CN1131398C - 热泵 - Google Patents
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Abstract
一种热泵，其中：具有从含有水蒸气的热源流体分离出水蒸气的水蒸气分离装置(20)，使在上述水蒸气分离装置(20)中分离了的水蒸气升压的升压装置(30，90)，使在上述升压装置(30，90)中升压了的水蒸气冷凝而生成温热的温热产生装置(40，45)。
Description
技术领域
本发明涉及一种热泵，它利用水蒸气的冷凝热作温热。
技术背景
到现在为止，例如在日本国特公平5-6105号公报中所记述的，一种利用水作冷媒的热泵为人般所知。具体来说，上述热泵中，以蒸发器蒸发水，将产生的水蒸气压缩之后送到凝缩器。然后，以凝缩器冷凝被压缩了的水蒸气，并利用此时所放出的冷凝热。
-解决课题-
如上所述，在上述热泵中，存在以蒸发器蒸发水的过程。但是，在热泵中，利用水蒸气的冷凝热就足够了，即使没有蒸发水的过程，也是热泵。因此，在已往的热泵中，存在本质上不需要的过程。
本发明是为解决上述问题而开发出来的。其目的在于：在利用水蒸气的冷凝热的热泵中，省略水的蒸发过程而谋求结构的简单化。
发明揭示
本发明所采取的第1解决方案为：以热泵为对象，设置从含有水蒸气的热源流体分离出水蒸气的水蒸气分离装置20，使在上述水蒸气分离装置20中分离了的水蒸气升压的升压装置30、90，使在上述升压装置30、90中升压了的水蒸气冷凝而生成温热的温热产生装置40、45。
本发明所采取的第2解决方案为：在上述第1解决方案中，水蒸气分离装置20具有使水蒸气透过的水蒸气透过膜21，热源流体中所含有的水蒸气透过上述水蒸气透过膜21而被分离出来。
本发明所采取的第3解决方案为：在上述第1或第2解决方案中，热源流体，由利用燃料的燃烧能之后所排出来的燃烧废气构成。
本发明所采取的第4解决方案为：在上述第1或第2解决方案中，热源流体由湿空气构成。
本发明所采取的第5解决方案为：在上述第4解决方案中，设置预加湿装置75，该装置将在温热产生装置40、45中所产生的冷凝水供向热源流体内，并加湿该热源流体并将它送到水蒸气分离装置20。
本发明所采取的第6解决方案为：在上述第4解决方案中，设置预加热装置70，该装置让在温热产生装置40、45中所产生的冷凝水与热源流体进行热交换，加热该热源流体并将它送到水蒸气分离装置20。
本发明所采取的第7解决方案为：在上述第1～第6解决方案中的任何一个解决方案中，温热产生装置45以生成了的温热加热水。
本发明所采取的第8解决方案为：在上述第1～第6解决方案中的任何一个解决方案中，温热产生装置40以生成了的温热将被加热空气加热。
本发明所采取的第9解决方案为：在上述第8解决方案中，设置空气加湿装置55，该装置将在温热产生装置40中所产生的冷凝水供向被加热空气内，并对该被加热空气进行加湿。
本发明所采取的第10解决方案为：在上述第8解决方案中，设置空气加湿装置50，该装置将在升压装置30、90中升压了的水蒸气的一部分供向被加热空气内，并对该被加热空气进行加湿。
本发明所采取的第11解决方案为：在上述第10解决方案中，空气加湿装置50具有让水蒸气透过的水蒸气透过膜51，水蒸气透过上述水蒸气透过膜51，被供向被加热空气内。
本发明所采取的第12解决方案为：在上述第1或第2解决方案中，升压装置由喷射泵90构成，该喷射泵90喷吐水蒸气供给装置94所供给的水蒸气，并吸入在水蒸气分离装置20中分离了的水蒸气。
本发明所采取的第13解决方案为：在上述第1或第2解决方案中，升压装置由压缩水蒸气使它升压的压缩机30构成。
本发明所采取的第14解决方案为：在上述第13解决方案中，压缩机30由接受水蒸气供给装置61所供给的水蒸气，并产生驱动力的蒸气涡轮机60驱动。
本发明所采取的第15解决方案为：在上述第13解决方案中，压缩机30，由接受水蒸气供给装置61所供给的水蒸气，并产生驱动力的蒸气涡轮机60和电动机32驱动。
本发明所采取的第16解决方案为：在上述第14或第15解决方案中，水蒸气供给装置61由加热水并使它产生过热蒸气的蒸气炉61构成。
本发明所采取的第17解决方案为：在上述第16解决方案中，在蒸气炉61内设置利用废热使水蒸发的潜热部62，还设置加热在该潜热部62所产生了的水蒸气而生成过热蒸气的显热部63。
本发明所采取的第18解决方案为：在上述第16或第17解决方案中，蒸气炉61的内部压力被设定为大气压以下。
本发明所采取的第19解决方案为：在上述第14～第18解决方案中的任一个解决方案中，温热产生装置40、45被供给在蒸气涡轮机60中膨胀了的水蒸气，然后让该水蒸气冷凝而生成温热。
本发明所采取的第20解决方案为：在上述第1或第2解决方案中，具有通过加湿将热源流体冷却后再将它送到水蒸气分离装置20的加湿冷却装置89，进行利用在水蒸气分离装置20中水蒸气被分离出去的的热源流体的冷却工作，和利用以温热产生装置40、45所产生的温热加热对象物的加热工作。
-作用-
在上述第1解决方案下，水蒸气分离装置20从热源流体中分离出水蒸气。从热源流体分离出来的水蒸气，被送到升压装置30，90并被升压。升压了的水蒸气，被导入到温热产生装置40，45中。在温热产生装置40，45中，升压了的水蒸气在对应于其压力的冷凝温度下冷凝，放出冷凝热。该冷凝热成为温热，被用于对象物的加热等。
在上述第2解决方案下，被导入水蒸气分离装置20的热源流体中的水蒸气透过水蒸气透过膜21。具体来说，水蒸气透过膜21的两侧的水蒸气压差让水蒸气透过水蒸气透过膜21，从热源流体分离出水蒸气。
在上述第3解决方案下，利用燃烧废气作为热源流体。例如，以燃气轮机、发动机及蒸气炉等燃烧燃料时，产生燃烧废气。另外，作为燃料，广泛使用石油和天然气等，燃烧这些燃料所产生的燃烧废气中，存在着多量的水蒸气。因此，在本解决方案下，分离出燃烧废气中所含有的大量水蒸气，用于生成温热。
在上述第4解决方案下，利用湿空气作为热源流体。此时，包括室内空气和室外空气在内，环境中所存在的空气中一定含有水蒸气，这些空气都是湿空气。也就是说，在本解决方案下，热泵运转以环境中多量存在的湿空气作为热源而进行，生成温热。
在上述第5解决方案下，由于水蒸气在温热产生装置40，45中的冷凝而产生的冷凝水被导入到预加湿装置75内。在预加湿装置75中，被导入的冷凝水被供向热源流体，该热源流体就被加湿。此时，并不需要将在温热产生装置40，45中所产生的冷凝水都供向热源流体内，也可以仅将该冷凝水的一部分用于加湿。在预加湿装置75内被加热了的热源流体，被供向水蒸气分离装置20。也就是说，热源流体在预加湿装置75内被加湿，而使水蒸气的分压提高，然后被送到水蒸气分离装置20内。补充一下，作为在预加湿装置75中将冷凝水供向热源流体的方法，例如有将冷凝水向热源流体直接喷吐，或有通过透湿膜将水分从冷凝水移动到热源流体。
