JPS63231150A - ヒ−トポンプ - Google Patents
ヒ−トポンプInfo
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- JPS63231150A JPS63231150A JP62064884A JP6488487A JPS63231150A JP S63231150 A JPS63231150 A JP S63231150A JP 62064884 A JP62064884 A JP 62064884A JP 6488487 A JP6488487 A JP 6488487A JP S63231150 A JPS63231150 A JP S63231150A
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- Japan
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- water vapor
- heat
- oil
- pump
- gas
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- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 8
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 7
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 4
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
- Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
- Y02A30/274—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies using waste energy, e.g. from internal combustion engine
Landscapes
- Central Heating Systems (AREA)
- Control Of The Air-Fuel Ratio Of Carburetors (AREA)
- Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、例えば１００℃以上の温水を得るのに適した
ヒートポンプに関するものである。
ヒートポンプに関するものである。
（従来の技術）
従来、ヒートポンプ（本明細書では、ヒートポンプとは
高温物体に熱を与える機能を備えた装置をいう。）は、
括本的には第３図に示すようにポンプ本体３１．凝縮器
２．膨張弁３２および蒸発器３３を含むクローズトルー
プで構成されている。
高温物体に熱を与える機能を備えた装置をいう。）は、
括本的には第３図に示すようにポンプ本体３１．凝縮器
２．膨張弁３２および蒸発器３３を含むクローズトルー
プで構成されている。
そして、ポンプ本体３１によりガス状態の冷媒を断熱圧
縮して、高圧、高温ガス状態で吐出し、凝縮器２により
管３４内の水との間で熱交換を行わせて、冷媒から熱を
奪い、冷媒を凝縮後、高圧液体状態で膨張弁３２へ送り
出している。
縮して、高圧、高温ガス状態で吐出し、凝縮器２により
管３４内の水との間で熱交換を行わせて、冷媒から熱を
奪い、冷媒を凝縮後、高圧液体状態で膨張弁３２へ送り
出している。
さらに、この高圧液体状態の冷媒を膨張弁３２により絞
り膨張させて低温ガス液状態として蒸発器３２内に送り
、ここで外部の熱源３５との間で熱交換を行わ仕て、外
部から熱を奪って冷媒を気化させ、この気化した冷媒を
ポンプ本体３１に吸込ませ、以後冷媒を循環させて」二
足同様の動作を繰り返すようになっている。
り膨張させて低温ガス液状態として蒸発器３２内に送り
、ここで外部の熱源３５との間で熱交換を行わ仕て、外
部から熱を奪って冷媒を気化させ、この気化した冷媒を
ポンプ本体３１に吸込ませ、以後冷媒を循環させて」二
足同様の動作を繰り返すようになっている。
ところて、このヒートポンプを暖房用として使用する場
合を考えると、蒸発器３３ての熱源３５となるのは、例
えば井戸水、空気または排蒸気で、冷媒としては一般的
にクロロジフルオロメタン。
