：冷熱負荷、１０：大地、
１１：冷却水ポンプ、１２：冷却水流路、１２ａ：弁、１３：冷却塔、
１４：ブロワ、１５：大気導入部、
２１：熱源流体加熱器、２２：熱源流体ポンプ、２３：熱源流体流路、
３１：加熱器、３１ａ：第１加熱器、３１ｂ：第２加熱器、３２：温水タンク、
３３：水ポンプ、３４：水流路、３５：第１分岐流路、３６：第２分岐流路、
３７：熱利用先、３８：循環水流路、
４１、４２、４３：弁、４４：第１バイパス流路、
４５、４６、４７：弁、４８：第２バイパス流路、
５１、５２、５３、５４：弁
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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