JP6906013B2 - heat pump - Google Patents

heat pump Download PDF

Info

Publication number
JP6906013B2
JP6906013B2 JP2019092337A JP2019092337A JP6906013B2 JP 6906013 B2 JP6906013 B2 JP 6906013B2 JP 2019092337 A JP2019092337 A JP 2019092337A JP 2019092337 A JP2019092337 A JP 2019092337A JP 6906013 B2 JP6906013 B2 JP 6906013B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
air
water
generator
power
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
JP2019092337A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2019174105A (en
Inventor
松隈 正樹
正樹 松隈
敬織 大濱
敬織 大濱
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.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel 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
Priority claimed from JP2015212098A external-priority patent/JP6571491B2/en
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to JP2019092337A priority Critical patent/JP6906013B2/en
Publication of JP2019174105A publication Critical patent/JP2019174105A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6906013B2 publication Critical patent/JP6906013B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)

Description

本発明は、ヒートポンプに関する。より詳しくは、空気を冷媒とするヒートポンプに関する。 The present invention relates to a heat pump. More specifically, the present invention relates to a heat pump using air as a refrigerant.

従来のヒートポンプは、冷媒として主にHFC(HydroFluoroCarbon)フロン系やCOを使用している。このため、冷媒が漏洩すると、温暖化や大気中のCO増大が懸念される。従って、地球環境に悪影響を及ばさない自然冷媒による冷暖房システムが検討されている。 Conventional heat pumps mainly use HFC (HydroFluoroCarbon) chlorofluorocarbons or CO 2 as a refrigerant. Therefore, if the refrigerant leaks, there is concern about global warming and an increase in CO 2 in the atmosphere. Therefore, an air-conditioning system using a natural refrigerant that does not adversely affect the global environment is being studied.

現状のヒートポンプの成績係数COP(Coefficient Of Performance)を90°C及び7℃の熱供給条件で比較すると以下の程度である。
自然冷媒(CO)ヒートポンプ:COP3.0
吸収式ヒートポンプ:COP1.5
吸着式ヒートポンプ:COP0.6〜0.7
代替フロンヒートポンプ:COP4.5
空気冷媒冷凍機:COP0.44
Comparing the coefficient of performance (COP) of the current heat pump under the heat supply conditions of 90 ° C and 7 ° C, it is as follows.
Natural refrigerant (CO 2 ) heat pump: COP3.0
Absorption heat pump: COP1.5
Adsorption heat pump: COP 0.6-0.7
Alternative CFC heat pump: COP4.5
Air Refrigerant Refrigerant: COP0.44

究極の自然冷媒である空気については空気冷媒冷凍機がある。しかし、空気冷媒冷凍機は、超低温域での凍結などに用途が限定され、且つCOP0.44程度であるため性能面で有利でない。 For air, which is the ultimate natural refrigerant, there is an air refrigerant refrigerator. However, the air refrigerant refrigerator is not advantageous in terms of performance because its use is limited to freezing in an ultra-low temperature region and its COP is about 0.44.

また、作動流体として空気を使用し、再生可能エネルギーのような不規則に変動する不安定な発電出力を平滑化する技術として、圧縮空気貯蔵(CAES)と呼ばれる技術が知られている。特許文献1のCAES発電装置は、余剰な発電電力が生じた際に圧縮機から吐出される圧縮空気を蓄え、必要な時に空気タービン発電機等で電気に再変換する。 Further, a technique called compressed air storage (CAES) is known as a technique for smoothing an irregularly fluctuating and unstable power generation output such as renewable energy by using air as a working fluid. The CAES power generation device of Patent Document 1 stores compressed air discharged from a compressor when surplus generated power is generated, and reconverts it into electricity by an air turbo generator or the like when necessary.

特開2013−512410号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-512410

特許文献1のCAES発電装置は、再生可能エネルギーのような不規則に変動する不安定な発電出力を平滑化することを目的とし、空気を冷媒とするヒートポンプとして利用することについては特段の示唆もされていない。 The CAES power generation device of Patent Document 1 aims to smooth irregularly fluctuating and unstable power generation output such as renewable energy, and has a special suggestion that it is used as a heat pump using air as a refrigerant. It has not been.

本発明は、CAES技術の一部をヒートポンプとして利用することで、空気と水のみを利用し、温熱および冷熱を供給できる空気冷媒ヒートポンプを提供することを課題とする。また、従来から効率を向上させた空気冷媒ヒートポンプを提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide an air refrigerant heat pump capable of supplying hot and cold heat by using only air and water by utilizing a part of CAES technology as a heat pump. Another object of the present invention is to provide an air refrigerant heat pump having improved efficiency.

本発明は、入力電力により駆動される電動機と、前記電動機と機械的に接続され、空気を圧縮する第1圧縮機と、前記第1圧縮機で圧縮した圧縮空気と水とで熱交換する第1熱交換器と、前記第1熱交換器で熱交換して昇温した水を取り出す第1温水取出口と、前記第1圧縮機で圧縮した圧縮空気によって駆動される膨張機と、前記膨張機と機械的に接続された負荷発生部と、前記膨張機で膨張された空気と水とで熱交換する第2熱交換器と、前記第2熱交換器で熱交換して降温した水を取り出す冷水取出口とを備える、ヒートポンプを提供する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, an electric motor driven by an input power, a first compressor mechanically connected to the electric motor to compress air, and heat exchange between compressed air and water compressed by the first compressor. 1 heat exchanger, a first hot water outlet for taking out water that has been heated by heat exchange in the first heat exchanger, an expander driven by compressed air compressed by the first compressor, and the expansion. A load generator mechanically connected to the machine, a second heat exchanger that exchanges heat between air and water expanded by the compressor, and water that has been cooled by heat exchange with the second heat exchanger. Provided is a heat pump provided with a cold water outlet for taking out.

第1圧縮機の圧縮熱により空気温度を上昇させ、第1熱交換器で温度上昇した空気と水とで熱交換して水を昇温させて温水を作ることで第1温水取出口から温水を取り出すことができる。また、作動流体は空気及び水であるため、大気中に漏洩しても無害である。また、膨張機における膨張時の吸熱により空気を降温させ、第2熱交換器でこの降温した空気と水とで熱交換し、水を冷却して冷水取出口から冷水として取り出すことができる。また、温水だけでなく冷水も取り出すことができるため、COPを増加させ、性能を向上できる。 The air temperature is raised by the heat of compression of the first compressor, and heat is exchanged between the air and water whose temperature has risen in the first heat exchanger to raise the temperature of the water and create hot water, so that hot water is produced from the first hot water outlet. Can be taken out. Moreover, since the working fluid is air and water, it is harmless even if it leaks into the atmosphere. Further, the air can be cooled by the endothermic heat absorbed by the expander, the cooled air and the water can exchange heat with the second heat exchanger, the water can be cooled, and the water can be taken out as cold water from the cold water outlet. Moreover, since not only hot water but also cold water can be taken out, COP can be increased and performance can be improved.

