(57)【要約】【課題】排熱処理される低温エネルギーを効率よく利用することができる排熱利用システムを提供することである。【解決手段】実施形態の排熱利用システムは、冷却システムと、自己熱利用部と、エクセルギー再生部とを持つ。冷却システムは、室内を冷却するとともに、前記室内に備えられる発熱体からの熱を媒体によって吸熱し、前記熱を吸熱した媒体を流出する。自己熱利用部は、吸熱した媒体と、エネルギー変換器から流出される排熱とを用いて熱交換することによって、前記エネルギー変換器から流出される排熱を冷却するとともに、前記吸熱した媒体を加熱して流出する。エクセルギー再生部は、加熱された前記媒体の温度を低下させて前記冷却システムに流出するとともに、冷却された前記排熱を加熱して前記エネルギー変換器に流出する。【選択図】図１
2019138251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内を冷却するとともに、前記室内に備えられる発熱体からの熱を媒体によって吸熱し、前記熱を吸熱した媒体を流出する冷却システムと、
吸熱した媒体と、エネルギー変換器から流出される排熱とを用いて熱交換することによって、前記エネルギー変換器から流出される排熱を冷却するとともに、前記吸熱した媒体を加熱して流出する自己熱利用部と、
加熱された前記媒体の温度を低下させて前記冷却システムに流出するとともに、冷却された前記排熱を加熱して前記エネルギー変換器に流出するエクセルギー再生部と、
を備える排熱利用システム。
【請求項２】
前記エクセルギー再生部は、
加熱された前記媒体を圧縮し、圧縮した前記媒体と、冷却された排熱とを用いて熱交換することによって前記媒体を冷却し、冷却した前記媒体を膨張させることによって前記媒体を低温の媒体にする、請求項１に記載の排熱利用システム。
【請求項３】
前記エクセルギー再生部は、
加熱された前記媒体を熱交換することによって前記媒体を冷却する、請求項１に記載の排熱利用システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、排熱利用システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
サーバの高密度化が年々高まり、莫大な電力を消費している。そのエネルギーは、熱となり、空調設備にて冷却し、排熱処理が行われる。現状の低温排熱利用装置は、排熱そのものに着目した熱利用システムである。そして、現状の低温排熱利用装置は、排熱源として大量の温水源を利用する装置が多く、活用が限定されてしまうこともあるため、その熱変換効率はまだまだ低い。また、最も多く発生する空気の低温エネルギーは、活用が難しく、かつ、効率が悪いため大気に放出されてしまっている。そのため、排熱処理される低温エネルギーを効率よく利用できる技術が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１４８９１０号公報
【特許文献２】特開２０１２−１３８０号公報
【特許文献３】特開２０１２−６３１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、排熱処理される低温エネルギーを効率よく利用することができる排熱利用システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の排熱利用システムは、冷却システムと、自己熱利用部と、エクセルギー再生部とを持つ。冷却システムは、室内を冷却するとともに、前記室内に備えられる発熱体からの熱を媒体によって吸熱し、前記熱を吸熱した媒体を流出する。自己熱利用部は、吸熱した媒体と、エネルギー変換器から流出される排熱とを用いて熱交換することによって、前記エネルギー変換器から流出される排熱を冷却するとともに、前記吸熱した媒体を加熱して流出する。エクセルギー再生部は、加熱された前記媒体の温度を低下させて前記冷却システムに流出するとともに、冷却された前記排熱を加熱して前記エネルギー変換器に流出する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態における排熱利用システムのシステム構成を示す図。
【図２】第１の実施形態における空調系のサイクルと発電系のサイクルの一例を示す図。
