(57)【要約】【課題】エネルギー効率を向上させることができるヒートポンプシステムを提供する。【解決手段】外部熱源が流通する熱源管路２０が内部を通過し、作動媒体を加熱して蒸発させる蒸発器２と、この蒸発器２が蒸発させた作動媒体を圧縮する圧縮機４と、この圧縮機４によって圧縮された作動媒体を熱利用施設６に供給する蒸気供給管路５と、圧縮機４の潤滑油が流通し蒸発器２の内部を通過した後に圧縮機４と接続される給油管路５２を有し、圧縮機４に潤滑油を循環供給する給油系統７を備える。【選択図】図１
2008164204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部熱源が流通する管路が内部を通過し、作動媒体を加熱して蒸発させる蒸発器と、
この蒸発器が蒸発させた作動媒体を圧縮する圧縮機と、
この圧縮機によって圧縮された作動媒体を熱利用部に供給する蒸気供給管路と、
前記圧縮機の潤滑油が流通し前記蒸発器の内部を通過した後に前記圧縮機と接続される管路を有し、前記圧縮機に潤滑油を循環供給する給油系統とを備えることを特徴とするヒートポンプシステム。
【請求項２】
外部熱源が流通する管路が内部を通過し、水を加熱して水蒸気にする蒸発器と、
この蒸発器からの水蒸気を圧縮する圧縮機と、
この圧縮機によって圧縮された水蒸気を熱利用部に供給する蒸気供給管路と、
前記圧縮機の潤滑油が流通し前記蒸発器の内部を通過した後に前記圧縮機と接続される管路を有し、前記圧縮機に潤滑油を循環供給する給油系統とを備えることを特徴とするヒートポンプシステム。
【請求項３】
請求項１記載のヒートポンプシステムにおいて、
前記給油系統は、前記潤滑油が流通する管路が前記蒸発器を通過する部分から潤滑油流通方向の上流側に設けられ、潤滑油が貯留される油タンクを有していることを特徴とするヒートポンプシステム。
【請求項４】
請求項１記載のヒートポンプシステムにおいて、
前記給油系統は、前記潤滑油が流通する管路が前記蒸発器を通過する部分から潤滑油流通方向の下流側に設けられ、潤滑油が貯留される油タンクを有していることを特徴とするヒートポンプシステム。
【請求項５】
請求項１記載のヒートポンプシステムにおいて、
前記給油系統は前記圧縮機及び前記圧縮機を駆動する原動機に潤滑油を供給することを特徴とするヒートポンプシステム。
【請求項６】
請求項１記載のヒートポンプシステムにおいて、
前記給油系統は前記圧縮機のロータの軸受に潤滑油を供給することを特徴とするヒートポンプシステム。
【請求項７】
請求項５記載のヒートポンプシステムにおいて、
前記給油系統は前記原動機のロータの軸受に潤滑油を供給することを特徴とするヒートポンプシステム。
【請求項８】
請求項１記載のヒートポンプシステムにおいて、
前記外部熱源が流通する管路は、前記蒸発器を通過する部分から外部熱源流通方向の上流側に設けられ、外部熱源の流量を調節する流量調節手段を有することを特徴とするヒートポンプシステム。
【請求項９】
請求項１記載のヒートポンプシステムにおいて、
前記蒸発器内では、前記外部熱源が流通する管路と前記潤滑油が流通する管路のうち内部を流通する媒体温度が高い方が前記蒸発器の液相内における気相側に設けられていることを特徴とするヒートポンプシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧縮機によって圧縮した作動媒体を熱源として利用するヒートポンプシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒートポンプシステムには、外部熱源を利用して蒸発させた作動媒体を圧縮機で圧縮、昇温し、熱利用設備等に供給するものがある。このようなシステムにおける圧縮機には、圧縮機におけるエネルギー損失を低減するために一般的に潤滑油が供給されている。
【０００３】
例えば、ターボ圧縮機を用いたシステムでは、圧縮機のロータの振動特性やロータ軸受の油膜特性等の問題から、給油に適した温度に保たれた潤滑油を軸受に供給する必要がある。軸受に供給された潤滑油はロータとの摩擦損失（軸受損失）等の機械損失により昇温されるので、再び圧縮機に供給するには所定の温度まで冷却しなければならない。そのため、ヒートポンプシステムには、昇温された潤滑油を油冷却器等で冷却しながら圧縮機に循環供給する給油系統が備えられている。