前記第1圧縮機で圧縮された圧縮空気を貯蔵する第1蓄圧部をさらに備え、前記膨張機は、前記第1蓄圧部から供給される圧縮空気によって駆動され、前記負荷発生部は、発電機であり、前記発電機は、前記膨張機により駆動されて発電することが好ましい。 A first accumulator for storing compressed air compressed by the first compressor is further provided, the expander is driven by compressed air supplied from the first accumulator, and the load generating unit is a generator. Therefore, it is preferable that the generator is driven by the expander to generate electricity.

第1蓄圧部により圧縮空気としてエネルギーを蓄積し、必要なときに圧縮空気を膨張機に供給して発電機を駆動して発電することで、冷熱および温熱だけでなく、電力の平滑化も同時に可能である。 Energy is stored as compressed air by the first accumulator, and when necessary, compressed air is supplied to the expander to drive the generator to generate electricity, which not only cools and heats but also smoothes electric power at the same time. It is possible.

前記発電機で発電した電力の供給先を、前記電動機又は需要先に切り替える切替機構をさらに備えることが好ましい。 It is further preferable to further include a switching mechanism for switching the supply destination of the electric power generated by the generator to the electric motor or the demand destination.

切替機構を設けることで、必要に応じて電力の供給先を切り替えることができる。具体的には、通常時には発電機の発電電力を需要先に供給しつつ、需要先からの電力需要がない場合には電動機に電力を供給して第1圧縮機を駆動することで、発電機の発電電力を有効利用できる。特に、需要先からの電力需要がない場合には、電力をシステム内で循環利用するため、システム外から必要な供給電力を低減でき、従って成績係数COP(Coefficient Of Performance)を増加させ、性能を向上できる。 By providing the switching mechanism, the power supply destination can be switched as needed. Specifically, the generator is normally supplied to the demand destination, and when there is no power demand from the demand destination, the power is supplied to the motor to drive the first compressor. You can effectively use the generated power of. In particular, when there is no power demand from the demand destination, the power is circulated inside the system, so the power supply required from outside the system can be reduced, and therefore the coefficient of performance (COP) is increased to improve performance. Can be improved.

前記負荷発生部は、前記電動機であることが好ましい。 The load generating portion is preferably the electric motor.

電動機と負荷発生部を一体化することで、装置の構成要素を減らすことができ、装置を小型化できる。特に、負荷発生部が発電機の場合、電動発電機を使用して第1圧縮機と膨張機を機械的に接続すればよい。 By integrating the motor and the load generating part, the number of components of the device can be reduced and the device can be miniaturized. In particular, when the load generating unit is a generator, the first compressor and the expander may be mechanically connected by using a motor generator.

前記電動機及び前記負荷発生部に起因して発生する熱を回収し、前記回収した熱により水を昇温させ、第2温水取出口から温水として取り出す熱回収機構を有することが好ましい。 It is preferable to have a heat recovery mechanism that recovers the heat generated by the motor and the load generating portion, raises the temperature of the water by the recovered heat, and takes out the water as hot water from the second hot water outlet.

電動機等に起因する電気ロスやメカロスによって発生する熱を回収して温水を作るために利用できる。 It can be used to make hot water by recovering the heat generated by electrical loss and mechanical loss caused by electric motors and the like.

本発明によれば、空気冷媒ヒートポンプにおいて、CAES技術の一部をヒートポンプとして利用することで、空気と水のみを利用して温熱および冷熱を供給できる。また、従来から効率を向上できる。 According to the present invention, in an air refrigerant heat pump, by utilizing a part of CAES technology as a heat pump, hot and cold heat can be supplied by using only air and water. In addition, efficiency can be improved conventionally.

本発明の第1実施形態に係るヒートポンプの概略構成図。The schematic block diagram of the heat pump which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図1のヒートポンプの冷暖房兼発電運転時のCOPの内訳を示す棒グラフ。The bar graph which shows the breakdown of COP at the time of heating and cooling and power generation operation of the heat pump of FIG. 図1のヒートポンプの冷暖房専用運転時のCOPの内訳を示す棒グラフ。The bar graph which shows the breakdown of COP at the time of the exclusive operation of a heat pump of FIG. 本発明の第2実施形態に係るヒートポンプの概略構成図。The schematic block diagram of the heat pump which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係るヒートポンプの概略構成図。The schematic block diagram of the heat pump which concerns on 3rd Embodiment of this invention.

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

(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係るヒートポンプ2の概略構成図を示している。本実施形態のヒートポンプ2は、発電装置4から入力電力を受け、空気を冷媒として2種類の温水(温水A,B)と冷水と冷気とを作り出し、暖房及び冷房に利用する。作動流体は空気及び水であるため、大気中に漏洩しても無害である。
(First Embodiment)
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a heat pump 2 according to the first embodiment of the present invention. The heat pump 2 of the present embodiment receives input power from the power generation device 4, produces two types of hot water (hot water A and B), cold water, and cold air using air as a refrigerant, and uses them for heating and cooling. Since the working fluid is air and water, it is harmless even if it leaks into the atmosphere.

本実施形態では、環境性を考慮して発電装置4として風力発電や太陽光発電等の再生可能エネルギーを利用したものを用いているが、発電装置4の種類は特に限定されない。代替的には、発電装置4は商用電源に接続された電力系統等であってもよい。 In the present embodiment, a power generation device 4 using renewable energy such as wind power generation or solar power generation is used in consideration of environmental friendliness, but the type of the power generation device 4 is not particularly limited. Alternatively, the power generation device 4 may be a power system or the like connected to a commercial power source.

本実施形態のヒートポンプ2は、モータ(電動機)6、第1圧縮機8、膨張機10、発電機(負荷発生部)12、第1熱交換器14、及び第2熱交換器18を備え、空気配管20a〜20c及び給水配管22a〜22gによりこれらが流体的に接続されている。 The heat pump 2 of the present embodiment includes a motor (motor) 6, a first compressor 8, an expander 10, a generator (load generator) 12, a first heat exchanger 14, and a second heat exchanger 18. These are fluidly connected by air pipes 20a to 20c and water supply pipes 22a to 22g.

まず、空気配管20a〜20cの経路について説明する。 First, the paths of the air pipes 20a to 20c will be described.

発電装置4により発電された電力は、モータ6に供給される。以降、発電装置4からモータ6に供給される電力を入力電力という。モータ6は、入力電力により駆動される。 The electric power generated by the power generation device 4 is supplied to the motor 6. Hereinafter, the electric power supplied from the power generation device 4 to the motor 6 is referred to as an input electric power. The motor 6 is driven by the input power.