在上述第6解决方案下，由于水蒸气在温热产生装置40，45中冷凝所产生的冷凝水被导入到预加热装置70内。在预加装置70中，被导入的冷凝水和热源流体进行热交换，该热源流体被加热。然后，被加热了的热源流体被供向水蒸气分离装置20内。
在上述第7解决方案下，由在温热产生装置45中所生成的温热加热水，生成温水。作为生成了的温水的用途，例如有加热对象物和作热水用等。
在上述第8解决方案下，由在温热产生装置40中所生成的温热加热被加热空气。被加热了的被加热空气的用途，例如为制暖等。
在上述第9解决方案下，由于水蒸气的在温热产生装置40中的冷凝所产生的冷凝水被导入到空气加湿装置55中。在空气加湿装置55中，被导入的冷凝水被供向被加热空气内，该被加热空气就被加湿。此时，并不需要将在温热产生装置40中所产生的冷凝水都供向被加热空气内，也可以只用该冷凝水的一部分进行加湿。补充一下，作为在空气加湿装置55中将冷凝水供向被加热空气的方法，例如有将冷凝水向被加热空气直接喷吐，或通过透湿膜将水分从冷凝水移动到被加热空气内。
在上述第10解决方案下，在升压装置30、90中升压了的水蒸气的一部分，在空气加湿装置50中被供向被加热空气内。也就是说，升压后的水蒸气的一部分，在温热产生装置40中不冷凝，而是在空气加湿装置50中被用在被加热空气的加湿上。
在上述第11解决方案下，被送到空气加湿装置50的升压后的水蒸气，透过水蒸气透过膜51被供向被加热空气内。具体来说，在空气加湿装置50中，水蒸气透过膜51的两侧的水蒸气压差使水蒸气透过水蒸气透过膜51，从而被加热空气被加湿。
在上述第12解决方案下，由喷射泵90构成升压装置。从水蒸气供给装置94送到喷射泵90的水蒸气，向喷射泵90内喷射，成为高速的喷流。然后，通过向喷射泵90喷射水蒸气，在水蒸气分离装置20从热源流体分离出的水蒸气就被吸入到喷射泵90内。从水蒸气分离装置20被吸入到喷射泵90的水蒸气，和从水蒸气供给装置94送来的水蒸气汇合在一起，其压力上升，此后被导入到温热产生装置40、45内。
在上述第13解决方案下，升压装置由压缩机30构成。压缩机30吸入、压缩在水蒸气分离装置20分离出来的水蒸气，使该水蒸气升压。
在上述第14解决方案下，蒸气涡轮机60从水蒸气供给装置61接收水蒸气，使该水蒸气膨胀并使它产生驱动力。于是，压缩机30就由在蒸气涡轮机60内所产生的驱动力驱动。补充一下，并不需要仅以蒸气涡轮机60驱动压缩机30，也可以同时使用电动机和燃气轮机等其他驱动力源。
在上述第15解决方案下，以与上述第14解决方案同样的作法，让蒸气涡轮机60产生驱动力。于是，同时使用蒸气涡轮机60的驱动力和电动机32的驱动力来驱动压缩机30。
在上述第16解决方案下，水蒸气供给装置61由蒸气炉61构成。也就是说，在蒸气炉61产生的过热蒸气被供向蒸气涡轮机60，由驱动力该过热蒸气的膨胀而产生。
在上述第17解决方案下，被导入到蒸气炉61内的水在潜热部62蒸发，之后在显热部63再被加热成为过热蒸气。此时，在蒸气炉61内的潜热部62中，利用废热使水蒸发。也就是说，为了生成过热蒸气，需要使水蒸发的潜热变化过程，和使所产生的水蒸气温度上升的显热变化过程。在上述潜热变化过程中，虽然不需要如上述显热变化过程那样高温的热源，但潜热变化过程所需要的热量却很大。因此，将温度并不会很高、但成本却不高的废热利用在潜热变化的过程中，便能谋求能源的有效利用。
另一方面，在蒸气炉61内的显热部63中，使用各种热源进行水蒸气的加热。也就是说，在显热部63中，进行需要高温热源的显热变化过程。这种热源，例如有燃料等的燃烧和电热器等。
在上述第18解决方案下，蒸气炉61的内压被设定在大气压以下。也就是说，在蒸气炉61内，水在100℃以下的温度下蒸发。
在上述第19解决方案下，在蒸气涡轮机60膨胀了的水蒸气被送到温热产生装置40、45。因此，在温热产生装置40、45内，在升压装置30、90中升压了的水蒸气、和在蒸气涡轮机60内膨胀了的水蒸气都被导入。在温热产生装置40、45中，被导入的水蒸气在对应其压力的冷凝温度下冷凝，放出冷凝热。该冷凝热成为温热，利用在对象物的加热等上。也就是说，被供向蒸气涡轮机60的水蒸气，用于产生蒸气涡轮机60内的驱动力之后，又被利用于温热产生装置40、45中的温热生成。
在上述第20解决方案下，进行冷却动作和加热动作这两种动作。补充一下，可以交替进行冷却动作和加热动作，也可以同时进行这两种动作。
具体来说，在冷却动作时，热源流体在加湿冷却装置89中被加湿。由于该加湿，热源流体大体上在等焓过程中变化，即湿度上升、温度下降。此后，在水蒸气分离装置20中从热源流体除去水蒸气，然后利用该热源流体。也就是说，在冷却动作中，利用在加湿冷却装置89中冷却之后、再在水蒸气分离装置20中减湿的热源流体。
例如，将热源流体当做湿空气时，先在加湿冷却装置89中将该湿空气冷却后再在水蒸气分离装置20中除湿，然后将该空气供给室内，这样就制冷室内了。另一方面，在加热动作时，让水蒸气在温热产生装置40、45中冷凝，再以该水蒸气的冷凝热作温热加热对象物。
-效果-
依照本发明，能利用从热源空气分离出来的水蒸气而生成温热。也就是说，在已往的热泵中，先使水蒸发生成了水蒸气，再利用该生成了的水蒸气生成温热。但依照本发明，不用经过蒸发水的过程，就能利用从热源流体分离出的水蒸气进行热泵动作。因此，能省略已往所必需的水的蒸发过程，而谋求结构的简单化。
在上述第3解决方案下，利用燃烧废气作热源流体。因此，不单单将燃烧废气排向大气中，而是将该燃烧废气所保有的热作为水蒸气潜热回收起来，作温热用。故能谋求能源的有效利用。
在上述第4解决方案下，利用湿空气作热源流体。因此，能以湿空气即大气作为热源进行热泵动作，能将大气含有的热作为随蒸气的潜热回收起来作温热利用。
在上述第5解决方案下，将使用冷凝水加湿了的热源流体送到水蒸气分离装置20。因此，能将冷凝水所含有的热作为水蒸气的潜热回收到热源流体，能谋求能源的有效利用。
另外，依照本解决方案，能将由于加湿而使水蒸气分压上升了的热源流体导入到水蒸气分离装置20内。因此，能维持着水蒸气透过膜21两侧的水蒸气压差，提高分离后的水蒸气的压力。因此，假设在升压装置30、90中升压后的水蒸气的压力一定不变，能缩小在升压装置30、90中的升压比。结果，能减少水蒸气在升压装置30、90中开压时所需要的动力，而谋求效率的提高。
