(57)【要約】  【課題】  冷媒を循環させて散布或いは噴霧する蒸発器において、装置の高さを抑えることが可能な蒸発器及びそれを用いたヒートポンプ、熱利用装置を提供する。  【解決手段】  冷媒Ｗを蒸発させることにより周囲の物質を冷却する蒸発器１００において、蒸発器１００内の冷媒Ｗをエゼクタポンプ１０５により汲み上げて蒸発器１００内に散布する冷媒循環部１０４を備えるようにした。  【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を蒸発させることにより周囲の物質を冷却する蒸発器において、
前記蒸発器内の前記冷媒をエゼクタポンプにより汲み上げて前記蒸発器内に散布する冷媒循環部を備えることを特徴とする蒸発器。
【請求項２】
前記エゼクタポンプは、前記蒸発器に向けて圧送される前記冷媒の圧力と、前記蒸発器内の圧力との差圧により作動することを特徴とする請求項１に記載の蒸発器。
【請求項３】
前記冷媒として、水が用いられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の蒸発器。
【請求項４】
前記冷媒を排出する冷媒出口の近傍にデミスタが設けられることを特徴とする請求項３に記載の蒸発器。
【請求項５】
前記蒸発器は、直接接触式蒸発器からなることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか一項に記載の蒸発器。
【請求項６】
前記蒸発器は、間接接触式凝縮器からなることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか一項に記載の蒸発器。
【請求項７】
蒸発器と、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、を有するヒートポンプにおいて、
前記蒸発器として、請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の蒸発器を用いることを特徴とするヒートポンプ。
【請求項８】
前記蒸発器と前記圧縮機と前記凝縮器の順に積み重ねられることを特徴とする請求項７に記載のヒートポンプ。
【請求項９】
熱源との間で熱の授受を行う熱利用装置において、
請求項７又は請求項８に記載のヒートポンプを用いることを特徴とする熱利用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒を蒸発させることにより周囲の物質を冷却する蒸発器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒートポンプは、蒸発、圧縮、凝縮、及び膨張の各工程からなるサイクルにより、低温の物体から熱を汲み上げ、高温の物体に熱を与える装置である。エネルギー効率が比較的高いため、冷暖房機能を有する空気調和装置や冷凍装置などの熱利用装置に多く用いられている。
そして、冷媒が蒸発する際にその蒸発潜熱によって周囲から熱を吸収することを利用して、空気調和装置の場合には、蒸発時に吸収する熱は、冷房時には周囲の空気から供給され、暖房時には大気から供給される。また、冷媒が凝縮する際に熱を発生することを利用して、空調設備の場合には、凝縮時に発生する熱は、冷房時には大気に放出され、暖房時には周囲に放出される。
【特許文献１】特開平１０−２５３１５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ヒートポンプのエネルギー効率は、一般に、入力動力に対する出力熱量の比である成績係数（ＣＯＰ：coefficient of performance）で表される。環境問題に関する意識の高まりとともに、より一層のエネルギー効率の向上が望まれている。また一方で、ヒートポンプの冷媒として、環境面での利点（オゾン破壊係数ゼロ、温暖化係数ゼロなど）が多い水を利用する技術の開発が望まれている。ヒートポンプのエネルギー効率を向上させるために、蒸発器において、冷媒を循環させて散布或いは噴霧することにより熱交換の効率を高める場合がある。そして、この冷媒の循環には、スクリュー等を備えたポンプが用いられる。
