JP2003262414A - 圧縮式ヒートポンプ及び給湯装置 - Google Patents
圧縮式ヒートポンプ及び給湯装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱回収側の熱源の熱容量が比較的低く、蒸発
器における熱交換過程で、その温度が低下する場合に、
ヒートポンプのＣＯＰを高くすることができる圧縮式ピ
ートポンプを得る。 【解決手段】 作動媒体の一部が、超臨界領域で液相か
ら気相に状態変化する第一蒸発器５ａと、作動媒体の他
部が、液相と気相との混相状態で状態変化する第二蒸発
器５ｂとを備え、前記第一蒸発器５ａにおいてプロセス
排熱等の第一熱源から吸熱可能に、前記第二蒸発器５ｂ
において大気、海水等の第二熱源から吸熱可能に構成す
る。
器における熱交換過程で、その温度が低下する場合に、
ヒートポンプのＣＯＰを高くすることができる圧縮式ピ
ートポンプを得る。 【解決手段】 作動媒体の一部が、超臨界領域で液相か
ら気相に状態変化する第一蒸発器５ａと、作動媒体の他
部が、液相と気相との混相状態で状態変化する第二蒸発
器５ｂとを備え、前記第一蒸発器５ａにおいてプロセス
排熱等の第一熱源から吸熱可能に、前記第二蒸発器５ｂ
において大気、海水等の第二熱源から吸熱可能に構成す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、作動媒体が、圧縮
機、凝縮器、膨張装置、蒸発器を順に循環する構成で、
前記蒸発器において作動媒体が吸熱し、前記凝縮器にお
いて前記作動媒体が熱を放出するヒートポンプに関す
る。
機、凝縮器、膨張装置、蒸発器を順に循環する構成で、
前記蒸発器において作動媒体が吸熱し、前記凝縮器にお
いて前記作動媒体が熱を放出するヒートポンプに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の圧縮式ヒートポンプの蒸発器で
は、蒸発器内の作動媒体圧力は、その臨界圧以下であ
り、作動媒体は蒸発過程において、液相と気相との混合
状態で蒸発する。この過程における温度は一定である。
は、蒸発器内の作動媒体圧力は、その臨界圧以下であ
り、作動媒体は蒸発過程において、液相と気相との混合
状態で蒸発する。この過程における温度は一定である。
【０００３】一般的なヒートポンプのＴ−Ｓ線図を図６
に示した。図６において、４−１が圧縮機による断熱圧
縮過程、１−２が凝縮器における圧縮した作動媒体ガス
の凝縮過程であり、この凝縮により作動媒体は放熱して
液相に状態変化する。２−３が膨張装置における膨張過
程であり、この過程で作動媒体は膨張して圧力・温度が
低下する。３−４は蒸発器での蒸発過程であり、この過
程で作動媒体は吸熱して蒸発する。
に示した。図６において、４−１が圧縮機による断熱圧
縮過程、１−２が凝縮器における圧縮した作動媒体ガス
の凝縮過程であり、この凝縮により作動媒体は放熱して
液相に状態変化する。２−３が膨張装置における膨張過
程であり、この過程で作動媒体は膨張して圧力・温度が
低下する。３−４は蒸発器での蒸発過程であり、この過
程で作動媒体は吸熱して蒸発する。
【０００４】通常のヒートポンプでは、蒸発過程におい
て、大気や河川水等の定温熱源（ａ−ｂで示す）から熱
を回収し作動媒体が蒸発する。このサイクルでは、大気
から回収する熱は４−３−５−６によって囲まれる面積
であり、圧縮機で加えたエネルギーは４−１−２−３の
面積となる。
て、大気や河川水等の定温熱源（ａ−ｂで示す）から熱
を回収し作動媒体が蒸発する。このサイクルでは、大気
から回収する熱は４−３−５−６によって囲まれる面積
であり、圧縮機で加えたエネルギーは４−１−２−３の
面積となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】熱を回収する対象（被
冷却物）が、大気や河川水の場合、蒸発過程における温
度はほぼ一定と見なせ問題はないが、例えば、ガスエン
ジンで通常の圧縮式給湯ヒートポンプを廻し、併せて、
エンジンのインタクーラ冷却水（被冷却物）のような低
レベル排熱を回収したい場合、即ち、プロセスから熱回
収を行うような場合に問題が発生する。
