JP5409022B2 - High-temperature heat pump system - Google Patents

High-temperature heat pump system Download PDF

Info

Publication number
JP5409022B2
JP5409022B2 JP2009005209A JP2009005209A JP5409022B2 JP 5409022 B2 JP5409022 B2 JP 5409022B2 JP 2009005209 A JP2009005209 A JP 2009005209A JP 2009005209 A JP2009005209 A JP 2009005209A JP 5409022 B2 JP5409022 B2 JP 5409022B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
fluid
unit
heat exchange
working fluid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2009005209A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010164216A (en
Inventor
亮 福島
憲治 上田
雄一 大谷
修一 梅沢
保文 海老沼
雅彦 熊谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electric Power Co Inc
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Tokyo Electric Power Co Inc
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electric Power Co Inc, Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Tokyo Electric Power Co Inc
Priority to JP2009005209A priority Critical patent/JP5409022B2/en
Publication of JP2010164216A publication Critical patent/JP2010164216A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5409022B2 publication Critical patent/JP5409022B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、高温型ヒートポンプシステムに関する。   The present invention relates to a high-temperature heat pump system.

従来より、ヒートポンプシステムにおける熱媒体の出力温度は、40〜50℃が一般的である。出力温度が高いシステムとしては、ボイラで燃料を燃焼させて被加熱流体を加熱する構成が知られている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, the output temperature of the heat medium in the heat pump system is generally 40 to 50 ° C. As a system having a high output temperature, a configuration is known in which a heated fluid is heated by burning fuel in a boiler (see, for example, Patent Document 1).

特開平6−249450号公報JP-A-6-249450

近年、ボイラを有するシステムの代替などのために、高い出力温度を有するヒートポンプシステムが求められている。   In recent years, there has been a demand for a heat pump system having a high output temperature in order to replace a system having a boiler.

本発明は、高い出力温度を有するヒートポンプシステムを提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the heat pump system which has high output temperature.

本発明の態様に従えば、第1流体が流れ、吸熱部、圧縮部、放熱部、及び膨張部を含むヒートポンプを備える第1ユニットと、第2流体が流れる経路を含み、前記第1流体からの伝達熱を受けた前記第2流体が出力される第2ユニットと、を備え、前記ヒートポンプは、前記放熱部からの前記第1流体が流れ込み、液相の前記第1流体と気相の前記第1流体とを一時的に貯溜し、気相の前記第1流体が前記圧縮部に供給される中間部と、前記中間部に向かう前記第1流体及び前記中間部からの前記第1流体の少なくとも一方からの熱が、前記圧縮部に向かう前記第1流体及び前記圧縮部の途中の前記第1流体の少なくとも一方に伝わる中間熱交換部と、をさらに含み、前記中間熱交換部は、前記放熱部から前記中間部内に流れ込む前記第1流体の少なくとも一部からの熱を、前記中間部から前記圧縮部に向かう前記気相の第1流体に伝える第1中間熱交換部を含む、高温型ヒートポンプシステムが提供される。 According to an aspect of the present invention, the first fluid flows, includes a first unit including a heat pump including a heat absorbing part, a compressing part, a heat radiating part, and an expanding part, and a path through which the second fluid flows, and from the first fluid A second unit that outputs the second fluid that has received the transfer heat of the heat pump, wherein the heat pump flows in the first fluid from the heat radiating portion , and the liquid first fluid and the gas phase An intermediate part in which the first fluid is temporarily stored and the gas-phase first fluid is supplied to the compression part; the first fluid heading toward the intermediate part; and the first fluid from the intermediate part An intermediate heat exchanging portion that transfers heat from at least one of the first fluid toward the compressing portion and at least one of the first fluid in the middle of the compressing portion, the intermediate heat exchanging portion, The first flow flowing from the heat radiating portion into the intermediate portion Heat from at least a portion of the comprising a first intermediate heat exchanger unit for transmitting from the intermediate portion to the first fluid in the gas phase towards the compression section, a high temperature heat pump system is provided.

本発明の態様によれば、中間熱交換部において、比較的高温を有する第1流体からの熱が、圧縮部に向かう第1流体及び圧縮部の途中の第1流体の少なくとも一方に伝わり、その結果、第2流体を安定的に高温加熱することが可能となる。   According to the aspect of the present invention, in the intermediate heat exchange part, heat from the first fluid having a relatively high temperature is transmitted to at least one of the first fluid toward the compression part and the first fluid in the middle of the compression part, As a result, the second fluid can be stably heated at a high temperature.

第1実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows 1st Embodiment. 第2実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows 2nd Embodiment. 第3実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows 3rd Embodiment. 第4実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows 4th Embodiment. 第5実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows 5th Embodiment. 第6実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows 6th Embodiment. 第7実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows 7th Embodiment. 第8実施形態を示す概略図である。It is the schematic which shows 8th Embodiment.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、第1実施形態にかかる高温型ヒートポンプシステムS1を示す概略図である。図1において、ヒートポンプシステムS1は、作動流体(作動媒体、第1流体)が流れるヒートポンプ10(第1ユニット)と、被加熱流体(被加熱媒体、第2流体)の供給ユニット20(第2ユニット)と、制御装置70とを備える。制御装置70は、システム全体を統括的に制御する。システムS1の構成は、システムS1の設計要求に応じて様々に変更可能である。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a high-temperature heat pump system S1 according to the first embodiment. In FIG. 1, a heat pump system S1 includes a heat pump 10 (first unit) through which a working fluid (working medium, first fluid) flows, and a supply unit 20 (second unit) for a heated fluid (heated medium, second fluid). ) And a control device 70. The control device 70 comprehensively controls the entire system. The configuration of the system S1 can be variously changed according to the design requirements of the system S1.

本実施形態において、被加熱流体は水である。他の実施形態において、被加熱流体として、他の媒体が適用可能である。被加熱流体の他の例として、高圧水(圧縮水)、低粘性オイル(例えば、シリコンオイル、プロピレングリコールなど)などを使用することができる。   In the present embodiment, the fluid to be heated is water. In other embodiments, other media are applicable as the heated fluid. As other examples of the fluid to be heated, high-pressure water (compressed water), low-viscosity oil (for example, silicon oil, propylene glycol, or the like) can be used.

本実施形態において、供給ユニット20は被加熱流体が流れる経路(導管22)を有し、供給源から供給ユニット20に被加熱流体が供給される。供給ユニット20からの被加熱流体(水)の出力温度(取り出し温度)は、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、又は150℃以上である。例えば、大気圧下で水が100℃以上に加熱されることにより、供給ユニット20から100℃以上の蒸気が出力される。なお、本実施形態において、必要に応じて、低い出力温度(70℃未満)の被加熱流体を取り出すことが可能である。   In the present embodiment, the supply unit 20 has a path (conduit 22) through which the fluid to be heated flows, and the fluid to be heated is supplied from the supply source to the supply unit 20. The output temperature (extraction temperature) of the heated fluid (water) from the supply unit 20 is 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, or 150. ℃ or more. For example, when water is heated to 100 ° C. or higher under atmospheric pressure, steam of 100 ° C. or higher is output from the supply unit 20. In the present embodiment, the fluid to be heated having a low output temperature (less than 70 ° C.) can be taken out as necessary.

ヒートポンプ10は、蒸発、圧縮、凝縮、及び膨張の各工程からなるサイクルにより、低温の物体から熱を汲み上げ、高温の物体に熱を与える装置である。ヒートポンプは一般に、エネルギー効率が比較的高く、結果として、二酸化炭素等の排出量が比較的少ないという利点を有する。   The heat pump 10 is a device that pumps heat from a low-temperature object and applies heat to a high-temperature object by a cycle including evaporation, compression, condensation, and expansion processes. A heat pump generally has the advantage of relatively high energy efficiency and, as a result, relatively low emissions of carbon dioxide and the like.

本実施形態において、ヒートポンプ10は、吸熱部11、圧縮部12、放熱部13、及び膨張部14を有し、これらは導管を介して接続されている。本実施形態において、ヒートポンプ10はさらに、中間部40と、中間熱交換部41とを含む。なお、各部及び導管には、必要に応じて、不図示の、各種センサ、ポンプ、バルブ等を配設することができる。   In the present embodiment, the heat pump 10 includes a heat absorption unit 11, a compression unit 12, a heat radiation unit 13, and an expansion unit 14, which are connected via a conduit. In the present embodiment, the heat pump 10 further includes an intermediate part 40 and an intermediate heat exchange part 41. Note that various sensors, pumps, valves, and the like (not shown) can be disposed in each part and conduit as needed.

吸熱部11では、作動流体がサイクル外の熱源の熱を吸収する。本実施形態において、吸熱部11は、外部装置90の放熱管91に熱的に接続され、その内部で作動流体が蒸発する蒸発器を含む。放熱管91を流れる媒体(冷媒など)の熱がヒートポンプ10の吸熱部11に吸収される。熱源として、外部装置90の排熱を利用することも可能である。吸熱部11が大気など他の熱源の熱を吸収する構成とすることもできる。   In the heat absorption part 11, the working fluid absorbs heat from a heat source outside the cycle. In the present embodiment, the heat absorbing unit 11 includes an evaporator that is thermally connected to the heat radiating pipe 91 of the external device 90 and in which the working fluid evaporates. The heat of the medium (refrigerant, etc.) flowing through the heat radiating pipe 91 is absorbed by the heat absorbing part 11 of the heat pump 10. It is also possible to use the exhaust heat of the external device 90 as a heat source. It can also be set as the structure which the heat absorption part 11 absorbs the heat of other heat sources, such as air | atmosphere.

本実施形態において、吸熱部11は、作動流体の液相が存在する領域と、作動流体の気相が存在する領域とを有する。外部装置90の放熱管91は液相の領域に配置される。代替的又は追加的に、吸熱部11が散液構造を有することができる。   In the present embodiment, the heat absorbing unit 11 has a region where the liquid phase of the working fluid exists and a region where the gas phase of the working fluid exists. The heat radiating pipe 91 of the external device 90 is disposed in the liquid phase region. Alternatively or additionally, the endothermic part 11 can have a spray structure.

