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公開番号2024174610
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-17
出願番号2023092522
出願日2023-06-05
発明の名称熱回収加熱冷却システム
出願人富士電機株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類F25B 27/02 20060101AFI20241210BHJP(冷凍または冷却;加熱と冷凍との組み合わせシステム;ヒートポンプシステム;氷の製造または貯蔵;気体の液化または固体化)
要約【課題】自己熱回収システムの冷却工程での熱交換により採熱された排温水が温度低下して加熱工程で利用できない低温域の排温水になっても該排温水が有する熱をさらに有効利用して熱回収率を高めることができる熱回収加熱冷却システムを提供する。
【解決手段】補助冷却器6からの熱回収水の熱を回収して蒸気を生成する排熱利用加熱装置10と、排熱利用加熱装置10により熱交換された熱回収水の熱を回収して冷却器7を冷却する冷却水を生成する排熱利用冷却装置20と、排熱利用冷却装置20により熱交換されて昇温した予熱水と加熱器2からの熱源温水の一部とを熱交換する予熱水熱交換器9と、予熱水熱交換器9で熱交換された予熱水により熱処理対象Wを予熱する予熱器1と、を備え、熱回収水は、熱回収水循環経路L1を流れ、予熱水は、予熱水循環経路L3を流れる。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
熱処理対象を一連の加熱器を介して段階的に加熱した後に熱処理を行い、該熱処理された熱処理対象を一連の冷却器を介して段階的に冷却させ、前記冷却器により熱交換された熱源温水の熱の一部を前記加熱器に戻して循環させる熱回収加熱冷却システムにおいて、
前記冷却器により熱交換されて温度上昇した熱回収水の熱を回収して蒸気を生成する排熱利用加熱装置と、
前記排熱利用加熱装置により熱交換されて温度低下した前記熱回収水の熱を回収して前記冷却器を冷却する冷却水を生成する排熱利用冷却装置と、
前記排熱利用冷却装置により熱交換されて昇温した冷却水である予熱水と前記加熱器により熱交換された前記熱源温水の一部とを熱交換する予熱水熱交換器と、
前記一連の加熱器の前段に設けられ、前記予熱水熱交換器により昇温された前記予熱水により前記熱処理対象を予熱する予熱器と、
を備え、
前記熱回収水は、前記冷却器、前記排熱利用加熱装置、前記排熱利用冷却装置を順に循環させて前記冷却器に戻す熱回収水循環経路を流れ、
前記予熱水は、前記排熱利用冷却装置、前記予熱水熱交換器、前記予熱器を順に循環させて前記排熱利用冷却装置に戻す予熱水循環経路を流れることを特徴とする熱回収加熱冷却システム。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記予熱水熱交換器により熱交換されて温度低下した熱源温水の一部を前記排熱利用加熱装置の被加熱水として供給することを特徴とする請求項１に記載の熱回収加熱冷却システム。
【請求項３】
前記冷却器のうちの後段の冷却器は、冷水チラーが生成して循環するチラー冷却水により冷却され、
前記後段の冷却器により熱交換されて前記冷水チラーに戻るチラー冷却水と、前記排熱利用冷却装置から出力される冷却水である補助冷却水とを熱交換する冷却水熱交換器を備え、
前記補助冷却水は、前記排熱利用冷却装置と前記冷却水熱交換器との間を循環させる補助冷却水循環経路を流れ、前記冷水チラーに戻るチラー冷却水を冷却することを特徴とする請求項１に記載の熱回収加熱冷却システム。
【請求項４】
前記加熱器には、蒸気配管を介して蒸気生成装置から蒸気が供給され、
前記排熱利用加熱装置は、ヒートポンプ式蒸気生成装置であり、生成された蒸気は前記蒸気配管に合流して前記加熱器に供給され、
前記排熱利用冷却装置は、エジェクタ冷却装置であることを特徴とする請求項１に記載の熱回収加熱冷却システム。
【請求項５】
前記冷却器の熱回収水循環経路出口側に設けられ熱回収水温度を計測する温度センサと、
前記冷却器と前記排熱利用加熱装置との間における熱回収水循環経路の分岐点と、前記排熱利用加熱装置と前記排熱利用冷却装置との間における熱回収水循環経路の合流点との間を接続し、前記排熱利用加熱装置をバイパスさせるバイパス配管と、
前記分岐点に設けられて前記熱回収水の供給を、排熱利用加熱装置側とバイパス配管側とに切り替える切替弁と、
前記排熱利用冷却装置と前記冷却器との間の熱回収水循環経路に設けられ、前記熱回収水を循環させる循環ポンプと、
前記温度センサが計測する熱回収水温度をもとに、前記熱回収水温度が第１温度未満かつ第２温度以上の場合、前記切替弁を前記排熱利用加熱装置側に切り替えて前記循環ポンプ、前記排熱利用加熱装置及び前記排熱利用冷却装置を運転させ、前記熱回収水温度が前記第２温度未満かつ第３温度以上の場合、前記切替弁を前記バイパス配管側に切り替えて前記排熱利用加熱装置を停止するとともに、前記循環ポンプ及び前記排熱利用冷却装置を運転させ、前記熱回収水温度が前記第３温度未満の場合、前記切替弁を前記バイパス配管側に切り替えて前記循環ポンプ、前記排熱利用加熱装置及び前記排熱利用冷却装置を停止する制御を行う制御部と、
