JP2013057467A - Waste heat recovery type heat pump - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a waste heat recovery type heat pump capable of efficiently recovering waste heat from heat source water such as industrial effluent, hot springs and sewage, achieving well-balanced heat exchange and facilitating maintenance.SOLUTION: An evaporator (7) of the waste heat recovery type heat pump (1) is directly immersed in the heat source water, and the evaporator (7) is selected so that heat an exchange capacity thereof is equal to that of a condenser (3). The evaporator (7) is constituted of a tube wound to have a coil shape and having a predetermined length, and a refrigerant is made to flow in the tube. Predetermined connectors (11, 12) are interposed in pipe lines (R3, R4, R5, R6) for connecting the evaporator (7) so as to disconnect and connect the evaporator (7) from/to other devices.

Description

本発明は、工場廃水、温泉、下水等の熱源水から排熱を回収して、暖房運転、給湯運転等を行う排熱回収型ヒートポンプに関するものである。   The present invention relates to an exhaust heat recovery type heat pump that recovers exhaust heat from heat source water such as factory waste water, hot springs, sewage, etc., and performs heating operation, hot water supply operation, and the like.

ヒートポンプは従来周知のように、互いに冷媒管によって接続された圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器等から構成され、内部にはノンフロン系、二酸化炭素、アンモニア等の冷媒が封入されている。従って圧縮機を起動して冷媒を凝縮器、膨張弁、蒸発器、圧縮機の順に循環させると、冷媒は凝縮器において気体から液体へ状態変化して潜熱を放出し、蒸発器において液体から気体へと状態変化して熱源から熱を吸収する。従って凝縮器において放出される潜熱を暖房に利用したり、給湯に利用することができる。このようなヒートポンプの熱源として、例えば地下水、地熱等が利用され、特許文献１に地下水を利用するヒートポンプシステムが記載されている。   As is well known in the art, a heat pump is composed of a compressor, a condenser, an expansion valve, an evaporator, and the like connected to each other by a refrigerant pipe, and a refrigerant such as non-fluorocarbon, carbon dioxide, and ammonia is enclosed therein. Therefore, when the compressor is started and the refrigerant is circulated in the order of the condenser, the expansion valve, the evaporator, and the compressor, the refrigerant changes its state from gas to liquid in the condenser and releases latent heat, and in the evaporator, the liquid changes from gas to gas. Change state to absorb heat from the heat source. Therefore, the latent heat released in the condenser can be used for heating or hot water supply. As a heat source for such a heat pump, for example, groundwater, geothermal heat, or the like is used. Patent Document 1 describes a heat pump system that uses groundwater.

特開２０００−３５６４３３号公報JP 2000-356433 A

特許文献１に記載のヒートポンプシステムは、地下水の熱を回収する循環サイクル、この循環サイクルから熱を吸収して暖房運転、給湯運転を行うヒートポンプ、等から構成されている。ヒートポンプは、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器、これらを接続している冷媒管等とから構成され、冷媒がこれらの機器を循環するように構成されている。一方、循環サイクルは地中に埋設された地中熱交換器、ポンプ、所定の管路等からなり、管路にはブライン、水等の熱媒が封入されている。この管路はヒートポンプの蒸発器にも接続されている。従って循環サイクルのポンプを駆動すると、熱媒が管路を循環して地中熱交換器において地下水から熱を回収し、ヒートポンプの蒸発器において熱媒から冷媒に熱を与えることができる。すなわち熱媒と冷媒の間で熱交換することによって、間接的に地下水を熱源として利用してヒートポンプを運転することができる。   The heat pump system described in Patent Document 1 includes a circulation cycle that collects heat of groundwater, a heat pump that absorbs heat from the circulation cycle, and performs a heating operation and a hot water supply operation. The heat pump is composed of a compressor, a condenser, an expansion valve, an evaporator, a refrigerant pipe connecting these, and the like, and is configured so that the refrigerant circulates through these devices. On the other hand, the circulation cycle includes an underground heat exchanger, a pump, a predetermined pipe line and the like buried in the ground, and a heat medium such as brine and water is sealed in the pipe line. This line is also connected to the evaporator of the heat pump. Therefore, when the pump of the circulation cycle is driven, the heat medium can circulate through the pipeline, recover heat from the groundwater in the underground heat exchanger, and heat can be applied from the heat medium to the refrigerant in the evaporator of the heat pump. That is, by exchanging heat between the heat medium and the refrigerant, the heat pump can be operated indirectly using groundwater as a heat source.

