JP2005030729A

JP2005030729A - 水蒸気発生装置

Info

Publication number: JP2005030729A
Application number: JP2003273044A
Authority: JP
Inventors: Yoshiro Shiba; 芳郎柴; Tatsuya Hasegawa; 達也長谷川
Original assignee: Zeneral Heatpump Industry Co Ltd
Current assignee: Zeneral Heatpump Industry Co Ltd
Priority date: 2003-07-10
Filing date: 2003-07-10
Publication date: 2005-02-03

Abstract

【課題】冷媒循環空調装置においては空調機側の配管に多量のフロン冷媒が使用されるために、漏洩した場合は地球温暖化影響が大きい。ボイラーにおいては水蒸気配管が１００℃以上の高温となるため大掛かりな設備が必要である。
【解決手段】オゾン層破壊問題や地球温暖化問題への影響がない水を使用して、水の潜熱による熱搬送を行うとともに、水蒸気を発生させるための熱源としてはボイラーではなくヒートポンプを用いるとともに、蒸気配管としてプラスチック配管を用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は水蒸気発生装置、冷媒循環空調装置に関するものである。

従来の水蒸気発生装置は一般的にボイラーがよく知られており、また、冷媒循環空調装置としては特開２００１−３０４６３２号に記載されたものが知られており冷媒循環空調装置は二次側冷媒回路として冷媒が用いられている。
特開２００１−３０４６３２号公報

この冷媒循環空調装置においては空調機側の配管に多量のフロン冷媒が使用されるために、冷媒の漏洩やメンテナンスにより大気に大量に放出されるが恐れがあり、オゾン層破壊・地球温暖化問題への影響が大きい。

また、ボイラーにおいては水蒸気配管が１００℃以上の高温となるため金属配管となるので、重量があるとともに錆の問題や断熱が必須である。

本発明は、オゾン層破壊問題や地球温暖化問題への影響がない水を使用して、水の潜熱による熱搬送を行うとともに、蒸気配管として金属以外の配管を用いることを目的とする。

この課題を解決するために本発明は空調機側の配管をフロン冷媒ではなく水とし、水の潜熱が利用できるように水配管を真空状態にして水の蒸発・凝縮ができるように構成したものである。

これにより、従来の冷媒循環空調装置の空調機側冷媒回路をフロン冷媒から水に代替できるために、空調システム全体のフロン冷媒使用量が大幅に低減でき、オゾン層破壊問題や地球温暖化問題への悪影響を低減する効果が得られる。

また、水の蒸発温度を６０〜８０℃程度とするので耐熱プラスチックが使用できるので軽量で取り扱いが楽で、断熱性に優れている。これにより金属配管で問題になる重量や錆、断熱の問題が解消される。

本発明によれば、二次側への熱の搬送を冷媒ではなく水によって行うことができるために漏洩による地球温暖化への影響がなくなり、冷媒コストも低減でき、水蒸気熱搬送なので水回路にポンプがなく搬送動力が低減でき、水回路では金属配管ではなくプラスチック配管とすることができるので配管材料費、施工・運搬費が低減でき、プラスチック自体保温性があるので保温のための費用も低減できるという有利な効果が得られる。

また、ヒートポンプを利用するために自然エネルギーである地中熱、海水、河川水、地下水や、人工排熱である工場排熱、ごみ処理排熱、下水熱、地下排熱、発電関連設備排熱、冷房排熱等の低温エネルギーを有効利用することができる。

本発明の請求項１に記載の発明は、圧縮機２、凝縮器３、膨張弁４、蒸発器５とそれらを結ぶ配管から成るヒートポンプ冷媒回路と、蒸発器３、水タンク１２、凝縮器（空調機）１４とそれらを結ぶ配管から成る真空状態の水回路から構成され、水回路の蒸発器から得られる水蒸気により熱の搬送が行われる水蒸気発生装置としたものであり、ヒートポンプにより得られる熱は水回路の蒸発器３中の水と熱交換し、（水回路は真空ポンプ１３により予め真空状態とされているため）その水は蒸発して水蒸気となり、その水蒸気が水蒸気配管１６を通り凝縮器１４にて凝縮して負荷側へ熱を伝え、その凝縮水は凝縮水配管１７を通って水タンク１２へ流れ、（蒸発器３上面のよりも水タンク１２内の水位２０が高い位置にあるため）水タンク１２中の水は凝縮水配管１８を通って蒸発器３へ流入し、この一連の流れが繰り返されるという作用を有する。