しかしながら、スクリューの表面で発生するキャビテーションによりポンプが故障することを防止するために、蒸発器の底部に降水管を設けて、ポンプに流入する冷媒の水頭値を稼ぐ必要がある。このため、特に蒸発器、圧縮機、凝縮器を垂直方向に重ねて配置した場合には、蒸発器の底部に設置した降水管がヒートポンプ装置の全高をいたずらに増加させてしまい、限られたスペース内に設置することを困難にさせるという問題がある。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、冷媒を循環させて散布或いは噴霧する蒸発器において、装置の高さを抑えることが可能な蒸発器、及びそれを用いたヒートポンプ、熱利用装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る蒸発器、ヒートポンプ、熱利用装置では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第１の発明は、冷媒（Ｗ）を蒸発させることにより周囲の物質を冷却する蒸発器（１００）において、蒸発器（１００）内の冷媒（Ｗ）をエゼクタポンプ（１０５）により汲み上げて蒸発器（１００）内に散布する冷媒循環部（１０４）を備えるようにした。この発明によれば、冷媒を汲み上げる装置としてエゼクタを用いているので、冷媒循環部内でキャビテーションが発生せず、汲み上げ能力の低下、振動、騒音、壊食を防止することができる。更に、蒸発器の底部に降水管を設ける必要がなくなるので、蒸発器の高さを低く抑えることができる。
【０００６】
また、エゼクタポンプ（１０５）が、蒸発器（１００）に向けて圧送される冷媒（Ｗ）の圧力と、蒸発器（１００）内の圧力との差圧により作動するものでは、電力等の動力を必要としないので、ランニングコストを抑えることができる。
また、冷媒（Ｗ）として水が用いられるものでは、蒸発潜熱が大きいため、高いエネルギー効率を得ることができる。
また、冷媒（Ｗ）を排出する冷媒出口（１０２）の近傍にデミスタ（１０９ａ）が設けられるものでは、冷媒出口から圧縮機に送られる冷媒（水蒸気）から大きな水滴を取り除き、小さな水滴のみを通過させることにより、圧縮機の性能低下や、エロージョンの発生を防止することができる。
また、蒸発器（１００）としては、直接接触式の蒸発器に適用することができる。また、間接接触式蒸発器に適用することができる。
【０００７】
第２の発明は、蒸発器（１００）と、圧縮機（１１０）と、凝縮器（１２０）と、膨張弁（１３０）と、を有するヒートポンプ（ＨＰ）において、蒸発器（１００）として第１の発明の蒸発器（１００）を用いるようにした。この発明によれば、蒸発器が、長寿命、低騒音、低振動、メンテンナンスに優れる、高性能なヒートポンプを構築することができる。
また、蒸発器（１００）と圧縮機（１１０）と凝縮器（１２０）の順に積み重ねられるものでは、特に蒸発器が最下段に配置された場合には、蒸発器の高さが抑えられているので、ヒートポンプの全高を最小限に抑えることが可能となる。
【０００８】
第３の発明は、熱源との間で熱の授受を行う熱利用装置（ＡＣ）において、第２の発明のヒートポンプ（ＨＰ）を用いるようにした。この発明によれば、冷暖房機能を有する空気調和装置や冷凍装置などの熱利用装置のエネルギー効率を向上させることができる。特に、高さが制限されたスペースに設置される熱利用装置に良好に適用することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば以下の効果を得ることができる。