【図３】排熱利用時のエネルギー計算の比較結果を示す図。
【図４】第２の実施形態の排熱利用システムのシステム構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態の排熱利用システムを、図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態における排熱利用システム１００のシステム構成を示す図である。
排熱利用システム１００は、排熱処理される低温エネルギーを効率よく利用するためのシステムである。排熱利用システム１００は、冷却システム１０、自己熱利用部２０、エネルギー変換部３０及びエクセルギー再生部４０を備える。排熱利用システム１００では、空調系のサイクル及び発電系のサイクルで循環させる媒体として、冷媒を用いる場合を例に説明する。
【０００８】
まず排熱利用システム１００が備える各機能部の構成について説明する。
冷却システム１０は、室内を冷却するとともに、室内に備えられる発熱体（例えば、サーバ）により生じる熱を吸熱する。冷却システム１０は、空調機１１及びサーバ１２を備える。空調機１１には、低温・低圧の冷媒が流入する。空調機１１は、ファンを備え、空調機１１内を流れる冷媒に対して空気を与えて室内を冷却する。この際、冷媒は、室内に備えられる発熱体により生じる熱を吸熱する。この吸熱した冷媒が排熱処理される低温エネルギーの冷媒である。空調機１１は、排熱処理される低温エネルギーの冷媒を出力する。サーバ１２は、例えばパーソナルコンピュータ等の情報処理装置である。
【０００９】
自己熱利用部２０は、熱交換器２１を備える。熱交換器２１は、複数の流入口と、複数の流出口とを有する。以下の説明では、熱交換器２１が、第１の流入口２１１−１及び第２の流入口２１２−１と、第１の流出口２１１−２及び第２の流出口２１２−２とを有している場合について説明する。第１の流入口２１１−１から流入した冷媒は、第１の流出口２１１−２から流出する。第２の流入口２１２−１から流入した冷媒は、第２の流出口２１２−２から流出する。例えば、第１の流入口２１１−１には冷却システム１０から流出する冷媒が流入され、第２の流入口２１２−１にはエネルギー変換部３０から流出する冷媒が流入する。熱交換器２１は、流入した冷媒間で熱交換する。
【００１０】
エネルギー変換部３０は、流入した冷媒の熱エネルギーを別の種類のエネルギー（例えば、発電・化学エネルギー）に変換する。エネルギー変換部３０は、エネルギー変換器３１及びポンプ３２を備える。
エネルギー変換器３１は、例えばスクリュータービンであり、エクセルギー再生部４０から流入する冷媒の熱エネルギーを利用して電気エネルギーを生成する。エネルギー変換器３１の排熱の冷媒は、熱交換器２１の第２の流入口２１２−１に流入する。
ポンプ３２は、熱交換器２１の第２の流出口２１２−２から流出した冷媒を加圧する。
【００１１】
エクセルギー再生部４０は、流入した冷媒の熱エネルギーに仕事を加え高温及び高圧の冷媒にする。エクセルギー再生部４０は、熱交換器４１、コンプレッサ４２及び膨張弁４３を備える。
熱交換器４１は、複数の流入口と、複数の流出口とを有する。以下の説明では、熱交換器４１が、第１の流入口４１１−１及び第２の流入口４１２−１と、第１の流出口４１１−２及び第２の流出口４１２−２とを有している場合について説明する。第１の流入口４１１−１から流入した冷媒は、第１の流出口４１１−２から流出する。第２の流入口４１２−１から流入した冷媒は、第２の流出口４１２−２から流出する。例えば、第１の流入口４１１−１にはポンプ３２により加圧された冷媒が流入し、第２の流入口４１２−１にはコンプレッサ４２により加圧された冷媒が流入する。熱交換器４１は、流入した冷媒間で熱交換する。
【００１２】
コンプレッサ４２は、流入した冷媒を加圧して高温・高圧の冷媒にして出力する。
膨張弁４３は、流入した冷媒を膨張させ、低温・低圧の冷媒にして出力する。
【００１３】
次に排熱利用システム１００が備える各機能部の接続関係について説明する。
空調機１１と、熱交換器２１の第１の流入口２１１−１とは配管５１で連通される。そのため、空調機１１から流出した冷媒が配管５１を介して熱交換器２１の第１の流入口２１１−１に流入する。
