JP5399323B2

JP5399323B2 - Vapor compression system

Info

Publication number: JP5399323B2
Application number: JP2010140312A
Authority: JP
Inventors: 英明桑原
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2010-06-21
Filing date: 2010-06-21
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2030-06-21
Also published as: JP2012002472A

Description

本発明は、液媒体を蒸発させて蒸気を生成する蒸発器と、当該蒸気を圧縮する圧縮機とを備える蒸気圧縮システムに関する。 The present invention relates to a vapor compression system including an evaporator that evaporates a liquid medium to generate vapor and a compressor that compresses the vapor.

工場等から排出された温度の低い温水等の多くは、その熱エネルギが有効に利用されることなく廃棄されており、この熱エネルギを回収してエネルギ効率を高めることが求められている。 Most of the hot water discharged from factories and the like is discarded without being effectively utilized, and it is required to recover the thermal energy to increase energy efficiency.

これに対して、前記温水等の温度の低い液媒体を減圧下で蒸発させた後圧縮することで利用可能な蒸気を生成するシステムの開発が行なわれている。 On the other hand, the development of a system that generates usable steam by evaporating a low-temperature liquid medium such as warm water under reduced pressure and then compressing the liquid medium has been performed.

例えば、特許文献１には、液媒体を蒸発させて蒸気を生成する蒸発器と、当該蒸発器内を減圧する減圧用のポンプと、前記蒸発器で生成された蒸気を圧縮する遠心式の圧縮機と、この遠心式の圧縮機から吐出された蒸気を冷却する冷却手段と、この冷却手段から排出された蒸気を圧縮する容積式の圧縮機と備えたシステムが開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses an evaporator that evaporates a liquid medium to generate steam, a decompression pump that depressurizes the inside of the evaporator, and a centrifugal compression that compresses the steam generated by the evaporator. And a cooling means for cooling the steam discharged from the centrifugal compressor, and a positive displacement compressor for compressing the steam discharged from the cooling means.

このシステムでは、前記減圧用のポンプにより前記蒸発器内が減圧されることでこの蒸発器内で前記液媒体が蒸発して蒸気が生成される。そして、前記遠心式の圧縮機で圧縮されることで前記蒸気が加圧されて蒸気密度が高められ、この密度の高い蒸気が前記容積式の圧縮機で圧縮されることで利用可能な蒸気が生成される。ここで、前記蒸気は、前記遠心式の圧縮機で圧縮されることで過熱蒸気となっており、この過熱蒸気がそのまま前記容積式の圧縮機に吸引されると容積式の圧縮機にスケールが付着するおそれがある。そこで、このシステムでは、前記冷却手段により前記遠心式の圧縮機から吐出された蒸気を一旦冷却した後容積式の圧縮機に供給している。 In this system, the pressure in the evaporator is reduced by the pressure reducing pump, whereby the liquid medium is evaporated in the evaporator to generate steam. The steam is pressurized by the centrifugal compressor to increase the vapor density, and the high-density steam is compressed by the positive displacement compressor to obtain usable steam. Generated. Here, the steam is compressed by the centrifugal compressor to become superheated steam, and when this superheated steam is sucked into the positive displacement compressor as it is, a scale is formed in the positive displacement compressor. There is a risk of adhesion. Therefore, in this system, the steam discharged from the centrifugal compressor is once cooled by the cooling means and then supplied to the positive displacement compressor.

特開２００８−１８８５１４号公報JP 2008-188514 A

前記特許文献１に開示されている従来のシステムでは容積式の圧縮機に吸引される蒸気密度を高めて効率よく蒸気を生成するために遠心式の圧縮機が用いられている。そのため、容積式の圧縮機とは別に、遠心式の圧縮機およびこの遠心式の圧縮機を駆動するためのモータ等が必要となり構造が複雑になる。さらに、遠心式の圧縮機で圧縮、加熱された蒸気が一旦冷却されており熱効率が悪いという問題がある。 In the conventional system disclosed in Patent Document 1, a centrifugal compressor is used to efficiently generate steam by increasing the density of steam sucked into the positive displacement compressor. Therefore, apart from the positive displacement compressor, a centrifugal compressor and a motor for driving the centrifugal compressor are required, and the structure becomes complicated. Furthermore, the steam compressed and heated by the centrifugal compressor is once cooled, and there is a problem that the thermal efficiency is poor.

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、有効利用可能な蒸気を簡単な構成で効率よく生成することのできる蒸気圧縮システムを提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a vapor compression system capable of efficiently generating effectively usable steam with a simple configuration. .

前記目的を達成するために、本発明による蒸気圧縮システムは、液媒体を蒸発させて蒸気を生成する蒸発器と、前記蒸発器に前記液媒体を圧送する圧送手段と、前記圧送手段により前記液媒体が作動流体として圧送されることで前記蒸発器内の蒸気を吸引して当該蒸発器内を減圧するとともに当該蒸発器から吸引した蒸気を昇圧させて排出するエゼクタと、前記エゼクタから排出された前記液媒体と前記蒸気との混合物を液媒体と蒸気とに分離する気液分離器と、前記気液分離器から排出された蒸気を圧縮する容積式の圧縮機とを備えている。 In order to achieve the above object, a vapor compression system according to the present invention includes an evaporator that evaporates a liquid medium to generate vapor, a pressure feeding unit that pumps the liquid medium to the evaporator, and the liquid feeding unit by the pressure feeding unit. The medium is pumped as a working fluid so that the vapor in the evaporator is sucked to depressurize the evaporator, and the vapor sucked from the evaporator is boosted and discharged, and the ejector is discharged from the ejector. A gas-liquid separator that separates the mixture of the liquid medium and the vapor into a liquid medium and vapor; and a positive displacement compressor that compresses the vapor discharged from the gas-liquid separator.

