水蒸気圧縮冷凍機システム
【課題】通年で高温の冷水による冷却を要する冷凍設備において、蒸発器と凝縮器との差圧を位置水頭により確保する水蒸気圧縮冷凍機システムの冷却水系の自由度を上げること。
【解決手段】水蒸気圧縮冷凍機システムにおいて、凝縮器２０にシェルアンドチューブ熱交換器２１を設け、凝縮器２０のシェルアンドチューブ熱交換器２１の出口２１ｂに冷却水往き５３管を連結し、凝縮器２０のシェルアンドチューブ熱交換器２１の入口２１ａに冷却水ポンプ５２を設けた冷却水還り管５１を連結する冷却水配管５０を設け、凝縮器２０のシェルアンドチューブ熱交換器２１内を流れる冷却水を冷却水配管５０を介して開放式冷却塔５５に連結した。
【解決手段】水蒸気圧縮冷凍機システムにおいて、凝縮器２０にシェルアンドチューブ熱交換器２１を設け、凝縮器２０のシェルアンドチューブ熱交換器２１の出口２１ｂに冷却水往き５３管を連結し、凝縮器２０のシェルアンドチューブ熱交換器２１の入口２１ａに冷却水ポンプ５２を設けた冷却水還り管５１を連結する冷却水配管５０を設け、凝縮器２０のシェルアンドチューブ熱交換器２１内を流れる冷却水を冷却水配管５０を介して開放式冷却塔５５に連結した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、開放式冷却塔を用いる水蒸気圧縮冷凍機システムに係り、特に、年間を通じて大負荷冷房負荷／冷却負荷を有し、高温の冷水を要求する設備に適した冷凍機システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、水を冷凍サイクルを形成する冷媒として使用する水蒸気圧縮冷凍機システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。そして、特許文献１では、蒸発器と凝縮器の差圧を位置水頭により確保し、もって膨張弁を排除している。
特許文献１では、蒸発器と凝縮器の差圧を位置水頭により確保し、もって膨張弁を排除している。特許文献１記載の水蒸気圧縮冷凍機システムでは、例えば、蒸発器から供給される冷水往き温度を２０℃とするため、冷凍機内部で１５℃の冷水を製造するのに蒸発器内圧を１．７ｋＰａ、凝縮器において、日本関東など夏期に外気湿球温度３２℃程度で冷却塔利用ができるよう、水冷媒液が３７℃で液化する３７℃飽和蒸気圧６．３ｋＰａに凝縮器内圧力を各々真空引きすることで、冷凍サイクルを小さな蒸発器凝縮器水位差で実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−９７９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載の水蒸気圧縮冷凍機システムでは、その機構上、蒸発器に空間的に連結される冷水配管内及び負荷側熱交換器水側内、凝縮器に空間的に連結される冷却水配管内も同じく水冷媒液が３７℃で液化する３７℃飽和蒸気圧の３．６ｋＰａ以下程度まで真空状態にしなければならない。
また、外気と熱交換する冷却塔では、冷却水配管内の冷却水も滅圧されていなければならないので、機構上チューブ内を冷却水が流れる高価な密閉型（コイルチューブ内を冷却水が流れ、チューブ外には別な冷却水が外気と共に触れてチューブ外面などで蒸発潜熱を奪いながら外気に蒸発して熱交換する）の型式でなければならない。
【０００５】
さらに、特許文献１記載の水蒸気圧縮冷凍機システムでは、密閉式冷却塔内の冷却コイル内を減圧するので、強度やシール性の確保のため特別製作となり、汎用品が使えず、さらに高価となる。
しかも、寒冷地においては、冷却塔年中運転により、冷却水凍結の虞があり、不凍液（ブライン）を使いたくても、冷却水は水でなければ冷凍サイクルが成立しないという問題がある。
【０００６】
本発明は斯かる従来の問題点を解決するために為されたもので、その目的は、通年で高温の冷水による冷却を要する冷凍設備において、蒸発器と凝縮器との差圧を位置水頭により確保する水蒸気圧縮冷凍機システムの冷却水系の自由度を上げることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の水蒸気圧縮冷凍機システムは、密閉式の蒸発器と、シェルアンドチューブ熱交換器を設ける密閉式の凝縮器と、蒸発器と凝縮器との冷媒液位のレベル差を確保する圧縮機と、各々が配管で接続される凝縮器、蒸発器、圧縮機及びその間を接続する配管内を３０ｋＰａ以下の真空状態に保持する、凝縮器に接続される配管に設けられた真空ポンプと、を有する、水が冷凍サイクルを形成する冷媒として使用される水蒸気圧縮冷凍機を備えた水蒸気圧縮冷凍機システムであって、蒸発器の底部と凝縮器の底部とを連結し、冷媒の凝縮増加分を循環させる連通路と、冷水ポンプを設け、蒸発器の底部に連結される冷水往き管と、蒸発器の上部に連結される冷水還り管とを有する冷水配管と、冷水往き管及び冷水還り管に連結される熱交換器である負荷と、圧縮機を蒸発器と凝縮器との間に位置させて連結する連結配管と、凝縮器のシェルアンドチューブ熱交換器のチューブ側出口に連結される冷却水往き管と、冷却水ポンプを設け、凝縮器のシェルアンドチューブ熱交換器のチューブ側入口に連結される冷却水還り管とを有する冷却水配管と、冷却水配管に連結され、凝縮器のシェルアンドチューブ熱交換器のチューブ内を流れる冷却水を外気と熱交換する開放式冷却塔とを備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の水蒸気圧縮冷凍機システムは、密閉式の蒸発器と、シェルアンドチューブ熱交換器を設ける密閉式の凝縮器と、蒸発器と凝縮器との冷媒液位のレベル差を確保する圧縮機と、各々が配管で接続される凝縮器、蒸発器、圧縮機及びその間を接続する配管内を３０ｋＰａ以下の真空状態に保持する、凝縮器に接続される配管に設けられた真空ポンプと、を有する、水が冷凍サイクルを形成する冷媒として使用される水蒸気圧縮冷凍機を備えた水蒸気圧縮冷凍機システムであって、蒸発器の底部と凝縮器の底部とを連結し、冷媒の凝縮増加分を循環させる連通路と、冷水ポンプを設け、蒸発器の底部に連結される冷水往