(57)【要約】【課題】外部からの排熱を利用して外気温の変化に影響されることなく低温水を低いランニングコストで生成することができる低温水製造装置を提供する。【解決手段】圧縮機３から吐出された冷媒が凝縮器５を経て蒸発器７に送られ、この蒸発器で気化した冷媒が圧縮機３に戻される圧縮式冷凍機１を備え、前記蒸発器７における冷媒の気化潜熱により低温水を生成する低温水製造装置において、圧縮機を備えず、外部からの排熱を利用して冷熱を生成する非圧縮式の冷凍機２を備え、この非圧縮式冷凍機で生成された冷熱によって、前記圧縮式冷凍機の凝縮器５に供給する冷却水の冷却を行なう構成のものとした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機から吐出された冷媒が凝縮器を経て蒸発器に送られ、この蒸発器で気化した冷媒が圧縮機に戻される圧縮式冷凍機を備え、前記蒸発器における冷媒の気化潜熱により低温水を生成する低温水製造装置において、圧縮機を備えず、外部からの排熱を利用して冷熱を生成する非圧縮式の冷凍機を備え、この非圧縮式冷凍機で生成された冷熱によって、前記圧縮式冷凍機の凝縮器に供給する冷却水の冷却を行なう構成とした低温水製造装置。
【請求項２】
前記低温水製造装置は、さらに冷却塔を備え、この冷却塔にて冷却した冷却水と、前記非圧縮式冷凍機にて冷却した冷却水を、外部からの排熱の供給量や外気温等の諸条件に応じていずれか一方あるいは混合して前記圧縮式冷凍機の凝縮器に供給する構成としたことを特徴とする請求項１に記載の低温水製造装置。
【請求項３】
前記圧縮機は、前記凝縮器への冷却水が冷却塔のみから供給される場合にはロードを下げて運転されるように構成してなる請求項２に記載の低温水製造装置。
【請求項４】
前記非圧縮式の冷凍機は、吸収式冷凍機である請求項１または２に記載の低温水製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低温冷熱を必要とする設備へ低温水を供給するための低温水製造装置に関し、より詳しくは工場等の設備から排出される排温水や排蒸気等の排熱を有効に利用し、外気温の変化に影響を殆ど受けることなく安定した低温水の供給を行なうことができる低温水製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】
氷蓄熱槽や冷凍倉庫あるいは低温環境試験室等の低温冷熱を必要とする設備へ冷熱を供給する装置としては、極めて一般的な冷媒回路、すなわち圧縮機から吐出された冷媒ガスを凝縮器にて液化し、液冷媒を減圧して蒸発器に送ってこの蒸発器における冷媒の気化潜熱により、水やブライン等の冷熱媒体を冷却し、蒸発器で気化した冷媒ガスを圧縮機に戻すという圧縮式冷媒回路を備えるものがある。
【０００３】
上述した従来の装置では、凝縮器に供給する冷却水の供給源に冷却塔を用いるのが一般的であるが、冷却塔から供給される冷却水は外気温に応じて変動し、外気温の日較差や年較差に応じて冷却水の温度にも差が生じる。
【０００４】
したがって、安定した冷熱の供給を行なうには冷却水の温度が最も高い例えば夏季日中に得られる冷却水の温度に合わせて上述した冷熱供給装置の圧縮機能力を設定しなければならず、設備コストもランニングコストも嵩む。
【０００５】
また、冷却水温度が上昇すると圧縮機の軸動力が大となり、冷凍回路の成績係数（ＣＯＰ）も低下するという問題もある。
【０００６】
ところで、例えば食品工場のように排温水や排蒸気等の排熱が定常的に生じる施設においては、この排熱を利用して冷熱を生成することにより、排熱処理と冷熱生成用のコスト低減を図ることが従来から行なわれており、このように排熱から冷熱を生成する装置としては吸収式冷凍機（特許文献１参照）、吸着式冷凍機（特許文献２参照）、フラッシュ式冷凍機（特許文献３参照）等が実用に供されている。
【０００７】
しかしながら、これらの冷凍機から得られる冷熱は比較的小であり、例えば小容積の室内の空調用や、工場排熱の温度を下げて放出するための冷却用というようなあまり低温を必要としないものには好適なのであるが、氷蓄熱装置や低温倉庫のような氷点下の冷熱が必要な設備に低温水を供給する装置にそのまま採用することはできない。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１−２３９３５４号公報（第１頁−第３頁、第１図−第３図）