第１の発明は、冷媒を蒸発させることにより周囲の物質を冷却する蒸発器において、蒸発器内の冷媒をエゼクタポンプにより汲み上げて蒸発器内に散布する冷媒循環部を備えるようにした。これにより、冷媒循環ポンプ内でのキャビテーションの発生を防止できると共に、蒸発器の高さを低く抑えることができる。したがって、長寿命、低騒音、低振動、省メンテンナンス、省スペースの蒸発器を得ることができる。
【００１０】
第２の発明は、蒸発器と、圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、を有するヒートポンプにおいて、蒸発器として第１の発明の蒸発器を用いるようにした。この発明によれば、蒸発器が高効率、長寿命、低ランニングコスト等の特性を有するので、高性能なヒートポンプを構築することができる。
また、蒸発器と圧縮機と凝縮器の順に積み重ねられるものでは、特に、蒸発器が最下段に配置された場合には、ヒートポンプの全高を最小限に抑えることが可能となる。したがって、室内等の高さが限られたスペース内に設置することができる。
【００１１】
第３の発明は、熱源との間で熱の授受を行う熱利用装置において、第２の発明のヒートポンプを用いるようにした。この発明によれば、冷暖房機能を有する空気調和装置や冷凍装置などの熱利用装置のエネルギー効率を向上させることができる。したがって、特に、高さが制限されたスペースに設置される熱利用装置に良好に適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の蒸発器、ヒートポンプ、熱利用装置の実施形態について図を参照して説明する。
図１は、ヒートポンプＨＰの構成の一例を模式的に示す図である。なお、以後の各図において、図中に書かれた温度は、各部における冷媒Ｗの温度の一例を示している。
ヒートポンプＨＰは、蒸発器１００、圧縮機１１０、凝縮器１２０、膨張弁１３０、及び凝縮器１２０と蒸発器１００とを連結する冷媒配管１４０から構成される。また、蒸発器１００、圧縮機１１０、及び凝縮器１２０は、冷媒Ｗの流れ方向に従って、蒸発器１００、圧縮機１１０、凝縮器１２０の順に一列に配列されている。これらは鉛直方向に一列に配列されており、蒸発器１００の上に圧縮機１１０、圧縮機１１０の上に凝縮器１２０が配されている。
そして、冷媒Ｗを蒸発器１００、圧縮機１１０、凝縮器１２０及び膨張弁１３０の順に循環させ、蒸発、圧縮、凝縮、及び膨張の各工程からなるサイクルにより、低温の物体から熱を汲み上げ、高温の物体に熱を与える。
具体的には、蒸発器１００において内部の冷媒Ｗを蒸発させることにより周囲から熱を吸収する（周囲を冷却する）。そして、蒸発した冷媒Ｗは圧縮機１１０で圧縮され、高温高圧のガスとして、凝縮器１２０に送られる。凝縮器１２０に送られた高温高圧の冷媒Ｗは、凝縮器１２０内で周囲へ熱を放出（周囲を加熱）することにより冷却される。更に、凝縮器１２０から冷媒配管１４０に送られた冷媒Ｗは膨張弁１３０を介して圧力と温度が下がり、再び蒸発器１００に戻る。
【００１３】
冷媒Ｗとしては、水（Ｈ２Ｏ）が用いられる。水は蒸発潜熱が大きいため、理論上高いＣＯＰ（フロンの約１．５倍）が見込まれる。ただし、水は飽和圧力変化が大きいために、ヒートポンプＨＰで利用するには高い圧縮比（フロンの約３倍以上）での圧縮を必要とし、また圧力損失の許容値が小さい（フロンの約１／１３０）。
【００１４】
図２は、蒸発器１００の構成の一例を模式的に示す図である。
蒸発器１００は、直接接触式の蒸発器である。すなわち、蒸発器１００は、低温低圧の冷媒Ｗ（水）を貯溜する貯溜部１０３と、貯溜部１０３の冷媒Ｗを循環させる循環系１０４と、循環系１０４から送られた冷媒Ｗを貯溜部１０３内上部で噴霧するスプレーノズル１０８と、スプレーノズル１０８からの冷媒Ｗの蒸発を促進させる蒸発促進部材１０９とを備える。