き管と、蒸発器の上部に連結される冷水還り管とを有する冷水配管と、冷水往き管及び冷水還り管に連結される熱交換器である負荷と、圧縮機を蒸発器と凝縮器との間に位置させて連結する連結配管と、凝縮器のシェルアンドチューブ熱交換器のチューブ側出口に連結される冷却水往き管と、冷却水ポンプを設け、凝縮器のシェルアンドチューブ熱交換器のチューブ側入口に連結される冷却水還り管とを連結する冷却水循環路から成る冷却水配管と、冷却水循環ポンプを設ける冷却水循環路を設け、冷却水を外気と熱交換する開放式冷却塔と、冷却水配管の冷却水循環路と開放式冷却塔の冷却水循環路とを熱的に結合し、冷却水配管の冷却水循環路を流す冷却水と開放式冷却塔の冷却水循環路を流す冷却水とを間接熱交換する熱交換器とを備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の水蒸気圧縮冷凍機システムは、密閉式の蒸発器と、シェルアンドチューブ熱交換器を設ける密閉式の凝縮器と、蒸発器と凝縮器との冷媒液位のレベル差を確保する圧縮機と、各々が配管で接続される凝縮器、蒸発器、圧縮機及びその間を接続する配管内を３０ｋＰａ以下の真空状態に保持する、凝縮器に接続される配管に設けられた真空ポンプと、を有する、水が冷凍サイクルを形成する冷媒として使用される水蒸気圧縮冷凍機を備えた水蒸気圧縮冷凍機システムであって、蒸発器の底部と凝縮器の底部とを連結し、冷媒の凝縮増加分を循環させる連通路と、冷水ポンプを設け、蒸発器の底部に連結される冷水往き管と、蒸発器の上部に連結される冷水還り管とを有する冷水配管と、冷水往き管及び冷水還り管に連結される熱交換器である負荷と、圧縮機を蒸発器と凝縮器との間に位置させて連結する連結配管と、凝縮器のシェルアンドチューブ熱交換器のチューブ側出口に連結される冷却水往き管と、冷却水ポンプを設け、凝縮器のシェルアンドチューブ熱交換器のチューブ側入口に連結される冷却水還り管とを連結する冷却水循環路から成る冷却水配管と、冷却水配管に連結される熱交換器を有する密閉式冷却塔とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
腐食の激しい外気との熱交換器である冷却塔部分の減圧を回避できるので、汎用開放式冷却塔が利用でき施工の手間やコストが大幅に削減できる。
寒冷地における冷却塔年中使用にも、ブラインが利用可能である。
凝縮器を流す冷却水と開放式冷却塔とをさらに熱交換器で間接接続することで、外気やスライムで汚れた水を凝縮器チューブに流さずに済み、長寿命化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態１に係る水蒸気圧縮冷凍機システムを示す構成図である。
【図２】本発明の実施形態２に係る水蒸気圧縮冷凍機システムを示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る水蒸気圧縮冷凍機システムを示す。本実施形態に係る水蒸気圧縮冷凍機システムは、水を冷凍サイクルを形成する冷媒として使用する密閉式の水冷媒冷凍機である水蒸気圧縮冷凍機１０を有する。
【００１３】
水蒸気圧縮冷凍機１０は、密閉式の蒸発器１５と、シェルアンドチューブ熱交換器２１を設ける密閉式の凝縮器２０と、蒸発器１５と凝縮器２０との相互間を接続する蒸気ダクトである連結配管２６に配設したインバータで制御されるルーツ圧縮機２５とを設けている。
また、凝縮器２０には、配管３５ａを介して真空ポンプ３５が接続されている。
真空ポンプ３５は、凝縮器２０内の空気、つまり凝縮器２０に空間として繋がっている連通路３０、連結配管２６及び蒸発器１５と、さらに凝縮器２０と蒸発器１５に接続されたその他の配管内の空気を排出し、それらの空間内の空気圧力を少なくとも３０ｋＰａ以下の真空状態とし、例えば、水の３７℃飽和蒸気圧である６．３ｋＰａ程度の圧力値として凝縮器２０内を真空状態とする。
【００１４】
蒸発器１５は、密閉型に構成され、その内部に入れた蒸発性液体、例えば水を大気圧より低い減圧の状態で蒸発させるものである。
この蒸発器１５には、冷水往き管４１及び冷水還り管４３を有する冷水配管４０を介して負荷４５が連結されている。
【００１５】
冷水配管４０の冷水往き管４１は、冷水ポンプ４２を設け、蒸発器１５の底部と負荷４５とに連絡している。また、冷水配管４０の冷水還り管４３は、負荷４５と蒸発器１５の上部に連絡している。
蒸発器１５内下部に貯留し蒸発器３５内での蒸発水分による蒸発潜熱により温度が低くなった水は、冷水ポンプ４２にて汲み出されて冷水配管４０の冷水往き管４１を介してサーバ等の負荷４５に送られた後、熱交換器である負荷４５から熱を授与され、冷水配管４０の冷水還り管４３を介して再び蒸発器１５内に噴出して戻される。
【００１６】
凝縮器２０は、密閉型に構成され、蒸発器１５内での蒸発潜熱により周囲の熱を奪って蒸発発生した蒸気を連結配管２６を介して導入し、この蒸気を、シェルアンドチューブ熱交換器２１のシェル側に導入して、チューブ側を流れる冷却水と間接熱交換によって冷却しチューブ表面で凝縮するものである。また、凝縮器４７には、配管を介して真空ポンプ４９が接続されている。
真空ポンプ４９は、凝縮器４７内の空気、つまり凝縮器４７に空間として繋がっている連通路４８、連結配管５１及び蒸発器３５と、さらに凝縮器４７と蒸発器３５に接続されたその他の配管内の空気を排出し、それらの空間内の空気圧力を少なくとも３０ｋＰａ以下の真空状態とし、例えば、水の３７℃飽和蒸気圧である６．３ｋＰａ程度の圧力値として凝縮器４７内を真空状態とする。
【００１７】
凝縮器２０のシェルアンドチューブ熱交換器２１の入口２１ａには、冷却水配管５０の冷却水還り管５１が連結され、凝縮器２０のシェルアンドチューブ熱交換器２１の入口２１ｂには、冷却水配管５０の冷却水往き管５３が連結されている。冷却水配管５０の冷却水還り管５１には、冷却水ポンプ５２が設けられている。
冷却水配管５０の冷却水還り管５１は、開放式冷却塔５５の下部水槽５６に連絡し、冷却水配管５０の冷却水往き管５３は、開放方式冷却塔５５の上部の散水管５７に連絡している。開放式冷却塔５５では、凝縮器２０のシェルアンドチューブ熱交換器２１内を流れる冷却水を外気と熱交換する。