圧縮部12は、圧縮機等によって作動流体を圧縮する。この際、通常、作動流体の温度が上がる。圧縮部12は、作動流体を単段又は複数段に圧縮する構造を有する。圧縮の段数は、システムS1の仕様に応じて設定され、1、2、3、4、5、6、7、8、9、あるいは10以上である。圧縮部12は、軸流圧縮機、遠心圧縮機、レシプロ式圧縮機、ロータリー式圧縮機などの様々な圧縮機のうち、作動流体の圧縮に適するものが適用される。圧縮機には動力が供給される。圧縮部12の圧縮比(圧力比)は、システムS1の仕様に応じて設定される。   The compression unit 12 compresses the working fluid by a compressor or the like. At this time, the temperature of the working fluid usually increases. The compression unit 12 has a structure for compressing the working fluid into a single stage or a plurality of stages. The number of stages of compression is set according to the specification of the system S1, and is 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, or 10 or more. Among the various compressors such as an axial flow compressor, a centrifugal compressor, a reciprocating compressor, and a rotary compressor, a compressor suitable for compressing a working fluid is applied. Power is supplied to the compressor. The compression ratio (pressure ratio) of the compression unit 12 is set according to the specifications of the system S1.

本実施形態において、圧縮部12は、第1圧縮部12Aと第2圧縮部12Bとを含む2段圧縮構造を有する。ヒートポンプ10に使用される作動流体として、フロン系媒体(HFC 245fa、R134aなど)、アンモニア、水、二酸化炭素、空気などの公知の様々な熱媒体がシステムS1の仕様及び熱バランスなどに応じて用いられる。本実施形態において、作動流体としてR134aを使用する場合、第1圧縮部12Aは、吸熱部11からの低圧のR134aを中間圧に昇圧する。第2圧縮部12Bは、第1圧縮部12A及び中間部40からのR134aを高圧(超臨界圧領域を含む)に昇圧する。なお、本発明は、作動流体の少なくとも一部が超臨界状態になる仕様、及び作動流体が超臨界状態にならない仕様の双方が適用可能である。   In the present embodiment, the compression unit 12 has a two-stage compression structure including a first compression unit 12A and a second compression unit 12B. As the working fluid used in the heat pump 10, various known heat mediums such as chlorofluorocarbon media (HFC 245fa, R134a, etc.), ammonia, water, carbon dioxide, air, etc. are used according to the specifications and heat balance of the system S1. It is done. In the present embodiment, when R134a is used as the working fluid, the first compression unit 12A increases the low pressure R134a from the heat absorption unit 11 to an intermediate pressure. The second compression unit 12B boosts R134a from the first compression unit 12A and the intermediate unit 40 to a high pressure (including a supercritical pressure region). The present invention is applicable to both specifications in which at least a part of the working fluid is in a supercritical state and specifications in which the working fluid is not in a supercritical state.

放熱部13では、主経路15内を流れる作動流体の熱をサイクル外の熱源に与える。本実施形態において、放熱部13は、供給ユニット20に熱的に接続され、その内部で作動流体が放熱し、液相となる。   In the heat radiating part 13, the heat of the working fluid flowing in the main path 15 is given to a heat source outside the cycle. In the present embodiment, the heat dissipating unit 13 is thermally connected to the supply unit 20, and the working fluid dissipates heat therein to become a liquid phase.

本実施形態において、作動流体としてR134aを使用する場合、超臨界状態及び液相のR134aと供給ユニット20を流れる水との間で熱交換が行われ、供給ユニット20から過熱蒸気が出力される。   In the present embodiment, when R134a is used as the working fluid, heat exchange is performed between the supercritical state and liquid phase R134a and the water flowing through the supply unit 20, and superheated steam is output from the supply unit 20.

本実施形態において、放熱部13は、気相(または超臨界状態)の作動流体が存在する領域と、液相の作動流体が存在する領域とを有する。供給ユニット20の導管22は、両領域にわたって配置される。代替的又は追加的に、放熱部13が散液構造を有することができる。   In the present embodiment, the heat radiating section 13 has a region where a gas phase (or supercritical state) working fluid exists and a region where a liquid phase working fluid exists. The conduit 22 of the supply unit 20 is arranged over both areas. Alternatively or additionally, the heat dissipation part 13 may have a spray structure.

膨張部14は、減圧弁またはタービン等によって作動流体を膨張させる。この際、通常、作動流体の温度が下がる。タービンを使用した場合には膨張部14から動力を取り出すことができ、その動力を例えば圧縮部12に供給してもよい。   The expansion unit 14 expands the working fluid by a pressure reducing valve, a turbine, or the like. At this time, the temperature of the working fluid usually decreases. When a turbine is used, power can be taken out from the expansion unit 14, and the power may be supplied to the compression unit 12, for example.

本実施形態において、膨張部14は、高圧膨張弁24と低圧膨張弁25とを含む。高圧膨張弁24は、放熱部13と中間部40とを流体的に接続する導管26上に配置され、放熱部13からの高圧の作動流体を中間圧に減圧する。より具体的には、高圧膨張弁24の配設位置は、導管26上であって、中間部40における作動流体の入口の手前である。高圧膨張弁24は、作動流体の流量を制御することもできる。   In the present embodiment, the expansion unit 14 includes a high pressure expansion valve 24 and a low pressure expansion valve 25. The high-pressure expansion valve 24 is disposed on a conduit 26 that fluidly connects the heat radiating part 13 and the intermediate part 40, and reduces the high-pressure working fluid from the heat radiating part 13 to an intermediate pressure. More specifically, the arrangement position of the high-pressure expansion valve 24 is on the conduit 26 and before the working fluid inlet in the intermediate portion 40. The high pressure expansion valve 24 can also control the flow rate of the working fluid.

低圧膨張弁25は、中間部40と吸熱部11とを流体的に接続する導管27上に配置され、中間部40からの作動流体を低圧に減圧する。より具体的には、低圧膨張弁25の配設位置は、導管27上であって、吸熱部11における作動流体の入口の手前である。低圧膨張弁25も、作動流体の流量を制御することもできる。   The low pressure expansion valve 25 is disposed on a conduit 27 that fluidly connects the intermediate portion 40 and the heat absorbing portion 11, and reduces the working fluid from the intermediate portion 40 to a low pressure. More specifically, the low-pressure expansion valve 25 is disposed on the conduit 27 and before the working fluid inlet in the heat absorbing section 11. The low pressure expansion valve 25 can also control the flow rate of the working fluid.

中間部40は、中間圧に減圧された作動流体を気相と液相に分離するとともに、作動流体を少なくとも一時的に貯溜する。中間部40からの気相の作動流体が導管23を介して圧縮部12に注入される。また、中間部40からの液相の作動流体が導管27を介して吸熱部11に導かれる。   The intermediate unit 40 separates the working fluid decompressed to an intermediate pressure into a gas phase and a liquid phase, and stores the working fluid at least temporarily. The gas phase working fluid from the intermediate part 40 is injected into the compression part 12 through the conduit 23. Further, the liquid-phase working fluid from the intermediate portion 40 is guided to the heat absorbing portion 11 via the conduit 27.

中間熱交換部41は、比較的高温を有する作動流体の熱の一部を、圧縮部12に供給される作動流体に与えるためのものである。本実施形態においては、中間熱交換部41において、放熱部13からの作動流体と、中間部40から圧縮部12に向かう作動流体との間で熱交換が行われる。以後の説明において、これらの間の熱交換機能を有する中間熱交換部を「第1中間熱交換部」と適宜称する。   The intermediate heat exchange unit 41 is for giving a part of heat of the working fluid having a relatively high temperature to the working fluid supplied to the compression unit 12. In the present embodiment, in the intermediate heat exchanging unit 41, heat exchange is performed between the working fluid from the heat radiating unit 13 and the working fluid from the intermediate unit 40 toward the compression unit 12. In the following description, an intermediate heat exchange part having a heat exchange function between them is appropriately referred to as a “first intermediate heat exchange part”.

本実施形態において、第1中間熱交換部41は、中間部40の一部(気相部)とヒートポンプ10の主経路15の導管の一部(放熱部13と中間部40との間の導管26の一部)とが熱的に接続された構成を有する。本実施形態において、中間部40の内部空間における気相領域に、導管26の一部が配置されている。第1中間熱交換部41は、高温の流体(導管26内の作動流体)と低温の流体(中間部40内の作動流体)とが対向して流れる向流型の熱交換構造を有することができる。あるいは、第1中間熱交換部41は、高温流体と低温流体とが並行して流れる並行流型の熱交換構造を有してもよい。   In the present embodiment, the first intermediate heat exchanging part 41 includes a part of the intermediate part 40 (gas phase part) and a part of the conduit of the main path 15 of the heat pump 10 (conduit between the heat radiation part 13 and the intermediate part 40). 26 part) are thermally connected to each other. In the present embodiment, a part of the conduit 26 is disposed in the gas phase region in the internal space of the intermediate portion 40. The first intermediate heat exchanging part 41 may have a countercurrent heat exchange structure in which a high-temperature fluid (working fluid in the conduit 26) and a low-temperature fluid (working fluid in the intermediate part 40) flow oppositely. it can. Alternatively, the first intermediate heat exchange unit 41 may have a parallel flow type heat exchange structure in which a high-temperature fluid and a low-temperature fluid flow in parallel.

第1中間熱交換部41は、プレート式熱交換構造、フィン・アンド・チューブ式熱交換構造など、様々な熱交換構造を適用可能である。   Various heat exchange structures such as a plate heat exchange structure and a fin-and-tube heat exchange structure can be applied to the first intermediate heat exchange unit 41.

