ヒートポンプ式蒸気・温水発生装置
【課題】
排温水に残留する熱を熱源として回収し、所要温度の蒸気または高温水と、温水とを同時に生成することができて省エネルギー化、二酸化炭素排出量の削減に資することができ、しかも構造がシンプルで既存の機器を利用して構成することができて装置コストの上昇を抑えることもできる蒸気・温水発生装置を提供する。
【解決手段】
圧縮機１の吐出側に一端が接続された冷媒管２の他端が、第１熱交換器４、第２熱交換器６、膨張弁７、熱回収器８を介して前記圧縮機の吸入側に接続された冷媒回路を備え、前記熱回収器において外部熱源からの熱を回収して前記第１熱交換器と第２熱交換器において蒸気または高温水と温水を生成するように構成した。
排温水に残留する熱を熱源として回収し、所要温度の蒸気または高温水と、温水とを同時に生成することができて省エネルギー化、二酸化炭素排出量の削減に資することができ、しかも構造がシンプルで既存の機器を利用して構成することができて装置コストの上昇を抑えることもできる蒸気・温水発生装置を提供する。
【解決手段】
圧縮機１の吐出側に一端が接続された冷媒管２の他端が、第１熱交換器４、第２熱交換器６、膨張弁７、熱回収器８を介して前記圧縮機の吸入側に接続された冷媒回路を備え、前記熱回収器において外部熱源からの熱を回収して前記第１熱交換器と第２熱交換器において蒸気または高温水と温水を生成するように構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品工場等の蒸気や温水を必要とする施設において、ヒートポンプシステムによって排温水から熱を回収し、蒸気や温水を発生させる装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、食品工場等の蒸気や温水を必要とする施設においては、燃焼系のボイラー設備すなわち、ガス、重油、灯油等を燃焼させた熱によって蒸気や温水を発生させるようにしているケースが主流であり、電熱式のボイラーが採用されるケースは少ない。
【０００３】
ところで、蒸気や温水を必要とする施設では使用後の温水を廃棄する際、そのままの温度、例えば６０〜９５℃程度では外部に排出することができないので、一旦冷却してから排出しており、上述したボイラーによる蒸気や温水の生成とは別に排温水の冷却エネルギーやその設備を必要としていて、不経済である。
また、燃焼系のボイラーでは管理が困難でランニングコストが嵩むとともに、二酸化炭素排出量が大で環境への悪影響も懸念される。
【０００４】
上述した従来のボイラーによる蒸気・温水発生装置に対し、ヒートポンプ式の冷媒回路によって蒸気を発生させる装置が各種提案されているが（例えば、特許文献１参照）、装置が複雑であったり、熱効率が低かったりという問題があり、普及するには至っていないのが現状である。
【０００５】
【特許文献１】特開平０５−２２３２０４号公報（第１〜５頁、図１、２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、排温水に残留する熱を熱源として回収し、所要温度の蒸気または高温水と、温水とを同時に生成することができて省エネルギー化、二酸化炭素排出量の削減に資することができ、しかも構造がシンプルで既存の機器を利用して構成することができて装置コストの上昇を抑えることもできる蒸気・温水発生装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る装置は、圧縮機の吐出側に一端が接続された冷媒管の他端が、第１熱交換器、第２熱交換器、膨張弁、熱回収器を介して前記圧縮機の吸入側に接続された冷媒回路を備え、前記熱回収器において外部熱源からの熱を回収して前記第１熱交換器と第２熱交換器において蒸気または高温水と温水を生成するように構成し、また前記冷媒回路の構成を単段に構成し、前記外部熱源の熱を排温水の熱とし、前記第１熱交換器にて高温冷媒ガスと凝縮冷媒液により蒸気または高温水を生成するとともに前記第２熱交換器にて過冷却液冷媒により温水を生成し、前記冷媒回路における冷媒を臨界温度が１３０℃以上の冷媒とし、さらに前記第１熱交換器と第２熱交換器との間における冷媒管の途中に、冷媒用気液分離器を設け、前記第１熱交換器を流過後の気液が混在する冷媒中、液冷媒だけを前記第２熱交換器に供給し、前記第１熱交換器においては冷媒の潜熱によって蒸気または高温水を生成し、第２熱交換器においては冷媒の顕熱によって温水を生成するように構成し、前記膨張弁の開度を過熱度が１０℃以上となるように制御する構成とし、また前記第１熱交換器をシェルアンドプレート式熱交換器で構成し、冷媒が流過するプレートまわりのシェル内にて蒸気を発生させるようにした構成のものとしてある。
【０００８】
また、前記第１熱交換器における２次側出口に一端を接続した蒸気送出管の他端を給水用気液分離器の気相に臨ませ、同分離器の液相に一端を接続した温水戻し管の他端を第１熱交換器の２次側入口に接続し、かつ、前記第２熱交換器の２次側出口に一端を接続した温水供給管の途中に三方切替弁を設け、この三方切替弁にて分岐する分岐管を前記温水戻し管の途中に接続し、前記第１熱交換器の２次側入口に供給される給水用気液分離器の液相からの温水と、第２熱交換器からの温水との混合割合を調節することにより、第１熱交換器の２次側に供給する温水の温度を所定の値に制御するように構成し、前記給水用気液分離器の液相内に、装置の運転停止中において液相における温水を予め設定された所定の温度に加熱して保温するヒータを設け、前記給水用気液分離器を第１熱交換器よりも高い位置に設け、給水用気液分離器の液相からの温水が重力により第１熱交換器に送られて給水用気液分離器と第１熱交換器との間における温水および蒸気がポンプ動力を用いることなく自然循環するように構成し、前記給水用気液分離器内に液位検出器を設け、液位が予め設定されたレベル未満になると外部から水が供給されるように構成したものとしてある。
【０００９】
さらに前記熱回収器を、冷媒回路における上流側の第１熱回収器と下流側の第２熱回収器で構成し、第１熱交換器で主に冷媒の顕熱を利用して熱回収を行い、第２熱交換器で主に冷媒の潜熱を利用して熱回収を行う構成とし、前記第２熱交換器と膨張弁との間における冷媒往管の途中に、温水生成専用の第３熱交換器を設けるとともに、第２熱交換器の２次側出口に接続した温水供給管の他端を前記第１熱交換器の２次側入口に接続したものとしてある。
【００１０】
また、前記第１熱交換器における２次側出口に一端を接続した蒸気送出管の他端を給水用気液分離器の気相に臨ませ、同分離器の液相に一端を接続した温水戻し管の他端を第１熱交換器の２次側入口に接続し、かつ、前記第２熱交換器の２次側出口に一端を接続した温水供給管を前記温水戻し管の途中に接続し、前記第１熱交換器の２次側入口に供給される給水用気液分離器の液相からの温水と、第２熱交換器からの温水と混合して第１熱交換器の２次側に供給し、かつ、前記第２熱交換器と膨張弁との間における冷媒往管の途中に、温水生成専用の第３熱交換器を設け、前記第２熱交換器に接続した給水管を、軟水供給管とした構成のものとしてある。
【００１１】