熱交換器２１の第１の流出口２１１−２と、コンプレッサ４２とは配管５２で連通される。そのため、熱交換器２１の第１の流出口２１１−２から流出した冷媒が配管５２を介してコンプレッサ４２に流入する。
【００１４】
コンプレッサ４２と、熱交換器４１の第２の流入口４１２−１とは配管５３で連通される。そのため、コンプレッサ４２から流出した冷媒が熱交換器４１の第２の流入口４１２−１に流入する。
熱交換器４１の第２の流出口４１２−２と、空調機１１とは配管５４で連通される。また、熱交換器４１の第２の流出口４１２−２と、空調機１１との間には膨張弁４３が配置されている。そのため、熱交換器４１の第２の流出口４１２−２から流出した冷媒が配管５４を介して膨張弁４３により膨張されて空調機１１に流入する。
【００１５】
エネルギー変換器３１と、熱交換器２１の第２の流入口２１２−１とは配管５５で連通される。そのため、エネルギー変換器３１から流出した冷媒が配管５５を介して熱交換器２１の第２の流入口２１２−１に流入する。
熱交換器２１の第２の流出口２１２−２と、熱交換器４１の第１の流入口４１１−１とは配管５６で連通される。また、熱交換器２１の第２の流出口２１２−２と、熱交換器４１の第１の流入口４１１−１との間にはポンプ３２が配置されている。そのため、熱交換器２１の第２の流出口２１２−２から流出した冷媒が配管５６を介してポンプ３２により加圧されて熱交換器４１の第１の流入口４１１−１に流入する。
【００１６】
熱交換器４１の第１の流出口４１１−２と、エネルギー変換器３１とは配管５７で連通される。そのため、熱交換器４１の第１の流出口４１１−２から流出した冷媒が配管５７を介してエネルギー変換器３１に流入する。
【００１７】
排熱利用システム１００の動作について説明する。
空調機１１には、膨張弁４３により膨張され、低温・低圧になった冷媒が流入する。空調機１１のファンにより、空調機１１内を流れる低温・低圧の冷媒に対して空気を送ることによって室内が冷却される。また、空調機１１内を流れる低温・低圧の冷媒は、サーバ１２発熱による熱を吸熱する。空調機１１は、吸熱した低温・低圧の冷媒を配管５１に流出する。吸熱した低温・低圧の冷媒は、例えば３０〜３５℃である。
【００１８】
吸熱した低温・低圧の冷媒は、熱交換器２１の第１の流入口２１１−１に流入する。また、熱交換器２１の第２の流入口２１２−１には、エネルギー変換器３１から流出する排熱の冷媒が流入する。エネルギー変換器３１から流出する冷媒の温度の方が、吸熱した低温・低圧の冷媒の温度よりも高い。そのため、熱交換器２１が熱交換を行うことによって、エネルギー変換器３１から流出する冷媒は冷却され、空調機１１から流出する冷媒は加熱される。そして、加熱された冷媒は熱交換器２１の第１の流出口２１１−２から流出し、冷却された冷媒は熱交換器２１の第２の流出口２１２−２から流出する。
【００１９】
加熱された冷媒は、中温の冷媒として配管５２内を流れ、コンプレッサ４２に流入する。コンプレッサ４２は、中温の冷媒を圧縮することによって高温・高圧の冷媒にして出力する。コンプレッサ４２により高温・高圧になった冷媒は、配管５３内を流れ、熱交換器４１の第２の流入口４１２−１に流入する。
また、冷却された冷媒は、配管５６内を流れ、ポンプ３２によって加圧されて熱交換器４１の第１の流入口４１１−１に流入する。
【００２０】
熱交換器４１には、ポンプ３２によって加圧された冷媒と、コンプレッサ４２によって高温・高圧になった冷媒とが流入する。コンプレッサ４２によって高温・高圧になった冷媒の温度の方が、ポンプ３２によって加圧された冷媒の温度よりも高い。そのため、熱交換器４１が熱交換を行うことによって、コンプレッサ４２によって高温・高圧になった冷媒は冷却され、ポンプ３２によって加圧された冷媒は加熱される。そして、加熱された冷媒は熱交換器４１の第１の流出口４１１−２から流出し、冷却された高圧の冷媒は熱交換器４１の第２の流出口４１２−２から流出する。
【００２１】
冷却された高圧の冷媒は、中温の冷媒として配管５４内を流れ、膨張弁４３によって急激に膨張されて低温・低圧の冷媒になって空調機１１に流入する。
