JP2009115387A - Water refrigerant heater and water refrigerant water heater using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水を冷媒として用いる新規な水冷媒加熱器およびそれを用いる水冷媒温水器に関する。 The present invention relates to a novel water refrigerant heater using water as a refrigerant and a water refrigerant water heater using the same.
冷凍機や空調機などのヒートポンプ動作を行う機器において、オゾン層破壊への対応から、冷媒がフロンから代替フロンへ移り、さらに地球温暖化への対応から、自然冷媒、その中でも安全な水へと一部の用途で切替わりつつある。その水を冷媒に用いた従来技術は、たとえば特許文献1で示される。その特許文献1の従来技術によれば、低圧の蒸発器において、熱源液としての水冷媒に周囲の熱を吸熱させて蒸発させることで得られた飽和乾き蒸気を、圧縮機によって断熱圧縮することで高温高圧の過熱蒸気を生成し、その過熱蒸気を凝縮器において冷却することでその冷却液に放熱を行い、凝縮して得られた高圧の過冷却液を膨張弁を通過させることで湿り蒸気に変換して再び前記蒸発器に戻して液体とすることで、蒸発器で冷却を行うようにした冷凍システムが提案されている。そして、特許文献1では、さらに冷媒が温度によって密度の殆ど変化しない水であることを利用して、蒸発器と凝縮器との差圧を両者の位置水頭の高さの差で発生させることで、前記膨張弁を不要にし、制御やメンテナンスを簡略化することが示されている。
上述の従来技術では、冷房・冷凍の用途ばかりである。一方で、本件発明者の知見により、加熱にも前記水冷媒の利点を生かすことが可能であることが明らかになった。 The above-described conventional techniques are only used for cooling and freezing. On the other hand, based on the knowledge of the present inventors, it has been clarified that the advantages of the water refrigerant can also be utilized for heating.
本発明の目的は、水冷媒の利点を生かしながら、加熱器を実現することができる水冷媒加熱器およびそれを用いる水冷媒温水器を提供することである。 The objective of this invention is providing the water refrigerant heater which can implement | achieve a heater, utilizing the advantage of a water refrigerant, and a water refrigerant water heater using the same.
本発明の水冷媒加熱器は、排熱回収用の熱交換器と、熱源液としての水冷媒を低圧下に置き、前記熱交換器からの熱によって蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器からの水蒸気を断熱圧縮する圧縮機と、前記圧縮機からの高温高圧の水蒸気を冷却液で冷却することで凝縮させるとともに、前記冷却液を加熱する凝縮器と、前記凝縮器で加熱された冷却液を導入して加熱対象を加熱する負荷機器と、前記凝縮器で凝縮された水を再び前記蒸発器へ戻すリターン管路とを含むことを特徴とする。 The water refrigerant heater of the present invention includes a heat exchanger for recovering exhaust heat, an evaporator for placing water refrigerant as a heat source liquid under a low pressure, and evaporating with heat from the heat exchanger, and from the evaporator A compressor that adiabatically compresses water vapor, a high-temperature and high-pressure water vapor from the compressor is condensed by cooling with a cooling liquid, a condenser that heats the cooling liquid, and a cooling liquid heated by the condenser It includes a load device that introduces and heats an object to be heated, and a return line that returns water condensed in the condenser to the evaporator again.
