(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器の下部に冷媒液導入管を接続するとともに、同密閉容器の上部に冷媒排出管を接続し、同冷媒液導入管に開閉弁を設けるとともに、同冷媒排出管に一定圧力以上になると開く圧力調整弁を設け、前記密閉容器の内部上方に冷却器を設けるとともに、同密閉容器の内部下方に加熱器を設けたことを特徴とする熱ポンプ。
【請求項２】
密閉容器の下部に冷媒液導入管を接続するとともに、同密閉容器の上部に冷媒排出管を接続し、同冷媒液導入管に開閉弁を設けるとともに、同冷媒排出管に一定圧力以上になると開く圧力調整弁を設け、前記密閉容器の内部に導入する媒体を切り替えることで加熱又は冷却が可能な温度調節器を設けたことを特徴とする熱ポンプ。
【請求項３】
前記冷媒排出管から分岐したか又は前記密閉容器の上部に接続した管路を、開閉弁を介して前記密閉容器に供給される冷媒液を液化圧力まで減圧できるラインに連結したことを特徴とする請求項１又は２記載の熱ポンプ。
【請求項４】
前記冷媒液導入管に接続して冷媒液の液溜めを設け、前記密閉容器内の冷媒液の液面が前記液溜めの液面よりも下方になるように構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の熱ポンプ。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の熱ポンプを複数台並列に設置し、前記密閉容器内部における冷媒の冷却工程及び加熱工程に時差をつけて運転し、個々の熱ポンプの前記冷媒排出管から排出される冷媒合計量を平滑化することを特徴とする熱ポンプシステム。
【請求項６】
請求項１又は２記載の熱ポンプと、同熱ポンプの冷媒排出管と一定圧力以上になると開く圧力調整弁を介し接続される、外部から熱を吸収する集熱器と、同集熱器から冷媒を導入して外部に対し仕事を行なう膨張タービンと、同膨張タービンから冷媒蒸気を受け入れて凝縮するとともに、前記熱ポンプと開閉弁を介して接続された凝縮器とを備えたことを特徴とするランキンサイクル。
【請求項７】
前記凝縮器の気相部が前記熱ポンプを構成する密閉容器の気相部と開閉弁を介して接続されていることを特徴とする請求項６記載のランキンサイクル。
【請求項８】
前記熱ポンプを複数台並列に設置し、個々の熱ポンプの前記密閉容器内部における冷媒の冷却工程及び加熱工程に時差をつけて運転し、個々の熱ポンプの前記冷媒排出管から排出される冷媒合計量を平滑化することを特徴とする請求項６記載のランキンサイクル。
【請求項９】
前記凝縮器の下流側に液溜めを設け、前記密閉容器内の冷媒液の液面が前記液溜めの液面よりも下方になるように構成したことを特徴とする請求項６記載のランキンサイクル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凝縮器により液化された液相を、システム外部より供与される熱源又はシステムの駆動に要する熱源の一部を利用して気相に変えて昇圧し、機械式ポンプを使わずに冷媒を搬送する機能をもつ熱ポンプ及び熱ポンプシステム、及びこの熱ポンプを組み込んだ遷臨界ランキンサイクルに関し、たとえばＣＯ２を冷媒とする超臨界ランキンサイクル等に適用されて好適であり、機械損失のないポンプ機能を実現し得るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来ＣＯ２を冷媒とした超臨界ランキンサイクル等において、凝縮器で液化されたＣＯ２を超臨界圧力に昇圧し、搬送するためには、超臨界昇圧器（ランキンサイクルではポンプ）が必要である。従来この昇圧器あるいはポンプを機械的に行なうのがこれまでのランキンサイクルであり、昇圧器あるいはポンプの駆動動力（通常は電動機）は、システム内外の動力機からの出力（電力）の一部又は軸動力の一部が利用されている。【０００３】
