JPS62225863A - Heater utilizing low-temperature heat source - Google Patents

Heater utilizing low-temperature heat source

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JPS62225863A
JPS62225863A JP6858586A JP6858586A JPS62225863A JP S62225863 A JPS62225863 A JP S62225863A JP 6858586 A JP6858586 A JP 6858586A JP 6858586 A JP6858586 A JP 6858586A JP S62225863 A JPS62225863 A JP S62225863A
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JP
Japan
Prior art keywords
medium
heating
heating medium
evaporator
heat source
Prior art date
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Pending
Application number
JP6858586A
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Japanese (ja)
Inventor
一色 尚次
重遠 岡野
史朗 三島
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DAIWA KOSAN KK
Original Assignee
DAIWA KOSAN KK
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Publication date
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Publication of JPS62225863A publication Critical patent/JPS62225863A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、温熱エネルギーおよび冷熱エネルギーを有効
に利用する加熱装置に関し、詳しくは、低温の熱エネル
ギーおよび冷熱エネルギーを、高温の熱エネルギーとし
て有効に利用しうる加熱装置に関する。
Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a heating device that effectively utilizes thermal energy and cold energy. The present invention relates to a heating device that can be used for.

本発明の加熱装置は、冷熱源を利用する暖房またはその
他の生活熱源に利用することができ、また寒冷期におけ
る暖房またはその他の生活熱源に利用することができ、
さらに産業用の熱源として利用することができる。すな
わち熱源として利用する場合の温度により幅広い利用分
野を有する。
The heating device of the present invention can be used for heating using a cold source or other domestic heat sources, and can be used for heating or other domestic heat sources during cold seasons,
Furthermore, it can be used as an industrial heat source. In other words, it has a wide range of applications depending on the temperature when used as a heat source.

〔技術の背景および従来技術の説明〕[Technical background and explanation of conventional technology]

本明細書竪おける「冷熱源」は、低温の熱源と高温の熱
源と組み合わせた場合に、物質の気化と液化において生
じる物質の蒸気と液体の物質の間に生じる圧力の差を利
用して動力を発生しうる範囲の低い温度の熱源である。
In this specification, a "cold heat source" refers to a power source that utilizes the pressure difference between the vapor and liquid of a substance that occurs during vaporization and liquefaction of a substance when combined with a low-temperature heat source and a high-temperature heat source. It is a heat source with a low temperature that can generate .

物質の気化および液化の際に取り込まれ、また放出され
る気化熱(凝縮熱)を熱エネルギーの移動および伝達に
利用することは、蒸気による加熱またはヒートポンプに
おいて広く利用され、また蒸気の圧縮における蒸気の一
部の凝縮により放出される熱エネルギー(凝縮熱)を利
用してより高温の過熱蒸気とすることも広く知られてお
り、さらに熱源の温度差による物質の気化と液化におけ
る体積の膨張と収縮により生じる圧力差を利用して動力
を取り出すことも試みられている。
The use of the heat of vaporization (heat of condensation) captured and released during the vaporization and liquefaction of substances for the transfer and transfer of thermal energy is widely used in steam heating or heat pumps, and in the compression of steam. It is also widely known that the thermal energy (heat of condensation) released by the condensation of a part of the substance can be used to produce higher-temperature superheated steam. Attempts have also been made to extract power by utilizing the pressure difference caused by contraction.

本発明者らは、太陽光の熱を集熱し、これを生活熱源と
して利用する研究を続けているが、寒冷期の太陽光から
集熱される低温の熱源を、より高温の熱源に変換するた
めに必要な動力として、寒冷期の低い気温の冷熱源と太
陽光から集熱した低温の熱源の温度差による媒体の気化
と液体における体積の膨張と収縮によって生じる圧力差
から取り出される動力を利用しうろことを見出し、この
知見に基づいて本発明に到達した。
The present inventors have been conducting research on collecting heat from sunlight and using it as a heat source for daily life. The power required for this is extracted from the pressure difference caused by the vaporization of the medium and the expansion and contraction of volume in the liquid due to the temperature difference between the cold heat source at a low temperature during the cold season and the low-temperature heat source collected from sunlight. We discovered scales and arrived at the present invention based on this knowledge.

〔発明の目的および発明の要約〕[Object of the invention and summary of the invention]

本発明の目的は、低温の熱源からそれより高温の熱エネ
ルギーを取り出すことができる加熱装置を提供すること
にあり、詳しくは、低温の熱源からそれより高温の熱エ
ネルギーを、少ない動力によって取り出すことができる
加熱装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a heating device that can extract higher temperature thermal energy from a lower temperature heat source, and more specifically, to extract higher temperature thermal energy from a lower temperature heat source with less power. The purpose of the present invention is to provide a heating device that can.

本発明は、  。The present invention is...