上記構成のヒートポンプシステムS1において、ヒートポンプ10が運転されると、ヒートポンプ10から供給された熱により供給ユニット20を流れる水が加熱され、その結果、高温の水又は蒸気が供給ユニット20から出力される。   In the heat pump system S1 configured as described above, when the heat pump 10 is operated, the water flowing through the supply unit 20 is heated by the heat supplied from the heat pump 10, and as a result, high-temperature water or steam is output from the supply unit 20. .

以下、ヒートポンプシステムS1の動作について説明する。
ヒートポンプ10において、圧縮部12が駆動される。第1圧縮部12Aは、作動流体を中間圧まで圧縮する。第2圧縮部12Bは、第1圧縮部12Aからの作動流体及び中間部40からの作動流体を高圧まで圧縮する。
Hereinafter, the operation of the heat pump system S1 will be described.
In the heat pump 10, the compression unit 12 is driven. The first compression unit 12A compresses the working fluid to an intermediate pressure. The second compression unit 12B compresses the working fluid from the first compression unit 12A and the working fluid from the intermediate unit 40 to a high pressure.

圧縮部12からの圧縮された作動流体は、放熱部13に供給される。放熱部13において、作動流体からの熱が供給ユニット20の導管22を流れる被加熱流体(水)に伝わる。供給ユニット20から、高温に昇温した水又は蒸気が出力される。作動流体と被加熱媒体との間の熱交換に伴い、放熱部13の内部において、作動流体の一部が液相になる。   The compressed working fluid from the compression unit 12 is supplied to the heat dissipation unit 13. In the heat radiating unit 13, heat from the working fluid is transmitted to the heated fluid (water) flowing through the conduit 22 of the supply unit 20. From the supply unit 20, water or steam heated to a high temperature is output. With the heat exchange between the working fluid and the medium to be heated, a part of the working fluid becomes a liquid phase inside the heat radiating unit 13.

放熱部13からの液相の作動流体は、高圧膨張弁24により中間圧まで減圧される。高圧膨張弁24の開度が制御されることにより、放熱部13の液面レベルが制御可能である。   The liquid-phase working fluid from the heat radiating unit 13 is decompressed to an intermediate pressure by the high-pressure expansion valve 24. By controlling the opening degree of the high-pressure expansion valve 24, the liquid level of the heat radiating unit 13 can be controlled.

高圧膨張弁24からの減圧された作動流体は、中間部40に流入する。中間部40において、作動流体が気相及び液相に分離される。中間部40からの気相の作動流体は、導管23を介して、圧縮部12の途中(第1圧縮部12Aと第2圧縮部12Bとの段間)に供給される。   The reduced working fluid from the high pressure expansion valve 24 flows into the intermediate portion 40. In the intermediate part 40, the working fluid is separated into a gas phase and a liquid phase. The gas phase working fluid from the intermediate section 40 is supplied to the middle of the compression section 12 (between the first compression section 12A and the second compression section 12B) via the conduit 23.

中間部40からの液相の作動流体は、低圧膨張弁25により低圧まで減圧される。低圧膨張弁25の開度が制御されることにより、中間部40の液面レベルが制御可能である。   The liquid-phase working fluid from the intermediate portion 40 is decompressed to a low pressure by the low-pressure expansion valve 25. By controlling the opening degree of the low-pressure expansion valve 25, the liquid level of the intermediate portion 40 can be controlled.

中間部40からの減圧された作動流体は、吸熱部11に供給される。吸熱部11において、サイクル外からの媒体の熱が作動流体に伝わる。サイクル外の媒体と作動流体との間の熱交換に伴い、吸熱部11の内部において、作動流体の一部が蒸発する。吸熱部11からの気相の作動流体は、圧縮部12に供給される。このようにして、上述のサイクルが繰り返される。   The decompressed working fluid from the intermediate unit 40 is supplied to the heat absorbing unit 11. In the heat absorption part 11, the heat of the medium from outside the cycle is transmitted to the working fluid. A part of the working fluid evaporates inside the heat absorbing part 11 with heat exchange between the medium outside the cycle and the working fluid. The gas phase working fluid from the heat absorption unit 11 is supplied to the compression unit 12. In this way, the above cycle is repeated.

本実施形態において、作動流体として、R134aを使用した場合には、放熱部13において、R134aからの熱が供給ユニット20内の被加熱流体(水)に伝わり、120℃程度の過熱蒸気が生成可能である。R134a(HFC134a)の臨界点の温度は、水の標準沸点である100℃の近傍であり、圧縮部12からのR134aの出力温度は150℃程度に設定可能である。そのため、R134aは、被加熱媒体が水であるヒートポンプサイクルの作動流体として好適である。また、圧縮部12からのR134aの出力温度が150℃程度に設定されることにより、その圧力が4MPa程度に比較的低く抑えられる。これは、装置コスト低減の上で有利である。   In the present embodiment, when R134a is used as the working fluid, the heat from the R134a is transferred to the heated fluid (water) in the supply unit 20 in the heat radiating section 13, and superheated steam of about 120 ° C. can be generated. It is. The temperature of the critical point of R134a (HFC134a) is in the vicinity of 100 ° C., which is the normal boiling point of water, and the output temperature of R134a from the compression unit 12 can be set to about 150 ° C. Therefore, R134a is suitable as a working fluid for a heat pump cycle in which the medium to be heated is water. Moreover, the output temperature of R134a from the compression part 12 is set to about 150 degreeC, The pressure can be restrained comparatively low to about 4 MPa. This is advantageous in reducing the apparatus cost.

本実施形態において、第1中間熱交換部41において、比較的高温を有する放熱部13からの作動流体からの熱が、中間部40から圧縮部12の段間に向かう作動流体に伝わる。その結果、圧縮部12の段間(第2圧縮部12Bの入口)に注入される作動流体が加熱される。注入流体の温度が上昇すると、圧縮部12からの作動流体の出力温度も上昇する。したがって、本実施形態によれば、被加熱媒体を安定的に高温加熱することが可能となる。   In the present embodiment, in the first intermediate heat exchange unit 41, heat from the working fluid from the heat radiating unit 13 having a relatively high temperature is transmitted to the working fluid from the intermediate unit 40 toward the compression unit 12. As a result, the working fluid injected between the stages of the compression unit 12 (inlet of the second compression unit 12B) is heated. When the temperature of the injection fluid rises, the output temperature of the working fluid from the compression unit 12 also rises. Therefore, according to the present embodiment, the medium to be heated can be stably heated at a high temperature.

なお、中間部40から圧縮部12の段間に向かう作動流体の加熱は、作動流体の余剰熱のリカバーに効果的であり、その結果、エネルギー効率としての成績係数(COP:coefficient of performance)の向上に有利であることが確かめられている。   Note that the heating of the working fluid from the intermediate portion 40 toward the stage of the compression portion 12 is effective in recovering excess heat of the working fluid. As a result, the coefficient of performance (COP) as energy efficiency is increased. It has been confirmed that it is advantageous for improvement.

本実施形態において、第1中間熱交換部41において中間部40から圧縮部12の段間に向かう作動流体を加熱することで圧縮部12からの作動流体の出力温度も上昇する。この結果、温熱出力を有効に増加することができる(圧縮機動力の増加を上回る出力の増加が得られる)。   In the present embodiment, the output temperature of the working fluid from the compression unit 12 is also increased by heating the working fluid from the intermediate unit 40 toward the stage of the compression unit 12 in the first intermediate heat exchange unit 41. As a result, the thermal output can be effectively increased (an increase in output exceeding the increase in compressor power can be obtained).

本実施形態において、第1中間熱交換部41は、中間部40の内部における気相の作動流体を加熱する。第1中間熱交換部41と中間部40とが実質的に一体化されることは、装置のコンパクト化の点で有利である。なお、代替的に、中間部40と第1中間熱交換部41とを実質的に分けることもできる。   In the present embodiment, the first intermediate heat exchange unit 41 heats the gas-phase working fluid inside the intermediate unit 40. The fact that the first intermediate heat exchanging part 41 and the intermediate part 40 are substantially integrated is advantageous in terms of making the apparatus compact. Alternatively, the intermediate part 40 and the first intermediate heat exchange part 41 can be substantially separated.

次に、本発明の第2実施形態について図2を参照して説明する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図2は、第2実施形態にかかるヒートポンプシステムS2を示す概略図である。以下の説明では、上記実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。   FIG. 2 is a schematic diagram showing a heat pump system S2 according to the second embodiment. In the following description, the same components as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

図2に示すように、ヒートポンプシステムS2は、第1中間熱交換部41に加えて、比較的高温を有する作動流体の熱の一部を、圧縮部12に供給される作動流体に与える2つの中間熱交換部42、43を備える。   As shown in FIG. 2, in addition to the first intermediate heat exchanging unit 41, the heat pump system S <b> 2 provides two working fluids having a relatively high temperature to the working fluid supplied to the compression unit 12. Intermediate heat exchange units 42 and 43 are provided.

まず、中間熱交換部42において、放熱部13からの作動流体と、吸熱部11から圧縮部12に向かう作動流体との間で熱交換が行われる。以後の説明において、これらの間の熱交換機能を有する中間熱交換部を「第2中間熱交換部」と適宜称する。   First, in the intermediate heat exchanging unit 42, heat exchange is performed between the working fluid from the heat radiating unit 13 and the working fluid from the heat absorbing unit 11 toward the compressing unit 12. In the following description, an intermediate heat exchange part having a heat exchange function between them is appropriately referred to as a “second intermediate heat exchange part”.