合を考えると、蒸発器３３ての熱源３５となるのは、例
えば井戸水、空気または排蒸気で、冷媒としては一般的
にクロロジフルオロメタン。
ジクロロフルオロメタン、ジクロロテトラフルオロエタ
ン等が使用されている。
ン等が使用されている。
（発明が解決しようとずろ問題点）
」１記ヒートポンプでは、凝縮器２にて管３４内の水に
熱を与える！こめには、外部より熱を取り入れる熱交換
手段を要する蒸発器３３が必要であり、しから外部より
熱を取り入れろため、熱伝達抵抗による熱損失ら生しる
。
熱を与える！こめには、外部より熱を取り入れる熱交換
手段を要する蒸発器３３が必要であり、しから外部より
熱を取り入れろため、熱伝達抵抗による熱損失ら生しる
。
また、約１００℃以上のｉＷ水を得ようとすると設備の
材質を特殊なしのにする必要があり設備費用か高くなる
。例えば、ｌ０００Ｃにおける上記冷媒の飽和圧力は、
クロロジフルオロメタンが５０ｋｇ／ｃｍ２Ｇ、ジクロ
ロフルオロメタンが３３ｋｇ／ｃｍ２Ｇ、 ジクロロ
テトラフルオロメタンが１３ｋｇ／ｃｍ２Ｇとなり、５
０ｋｇ／ｃｍ”Ｇではクロロジフルオロメタンは分解し
て使用できなくなる。そして、このように凝縮器２での
圧力が非常に高くなり、ポンプ本体３１．凝縮器２の耐
圧強度を大きくずろ必要がある。
材質を特殊なしのにする必要があり設備費用か高くなる
。例えば、ｌ０００Ｃにおける上記冷媒の飽和圧力は、
クロロジフルオロメタンが５０ｋｇ／ｃｍ２Ｇ、ジクロ
ロフルオロメタンが３３ｋｇ／ｃｍ２Ｇ、 ジクロロ
テトラフルオロメタンが１３ｋｇ／ｃｍ２Ｇとなり、５
０ｋｇ／ｃｍ”Ｇではクロロジフルオロメタンは分解し
て使用できなくなる。そして、このように凝縮器２での
圧力が非常に高くなり、ポンプ本体３１．凝縮器２の耐
圧強度を大きくずろ必要がある。
さらに、通常の冷媒は高温条件丁ての使用には耐え得な
い等の問題がある。
い等の問題がある。
（問題点を解決するための手段）
上記問題点を解決するために、本発明は、温水を適宜供
給可能に設けた密閉容器である気液分離器と、この内部
の気体部分に吸込流路を介して連通して、水蒸気を真空
状態で吸込み、断熱圧縮後温度上昇した水蒸気を吐出流
路に吐出ずろオイルフリー形真空ポンプと、この吐出さ
れた水蒸気から熱を回収する熱回収手段とから形成した
。
給可能に設けた密閉容器である気液分離器と、この内部
の気体部分に吸込流路を介して連通して、水蒸気を真空
状態で吸込み、断熱圧縮後温度上昇した水蒸気を吐出流
路に吐出ずろオイルフリー形真空ポンプと、この吐出さ
れた水蒸気から熱を回収する熱回収手段とから形成した
。
（実施例）
次に、本発明の一実施例を図面にしたがって説明する
第１図は、ボイラ等の排蒸気（通常は６０°Ｃ〜８０℃
）を利用できる場所で使用した本発明に係るヒートポン
プを示し、オイルフリー形真空ポンプ本体（以下、本体
という。）１．凝縮器２．スチームトラップ３および密
閉容器である気液分Ｍ器・１を含む閉ループを形成する
とともに、気液分離器４に排蒸気を供給する排蒸気ライ
ン５を接続して形成しである。また、凝縮器２に排熱回
収ライン６を熱交換可能に設けるとともに、気液分離器
・１内の上部に、水蒸気内の水滴、塵等の混入物を除去
するデミスタ７を設け、このデミスタ７を介して水蒸気
を本体１に導く一方、水蒸気から分離した温水を一旦下
部に溜めるように形成しである。
）を利用できる場所で使用した本発明に係るヒートポン
プを示し、オイルフリー形真空ポンプ本体（以下、本体
という。）１．凝縮器２．スチームトラップ３および密
閉容器である気液分Ｍ器・１を含む閉ループを形成する
とともに、気液分離器４に排蒸気を供給する排蒸気ライ
ン５を接続して形成しである。また、凝縮器２に排熱回
収ライン６を熱交換可能に設けるとともに、気液分離器
・１内の上部に、水蒸気内の水滴、塵等の混入物を除去
するデミスタ７を設け、このデミスタ７を介して水蒸気
を本体１に導く一方、水蒸気から分離した温水を一旦下
部に溜めるように形成しである。
そこで、例えば排蒸気ライン５からの排蒸気により気液
分離器４内の温度が約６０℃になる場合について考え、
本体Ｉを作動させて気液分離器４内の圧力を−６１’ｏ
ｍｍｌ（ｇ程度まで下げる。この圧力下では気液分離器
４内下部の温水は蒸発し始める。そして、この約−６１
０ｍｍＨｇの水蒸気を本体ｌにより圧縮して約１ｋｇ／
ｃｍ２Ｇまで昇圧後、吐出して凝縮器２に至らせ、ここ
