(57)【要約】【課題】現在、世界的に逆カルノーサイクルを原理としたヒートポンプ装置は、そのエネルギー効率の高さから将来の低炭素社会への有力な切り札となっている。また、日本におけるヒートポンプ装置の普及は順調に拡大し、世界をリードするに至っている。こういった環境においてヒートポンプの更なる性能向上が求められている。【解決手段】前記課題を解決するために、複合サイクルを用いて、現在のヒートポンプ装置において膨張弁で行われている減圧過程の絞り損失を膨張機を用いる事により圧縮機の駆動力及びそれにより圧縮、加熱された冷媒を熱交換として活用する事により、大幅な性能向上を可能とする新しいヒートポンプ装置を考案した。【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１、第２の複合サイクルを有するヒートポンプシステムの、第１サイクルのヒートポンプにおいて従来、膨張弁で行われている減圧過程の絞り損失を減らすため、替わりに膨張機を用い、その駆動力を第２サイクルの圧縮機に連結し駆動力として有効に活用し、かつ第２サイクルの圧縮された高温、高圧となった冷媒を熱交換機により第１サイクルの圧縮機に至る第１サイクルの冷媒を昇温し，第１サイクルの圧縮機の駆動力を低減させ、さらに第２サイクルのヒートポンプにおいても膨張機を用いて減圧過程で生じる駆動力を第１サイクルの圧縮機に連結し第１サイクルの圧縮機の駆動力を低減する事を特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項２】
第１、第２の複合サイクルを有するヒートポンプシステムの、第１サイクルのヒートポンプにおいて従来、膨張弁で行われている減圧過程の絞り損失を減らすため、替わりに膨張機を用い、その駆動力を第２サイクルの圧縮機に有効に伝達できる様に変速して連結し駆動力として有効に活用し、かつ第２サイクルの圧縮された高温、高圧となった冷媒を熱交換機により第１サイクルの圧縮機に至る第１サイクルの冷媒を昇温し，第１サイクルの圧縮機の駆動力を低減させ、さらに第２サイクルのヒートポンプにおいても膨張機を用いて減圧過程で生じる駆動力を第１サイクルの圧縮機に有効に伝達できる様に変速して連結し第１サイクルの圧縮機の駆動力を低減する事を特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項３】
第１、第２の複合サイクルを有するヒートポンプシステムの、第１サイクルのヒートポンプにおいて従来、膨張弁で行われている減圧過程の絞り損失を減らすため、替わりに膨張機を用い、その駆動力を第２サイクルの圧縮機に連結し駆動力として有効に活用し、かつ第２サイクルの圧縮された高温、高圧となった冷媒を熱交換機により第１サイクルの圧縮機に至る第１サイクルの冷媒を昇温し，第１サイクルの圧縮機の駆動力を低減させ、さらに第２サイクルのヒートポンプにおいても膨張機を用いて減圧過程で生じる駆動力を第１サイクルの圧縮機に連結し第１サイクルの圧縮機の駆動力を低減する事を特徴とするヒートポンプにおいて第１サイクルの冷媒と第２サイクルの冷媒をそれぞれの特性に合った異なる冷媒を用いたヒートポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、第１サイクルと第２サイクルとからなる複合サイクルを用いて、第１サイクルの膨張弁の替わりに膨張機を取り付け、第１サイクルの膨張弁で行われている減圧過程の絞り損失を第２サイクルの圧縮機の駆動力として活用し、第２サイクルの圧縮、加熱された冷媒により第１サイクルの膨張機を通過し減圧、低温となった冷媒を熱交換機によって昇温し第１サイクルの圧縮機の駆動力を低減させ、かつ第２サイクルの膨張機の駆動力を第１サイクルの圧縮機の追加の駆動力として活用したヒートポンプ装置の性能向上に関するものである。
【背景技術】
【０００２】従来、逆カルノーサイクルを原理としたヒートポンプ装置の案は、多数存在し、将来の低炭素社会への有力な手段となっている。【０００３】近年、日本におけるヒートポンプ装置の普及は順調に拡大し、世界をリードするに至っている。【０００４】こういった環境においてヒートポンプの更なる性能向上の社会的な意義は計りしれない。
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２６６９８３
【特許文献２】特開２００１−１４１３１５
【発明の概要】
【０００６】  本発明は、第１サイクルと第２サイクルとからなる複合サイクルを用いて、第１サイクルの膨張弁の替わりに膨張機を取り付け、第１サイクルの膨張弁で行われている減圧過程の絞り損失を第２サイクルの圧縮機の駆動力として活用し、第２サイクルの圧縮、加熱された冷媒により第１サイクルの膨張機を通過し減圧、低温となった冷媒を熱交換機によって昇温し第１サイクルの圧縮機の駆動力を低減させ、かつ第２サイクルの膨張機の駆動力を第１サイクルの圧縮機の追加の駆動力として活用したヒートポンプ装置である。
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】現在、逆カルノーサイクルを原理としたヒートポンプ装置は、将来の低炭素社会への有力な切り札となっている。また、日本におけるヒートポンプ装置の普及は順調に拡大し、世界をリードするに至っている。こういった環境においてヒートポンプの更なる性能向上が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】前記課題を解決するためには、現在の逆カルノーサイクルを原理としたヒートポンプ装置の基本的な効率向上を検討する必要がある。本発明は複合サイクルを用いて、現在の逆カルノーサイクルにおいて膨張弁で行われている減圧過程の絞り損失を膨張機を用いる事により圧縮機の駆動力及びそれにより圧縮、加熱された冷媒を熱交換として活用する事により、大幅な性能向上を行う。
【発明の効果】
【０００９】本発明は複合サイクルと膨張機を組み合わせる事により、現在の逆カルノーサイクルにおいて膨張弁で行われている減圧過程の絞りの損失を有効に回収し大幅な性能向上を行える可能性がある。
【発明を実施するための形態】
【０００１０】以下、本発明による複合サイクルヒートポンプ装置を  図１、に示す全体の構成図に基づいて説明する。
【０００１１】図１、において第１サイクルの圧縮機１は外部駆動機２１により駆動される。圧縮され高温、高圧となった冷媒は冷媒配管１１を経て凝縮機５に流入し低温となり排出され冷媒配管１２を経て膨張機２に入る
【０００１２】図１、において第１サイクルの膨張機２に流入した冷媒は膨張し低圧となり膨張機２の駆動力を発生させ第２サイクルの圧縮機８を駆動する。
【０００１３】図１、において膨張機２により膨張し低圧となった冷媒は冷媒配管１３を経て熱交換機６に入り、第２サイクルの圧縮機８により圧縮され高温、高圧となり冷媒配管１９を経て熱交換機６に流入した冷媒により昇温し冷媒配管１４を経て圧縮機１に戻る。
【０００１４】図１、において第２サイクルの圧縮機８は第１サイクルの膨張機２により駆動され圧縮され高温、高圧となった冷媒は冷媒配管１９を経て熱交換機６に流入し低温となり排出され冷媒配管２０を経て膨張機９に入る
【０００１５】図１、において第２サイクルの膨張機９に流入した冷媒は膨張し低圧となり膨張機９の駆動力を発生させ第１サイクルの圧縮機１の追加の駆動力となる。
【０００１６】図１、において膨張機９により膨張し低圧となった冷媒は冷媒配管１７を経て蒸発機１０に入り蒸発し、冷房、冷凍等の冷熱源となり、昇温し冷媒配管１８を経て圧縮機８に戻る。
【０００１７】図１、において貯湯タンク２２から冷水がポンプ７により配管１５を経て凝縮機５に流入し第１サイクルの高温となった冷媒により昇温され流出されて配管１６を経て貯湯タンク２２に戻る。
【０００１８】図１、第１サイクルの圧縮機１と第２サイクルの膨張機９及び第２サイクルの圧縮機８と第１サイクルの膨張機２は等速または第１変速機３及び第２変速機４で連結されている
【図面の簡単な説明】
【図１】複合サイクルヒートポンプ装置示す構成図
【符号の説明】
【０００１９】１・・・第１サイクルの圧縮機、２・・・第１サイクルの膨張機、３・・・第１変速機、４・・・第２変速機、５・・・凝縮機、６・・・熱交換機、７・・・ポンプ、８・・・第２サイクルの圧縮機、９・・・第２サイクルの膨張機、１０・・・蒸発機、１１、１２、１３、１４・・・第１サイクルの冷媒配管、１５、１６・・・給水配管、１７、１８、１９、２０・・・第２サイクルの冷媒配管、２１・・・駆動機、２２・・・貯湯タンク、
【図１】
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