また、加熱された冷媒は、配管５７内を流れ、エネルギー変換器３１に流入する。エネルギー変換器３１は、加熱された冷媒の熱エネルギーを利用して電気エネルギーを生成する。エネルギー変換器３１は、生成した電気エネルギーを出力する。また、エネルギー変換器３１は、電気エネルギーを生成した際に生じた排熱の冷媒を配管５５に出力する。エネルギー変換器３１から流出した排熱の冷媒は、熱交換器２１の第２の流入口２１２−１に流入する。
【００２２】
図２は、第１の実施形態における空調系のサイクルと発電系のサイクルの一例を示す図である。図２（Ａ）は空調系のサイクルの一例を示す図であり、図２（Ｂ）は空調系のサイクルの一例を示す図である。図１において、空調系のサイクルに利用される装置は、空調機１１、熱交換器２１、コンプレッサ４２、熱交換器４１、膨張弁４３である。また、図１において、発電系のサイクルに利用される装置は、熱交換器２１、ポンプ３２、熱交換器４１、エネルギー変換器３１である。
【００２３】
図３は、排熱利用時のエネルギー計算の比較結果を示す図である。
図３（Ａ）は従来の方法を用いた場合の例を表し、図３（Ｂ）は本実施形態における技術を用いた場合の例を表す。図３（Ａ）及び（Ｂ）において、排熱エネルギーは、サーバ１２の熱エネルギーを表す。図３（Ａ）及び（Ｂ）において、投入エネルギーは、必要となる電気エネルギーを表す。図３（Ａ）及び（Ｂ）では、１００ｋｗのサーバ１２に対して１００ｋｗの電気を使用（図３（Ａ）及び（Ｂ）における「投入エネルギー１００電気」に相当）し、１００ｋｗの熱エネルギー（図３（Ａ）及び（Ｂ）における「排熱エネルギー１００低温熱」に相当）が生じる場合を示している。
【００２４】
図３（Ａ）では、１００ｋｗの熱を冷やすために１００ｋｗの冷却エネルギーを与え（図３（Ａ）における「冷却エネルギー１００」に相当）、１００ｋｗの冷却エネルギーは、例えば１３．２ｋｗの電気を使用（図３（Ａ）における「投入エネルギー１３．２電気」に相当）して作っていることを表している。そして、図３（Ａ）に示す従来の方法では、冷却エネルギーにより生じる排熱を全て大気に放出している。このような従来の方法では、Ｐ．ＰＵＥは、（１００＋１３．２）／１００＝１．１３２となり、Ｐ．ＰＵＥが１．０を下回ることが無い。
【００２５】
それに対し、図３（Ｂ）に示すように、本実施形態における技術では、排熱を全て大気に放出するのではなく、冷却エネルギーにより生じる排熱の一部（図３（Ｂ）では８０）を回収し（図３（Ｂ）における「回収エネルギー８０」に相当）、回収した排熱を利用して電気エネルギーに変換して再利用している（図３（Ｂ）における「取得変換エネルギー５．１２電気」に相当）。図３（Ｂ）では、回収エネルギー８０を、変換効率６．４％で電気エネルギーに変換した場合に取得されるエネルギーが５．１２の場合を例に挙げている。なお、図３（Ｂ）における回収エネルギーと排熱との割合は機器の性能によって変わる。
【００２６】
このような本実施形態における技術では、Ｐ．ＰＵＥは、（１００＋１８．３−５．１２）／１００＝１．１３２となり、従来の方法と同等である。しかし、図３（Ｂ）に示すように、本実施形態における技術では、図３（Ａ）に比べて悪い条件（例えば、夏場を想定し、冷却エネルギーを生み出すための投入エネルギーを図３（Ａ）に比べて高くしている）のため、条件を従来と同じ、又は、エネルギーの変換効率を上げることによってＰ．ＰＵＥを１．０よりも下回ることも可能になる。
【００２７】
以上のように構成された排熱利用システム１００によれば、排熱処理される低温エネルギーを効率よく利用することが可能になる。具体的には、空調機１１から流出される排熱をエネルギー変換器３１の排熱の冷却に使用するように構成した。また、空調機１１側の冷媒と、エネルギー変換器３１側の冷媒とでは、要求される性能が異なるため、熱交換器２１及び熱交換器４１を介して間接接続とした。また、空調機１１から流出される排熱は、エクセルギー再生部４０により低温・低圧にして空調機１１に再度循環させるように構成している。これにより、本来、活用の難しさ及び効率の悪さから大気放出されてしまっている低温エネルギーを効率よく利用することが可能になる。
【００２８】
また、排熱利用システム１００では、熱交換のロスを減らすため、熱交換器の台数を減らしている。これにより、熱交換のロスを減らすとともに、コストを削減することができる。
【００２９】
（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態の排熱利用システム１００ａのシステム構成を示す図である。