さらに、前記膨張弁の開度制御用として接続される感温筒を、冷媒復管の圧縮機近傍に設けたものとしてある。
【００１２】
また、通常運転時においては前記給水用気液分離器と第２熱交換器からの水を混合して、または給水用気液分離器からの水だけを前記第１熱交換器に供給するが、初期運転時においては第２熱交換器からの水を第１熱交換器に供給するように構成したものとしてある。
【００１３】
さらに、前記第１熱交換器内における液位を検出する液位検出器を設け、同検出器により検出される液位に応じて第１熱交換器に供給する給水量が制御されるように構成し、前記第１熱交換器をプレート式のもので構成し、同第１熱交換器の２次側入口側に接続した温水戻し管にポンプを設けたものとしてある。
【００１４】
また、圧縮機の吐出側に一端が接続された冷媒管の他端が、第１熱交換器、第２熱交換器、膨張弁、熱回収器を介して前記圧縮機の吸入側に接続された冷媒回路を備え、前記第１熱交換器における２次側出口に一端を接続した蒸気送出管の他端を給水用気液分離器の気相に臨ませ、同分離器の液相に一端を接続した温水戻し管の他端を第１熱交換器の２次側入口に接続し、かつ、前記第２熱交換器の２次側出口に一端を接続した温水供給管を前記温水戻し管の途中に接続し、前記第１熱交換器の２次側入口に供給される給水用気液分離器の液相からの温水と、第２熱交換器からの温水と混合して第１熱交換器の２次側に供給するように構成したり、圧縮機の吐出側に一端が接続された冷媒管の他端が、熱交換器、膨張弁、熱回収器を介して前記圧縮機の吸入側に接続された冷媒回路を備え、前記熱回収器において外部熱源からの熱を回収して前記熱交換器において温水を生成するように構成したものとしてある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、臨界温度が１３０℃以上と高い例えばＲ２４５ｆａなどの高温用冷媒を利用したヒートポンプ回路により、排温水の残留熱を回収して排温水の温度を排出可能な温度まで冷却するとともに、回収した熱によって第１熱交換器にて蒸気または高温水を、第２熱交換器にて温水を同時に生成することができる。
【００１６】
また、上記冷媒Ｒ２４５ｆａは地球温暖化係数が９５０と低く、しかもオゾン層破壊係数（ＯＤＰ）も０であり、環境問題への懸念が殆どなく、また冷媒Ｒ２４５ｆａは比熱比が小（３０℃飽和蒸気で１０．２）で圧縮機吐出温度が低く、圧力も他の冷媒に比して低く（１００℃で１．３６Ｐａ）、さらに不燃性であって、安全性が極めて高いというメリットもある。
【００１７】
さらに、第１熱交換器と第２熱交換器間に受液器を備えるものでは、第１熱交換器において冷媒の潜熱が取り出され、第２熱交換器において顕熱が取り出されるので、第２熱交換器へのガス冷媒の流入が防止され、したがって冷媒回路の高圧側圧力の変動が抑制され、装置の運転を安定して行うことができる。
【００１８】
また、上記高温冷媒は液バックしやすいという性質があるが、過熱度を１０℃以上に制御することによって液バックが防止され、このことによっても安定した運転を行うことができる。
【００１９】
さらに、蒸気を発生する第１熱交換器においてはシェルアンドプレート熱交換器を採用することにより、安定した蒸気の送出ができる。
【００２０】
また、第１熱交換器にて発生させた蒸気を、給水用気液分離器を介して送出する構成とし、この給水用気液分離器内の液相にヒータを設けたものでは、運転停止時にこのヒータによって液相を所要の温度に維持することができ、かくすることによってその後の運転開始時に第１、第２熱交換器における冷媒の凝縮が充分に行われ、液バックが防止され、したがって運転開始時の安定した運転を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る装置の実施例を添付図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。
圧縮機１の吐出側に一端が接続された冷媒往管２の他端は、油分離器３、第１熱交換器たる蒸気発生器４、冷媒用気液分離器たる受液器５、第２熱交換器たる温水発生器６、膨張弁７を経て熱回収器８の１次側入口に接続され同出口に一端が接続された冷媒復管９の他端が前記圧縮機１の吸入側に接続され、これらにより冷媒回路を構成している。
【００２２】
前記蒸気発生器４はシェルアンドプレート熱交換器で構成してあって、高温、高圧下での信頼性の高い使用が可能であり、２次側流路であるプレートまわりのシェル内に水（温水）を流通させ、１次側流路であるプレート内を流れる冷媒の熱により、プレートまわりのシェル内で蒸気を発生させ、発生した蒸気はプレート間をスムーズに流通して送出される。
【００２３】
上記蒸気発生器４の２次側出口に一端が接続された蒸気送出管１０の他端は、給水用気液分離器１１の気相に接続され、この給水用気液分離器において蒸気中に含まれるあるいは蒸気の凝縮により一部が液化した水が分離されて貯留されるように構成されていて、前記気相に一端が臨む蒸気供給管１２の他端が弁１３を介して蒸気を必要とする設備、例えば食品工場であれば殺菌装置などに導かれている。
【００２４】
また、前記給水用気液分離器１１の液相に一端が接続された温水戻し管１４の他端は、逆止弁１５を介して前記蒸気発生器４の２次側入口に接続されている。
【００２５】
そして、前記給水用気液分離器１１は蒸気発生器４よりも高い位置に設けてあって、給水用気液分離器１１から蒸気発生器４に戻される温水はポンプ等の動力を用いることなく重力によって流れるように構成してあり、動力エネルギーの低減を期すことができる構成としてある。
【００２６】
また、給水用気液分離器１１の液相内には例えば電熱式のヒータ２４を設けてある。
さらに給水用気液分離器１１には、例えば電極式の液位検出器１１ａを設けてあって、この液位検出器で検出される液位に基いて外部からの所要量の給水が行われるように構成してあり、電極式のもの以外にも超音波式やフロート式のものを使用することができる。
【００２７】
前記温水発生器６の２次側入口には、外部からの給水管１６がポンプ１７を介して接続されていて、同２次側出口に一端が接続された温水供給管１８の他端が、三方切替弁１９を介して温水を必要とする設備に導かれている。
【００２８】
また、上記三方切替弁１９には分岐管２０を接続してあって、この分岐管２０の多端は逆止弁２１を介して前記温水戻し管１４における逆止弁１５の下流側に接続してある。
【００２９】
そして前記熱回収器８の２次側には排温水の供給管２２と排水管２３が接続されていて、排温水の残留熱が熱回収器の１次側を流通する冷媒に回収される。
【００３０】
なお、図１中の符号２５は蒸気発生器４内における２次側の液位を検出する液位検出器を示し、例えばフロート式、超音波式、電極式などの公知のものを採用することができる。
【００３１】
次に、上述した構成による本発明の装置の作用について説明する。
圧縮機１から吐出された高温ガス冷媒（図２中、符号ａの状態）は油分離器３を経て蒸気発生器４に送られ、同蒸気発生器においてプレートまわりのシェル内を流通する温水と熱交換して凝縮して送出され、前記温水は冷媒の潜熱によって蒸発させられる。
【００３２】
