JP2009058147A - Heat pump system and operation method thereof - Google Patents
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Abstract
【課題】液滴となった作動媒体が圧縮機に導入されることが防止できるヒートポンプシステム及びその運転方法を提供する。
【解決手段】水が流通する作動媒体供給配管2の水を減圧する膨張器3と、外部からの熱媒体で膨張器3からの水を蒸発させる蒸発器5と、蒸発器5からの水蒸気が流通する蒸気供給配管6と、蒸気供給配管6内の圧力を低減する真空ポンプ8と、蒸気供給配管6内の水の飽和温度以上に蒸気供給配管6の温度が達するように蒸気供給配管6を加熱する加熱装置7と、蒸気供給配管6内の水の飽和温度以上に蒸気供給配管6が加熱された以後に起動され、蒸気供給配管6からの水蒸気を圧縮する圧縮機7と、この圧縮機7で圧縮した水蒸気を熱媒体として熱利用設備に供給する熱媒体供給配管14とを備える。
【選択図】図1A heat pump system capable of preventing a working medium in the form of droplets from being introduced into a compressor and an operation method thereof.
SOLUTION: An expander 3 that depressurizes water in a working medium supply pipe 2 through which water flows, an evaporator 5 that evaporates water from the expander 3 with an external heat medium, and water vapor from the evaporator 5 Circulating steam supply pipe 6, vacuum pump 8 for reducing the pressure in steam supply pipe 6, and steam supply pipe 6 so that the temperature of steam supply pipe 6 reaches the saturation temperature of water in steam supply pipe 6 or higher. A heating device 7 for heating, a compressor 7 that is activated after the steam supply pipe 6 is heated to a temperature equal to or higher than the saturation temperature of water in the steam supply pipe 6, and compresses water vapor from the steam supply pipe 6, and this compressor And a heat medium supply pipe 14 that supplies the water vapor compressed in 7 to the heat utilization facility as a heat medium.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は熱媒体を熱利用設備に供給するヒートポンプシステム及びその運転方法に関する。 The present invention relates to a heat pump system for supplying a heat medium to heat utilization equipment and an operation method thereof.
エネルギー効率を向上させるための方策として、従来廃棄されていたエネルギーの活用が重要視されており、そのようなエネルギーの回収・利用を図ったものとしてヒートポンプシステムがある。ヒートポンプシステムには、作動媒体の加熱に比較的低温(例えば、60〜80℃程度)の熱源(例えば、工場排熱)を利用しているものがあるが、その中でも、外部からの熱源で加熱した作動媒体自体を熱媒体として熱利用設備に供給しているものがある(特許文献1等参照)。
As a measure for improving energy efficiency, the use of energy that has been discarded in the past is regarded as important, and there is a heat pump system as a means to collect and use such energy. Some heat pump systems use a heat source (for example, factory exhaust heat) at a relatively low temperature (for example, about 60 to 80 ° C.) for heating the working medium. Among them, heating is performed by an external heat source. In some cases, the working medium itself is supplied as heat medium to a heat utilization facility (see
この種のヒートポンプでは、常圧における作動媒体の飽和温度が外部熱源の温度より高いため、まず、ヒートポンプ系内を負圧にして作動媒体の飽和温度を外部熱源の温度より低くしてから、外部熱源によって作動媒体を蒸発させている。このように蒸発された作動媒体は、蒸気供給配管を介して圧縮機(ターボ圧縮機)に導入されて昇圧され、熱媒体として熱利用設備に供給されている。 In this type of heat pump, since the saturation temperature of the working medium at normal pressure is higher than the temperature of the external heat source, first, the inside of the heat pump system is set to a negative pressure so that the saturation temperature of the working medium is lower than the temperature of the external heat source. The working medium is evaporated by the heat source. The working medium evaporated in this way is introduced into a compressor (turbo compressor) via a steam supply pipe, and is pressurized, and is supplied to a heat utilization facility as a heat medium.