(a)加熱媒体の蒸発器;加熱媒体の圧縮器;加熱媒体
の放熱器フ加熱媒体の蒸発器と加熱媒体の圧ll器を送
る配管;加熱媒体の蒸発器において発生した加熱媒体の
蒸気を送る配管;加熱媒体の圧縮器と加熱媒体の放熱器
を送る配管;加熱媒体の圧縮器において過熱された加熱
媒体の蒸気を送る配管;加熱媒体の放熱器と加熱媒体の
蒸発器を送る配管;加熱媒体の放熱器において凝縮した
加熱媒体を送る配管;および加熱媒体の圧縮器と加熱媒
体の蒸発器を送る配管;加熱媒体の圧縮器において凝縮
した加熱媒体を送る配管からなる加熱サイクル、および (b)駆動媒体の蒸発器;加熱媒体の圧縮器に動力を供
給するエキスパンダー;駆動媒体の凝縮器;駆動媒体の
蒸発器とエキスパンダーを送る配管;駆動媒体の蒸発器
において発生した駆動媒体の蒸気を送る配管;エキスパ
ンダーと駆動媒体の凝縮器を送る配管;エキスパンダー
と駆動媒体の蒸気を送る配管;および駆動媒体の凝縮器
と駆動媒体の蒸発器を送る配管;駆動媒体の凝縮器にお
いて凝縮した駆動媒体を送る配管からなる動力サイクル
、 からなることを特徴とする低温熱源を利用する加熱装置
である。
(a) Heating medium evaporator; heating medium compressor; Piping for transporting a heating medium compressor and a heating medium radiator; Piping for transporting vapor of the heating medium superheated in the heating medium compressor; Piping for transporting a heating medium radiator and a heating medium evaporator; A heating cycle consisting of piping for conveying the condensed heating medium in the heating medium radiator; and piping for conveying the heating medium compressor and heating medium evaporator; piping for conveying the condensed heating medium in the heating medium compressor; b) A driving medium evaporator; an expander that supplies power to a heating medium compressor; a driving medium condenser; piping that conveys the driving medium evaporator and expander; Piping for transporting the expander and the condenser of the driving medium; Piping for transporting the expander and the vapor of the driving medium; and piping for transporting the condenser of the driving medium and the evaporator of the driving medium; the driving medium condensed in the condenser of the driving medium This is a heating device that uses a low-temperature heat source and is characterized by consisting of a power cycle consisting of piping that sends heat.

本発明の低温熱源を利用する加熱装置の加熱媒体の蒸発
器および駆動媒体の蒸発器は、太陽熱集熱装置を熱源と
する熱媒または廃熱回収装置を熱源とする熱媒により加
熱されるものとすることができ、加熱媒体の放熱器は、
温風暖房器とすることができ、駆動媒体の凝縮器は、屋
外の寒冷な場所に取り付けられたもの、または廃冷熱に
より冷却されるものとすることができ、そして加熱媒体
に動力を供給するエキスパンダーは、タービンとするこ
とができ、そして加熱媒体の圧縮器に動力を供給するエ
キスパンダーは、補助動力源としての電動モーターをを
するものとし、動力サイクルにおいて発生する動力が不
足する時に、加熱装置を運転することができるようにす
ることもできる。
The heating medium evaporator and driving medium evaporator of the heating device using a low-temperature heat source of the present invention are heated by a heat medium whose heat source is a solar heat collector or a heat medium whose heat source is a waste heat recovery device. The heating medium radiator can be
It can be a hot air heater, and the condenser of the driving medium can be installed in an outdoor cold place or can be cooled by waste cold heat, and powers the heating medium. The expander may be a turbine, and the expander powering the compressor of the heating medium shall have an electric motor as an auxiliary power source, and when there is a lack of power generated in the power cycle, the expander powers the heating medium compressor. You can also be able to drive.

・1、本発明の低温熱源を利用する加熱装置は、低温、
′L′ノ 熱源より高い温度の熱エネルギーを得ることができる。
・1. The heating device using the low temperature heat source of the present invention has low temperature,
It is possible to obtain thermal energy at a higher temperature than the heat source 'L'.

〔発明の詳細な説明〕[Detailed description of the invention]

本発明の加熱装置は、低温熱源から供給される熱により
加熱する加熱サイクル、および加熱サイクルにおける加
熱媒体の蒸気を圧縮する動力を供給する動力サイクルか
ら構成される。
The heating device of the present invention includes a heating cycle for heating with heat supplied from a low-temperature heat source, and a power cycle for supplying power to compress vapor of a heating medium in the heating cycle.

本発明の加熱装置の一例は第1図に示される。An example of the heating device of the present invention is shown in FIG.