でこの水蒸気とυμへ回収ライン６内の水との間で熱交
換を行わせろ。この場合、吐出された水蒸気の温度は約
１２０°Ｃまで上昇しているので、排熱回収ライン６内
の水の凝縮器２へ入る部分での温度Ｔｉｎ＝ Ｉ ０５
°Ｃとすると凝縮器２から出ろ部分での温度Ｔｏｕｔ−
１１０°Ｃ程度になる。
分離器４内の温度が約６０℃になる場合について考え、
本体Ｉを作動させて気液分離器４内の圧力を−６１’ｏ
ｍｍｌ（ｇ程度まで下げる。この圧力下では気液分離器
４内下部の温水は蒸発し始める。そして、この約−６１
０ｍｍＨｇの水蒸気を本体ｌにより圧縮して約１ｋｇ／
ｃｍ２Ｇまで昇圧後、吐出して凝縮器２に至らせ、ここ
でこの水蒸気とυμへ回収ライン６内の水との間で熱交
換を行わせろ。この場合、吐出された水蒸気の温度は約
１２０°Ｃまで上昇しているので、排熱回収ライン６内
の水の凝縮器２へ入る部分での温度Ｔｉｎ＝ Ｉ ０５
°Ｃとすると凝縮器２から出ろ部分での温度Ｔｏｕｔ−
１１０°Ｃ程度になる。
熱交換後、凝縮器２から出てきた水蒸気および液体水分
は、本体Ｉの吐出側のライン内流動抵坑を大きくして、
凝縮器２部分のライン内圧ツノを高い状態に保つために
設けたスチームトラップ３を経由して気液分離器４に戻
す。
は、本体Ｉの吐出側のライン内流動抵坑を大きくして、
凝縮器２部分のライン内圧ツノを高い状態に保つために
設けたスチームトラップ３を経由して気液分離器４に戻
す。
気液分離器４内に戻った水蒸気は、この下部に溜まった
温水から蒸発した水蒸気および排蒸気ライン５からの水
蒸気の補給を受けながら以後上記同様のサイクルを繰り
返す。
温水から蒸発した水蒸気および排蒸気ライン５からの水
蒸気の補給を受けながら以後上記同様のサイクルを繰り
返す。
なお、本体Ｉの吸込圧力および吐出圧力は排蒸気の温度
を得ようとする温水の温度により決められ、例えば排蒸
気温度が８０℃のときは吸込圧力は−４０５ｍｍｍ１（
となり、（ひようとする温水の温度が１３０℃のときは
吐出圧力はＩ 、 ７ ｋｇ／ ｃｍ２Ｇとなる。
を得ようとする温水の温度により決められ、例えば排蒸
気温度が８０℃のときは吸込圧力は−４０５ｍｍｍ１（
となり、（ひようとする温水の温度が１３０℃のときは
吐出圧力はＩ 、 ７ ｋｇ／ ｃｍ２Ｇとなる。
また、本体ｌには例えばオイルフリー形のルーツポンプ
５ レノプロポンプ、スクリュポンプ等が含まれろ。
５ レノプロポンプ、スクリュポンプ等が含まれろ。
このようにオイルフリー形とするのは、オイルを混入す
ることにより、ガス圧縮を行う部分における、例えば歯
溝間のシール性が上昇するのであるが、オイル自身を高
温にすることになるために、油回収の際に熱損失が生じ
、伝熱効率の低下をもたらすととらに、油が高温条件下
での使用に耐え得ないからである。
ることにより、ガス圧縮を行う部分における、例えば歯
溝間のシール性が上昇するのであるが、オイル自身を高
温にすることになるために、油回収の際に熱損失が生じ
、伝熱効率の低下をもたらすととらに、油が高温条件下
での使用に耐え得ないからである。
なお、上記実施例では閉ループを形成したものを示した
が、本発明はこれに限るものではなく、この他、上記第
１図の装置のうちのスヂームトラップの出側部分を気液
分離器４に接続する代わりに大気に開放するようにして
もよい。
が、本発明はこれに限るものではなく、この他、上記第
１図の装置のうちのスヂームトラップの出側部分を気液
分離器４に接続する代わりに大気に開放するようにして
もよい。
次に、上記本体ｌとして好適なオイルフリー形スクリュ
ポンプｌａを第２図に示す。
ポンプｌａを第２図に示す。
このスクリュポンプ１ａは、吸込口１１．吐出口１２お
よびこの両者に連通したロータ室１３を内部に形成した
ケーシング１４と、このロータ室１３内に回転可能に収
納した、互いに噛み合う雌雄一対のスクリュロータ１５
を備えている。すなわち、スクリュロータ１５の両側に
延びたロータ軸１６をベアリングｌ ７，１８により支
持し、ベアリング１８とロータ室１３との間に軸封手段
１９．２０を設けである。さらに、雄ロータ輔に増速山
車２Ｉを取付け、これに外部の図示しないモータからの
回転を伝え、両ロータ軸に取付けた互いに噛み合う同期
歯車２２（第２図では一方の歯車のみが表われている。
よびこの両者に連通したロータ室１３を内部に形成した
ケーシング１４と、このロータ室１３内に回転可能に収