排熱利用システム１００ａは、冷却システム１０、自己熱利用部２０、エネルギー変換部３０ａ及びエクセルギー再生部４０ａを備える。なお、第１の実施形態と同様の構成については第１の実施形態と同様の符号を付して説明を省略する。排熱利用システム１００ａでは、空調系のサイクル及び発電系のサイクルで循環させる媒体として、冷媒及び水を用いる場合を例に説明する。
【００３０】
まず排熱利用システム１００ａが備える各機能部の構成について、第１の実施形態と異なる点のみ説明する。
エネルギー変換部３０ａは、流入した水の熱エネルギーを別の種類のエネルギー（例えば、発電・化学エネルギー）に変換する。エネルギー変換部３０ａは、エネルギー変換器３１ａ、ポンプ３２及び熱交換器３３を備える。
【００３１】
エネルギー変換器３１ａは、例えばスクリュータービンであり、熱交換器３３から流出する冷媒の熱エネルギーを利用して電気エネルギーを生成する。エネルギー変換器３１の排熱の冷媒は、熱交換器２１の第２の流入口２１２−１に流入する。
【００３２】
熱交換器３３は、複数の流入口と、複数の流出口とを有する。以下の説明では、熱交換器３３が、第１の流入口３３１−１及び第２の流入口３３２−１と、第１の流出口３３１−２及び第２の流出口３３２−２とを有している場合について説明する。第１の流入口３３１−１から流入した冷媒は、第１の流出口３３１−２から流出する。第２の流入口３３２−１から流入した水は、第２の流出口３３２−２から流出する。例えば、第１の流入口３３１−１にはポンプ３２により加圧された冷媒が流入し、第２の流入口３３２−１にはエクセルギー再生部４０ａから流出した水が流入する。熱交換器３３は、流入した媒体間で熱交換する。
【００３３】
エクセルギー再生部４０ａは、熱交換器４１ａ、コンプレッサ４２ａ、膨張弁４３ａ及び熱交換器４４を備える。
熱交換器４１ａは、複数の流入口と、複数の流出口とを有する。以下の説明では、熱交換器４１ａが、第１の流入口４１１−１及び第２の流入口４１２−１と、第１の流出口４１１−２及び第２の流出口４１２−２とを有している場合について説明する。第１の流入口４１１−１から流入した水は、第１の流出口４１１−２から流出する。第２の流入口４１２−１から流入した冷媒は、第２の流出口４１２−２から流出する。例えば、第１の流入口４１１−１には熱交換器３３から流出した水が流入し、第２の流入口４１２−１にはコンプレッサ４２ａにより加圧された冷媒が流入する。熱交換器４１ａは、流入した媒体間で熱交換する。
【００３４】
コンプレッサ４２ａは、流入した冷媒を加圧して高温・高圧の冷媒にして出力する。
膨張弁４３ａは、流入した冷媒を膨張させ、低温・低圧の冷媒にして出力する。
【００３５】
熱交換器４４は、複数の流入口と、複数の流出口とを有する。以下の説明では、熱交換器４４が、第１の流入口４４１−１及び第２の流入口４４２−１と、第１の流出口４４１−２及び第２の流出口４４２−２とを有している場合について説明する。第１の流入口４４１−１から流入した冷媒は、第１の流出口４４１−２から流出する。第２の流入口４４２−１から流入した水は、第２の流出口４４２−２から流出する。例えば、第１の流入口４４１−１には膨張弁４３ａにより膨張された水が流入し、第２の流入口４４２−１には熱交換器２１の第１の流出口２１１−２から流出した水が流入する。熱交換器４４は、流入した媒体間で熱交換する。
【００３６】
次に排熱利用システム１００ａが備える各機能部の接続関係について説明する。
空調機１１と、熱交換器２１の第１の流入口２１１−１とは配管５１で連通される。そのため、空調機１１から流出した水が配管５１を介して熱交換器２１に流入する。
熱交換器２１の第１の流出口２１１−２と、熱交換器４４の第２の流入口４４２−１とは配管５８で連通される。そのため、熱交換器２１の第１の流出口２１１−２から流出した水が配管５８を介して熱交換器４４の第２の流入口４４２−１に流入する。
【００３７】
熱交換器４４の第２の流出口４４２−２と、空調機１１とは配管５９で連通される。そのため、熱交換器４４の第２の流出口４４２−２から流出した水が配管５９を介して空調機１１に流入する。