上記の構成によれば、低圧下の水冷媒を周囲の熱によって蒸発させることで飽和乾き蒸気を得る蒸発器と、前記飽和乾き蒸気を断熱圧縮することで高温高圧の過熱蒸気を生成する圧縮機と、前記過熱蒸気を冷却することでその冷却液を加熱する凝縮器と、前記凝縮器で過熱蒸気を凝縮して得られた過冷却液を再び前記蒸発器の底部へ戻すリターン管路とを含み、水を冷媒として用いるヒートポンプ式のノンフロン冷凍機において、従来では、負荷機器は蒸発器に接続されて、冷房・冷凍用途であったのを、本発明では、前記蒸発器には排熱回収用の熱交換器を接続し、熱源液としての前記水冷媒を前記熱交換器からの熱によって蒸発させるとともに、負荷機器を凝縮器に接続し、その冷却液を用いて、負荷機器では加熱対象を加熱する。 According to said structure, the evaporator which obtains saturated dry vapor | steam by evaporating the water refrigerant under low pressure with ambient heat, and the compressor which produces | generates high temperature high pressure superheated steam by adiabatically compressing the said saturated dry vapor | steam And a condenser that heats the coolant by cooling the superheated steam, and a return line that returns the supercooled liquid obtained by condensing the superheated steam in the condenser to the bottom of the evaporator again. In the heat pump type non-Freon refrigerator using water as a refrigerant, the load device is conventionally connected to an evaporator and used for cooling and freezing. In the present invention, in the evaporator, exhaust heat recovery is performed. A heat exchanger is connected to evaporate the water refrigerant as a heat source liquid by heat from the heat exchanger, and the load device is connected to the condenser, and the load device uses the coolant to be heated. Heat.
したがって、水冷媒の利点を生かしながら、加熱器を実現することができる。また、たとえばプール排水やシャワー排水などの排熱源を総て前記排熱回収用の熱交換器に通すことで、排熱回収が可能になり、比較的低温の排水であっても有効に利用することができ、省エネ効果を得ることができる。 Therefore, a heater can be realized while taking advantage of the water refrigerant. Moreover, exhaust heat sources such as pool waste water and shower waste water are all passed through the heat exchanger for exhaust heat recovery so that exhaust heat recovery is possible, and even relatively low temperature waste water is effectively used. Energy saving effect can be obtained.
また、本発明の水冷媒加熱器では、前記圧縮機はルーツ圧縮機であることを特徴とする。 In the water refrigerant heater of the present invention, the compressor is a Roots compressor.
上記の構成によれば、前記ルーツ圧縮機は、特に水を冷媒とする場合に、高効率で好適である。また、逆転可能であることから、四方弁が不要となってシンプルな構成とすることができるとともに、加熱対象の温度が高すぎる場合には、前記逆転させることで冷却を行うこともできる。 According to said structure, the said roots compressor is highly efficient and suitable when water is made into a refrigerant | coolant especially. In addition, since it is possible to reverse, the four-way valve is not required and a simple configuration can be obtained. When the temperature of the heating target is too high, cooling can be performed by reverse rotation.
さらにまた、本発明の水冷媒加熱器は、前記圧縮機をバイパスするバイパス管路および流量制御弁をさらに備えることを特徴とする。 Furthermore, the water refrigerant heater according to the present invention further includes a bypass pipe that bypasses the compressor and a flow rate control valve.
上記の構成によれば、前記蒸発器側の熱源液の温度が高い場合には、前記バイパス管路および流量制御弁を介して、蒸発器からの蒸気を凝縮器へ直接送るヒートパイプのような動作を行うことで、通常通り凝縮器側の冷却液を加熱することができる。 According to said structure, when the temperature of the heat source liquid by the side of the evaporator is high, like the heat pipe which sends the vapor | steam from an evaporator directly to a condenser via the said bypass line and a flow control valve By performing the operation, the cooling liquid on the condenser side can be heated as usual.
したがって、圧縮機を停止またはその回転を低下させることができ、省エネルギー化を図ることができる。 Therefore, the compressor can be stopped or its rotation can be reduced, and energy saving can be achieved.
また、本発明の水冷媒温水器は、前記の水冷媒加熱器において、前記凝縮器の冷却液が水であることを特徴とする。 The water refrigerant water heater of the present invention is characterized in that, in the water refrigerant heater, the cooling liquid of the condenser is water.
上記の構成によれば、ノンフロンで、ヒートポンプにつき高効率、さらにシンプルな温水器を実現することができる。 According to said structure, it is non-fluorocarbon and can implement | achieve the highly efficient and simple water heater per heat pump.