蒸気発生器４にて凝縮した冷媒（図２中、符号ｂの状態）は受液器５に貯留され、この受液器内の液相から液冷媒だけが前記温水発生器６に送られ、同温水発生器６内にて、ポンプ１７の駆動により外部から供給される水と顕熱交換し、過冷却される（図２中、符号ｃの状態）。
【００３３】
上述のように過冷却された冷媒は膨張弁７を経て熱回収器８に送られ（図２中、符号ｄの状態）、同熱回収器内にて排温水などの外部熱源からの熱を回収してこの排温水を冷却するとともに冷媒自身は気化し（図２中、符号ｅの状態）、冷媒復管９によって前記圧縮機１の吸入側に戻される。
【００３４】
なお、前記膨張弁７の開度は、例えば冷媒復管９における圧縮機１の吸入口近傍に設けた感温筒２６により検出した温度に基づいて、過熱度が１０℃以上となるように制御され、かくすることにより、圧縮機１への液バックを防止できるようにしてある。
【００３５】
しかして、前記蒸気発生器４にて発生した蒸気は蒸気送出管１０にて給水用気液分離器１１に送られ、蒸気中に含まれる水などの液分は分離され、気相の高温蒸気だけが前記蒸気供給管１２によって外部に送り出され、その送出量は弁１３によって調節される。
【００３６】
上記気液分離器１１内の液相の温水は、温水戻し管１４によって蒸気発生器４に戻され、再び加熱されて給水用気液分離器へと送出される。
【００３７】
また、前記温水発生器６においては、ポンプ１７の駆動により給水管１６から供給される水がこの温水発生器の１次側を流通する冷媒との熱交換により加熱されて温水となり、温水供給管１８により三方切替弁１９を経て外部に送り出される。
【００３８】
本発明の装置においては上述した作用によって蒸気と温水を発生する構成となっているが、冬期における装置の運転開始初期など蒸気発生器４に供給される温水の温度が低下していると、蒸気発生器における冷媒の潜熱取り出しが大きくなり、装置の立ち上がりが遅くなったり、液バックしたりするおそれがある。
【００３９】
そこで本発明の装置では、給水用気液分離器１１における液相内に設けたヒータ２４により、装置の運転停止中において液相を加熱し、蒸気発生器４に戻す温水の温度が一定に維持されるようにしてある。
【００４０】
また、温水供給管１８の途中に設けた三方切替弁１９における流量制御により、温水供給管１８からの温水の一部が温水戻し管１４に送られて、装置の運転中においても蒸気発生器に戻す温水の温度が一定に維持されるようにしてある。
【００４１】
図３は前記熱回収器８を、直列に接続した冷媒回路における上流側の第１熱回収器８Ａと下流側の第２熱回収器８Ｂで構成した例を示しており、この場合には第１熱回収器８Ａにおいて主に冷媒の顕熱を利用して熱交換を行い、第２熱回収器８Ｂにおいて主に冷媒の潜熱を利用して熱交換を行って、熱回収の効率をさらに向上させるようにしてある。
【００４２】
図４は、前記温水発生器６と膨張弁７との間における冷媒往管２の途中に、第３熱交換器たる温水専用熱交換器２８を設けた実施例を示している。
【００４３】
この実施例のものでは、前記蒸気発生器４における２次側出口に一端を接続した蒸気送出管１０の他端を給水用気液分離器１１の気相に臨ませ、同分離器の液相に一端を接続した温水戻し管１４の他端を蒸気発生器４の２次側入口に接続し、かつ、前記温水発生器６の２次側出口に一端を接続した温水供給管１８を前記温水戻し管１４の途中に接続し、前記蒸気発生器４の２次側入口に供給される給水用気液分離器１１の液相からの温水と、温水発生器６からの温水とを混合して蒸気発生器４の２次側に供給するように構成してあり、前記温水発生器６からの温水は外部に供給するのではなく、蒸気発生器４への供給専用のものとされる。
【００４４】
そして、この実施例のものでは温水発生器６に軟水供給管２７を接続してあって、蒸気発生器４を中心とする蒸気生成用機器類へのスケール付着を防止するが、温水専用熱交換器への給水管２９には水道水を供給して温水専用熱交換器２８、温水供給管３０に流通させることができる。
【００４５】
また、この図４に示される実施例のものでは、給水用気液分離器１１からの温水戻し管１４の途中にポンプ３１を設けてあり、給水用気液分離器１１からの水を蒸気発生器４へ強制的に送り込むことができるようになっていて、かくすることにより給水用気液分離器の設置高さを蒸気発生器４よりも低く設定することが可能となり、装置レイアウトの自由度が向上する。
【００４６】
図５に示した実施例のものは、蒸気発生専用に構成したものであり、図４に示した実施例のものから第３熱交換器たる温水専用熱交換器２８を除去して構成してある。
【００４７】
また図６に示した実施例のものは、温水か蒸気のいずれかを専用で発生させるように構成してあり、蒸気発生器４にポンプ１７を介して外部から直接給水を行い、温水・蒸気供給管３１から温水または蒸気を供給するものとしてあって、温水と蒸気の供給切替や供給温度の設定は前記ポンプ１７の送水量によって適宜設定することができる。
【００４８】
上述した実施例のものは、いずれも単段構成の冷媒回路としてあるが、二段等の多段冷凍サイクルや二元等の多元冷凍サイクルで構成する場合もある。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る装置の実施例を示す構成図。
【図２】本発明の装置による作用の一例を示すモリエル線図。
【図３】本発明に係る装置の他の実施例を示す構成図。
【図４】本発明に係る装置のさらに他の実施例を示す構成図。
【図５】本発明に係る装置のさらに他の実施例を示す構成図。
【図６】本発明に係る装置のさらに他の実施例を示す構成図。
【符号の説明】
【００５０】
１ 圧縮機
２ 冷媒往管
３ 油分離器
４ 蒸気発生器
５ 受液器
６ 温水発生器
７ 膨張弁
８ 熱回収器
８Ａ 第１熱回収器
８Ｂ 第２熱回収器
９ 冷媒復管
１０ 蒸気送出管
１１ 給水用気液分離器
１２ 蒸気供給管
１３ 弁
１４ 温水戻し管
１５ 逆止弁
１６ 給水管
１７ ポンプ
１８ 温水供給管
１９ 三方切替弁
２０ 分岐管
２１ 逆止弁
２２ 排温水供給管
２３ 排水管
２４ ヒータ
２５ 液位検出器
２６ 感温筒
２７ 軟水供給管
２８ 温水専用熱交換器
２９ 給水管
３０ 温水供給管
３１ ポンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品工場等の蒸気や温水を必要とする施設において、ヒートポンプシステムによって排温水から熱を回収し、蒸気や温水を発生させる装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、食品工場等の蒸気や温水を必要とする施設においては、燃焼系のボイラー設備すなわち、ガス、重油、灯油等を燃焼させた熱によって蒸気や温水を発生させるようにしているケースが主流であり、電熱式のボイラーが採用されるケースは少ない。
【０００３】
ところで、蒸気や温水を必要とする施設では使用後の温水を廃棄する際、そのままの温度、例えば６０〜９５℃程度では外部に排出することができないので、一旦冷却してから排出しており、上述したボイラーによる蒸気や温水の生成とは別に排温水の冷却エネルギーやその設備を必要としていて、不経済である。
