(57)【要約】【課題】  夏期や中間期についても冷凍装置の凝縮排熱を利用することを可能にして、年間を通じて省エネルギー化を実現する。【解決手段】  圧縮機２７，凝縮器２９などを有する冷凍機などの冷凍装置と、貯水タンク５１を有する温水器を備えており、圧縮機２７からの高圧ガス冷媒を凝縮器２９に搬送する冷媒配管１３の途中には前記高圧ガス冷媒の凝縮排熱を利用するための排熱熱交換器５が設けられている。この排熱熱交換器５に貯水タンク５１からの水を循環させて高圧ガス冷媒と水とを熱交換させ、貯水タンクの水を加熱する。【選択図】図２
2009293839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機，凝縮器，受液器，膨張弁，蒸発器を冷媒配管により順次接続した冷凍装置と、貯水タンクを有し温水を製造して給湯する温水器とを備え、
前記圧縮機からの高圧ガス冷媒を前記凝縮器に搬送する前記冷媒配管の途中に、前記高圧ガス冷媒の凝縮排熱を利用するための排熱熱交換器を設け、
この排熱熱交換器に前記貯水タンクからの水を循環させて前記高圧ガス冷媒と水とを熱交換させ、貯水タンクの水を加熱することを特徴とする冷凍装置の排熱利用システム。
【請求項２】
請求項１において、排熱熱交換器に前記貯水タンクからの水を循環させるための循環ポンプを備え、前記貯水タンクに供給される水道水などの低温の水を前記循環ポンプの吸込側の配管に接続することで、低温の水を優先的に前記排熱熱交換器に供給して加熱するようにしたことを特徴とする冷凍装置の排熱利用システム。
【請求項３】
請求項２において、前記貯水タンク内上部に電気ヒータを設置すると共に、前記排熱熱交換器に前記貯水タンクからの水を循環させるための循環ポンプを備えた回路は、前記貯水タンクの下部の水を吸引して貯水タンク内の上下方向中央部付近に戻し、前記排熱熱交換器で加熱された水を前記電気ヒータで更に加熱することを特徴とする冷凍装置の排熱利用システム。
【請求項４】
請求項３において、貯水タンク内の温水を、給湯，床暖房，ロードヒーティングの少なくとも何れかに利用することを特徴とする冷凍装置の排熱利用システム。
【請求項５】
圧縮機，凝縮器，受液器，膨張弁，蒸発器を冷媒配管により順次接続した冷凍装置と、貯水タンクを有し温水を製造して給湯する温水器とを備え、
前記貯水タンク内には前記冷凍装置の冷媒を通して貯水タンク内の水を加熱するための熱交換器を設け、
前記圧縮機からの高圧ガス冷媒は、前記貯水タンク内の前記熱交換器を通過した後、前記凝縮器に搬送されるようにすることで、前記高圧ガス冷媒で前記貯水タンク内の水を加熱する構成としたことを特徴とする冷凍装置の排熱利用システム。
【請求項６】
請求項１または５において、前記貯水タンク内上部に設置された電気ヒータと、前記貯水タンクの上部に設けたサーミスタと、このサーミスタからの信号で前記ヒータを制御し、前記貯水タンク内の水を前記コントローラにより設定した温度に加温するコントローラを備えていることを特徴とする冷凍装置の排熱利用システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ショーケースなどに接続される冷凍機や空調装置などの冷凍装置の排熱利用システムに関し、特に、冷凍装置の他に、流し台などに温水を供給するための給湯装置を備えている店舗などに設置して好適な冷凍装置の排熱利用システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ショーケースなどに接続される冷凍機や空調機などの冷凍装置の排熱利用システムとしては、特許文献１に示すように、店舗に設置されるショーケースなどに接続される冷凍機と、店舗内を空調する空調装置とを備えている場合に、これらの機器間の運転状況により最適運転制御を行い、省エネルギー化を図ることが提案されている。特に空調装置の暖房運転時に、冷凍機の凝縮排熱を空調装置の空冷室外熱交換器で吸熱し、暖房効率を向上させる発明が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特許第４０８８６７１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の技術では店舗に設置される空調装置で、冷凍機の凝縮排熱を利用するようにしており、空調装置の暖房運転時に有効で、特に低外気温地域に有効である。しかし、空調装置の暖房運転を実施せず、冷房運転をする夏季や中間期などにおける省エネルギー化に関しては配慮されていなかった。
【０００５】