さらにまた、本発明の水冷媒温水器では、前記熱交換器は前記熱源液にプール排水の熱を供給し、前記凝縮器における冷却液からはプール貯留水に熱を供給することを特徴とする。 Furthermore, in the water-refrigerant water heater of the present invention, the heat exchanger supplies heat of the pool drainage to the heat source liquid, and supplies heat to the pool water from the cooling liquid in the condenser. .
上記の構成によれば、プール貯留水の量は常に一定で、かつ排水分を補充する場合、たとえば31℃の温水プールの水温、すなわち排水の温度に対して、補充する水の温度差は、夏場で10℃以下、冬場でも20℃程度と、温度差が小さい。 According to the above configuration, when the amount of pooled water is always constant and the drainage is replenished, for example, the temperature difference of the water to be replenished with respect to the water temperature of the hot water pool of 31 ° C., that is, the temperature of the drainage, The temperature difference is small, 10 ° C or less in summer and 20 ° C in winter.
したがって、前記ヒートポンプ式の水冷媒温水器を高効率で使用することができ、その用途としてプールは極めて好適である。また、水温が80℃以上等であれば、冷媒として炭酸ガス等の使用も可能になるが、上記20〜30℃程度の水温は、温度域からも水冷媒温水器を高効率で使用することができ、好適である。 Therefore, the heat pump type water refrigerant water heater can be used with high efficiency, and the pool is very suitable for its use. Also, if the water temperature is 80 ° C. or higher, etc., carbon dioxide gas or the like can be used as the refrigerant. However, the water temperature of about 20 to 30 ° C. should use the water refrigerant water heater with high efficiency even from the temperature range. This is preferable.
また、本発明の水冷媒温水器は、前記プール排水にシャワー排水を合わせて貯留する温水排水槽をさらに備えることを特徴とする。 Moreover, the water refrigerant water heater of the present invention further includes a hot water drainage tank that stores shower drainage together with the pool drainage.
上記の構成によれば、プール排水よりも10℃以上温度の高いシャワー排水の排熱も回収することができるとともに、温水排水槽で貯留することで、短時間に集中的に生じるシャワー排水から、プール貯留水を緩やかに長時間加熱することができる。 According to said structure, while being able to collect | recover the waste heat of shower waste_water | drain whose temperature is 10 degreeC or more higher than pool waste_water | drain, by storing in a hot water drain tank, from the shower waste_water | drain which concentrates in a short time, Pool pool water can be heated gently for a long time.
本発明の水冷媒加熱器は、以上のように、低圧下の水冷媒を周囲の熱によって蒸発させることで飽和乾き蒸気を得る蒸発器と、前記飽和乾き蒸気を断熱圧縮することで高温高圧の過熱蒸気を生成する圧縮機と、前記過熱蒸気を冷却することでその冷却液を加熱する凝縮器と、前記凝縮器で過熱蒸気を凝縮して得られた過冷却液を再び前記蒸発器の底部へ戻すリターン管路とを含み、水を冷媒として用いるヒートポンプ式のノンフロン冷凍機において、従来では、負荷機器は蒸発器に接続されて、冷房・冷凍用途であったのを、本発明では、前記蒸発器には排熱回収用の熱交換器を接続し、熱源液としての前記水冷媒を前記熱交換器からの熱によって蒸発させるとともに、負荷機器を凝縮器に接続し、その冷却液を用いて、負荷機器では加熱対象を加熱する。 As described above, the water refrigerant heater of the present invention is an evaporator that obtains saturated dry steam by evaporating water refrigerant under low pressure by ambient heat, and a high temperature and high pressure by adiabatically compressing the saturated dry steam. A compressor that generates superheated steam; a condenser that heats the coolant by cooling the superheated steam; and a supercooled liquid that is obtained by condensing the superheated steam in the condenser, and the bottom of the evaporator again. In the heat pump type non-fluorocarbon refrigerator using water as a refrigerant, the load device is conventionally connected to an evaporator and used for cooling / refrigeration. A heat exchanger for exhaust heat recovery is connected to the evaporator, and the water refrigerant as a heat source liquid is evaporated by heat from the heat exchanger, and a load device is connected to the condenser, and the coolant is used. In the load equipment, Heating the.