冷却物）が、大気や河川水の場合、蒸発過程における温
度はほぼ一定と見なせ問題はないが、例えば、ガスエン
ジンで通常の圧縮式給湯ヒートポンプを廻し、併せて、
エンジンのインタクーラ冷却水（被冷却物）のような低
レベル排熱を回収したい場合、即ち、プロセスから熱回
収を行うような場合に問題が発生する。
【０００６】図７を参照して説明する。同図では、熱回
収の対象となる被冷却物の温度変化を細破線ａ−ｂで示
し、ヒートポンプ側の作動媒体の温度変化を矢印付き細
実線ａ′−ｂ′で示す。作動媒体と被冷却物は対向流の
熱交換器で熱交換しているものとする。図示するよう
に、被冷却物の温度は元々高く、冷却されるに従って低
下する。従って、蒸発器の温度レベルＴａ′は、被冷却
物の最低温度Ｔｂ′よりもさらに低くしなければならな
い。このサイクルにあって、圧縮機の仕事は面積４−１
−２−３となって大きく、実効的に、ＣＯＰを高くでき
ない。
収の対象となる被冷却物の温度変化を細破線ａ−ｂで示
し、ヒートポンプ側の作動媒体の温度変化を矢印付き細
実線ａ′−ｂ′で示す。作動媒体と被冷却物は対向流の
熱交換器で熱交換しているものとする。図示するよう
に、被冷却物の温度は元々高く、冷却されるに従って低
下する。従って、蒸発器の温度レベルＴａ′は、被冷却
物の最低温度Ｔｂ′よりもさらに低くしなければならな
い。このサイクルにあって、圧縮機の仕事は面積４−１
−２−３となって大きく、実効的に、ＣＯＰを高くでき
ない。
【０００７】本発明の目的は、上記のように、熱回収側
の熱源の熱容量が比較的低く、蒸発器における熱交換過
程で、その温度が低下する場合に、ヒートポンプのＣＯ
Ｐを高くすることができる圧縮式ピートポンプを得るこ
とにある。
の熱源の熱容量が比較的低く、蒸発器における熱交換過
程で、その温度が低下する場合に、ヒートポンプのＣＯ
Ｐを高くすることができる圧縮式ピートポンプを得るこ
とにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明による作動媒体が、圧縮機、凝縮器、膨張装
置、蒸発器を順に循環する構成で、前記蒸発器において
作動媒体が吸熱し、前記凝縮器において前記作動媒体が
熱を放出するヒートポンプの特徴構成は、請求項１に記
載されているように、前記蒸発器内の作動媒体圧力が、
前記作動媒体の吸熱過程で温度上昇する圧力に設定され
ていることにある。
の本発明による作動媒体が、圧縮機、凝縮器、膨張装
置、蒸発器を順に循環する構成で、前記蒸発器において
作動媒体が吸熱し、前記凝縮器において前記作動媒体が
熱を放出するヒートポンプの特徴構成は、請求項１に記
載されているように、前記蒸発器内の作動媒体圧力が、
前記作動媒体の吸熱過程で温度上昇する圧力に設定され
ていることにある。
【０００９】この構成を採用する圧縮式ヒートポンプに
描く熱サイクルは、先に説明した図７を使用して説明す
ると、作動媒体の蒸発が図上の被冷却物の温度変化であ
る細破線ａ−ｂに沿ったものとできる。即ち、３−４で
示す蒸発過程が、３−４′に代えられ、この過程で作動
媒体が温度上昇を起こすものとなる。
描く熱サイクルは、先に説明した図７を使用して説明す
ると、作動媒体の蒸発が図上の被冷却物の温度変化であ
る細破線ａ−ｂに沿ったものとできる。即ち、３−４で
示す蒸発過程が、３−４′に代えられ、この過程で作動
媒体が温度上昇を起こすものとなる。
【００１０】さらに具体的には、図２に示すような超臨
界領域における圧縮液から加熱蒸気への相変化、もしく
は、図３に示すように、気相と液相とが混在する混相状
態での蒸発となるが、その過程で温度が上昇するものと
なる。
界領域における圧縮液から加熱蒸気への相変化、もしく
は、図３に示すように、気相と液相とが混在する混相状
態での蒸発となるが、その過程で温度が上昇するものと
なる。
【００１１】さて、このサイクルにあっては、図７を例
示して説明すると、圧縮機で使用されるエネルギーは
４′−１′−２−３となり、結果的にＣＯＰを高くする
ことができる。
示して説明すると、圧縮機で使用されるエネルギーは
４′−１′−２−３となり、結果的にＣＯＰを高くする
ことができる。
