(57)【要約】【課題】化学的に安定し、可燃性と毒性のない水を用いた加熱システムを提供する。【解決手段】容器１に圧縮機２を接続し、この圧縮機２により容器１内の水Ｗを減圧蒸発させると共に、得られた蒸気を熱源とする。第１の容器１に第１の圧縮機２を接続し、この第１の圧縮機２により第１の容器２内の水を減圧蒸発させると共に、得られた蒸気を熱源とする加熱システムであって、第１の圧縮機２により昇温昇圧して蒸気Ｇ１を作り、熱源たる凝縮器３に供給することができる。第２の容器１１に第２の圧縮機１２を接続し、この第２の圧縮機１２により減圧蒸発させ蒸気Ｇ２を作り、この蒸気Ｇ２により第１の容器１内の水Ｗを加熱する。そして、もう一方の蒸気Ｇ２は熱交換器１８で圧縮機２へ行く蒸発蒸気を加熱し、管路Ｋ１の蒸気が加熱蒸気として圧縮機２に吸引される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器に圧縮機を接続し、この圧縮機により前記容器内の水を減圧蒸発させて、得られた蒸気を熱源とすることを特徴とする加熱システム。
【請求項２】
第１の容器に第１の圧縮機を接続し、この第１の圧縮機により前記第１の容器内の水を減圧蒸発させ、得られた蒸気を熱源とする加熱システムであって、前記第１の圧縮機により前記蒸気を加圧して該蒸気の温度を上げることを特徴とする加熱システム。
【請求項３】
前記第１の容器内の水を加熱する加熱手段を備えることを特徴とする請求項２記載の加熱システム。
【請求項４】
前記第２の容器に第２の圧縮機を接続し、この第２の圧縮機により減圧蒸発させ蒸気を作り、この蒸気により前記第１の容器内の水を潜熱で加熱することを特徴とする請求項２記載の加熱システム。
【請求項５】
前記第１の容器に第２の容器を接続し、この第２の容器に前記第１の容器内の水が移送し、前記第２の容器に前記第２の圧縮機を接続し、この第２の圧縮機により前記第２の容器内の前記水を減圧蒸発させることを特徴とする請求項４記載の加熱システム。
【請求項６】
前記第１の圧縮機に凝縮器を接続し、前記第１の圧縮機により得られた蒸気を前記凝縮器で凝縮することにより外部に熱を供給し、発生した凝縮水を前記第１の容器に返送することを特徴とする請求項５記載の加熱システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成績係数の高い水のヒートポンプを用いた加熱システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
フロンを使用した暖房は多く使用され、業務用暖房は温風を上から下に流し、下方を暖めるようにしている。また、家庭用のエアコンは、暖房時、天井付近を暖め、下方に温風が行き渡らず、温まりにくい面がある。
【０００３】
そして、従来のヒートポンプ式加熱システムは、室外機に室内機を接続（例えば特許文献１）しており、このように室外機と室内機が必要になるため据付が難しく、また、温度が０度近くになると、霜取りのために熱を必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２８７５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は、化学的に安定し、可燃性と毒性のない水を用いた加熱システムを提供することを目的する。水の蒸発潜熱は５３９kcal/kgで、ＮＨ3、フロン、炭酸ガスよりかなり大きく、フロンより水の成績係数はかなり高い。尚、成績係数は、フロン（Ｒ−２２）が５．８、水が１０〜２０（水温７５°〜９９°により異なる）である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、容器に圧縮機を接続し、この圧縮機により前記容器内の水（冷媒）を減圧蒸発させ、得られた蒸気を熱源とすることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に係る発明は、第１の容器に第１の圧縮機を接続し、この第１の圧縮機により前記第１の容器内の水を減圧蒸発させ、得られた蒸気を熱源とする加熱システムであって、前記第１の圧縮機により前記蒸気を加圧して該蒸気の温度を上げることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に係る発明は、前記第１の容器内の水を加熱する加熱手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