また、燃焼系のボイラーでは管理が困難でランニングコストが嵩むとともに、二酸化炭素排出量が大で環境への悪影響も懸念される。
【０００４】
上述した従来のボイラーによる蒸気・温水発生装置に対し、ヒートポンプ式の冷媒回路によって蒸気を発生させる装置が各種提案されているが（例えば、特許文献１参照）、装置が複雑であったり、熱効率が低かったりという問題があり、普及するには至っていないのが現状である。
【０００５】
【特許文献１】特開平０５−２２３２０４号公報（第１〜５頁、図１、２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、排温水に残留する熱を熱源として回収し、所要温度の蒸気または高温水と、温水とを同時に生成することができて省エネルギー化、二酸化炭素排出量の削減に資することができ、しかも構造がシンプルで既存の機器を利用して構成することができて装置コストの上昇を抑えることもできる蒸気・温水発生装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る装置は、圧縮機の吐出側に一端が接続された冷媒管の他端が、第１熱交換器、第２熱交換器、膨張弁、熱回収器を介して前記圧縮機の吸入側に接続された冷媒回路を備え、前記熱回収器において外部熱源からの熱を回収して前記第１熱交換器と第２熱交換器において蒸気または高温水と温水を生成するように構成し、また前記冷媒回路の構成を単段に構成し、前記外部熱源の熱を排温水の熱とし、前記第１熱交換器にて高温冷媒ガスと凝縮冷媒液により蒸気または高温水を生成するとともに前記第２熱交換器にて過冷却液冷媒により温水を生成し、前記冷媒回路における冷媒を臨界温度が１３０℃以上の冷媒とし、さらに前記第１熱交換器と第２熱交換器との間における冷媒管の途中に、冷媒用気液分離器を設け、前記第１熱交換器を流過後の気液が混在する冷媒中、液冷媒だけを前記第２熱交換器に供給し、前記第１熱交換器においては冷媒の潜熱によって蒸気または高温水を生成し、第２熱交換器においては冷媒の顕熱によって温水を生成するように構成し、前記膨張弁の開度を過熱度が１０℃以上となるように制御する構成とし、また前記第１熱交換器をシェルアンドプレート式熱交換器で構成し、冷媒が流過するプレートまわりのシェル内にて蒸気を発生させるようにした構成のものとしてある。
【０００８】
また、前記第１熱交換器における２次側出口に一端を接続した蒸気送出管の他端を給水用気液分離器の気相に臨ませ、同分離器の液相に一端を接続した温水戻し管の他端を第１熱交換器の２次側入口に接続し、かつ、前記第２熱交換器の２次側出口に一端を接続した温水供給管の途中に三方切替弁を設け、この三方切替弁にて分岐する分岐管を前記温水戻し管の途中に接続し、前記第１熱交換器の２次側入口に供給される給水用気液分離器の液相からの温水と、第２熱交換器からの温水との混合割合を調節することにより、第１熱交換器の２次側に供給する温水の温度を所定の値に制御するように構成し、前記給水用気液分離器の液相内に、装置の運転停止中において液相における温水を予め設定された所定の温度に加熱して保温するヒータを設け、前記給水用気液分離器を第１熱交換器よりも高い位置に設け、給水用気液分離器の液相からの温水が重力により第１熱交換器に送られて給水用気液分離器と第１熱交換器との間における温水および蒸気がポンプ動力を用いることなく自然循環するように構成し、前記給水用気液分離器内に液位検出器を設け、液位が予め設定されたレベル未満になると外部から水が供給されるように構成したものとしてある。
【０００９】
さらに前記熱回収器を、冷媒回路における上流側の第１熱回収器と下流側の第２熱回収器で構成し、第１熱交換器で主に冷媒の顕熱を利用して熱回収を行い、第２熱交換器で主に冷媒の潜熱を利用して熱回収を行う構成とし、前記第２熱交換器と膨張弁との間における冷媒往管の途中に、温水生成専用の第３熱交換器を設けるとともに、第２熱交換器の２次側出口に接続した温水供給管の他端を前記第１熱交換器の２次側入口に接続したものとしてある。
【００１０】
また、前記第１熱交換器における２次側出口に一端を接続した蒸気送出管の他端を給水用気液分離器の気相に臨ませ、同分離器の液相に一端を接続した温水戻し管の他端を第１熱交換器の２次側入口に接続し、かつ、前記第２熱交換器の２次側出口に一端を接続した温水供給管を前記温水戻し管の途中に接続し、前記第１熱交換器の２次側入口に供給される給水用気液分離器の液相からの温水と、第２熱交換器からの温水と混合して第１熱交換器の２次側に供給し、かつ、前記第２熱交換器と膨張弁との間における冷媒往管の途中に、温水生成専用の第３熱交換器を設け、前記第２熱交換器に接続した給水管を、軟水供給管とした構成のものとしてある。
【００１１】
さらに、前記膨張弁の開度制御用として接続される感温筒を、冷媒復管の圧縮機近傍に設けたものとしてある。
【００１２】
また、通常運転時においては前記給水用気液分離器と第２熱交換器からの水を混合して、または給水用気液分離器からの水だけを前記第１熱交換器に供給するが、初期運転時においては第２熱交換器からの水を第１熱交換器に供給するように構成したものとしてある。
【００１３】
さらに、前記第１熱交換器内における液位を検出する液位検出器を設け、同検出器により検出される液位に応じて第１熱交換器に供給する給水量が制御されるように構成し、前記第１熱交換器をプレート式のもので構成し、同第１熱交換器の２次側入口側に接続した温水戻し管にポンプを設けたものとしてある。
【００１４】
また、圧縮機の吐出側に一端が接続された冷媒管の他端が、第１熱交換器、第２熱交換器、膨張弁、熱回収器を介して前記圧縮機の吸入側に接続された冷媒回路を備え、前記第１熱交換器における２次側出口に一端を接続した蒸気送出管の他端を給水用気液分離器の気相に臨ませ、同分離器の液相に一端を接続した温水戻し管の他端を第１熱交換器の２次側入口に接続し、かつ、前記第２熱交換器の２次側出口に一端を接続した温水供給管を前記温水戻し管の途中に接続し、前記第１熱交換器の２次側入口に供給される給水用気液分離器の液相からの温水と、第２熱交換器からの温水と混合して第１熱交換器の２次側に供給するように構成したり、圧縮機の吐出側に一端が接続された冷媒管の他端が、熱交換器、膨張弁、熱回収器を介して前記圧縮機の吸入側に接続された冷媒回路を備え、前記熱回収器において外部熱源からの熱を回収して前記熱交換器において温水を生成するように構成したものとしてある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、臨界温度が１３０℃以上と高い例えばＲ２４５ｆａなどの高温用冷媒を利用したヒートポンプ回路により、排温水の残留熱を回収して排温水の温度を排出可能な温度まで冷却するとともに、回収した熱によって第１熱交換器にて蒸気または高温水を、第２熱交換器にて温水を同時に生成することができる。
【００１６】
また、上記冷媒Ｒ２４５ｆａは地球温暖化係数が９５０と低く、しかもオゾン層破壊係数（ＯＤＰ）も０であり、環境問題への懸念が殆どなく、また冷媒Ｒ２４５ｆａは比熱比が小（３０℃飽和蒸気で１０．２）で圧縮機吐出温度が低く、圧力も他の冷媒に比して低く（１００℃で１．３６Ｐａ）、さらに不燃性であって、安全性が極めて高いというメリットもある。