たとえば特許文献１（特開２００３−２３２２２６号公報）及び特許文献２（特開２００４−３６９４２号公報）には、ランキンサイクルにおいて、冷媒の昇圧及び搬送用として、機械式のポンプを使用している。【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２３２２２６号公報
【特許文献２】特開２００４−３６９４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしこれらの機械式ポンプでは、機械的損失が必ず発生し、サイクル効率が大きく低下するとともに、可動部をもつため、信頼性が低く、定期的な部品の交換が必要となるという問題点がある。高圧機器の取替えは非常な困難を伴い、メンテナンスのコストも大きくなる。
また超臨界圧以上に昇圧すると、ポンプの仕事量が急激に増大するという問題点がある。【０００６】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、ランキンサイクルその他に広く適用でき、機械損失がなく、かつ機械部品を不要とし、これによってシステムの信頼性を向上させ、機械式ポンプと比べて仕事量を低減できる昇圧及び搬送手段を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、かかる目的を達成するもので、第１の手段は、密閉容器の下部に冷媒液導入管を接続するとともに、同密閉容器の上部に冷媒排出管を接続し、同冷媒液導入管に開閉弁を設けるとともに、同冷媒排出管に一定圧力以上になると開く圧力調整弁を設け、前記密閉容器の内部上方に冷却器を設けるとともに、同密閉容器の内部下方に加熱器を設けたことを特徴とする熱ポンプに関する。【０００８】
また本発明の第２の手段は、密閉容器の下部に冷媒液導入管を接続するとともに、同密閉容器の上部に冷媒排出管を接続し、同冷媒液導入管に開閉弁を設けるとともに、同冷媒排出管に一定圧力以上になると開く圧力調整弁を設け、前記密閉容器の内部に導入する媒体を熱媒又は冷媒に切り替えることで加熱又は冷却が可能な温度調節器を設けたことを特徴とする熱ポンプに関する。【０００９】
本発明の第１の手段においては、同密閉容器内の冷媒を前記冷却器で同冷媒の飽和温度以下に冷却して同密閉容器内の圧力を下げ、それによって前記冷媒液導入管から冷媒液を前記密閉容器に吸入し、その後前記加熱器で前記密閉容器内の冷媒を加熱して気相に変え、前記冷媒排出管から排出するというポンプ機能を有する。
また本発明の第２の手段においては、前記温度調節器により、導入する媒体を冷媒又は熱媒に切り替えることにより、密閉容器内の冷媒を冷却した後加熱することにより、第１の手段と同様のポンプ機能を有する。【００１０】
冷媒を排出後、前記冷却器により密閉容器内の冷媒を冷却して圧力を下げ、冷媒液導入管から冷媒液を吸入し、再び加熱器により冷媒液を加熱して気相をつくる。
この冷媒を冷媒排出管から一定圧力以上になると開く圧力調整弁を介して一定圧力以上の冷媒として供給、搬送する。このような操作によって冷媒液を加熱して気相をつくり、昇圧して供給する機能を有するため、従来の機械式ポンプのような、機械パーツをもたない、機械損失のない冷媒の昇圧及び搬送手段を実現できる。【００１１】
なお前記加熱器の熱源は、システム外部より供与される熱源、又はシステムの駆動に要する熱源の一部を利用することができる。また前記冷却器の冷熱源は、システム外部より供与される冷熱源、又はシステム内、たとえばランキンサイクル内の凝縮器内部の冷媒を冷却する冷熱源の一部を利用できる。【００１２】