に係る発明は、前記第２の容器に第２の圧縮機を接続し、この第２の圧縮機により減圧蒸発させて蒸気を作り、この蒸気により前記第１の容器内の水を潜熱で加熱することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に係る発明は、前記第１の容器に第２の容器を接続し、この第２の容器に前記第１の容器内の水が移送し、前記第２の容器に前記第２の圧縮機を接続し、この第２の圧縮機により前記第２の容器内の前記水を減圧蒸発させることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６に係る発明は、前記第１の圧縮機に凝縮器を接続し、前記第１の圧縮機により得られた蒸気を前記凝縮器で凝縮することにより外部に熱を供給し、発生した凝縮水を前記第１の容器に返送することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の構成によれば、圧縮機により減圧蒸発させた蒸気を熱源にするため、用いる水は、化学的に安定し、可燃性と毒性がないから、クリーンな加熱システムを得ることができる。
【００１３】
また、請求項２の構成によれば、温水を減圧蒸発させて蒸気を作り、熱源に供給することができる。
【００１４】
また、請求項３の構成によれば、温水を加熱することによりヒートポンプの成績係数を上げることができる。
【００１５】
また、請求項４の構成によれば、第２の圧縮機により減圧蒸気を作り、その蒸気で第１の容器内の水を加熱することができる。
【００１６】
また、請求項５の構成によれば、第２の圧縮機により第２の容器内の水を減圧して蒸気を得ることができる。
【００１７】
また、請求項６の構成によれば、凝縮器において外部に熱を供給した水を、第１の容器に戻して循環させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例１に係る全体フロー図である。
【図２】同上、詳細図である。
【図３】本発明の実施例２に係る全体フロー詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施例について説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１及び図２に示すように、本発明の加熱システムは、水を冷媒とし、水を貯める第１の容器１と、この第１の容器１に接続された第１の圧縮機２と、この圧縮機２により加熱蒸気が送られる熱源たる凝縮器３とを備える。前記第１の容器１と第１の圧縮機２とは鎖線で示す管路Ｋ１により接続され、第１の圧縮機２と熱源である凝縮器３とは鎖線で示す管路Ｋ２により接続され、さらに、凝縮器３の出口側と前記第１の容器１とが実線で示す管路Ｋ３により接続されている。尚、圧縮機２は回転力により圧縮力を得るタイプのものを用いる。
【００２１】
前記管路Ｋ１は第１の容器１の上部に接続され、前記管路Ｋ３は第１の容器１の下部の側面に接続されている。
【００２２】
前記第１の容器１の下部と第２の容器１１の下部とを実線で示す管路Ｋ４により接続し、前記第２の容器１１の上部に鎖線で示す管路Ｋ５により第２の圧縮機１２を接続する。この第２の圧縮機１２の出口側と前記第１の容器１の下部とを鎖線で示す管路Ｋ６により接続し、この第２の圧縮機１２の出口側と前記第１の容器１の上部の側面とを鎖線で示す管路Ｋ７により接続する。尚、前記第２の圧縮機１２は管路Ｋ５の途中に設けられ、この管路Ｋ５が、前記管路Ｋ６，Ｋ７に分岐している。前記管路Ｋ６には蒸気吹出管１３を接続し、この蒸気吹出管１３は、前記第１の容器１の下部の水Ｗ内に没しており、複数の吹出口１４を備える。尚、管路Ｋ４により前記第１の容器１と第２の容器１１の水位は略同一となる。
【００２３】
前記第１の容器１内の水温を制御する温度制御手段１５を備え、この温度制御手段１５は、前記管路Ｋ６の途中に設けた温度調整弁１６と、前記容器１内の水温を測定する温度測定部１７とを備え、この温度測定部１７により第１の容器１内の水の上部の温度を測定し、この温度が設定温度になるように前記温度調整弁１６の開度を調整する。
【００２４】
また、前記第１の容器１内の上方の温度を制御する温度制御手段１５Ａを備え、この温度制御手段１５Ａは、前記管路Ｋ７の途中に設けた温度調整弁１６Ａと、前記容器１内の上部温度を測定する温度測定部１７Ａとを備え、この温度測定部１７Ａにより第１の容器１内の上部の温度を測定し、この温度が設定温度になるように前記温度調整弁１６Ａの開度を調整する。尚、前記温度測定部１７Ａは前記Ｋ１の近傍に設けることが好ましい。