第1圧縮機8は、モータ6と機械的に接続されており、モータ6によって駆動される。第1圧縮機8の吐出口8bは、空気配管20bを通じて膨張機10の給気口10aと流体的に接続されている。第1圧縮機8は、モータ6により駆動されると、吸気口8aより空気を吸気し、圧縮して吐出口8bより吐出し、空気配管20bを通じて膨張機10に圧縮空気を圧送する。空気配管20bには、第1熱交換器14が設けられている。 The first compressor 8 is mechanically connected to the motor 6 and is driven by the motor 6. The discharge port 8b of the first compressor 8 is fluidly connected to the air supply port 10a of the expander 10 through an air pipe 20b. When driven by the motor 6, the first compressor 8 takes in air from the intake port 8a, compresses the air, discharges the air from the discharge port 8b, and pumps the compressed air to the expander 10 through the air pipe 20b. The air pipe 20b is provided with a first heat exchanger 14.

第1熱交換器14では、第1圧縮機8から膨張機10へと延びる空気配管20b内の圧縮空気と、後述する給水部28から第1温水取出口38へと延びる給水配管22b内の水とで熱交換し、第1圧縮機8で発生した圧縮熱で給水配管22b内の水を加熱している。即ち、第1熱交換器14では、圧縮空気の温度は低下し、水の温度は上昇する。第1熱交換器14では、熱交換量を調整することでそれぞれ所定の温度に調整でき、本実施形態では水を常温以上に昇温させ、圧縮空気を常温以下に降温させている。ここで、水の常温とは、工業用水の温度や、クーリングタワーを用いて大気と熱交換した後の水の温度等であり、一般的には5〜30℃の範囲で、地域や季節によって変動する。また、空気の常温とは、大気の温度であり、一般的には0〜40℃の範囲で、地域や季節によって変動する。 In the first heat exchanger 14, the compressed air in the air pipe 20b extending from the first compressor 8 to the expander 10 and the water in the water supply pipe 22b extending from the water supply unit 28 to the first hot water outlet 38, which will be described later. The heat is exchanged with and the water in the water supply pipe 22b is heated by the compression heat generated by the first compressor 8. That is, in the first heat exchanger 14, the temperature of the compressed air decreases and the temperature of the water increases. In the first heat exchanger 14, the temperature can be adjusted to a predetermined temperature by adjusting the amount of heat exchange. In the present embodiment, the temperature of water is raised to room temperature or higher and the temperature of compressed air is lowered to room temperature or lower. Here, the room temperature of water is the temperature of industrial water, the temperature of water after heat exchange with the atmosphere using a cooling tower, etc., and generally varies from 5 to 30 ° C depending on the region and season. do. The room temperature of air is the temperature of the atmosphere, generally in the range of 0 to 40 ° C., and varies depending on the region and season.

膨張機10は、発電機12と機械的に接続されている。給気口10aから圧縮空気を給気された膨張機10は、給気された圧縮空気により作動し、発電機12を駆動する。発電機12はスイッチ24を介して電力系統16及びモータ6に電気的に接続されている(図1の一点鎖線参照)。従って、発電機12で発電した電力(以降、発電電力という)は、電力系統16又はモータ6に供給される。発電電力の供給先は、スイッチ(切替機構)24を切りかえることで変更できる。スイッチ24の切り替えは、電力系統16から要求される需要電力に応じて切り替えられてもよい。具体的には、発電機12から電力系統16に電力送電が不要な場合、冷暖房専用運転として、スイッチ24を切り替えて発電機12の発電電力を第1圧縮機8のモータ6に供給する。発電機12から電力系統16に電力送電が必要な場合、冷暖房発電兼用運転として、スイッチ24を切り替えて発電機12の発電電力を電力系統16に供給する。特に、需要先からの電力需要がなく、発電機12から電力系統16に電力送電が不要な場合、冷暖房専用運転として電力をシステム内で循環利用するため、モータ6を駆動するために必要なシステム外からの供給電力を低減でき、従って成績係数COP(Coefficient Of Performance)を増加させ、性能を向上できる。 The expander 10 is mechanically connected to the generator 12. The expander 10 supplied with compressed air from the air supply port 10a operates by the supplied compressed air to drive the generator 12. The generator 12 is electrically connected to the power system 16 and the motor 6 via a switch 24 (see the alternate long and short dash line in FIG. 1). Therefore, the electric power generated by the generator 12 (hereinafter referred to as the generated electric power) is supplied to the electric power system 16 or the motor 6. The supply destination of the generated power can be changed by switching the switch (switching mechanism) 24. The switch 24 may be switched according to the power demand required by the power system 16. Specifically, when power transmission from the generator 12 to the power system 16 is not required, the switch 24 is switched to supply the generated power of the generator 12 to the motor 6 of the first compressor 8 as a dedicated operation for heating and cooling. When power transmission from the generator 12 to the power system 16 is required, the switch 24 is switched to supply the power generated by the generator 12 to the power system 16 as an operation for both heating and cooling power generation. In particular, when there is no power demand from the demand destination and power transmission from the generator 12 to the power system 16 is unnecessary, the system required to drive the motor 6 is used to circulate the power in the system as a dedicated operation for heating and cooling. The power supply from the outside can be reduced, and therefore the performance coefficient COP (Coefficient Of Performance) can be increased to improve the performance.

膨張機10で膨張された空気は、膨張時の吸熱により冷却され、排気口10bから空気配管20c内に送出される。膨張機10の給気口10aに供給された圧縮空気は、第1熱交換器14により常温以下に降温されているため、膨張機10でさらに冷却されることで確実に常温以下の冷気として空気配管20c内に送出される。空気配管20cには第2熱交換器18が設けられている。常温以下に降温した冷気は、空気配管20cを通じて第2熱交換器18に供給される。 The air expanded by the expander 10 is cooled by endothermic heat during expansion, and is sent out from the exhaust port 10b into the air pipe 20c. Since the compressed air supplied to the air supply port 10a of the expander 10 is cooled to below room temperature by the first heat exchanger 14, it is further cooled by the expander 10 to ensure that the air is cooled below room temperature. It is delivered into the pipe 20c. A second heat exchanger 18 is provided in the air pipe 20c. The cold air whose temperature has dropped below room temperature is supplied to the second heat exchanger 18 through the air pipe 20c.

第2熱交換器18では、膨張機10から冷気取出口26まで延びる空気配管20c内の常温以下の空気と、後述する分流部36から冷水取出口30まで延びる給水配管22c内の水とで熱交換し、水を常温以下に降温させている。即ち、第2熱交換器18では、空気の温度は上昇し、水の温度は低下する。ただし、第2熱交換器18では、熱交換量を調整することで、空気は加熱されるものの常温以下に維持されている。第2熱交換器18での熱交換後、常温以下に維持された空気、即ち冷気は空気配管20cを通じて冷気取出口26に供給され、冷気取出口26からヒートポンプの外部に取り出され、冷房に利用される。冷房の需要先は、例えば、コンピュータの冷却に膨大な冷房が求められるデータセンタや、製造工程における制約から一定温度に調整しておくことが求められる精密機械工場及び半導体工場等がある。 In the second heat exchanger 18, heat is generated by the air below room temperature in the air pipe 20c extending from the expander 10 to the cold air outlet 26 and the water in the water supply pipe 22c extending from the diversion section 36 described later to the cold water outlet 30. Replaced and cooled the water below room temperature. That is, in the second heat exchanger 18, the temperature of air rises and the temperature of water falls. However, in the second heat exchanger 18, by adjusting the amount of heat exchange, the air is heated but maintained at room temperature or lower. After heat exchange in the second heat exchanger 18, the air maintained below room temperature, that is, cold air, is supplied to the cold air outlet 26 through the air pipe 20c, is taken out from the cold air outlet 26 to the outside of the heat pump, and is used for cooling. Will be done. Demand for air conditioning includes, for example, data centers that require enormous cooling to cool computers, precision machine factories and semiconductor factories that are required to be adjusted to a constant temperature due to restrictions in the manufacturing process.