【０００４】
油冷却器で潤滑油を冷却する技術としては、冷却水と熱交換するものが一般的であるが、ヒートポンプシステムの作動媒体の一部を油冷却器に導いて潤滑油の冷媒とし、圧縮機の軸受で発生する機械損失分のエネルギーを作動媒体で回収することを図ったものがある（特許文献１等参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−８７５５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記の技術では、油冷却器で冷媒として利用された作動媒体は、その後圧縮機に導かれている。そのため、圧縮機に導入される際の作動媒体の圧力及び温度が圧縮機の仕様（例えば、容量や回転数）によって決定される値に達するように、ポンプ等の圧力調節手段で適宜調整しなければならない。このようにポンプ等の機器を別途利用すると、ポンプ等がその駆動力等に使用する分だけ再びエネルギー損失が生じるので、結果として機械損失分のエネルギーから回収できるエネルギー量が減少してしまう。これはヒートポンプシステムのエネルギー効率を低下させる要因となる。
【０００７】
本発明の目的はエネルギー効率を向上させることができるヒートポンプシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明は、上記目的を達成するために、外部熱源が流通する管路が内部を通過し、作動媒体を加熱して蒸発させる蒸発器と、この蒸発器が蒸発させた作動媒体を圧縮する圧縮機と、この圧縮機によって圧縮された作動媒体を熱利用部に供給する蒸気供給管路と、前記圧縮機の潤滑油が流通し前記蒸発器の内部を通過した後に前記圧縮機と接続される管路を有し、前記圧縮機に潤滑油を循環供給する給油系統とを備えるものとする。
【０００９】
（２）また、本発明は、上記目的を達成するために、外部熱源が流通する管路が内部を通過し、水を加熱して水蒸気にする蒸発器と、この蒸発器からの水蒸気を圧縮する圧縮機と、この圧縮機によって圧縮された水蒸気を熱利用部に供給する蒸気供給管路と、前記圧縮機の潤滑油が流通し前記蒸発器の内部を通過した後に前記圧縮機と接続される管路を有し、前記圧縮機に潤滑油を循環供給する給油系統とを備えるものとする。
【００１０】
（３）上記（１）は、好ましくは、前記給油系統は、前記潤滑油が流通する管路が前記蒸発器を通過する部分から潤滑油流通方向の上流側に設けられ、潤滑油が貯留される油タンクを有しているものとする。
【００１１】
（４）上記（１）は、好ましくは、前記給油系統は、前記潤滑油が流通する管路が前記蒸発器を通過する部分から潤滑油流通方向の下流側に設けられ、潤滑油が貯留される油タンクを有しているものとする。
【００１２】
（５）上記（１）は、好ましくは、前記給油系統は前記圧縮機及び前記圧縮機を駆動する原動機に潤滑油を供給するものとする。
【００１３】
（６）上記（１）は、好ましくは、前記給油系統は前記圧縮機のロータの軸受に潤滑油を供給するものとする。
【００１４】
（７）上記（５）は、好ましくは、前記給油系統は前記原動機のロータの軸受に潤滑油を供給するものとする。
【００１５】
（８）上記（１）は、好ましくは、前記外部熱源が流通する管路は、前記蒸発器を通過する部分から外部熱源流通方向の上流側に設けられ、外部熱源の流量を調節する流量調節手段を有するものとする。
【００１６】
（９）上記（１）は、好ましくは、前記蒸発器内では、前記外部熱源が流通する管路と前記潤滑油が流通する管路のうち内部を流通する媒体温度が高い方が前記圧縮機側に設けられているものとする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、機械損失によって消費されるエネルギーを効率良く回収できるので、ヒートポンプシステムのエネルギー効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１９】
図１は本発明の実施の形態であるヒートポンプシステムの全体構成図である。
