JP2003090641A - 冷却システム及びその運転方法 - Google Patents
冷却システム及びその運転方法Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
- Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
- Y02P80/15—On-site combined power, heat or cool generation or distribution, e.g. combined heat and power [CHP] supply
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- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 自然界で得られる冷熱や各種排熱を有効に利
用できる冷却システムを提供する。 【解決手段】 蒸発器１０，圧縮機１１，凝縮器１２の
順に熱媒を循環させて，蒸発器１０にて系外の冷媒を冷
却する冷凍サイクル２と，蒸発器３５，タービン３６，
凝縮器３７の順に熱媒を循環させて，タービン３６にて
回転動力を取り出す動力サイクル３を備え，動力サイク
ル３のタービン３６にて取り出した回転動力を，冷凍サ
イクル２の圧縮機１１に伝達させる冷却システム１であ
る。動力サイクル３の凝縮器３７では自然界の冷熱を利
用して熱媒を冷却し，蒸発器３５では排熱を利用して熱
媒を加熱することができる。一方，冷凍サイクル２の凝
縮器１２では自然界の冷熱を利用して熱媒を冷却するこ
とができる。
用できる冷却システムを提供する。 【解決手段】 蒸発器１０，圧縮機１１，凝縮器１２の
順に熱媒を循環させて，蒸発器１０にて系外の冷媒を冷
却する冷凍サイクル２と，蒸発器３５，タービン３６，
凝縮器３７の順に熱媒を循環させて，タービン３６にて
回転動力を取り出す動力サイクル３を備え，動力サイク
ル３のタービン３６にて取り出した回転動力を，冷凍サ
イクル２の圧縮機１１に伝達させる冷却システム１であ
る。動力サイクル３の凝縮器３７では自然界の冷熱を利
用して熱媒を冷却し，蒸発器３５では排熱を利用して熱
媒を加熱することができる。一方，冷凍サイクル２の凝
縮器１２では自然界の冷熱を利用して熱媒を冷却するこ
とができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，コージェネレーシ
ョンシステムから排出される排熱や自然界の冷熱，各種
排熱を有効に利用して，系外の冷媒を冷却することが可
能な冷却システムとその運転方法に関する。
ョンシステムから排出される排熱や自然界の冷熱，各種
排熱を有効に利用して，系外の冷媒を冷却することが可
能な冷却システムとその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ビルやその他の建造物などの冷房等にお
いて，冷媒蒸気圧縮冷凍方式を利用して系外の冷媒を冷
却することが一般に行われている。また従来より，雪氷
などの自然界で発生した熱源や，各種プラントや産業設
備などからの排熱を利用した各種システムが提案されて
いる。
いて，冷媒蒸気圧縮冷凍方式を利用して系外の冷媒を冷
却することが一般に行われている。また従来より，雪氷
などの自然界で発生した熱源や，各種プラントや産業設
備などからの排熱を利用した各種システムが提案されて
いる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら，従来
は，このような未利用エネルギーの活用は極一部に限ら
れており，なかなか活用されていなかった。例えば各種
プラントや産業設備などから排出される低温度レベルの
温水は，熱源として利用することが難しかった。このよ
うに排出された低温度レベルの温水をそのまま廃棄する
と，地球温暖化を助長することにもなってしまう。
は，このような未利用エネルギーの活用は極一部に限ら
れており，なかなか活用されていなかった。例えば各種
プラントや産業設備などから排出される低温度レベルの
温水は，熱源として利用することが難しかった。このよ
うに排出された低温度レベルの温水をそのまま廃棄する
と，地球温暖化を助長することにもなってしまう。
【０００４】本発明の目的は，コージェネレーションシ
ステムから排出される排熱や自然界で得られる冷熱，各
種排熱を有効に利用できる冷却システムを提供すること
にある。
ステムから排出される排熱や自然界で得られる冷熱，各
種排熱を有効に利用できる冷却システムを提供すること
にある。
【０００５】
【課題を解決する手段】この目的を達成するために，本
発明によれば，蒸発器，圧縮機，凝縮器の順に熱媒を循
環させて，蒸発器にて系外の冷媒を冷却する冷凍サイク
ルと，蒸発器，タービン，凝縮器の順に熱媒を循環させ
て，タービンにて回転動力を取り出す動力サイクルを備
え，前記動力サイクルのタービンにて取り出した回転動
力を，前記冷凍サイクルの圧縮機に伝達させる構成とし
たことを特徴とする，冷却システムが提供される。
発明によれば，蒸発器，圧縮機，凝縮器の順に熱媒を循
環させて，蒸発器にて系外の冷媒を冷却する冷凍サイク