在上述第6解决方案下，将利用冷凝水加热了的热源流体送到水蒸气分离装置20内。因此，能够将冷凝水含有的热作为水蒸气的潜热回收到热源流体，能谋求能源的有效利用。
依照上述第7～第11解决方案，将温热产生装置40、45内所产生的温热用在加热水和加热空气上。特别是，依照第9～第11解决方案，能进行被加热空气的加湿。因此，例如在将被加热空气供给室内制暖时，不仅能进行室内制暖，还能进行加湿。
在上述第12解决方案下，由喷射泵90构成升压装置。因此，能不用转动等机械性动作进行水蒸气的升压，并能提高升压装置以及整个热泵的可靠性。
依照上述第14、15解决方案，能够利用电力以外的能源驱动压缩机30。另外，有时在工厂等内有不使用的、并且废弃的过剩水蒸气。因此，这样的时候就可以用蒸气涡轮机60将该过剩水蒸气用在压缩机30的驱动上。
在上述第17解决方案下，在蒸气炉61的潜热部62内的蒸发水的过程中，利用废热。因此，将温度并不会很高，但成本却很低的废热利用在潜热过程中，就可以谋求废热的有效利用。另外，虽然需要将燃料的燃烧等所产生的热供向蒸气炉61的显热部63。但显热部63所需要的热量比潜热部62所需要的热量少得多。因此，通过在潜热部62利用废热，便可大大地减少热泵旋转时所要的能源成本。
在上述第18解决方案下，将蒸气炉61的内压设定在大气压以下。因此，完全没有蒸气炉61破裂的危险性。另外，在蒸气炉61内，水在100℃以下的温度下蒸发。因此，能将温度在100℃以下很难利用的低温废热，利用在蒸气炉61中的水的蒸发上。也就是说，能将低温的废热用在需要大量的水的潜热变化上。因此，能使热泵旋转时所要的能源的成本大大减少，同时能谋求能源的有效利用。
在上述第19解决方案下，将在蒸气涡轮机60内膨胀了的水蒸气送到温热产生装置40、45并使它冷凝。因此，用于在蒸气涡轮机60内产生驱动力的水蒸气的潜热，也能用在温热的生成上，故能谋求能源的有效利用。
下面，为对附图的简单说明。
图1概略地示出了第1实施例所涉及的热泵的结构。
图2概略地示出了第2实施例所涉及的热泵的结构。
图3概略地示出了第3实施例所涉及的热泵的结构。
图4概略地示出了第3实施例的变形例2所涉及的热泵的结构。
图5概略地示出了第4实施例所涉及的热泵的结构。
图6概略地示出了第4实施例的变形例1所涉及的热泵的结构。
图7概略地示出了第5实施例所涉及的热泵的结构。
图8概略地示出了第6实施例所涉及的热泵的结构。
图9为表示第6实施例所涉及的热泵的工作情况的空气线图。
图10概略地示出了第7实施例所涉及的热泵的结构。
图11为表示第7实施例所涉及的热泵的工作情况的空气线图。
图12概略地示出了第8实施例所涉及的热泵的结构。
图13概略地示出了其他实施例(第1变形例)所涉及的热泵的结构。
以下，按照附图对本发明的实施例进行详细说明。
发明的最好实施例
第1实施例
如图1所示，本第1实施例所涉及的热泵具有热源系统11，循环系统12以及利用系统13。该热泵构成为：以湿空气即热源空气作热源流体动作，将加热了的被加热空气供向室内从而进行制暖的空调机。
上述循环系统12，以依次连接水蒸气分离装置即水蒸气分离部20、加压装置即压缩机30、以及温热产生装置即主热交换器40而构成。
上述水蒸气分离部20形成为容器状。水蒸气分离部20的内部，被有水蒸气透过的水蒸气透过膜21划分为空气空间22和水蒸气空间23。
水蒸气分离部20的空气空间22，连接有热源系统11。该热源系统11，吸入为换气从室内排出的换气排气和室外空气，将两种空气的混合空气即热源空气送到空气空间22。另外，热源系统11还将从空气空间22流出来的热源空气排向室外。
在水蒸气分离部20中的水蒸气空间23内，压力被设定为所定值。具体来说，水蒸气空间23内的内压设置得比被导入到空气空间22内的热源空气中的水蒸气分压低。这样，在水蒸气分离部20中的水蒸气透过膜21的两侧存在水蒸气压差，由于该水蒸气压差水蒸气透过水蒸气透过膜21。因此，水蒸气分离部20将被导入到空气空间22内的热源空气中所含有的水蒸气移动到水蒸气空间23内，由此从该热源空气分离出水蒸气。
上述压缩机30由涡轮压缩机构成。该压缩机30通过驱动轴31和电动机32连接，由该电动机32驱动旋转。压缩机30从水蒸气分离部20的水蒸气空间23吸入水蒸气，并压缩吸入的水蒸气，使它升压。此时，压缩机30将水蒸气升压到所定压力值。具体来说，压缩机30将水蒸气升压到获得所定温度水平的温热所需要的冷凝温度对应的饱和压力。
上述主热交换器40中形成有吸热侧通路41和放热侧通路42。
主热交换器40的吸热侧通路41连接有利用系统13。该利用系统13，吸入为换气而导向室内的导入外气和室内空气，将两种空气的混合空气即被加热空气送到吸热侧通路41。另外，利用系统13还将从吸热侧通路41流出来的被加热空气送到室内。
在上述压缩机30内升压的水蒸气被导入主热交换器40中的放热侧通路42内。主热交换器40使吸热侧通路41的被加热空气和放热侧通路42的水蒸气进行热交换，并利用该水蒸气冷凝时所产生的冷凝热作温热对被加热空气加热。
-运转情况-
通过热源系统11将热源空气供向水蒸气分离部20的空气空间22。热源空气中所含的水蒸气，透过水蒸气透过膜21移到水蒸气空间23内。移到水蒸气空间23内的水蒸气，被压缩机30吸引而从水蒸气空间23流出。另一方面，在空气空间22内水蒸气被分离出去的热源空气，通过热源系统11排向室外。
压缩机30吸入的水蒸气被压缩而升压后，被送到主热交换器40的放热侧通路42。被加热空气通过利用系统13被供向主热交换器40的吸热侧通路41内。在主热交换器40中，吸热侧通路41内的被加热空气和放热侧通路42内的水蒸气进行热交换。这样，水蒸气在放热侧通路42内冷凝时放出冷凝热，由该冷凝热加热吸热侧通路41内的被加热空气。被加热了的被加热空气，通过利用系统13被供向室内，该被加热空气供来后就进行制暖了。另一方面，放热侧通路42中的水蒸气冷凝所产生的冷凝水，被排向室外。
在此，在本第1实施例中，由换气排气和室外空气构成热源空气，同时由导入外气和室内空气构成被加热空气。因此，将热源空气排向室外而将被加热空气供向室内，由此制暖、换气同时进行。另外，使热源空气的一部分作为换气排气，并回收该换气排气所具有的热的一部分作水蒸气的潜热，就可以利用回收了的热加热被加热空气。
-第1实施例的效果-
在本第1实施例下，在水蒸气分离部20中，利用水蒸气透过膜21从湿空气即热源空气分离出水蒸气。因此，和在已往的热泵中，利用让水蒸发所生成的水蒸气生成温热相比，本第1实施例，不需要让水蒸发的过程，便能利用从热源空气分离出来的水蒸气来使热泵运转。因此，能省略已往所必需的水的蒸发过程，而能谋求结构的简单化。