【００２０】
図示されたヒートポンプシステムは、水（作動媒体）を供給する給水系統１と、給水系統１からの水を加熱して水蒸気にする蒸発器２、駆動力を発生する原動機３と、蒸発器２からの水蒸気を原動機３から与えられる駆動力によって圧縮する圧縮機４と、圧縮機４によって圧縮された水蒸気を供給する蒸気供給管路５と、蒸気供給管路５からの水蒸気を熱源として利用する熱利用設備（熱利用部）６と、圧縮機４及び原動機３に潤滑油を循環供給する給油系統７を主に備えている。
【００２１】
給水系統１は、液水が流通する給水管路１０と、給水管路１０の下流側に設けられた分岐点１１と、分岐点１１から延びる２つの給水管路１２，１３を備えている。分岐点１１から延びる一方の給水管路１２は流量調節弁１４を介して蒸発器２に接続されており、他方の給水管路１３はポンプ１５及び流量調節弁１６を介して混合器１７に接続されている。
【００２２】
蒸発器２には、外部熱源が流通する熱源管路２０、及び圧縮機４と原動機３に供給され昇温された潤滑油が流通する排油管路２１（後述）が内部を通過するように設けられている。熱源管路２０は、蒸発器２を通過する部分から外部熱源流通方向の上流側に設けられ、蒸発器２内を通過する外部熱源の流量を調節する流量調節弁２２を有している。蒸発器２は、これら管路２０，２１内を流通する流体を熱源として水（作動媒体）を加熱し、水蒸気を発生させている。また、熱源管路２０中の外部熱源としては比較的低温度なもので良く、例えば工場等の温排水が流通している。
【００２３】
ところで、外部熱源と潤滑油の温度差が原因で、管路２０，２１によってそれぞれ発生される水蒸気の状態が圧縮機４の設計仕様（例えば、容量や回転数）から決定されるもの（以下、設計値とする）と著しくかけ離れてしまう場合には、圧縮機４の運用性及び性能を大きく低下させる恐れがある。したがって、本実施の形態では、圧縮機入口における水蒸気の状態が少なくとも上記の設計値内に収まるように両者の温度差を保持している。
【００２４】
また、熱源管路２０中の外部熱源の温度は、排油管路２１を流通する潤滑油の温度（例えば、７０〜９０度）とできるだけ近いことが好ましい。これら２者の温度が近づけば近づくほど熱源管路２０と排油管路２１中の熱源によって蒸発器２内でそれぞれ発生される水蒸気の状態（例えば、エンタルピや過熱度）が同一のものとなる。これにより、管路２０，２１の熱源の温度は特に制御することなく、蒸発器２内で発生した水蒸気をそのまま圧縮機４に導入することができる。
【００２５】
また、蒸発器２内の液水の温度は、蒸発器２内部の圧力に対する沸点、すなわち飽和温度に相当するため、器内の圧力が低ければ低いほど液水の温度は下がることとなり、それに伴い熱源から回収できる熱量が増加する。つまり、別の言い方をすれば、蒸発器２内の圧力が低ければ低いほど、より低い温度の熱媒体を有効な熱源として活用することが可能となる。
【００２６】
ここで、蒸発器２の構成について一例を挙げて更に詳しく説明する。
図２は本発明の実施の形態であるヒートポンプシステムに備えられた蒸発器１の概略構成図である。なお、先の図と同じ部分には同じ符号を付して説明は省略する（後の図も同様に扱う）。
【００２７】
図２において、蒸発器２は、真空に耐え得るように設けられた圧力容器３０と、圧力容器３０内を通過するように配された熱源管路２０及び排油管路２１と、各管路２０，２１に取り付けられた複数のフィン（伝熱板）３１を備えており、これらによってプレートフィン型熱交換器を構成している。
【００２８】
圧力容器３０内には給水系統１から供給された水３２（図１参照）が貯留されている。また、フィン３１は、圧力容器３０内において所定の間隔で適宜配置されており、圧力容器３０内の水３２（冷媒）と管路２０，２１中の熱源との熱交換を促進させている。
【００２９】