この蒸気圧縮システムでは、前記圧送手段により前記エゼクタに作動流体として前記液媒体が圧送されることで前記蒸発器内が減圧されるとともに前記蒸発器から吸引された蒸気が昇圧されて、この昇圧された蒸気が前記気液分離器を介して前記容積式の圧縮機に吸引される。そのため、前記蒸発器内を減圧するための減圧用ポンプ等の装置を設けることなく、簡単な構成で、前記蒸発器内を減圧して前記液媒体から蒸気を効率よく生成することができるとともに、前記容積式の圧縮機で有効利用可能な蒸気を効率よく生成することができる。すなわち、容積式の圧縮機では単位時間あたりに一定の容積の蒸気が吸引されるため、吸引する蒸気の圧力が昇圧されて蒸気密度が高められることで、この容積式の圧縮機で生成される単位時間あたりの蒸気質量が増大する。 In this vapor compression system, the liquid medium is pumped as working fluid to the ejector by the pumping means, whereby the inside of the evaporator is depressurized and the vapor sucked from the evaporator is boosted and the pressure is increased. Steam is sucked into the positive displacement compressor through the gas-liquid separator. Therefore, without providing a device such as a decompression pump for decompressing the inside of the evaporator, with a simple configuration, the inside of the evaporator can be decompressed and steam can be efficiently generated from the liquid medium, Steam that can be effectively used in the positive displacement compressor can be efficiently generated. That is, in a positive displacement compressor, a constant volume of steam is sucked per unit time, so that the pressure of the sucked steam is increased to increase the vapor density, thereby generating the positive displacement compressor. The vapor mass per unit time increases.

しかも、前記エゼクタと前記蒸発器とには共通の圧送手段によって液媒体が圧送されており前記エゼクタではほぼ同じ温度の作動流体と蒸気とが混合するので、前記蒸発器内で生成された蒸気は蒸発器内における温度とほぼ同温度の状態で前記エゼクタから排出される。従って、圧縮機に吸引される蒸気を冷却する必要がなく、構成が簡素化されるとともに熱効率を高くすることができる。 In addition, since the liquid medium is pumped to the ejector and the evaporator by a common pumping means, and the working fluid and steam at substantially the same temperature are mixed in the ejector, the steam generated in the evaporator is It is discharged from the ejector at a temperature substantially equal to the temperature in the evaporator. Therefore, there is no need to cool the steam sucked into the compressor, the configuration is simplified and the thermal efficiency can be increased.

本発明において、前記圧送手段から圧送された前記液媒体で前記圧縮機を冷却するのが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the compressor is cooled by the liquid medium pumped from the pumping means.

この構成によれば、前記液媒体の気化熱を利用して前記圧縮機を効率よく冷却することができる。 According to this configuration, the compressor can be efficiently cooled using the heat of vaporization of the liquid medium.

また、本発明において、前記圧縮機から吐出された圧縮後の蒸気が作動流体として供給されることで前記気液分離器から排出された前記蒸気を吸引して昇圧させる蒸気作動式のエゼクタをさらに備え、前記圧縮機は、前記蒸気作動式のエゼクタから排出された蒸気も圧縮するのが好ましい。 In the present invention, there is further provided a steam-operated ejector for sucking and boosting the steam discharged from the gas-liquid separator by supplying the compressed steam discharged from the compressor as a working fluid. Preferably, the compressor also compresses the steam discharged from the steam operated ejector.

この構成では、前記エゼクタから吐出された蒸気が前記蒸気作動式のエゼクタでさらに昇圧されて前記圧縮機に吸引されるので、圧縮機において有効利用可能な蒸気をより効率よく生成することができる。 In this configuration, the steam discharged from the ejector is further pressurized by the steam-actuated ejector and sucked into the compressor, so that steam that can be effectively used in the compressor can be generated more efficiently.

この場合において、前記圧縮機と前記蒸気作動式のエゼクタとの間に介在して、前記圧縮機から吐出された蒸気のうち前記蒸気作動式のエゼクタに作動流体として供給される蒸気の圧力を調整可能な調整手段を備えるのが好ましい。 In this case, the pressure of the steam supplied as the working fluid to the steam-actuated ejector out of the steam discharged from the compressor is adjusted between the compressor and the steam-actuated ejector. Preferably, possible adjustment means are provided.

この構成では、前記調整手段により前記蒸気作動式のエゼクタの作動流体の圧力が調整されて、この作動流体の圧力調整に伴い蒸気作動式のエゼクタでの蒸気の昇圧量が調整されるので、前記圧縮機に適切な圧力の蒸気が吸引される。 In this configuration, the pressure of the working fluid of the steam-operated ejector is adjusted by the adjusting means, and the pressure increase amount of the steam in the steam-operated ejector is adjusted along with the pressure adjustment of the working fluid. Vapor of appropriate pressure is drawn into the compressor.