ところで、上記の技術の蒸気供給配管は、圧縮機を起動する前は大気中に放置されているため、作動媒体の飽和温度より低い温度(常温程度)で保持されている。そのため、ヒートポンプを始動するために圧縮機を起動すると、蒸気供給配管を介して圧縮機に向かう作動媒体の中に、蒸気供給配管の壁面に冷却されて凝縮し液滴となるものが生じる場合がある。このように生じた液滴が圧縮機内に導入されると、インペラと衝突して圧縮機を損傷させる恐れがある。また、インペラが損傷すると、ロータ系にアンバランスが生じて異常振動が発生する場合もある。 By the way, since the steam supply pipe of the above technique is left in the atmosphere before the compressor is started, it is held at a temperature lower than the saturation temperature of the working medium (normal temperature). Therefore, when the compressor is started to start the heat pump, some of the working medium that is directed to the compressor via the steam supply pipe may be cooled to the wall surface of the steam supply pipe and condensed into droplets. is there. When the droplets generated in this way are introduced into the compressor, they may collide with the impeller and damage the compressor. Further, when the impeller is damaged, the rotor system may be unbalanced and abnormal vibration may occur.
本発明の目的は、液滴となった作動媒体が圧縮機に導入されることが防止できるヒートポンプシステム及びその運転方法を提供することにある。 The objective of this invention is providing the heat pump system which can prevent the working medium used as the droplet from being introduce | transduced into a compressor, and its operating method.
(1)本発明は、上記目的を達成するために、作動媒体が流通する作動媒体供給配管と、この作動媒体供給配管からの作動媒体を減圧する膨張器と、外部からの熱媒体が流通する熱源供給配管と、この熱源供給配管の熱媒体で前記膨張器からの作動媒体を蒸発させる蒸発器と、この蒸発器からの作動媒体が流通する蒸気供給配管と、この蒸気供給配管内の圧力を低減する真空ポンプと、前記蒸気供給配管内の作動媒体の飽和温度以上に前記蒸気供給配管の温度が達するように前記蒸気供給配管を加熱する加熱装置と、前記蒸気供給配管内の作動媒体の飽和温度以上に前記蒸気供給配管が加熱された以後に起動され、前記蒸気供給配管からの作動媒体を圧縮する圧縮機と、この圧縮機で圧縮した作動媒体を熱媒体として熱利用設備に供給する熱媒体供給配管とを備えるものとする。 (1) In order to achieve the above object, according to the present invention, a working medium supply pipe through which a working medium flows, an expander that depressurizes the working medium from the working medium supply pipe, and an external heat medium flow through. A heat source supply pipe, an evaporator for evaporating the working medium from the expander with the heat medium of the heat source supply pipe, a steam supply pipe through which the working medium from the evaporator flows, and a pressure in the steam supply pipe A vacuum pump to be reduced; a heating device that heats the steam supply pipe so that the temperature of the steam supply pipe reaches a saturation temperature of the working medium in the steam supply pipe; and saturation of the working medium in the steam supply pipe A compressor that is started after the steam supply pipe is heated to a temperature higher than that, compresses the working medium from the steam supply pipe, and heat that supplies the working medium compressed by the compressor to a heat utilization facility as a heat medium. It shall comprise a body feed pipe.
このように構成されたヒートポンプシステムにおいて、前記加熱装置を利用して前記蒸気供給配管内の作動媒体の飽和温度以上に前記蒸気供給配管が加熱された以後に前記圧縮機を起動すれば、前記蒸気供給配管の温度が加熱前に作動媒体の飽和温度より低い場合でも、作動媒体を気体のまま前記圧縮機に導入することができる。これによりヒートポンプシステムを起動する際に作動媒体が液滴となって前記圧縮機に導入されることが防止されるので、前記圧縮機が損傷することを抑制することができる。 In the heat pump system configured as described above, if the compressor is started after the steam supply pipe is heated to a temperature equal to or higher than the saturation temperature of the working medium in the steam supply pipe using the heating device, the steam Even when the temperature of the supply pipe is lower than the saturation temperature of the working medium before heating, the working medium can be introduced into the compressor as a gas. Thus, when the heat pump system is started, the working medium is prevented from being introduced into the compressor as droplets, so that the compressor can be prevented from being damaged.