另外，依照本第1实施例，以环境中的湿空气作热源进行热泵运转，故可将该湿空气作为水蒸气的潜热所拥有的热作温热利用。因此，利用使用广泛的氟利昂冷媒等的热泵所产生的冷媒泄漏给环境带来的不良影响，本实施例所涉及的热泵中是不会产生的。
另外，在本实施例1中，由换气排气和室外空气构成热源空气，同时导入外气和室内空气构成被加热空气。因此，如上所述，能够使室内制暖和换气同时进行。还有，因使热源空气的一部分作换气排气，故能将该换气排气所含有的热的一部分回收到被加热空气内，从而减少由于换气而引起的能源损失。
-第1实施例的变形例-
(变形例1)
在上述第1实施例中，由电动机32驱动压缩机30。但不仅电动机32，其他驱动源也可以驱动压缩机32。比如有燃气轮机、燃气发动机等能作这种驱动源。不仅如此，只要是能驱动压缩机30的，什么驱动源都可以。
另外，在以燃气轮机等靠燃烧燃料产生驱动力的机构作压缩机30的驱动源使用时，可以以伴随着燃料之燃烧所产生的燃烧废气作热源流体用。也就是说，燃烧石油和天然气等燃料时，会产生含有大量水蒸气的燃烧废气。因此，不要排出燃烧废气，而要能回收该燃烧废气中含有的水蒸气的潜热及显热，并利用它去产生温热，可以谋求能源的有效利用。
(变形例2)
在上述第1实施例中，是通过利用系统13将被加热空气送到主热交换器40，再加热被加热空气的。也可以通过利用系统13将水送到主热交换器40，再加热该水生成温水。此时，又可以以已生成了的温水加热室内空气进行制暖，还可以直接以已生成了的温水作热水用。
第2实施例
在本发明的第2实施例中，设置冷凝部45代替上述第1实施例中的主热交换器40，随之也改变了利用系统13的结构。其他结构与上述第1实施例相同。另外，也可以将上述第1实施例的变形例用在本第2实施例上。
如图2所示，上述冷凝部45形成为容器状。冷凝部45的内部，被有水蒸气透过的透过膜46划分为热媒水空间47和水蒸气空间48。
冷凝部45的热媒水空间47，连接有利用系统13。本实施例的利用系统13的结构为：在附图外的风机盘管(fan coil unit)和冷凝部45之间使热媒水循环的闭回路。另外，风机盘管将从冷凝部45送来的热媒水和室内空气进行热交换。
在压缩机30中升压到所定压力的水蒸气被导入到冷凝部45中的水蒸气空间48内。此时，水蒸气空间48内的水蒸气的压力，比对应热媒水空间47中的热媒水温度的饱和压力高，水蒸气空间48的水蒸气透过透湿膜46。这样，冷凝部45就将水蒸气空间48的水蒸气移到热媒水空间47并使它冷凝，以此时放出的冷凝热加热热媒水空间47中的热媒水。
-运转操作-
热源系统11、水蒸气分离部20以及压缩机30的运转与上述第1实施例相同。也就是说，水蒸气被从通过热源系统11供向水蒸气分离部20中的空气空间22的热源空气中分离出来，分离出来的水蒸气在压缩机30被压缩而升压。
升压了的水蒸气被送到冷凝部45中的水蒸气空间48内。另一方面，通过利用系统13从风机盘管送来的热媒水被送到在冷凝部45中的热媒水空间47内。在该冷凝部45中，水蒸气空间48内的水蒸气透过透湿膜46移到热媒水空间47内，由该水蒸气的冷凝热将热媒水加热。被加热了的热媒水，通过利用系统13被送到风机盘管内，用在加热室内空气上。然后，将加热了的室内空气供向室内进行制暖。
因此，依照本第2实施例，与上述第1实施例相同，能省略让水蒸发的过程，能够谋求结构的简单化。
-第2实施例的变形例-
在上述第2实施例中，是让热媒水循环在利用系统13中，由此加热室内空气的。也可以代替此供给被加热了的热媒水作温水使用。
第3实施例
本发明的第3实施例，在上述第1实施例中附加了空气加湿装置即空气加湿部50。其他结构与上述第1实施例相同。另外，上述第1实施例的变形例1在本第3实施例中也适用。
如图3所示，上述空气加湿部50形成为容器状。空气加湿部50的内部，被有水蒸气透过的水蒸气透过膜51划分为水蒸气空间53和空气空间52。
空气加湿部50中的水蒸气空间53，连接在循环系统12中的压缩机30和主热交换器40之间。在压缩机30中被开压的水蒸气被导入到该水蒸气空间53内。另一方面，空气加湿部50中的空气空间52连接在利用系统13中的主热交换器40的下游。流过主热交换器40中的吸热侧通路41且被加热了的被加热空气被导入到该空气空间52内。
在空气加湿部50中，被压缩机30开压且被导入到水蒸气空间53的水蒸气的一部分透过水蒸气透过膜51，移到空气空间52内。也就是说，空气加湿部50，利用上升了的水蒸气的一部分加湿被加热空气。剩下的上升了的水蒸气，被送到主热交换器40中的放热侧通路42利用在被加热空气的加热上。另外，在空气加湿部50中加湿了的被加湿空气，通过利用系统13供向室内。也就是说，被加热空气在主热交换器40被加热且在空气加湿部50中被加湿后，被供向室内。
因此，依照本第3实施例，不仅能制暖室内，还能进行加湿。另外，因在本第3实施例中，将在水蒸气分离部20内从热源空气分离出来的水蒸气用在对被加热空气的加湿上，故不用通过供水来进行加湿。
-第3实施例的变形例-
(变形例1)
在上述第3实施例中，分别形成了主热交换器40和空气加湿部50，两者也可以形成为一体。也就是说，也可以由水蒸气透过膜划分主热交换器40中的放热侧通路42及吸热侧通路41的一部分，将放热侧通路42中的水蒸气的一部分供向吸热侧通路41的被加热空气中，同时让该水蒸气和被加热空气进行热交换。
(变形例2)
在上述第3实施例中，构成了空气加湿部50，以使用升压了的水蒸气加湿被加热空气。此外，还可以采用以下的结构。
如图4所示，本变形例2所涉及的空气加湿部55，将在主热交换器40中所产生的冷凝水用在被加热空气的加湿上。具体来说，上述空气加湿部55连接在利用系统13中的主热交换器40的下游。另外，在主热交换器40中的放热侧通路42产生的冷凝水的一部分被送到空气加湿部55内。因此，该空气加湿部55将冷凝水直接喷到被加热空气内，而进行被加热空气的加湿。
第4实施例
本发明的第4实施例，在上述第1实施例中，附加了蒸气涡轮机60、水蒸气供给装置61即蒸气炉61以及预加热装置即预加热热交换器70，并且由蒸气涡轮机60驱动压缩机30。另外，附加了蒸气涡轮机60及蒸气炉61以后，循环系统12的结构也就改变了。其他结构和上述第1实施例相同。
如图5所示，上述蒸气炉61通过燃烧燃料加热供给的水并使它产生水蒸气，并将所产生的水蒸气供向蒸气涡轮机60。具体来说，蒸气炉61的内压被设定在大气压以下的所定压力。在蒸气炉61内，燃烧石油和天然气等燃料，由燃烧所产生的热使水蒸发，同时继续加热所产生的水蒸气以产生过热蒸气。
