JP7391071B2 - 排熱利用システム - Google Patents
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- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Description
熱源となる水の温度レベルを上昇させるためのヒートポンプと、
前記ヒートポンプにより温度レベルを上昇させた高温水を加熱源とし、減圧下で操作され、水を蒸発させることで真空蒸気を発生させる蒸発器と、
前記真空蒸気を断熱圧縮して、温度レベルが上昇した低圧蒸気とする低圧蒸気圧縮機と、
前記低圧蒸気を蓄える低圧アキュムレータと、
前記低圧アキュムレータから供給される前記低圧蒸気を断熱圧縮して、前記低圧蒸気よりも温度レベルの高い中圧蒸気とする中圧蒸気圧縮機と、
前記中圧蒸気圧縮機を介して、前記低圧アキュムレータとシリーズに配列され、前記中圧蒸気を蓄える中圧アキュムレータと、
前記低圧アキュムレータの圧力が所定の圧力以下に低下したときに、前記中圧アキュムレータに蓄えられた前記中圧蒸気を前記低圧アキュムレータに供給するための中圧蒸気供給ラインと
を備えていることを特徴としている。
本発明の排熱利用システムの実施形態について説明を行う前に、本発明の排熱利用システムの概要について説明する。
(a)熱源となる水から熱回収を行うヒートポンプの条件(温度など)と、
(b)蒸発器で蒸発させた蒸気(真空蒸気)を断熱圧縮して昇温させた蒸気を蓄えるアキュムレータの条件(蓄える蒸気の量や温度など)を決定することが必要である。
次に、図1を参照しつつ、本発明の実施形態にかかる排熱利用システムついて詳しく説明する。
(1)20℃の水(チラー水)を15℃に冷却するとともに、32℃の冷却水を37℃に加熱する第1ヒートポンプ1(1a)のCOP:6.9
(2)37℃の水(冷却水)を32℃に冷却するととともに、65℃の水(温水)を70℃に加熱する第2ヒートポンプ1(1b)のCOP:5.1
(3)70℃の水(温水)を65℃に冷却するとともに、92℃の水(高温水)を97℃に加熱して、蒸発器(89℃の真空蒸気を発生させる)の熱源となる高温水とする第3ヒートポンプ1(1c)のCOP:6.3
(4)89℃の真空蒸気を120℃にまで断熱圧縮する、3段階にシリーズに接続された3台の低圧蒸気圧縮機の合計COP:6.0
(5)120℃の低圧蒸気を176℃にまで断熱圧縮する中圧蒸気圧縮機のCOP:4.8
1(1a) 第1ヒートポンプ
1(1b) 第2ヒートポンプ
1(1c) 第3ヒートポンプ
10(10a) 低圧アキュムレータ
10(10b) 中圧アキュムレータ
20 蒸発器
30 低圧蒸気圧縮機
30(30a) 第1低圧蒸気圧縮機
30(30b) 第2低圧蒸気圧縮機
30(30b) 第3低圧蒸気圧縮機
31 中圧蒸気圧縮機
32 中圧蒸気供給ライン
33 圧力制御バルブ
41 チラー水ユーザ
42 冷房設備ユーザ
43 冷却水ユーザ
44 温水加熱水ユーザ
45 温水冷却ユーザ
46 温水加熱ユーザ
47 低圧蒸気ユーザ
47a 低圧蒸気ユーザを構成するタンク本体
47b 低圧蒸気ユーザを構成する攪拌装置
47c 低圧蒸気ユーザを構成するジャケット
48 中圧蒸気ユーザ
48a 中圧蒸気ユーザを構成するタンク本体
48b 中圧蒸気ユーザを構成する攪拌装置
48c 中圧蒸気ユーザを構成するジャケット
50 電気ボイラ
60 冷却器(密閉型冷却塔)
71 蒸発器供給タンク
72 高温排水タンク
73 RO膜分離装置用熱交換器
74 RO膜分離装置
75 ブロー水冷却器
81,82 スチームトラップ
Claims (8)
- 熱源となる水の温度レベルを上昇させるためのヒートポンプと、
前記ヒートポンプにより温度レベルを上昇させた高温水を加熱源とし、減圧下で操作され、水を蒸発させることで真空蒸気を発生させる蒸発器と、
前記真空蒸気を断熱圧縮して、温度レベルが上昇した低圧蒸気とする低圧蒸気圧縮機と、
前記低圧蒸気を蓄える低圧アキュムレータと、
前記低圧アキュムレータから供給される前記低圧蒸気を断熱圧縮して、前記低圧蒸気よりも温度レベルの高い中圧蒸気とする中圧蒸気圧縮機と、
前記中圧蒸気圧縮機を介して、前記低圧アキュムレータとシリーズに配列され、前記中圧蒸気を蓄える中圧アキュムレータと、
前記低圧アキュムレータの圧力が所定の圧力以下に低下したときに、前記中圧アキュムレータに蓄えられた前記中圧蒸気を前記低圧アキュムレータに供給するための中圧蒸気供給ラインと
を備えていることを特徴とする排熱利用システム。 - 前記低圧蒸気および前記中圧蒸気の少なくとも一方が所定のユーザで用いられるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の排熱利用システム。
- 前記低圧蒸気および前記中圧蒸気の少なくとも一方が前記所定のユーザで用いられることにより凝縮した凝縮水を貯留する蒸発器供給タンクを備え、前記蒸発器供給タンクに貯留された前記凝縮水が、連続した一定流量で前記蒸発器に供給されるように構成されていることを特徴とする請求項2に記載の排熱利用システム。
- 前記ヒートポンプが複数台シリーズに配列されており、前記熱源となる水の温度レベルが、各ヒートポンプを経て段階的に上昇するように構成されていることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の排熱利用システム。
- シリーズに配列された前記複数台のヒートポンプのうちの最終段のヒートポンプから得られる高温水が前記蒸発器の熱源として用いられ、かつ、前記複数台のヒートポンプのうちの少なくとも一つのヒートポンプから得られる所定温度の水が、前記蒸発器以外の所定のユーザで利用されるように構成されていることを特徴とする請求項4に記載の排熱利用システム。
- 前記中圧蒸気供給ラインに圧力制御バルブが配設されていることを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載の排熱利用システム。
- 電気ボイラをさらに備え、排熱利用システムを継続して稼働させるために必要な熱エネルギーが不足している場合に、前記電気ボイラにより発生させた蒸気が供給されるように構成されていることを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載の排熱利用システム。
- 冷却器をさらに備え、排熱利用システムが包含する熱エネルギーが、前記排熱利用システムを継続して稼働させるために許容される熱エネルギーを超える場合には、前記冷却器により余剰の熱エネルギーが系外に排出されるように構成されていることを特徴とする請求項1~7のいずれかに記載の排熱利用システム。
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