ルと，蒸発器，タービン，凝縮器の順に熱媒を循環させ
て，タービンにて回転動力を取り出す動力サイクルを備
え，前記動力サイクルのタービンにて取り出した回転動
力を，前記冷凍サイクルの圧縮機に伝達させる構成とし
たことを特徴とする，冷却システムが提供される。
【０００６】この冷却システムにあっては，動力サイク
ルの凝縮器では例えば自然界の冷熱を利用して熱媒を冷
却し，動力サイクルの蒸発器では例えば従来捨てられて
いた低温排熱を利用して熱媒を加熱することができる。
一方，冷凍サイクルの凝縮器では例えば自然界の冷熱を
利用して熱媒を冷却することができる。このように，従
来の未利用エネルギーをシステムに取り入れて活用する
ことができる。
ルの凝縮器では例えば自然界の冷熱を利用して熱媒を冷
却し，動力サイクルの蒸発器では例えば従来捨てられて
いた低温排熱を利用して熱媒を加熱することができる。
一方，冷凍サイクルの凝縮器では例えば自然界の冷熱を
利用して熱媒を冷却することができる。このように，従
来の未利用エネルギーをシステムに取り入れて活用する
ことができる。
【０００７】即ち，動力サイクルの凝縮器では，例えば
冷却塔に循環させた冷却水などを利用して熱媒を冷却
し，凝縮させる。この場合，冷却塔において気化蒸発作
用で潜熱を奪う「外気」が自然界の冷熱である。他に海
水，地中と土壌との冷熱などが自然界の冷熱として例示
される。そして，動力サイクルでは，この凝縮させた熱
媒を蒸発器に送り，例えば排熱などを利用して熱媒を加
熱し，蒸発させる。この場合，例えば８５℃程度の排熱
により熱媒を加熱し，蒸発させることが可能である。こ
のため，従来利用困難であったコージェネレーションか
らの低温度レベルの排熱や工場などのプロセス排熱，暖
房や給湯などの他用途に使った後の，いわば排排熱など
でも加熱源に利用でき，低温度レベルの廃熱を有効利用
することが可能となる。なお，このように凝縮器から蒸
発器に熱媒を送るために，例えば送液ポンプを設けても
良い。また，高低差などを利用して，凝縮器から蒸発器
に熱媒を送液するようにしても良い。
冷却塔に循環させた冷却水などを利用して熱媒を冷却
し，凝縮させる。この場合，冷却塔において気化蒸発作
用で潜熱を奪う「外気」が自然界の冷熱である。他に海
水，地中と土壌との冷熱などが自然界の冷熱として例示
される。そして，動力サイクルでは，この凝縮させた熱
媒を蒸発器に送り，例えば排熱などを利用して熱媒を加
熱し，蒸発させる。この場合，例えば８５℃程度の排熱
により熱媒を加熱し，蒸発させることが可能である。こ
のため，従来利用困難であったコージェネレーションか
らの低温度レベルの排熱や工場などのプロセス排熱，暖
房や給湯などの他用途に使った後の，いわば排排熱など
でも加熱源に利用でき，低温度レベルの廃熱を有効利用
することが可能となる。なお，このように凝縮器から蒸
発器に熱媒を送るために，例えば送液ポンプを設けても
良い。また，高低差などを利用して，凝縮器から蒸発器
に熱媒を送液するようにしても良い。
【０００８】そして動力サイクルでは，このように蒸発
器で蒸発させた熱媒の機械的エネルギーによって，ター
ビンを回転駆動させ，後述する冷凍サイクルのために動
力を取り出す。こうして，タービンにより回転動力を取
り出した後，熱媒（蒸気）は凝縮器に送られ，例えば自
然界の冷熱を利用することにより，熱媒は冷却され，再
び凝縮させられる。
器で蒸発させた熱媒の機械的エネルギーによって，ター
ビンを回転駆動させ，後述する冷凍サイクルのために動
力を取り出す。こうして，タービンにより回転動力を取
り出した後，熱媒（蒸気）は凝縮器に送られ，例えば自
然界の冷熱を利用することにより，熱媒は冷却され，再
び凝縮させられる。
【０００９】一方，冷凍サイクルでは，凝縮器において
熱媒を冷却し，凝縮させる。この場合も，外気等の自然
界の冷熱を利用して熱媒を冷却し，凝縮させることが可
能である。そして，凝縮させた熱媒を蒸発器に送り，系
外の冷媒と熱交換させて熱媒を蒸発させる。こうして，
冷凍サイクルでは，凝縮器において熱媒を系外の冷媒と
熱的に接触（熱交換）させ，系外の冷媒から熱を奪って
冷媒を蒸発させることにより，系外の冷媒を冷却する。
これにより，例えば冷水を作り出し，作り出した冷水を
冷房等に利用したり，ブラインを通液して冷却し，製氷
に供することができる。
熱媒を冷却し，凝縮させる。この場合も，外気等の自然
界の冷熱を利用して熱媒を冷却し，凝縮させることが可
能である。そして，凝縮させた熱媒を蒸発器に送り，系
外の冷媒と熱交換させて熱媒を蒸発させる。こうして，
冷凍サイクルでは，凝縮器において熱媒を系外の冷媒と
熱的に接触（熱交換）させ，系外の冷媒から熱を奪って
冷媒を蒸発させることにより，系外の冷媒を冷却する。
これにより，例えば冷水を作り出し，作り出した冷水を
冷房等に利用したり，ブラインを通液して冷却し，製氷
に供することができる。
【００１０】そして，冷凍サイクルでは，蒸発器で蒸発
させた熱媒（蒸気）を，圧縮機によって圧縮する。この
場合，圧縮機には，先に説明した動力サイクルのタービ
ンによって取り出された回転動力が伝達されている。こ
れにより，冷凍サイクルの圧縮機では，動力サイクルか