本実施形態において、第2中間熱交換部42は、吸熱部11の一部(気相部)とヒートポンプ10の主経路15の導管の一部(放熱部13と中間部40との間の導管26の一部)とが熱的に接続された構成を有する。本実施形態において、吸熱部11の内部空間における気相領域に、導管26の一部が配置されている。第2中間熱交換部42は、高温の流体(導管26内の作動流体)と低温の流体(吸熱部11内の作動流体)とが対向して流れる向流型の熱交換構造を有することができる。あるいは、第2中間熱交換部42は、高温流体と低温流体とが並行して流れる並行流型の熱交換構造を有してもよい。   In the present embodiment, the second intermediate heat exchanging part 42 is a part of the heat absorbing part 11 (gas phase part) and a part of the conduit of the main path 15 of the heat pump 10 (conduit between the heat radiating part 13 and the intermediate part 40). 26 part) are thermally connected to each other. In the present embodiment, a part of the conduit 26 is disposed in the gas phase region in the internal space of the heat absorbing unit 11. The second intermediate heat exchanging unit 42 may have a countercurrent heat exchange structure in which a high-temperature fluid (working fluid in the conduit 26) and a low-temperature fluid (working fluid in the heat absorption unit 11) face each other. it can. Alternatively, the second intermediate heat exchange unit 42 may have a parallel flow type heat exchange structure in which a high-temperature fluid and a low-temperature fluid flow in parallel.

本実施形態において、第1中間熱交換部41及び第2中間熱交換部42の双方に放熱部13と中間部40とを流体的に接続する導管26の一部が配置される。すなわち、第1中間熱交換部41に配置される導管26と、第2中間熱交換部42に配置される導管26とは流体的につながっている。放熱部13からの液相の作動流体は、先に第1中間熱交換部41に配置された導管26を流れ、その後に、第2中間熱交換部42に配置された導管26を流れる。また、第2中間熱交換部42からの作動流体は、高圧膨張弁24を介して、中間部40に導かれる。   In the present embodiment, a part of the conduit 26 that fluidly connects the heat radiating unit 13 and the intermediate unit 40 is disposed in both the first intermediate heat exchange unit 41 and the second intermediate heat exchange unit 42. That is, the conduit 26 disposed in the first intermediate heat exchange unit 41 and the conduit 26 disposed in the second intermediate heat exchange unit 42 are fluidly connected. The liquid-phase working fluid from the heat dissipating unit 13 flows through the conduit 26 arranged in the first intermediate heat exchange unit 41 first, and then flows through the conduit 26 arranged in the second intermediate heat exchange unit 42. Further, the working fluid from the second intermediate heat exchange unit 42 is guided to the intermediate unit 40 via the high-pressure expansion valve 24.

次に、中間熱交換部43において、中間部40からの作動流体と、吸熱部11から圧縮部12に向かう作動流体との間で熱交換が行われる。以後の説明において、これらの間の熱交換機能を有する中間熱交換部を「第3中間熱交換部」と適宜称する。   Next, in the intermediate heat exchange unit 43, heat exchange is performed between the working fluid from the intermediate unit 40 and the working fluid from the heat absorption unit 11 toward the compression unit 12. In the following description, an intermediate heat exchange part having a heat exchange function between them is appropriately referred to as a “third intermediate heat exchange part”.

本実施形態において、第3中間熱交換部43は、吸熱部11の一部(気相部)とヒートポンプ10の主経路15の導管の一部(中間部40と吸熱部11との間の導管27の一部)とが熱的に接続された構成を有する。本実施形態において、吸熱部11の内部空間における気相領域に、導管27の一部が配置されている。第3中間熱交換部43は、高温の流体(導管27内の作動流体)と低温の流体(吸熱部11内の作動流体)とが対向して流れる向流型の熱交換構造を有することができる。あるいは、第3中間熱交換部43は、高温流体と低温流体とが並行して流れる並行流型の熱交換構造を有してもよい。   In the present embodiment, the third intermediate heat exchanging unit 43 includes a part of the endothermic part 11 (gas phase part) and a part of the conduit of the main path 15 of the heat pump 10 (conduit between the intermediate part 40 and the endothermic part 11). 27) are thermally connected to each other. In the present embodiment, a part of the conduit 27 is disposed in the gas phase region in the internal space of the heat absorbing unit 11. The third intermediate heat exchanging unit 43 may have a countercurrent heat exchange structure in which a high-temperature fluid (working fluid in the conduit 27) and a low-temperature fluid (working fluid in the heat absorption unit 11) face each other. it can. Alternatively, the third intermediate heat exchange unit 43 may have a parallel flow type heat exchange structure in which a high-temperature fluid and a low-temperature fluid flow in parallel.

第2及び第3中間熱交換部42、43は、プレート式熱交換構造、フィン・アンド・チューブ式熱交換構造など、様々な熱交換構造を適用可能である。   Various heat exchange structures such as a plate-type heat exchange structure and a fin-and-tube heat exchange structure can be applied to the second and third intermediate heat exchange units 42 and 43.

上記構成のヒートポンプシステムS2においては、第1中間熱交換部41に加えて、2つの中間熱交換部(第2中間熱交換部42、及び第3中間熱交換部43)が設けられており、第1、第2、及び第3中間熱交換部41、42、43のそれぞれにおいて、作動流体の余剰熱が有効利用される。   In the heat pump system S2 having the above configuration, in addition to the first intermediate heat exchange unit 41, two intermediate heat exchange units (a second intermediate heat exchange unit 42 and a third intermediate heat exchange unit 43) are provided, In each of the first, second, and third intermediate heat exchange units 41, 42, 43, the surplus heat of the working fluid is effectively used.

第3中間熱交換部43において、比較的高温を有する中間部40からの作動流体からの熱が、吸熱部11から圧縮部12に向かう作動流体に伝わる。さらに、第2中間熱交換部42において、比較的高温を有する放熱部13(第1中間熱交換部41からの作動流体)からの熱が、吸熱部11から圧縮部12に向かう作動流体に伝わる。   In the third intermediate heat exchange unit 43, the heat from the working fluid from the intermediate unit 40 having a relatively high temperature is transmitted to the working fluid from the heat absorption unit 11 toward the compression unit 12. Further, in the second intermediate heat exchanging section 42, heat from the heat radiating section 13 having a relatively high temperature (the working fluid from the first intermediate heat exchanging section 41) is transferred to the working fluid from the heat absorbing section 11 toward the compressing section 12. .

その結果、圧縮部12の段間(第2圧縮部12Bの入口)に注入される作動流体が加熱されるとともに、圧縮部12(第1圧縮部12A)の入口に導入される作動流体が加熱される。注入流体及び導入流体の温度(圧縮部12における作動流体の入口温度)が上昇すると、圧縮部12からの作動流体の出力温度も上昇する。したがって、本実施形態によれば、被加熱媒体を安定的に高温加熱することが可能となる。   As a result, the working fluid injected between the stages of the compression unit 12 (inlet of the second compression unit 12B) is heated, and the working fluid introduced into the inlet of the compression unit 12 (first compression unit 12A) is heated. Is done. When the temperature of the injected fluid and the introduced fluid (the inlet temperature of the working fluid in the compression unit 12) increases, the output temperature of the working fluid from the compression unit 12 also increases. Therefore, according to the present embodiment, the medium to be heated can be stably heated at a high temperature.

本実施形態において、第3中間熱交換部43において、中間部40からの作動流体の熱が奪われるから、低圧膨張弁25及び吸熱部11に対する作動流体の入力温度が降下する。その結果、作動流体の液ガス比の最適化が図られ、吸熱部11においてサイクル外の熱源から有効に熱が吸収される。   In the present embodiment, since the heat of the working fluid from the intermediate portion 40 is taken away by the third intermediate heat exchanging portion 43, the input temperature of the working fluid to the low pressure expansion valve 25 and the heat absorbing portion 11 is lowered. As a result, the liquid-gas ratio of the working fluid is optimized, and heat is effectively absorbed from the heat source outside the cycle in the heat absorption unit 11.

本実施形態において、第2及び第3中間熱交換部42、43は、吸熱部11の内部における気相の作動流体を加熱する。第2及び第3中間熱交換部42、43と吸熱部11とが実質的に一体化されることは、装置のコンパクト化の点で有利である。なお、代替的に、吸熱部11と第2及び第3中間熱交換部42、43とを実質的に分けることもできる。   In the present embodiment, the second and third intermediate heat exchange units 42 and 43 heat the gas-phase working fluid inside the heat absorbing unit 11. The fact that the second and third intermediate heat exchange parts 42 and 43 and the heat absorption part 11 are substantially integrated is advantageous in terms of downsizing of the apparatus. Alternatively, the heat absorption part 11 and the second and third intermediate heat exchange parts 42 and 43 can be substantially separated.

次に、本発明の第3実施形態について図3を参照して説明する。   Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図3は、第3実施形態にかかるヒートポンプシステムS3を示す概略図である。以下の説明では、上記実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。   FIG. 3 is a schematic diagram showing a heat pump system S3 according to the third embodiment. In the following description, the same components as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

図3に示すように、ヒートポンプシステムS3において、ヒートポンプ10の放熱部13が、主放熱部13Aと、補放熱部13Bとを含む。   As shown in FIG. 3, in the heat pump system S3, the heat radiating part 13 of the heat pump 10 includes a main heat radiating part 13A and a supplementary heat radiating part 13B.

本実施形態において、主放熱部13Aと補放熱部13Bとは互いに隣接して配置される。主放熱部13Aの下流位置に補放熱部13Bが配置される。主放熱部13Aと補放熱部13Bとは互いに流体的につながっている。主放熱部13Aからの作動流体が、補放熱部13Bに導入される。   In the present embodiment, the main heat radiating portion 13A and the auxiliary heat radiating portion 13B are arranged adjacent to each other. A supplementary heat radiating portion 13B is arranged at a downstream position of the main heat radiating portion 13A. The main heat radiating portion 13A and the auxiliary heat radiating portion 13B are fluidly connected to each other. The working fluid from the main heat radiating part 13A is introduced into the auxiliary heat radiating part 13B.

主放熱部13Aは、供給ユニット20に熱的に接続される。本実施形態において、主放熱部13Aは、気相(または超臨界)の作動流体が存在する領域と、液相の作動流体が存在する領域とを有する。供給ユニット20の導管22Aは、主放熱部13Aの両領域にわたって配置される。代替的又は追加的に、主放熱部13Aが散液構造を有することができる。   The main heat radiating portion 13 </ b> A is thermally connected to the supply unit 20. In the present embodiment, the main heat radiating portion 13A has a region where a gas-phase (or supercritical) working fluid exists and a region where a liquid-phase working fluid exists. The conduit 22A of the supply unit 20 is disposed over both regions of the main heat radiating portion 13A. Alternatively or additionally, the main heat dissipating part 13A may have a spray structure.