納した、互いに噛み合う雌雄一対のスクリュロータ１５
を備えている。すなわち、スクリュロータ１５の両側に
延びたロータ軸１６をベアリングｌ ７，１８により支
持し、ベアリング１８とロータ室１３との間に軸封手段
１９．２０を設けである。さらに、雄ロータ輔に増速山
車２Ｉを取付け、これに外部の図示しないモータからの
回転を伝え、両ロータ軸に取付けた互いに噛み合う同期
歯車２２（第２図では一方の歯車のみが表われている。
）を介して雌雄一対のスクリュロータ１５を同期回転さ
せるように形成している。
せるように形成している。
また、ケーノング１４に各軸封手段１９．２０に通じる
貫通孔２３．２４と、この貫通孔２３．２４と吐出口１
２あるいは吐出口近傍との間に両者を連通させる管２５
．２６とから形成した水蒸気導入手段２７．２８が設け
である。
貫通孔２３．２４と、この貫通孔２３．２４と吐出口１
２あるいは吐出口近傍との間に両者を連通させる管２５
．２６とから形成した水蒸気導入手段２７．２８が設け
である。
そして、吸込口１１から真空状態で吸込んだ水蒸気を雌
雄一対のスクリュロータ１５により圧縮して、昇圧した
水蒸気をロータ室１３より吐出口１２へ吐出するように
なっている。
雄一対のスクリュロータ１５により圧縮して、昇圧した
水蒸気をロータ室１３より吐出口１２へ吐出するように
なっている。
このような真空ポンプでは、上述の理由からオイルフリ
ー形の構造を採用するが、吸込口１１側が真空になるた
め軸封手段１９．２０（軸封手段１９についてはスクリ
ュロータ１５とケーシング１４との間の隙間およびスク
リュロータ１５の歯面部を介して吸込口１１に連通ずる
ことがある。）より空気が侵入する可能性がある。そし
て、空気が侵入すると非凝縮性気体として凝縮器２内に
残り、このため凝縮器２の圧力が上がり、伝熱係数が悪
化する。また、空気が溜まってくると空気抜きを行う必
要があり、これにより熱的損失が生じることにもなる。
ー形の構造を採用するが、吸込口１１側が真空になるた
め軸封手段１９．２０（軸封手段１９についてはスクリ
ュロータ１５とケーシング１４との間の隙間およびスク
リュロータ１５の歯面部を介して吸込口１１に連通ずる
ことがある。）より空気が侵入する可能性がある。そし
て、空気が侵入すると非凝縮性気体として凝縮器２内に
残り、このため凝縮器２の圧力が上がり、伝熱係数が悪
化する。また、空気が溜まってくると空気抜きを行う必
要があり、これにより熱的損失が生じることにもなる。
そこで、上記スクリュポンプｌａでは水蒸気導入手段２
７．２８を設けて、軸封部１９．２０に白面の高圧水蒸
気（１ｋｇ／ ａｍ’ Ｇ ）を封入して、外部から吸
込口ｌｌ側へ空気が侵入できないようにしである。
７．２８を設けて、軸封部１９．２０に白面の高圧水蒸
気（１ｋｇ／ ａｍ’ Ｇ ）を封入して、外部から吸
込口ｌｌ側へ空気が侵入できないようにしである。
（発明の効果）
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、水蒸
気、または温水を適宜供給可能に設けた密閉容器である
気液分離器と、この内部の気体部分に吸込流路を介して
連通して、水蒸気を真空状態で吸込み、断熱圧縮後温度
上昇した水蒸気を吐出流路に吐出するオイルフリー形真
空ポンプと、この吐出された水蒸気から熱を回収する熱
回収手段とから形成しである。
気、または温水を適宜供給可能に設けた密閉容器である
気液分離器と、この内部の気体部分に吸込流路を介して
連通して、水蒸気を真空状態で吸込み、断熱圧縮後温度
上昇した水蒸気を吐出流路に吐出するオイルフリー形真
空ポンプと、この吐出された水蒸気から熱を回収する熱
回収手段とから形成しである。
このため、高価な冷媒を用いることなく、また熱交換手
段を要する蒸発器などの伝熱手段を必要とせず、単純な
構成により熱効率が非常に高い水蒸気を利用して高温温
水（約１００°Ｃ以上）を得ることが可能となり、特に
排蒸気を利用できる場所においては、液化の際の放出熱
用が大きいので（５３９ｋｃａｌ／ ｋｇ）、効率よく
高温温水を得ることができるという効果を奏する。
段を要する蒸発器などの伝熱手段を必要とせず、単純な
構成により熱効率が非常に高い水蒸気を利用して高温温
水（約１００°Ｃ以上）を得ることが可能となり、特に
排蒸気を利用できる場所においては、液化の際の放出熱
用が大きいので（５３９ｋｃａｌ／ ｋｇ）、効率よく