ところで工場廃水、温泉、下水等は、十分な熱量を有しており、これらもヒートポンプの熱源として利用価値は高い。このような、いわゆる熱源水の排熱を利用するヒートポンプシステムも特許文献１に記載のヒートポンプシステムと同様に構成されている。図２にはこのような排熱回収型ヒートポンプシステム５０が示されている。排熱回収型ヒートポンプシステム５０は、ヒートポンプ５１と、工場廃水等の熱源水から排熱を回収する排熱回収循環サイクル５２とから構成されている。ヒートポンプ５１は、従来周知のように、圧縮機５４、凝縮器５５、膨張弁５６、蒸発器５７、アキュムレータ５９からなり、これらは冷媒管Ｒ５１〜Ｒ５５によって接続されて閉回路が構成されている。ヒートポンプ５１内には冷媒が封入されており、圧縮機５４を駆動すると冷媒が各機器を循環して状態変化して、蒸発器５７から熱を吸収して凝縮器５５において熱を放出するようになっている。排熱回収循環サイクル５２は、排熱回収用熱交換器６１、ポンプ６２、および蒸発器５７からなり、蒸発器５７はヒートポンプ５１と共有されている。そして、これらの機器は管路Ｒ６１〜Ｒ６３によって接続され、ブライン、水等の熱媒が封入されている。この熱媒はポンプ６２を駆動して循環しても状態変化しない。このような排熱回収循環サイクル５２の排熱回収用熱交換器６１は、工場廃水等の熱源水が一時的に貯められるようになっている排熱回収槽６４に入れられている。   By the way, factory wastewater, hot springs, sewage, etc. have a sufficient amount of heat, and these are also highly useful as heat sources for heat pumps. Such a heat pump system utilizing the so-called exhaust heat of the heat source water is also configured similarly to the heat pump system described in Patent Document 1. FIG. 2 shows such an exhaust heat recovery type heat pump system 50. The exhaust heat recovery type heat pump system 50 includes a heat pump 51 and an exhaust heat recovery circulation cycle 52 that recovers exhaust heat from heat source water such as factory waste water. As conventionally known, the heat pump 51 includes a compressor 54, a condenser 55, an expansion valve 56, an evaporator 57, and an accumulator 59, which are connected by refrigerant pipes R51 to R55 to form a closed circuit. The refrigerant is enclosed in the heat pump 51, and when the compressor 54 is driven, the refrigerant circulates through each device and changes its state, absorbs heat from the evaporator 57, and releases heat in the condenser 55. It has become. The exhaust heat recovery circulation cycle 52 includes an exhaust heat recovery heat exchanger 61, a pump 62, and an evaporator 57, and the evaporator 57 is shared with the heat pump 51. And these apparatuses are connected by pipe line R61-R63, and heat media, such as a brine and water, are enclosed. Even if this heat medium circulates by driving the pump 62, its state does not change. The heat exchanger 61 for exhaust heat recovery of the exhaust heat recovery circulation cycle 52 is placed in an exhaust heat recovery tank 64 in which heat source water such as factory waste water is temporarily stored.

排熱回収型ヒートポンプシステム５０において、圧縮機５４とポンプ６２を駆動する。排熱回収循環サイクル５２においてポンプ６２によって熱媒が循環し、熱媒は排熱回収用熱交換器６１において工場廃水等の熱源水から熱を回収し、蒸発器５７において熱を放出する。ヒートポンプ５１において、冷媒は蒸発器５７において熱を吸収し、アキュムレータ５９を経由して圧縮機５４で圧縮される。冷媒は凝縮器５５において凝縮されて熱を放出し、例えば暖房用の温水等を加熱する。凝縮された冷媒は膨張弁５６において圧力が低下して、再び蒸発器５７に循環する。このようにして、工場廃水等の熱源水から排熱を回収することができる。   In the exhaust heat recovery type heat pump system 50, the compressor 54 and the pump 62 are driven. A heat medium is circulated by the pump 62 in the exhaust heat recovery cycle 52, and the heat medium recovers heat from heat source water such as factory waste water in the exhaust heat recovery heat exchanger 61 and releases heat in the evaporator 57. In the heat pump 51, the refrigerant absorbs heat in the evaporator 57 and is compressed by the compressor 54 via the accumulator 59. The refrigerant is condensed in the condenser 55 and releases heat, for example, warm water for heating is heated. The condensed refrigerant decreases in pressure at the expansion valve 56 and circulates again to the evaporator 57. In this way, exhaust heat can be recovered from heat source water such as factory wastewater.