また、本発明において、前記気液分離器から排出された前記液媒体を前記圧送手段の上流側に戻す液媒体戻しラインを備えるのが好ましい。 Moreover, in this invention, it is preferable to provide the liquid medium return line which returns the said liquid medium discharged | emitted from the said gas-liquid separator to the upstream of the said pressure feeding means.

この構成では、前記エゼクタから前記気液分離器に排出された液媒体が廃棄されることなく前記液媒体戻しラインを通って前記圧送手段の上流側に戻されるので、この液媒体を無駄なく利用することができる。 In this configuration, since the liquid medium discharged from the ejector to the gas-liquid separator is returned to the upstream side of the pressure feeding means through the liquid medium return line without being discarded, the liquid medium can be used without waste. can do.

以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成で有効利用可能な蒸気を効率よく生成することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to efficiently generate steam that can be effectively used with a simple configuration.

本発明の第１実施形態による蒸気圧縮システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the vapor | steam compression system by 1st Embodiment of this invention. 本発明の蒸気圧縮システムに用いられるエゼクタの構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the ejector used for the vapor compression system of this invention. 本発明の第２実施形態による蒸気圧縮システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the vapor | steam compression system by 2nd Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による蒸気圧縮システム１の構成を示す図である。この蒸気圧縮システム１は、工場等から排出される低温の液媒体から有効利用可能な蒸気を生成するためのシステムである。ここでは、前記液媒体として温水が適用される場合について説明する。なお、図１において、実線矢印は温水（液体）の移動を示しており、破線矢印は蒸気の移動を示している。 (First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a vapor compression system 1 according to a first embodiment of the present invention. The vapor compression system 1 is a system for generating steam that can be effectively used from a low-temperature liquid medium discharged from a factory or the like. Here, the case where warm water is applied as the liquid medium will be described. In FIG. 1, solid line arrows indicate movement of hot water (liquid), and broken line arrows indicate movement of steam.

前記蒸気圧縮システム１は、蒸発器１０と、圧縮機２０と、ポンプ（圧送手段）３０と、エゼクタ４０と、タンク（気液分離器）５０とを備える。 The vapor compression system 1 includes an evaporator 10, a compressor 20, a pump (pressure feeding means) 30, an ejector 40, and a tank (gas-liquid separator) 50.

前記ポンプ３０は、前記工場等から排出された温水を前記蒸発器１０と前記エゼクタ４０と前記圧縮機２０に圧送するためのものである。このポンプ３０は、前記工場等から排出される温水が流通している配管またはこの温水が貯留されているタンク等（以下、温水源部という）と前記蒸発器１０等とに接続されており、前記温水源部の温水を前記蒸発器１０等に圧送する。 The pump 30 is for pumping hot water discharged from the factory or the like to the evaporator 10, the ejector 40, and the compressor 20. The pump 30 is connected to a pipe through which hot water discharged from the factory or the like circulates or a tank or the like in which the hot water is stored (hereinafter referred to as a hot water source section) and the evaporator 10 or the like. Hot water from the hot water source is pumped to the evaporator 10 and the like.

前記蒸発器１０は、前記ポンプ３０により圧送された温水の一部を蒸発させて蒸気を生成するためのものである。本実施形態では、この蒸発器１０は、前記ポンプ１０から圧送された温水が内側に供給される所定の容積を有するタンクで構成されている。後述するように、この蒸発器１０は前記エゼクタ４０によりその内部の蒸気が蒸発器１０外に吸い出されることで温水源部の圧力よりも減圧されている。例えば大気圧以下に減圧されている。従って、前記ポンプ３０により蒸発器１０内に圧送された温水は、その温度が低いにも関わらず、その多くがこの蒸発器１０内で蒸発する。本実施形態では、前記温水がより容易に蒸発するように、蒸発器１０内においてその上部から温水が散布されている。 The evaporator 10 is for generating steam by evaporating a part of hot water pumped by the pump 30. In this embodiment, the evaporator 10 is constituted by a tank having a predetermined volume to which hot water pumped from the pump 10 is supplied. As will be described later, the evaporator 10 is depressurized from the pressure of the hot water source by the ejector 40 sucking out the vapor inside the evaporator 10. For example, the pressure is reduced below atmospheric pressure. Therefore, most of the hot water pumped into the evaporator 10 by the pump 30 evaporates in the evaporator 10 even though its temperature is low. In this embodiment, warm water is sprayed from the upper part in the evaporator 10 so that the warm water evaporates more easily.

前記エゼクタ４０は、前記ポンプ３０により圧送された温水を作動流体として、前記蒸発器１０内の蒸気を吸引して蒸発器１０内を減圧するとともにこの吸引した蒸気を昇圧するためのものである。このエゼクタ４０は、図２に示すように、ノズル４２と、ディフューザー４６と、このノズル４２とディフューザー４６との間に介在する吸引室４４とを有している。この図２において、実線矢印は作動流体である温水の移動を示しており、破線矢印は蒸発器１０から吸引される蒸気の移動を示している。 The ejector 40 uses the hot water pumped by the pump 30 as a working fluid to suck the vapor in the evaporator 10 to depressurize the evaporator 10 and to increase the pressure of the sucked steam. As shown in FIG. 2, the ejector 40 includes a nozzle 42, a diffuser 46, and a suction chamber 44 interposed between the nozzle 42 and the diffuser 46. In FIG. 2, the solid line arrows indicate the movement of the hot water that is the working fluid, and the broken line arrows indicate the movement of the steam sucked from the evaporator 10.