【００１７】
さらに、第１熱交換器と第２熱交換器間に受液器を備えるものでは、第１熱交換器において冷媒の潜熱が取り出され、第２熱交換器において顕熱が取り出されるので、第２熱交換器へのガス冷媒の流入が防止され、したがって冷媒回路の高圧側圧力の変動が抑制され、装置の運転を安定して行うことができる。
【００１８】
また、上記高温冷媒は液バックしやすいという性質があるが、過熱度を１０℃以上に制御することによって液バックが防止され、このことによっても安定した運転を行うことができる。
【００１９】
さらに、蒸気を発生する第１熱交換器においてはシェルアンドプレート熱交換器を採用することにより、安定した蒸気の送出ができる。
【００２０】
また、第１熱交換器にて発生させた蒸気を、給水用気液分離器を介して送出する構成とし、この給水用気液分離器内の液相にヒータを設けたものでは、運転停止時にこのヒータによって液相を所要の温度に維持することができ、かくすることによってその後の運転開始時に第１、第２熱交換器における冷媒の凝縮が充分に行われ、液バックが防止され、したがって運転開始時の安定した運転を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る装置の実施例を添付図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。
圧縮機１の吐出側に一端が接続された冷媒往管２の他端は、油分離器３、第１熱交換器たる蒸気発生器４、冷媒用気液分離器たる受液器５、第２熱交換器たる温水発生器６、膨張弁７を経て熱回収器８の１次側入口に接続され同出口に一端が接続された冷媒復管９の他端が前記圧縮機１の吸入側に接続され、これらにより冷媒回路を構成している。
【００２２】
前記蒸気発生器４はシェルアンドプレート熱交換器で構成してあって、高温、高圧下での信頼性の高い使用が可能であり、２次側流路であるプレートまわりのシェル内に水（温水）を流通させ、１次側流路であるプレート内を流れる冷媒の熱により、プレートまわりのシェル内で蒸気を発生させ、発生した蒸気はプレート間をスムーズに流通して送出される。
【００２３】
上記蒸気発生器４の２次側出口に一端が接続された蒸気送出管１０の他端は、給水用気液分離器１１の気相に接続され、この給水用気液分離器において蒸気中に含まれるあるいは蒸気の凝縮により一部が液化した水が分離されて貯留されるように構成されていて、前記気相に一端が臨む蒸気供給管１２の他端が弁１３を介して蒸気を必要とする設備、例えば食品工場であれば殺菌装置などに導かれている。
【００２４】
また、前記給水用気液分離器１１の液相に一端が接続された温水戻し管１４の他端は、逆止弁１５を介して前記蒸気発生器４の２次側入口に接続されている。
【００２５】
そして、前記給水用気液分離器１１は蒸気発生器４よりも高い位置に設けてあって、給水用気液分離器１１から蒸気発生器４に戻される温水はポンプ等の動力を用いることなく重力によって流れるように構成してあり、動力エネルギーの低減を期すことができる構成としてある。
【００２６】
また、給水用気液分離器１１の液相内には例えば電熱式のヒータ２４を設けてある。
さらに給水用気液分離器１１には、例えば電極式の液位検出器１１ａを設けてあって、この液位検出器で検出される液位に基いて外部からの所要量の給水が行われるように構成してあり、電極式のもの以外にも超音波式やフロート式のものを使用することができる。
【００２７】
前記温水発生器６の２次側入口には、外部からの給水管１６がポンプ１７を介して接続されていて、同２次側出口に一端が接続された温水供給管１８の他端が、三方切替弁１９を介して温水を必要とする設備に導かれている。
【００２８】
また、上記三方切替弁１９には分岐管２０を接続してあって、この分岐管２０の多端は逆止弁２１を介して前記温水戻し管１４における逆止弁１５の下流側に接続してある。
【００２９】
そして前記熱回収器８の２次側には排温水の供給管２２と排水管２３が接続されていて、排温水の残留熱が熱回収器の１次側を流通する冷媒に回収される。
【００３０】
なお、図１中の符号２５は蒸気発生器４内における２次側の液位を検出する液位検出器を示し、例えばフロート式、超音波式、電極式などの公知のものを採用することができる。
【００３１】
次に、上述した構成による本発明の装置の作用について説明する。
圧縮機１から吐出された高温ガス冷媒（図２中、符号ａの状態）は油分離器３を経て蒸気発生器４に送られ、同蒸気発生器においてプレートまわりのシェル内を流通する温水と熱交換して凝縮して送出され、前記温水は冷媒の潜熱によって蒸発させられる。
【００３２】
蒸気発生器４にて凝縮した冷媒（図２中、符号ｂの状態）は受液器５に貯留され、この受液器内の液相から液冷媒だけが前記温水発生器６に送られ、同温水発生器６内にて、ポンプ１７の駆動により外部から供給される水と顕熱交換し、過冷却される（図２中、符号ｃの状態）。
【００３３】
上述のように過冷却された冷媒は膨張弁７を経て熱回収器８に送られ（図２中、符号ｄの状態）、同熱回収器内にて排温水などの外部熱源からの熱を回収してこの排温水を冷却するとともに冷媒自身は気化し（図２中、符号ｅの状態）、冷媒復管９によって前記圧縮機１の吸入側に戻される。
【００３４】
なお、前記膨張弁７の開度は、例えば冷媒復管９における圧縮機１の吸入口近傍に設けた感温筒２６により検出した温度に基づいて、過熱度が１０℃以上となるように制御され、かくすることにより、圧縮機１への液バックを防止できるようにしてある。
【００３５】
しかして、前記蒸気発生器４にて発生した蒸気は蒸気送出管１０にて給水用気液分離器１１に送られ、蒸気中に含まれる水などの液分は分離され、気相の高温蒸気だけが前記蒸気供給管１２によって外部に送り出され、その送出量は弁１３によって調節される。
【００３６】
上記気液分離器１１内の液相の温水は、温水戻し管１４によって蒸気発生器４に戻され、再び加熱されて給水用気液分離器へと送出される。
【００３７】
また、前記温水発生器６においては、ポンプ１７の駆動により給水管１６から供給される水がこの温水発生器の１次側を流通する冷媒との熱交換により加熱されて温水となり、温水供給管１８により三方切替弁１９を経て外部に送り出される。
【００３８】
本発明の装置においては上述した作用によって蒸気と温水を発生する構成となっているが、冬期における装置の運転開始初期など蒸気発生器４に供給される温水の温度が低下していると、蒸気発生器における冷媒の潜熱取り出しが大きくなり、装置の立ち上がりが遅くなったり、液バックしたりするおそれがある。
【００３９】
そこで本発明の装置では、給水用気液分離器１１における液相内に設けたヒータ２４により、装置の運転停止中において液相を加熱し、蒸気発生器４に戻す温水の温度が一定に維持されるようにしてある。
【００４０】
また、温水供給管１８の途中に設けた三方切替弁１９における流量制御により、温水供給管１８からの温水の一部が温水戻し管１４に送られて、装置の運転中においても蒸気発生器に戻す温水の温度が一定に維持されるようにしてある。