次に、給水配管22a〜22gの経路について説明する。 Next, the route of the water supply pipes 22a to 22g will be described.

給水部28から供給された水は、給水配管22a内でポンプ32aにより加圧され流動する。給水配管22aには、クーリングタワー34が設けられており、給水配管22a内の水はクーリングタワー34により一定温度まで冷却される。冷却温度は、例えば常温程度あってもよいし、個々の熱交換器14,18,40,42における熱交換量に基づいて決定されてもよい。給水配管22aは、クーリングタワー34下流の分流部36で給水配管22b〜22eに分かれる。 The water supplied from the water supply unit 28 is pressurized and flows by the pump 32a in the water supply pipe 22a. A cooling tower 34 is provided in the water supply pipe 22a, and the water in the water supply pipe 22a is cooled to a constant temperature by the cooling tower 34. The cooling temperature may be, for example, about room temperature, or may be determined based on the amount of heat exchange in the individual heat exchangers 14, 18, 40, 42. The water supply pipe 22a is divided into water supply pipes 22b to 22e at a diversion portion 36 downstream of the cooling tower 34.

給水配管22bは、一端が分流部36、他端が第1温水取出口38に接続されている。給水配管22bに設けられた第1熱交換器14において常温以上に昇温した水は、第1温水取出口38から温水Aとしてヒートポンプの外部に取り出され、暖房等に利用される。 One end of the water supply pipe 22b is connected to the diversion portion 36, and the other end is connected to the first hot water outlet 38. The water heated to room temperature or higher in the first heat exchanger 14 provided in the water supply pipe 22b is taken out from the first hot water outlet 38 as hot water A to the outside of the heat pump and used for heating or the like.

給水配管22cは、一端が分流部36、他端が冷水取出口30に接続されている。給水配管22cに設けられた第2熱交換器18において常温以下に降温した水は、冷水取出口30から冷水としてヒートポンプの外部に取り出され、冷房等に利用される。このように、温水だけでなく冷水も取り出すことができるため、成績係数COPを増加させ、性能を向上できる。 One end of the water supply pipe 22c is connected to the diversion portion 36, and the other end is connected to the chilled water outlet 30. The water cooled to room temperature or lower in the second heat exchanger 18 provided in the water supply pipe 22c is taken out as cold water from the chilled water outlet 30 to the outside of the heat pump and used for cooling or the like. In this way, not only hot water but also cold water can be taken out, so that the coefficient of performance COP can be increased and the performance can be improved.

給水配管22dは、一端が分流部36、他端が第2温水取出口44に接続されている。給水配管22eは、一端が分流部36、他端が第3熱交換器40下流の給水配管22dに合流している。給水配管22d及び給水配管22eには、内部の水を昇温させるために、第3熱交換器40及び第4熱交換器42がそれぞれ設けられている。 One end of the water supply pipe 22d is connected to the diversion portion 36, and the other end is connected to the second hot water outlet 44. One end of the water supply pipe 22e joins the diversion portion 36, and the other end joins the water supply pipe 22d downstream of the third heat exchanger 40. The water supply pipe 22d and the water supply pipe 22e are provided with a third heat exchanger 40 and a fourth heat exchanger 42, respectively, in order to raise the temperature of the water inside.

本実施形態では、モータ6及び発電機12に起因する電気ロスやメカニカルロスのような圧縮熱と比較すると小さいが温水を作り出すことのできる熱も回収するために、第3熱交換器40及び第4熱交換器42が設けられている。電気ロスには、モータ6及び発電機12に起因する図示しないインバータロス及びコンバータロスを含む。第3熱交換器40及び第4熱交換器42では、給水配管22d及び給水配管22e内の水と、モータ6及び発電機12から熱回収しポンプ32b,32cにより循環する熱媒配管21a,21b内の潤滑油等の熱媒とでそれぞれ熱交換している。即ち、第3熱交換器40及び第4熱交換器42では、水の温度は上昇し、熱媒の温度は低下する。所定の温度まで昇温された水は、温水Bとして第2温水取出口44よりヒートポンプの外部に取り出される。従って、熱媒配管21a,21b、第3熱交換器40、及び第4熱交換器42は、本発明の熱回収機構46に含まれる。第2温水取出口44より取り出された温水Bは、第1温水取出口38より取り出された温水Aより、通常温度が低いため、比較的低温でも利用可能な温浴施設、温水プール、及び農業施設等で暖房に利用することが考えられる。 In the present embodiment, in order to recover the heat capable of producing hot water, which is smaller than the heat of compression such as electric loss and mechanical loss caused by the motor 6 and the generator 12, the third heat exchanger 40 and the third heat exchanger are used. 4 A heat exchanger 42 is provided. The electric loss includes an inverter loss and a converter loss (not shown) caused by the motor 6 and the generator 12. In the third heat exchanger 40 and the fourth heat exchanger 42, the water in the water supply pipe 22d and the water supply pipe 22e and the heat medium pipes 21a and 21b that recover heat from the motor 6 and the generator 12 and circulate by the pumps 32b and 32c. Heat is exchanged with a heat medium such as lubricating oil inside. That is, in the third heat exchanger 40 and the fourth heat exchanger 42, the temperature of water rises and the temperature of the heat medium falls. The water heated to a predetermined temperature is taken out as hot water B from the second hot water outlet 44 to the outside of the heat pump. Therefore, the heat medium pipes 21a and 21b, the third heat exchanger 40, and the fourth heat exchanger 42 are included in the heat recovery mechanism 46 of the present invention. Since the temperature of the hot water B taken out from the second hot water outlet 44 is usually lower than that of the hot water A taken out from the first hot water outlet 38, a hot bath facility, a hot water pool, and an agricultural facility that can be used even at a relatively low temperature. It is conceivable to use it for heating.

冷房及び暖房に利用された冷水及び温水A,Bは、給水配管22f,22gを通じて排水部48から回収される。排水部48と給水部28は図示しない配管により接続されており、排水部48から回収された水は再び給水部28から給水配管22aを通じてクーリングタワー34を介して個々の熱交換器14,18,40,42に供給される。即ち、本実施形態で使用される水は、給水配管22a〜22gにおいて循環使用されている。 The cold water and hot water A and B used for cooling and heating are collected from the drainage section 48 through the water supply pipes 22f and 22g. The drainage section 48 and the water supply section 28 are connected by a pipe (not shown), and the water recovered from the drainage section 48 is returned from the water supply section 28 through the water supply pipe 22a to the individual heat exchangers 14, 18, 40 via the cooling tower 34. , 42 is supplied. That is, the water used in this embodiment is circulated and used in the water supply pipes 22a to 22g.