前記ノズル４２は、前記ポンプ３０と連通しており、前記ポンプ３０により圧送された前記温水を前記吸引室４４内に高速で噴出可能な形状を有している。前記吸引室４４は前記蒸発器１０と連通しており、この蒸発器１０内の蒸気が吸引室４４内に流入可能な形状を有している。前記ディフューザー４６は、前記タンク５０と連通しており、前記吸引室４４側から前記タンク５０と連通するエゼクタ吐出口４６ａに向かってその流路通面積が徐々に拡大する形状を有している。 The nozzle 42 communicates with the pump 30 and has a shape capable of ejecting the hot water pumped by the pump 30 into the suction chamber 44 at a high speed. The suction chamber 44 communicates with the evaporator 10, and has a shape that allows the vapor in the evaporator 10 to flow into the suction chamber 44. The diffuser 46 communicates with the tank 50, and has a shape in which the flow passage area gradually increases from the suction chamber 44 side toward the ejector discharge port 46 a communicating with the tank 50.

前記エゼクタ４０では、前記ポンプ３０により圧送された温水が前記ノズル４２から前記吸引室４４内に高速で噴出されることで前記蒸発器１０内から前記蒸気が前記吸引室４４内に吸引されてこの蒸発器１０内が減圧されるとともに、この吸引された蒸気が前記温水と混合して前記ディフューザー４６を通過することでこの蒸気が昇圧される。 In the ejector 40, the hot water pumped by the pump 30 is ejected from the nozzle 42 into the suction chamber 44 at a high speed, whereby the vapor is sucked into the suction chamber 44 from the evaporator 10. The inside of the evaporator 10 is depressurized, and the sucked steam is mixed with the hot water and passes through the diffuser 46, whereby the steam is pressurized.

すなわち、前記温水が前記吸引室４４内に高速で噴出されると、前記吸引室４４内においてこの温水の周囲の圧力は蒸発器１０内の圧力よりも減圧され、この圧力差に伴い前記蒸発器１０から前記吸引室４４内に蒸気が吸引される。そして、この吸引された蒸気は前記高速の温水とともに高速で前記ディフューザー４６に流入し、前記ディフューザー４６を通過することで減速されつつ昇圧される。また、このディフューザー４６を通過することで、前記温水はその圧力を回復する。なお、このエゼクタ４０において前記作動流体としての温水の一部が蒸発してもよい。 That is, when the warm water is ejected into the suction chamber 44 at a high speed, the pressure around the warm water in the suction chamber 44 is reduced more than the pressure in the evaporator 10, and the evaporator is accompanied by this pressure difference. Vapor is sucked into the suction chamber 44 from 10. Then, the sucked steam flows into the diffuser 46 at a high speed together with the high-speed hot water, and is increased in pressure while being decelerated by passing through the diffuser 46. The hot water recovers its pressure by passing through the diffuser 46. In the ejector 40, a part of the hot water as the working fluid may evaporate.

ここで、前記エゼクタ４０の作動流体は前記ポンプ３０により前記温水源部から圧送された温水であり、前記蒸発器１０から前記吸引室４４内に吸引される蒸気は、同じ前記ポンプ３０により前記温水源部から圧送された温水が前記蒸発器１０内で蒸発したものである。従って、この作動流体としての温水と前記吸引室４４に吸引される蒸気の温度とはほぼ同じであり、前記蒸発器１０内の蒸気は加温されることなくその温度を維持したまま前記エゼクタ４０から吐出される。 Here, the working fluid of the ejector 40 is hot water pumped from the hot water source by the pump 30, and the steam sucked into the suction chamber 44 from the evaporator 10 is the hot water by the same pump 30. The hot water pumped from the source is evaporated in the evaporator 10. Accordingly, the temperature of the hot water as the working fluid and the temperature of the steam sucked into the suction chamber 44 are substantially the same, and the steam in the evaporator 10 is maintained without being heated. It is discharged from.

前記タンク５０は、前記エゼクタ４０のエゼクタ吐出口４６ａから吐出された蒸気と温水の混合流体を蒸気と温水とに分離するためのものである。このエゼクタ４０から吐出された混合流体はこのタンク５０内に引き込まれ、温水がこのタンク５０の底部に貯留する一方、蒸気がこのタンク５０の上部に溜まることで分離される。このタンク５０で分離された蒸気はタンク５０の上部に設けられた蒸気流出部５０ａから前記圧縮機２０側に排出される。一方、このタンク５０の底部に溜まった温水は、このタンク５０と前記ポンプ３０の上流側すなわち前記温水源部あるいは前記ポンプ３０と前記温水源部とを接続する配管等とを接続する戻しライン（液媒体戻しライン）５２に排出されて、この戻しライン５２を通過して、前記ポンプ３０の上流側に戻される。戻された温水は再びポンプ３０により前記蒸発器１０等に圧送されて有効に利用される。 The tank 50 is for separating the mixed fluid of steam and hot water discharged from the ejector discharge port 46a of the ejector 40 into steam and hot water. The mixed fluid discharged from the ejector 40 is drawn into the tank 50, and hot water is stored at the bottom of the tank 50, while steam is separated at the top of the tank 50. The steam separated in the tank 50 is discharged to the compressor 20 side from a steam outlet 50a provided in the upper part of the tank 50. On the other hand, the hot water accumulated at the bottom of the tank 50 is connected to the upstream side of the tank 50 and the pump 30, that is, the hot water source section or a pipe connecting the pump 30 and the hot water source section. The liquid medium is returned to the upstream side of the pump 30 through the return line 52. The returned warm water is again pumped to the evaporator 10 and the like by the pump 30 and used effectively.