補放熱部13Bも、供給ユニット20に熱的に接続される。本実施形態において、液相の作動流体が存在する領域を有する。供給ユニット20の導管22Bは、主放熱部13Aの液相領域に配置される。   The auxiliary heat radiating portion 13 </ b> B is also thermally connected to the supply unit 20. In this embodiment, it has the area | region where the working fluid of a liquid phase exists. The conduit 22B of the supply unit 20 is disposed in the liquid phase region of the main heat radiating portion 13A.

本実施形態において、主放熱部13Aは、高温の流体(主放熱部13A内の作動流体)と低温の流体(導管22A内の被加熱流体)とが対向して流れる向流型の熱交換構造を有することができる。あるいは、主放熱部13Aは、高温流体と低温流体とが並行して流れる並行流型の熱交換構造を有してもよい。同様に、主放熱部13Bは、向流型の熱交換構造又は並行流型の熱交換構造を有することができる。   In the present embodiment, the main heat radiating portion 13A has a countercurrent heat exchange structure in which a high-temperature fluid (working fluid in the main heat radiating portion 13A) and a low-temperature fluid (heated fluid in the conduit 22A) face each other. Can have. Alternatively, the main heat radiating portion 13A may have a parallel flow type heat exchange structure in which a high-temperature fluid and a low-temperature fluid flow in parallel. Similarly, the main heat radiating part 13B can have a countercurrent heat exchange structure or a parallel flow heat exchange structure.

主放熱部13Aでの作動流体と被加熱流体(水)との間の熱交換に伴い、主放熱部13Aで作動流体の熱の一部が奪われる。そのため、補放熱部13Bにおける作動流体の温度は、主放熱部13Aにおける作動流体の温度に比べて低い。   Along with the heat exchange between the working fluid and the fluid to be heated (water) in the main heat radiating portion 13A, a part of the heat of the working fluid is taken away by the main heat radiating portion 13A. Therefore, the temperature of the working fluid in the auxiliary heat radiating portion 13B is lower than the temperature of the working fluid in the main heat radiating portion 13A.

本実施形態において、導管22Aと導管22Bとは互いに流体的につながっている。供給源からの被加熱流体(水)は、先に導管22Bを流れ、その後、導管22Aを流れる。したがって、被加熱流体は、主放熱部13Aでの比較的高熱での加熱の前に、補放熱部13Bで比較的低熱で加熱(予熱)される。   In the present embodiment, the conduit 22A and the conduit 22B are fluidly connected to each other. The heated fluid (water) from the source first flows through the conduit 22B and then flows through the conduit 22A. Therefore, the heated fluid is heated (preheated) with relatively low heat in the auxiliary heat radiating portion 13B before being heated with relatively high heat in the main heat radiating portion 13A.

上記構成のヒートポンプシステムS3においては、被加熱流体は、補放熱部13Bにおいて比較的低温加熱され、主放熱部13Aにおいて比較的高温加熱される。補放熱部13Bにおける予熱により、被加熱媒体を安定的に高温加熱することが可能となる。すなわち、本実施形態において、第1、第2、及び第3中間熱交換部41、42、43、及び補放熱部13Bのそれぞれにおいて、作動流体の余剰熱が有効利用される。   In the heat pump system S3 configured as described above, the fluid to be heated is heated at a relatively low temperature in the auxiliary heat radiating portion 13B and heated at a relatively high temperature in the main heat radiating portion 13A. Preheating in the auxiliary heat radiating part 13B makes it possible to stably heat the medium to be heated at a high temperature. That is, in the present embodiment, surplus heat of the working fluid is effectively used in each of the first, second, and third intermediate heat exchange units 41, 42, 43, and the auxiliary heat dissipation unit 13B.

次に、本発明の第4実施形態について図4を参照して説明する。   Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図4は、第4実施形態にかかるヒートポンプシステムS4を示す概略図である。以下の説明では、上記実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。   FIG. 4 is a schematic diagram showing a heat pump system S4 according to the fourth embodiment. In the following description, the same components as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

図4に示すように、ヒートポンプシステムS4において、ヒートポンプ10は、主放熱部13Aからの作動流体が補放熱部13Bを迂回して第1中間熱交換部41に向かう分岐部50をさらに含む。   As shown in FIG. 4, in the heat pump system S <b> 4, the heat pump 10 further includes a branch portion 50 in which the working fluid from the main heat radiating portion 13 </ b> A bypasses the auxiliary heat radiating portion 13 </ b> B and heads toward the first intermediate heat exchange portion 41.

本実施形態において、主放熱部13Aと補放熱部13Bとの間に分岐部50が設けられる。分岐部50の第1出口は、補放熱部13Bに流体的に接続される。分岐部50の第2出口は、導管26を介して、第1中間熱交換部41に流体的に接続される。主放熱部13Aからの作動流体の一部は、補放熱部13Bを流れた後、補低圧膨張弁28を介して吸熱部11に導入される。主放熱部13Aからの作動流体の残りは、第1中間熱交換部41、第2中間熱交換部42、中間部40、及び第3中間熱交換部43の順に流れ、その後、低圧膨張弁25を介して吸熱部11に導入される。分岐部50は、例えば、分岐配管、及び各分岐流量を制御する流量制御弁などを含むことができる。   In this embodiment, the branch part 50 is provided between the main heat radiating part 13A and the auxiliary heat radiating part 13B. The first outlet of the branch part 50 is fluidly connected to the auxiliary heat dissipation part 13B. The second outlet of the branch part 50 is fluidly connected to the first intermediate heat exchange part 41 via the conduit 26. A part of the working fluid from the main heat radiating portion 13A flows through the auxiliary heat radiating portion 13B and is then introduced into the heat absorbing portion 11 through the auxiliary low pressure expansion valve 28. The remainder of the working fluid from the main heat radiating unit 13A flows in the order of the first intermediate heat exchange unit 41, the second intermediate heat exchange unit 42, the intermediate unit 40, and the third intermediate heat exchange unit 43, and then the low pressure expansion valve 25. Is introduced into the heat absorption part 11. The branch part 50 can include, for example, a branch pipe and a flow rate control valve that controls each branch flow rate.

上記構成のヒートポンプシステムS4においては、第1、第2、及び第3中間熱交換部41、42、43、及び補放熱部13Bのそれぞれにおいて、作動流体の余剰熱が有効利用される。さらに、本実施形態によれば、分岐部50を介して主放熱部13Aからの作動流体が分岐されることにより、余剰熱の適切な配分が可能となる。   In the heat pump system S4 having the above-described configuration, surplus heat of the working fluid is effectively used in each of the first, second, and third intermediate heat exchange units 41, 42, 43, and the auxiliary heat dissipation unit 13B. Furthermore, according to the present embodiment, the working fluid from the main heat radiating portion 13A is branched through the branching portion 50, so that it is possible to appropriately distribute surplus heat.

本実施形態において、所定のセンサの出力に基づいて、各分岐流量を制御する構成を採用することができる。例えば、吸熱部11に供給される外部からの熱量に関する情報(例えば、吸熱部11に供給される熱媒体の温度及び/又は流量に関する情報)が制御装置70に送られる。制御装置70は、少なくともその情報に基づき、分岐流量を制御する流量制御弁を駆動する。熱配分のための情報は、吸熱部11からの情報に限定されず、例えば、供給ユニット20からの出力温度に関する情報など他の情報が利用可能である。制御装置70は、補放熱部13B、中間熱交換部(第1、第2、及び第3中間熱交換部41、42、43)における必要熱を決定し、決定された各必要熱に応じて流量制御弁を駆動して分岐流量比を制御する。熱配分により、ヒートポンプシステムS4の熱バランスの最適化が可能となる。なお、追加的に、より細かく熱配分を制御するために、分岐部50以外の箇所で作動流体の流量を制御する構成を採用することができる。   In this embodiment, the structure which controls each branch flow volume based on the output of a predetermined sensor is employable. For example, information related to the amount of heat from the outside supplied to the heat absorbing unit 11 (for example, information related to the temperature and / or flow rate of the heat medium supplied to the heat absorbing unit 11) is sent to the control device 70. The control device 70 drives a flow rate control valve that controls the branch flow rate based on at least the information. The information for heat distribution is not limited to the information from the heat absorption part 11, For example, other information, such as the information regarding the output temperature from the supply unit 20, can be utilized. The control device 70 determines the necessary heat in the auxiliary heat radiating unit 13B and the intermediate heat exchange units (first, second, and third intermediate heat exchange units 41, 42, and 43), and according to each determined necessary heat The flow rate control valve is driven to control the branch flow rate ratio. By heat distribution, the heat balance of the heat pump system S4 can be optimized. In addition, in order to control the heat distribution more finely, it is possible to adopt a configuration in which the flow rate of the working fluid is controlled at a place other than the branch portion 50.

ここで、上記したシステムにおける熱効率について評価を行った。数値計算により、図1に示したヒートポンプシステムS1において、第1中間熱交換部41は、COPを約2%向上させることが確認された。図2に示したヒートポンプシステムS2において、第3中間熱交換部43は、COPを約5%向上させることが確認された。第1中間熱交換部41と第3中間熱交換部43との組み合わせは、COPを約6%向上させ、また、第1中間熱交換部41、第2中間熱交換部42、及び第3中間熱交換部43の組み合わせは、COPを約5%向上させることが確認された。所定の条件下において、図2に示すヒートポンプシステムS2は、COPが3.4程度を達成することが可能であることが確認された。   Here, the thermal efficiency in the above-described system was evaluated. From the numerical calculation, it was confirmed that in the heat pump system S1 shown in FIG. 1, the first intermediate heat exchange unit 41 improves the COP by about 2%. In the heat pump system S2 shown in FIG. 2, it was confirmed that the third intermediate heat exchange unit 43 improves the COP by about 5%. The combination of the first intermediate heat exchange part 41 and the third intermediate heat exchange part 43 improves the COP by about 6%, and further, the first intermediate heat exchange part 41, the second intermediate heat exchange part 42, and the third intermediate heat exchange part 43 It was confirmed that the combination of the heat exchange parts 43 improves COP by about 5%. It was confirmed that the heat pump system S2 shown in FIG. 2 can achieve COP of about 3.4 under predetermined conditions.