図面におけるlは駆動媒体の凝縮器、3は駆動媒体の蒸
発器、5は気体状の駆動媒体の膨張により動力を取り出
すエキスパンダー、そして2.4および6は配管であっ
て、配管2は凝縮器lを蒸発器3と送る配管;配管4は
蒸発器3をエキスパンダー5と送る配管;配管6はエキ
スパンダー5を凝縮器lと送る配管;これらの機器およ
び配管の連結により、駆動媒体の環状の流路を形成し、
この環状の流路を駆′mIs体が凝縮による収縮と蒸発
による膨張を繰り返して流れるとともに、エキスパンダ
ー5から動力を取り出すことによって、動力サイクルを
形成する。図面における11は加熱媒体の凝縮により熱
を展出する放熱器、13は加熱媒体の蒸発器、+5は気
体状の加熱媒体を圧縮して、その温度を上昇する圧縮器
、そして12.14および16は配管であって、配管1
2は放熱器11を蒸発器13と送る配管;配管14は蒸
発器13を圧縮器15と送る配管;配管16は圧縮器1
5を放熱器11と送る配管;これらの機器および配管の
連結により加熱媒体の環状の流路を形成し、この環状の
流路を加熱媒体が蒸発による熱の獲得および凝縮による
熱の放出を繰り返して流れることによって加熱サイクル
を形成する。
In the drawing, 1 is a driving medium condenser, 3 is a driving medium evaporator, 5 is an expander that extracts power by expanding the gaseous driving medium, and 2, 4 and 6 are piping, and piping 2 is a condenser. Piping 4 transports the evaporator 3 to the expander 5; Piping 6 transports the expander 5 to the condenser 1; By connecting these devices and piping, an annular flow of the driving medium is created. form a road,
The driving mls body flows through this annular flow path repeatedly contracting due to condensation and expanding due to evaporation, and the power is extracted from the expander 5, thereby forming a power cycle. In the drawing, 11 is a radiator that radiates heat by condensing a heating medium, 13 is a heating medium evaporator, +5 is a compressor that compresses a gaseous heating medium to increase its temperature, and 12.14 and 16 is a pipe, and the pipe 1
2 is a pipe that connects the radiator 11 to the evaporator 13; pipe 14 is a pipe that connects the evaporator 13 to the compressor 15; pipe 16 is a pipe that connects the compressor 1
5 and the radiator 11; these devices and pipes are connected to form an annular flow path for the heating medium, and the heating medium repeatedly acquires heat through evaporation and releases heat through condensation through this annular flow path. This creates a heating cycle.

動力サイクルでは、配管6を通って導入された気体状の
駆動媒体は、凝縮器1において凝縮して、液状になり、
配管2を通って蒸発器3に導入される。蒸発器3は余剰
の熱源(図示なし)、たとえば、太陽熱集熱装置の温水
により液状の駆動媒体を加熱して蒸発し、気体状の駆動
媒体にするが、駆動媒体は液状から気体状への相変化に
よって膨!+、τ−ag六tr、x −五E−に? f
−eE!、tk4Prr+Wmm体は、配管4を通って
エキスパンダー5に導かれる。エキスパンダー5の内部
は、凝縮器lにおける駆動媒体の気体状から液体への相
変化に起因する体積の収縮による吸引によって負圧状態
になっているから、配管4から導入される与圧された気
体状の駆動媒体をノズルから噴出し、その噴出によりタ
ービンのローターを回転し、回転軸7に動力を与える。
In the power cycle, the gaseous driving medium introduced through the pipe 6 condenses in the condenser 1 and becomes liquid,
It is introduced into the evaporator 3 through the pipe 2. The evaporator 3 uses an excess heat source (not shown), such as hot water from a solar heat collector, to heat and evaporate the liquid driving medium into a gaseous driving medium. Swells due to phase change! +, τ-ag6tr, x-5E-? f
-eE! , tk4Prr+Wmm bodies are led to the expander 5 through the pipe 4. The interior of the expander 5 is under negative pressure due to suction caused by the volume contraction caused by the phase change of the driving medium from gaseous to liquid in the condenser 1. Therefore, the pressurized gas introduced from the pipe 4 is in a negative pressure state. A shaped driving medium is ejected from the nozzle, and the ejection rotates the rotor of the turbine and provides power to the rotating shaft 7.

与圧を失なった気体状の駆動媒体は、配管6を通って凝
縮器lに導かれ、凝縮器lにおいて8蔭の外気によって
冷却され、凝縮して液状になり、配管2を通って再び動
力サイクルを循環して、膨張と収縮を繰り返して、エキ
スパンダー5の回転軸に動力を与え続ける。
The gaseous driving medium that has lost its pressurization is led to the condenser 1 through the pipe 6, where it is cooled by the outside air of 8 shades, condenses to a liquid state, and passes through the pipe 2 again. It circulates through the power cycle, repeating expansion and contraction, and continues to provide power to the rotating shaft of the expander 5.

加熱サイクルでは、放熱器11における凝縮により熱を
放出し、液状になった加熱媒体は、配管12を通って蒸
発器13に導入される。蒸発器13は、余剰の熱源(図
示なし)、たとえば、太陽熱集熱装置の温水によって液
状の加熱媒体′を加熱して、蒸発し、気体状の加熱媒体
にする。気体状の加熱媒体は、配管14を通って圧縮器
!5に導入される。圧縮器15において気体状の加熱媒
体はエキスパンダー5から与えられた動力によって圧縮
され、その一部分の凝縮により加熱されて、その温度を
上昇する。温度が上昇した気体状の加熱媒体は、配管1
6を通って放熱器11に導入され、放熱器11において
凝縮して熱を放出する。放熱器11において放出された
熱は、たとえば室内暖房に使用することができるが、そ
の温度は、圧縮器15における温度の上昇によって、蒸
発器13において余剰の熱源から与えられた熱の温度よ
りも高くなっている。そして外気の温度が低ければ、低
い程、動力サイクルの凝縮器lにおける気体状の駆動媒
体の凝縮による体積の収縮が急激であるから、エキスパ
ンダ−5内部の負圧の絶対値が大きくなり、それにより
発生するエキスパンダー5の動力も大きくなり、加熱サ
イクルの圧縮器15における気体状の加熱媒体の圧縮比
も大きくなる。
In the heating cycle, heat is released by condensation in the radiator 11, and the heating medium, which has become liquid, is introduced into the evaporator 13 through the pipe 12. The evaporator 13 heats the liquid heating medium ' with an excess heat source (not shown), for example hot water from a solar heat collector, and evaporates it into a gaseous heating medium. The gaseous heating medium passes through the pipe 14 to the compressor! 5 will be introduced. In the compressor 15, the gaseous heating medium is compressed by the power applied from the expander 5, and a portion of the heating medium is heated by condensation, thereby increasing its temperature. The gaseous heating medium whose temperature has increased is transferred to the pipe 1
6 and is introduced into the radiator 11, where it condenses and releases heat. The heat released in the radiator 11 can be used, for example, for indoor heating, but its temperature is lower than the temperature of the heat given from the surplus heat source in the evaporator 13 due to the increase in temperature in the compressor 15. It's getting expensive. The lower the temperature of the outside air is, the more rapidly the volume shrinks due to condensation of the gaseous driving medium in the condenser l of the power cycle, so the absolute value of the negative pressure inside the expander 5 becomes larger. The power generated by the expander 5 thereby increases, and the compression ratio of the gaseous heating medium in the compressor 15 of the heating cycle also increases.