【００１８】
ルーツ圧縮機２５は、蒸発器１５と凝縮器２０とを相互に連結する連結配管２６に連結されている。ルーツ圧縮機２５は、レベル的に併設された蒸発器１５と凝縮器２０との冷媒液位のレベル差△Ｌを確保するだけの圧力差を、真空状態において保持できるだけの能力を有している。ルーツ圧縮機２５は、例えば、ルーツポンプであり、このルーツポンプはいわゆる真空用のブースタポンプであって、例えば、楕円形のシリンダ内に同形のまゆ型断面形状を有する２つのロータを互いに９０°位相をずらせて隣接配置し、各ロータは互いに当速度で回転する。この２つのロータとシリンダとの間に閉じこめられた水蒸気を吸気口から排気口側つまり凝縮器２０側に送流する。そして、２つのロータの回転制御はルーツポンプの軸端に接続されたタイミングギヤによって行ない、駆動軸の他端は軸封部を介して大気中に出しモータによって駆動される。そして、このルーツポンプの特徴点は、シリンダ内に摺動部がなく動力損が少なく高速回転が可能となると共に良好な排気特性が得られることにある。
【００１９】
なお、本実施形態に係る水蒸気冷凍機システムは、蒸発器１５の出口冷水温度は２０℃程度の高温が最適ではあるが、そうでなくとも、冷凍機システムの内部真空度を高くし、蒸発器１５と凝縮器２０との水位差を大きく取る必要があり装置が大がかりになるができなくはない。しかし、冷却塔による年間を通した冷却水の冷却温度から、装置のコストパフォーマンス上有利なのは、例えば、負荷４５の入口２０℃、出口２３℃である温度差３℃であれば、蒸発器１５と凝縮器２０との水位差ΔＬが現実的な数十センチとなる。具体的には、真空ポンプ３５によって、凝縮器２０の凝縮圧力値６．３ｋＰａになるように真空引きし、蒸発器１５の蒸発圧力値１．７ｋＰａになるようにルーツ圧縮機２５で圧縮すると、差圧が４．６ｋＰａで４７ｃｍの水位差ΔＬで冷凍サイクルが成立する。このときに、ルーツ圧縮機２５の圧縮比は、２．２あればよい。
なお、凝縮器２０内の圧力値を夏外気の湿球温度から、負荷４５の入口出口冷水温度は、出口冷水温度では凝縮器内圧力基準とした温度から、入口冷水温度は水位差で規定できる差圧から、それぞれ成り立つよう設計すれば、異なる温度系の冷凍機システムができるのはいうまでもない。以下には、上記の負荷入口２０℃、出口２３℃の冷水条件での数値を示していく。
【００２０】
次に、本実施形態に係る水蒸気圧縮冷凍機システムの作用を説明する。
本実施形態に係る水蒸気圧縮冷凍機システムは、図１に示すように、膨張弁を排除しており、蒸発器１５、ルーツ圧縮機２５、凝縮器２０及び負荷側の冷水配管４０を密閉式として接続し、この内部を真空状態にし、ルーツ圧縮機２５を運転することで蒸発器１５内の水蒸気が蒸発し、蒸発器１５内の温度を低下させる。
【００２１】
次に、ルーツ圧縮機２５によってその水蒸気を圧縮した後、水蒸気は高温となって凝縮器２０に導かれる。凝縮器２０では、冷却水ポンプ５２によってシェルアンドチューブ熱交換器２１内に流される開放式冷却塔５５からの冷却水と間接熱交換されて凝縮され、再び水に戻る。高温水蒸気の凝縮によって昇温されたシェルアンドチューブ熱交換器２１内の冷却水は、冷却水往き管５３を介して開放式冷却塔５５に送られ、その熱を開放式冷却塔５５の散水管５７から外部へ放熱する。凝縮器２０内の凝縮水は、凝縮器２０と蒸発器１５とを連結した連通路３０により蒸発器１５へ戻り、両容器の圧力差に相当する水位差ΔＬを維持する。
【００２２】
本実施形態において、水蒸気は、蒸発器１５から連結配管２６内を流送し、ルーツ圧縮機２５に流れ、さらに、凝縮器２０に流れ込む。そして、蒸発時に蒸発器１５の水を冷却し、冷水を製造する。蒸発器１５の出口側は冷水温度が例えば２０℃であり、冷水は冷水ポンプ４２によりサーバ等の負荷４５の入力側に流送される。そこで、負荷４５の出口側から例えば２３℃の冷水を放出し、蒸発器１５内に例えば２３℃の冷水として戻される。
【００２３】
開放式冷却塔５５の下部水槽５６から冷却水ポンプ５２によって汲み出される冷却水の温度は、夏期ピーク時において例えば３２℃である。このとき、凝縮器２０の底部に滞留する水冷媒液の温度は、例えば、３７℃となっていて、約６．３ｋＰａの飽和水蒸気圧を有し、その出口側から凝縮器２０の底部に滞留する水冷媒液とほぼ同じ温度まで熱交換されたチューブ内冷却水は約３７℃となって、シェルアンドチューブ熱交換器２１のチューブ側出口２１ｂから冷却水ポンプ５２により開放式冷却塔５５に流送される。
【００２４】
本実施形態に係る水蒸気圧縮冷凍機システムは、凝縮器２０に滞留している水冷媒液を、連通路３０を介して蒸発器１５へ流送する。本実施形態に係る水蒸気圧縮冷凍機システムでは膨張弁を排除しており、凝縮器２０及び蒸発器１５の圧力差を、凝縮器２０内及び蒸発器１５内の水位差による水頭圧で保持している。
【００２５】
以上のように、本実施形態によれば、凝縮器２０では、開放式冷却塔５５で冷却された冷却水がシェルアンドチューブ熱交換器２１内に流され、ルーツ圧縮機２５から送られてくる水冷媒の水蒸気と間接熱交換によって冷却される。
このように、凝縮器２０内での間接熱交換によって、冷却水系は従来の水蒸気圧縮冷凍機システムのように減圧にする必要が無くなる。
従って、高価な密閉式冷却塔に代えて開放式冷却塔を使用することができる。また、冷却水系にブラインを流すことも可能となる。
【００２６】
（実施形態２）
図２は、本発明の実施形態２に係る水蒸気圧縮冷凍機システムを示す。
本実施形態に係る水蒸気圧縮冷凍機システムは、凝縮器２０を流す冷却水と開放式冷却塔５５を流す冷却水とを熱交換器７０で間接熱交換する点で、図１に示す水蒸気圧縮冷凍機システムとは相違する。従って、その他の構成についてはその説明を省略する。
【００２７】
凝縮器２０のシェルアンドチューブ熱交換器２１には、冷却水循環路６０が繋がれている。この冷却水循環路６０は、冷却水ポンプ６２を設けてシェルアンドチューブ熱交換器２１の入口２１ａに繋がる冷却水還り管６１と、シェルアンドチューブ熱交換器２１の出口２１ｂに繋がる冷却水往き管６３とを結合することによって構成されている。そして、冷却水循環路６０には、熱交換器７０が熱的に結合されている。