前記圧縮機２０は、前記蒸発器１０で生成された蒸気を圧縮して有効利用可能な高圧の蒸気を生成するためのものである。この圧縮機２０は、蒸気が通過する部分あるいは蒸気が収容される圧縮部の容積が変化することで前記蒸気を圧縮する容積式の圧縮機である。本実施形態では、この圧縮機２０としてスクリュ式圧縮機が用いられている。このスクリュ式圧縮機２０は、互いに噛み合って回転する一対のスクリュロータを有している。前記蒸気は、このスクリュ式圧縮機２０の吸込口２０ａから前記スクリュロータ間に流入して、このスクリュロータ間の領域で構成される圧縮部の容積が回転に伴い変化することで圧縮された後、吐出口２０ｂから吐出される。なお、このスクリュ式圧縮機２０は、モータ２８により回転駆動されている。 The compressor 20 is for generating high-pressure steam that can be effectively used by compressing the steam generated in the evaporator 10. The compressor 20 is a positive displacement compressor that compresses the steam by changing a volume of a portion through which the steam passes or a compression portion in which the steam is accommodated. In the present embodiment, a screw type compressor is used as the compressor 20. The screw compressor 20 has a pair of screw rotors that mesh with each other and rotate. After the steam flows in between the screw rotors through the suction port 20a of the screw compressor 20, and is compressed by changing the volume of the compression portion formed by the region between the screw rotors with rotation. , And discharged from the discharge port 20b. The screw compressor 20 is rotationally driven by a motor 28.

前記スクリュ式圧縮機２０の吸込口２０ａは、前記タンク５０の蒸気流出部５０ａと連通しており、このスクリュ式圧縮機２０には、このタンク５０から排出された蒸気が吸引される。前記タンク５０から排出された蒸気は、前記蒸発器１０で生成された後、前記ポンプ３０から前記エゼクタ４０に温水が圧送されることに伴いこのエゼクタ４０で昇圧した蒸気である。従って、スクリュ式圧縮機２０には、圧力の高い蒸気すなわち密度の高い蒸気が吸引される。前述のように、このスクリュ式圧縮機２０は容積式の圧縮機である。従って、蒸気密度が高められると、圧縮部すなわちスクリュロータ間に吸引される単位時間あたりの蒸気質量が増大する結果、スクリュ式圧縮機２０で圧縮、吐出される蒸気質量が増大する。 The suction port 20a of the screw compressor 20 communicates with the steam outlet 50a of the tank 50, and the steam discharged from the tank 50 is sucked into the screw compressor 20. The steam discharged from the tank 50 is steam that has been generated by the evaporator 10 and then increased in pressure by the ejector 40 as hot water is pumped from the pump 30 to the ejector 40. Accordingly, high pressure steam, that is, high density steam is sucked into the screw compressor 20. As described above, the screw compressor 20 is a positive displacement compressor. Therefore, when the steam density is increased, the steam mass per unit time sucked between the compression portions, that is, the screw rotors is increased. As a result, the steam mass compressed and discharged by the screw compressor 20 is increased.

前記エゼクタ４０における蒸気の昇圧量は、ポンプ３０の吐出圧やエゼクタ４０の各寸法等によって異なるが、例えば、前記温水源部の温水が、６０〜１００℃、大気圧の温水の場合は、エゼクタ４０により前記蒸発器１０内の圧力が−０．０２〜０．０ＭＰａＧ（ゲージ圧）に減圧されるとともに、エゼクタ吐出口４６ａにおいて蒸気の圧力は０．０〜０．１ＭＰａＧに昇圧される。この蒸気の圧力は前記タンク５０内にて−０．０１〜＋０．０５ＭｐａＧに減少するが、少なくとも蒸発器１０内の圧力よりも高い圧力でスクリュ式圧縮機２０に吸引される。なお、前記の各圧力範囲において、下限値どうしあるいは上限値どうしが同条件での結果である。 The amount of pressure increase of the steam in the ejector 40 varies depending on the discharge pressure of the pump 30 and each dimension of the ejector 40. For example, when the hot water in the hot water source is 60 to 100 ° C. and hot water at atmospheric pressure, the ejector 40, the pressure in the evaporator 10 is reduced to -0.02 to 0.0 MPaG (gauge pressure), and the vapor pressure is increased to 0.0 to 0.1 MPaG at the ejector discharge port 46a. The pressure of the steam decreases to −0.01 to +0.05 MpaG in the tank 50, but is sucked into the screw compressor 20 at a pressure higher than at least the pressure in the evaporator 10. In each of the pressure ranges, the lower limit values or the upper limit values are the results under the same conditions.