【００４１】
図３は前記熱回収器８を、直列に接続した冷媒回路における上流側の第１熱回収器８Ａと下流側の第２熱回収器８Ｂで構成した例を示しており、この場合には第１熱回収器８Ａにおいて主に冷媒の顕熱を利用して熱交換を行い、第２熱回収器８Ｂにおいて主に冷媒の潜熱を利用して熱交換を行って、熱回収の効率をさらに向上させるようにしてある。
【００４２】
図４は、前記温水発生器６と膨張弁７との間における冷媒往管２の途中に、第３熱交換器たる温水専用熱交換器２８を設けた実施例を示している。
【００４３】
この実施例のものでは、前記蒸気発生器４における２次側出口に一端を接続した蒸気送出管１０の他端を給水用気液分離器１１の気相に臨ませ、同分離器の液相に一端を接続した温水戻し管１４の他端を蒸気発生器４の２次側入口に接続し、かつ、前記温水発生器６の２次側出口に一端を接続した温水供給管１８を前記温水戻し管１４の途中に接続し、前記蒸気発生器４の２次側入口に供給される給水用気液分離器１１の液相からの温水と、温水発生器６からの温水とを混合して蒸気発生器４の２次側に供給するように構成してあり、前記温水発生器６からの温水は外部に供給するのではなく、蒸気発生器４への供給専用のものとされる。
【００４４】
そして、この実施例のものでは温水発生器６に軟水供給管２７を接続してあって、蒸気発生器４を中心とする蒸気生成用機器類へのスケール付着を防止するが、温水専用熱交換器への給水管２９には水道水を供給して温水専用熱交換器２８、温水供給管３０に流通させることができる。
【００４５】
また、この図４に示される実施例のものでは、給水用気液分離器１１からの温水戻し管１４の途中にポンプ３１を設けてあり、給水用気液分離器１１からの水を蒸気発生器４へ強制的に送り込むことができるようになっていて、かくすることにより給水用気液分離器の設置高さを蒸気発生器４よりも低く設定することが可能となり、装置レイアウトの自由度が向上する。
【００４６】
図５に示した実施例のものは、蒸気発生専用に構成したものであり、図４に示した実施例のものから第３熱交換器たる温水専用熱交換器２８を除去して構成してある。
【００４７】
また図６に示した実施例のものは、温水か蒸気のいずれかを専用で発生させるように構成してあり、蒸気発生器４にポンプ１７を介して外部から直接給水を行い、温水・蒸気供給管３１から温水または蒸気を供給するものとしてあって、温水と蒸気の供給切替や供給温度の設定は前記ポンプ１７の送水量によって適宜設定することができる。
【００４８】
上述した実施例のものは、いずれも単段構成の冷媒回路としてあるが、二段等の多段冷凍サイクルや二元等の多元冷凍サイクルで構成する場合もある。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る装置の実施例を示す構成図。
【図２】本発明の装置による作用の一例を示すモリエル線図。
【図３】本発明に係る装置の他の実施例を示す構成図。
【図４】本発明に係る装置のさらに他の実施例を示す構成図。
【図５】本発明に係る装置のさらに他の実施例を示す構成図。
【図６】本発明に係る装置のさらに他の実施例を示す構成図。
【符号の説明】
【００５０】
１ 圧縮機
２ 冷媒往管
３ 油分離器
４ 蒸気発生器
５ 受液器
６ 温水発生器
７ 膨張弁
８ 熱回収器
８Ａ 第１熱回収器
８Ｂ 第２熱回収器
９ 冷媒復管
１０ 蒸気送出管
１１ 給水用気液分離器
１２ 蒸気供給管
１３ 弁
１４ 温水戻し管
１５ 逆止弁
１６ 給水管
１７ ポンプ
１８ 温水供給管
１９ 三方切替弁
２０ 分岐管
２１ 逆止弁
２２ 排温水供給管
２３ 排水管
２４ ヒータ
２５ 液位検出器
２６ 感温筒
２７ 軟水供給管
２８ 温水専用熱交換器
２９ 給水管
３０ 温水供給管
３１ ポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機の吐出側に一端が接続された冷媒管の他端が、第１熱交換器、第２熱交換器、膨張弁、熱回収器を介して前記圧縮機の吸入側に接続された冷媒回路を備え、前記熱回収器において外部熱源からの熱を回収して前記第１熱交換器と第２熱交換器において蒸気または高温水と温水を生成するように構成してなるヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項２】
前記冷媒回路の構成を、単段に構成してなる請求項１に記載のヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項３】
前記外部熱源の熱を、排温水の熱としてなる請求項１に記載のヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項４】
前記第１熱交換器にて高温冷媒ガスと凝縮冷媒液により蒸気または高温水を生成するとともに、前記第２熱交換器にて過冷却液冷媒により温水を生成することを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項５】
前記冷媒回路における冷媒を、臨界温度が１３０℃以上の冷媒としてなる請求項１に記載のヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項６】
前記第１熱交換器と第２熱交換器との間における冷媒管の途中に、冷媒用気液分離器を設け、前記第１熱交換器を流過後の気液が混在する冷媒中、液冷媒だけを前記第２熱交換器に供給し、前記第１熱交換器においては冷媒の潜熱によって蒸気または高温水を生成し、第２熱交換器においては冷媒の顕熱によって温水を生成するように構成してなる請求項１に記載のヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項７】
前記膨張弁の開度を、過熱度が１０℃以上となるように制御することを特徴とする請求項１または６に記載のヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項８】
前記第１熱交換器をシェルアンドプレート式熱交換器で構成し、冷媒が流過するプレートまわりのシェル内にて蒸気を発生させるように構成してなる請求項１、４または６に記載のヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項９】
前記第１熱交換器における２次側出口に一端を接続した蒸気送出管の他端を給水用気液分離器の気相に臨ませ、同分離器の液相に一端を接続した温水戻し管の他端を第１熱交換器の２次側入口に接続し、かつ、前記第２熱交換器の２次側出口に一端を接続した温水供給管の途中に三方切替弁を設け、この三方切替弁にて分岐する分岐管を前記温水戻し管の途中に接続し、前記第１熱交換器の２次側入口に供給される給水用気液分離器の液相からの温水と、第２熱交換器からの温水との混合割合を調節することにより、第１熱交換器の２次側に供給する温水の温度を所定の値に制御するように構成してなる請求項１乃至８に記載のヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項１０】