【０００９】
【特許文献２】
特開平６−２６７２７号公報（第２頁、図６）
【００１０】
【特許文献３】
特開２００２−４８４３０号公報（第２頁−第５頁、図１、図３）
【００１１】
【目的】
本発明の目的とするところは、外部からの排熱を利用して外気温の変化に影響されることなく低温水を低いランニングコストで生成することができる低温水製造装置を提供することにある。
【００１２】
【発明の構成】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る装置は、圧縮機から吐出された冷媒が凝縮器を経て蒸発器に送られ、この蒸発器で気化した冷媒が圧縮機に戻される圧縮式冷凍機を備え、前記蒸発器における冷媒の気化潜熱により低温水を生成する低温水製造装置において、圧縮機を備えず、外部からの排熱を利用して冷熱を生成する非圧縮式の冷凍機を備え、この非圧縮式冷凍機で生成された冷熱によって、前記圧縮式冷凍機の凝縮器に供給する冷却水の冷却を行なう構成のものとしてある。
【００１３】
本発明の請求項２に係る装置は、前記低温水製造装置がさらに冷却塔を備え、この冷却塔にて冷却した冷却水と、前記非圧縮式冷凍機にて冷却した冷却水を、外部からの排熱の供給量や外気温等の諸条件に応じていずれか一方あるいは混合して前記圧縮式冷凍機の凝縮器に供給する構成としたものとしてある。
【００１４】
本発明の請求項３に係る装置は、前記圧縮機が、前記凝縮器への冷却水が冷却塔のみから供給される場合にはロードを下げて運転されるように構成したものとしてある。
また、前記非圧縮式の冷凍機は吸収式冷凍機で構成したものとしてある。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明に係る装置の実施例を添付図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。
本発明に係る装置は、圧縮式冷凍機１と非圧縮式冷凍機２を備え、圧縮式冷凍機１は、圧縮機３の吐出口に一端が接続された吐出管４ａの他端が凝縮器５の冷媒入口５ａに接続され、同出口５ｂに接続された冷媒管４ｂの他端が膨張弁６を介して蒸発器７の冷媒入口７ａに接続され、同出口７ｂに一端が接続された吸入管４ｃの他端がレシーバ８を介して圧縮機３の吸入口に接続されている。
【００１６】
しかして、前記凝縮器５と非圧縮式冷凍機２との間には第１冷却水送り管９ａと第１冷却水戻し間９ｂが接続されていて、凝縮器の冷却水入口５ｃに非圧縮式冷凍機２からの冷却水が供給され、凝縮器の冷却水出口５ｄからは冷媒と熱交換した後の冷却水が非圧縮式冷凍機２に戻されるようになっている。
【００１７】
また、非圧縮式冷凍機２は第２冷却水送り管１０ａと第２冷却水戻し管１０ｂによって外部の冷却塔１１からの冷却水が供給されるようになっており、さらに、非圧縮式冷凍機２は温水送り管１２ａと温水戻し管１２ｂによって外部の排熱回収用熱交換器１３からの温水が供給されるようになっている。
【００１８】
前記冷却塔１１からの第２冷水送り管１０ａの途中には第２冷却水ポンプ１６と第２三方制御弁１７が設けられ、かつ前記第１冷却水戻し管９ｂの途中には第１冷却水ポンプ１４と第１三方制御弁１５が設けられていて、第１三方制御弁１５から分岐する第１バイパス管１８が第２冷却水戻し管１０ｂの途中に接続されているとともに第２三方制御弁１７から分岐する第２バイパス管１９が第１冷却水送り管９ａに接続されていて、第１および第２の三方制御弁１５、１７の開閉および開度制御によって凝縮器５へ供給する冷却水を非圧縮式冷凍機２からのものと冷却塔１１からのものに切り替えあるいは任意の割合で混合できるようになっている。
【００１９】
なお、図１中の符号２０は熱負荷側からの水やブライン等の冷熱媒体を蒸発器７に供給するための送液ポンプ、２１は熱排出部からの冷熱媒体、例えば温水を排熱回収用熱交換器１３に供給するための送液ポンプをそれぞれ示している。
【００２０】
前述した非圧縮式の冷凍機２は、例えば図２に示すような構成の吸収式冷凍機としてあって、同図２において符号２２は蒸発器、２３は凝縮器、２４は吸収器、２５は再生器をそれぞれ示す。
【００２１】