また、熱交換器７０には、開放式冷却塔５５に繋がる冷却水循環路６５が熱的に結合されている。この冷却水循環路６５は、冷却水ポンプ６６を設けて下部水槽５６に連絡する冷却水還り管６７と、散水管５７に連絡する冷却水往き管６８とを結合することによって構成されている。
【００２８】
本実施形態に係る水蒸気圧縮冷凍機システムでは、ルーツ圧縮機２５によってその水蒸気を圧縮した後、凝縮器２０に導かれた高温となった水蒸気を、凝縮器２０においてシェルアンドチューブ熱交換器２１内に流される冷却水によって冷却する際に、シェルアンドチューブ熱交換器２１内に流される冷却水循環路６０内の冷却水は、開放式冷却塔５５から送られてくる冷却水循環路６５内の冷却水と、熱交換器７０において間接熱交換される。
【００２９】
従って、本実施形態に係る水蒸気圧縮冷凍機システムによれば、外気やスライムで汚れた水を凝縮器２０のシェルアンドチューブ熱交換器２１に流さずに済み、長寿命化が図れる。
また、本実施形態に係る水蒸気圧縮冷凍機システムにおいても、実施形態１と同様の作用効果を奏することが可能となる。
【００３０】
なお、上記実施形態２では、熱交換器７０と冷却塔５５とを別々に設けた説明したが、冷却塔５５を熱交換器を備える密閉式冷却塔に置き換えれば、熱交換器７０と冷却塔５５とを分離して設けることが無くなる。
【符号の説明】
【００３１】
１０ 水蒸気圧縮冷凍機
１５ 蒸発器
２０ 凝縮器
２１ シェルアンドチューブ熱交換器
２１ａ 入口
２１ｂ 出口
２５ ルーツ圧縮機
２６ 連結配管
３０ 連通路
３５ 真空ポンプ
４０ 冷水配管
４１ 冷水往き管
４２ 冷水ポンプ
４３ 冷水還り管
４５ 負荷
５０ 冷却水配管
５１、６１、６７ 冷却水還り管
５２、６２、６６ 冷却水ポンプ
５３、６３、６８ 冷却水往き管
５５ 開放式冷却塔
６０、６５ 冷却水循環路
７０ 熱交換器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、開放式冷却塔を用いる水蒸気圧縮冷凍機システムに係り、特に、年間を通じて大負荷冷房負荷／冷却負荷を有し、高温の冷水を要求する設備に適した冷凍機システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、水を冷凍サイクルを形成する冷媒として使用する水蒸気圧縮冷凍機システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。そして、特許文献１では、蒸発器と凝縮器の差圧を位置水頭により確保し、もって膨張弁を排除している。
特許文献１では、蒸発器と凝縮器の差圧を位置水頭により確保し、もって膨張弁を排除している。特許文献１記載の水蒸気圧縮冷凍機システムでは、例えば、蒸発器から供給される冷水往き温度を２０℃とするため、冷凍機内部で１５℃の冷水を製造するのに蒸発器内圧を１．７ｋＰａ、凝縮器において、日本関東など夏期に外気湿球温度３２℃程度で冷却塔利用ができるよう、水冷媒液が３７℃で液化する３７℃飽和蒸気圧６．３ｋＰａに凝縮器内圧力を各々真空引きすることで、冷凍サイクルを小さな蒸発器凝縮器水位差で実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−９７９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載の水蒸気圧縮冷凍機システムでは、その機構上、蒸発器に空間的に連結される冷水配管内及び負荷側熱交換器水側内、凝縮器に空間的に連結される冷却水配管内も同じく水冷媒液が３７℃で液化する３７℃飽和蒸気圧の３．６ｋＰａ以下程度まで真空状態にしなければならない。
また、外気と熱交換する冷却塔では、冷却水配管内の冷却水も滅圧されていなければならないので、機構上チューブ内を冷却水が流れる高価な密閉型（コイルチューブ内を冷却水が流れ、チューブ外には別な冷却水が外気と共に触れてチューブ外面などで蒸発潜熱を奪いながら外気に蒸発して熱交換する）の型式でなければならない。
【０００５】
さらに、特許文献１記載の水蒸気圧縮冷凍機システムでは、密閉式冷却塔内の冷却コイル内を減圧するので、強度やシール性の確保のため特別製作となり、汎用品が使えず、さらに高価となる。
しかも、寒冷地においては、冷却塔年中運転により、冷却水凍結の虞があり、不凍液（ブライン）を使いたくても、冷却水は水でなければ冷凍サイクルが成立しないという問題がある。
【０００６】
本発明は斯かる従来の問題点を解決するために為されたもので、その目的は、通年で高温の冷水による冷却を要する冷凍設備において、蒸発器と凝縮器との差圧を位置水頭により確保する水蒸気圧縮冷凍機システムの冷却水系の自由度を上げることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の水蒸気圧縮冷凍機システムは、密閉式の蒸発器と、シェルアンドチューブ熱交換器を設ける密閉式の凝縮器と、蒸発器と凝縮器との冷媒液位のレベル差を確保する圧縮機と、各々が配管で接続される凝縮器、蒸発器、圧縮機及びその間を接続する配管内を３０ｋＰａ以下の真空状態に保持する、凝縮器に接続される配管に設けられた真空ポンプと、を有する、水が冷凍サイクルを形成する冷媒として使用される水蒸気圧縮冷凍機を備えた水蒸気圧縮冷凍機システムであって、蒸発器の底部と凝縮器の底部とを連結し、冷媒の凝縮増加分を循環させる連通路と、冷水ポンプを設け、蒸発器の底部に連結される冷水往き管と、蒸発器の上部に連結される冷水還り管とを有する冷水配管と、冷水往き管及び冷水還り管に連結される熱交換器である負荷と、圧縮機を蒸発器と凝縮器との間に位置させて連結する連結配管と、凝縮器のシェルアンドチューブ熱交換器のチューブ側出口に連結される冷却水往き管と、冷却水ポンプを設け、凝縮器のシェルアンドチューブ熱交換器のチューブ側入口に連結される冷却水還り管とを有する冷却水配管と、冷却水配管に連結され、凝縮器のシェルアンドチューブ熱交換器のチューブ内を流れる冷却水を外気と熱交換する開放式冷却塔とを備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の水蒸気圧縮冷凍機システムは、密閉式の蒸発器と、シェルアンドチューブ熱交換器を設ける密閉式の凝縮器と、蒸発器と凝縮器との冷媒液位のレベル差を確保する圧縮機と、各々が配管で接続される凝縮器、蒸発器、圧縮機及びその間を接続する配管内を３０ｋＰａ以下の真空状態に保持する、凝縮器に接続される配管に設けられた真空ポンプと、を有する、水が冷凍サイクルを形成する冷媒として使用される水蒸気圧縮冷凍機を備えた水蒸気圧縮冷凍機システムであって、蒸発器の底部と凝縮器の底部とを連結し、冷媒の凝縮増加分を循環させる連通路と、冷水ポンプを設け、蒸発器の底部に連結される冷水往き管と、蒸発器の上部に連結される冷水還り管とを有する冷水配管と、冷水往き管及び冷水還り管に連結される熱交換器である負荷と、圧縮機を蒸発器と凝縮器との間に位置させて連結する連結配管と、凝縮器のシェルアンドチューブ熱交換器のチューブ側出口に連結される冷却水往き管と、冷却水ポンプを設け、凝縮器のシェルアンドチューブ熱交換器のチューブ側入口に連結される冷却水還り管とを連結する冷却水循環路から成る冷却水配管と、冷却水循環ポンプを設ける冷却水循環路を設け、冷却水を外気と熱交換する開放式冷却塔と、冷却水配管の冷却水循環路と開放式冷却塔の冷却水循環路とを熱的に結合し、冷却水配管の冷却水循環路を流す冷却水と開放式冷却塔の冷却水循環路を流す冷却水とを間接熱交換する熱交換器とを備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の水蒸気圧縮冷凍機システムは、密閉式の蒸発器と、シェルアンドチューブ熱交換器を設ける密閉式の凝縮器と、蒸発器と凝縮器との冷媒液位のレベル差を確保する圧縮機と、各々が配管で接続される凝縮器、蒸発器、圧縮機及びその間を接続する配管内を３０ｋＰａ以下の真空状態に保持する、凝縮器に接続される配管に設けられた真空ポンプと、を有する、水が冷凍サイクルを形成する冷媒として使用される水蒸気圧縮冷凍機を備えた水蒸気圧縮冷凍機システムであって、蒸発器の底部と凝縮器の底部とを連結し、冷媒の凝縮増加分を循環させる連通路と、冷水ポンプを設け、蒸発器の底部に連結される冷水往き管と、蒸発器の上部に連結される冷水還り管とを有する冷水配管と、冷水往き管及び冷水還り管に連結される熱交換器である負荷と、圧縮機を蒸発器と凝縮器との間に位置させて連結する連結配管と、凝縮器のシェルアンドチューブ熱交換器のチューブ側出口に連結される冷却水往き管と、冷却水ポンプを設け、凝縮器のシェルアンドチューブ熱交換器のチューブ側入口に連結される冷却水還り管とを連結する冷却水循環路から成る冷却水配管と、冷却水配管に連結される熱交換器を有する密閉式冷却塔とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
腐食の激しい外気との熱交換器である冷却塔部分の減圧を回避できるので、汎用開放式冷却塔が利用でき施工の手間やコストが大幅に削減できる。
寒冷地における冷却塔年中使用にも、ブラインが利用可能である。
凝縮器を流す冷却水と開放式冷却塔とをさらに熱交換器で間接接続することで、外気やスライムで汚れた水を凝縮器チューブに流さずに済み、長寿命化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態１に係る水蒸気圧縮冷凍機システムを示す構成図である。
【図２】本発明の実施形態２に係る水蒸気圧縮冷凍機システムを示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る水蒸気圧縮冷凍機システムを示す。本実施形態に係る水蒸気圧縮冷凍機システムは、水を冷凍サイクルを形成する冷媒として使用する密閉式の水冷媒冷凍機である水蒸気圧縮冷凍機１０を有する。
【００１３】
水蒸気圧縮冷凍機１０は、密閉式の蒸発器１５と、シェルアンドチューブ熱交換器２１を設ける密閉式の凝縮器２０と、蒸発器１５と凝縮器２０との相互間を接続する蒸気ダクトである連結配管２６に配設したインバータで制御されるルーツ圧縮機２５とを設けている。
また、凝縮器２０には、配管３５ａを介して真空ポンプ３５が接続されている。
真空ポンプ３５は、凝縮器２０内の空気、つまり凝縮器２０に空間として繋がっている連通路３０、連結配管２６及び蒸発器１５と、さらに凝縮器２０と蒸発器１５に接続されたその他の配管内の空気を排出し、それらの空間内の空気圧力を少なくとも３０ｋＰａ以下の真空状態とし、例えば、水の３７℃飽和蒸気圧である６．３ｋＰａ程度の圧力値として凝縮器２０内を真空状態とする。
【００１４】
蒸発器１５は、密閉型に構成され、その内部に入れた蒸発性液体、例えば水を大気圧より低い減圧の状態で蒸発させるものである。
この蒸発器１５には、冷水往き管４１及び冷水還り管４３を有する冷水配管４０を介して負荷４５が連結されている。
【００１５】
冷水配管４０の冷水往き管４１は、冷水ポンプ４２を設け、蒸発器１５の底部と負荷４５とに連絡している。また、冷水配管４０の冷水還り管４３は、負荷４５と蒸発器１５の上部に連絡している。
蒸発器１５内下部に貯留し蒸発器３５内での蒸発水分による蒸発潜熱により温度が低くなった水は、冷水ポンプ４２にて汲み出されて冷水配管４０の冷水往き管４１を介してサーバ等の負荷４５に送られた後、熱交換器である負荷４５から熱を授与され、冷水配管４０の冷水還り管４３を介して再び蒸発器１５内に噴出して戻される。
【００１６】
凝縮器２０は、密閉型に構成され、蒸発器１５内での蒸発潜熱により周囲の熱を奪って蒸発発生した蒸気を連結配管２６を介して導入し、この蒸気を、シェルアンドチューブ熱交換器２１のシェル側に導入して、チューブ側を流れる冷却水と間接熱交換によって冷却しチューブ表面で凝縮するものである。また、凝縮器４７には、配管を介して真空ポンプ４９が接続されている。