なお、蒸発促進部材１０９は、スプレーノズル１０８からの冷媒Ｗを表面に付着させて、冷媒Ｗの蒸発を促進させるためのもの（流下膜方式）であり、広い表面積（蒸発面積）を有するように形成される。例えば、平板状の他、網状、波板状、円筒状、多孔板状、布板状などの部材があり、これらの部材を所定間隔で複数枚配置したり、渦巻き状、格子状等に配置したりして構成される。
【００１５】
また、スプレーノズル１０８と冷媒出口１０２との間にデミスタ１０９ａを設けることが好ましい。デミスタ１０９ａは、圧縮機１１０に送られる冷媒Ｗ（水蒸気）から大きな水滴を取り除き、小さな水滴のみを通過させるものであり、これにより大きな水滴を除去して、圧縮機１１０の性能低下や、エロージョンの発生を防止することができる。
デミスタ１０９ａとしては、システム効率を低下させないような低圧損のものが求められる。このため、空間率が高いが冷媒Ｗ（水蒸気）との衝突の機会が多い、金網やスチールウール等の複雑な形状を有するものが好適である。また、例えば超音波振動子などを用いる等の方法で微細な冷媒Ｗ（水蒸気）の水滴を生成してもよい。
そして、デミスタ１０９ａを設置したことにより、エゼクタポンプ１０５或いはスプレーノズル１０８によって、ミストの大きさを調節する必要がなくなり、エゼクタポンプ１０５の運用が容易となり、またスプレーノズル１０８の選択肢が広がって低価格のスプレーノズル１０８を使用することが可能となる。
【００１６】
循環系１０４は、貯溜部１０３の底部に溜まった冷媒Ｗを貯溜部１０３の上部に汲み上げるエゼクタポンプ１０５と、冷媒Ｗが流れる循環系配管１０６と、周囲から吸熱するための熱交換器１０７とを備える。なお、エゼクタポンプ１０５とは、霧吹き器と同じ原理を用いたポンプであって、流れの途中で急に細い箇所を作り、そこで流速が増大し、静圧が低下することにより、その周囲の液体が吸い込まれることを利用したものである。
具体的には、膨張弁１３０から送られた冷媒Ｗの流れを絞り込んで放出するノズル１０５ａと、ノズル１０５ａを取り囲むケーシング１０５ｂと、ケーシング１０５ｂの底部に設けられて貯溜部１０３に貯溜された冷媒Ｗを吸い込む吸引口１０５ｃと、ケーシング１０５ｂにおけるノズル１０５ａとの対向面にノズル１０５ａの形状に合わせてテーパー形に形成されて貯溜部１０３の底部から吸い上げた冷媒Ｗを膨張弁１３０から送られた冷媒Ｗと共に循環系配管に圧送する吹出口１０５ｄとを備える。
【００１７】
図３は、圧縮機１１０の構成の一例を模式的に示す図である。
圧縮機１１０は、多段（本例では４段）の遠心圧縮機からなり、回転軸１１３と、回転軸１１３に取り付けられかつ回転軸１１３の軸方向に多段に配置される複数のインペラ１１４と、回転軸１１３を回転自在に支持しかつ複数のインペラ１１４を囲うケーシング１１５と、回転軸１１３を駆動するための駆動装置１１６とを備える。
また、ケーシング１１５には、速度エネルギーを圧力エネルギーに変換するためのディフーザ１１７と、前段のインペラ１１４からの冷媒Ｗ（水蒸気）を後段のインペラ１１４に導く流路であるリターンチャネル１１８とが設けられる。
【００１８】
また、この圧縮機１１０において、段間の流路（リターンチャネル１１８）を流れる冷媒Ｗ（水蒸気）を冷却する構成（不図示）としてもよい（中間段冷却）。中間段冷却は、例えば、リターンチャネル１１８を流れる冷媒Ｗ（水蒸気）に冷却媒体を加えたり、あるいはリターンチャネル１１８を流れる冷媒Ｗ（水蒸気）と別の冷媒とを熱交換させたりすることにより、圧縮機１１０内の冷媒Ｗ（水蒸気）の温度を降下させるものである。中間段冷却により、圧縮効率を向上させ、圧縮動力を低減することができる。
なお、蒸発器１００にデミスタ１０９ａを設けた場合には、デミスタ１０９ａを通過した冷媒Ｗ（水蒸気）が１段目以降のインペラ１１４を冷却するので、中間段冷却の個数を少なくしたり、省略したりすることが可能である。
【００１９】
図４は、凝縮器１２０の構成の一例を模式的に示す図である。