なお本発明において、密閉容器が液封状態となっても実施可能である。図１は、密閉容器１ｍ３へ導入する冷媒液温度が２５℃、吐出圧力が９ＭＰａの場合のガス化状態の場合と液封状態の場合との昇圧時の状況を示す表である。安全面から考慮すれば、密閉容器への冷媒液の導入量を冷媒液の臨界温度以下にて液封状態にならないほうがよいが、図１からみて、ガス化状態の場合は、液封状態と比べて、使用する熱量が多い割には、冷媒排出量が変わらず、従って設備費が増大し、運転時間も長くなる。【００１３】
また充填時の冷却量を同じとしたとき、液封状態の場合は、ポンプ効率が良く（液充填率１００％）、バッチ当たりの送液量が多いという利点があるが、加温して送液を開始する時に過冷却液を排出した場合、下流側でさらに加温するシステムの場合では、液溜り、負荷変動として、運転状態に乱れが生じる問題点がある。
一方ガス化状態の場合、ポンプ効率は低いが（液充填率数十％）、加温送液開始時に超臨界ガスを排出するときに前記問題は生じない。【００１４】
液封の安全性については、通常貯槽、ボンベなど密閉容器で常用温度を一定（上限）としたときの考え方である。たとえばＣＯ２ボンベでは、１５℃で９０％液で、２２℃で満液となる。３１℃までは急激に圧力上昇し、３５℃付近で１２ＭＰaを最大充填圧力としている。貯槽においても常用温度を設定したときの安全空間といえる。
本発明において、液封状態を含めた運転をする場合、安全性を考慮すれば、密閉容器の圧力がある一定値を超えた場合に作動するリリーフ弁を設けたり、あるいは密閉容器を複数個設けた場合、装置全体としての安全空間は２５℃に保たれ、温度上昇しても、液封状態にはならない。【００１５】
本発明の前記第１又は第２の手段において、好ましくは、前記冷媒排出管から分岐したか又は前記密閉容器の上部に接続した管路を、開閉弁を介して前記密閉容器に供給される冷媒液を液化圧力まで減圧できるラインに連結する。
これによって密閉容器内の冷媒の冷却時、前記開閉弁を開いて密閉容器と前記ラインを連結することにより、密閉容器内を冷媒液の液化圧力まで減圧でき、さらに密閉容器内で冷却器により冷媒を冷却して、密閉容器内の圧力を下げることにより、密閉容器内への冷媒液の吸入を容易にする。【００１６】
また好ましくは、前記冷媒液導入管に接続して冷媒液の液溜めを設け、前記密閉容器内の冷媒液の液面が前記液溜めの液面よりも下方になるように構成する。これによって密閉容器内の冷媒の冷却時、同液溜めの液面と密閉容器内の液面との差に相当する液圧が密閉容器側に加わり、密閉容器内への冷媒液の吸入を容易にする。
あるいは前記構成に加えて、冷媒液導入管にポンプを介装するとともに、密閉容器から液留めに接続する連通管を設け、同ポンプを稼動させることにより、冷媒液導入時間の短縮を図ることもできる。【００１７】
また本発明の第３の手段は、熱ポンプシステムとして、本発明の熱ポンプを複数台並列に設置し、前記密閉容器内部における冷媒の冷却工程及び加熱工程に時差をつけて運転し、個々の熱ポンプの前記冷媒排出管から排出される冷媒合計量を平滑化することを特徴とする。
【００１８】
さらに本発明の第４の手段は、ランキンサイクルとして、本発明の熱ポンプと、同熱ポンプの冷媒排出管と一定圧力以上になると開く圧力調整弁を介し接続される、外部から熱を吸収する集熱器と、同集熱器から冷媒を導入して外部に対し仕事を行なう膨張タービンと、同膨張タービンから冷媒を受け入れて凝縮するとともに、前記熱ポンプと開閉弁を介して接続された凝縮器とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