【００１２】上記の構成において、請求項２に記載され
ているように、前記蒸発器内において、前記作動媒体が
超臨界領域で液相から気相に状態変化するものであるこ
とが好ましい。
ているように、前記蒸発器内において、前記作動媒体が
超臨界領域で液相から気相に状態変化するものであるこ
とが好ましい。
【００１３】超臨界域における作動媒体の液相から気相
への状態変化は、等圧線に沿ったものとなり、過程で温
度上昇を起こす。結果、上記効果を得ることができる。
超臨界域における過程は、臨界点を越え、この臨界点に
近い領域での変化とすることで、必要な圧力を比較的低
い圧力とすることができる。例えば、５０℃程度のプロ
セスの熱を回収する場合、二酸化炭素を作動媒体として
選択し、蒸発圧力を７５ａｔｍ（７．６ＭＰａ）程度に
設定すれば良い。
への状態変化は、等圧線に沿ったものとなり、過程で温
度上昇を起こす。結果、上記効果を得ることができる。
超臨界域における過程は、臨界点を越え、この臨界点に
近い領域での変化とすることで、必要な圧力を比較的低
い圧力とすることができる。例えば、５０℃程度のプロ
セスの熱を回収する場合、二酸化炭素を作動媒体として
選択し、蒸発圧力を７５ａｔｍ（７．６ＭＰａ）程度に
設定すれば良い。
【００１４】また、上記の構成において、請求項３に記
載されているように、前記作動媒体が非共沸混合媒体で
あり、前記蒸発器内において、前記非共沸混合媒体が液
相と気相との混相状態で状態変化するものであること
も、好ましい形態である。
載されているように、前記作動媒体が非共沸混合媒体で
あり、前記蒸発器内において、前記非共沸混合媒体が液
相と気相との混相状態で状態変化するものであること
も、好ましい形態である。
【００１５】例えば、アンモニア−水といった非共沸混
合媒体が、一定圧力下に、混合相状態で蒸発すると、蒸
発過程で、液相又は気相が濃度変化を起こし（但し、気
液合わせた全体の平均濃度は一定に保たれる）、その濃
度変化に起因して温度変化（本願の場合は温度上昇）を
伴う。結果、上記効果を得ることができる。
合媒体が、一定圧力下に、混合相状態で蒸発すると、蒸
発過程で、液相又は気相が濃度変化を起こし（但し、気
液合わせた全体の平均濃度は一定に保たれる）、その濃
度変化に起因して温度変化（本願の場合は温度上昇）を
伴う。結果、上記効果を得ることができる。
【００１６】これまで説明してきた構成は、熱回収を行
う蒸発器が、実質、単一の熱回収過程からなり、比較的
熱容量の小さい熱源からの熱回収を効率的に実行する場
合に適切なシステムであるが、この種の熱回収を実行し
ながら、さらに、不足分の熱を大気等から回収して、全
体として供給できる熱を所定範囲とすることが望まれる
場合もある。
う蒸発器が、実質、単一の熱回収過程からなり、比較的
熱容量の小さい熱源からの熱回収を効率的に実行する場
合に適切なシステムであるが、この種の熱回収を実行し
ながら、さらに、不足分の熱を大気等から回収して、全
体として供給できる熱を所定範囲とすることが望まれる
場合もある。
【００１７】以下に示す請求項４、５に記載の本願発明
は、このような目的に沿ったものである。即ち、作動媒
体が、圧縮機、凝縮器、膨張装置、蒸発器を順に循環す
る構成で、前記蒸発器において作動媒体が吸熱し、前記
凝縮器において前記作動媒体が熱を放出する圧縮式ヒー
トポンプを構成するに、請求項４に記載されるように、
前記作動媒体の一部が、超臨界領域で液相から気相に状
態変化する第一蒸発器と、前記作動媒体の他部が、液相
と気相との混相状態で状態変化する第二蒸発器とを備
え、前記第一蒸発器において第一熱源から吸熱可能に、
前記第二蒸発器において第二熱源から吸熱可能に構成す
る。
は、このような目的に沿ったものである。即ち、作動媒
体が、圧縮機、凝縮器、膨張装置、蒸発器を順に循環す
る構成で、前記蒸発器において作動媒体が吸熱し、前記
凝縮器において前記作動媒体が熱を放出する圧縮式ヒー
トポンプを構成するに、請求項４に記載されるように、
前記作動媒体の一部が、超臨界領域で液相から気相に状
態変化する第一蒸発器と、前記作動媒体の他部が、液相
と気相との混相状態で状態変化する第二蒸発器とを備
え、前記第一蒸発器において第一熱源から吸熱可能に、