ら供給された回転動力と，必要に応じて供給される外部
動力により，熱媒（蒸気）を圧縮させることができる。
こうして高温高圧の状態で，凝縮器に送り込まれた熱媒
（蒸気）は，再び自然界の冷熱などを利用して冷却さ
れ，凝縮させられる。
させた熱媒（蒸気）を，圧縮機によって圧縮する。この
場合，圧縮機には，先に説明した動力サイクルのタービ
ンによって取り出された回転動力が伝達されている。こ
れにより，冷凍サイクルの圧縮機では，動力サイクルか
ら供給された回転動力と，必要に応じて供給される外部
動力により，熱媒（蒸気）を圧縮させることができる。
こうして高温高圧の状態で，凝縮器に送り込まれた熱媒
（蒸気）は，再び自然界の冷熱などを利用して冷却さ
れ，凝縮させられる。
【００１１】この冷却システムによれば，動力サイクル
から供給された回転動力を冷凍サイクルの圧縮機で利用
することにより，外部動力の消費量をなるべく低減させ
ることができる。このため，この冷却システムによれ
ば，自然界で得られる冷熱や各種排熱を利用して，系外
の冷媒を冷却し，冷房等に供給することができる。これ
により，自然界で得られる冷熱や各種排熱を有効に利用
できるようになる。また，低温度レベルの温水などから
も熱を得ることができるので，地球温暖化の防止にも役
立つ。
から供給された回転動力を冷凍サイクルの圧縮機で利用
することにより，外部動力の消費量をなるべく低減させ
ることができる。このため，この冷却システムによれ
ば，自然界で得られる冷熱や各種排熱を利用して，系外
の冷媒を冷却し，冷房等に供給することができる。これ
により，自然界で得られる冷熱や各種排熱を有効に利用
できるようになる。また，低温度レベルの温水などから
も熱を得ることができるので，地球温暖化の防止にも役
立つ。
【００１２】この冷却システムにおいて，前記動力サイ
クルのタービンにて取り出した回転動力を，クラッチを
介して，前記冷凍サイクルの圧縮機に伝達させる構成と
しても良い。そうすれば，動力サイクルから冷凍サイク
ルへの回転動力の供給を，適宜ＯＮ／ＯＦＦさせること
ができるようになる。
クルのタービンにて取り出した回転動力を，クラッチを
介して，前記冷凍サイクルの圧縮機に伝達させる構成と
しても良い。そうすれば，動力サイクルから冷凍サイク
ルへの回転動力の供給を，適宜ＯＮ／ＯＦＦさせること
ができるようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下，本発明の好ましい実施の形
態を，図面を参照にして説明する。図１は，本発明の実
施の形態にかかる冷却システム１の基本構成を示す説明
図である。この冷却システム１は，系外の冷媒を冷却す
る冷凍サイクル２と，回転動力を取り出す動力サイクル
３を備えている。
態を，図面を参照にして説明する。図１は，本発明の実
施の形態にかかる冷却システム１の基本構成を示す説明
図である。この冷却システム１は，系外の冷媒を冷却す
る冷凍サイクル２と，回転動力を取り出す動力サイクル
３を備えている。
【００１４】冷凍サイクル２は，蒸発器１０，圧縮機１
１及び凝縮器１２を備えている。また，これら蒸発器１
０，圧縮機１１及び凝縮器１２の順に熱媒を循環させる
ための，管路１３が設けられている。熱媒は，例えばフ
ロン系冷媒のように液−ガスの相変化をするものが採用
される。
１及び凝縮器１２を備えている。また，これら蒸発器１
０，圧縮機１１及び凝縮器１２の順に熱媒を循環させる
ための，管路１３が設けられている。熱媒は，例えばフ
ロン系冷媒のように液−ガスの相変化をするものが採用
される。
【００１５】蒸発器１０は，冷凍サイクル２において循
環させられる熱媒と系外の冷媒を熱交換させることによ
り，冷凍サイクル２の熱媒を加熱して蒸発させ，一方
で，系外の冷媒を冷却するものである。蒸発器１０は，
その内部にコイル１５を備えており，例えば冷房に利用
される冷水などといった系外の冷媒が，往管１６及び復
管１７を介して，コイル１５に循環供給されている。蒸
発器１０では，コイル１５の表面に冷凍サイクル２の熱
媒（液）を供給することにより，往管１６及び復管１７
を介してコイル１５内に通液される系外の冷媒と熱交換
させる。
環させられる熱媒と系外の冷媒を熱交換させることによ
り，冷凍サイクル２の熱媒を加熱して蒸発させ，一方
で，系外の冷媒を冷却するものである。蒸発器１０は，
その内部にコイル１５を備えており，例えば冷房に利用
される冷水などといった系外の冷媒が，往管１６及び復
管１７を介して，コイル１５に循環供給されている。蒸
発器１０では，コイル１５の表面に冷凍サイクル２の熱
媒（液）を供給することにより，往管１６及び復管１７
を介してコイル１５内に通液される系外の冷媒と熱交換
させる。
【００１６】圧縮機１１は，こうして蒸発器１０で蒸発
させられた熱媒（蒸気）を圧縮して，高温高圧の状態に
するものである。圧縮機１１には，後に説明する動力サ
イクル３においてタービン３６で取り出した回転動力
が，軸２０を介して伝達されている。軸２０には，クラ
ッチ２１が介在しており，動力サイクル３のタービン３
６から冷凍サイクル２の圧縮機１１への回転動力の供給
を，このクラッチ２１を操作することにより，適宜ＯＮ
／ＯＦＦできるようになっている。