それゆえ、水冷媒の利点を生かしながら、加熱器を実現することができる。また、たとえばプール排水やシャワー排水などの排熱源を総て前記排熱回収用の熱交換器に通すことで、排熱回収が可能になり、比較的低温の排水であっても有効に利用することができ、省エネ効果を得ることができる。 Therefore, the heater can be realized while taking advantage of the water refrigerant. Moreover, exhaust heat sources such as pool waste water and shower waste water are all passed through the heat exchanger for exhaust heat recovery so that exhaust heat recovery is possible, and even relatively low temperature waste water is effectively used. Energy saving effect can be obtained.
また、本発明の水冷媒加熱器は、以上のように、前記圧縮機をルーツ圧縮機とする。 Moreover, the water refrigerant heater of this invention makes the said compressor a roots compressor as mentioned above.
それゆえ、特に水を冷媒とする場合に、高効率で好適である。また、逆転可能であることから、四方弁が不要となってシンプルな構成とすることができるとともに、加熱対象の温度が高すぎる場合には、前記逆転させることで冷却を行うこともできる。 Therefore, particularly when water is used as a refrigerant, it is highly efficient and suitable. In addition, since it is possible to reverse, the four-way valve is not required and a simple configuration can be obtained. When the temperature of the heating target is too high, cooling can be performed by reverse rotation.
さらにまた、本発明の水冷媒加熱器は、以上のように、前記圧縮機をバイパスするバイパス管路および流量制御弁を設け、前記蒸発器側の冷却液の温度が高い場合には、前記バイパス管路および流量制御弁を介して、蒸発器からの蒸気を凝縮器へ直接送るヒートパイプのような動作を行うことで、通常通り凝縮器側の冷却液を加熱する。 Furthermore, as described above, the water refrigerant heater according to the present invention is provided with the bypass pipe and the flow rate control valve that bypass the compressor, and when the temperature of the coolant on the evaporator side is high, the bypass The condenser-side coolant is heated as usual by performing an operation like a heat pipe that directly sends the vapor from the evaporator to the condenser via the pipe line and the flow rate control valve.
それゆえ、圧縮機を停止またはその回転を低下させることができ、省エネルギー化を図ることができる。 Therefore, the compressor can be stopped or its rotation can be reduced, and energy saving can be achieved.
また、本発明の水冷媒温水器は、以上のように、前記の水冷媒加熱器において、前記凝縮器の冷却液を水とする。 Moreover, the water refrigerant water heater of the present invention uses water as the coolant of the condenser in the water refrigerant heater as described above.
それゆえ、ノンフロンで、ヒートポンプにつき高効率、さらにシンプルな温水器を実現することができる。 Therefore, it is possible to realize a non-fluorocarbon, high efficiency and simpler water heater per heat pump.
さらにまた、本発明の水冷媒温水器は、以上のように、前記熱交換器は前記熱源液にプール排水の熱を供給し、前記凝縮器における冷却液からはプール貯留水に熱を供給する。 Furthermore, in the water refrigerant water heater of the present invention, as described above, the heat exchanger supplies heat of the pool drain to the heat source liquid, and supplies heat to the pool stored water from the cooling liquid in the condenser. .
それゆえ、プール貯留水の量は常に一定で、かつ排水分を補充する場合も補充する水との温度差が小さく、前記ヒートポンプ式の水冷媒温水器を高効率で使用することができ、用途としては極めて好適である。 Therefore, the amount of pooled water is always constant, and even when replenishing the drainage, the temperature difference with the replenishing water is small, and the heat pump water refrigerant water heater can be used with high efficiency. Is very suitable.