また、蒸発器２にて発生する水蒸気の流量は熱源管路２０と排油管路２１内の熱源と蒸発器２内の水３２との交換熱量によって決定されるが、これもまた圧縮機２３の仕様（例えば、容量、回転数）によって決定される吸い込み量（設計値）に近づくように調節する必要がある。ここで、蒸発器２内の水３２との交換熱量は、蒸発器２における各管路２０，２１内の熱源の伝熱面積と温度が同一の場合には、蒸発器２内に導かれる管路２０，２１内の熱源の流量で決定される。一般的に排油管路２１の流量（即ち、圧縮機と原動機への潤滑油の供給量）は一義的に決定されるので、交換熱量を調節する際には熱源管路２０内の熱源の流量を調節すれば良い。したがって、蒸発器２で発生される水蒸気流量が設計値に適合するように調節するには、熱源管路２０内の熱源の流量を調節すれば良い。よって、本実質の形態において熱源管路２０内の熱源の流量調節を行うには流量調節弁２２を用いる。
【００３０】
なお、図２に示した蒸発器では、熱源管路２０が排油管路２１の上方に配置されているが、両者を流通する熱源の温度差が少なからずある場合には、熱源の温度が高い方を蒸発器２の液相（水３２）内における気相側（即ち、本実施の形態では上方）に配置すると良い。このように配置すると圧縮機４に近づくほど高温の熱源が配置されることになるので蒸発器２内における熱伝達効率が向上する。また、図２においては、管路２０，２１を上下に配置しているが、各管路２０，２１を流通する熱源温度が同程度の場合には、特にその配置方法に限定は無い。
【００３１】
原動機３は、圧縮機４のロータ４０（後述）と連結されており、ロータ４０を介して圧縮機４を駆動している。また、本実施の形態の原動機３は、回転軸（図示せず）と、この回転軸を支持する軸受（図示せず）を有しており、その図示しない軸受には給油系統７によって潤滑油が供給されている。なお、原動機３としては圧縮機４に駆動力（回転動力）を与えるものであれば足り、例えばタービン等の流体機械や、モータ等の電動機等がある。また、原動機３にはその駆動源となる電気、空気圧等を供給する供給系統（図示せず）が接続されている。
【００３２】
圧縮機４は、第１圧縮段４２と、第２圧縮段４３と、これら圧縮段４２，４３の回転軸であるロータ４０と、ロータ４０を支持する軸受４４，４５を備えている。第１圧縮段４２は上流側において蒸発器２と接続され、下流側において混合器１７と接続されている。また、第２圧縮段４３は上流側において混合器１７と接続され、下流側において上記供給管路５と接続されている。このように構成された圧縮機４は蒸発器２から供給される水蒸気を圧縮段４２，４３によって昇圧・昇温している。なお、本実施の形態では多段圧縮機を例に挙げて説明するが、本発明は圧縮機の段数によって限定されるものではない。
【００３３】
混合器１７には分岐点１１で分岐してポンプ１５によって昇圧され、流量調節弁１６によって流量調節された液水が給水管路１３を介して供給されている。このように混合器１７に供給される液水は、第１圧縮段４２からの圧縮蒸気と混合して蒸発し、その蒸発潜熱によって第２圧縮段４３に流入する水蒸気の温度を低下させる。一般に圧縮機は、同じ圧力比で比較した場合、吸気温度が低いほど圧縮動力が少なくなるという性質を持つため、混合器１７で加えられた液水はその蒸発により質量流量の増加と圧縮動力の削減に寄与する。
【００３４】
蒸気供給管路５は、上流側において圧縮機４と接続され、下流側において熱利用設備６と接続されている。蒸気供給管路５内には圧縮機４によって圧縮された蒸気が流通しており、その蒸気は下流側の熱利用設備６に供給され熱源として利用される。なお、本文及び特許請求の範囲における「蒸気供給管路」という語句は、「液体が蒸発した『気体』を供給する管路」を示すものであり、特に「（水が蒸発した）水蒸気を供給する管路」のみを示すものではない。
【００３５】
給油系統７は、圧縮機４及び原動機３の潤滑油が貯留される油タンク５０と、油タンク５０内の潤滑油を圧送する油ポンプ５１と、圧縮機４の軸受４４，４５及び駆動軸３の軸受に潤滑油を供給する給油管路５２と、圧縮機４及び原動機３から排出された潤滑油を油タンク５０に供給する排油管路２１を備えている。
【００３６】
給油管路５２は、潤滑油流通方向の上流側において油ポンプ５１を介して油タンク５０と接続され、下流側において分岐して圧縮機４の軸受４４，４５及び駆動軸３の軸受にそれぞれ接続されている。排油管路２１は、上流側において圧縮機４の軸受４４，４５及び駆動軸３の軸受に接続され、下流側において蒸発器２の内部を通過した後に油タンク５０と接続されている。
【００３７】
潤滑油が圧縮機４の軸受４４，４５及び駆動軸３の軸受に供給される際の温度は、ロータ４０等の振動特性及び軸受４４，４５等の油膜特性の問題から、ある一定の温度範囲内で保たれる必要がある。本実施の形態では、軸受損失等の機械損失によって温度上昇した潤滑油を蒸発器２において水と熱交換させることによって給油に適した温度にまで冷却し、再度圧縮機４及び原動機３に供給するシステムが構成されている。
【００３８】
ところで、上記における蒸気供給管路５は、特許請求の範囲における「圧縮機によって圧縮された作動媒体を熱利用部に供給する蒸気供給管路」を構成し、熱源管路２０は、特許請求の範囲における「外部熱源が流通する管路」を構成し、排油管路２１は、特許請求の範囲における「前記圧縮機の潤滑油が流通し前記蒸発器の内部を通過した後に前記圧縮機と接続される管路」を構成している。
【００３９】
上記のように構成されるヒートポンプシステムにおいて、給水管路１０を流通する液水は分岐点１１において給水管路１２と給水管路１３に分岐する。給水管路１２に導かれた液水は、流量調節弁１４によって適宜流量調節された後に、蒸発器２に供給される。他方、給水管路１３に導かれた液水は、ポンプ１５によって昇圧された後に、流量調節弁１６によって適宜流量調節された後に混合器１７に供給される。
【００４０】
蒸発器２に供給された液水は、蒸発器２内に貯留された水３２と合流し、熱源管路２０を流通する外部熱源、及び排油管路２１を流通する潤滑油によって加熱される。これら管路２０，２１内の熱源によって水３２は蒸発して水蒸気となり、圧縮機４に供給される。
【００４１】
圧縮機４導入された水蒸気は、まず、第１圧縮段４２で圧縮されて、混合室１７に導入される。混合室１７に導入された蒸気は給水管路１３を介して導入される液水と混合する。混合器１７内に混合された液水は蒸発し、その蒸発潜熱によって水蒸気の温度を低下させて圧縮動力の削減に寄与するとともに、水蒸気の質量流量を増加させる。このように混合室１７で液水と混合した水蒸気は第２圧縮段に導入される。
【００４２】
第２圧縮段４３に導入された水蒸気は、そこで更に圧縮、昇温されて、蒸気供給管路５に導かれる。このように圧縮機４によって圧縮、昇温された水蒸気は蒸気供給管路５を流通して熱利用設備６に供給される。
【００４３】
一方、給油に適した温度（以下、給油温度（例えば、４０〜６０度）とする）で油タンク５０内に充填されている潤滑油は、油ポンプ５１に昇圧され、給油管路５２を介して圧縮機４の軸受４４，４５、及び原動機３の軸受に供給される。各軸受に供給された潤滑油は、ロータ４０との摩擦損失（軸受損失）等、圧縮機４及び原動機３で発生する機械損失により昇温（例えば、７０〜９０度）され、排油管路２１に排出される。排油管路２１に排出された潤滑油は、続いて蒸発器２内に導入され、水（冷媒）３２と熱交換して給油温度まで冷却される。即ち、機械損失分のエネルギーはこの熱交換によってヒートポンプシステムの作動媒体である水によって回収される。給油温度まで冷却された潤滑油は蒸発器２を通過することにより再び油タンク５０に戻される。
【００４４】
次に本実施の形態の効果について説明する。
【００４５】
まず、本実施の形態の効果の理解を容易にするため、本実施の形態の比較例を説明する。
【００４６】
図３は本発明の実施の形態の比較例であるヒートポンプシステムの全体構成図である。
図示されたヒートポンプシステムは本実施の形態と異なる給油系統を備えている。この比較例における給油系統１０７は、圧縮機４及び原動機３の軸受に潤滑油を供給する給油管路１５２と、給油管路１５２の途中に設けられ、温度上昇した潤滑油を冷却水で冷却する油冷却器１００と、圧縮機４及び原動機３の軸受で温度上昇された潤滑油を油タンク５０に供給する排油管路１２１を有している。このように、比較例のヒートポンプシステムは、給水系統１、蒸発器２等とは独立した油冷却器１００を使用して潤滑油の冷却を行っている。
【００４７】
ここで、この比較例のヒートポンプシステムの動作係数（ε１）を求める。
【００４８】
ヒートポンプシステムの動作係数εは、一般的に、圧縮機の原動機による入力仕事Ｌに対する有効な加熱出力Ｑ２の割合で定義され、下記の式（１）で表される。