高温温水を得ることができるという効果を奏する。
第１図は本発明に係るヒートポンプの機器構成図、第２
図はスクリュポンプの断面図、第３図は従来のヒートポ
ンプの機器構成図である。 ｌ・・・真空ポンプ本体、ｌａ・・・スクリュポンプ、
２・・・凝縮器、４・・・気液分離器、５・・・排蒸気
ライン、６・・・排熱回収ライン。
図はスクリュポンプの断面図、第３図は従来のヒートポ
ンプの機器構成図である。 ｌ・・・真空ポンプ本体、ｌａ・・・スクリュポンプ、
２・・・凝縮器、４・・・気液分離器、５・・・排蒸気
ライン、６・・・排熱回収ライン。
Claims (2)
- （１）水蒸気、または温水を適宜供給可能に設けた密閉
容器である気液分離器と、この内部の気体部分に吸込流
路を介して連通して、水蒸気を真空状態で吸込み、断熱
圧縮後温度上昇した水蒸気を吐出流路に吐出するオイル
フリー形真空ポンプと、この吐出された水蒸気から熱を
回収する熱回収手段とからなることを特徴とするヒート
ポンプ。 - （２）上記オイルフリー形真空ポンプがスリクュロータ
のロータ軸軸封部を水蒸気吐出空間に連通させる水蒸気
導入手段を備えたオイルフリースクリュ真空ポンプであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のヒー
トポンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62064884A JPS63231150A (ja) | 1987-03-19 | 1987-03-19 | ヒ−トポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62064884A JPS63231150A (ja) | 1987-03-19 | 1987-03-19 | ヒ−トポンプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63231150A true JPS63231150A (ja) | 1988-09-27 |
Family
ID=13270978
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62064884A Pending JPS63231150A (ja) | 1987-03-19 | 1987-03-19 | ヒ−トポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63231150A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1762785A2 (en) | 2005-06-30 | 2007-03-14 | Hitachi, Ltd. | Heat pump system and heat pump operation method |
| JP2008261522A (ja) * | 2007-04-10 | 2008-10-30 | Kobe Steel Ltd | 温水利用装置及び蒸気処理設備 |
-
1987
- 1987-03-19 JP JP62064884A patent/JPS63231150A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1762785A2 (en) | 2005-06-30 | 2007-03-14 | Hitachi, Ltd. | Heat pump system and heat pump operation method |
| US7861548B2 (en) | 2005-06-30 | 2011-01-04 | Hitachi, Ltd. | Heat pump system and heat pump operation method |
| US7966840B2 (en) | 2005-06-30 | 2011-06-28 | Hitachi, Ltd. | Heat pump system and heat pump operation method |
| JP2008261522A (ja) * | 2007-04-10 | 2008-10-30 | Kobe Steel Ltd | 温水利用装置及び蒸気処理設備 |
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