前記スクリュ式圧縮機２０は蒸気の圧縮に伴い高温となる。そのため、このスクリュ式圧縮機２０は冷却されるのが好ましく、本実施形態に係る蒸気圧縮システム１では、前記ポンプ３０により前記温水源部の温水の一部をスクリュ式圧縮機２０に圧送しており、この温水を前記スクリュロータ等と接触させて気化させることでこの気化熱によりスクリュロータ等を冷却している。 The screw compressor 20 becomes hot as the steam is compressed. Therefore, the screw compressor 20 is preferably cooled, and in the vapor compression system 1 according to the present embodiment, a part of the hot water in the hot water source is pumped to the screw compressor 20 by the pump 30. In addition, the screw rotor is cooled by the heat of vaporization by bringing the warm water into contact with the screw rotor or the like and vaporizing it.

以上のように、本実施形態に係る蒸気圧縮システム１では、前記エゼクタ４０により蒸発器１０内が減圧されるとともにこの蒸発器１０で生成された蒸気が昇圧されて前記スクリュ式圧縮機２０に吸引されるので、蒸発器１０内を減圧するための装置とこの蒸気を昇圧させるための装置とを個別に設ける場合、また、前記蒸気を昇圧するために別途、圧縮機とこの圧縮機を駆動するためのモータとを設ける場合に比べて、簡単な構成でスクリュ式圧縮機２０に吸引される蒸気密度を高めることができる。そして、これにより、スクリュ式圧縮機２０において有効利用可能な蒸気を効率よく生成することができる。 As described above, in the vapor compression system 1 according to the present embodiment, the inside of the evaporator 10 is depressurized by the ejector 40 and the vapor generated by the evaporator 10 is pressurized and sucked into the screw compressor 20. Therefore, when a device for depressurizing the inside of the evaporator 10 and a device for increasing the pressure of the steam are provided separately, a compressor and the compressor are separately driven to increase the pressure of the steam. Compared with the case where the motor for this is provided, the vapor density attracted | sucked by the screw compressor 20 with a simple structure can be raised. Thus, steam that can be effectively used in the screw compressor 20 can be efficiently generated.

特に、前記エゼクタ４０は、蒸発器１０に温水を圧送するためのポンプ３０により圧送された温水を作動流体としているので、このエゼクタ４０に別途、作動流体を供給する場合に比べて構成が簡素化される。しかも、蒸発器１０内の蒸気の温度とエゼクタ４０の作動流体の温度とを等しくすることができるので、スクリュ式圧縮機２０に吸引される蒸気の温度を高めることなくこの蒸気の密度を高めることができる。従って、圧縮機を用いて蒸気を加圧する場合のように加圧に伴い過熱蒸気となった蒸気を冷却する必要がなく、熱効率を高くすることができる。 In particular, since the ejector 40 uses hot water pumped by the pump 30 for pumping hot water to the evaporator 10 as a working fluid, the configuration is simplified as compared with the case where a separate working fluid is supplied to the ejector 40. Is done. Moreover, since the temperature of the steam in the evaporator 10 and the temperature of the working fluid of the ejector 40 can be made equal, the density of this steam can be increased without increasing the temperature of the steam sucked into the screw compressor 20. Can do. Therefore, it is not necessary to cool the steam that has become superheated steam due to pressurization as in the case of pressurizing the steam using a compressor, and the thermal efficiency can be increased.

なお、前記ポンプ３０から圧送された温水により前記スクリュ式圧縮機２０を冷却する構成は省略可能である。ただし、前記蒸発器１０に温水を圧送するためのポンプ３０を利用して前記温水源部からスクリュ式圧縮機２０に温水を供給すれば、温水の気化熱によりスクリュ式圧縮機２０を効率よく冷却することができる。また、スクリュ式圧縮機２０を冷却するための冷却水がポンプ３０により所定の圧力に維持されるため、スクリュ式圧縮機２０を安定して冷却することができる。 In addition, the structure which cools the said screw compressor 20 with the hot water pumped from the said pump 30 is omissible. However, if hot water is supplied from the hot water source to the screw compressor 20 using a pump 30 for pumping hot water to the evaporator 10, the screw compressor 20 is efficiently cooled by the heat of vaporization of the hot water. can do. Moreover, since the cooling water for cooling the screw compressor 20 is maintained at a predetermined pressure by the pump 30, the screw compressor 20 can be stably cooled.

（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態による蒸気圧縮システム１の構成を示す図である。なお、図３において、実線矢印は温水（液体）の移動を示しており、破線矢印は蒸気の移動を示している。 (Second Embodiment)
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the vapor compression system 1 according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 3, a solid line arrow indicates the movement of hot water (liquid), and a broken line arrow indicates the movement of steam.

この第２実施形態による蒸気圧縮システム１では、前記第１実施形態による蒸気圧縮システム１の各要素に加えて、蒸気を作動流体とする蒸気作動式のエゼクタ１４０と、この蒸気作動式のエゼクタ１４０に供給される作動流体としての蒸気の圧力を調整可能な調整手段６０とを有している。ここでは、これら蒸気作動式のエゼクタ１４０および調整手段６０に関してのみ説明する。 In the vapor compression system 1 according to the second embodiment, in addition to the elements of the vapor compression system 1 according to the first embodiment, a vapor-actuated ejector 140 using steam as a working fluid, and the vapor-actuated ejector 140 And adjusting means 60 capable of adjusting the pressure of the steam as the working fluid supplied to. Only the steam-operated ejector 140 and the adjusting means 60 will be described here.