前記第４の手段において、前記熱ポンプが従来の機械式ポンプに代わり前記ランキンサイクルにおける冷媒の昇圧及び搬送機能を有する。
すなわち密閉容器の内部上方に設けられた冷却器、あるいは冷媒導入に切り替えられた温度調節器によって、密閉容器内の冷媒を同冷媒の飽和温度以下に冷却して圧力を下げ、これによって前記凝縮器で凝縮された冷媒液を前記冷媒液導入管から開閉弁を介し冷媒液を前記密閉容器に吸入し、その後密閉容器の下方に設けられた加熱器、あるいは熱媒導入に切り替えられた温度調節器によって、密閉容器内の冷媒を加熱して気相とし、同冷媒を前記冷媒排出管から一定圧力以上になると開く圧力調整弁を介し前記排出管に接続された加熱器に一定圧力以上の冷媒を供給する。【００２０】
冷媒が供給された加熱器では、冷媒に熱源が供給されて膨張タービンに送られ、冷媒蒸気により膨張タービンで外部に対し仕事を行い、仕事をなし終えた冷媒蒸気はその後凝縮器に送られて冷却され、凝縮されて冷媒液となる。【００２１】
前記ランキンサイクルにおいて、好ましくは、前記凝縮器の気相部が前記熱ポンプを構成する密閉容器の気相部と開閉弁を介して接続されるようにする。これによって密閉容器内の冷媒の冷却を開始する時、前記開閉弁を開いて、凝縮器と密閉容器とを連通し、両者の内圧を均圧化するとともに、密閉容器内の冷媒を冷却器により冷却して圧力を下げることにより、凝縮器内の冷媒液を密閉容器内に吸入する。【００２２】
前記ランキンサイクルにおいて、好ましくは、前記熱ポンプを複数台並列に設置し、個々の熱ポンプの前記密閉容器内部における冷媒の冷却工程及び加熱工程に時差をつけて運転し、個々の熱ポンプの前記冷媒排出管から排出される冷媒合計量を平滑化する。
また好ましくは、前記凝縮器の下流側に液溜めを設け、前記密閉容器内の冷媒液の液面が前記液溜めの液面よりも下方になるように構成して、両者の液面高さの差圧分に相当する液圧が密閉容器側に加わるようにし、凝縮器内の冷媒液が密閉容器内に流入するのを助けるようにする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、密閉容器の下部に冷媒液導入管を接続するとともに、同密閉容器の上部に冷媒排出管を接続し、同冷媒液導入管に開閉弁を設けるとともに、同冷媒排出管に一定圧力以上になると開く圧力調整弁を設け、前記密閉容器の内部上方に冷却器を設けるとともに、同密閉容器の内部下方に加熱器を設けたことにより、同密閉容器内の冷媒を前記冷却器で同冷媒の飽和温度以下に冷却して同密閉容器内の圧力を下げ、それによって前記冷媒液導入管から冷媒液を前記密閉容器に吸入し、その後前記加熱器で前記密閉容器内の冷媒を加熱して気相とし、同冷媒を前記冷媒排出管から排出するというポンプ機能を有し、あるいは前記密閉容器の内部に導入する媒体を熱媒又は冷媒に切り替えることで加熱又は冷却が可能な温度調節器を設けたことによって、同様のポンプ機能を有し、これによって従来の機械式ポンプのような、機械パーツをもたない、機械損失のない冷媒蒸気の昇圧及び搬送手段を実現できる。【００２４】
本発明による前記構成の冷媒の昇圧及び搬送手段は、可動部をもたず、単純構造の熱ポンプであるため、機械損失がなく、システム効率が高く、さらにメンテナンスを必要とせず、信頼性が高いという利点をもつ。【００２５】
また前記構成の熱ポンプをランキンサイクルに組み込んだ本発明によるランキンサイクルは、前記構成の熱ポンプと、同熱ポンプの冷媒排出管と一定圧力以上になると開く圧力調整弁を介し接続される加熱器と、同加熱器から冷媒蒸気を導入して外部に対し仕事を行なう膨張タービンと、同膨張タービンから冷媒蒸気を受け入れて凝縮するとともに、前記熱ポンプと開閉弁を介して接続された凝縮器とを備えたことにより、前述と同様の効果を奏することができ、システム効率が高く、信頼性の高いランキンサイクルを実現できる。【００２６】