真空ポンプ４９は、凝縮器４７内の空気、つまり凝縮器４７に空間として繋がっている連通路４８、連結配管５１及び蒸発器３５と、さらに凝縮器４７と蒸発器３５に接続されたその他の配管内の空気を排出し、それらの空間内の空気圧力を少なくとも３０ｋＰａ以下の真空状態とし、例えば、水の３７℃飽和蒸気圧である６．３ｋＰａ程度の圧力値として凝縮器４７内を真空状態とする。
【００１７】
凝縮器２０のシェルアンドチューブ熱交換器２１の入口２１ａには、冷却水配管５０の冷却水還り管５１が連結され、凝縮器２０のシェルアンドチューブ熱交換器２１の入口２１ｂには、冷却水配管５０の冷却水往き管５３が連結されている。冷却水配管５０の冷却水還り管５１には、冷却水ポンプ５２が設けられている。
冷却水配管５０の冷却水還り管５１は、開放式冷却塔５５の下部水槽５６に連絡し、冷却水配管５０の冷却水往き管５３は、開放方式冷却塔５５の上部の散水管５７に連絡している。開放式冷却塔５５では、凝縮器２０のシェルアンドチューブ熱交換器２１内を流れる冷却水を外気と熱交換する。
【００１８】
ルーツ圧縮機２５は、蒸発器１５と凝縮器２０とを相互に連結する連結配管２６に連結されている。ルーツ圧縮機２５は、レベル的に併設された蒸発器１５と凝縮器２０との冷媒液位のレベル差△Ｌを確保するだけの圧力差を、真空状態において保持できるだけの能力を有している。ルーツ圧縮機２５は、例えば、ルーツポンプであり、このルーツポンプはいわゆる真空用のブースタポンプであって、例えば、楕円形のシリンダ内に同形のまゆ型断面形状を有する２つのロータを互いに９０°位相をずらせて隣接配置し、各ロータは互いに当速度で回転する。この２つのロータとシリンダとの間に閉じこめられた水蒸気を吸気口から排気口側つまり凝縮器２０側に送流する。そして、２つのロータの回転制御はルーツポンプの軸端に接続されたタイミングギヤによって行ない、駆動軸の他端は軸封部を介して大気中に出しモータによって駆動される。そして、このルーツポンプの特徴点は、シリンダ内に摺動部がなく動力損が少なく高速回転が可能となると共に良好な排気特性が得られることにある。
【００１９】
なお、本実施形態に係る水蒸気冷凍機システムは、蒸発器１５の出口冷水温度は２０℃程度の高温が最適ではあるが、そうでなくとも、冷凍機システムの内部真空度を高くし、蒸発器１５と凝縮器２０との水位差を大きく取る必要があり装置が大がかりになるができなくはない。しかし、冷却塔による年間を通した冷却水の冷却温度から、装置のコストパフォーマンス上有利なのは、例えば、負荷４５の入口２０℃、出口２３℃である温度差３℃であれば、蒸発器１５と凝縮器２０との水位差ΔＬが現実的な数十センチとなる。具体的には、真空ポンプ３５によって、凝縮器２０の凝縮圧力値６．３ｋＰａになるように真空引きし、蒸発器１５の蒸発圧力値１．７ｋＰａになるようにルーツ圧縮機２５で圧縮すると、差圧が４．６ｋＰａで４７ｃｍの水位差ΔＬで冷凍サイクルが成立する。このときに、ルーツ圧縮機２５の圧縮比は、２．２あればよい。
なお、凝縮器２０内の圧力値を夏外気の湿球温度から、負荷４５の入口出口冷水温度は、出口冷水温度では凝縮器内圧力基準とした温度から、入口冷水温度は水位差で規定できる差圧から、それぞれ成り立つよう設計すれば、異なる温度系の冷凍機システムができるのはいうまでもない。以下には、上記の負荷入口２０℃、出口２３℃の冷水条件での数値を示していく。
【００２０】
次に、本実施形態に係る水蒸気圧縮冷凍機システムの作用を説明する。
本実施形態に係る水蒸気圧縮冷凍機システムは、図１に示すように、膨張弁を排除しており、蒸発器１５、ルーツ圧縮機２５、凝縮器２０及び負荷側の冷水配管４０を密閉式として接続し、この内部を真空状態にし、ルーツ圧縮機２５を運転することで蒸発器１５内の水蒸気が蒸発し、蒸発器１５内の温度を低下させる。
【００２１】
次に、ルーツ圧縮機２５によってその水蒸気を圧縮した後、水蒸気は高温となって凝縮器２０に導かれる。凝縮器２０では、冷却水ポンプ５２によってシェルアンドチューブ熱交換器２１内に流される開放式冷却塔５５からの冷却水と間接熱交換されて凝縮され、再び水に戻る。高温水蒸気の凝縮によって昇温されたシェルアンドチューブ熱交換器２１内の冷却水は、冷却水往き管５３を介して開放式冷却塔５５に送られ、その熱を開放式冷却塔５５の散水管５７から外部へ放熱する。凝縮器２０内の凝縮水は、凝縮器２０と蒸発器１５とを連結した連通路３０により蒸発器１５へ戻り、両容器の圧力差に相当する水位差ΔＬを維持する。
【００２２】
本実施形態において、水蒸気は、蒸発器１５から連結配管２６内を流送し、ルーツ圧縮機２５に流れ、さらに、凝縮器２０に流れ込む。そして、蒸発時に蒸発器１５の水を冷却し、冷水を製造する。蒸発器１５の出口側は冷水温度が例えば２０℃であり、冷水は冷水ポンプ４２によりサーバ等の負荷４５の入力側に流送される。そこで、負荷４５の出口側から例えば２３℃の冷水を放出し、蒸発器１５内に例えば２３℃の冷水として戻される。
【００２３】
開放式冷却塔５５の下部水槽５６から冷却水ポンプ５２によって汲み出される冷却水の温度は、夏期ピーク時において例えば３２℃である。このとき、凝縮器２０の底部に滞留する水冷媒液の温度は、例えば、３７℃となっていて、約６．３ｋＰａの飽和水蒸気圧を有し、その出口側から凝縮器２０の底部に滞留する水冷媒液とほぼ同じ温度まで熱交換されたチューブ内冷却水は約３７℃となって、シェルアンドチューブ熱交換器２１のチューブ側出口２１ｂから冷却水ポンプ５２により開放式冷却塔５５に流送される。
【００２４】
本実施形態に係る水蒸気圧縮冷凍機システムは、凝縮器２０に滞留している水冷媒液を、連通路３０を介して蒸発器１５へ流送する。本実施形態に係る水蒸気圧縮冷凍機システムでは膨張弁を排除しており、凝縮器２０及び蒸発器１５の圧力差を、凝縮器２０内及び蒸発器１５内の水位差による水頭圧で保持している。
【００２５】
以上のように、本実施形態によれば、凝縮器２０では、開放式冷却塔５５で冷却された冷却水がシェルアンドチューブ熱交換器２１内に流され、ルーツ圧縮機２５から送られてくる水冷媒の水蒸気と間接熱交換によって冷却される。
このように、凝縮器２０内での間接熱交換によって、冷却水系は従来の水蒸気圧縮冷凍機システムのように減圧にする必要が無くなる。