好ましくは、第1熱交換器14及び第2熱交換器18は、所望の温度の温水A,B、冷水、及び冷気を得るために大容量の熱交換が可能であるプレート熱交換器を使用する方がよい。 Preferably, the first heat exchanger 14 and the second heat exchanger 18 use plate heat exchangers capable of large capacity heat exchange to obtain hot water A, B, cold water, and cold air at desired temperatures. It is better to do it.

なお、本実施形態の第1圧縮機8及び膨張機10は、その種類は限定されず、スクリュ式、スクロール式、ターボ式、及びレシプロ式などであってもよい。ただし、本実施形態の発電装置4に対応するように再生可能エネルギーなどの不規則に変動する入力電力に対しては、応答性高くリニアに追従するためにスクリュ式が好ましい。また、本実施形態の第1圧縮機8及び膨張機10の数は共に1台であるが、台数は特に限定されず、2台以上を並列に設けてもよい。 The types of the first compressor 8 and the expander 10 of the present embodiment are not limited, and may be a screw type, a scroll type, a turbo type, a reciprocating type, or the like. However, the screw type is preferable in order to have high responsiveness and linearly follow the input power that fluctuates irregularly such as renewable energy so as to correspond to the power generation device 4 of the present embodiment. Further, although the number of the first compressor 8 and the expander 10 of the present embodiment is both one, the number is not particularly limited, and two or more compressors may be provided in parallel.

ヒートポンプ2の性能について説明する。 The performance of the heat pump 2 will be described.

ヒートポンプ2のような冷暖房システムの性能を評価するための係数として成績係数COPがある。COPはシステムへの供給電力Liを発生電熱量LQで割ることにより求められる(COP=LQ/Li)。本実施形態では、スイッチ24により、冷暖房発電兼用運転と冷暖房専用運転とが切り替え可能である。従って、両運転モードについて、以下、システムへの供給電力Liや発生電熱量LQの個々の回収熱量を例示しつつ説明するが、例示する数値については特に本発明の範囲を限定する意図ではない。 There is a coefficient of performance COP as a coefficient for evaluating the performance of an air conditioning system such as the heat pump 2. The COP is obtained by dividing the power supplied to the system Li by the amount of generated electric heat LQ (COP = LQ / Li). In the present embodiment, the switch 24 can switch between the air-conditioning power generation combined operation and the air-conditioning dedicated operation. Therefore, both operation modes will be described below while exemplifying the individual recovered heat amounts of the electric power supplied to the system Li and the generated electric heat amount LQ, but the numerical values exemplified are not intended to limit the scope of the present invention.

図2Aは本実施形態の冷暖房発電兼用運転の場合、図2Bは冷暖房専用運転の場合のCOPの内訳を示す棒グラフである。 FIG. 2A is a bar graph showing a breakdown of COP in the case of the air-conditioning power generation combined operation of the present embodiment and in the case of the air-conditioning dedicated operation.

まず、図2Aを参照して冷暖房発電兼用運転の場合について説明する。 First, a case of combined operation for heating and cooling power generation will be described with reference to FIG. 2A.

システムへの供給電力Liは、発電装置4により発電され、モータ6を駆動するために発電装置4から90kW程度の電力として供給される。 The electric power Li supplied to the system is generated by the power generation device 4, and is supplied as electric power of about 90 kW from the power generation device 4 to drive the motor 6.

発生電熱量LQは、取り出した温水A、温水B、冷水、及び冷気の熱量の合計に、発電機12で発電して電力系統16に供給した電力量Lgを加算したもので表される。 The generated electric heat amount LQ is represented by adding the electric energy Lg generated by the generator 12 and supplied to the electric power system 16 to the total calorific value of the hot water A, the hot water B, the cold water, and the cold air taken out.

第1温水取出口38から取り出される温水Aは、第1圧縮機8における圧縮熱を利用して第1熱交換器14で加熱された温水である。本実施形態では、例えば90℃程度の温水Aを回収でき、回収熱量は65kW程度である。温水Aの回収温度は、第1圧縮機8の吐出空気温度が−10℃〜60℃程度となるように第1熱交換器14の仕様を調整して決定してもよい。 The hot water A taken out from the first hot water outlet 38 is hot water heated by the first heat exchanger 14 by utilizing the heat of compression in the first compressor 8. In the present embodiment, for example, hot water A at about 90 ° C. can be recovered, and the amount of heat recovered is about 65 kW. The recovery temperature of the hot water A may be determined by adjusting the specifications of the first heat exchanger 14 so that the discharge air temperature of the first compressor 8 is about −10 ° C. to 60 ° C.

第2温水取出口44から取り出される温水Bは、モータ6及び発電機12における電気ロスやメカニカルロスにより発生する熱を利用して第3熱交換器40及び第4熱交換器42で加熱された温水である。本実施形態では、例えば70℃程度の温水Bを回収でき、回収熱量は15kW程度である。 The hot water B taken out from the second hot water outlet 44 was heated by the third heat exchanger 40 and the fourth heat exchanger 42 by utilizing the heat generated by the electric loss and the mechanical loss in the motor 6 and the generator 12. It is hot water. In this embodiment, for example, hot water B at about 70 ° C. can be recovered, and the amount of heat recovered is about 15 kW.

冷気取出口26から取り出される冷気は、膨張機10における膨張時の吸熱により冷却された冷気である。本実施形態では、例えば膨張機10の排気口10bから送出される冷気が−50℃から−110℃程度であり、そこから第2熱交換器18で加熱されて最終的に10℃〜17℃程度の冷気を回収でき、回収熱量は7kW程度である。 The cold air taken out from the cold air outlet 26 is the cold air cooled by the endothermic heat at the time of expansion in the expander 10. In the present embodiment, for example, the cold air sent from the exhaust port 10b of the expander 10 is about −50 ° C. to −110 ° C., from which it is heated by the second heat exchanger 18 and finally 10 ° C. to 17 ° C. A degree of cold air can be recovered, and the amount of heat recovered is about 7 kW.

冷水取出口30から取り出される冷水は、膨張機10から送出される冷気により第2熱交換器18で冷却された冷水である。本実施形態では、例えば7℃程度の冷水を回収でき、回収熱量は40kW程度である。 The cold water taken out from the cold water outlet 30 is cold water cooled by the second heat exchanger 18 by the cold air sent out from the expander 10. In this embodiment, for example, cold water of about 7 ° C. can be recovered, and the amount of heat recovered is about 40 kW.

発電機12で発電して電力系統16に供給する電力量Lgは、40kw程度である。 The amount of electric power Lg generated by the generator 12 and supplied to the electric power system 16 is about 40 kW.