将蒸气炉61内所产生的过热蒸气供向上述蒸气涡轮机60内。该蒸气涡轮机60，使被供来的过热蒸气膨胀而产生驱动力。另外，蒸气涡轮机60通过驱动轴31和压缩机30连接着。也就是说，在本第4实施例中，电动机32和蒸气涡轮机60连接着压缩机30。因此，压缩机30在电动机32和蒸气涡轮机60的驱动下旋转。
在本实施例的循环系统12中，在主热交换器40的上游并列连接有压缩机30和蒸气涡轮机60。也就是说，上述循环系统12，将在压缩机30中升压了的水蒸气和在蒸气涡轮机60中膨胀了的水蒸气都送到主热交换器40内。
在上述预加热热交换器70中，形成有空气侧通路71和水侧通路72。空气侧通路71连接在热源系统11中的水蒸气分离部20的上游，热源空气被送到该空气侧通路71。水侧通路72和在循环系统12中的主热交换器40的下游连接着，在主热交换器40所产生的冷凝水被送到水侧通路72。因此，预加热热交换器70使空气侧通路71的热源空气和水侧通路72的冷凝水进行热交换而加热它，加热了的热源空气送到水蒸气分离部20中的空气空间22内。
-运转操作-
被吸进热源系统11的热源空气，被送到预加热热交换器70中的空气侧通路71内。热源空气在流过空气侧通路71的那一段时间内和水侧通路72中的冷凝水进行热交换而被加热。也就是说，冷凝水所拥有的热被热源空气回收。
已被加热的热源空气被送到水蒸气分离部20的空气空间22内。热源空气中所含有的水蒸气，透过水蒸气透过膜21移到水蒸气空间23内。移到水蒸气空间23的水蒸气，被压缩机30吸引，而从水蒸气空间23流出。在压缩机30中，被吸入了的水蒸气被压缩而升压。另外，在空气空间22内水蒸气被分离出去的热源空气，通过热源系统11排向室外。
另一方面，在蒸气炉61中，生成所定的温度及压力(例如495℃，80kPa)的过热蒸气，该过热蒸气被供向蒸气涡轮机60。蒸气涡轮机60使被供来的过热蒸气膨胀而产生驱动力。于是，上述压缩机30便在蒸气涡轮机60的驱动力和电动机32的驱动力的驱动下旋转。
在压缩机30升压了的水蒸气和在蒸气涡轮机60膨胀了的水蒸气都被送到主热交换器40的放热侧通路42内。另外，通过利用系统13被加热空气被供向主热交换器40的吸热侧通路41内。在主热交换器40内，吸热侧通路41的被加热空气和放热侧通路42的水蒸气进行热交换。于是，水蒸气在放热侧通路42内冷凝时释放冷凝热，由该冷凝热加热吸热侧通路41的被加热空气。也就是说，不仅在压缩机30内升了压的水蒸气的冷凝热，在蒸气涡轮机60内膨胀的水蒸气的冷凝热也被用在被加热空气的加热上。已被加热了的被加热空气，通过利用系统13被供向室内，由供给该被加热空气进行制暖。
水蒸气在主热交换器40中的放热侧通路42内冷凝所产生的冷凝水，被送到预加热热交换器70中的水侧通路72。被送到水侧通路72的冷凝水和空气侧通路71的热源空气进行热交换，向该热源空气放热。也就是说，因在主热交换器40中所产生的冷凝水，其温度比较高(例如40～50℃左右)，故将该冷凝水含有的热回收到热源空气中。从预加热热交换器70中的水侧通路72流出来的冷凝水，这之后被排向室外。
-第4实施例的效果-
依照本第4实施例，能得到上述第1实施例的效果，加上还能得到以下的效果。
在本实施例4中，不仅以电动机32，还以蒸气涡轮机60驱动压缩机30。因此，不仅电能，热能也能用在压缩机30的驱动上。另外，在本实施例中，将在蒸气涡轮机60内膨胀了的水蒸气送到主热交换器40内。因此，蒸气炉61内所产生的水蒸气，不仅可用于在蒸气炉60内产生驱动力，还能用于主热交换器40内的被加热空气的加热，故可以谋求能源的有效利用。再说，在本实施例中，将蒸气炉61的内压设定在大气压以下。因此，完全没有蒸气炉61破裂的危险性，故能提高安全性。
另外，在本实施例4中，将主热交换器40中所产生的冷凝水送到预加热热交换器70，再将以该冷凝水加热了的热源空气供向水蒸气分离部20内。因此，能回收该冷凝水含有的热作热源空气含有的水蒸气的显热，可以谋求能源的有效利用。
-第4实施例的变形例-
(变形例1)
在上述第4实施例中，在蒸气炉61内利用燃料的燃烧热产生过热蒸气，还可以利用废热代替燃料的燃烧热。也就是说，也可以不废弃从各种机器排出来的废热而利用在上述蒸气炉61内。这种废热，比如有燃气轮机、燃气发动机等的废气含有的热，和从工业废热发电系统(co-generation system)等排出来的废热。
另外，也可以只将废热用在在蒸气炉61内使水蒸发的潜热变化的过程中。此时，如图6所示，在蒸气炉61内设置潜热部62和显热部63。潜热部62用废热将供来的水加热，使它蒸发。显热部63，继续加热在潜热部62所产生的水蒸气，并使它成为过热蒸气。此时，在显热部63用燃料的燃烧热加热水蒸气。
在此，在潜热部62利用废热的理由如下：在潜热变化的过程中在潜热部62内所需要的热的温度水平完全可以比在显热变化的过程中显热部63内所需要的热的温度水平低。可是，在潜热变化的过程中所需要的热量，比显热变化的过程中所需要的热量多得多。因此，将不可能达到高的温度水平成本却很低的废热用在需要大量的低温度水平的热的潜热过程上，就可以谋求废热的有效利用。另外，能源成本只在加热量很少的显热部63加热时需要，故能大大地减少在热泵工作时所要的能源成本。
特别是，在上述第4实施例中，将蒸气炉61的内压设定在大气压以下，故在蒸气炉61内水的蒸发温度在100℃以下。因此，能将温度水平在100℃以下很难利用的低温废热，用在蒸气炉61中需要大量热的潜热部62的潜热变化过程中。
补充一下，在上述变形例1中，利用燃料的燃烧热加热潜热部63，不仅如此，也可以利用电热器等。再说，在蒸气炉61中，又可以使潜热部62、显热部63构成为一体，还可以分别形成潜热部62和显热部63，然后再用配管连接起来。
(变形例2)
在上述第4实施例中，将在蒸气炉61内所产生的水蒸气供给蒸气涡轮机60，由此产生驱动力。与此相比，在工厂等内拥有不利用的、废弃的过剩水蒸气的情况下，也可以将该过剩水蒸气供向蒸气涡轮机60并用来产生驱动力。
(变形例3)
在上述第4实施例中，蒸气涡轮机60和电动机32都驱动压缩机30，还可以只用蒸气涡轮机60驱动压缩机30代替利用两者。
第5实施例
本发明的第5实施例，在上述第2实施例中附加了蒸气涡轮机60和水蒸气供给装置61即蒸气炉61，并由蒸气涡轮机60驱动压缩机30。另外，随着蒸气涡轮机60和蒸气炉61的附加，对循环系统12的结构做了改变。其他结构和上述第2实施例相同。