排熱回収型ヒートポンプシステム５０は、このように２個の循環サイクルから、すなわちヒートポンプ５１と排熱回収循環サイクル５２から構成され間接的に熱源水から排熱を回収するようになっているが、次に説明するように合理的な理由があり、従来の排熱回収型のヒートポンプはこのような構成が採られている。その理由として、排熱回収の対象となる工場廃水等の熱源水が工場の規模、設置条件、運転状況等によって条件が異なる点をあげることができる。ヒートポンプにおいては熱交換のバランスを取る必要があるので、２個の熱交換器すなわち蒸発器と凝縮器の熱交換能力を同等にすることが好ましい。もし異なる条件に適合するようにその都度ヒートポンプを製造するようにすると製造コストがかかってしまう。そこでヒートポンプは製造コストを下げるために規格化された製品として製造され工場に設置される。一方、熱源水から排熱を回収する排熱回収循環サイクルは、ヒートポンプと独立した循環サイクルとして個別に設計・製造され、設置されることになる。このようにすると、排熱回収循環サイクルの能力の大きさが変わっても、蒸発器を介して熱交換するのでヒートポンプは安定的に運転することができる。また他の理由として管理のし易さをあげることもできる。ヒートポンプは規格化された製品である一方で排熱回収循環サイクルは前記したように特注品であることが多いので、これらを独立してメンテナンスすることができれば管理が容易である。従って排熱回収型ヒートポンプシステム５０は、２個の循環サイクルから構成されている。また次のような事情もある。すなわち冷媒が流れるようになっている熱交換器は、熱交換効率を上げるための放熱板が多数枚設けられて形状が複雑になっているものが一般的であるが、工場廃水、下水等の汚れた熱源水をこのような熱交換器に供給するようにすると汚れが放熱板等に付着して早期に熱交換効率が低下してしまい実質的に運転することができない。従って当業者の技術常識として、このような熱源水から直接冷媒に熱を回収することは実施されていない。   The exhaust heat recovery type heat pump system 50 is configured by two circulation cycles, that is, the heat pump 51 and the exhaust heat recovery circulation cycle 52, and indirectly recovers the exhaust heat from the heat source water. There is a reasonable reason as described below, and the conventional exhaust heat recovery type heat pump has such a configuration. The reason for this is that the heat source water such as factory waste water that is subject to exhaust heat recovery has different conditions depending on the scale of the factory, installation conditions, operating conditions, and the like. Since it is necessary to balance heat exchange in the heat pump, it is preferable that the heat exchange capacities of the two heat exchangers, that is, the evaporator and the condenser are equal. If the heat pump is manufactured each time so as to meet different conditions, the manufacturing cost is increased. Therefore, heat pumps are manufactured as standardized products and installed in factories in order to reduce manufacturing costs. On the other hand, the exhaust heat recovery circulation cycle for recovering exhaust heat from the heat source water is individually designed, manufactured and installed as a circulation cycle independent of the heat pump. If it does in this way, even if the magnitude | size of the capability of a waste heat recovery circulation cycle changes, since it heat-exchanges via an evaporator, a heat pump can be operated stably. Another reason can be ease of management. While the heat pump is a standardized product, the exhaust heat recovery circulation cycle is often a custom-made product as described above. Therefore, if these can be maintained independently, management is easy. Therefore, the exhaust heat recovery type heat pump system 50 is composed of two circulation cycles. There are also the following circumstances. In other words, heat exchangers in which refrigerant flows are generally provided with a large number of heat sinks for increasing heat exchange efficiency and have a complicated shape, such as factory wastewater and sewage. If dirty heat source water is supplied to such a heat exchanger, the dirt adheres to the heat radiating plate and the heat exchange efficiency is lowered at an early stage, and the operation cannot be substantially performed. Accordingly, as a common technical knowledge of those skilled in the art, heat is not directly recovered from such heat source water into the refrigerant.