なお密閉容器内に設置される前記加熱器の熱源としては、前記ランキンサイクルの内外の熱源を利用可能である。前記ランキンサイクル内の熱源としては、たとえば前記加熱器として設置される太陽熱集熱器、あるいは蒸気ボイラ等で吸収される熱源の一部を利用してもよく、あるいは膨張タービンにより外部に対しなされる仕事の一部を熱源として利用してもよい。
また密閉容器に設置される前記冷却器の冷熱源としては、前記ランキンサイクルの内外の冷熱源を利用可能であるが、たとえば前記ランキンサイクル内の冷熱源としては、凝縮器で冷媒蒸気を凝縮するための冷熱源の一部を利用してもよい。【００２７】
また好ましくは、密閉容器の上部を開閉弁を介して前記密閉容器に供給される冷媒液を液化圧力に減圧できるラインに連結したことにより、密閉容器内の冷媒の冷却時、密閉容器内を冷媒液の液化圧力に減圧でき、密閉容器内への冷媒液の吸入を容易にすることができるとともに、密閉容器内の残液を速やかに逃がすことが可能となり、さらに密閉容器内での冷却負荷を低減できるという効果がある。
またこの構成をランキンサイクルに採用した場合は、凝縮器の気相部が密閉容器の気相部と開閉弁を介して接続されることにより、前記と同様の効果を奏することができる。【００２８】
また好ましくは、密閉容器内の冷媒液の液面が同密閉容器の上流側に設けられた冷媒液の液溜めの液面よりも下方になるように構成することにより、密閉容器内の冷媒の冷却時、同液溜めの液面と密閉容器内の液面との差に相当する液圧が密閉容器側に加わり、密閉容器内への冷媒液の吸入を容易にすることができる。【００２９】
また好ましくは、前記構成の熱ポンプを複数台並列に設置し、前記冷却器による冷却工程及び前記加熱器による加熱工程に時差をつけて運転することにより、個々の熱ポンプの前記冷媒排出管から排出される冷媒合計量を平滑化可能な熱ポンプシステムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】密閉容器内がガス状態の場合と液封状態の場合との昇圧時の状況を示す表である。
【図２】本発明をＣＯ２を冷媒とした遷臨界ランキンサイクルに適用した第１実施例を示す系統図である。
【図３】前記第１実施例の遷臨界ランキンサイクルのモリエル線図である。
【図４】本発明をＣＯ２を冷媒とした遷臨界ランキンサイクルに適用した第２実施例の一部を示す系統図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  熱ポンプ
２、１２  膨張タンク（密閉容器）
３、１３  冷媒液導入管
４、１４  冷媒排出管
５  集熱装置（加熱器）
６  開閉弁
７  膨張タービン
８  凝縮器
９  冷却器
１０  ガス抜き管
１１  リリーフ弁
１５  温度調節器
１６  低温水用配管
１７  高温水用配管
１８、ａ１  開閉弁
ａ２、１９  圧力調整弁
ｓ  電磁弁
Ｃ  冷却器
Ｈ  加熱器
Ｗ  外部になす仕事
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図２は、本発明をＣＯ２を冷媒とした遷臨界ランキンサイクルに適用した第１実施例を示す系統図、図３は、第１実施例の遷臨界ランキンサイクルのモリエル線図である。【００３３】