如图7所示，本第5实施例中的蒸气涡轮机60、蒸气炉61和上述第4实施例中的相同。也就是说，蒸气炉61产生过热蒸气并将它供向蒸气涡轮机60内，由蒸气涡轮机60及电动机32的驱动力驱动压缩机30旋转。因此，上述第4实施例的变形例1～3在本第5实施例中也适用。
另外，本第5实施例中的循环系统12，将在压缩机30中开压了的水蒸气和在蒸气涡轮机60中膨胀了的水蒸气都送到冷凝部45的水蒸气空间48内。
-运转操作-
水蒸气分离部20及压缩动作和上述第2实施例相同。也就是说，水蒸气从被导入到水蒸气分离部20中的空气空间22的热源空气中分离出来，分离了的水蒸气在压缩机30被压缩、而升压。
另一方面，蒸气炉61及蒸气涡轮机60的动作和上述第4实施例相同。也就是说，蒸气炉61内所产生的过热蒸气被送到蒸气涡轮机60，由于水蒸气在蒸气涡轮机60内的膨胀所产生的驱动力被用在压缩机30的驱动上。
在压缩机30内开了压的水蒸气和在蒸气涡轮机60内膨胀了的水蒸气，都被送到冷凝部45中的水蒸气空间48内。被导入到水蒸气空间48内的水蒸气，透过冷凝部45的透湿膜46冷凝，冷凝水空间47中的热媒水被此时的冷凝热加热。被加热了的热媒水，被送到未示的风机盘管，用在室内空气的加热上。
第6实施例
本发明的第6实施例，在上述第3实施例中，附加了蒸气涡轮机60、水蒸气供给装置61即蒸气炉61以及预加热装置即预加热热交换器70，并且由蒸气涡轮机60驱动压缩机30。另外，随着附加蒸气涡轮机60及蒸气炉61，循环系统12的结构也有了变化。其他结构和上述第3实施例相同。因此，上述第3实施例的变形例1和变形2在本第6实施例中都适用。
如图8所示，在本第6实施例中的蒸气涡轮机60、蒸气炉61以及预加热热交换器70都和上述第4实施例的相同。也就是说，蒸气炉61产生过热蒸气，然后供给蒸气涡轮机60，由蒸气涡轮机60以及电动机32的驱动力驱动压缩机30旋转。因此，上述第4实施例的变形例1～变形3在本第6实施例上中都适用。
另外，本第6实施例的循环系统12，将在压缩机30内升压的水蒸气和在蒸气涡轮机60内膨胀的水蒸气都送到空气加湿部50的水蒸气空间53内。
-运转操作-
按照图9对本第6实施例所涉及的热泵运转操作进行说明。
被吸进热源系统11的点A状态下的热源空气，被送到预加热热交换器70中的空气侧通路71内。热源空气在流过空气侧通路71的那一段时间内和水侧通路72中的冷凝水进行热交换而被加热，变为点B的状态。也就是说，冷凝水所拥有的热被热源空气回收，由此热源空气的温度上升。
点B状态下的热源空气被送到水蒸气分离部20的空气空间22内。热源空气中所含有的水蒸气，透过水蒸气透过膜21移到水蒸气空间23内。由于该水蒸气的移动，热源空气的绝对温度降低，而变为点C状态。移到水蒸气空间23的水蒸气，被压缩机30吸引，而从水蒸气空间23流出。在压缩机30中，被吸入了的水蒸气被压缩而升压。另外，在空气空间22内水蒸气被分离出去的在点C状态的热源空气，通过热源系统11排向室外。
另一方面，在蒸气炉61中，生成所定的温度及压力(例如495℃，80kPa)的过热蒸气，该过热蒸气被供向蒸气涡轮机60。蒸气涡轮机60使被供来的过热蒸气膨胀而产生驱动力。于是，上述压缩机30便在蒸气涡轮机60的驱动力和电动机32的驱动力的驱动下旋转。
在压缩机30升压了的水蒸气和在蒸气涡轮机60膨胀了的水蒸气都被送到空气加湿部50的水蒸气空间53内。被导入到水蒸气空间53内的水蒸气，其中有一部分透过水蒸气透过膜51，移到空气空间52内。由该水蒸气的移动，加湿被导入到空气加湿部50中的空气空间52内的被加热空气。在水蒸气空间53中的剩下的水蒸气，被送到主热交换器40内的放热侧通路42内。
在主热交换器40内，吸热侧通路41中的被加热空气和放热侧通路42中的水蒸气进行热交换。于是，水蒸气在放热侧通路42内冷凝时释放冷凝热，由该冷凝热加热吸热侧通路41的被加热空气。也就是说，由于在主热交换器40内的加热和在空气加湿部(50)内的加湿，点D状态下的被加热空气的温度和湿度上升，变为点E的状态。点E状态下的被加热空气，通过利用系统13被供向室内。由供给该被加热空气进行制暖。
水蒸气在主热交换器40中的放热侧通路42内冷凝所产生的冷凝水，被送到预加热热交换器70中的水侧通路72。被送到水侧通路72的冷凝水和空气侧通路71的热源空气进行热交换，向该热源空气放热。也就是说，因在主热交换器40中所产生的冷凝水，其温度比较高(例如40～50℃左右)，故将该冷凝水含有的热回收到热源空气中。从预加热热交换器70中的水侧通路72流出来的冷凝水，这之后被排向室外。
第7实施例
本发明的第7实施例，在上述第6实施例中设置预加湿装置即预加湿部75，代替了预加热热交器70。其他结构都和上述第6实施例相同。因此，在上述第6实施例中适用的变形例在本第7实施例中都能用。
如图10所示，上述预加湿部75形成为容器状。预加湿部75的内部，被透过水分的透湿膜76划分为空气空间77和水侧空间78。空气空间77连接在热源系统11中的水蒸气分离部20的上游，热源空气被送到该空气空间77内。水侧空间78连接在循环系统12中的主热交换器40的下游，在主热交换器40产生的冷凝水被送到该水侧空间78内。这样，预加湿部75，将通过透湿膜76导入到水侧空间78内的冷凝水供向空气空间77内的热源空气中将该热源空气加湿后，再将该热源空气送到水蒸气分离部20内。
-运转操作-
参照图11对本实施例7所涉及的热泵的运转操作进行说明。
被吸进热源系统11内的点A状态下的热源空气，被送到预加湿部75中的空气空间77内。通过透湿膜76将水侧空间78的冷凝水供向空气空间77的热源空气中。由于该冷凝水的供给，热源空气的状态基本在等焓过程中变化。也就是说，在空气空间77内，热源空气的绝对湿度上升而温度下降，变为点B’的状态。因此，在预加湿部75中，冷凝水所含有的热作为水蒸气的潜热被回收到热源空气内。
点B’状态下的热源空气被送到水蒸气分离部20的空气空间22内。热源空气中所含有的水蒸气，透过水蒸气透过膜21移到水蒸气空间23内。由于该水蒸气的移动，热源空气的绝对温度降低，变为点C’的状态。移到水蒸气空间23的水蒸气，被压缩机30吸入，而从水蒸气空间23流出。在压缩机30中，被吸入了的水蒸气被压缩而升压。另外，在空气空间22内水蒸气被分离出去的点C状态下的热源空气，通过热源系统11排向室外。
另一方面，在蒸气炉61中，生成所定的温度及压力(例如495℃，80kPa)的过热蒸气，该过热蒸气被供向蒸气涡轮机60。蒸气涡轮机60使被供来的过热蒸气膨胀而产生驱动力。于是，上述压缩机30便在蒸气涡轮机60的驱动力和电动机32的驱动力的驱动下旋转。