上で説明したような排熱回収型ヒートポンプシステム５０によっても、工場廃水、温泉、下水等の熱源水から熱を回収して、暖房運転、給湯運転等を実施することはできる。しかしながら解決すべき問題点も見受けられる。第１の問題点として排熱回収循環サイクル５２の熱回収効率が低い点が挙げられる。この排熱回収循環サイクル５２内を循環する熱媒は状態変化せず顕熱のみによって排熱を回収するようになっているので熱交換効率は低い。排熱回収用熱交換器６１は一般にコイル状に巻かれた管路からなり工場廃水等に入れられているが、十分に排熱を回収しようとすると、この管路の長さを長くしてコイルの巻数を増やす必要があり排熱回収用熱交換器６１が大型になってしまう。そうすると管路の詰まりも発生し易いし、工場廃水等が滞留してコイルの間に汚物が付着し易くなってしまう。すなわちメンテナンスが困難になる。そして、第２の問題点として、熱源水から熱媒へ、熱媒から冷媒へと２段階で熱交換しなければならないという問題もある。このように熱交換が２段階に実施されるので、その分だけ熱交換効率が低下してしまう。また第３の問題点として、排熱回収循環サイクル５２にはポンプ６２が必要であるという問題もあり、その分だけシステムのコストが高くなってしまう。   The exhaust heat recovery heat pump system 50 as described above can also recover heat from heat source water such as factory waste water, hot springs, sewage, etc., and perform heating operation, hot water supply operation, and the like. However, there are some problems to be solved. The first problem is that the heat recovery efficiency of the exhaust heat recovery circulation cycle 52 is low. The heat medium circulating in the exhaust heat recovery cycle 52 does not change its state and recovers exhaust heat only by sensible heat, so the heat exchange efficiency is low. The heat exchanger for exhaust heat recovery 61 is generally composed of a pipe wound in a coil shape and is put in factory wastewater or the like. However, if sufficient exhaust heat is to be recovered, the length of the pipe is increased. It is necessary to increase the number of turns of the coil, and the heat exchanger 61 for exhaust heat recovery becomes large. If it does so, it will be easy to generate | occur | produce clogging of a pipe line, and factory wastewater etc. will retain and it will become easy to adhere filth between coils. That is, maintenance becomes difficult. As a second problem, there is a problem that heat exchange must be performed in two stages from the heat source water to the heat medium and from the heat medium to the refrigerant. As described above, since heat exchange is performed in two stages, the heat exchange efficiency is lowered accordingly. As a third problem, there is a problem that the pump 62 is necessary for the exhaust heat recovery circulation cycle 52, and the cost of the system increases accordingly.

本発明は、上記したような問題点を解決した排熱回収型ヒートポンプを提供することを目的としており、具体的には、工場廃水、温泉、下水等の熱源水から排熱を回収するヒートポンプであって、熱交換のバランスが安定しているにも拘わらず、熱回収効率が高く、メンテナンスも容易であり、安価に提供できる排熱回収型ヒートポンプを提供することを目的としている。   An object of the present invention is to provide an exhaust heat recovery type heat pump that solves the above-described problems. Specifically, the present invention is a heat pump that recovers exhaust heat from heat source water such as factory waste water, hot springs, and sewage. Therefore, it is an object of the present invention to provide an exhaust heat recovery type heat pump that has high heat recovery efficiency, is easy to maintain, and can be provided at low cost, despite the fact that the balance of heat exchange is stable.

本発明は、上記目的を達成するために、排熱回収型ヒートポンプの蒸発器を、工場廃水、温泉、下水等の熱源水中に直接没するように設け、そして蒸発器を、その熱交換能力が凝縮器の熱交換能力と同等になるように選定する。また蒸発器はコイル状に巻かれた所定長さのチューブから構成し、該チューブ内に冷媒を流すようにする。さらに蒸発器を接続している管路には所定のコネクタを介装して、ヒートポンプを構成している他の装置から蒸発器を分離したり、接続することができるように構成する。   In order to achieve the above object, the present invention provides an evaporator of an exhaust heat recovery type heat pump so that it is directly immersed in heat source water such as factory waste water, hot spring, sewage, etc., and the evaporator has its heat exchange capability. Select to be equivalent to the heat exchange capacity of the condenser. Further, the evaporator is constituted by a tube having a predetermined length wound in a coil shape, and the refrigerant is caused to flow through the tube. Furthermore, a predetermined connector is interposed in the pipe line connecting the evaporator so that the evaporator can be separated from or connected to other devices constituting the heat pump.