従って、高価な密閉式冷却塔に代えて開放式冷却塔を使用することができる。また、冷却水系にブラインを流すことも可能となる。
【００２６】
（実施形態２）
図２は、本発明の実施形態２に係る水蒸気圧縮冷凍機システムを示す。
本実施形態に係る水蒸気圧縮冷凍機システムは、凝縮器２０を流す冷却水と開放式冷却塔５５を流す冷却水とを熱交換器７０で間接熱交換する点で、図１に示す水蒸気圧縮冷凍機システムとは相違する。従って、その他の構成についてはその説明を省略する。
【００２７】
凝縮器２０のシェルアンドチューブ熱交換器２１には、冷却水循環路６０が繋がれている。この冷却水循環路６０は、冷却水ポンプ６２を設けてシェルアンドチューブ熱交換器２１の入口２１ａに繋がる冷却水還り管６１と、シェルアンドチューブ熱交換器２１の出口２１ｂに繋がる冷却水往き管６３とを結合することによって構成されている。そして、冷却水循環路６０には、熱交換器７０が熱的に結合されている。
また、熱交換器７０には、開放式冷却塔５５に繋がる冷却水循環路６５が熱的に結合されている。この冷却水循環路６５は、冷却水ポンプ６６を設けて下部水槽５６に連絡する冷却水還り管６７と、散水管５７に連絡する冷却水往き管６８とを結合することによって構成されている。
【００２８】
本実施形態に係る水蒸気圧縮冷凍機システムでは、ルーツ圧縮機２５によってその水蒸気を圧縮した後、凝縮器２０に導かれた高温となった水蒸気を、凝縮器２０においてシェルアンドチューブ熱交換器２１内に流される冷却水によって冷却する際に、シェルアンドチューブ熱交換器２１内に流される冷却水循環路６０内の冷却水は、開放式冷却塔５５から送られてくる冷却水循環路６５内の冷却水と、熱交換器７０において間接熱交換される。
【００２９】
従って、本実施形態に係る水蒸気圧縮冷凍機システムによれば、外気やスライムで汚れた水を凝縮器２０のシェルアンドチューブ熱交換器２１に流さずに済み、長寿命化が図れる。
また、本実施形態に係る水蒸気圧縮冷凍機システムにおいても、実施形態１と同様の作用効果を奏することが可能となる。
【００３０】
なお、上記実施形態２では、熱交換器７０と冷却塔５５とを別々に設けた説明したが、冷却塔５５を熱交換器を備える密閉式冷却塔に置き換えれば、熱交換器７０と冷却塔５５とを分離して設けることが無くなる。
【符号の説明】
【００３１】
１０ 水蒸気圧縮冷凍機
１５ 蒸発器
２０ 凝縮器
２１ シェルアンドチューブ熱交換器
２１ａ 入口
２１ｂ 出口
２５ ルーツ圧縮機
２６ 連結配管
３０ 連通路
３５ 真空ポンプ
４０ 冷水配管
４１ 冷水往き管
４２ 冷水ポンプ
４３ 冷水還り管
４５ 負荷
５０ 冷却水配管
５１、６１、６７ 冷却水還り管
５２、６２、６６ 冷却水ポンプ
５３、６３、６８ 冷却水往き管
５５ 開放式冷却塔
６０、６５ 冷却水循環路
７０ 熱交換器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉式の蒸発器と、シェルアンドチューブ熱交換器を設ける密閉式の凝縮器と、前記蒸発器と前記凝縮器との冷媒液位のレベル差を確保する圧縮機と、各々が配管で接続される前記凝縮器、前記蒸発器、前記圧縮機及びその間を接続する配管内を３０ｋＰａ以下の真空状態に保持する、前記凝縮器に接続される配管に設けられた真空ポンプと、を有する、水が冷凍サイクルを形成する冷媒として使用される水蒸気圧縮冷凍機を備えた水蒸気圧縮冷凍機システムであって、
前記蒸発器の底部と前記凝縮器の底部とを連結し、前記冷媒の凝縮増加分を循環させる連通路と、
冷水ポンプを設け、前記蒸発器の底部に連結される冷水往き管と、前記蒸発器の上部に連結される冷水還り管とを有する冷水配管と、
前記冷水往き管及び前記冷水還り管に連結される熱交換器である負荷と、
前記圧縮機を前記蒸発器と前記凝縮器との間に位置させて連結する連結配管と、
前記凝縮器のシェルアンドチューブ熱交換器のチューブ側出口に連結される冷却水往き管と、冷却水ポンプを設け、前記凝縮器のシェルアンドチューブ熱交換器のチューブ側入口に連結される冷却水還り管とを有する冷却水配管と、
前記冷却水配管に連結され、前記凝縮器のシェルアンドチューブ熱交換器のチューブ内を流れる冷却水を外気と熱交換する開放式冷却塔と
を備えることを特徴とする水蒸気圧縮冷凍機システム。
【請求項２】
密閉式の蒸発器と、シェルアンドチューブ熱交換器を設ける密閉式の凝縮器と、前記蒸発器と前記凝縮器との冷媒液位のレベル差を確保する圧縮機と、各々が配管で接続される前記凝縮器、前記蒸発器、前記圧縮機及びその間を接続する配管内を３０ｋＰａ以下の真空状態に保持する、前記凝縮器に接続される配管に設けられた真空ポンプと、を有する、水が冷凍サイクルを形成する冷媒として使用される水蒸気圧縮冷凍機を備えた水蒸気圧縮冷凍機システムであって、
前記蒸発器の底部と前記凝縮器の底部とを連結し、前記冷媒の凝縮増加分を循環させる連通路と、
冷水ポンプを設け、前記蒸発器の底部に連結される冷水往き管と、前記蒸発器の上部に連結される冷水還り管とを有する冷水配管と、
前記冷水往き管及び前記冷水還り管に連結される熱交換器である負荷と、
前記圧縮機を前記蒸発器と前記凝縮器との間に位置させて連結する連結配管と、
前記凝縮器のシェルアンドチューブ熱交換器のチューブ側出口に連結される冷却水往き管と、冷却水ポンプを設け、前記凝縮器のシェルアンドチューブ熱交換器のチューブ側入口に連結される冷却水還り管とを連結する冷却水循環路から成る冷却水配管と、
冷却水循環ポンプを設ける冷却水循環路を設け、冷却水を外気と熱交換する開放式冷却塔と、
前記冷却水配管の冷却水循環路と前記開放式冷却塔の冷却水循環路とを熱的に結合し、前記冷却水配管の冷却水循環路を流す冷却水と前記開放式冷却塔の冷却水循環路を流す冷却水とを間接熱交換する熱交換器と
を備えることを特徴とする水蒸気圧縮冷凍機システム。
【請求項３】