在压缩机30升压了的水蒸气和在蒸气涡轮机60膨胀了的水蒸气都被送到空气加湿部50的水蒸气空间53内。被导入到水蒸气空间53内的水蒸气，其中有一部分透过水蒸气透过膜51，移到空气空间52内。由于该水蒸气的移动，加湿被导入到空气加湿部50中的空气空间52的被加热空气。在水蒸气空间53中的剩下的水蒸气，被送到主热交换器40内的放热侧通路42内。
在主热交换器40内，吸热侧通路41中的被加热空气和放热侧通路42中的水蒸气进行热交换。于是，水蒸气在放热侧通路42内冷凝时释放冷凝热，由该冷凝热加热吸热侧通路41的被加热空气。也就是说，由于在主热交换器40内的加热和在空气加湿部(50)内的加湿，点D状态下的被加热空气的温度和湿度上升，变为点E的状态。点E状态下的被加热空气，通过利用系统13被供向室内。由供给该被加热空气进行制暖。
水蒸气在主热交换器40中的放热侧通路42内冷凝所产生的冷凝水，被送到预加湿部75中的水侧通路78。被送到水侧通路78的冷凝水，其中有一部分透过透湿膜76被供向空气空间77的热源空气内。也就是说，因在主热交换器40中所产生的冷凝水，其温度比较高(例如40～50℃左右)，故将该冷凝水含有的热回收到热源空气中作水蒸气的潜热。从预加湿部75中的水侧通路78流出来的剩下的冷凝水，这之后被排向室外。
-实施例7的效果-
依照本实施例7，在预加湿部75利用冷凝水加湿了热源空气。因此，能将冷凝水含有的热作为水蒸气的潜热回收到热源空气内，能谋求能源的有效利用。
此外，依照本实施例7，能将由于在预加湿部75内的加湿水蒸气分压上升了的热源流体，导入到水蒸气分离部20中。因此，能一边维持水蒸气透过膜21两侧的水蒸气压差，一边将分离后的水蒸气压力设定得高一些。因此，假设在压缩机30中升压后的水蒸气压力一定不变，能缩小在压缩机30中的升压比。结果，能减少驱动压缩机30所需要的动力，能谋求效率的提高。
第8实施例
本发明的第8实施例，在上述第7实施例中的基础上，不仅能进行制暖运转，还能进行制冷运转。下面，对与上述实施例7不同的结构进行说明。另外，能适用于上述实施例7的变形例，也能适用于实施例8。
如图12所示，本实施例8所涉及的热泵中设有第1四路切换阀81、第2四路切换阀82以及切换阀83。
上述第1四路切换阀81，连接着热源系统11的入口端和利用系统13的出口端。另外，第1四路切换阀81，还连接着吸入第1空气的第1空气路84，和吸入第2空气的第2空气路85。于是，切换第1四路切换阀81可达到以下两种状态：使热源系统11和第1空气路84连通并使利用系统13和第2空气路85连通的状态(图12中用虚线显示的状态)，使热源系统11和第2空气路85连通并使利用系统13和第1空气路84连通的状态(图12中用实线显示的状态)。
上述第2四路切换阀82连接着热源系统11的入口端和利用系统13的出口端。另外，第2四路切换阀82还连接着向室内开口的室内供给路86，和向室外开口的室外排出路87。于是，切换第2四路切换阀82可达到以下两种状态：使热源系统11和室外排出路87连通并使利用系统13和室内供给路86连通的状态(图12中用虚线显示的状态)；使热源系统11和室内供给路86连通并使利用系统13和室外排出路87连通的状态(图12中用实线显示的状态)。
上述第1空气，由为换气从室内排出的换气排气和室外空气的混合空气构成。另外，上述第2空气，由为换气导入到室内的导入外气和室内空气的混合空气构成。
循环系统12中的主热交换器40和预加湿部75之间设置有上述切换阀83。该切换阀83连接着将自来水等供来的供水路88。切换该切换阀83可达到以下两种状态：使主热交换器40的放热侧通路42和预加湿部75的水侧空间78连通的状态(图12中用虚线显示的状态)；使供水路88和预加湿部75的水侧空间78连通的状态(图12中用实线显示的状态)。
另外，在本实施例8中的预加湿部75，构成为以来自主热交换器40的冷凝水加湿第1空气的预加湿装置75，同时也构成为由来自供水路88的水加湿第1空气且冷却它的加湿冷却装置89。
-运转操作-
首先，对制暖运转时的动作进行说明。制暖运转时，第1四路切换阀81、第2四路切换阀82以及切换阀83都被切换到如图12中用虚线显示的状态。在此状态下、动作与上述实施例7一样，制暖室内。
具体来说，被吸进第1空气路84的第1空气，作为热源空气被送到热源系统11。被送到热源系统11的第1空气，在预加湿部75被加湿后在水蒸气分离部20水蒸气被分离出来。然后，第1空气通过室外排出路87被排向室外。在水蒸气分离部20被从第1空气分离出来的水蒸气，被压缩机30压缩。另外，从蒸气炉61送到蒸气涡轮机60的水蒸气，用于驱动力的产生。
来自压缩机30的水蒸气和来自蒸气涡轮机60的水蒸气，都被送到空气加湿部50，其中有一部分透过水蒸气透过膜51。剩下的水蒸气，被送到主热交换器40而冷凝。在主热交换器40内产生的冷凝水，被送到作为预加湿装置75的预加湿部75，其中有一部分被用于第1空气的加湿。其他冷凝水被排向室外。
另一方面，被吸进第2空气路85的第2空气，作为被加热空气被送到利用系统13内。被送到利用系统13的第2空气，在主热交换器40被加热，然后在空气加湿部50被加湿，然后通过室内供给路86供向室内。由该第2空气的供给，进行室内制暖的。
下面，对制冷运转时的动作进行说明。在制冷运转时，第1四路切换阀81、第2四路切换阀82以及切换阀83都切换为如图12中用实线显示的状态。
在此状态下，被吸进第2空气路85的第2空气，被送到热源系统11。送到热源系统11的第2空气，被导入到作为加湿冷却装置89的预加湿部75中的空气空间77内。另外，来自供水路88的自来水被导入到上述预加湿部75的水侧空间78内。然后，在上述预加湿部75内，将水侧空间78内的水供给空气空间77的第2空气，第2空气由于加湿被冷却。
在预加湿部75冷却了的第2空气，被送到水蒸气分离部20的水蒸气空间23，水蒸气分离之后减湿到所定湿度。之后，第2空气通过室内供给路86被供向室内。由于该第2空气的供给进行室内的制冷。
在水蒸气分离部20从第1空气分离出来的水蒸气被压缩机30压缩。另外，从蒸气炉61送到蒸气涡轮机60的水蒸气，被用于驱动力的产生上。从压缩机30送来的水蒸气和从蒸气涡轮机60送来的水蒸气，都被送到空气加湿部50中的水蒸气空间53内。被导入水蒸气空间内的水蒸气，其中有一部分透过水蒸气透过膜51，剩下的水蒸气被送到主热交换器40中的放热侧通路42内。在该放热侧通路42内，上述其他的水蒸气与吸热侧通路41内的第1空气进行热交换而冷凝。由于冷凝而产生的冷凝水，这之后被排向室外。