(2)上記(1)は、好ましくは、前記圧縮機が停止されてから全システムが停止されるまでの間に、前記加熱装置は、前記蒸気供給配管内の作動媒体の飽和温度以上に前記蒸気供給配管の温度を保持し、前記真空ポンプは、前記加熱装置によって気体状態に保持された前記蒸気供給配管内の作動媒体を外部へ排出するものとする。 (2) In the above (1), preferably, during the period from when the compressor is stopped until the entire system is stopped, the heating device has a temperature equal to or higher than the saturation temperature of the working medium in the steam supply pipe. The temperature of the steam supply pipe is maintained, and the vacuum pump discharges the working medium in the steam supply pipe held in a gaseous state by the heating device to the outside.
(3)上記(1)の前記真空ポンプは、好ましくは、前記蒸気供給配管内の作動媒体の飽和温度以下に設定した予熱完了温度に前記蒸気供給配管の温度が達した以後に、前記蒸気供給配管内の圧力を低減するものとする。 (3) Preferably, the vacuum pump according to (1) is configured to supply the steam after the temperature of the steam supply pipe reaches a preheating completion temperature set to be equal to or lower than a saturation temperature of the working medium in the steam supply pipe. The pressure in the piping shall be reduced.
(4)上記(1)は、好ましくは、前記蒸気供給配管の温度を検出する温度検出手段と、前記蒸気供給配管内の圧力を検出する圧力検出手段と、操作信号が入力されると、前記蒸気供給配管の温度が前記蒸気供給配管内の作動媒体の飽和温度以上に達したことを知らせる報知装置と、前記圧力検出手段から入力される検出値に基づいて前記蒸気供給配管内の作動媒体の飽和温度を算出し、前記温度検出手段から入力される検出値が前記算出した作動媒体の飽和温度以上に達したときに前記報知装置に操作信号を出力する制御装置とを備えるものとする。 (4) The above (1) is preferably configured such that when an operation signal is input, a temperature detection unit that detects a temperature of the steam supply pipe, a pressure detection unit that detects a pressure in the steam supply pipe, A notification device for notifying that the temperature of the steam supply pipe has reached or exceeded the saturation temperature of the working medium in the steam supply pipe, and the working medium in the steam supply pipe based on the detection value input from the pressure detecting means. And a control device that calculates a saturation temperature and outputs an operation signal to the notification device when a detected value input from the temperature detection means reaches or exceeds the calculated saturation temperature of the working medium.
(5)上記(2)は、好ましくは、前記蒸気供給配管の温度を検出する温度検出手段と、前記蒸気供給配管内の圧力を検出する圧力検出手段と、操作信号が入力されると、前記蒸気供給配管の温度が前記蒸気供給配管内の作動媒体の飽和温度以上に保持されていることを知らせる報知装置と、前記圧縮機が停止されてから全システムが停止されるまでの間に、前記圧力検出手段から入力される検出値に基づいて前記蒸気供給配管内の作動媒体の飽和温度を算出し、前記温度検出手段から入力される検出値が前記算出した作動媒体の飽和温度以上に保持されているときに前記報知装置に操作信号を出力する制御装置とを備えるものとする。 (5) The above (2) is preferably configured such that when an operation signal is input, a temperature detection unit that detects a temperature of the steam supply pipe, a pressure detection unit that detects a pressure in the steam supply pipe, A notification device for notifying that the temperature of the steam supply pipe is maintained at a temperature equal to or higher than the saturation temperature of the working medium in the steam supply pipe, and between the time when the compressor is stopped and the time when the entire system is stopped. Based on the detection value input from the pressure detection means, the saturation temperature of the working medium in the steam supply pipe is calculated, and the detection value input from the temperature detection means is held at or above the calculated saturation temperature of the working medium. And a control device that outputs an operation signal to the notification device.