かくして、請求項１記載の発明は、上記目的を達成するために、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器とを備え、工場廃水、温泉、下水等の熱源水から排熱を回収するヒートポンプであって、前記蒸発器は、前記熱源水中に没するように設けられていると共に、前記凝縮器と同等の熱交換能力を有するように選定されていることを特徴とする排熱回収型ヒートポンプとして構成される。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のヒートポンプにおいて、前記蒸発器は、コイル状に巻かれた所定長さのチューブからなり、冷媒は前記チューブ内を流されるようになっていることを特徴とする排熱回収型ヒートポンプとして構成される。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のヒートポンプにおいて、前記蒸発器と前記圧縮機を接続する管路、および前記蒸発器と前記膨張弁を接続している管路には、それぞれ接続・切断可能なコネクタが介装されていることを特徴とする排熱回収型ヒートポンプとして構成される。 Thus, in order to achieve the above object, the invention described in claim 1 includes a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator, and exhausts heat from heat source water such as factory waste water, hot springs, and sewage. A heat pump for recovery, wherein the evaporator is provided so as to be immersed in the heat source water, and is selected to have a heat exchange capability equivalent to that of the condenser. Configured as a recovery heat pump.
According to a second aspect of the present invention, in the heat pump according to the first aspect, the evaporator includes a tube having a predetermined length wound in a coil shape, and the refrigerant is caused to flow through the tube. This is configured as a waste heat recovery type heat pump.
According to a third aspect of the present invention, in the heat pump according to the first or second aspect, a pipe line connecting the evaporator and the compressor and a pipe line connecting the evaporator and the expansion valve are provided. These are configured as an exhaust heat recovery type heat pump characterized in that a connectable / disconnectable connector is interposed.

以上のように本発明によると、工場廃水、温泉、下水等の熱源水から排熱を回収するヒートポンプは、蒸発器が熱源水中に没するように設けられているので、熱源水からの排熱を冷媒によって直接回収することができる。冷媒は状態変化して潜熱として排熱を吸収できるので熱容量が大きく、格別に熱媒の介在を必要としないので、効率よく排熱を回収することができる。従って、蒸発器を小型化することができ、従来の排熱回収循環サイクルに使用されている排熱回収用熱交換器と比して格段に小さくすることができる。さらにはブライン等の熱媒を送るためのポンプも不要になり装置全体のコストも小さくて済む。そして本発明によると、この蒸発器は凝縮器と同等の熱交換能力を有するように選定されている。すなわち熱源水の条件に合わせて蒸発器を選定するかわりに、凝縮器の熱交換能力に合わせて蒸発器を選定するように構成されているので、ヒートポンプの熱交換のバランスが良い。この点においても効率よく熱交換できることが保障されている。また他の発明によると、蒸発器は、コイル状に巻かれた所定長さのチューブからなり、冷媒はチューブ内を流されるように構成されているので、蒸発器の形状はシンプルである。従って工場廃水、下水等の熱源水に蒸発器を没するように設けても、蒸発器には汚れが付着し難く、熱交換の効率が低下することはない。また他の発明によると、蒸発器と圧縮機を接続する管路、および蒸発器と膨張弁を接続している管路には、それぞれ接続・切断可能なコネクタが介装されているので、コネクタを切断すれば他の機器から蒸発器だけを単独で取り外すことができるし、接続すれば容易にヒートポンプを構成することができる。これによってメンテナンスが容易になる効果が得られる。   As described above, according to the present invention, the heat pump that recovers exhaust heat from heat source water such as factory waste water, hot springs, and sewage is provided so that the evaporator is immersed in the heat source water. Can be directly recovered by the refrigerant. Since the refrigerant changes its state and can absorb exhaust heat as latent heat, it has a large heat capacity and does not require any special heat medium, so that exhaust heat can be efficiently recovered. Therefore, the evaporator can be reduced in size and can be remarkably reduced as compared with the heat exchanger for exhaust heat recovery used in the conventional exhaust heat recovery circulation cycle. Furthermore, a pump for feeding a heat medium such as brine is not required, and the cost of the entire apparatus can be reduced. And according to the present invention, this evaporator is selected to have a heat exchange capacity equivalent to that of a condenser. That is, instead of selecting the evaporator according to the conditions of the heat source water, the evaporator is selected according to the heat exchange capacity of the condenser, so the heat exchange balance of the heat pump is good. In this respect, it is guaranteed that heat can be exchanged efficiently. According to another invention, the evaporator is composed of a tube of a predetermined length wound in a coil shape, and the refrigerant is configured to flow through the tube, so the shape of the evaporator is simple. Therefore, even if the evaporator is provided so as to be immersed in heat source water such as factory waste water and sewage, dirt is not easily attached to the evaporator, and the efficiency of heat exchange does not decrease. According to another invention, since the pipe connecting the evaporator and the compressor and the pipe connecting the evaporator and the expansion valve are each provided with a connectable / disconnectable connector, the connector If only the evaporator is cut off, only the evaporator can be detached from other devices, and if connected, the heat pump can be easily configured. As a result, an effect of facilitating maintenance can be obtained.