また、本発明の水冷媒温水器は、以上のように、前記プール排水にシャワー排水を合わせて貯留する温水排水槽をさらに備える。 Moreover, the water-refrigerant water heater of this invention is further provided with the warm water drainage tank which matches and stores the shower drainage with the said pool drainage as mentioned above.
それゆえ、プール排水よりも温度の高いシャワー排水の排熱も回収することができるとともに、温水排水槽で貯留することで、短時間に集中的に生じるシャワー排水から、プール貯留水を緩やかに長時間加熱することができる。 Therefore, it is possible to collect the waste heat from shower wastewater, which has a higher temperature than the pool wastewater, and by storing it in the hot water drainage tank, it is possible to gently lengthen the pool water from shower wastewater that is concentrated in a short time. Can be heated for hours.
図1は、本発明の実施の一形態に係る水冷媒加熱器1を用いる水冷媒温水器2の全体構成を示す図である。この水冷媒温水器2は、プール3の温水生成装置として用いられる。この水冷媒温水器2は、大略的に、前記水冷媒加熱器1と、その水冷媒加熱器1で生成された温水と前記プール3の貯留水4との間で熱交換を行うための第1の熱交換器21と、その第1の熱交換器21の1次側の水冷媒を循環させるポンプ22と、2次側のプール貯留水4を循環させるポンプ23および濾過器24と、別途設けられる温水排水槽5と、その温水排水槽5の温排水29と前記水冷媒加熱器1の水冷媒19との間で熱交換を行うための第2の熱交換器25と、その第2の熱交換器22の1次側の温排水を循環させるポンプ26と、2次側の水冷媒20を循環させるポンプ27とを備えて構成される。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a water refrigerant water heater 2 using a water refrigerant heater 1 according to an embodiment of the present invention. The water refrigerant water heater 2 is used as a hot water generator for the
水冷媒加熱器1の構造は、前記特許文献1などと同様であり、熱源液としての水冷媒19を低圧下に置き、蒸発させる蒸発器11と、前記蒸発器11からの水蒸気を断熱圧縮するルーツ圧縮機12と、前記ルーツ圧縮機12からの高温高圧の水蒸気を冷却液である水で冷却することで凝縮させるとともに、前記水を加熱して前記温水を生成する凝縮器13と、前記凝縮器13で凝縮された水冷媒20を再び前記蒸発器11の底部へ戻すリターン管路14と、前記ルーツ圧縮機12を駆動するモータ15と、運転開始にあたって、前記蒸発器11から凝縮器13内を真空引きする真空ポンプ16と、前記ルーツ圧縮機12をバイパスして、前記蒸発器11から凝縮器13を直結することができるバイパス管路17およびそれに介在される流量制御弁18とを備えて構成される。
The structure of the water-refrigerant heater 1 is the same as that of the above-mentioned Patent Document 1 and the like. The
上述のように構成される水冷媒温水器2において、温水排水槽5には、プール3から溢れ出たプール貯留水4が上部側から流入するとともに、フィルタ28を介して、シャワー排水が同様に上部側から流入している。その温水排水槽5の温排水29における上層の比較的温度の高い水がポンプ26によって吸い込まれ、前記第2の熱交換器25を介して該温水排水槽5の底部側に循環される。一方、前記水冷媒加熱器1の蒸発器11の底面に貯まった水冷媒19は、ポンプ27によって吸い出され、前記第2の熱交換器25を介して該蒸発器11に循環される。こうして、蒸発器11では、低圧下の水冷媒19が、第2の熱交換器25を介する、すなわち温水排水槽5の排熱によって蒸発されることで、飽和乾き蒸気となる。
In the water-refrigerant water heater 2 configured as described above, the pool water 4 overflowing from the
前記蒸発器11からの飽和乾き蒸気は、ルーツ圧縮機12において断熱圧縮され、高温高圧の過熱蒸気となる。前記ルーツ圧縮機12からの過熱蒸気は、凝縮器13において前記第1の熱交換器21からの水で冷却されて液体の水冷媒20に戻り、該凝縮器13の底面に貯まる。このとき、第1の熱交換器21からの水が加熱され、その熱は該第1の熱交換器21において、加熱対象であるプール貯留水4を加熱する。前記凝縮器13で凝縮した水冷媒20は、リターン管路14を介して、前記蒸発器11の底面に循環される。