発生電熱量LQは、これらの合計であるためLQ=167(=15+65+40+7+40)kWとなる。 Since the generated electric heat amount LQ is the total of these, LQ = 167 (= 15 + 65 + 40 + 7 + 40) kW.

従って、本実施形態における冷暖房発電兼用運転時のヒートポンプ2の成績係数は、COP=1.86(=167kW/90kW)となる。 Therefore, the coefficient of performance of the heat pump 2 during the combined operation of heating and cooling power generation in the present embodiment is COP = 1.86 (= 167 kW / 90 kW).

次に、図2Bを参照して冷暖房専用運転の場合について説明する。 Next, a case of dedicated air-conditioning operation will be described with reference to FIG. 2B.

システムへの供給電力Liは、風力発電や太陽光発電等の再生可能エネルギーを利用した発電装置4により発電され、モータ6を駆動するために50kW程度の電力として供給される。モータ6を駆動するためには90kW程度の電力が必要であるが、冷暖房専用運転の場合、発電機12から残りの40kW程度の電力がシステム内で循環供給される。従って、システムへの供給電力Liは50kW程度となる。 The electric power supplied to the system Li is generated by a power generation device 4 that uses renewable energy such as wind power generation and solar power generation, and is supplied as electric power of about 50 kW to drive the motor 6. About 90 kW of electric power is required to drive the motor 6, but in the case of dedicated operation for heating and cooling, the remaining about 40 kW of electric power is circulated and supplied from the generator 12 in the system. Therefore, the power supplied to the system Li is about 50 kW.

発生電熱量LQは、個々に取り出す熱量(温水A,B、冷水、及び冷気)は、冷暖房発電兼用運転の場合と変わらないが、発電機12で発電して電力系統16に供給する電力量Lgは存在しないため0kWとなる。従って、発生電熱量LQは、これらの合計であるためLQ=127(=15+65+40+7+0)kWとなる。 The amount of heat generated LQ is the same as the amount of heat (hot water A, B, cold water, and cold air) taken out individually as in the case of combined operation for heating and cooling power generation, but the amount of power generated by the generator 12 and supplied to the power system 16 Lg. Does not exist, so it becomes 0 kW. Therefore, since the generated electric heat amount LQ is the total of these, LQ = 127 (= 15 + 65 + 40 + 7 + 0) kW.

従って、本実施形態における冷暖房専用運転時のヒートポンプ2の成績係数は、COP=2.54(=127kW/50kW)となり、従来までの空気冷媒のヒートポンプから大きく性能が改善され、従来まで困難であったCOP=2.0を超える。 Therefore, the coefficient of performance of the heat pump 2 during the dedicated operation for heating and cooling in the present embodiment is COP = 2.54 (= 127 kW / 50 kW), which is a great improvement in performance from the conventional air refrigerant heat pump, which has been difficult until now. COP = 2.0 or more.

(第2実施形態)
図3は、第2実施形態のヒートポンプ2の概略構成図を示している。本実施形態のヒートポンプ2は、モータと発電機が一体となった電動発電機50が使用されていることに関する以外は図1の第1実施形態の構成と実質的に同様である。従って、図1に示した構成と同様の部分については説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 3 shows a schematic configuration diagram of the heat pump 2 of the second embodiment. The heat pump 2 of the present embodiment is substantially the same as the configuration of the first embodiment of FIG. 1 except that the motor generator 50 in which the motor and the generator are integrated is used. Therefore, the description of the same parts as those shown in FIG. 1 will be omitted.

本実施形態では、モータと発電機が一体となった電動発電機50を介して同軸に第1圧縮機8と膨張機10が機械的に接続されている。電動発電機50を使用して第1圧縮機8と膨張機10を接続することで、圧縮空気の大気膨張トルクを空気圧縮トルクの補助として使用でき、電動発電機50への入力電力を低減できる。第1実施形態から発電機12(図1参照)が実質的に省略されたことで、熱回収機構46が簡略化され、第1実施形態から熱媒配管21b(図1参照)、ポンプ32c、及び第4熱交換器42(図1参照)が省略されている。このため、システムコストを低減できると共に、発電機における電気ロスやメカロス、さらに発電機用インバータロス及びコンバータロスを削減できる。 In the present embodiment, the first compressor 8 and the expander 10 are mechanically connected coaxially via an electric generator 50 in which a motor and a generator are integrated. By connecting the first compressor 8 and the expander 10 using the motor generator 50, the atmospheric expansion torque of the compressed air can be used as an auxiliary to the air compression torque, and the input power to the motor generator 50 can be reduced. .. Since the generator 12 (see FIG. 1) is substantially omitted from the first embodiment, the heat recovery mechanism 46 is simplified, and the heat medium pipe 21b (see FIG. 1), the pump 32c, and the heat medium pipe 21b (see FIG. 1) are simplified from the first embodiment. And the fourth heat exchanger 42 (see FIG. 1) are omitted. Therefore, the system cost can be reduced, and the electric loss and mechanical loss in the generator, as well as the inverter loss and converter loss for the generator can be reduced.

(第3実施形態)
図4は、第3実施形態のヒートポンプ2の概略構成図を示している。本実施形態のヒートポンプ2は、圧縮空気貯蔵(CAES)発電装置2である。具体的には、CAES発電装置2は、図1に示す第1実施形態のヒートポンプ2の構成に加えて、第1蓄圧タンク(第1蓄圧部)52及び第2蓄圧タンク(第2蓄圧部)54を備える。CAES発電装置2は、圧縮空気の形式でエネルギーを貯蔵でき、必要に応じて電力に変換できるため、風力発電や太陽光発電等の再生可能エネルギーを利用した発電装置4のように発電する電力が不規則に変動する不安定な発電を平滑化できる。本実施形態では、第1実施形態と構成を共通する部分が多いため、図1に示した構成と同様の部分については説明を省略する。
(Third Embodiment)
FIG. 4 shows a schematic configuration diagram of the heat pump 2 of the third embodiment. The heat pump 2 of this embodiment is a compressed air storage (CAES) power generation device 2. Specifically, in the CAES power generation device 2, in addition to the configuration of the heat pump 2 of the first embodiment shown in FIG. 1, the first accumulator tank (first accumulator) 52 and the second accumulator tank (second accumulator) 54 is provided. Since the CAES power generation device 2 can store energy in the form of compressed air and can be converted into electric power as needed, the electric power generated like the power generation device 4 using renewable energy such as wind power generation and solar power generation can be generated. Unstable power generation that fluctuates irregularly can be smoothed. Since there are many parts in the present embodiment that have the same configuration as the first embodiment, the description of the parts similar to the configuration shown in FIG. 1 will be omitted.