このような構成の吸収式冷凍機では、吸収器２４にて例えばアンモニア等の冷媒を水等の溶媒に吸収せしめ、第２冷水送り管１０ａから供給される冷却水によって冷却された濃厚な冷媒溶液が溶液ポンプ２６によって再生器２５に送られ、温水送り管１２ａから供給される温水によって加熱されて冷媒ガスを生成し、この冷媒ガスが凝縮器２３にて冷却されて液冷媒となり、膨張弁２７にて減圧されて蒸発器２２に供給され、同蒸発器内で気化して第１冷水戻し管９ｂからの冷却水を冷却し、吸収器２４に戻されるようになっている。そして、上記蒸発器２２にて冷却された冷却水は第１冷水送り管９ａから圧縮式冷凍機１に送られる。なお、同図２中の符号２８は液化冷媒を蒸発器内で循環させるための冷媒ポンプを示している。
【００２２】
上述した吸収式冷凍機は最も基本的な構成のものであり、従来から公知の種々の吸収式冷凍機の構成を適用することができる。
【００２３】
しかして、本発明の低温水製造装置においては、外部からの排熱の供給がある場合にはこの排熱を利用して非圧縮式冷凍機２を駆動せしめ、同冷凍機２からの冷却水を利用して圧縮式冷凍機１における凝縮器５での冷媒の液化を行ない、排熱の供給量が小である場合には非圧縮式冷凍機２の駆動を停止し、冷却塔１１から冷却水を利用して圧縮式冷凍機１における冷媒の液化が行なわれるようにする。
【００２４】
具体的には、食品工場等の生産設備において、生産プロセスで使用された熱の排熱や、発電用ガスエンジン等の排熱が大である日中にはこの排熱を利用して非圧縮式冷凍機２における冷却水の生成を行うことにより、冷却塔からの冷却水温度が比較的高くても圧縮式冷凍機１における低温水の生成が安定して行なわれ、生産プロセスや発電用ガスエンジンが停止あるいは駆動量が減少する夜間には、外気温が低下して冷却水の冷却効率の高い冷却塔１１からの冷却水を利用でき、したがって外気温の変化に影響されることなく常に安定した低温水の製造を行なうことができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明に係る装置によれば、外部からの排熱を有効に利用して吸収式冷凍機等の非圧縮式冷凍機で生成した冷却水を圧縮式冷凍機の凝縮冷熱に使用するので、低温水の生成を安定してしかも低コストに行なうことができる。
【００２６】
また、圧縮式冷凍機への冷却水の供給を、排熱量が大である例えば日中には非圧縮式冷凍機から行ない、排熱量が小である例えば夜間には冷却塔から行なうように切り替えることができるので、外気温の変化に殆ど影響されることなく常に安定した低温水の製造を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る装置の実施例を示す構成図。
【図２】非圧縮式冷凍機の一例である吸収式冷凍機の具体例を示す構成図。
【符号の説明】
１  圧縮式冷凍機              ２  非圧縮式冷凍機
３  圧縮機                  ４ａ  吐出管
４ｂ  冷媒管                  ４ｃ  吸入管
５  凝縮器                    ６  膨張弁
７  蒸発器                    ８  レシーバ
９ａ  第１冷却水送り管        ９ｂ  第１冷却水戻し管
１０ａ  第２冷却水送り管      １０ｂ  第２冷却水戻し管
１１  冷却塔                １２ａ  温水送り管
１２ｂ  温水戻し管            １３  排熱回収用熱交換器
１４  第１冷却水ポンプ        １５  第１三方制御弁
１６  第２冷却水ポンプ        １７  第２三方制御弁
１８  第１バイパス管          １９  第２バイパス管
２０、２１  送液ポンプ        ２２  蒸発器
２３  凝縮器                  ２４  吸収器
２５  再生器                  ２６  溶液ポンプ
２７  膨張弁                  ２８  冷媒ポンプ
【図１】
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【図２】
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