本発明の実施の形態に係る排熱回収型ヒートポンプを模式的に示す冷媒配管フロー図である。It is a refrigerant piping flow figure showing typically the exhaust heat recovery type heat pump concerning an embodiment of the invention. 従来の排熱回収型ヒートポンプシステムを模式的に示す冷媒配管フロー図である。It is a refrigerant | coolant piping flowchart which shows the conventional waste heat recovery type heat pump system typically.

本実施の形態に係る排熱回収型ヒートポンプ１は、工場廃水、温泉、下水等の熱源水から排熱を回収するヒートポンプとして構成され、回収した熱によって暖房用の温水を昇温したり、水道水を加熱して給湯するようになっている。この排熱回収型ヒートポンプ１も、従来のヒートポンプと類似した機器から構成されている。すなわち本実施の形態に係る排熱回収型ヒートポンプ１も、冷媒を圧縮する圧縮機２、圧縮機２から送られてくる冷媒を凝縮する凝縮器３、凝縮器３で凝縮された冷媒の圧力を低下させる膨張弁５を備えており、この膨張弁５から送られる冷媒は、次に説明する本実施の形態に係る熱源水用蒸発器７に送られる。この熱源水用蒸発器７において気化した冷媒は、従来のヒートポンプと同様にアキュムレータ８に送られるようになっており、アキュムレータ８において気液分離した冷媒は圧縮機２に戻されるようになっている。これらの機器は、互いに冷媒管Ｒ１〜Ｒ７によって接続されており、このような排熱回収型ヒートポンプ１にはノンフロン系、二酸化炭素、アンモニア等の冷媒が封入されている。   The exhaust heat recovery type heat pump 1 according to the present embodiment is configured as a heat pump that recovers exhaust heat from heat source water such as factory waste water, hot springs, sewage, etc. Water is heated to supply hot water. This exhaust heat recovery type heat pump 1 is also composed of a device similar to a conventional heat pump. That is, the exhaust heat recovery type heat pump 1 according to the present embodiment also includes the compressor 2 that compresses the refrigerant, the condenser 3 that condenses the refrigerant sent from the compressor 2, and the pressure of the refrigerant condensed by the condenser 3. The lowering expansion valve 5 is provided, and the refrigerant sent from the expansion valve 5 is sent to the heat source water evaporator 7 according to the present embodiment to be described next. The refrigerant evaporated in the heat source water evaporator 7 is sent to the accumulator 8 as in the conventional heat pump, and the refrigerant separated from the gas and liquid in the accumulator 8 is returned to the compressor 2. . These devices are connected to each other by refrigerant pipes R1 to R7, and such an exhaust heat recovery type heat pump 1 is filled with a refrigerant such as non-fluorocarbon, carbon dioxide, and ammonia.

本実施の形態に係る熱源水用蒸発器７は、コイル状に巻かれた所定長さの金属製のチューブから形成されている。このチューブの中を冷媒が流れるようになっており熱源水と熱交換できるようになっている。冷媒はこの熱源水用蒸発器７内で気化するので熱交換効率は高く、ブライン等の熱媒が流されて熱交換する従来の排熱回収用熱交換器と比して、チューブの長さは短くコイルの巻数は少ない。このような熱源水用蒸発器７は、熱源水が供給されるようになっている排熱回収槽１０に入れられている。排熱回収槽１０に供給される工場廃水等の熱源水は所定の水位に達するようになっており、熱源水用蒸発器７はこの熱源水中に全体が没するようになっている。   The heat source water evaporator 7 according to the present embodiment is formed of a metal tube having a predetermined length wound in a coil shape. The refrigerant flows through the tube so that heat can be exchanged with the heat source water. Since the refrigerant is vaporized in the heat source water evaporator 7, the heat exchange efficiency is high, and the tube length is longer than that of a conventional exhaust heat recovery heat exchanger that exchanges heat by flowing a heat medium such as brine. Is short and the number of turns of the coil is small. Such a heat source water evaporator 7 is placed in an exhaust heat recovery tank 10 to which heat source water is supplied. Heat source water such as factory waste water supplied to the exhaust heat recovery tank 10 reaches a predetermined water level, and the heat source water evaporator 7 is entirely submerged in the heat source water.