本実施形態のCAES発電装置2は、第1圧縮機8から膨張機10へと延びる空気配管20bに第1圧縮機8から吐出された圧縮空気を貯蔵する第1蓄圧タンク52が設けられている。即ち、第1蓄圧タンク52には圧縮空気の形式でエネルギーを蓄積できる。第1蓄圧タンク52で蓄えられた圧縮空気は、空気配管20cを通じて膨張機10に供給される。空気配管20cにはバルブ56が設けられており、バルブ56を開閉することで膨張機10への圧縮空気の供給を許容又は遮断できる。第1蓄圧タンク52により圧縮空気としてエネルギーを貯蔵し、必要に応じて膨張機10に圧縮空気を供給して発電機12を駆動して発電することで再生可能エネルギーによる発電装置4の発電出力を平滑化できる。 The CAES power generation device 2 of the present embodiment is provided with a first accumulator tank 52 for storing compressed air discharged from the first compressor 8 in an air pipe 20b extending from the first compressor 8 to the expander 10. .. That is, energy can be stored in the first accumulator tank 52 in the form of compressed air. The compressed air stored in the first accumulator tank 52 is supplied to the expander 10 through the air pipe 20c. A valve 56 is provided in the air pipe 20c, and the supply of compressed air to the expander 10 can be allowed or cut off by opening and closing the valve 56. Energy is stored as compressed air by the first accumulator tank 52, and compressed air is supplied to the expander 10 as needed to drive the generator 12 to generate electricity, thereby generating power output of the power generation device 4 using renewable energy. Can be smoothed.

また、本実施形態のCAES発電装置2は、第1圧縮機8よりも空気を高圧に圧縮する第2圧縮機58と、第1蓄圧タンク52の許容蓄圧値よりも高圧の許容蓄圧値を有する第2蓄圧タンク54とを備える。ここで許容蓄圧値とは、蓄圧タンクの故障や破壊につながらない最高使用圧力のことをいう。 Further, the CAES power generation device 2 of the present embodiment has a second compressor 58 that compresses air to a higher pressure than the first compressor 8, and an allowable accumulator value higher than the allowable accumulator value of the first accumulator tank 52. A second accumulator tank 54 is provided. Here, the allowable accumulator value means the maximum working pressure that does not lead to failure or destruction of the accumulator tank.

第2圧縮機58には、第1圧縮機8と同様にモータ7が機械的に接続されている。第2圧縮機58は、モータ7に駆動されて、吸気口58aより吸気し、第1圧縮機8よりも高圧に空気を圧縮して、吐出口58bから第2蓄圧タンク54に圧縮空気を供給する。従って、第2蓄圧タンク54内の圧力は、通常、第1蓄圧タンク52内の圧力よりも高い。第1蓄圧タンクと第2蓄圧タンク54の圧力(蓄圧値)の例として、第1蓄圧タンク52を0.98MPa未満とし、第2蓄圧タンク54を4.5MPa程度とすることが考えられる。 A motor 7 is mechanically connected to the second compressor 58 in the same manner as the first compressor 8. The second compressor 58 is driven by the motor 7, takes in air from the intake port 58a, compresses the air to a higher pressure than that of the first compressor 8, and supplies the compressed air from the discharge port 58b to the second accumulator tank 54. do. Therefore, the pressure in the second accumulator tank 54 is usually higher than the pressure in the first accumulator tank 52. As an example of the pressure (accumulation value) of the first accumulator tank and the second accumulator tank 54, it is conceivable that the first accumulator tank 52 is set to less than 0.98 MPa and the second accumulator tank 54 is set to about 4.5 MPa.

第2蓄圧タンク54は、第1蓄圧タンク52及び膨張機10と空気配管20dを通じて流体的に接続されている。具体的には、空気配管20dの一端は第2蓄圧タンク54に流体的に接続され、他端は空気配管20cに流体的に接続されている。空気配管20dには流量調整バルブ60が設けられており、流量調整バルブ60の開度を調整することで第1蓄圧タンク52及び膨張機10に供給する空気の流量を調整できる。膨張機10に減圧した高圧空気を供給することで発電機12を駆動して発電し、第1蓄圧タンク52に減圧した高圧空気を供給することで減少した第1蓄圧タンク52に貯蔵された圧縮空気量を補うことができる。 The second accumulator tank 54 is fluidly connected to the first accumulator tank 52 and the expander 10 through an air pipe 20d. Specifically, one end of the air pipe 20d is fluidly connected to the second accumulator tank 54, and the other end is fluidly connected to the air pipe 20c. A flow rate adjusting valve 60 is provided in the air pipe 20d, and the flow rate of air supplied to the first accumulator tank 52 and the expander 10 can be adjusted by adjusting the opening degree of the flow rate adjusting valve 60. By supplying decompressed high-pressure air to the expander 10, the generator 12 is driven to generate electricity, and by supplying decompressed high-pressure air to the first accumulator tank 52, the compression stored in the first accumulator tank 52 is reduced. The amount of air can be supplemented.

第2蓄圧タンク54と第2圧縮機58を設けることで、停電等の非常時に長時間にわたって緊急電源と冷房を供給できる。具体的には、通常時、流量調整バルブ60が閉じられており、第2蓄圧タンク54の内圧が高く保たれている。停電等が起きて多くの発電量が必要な場合や、長時間発電して第1蓄圧タンク52の内圧が低下した場合に、流量調整バルブ60を開き、第2蓄圧タンク54から膨張機10に多くの圧縮空気を供給する。これにより、膨張機10によって駆動される発電機12の発電量の低下を防止でき、同時に冷気及び冷水を取り出すこともできる。これは、データセンタや大型のコンピュータ等の大量の冷熱が必要な需要家に対して特に有効である。 By providing the second accumulator tank 54 and the second compressor 58, it is possible to supply emergency power and cooling for a long time in an emergency such as a power failure. Specifically, the flow rate adjusting valve 60 is normally closed, and the internal pressure of the second accumulator tank 54 is kept high. When a large amount of power is required due to a power failure or the like, or when the internal pressure of the first accumulator tank 52 drops due to long-term power generation, the flow rate adjusting valve 60 is opened to move from the second accumulator tank 54 to the expander 10. Supply a lot of compressed air. As a result, it is possible to prevent a decrease in the amount of power generated by the generator 12 driven by the expander 10, and at the same time, cold air and cold water can be taken out. This is particularly effective for consumers who require a large amount of cold heat, such as data centers and large computers.