前記第二蒸発器において第二熱源から吸熱可能に構成す
る。
【００１８】この構成にあって、第一蒸発器を介するサ
イクルは、上記した請求項１に記載の圧縮式ヒートポン
プの動作と同様であり、蒸発器における作動媒体の状態
変化が超臨界領域とされることで、熱源側の温度が、こ
の過程内で変化する場合にあって、比較的効率的な動作
を行える。一方、第二蒸発器は、従来同様のサイクルで
動作させることで、例えば、大気側から熱回収すること
が可能となる。結果、サイクルの効率を高く保ちなが
ら、所定の熱需要に対応できるという上記目的を達成す
ることが可能となる。
イクルは、上記した請求項１に記載の圧縮式ヒートポン
プの動作と同様であり、蒸発器における作動媒体の状態
変化が超臨界領域とされることで、熱源側の温度が、こ
の過程内で変化する場合にあって、比較的効率的な動作
を行える。一方、第二蒸発器は、従来同様のサイクルで
動作させることで、例えば、大気側から熱回収すること
が可能となる。結果、サイクルの効率を高く保ちなが
ら、所定の熱需要に対応できるという上記目的を達成す
ることが可能となる。
【００１９】さて、請求項４記載の圧縮式ヒートポンプ
を構成するに際しては、請求項５に記載されているよう
に、前記凝縮器において熱を放出し、液相状態にある作
動媒体の一部を、液相のまま膨張させて圧力低下させる
高圧膨張弁と、前記凝縮器内において熱を放出し、液相
状態にある作動媒体の他部を、気相状態（気相と液相と
の混相状態となる）にまで膨張させる低圧膨張弁とを備
え、前記高圧膨張弁により膨張された作動媒体に吸熱さ
せる前記第一蒸発器と、前記第一蒸発器を出た作動媒体
を圧縮する第一圧縮機を備え、前記低圧膨張弁により膨
張された作動媒体に吸熱させる前記第二蒸発器と、前記
第二蒸発器を出た作動媒体を圧縮する第二圧縮機を備
え、前記第二圧縮機で圧縮された作動媒体を前記第一圧
縮機の吸入口に導く連結路を備えて、これを構成するこ
とができる。。
を構成するに際しては、請求項５に記載されているよう
に、前記凝縮器において熱を放出し、液相状態にある作
動媒体の一部を、液相のまま膨張させて圧力低下させる
高圧膨張弁と、前記凝縮器内において熱を放出し、液相
状態にある作動媒体の他部を、気相状態（気相と液相と
の混相状態となる）にまで膨張させる低圧膨張弁とを備
え、前記高圧膨張弁により膨張された作動媒体に吸熱さ
せる前記第一蒸発器と、前記第一蒸発器を出た作動媒体
を圧縮する第一圧縮機を備え、前記低圧膨張弁により膨
張された作動媒体に吸熱させる前記第二蒸発器と、前記
第二蒸発器を出た作動媒体を圧縮する第二圧縮機を備
え、前記第二圧縮機で圧縮された作動媒体を前記第一圧
縮機の吸入口に導く連結路を備えて、これを構成するこ
とができる。。
【００２０】
【発明の実施の形態】実施の形態を図面に基づいて説明
する。本願にあっては、第一実施の形態において、蒸発
器５における作動媒体の状態変化が超臨界領域で起こる
例を示し、第二実施の形態にあっては、作動媒体が非共
沸混合媒体である例を示し、第三実施の形態にあって
は、同一の作動媒体を使用するものにおいて、複数の膨
張装置４を備えるとともに、対応した複数の圧縮段を備
え、複数の熱源から熱回収する例を示す。
する。本願にあっては、第一実施の形態において、蒸発
器５における作動媒体の状態変化が超臨界領域で起こる
例を示し、第二実施の形態にあっては、作動媒体が非共
沸混合媒体である例を示し、第三実施の形態にあって
は、同一の作動媒体を使用するものにおいて、複数の膨
張装置４を備えるとともに、対応した複数の圧縮段を備
え、複数の熱源から熱回収する例を示す。
【００２１】１ 第一実施の形態
この形態における圧縮式ヒートポンプ１の構成例を図１
に、そのサイクルを図２に示した。
に、そのサイクルを図２に示した。
【００２２】圧縮式ヒートポンプ１は、良く知られてい
るように、作動媒体が、圧縮機２、凝縮器３、膨張装置
４、蒸発器５を記載順に循環する構成とされており、蒸
発器５において作動媒体が吸熱し、凝縮器３において作
動媒体が熱を放出する。
るように、作動媒体が、圧縮機２、凝縮器３、膨張装置
４、蒸発器５を記載順に循環する構成とされており、蒸