そのために圧縮により温度が上昇した気体状の加熱媒体
の温度は、より高いものになる。放熱器!lにおいて凝
縮した液状の加熱媒体は配管12を通って加熱サイクル
を循環し、蒸発による熱の獲゛1得、圧縮による温度の
上昇および凝縮による熱の放出を繰り返し、余剰の熱源
から獲得した熱の放熱器からの放出を繰り返す。加熱サ
イクルの圧縮器15における気体状の加熱媒体の圧縮に
より気体状の加熱媒体の一部が液状の加熱媒体になるが
、圧縮器15において生成した液状の加熱媒体は配管1
7を通って加熱サイクルに戻される。
Therefore, the temperature of the gaseous heating medium whose temperature has increased due to compression becomes higher. Heat sink! The liquid heating medium condensed in 1 circulates through the heating cycle through the pipe 12, and repeatedly acquires heat by evaporation, increases the temperature by compression, and releases heat by condensation. is repeatedly released from the radiator. Due to the compression of the gaseous heating medium in the compressor 15 of the heating cycle, a part of the gaseous heating medium becomes a liquid heating medium, but the liquid heating medium generated in the compressor 15 is
7 and returned to the heating cycle.

本発明の加熱装置における動力サイクルは、凝縮器lを
冷却する外気の温度が余剰熱源に対して充分に低下して
いる場合に、充分な能力を発揮する。すなわち凝縮器1
を設置した外気の温度が蒸発器3を温める余剰熱源の温
度に対して充分に低下すると、凝縮器1の冷却能力が増
大して、気体状の駆II!II媒体の凝縮を増大し、そ
れによって凝縮器lの気体状の駆動媒体の入口から配管
6に通じるエキスパンダー5の内部の圧力は低下するが
、余剰熱源の温度は変らず、駆動媒体の蒸発器3の能力
も変らず、それによって配管4から導入される気体状の
駆動媒体の圧力は変らないから、エキスパンダー5の内
外の圧力差が増大し、それによってエキスパンダー5に
おける気体状の駆動媒体のノズルからの噴射の圧力は増
大する。そうすると、エキスパンダー5から取り出され
る動力が大きくなるから、加熱サイクルにおける圧縮器
の能力が増大し、それによって気体状の加熱媒体の圧縮
能力も増大するから、配管16を経て放熱器11に送ら
れる気体状の加熱媒体の温度も高くなり、それによって
放熱器11により加熱される温度も高くなる。そうして
みると、本発明の加熱装置は、凝縮器1を冷却する外気
の温度が低下すると、それだけ放熱器!1から取り出さ
れる熱の温度を高くする、ということができる。すなわ
ち放熱器11を室内の暖房とすると、外気の温度が低下
すれば、その分だけ室内の暖房の温度が上昇することに
なるが、このことは加熱装置に非常に好都合である。
The power cycle in the heating device of the present invention exhibits sufficient performance when the temperature of the outside air that cools the condenser 1 is sufficiently lower than the surplus heat source. i.e. condenser 1
When the temperature of the outside air where the evaporator 3 is installed becomes sufficiently lower than the temperature of the surplus heat source that warms the evaporator 3, the cooling capacity of the condenser 1 increases and the gaseous evaporator II! II increases the condensation of the medium, thereby reducing the pressure inside the expander 5 leading from the inlet of the gaseous driving medium of the condenser l to the pipe 6, but the temperature of the surplus heat source does not change and the evaporator of the driving medium 3 does not change, and the pressure of the gaseous driving medium introduced from the pipe 4 does not change, so the pressure difference between the inside and outside of the expander 5 increases, and as a result, the pressure of the gaseous driving medium in the expander 5 The pressure of the jet increases. In this case, the power taken out from the expander 5 increases, so the capacity of the compressor in the heating cycle increases, and the capacity to compress the gaseous heating medium also increases, so the gas sent to the radiator 11 via the pipe 16 increases. The temperature of the heating medium increases, and the temperature heated by the radiator 11 thereby also increases. Then, when the temperature of the outside air that cools the condenser 1 decreases, the heating device of the present invention becomes a radiator! It can be said that the temperature of the heat extracted from 1 is increased. That is, if the radiator 11 is used for indoor heating, as the outside air temperature decreases, the indoor heating temperature increases by that amount, which is very convenient for the heating device.