させられた熱媒（蒸気）を圧縮して，高温高圧の状態に
するものである。圧縮機１１には，後に説明する動力サ
イクル３においてタービン３６で取り出した回転動力
が，軸２０を介して伝達されている。軸２０には，クラ
ッチ２１が介在しており，動力サイクル３のタービン３
６から冷凍サイクル２の圧縮機１１への回転動力の供給
を，このクラッチ２１を操作することにより，適宜ＯＮ
／ＯＦＦできるようになっている。
【００１７】また，圧縮機１１には，外部動力として，
モーター２２の回転動力を，軸２３を介して伝達できる
ようになっている。圧縮機１１は，こうして動力サイク
ル３のタービン３６から供給された回転動力と，必要に
応じてモーター２２から供給される外部動力により，熱
媒（蒸気）を圧縮させる。
モーター２２の回転動力を，軸２３を介して伝達できる
ようになっている。圧縮機１１は，こうして動力サイク
ル３のタービン３６から供給された回転動力と，必要に
応じてモーター２２から供給される外部動力により，熱
媒（蒸気）を圧縮させる。
【００１８】凝縮器１２は，こうして圧縮機で圧縮され
て，高温高圧の状態にされた熱媒（蒸気）を冷却し，凝
縮させるものである。凝縮器１２は，コイル２５を備え
ており，このコイル２５には，例えば冷却塔で冷却され
た約３２℃程度の冷却水が，往管２６及び復管２７を介
して循環供給されている。凝縮器１２では，コイル２５
の表面に熱媒（蒸気）を供給することにより，これら往
管２６及び復管２７を介して供給される冷却水と熱媒を
熱交換させる。なお，これら往管２６及び復管２７に，
流量調整用の弁２８，２９が設けてある。
て，高温高圧の状態にされた熱媒（蒸気）を冷却し，凝
縮させるものである。凝縮器１２は，コイル２５を備え
ており，このコイル２５には，例えば冷却塔で冷却され
た約３２℃程度の冷却水が，往管２６及び復管２７を介
して循環供給されている。凝縮器１２では，コイル２５
の表面に熱媒（蒸気）を供給することにより，これら往
管２６及び復管２７を介して供給される冷却水と熱媒を
熱交換させる。なお，これら往管２６及び復管２７に，
流量調整用の弁２８，２９が設けてある。
【００１９】凝縮器１２と蒸発器１０の間において，管
路１３には膨張弁３０が設けられている。この膨張弁３
０を開くことにより，管路１３を経て，凝縮器１２から
蒸発器１０に熱媒が流量を調節されて送られるようにな
っている。
路１３には膨張弁３０が設けられている。この膨張弁３
０を開くことにより，管路１３を経て，凝縮器１２から
蒸発器１０に熱媒が流量を調節されて送られるようにな
っている。
【００２０】一方，動力サイクル３は，蒸発器３５，タ
ービン３６及び凝縮器３７を備えている。また，これら
蒸発器３５，タービン３６及び凝縮器３７の順に熱媒を
循環させるための，管路３８が設けられている。
ービン３６及び凝縮器３７を備えている。また，これら
蒸発器３５，タービン３６及び凝縮器３７の順に熱媒を
循環させるための，管路３８が設けられている。
【００２１】蒸発器３５は，動力サイクル３において循
環させられる熱媒を，例えば８５℃程度の排熱などを利
用して加熱し，熱媒を蒸発させるものである。蒸発器３
５は，その内部にコイル４０を備えており，例えばコー
ジェネレーションからの低温度レベルの排熱や工場など
のプロセス排熱，またはそれらを暖房や給湯などの他用
途に使った後の，いわば排排熱などを得た温水が，往管
４１及び復管４２を介して，コイル４０に循環供給され
ている。こうしてコイル４０に供給される温水は，５０
℃以上１００℃未満である。蒸発器３５では，コイル４
０の表面に動力サイクル３の熱媒（液）を供給すること
により，往管４１及び復管４２を介してコイル４０内に
供給される排熱と熱交換させる。
環させられる熱媒を，例えば８５℃程度の排熱などを利
用して加熱し，熱媒を蒸発させるものである。蒸発器３
５は，その内部にコイル４０を備えており，例えばコー
ジェネレーションからの低温度レベルの排熱や工場など
のプロセス排熱，またはそれらを暖房や給湯などの他用
途に使った後の，いわば排排熱などを得た温水が，往管
４１及び復管４２を介して，コイル４０に循環供給され
ている。こうしてコイル４０に供給される温水は，５０
℃以上１００℃未満である。蒸発器３５では，コイル４
０の表面に動力サイクル３の熱媒（液）を供給すること
により，往管４１及び復管４２を介してコイル４０内に
供給される排熱と熱交換させる。
【００２２】タービン３６は，こうして蒸発器３５にて
加熱され，蒸発した熱媒（蒸気）の圧力を受けて機械的
エネルギーによって，タービン３６を回転駆動させ，動
力を取り出すものである。このタービン３６で取り出さ
れた回転動力は，先に説明したように，冷凍サイクル２
の圧縮機１１に，軸２０を介して入力されるようになっ
ている。
加熱され，蒸発した熱媒（蒸気）の圧力を受けて機械的
エネルギーによって，タービン３６を回転駆動させ，動
力を取り出すものである。このタービン３６で取り出さ
れた回転動力は，先に説明したように，冷凍サイクル２
の圧縮機１１に，軸２０を介して入力されるようになっ
ている。
【００２３】凝縮器３７は，こうしてタービン３６で回
転動力を取り出した後に，熱媒（蒸気）を冷却し，凝縮