熱交換器２１の第２の流出口２１２−２と、熱交換器３３の第１の流入口３３１−１とは配管６０で連通される。また、熱交換器２１の第２の流出口２１２−２と、熱交換器３３の第１の流入口３３１−１との間にはポンプ３２が配置されている。そのため、熱交換器２１の第２の流出口２１２−２から流出した冷媒が配管６０を介してポンプ３２により加圧されて熱交換器３３の第１の流入口３３１−１に流入する。
【００３８】
熱交換器３３の第１の流出口３３１−２と、エネルギー変換器３１ａとは配管６１で連通される。そのため、熱交換器３３の第１の流出口３３１−２から流出した冷媒が配管６１を介してエネルギー変換器３１ａに流入する。
エネルギー変換器３１と、熱交換器２１の第２の流入口２１２−１とは配管５５で連通される。そのため、エネルギー変換器３１ａから流出した冷媒が配管５５を介して熱交換器２１の第２の流入口２１２−１に流入する。
【００３９】
熱交換器４１ａの第１の流出口４１１−２と、熱交換器３３の第２の流入口３３２−１とは配管６２で連通される。そのため、熱交換器４１ａの第１の流出口４１１−２から流出した水が配管６２を介して熱交換器３３の第２の流入口３３２−１に流入する。
熱交換器３３の第２の流出口３３２−２と、熱交換器４１ａの第１の流入口４１１−１とは配管６３で連通される。そのため、熱交換器３３の第２の流出口３３２−２から流出した水が配管６３を介して熱交換器４１ａの第１の流入口４１１−１に流入する。
【００４０】
熱交換器４１ａの第２の流出口４１２−２と、熱交換器４４の第１の流入口４４１−１とは配管６４で連通される。また、熱交換器４１ａの第２の流出口４１２−２と、熱交換器４４の第１の流入口４４１−１との間には膨張弁４３ａが配置されている。そのため、熱交換器４１ａの第２の流出口４１２−２から流出した冷媒が配管６４を介して膨張弁４３ａにより膨張されて熱交換器４４の第１の流入口４４１−１に流入する。
【００４１】
熱交換器４４の第１の流出口４４１−２と、コンプレッサ４２ａとは配管６５で連通される。そのため、熱交換器４４の第１の流出口４４１−２から流出した冷媒がコンプレッサ４２ａに流入する。
コンプレッサ４２ａと、熱交換器４１ａの第２の流入口４１２−１とは配管６６で連通される。そのため、コンプレッサ４２ａから流出した冷媒が熱交換器４１ａの第２の流入口４１２−１に流入する。
【００４２】
排熱利用システム１００ａの動作について説明する。
空調機１１には、熱交換器４４により冷却された冷水が流入する。空調機１１のファンにより、空調機１１内を流れる冷水に対して空気を送ることによって室内が冷却される。また、空調機１１内を流れる冷水は、サーバ１２発熱による熱を吸熱する。空調機１１は、吸熱した低温の冷水を配管５１に流出する。低温の水は、例えば３０〜３５℃である。
【００４３】
吸熱した低温の冷水は、熱交換器２１の第１の流入口２１１−１に流入する。また、熱交換器２１の第２の流入口２１２−１には、エネルギー変換器３１ａから流出する排熱の冷媒が流入する。エネルギー変換器３１ａから流出する排熱の冷媒の温度の方が、吸熱した低温の冷水の温度よりも高い。そのため、熱交換器２１が熱交換を行うことによって、エネルギー変換器３１ａから流出する排熱の冷媒は冷却され、空調機１１から流出する水は加熱される。そして、加熱された水は熱交換器２１の第１の流出口２１１−２から流出し、冷却された排熱の冷媒は熱交換器２１の第２の流出口２１２−２から流出する。
【００４４】
加熱された水は、中温水として配管５８内を流れ、熱交換器４４の第２の流入口４４２−１に流入する。また、熱交換器４４の第１の流入口４４１−１には、膨張弁４３ａによって急激に膨張されて低温・低圧になった冷媒が流入する。熱交換器４４の第２の流入口４４２−１に流入された中温水の温度の方が、膨張弁４３ａによって低温・低圧にされた水の温度よりも高い。そのため、熱交換器４４が熱交換を行うことによって、熱交換器４４の第２の流入口４４２−１に流入された中温水は冷却され、熱交換器４４の第１の流入口４４１−１に流入された冷媒は加熱される。そして、冷却された水は熱交換器４４の第２の流出口４４２−２から流出し、加熱された冷媒は熱交換器４４の第１の流出口４４１−２から流出する。
【００４５】
熱交換器４４の第２の流出口４４２−２から流出した冷却された水は、配管５９内を流れ、空調機１１に流入する。