【００２５】
前記管路Ｋ７には、前記第１の容器１内の上部に位置して、熱交管路１８が接続され、この熱交換器１８は蛇行状に配置され、その出口側に管路Ｋ８を接続し、この管路Ｋ８の出口側を前記第１の容器１の下部の側面に接続している。また、前記管路Ｋ８の出口側の水の温度を制御する温度制御手段１５Ｂを備え、この温度制御手段１５Ｂは、前記管路Ｋ８の途中に設けた温度調整弁１６Ｂと、この温度調整弁１６Ｂより下流側の管路Ｋ８内の水の温度を測定する温度測定部１７Ｃとを備え、この温度測定部により水の温度を測定し、この温度が設定温度になるように前記温度調整弁１６Ｂを調整する。
【００２６】
また、前記第１の圧縮機２の駆動を制御する温度制御手段２１を備え、この温度制御手段２１は、前記凝縮器３の手前の管路Ｋ２に温度調節計２２を接続し、この温度調節計２２により管路Ｋ２の蒸気Ｇ１の温度を測定し、この温度が設定温度になるように第１の圧縮機２を駆動制御する。具体的には、インバーターにより第１の圧縮機２の回転数を調節する。
【００２７】
また、前記凝縮器３の出口側における前記管路Ｋ３内の水の温度を制御する温度制御手段１５Ｃを備え、この温度制御手段１５Ｃは、前記管路Ｋ３の途中に設けた温度調整弁１６Ｃと、この温度調整弁１６Ｃと前記凝縮器３との間の管路Ｋ３内の水の温度を測定する温度測定部１７Ｄとを備え、この温度測定部１７Ｄにより水の温度を測定し、この温度が設定温度になるように前記温度調整弁１６Ｃを調整する。
【００２８】
また、前記第２の圧縮機１２の駆動を制御する温度制御手段２１Ａを備え、この温度制御手段２１Ａは、第２の圧縮機１２と前記温度調整弁１６Ａとの間で前記管路Ｋ７に温度測定部２２Ａを接続し、この温度測定部２２Ａにより管路Ｋ７の蒸気の温度を測定し、この温度が設定温度になるように第２の圧縮機１２を駆動制御する。具体的には、インバーターにより第２の圧縮機１２の回転数を調節する。
【００２９】
尚、第２の容器１１内の上部には、金網などの網体２３が設けられている。
【００３０】
次に、前記加熱システムの動作について説明する。凝縮器３から送られてきた第１の容器１内の水（水媒体）Ｗは、所定の温度（１００度以下、例えば９９.７度）を有し、第１の圧縮機２が駆動して減圧されることにより、水が減圧蒸発して圧縮機２を通過し、管路Ｋ２において加圧、昇温して、例えば１１１度程度になって凝縮器３へ送られる。
【００３１】
凝縮器３では、蒸気Ｇ１の熱を外部に供給することにより、該蒸気Ｇ１が凝縮し、水（温水）Ｗとなり、管路Ｋ３を通って第１の容器１へと送られる。凝縮器３を通過した水Ｗの温度は例えば９９度程度であり、第１の容器１に入る前の水Ｗは９８度程度である。
【００３２】
また、第２の圧縮機１２の駆動により第２の容器１１内が減圧され、第１の容器１から水Ｗが管路Ｋ４を通って第２の容器１１内に送られる。第２の容器１１内にはフロート弁などの水位調節手段（図示せず）が設けられ、前記管路Ｋ４から送られてくる水Ｗを調整し、該第２の容器１１内の水位を略一定に保つようにしている。また、第２の圧縮機１２の駆動により第２の容器１１内が減圧され、第２の容器１１内の水Ｗが蒸発し、蒸発した蒸気が圧縮機２を通過し、管路Ｋ６，Ｋ７において加圧、昇温し、例えば１１１度程度になり、蒸気Ｇ２の一部は管路Ｋ６を通って蒸気吹出管１３から、第１の容器１内に水Ｗ内に噴射され、該水Ｗを加温し、例えば蒸気吹出管１３の上部の水Ｗは９９．７度程度となり、蒸気Ｇ２の残りは管路Ｋ７、熱交管路１８、管路Ｋ８を通って第１の容器１の下部に戻り、前記熱交換器１８を通る間に、前記蒸気と熱交換を行い、管路Ｋ１の蒸気は例えば１０５度程度に昇温し、管路Ｋ８においては例えば９９．５度程度に下がる。このように蒸気Ｇ２は熱交換器１８で圧縮機２へ行く蒸発蒸気を加熱し、管路Ｋ１の蒸気が加熱蒸気として圧縮機２に吸引される。
【００３３】
このように本実施例では、請求項１に対応して、容器１に圧縮機２を接続し、この圧縮機２により容器１内の水Ｗを減圧蒸発させると共に、得られた蒸気を熱源とするから、圧縮機２により減圧蒸発させた蒸気Ｇ１を熱源にするため、用いる水Ｗは、化学的に安定し、可燃性と毒性がないから、クリーンな加熱システムを得ることができる。
【００３４】