させるものである。凝縮器３７は，その内部にコイル４
５を備えており，このコイル４５には，例えば冷却塔で
冷却された約３２℃程度の冷却水が，往管４６及び復管
４７を介して循環供給されている。凝縮器３７では，コ
イル４５の表面に熱媒（蒸気）を供給することにより，
これら往管４６及び復管４７を介してコイル４５内に通
液される冷却水と熱媒を熱交換させる。
転動力を取り出した後に，熱媒（蒸気）を冷却し，凝縮
させるものである。凝縮器３７は，その内部にコイル４
５を備えており，このコイル４５には，例えば冷却塔で
冷却された約３２℃程度の冷却水が，往管４６及び復管
４７を介して循環供給されている。凝縮器３７では，コ
イル４５の表面に熱媒（蒸気）を供給することにより，
これら往管４６及び復管４７を介してコイル４５内に通
液される冷却水と熱媒を熱交換させる。
【００２４】凝縮器３７と蒸発器３５の間において，管
路３８には送液ポンプ５０と弁５１が設けられている。
この送液ポンプ５０の稼動により，管路３８を経て，凝
縮器３７から蒸発器３５に熱媒が送られるようになって
いる。なお，送液ポンプ５０を省略して，例えば高低差
などを利用して，凝縮器３７から蒸発器３５に熱媒を送
液するようにしても良い。
路３８には送液ポンプ５０と弁５１が設けられている。
この送液ポンプ５０の稼動により，管路３８を経て，凝
縮器３７から蒸発器３５に熱媒が送られるようになって
いる。なお，送液ポンプ５０を省略して，例えば高低差
などを利用して，凝縮器３７から蒸発器３５に熱媒を送
液するようにしても良い。
【００２５】さて，以上のように構成された本発明の実
施の形態にかかる冷却システム１にあっては，動力サイ
クル３の凝縮器３７では，例えば冷却塔に循環させた冷
却水などを利用して熱媒（蒸気）を冷却し，凝縮させ
る。そして，この凝縮させた熱媒（液）をポンプ５０の
稼動によって蒸発器３５に送り，例えば排熱などを利用
して熱媒を加熱し，蒸発させる。この場合，コージェネ
レーションから廃棄された例えば８５℃程度の排熱によ
り熱媒を加熱し，蒸発させることが可能である。
施の形態にかかる冷却システム１にあっては，動力サイ
クル３の凝縮器３７では，例えば冷却塔に循環させた冷
却水などを利用して熱媒（蒸気）を冷却し，凝縮させ
る。そして，この凝縮させた熱媒（液）をポンプ５０の
稼動によって蒸発器３５に送り，例えば排熱などを利用
して熱媒を加熱し，蒸発させる。この場合，コージェネ
レーションから廃棄された例えば８５℃程度の排熱によ
り熱媒を加熱し，蒸発させることが可能である。
【００２６】そして，このように蒸発器３５で蒸発させ
た熱媒の機械的エネルギーによって，タービン３６を回
転駆動させ，動力を取り出す。こうして，タービン３６
により取り出された回転動力は，軸２０を介して，冷凍
サイクル２の圧縮機１１に入力される。また，動力サイ
クル３において，このようにタービン３６で回転動力を
取り出した後，熱媒（蒸気）は凝縮器３７に送られ，再
び冷却され，凝縮させられる。
た熱媒の機械的エネルギーによって，タービン３６を回
転駆動させ，動力を取り出す。こうして，タービン３６
により取り出された回転動力は，軸２０を介して，冷凍
サイクル２の圧縮機１１に入力される。また，動力サイ
クル３において，このようにタービン３６で回転動力を
取り出した後，熱媒（蒸気）は凝縮器３７に送られ，再
び冷却され，凝縮させられる。
【００２７】一方，冷凍サイクル２では，凝縮器１２に
おいて，例えば冷却塔に循環させた冷却水などを利用し
て熱媒（蒸気）を冷却し，凝縮させる。この実施の形態
では，凝縮器１２にて熱媒を冷却する冷却水として，動
力サイクル３の凝縮器３７にて熱媒を冷却する冷却水を
共用しており，往管２６及び復管２７に設けた弁２８，
２９を調節することにより，凝縮器１２に供給される冷
却水の流量が調整される。そして，凝縮させた熱媒を，
膨張弁３０を経て蒸発器１０に送り，例えば冷房（製
氷）に利用される冷水（ブライン）などといった系外の
冷媒と熱交換させ，系外の冷媒から熱を奪うことにより
熱媒を蒸発させる。こうして，冷凍サイクル２では，凝
縮器１２において熱媒を系外の冷媒と熱的に接触（熱交
換）させることにより，系外の冷媒を冷却する。これに
より，例えば冷水を作り出し，作り出した冷水を冷房等
に利用することができる。
おいて，例えば冷却塔に循環させた冷却水などを利用し
て熱媒（蒸気）を冷却し，凝縮させる。この実施の形態
では，凝縮器１２にて熱媒を冷却する冷却水として，動
力サイクル３の凝縮器３７にて熱媒を冷却する冷却水を
共用しており，往管２６及び復管２７に設けた弁２８，
２９を調節することにより，凝縮器１２に供給される冷
却水の流量が調整される。そして，凝縮させた熱媒を，
膨張弁３０を経て蒸発器１０に送り，例えば冷房（製
氷）に利用される冷水（ブライン）などといった系外の
冷媒と熱交換させ，系外の冷媒から熱を奪うことにより
熱媒を蒸発させる。こうして，冷凍サイクル２では，凝
縮器１２において熱媒を系外の冷媒と熱的に接触（熱交
換）させることにより，系外の冷媒を冷却する。これに
より，例えば冷水を作り出し，作り出した冷水を冷房等
に利用することができる。
【００２８】そして，冷凍サイクル２では，蒸発器１０