図２において、１は、密閉された膨張タンク２、膨張タンク２の下部に接続された冷媒液導入管３及び膨張タンク２の上部に接続された冷媒排出管４から構成される熱ポンプである。冷媒液導入管３には冷媒液を膨張タンク２に流入させる際に開く開閉弁ａ１が設けられている。この開閉弁は、凝縮器への冷媒液の逆流を阻止するために逆止弁を用いるのも好ましい。冷媒排出管４には膨張タンク２内の冷媒がある一定以上、たとえば９ＭＰａ以上になると、冷媒排出管４を開放する圧力調整弁ａ２が設けられている。【００３４】
５は、たとえば太陽熱集熱器、あるいは蒸気ボイラ等の、外部から熱を吸収する集熱装置であり、開閉弁６を介して膨張タービン７に接続されている。８は、膨張タービン７から冷媒蒸気を受け取り、冷却器９で冷媒蒸気を冷却し、液化する凝縮器である。なお膨張タンク２内部の冷媒液の液面が凝縮器８内の冷媒液の液面より下方に位置するように両者は配置されている。また膨張タンク２の上部では圧力調整弁ａ２の手前で電磁弁ｓを介し凝縮器８の上部気相部と接続されている。前記各機器でＣＯ２を冷媒とする遷臨界ランキンサイクルを構成する。なお１０は膨張タンク２内が液封状態となったときに、安全のため設けられたガス抜き管で、リリーフ弁１１が介装され、膨張タンク２内がある一定圧力を超えるとリリーフ弁１１を開放し、膨張タンク２内のガスを凝縮器８に逃がすようになっている。【００３５】
かかる装置において、膨張タンク２の内部はＣＯ２の冷媒液及び冷媒蒸気の二相からなり、たとえば温度は２５℃、圧力は約６ＭＰａ（図３中Ｐ１）となっている。すなわち図３のモリエル線図では、（１）と（５）の間に位置する。
ここで冷却器Ｃにより膨張タンク２内の冷媒液を冷却することにより、膨張タンク２内の圧力を下げ、それによって凝縮器８から冷媒液を吸収する。これで膨張タンク２内の状態は図３の（１）に位置する状態となる。
なおモリエル線図中、Ｓｌは飽和液線、Ｓｙは飽和蒸気線、Ｔｋは等温線、Ｐｋは臨界圧である。【００３６】
その後加熱器Ｈを稼動させて、膨張タンク２内のＣＯ２冷媒を加熱すると、同ＣＯ２冷媒は図３中の臨界点Ｋ（臨界温度３１．１℃、臨界圧力７．３８Ｍｐａ）を通り、臨界点Ｋを越えた超臨界高圧点（２）に達する。超臨界領域では冷媒は密度の高いガス状態となっており、この領域では一般に液化されることはない。この時開閉弁ａ１、圧力調整弁ａ２及び電磁弁ｓは全部閉鎖されている。さらに膨張タンク２のＣＯ２の状態を適正制御することにより、（２）’の状態、通常の液ポンプの状態にすることも可能である。膨張タンク２の内部圧力が９ＭＰａ（図３中Ｐ２）になると、圧力調整弁ａ２が開放され（開閉弁ａ１及び電磁弁ｓは閉じた状態を維持）、冷媒蒸気が集熱装置５に流入し、集熱装置５内でさらに加熱され、図３の（３）の位置（圧力９ＭＰａ，温度２００℃）に到達する。【００３７】
次に集熱装置５で超臨界高圧点（３）の状態であるＣＯ２冷媒蒸気は、膨張タービン７に送られて、膨張タービン７を回し、発電など外部に対して仕事Ｗをなす。これによってＣＯ２冷媒蒸気は図３のモリエル線図上の（４）の状態となる。
その後ＣＯ２冷媒蒸気は凝縮器８に送られ、冷却器９で冷却されて液化し、図３のモリエル線図上の（５）の状態（気液二相混合の湿り蒸気）となる。【００３８】
一方膨張タンク２の内部では、膨張タンク２内の冷媒蒸気が少なくなった頃、冷却器Ｃにより膨張タンク２内の冷媒の冷却を開始し、同時に圧力調整弁ａ２を閉、開閉弁ａ１及び電磁弁ｓを開とする。
電磁弁ｓを開とすることによって、膨張タンク２の内部と凝縮器８の内部とが均圧化し、膨張タンク２内の冷媒液の液面が凝縮器８内の冷媒液の液面より低くなるように配置されているため、両液面差に相当する液圧が膨張タンク２側に付加される。  【００３９】
また膨張タンク２の内部が冷却器Ｃで冷却されることによって、膨張タンク２の内圧が下がり、凝縮器８内の冷媒液が膨張タンク２内に吸収される。これによって膨張タンク２内のＣＯ２冷媒は再び図３の（１）の状態となる。