次に、本発明の第5実施形態について図5を参照して説明する。   Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図5は、第5実施形態にかかるヒートポンプシステムS5を示す概略図である。以下の説明では、上記実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。   FIG. 5 is a schematic diagram showing a heat pump system S5 according to the fifth embodiment. In the following description, the same components as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

図5に示すように、ヒートポンプシステムS5において、供給ユニット20における経路20は、ヒートポンプ10の放熱部13A、13Bに熱的に接続される第1経路(導管22A、導管22B)に加え、ヒートポンプ10の圧縮部12の途中に熱的に接続される第2経路(導管29)を含む。   As shown in FIG. 5, in the heat pump system S5, the path 20 in the supply unit 20 is added to the heat pump 10 in addition to the first path (conduit 22A, conduit 22B) thermally connected to the heat radiating portions 13A and 13B of the heat pump 10. The 2nd path | route (conduit 29) connected thermally in the middle of the compression part 12 of this is included.

本実施形態において、供給源からの被加熱流体(水)は、導管22Bを流れて補放熱部13Bで予熱され、その後、分岐部51で分岐される。分岐部51の第1出口は、主放熱部13Aと熱的に接続された導管22Aに流体的に接続される。分岐部51の第2出口は、圧縮部12に熱的に接続された導管29に流体的に接続される。補放熱部13Bによって予熱された被加熱流体の一部は、主放熱部13Aによって比較的高温加熱される。予熱された残りの被加熱流体は、圧縮部12の段間における作動流体からの熱を受けて比較的高温加熱される。   In the present embodiment, the fluid to be heated (water) from the supply source flows through the conduit 22 </ b> B, is preheated by the auxiliary heat radiating unit 13 </ b> B, and is then branched by the branching unit 51. The first outlet of the branch portion 51 is fluidly connected to a conduit 22A that is thermally connected to the main heat radiating portion 13A. The second outlet of the bifurcation 51 is fluidly connected to a conduit 29 that is thermally connected to the compressor 12. A part of the heated fluid preheated by the auxiliary heat radiating portion 13B is heated at a relatively high temperature by the main heat radiating portion 13A. The remaining preheated fluid is heated at a relatively high temperature by receiving heat from the working fluid between the stages of the compression unit 12.

上記構成のヒートポンプシステムS5においては、ヒートポンプ10の圧縮部12の段間における作動流体が冷却可能である。第2圧縮部12Bの入力温度が抑えられることにより、第2圧縮部12Bの圧縮効率の向上が図られる。つまり、作動流体の圧縮過程における作動流体の温度上昇が抑制される結果、圧縮部12の圧縮効率の向上及び圧縮機の動力の低減化が図られる。また、段間冷却は、上記の圧縮効率の向上に加え、ヒートポンプ10を流れる作動流体が圧縮によって過度に温度上昇するのを防止する。放熱温度が適切に制御されることで、ヒートポンプ10の放熱部13と被加熱流体(水)との間の熱伝達効率の向上が図られる。すなわち、適切に制御された熱を水に供給することができる。   In the heat pump system S5 configured as described above, the working fluid between the stages of the compression unit 12 of the heat pump 10 can be cooled. By suppressing the input temperature of the second compression unit 12B, the compression efficiency of the second compression unit 12B can be improved. That is, as a result of suppressing the temperature rise of the working fluid in the process of compressing the working fluid, the compression efficiency of the compression unit 12 is improved and the power of the compressor is reduced. In addition, the interstage cooling prevents the working fluid flowing through the heat pump 10 from excessively rising in temperature due to compression in addition to the improvement in compression efficiency. By appropriately controlling the heat radiation temperature, the heat transfer efficiency between the heat radiation portion 13 of the heat pump 10 and the heated fluid (water) can be improved. That is, appropriately controlled heat can be supplied to the water.

次に、本発明の第6実施形態について図6を参照して説明する。   Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図6は、第6実施形態にかかるヒートポンプシステムS6を示す概略図である。以下の説明では、上記実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。   FIG. 6 is a schematic diagram showing a heat pump system S6 according to the sixth embodiment. In the following description, the same components as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

図6に示すように、ヒートポンプシステムS6において、ヒートポンプ10の圧縮部12は、第1圧縮部12A、第2圧縮部12B、第3圧縮部12C、及び第4圧縮部12Dを含む4段圧縮構造を有する。これに応じて、ヒートポンプ10は、3つの高圧膨張弁24A、24B、24C、3つの中間部40A、40B、40C、3つの第1中間熱交換部41A、41B、41C、及び3つの第2中間熱交換部42A、42B、42Cを含む。また、供給ユニット20は、ヒートポンプ10の圧縮部12に熱的に接続される3つの導管29A、29B、29Cを含む。   As shown in FIG. 6, in the heat pump system S6, the compression unit 12 of the heat pump 10 includes a first compression unit 12A, a second compression unit 12B, a third compression unit 12C, and a fourth compression unit 12D. Have Accordingly, the heat pump 10 includes three high-pressure expansion valves 24A, 24B, 24C, three intermediate portions 40A, 40B, 40C, three first intermediate heat exchange portions 41A, 41B, 41C, and three second intermediate portions. Heat exchange parts 42A, 42B, and 42C are included. The supply unit 20 includes three conduits 29A, 29B, and 29C that are thermally connected to the compression unit 12 of the heat pump 10.

上記構成のヒートポンプシステムS6においては、ヒートポンプ10の圧縮部12が4段圧縮構造を有しており、供給ユニット20からの被加熱流体の出力温度の向上が可能である。また、システムS6は、作動流体及び被加熱流体のルートの変更、各ルートにおける流量制御に関する多様な選択肢を有し、より適切な余剰熱の配分やシステム全体の熱バランスの向上が可能である。なお、代替的に、圧縮部12の段数は、2及び4に限定されず、他の段数にできる。   In the heat pump system S6 configured as described above, the compression unit 12 of the heat pump 10 has a four-stage compression structure, and the output temperature of the fluid to be heated from the supply unit 20 can be improved. Further, the system S6 has various options for changing the route of the working fluid and the fluid to be heated and controlling the flow rate in each route, and can more appropriately distribute surplus heat and improve the heat balance of the entire system. Alternatively, the number of stages of the compression unit 12 is not limited to 2 and 4, and can be other stages.

次に、本発明の第7実施形態について図7を参照して説明する。   Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図7は、第7実施形態にかかるヒートポンプシステムS7を示す概略図である。以下の説明では、上記実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。   FIG. 7 is a schematic diagram showing a heat pump system S7 according to the seventh embodiment. In the following description, the same components as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

図7に示すように、ヒートポンプシステムS7は、第3中間熱交換部43に加えて、比較的高温を有する作動流体の熱の一部を、圧縮部12の途中の作動流体に与える中間熱交換部44を備える。   As shown in FIG. 7, in addition to the third intermediate heat exchange unit 43, the heat pump system S <b> 7 provides intermediate heat exchange that gives a part of the heat of the working fluid having a relatively high temperature to the working fluid in the middle of the compression unit 12. Part 44 is provided.

中間熱交換部44において、放熱部13からの作動流体と、圧縮部12の途中(第1圧縮部12Aと第2圧縮部12Bとの段間)の作動流体との間で熱交換が行われる。以後の説明において、これらの間の熱交換機能を有する中間熱交換部を「第4中間熱交換部」と適宜称する。   In the intermediate heat exchange unit 44, heat exchange is performed between the working fluid from the heat radiating unit 13 and the working fluid in the middle of the compression unit 12 (between the first compression unit 12A and the second compression unit 12B). . In the following description, an intermediate heat exchange part having a heat exchange function between them is appropriately referred to as a “fourth intermediate heat exchange part”.

本実施形態において、第4中間熱交換部44は、圧縮部12の段間部とヒートポンプ10の主経路15の導管の一部(放熱部13と中間部40との間の導管60の一部)とが熱的に接続された構成を有する。第4中間熱交換部44は、向流型の熱交換構造又は並行流型の熱交換構造を有することができる。   In the present embodiment, the fourth intermediate heat exchanging unit 44 is a part of the conduit between the interstage part of the compression part 12 and the main path 15 of the heat pump 10 (part of the conduit 60 between the heat radiation part 13 and the intermediate part 40). ) And are thermally connected. The fourth intermediate heat exchange unit 44 may have a countercurrent heat exchange structure or a parallel flow heat exchange structure.

第4中間熱交換部44は、プレート式熱交換構造、フィン・アンド・チューブ式熱交換構造など、様々な熱交換構造を適用可能である。   Various heat exchange structures such as a plate-type heat exchange structure and a fin-and-tube heat exchange structure can be applied to the fourth intermediate heat exchange unit 44.

上記構成のヒートポンプシステムS7においては、第3中間熱交換部43に加えて、第4中間熱交換部44が設けられており、第3及び第4中間熱交換部43、44のそれぞれにおいて、作動流体の余剰熱が有効利用される。   In the heat pump system S7 configured as described above, a fourth intermediate heat exchange unit 44 is provided in addition to the third intermediate heat exchange unit 43, and each of the third and fourth intermediate heat exchange units 43 and 44 operates. The surplus heat of the fluid is effectively used.

第4中間熱交換部44において、比較的高温を有する放熱部13からの作動流体からの熱が、圧縮部12の段間における作動流体に伝わる。さらに、第3中間熱交換部43において、比較的高温を有する中間部40からの作動流体からの熱が、吸熱部11から圧縮部12に向かう作動流体に伝わる。   In the fourth intermediate heat exchange unit 44, heat from the working fluid from the heat radiating unit 13 having a relatively high temperature is transmitted to the working fluid between the stages of the compression unit 12. Furthermore, in the third intermediate heat exchange unit 43, heat from the working fluid from the intermediate unit 40 having a relatively high temperature is transmitted to the working fluid from the heat absorbing unit 11 toward the compression unit 12.