凝縮器１２０は、直接接触式の凝縮器である。すなわち、この凝縮器１２０は、凝縮した冷媒Ｗ（水）を貯溜する貯溜部１２２と、貯溜部１２２の冷媒Ｗを循環させるためのポンプ１２３と、凝縮した冷媒Ｗを冷却するための冷却器１２４（空冷式熱交換器）と、冷却器１２４によって温度降下した冷媒Ｗを貯溜部１２２内で噴霧するためのスプレーノズル１２５と、貯溜部１２２内での冷媒ガスの凝縮を促進させるための凝縮促進部材１２６とを備えて構成されている。なお、凝縮促進部材１２６は、スプレーノズル１２５からの冷媒Ｗを表面に付着させて、それに接する冷媒Ｗの凝縮を促進させるものである。
【００２０】
次に、以上のような構成を備えた蒸発器１００、ヒートポンプＨＰの作用について説明する。
まず、蒸発器１００では、冷媒Ｗ（水）が循環系１０４のエゼクタポンプ１０５を浸すように貯溜部１０３内に貯溜される。そして、冷媒配管１４０から送られた冷媒Ｗは、エゼクタポンプ１０５のノズル１０５ａにおいて急激に流速が増大して、吹出口１０５ｄに向けて吹き出される。すると、ノズル１０５ａを取り囲むケーシング１０５ｂ内の水が吹き出された冷媒Ｗに引き込まれ、ノズル１０５ａから吹き出された冷媒Ｗと共に、吹出口１０５ｄから循環系配管１０６に送り出される。
このようにエゼクタポンプ１０５によって貯溜部１０３の底部から汲み上げられた冷媒Ｗは、循環系配管１０６内を圧送され、熱交換器１０７において周囲から熱を吸収した後に、スプレーノズル１０８から貯溜部１０３内に噴霧される。
貯溜部１０３の内部空間は冷媒Ｗの飽和状態にあり、周囲から熱を吸収（周囲を冷却）して温度上昇した冷媒Ｗは、スプレーノズル１０８を介して貯溜部１０３内上部で噴霧されることにより、蒸発促進部材１０９の表面に付着し、その一部が蒸発する。
そして、蒸発した冷媒Ｗ（水蒸気）は、貯溜部１０３内の液面より高い位置に設けられた冷媒出口１０２を介して蒸発器１００から排出され、圧縮機１１０に送られる。この際、スプレーノズル１０８からの飛沫も水滴となって水蒸気と共に冷媒出口１０２に向かうが、デミスタ１０９ａを設けているので、圧縮機１１０の冷却の適し、かつ圧縮機１１０の性能を低下させない小さな水滴のみが通過する。
なお、冷媒配管１４０を介してエゼクタポンプ１０５のノズル１０５ａに送られる冷媒Ｗは、膨張弁１３０によってその圧力が調整される。すなわち、エゼクタポンプ１０５は、蒸発器１００に向けて圧送される冷媒Ｗの圧力と、蒸発器１００内の圧力との差圧により作動するため、膨張弁１３０の開度を調整することにより、冷媒Ｗの循環量を調整することができる。
【００２１】
次に、蒸発した冷媒Ｗ（水蒸気）が流入した圧縮機１１０では、駆動装置１１６が回転軸１１３を回転させると、冷媒入口１１１を介して冷媒Ｗ（水蒸気）が圧縮機１１０内に流入する。冷媒Ｗ（水蒸気）は、インペラ１１４の回転により周方向かつ外方に移動されてディフーザ１１７に入り、ここで圧縮されて圧力が高められる。圧縮された冷媒Ｗ（水蒸気）はリターンチャネル１１８を通って次の段のインペラ１１４に導かれ、以後同様にして冷媒Ｗ（水蒸気）の圧縮が各段で行われる。
複数段にわたって圧縮が繰り返されることにより、所望の圧縮比（本例では圧縮比１０程度）まで冷媒Ｗ（水蒸気）の圧力が高められる。そして、その冷媒Ｗ（水蒸気）が冷媒出口１１２を介して圧縮機１１０内から排出され、凝縮器１２０に送られる。
なお、リターンチャンネル１１８に冷媒Ｗの微細な液滴が導かれるので、圧縮された冷媒Ｗ（水蒸気）が冷却される。すなわち、微細な液滴は、冷媒Ｗを圧縮することによる温度上昇を抑える働きがあり、インペラ１１４の許容温度内で、所望の圧力を得ることができ、かつ所要動力を抑えることができる。
【００２２】
次いで、凝縮器１２０では、貯溜部１２２内に貯溜された冷媒Ｗ（水）が、ポンプ１２３により汲み上げられ、冷却器１２４によって冷却（周囲を加熱）された後に、スプレーノズル１２５を介して貯溜部１２２内に噴霧される。そして、圧縮機１１０から圧送される高温高圧の冷媒Ｗ（水蒸気）は、スプレーノズル１２５から噴霧された冷媒Ｗに接するなどにより冷却されて凝縮する。