その後膨張タンク２内の冷媒液は加熱器Ｈにより加熱されて前述の工程を繰り返す。【００４０】
なお膨張タンク２内の加熱器Ｈの熱源は、本ランキンサイクル内外の熱源を利用できる。たとえば集熱装置５から吸収する熱量の一部、又は本サイクルを駆動する熱源の一部を利用したり、あるいは膨張タービン７で発生する電力等の一部を利用できる。
また膨張タンク２内の冷却器Ｃの冷熱源も本ランキンサイクル内外の冷熱源を利用可能であり、たとえば外部の冷凍サイクルの冷熱源の一部、又は凝縮器８の冷却器９の冷熱源の一部を利用可能である。【００４１】
このように前記第１実施例によれば、前記熱ポンプ１を採用することにより、従来の機械式ポンプのような、機械パーツをもたない、機械損失のない冷媒蒸気の昇圧及び搬送手段を実現できる。
すなわち可動部をもたず、単純構造の熱ポンプであるため、機械損失がなく、システム効率が高く、さらにメンテナンスを必要とせず、信頼性が高いという利点をもつ。【００４２】
また膨張タンク２の上部を電磁弁ｓを介して凝縮器８の上部に接続しているため、膨張タンク２内の冷却を開始する時に膨張タンク２の内圧を速やかに冷媒液の液化圧力以下に減圧でき、膨張タンク２への冷媒液の吸入を容易にすることができる。
また膨張タンク２内の冷媒液の液面が凝縮器８内の冷媒液の液面よりも下方になるように構成されているため、膨張タンク２内の冷媒の冷却時、凝縮器８内の冷媒液の液面と膨張タンク２内の液面との差に相当する液圧が膨張タンク２側に加わり、膨張タンク２内への冷媒液の吸入を容易にすることができる。【００４３】
なお前記第１実施例において、熱ポンプ１を複数台並列に設置して、冷却器Ｃによる冷却工程及び加熱器Ｈによる加熱工程に時差をつけて運転すれば、個々の熱ポンプの冷媒排出管４から排出される冷媒合計量を平滑化可能である。
また図４は、前記第１実施例と同様に本発明をＣＯ２を冷媒とした遷臨界ランキンサイクルに適用した第２実施例の一部を示す系統図であり、図４において、膨張タンク１２の内部には、温度調節器１５が設けられ、温度調節器１５には、低温水用配管１６及び高温水用配管１７が接続され、弁１６ａ及び１７ａによって切り替え可能となっている。１８は、冷媒液導入管１３に設けられた開閉弁、１９は冷媒排出管１４に設けられた圧力調整弁である。【００４４】
かかる装置において、膨張タンク１２内の冷媒液を冷却する際には、低温水用配管１６から低温水が導入されて、冷媒液を冷却し、また冷媒液を加熱する際には、弁１６ａ，１７ａを切り替えて、高温水用配管１７から高温水を導入し、冷媒液を加熱して気相とする。
これによって図２の膨張タンク２と同様のポンプ機能を有することができる。【００４５】
また前記第２実施例において、冷媒液導入管１３に、開閉弁８の代わりにポンプを介装するとともに、膨張タンクから凝縮器に冷媒液を戻す連通管を付設して、冷媒液導入時間の短縮を図ってもよい。
また冷媒排出管を膨張タンクの内部に延長し、膨張タンク内に溜まっている冷媒液面下まで延長することによって、吐出圧が臨界圧（７．３８Ｍｐａ）以下の液吐出に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明によれば、ランキンサイクルその他に広く適用でき、冷媒を加熱及び昇圧する手段として、可動部をもたず、構造が簡素であり、機械損失がなく、システム効率が高く、さらにメンテナンスを必要とせず、信頼性が高いポンプ機能を実現し得るものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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