The saturated dry steam from the evaporator 11 is adiabatically compressed in the
したがって、本発明の水冷媒加熱器1は、水を冷媒として用いるヒートポンプ式のノンフロン冷凍機の構成を用い、注目すべきは、第2の熱交換器25を蒸発器11に接続して、プール排水やシャワー排水の排熱回収を行うとともに、負荷機器となる第1の熱交換器21を凝縮器13に接続し、その冷却液を用いて、第1の熱交換器21では加熱対象であるプール貯留水4を加熱することである。このように構成することで、水冷媒の利点を生かしながら、加熱器を実現することができる。 Therefore, the water refrigerant heater 1 of the present invention uses a configuration of a heat pump type non-Freon refrigerator using water as a refrigerant. It should be noted that the second heat exchanger 25 is connected to the evaporator 11 and the pool In addition to recovering waste heat from drainage and shower drainage, the first heat exchanger 21 serving as load equipment is connected to the condenser 13, and the first heat exchanger 21 is a heating target using the coolant. It is to heat the pool reservoir water 4. By comprising in this way, a heater is realizable, making use of the advantage of a water refrigerant.
また、圧縮機としてルーツ圧縮機を用いることで、前記のように特に水を冷媒とする場合に、高効率で好適である。また、逆転可能であることから、四方弁が不要となってシンプルな構成とすることができるとともに、加熱対象、すなわちプール貯留水4の温度が、夏場等で高すぎる場合には、前記逆転させることで冷却を行うこともできる。 Further, the use of a roots compressor as the compressor is highly efficient and suitable particularly when water is used as the refrigerant as described above. In addition, since it can be reversed, a four-way valve is not required and a simple configuration can be achieved. When the temperature of the object to be heated, that is, the pooled water 4 is too high in summer or the like, the rotation is reversed. Cooling can also be performed.
さらにまた、前記ルーツ圧縮機12をバイパスするバイパス管路17および流量制御弁18を設けることで、前記蒸発器11側の冷却液、すなわち温水排水槽5の温排水29の温度が高い場合には、前記バイパス管路17および流量制御弁18を介して、蒸発器11からの蒸気を凝縮器13へ直接送るヒートパイプのような動作を行うことで、通常通り凝縮器13側の冷却液、すなわちプール貯留水4を加熱することができる。具体的には、制御装置40は、蒸発器11および凝縮器13に設けた温度センサ41,42によって水冷媒19,20の温度をそれぞれ検出し、蒸発器11側の水冷媒19の温度が凝縮器13側の水冷媒20の温度より予め定める温度α、たとえば3℃以上高い場合には、前記流量制御弁18を開放するとともに、ルーツ圧縮機12を停止し、そうでない場合には、流量制御弁18を遮断するとともに、ルーツ圧縮機12を、温度差に応じた速度で回転させる。このように構成することで、温排水29の温度が高い場合には、ルーツ圧縮機12を停止またはその回転を低下させることができ、一層の省エネルギー化を図ることができる。
Furthermore, when the
また、前記凝縮器13の冷却液が水であることで、ノンフロンで、ヒートポンプにつき高効率、さらにシンプルな温水器2を実現することができる。 Further, since the cooling liquid of the condenser 13 is water, it is possible to realize a simple water heater 2 that is non-fluorocarbon and highly efficient with respect to the heat pump.