このように構成されている熱源水用蒸発器７と膨張弁５とを接続する管路Ｒ３、Ｒ４には、第１のコネクタ１１が介装されている。この第１のコネクタ１１は接続したり切断できるようになっている。従って第１のコネクタ１１によって管路Ｒ３と管路Ｒ４とを接続したり切り離すことができ、切り離した状態においても冷媒は外部に漏れ出ることはない。同様に、熱源水用蒸発器７とアキュムレータ８とを接続する管路Ｒ５、Ｒ６には第２のコネクタ１２が介装され、この第２のコネクタ１２も接続・切り離しが可能になっている。   A first connector 11 is interposed in the pipelines R3 and R4 connecting the heat source water evaporator 7 and the expansion valve 5 thus configured. The first connector 11 can be connected or disconnected. Therefore, the pipe R3 and the pipe R4 can be connected or disconnected by the first connector 11, and the refrigerant does not leak outside even in the disconnected state. Similarly, a second connector 12 is interposed in pipe lines R5 and R6 connecting the heat source water evaporator 7 and the accumulator 8, and the second connector 12 can also be connected and disconnected.

本実施の形態に係る排熱回収型ヒートポンプ１の作用を説明する。排熱回収槽１０に熱源水を供給する。熱源水は排熱回収槽１０において所定の水位に達し、この水位が維持された状態で熱源水が供給され、余剰の熱源水が排出される。排熱回収型ヒートポンプ１において圧縮機２を駆動する。そうすると冷媒は圧縮機２において圧縮され、高温高圧にされて凝縮器３に送られる。凝縮器３において冷媒は液化して潜熱が放出される。また冷媒の温度も若干低下して顕熱も放出される。これらの放出された潜熱と顕熱によって、例えば暖房用の温水が昇温される。液化した冷媒は膨張弁５に送られて絞られ、急激に圧力が低下する。低圧の冷媒は熱源水用蒸発器７に送られる。冷媒が熱源水用蒸発器７のコイル状のチューブを流れるとき、熱源水から熱量を奪う。すなわち排熱を回収する。冷媒は効率よく気化することになる。熱源水用蒸発器７で気化した冷媒はアキュムレータ８に送られる。アキュムレータ８において冷媒は気液分離され、再び圧縮機２に供給されて圧縮される。以下同様に冷媒が排熱回収型ヒートポンプ１内を循環して熱交換する。   The operation of the exhaust heat recovery type heat pump 1 according to the present embodiment will be described. Heat source water is supplied to the exhaust heat recovery tank 10. The heat source water reaches a predetermined water level in the exhaust heat recovery tank 10, and the heat source water is supplied in a state where this water level is maintained, and excess heat source water is discharged. The compressor 2 is driven in the exhaust heat recovery type heat pump 1. Then, the refrigerant is compressed in the compressor 2, is heated to high temperature and pressure, and is sent to the condenser 3. In the condenser 3, the refrigerant is liquefied and latent heat is released. Further, the temperature of the refrigerant is slightly lowered, and sensible heat is also released. For example, warm water for heating is heated by the released latent heat and sensible heat. The liquefied refrigerant is sent to the expansion valve 5 and is squeezed, and the pressure is rapidly reduced. The low-pressure refrigerant is sent to the heat source water evaporator 7. When the refrigerant flows through the coiled tube of the heat source water evaporator 7, heat is taken from the heat source water. That is, exhaust heat is recovered. The refrigerant will be efficiently vaporized. The refrigerant evaporated in the heat source water evaporator 7 is sent to the accumulator 8. In the accumulator 8, the refrigerant is gas-liquid separated and supplied again to the compressor 2 to be compressed. Similarly, the refrigerant circulates in the exhaust heat recovery type heat pump 1 to exchange heat.

排熱回収型ヒートポンプ１をメンテナンスする場合、排熱回収槽１０への熱源水の供給を停止する。次いで圧縮機２の運転を停止する。所定時間経過させて、排熱回収型ヒートポンプ１内の冷媒を安定させる。必要に応じて冷媒をアキュムレータ８等に集める。第１、２のコネクタ１１、１２を分離する。分離された熱源水用蒸発器７について必要なメンテナンスを実施する。熱源水用蒸発器７以外の機器についても必要なメンテナンスを実施する。第１、２のコネクタ１１、１２を接続する。そうすると図１に示されているように排熱回収型ヒートポンプ１が構成される。メンテナンスは完了する。   When maintaining the exhaust heat recovery type heat pump 1, the supply of heat source water to the exhaust heat recovery tank 10 is stopped. Next, the operation of the compressor 2 is stopped. After a predetermined time, the refrigerant in the exhaust heat recovery type heat pump 1 is stabilized. If necessary, collect the refrigerant in the accumulator 8 or the like. The first and second connectors 11 and 12 are separated. Necessary maintenance is performed on the separated heat source water evaporator 7. Necessary maintenance is also performed on devices other than the heat source water evaporator 7. The first and second connectors 11 and 12 are connected. Then, an exhaust heat recovery type heat pump 1 is configured as shown in FIG. Maintenance is complete.