本発明の加熱装置の他の一例は、加熱サイクルの圧縮器
15に与えられる動力サイクルからの動力−h<爪六ど
すτl/l  ムh?ψ1−4デ加脱赫ノh+1^佃力
が低下した場合に、加熱サイクルの能力を維持すること
ができるようにするために、圧縮器15にモーター8を
取り付けた加熱装置である。
Another example of the heating device of the present invention is the power from the power cycle given to the compressor 15 of the heating cycle - h < 6 dos τl/l m h? This is a heating device in which a motor 8 is attached to a compressor 15 in order to maintain the heating cycle ability even when the power decreases.

第2図において、lは駆動媒体の凝縮器、3は駆動媒体
の蒸発器、5は気体状の駆動媒体の膨張により動力を取
り出すエキスパンダー、そして2.4および6は配管で
あって配管2は1g!縮器lを蒸発器3と送る配管;配
管4は蒸発器3をエキスパンダー5と送る配管;配管6
はエキスパンダー5を凝縮器1と送る配管;これらの機
器および配管の連結により、駆動媒体の環状の流路を形
成し、この環状の流路を駆動媒体が凝縮による収縮と蒸
発による膨張を繰り返して流れるとともに、エキスパン
ダー5から動力を取り出すことによって動力サイクルを
形成する。第2図において、11は加熱媒体の凝縮によ
り熱を放出する放熱器、13は加熱媒体の蒸発器、+5
は気体状の加熱媒体を圧縮して、その温度を上昇する圧
縮器、そして12.14および16は配管であって、配
管12は放熱器11を蒸発器13と送る配管;配管14
は蒸発器13を圧綴器15と送る配管;配管16は圧縮
器15を放熱器11と送る配管;これらの機器および配
管の連結により環状の加熱媒体の流路を形成し、この環
状の流路を加熱媒体が蒸発による熱の獲得および凝縮に
よる熱の放出を繰り返して流れることによって加熱サイ
クルを形成する。また8はモーター、9はクラッチモし
て10はエキスパンダー5により発生する動力によりモ
ーター8およびクラッチ9を制御するインバーター制御
器である。
In FIG. 2, 1 is a condenser for the driving medium, 3 is an evaporator for the driving medium, 5 is an expander that extracts power by expanding the gaseous driving medium, and 2, 4 and 6 are piping. 1g! Piping 4 connects the compressor 1 to the evaporator 3; Piping 4 connects the evaporator 3 to the expander 5; Piping 6
is the pipe that sends the expander 5 to the condenser 1; the connection of these devices and pipes forms an annular flow path for the driving medium, and the driving medium repeats contraction due to condensation and expansion due to evaporation through this annular flow path. As the power flows, a power cycle is formed by extracting power from the expander 5. In Fig. 2, 11 is a radiator that emits heat by condensing the heating medium, 13 is an evaporator of the heating medium, and +5
is a compressor that compresses a gaseous heating medium to increase its temperature; and 12, 14 and 16 are piping, of which piping 12 is a piping that sends the radiator 11 to the evaporator 13; piping 14;
Piping 16 connects the compressor 15 to the radiator 11; The connection of these devices and piping forms an annular heating medium flow path, and this annular flow A heating cycle is formed by the heating medium flowing through the passage repeatedly acquiring heat through evaporation and releasing heat through condensation. Further, 8 is a motor, 9 is a clutch motor, and 10 is an inverter controller that controls the motor 8 and clutch 9 using the power generated by the expander 5.

動力サイクルでは、配管6を通って導入された気体状の
駆動媒体は、凝縮器lにおいて凝縮して、液状になり、
配管2を通って蒸発器3に導入される。蒸発器3は余剰
熱源(図示なし)、たとえば、ボイラーの廃温水または
太陽熱集熱装置の温水により液状の駆動媒体を加熱して
蒸発し、気体状の駆動媒体にするが、駆動媒体は液状か
ら気体状への相変化によって膨張して与圧される。与圧
された気体状の駆動媒体は、配管4を通フて、エキスパ
ンダー5に導かれる。エキスパンダー5の内部は、凝縮
器1における駆動媒体の気体状から液状への相変化に起
因する体積の収縮による吸引によって負圧状態になって
いるから、配管4から導入される気体状の駆動媒体をノ
ズルから噴出し、その噴出により、タービンのローター
を口伝し、回転軸に動力を与える。与圧を失なった気体
状の駆動媒体は、配管6を通って凝縮器lに導かれ、凝
縮器1において、たとえば8蔭の外気により冷却され、
凝縮して液状になり、配管2を通って再び動力サイクル
を循環して、膨張と収縮を繰り返してエキスパンダー5
の回転軸7に動力を与える。
In the power cycle, the gaseous driving medium introduced through the pipe 6 condenses in the condenser l and becomes liquid;
It is introduced into the evaporator 3 through the pipe 2. The evaporator 3 heats and evaporates the liquid driving medium using a surplus heat source (not shown), such as waste hot water from a boiler or hot water from a solar heat collector, and converts the driving medium into a gaseous driving medium. Due to the phase change to gaseous state, it expands and becomes pressurized. The pressurized gaseous driving medium passes through piping 4 and is guided to expander 5 . The inside of the expander 5 is in a negative pressure state due to the suction caused by the volume contraction caused by the phase change of the driving medium from gaseous to liquid in the condenser 1, so that the gaseous driving medium introduced from the pipe 4 is ejected from the nozzle, and the ejection transmits power to the turbine rotor, providing power to the rotating shaft. The gaseous driving medium that has lost its pressurization is led to the condenser 1 through the pipe 6, and is cooled in the condenser 1 by, for example, 8 shades of outside air.
It condenses into a liquid state, passes through the pipe 2, circulates the power cycle again, repeats expansion and contraction, and becomes the expander 5.
Power is applied to the rotating shaft 7 of.