さらにまた、この水冷媒温水器2では、前記蒸発器11の冷却液にはプール3の温排水29から熱を供給しており、前記凝縮器13における冷却液からはプール貯留水4に熱を供給している。したがって、プール貯留水4の量は常に一定で、かつ排水分を補充する場合、たとえば31℃の温水プールの水温、すなわち排水の温度に対して、補充する水の温度差は、夏場で10℃以下、冬場でも20℃程度と、温度差が小さい。これによって、前記ヒートポンプ式の水冷媒温水器2を高効率で使用することができ、その用途としてプール3は極めて好適である。また、水温が80℃以上等であれば、冷媒として炭酸ガス等の使用も可能になるが、上記20〜30℃程度の水温は、温度域からも水冷媒温水器2を高効率で使用することができ、好適である。
Furthermore, in this water / refrigerant water heater 2, heat is supplied to the coolant of the evaporator 11 from the
また、前記プール排水にシャワー排水を合わせて貯留する温水排水槽5をさらに設けることで、プール排水よりも10℃以上温度の高いシャワー排水の排熱も回収することができるとともに、温水排水槽5で貯留することで、短時間に集中的に生じるシャワー排水から、プール貯留水4を緩やかに長時間加熱することができる。 Moreover, by further providing a hot water drainage tank 5 for storing the shower drainage together with the pool drainage, the exhaust heat of the shower drainage having a temperature of 10 ° C. or higher than the pool drainage can be recovered, and the hot water drainage tank 5 By pooling, the pool stored water 4 can be gently heated for a long time from the shower drainage generated intensively in a short time.
さらにまた、図1の例では、温水排水槽5の温排水29における下層の比較的温度の低い水をポンプ31によって吸い出し、第3の熱交換器32を介して該温水排水槽5の上部側に循環させる一方、前記第3の熱交換器32にポンプ33によって温水を供給する空冷ヒートポンプ34をバックアップ用に設けている。これによって、冬季などで前記温排水29の温度が充分に上がらなくても、プール3には、たとえば前記31℃の必要な温度の温水を供給することができる。その場合、第3の熱交換器32は、蒸発器11の水冷媒19に対して、直接熱交換を行うようにしてもよい。
Furthermore, in the example of FIG. 1, the lower temperature water in the lower layer of the
また、前記熱交換器21,25,32は、液体と液体との熱交換を行うので、プレート式が好ましいが、シェルアンドチューブ式等、他の構造の熱交換器が用いられてもよい。さらにまた、第1の熱交換器21の1次側を直接プール3内の貯留水4に浸漬してもよく、同様に、第2の熱交換器25の2次側を直接温水排水槽5内の温排水29に浸漬してもよい。
The
さらにまた、図1の構成でも、前記特許文献1と同様に、冷媒が温度によって密度の殆ど変化しない水であることを利用して、蒸発器11と凝縮器13との差圧を両者の位置水頭の高さの差で発生させることで、リターン管路14の膨張弁を不要にし、制御やメンテナンスを簡略化しているけれども、前記膨張弁が用いられてもよい。
Further, in the configuration of FIG. 1 as well, similarly to Patent Document 1, the refrigerant is water whose density hardly changes depending on the temperature, so that the differential pressure between the evaporator 11 and the condenser 13 is changed to the position of both. Although it is generated by the difference in the height of the water head, the expansion valve of the
ここで、ヒートポンプは、前記のように小さな温度差を変化させるのが得意であるが、殺菌や乾燥などのために高温、たとえば80℃以上の温水が必要になる食洗機などに用い、受け入れた水道水の予熱に使用しても、後にヒータなどでその高温の温水を生成するにあたって、適温まで昇温させるのに必要なエネルギーを劇的に削減することができる。したがって、本発明の水冷媒加熱器1は、前記プール3の温水生成装置としだけでなく、他の用途にも用いることができる。
Here, the heat pump is good at changing a small temperature difference as described above, but it is used for a dishwasher that requires high temperature such as 80 ° C. or higher for sterilization or drying. Even when used to preheat tap water, the energy required to raise the temperature to an appropriate temperature can be drastically reduced when the hot water is generated later by a heater or the like. Therefore, the water refrigerant heater 1 of the present invention can be used not only as a hot water generator for the
ここで、特開2004−257677号公報には、夏期にはコジェネからの電源供給で水冷媒冷凍機で冷房を行い、冬季にはコジェネの排熱を利用して暖房を行うことが示されているが、水冷媒冷凍機を加熱に使用することは、記載も示唆もない。また、特開2004−69087号公報には、コジェネの排熱を利用して吸収式冷凍機を動作させ、その冷熱で水冷媒冷凍機の凝縮器の冷却を行い、シャーベットアイスを生成することが示されているが、この先行技術にも、水冷媒冷凍機を加熱に使用することは、記載も示唆もない。 Here, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-257777 discloses that in summer, cooling is performed with a water refrigerant refrigerator by supplying power from the cogeneration, and in winter, heating is performed using the exhaust heat of the cogeneration. However, the use of a water refrigerant refrigerator for heating is neither described nor suggested. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-69087 discloses that an absorption refrigerator is operated using exhaust heat of cogeneration, the condenser of the water refrigerant refrigerator is cooled by the cold heat, and sherbet ice is generated. Although shown, this prior art also does not describe or suggest the use of a water refrigerant refrigerator for heating.