発器５において作動媒体が吸熱し、凝縮器３において作
動媒体が熱を放出する。
【００２３】ここで、蒸発器５における熱回収の対象と
して、上記したようなプロセス排熱を想定しており、蒸
発器５には対向型熱交換構造が採用される。また、凝縮
器３における加熱対象は、給湯装置６における水であ
り、給湯水の生成に使用される。
して、上記したようなプロセス排熱を想定しており、蒸
発器５には対向型熱交換構造が採用される。また、凝縮
器３における加熱対象は、給湯装置６における水であ
り、給湯水の生成に使用される。
【００２４】作動媒体は、自然冷媒としての二酸化炭素
（ＣＯ2）である。各機器での状態について説明する
と、圧縮機入口温度５０℃付近、圧力５．５ＭＰａ、圧
縮機出口温度９０℃付近、圧力９．０ＭＰａ程度に選択
されており、膨張装置の出口で、その温度３０℃付近、
圧力５．５ＭＰａに選択されている。
（ＣＯ2）である。各機器での状態について説明する
と、圧縮機入口温度５０℃付近、圧力５．５ＭＰａ、圧
縮機出口温度９０℃付近、圧力９．０ＭＰａ程度に選択
されており、膨張装置の出口で、その温度３０℃付近、
圧力５．５ＭＰａに選択されている。
【００２５】従って、蒸発器入口５１で、温度３０℃、
圧力５．５ＭＰａとされ、蒸発器出口５２で、温度５０
℃付近、圧力５．５ＭＰａとなり、この蒸発器５内にお
ける蒸発過程は、等圧条件下での圧縮液から加熱蒸気へ
の変化であり、温度上昇を起こす。
圧力５．５ＭＰａとされ、蒸発器出口５２で、温度５０
℃付近、圧力５．５ＭＰａとなり、この蒸発器５内にお
ける蒸発過程は、等圧条件下での圧縮液から加熱蒸気へ
の変化であり、温度上昇を起こす。
【００２６】結果、冷凍サイクルとしての効率を高く維
持することが可能となっている。
持することが可能となっている。
【００２７】２ 第二実施の形態
この形態における圧縮式ヒートポンプ１も従来同様に、
図１等に示される構造を採る。そのサイクルを図３に示
した。
図１等に示される構造を採る。そのサイクルを図３に示
した。
【００２８】この例にあっても、蒸発器５における熱回
収の対象として、上記したようなプロセス排熱を想定し
ている。また、凝縮器３における加熱対象は給湯装置６
における水であり、給湯水の生成に使用される。作動媒
体は、非共沸混合媒体としてのアンモニア−水（ＮＨ3
−Ｈ2Ｏ）である。各機器での状態について説明する
と、圧縮機入口温度３２℃付近、圧力０．５ＭＰａ、圧
縮機出口温度９０℃付近、圧力１ＭＰａ程度に選択され
ており、膨張装置の出口で、その温度１５℃付近、圧力
０．５ＭＰａに選択されている。
収の対象として、上記したようなプロセス排熱を想定し
ている。また、凝縮器３における加熱対象は給湯装置６
における水であり、給湯水の生成に使用される。作動媒
体は、非共沸混合媒体としてのアンモニア−水（ＮＨ3
−Ｈ2Ｏ）である。各機器での状態について説明する
と、圧縮機入口温度３２℃付近、圧力０．５ＭＰａ、圧
縮機出口温度９０℃付近、圧力１ＭＰａ程度に選択され
ており、膨張装置の出口で、その温度１５℃付近、圧力
０．５ＭＰａに選択されている。
【００２９】従って、蒸発器入口５１で、温度１５℃、
圧力０．５ＭＰａとされ、蒸発器出口５２で、温度３２
℃付近、圧力０．５ＭＰａとなり、この蒸発器５内にお
ける蒸発過程は、等圧条件下での気液混合状態から加熱
蒸気への変化であり、温度上昇を起こす。図３における
１で示す部位でのアンモニア濃度（アンモニア重量／
（アンモニア＋水重量）％）は、８０重量％程度であ
る。
圧力０．５ＭＰａとされ、蒸発器出口５２で、温度３２
℃付近、圧力０．５ＭＰａとなり、この蒸発器５内にお
ける蒸発過程は、等圧条件下での気液混合状態から加熱
蒸気への変化であり、温度上昇を起こす。図３における
１で示す部位でのアンモニア濃度（アンモニア重量／
（アンモニア＋水重量）％）は、８０重量％程度であ
る。
【００３０】結果、冷凍サイクルとしての効率を高く維
持することが可能となっている。
持することが可能となっている。
【００３１】３ 第三実施の形態
この形態における圧縮式ヒートポンプ１０の構造を図４
に、そのサイクルを図５に示した。
に、そのサイクルを図５に示した。