本発明の目的は、夏期や中間期についても冷凍装置の凝縮排熱を利用することを可能にして、年間を通じて省エネルギー化を実現できる冷凍装置の排熱利用システムを得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、圧縮機，凝縮器，受液器，膨張弁，蒸発器を冷媒配管により順次接続した冷凍装置と、貯水タンクを有し温水を製造して給湯する温水器とを備え、前記圧縮機からの高圧ガス冷媒を前記凝縮器に搬送する前記冷媒配管の途中に、前記高圧ガス冷媒の凝縮排熱を利用するための排熱熱交換器を設け、この排熱熱交換器に前記貯水タンクからの水を循環させて前記高圧ガス冷媒と水とを熱交換させ、貯水タンクの水を加熱することを特徴とする冷凍装置の排熱利用システムにある。
【０００７】
ここで、前記排熱熱交換器に前記貯水タンクからの水を循環させるための循環ポンプを備え、前記貯水タンクに供給される水道水などの低温の水を前記循環ポンプの吸込側の配管に接続することで、低温の水を優先的に前記排熱熱交換器に供給して加熱するようにすると良い。
【０００８】
また、前記貯水タンク内上部に電気ヒータを設置すると共に、前記排熱熱交換器に前記貯水タンクからの水を循環させるための前記循環ポンプを備えた回路は、前記貯水タンクの下部の水を吸引して貯水タンク内の上下方向中央部付近に戻し、前記排熱熱交換器で加熱された水を前記電気ヒータで更に加熱するようにすると必要な温度の温水を得ることができる。
【０００９】
なお、貯水タンク内の温水は、給湯，床暖房，ロードヒーティングの少なくとも何れかに利用すると良い。
【００１０】
本発明の他の特徴は、圧縮機，凝縮器，受液器，膨張弁，蒸発器を冷媒配管により順次接続した冷凍装置と、貯水タンクを有し温水を製造して給湯する温水器とを備え、前記貯水タンク内には前記冷凍装置の冷媒を通して貯水タンク内の水を加熱するための熱交換器を設け、前記圧縮機からの高圧ガス冷媒は、前記貯水タンク内の前記熱交換器を通過した後、前記凝縮器に搬送されるようにすることで、前記高圧ガス冷媒で前記貯水タンク内の水を加熱する構成とした冷凍装置の排熱利用システムにある。
【００１１】
ここで、前記貯水タンク内上部に設置された電気ヒータと、前記貯水タンクの上部に設けたサーミスタと、このサーミスタからの信号で前記ヒータを制御し、前記貯水タンク内の水を前記コントローラにより設定した温度に加温するコントローラを備えるようにすると良い。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、圧縮機，凝縮器などを備える冷凍装置と、貯水タンクを有する温水器とを備え、圧縮機からの高圧ガス冷媒で、前記貯水タンクの水を加熱した後、前記凝縮器に搬送されるようにしているので、夏期や中間期についても冷凍装置の凝縮排熱を利用することを可能にして、年間を通じて省エネルギー化を実現できる冷凍装置の排熱利用システムを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、冷凍装置の凝縮排熱を温水器における水の加熱に利用して給湯することで、省電力化，省エネルギー化を図るようにした冷凍装置の排熱利用システムである。
【実施例１】
【００１４】
まず、本発明の実施例１を説明する。この実施例は、冷凍装置の圧縮機で圧縮された高温高圧の冷媒ガスを凝縮器に搬送する冷媒配管の途中に、高圧ガス冷媒の凝縮排熱を利用するための排熱熱交換器を設け、この排熱熱交換器に温水器の貯水タンクに溜める温水を製造するための水を循環させて高圧ガス冷媒と水とを熱交換させるようにしたものである。
【００１５】
また、本実施例では、前記排熱熱交換器で暖めた水を貯水タンクに導入し、ある程度まで加温するが、その後制御機器（コントローラ）で設定された設定温度まで達していない場合、貯水タンク内に設置された電気ヒータで更に加温して設定温度にする構成としている。これにより温水器でのヒータ加熱量を大幅に低減でき、大幅な省エネルギー化を実現できる。前記電気ヒータの容量も小さなものとでき、温水器のコスト低減も図れる。
【００１６】
更に、上記構成とすることで、排熱熱交換器で高圧ガス冷媒が水で冷却されるから、高圧ガス冷媒は圧力の低下した状態で冷凍装置の凝縮器に導入され、これによって冷媒の凝縮温度を数℃低下させることができる。圧縮機効率は冷媒凝縮温度が低くなると向上する特性があり、これにより冷凍装置自身の省エネルギー化も可能となる。また、凝縮器が空冷式の場合、凝縮液の冷媒温度または冷媒圧力値により、凝縮器用送風機の回転数制御を行うが、本実施例の採用により、温度及び圧力の低下した冷媒が凝縮器に導入されるから、凝縮器用送風機の回転数を低下させることが可能となり、この点からも省エネルギーを達成できると共に、送風機の運転騒音も低減可能となる。従って、本実施例のシステムは、住宅の密集するコンビニエンスストアなどの店舗用として採用すると特に効果大である。
【００１７】