を備えることを特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載の熱回収加熱冷却システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、自己熱回収システムの冷却工程での熱交換により採熱された排温水が温度低下して加熱工程で利用できない低温域の排温水になっても該排温水が有する熱をさらに有効利用して熱回収率を高めることができる熱回収加熱冷却システムに関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
製品を加熱して熱処理する工程において、熱処理後の製品を冷却する工程で使用した冷却水は製品との熱交換により温度上昇して排温水として捨てられる。そこで、この排温水の一部を加熱工程に戻すことにより、システム全体のエネルギー消費量の低減を図る自己熱回収システムがある。
【０００３】
なお、特許文献１には、炭酸含飲料の製造工程において他工程で発生した排熱を加熱工程で利用し、さらにその排熱を吸着式あるいは吸収式冷凍機の熱源にして冷却工程で利用する省エネルギーシステムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開平１１－１３０１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の自己熱回収システムでは、熱処理後の製品を冷却する冷却工程で熱交換された排温水は、温度低下に伴い、加熱工程で利用できずに捨てられる場合が多い。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、自己熱回収システムの冷却工程での熱交換により採熱された排温水が温度低下して加熱工程で利用できない低温域の排温水になっても該排温水が有する熱をさらに有効利用して熱回収率を高めることができる熱回収加熱冷却システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる熱回収加熱冷却システムは、熱処理対象を一連の加熱器を介して段階的に加熱した後に熱処理を行い、該熱処理された熱処理対象を一連の冷却器を介して段階的に冷却させ、前記冷却器により熱交換された熱源温水の熱の一部を前記加熱器に戻して循環させる熱回収加熱冷却システムにおいて、前記冷却器により熱交換されて温度上昇した熱回収水の熱を回収して蒸気を生成する排熱利用加熱装置と、前記排熱利用加熱装置により熱交換されて温度低下した前記熱回収水の熱を回収して前記冷却器を冷却する冷却水を生成する排熱利用冷却装置と、前記排熱利用冷却装置により熱交換されて昇温した冷却水である予熱水と前記加熱器により熱交換された前記熱源温水の一部とを熱交換する予熱水熱交換器と、前記一連の加熱器の前段に設けられ、前記予熱水熱交換器により昇温された前記予熱水により前記熱処理対象を予熱する予熱器と、を備え、前記熱回収水は、前記冷却器、前記排熱利用加熱装置、前記排熱利用冷却装置を順に循環させて前記冷却器に戻す熱回収水循環経路を流れ、前記予熱水は、前記排熱利用冷却装置、前記予熱水熱交換器、前記予熱器を順に循環させて前記排熱利用冷却装置に戻す予熱水循環経路を流れることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明にかかる熱回収加熱冷却システムは、上記の発明において、前記予熱水熱交換器により熱交換されて温度低下した熱源温水の一部を前記排熱利用加熱装置の被加熱水として供給することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明にかかる熱回収加熱冷却システムは、上記の発明において、前記冷却器のうちの後段の冷却器は、冷水チラーが生成して循環するチラー冷却水により冷却され、前記後段の冷却器により熱交換されて前記冷水チラーに戻るチラー冷却水と、前記排熱利用冷却装置から出力される冷却水である補助冷却水とを熱交換する冷却水熱交換器を備え、前記補助冷却水は、前記排熱利用冷却装置と前記冷却水熱交換器との間を循環させる補助冷却水循環経路を流れ、前記冷水チラーに戻るチラー冷却水を冷却することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明にかかる熱回収加熱冷却システムは、上記の発明において、前記加熱器には、蒸気配管を介して蒸気生成装置から蒸気が供給され、前記排熱利用加熱装置は、ヒートポンプ式蒸気生成装置であり、生成された蒸気は前記蒸気配管に合流して前記加熱器に供給され、前記排熱利用冷却装置は、エジェクタ冷却装置であることを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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