【００３２】この例にあっても、熱回収の対象は、プロ
セス排熱と大気とされ、凝縮器３における加熱対象は給
湯装置６における水であり、給湯水の生成に使用され
る。作動媒体は、自然冷媒としての二酸化炭素（Ｃ
Ｏ2）である。
セス排熱と大気とされ、凝縮器３における加熱対象は給
湯装置６における水であり、給湯水の生成に使用され
る。作動媒体は、自然冷媒としての二酸化炭素（Ｃ
Ｏ2）である。
【００３３】圧縮式ヒートポンプ１０の構造を説明す
る。この圧縮式ヒートポンプ１０も、圧縮機２、凝縮器
３、膨張装置４、蒸発器５を備えてサイクルを形成する
ものであるが、圧縮機２が二段で構成され、これら二段
の圧縮機２に対応して、それぞれ膨張装置４、蒸発器５
を別個に備えた媒体路７が独立に設けられていることを
特徴とする。
る。この圧縮式ヒートポンプ１０も、圧縮機２、凝縮器
３、膨張装置４、蒸発器５を備えてサイクルを形成する
ものであるが、圧縮機２が二段で構成され、これら二段
の圧縮機２に対応して、それぞれ膨張装置４、蒸発器５
を別個に備えた媒体路７が独立に設けられていることを
特徴とする。
【００３４】凝縮器３に関しては、これまで説明してき
たものと同様であり、作動媒体がこの凝縮器３で凝縮す
るとともに、給湯用の水が加熱される。
たものと同様であり、作動媒体がこの凝縮器３で凝縮す
るとともに、給湯用の水が加熱される。
【００３５】この凝縮器３の作動媒体の移流方向での下
手は、二路に分岐されており、前記凝縮器３から吐出さ
れる液相状態にある作動媒体の一部を液相のまま圧力低
下させる高圧膨張弁４ａと、前記凝縮器３内において熱
を放出し、液相状態にある作動媒体の他部を、媒体路７
を介して受け入れ気相状態にまで膨張させる低圧膨張弁
４ｂとが備えられている。
手は、二路に分岐されており、前記凝縮器３から吐出さ
れる液相状態にある作動媒体の一部を液相のまま圧力低
下させる高圧膨張弁４ａと、前記凝縮器３内において熱
を放出し、液相状態にある作動媒体の他部を、媒体路７
を介して受け入れ気相状態にまで膨張させる低圧膨張弁
４ｂとが備えられている。
【００３６】前記高圧膨張弁４ａの下手側には、超臨界
領域で液相から気相に状態変化する第一蒸発器５ａが備
えられている。この蒸発器５ａにあっては、プロセス排
熱が熱源とされている。この第一蒸発器５ａを出た作動
媒体を圧縮する第一圧縮機２ａが備えられており、第一
圧縮機２ａで圧縮された作動媒体が、凝縮器３に送られ
る。
領域で液相から気相に状態変化する第一蒸発器５ａが備
えられている。この蒸発器５ａにあっては、プロセス排
熱が熱源とされている。この第一蒸発器５ａを出た作動
媒体を圧縮する第一圧縮機２ａが備えられており、第一
圧縮機２ａで圧縮された作動媒体が、凝縮器３に送られ
る。
【００３７】一方、前記低圧膨張弁４ｂにより膨張され
た作動媒体に吸熱させる前記第二蒸発器５ｂが備えられ
ている。この蒸発器５ｂにあっては、大気が熱源とされ
る。この第二蒸発器５ｂを出た作動媒体を圧縮する第二
圧縮機２ｂとを備え、この第二圧縮機２ｂで圧縮された
作動媒体を前記第一圧縮機２ａの吸入口に導く連結路８
が備えられている。
た作動媒体に吸熱させる前記第二蒸発器５ｂが備えられ
ている。この蒸発器５ｂにあっては、大気が熱源とされ
る。この第二蒸発器５ｂを出た作動媒体を圧縮する第二
圧縮機２ｂとを備え、この第二圧縮機２ｂで圧縮された
作動媒体を前記第一圧縮機２ａの吸入口に導く連結路８
が備えられている。
【００３８】この構成を採用することにより、サイクル
は図５に示すように、二つのサイクルが複合したものと
なる。この実施の形態において、プロセス排熱からの熱
回収回路は、上記した第一実施の形態の動作条件とほぼ
同様の状態で運転される。一方、大気側の熱回収に関し
ては、上記第二蒸発器５ｂにおける状態は、温度５℃程
度、圧力４ＭＰａ程度とされる。
は図５に示すように、二つのサイクルが複合したものと
なる。この実施の形態において、プロセス排熱からの熱
回収回路は、上記した第一実施の形態の動作条件とほぼ
同様の状態で運転される。一方、大気側の熱回収に関し
ては、上記第二蒸発器５ｂにおける状態は、温度５℃程
度、圧力４ＭＰａ程度とされる。