以下、図面に基づき実施例１を詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明をコンビニエンスストアなどの店舗用として採用した場合の実施形態を説明する店舗の概略斜視図である。
【００１９】
店舗１１には、オープンショーケース９などに冷媒配管１３で接続された冷凍機１が設置され、またこの冷凍装置とは別に、給湯システムとして、流し台４などに温水を供給するための温水器３が設置されている。温水器３は通信線２３を介してコントローラ７と接続されている。また、５は排熱熱交換器で、この排熱熱交換器５には冷凍機１の圧縮機からの凝縮器に至る途中の高圧冷媒ガスを冷媒配管１３を介して導き、一方温水器３からの水も水配管２５を介して導いている。このように構成することにより、排熱熱交換器５において前記高圧ガス冷媒で温水器の水を加熱し、加熱された水は温水器に戻され、水で冷却された高圧ガス冷媒は冷凍機の凝縮器に戻されるようになっている。
【００２０】
図２は図１に示す冷凍装置の排熱利用システムのシステム構成図で、図１と同一符号を付した部分は同一部分を示す。図１に示す冷凍機１内には、圧縮機２７，凝縮器２９，受液器３１及びアキュームレータ３９が設置され、図１に示すオープンショーケース９などの蒸発器３７に接続されて冷凍サイクルを構成している。ショーケースなどの蒸発器３７はコンビニエンスストアなどでは通常複数台設置され、それぞれの蒸発器３７への入口側の冷媒配管には膨張弁３５と開閉弁（電磁弁）３３がそれぞれ設けられ、各蒸発器３７毎に制御できるように構成されている。凝縮器２９には送風機２８が取り付けられている。また、圧縮機２７と凝縮器２９の間の冷媒配管１３には接続口１９が設けられ、この接続口１９から冷媒配管１３が冷凍機１の外部に取り出され、図１に示すように、冷凍機１と温水器３との間に設置された排熱熱交換器５に圧縮機２７からの高温高圧のガス冷媒が流れた後、冷凍機１内の凝縮器２９に流れるように構成されている。
【００２１】
５１は温水器３（図１参照）の内部に設置された貯水タンクで、この貯水タンク５１の水を導いて前記排熱熱交換器５に流し、その後貯水タンク５１のほぼ上下方向中央部に戻す循環路が水配管２５で構成されており、この水配管２５には水を循環させるための循環ポンプ５３が設けられている。本実施例では、前記循環ポンプ５３は、貯水タンク内下部と前記排熱熱交換器５とを接続する水配管２５に設置され、好ましくは貯水タンク５１の底よりも低い位置に配置され、この循環ポンプ５３の吸込側の水配管２５には水道などからの給水配管が接続されている。また、貯水タンク５１内には貯水タンク内の水（加熱され製造された温水も含めて便宜上水と称することがある）を加温するための電気ヒータ５２が設置され、また貯水タンク上部の水の温度を検知するためのサーミスタ５４が貯水タンク５１の上部に設けられている。５５はコントローラで、サーミスタ５４からの温度情報を得て、設定温度になるまで貯水タンク内の水を加熱するように前記電気ヒータ５２を制御するものである。
【００２２】
次に、本実施例の動作を説明する。
【００２３】
圧縮機２７で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、排熱利用のため、接続口１９から冷媒配管１３を介して排熱熱交換器５に導入され、温水器の貯水タンク５１から循環ポンプ５３により前記排熱熱交換器５に導入される水と熱交換される。高温高圧のガス冷媒で加温された温水は水配管２５を介して貯水タンク５１内の上下方向中央部付近の中温水部に流入される。従来の温水器では水を電気ヒータのみで加温し設定の温水に温めていたため、電気ヒータの電力量が大きくなっていた。これに対し、本実施例では、冷凍装置の圧縮機２７で圧縮された高温高圧ガス冷媒の排熱を利用して温水器の水を加温し、貯水タンク５１内の水温計測用のサーミスタ５４で温水温度を検知して、コントローラ５５により、設定温度と検知温度との差を計算し、電気ヒータ５２に通電して設定温度まで温水を加温する構成としているから、必要最小限の電力量で水を必要な温度に加温することが可能となる。
【００２４】
なお、本実施例により製造された温水は、給湯の他、床暖房やロードヒーティングにも利用することも可能であり、従来の電気ヒータのみで温水を製造する温水器と比較し、大幅な省エネルギー化を実現できる。
【００２５】
図４は、圧縮機効率と凝縮液冷媒温度の関係を示す線図である。本実施例では、圧縮機２７からの高温高圧ガス冷媒の排熱を利用して温水器の水を加温する構成としているため、凝縮器２９に導入される冷媒の温度は、温水器からの水で冷却されているから、その温度が低下しており、図４に示す通り、本実施例の排熱利用時の圧縮機効率は、高圧ガス冷媒の排熱を利用しない従来の標準条件よりも高い効率での運転が可能となる。
【００２６】