前記給水用気液分離器の液相内に、装置の運転停止中において液相における温水を予め設定された所定の温度に加熱して保温するヒータを設けてなる請求項９に記載のヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項１１】
前記給水用気液分離器を第１熱交換器よりも高い位置に設け、給水用気液分離器の液相からの温水が重力により第１熱交換器に送られて給水用気液分離器と第１熱交換器との間における温水および蒸気がポンプ動力を用いることなく自然循環するように構成してなる請求項９または１０に記載のヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項１２】
前記給水用気液分離器内に液位検出器を設け、液位が予め設定されたレベル未満になると外部から水が供給されるように構成してなる請求項９または１０に記載のヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項１３】
前記熱回収器を、冷媒回路における上流側の第１熱回収器と下流側の第２熱回収器で構成し、第１熱交換器で主に冷媒の顕熱を利用して熱回収を行い、第２熱交換器で主に冷媒の潜熱を利用して熱回収を行うことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項１４】
前記第２熱交換器と膨張弁との間における冷媒往管の途中に、温水生成専用の第３熱交換器を設けるとともに、第２熱交換器の２次側出口に接続した温水供給管の他端を前記第１熱交換器の２次側入口に接続してなる請求項１に記載のヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項１５】
前記第１熱交換器における２次側出口に一端を接続した蒸気送出管の他端を給水用気液分離器の気相に臨ませ、同分離器の液相に一端を接続した温水戻し管の他端を第１熱交換器の２次側入口に接続し、かつ、前記第２熱交換器の２次側出口に一端を接続した温水供給管を前記温水戻し管の途中に接続し、前記第１熱交換器の２次側入口に供給される給水用気液分離器の液相からの温水と、第２熱交換器からの温水と混合して第１熱交換器の２次側に供給し、かつ、前記第２熱交換器と膨張弁との間における冷媒往管の途中に、温水生成専用の第３熱交換器を設けてなる請求項１に記載のヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項１６】
前記第２熱交換器に接続した給水管を、軟水供給管としてなる請求項１４または１５に記載のヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項１７】
前記膨張弁の開度制御用として接続される感温筒を、冷媒復管の圧縮機近傍に設けてなる請求項１に記載のヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項１８】
通常運転時においては前記給水用気液分離器と第２熱交換器からの水を混合して、または給水用気液分離器からの水だけを前記第１熱交換器に供給するが、初期運転時においては第２熱交換器からの水を第１熱交換器に供給するように構成してなる請求項９または１５に記載のヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項１９】
前記第１熱交換器内における液位を検出する液位検出器を設け、同検出器により検出される液位に応じて第１熱交換器に供給する給水量が制御されるように構成してなる請求項１に記載のヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項２０】
前記第１熱交換器をプレート式のもので構成し、同第１熱交換器の２次側入口側に接続した温水戻し管にポンプを設けてなる請求項９または１５に記載のヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項２１】
圧縮機の吐出側に一端が接続された冷媒管の他端が、第１熱交換器、第２熱交換器、膨張弁、熱回収器を介して前記圧縮機の吸入側に接続された冷媒回路を備え、前記第１熱交換器における２次側出口に一端を接続した蒸気送出管の他端を給水用気液分離器の気相に臨ませ、同分離器の液相に一端を接続した温水戻し管の他端を第１熱交換器の２次側入口に接続し、かつ、前記第２熱交換器の２次側出口に一端を接続した温水供給管を前記温水戻し管の途中に接続し、前記第１熱交換器の２次側入口に供給される給水用気液分離器の液相からの温水と、第２熱交換器からの温水と混合して第１熱交換器の２次側に供給するように構成してなるヒートポンプ式蒸気発生装置。
【請求項２２】
圧縮機の吐出側に一端が接続された冷媒管の他端が、熱交換器、膨張弁、熱回収器を介して前記圧縮機の吸入側に接続された冷媒回路を備え、前記熱回収器において外部熱源からの熱を回収して前記熱交換器において温水を生成するように構成してなるヒートポンプ式温水発生装置。
【請求項１】
圧縮機の吐出側に一端が接続された冷媒管の他端が、第１熱交換器、第２熱交換器、膨張弁、熱回収器を介して前記圧縮機の吸入側に接続された冷媒回路を備え、前記熱回収器において外部熱源からの熱を回収して前記第１熱交換器と第２熱交換器において蒸気または高温水と温水を生成するように構成してなるヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項２】
前記冷媒回路の構成を、単段に構成してなる請求項１に記載のヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項３】
前記外部熱源の熱を、排温水の熱としてなる請求項１に記載のヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項４】
前記第１熱交換器にて高温冷媒ガスと凝縮冷媒液により蒸気または高温水を生成するとともに、前記第２熱交換器にて過冷却液冷媒により温水を生成することを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項５】
前記冷媒回路における冷媒を、臨界温度が１３０℃以上の冷媒としてなる請求項１に記載のヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項６】
前記第１熱交換器と第２熱交換器との間における冷媒管の途中に、冷媒用気液分離器を設け、前記第１熱交換器を流過後の気液が混在する冷媒中、液冷媒だけを前記第２熱交換器に供給し、前記第１熱交換器においては冷媒の潜熱によって蒸気または高温水を生成し、第２熱交換器においては冷媒の顕熱によって温水を生成するように構成してなる請求項１に記載のヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項７】
前記膨張弁の開度を、過熱度が１０℃以上となるように制御することを特徴とする請求項１または６に記載のヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項８】