で蒸発させた熱媒を圧縮機１１に送り，熱媒（蒸気）を
圧縮して高温高圧の状態にさせる。この場合，圧縮機１
１は，動力サイクル３のタービン３６で取り出し，軸２
０を介して伝達された回転動力と，必要に応じてモータ
２２から軸２３を介して伝達された外部動力により，熱
媒（蒸気）を圧縮させることができる。こうして高温高
圧の状態となった熱媒（蒸気）が，凝縮器１２に送り込
まれ，再び冷却塔に循環させた冷却水などを利用して冷
却され，凝縮させられる。
で蒸発させた熱媒を圧縮機１１に送り，熱媒（蒸気）を
圧縮して高温高圧の状態にさせる。この場合，圧縮機１
１は，動力サイクル３のタービン３６で取り出し，軸２
０を介して伝達された回転動力と，必要に応じてモータ
２２から軸２３を介して伝達された外部動力により，熱
媒（蒸気）を圧縮させることができる。こうして高温高
圧の状態となった熱媒（蒸気）が，凝縮器１２に送り込
まれ，再び冷却塔に循環させた冷却水などを利用して冷
却され，凝縮させられる。
【００２９】この冷却システム１によれば，動力サイク
ル３から供給された回転動力を冷凍サイクル２の圧縮機
１１で利用することにより，モーター２２から供給され
る外部動力の消費量を可及的に低減させることができ
る。自然界で得られる冷熱や各種排熱を利用して，系外
の冷媒を冷却し，冷房等に供給することができ，自然界
の冷熱や各種排熱を有効に利用できるようになる。ま
た，低温度レベルの温水などからも熱を得ることができ
るので，地球温暖化の防止にも役立つ。
ル３から供給された回転動力を冷凍サイクル２の圧縮機
１１で利用することにより，モーター２２から供給され
る外部動力の消費量を可及的に低減させることができ
る。自然界で得られる冷熱や各種排熱を利用して，系外
の冷媒を冷却し，冷房等に供給することができ，自然界
の冷熱や各種排熱を有効に利用できるようになる。ま
た，低温度レベルの温水などからも熱を得ることができ
るので，地球温暖化の防止にも役立つ。
【００３０】なお，この冷却システム１において，軸２
０に設けられたクラッチ２１を切ることにより，動力サ
イクル３のタービン３６にて取り出した回転動力が，冷
凍サイクル２の圧縮機１１に伝達しない状態とすること
もできる。このようにクラッチ２１を切って場合は，冷
凍サイクル２を通常の冷凍サイクル（動力サイクル３で
得られる回転動力を利用しない冷凍サイクル）として運
転することが可能である。また，コージェネレーション
システムに動力サイクル３を接続すれば，動力サイクル
３の中で排熱が冷却されて戻されるので，常に安定して
発電機の冷却が繰り返し行われる。排熱が移された温水
等の熱媒の循環により，２４時間運転も可能である。
０に設けられたクラッチ２１を切ることにより，動力サ
イクル３のタービン３６にて取り出した回転動力が，冷
凍サイクル２の圧縮機１１に伝達しない状態とすること
もできる。このようにクラッチ２１を切って場合は，冷
凍サイクル２を通常の冷凍サイクル（動力サイクル３で
得られる回転動力を利用しない冷凍サイクル）として運
転することが可能である。また，コージェネレーション
システムに動力サイクル３を接続すれば，動力サイクル
３の中で排熱が冷却されて戻されるので，常に安定して
発電機の冷却が繰り返し行われる。排熱が移された温水
等の熱媒の循環により，２４時間運転も可能である。
【００３１】以上，本発明の好ましい実施の形態の一例
を示したが，本発明はここに例示した形態に限定されな
い。例えば，動力サイクルの蒸発器において熱媒を加
熱，蒸発させるために，コージェネレーションシステム
の排熱の他，清掃工場の排熱，その他の高温の都市排熱
等を利用したり，他の設備で利用した後の排熱を更にカ
スケード利用することもできる。また，冷凍サイクルの
凝縮器や動力サイクルの凝縮器で熱媒を冷却，凝縮させ
るのに，冷却塔からの冷却水に代えて，井水，河川水，
雑用水（中水），雪，つららなども利用できる。また，
図示の形態では，冷凍サイクルの凝縮器と動力サイクル
の凝縮器に共通の冷却水を導入する例を説明したが，冷
凍サイクルの凝縮器と動力サイクルの凝縮器にそれぞれ
別の冷却水を導入するように構成しても良い。更に，本
発明の冷却システムで−５℃程度の冷水を製造し，この
冷水を用いて様々な氷蓄熱システムを構築することも可
能である。
を示したが，本発明はここに例示した形態に限定されな
い。例えば，動力サイクルの蒸発器において熱媒を加
熱，蒸発させるために，コージェネレーションシステム
の排熱の他，清掃工場の排熱，その他の高温の都市排熱
等を利用したり，他の設備で利用した後の排熱を更にカ
スケード利用することもできる。また，冷凍サイクルの
凝縮器や動力サイクルの凝縮器で熱媒を冷却，凝縮させ
るのに，冷却塔からの冷却水に代えて，井水，河川水，
雑用水（中水），雪，つららなども利用できる。また，
図示の形態では，冷凍サイクルの凝縮器と動力サイクル
の凝縮器に共通の冷却水を導入する例を説明したが，冷
凍サイクルの凝縮器と動力サイクルの凝縮器にそれぞれ
別の冷却水を導入するように構成しても良い。更に，本
発明の冷却システムで−５℃程度の冷水を製造し，この
冷水を用いて様々な氷蓄熱システムを構築することも可
能である。
【００３２】