その結果、圧縮部12の段間(第2圧縮部12Bの入口)に注入される作動流体が加熱されるとともに、圧縮部12(第1圧縮部12A)の入口に導入される作動流体が加熱される。注入流体及び導入流体の温度(圧縮部12における作動流体の入口温度)が上昇すると、圧縮部12からの作動流体の出力温度も上昇する。したがって、本実施形態によれば、被加熱媒体を安定的に高温加熱することが可能となる。   As a result, the working fluid injected between the stages of the compression unit 12 (inlet of the second compression unit 12B) is heated, and the working fluid introduced into the inlet of the compression unit 12 (first compression unit 12A) is heated. Is done. When the temperature of the injected fluid and the introduced fluid (the inlet temperature of the working fluid in the compression unit 12) increases, the output temperature of the working fluid from the compression unit 12 also increases. Therefore, according to the present embodiment, the medium to be heated can be stably heated at a high temperature.

本実施形態において、第4中間熱交換部44において、中間部40からの作動流体の熱が奪われるから、低圧膨張弁25及び吸熱部11に対する作動流体の入力温度が降下する。その結果、作動流体の液ガス比の最適化が図られ、吸熱部11においてサイクル外の熱源から有効に熱が吸収される。なお、追加的に、必要に応じて、上述した第1中間熱交換部、及び第2中間熱交換部少なくとも1つを含む構成を採用することができる。   In the present embodiment, in the fourth intermediate heat exchanging unit 44, the heat of the working fluid from the intermediate unit 40 is deprived, so that the input temperature of the working fluid to the low pressure expansion valve 25 and the heat absorbing unit 11 decreases. As a result, the liquid-gas ratio of the working fluid is optimized, and heat is effectively absorbed from the heat source outside the cycle in the heat absorption unit 11. In addition, a configuration including at least one of the first intermediate heat exchange unit and the second intermediate heat exchange unit described above may be employed as necessary.

次に、本発明の第8実施形態について図8を参照して説明する。   Next, an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図8は、第8実施形態にかかるヒートポンプシステムS8を示す概略図である。以下の説明では、上記実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。   FIG. 8 is a schematic diagram showing a heat pump system S8 according to the eighth embodiment. In the following description, the same components as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

ヒートポンプシステムS8は、図7に示したヒートポンプシステムS7の変形例である。図8に示すように、ヒートポンプシステムS8において、ヒートポンプ10の放熱部13が、主放熱部13Aと、補放熱部13Bとを含む。   The heat pump system S8 is a modification of the heat pump system S7 shown in FIG. As shown in FIG. 8, in the heat pump system S8, the heat radiating part 13 of the heat pump 10 includes a main heat radiating part 13A and a supplementary heat radiating part 13B.

本実施形態において、主放熱部13Aと補放熱部13Bとは互いに隣接して配置される。主放熱部13Aの下流位置に補放熱部13Bが配置される。主放熱部13Aと補放熱部13Bとは互いに流体的につながっている。主放熱部13Aからの作動流体が、補放熱部13Bに導入される。   In the present embodiment, the main heat radiating portion 13A and the auxiliary heat radiating portion 13B are arranged adjacent to each other. A supplementary heat radiating portion 13B is arranged at a downstream position of the main heat radiating portion 13A. The main heat radiating portion 13A and the auxiliary heat radiating portion 13B are fluidly connected to each other. The working fluid from the main heat radiating part 13A is introduced into the auxiliary heat radiating part 13B.

主放熱部13Aは、供給ユニット20に熱的に接続される。本実施形態において、主放熱部13Aは、気相(または超臨界)の作動流体が存在する領域と、液相の作動流体が存在する領域とを有する。供給ユニット20の導管22Aは、主放熱部13Aの両領域にわたって配置される。代替的又は追加的に、主放熱部13Aが散液構造を有することができる。   The main heat radiating portion 13 </ b> A is thermally connected to the supply unit 20. In the present embodiment, the main heat radiating portion 13A has a region where a gas-phase (or supercritical) working fluid exists and a region where a liquid-phase working fluid exists. The conduit 22A of the supply unit 20 is disposed over both regions of the main heat radiating portion 13A. Alternatively or additionally, the main heat dissipating part 13A may have a spray structure.

補放熱部13Bも、供給ユニット20に熱的に接続される。本実施形態において、液相の作動流体が存在する領域を有する。供給ユニット20の導管22Bは、主放熱部13Aの液相領域に配置される。   The auxiliary heat radiating portion 13 </ b> B is also thermally connected to the supply unit 20. In this embodiment, it has the area | region where the working fluid of a liquid phase exists. The conduit 22B of the supply unit 20 is disposed in the liquid phase region of the main heat radiating portion 13A.

本実施形態において、主放熱部13Aは、高温の流体(主放熱部13A内の作動流体)と低温の流体(導管22A内の被加熱流体)とが対向して流れる向流型の熱交換構造を有することができる。あるいは、主放熱部13Aは、高温流体と低温流体とが並行して流れる並行流型の熱交換構造を有してもよい。同様に、主放熱部13Bは、向流型の熱交換構造又は並行流型の熱交換構造を有することができる。   In the present embodiment, the main heat radiating portion 13A has a countercurrent heat exchange structure in which a high-temperature fluid (working fluid in the main heat radiating portion 13A) and a low-temperature fluid (heated fluid in the conduit 22A) face each other. Can have. Alternatively, the main heat radiating portion 13A may have a parallel flow type heat exchange structure in which a high-temperature fluid and a low-temperature fluid flow in parallel. Similarly, the main heat radiating part 13B can have a countercurrent heat exchange structure or a parallel flow heat exchange structure.

主放熱部13Aでの作動流体と被加熱流体(水)との間の熱交換に伴い、主放熱部13Aで作動流体の熱の一部が奪われる。そのため、補放熱部13Bにおける作動流体の温度は、主放熱部13Aにおける作動流体の温度に比べて低い。   Along with the heat exchange between the working fluid and the fluid to be heated (water) in the main heat radiating portion 13A, a part of the heat of the working fluid is taken away by the main heat radiating portion 13A. Therefore, the temperature of the working fluid in the auxiliary heat radiating portion 13B is lower than the temperature of the working fluid in the main heat radiating portion 13A.

本実施形態において、導管22Aと導管22Bとは互いに流体的につながっている。供給源からの被加熱流体(水)は、先に導管22Bを流れ、その後、導管22Aを流れる。したがって、被加熱流体は、主放熱部13Aでの比較的高熱での加熱の前に、補放熱部13Bで比較的低熱で加熱(予熱)される。   In the present embodiment, the conduit 22A and the conduit 22B are fluidly connected to each other. The heated fluid (water) from the source first flows through the conduit 22B and then flows through the conduit 22A. Therefore, the heated fluid is heated (preheated) with relatively low heat in the auxiliary heat radiating portion 13B before being heated with relatively high heat in the main heat radiating portion 13A.

上記構成のヒートポンプシステムS8においては、被加熱流体は、補放熱部13Bにおいて比較的低温加熱され、主放熱部13Aにおいて比較的高温加熱される。補放熱部13Bにおける予熱により、被加熱媒体を安定的に高温加熱することが可能となる。すなわち、本実施形態において、第3、及び第4中間熱交換部43、44、及び補放熱部13Bのそれぞれにおいて、作動流体の余剰熱が有効利用される。   In the heat pump system S8 configured as described above, the fluid to be heated is heated at a relatively low temperature in the auxiliary heat radiating portion 13B, and is heated at a relatively high temperature in the main heat radiating portion 13A. Preheating in the auxiliary heat radiating part 13B makes it possible to stably heat the medium to be heated at a high temperature. That is, in the present embodiment, surplus heat of the working fluid is effectively used in each of the third and fourth intermediate heat exchange units 43 and 44 and the auxiliary heat dissipation unit 13B.

上記説明において使用した数値は一例であって、本発明はこれに限定されない。   The numerical value used in the above description is an example, and the present invention is not limited to this.

以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれら実施例に限定されることはない。上記説明において使用した数値は一例であって、本発明はこれに限定されない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付の請求の範囲によってのみ限定される。   The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to these embodiments. The numerical value used in the above description is an example, and the present invention is not limited to this. Additions, omissions, substitutions, and other modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. The present invention is not limited by the above description, but only by the appended claims.

S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8…ヒートポンプシステム、10…ヒートポンプ、11…吸熱部、12…圧縮部、12A…第1圧縮部、12B…第2圧縮部、13…放熱部、13A…主放熱部、13B…補放熱部、14…膨張部、15…主経路、20…供給ユニット、24…高圧膨張弁(膨張部)、25…低圧膨張弁(膨張部)、28…補低圧膨張弁(膨張部)、40…中間部、41…第1中間熱交換部、42…第2中間熱交換部、43…第3中間熱交換部、44…第4中間熱交換部、50,51…分岐部、70…制御装置。   S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8 ... heat pump system, 10 ... heat pump, 11 ... heat absorption part, 12 ... compression part, 12A ... first compression part, 12B ... second compression part, 13 ... heat dissipation , 13A... Main heat radiating part, 13B. ... supplementary low pressure expansion valve (expansion part), 40 ... intermediate part, 41 ... first intermediate heat exchange part, 42 ... second intermediate heat exchange part, 43 ... third intermediate heat exchange part, 44 ... fourth intermediate heat exchange part 50, 51 ... branching unit, 70 ... control device.