前記蒸気作動式のエゼクタ１４０の構造は、前記エゼクタ４０と同じであり、ノズル１４２と吸引室１４４とディフューザー１４６とを有している。 The structure of the steam-operated ejector 140 is the same as that of the ejector 40, and includes a nozzle 142, a suction chamber 144, and a diffuser 146.

前記蒸気作動式のエゼクタ１４０は、そのノズル１４２が前記スクリュ式圧縮機２０の吐出口２０ｂと連通し、その吸引室１４４が前記タンク５０の蒸気流出部５０ａと連通するとともに、そのエゼクタ吐出口１４６ａが前記スクリュ式圧縮機２０の吸込口２０ａに連通する状態で配置されている。より詳細には、この第２実施形態に係る蒸気圧縮システム１では、前記スクリュ式圧縮機２０の吐出口２０ｂに連通して圧縮後の蒸気が通過する吐出通路９０が、その下流側において、外部通路９４と昇圧用通路９２とに分岐している。そして、前記蒸気作動式のエゼクタ１４０の前記ノズル１４２と前記昇圧用通路９２とが連通している。 The steam-operated ejector 140 has a nozzle 142 communicating with the discharge port 20b of the screw compressor 20, a suction chamber 144 communicating with the steam outlet 50a of the tank 50, and an ejector discharge port 146a. Is arranged in a state communicating with the suction port 20a of the screw compressor 20. More specifically, in the vapor compression system 1 according to the second embodiment, a discharge passage 90 that communicates with the discharge port 20b of the screw compressor 20 and through which the compressed vapor passes is provided on the downstream side. It branches into a passage 94 and a pressure increasing passage 92. The nozzle 142 of the steam-actuated ejector 140 and the pressure increasing passage 92 communicate with each other.

前記蒸気作動式のエゼクタ１４０では、前記ノズル１４２に前記スクリュ式圧縮機２０から吐出された圧縮後の蒸気の一部が作動流体として供給されて、この蒸気が前記ノズル１４２から吸引室１４４内に高速で噴出されることで、前記タンク５０から排出された蒸気が前記吸引室１４４内に吸引される。そして、この吸引された蒸気は作動流体としての前記圧縮後の蒸気とともに前記ディフューザー１４６で昇圧された後、エゼクタ吐出口１４６ａから吐出される。前記スクリュ式圧縮機２０には、このエゼクタ吐出口１４６ａから吐出された昇圧された蒸気が吸引される。 In the steam-operated ejector 140, a part of the compressed steam discharged from the screw compressor 20 is supplied to the nozzle 142 as a working fluid, and this steam is supplied from the nozzle 142 into the suction chamber 144. By being ejected at high speed, the vapor discharged from the tank 50 is sucked into the suction chamber 144. Then, the sucked steam is pressurized by the diffuser 146 together with the compressed steam as the working fluid, and then discharged from the ejector discharge port 146a. The screw compressor 20 sucks the pressurized vapor discharged from the ejector discharge port 146a.

前記調整手段６０は、調整バルブ６４と、バルブ駆動装置６２とを有している。前記調整バルブ６４は、前記昇圧用通路９２のうち前記外部通路９４との分岐点と前記蒸気作動式のエゼクタ１４０との間に設けられており、この昇圧用通路９２を開閉する。前記バルブ駆動装置６２は、この調整バルブ６４を駆動してこの調整バルブ６４の開度を変化させることで前記昇圧用通路９２の流路面積を変化させる。前記調整手段６０は、前記バルブ駆動装置６２により前記調整バルブ６４の開度を変更することで前記昇圧用通路９２の流路面積を変更し、これにより、この昇圧用通路９２を通って前記蒸気作動式のエゼクタ１４０に作動流体として供給される蒸気の圧力を変更する。 The adjusting means 60 has an adjusting valve 64 and a valve driving device 62. The adjustment valve 64 is provided between a branch point of the pressure increasing passage 92 with the external passage 94 and the steam-operated ejector 140, and opens and closes the pressure increasing passage 92. The valve driving device 62 drives the adjusting valve 64 to change the opening degree of the adjusting valve 64 to change the flow passage area of the pressure increasing passage 92. The adjusting means 60 changes the flow passage area of the pressurizing passage 92 by changing the opening of the adjusting valve 64 by the valve driving device 62, and thereby the steam passes through the pressurizing passage 92. The pressure of the steam supplied as the working fluid to the actuated ejector 140 is changed.