【実施例】図１に示した冷却システム１について，図２
に示すモリエ線図により，エネルギー効率を試算した。
使用冷媒は，Ｒ−１２３である。 冷凍サイクル２の蒸発器１０の入口ａにおいて；熱媒の
温度−７℃，圧力０．２５ｋｇ／ｃｍ２，エンタルピ
１０８．５ｋａｌ／ｋｇ 冷凍サイクル２の蒸発器１０の出口ｂにおいて；熱媒の
温度−７℃，圧力０．２５ｋｇ／ｃｍ２，エンタルピ
１４１．５ｋａｌ／ｋｇ 冷凍サイクル２の凝縮器１２の入口ｃにおいて；熱媒の
温度４０℃，圧力１．６ｋｇ／ｃｍ２，エンタルピ １
５１ｋａｌ／ｋｇ 動力サイクル３の蒸発器３５の入口ｄにおいて；熱媒の
温度４０℃，圧力５ｋｇ／ｃｍ２，エンタルピ １０
８．５ｋａｌ／ｋｇ 動力サイクル３の蒸発器３５の出口ｅにおいて；熱媒の
温度８０℃，圧力５ｋｇ／ｃｍ２，エンタルピ １５３
ｋａｌ／ｋｇ 動力サイクル３の凝縮器３７の入口ｆにおいて；熱媒の
温度４０℃，圧力１．６ｋｇ／ｃｍ２，エンタルピ １
４８ｋａｌ／ｋｇ
に示すモリエ線図により，エネルギー効率を試算した。
使用冷媒は，Ｒ−１２３である。 冷凍サイクル２の蒸発器１０の入口ａにおいて；熱媒の
温度−７℃，圧力０．２５ｋｇ／ｃｍ２，エンタルピ
１０８．５ｋａｌ／ｋｇ 冷凍サイクル２の蒸発器１０の出口ｂにおいて；熱媒の
温度−７℃，圧力０．２５ｋｇ／ｃｍ２，エンタルピ
１４１．５ｋａｌ／ｋｇ 冷凍サイクル２の凝縮器１２の入口ｃにおいて；熱媒の
温度４０℃，圧力１．６ｋｇ／ｃｍ２，エンタルピ １
５１ｋａｌ／ｋｇ 動力サイクル３の蒸発器３５の入口ｄにおいて；熱媒の
温度４０℃，圧力５ｋｇ／ｃｍ２，エンタルピ １０
８．５ｋａｌ／ｋｇ 動力サイクル３の蒸発器３５の出口ｅにおいて；熱媒の
温度８０℃，圧力５ｋｇ／ｃｍ２，エンタルピ １５３
ｋａｌ／ｋｇ 動力サイクル３の凝縮器３７の入口ｆにおいて；熱媒の
温度４０℃，圧力１．６ｋｇ／ｃｍ２，エンタルピ １
４８ｋａｌ／ｋｇ
【００３３】図２によれば，冷凍サイクル２の蒸発器１
０で５００Ｒｔ規模の製氷能力を得るためには， 冷媒（ブライン）循環量：ｘ＝５００×３０２４／（１
４１．５−１０８．５）＝４５８１８ｋｇ／ｈ 必要入熱：（１５１−１４１．５）×４５８１８＝４３
５２７１ｋｃａｌ／ｈ
０で５００Ｒｔ規模の製氷能力を得るためには， 冷媒（ブライン）循環量：ｘ＝５００×３０２４／（１
４１．５−１０８．５）＝４５８１８ｋｇ／ｈ 必要入熱：（１５１−１４１．５）×４５８１８＝４３
５２７１ｋｃａｌ／ｈ
【００３４】動力サイクル３において，冷凍サイクル２
を稼動するＣＧＳ投入熱量を求めると， 冷媒（ブライン）循環量：ｘ＝４３５２７１／（１５３
−１４８）＝８７０５４ｋｇ／ｈ ＣＧＳ（コージェネレーションシステム）排熱量：８７
０５４×（１５３−１０８．５）＝３８７３９０３ｋｃ
ａｌ／ｈ
を稼動するＣＧＳ投入熱量を求めると， 冷媒（ブライン）循環量：ｘ＝４３５２７１／（１５３
−１４８）＝８７０５４ｋｇ／ｈ ＣＧＳ（コージェネレーションシステム）排熱量：８７
０５４×（１５３−１０８．５）＝３８７３９０３ｋｃ
ａｌ／ｈ
【００３５】エネルギー効率，即ち，５００Ｒｔの製氷
能力（−５℃）を得るためのエネルギー効率は， ５００×３０２４／３８７３９０３＝０．３９
能力（−５℃）を得るためのエネルギー効率は， ５００×３０２４／３８７３９０３＝０．３９
【００３６】ＣＧＳ（コージェネレーションシステム）
から排液される８５℃の温水を利用して−５℃の冷水を
製造でき，その時のエネルギー効率（出熱／投入熱（Ｃ
ＧＳ排熱））は，０．３９程度である。これは，例えば
アンモニア吸収冷凍機などの他の冷却システムと比べて
ほとんど変わりはない。従って，コージェネレーション
排熱利用のひとつの形態と評価できると思われる。
から排液される８５℃の温水を利用して−５℃の冷水を
製造でき，その時のエネルギー効率（出熱／投入熱（Ｃ
ＧＳ排熱））は，０．３９程度である。これは，例えば
アンモニア吸収冷凍機などの他の冷却システムと比べて
ほとんど変わりはない。従って，コージェネレーション
排熱利用のひとつの形態と評価できると思われる。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば，自然界で得られる冷熱
や各種排熱を有効利用することにより，外部動力の消費
量をなるべく低減させて系外の冷媒を冷却し，冷房等に
供給することができる。また，低温度レベルの温水など
からも熱を得ることができるので，地球温暖化の防止に
も役立つ。
や各種排熱を有効利用することにより，外部動力の消費
量をなるべく低減させて系外の冷媒を冷却し，冷房等に
供給することができる。また，低温度レベルの温水など
からも熱を得ることができるので，地球温暖化の防止に
も役立つ。
【図１】本発明の実施の形態にかかる冷却システムの基
本構成を示す説明図である。
本構成を示す説明図である。
【図２】図１に示した冷却システムのエネルギー効率を
試算するためのモリエ線図である。
試算するためのモリエ線図である。
１ 冷却システム
２ 冷凍サイクル
３ 動力サイクル
１０ 蒸発器
１１ 圧縮機
１２ 凝縮器
１３ 管路
２１ クラッチ
２２ モーター
３０ 膨張弁
３５ 蒸発器
３６ タービン
３７ 凝縮器