一方、特開2002−13787号公報には、電気式ヒートポンプチラーからの冷温水と熱交換してプール水や室内を冷却・加温することが示されている。しかしながら、この先行技術では、ヒートポンプは通常のフロン冷媒を使用していると思われ、水冷媒冷凍機を使用することは、記載も示唆もなく、またヒートポンプの排熱は通常のエアコンと同様に空気中に放熱されていると思われる。したがって、本発明では、冷媒がプールの温度範囲に適しており、効率の面で有利であるのに対して、この先行技術では必ずしもそうではなく、また排水の排熱の回収なども不可能である。 On the other hand, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-13787 discloses that the pool water and the room are cooled and heated by exchanging heat with cold / hot water from an electric heat pump chiller. However, in this prior art, it seems that the heat pump uses a normal chlorofluorocarbon refrigerant, and there is no description or suggestion that the water refrigerant refrigerator is used, and the exhaust heat of the heat pump is the same as that of a normal air conditioner. It seems that heat is dissipated in the air. Therefore, in the present invention, the refrigerant is suitable for the temperature range of the pool and is advantageous in terms of efficiency, but this prior art is not necessarily so, and it is impossible to recover waste heat from the waste water. is there.
1 水冷媒加熱器
2 水冷媒温水器
3 プール
4 貯留水
5 温水排水槽
11 蒸発器
12 ルーツ圧縮機
13 凝縮器
14 リターン管路
15 モータ
16 真空ポンプ
17 バイパス管路
18 流量制御弁
19,20 水冷媒
21 第1の熱交換器
22,23,26,27,31,33 ポンプ
24 濾過器
25 第2の熱交換器
28 フィルタ
29 温排水
32 第3の熱交換器
34 空冷ヒートポンプ
41 制御装置
42,43 温度センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Water refrigerant heater 2 Water
Claims (6)
熱源液としての水冷媒を低圧下に置き、前記熱交換器からの熱によって蒸発させる蒸発器と、
前記蒸発器からの水蒸気を断熱圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機からの高温高圧の水蒸気を冷却液で冷却することで凝縮させるとともに、前記冷却液を加熱する凝縮器と、
前記凝縮器で加熱された冷却液を導入して加熱対象を加熱する負荷機器と、
前記凝縮器で凝縮された水を再び前記蒸発器へ戻すリターン管路とを含むことを特徴とする水冷媒加熱器。 A heat exchanger for exhaust heat recovery;
An evaporator that places water refrigerant as a heat source liquid under a low pressure and evaporates by heat from the heat exchanger;
A compressor for adiabatically compressing water vapor from the evaporator;
A condenser that heats the cooling liquid while condensing the high-temperature and high-pressure steam from the compressor by cooling with a cooling liquid,
A load device that introduces the coolant heated in the condenser and heats the heating target;
A water refrigerant heater comprising: a return line for returning the water condensed by the condenser to the evaporator again.
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