密閉式の蒸発器と、シェルアンドチューブ熱交換器を設ける密閉式の凝縮器と、前記蒸発器と前記凝縮器との冷媒液位のレベル差を確保する圧縮機と、各々が配管で接続される前記凝縮器、前記蒸発器、前記圧縮機及びその間を接続する配管内を３０ｋＰａ以下の真空状態に保持する、前記凝縮器に接続される配管に設けられた真空ポンプと、を有する、水が冷凍サイクルを形成する冷媒として使用される水蒸気圧縮冷凍機を備えた水蒸気圧縮冷凍機システムであって、
前記蒸発器の底部と前記凝縮器の底部とを連結し、前記冷媒の凝縮増加分を循環させる連通路と、
冷水ポンプを設け、前記蒸発器の底部に連結される冷水往き管と、前記蒸発器の上部に連結される冷水還り管とを有する冷水配管と、
前記冷水往き管及び前記冷水還り管に連結される熱交換器である負荷と、
前記圧縮機を前記蒸発器と前記凝縮器との間に位置させて連結する連結配管と、
前記凝縮器のシェルアンドチューブ熱交換器のチューブ側出口に連結される冷却水往き管と、冷却水ポンプを設け、前記凝縮器のシェルアンドチューブ熱交換器のチューブ側入口に連結される冷却水還り管とを連結する冷却水循環路から成る冷却水配管と、
前記冷却水配管に連結される熱交換器を有する密閉式冷却塔と
を備えることを特徴とする水蒸気圧縮冷凍機システム。
【請求項１】
密閉式の蒸発器と、シェルアンドチューブ熱交換器を設ける密閉式の凝縮器と、前記蒸発器と前記凝縮器との冷媒液位のレベル差を確保する圧縮機と、各々が配管で接続される前記凝縮器、前記蒸発器、前記圧縮機及びその間を接続する配管内を３０ｋＰａ以下の真空状態に保持する、前記凝縮器に接続される配管に設けられた真空ポンプと、を有する、水が冷凍サイクルを形成する冷媒として使用される水蒸気圧縮冷凍機を備えた水蒸気圧縮冷凍機システムであって、
前記蒸発器の底部と前記凝縮器の底部とを連結し、前記冷媒の凝縮増加分を循環させる連通路と、
冷水ポンプを設け、前記蒸発器の底部に連結される冷水往き管と、前記蒸発器の上部に連結される冷水還り管とを有する冷水配管と、
前記冷水往き管及び前記冷水還り管に連結される熱交換器である負荷と、
前記圧縮機を前記蒸発器と前記凝縮器との間に位置させて連結する連結配管と、
前記凝縮器のシェルアンドチューブ熱交換器のチューブ側出口に連結される冷却水往き管と、冷却水ポンプを設け、前記凝縮器のシェルアンドチューブ熱交換器のチューブ側入口に連結される冷却水還り管とを有する冷却水配管と、
前記冷却水配管に連結され、前記凝縮器のシェルアンドチューブ熱交換器のチューブ内を流れる冷却水を外気と熱交換する開放式冷却塔と
を備えることを特徴とする水蒸気圧縮冷凍機システム。
【請求項２】
密閉式の蒸発器と、シェルアンドチューブ熱交換器を設ける密閉式の凝縮器と、前記蒸発器と前記凝縮器との冷媒液位のレベル差を確保する圧縮機と、各々が配管で接続される前記凝縮器、前記蒸発器、前記圧縮機及びその間を接続する配管内を３０ｋＰａ以下の真空状態に保持する、前記凝縮器に接続される配管に設けられた真空ポンプと、を有する、水が冷凍サイクルを形成する冷媒として使用される水蒸気圧縮冷凍機を備えた水蒸気圧縮冷凍機システムであって、
前記蒸発器の底部と前記凝縮器の底部とを連結し、前記冷媒の凝縮増加分を循環させる連通路と、
冷水ポンプを設け、前記蒸発器の底部に連結される冷水往き管と、前記蒸発器の上部に連結される冷水還り管とを有する冷水配管と、
前記冷水往き管及び前記冷水還り管に連結される熱交換器である負荷と、
前記圧縮機を前記蒸発器と前記凝縮器との間に位置させて連結する連結配管と、
前記凝縮器のシェルアンドチューブ熱交換器のチューブ側出口に連結される冷却水往き管と、冷却水ポンプを設け、前記凝縮器のシェルアンドチューブ熱交換器のチューブ側入口に連結される冷却水還り管とを連結する冷却水循環路から成る冷却水配管と、
冷却水循環ポンプを設ける冷却水循環路を設け、冷却水を外気と熱交換する開放式冷却塔と、
前記冷却水配管の冷却水循環路と前記開放式冷却塔の冷却水循環路とを熱的に結合し、前記冷却水配管の冷却水循環路を流す冷却水と前記開放式冷却塔の冷却水循環路を流す冷却水とを間接熱交換する熱交換器と
を備えることを特徴とする水蒸気圧縮冷凍機システム。
【請求項３】
密閉式の蒸発器と、シェルアンドチューブ熱交換器を設ける密閉式の凝縮器と、前記蒸発器と前記凝縮器との冷媒液位のレベル差を確保する圧縮機と、各々が配管で接続される前記凝縮器、前記蒸発器、前記圧縮機及びその間を接続する配管内を３０ｋＰａ以下の真空状態に保持する、前記凝縮器に接続される配管に設けられた真空ポンプと、を有する、水が冷凍サイクルを形成する冷媒として使用される水蒸気圧縮冷凍機を備えた水蒸気圧縮冷凍機システムであって、
前記蒸発器の底部と前記凝縮器の底部とを連結し、前記冷媒の凝縮増加分を循環させる連通路と、
冷水ポンプを設け、前記蒸発器の底部に連結される冷水往き管と、前記蒸発器の上部に連結される冷水還り管とを有する冷水配管と、
前記冷水往き管及び前記冷水還り管に連結される熱交換器である負荷と、
前記圧縮機を前記蒸発器と前記凝縮器との間に位置させて連結する連結配管と、
前記凝縮器のシェルアンドチューブ熱交換器のチューブ側出口に連結される冷却水往き管と、冷却水ポンプを設け、前記凝縮器のシェルアンドチューブ熱交換器のチューブ側入口に連結される冷却水還り管とを連結する冷却水循環路から成る冷却水配管と、
前記冷却水配管に連結される熱交換器を有する密閉式冷却塔と
を備えることを特徴とする水蒸気圧縮冷凍機システム。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−２３０２６７（Ｐ２０１０−２３０２６７Ａ）
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７９７１７（Ｐ２００９−７９７１７）
【出願日】平成２１年３月２７日（２００９．３．２７）
【出願人】（０００００１８３４）三機工業株式会社 (316)
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２７日（２００９．３．２７）
【出願人】（０００００１８３４）三機工業株式会社 (316)
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