即ち、本実施例によれば、冷凍装置の凝縮器へ通常より温度の低下した冷媒ガスが導入され、このため凝縮液冷媒温度が通常より数℃低下し、高圧ガス冷媒圧力も低下するから、圧縮機効率の良い条件での運転が可能となり、高効率化を実現できる。このように、本実施例によれば、圧縮機の運転効率を向上できるので、消費電力量を低減して省エネルギー化が図れる。
【００２７】
図５は、凝縮器２９に設けられた凝縮器用送風機２８の回転数と、高圧圧力・凝縮液冷媒温度との関係を示す線図である。凝縮器用送風機２８の回転数制御は、一般に、高圧圧力または凝縮液冷媒温度に基づいて行われている。本実施例では、高温高圧ガス冷媒の排熱を利用しているため、圧力および温度が低下したガス冷媒が凝縮器２９に導入される。この結果、図５に示すように、本実施例の排熱利用時の送風機回転数は、冷媒圧力および温度が低下している分だけ、高圧ガス冷媒の排熱を利用しない従来の標準条件よりも送風機回転数を低く制御することが可能となる。
【００２８】
このように、本実施例によれば、空冷式の凝縮器を用いる場合、送風機２８の運転騒音を低減することが可能となり、住宅密集地などのコンビニエンスストアなどに採用した場合、環境に特に配慮したシステムを提供できる効果がある。
【００２９】
以上述べた通り、本実施例によれば、以下の効果がある。
（１）冷凍装置の凝縮排熱を水の加温に有効活用可能となり、水を加温する温水器の電気ヒータの熱量を大幅に低減でき、省エネルギー化に寄与できる。
（２）冷凍装置の凝縮器での冷媒凝縮温度及び圧力が低下するから、圧縮機効率を向上でき、冷凍装置としてもより高効率の運転が可能となるから、更に省エネルギー化に寄与できる。
（３）冷凍機の凝縮器での冷媒凝縮温度及び圧力が低下するから、凝縮器用送風機の回転数をより低く制御することが可能となり、送風機運転騒音の大幅な低下が可能となり、環境に配慮したシステムが得られる。
【実施例２】
【００３０】
本発明の実施例２を図３により説明する。図３において、図１や図２と同一符号を付した部分は同一又は相当する部分を示す。
【００３１】
この実施例は、図２に示す実施例における排熱熱交換器５を設けないで同様のシステムを実現するものである。即ち、本実施例では、貯水タンク５１内に熱交換器５ａを設け、圧縮機２７からの高温高圧のガス冷媒を、直接貯水タンク５１内の前記熱交換器５ａに導き、貯水タンク５１内の水を加温するようにしたものである。即ち、接続口１９の部分から冷媒配管１３を冷凍機１外に取り出し、貯水タンク５１内に設けた熱交換器５ａと接続することにより、圧縮機からの高温高圧ガス冷媒を、直接冷媒配管１３を介して貯水タンク５１内に導いて、貯水タンク内の水を加温する構成としたものである。
【００３２】
なお、貯水タンク内に特別の熱交換器を設ける代わりに、前記冷媒配管１３を貯水タンク内に導いて冷媒配管自体を熱交換器５ａとすることも可能である。
【００３３】
本実施例によっても実施例１と同様の作用，効果を達成できる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、冷凍装置，給湯装置及び温水利用装置が設置される店舗（コンビニエンスストアやスーパーマーケット）で利用して特に効果が大である。特にコンビニエンスストアは多数存在するから、各店舗で本発明を採用することで省エネルギー化によるＣＯ2削減効果は非常に大きく、環境問題の改善に極めて有用な発明である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明をコンビニエンスストアなどの店舗用として採用した場合の実施例１を説明する店舗の概略斜視図である。
【図２】図１に示す冷凍装置の排熱利用システムのシステム構成図である。
【図３】本発明の実施例２を説明する冷凍装置の排熱利用システムのシステム構成図である。
【図４】圧縮機効率と凝縮液冷媒温度の関係を示す線図である。
【図５】凝縮器用送風機回転数と、高圧圧力・凝縮液冷媒温度との関係を示す線図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  冷凍機
３  温水器
４  流し台
５  排熱熱交換器
５ａ  熱交換器
７，５５  コントローラ
９  オープンショーケース
１１  店舗
１３  冷媒配管
２３  通信線
２５  水配管
２７  圧縮機
２８  送風機
２９  凝縮器
３１  受液器
３７  蒸発器
５１  貯水タンク
５２  電気ヒータ
【図１】
2009293839.tif 000003
【図２】
2009293839.tif 000004
【図３】
2009293839.tif 000005
【図４】
2009293839.tif 000006
【図５】
2009293839.tif 000007