また、このように本実施例では、請求項２に対応して、第１の容器１に第１の圧縮機２を接続し、この第１の圧縮機２により第１の容器１内の水を減圧蒸発させると共に、得られた蒸気Ｇ１を熱源とする加熱システムであって、第１の圧縮機２により管路Ｋ１の蒸気を加圧して蒸気Ｇ１の温度を上げるから、管路Ｋ１の蒸気を加圧することにより温度を上げ、熱源たる凝縮器３に供給することができる。
【００３５】
また、このように本実施例では、請求項３に対応して、第１の容器１内の水Ｗを加熱する加熱手段たる第２の圧縮機１２を備えるから、加熱することにより成績係数を上げることができる。
【００３６】
また、このように本実施例では、請求項４に対応して、第１の容器１に第２の圧縮機１２を接続し、この第２の圧縮機１２により管路Ｋ５の蒸気を加圧し、この加圧により昇温した蒸気Ｇ２により第１の容器１内の水Ｗを加熱するから、第２の圧縮機１２により第１の容器１内の水Ｗを加熱することができる。
【００３７】
また、このように本実施例では、請求項５に対応して、第１の容器１に第２の容器１１を接続し、この第２の容器１１に第１の容器１内の水Ｗが移送し、第２の容器１１に第２の圧縮機１２を接続し、この第２の圧縮機１２により第２の容器１１内の水Ｗを減圧蒸発させるから、第２の圧縮機１２により第２の容器１１内の水を減圧して蒸気を得ることができる。
【００３８】
また、このように本実施例では、請求項６に対応して、第１の圧縮機２に凝縮器３を接続し、第１の圧縮機２により得られた蒸気Ｇ１を凝縮器３で凝縮することにより外部に熱を供給し、発生した凝縮水を第１の容器１に返送するから、第２の圧縮機１２により第２の容器１１内の水Ｗを減圧蒸発して蒸気Ｇ２を得ることができる。
【実施例２】
【００３９】
図３は、本発明の実施例２を示し、上記実施例１と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述する。
【００４０】
この例では、管路Ｋ８と管路Ｋ４とを接続し、管路Ｋ８の途中には、熱源たる凝縮器３Ａを設けており、熱交換器１８を通過した蒸気が前記凝縮器３Ａで凝縮して水となり、この際発生する熱を外部の加熱などに利用することができる。また、容器１，１１には内部の水Ｗを加熱する加熱手段３１，３１Ａが設けられている。尚、第２の容器１１内にはフロート弁などの水位調節手段（図示せず）が設けられ、前記管路Ｋ８から送られてくる水Ｗを調整し、該第２の容器１１内の水位を略一定に保つようにしている。尚、管路Ｋ６及び蒸気吹出口１３は備えておらず、第２の圧縮機１２の下流側に熱交換器１８が位置する。また、凝縮器３，３Ａにフィルター手段を設けて水Ｗに含まれるゴミ類を除去するようにしてもよい。
【００４１】
したがって、圧縮機２，１２により容器１，１１内を減圧し、内部の加熱水Ｗを蒸発し、圧縮機２，１２を通過後、加圧昇温される。
【００４２】
また、このように本実施例では、第１の容器１内の加熱水を圧縮機２により減圧蒸発させ、且つ加圧昇温し、第２の容器１１内の加熱水を圧縮機１２により減圧蒸発させ、且つ加圧昇温し、この第２の容器１１から送られてきた加熱蒸気Ｇ２を、熱交換手段たる熱交換器１８に通すことにより、第１の容器１内の蒸気Ｇ１に熱を供給するから、管路Ｋ１の蒸気の温度は昇温して安定した熱源を提供できる。尚、凝縮器３Ａを設けずに、熱交換器１８において蒸気Ｇ２を凝縮させるように構成してもよい。
【００４３】
また、請求項３に対応して、第１の容器１内に水Ｗを加熱する加熱手段３１を備え、上記実施例１と同様な作用・効果を奏する。
【００４４】
尚、本発明は、本実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、図１及び図２において、容器１，１１に加熱手段３１，３１Ａを設けるようにしてもよい。また、実施例で示した温度は一例であり、これに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４５】
１  第１の容器
２  第１の圧縮機
３，３Ａ  凝縮器（熱源）
１１  第２の容器
１２  第２の圧縮機
１５  温度制御手段
１６  温度調整弁
１７  温度測定部
１８  熱交換器
２１  温度制御手段
２２  温度調節計
２２Ａ  温度測定部
２３  網体
３１，３１Ａ  加熱手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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