３８ 管路
５０ 送液ポンプ
Claims (3)
- 【請求項１】 蒸発器，圧縮機，凝縮器の順に熱媒を循
環させて，蒸発器にて系外の冷媒を冷却する冷凍サイク
ルと，蒸発器，タービン，凝縮器の順に熱媒を循環させ
て，タービンにて回転動力を取り出す動力サイクルを備
え，前記動力サイクルのタービンにて取り出した回転動
力を，前記冷凍サイクルの圧縮機に伝達させる構成とし
たことを特徴とする，冷却システム。 - 【請求項２】 前記動力サイクルのタービンにて取り出
した回転動力を，クラッチを介して，前記冷凍サイクル
の圧縮機に伝達させる構成としたことを特徴とする，請
求項1に記載の冷却システム。 - 【請求項３】 請求項１又は２の冷却システムを運転す
る方法であって，前記動力サイクルの凝縮器では自然界
の冷熱を利用して熱媒を冷却し，蒸発器では排熱を利用
して熱媒を加熱し，前記冷凍サイクルの凝縮器では自然
界の冷熱を利用して熱媒を冷却させることを特徴とす
る，運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001281393A JP2003090641A (ja) | 2001-09-17 | 2001-09-17 | 冷却システム及びその運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001281393A JP2003090641A (ja) | 2001-09-17 | 2001-09-17 | 冷却システム及びその運転方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003090641A true JP2003090641A (ja) | 2003-03-28 |
Family
ID=19105225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001281393A Pending JP2003090641A (ja) | 2001-09-17 | 2001-09-17 | 冷却システム及びその運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003090641A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7017357B2 (en) * | 2003-11-18 | 2006-03-28 | Carrier Corporation | Emergency power generation system |
| FR3033633A1 (fr) * | 2015-03-09 | 2016-09-16 | Francois Kneider | Dispositif moteur a recyclage des calories pour compresseurs faisant partie de processus de refroidissement mobil accole a un moteur thermique |
| JP2017155731A (ja) * | 2016-03-04 | 2017-09-07 | 株式会社神戸製鋼所 | 排熱回収装置 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4424849Y1 (ja) * | 1969-01-08 | 1969-10-20 | ||
| JPS5770717A (en) * | 1980-10-17 | 1982-05-01 | Nippon Kotsu Kk | Air conditioner for vehicles |
| JPS5812819A (ja) * | 1981-07-17 | 1983-01-25 | Hitachi Ltd | 車両用冷凍機 |
| JPS58127106A (ja) * | 1982-01-25 | 1983-07-28 | Yanmar Agricult Equip Co Ltd | フオトセンサシステム |
| JPS62197606A (ja) * | 1986-02-25 | 1987-09-01 | Hisaka Works Ltd | 熱回収装置 |
| JPS63220052A (ja) * | 1987-03-06 | 1988-09-13 | 大和興産株式会社 | 熱交換装置 |
| JPH10220911A (ja) * | 1997-01-31 | 1998-08-21 | Toshiba Corp | 空気調和装置 |
-
2001
- 2001-09-17 JP JP2001281393A patent/JP2003090641A/ja active Pending
Patent Citations (7)
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| JP2017155731A (ja) * | 2016-03-04 | 2017-09-07 | 株式会社神戸製鋼所 | 排熱回収装置 |
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