加熱サイクルでは、放熱器11における凝縮により熱を
放出し、液状になった加熱媒体は、配管12を通って蒸
発器13に導入される。蒸発器13は、余剰熱源(図示
なし)、たとえば、ボイラーの廃温水または太陽熱集熱
装置の温水により液状の加熱媒体を加熱して蒸発し、気
体状の加熱媒体にする。気体状の加熱媒体は、配管14
を通って圧縮器15に導入される。圧縮器15において
気体状の加熱媒体はエキスパンダー5から与えられた動
力によって圧縮され、その一部分の凝縮により加熱され
て、その温度を上昇する。温度が上昇した気体状の加熱
媒体は、配管16を通って1熱器11に導入され、を熱
器+1において凝縮して熱を放出する。放熱器11にお
いて放出された熱は、たとえば室内暖房に使用すること
ができるが、その温度は、圧縮器15における温度の上
昇によって、蒸発器13において余剰熱源から与えられ
た熱の温度よりも高くなっている。そして外気の温度が
、余剰熱源の熱に対して低くなっていると、動力サイク
ルの凝縮器1における気体状の駆動媒体の凝縮による体
積の収縮が急激になるから、エキスパンダー5の内部の
負圧の絶対値が大きくなり、それにより発生するエキス
パンダー5の動力も大きくなる。そうすると加熱サイク
ルの圧縮器における気体状の加熱媒体の圧縮比も大きく
なり、それにより温度が上昇した気体状の加熱媒体の温
度は、より高いものとなる。
In the heating cycle, heat is released by condensation in the radiator 11, and the heating medium, which has become liquid, is introduced into the evaporator 13 through the pipe 12. The evaporator 13 heats and evaporates the liquid heating medium using a surplus heat source (not shown), such as waste hot water from a boiler or hot water from a solar heat collector, to convert it into a gaseous heating medium. The gaseous heating medium is connected to the pipe 14
is introduced into the compressor 15 through the. In the compressor 15, the gaseous heating medium is compressed by the power applied from the expander 5, and a portion of the heating medium is heated by condensation, thereby increasing its temperature. The gaseous heating medium whose temperature has increased is introduced into the first heating device 11 through the pipe 16, and is condensed in the heating device +1 to release heat. The heat released in the radiator 11 can be used, for example, for indoor heating, but its temperature is higher than the temperature of the heat provided from the surplus heat source in the evaporator 13 due to the temperature increase in the compressor 15. It has become. If the temperature of the outside air is lower than the heat of the surplus heat source, the volume of the gaseous driving medium in the condenser 1 of the power cycle will condense rapidly, resulting in a negative pressure inside the expander 5. The absolute value of becomes larger, and the generated power of the expander 5 also becomes larger. Then, the compression ratio of the gaseous heating medium in the compressor of the heating cycle also increases, and the temperature of the gaseous heating medium whose temperature has increased thereby becomes higher.

動力サイクルの凝縮器lを冷却する外気の温度が余剰熱
源の熱に対して低くなると、エキスパンダ−5内部の負
圧の絶対値が小さくなり、それによるエキスパンダー5
において発生する動力も小さくなる。そうすると、加熱
サイクルの圧縮器15の能力も低下するから、圧縮器1
5における気体状の加熱媒体の圧縮が充分に行なわれず
、それによって放熱器11に導入される気体状の加熱媒
体の温度の上昇も小さくなるから、放熱器11から放出
される熱の温度も低くなる。また動力サイクルの凝縮器
1における気体状の駆動媒体の凝縮がストップすると、
加熱サイクルの放熱器11から放出される熱の温度は蒸
発器13において与えられる余剰熱源より与えられる熱
の温度を超えることができない。すなわち、加熱サイク
ルの放熱器11かう放出される熱の温度は、圧縮器15
に与えられる動力に依存する。圧縮器15に与えられる
動力、すなわちエキスパンダー5から発生する動力が小
さくなった場合に、圧縮器15に取り付けられたモータ
ーを作動して、圧縮器15に動力を与え、それによって
放熱器11から放出される熱の温度を維持するが、モー
ター8は、インバーター制御器10により制御される。
When the temperature of the outside air that cools the condenser l of the power cycle becomes lower than the heat of the surplus heat source, the absolute value of the negative pressure inside the expander 5 becomes smaller, and as a result, the
The power generated in this case also becomes smaller. In this case, the capacity of the compressor 15 in the heating cycle also decreases, so the compressor 1
5, the gaseous heating medium is not sufficiently compressed, and as a result, the rise in temperature of the gaseous heating medium introduced into the radiator 11 is also small, so the temperature of the heat released from the radiator 11 is also low. Become. Also, when the condensation of the gaseous driving medium in the condenser 1 of the power cycle stops,
The temperature of the heat emitted from the radiator 11 of the heating cycle cannot exceed the temperature of the heat provided by the surplus heat source provided in the evaporator 13. That is, the temperature of the heat released by the heat radiator 11 of the heating cycle is the same as that of the compressor 15.
depends on the power given to the When the power given to the compressor 15, that is, the power generated from the expander 5 becomes small, the motor attached to the compressor 15 is activated to provide power to the compressor 15, thereby causing the power to be released from the radiator 11. The motor 8 is controlled by an inverter controller 10 to maintain the temperature of the heat generated.