另一方面，被吸入第1空气路84的第1空气，被送到利用系统13中。被送到利用系统13的第1空气，被导入到主热交换器40的吸热侧通路41内。在吸热侧通路41内，第1空气与放热侧通路42中的水蒸气进行热交换，吸收该水蒸气的冷凝热。吸热了的第1空气，被送到空气加湿部50中的空气空间52内。在该空气空间52内，透过水蒸气透过膜51的水蒸气被供给第1空气。在空气加湿部50中的空气空间52内接收水蒸气的第1空气，这之以后通过室外排出路87被排向室外。
其他实施例
-第1变形例-
在上述各实施例中设置压缩机30作升压装置，与此相比，在第1变形例中设置喷射泵90作升压装置，同时随之设置作为水蒸气供给装置的蒸气炉94。以下，参照图13对本变形例进行说明。补充一下，图13示出的是将本变形例所涉及的升压装置用在上述第1实施例(参照图1)时的图。
上述蒸气炉94的结构为：加热水而产生水蒸气。该蒸气炉94中所产生的水蒸气被供向喷射泵90。
上述喷射泵90构成为管状。在喷射泵90的一端的端面形成有导入口91，侧面形成有吸入口92。另外，在喷射泵90的另一个端面上排出口93开着口。再说，喷射泵90形成为，其直径先从一端朝向另一个端缩小，然后又扩大。
上述喷射泵90，其导入口91连接着上述蒸气炉94，吸入口92连接着水蒸气分离部20中的水蒸气空间23，排出口93连接着主热交换器40中的放热侧通路42。于是，喷射泵90，高速度地喷出从导入口91送来的水蒸气，以该喷流从吸入口92吸入水蒸气。另外，在喷射泵90内，从水蒸气分离部20中的水蒸气空间23吸入了的水蒸气和从蒸气炉94被供给了的水蒸气汇合在一起，汇合后的水蒸气从排出口93被送到主热交换器40的放热侧通路42。也就是说，从喷射泵90被送到放热侧通路42的水蒸气的压力，比水蒸气分离部20中的水蒸气空间23内的水蒸气的压力高。
在以上的结构下，不用转动等机械性动作，就能进行水蒸气的升压。因此，能提高热泵的可靠性。
-第2变形例-
在各上述实施例中，都由室外空气、为换气的换气排气和混合空气构成热源空气。与此相对，也可以仅用换气排气作热源空气，又可以仅用室外空气作热源空气。
还有，在上述各实施例中，用热源空气作热源流体。与此相对，也可以用含有水蒸气的燃烧废气作热源流体代替热源空气。也就是说，在燃起轮机和发动机等让燃料燃烧时，含有大量的水蒸气的燃烧废气被排出。因此，不扔掉该燃烧废气，而用燃烧废气作热源流体让热泵运转，来有效地利用燃烧废气所含有的能源。
-第3变形例-
在上述实施例1、3、4、6、7、8中，都由室内空气和为换气的导入外气的混合空气构成被加热空气。与此相对，也可以仅用导入外气作被加热空气，又可以仅以室内空气作为被加热空气。
综上所述，本发明所涉及的热泵，对空调机很有用，特别适合利用水蒸气的冷凝热作温热的情况。
Claims (20)
1.一种热泵，其中：
具有从含有水蒸气的热源流体分离出水蒸气的水蒸气分离装置(20)，
使在上述水蒸气分离装置(20)中分离了的水蒸气升压的升压装置(30，90)，
使在上述升压装置(30，90)中升压了的水蒸气冷凝而生成温热的温热产生装置(40，45)。
2.根据权利要求第1项所述的热泵，其中：
水蒸气分离装置(20)具有使水蒸气透过的水蒸气透过膜(21)，热源流体中所含有的水蒸气透过上述水蒸气透过膜(21)而被分离出来。
3.根据权利要求第1项或第2项所述的热泵，其中：
热源流体，由利用燃料的燃烧能之后所排出来的燃烧废气构成。
4.根据权利要求第1项或第2项所述的热泵，其中：
热源流体由湿空气构成。
5.根据权利要求第4项所述的热泵，其中：
具有预加湿装置(75)，该装置将在温热产生装置(40，45)中所产生的冷凝水供向热源流体内，并加湿该热源流体并将它送到水蒸气分离装置(20)。
6.根据权利要求第4项所述的热泵，其中：
具有预加热装置(70)，该装置让在温热产生装置(40，45)中所产生的冷凝水与热源流体进行热交换，加热该热源流体并将它送到水蒸气分离装置(20)。
7.根据权利要求第1项或第2项所述的热泵，其中：
温热产生装置(45)用生成了的温热加热水。
8.根据权利要求第1项或第2项所述的热泵，其中：
温热产生装置(40)以生成了的温热将被加热空气加热。
9.根据权利要求第8所述的热泵，其中：
具有空气加湿装置(55)，该装置将在温热产生装置(40)中所产生的冷凝水供向被加热空气内，并对该被加热空气进行加湿。
10.根据权利要求第8项所述的热泵，其中：
具有空气加湿装置(50)，该装置将在升压装置(30，90)中升压了的水蒸气的一部分供向被加热空气内，并对该被加热空气进行加湿。
11.根据权利要求第10项所述的热泵，其中：
空气加湿装置(50)具有让水蒸气透过的水蒸气透过膜(51)，水蒸气透过上述水蒸气透过膜(51)，被供向被加热空气内。
12.根据权利要求第1项或第2项所述的热泵，其中：
升压装置由喷射泵(90)构成，该喷射泵(90)喷吐水蒸气供给装置(94)所供给的水蒸气，并吸入在水蒸气分离装置(20)中分离了的水蒸气。
13.根据权利要求第1项或第2项所述的热泵，其中：
升压装置由压缩水蒸气使它升压的压缩机(30)构成。
14.根据权利要求第13项所述的热泵，其中：
压缩机(30)由接受水蒸气供给装置(61)所供给的水蒸气，并产生驱动力的蒸气涡轮机(60)驱动。
15.根据权利要求第13项所述的热泵，其中：
压缩机(30)，由接受水蒸气供给装置(61)所供给的水蒸气，并产生驱动力的蒸气涡轮机(60)和电动机(32)驱动。
16.根据权利要求第14项或第15项所述的热泵，其中：
水蒸气供给装置(61)由加热水并使它产生过热蒸气的蒸气炉(61)构成。
17.根据权利要求第16项所述的热泵，其中：
在蒸气炉(61)内具有利用废热使水蒸发的潜热部(62)，还具有加热在该潜热部(62)所产生了的水蒸气而生成过热蒸气的显热部(63)。
18.根据权利要求第16项或第17项所述的热泵，其中：
蒸气炉(61)的内部压力被设定为大气压以下。
19.根据权利要求第14项或第15项所述的热泵，其中：
温热产生装置(40，45)被供给在蒸气涡轮机(60)中膨胀了的水蒸气，然后让该水蒸气冷凝而生成温热。
20.根据权利要求第1项或第2项所述的热泵，其中：
具有通过加湿将热源流体冷却后再将它送到水蒸气分离装置(20)的加湿冷却装置(89)，
进行利用在水蒸气分离装置(20)中水蒸气被分离出去的的热源流体的冷却工作，和利用以温热产生装置(40，45)所产生的温热加热对象物的加热工作。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20031217 Termination date: 20130824 |