【００４９】
【数１】
2008164204.tif 000003
【００５０】
図４は比較例のヒートポンプシステムにおける熱収支の概略図である。
この図に示されるように、比較例における有効な加熱出力Ｑ２を求める際に用いる要素には、蒸発器２における熱源管路２０内の外部熱源からの入力熱（Ｑ１）と、圧縮機４の圧縮機効率（η）及び原動機３による入力仕事（Ｌ１）と、圧縮機４及び原動機３における機械損失（Loss）がある。これにより、上記の比較例における有効な加熱出力Ｑ２は下記の式（２）で表される。
【００５１】
【数２】
2008164204.tif 000004
【００５２】
したがって、上記の比較例のヒートポンプシステムの動作係数ε１は、上記式（１）及び式（２）によって最終的に下記の式（３）で表される。
【００５３】
【数３】
2008164204.tif 000005
【００５４】
この式（３）から明らかなように、上記のように独立して油冷却器を設けて潤滑油の冷却を行う場合には、機械損失Loss分だけ加熱出力Ｑ２が低減してしまい、動作係数が低減してしまう。
【００５５】
この点を改良した技術として、ヒートポンプシステムの作動媒体の一部をバイパスして油冷却器に導いて潤滑油の冷媒とし、上記の比較例における機械損失Loss分のエネルギーの回収を図ったものがある（特許文献１等参照）。
【００５６】
ところが、この技術では、油冷却器で冷媒として利用された作動媒体は、その後圧縮機に導かれている。そのため、圧縮機に導入される際の作動媒体の圧力及び温度が圧縮機の仕様（例えば、容量や回転数）によって決定される値に達するように、ポンプ等の圧力調節手段で適宜調整しなければならない。このようにポンプ等の機器を別途利用すると、ポンプ等がその駆動力等に使用する分だけ再びエネルギー損失が生じるので、結果として機械損失分のエネルギーから回収できるエネルギー量が減少してしまう。また、この技術では、最初の比較例と同様に油冷却器を備えているため、ヒートポンプシステムの設置面積が増大してしまうという問題も抱えている。
【００５７】
これらの技術に対して、本実施の形態のヒートポンプシステムは、圧縮機４及び原動機３の潤滑油が流通し蒸発器２の内部を通過する排油管路２１と、圧縮機４及び原動機３の軸受と接続され給油温度まで冷却された潤滑油が流通する給油管路５２とを有し、圧縮機４に潤滑油を循環供給する給油系統７を備えている。
【００５８】
このように排油管路２１を蒸発器２の内部を通過させることにより、圧縮機４及び原動機３から排出される潤滑油を蒸発器２内の水と熱交換させることができるので、機械損失分のエネルギーを効率良く回収することができる。このように本発明によれば、機械損失によって消費されるエネルギーを効率良く回収できるので、ヒートポンプシステムのエネルギー効率を向上させることができる。
【００５９】
また、本実施の形態においては、蒸発器２で発生される水蒸気の状態が圧縮機４の設計値内に収まるように潤滑油と外部熱源の温度差を保持しているので、圧縮機４の設計値に適合させるためのポンプ等の圧力調節手段を別途設ける必要もない。これにより、比較例のようにポンプ等の圧力調節手段の駆動力のために系のエネルギーが消費されることがなくなるので、比較例より効率の高いシステムを構築することができる。なお、上記の説明では作動媒体が水の場合について説明したが、この他にも、水を使用した場合と同様の比較的低温度の熱源が利用可能なものであれば良い。
【００６０】
ここで、本実施の形態のヒートポンプシステムの動作係数（ε２）を求め、比較例の動作係数ε１との比較を行う。
【００６１】
図５は本実施の形態のヒートポンプシステムにおける熱収支の概略図である。この図に示されるように、本実施の形態における有効な加熱出力Ｑ２を求める際に用いる要素には、図４で示したものに加えて、蒸発器２における排油管路２１内の潤滑油からの入力熱（Lossに相当）がある。これにより、本実施の形態における有効な加熱出力Ｑ２は下記の式（４）で表される。
【００６２】
【数４】
2008164204.tif 000006
【００６３】