【００３９】この構成を採用することで、高い効率で、
給湯に必要な熱を十分回収して、利用することができ
る。
給湯に必要な熱を十分回収して、利用することができ
る。
【００４０】〔別実施の形態〕
（１） 上記の実施の形態にあっては、第一実施、第三
実施の形態における作動媒体として、二酸化炭素の例を
示したが、本願構成にあっては作動媒体として、エタ
ン、キセノン、亜酸化窒素等も採用できる。 （２） 上記の実施の形態にあっては、第二実施の形態
における作動媒体として、非共沸混合媒体としてのアン
モニア−水の例を示したが、この構成にあっては、メタ
ノール−水等も採用できる。 （３） 上記第三実施の形態にあっては、サイクルを２
系統としたが、圧縮段数がさらに多いものであっても良
い。
実施の形態における作動媒体として、二酸化炭素の例を
示したが、本願構成にあっては作動媒体として、エタ
ン、キセノン、亜酸化窒素等も採用できる。 （２） 上記の実施の形態にあっては、第二実施の形態
における作動媒体として、非共沸混合媒体としてのアン
モニア−水の例を示したが、この構成にあっては、メタ
ノール−水等も採用できる。 （３） 上記第三実施の形態にあっては、サイクルを２
系統としたが、圧縮段数がさらに多いものであっても良
い。
【図１】第一実施の形態の圧縮式ヒートポンプの構成を
示す図
示す図
【図２】第一実施の形態の圧縮式ヒートポンプのサイク
ルを示す図
ルを示す図
【図３】第二実施の形態の圧縮式ヒートポンプのサイク
ルを示す図
ルを示す図
【図４】第三実施の形態の圧縮式ヒートポンプの構成を
示す図
示す図
【図５】第三実施の形態の圧縮式ヒートポンプのサイク
ルを示す図
ルを示す図
【図６】従来の圧縮式ヒートポンプのサイクルを示す図
【図７】熱回収において被冷却物の温度低下が起こる状
態のサイクル説明図
態のサイクル説明図
１ 圧縮式ヒートポンプ
２ 圧縮機
２ａ 第一圧縮機
２ｂ 第二圧縮機
３ 凝縮器
４ 膨張装置
４ａ 高圧膨張弁
４ｂ 低圧膨張弁
５ 蒸発器
５ａ 第一蒸発器
５ｂ 第二蒸発器
６ 給湯装置
７ 媒体路
８ 連結路
１０ 圧縮式ヒートポンプ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 西垣 雅司
大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号
大阪瓦斯株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】 作動媒体が、圧縮機、凝縮器、膨張装
置、蒸発器を順に循環する構成で、前記蒸発器において
前記作動媒体が吸熱し、前記凝縮器において前記作動媒
体が熱を放出する圧縮式ヒートポンプであって、 前記蒸発器内の作動媒体圧力が、前記作動媒体の吸熱過
程で温度上昇する圧力に設定されている圧縮式ヒートポ
ンプ。 - 【請求項２】 前記蒸発器内において、前記作動媒体が
超臨界領域で液相から気相に状態変化する請求項１記載
の圧縮式ヒートポンプ。 - 【請求項３】 前記作動媒体が非共沸混合媒体であり、
前記蒸発器内において、前記非共沸混合媒体が液相と気
相との混相状態で状態変化する請求項１記載の圧縮式ヒ
ートポンプ。 - 【請求項４】 作動媒体が、圧縮機、凝縮器、膨張装
置、蒸発器を順に循環する構成で、前記蒸発器において
前記作動媒体が吸熱し、前記凝縮器において前記作動媒
体が熱を放出する圧縮式ヒートポンプであって、 前記作動媒体の一部が、超臨界領域で液相から気相に状
態変化する第一蒸発器と、前記作動媒体の他部が、液相
と気相との混相状態で状態変化する第二蒸発器とを備
え、 前記第一蒸発器において第一熱源から吸熱可能に、前記
第二蒸発器において第二熱源から吸熱可能に構成されて
いる圧縮式ヒートポンプ。 - 【請求項５】 前記凝縮器において熱を放出し、液相状
態にある作動媒体の一部を、液相のまま圧力低下させる
高圧膨張弁と、 前記凝縮器において熱を放出し、液相状態にある作動媒
体の他部を、気相状態にまで膨張させる低圧膨張弁とを
備え、 前記高圧膨張弁により膨張された作動媒体に吸熱させる
前記第一蒸発器と、前記第一蒸発器を出た作動媒体を圧