インバーター制御器lOはエキスパンダー5において発
生する動力を検知し、この動力の大小によってモーター
8を制御する。エキスパンダー5において動力を発生し
ない場合は、インバーター制種器lOは、モーター8の
作動を開始するとともにクラッチ9を切り、本発明の加
熱装置の動力サイクルを加熱サイクルから切り離し、加
熱サイクルはモーター8の動力によって運転される。
The inverter controller IO detects the power generated in the expander 5 and controls the motor 8 depending on the magnitude of this power. When no power is generated in the expander 5, the inverter limiter lO starts the operation of the motor 8 and disengages the clutch 9, separating the power cycle of the heating device of the present invention from the heating cycle, and the heating cycle is started by the motor 8. Driven by power.

本発明の加熱装置における駆動媒体および加熱媒体は、
それぞれの蒸発器を加熱する熱源の温度よりも低い沸点
を有する熱媒であ°ることを必要とするが、駆動媒体の
沸点は、駆動媒体の凝縮器における冷却温度よりも高い
温度であることを必要とする。そして本発明の加熱装置
の動力サイクルにおける駆動媒体の凝縮器lの冷却温度
は駆動媒体の蒸発n3の加熱温度よりも充分に低い温度
であることを必要とし、加熱サイクルにおける放熱器1
1から放出される熱エネルギーの温度を加熱媒体の蒸発
器13における加熱媒体の加熱温度よりも高くするには
、駆動媒体の蒸発器の加熱温度と駆動媒体の凝縮器の冷
却温度の間に少なくとも25°Cの温度差を必要とする
。駆動媒体の凝縮器lは、寒冷期の気温が低い時期には
、低い気温に冷却しうる屋外の8蔭に設置することがで
きるが、気温が充分に低くない場合は、廃冷熱源、たと
えば、液化ガスの蒸発などを駆動媒体の凝縮器lの冷熱
源として利用することもできる。
The driving medium and heating medium in the heating device of the present invention are:
The heating medium must have a boiling point lower than the temperature of the heat source heating the respective evaporator, but the boiling point of the driving medium must be higher than the cooling temperature of the driving medium in the condenser. Requires. The cooling temperature of the condenser l of the driving medium in the power cycle of the heating device of the present invention needs to be sufficiently lower than the heating temperature of the evaporation n3 of the driving medium.
In order to make the temperature of the thermal energy released from the heating medium higher than the heating temperature of the heating medium in the heating medium evaporator 13, at least the heating temperature of the driving medium evaporator and the cooling temperature of the driving medium condenser are set. Requires a temperature difference of 25°C. The driving medium condenser l can be installed outdoors in a shaded area where it can be cooled down to a low temperature during the cold season, but if the temperature is not low enough, it can be installed in a shaded area outside the house, but if the temperature is not low enough, it can be installed in the shade of a waste cold heat source, e.g. , evaporation of liquefied gas, etc. can also be used as a cooling source for the condenser l of the driving medium.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の加熱装置は、低温の熱源から、余分の動力を加
えなくとも、その熱源の温度よりも高い温度の熱エネル
ギーを取り出すことができる。また加熱媒体の圧縮に充
分な動力が得られず、たとえ補助動力証として電動モー
ター8を使用したとしても、駆動媒体の凝縮器lの間け
つ的な運転により、補助動力源の電動モーター8の運転
に必要な’Fl!気を減少することができる。
The heating device of the present invention can extract thermal energy at a temperature higher than the temperature of the heat source from a low-temperature heat source without applying extra power. In addition, sufficient power cannot be obtained for compressing the heating medium, and even if the electric motor 8 is used as an auxiliary power source, the electric motor 8 as an auxiliary power source may not be activated due to the intermittent operation of the driving medium condenser l. 'Fl required for driving! Qi can be reduced.