熱交換器４４の第１の流出口４４１−２から流出した加熱された冷媒は、中温・低圧の冷媒として配管６５内を流れ、コンプレッサ４２ａに流入する。コンプレッサ４２ａは、中温・低圧の水を圧縮することによって高温・高圧の冷媒にして出力する。コンプレッサ４２ａにより高温・高圧になった冷媒は、配管６６内を流れ、熱交換器４１ａの第２の流入口４１２−１に流入する。また、熱交換器４１ａの第１の流入口４１１−１には、熱交換器３３の第２の流出口３３２−２から流出する水が流入する。
【００４６】
熱交換器４１ａの第２の流入口４１２−１に流入する高温・高圧になった冷媒の温度の方が、熱交換器４１ａの第２の流入口４１２−１に流入する水の温度よりも高い。そのため、熱交換器４１ａが熱交換を行うことによって、熱交換器４１ａの第２の流入口４１２−１に流入する高温・高圧になった冷媒は冷却され、熱交換器４１ａの第１の流入口４１１−１に流入する水は加熱される。そして、加熱された水は熱交換器４１ａの第１の流出口４１１−２から流出し、冷却された冷媒は熱交換器４１ａの第２の流出口４１２−２から流出する。
【００４７】
熱交換器３３の第１の流入口３３１−１には、ポンプ３２により加圧された排熱の冷媒が流入する。また、熱交換器３３の第２の流入口３３２−１には、熱交換器４１ａの第１の流出口４１１−２から流出する加熱された水が流入する。
熱交換器３３の第２の流入口３３２−１に流入した加熱された水の温度の方が、熱交換器３３の第１の流入口３３１−１に流入した加圧された排熱の冷媒の温度よりも高い。そのため、熱交換器３３が熱交換を行うことによって、熱交換器３３の第２の流入口３３２−１に流入した水は冷却され、熱交換器３３の第１の流入口３３１−１に流入した排熱の冷媒は加熱される。そして、加熱された排熱の冷媒は熱交換器３３の第１の流出口３３１−２から流出し、冷却された水は熱交換器３３の第２の流出口３３２−２から流出する。
【００４８】
熱交換器３３の第１の流出口３３１−２から流出した加熱された排熱の冷媒は、配管６１内を流れ、エネルギー変換器３１に流入する。また、熱交換器３３の第２の流出口３３２−２から流出した冷却された水は、配管６３内を流れ、熱交換器４１ａに流入する。
【００４９】
以上のように構成された排熱利用システム１００ａによれば、空調機１１の冷媒を水にした場合であっても、第１の実施形態と同様に排熱処理される低温エネルギーを効率よく利用することが可能になる。
【００５０】
以下、第２の実施形態における排熱利用システム１００ａの変形例について説明する。
本実施形態では、熱交換器４１ａと熱交換器３３との間で加熱された水（温水）を循環させる構成を示したが、熱交換器４１ａと熱交換器３３との間では蒸気を循環させるように構成されてもよい。このように構成される場合、熱交換器４１ａと熱交換器３３との間に、フラッシュタンクやコンプレッサ等の装置を設置する。
【００５１】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、室内を冷却するとともに、室内に備えられる発熱体からの熱を媒体によって吸熱し、熱を吸熱した媒体を流出する冷却システム１０と、吸熱した媒体と、エネルギー変換器３１ａから流出される排熱とを用いて熱交換することによって、エネルギー変換器３１ａから流出される排熱を冷却するとともに、吸熱した媒体を加熱して流出する自己熱利用部２０と、加熱された媒体の温度を低下させて冷却システム１０に流出するとともに、冷却された排熱を加熱してエネルギー変換器３１ａに流出するエクセルギー再生部４０ａとを持つことにより、排熱処理される低温エネルギーを効率よく利用することができる。
【００５２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５３】
１０…冷却システム，１１…空調機，１２…サーバ，２０…自己熱利用部，２１…熱交換器，３０…エネルギー変換部，３１…エネルギー変換器，３２…ポンプ，３３…熱交換器，４０…エクセルギー再生部，４１…熱交換器，４２…コンプレッサ，４３…膨張弁，４４…熱交換器
【図１】
2019138251.tif 000003
【図２】
2019138251.tif 000004
【図３】
2019138251.tif 000005
【図４】
2019138251.tif 000006