請求項２に記載の発明は、請求項１の水蒸気発生装置においてヒートポンプの冷媒回路の凝縮過程と真空状態の水の蒸発過程が一つの熱交換器内で行われる水蒸気発生機構３としたものであり、冷媒の凝縮熱を直接水の蒸発熱として利用するという作用を有する。

請求項３に記載の発明は、請求項１の水蒸気発生装置において、水回路は大気圧以下の真空状態であり耐熱限界温度以下となるために使用可能となるプラスチック配管１６、１７、１８を利用する構造としたものであり、蒸気配管であるにもかかわらず大気圧以下の水を利用するために金属配管ではなくプラスチック配管を利用できるという作用を有する。
以下、本発明の実施の形態について、図１を用いて説明する。

図１は水蒸気発生装置を暖房空調として利用した様子を示し、図１において水蒸気発生装置１は、圧縮機２、凝縮器３、膨張弁４、蒸発器５とそれらを結ぶ配管８、２１、９、１０、１１から成るヒートポンプ部分と、蒸発器３、水タンク１２、と配管１８、１６、１７から成る水蒸気回路部分から成っている。

ヒートポンプ部分は圧縮機２が運転し、送風機６が蒸発器５の外気との熱交換のために運転することにより凝縮器３中の冷媒凝縮温度が約５０℃〜８０℃となる。

蒸発器３中の水は冷媒の凝縮熱をもらって約５０℃〜８０℃の水蒸気となり、その水蒸気は配管１６を通して例えばファンコイルのような凝縮器１４を利用して水蒸気の凝縮熱を室内の空気の昇温として利用され、凝縮器１４で凝縮した水は配管１７を通り水タンクへ流入し、その水は水タンクの水位を利用して配管１８を通して蒸発器３へ流入し、これらの動作を繰り返すことにより継続的な負荷への昇温を行う。

なお、以上の説明では、凝縮器１４において負荷への昇温となるが、負荷を冷却する場合は水回路をすべて液体の水で満たし、配管１８に水ポンプを配置することにより対応することができる。

また、ヒートポンプとしては空冷で構成した例で説明したが、熱源があれば水冷方式にすることも可能である。熱源としては外気だけではなく自然エネルギーである地中熱、海水、河川水、地下水や、人工排熱である工場排熱、ごみ処理排熱、下水熱、地下排熱、発電関連設備排熱、冷房排熱等を利用できる。

実施例としては、凝縮器１４として空気と熱交換するファンコイル、エアハンドリングユニット、パネルヒーター、床暖房や、水と熱交換して給湯、浴槽昇温、温水プール昇温や、乾燥用途として衣類乾燥、食器乾燥などに利用でき、家庭用、業務用の両方で実施が可能である。

本発明の一実施の形態による水蒸気発生装置の使用例を示す配管系統図

符号の説明

１水蒸気発生装置
２圧縮機
３冷媒回路側の凝縮器、兼、水回路側の蒸発器
４膨張弁
５冷媒回路側の凝縮器
６送風機
７液分離器
８高圧冷媒ガス配管
９高圧冷媒液配管
１０低圧冷媒ガス配管
１１低圧冷媒ガス配管
１２水タンク
１３真空ポンプ
１４凝縮器（空調機）
１５二方弁
１６水蒸気配管
１７凝縮水配管
１８凝縮水配管
１９補給水配管
２０水タンク水位
２１低圧冷媒液配管

Claims

圧縮機２、凝縮器３、膨張弁４、蒸発器５とそれらを結ぶ配管から成るヒートポンプ冷媒回路と、蒸発器３、水タンク１２、凝縮器（空調機）１４とそれらを結ぶ配管から成る真空状態の水回路から構成され、水回路の蒸発器から得られる水蒸気により熱の搬送が行われる水蒸気発生装置１。
請求項１の水蒸気発生装置においてヒートポンプの冷媒回路の凝縮過程と真空状態の水の蒸発過程が一つの熱交換器内で行われる水蒸気発生機構３。
請求項１の水蒸気発生装置において、水回路は大気圧以下の真空状態であり耐熱限界温度以下となるために使用可能となるプラスチック配管１６、１７、１８を利用する構造。