【００２３】
そして、凝縮器１２０から冷媒配管１４０を介して冷媒Ｗが圧送され、膨張弁１３０において圧力と温度が下がり、再び蒸発器１００に戻る。
以上のように、ヒートポンプＨＰは、蒸発、圧縮、凝縮、及び膨張の各工程からなるサイクルにより、低温の物体から熱を汲み上げ、高温の物体に熱を与える。すなわち、蒸発器１００は、周囲から熱を吸収（周囲を冷却）する。また、凝縮器１２０は、周囲へ熱を放出（周囲を加熱）する。
【００２４】
上述したヒートポンプＨＰでは、特に蒸発器１００の高さが抑えられるので、高さの制限がある室内等に好適に設置することができる。
ここで、図５は、従来の蒸発器を示す模式図である。図５に示すように、従来の蒸発器２００では、スクリュー式ポンプ２０１を用いていたため、キャビテーションを防止すべく降水管２０２を設ける必要があった。すなわち、水頭値ｈを稼いて、スクリュー付近の冷媒Ｗの圧力を増加させ、キャビテーションの発生を防止していた。このため、徒に蒸発器２００の高さが増してしまい、室内等の高さが限られた場所への設置が困難となってしまう場合があった。
しかしながら、蒸発器１００では、エゼクタポンプ１０５を用いたため、高さが抑えられ、限られた場所への設置が可能となる。また、エゼクタポンプ１０５は、上述した差圧を動力源としているため、電力消費がなく、従来に比べて蒸発器１００のランニングコストを大幅に抑えることができる。
【００２５】
更に、エゼクタポンプ１０５を用いることにより、キャビテーションによる弊害が殆どなくなる。なお、キャビテーション（cavitation）とは、高速で流れる液体(水など)の中の圧力の低い部分が気化して、非常に短い時間に蒸気の泡（cavity）が生まれ、また非常に短時間でつぶれて消滅する現象のことをいう。
すなわち、例えばスクリュー式ポンプでは、スクリュー（或いはインテューザ）が流体を押し進めるために使われるべきエネルギーが、水の気化や振動などの仕事、すなわちキャビテーションの発生により消費されるため、ポンプ自体の性能が低下する。また、キャビテーションが発生すると、液相が急に気相になるので、水中で小さな爆発が起こっているのと同じことであり、ポンプの振動が激しくなる。また、キャビティが潰れるときには、騒音を発生する。更に、キャビティ崩壊の際に、瞬間的に非常に高い圧力が発生し、これがスクリューやポンプ内壁の表面にへこみや傷をつける。ポンプの運転中はこれが繰り返されるので、長時間が経つとスクリュー等の表面がボロボロになったり、端が欠けたり、ひどい場合は大きな穴が開いたりする。
したがって、エゼクタポンプ１０５を用いることにより、キャビテーションの発生がなく、循環系１０４の性能低下、振動、騒音、壊食(erosion)を防止することができる。
【００２６】
また、このヒートポンプＨＰによれば、蒸発器１００の冷媒出口１０２と圧縮機１１０の冷媒入口１１１との距離、並びに圧縮機１１０の冷媒出口１１２と凝縮器１２０の冷媒入口１２１との距離が短くなり、蒸気となった冷媒Ｗが流れる蒸気配管の長さが短縮される。また、蒸気配管の屈曲部分が低減される。そのため、蒸気配管での圧力損失が小さく、装置のコンパクト化とともに、圧縮機１１０の仕事を高効率に利用することが可能となる。更に、蒸発器１００、圧縮機１１０、及び凝縮器１２０が、鉛直方向に一列に配列されることにより、フットスペースの縮小化が図られる。
また、ヒートポンプＨＰは、圧力損失が小さく、圧縮機１１０の仕事を高効率に利用可能な構成であることから、高い圧縮比を必要とする水を冷媒Ｗとして使用することが可能である。
更に、ヒートポンプの冷媒Ｗに水を用いる場合、水蒸気の比体積が大きく、蒸気配管の配管径や圧縮機の吸込面積が大きくなるものの、ヒートポンプＨＰにおいては、蒸気配管の長さが短く、さらに蒸気配管（機器同士の間の配管）の長さを実質的にゼロにすることも可能であることから、装置のコンパクト化を図ることができる。