この式（４）が示すように、本実施の形態では圧縮機４及び原動機３の機械損失Lossを蒸発器２で回収するため、有効な加熱出力Ｑ２は比較例に比べ機械損失Loss分多くなっている。したがって、本実施の形態のヒートポンプシステムの動作係数ε２は、上記式（１）及び式（４）によって最終的に下記の式（５）で表される。
【００６４】
【数５】
2008164204.tif 000007
【００６５】
この式（５）が示すように、本実施の形態によれば、有効な加熱出力Ｑ２が比較例のものより多くなるので、ヒートポンプシステムの動作係数εを増加することができる。したがって、ヒートポンプシステムのエネルギー効率を向上させることができる。
【００６６】
また、本実施の形態は、機械損失によって温度上昇した潤滑油を蒸発器２で冷却しているので、油冷却器等の冷却装置を別途設ける必要もない。したがって、本実施の形態によれば、プラント設置面積を縮小できるので、システムの製作及び設置にかかる費用を低減することができる。
【００６７】
ところで、上記で説明した実施の形態では、排油管路２１を蒸発器２の内部を通過させることによって潤滑油の冷却を行っているが、潤滑油を冷却する（機械損失を回収する）構成はこれのみに限られない。以下に、その構成を上記の実施の形態の変形例として説明する。
【００６８】
図６は本発明の実施の形態の変形例であるヒートポンプシステムの全体構成図である。
【００６９】
この図が示すヒートポンプシステムの給油系統７Ａは、潤滑油流通方向の上流側において油ポンプ５１を介して油タンク５０と接続され、下流側において蒸発器２の内部を通過した後に圧縮機４及び原動機３の軸受に接続された給油管路５２Ａと、上流側において圧縮機４及び原動機３の軸受に接続され、下流側において油タンク５０と接続された排油管路２１Ａを備えている。即ち、本変形例は、上記の実施の形態と比較して、一度油タンク５０で貯留させた潤滑油を圧縮機４及び原動機に供給する際に冷却する点において異なっている。
【００７０】
このように構成しても、機会損失分のエネルギーを蒸発器２内の作動媒体を介して回収することができるので、上記の場合と同様の効果を得ることができる。したがって、蒸発器２や油タンク５０等の配置の関係、又はこれらを接続する配管の都合等、状況に適したものを上記の実施の形態及びその変形例から適宜選択してシステムを構成することができる。
【００７１】
なお、上記の各実施の形態においては、給油温度に保持された潤滑油が流通する管路を圧縮機４及び原動機３の軸受に接続し、主に軸受損失を回収する構成について説明したが、この管路を圧縮機４及び原動機３の軸受以外の箇所に接続して他の要因から発生する機械損失を回収するように構成しても勿論良い。また、上記の各実施の形態では、給油管路を圧縮機４と原動機３の両方に接続したが、どちらか一方に接続するように構成しても良いことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施の形態であるヒートポンプシステムの全体構成図。
【図２】本発明の実施の形態であるヒートポンプシステムに備えられた蒸発器の概略構成図。
【図３】本発明の実施の形態の比較例であるヒートポンプシステムの全体構成図。
【図４】本発明の実施の形態の比較例であるヒートポンプシステムにおける熱収支の概略図。
【図５】本発明の実施の形態であるヒートポンプシステムにおける熱収支の概略図。
【図６】本発明の実施の形態の変形例であるヒートポンプシステムの全体構成図。
【符号の説明】
【００７３】
２      蒸発器
３      原動機
４      圧縮機
５      蒸気供給管路
６      熱利用設備
７      給油系統
７Ａ    給油系統
２０    熱源管路
２１    排油管路
２１Ａ  排油管路
２２    流量調節弁
４０    ロータ
４４    軸受
４５    軸受
５０    油タンク
５２    給油管路
５２Ａ  給油管路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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