本発明の加熱装置は、駆動媒体の凝縮に外気の低い気温
を利用することができる寒冷期の暖房に使用するのが好
適である。
The heating device of the present invention is suitable for use in heating during cold seasons, where the low temperature of the outside air can be used to condense the driving medium.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明の加熱装置の実施の一例のフローシー
トであり、そして第2図は本発明の実施の他の一例のフ
ローシートである。
FIG. 1 is a flow sheet of one example of implementing the heating device of the present invention, and FIG. 2 is a flow sheet of another example of implementing the present invention.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)(a)加熱媒体の蒸発器;加熱媒体の圧縮器;加
熱媒体の放熱器;加熱媒体の蒸発器と加熱媒体の圧縮器
を連結し、加熱媒体の蒸発器において発生した加熱媒体
の蒸気を送る配管;加熱媒体の圧縮器と加熱媒体の放熱
器を連結し、加熱媒体の圧縮器において過熱された加熱
媒体の蒸気を送る配管;加熱媒体の放熱器と加熱媒体の
蒸発器を連結し、加熱媒体の放熱器において冷却、凝縮
した加熱媒体を送る配管および加熱媒体の圧縮器と加熱
媒体の蒸発器を連結し、加熱媒体の圧縮器において凝縮
した加熱媒体を送る配管からなる加熱サイクル、および (b)駆動媒体の蒸発器;加熱媒体の圧縮器に動力を供
給するエキスパンダー;駆動媒体の凝縮器;駆動媒体の
蒸発器とエキスパンダーを連結し、駆動媒体の蒸発器に
おいて発生した駆動媒体の蒸気を送る配管;エキスパン
ダーと駆動媒体の凝縮器を連結し、エキスパンダーから
排出する駆動媒体の蒸気を送る配管;および駆動媒体の
凝縮器と駆動媒体の蒸発器を連結し、駆動媒体の凝縮器
において凝縮した駆動媒体を送る配管からなる動力サイ
クル、 からなることを特徴とする低温熱源を利用する加熱装置
(1) (a) A heating medium evaporator; a heating medium compressor; a heating medium radiator; a heating medium evaporator and a heating medium compressor are connected, and the heating medium generated in the heating medium evaporator is Piping for sending steam; Piping that connects the heating medium compressor and heating medium radiator, and sends the heating medium vapor superheated in the heating medium compressor; connects the heating medium radiator and heating medium evaporator A heating cycle consisting of piping that transports the heating medium that has been cooled and condensed in a radiator for the heating medium, and piping that connects the compressor of the heating medium and the evaporator of the heating medium and transports the heating medium that has been condensed in the compressor of the heating medium. , and (b) an evaporator for the driving medium; an expander for powering the compressor for the heating medium; a condenser for the driving medium; and a driving medium generated in the evaporator for the driving medium, connecting the evaporator for the driving medium and the expander. piping that connects the expander and the driving medium condenser and sends the driving medium vapor discharged from the expander; and piping that connects the driving medium condenser and the driving medium evaporator and connects the driving medium condenser. A heating device using a low-temperature heat source, characterized by comprising: a power cycle consisting of piping for sending a condensed driving medium.
(2)加熱媒体の蒸発器および駆動媒体の蒸発器が、太
陽熱集熱装置を熱源とする熱媒により加熱されるもので
あることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の低
温熱源を利用する加熱装置。
(2) The low-temperature heat source according to claim 1, wherein the heating medium evaporator and the driving medium evaporator are heated by a heating medium whose heat source is a solar heat collector. A heating device that uses
(3)加熱媒体の蒸発器および駆動媒体の蒸発器が、廃
熱回収装置を熱源とする熱媒により加熱されるものであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の低温
熱源を利用する加熱装置。
(3) The low-temperature heat source according to claim 1, wherein the heating medium evaporator and the driving medium evaporator are heated by a heat medium whose heat source is a waste heat recovery device. A heating device that uses
(4)加熱媒体の放熱器が、温風暖房器であることを特
徴とする特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれか
に記載の低温熱源を利用する加熱装置。
(4) A heating device using a low-temperature heat source according to any one of claims 1 to 3, wherein the radiator of the heating medium is a hot air heater.
(5)駆動媒体の凝縮器が、屋外の寒冷な場所に取り付
けられたものであることを特徴とする特許請求の範囲第
1項ないし第4項のいずれかに記載の低温熱源を利用す
る加熱装置。
(5) Heating using a low-temperature heat source according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the driving medium condenser is installed in a cold place outdoors. Device.
(6)駆動媒体の凝縮器が、廃冷熱により冷却されるも
のであることを特徴とする特許請求の範囲第1項ないし
第4項のいずれかに記載の低温熱源を利用する加熱装置
(6) A heating device using a low-temperature heat source according to any one of claims 1 to 4, wherein the condenser for the driving medium is cooled by waste cold heat.
(7)加熱媒体の圧縮器に動力を供給するエキスパンダ
ーが、タービンであることを特徴とする特許請求の範囲
第1項ないし第6項のいずれかに記載の低温熱源を利用
する加熱装置。
(7) A heating device using a low-temperature heat source according to any one of claims 1 to 6, wherein the expander that supplies power to the heating medium compressor is a turbine.
(8)加熱媒体の圧縮器に動力を供給するエキスパンダ
ーが、補助動力源としての電動モーターを有することを
特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第7項のいずれ
かに記載の低温熱源を利用する加熱装置。
(8) The low-temperature heat source according to any one of claims 1 to 7, wherein the expander that supplies power to the heating medium compressor has an electric motor as an auxiliary power source. Heating device to be used.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH029767U (en) * 1988-06-30 1990-01-22
JP2013096645A (en) * 2011-11-01 2013-05-20 Ojima Shisaku Kenkyusho:Kk Cooling system

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JPH029767U (en) * 1988-06-30 1990-01-22
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