縮する第一圧縮機とを備え、 前記低圧膨張弁により膨張された作動媒体に吸熱させる
前記第二蒸発器と、前記第二蒸発器を出た作動媒体を圧
縮する第二圧縮機とを備え、 前記第二圧縮機で圧縮された作動媒体を前記第一圧縮機
の吸入口に導く連結路を備えた請求項４記載の圧縮式ヒ
ートポンプ。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか１項記載の圧縮
式ヒートポンプに備えられる凝縮器において、水を加熱
して湯を得る給湯装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002063969A JP2003262414A (ja) | 2002-03-08 | 2002-03-08 | 圧縮式ヒートポンプ及び給湯装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002063969A JP2003262414A (ja) | 2002-03-08 | 2002-03-08 | 圧縮式ヒートポンプ及び給湯装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003262414A true JP2003262414A (ja) | 2003-09-19 |
Family
ID=29196983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002063969A Pending JP2003262414A (ja) | 2002-03-08 | 2002-03-08 | 圧縮式ヒートポンプ及び給湯装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003262414A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1441185A3 (en) * | 2003-01-16 | 2004-10-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Refrigerator |
| KR20120132035A (ko) * | 2011-05-27 | 2012-12-05 | 대우조선해양 주식회사 | 냉각기를 이용한 이중 열원 히트 펌프 장치 |
| CN104807184A (zh) * | 2015-04-27 | 2015-07-29 | 西安交通大学 | 一种两级压缩热泵热水器系统及其工作方法 |
| JP2016524120A (ja) * | 2013-07-09 | 2016-08-12 | ピー．ティー．イー． | エネルギ節約方法 |
-
2002
- 2002-03-08 JP JP2002063969A patent/JP2003262414A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1441185A3 (en) * | 2003-01-16 | 2004-10-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Refrigerator |
| US7024879B2 (en) | 2003-01-16 | 2006-04-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Refrigerator |
| KR20120132035A (ko) * | 2011-05-27 | 2012-12-05 | 대우조선해양 주식회사 | 냉각기를 이용한 이중 열원 히트 펌프 장치 |
| JP2016524120A (ja) * | 2013-07-09 | 2016-08-12 | ピー．ティー．イー． | エネルギ節約方法 |
| CN104807184A (zh) * | 2015-04-27 | 2015-07-29 | 西安交通大学 | 一种两级压缩热泵热水器系统及其工作方法 |
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