2 ヒートポンプ(圧縮空気貯蔵(CAES)発電装置)
4 発電装置
6,7 モータ(電動機)
8 第1圧縮機
8a 吸気口
8b 吐出口
10 膨張機
10a 給気口
10b 排気口
12 発電機(負荷発生部)
14 第1熱交換器
16 電力系統
18 第2熱交換器
20a,20b,20c,20d 空気配管
21a,21b 熱媒配管
22a,22b,22c,22d,22e,22f,22g 給水配管
24 スイッチ(切替機構)
26 冷気取出口
28 給水部
30 冷水取出口
32a,32b,32c ポンプ
34 クーリングタワー
36 分流部
38 第1温水取出口
40 第3熱交換器
42 第4熱交換器
44 第2温水取出口
46 熱回収機構
48 排水部
50 電動発電機
52 第1蓄圧タンク(第1蓄圧部)
54 第2蓄圧タンク(第2蓄圧部)
56 バルブ
58 第2圧縮機
58a 吸気口
58b 吐出口
60 流量調整バルブ
2 Heat pump (compressed air storage (CAES) power generator)
4 Power generators 6, 7 Motors (motors)
8 First compressor 8a Intake port 8b Discharge port 10 Expander 10a Air supply port 10b Exhaust port 12 Generator (load generator)
14 1st heat exchanger 16 Power system 18 2nd heat exchanger 20a, 20b, 20c, 20d Air piping 21a, 21b Heat medium piping 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, 22f, 22g Water supply piping 24 switches (switching mechanism) )
26 Cold air outlet 28 Water supply unit 30 Cold water outlet 32a, 32b, 32c Pump 34 Cooling tower 36 Dividing unit 38 1st hot water outlet 40 3rd heat exchanger 42 4th heat exchanger 44 2nd hot water outlet 46 Heat recovery mechanism 48 Drainage section 50 Motor generator 52 1st accumulator tank (1st accumulator section)
54 Second accumulator tank (second accumulator)
56 Valve 58 Second compressor 58a Intake port 58b Discharge port 60 Flow rate adjustment valve

Claims (2)

入力電力により駆動される電動機と、
前記電動機と機械的に接続され、空気を圧縮する第1圧縮機と、
前記第1圧縮機で圧縮した圧縮空気と水とで熱交換する第1熱交換器と、
前記第1熱交換器で熱交換して昇温した水を取り出す第1温水取出口と、
前記第1圧縮機で圧縮された圧縮空気を貯蔵する第1蓄圧部と、
前記第1蓄圧部から供給される圧縮空気によって駆動される膨張機と、
前記膨張機と機械的に接続され、前記膨張機により駆動される発電機と、
前記膨張機で膨張された空気と水とで熱交換する第2熱交換器と、
前記第2熱交換器で熱交換して降温した水を取り出す冷水取出口と、
前記発電機で発電した電力の供給先を、前記電動機又は需要先に切り替える切替機構と
を備え
前記切替機構は、前記発電機から電力系統に電力送電が不要な場合、冷暖房専用運転として、前記発電機の発電電力を前記電動機に供給するように構成されている、ヒートポンプ。
An electric motor driven by input power and
A first compressor that is mechanically connected to the motor and compresses air,
A first heat exchanger that exchanges heat between compressed air compressed by the first compressor and water,
A first hot water outlet for taking out water that has been heated by heat exchange with the first heat exchanger, and
A first accumulator that stores compressed air compressed by the first compressor, and
An expander driven by compressed air supplied from the first accumulator and
A generator that is mechanically connected to the inflator and driven by the inflator,
A second heat exchanger that exchanges heat between air and water expanded by the expander,
A cold water outlet that takes out the water that has cooled down by exchanging heat with the second heat exchanger,
A switching mechanism for switching the supply destination of the electric power generated by the generator to the electric motor or the demand destination is provided .
The switching mechanism is a heat pump configured to supply the generated power of the generator to the motor as a dedicated operation for heating and cooling when power transmission from the generator to the power system is unnecessary.
前記電動機及び前記発電機に起因して発生する熱を回収し、前記回収した熱により水を昇温させ、第2温水取出口から温水として取り出す熱回収機構を有する、請求項1に記載のヒートポンプ。 The heat pump according to claim 1, further comprising a heat recovery mechanism that recovers heat generated by the motor and the generator, raises the temperature of water by the recovered heat, and takes out as hot water from a second hot water outlet. ..
JP2019092337A 2015-10-28 2019-05-15 heat pump Active JP6906013B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019092337A JP6906013B2 (en) 2015-10-28 2019-05-15 heat pump

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015212098A JP6571491B2 (en) 2015-10-28 2015-10-28 heat pump
JP2019092337A JP6906013B2 (en) 2015-10-28 2019-05-15 heat pump

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015212098A Division JP6571491B2 (en) 2015-10-28 2015-10-28 heat pump

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019174105A JP2019174105A (en) 2019-10-10
JP6906013B2 true JP6906013B2 (en) 2021-07-21

Family

ID=68166745

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019092337A Active JP6906013B2 (en) 2015-10-28 2019-05-15 heat pump

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6906013B2 (en)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2622984B2 (en) * 1988-03-28 1997-06-25 三洋電機株式会社 Air conditioner
JPH01314829A (en) * 1988-06-14 1989-12-20 Mitsubishi Electric Corp Space heater
JPH0365830U (en) * 1989-10-31 1991-06-26
JPH0772630B2 (en) * 1991-02-06 1995-08-02 三菱重工冷熱機材株式会社 Water heat exchanger
JP3112043B2 (en) * 1992-03-23 2000-11-27 株式会社デンソー Electric vehicle heating system
JP2005140444A (en) * 2003-11-07 2005-06-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Air conditioner and its control method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019174105A (en) 2019-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6571491B2 (en) heat pump
US10358975B2 (en) Compressed air energy storage and power generation device
JP6511378B2 (en) Compressed air storage power generation device and compressed air storage power generation method
JP5495293B2 (en) Compressor
US10794278B2 (en) Compressed air storage power generation device
WO2013164562A1 (en) Apparatus for storing energy and method of operating an energy storage system comprising such an apparatus
WO2016181884A1 (en) Compressed air energy storage and power generation device
WO2016203980A1 (en) Compressed air energy storage power generation device, and compressed air energy storage power generation method
WO2016049712A1 (en) Method for cooling of the compressed gas of a compressor installation and compressor installation in which this method is applied
EP3758190A1 (en) Compressed air energy storage and power generation device
JP2016211436A (en) Compressed air energy storage power generation device
JP2017172334A (en) Compressed air storage power generation device
JP5651366B2 (en) Air compressor exhaust heat recovery system
JP5747058B2 (en) Compressor
JP6906013B2 (en) heat pump
JP6793616B2 (en) Compressed air storage power generation device and compressed air storage power generation method
JP6826962B2 (en) Compressed air storage power generation device and compressed air storage power generation method
JP2022184621A (en) Compressed air storage and power generation system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190515

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200318

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200324

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200428

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20200602

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200825

C60 Trial request (containing other claim documents, opposition documents)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60

Effective date: 20200825

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20200902

C21 Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21

Effective date: 20200908

A912 Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20201002

C211 Notice of termination of reconsideration by examiners before appeal proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C211

Effective date: 20201006

C22 Notice of designation (change) of administrative judge

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22

Effective date: 20201110

C13 Notice of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C13

Effective date: 20210316

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210423

C22 Notice of designation (change) of administrative judge

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22

Effective date: 20210511

C23 Notice of termination of proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C23

Effective date: 20210518

C03 Trial/appeal decision taken

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C03

Effective date: 20210622

C30A Notification sent

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C3012

Effective date: 20210622

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210628

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6906013

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151