Claims (10)

第1流体が流れ、吸熱部、圧縮部、放熱部、及び膨張部を含むヒートポンプを備える第1ユニットと、
第2流体が流れる経路を含み、前記第1流体からの伝達熱を受けた前記第2流体が出力される第2ユニットと、を備え、
前記ヒートポンプは、
前記放熱部からの前記第1流体が流れ込み、液相の前記第1流体と気相の前記第1流体とを一時的に貯溜し、気相の前記第1流体が前記圧縮部に供給される中間部と、
前記中間部に向かう前記第1流体及び前記中間部からの前記第1流体の少なくとも一方からの熱が、前記圧縮部に向かう前記第1流体及び前記圧縮部の途中の前記第1流体の少なくとも一方に伝わる中間熱交換部と、をさらに含み、
前記中間熱交換部は、前記放熱部から前記中間部内に流れ込む前記第1流体の少なくとも一部からの熱を、前記中間部から前記圧縮部に向かう前記気相の第1流体に伝える第1中間熱交換部を含むことを特徴とする高温型ヒートポンプシステム。
A first unit including a heat pump including a heat pump including a heat absorption unit, a compression unit, a heat dissipation unit, and an expansion unit;
A second unit that includes a path through which the second fluid flows, and that outputs the second fluid that has received heat transferred from the first fluid.
The heat pump
The first fluid from the heat radiating section flows, temporarily stores the liquid-phase first fluid and the gas-phase first fluid, and supplies the gas-phase first fluid to the compression section. The middle part,
Heat from at least one of the first fluid toward the intermediate portion and the first fluid from the intermediate portion is at least one of the first fluid toward the compression portion and the first fluid in the middle of the compression portion An intermediate heat exchange section transmitted to
The intermediate heat exchanging portion transmits a heat from at least a part of the first fluid flowing into the intermediate portion from the heat radiating portion to the first fluid in the gas phase from the intermediate portion toward the compression portion. A high-temperature heat pump system including a heat exchange unit.
前記ヒートポンプは、前記放熱部から前記第1流体が前記中間部に流れ込む前に、前記第1流体を膨張させる膨張部を含み、
前記第1中間熱交換部は、前記放熱部から前記膨張部に向かう前記第1流体の少なくとも一部からの熱を、前記中間部から前記圧縮部に向かう前記気相の第1流体に伝える、
ことを特徴とする請求項1に記載の高温型ヒートポンプシステム。
The heat pump includes an expansion portion that expands the first fluid before the first fluid flows from the heat dissipation portion into the intermediate portion,
The first intermediate heat exchange unit transfers heat from at least a part of the first fluid from the heat radiating unit to the expansion unit to the gas phase first fluid from the intermediate unit to the compression unit.
The high-temperature type heat pump system according to claim 1.
前記中間熱交換部は、前記放熱部からの前記第1流体の少なくとも一部からの熱が、前記吸熱部から前記圧縮部に向かう前記第1流体に伝わる第2中間熱交換部をさらに含むことを特徴とする請求項2に記載の高温型ヒートポンプシステム。   The intermediate heat exchange part further includes a second intermediate heat exchange part in which heat from at least a part of the first fluid from the heat radiating part is transferred from the heat absorption part to the compression part. The high-temperature type heat pump system according to claim 2. 前記中間熱交換部は、その一部が前記第1中間熱交換部及び前記第2中間熱交換部に配置される導管であって、前記第1中間熱交換部から前記第2中間熱交換部に向けて、前記放熱部からの前記第1流体の少なくとも一部が流れる前記導管をさらに含むことを特徴とする請求項3に記載の高温型ヒートポンプシステム。   The intermediate heat exchange part is a conduit that is partly disposed in the first intermediate heat exchange part and the second intermediate heat exchange part, from the first intermediate heat exchange part to the second intermediate heat exchange part. The high-temperature heat pump system according to claim 3, further comprising: the conduit through which at least a part of the first fluid from the heat radiating portion flows. 前記中間熱交換部は、前記中間部からの前記第1流体の少なくとも一部からの熱が、前記吸熱部から前記圧縮部に向かう前記第1流体に伝わる第3中間熱交換部をさらに含むことを特徴とする請求項2から4のいずれか一項に記載の高温型ヒートポンプシステム。   The intermediate heat exchange part further includes a third intermediate heat exchange part in which heat from at least a part of the first fluid from the intermediate part is transferred from the heat absorption part to the compression part. The high temperature type heat pump system according to any one of claims 2 to 4, wherein: 前記放熱部は、主放熱部と、前記主放熱部からの前記第1流体が流れ、前記第2流体を予熱する補放熱部とを含むことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の高温型ヒートポンプシステム。   6. The heat radiating portion includes a main heat radiating portion and a supplementary heat radiating portion through which the first fluid from the main heat radiating portion flows and preheats the second fluid. 6. The high-temperature heat pump system according to item. 前記ヒートポンプは、前記主放熱部からの前記第1流体の少なくとも一部が前記補放熱部を迂回して前記中間部又は前記中間熱交換部に向かう分岐部をさらに含むことを特徴とする請求項6に記載の高温型ヒートポンプシステム。   The heat pump further includes a branching portion in which at least a part of the first fluid from the main heat radiating portion bypasses the auxiliary heat radiating portion and heads toward the intermediate portion or the intermediate heat exchange portion. 6. The high-temperature heat pump system according to 6. 前記第2ユニットにおける前記経路は、前記ヒートポンプの前記放熱部に熱的に接続される第1経路と、前記ヒートポンプの前記圧縮部に熱的に接続される第2経路とを含むことを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の高温型ヒートポンプシステム。   The path in the second unit includes a first path thermally connected to the heat radiating part of the heat pump and a second path thermally connected to the compression part of the heat pump. The high temperature type heat pump system according to any one of claims 1 to 7. 前記中間熱交換部は、前記放熱部からの前記第1流体の少なくとも一部からの熱が、前記圧縮部の途中の前記第1流体に伝わる第4中間熱交換部をさらに含むことを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の高温型ヒートポンプシステム。   The intermediate heat exchange part further includes a fourth intermediate heat exchange part in which heat from at least a part of the first fluid from the heat radiating part is transferred to the first fluid in the middle of the compression part. The high temperature type heat pump system according to any one of claims 1 to 8. 前記第2ユニットからの前記第2流体の出力温度は、80、90、100、110、120、130、140、又は150℃以上である、ことを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載の高温型ヒートポンプシステム。   10. The output temperature of the second fluid from the second unit is 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, or 150 ° C. or more, 10. The high-temperature heat pump system according to item.
JP2009005209A 2009-01-13 2009-01-13 High-temperature heat pump system Active JP5409022B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009005209A JP5409022B2 (en) 2009-01-13 2009-01-13 High-temperature heat pump system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009005209A JP5409022B2 (en) 2009-01-13 2009-01-13 High-temperature heat pump system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010164216A JP2010164216A (en) 2010-07-29
JP5409022B2 true JP5409022B2 (en) 2014-02-05

Family

ID=42580526

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009005209A Active JP5409022B2 (en) 2009-01-13 2009-01-13 High-temperature heat pump system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5409022B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013124844A (en) * 2011-12-16 2013-06-24 Kansai Electric Power Co Inc:The Heat pump type heating system
JP2013124846A (en) * 2011-12-16 2013-06-24 Kansai Electric Power Co Inc:The Heat pump system
JP6021379B2 (en) * 2012-03-29 2016-11-09 三菱重工業株式会社 Heat pump control device, heat pump, and heat pump control method
DE102013218565A1 (en) * 2013-09-17 2015-03-19 Siemens Aktiengesellschaft Method for carrying out a thermodynamic process
KR101444372B1 (en) 2014-06-23 2014-09-26 이창준 Heat exchanger system of cooling and heating
DE102017204222A1 (en) 2017-03-14 2018-09-20 Siemens Aktiengesellschaft Heat pump and method for operating a heat pump

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02309157A (en) * 1989-05-24 1990-12-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd Two-stage compression refrigeration cycle device and operation thereof
JPH04292748A (en) * 1991-03-22 1992-10-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Two-stage compression refrigeration cycle device
JPH04292749A (en) * 1991-03-22 1992-10-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Two-stage compression refrigeration cycle device
JP4613916B2 (en) * 2006-03-17 2011-01-19 三菱電機株式会社 Heat pump water heater
JP2008096072A (en) * 2006-10-16 2008-04-24 Hitachi Appliances Inc Refrigerating cycle device
JP5141101B2 (en) * 2007-06-12 2013-02-13 東京電力株式会社 Steam generation system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010164216A (en) 2010-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4784263B2 (en) Steam generation system
JP6466570B2 (en) Compressed gas cooling method for compressor equipment and compressor equipment using this method
JP6660095B2 (en) Apparatus for controlling a closed loop operating according to a Rankine cycle and method of using the same
JP5409022B2 (en) High-temperature heat pump system
US20120036854A1 (en) Transcritical thermally activated cooling, heating and refrigerating system
US20140245763A1 (en) High-temperature heat pump and method of using working medium in a high-temperature heat pump
US20150075210A1 (en) Method for charging and discharging a heat accumulator and plant for storing and releasing thermal energy, suitable for this method
WO2007029680A1 (en) Vapor generation system
JP5130676B2 (en) Steam generation system
JP5200461B2 (en) Steam generation system
JP5515438B2 (en) Heat supply system
JP5551902B2 (en) High-temperature heat pump system
JP4982985B2 (en) Steam generation system
JP2008127017A (en) Combination of cooling circuit and rankine circuit for air-conditioning vehicle interior
JP5206172B2 (en) Thermal fluid supply system and thermal fluid supply method
JP4666641B2 (en) Energy supply system, energy supply method, and energy supply system remodeling method
JP5239613B2 (en) Steam generation system
JP5760303B2 (en) Heat supply system
JP2016151191A (en) Power generation system
JP2008232534A (en) Vapor production system and vapor production method
JP5056031B2 (en) Steam generation system and steam generation method
JP5176491B2 (en) Steam generation system
JP4853125B2 (en) Steam generation system
JP2006010301A (en) Cold generating system, and cold generating method
JP5262428B2 (en) Heat pump system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110601

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20110603

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120928

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121002

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121130

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20121203

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130423

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130529

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20130529

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131008

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131105

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5409022

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250