特に、蒸発器１００の高さが抑えられ、限られた場所への設置が可能となる。
【００２７】
上述したヒートポンプＨＰは、例えば、冷房、暖房、除湿、及び加湿の少なくとも１つの機能を有する空気調和装置に適用することができる。この他に、冷却装置（ヒートシンクなど）、暖房装置（床暖房装置など）、給湯装置、冷凍装置、脱水装置、蓄熱装置、融雪装置、乾燥装置など、熱源との間で熱の授受を行う様々な熱利用装置（プラントやシステムを含む）に適用可能である。
これらの熱利用装置では、ヒートポンプＨＰを用いることにより、装置のコンパクト化とともに、高いエネルギー効率を得ることができる。また、ヒートポンプＨＰの冷媒Ｗに水を用いることにより、エネルギー効率の向上とともに、環境面での様々な利点が得られる。
【００２８】
以下に、本発明の熱利用装置の一例として、ヒートポンプＨＰを空気調和装置に適用した例について説明する。
図６は、ヒートポンプＨＰを空気調和装置ＡＣに適用した実施の形態を模式的に示す図である。
この空気調和装置ＡＣは、室内空気を冷房及び暖房する機能を有するものであり、蒸発器１００、圧縮機１１０、及び凝縮器１２０を含むヒートポンプＨＰを備えている。そして、ヒートポンプＨＰの冷媒Ｗとして、水を用いる。
ヒートポンプＨＰにおいては、蒸発器１００内の冷媒Ｗ（水）は、周囲から吸収した熱により蒸発する。熱は冷房時には室内から供給され、暖房時には大気から供給される。また、蒸発した冷媒Ｗ（水蒸気）は圧縮機１１０で圧縮され、高温高圧のガスとして排出される。排出された冷媒Ｗ（水蒸気）は凝縮器１２０内で周囲へ熱を放出することにより冷却凝縮される。熱は冷房時には大気に放出され、暖房時には室内に放出される。凝縮器１２０を出た冷媒Ｗ（水）は膨張弁１３０を介して圧力と温度が下がり、再び蒸発器１００に戻る。
【００２９】
なお、図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００３０】
例えば、冷媒Ｗとしては、水の他、フロン系冷媒、アンモニアなどの公知の様々な冷媒であってもよい。
【００３１】
また、図７に示すように、蒸発器１００と圧縮機１１０と凝縮器１２０とが、上下反転するように積み重ねられてもよい。この場合には、冷媒Ｗの流れ方向も反転する。
【００３２】
また、図８に示すように、蒸発器１００は、間接隔壁式の蒸発器であってもよい。同様に、凝縮器１２０は、間接隔壁式の凝縮器であってもよい。
【００３３】
また、圧縮機１１０としては、多段圧縮型に限らず、単段圧縮型であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】ヒートポンプＨＰの構成を示す模式図
【図２】蒸発器１００の構成を示す模式図
【図３】圧縮機１１０の構成を示す模式図
【図４】凝縮器１２０の構成を示す模式図
【図５】従来の蒸発器２００を示す模式図
【図６】空気調和装置ＡＣを示す模式図
【図７】ヒートポンプＨＰの変形例を示す模式図
【図８】蒸発器１００及び凝縮器１２０の変形例を示す模式図
【符号の説明】
【００３５】
１００    蒸発器
１０２    冷媒出口
１０４    循環系（冷媒循環部）
１０５    エゼクタポンプ
１０９ａ  デミスタ
１１０    圧縮機
１２０    凝縮器
１３０    膨張弁
Ｗ        冷媒
ＨＰ      ヒートポンプ
ＡＣ      空気調和装置（熱利用装置）
【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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【図７】
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【図８】
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