前記蒸気作動式のエゼクタ１４０による蒸気の昇圧量すなわち前記スクリュ式圧縮機２０に吸引される蒸気密度の増加量は、前記作動流体としての蒸気の圧力に応じて変化する。そのため、前記調整手段６０により前記作動流体としての蒸気の圧力が適切に調整されることで、スクリュ式圧縮機２０には適切な密度の蒸気が吸引される。例えば、前記温水源部の温水の温度が低く蒸発器１０で生成される蒸気の圧力が低い場合には、前記バルブ駆動装置６２により前記調整バルブ６４を全開として前記蒸気作動式のエゼクタ１４０に供給される作動流体としての蒸気密度を高くする一方、前記温水源部の温水の温度が高い場合には、前記バルブ駆動装置６２により前記調整バルブ６４を全閉として前記蒸気作動式のエゼクタ１４０に作動を停止すれば、スクリュ式圧縮機２０に吸引される蒸気密度を一定としてスクリュ式圧縮機２０で生成される蒸気量を温水源部の温水の温度によらず一定とすることができる。 The amount of pressure increase of the steam by the steam-operated ejector 140, that is, the amount of increase in the steam density sucked into the screw compressor 20, changes according to the pressure of the steam as the working fluid. Therefore, the screw of the proper density is sucked into the screw compressor 20 by appropriately adjusting the pressure of the steam as the working fluid by the adjusting means 60. For example, when the temperature of the hot water in the hot water source section is low and the pressure of the steam generated by the evaporator 10 is low, the valve drive device 62 opens the adjustment valve 64 and supplies it to the steam operated ejector 140. When the temperature of the hot water in the hot water source section is high while the density of the steam as the working fluid is increased, the valve driving device 62 causes the adjustment valve 64 to be fully closed to operate the steam operated ejector 140. Is stopped, the steam density sucked into the screw compressor 20 can be kept constant, and the amount of steam generated by the screw compressor 20 can be made constant regardless of the temperature of the hot water in the hot water source section.

以上のように、第２実施形態に係る蒸気圧縮システムでは、蒸気作動式のエゼクタ１４０により、前記エゼクタ４０で昇圧された蒸気が前記タンク５０を通過後さらに昇圧されて蒸気密度がより高められた状態で前記スクリュ式圧縮機２０に供給されるので、スクリュ式圧縮機２０においてより一層効率よく有効利用可能な蒸気を生成することができる。また、前記調整手段６０により、前記蒸気作動式のエゼクタ１４０に供給される作動流体としての蒸気の圧力が調整されるので、スクリュ式圧縮機２０により適切な密度の蒸気を供給することができる。 As described above, in the vapor compression system according to the second embodiment, the vapor operated ejector 140 further increases the vapor density by increasing the pressure of the vapor pressurized by the ejector 40 after passing through the tank 50. Since it is supplied to the screw compressor 20 in a state, steam that can be effectively used in the screw compressor 20 can be generated more efficiently. Moreover, since the pressure of the steam as the working fluid supplied to the steam-actuated ejector 140 is adjusted by the adjusting means 60, steam with an appropriate density can be supplied by the screw compressor 20.

なお、前記調整手段６０を前記調整バルブ６４でのみ構成して、この調整バルブ６４の開度を手動で変更してもよい。また、この調整手段６０は、前記スクリュ式圧縮機２０から吐出された蒸気のうち前記蒸気作動式のエゼクタ１４０に作動流体として供給される蒸気の圧力を調整可能なものであれば、その具体的構成は前記に限らない。 The adjusting means 60 may be configured only by the adjusting valve 64, and the opening degree of the adjusting valve 64 may be changed manually. Further, the adjusting means 60 may be a concrete one as long as it can adjust the pressure of the steam supplied as the working fluid to the steam-operated ejector 140 among the steam discharged from the screw compressor 20. The configuration is not limited to the above.

また、本発明において、圧縮機２０は容積式の圧縮機であればよく、前記スクリュ式圧縮機に限らない。 In the present invention, the compressor 20 may be a positive displacement compressor and is not limited to the screw compressor.

１蒸気圧縮システム
１０蒸発器
２０スクリュ式圧縮機（容積式の圧縮機）
３０ポンプ（圧送手段）
４０エゼクタ
５０タンク
６０調整手段
１４０蒸気作動式のエゼクタ 1 Vapor Compression System 10 Evaporator 20 Screw Type Compressor (Displacement Type Compressor)
30 Pump (pressure feeding means)
40 Ejector 50 Tank 60 Adjustment means 140 Steam operated ejector

Claims

An evaporator that evaporates the liquid medium to generate vapor;
A pumping means for pumping the liquid medium to the evaporator;
An ejector that sucks the vapor in the evaporator by reducing the pressure in the evaporator by pumping the liquid medium as the working fluid by the pressure feeding means, and pressurizes and discharges the vapor sucked from the evaporator;
A gas-liquid separator that separates the mixture of the liquid medium and the steam discharged from the ejector into a liquid medium and steam;
A vapor compression system comprising: a positive displacement compressor that compresses the vapor discharged from the gas-liquid separator.

The vapor compression system of claim 1, wherein
A vapor compression system, wherein the compressor is cooled by the liquid medium pumped from the pumping means.

The vapor compression system according to claim 1 or 2,
A steam-operated ejector that sucks and raises the pressure of the steam discharged from the gas-liquid separator by supplying the compressed steam discharged from the compressor as a working fluid;
The said compressor compresses the vapor | steam discharged | emitted from the said steam action type ejector, The vapor compression system characterized by the above-mentioned.

The vapor compression system of claim 3,
An adjusting means that is interposed between the compressor and the steam-operated ejector and is capable of adjusting a pressure of steam supplied as a working fluid to the steam-actuated ejector out of the steam discharged from the compressor. A vapor compression system comprising:

In the vapor compression system according to any one of claims 1 to 4,
A vapor compression system comprising a liquid medium return line for returning the liquid medium discharged from the gas-liquid separator to the upstream side of the pressure feeding means.