本実施の形態に係る排熱回収型ヒートポンプ１は色々な変形が可能である。例えば、このヒートポンプにおいては熱交換器は２個だけ、すなわち凝縮器３と熱原水用蒸発器７だけ設けられているように説明したが、３個あるいはそれ以上設けるようにしてもよい。例えば凝縮器を２個設けることもでき、給湯用凝縮器と、暖房用凝縮器を設ける。そして冷媒管を四方弁等によって切り換えるようにする。そうすると弁の切換によって暖房運転と給湯運転とを適宜切り換えることができる。また、アキュムレータ８は冷媒を所定量だけプールすることができるが、さらに所定量の冷媒をプールできるようにレシーバを追加してもよい。そうすると、熱源水用蒸発器７と他の機器とを接続する管路Ｒ４、Ｒ５の長さが長かったり短い場合であっても、冷媒の過不足が生じることはなく、安定的に運転することができる。   The exhaust heat recovery type heat pump 1 according to the present embodiment can be variously modified. For example, in this heat pump, only two heat exchangers, that is, only the condenser 3 and the heat source water evaporator 7 are described. However, three or more heat exchangers may be provided. For example, two condensers can be provided, and a hot water supply condenser and a heating condenser are provided. The refrigerant pipe is switched by a four-way valve or the like. Then, the heating operation and the hot water supply operation can be appropriately switched by switching the valve. The accumulator 8 can pool a predetermined amount of refrigerant, but a receiver may be added so that a predetermined amount of refrigerant can be pooled. Then, even if the lengths of the pipelines R4 and R5 connecting the evaporator 7 for heat source water and other devices are long or short, there is no excess or shortage of refrigerant, and the operation is stable. Can do.

１ 排熱回収型ヒートポンプ ２ 圧縮機
３ 凝縮器 ５ 膨張弁
７ 熱源水用蒸発器 ８ アキュムレータ
１０ 排熱回収槽 １１ 第１のコネクタ
１２ 第２のコネクタ
Ｒ１〜Ｒ７ 冷媒管 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Waste heat recovery type heat pump 2 Compressor 3 Condenser 5 Expansion valve 7 Heat source water evaporator 8 Accumulator 10 Waste heat recovery tank 11 1st connector 12 2nd connectors R1-R7 Refrigerant tube

Claims (3)

圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器とを備え、工場廃水、温泉、下水等の熱源水から排熱を回収するヒートポンプであって、
前記蒸発器は、前記熱源水中に没するように設けられていると共に、前記凝縮器と同等の熱交換能力を有するように選定されていることを特徴とする排熱回収型ヒートポンプ。 A heat pump that includes a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator, and recovers exhaust heat from heat source water such as factory wastewater, hot springs, and sewage,
The evaporator is provided so as to be immersed in the heat source water, and is selected so as to have a heat exchange capability equivalent to that of the condenser. 請求項１に記載のヒートポンプにおいて、前記蒸発器は、コイル状に巻かれた所定長さのチューブからなり、冷媒は前記チューブ内を流されるようになっていることを特徴とする排熱回収型ヒートポンプ。   2. The heat pump according to claim 1, wherein the evaporator comprises a tube having a predetermined length wound in a coil shape, and the refrigerant flows through the tube. heat pump. 請求項１または２に記載のヒートポンプにおいて、前記蒸発器と前記圧縮機を接続する管路、および前記蒸発器と前記膨張弁を接続している管路には、それぞれ接続・切断可能なコネクタが介装されていることを特徴とする排熱回収型ヒートポンプ。   The heat pump according to claim 1 or 2, wherein a connector that can be connected / disconnected is connected to a conduit that connects the evaporator and the compressor, and a conduit that connects the evaporator and the expansion valve, respectively. An exhaust heat recovery type heat pump characterized by being interposed.
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