前記第１熱交換器をシェルアンドプレート式熱交換器で構成し、冷媒が流過するプレートまわりのシェル内にて蒸気を発生させるように構成してなる請求項１、４または６に記載のヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項９】
前記第１熱交換器における２次側出口に一端を接続した蒸気送出管の他端を給水用気液分離器の気相に臨ませ、同分離器の液相に一端を接続した温水戻し管の他端を第１熱交換器の２次側入口に接続し、かつ、前記第２熱交換器の２次側出口に一端を接続した温水供給管の途中に三方切替弁を設け、この三方切替弁にて分岐する分岐管を前記温水戻し管の途中に接続し、前記第１熱交換器の２次側入口に供給される給水用気液分離器の液相からの温水と、第２熱交換器からの温水との混合割合を調節することにより、第１熱交換器の２次側に供給する温水の温度を所定の値に制御するように構成してなる請求項１乃至８に記載のヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項１０】
前記給水用気液分離器の液相内に、装置の運転停止中において液相における温水を予め設定された所定の温度に加熱して保温するヒータを設けてなる請求項９に記載のヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項１１】
前記給水用気液分離器を第１熱交換器よりも高い位置に設け、給水用気液分離器の液相からの温水が重力により第１熱交換器に送られて給水用気液分離器と第１熱交換器との間における温水および蒸気がポンプ動力を用いることなく自然循環するように構成してなる請求項９または１０に記載のヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項１２】
前記給水用気液分離器内に液位検出器を設け、液位が予め設定されたレベル未満になると外部から水が供給されるように構成してなる請求項９または１０に記載のヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項１３】
前記熱回収器を、冷媒回路における上流側の第１熱回収器と下流側の第２熱回収器で構成し、第１熱交換器で主に冷媒の顕熱を利用して熱回収を行い、第２熱交換器で主に冷媒の潜熱を利用して熱回収を行うことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項１４】
前記第２熱交換器と膨張弁との間における冷媒往管の途中に、温水生成専用の第３熱交換器を設けるとともに、第２熱交換器の２次側出口に接続した温水供給管の他端を前記第１熱交換器の２次側入口に接続してなる請求項１に記載のヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項１５】
前記第１熱交換器における２次側出口に一端を接続した蒸気送出管の他端を給水用気液分離器の気相に臨ませ、同分離器の液相に一端を接続した温水戻し管の他端を第１熱交換器の２次側入口に接続し、かつ、前記第２熱交換器の２次側出口に一端を接続した温水供給管を前記温水戻し管の途中に接続し、前記第１熱交換器の２次側入口に供給される給水用気液分離器の液相からの温水と、第２熱交換器からの温水と混合して第１熱交換器の２次側に供給し、かつ、前記第２熱交換器と膨張弁との間における冷媒往管の途中に、温水生成専用の第３熱交換器を設けてなる請求項１に記載のヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項１６】
前記第２熱交換器に接続した給水管を、軟水供給管としてなる請求項１４または１５に記載のヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項１７】
前記膨張弁の開度制御用として接続される感温筒を、冷媒復管の圧縮機近傍に設けてなる請求項１に記載のヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項１８】
通常運転時においては前記給水用気液分離器と第２熱交換器からの水を混合して、または給水用気液分離器からの水だけを前記第１熱交換器に供給するが、初期運転時においては第２熱交換器からの水を第１熱交換器に供給するように構成してなる請求項９または１５に記載のヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項１９】
前記第１熱交換器内における液位を検出する液位検出器を設け、同検出器により検出される液位に応じて第１熱交換器に供給する給水量が制御されるように構成してなる請求項１に記載のヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項２０】
前記第１熱交換器をプレート式のもので構成し、同第１熱交換器の２次側入口側に接続した温水戻し管にポンプを設けてなる請求項９または１５に記載のヒートポンプ式蒸気・温水発生装置。
【請求項２１】
圧縮機の吐出側に一端が接続された冷媒管の他端が、第１熱交換器、第２熱交換器、膨張弁、熱回収器を介して前記圧縮機の吸入側に接続された冷媒回路を備え、前記第１熱交換器における２次側出口に一端を接続した蒸気送出管の他端を給水用気液分離器の気相に臨ませ、同分離器の液相に一端を接続した温水戻し管の他端を第１熱交換器の２次側入口に接続し、かつ、前記第２熱交換器の２次側出口に一端を接続した温水供給管を前記温水戻し管の途中に接続し、前記第１熱交換器の２次側入口に供給される給水用気液分離器の液相からの温水と、第２熱交換器からの温水と混合して第１熱交換器の２次側に供給するように構成してなるヒートポンプ式蒸気発生装置。
【請求項２２】
圧縮機の吐出側に一端が接続された冷媒管の他端が、熱交換器、膨張弁、熱回収器を介して前記圧縮機の吸入側に接続された冷媒回路を備え、前記熱回収器において外部熱源からの熱を回収して前記熱交換器において温水を生成するように構成してなるヒートポンプ式温水発生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−２３２３５７（Ｐ２００７−２３２３５７Ａ）
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２３３７０（Ｐ２００７−２３３７０）
【出願日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【出願人】（３９００２６９７４）株式会社東洋製作所 (132)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月１日（２００７．２．１）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【出願人】（３９００２６９７４）株式会社東洋製作所 (132)
【Ｆターム（参考）】
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