(6)上記(3)は、好ましくは、前記蒸気供給配管の温度を検出する温度検出手段と、前記蒸気供給配管内の圧力を検出する圧力検出手段と、第1操作信号が入力されたときには前記蒸気供給配管の温度が前記予熱完了温度以上に達したことを知らせ、第2操作信号が入力されたときには前記蒸気供給配管の温度が前記蒸気供給配管内の作動媒体の飽和温度以上に達したことを知らせる報知装置と、
前記温度検出手段から入力される検出値が前記予熱完了温度以上に達したときに前記報知装置に第1操作信号を出力し、この第1操作信号が出力された以後において、前記圧力検出手段から入力される検出値に基づいて前記蒸気供給配管内の作動媒体の飽和温度を算出し、前記温度検出手段から入力される検出値が前記算出した作動媒体の飽和温度以上に達したときに前記報知装置に第2操作信号を出力する制御装置とを備えるものとする。
(6) In the above (3), preferably, when temperature detection means for detecting the temperature of the steam supply pipe, pressure detection means for detecting the pressure in the steam supply pipe, and the first operation signal are input Notifying that the temperature of the steam supply pipe has reached the preheating completion temperature or higher, and when the second operation signal is input, the temperature of the steam supply pipe has reached the saturation temperature of the working medium in the steam supply pipe or higher. A notification device that informs
When the detection value input from the temperature detection means reaches the preheating completion temperature or more, a first operation signal is output to the notification device, and after the first operation signal is output, the pressure detection means A saturation temperature of the working medium in the steam supply pipe is calculated based on the input detection value, and the notification is made when the detection value input from the temperature detection means reaches or exceeds the calculated saturation temperature of the working medium. And a control device that outputs a second operation signal to the device.
(7)上記(1)は、好ましくは、前記蒸気供給配管の温度を検出する温度検出手段と、前記蒸気供給配管内の圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段から入力される検出値に基づいて前記蒸気供給配管内の作動媒体の飽和温度を算出し、前記温度検出手段から入力される検出値が前記算出した作動媒体の飽和温度以上に達したときに前記圧縮機を起動する制御装置とを備えるものとする。 (7) The above (1) is preferably temperature detection means for detecting the temperature of the steam supply pipe, pressure detection means for detecting the pressure in the steam supply pipe, and detection input from the pressure detection means Based on the value, the saturation temperature of the working medium in the steam supply pipe is calculated, and the compressor is started when the detected value input from the temperature detecting means reaches or exceeds the calculated saturation temperature of the working medium. And a control device.
(8)上記(2)は、好ましくは、前記蒸気供給配管の温度を検出する温度検出手段と、前記蒸気供給配管内の圧力を検出する圧力検出手段と、前記圧縮機が停止されてから全システムが停止されるまでの間に、前記圧力検出手段から入力される検出値に基づいて前記蒸気供給配管内の作動媒体の飽和温度を算出し、前記温度検出手段から入力される検出値が前記算出した作動媒体の飽和温度以上に保持されているときに前記真空ポンプを作動させる制御装置とを備えるものとする。 (8) Preferably, the above (2) includes a temperature detection means for detecting the temperature of the steam supply pipe, a pressure detection means for detecting the pressure in the steam supply pipe, and all the steps after the compressor is stopped. Until the system is stopped, the saturation temperature of the working medium in the steam supply pipe is calculated based on the detection value input from the pressure detection unit, and the detection value input from the temperature detection unit is And a control device for operating the vacuum pump when the temperature is maintained at a temperature equal to or higher than the calculated saturation temperature of the working medium.
(9)上記(3)は、好ましくは、前記蒸気供給配管の温度を検出する温度検出手段と、前記蒸気供給配管内の圧力を検出する圧力検出手段と、前記温度検出手段から入力される検出値が前記予熱完了温度以上に達したときに前記真空ポンプを起動し、前記真空ポンプが起動された以後において、前記圧力検出手段から入力される検出値に基づいて前記蒸気供給配管内の作動媒体の飽和温度を算出し、前記温度検出手段から入力される検出値が前記算出した作動媒体の飽和温度以上に達したときに前記圧縮機を起動する制御装置とを備えるものとする。 (9) The above (3) is preferably temperature detection means for detecting the temperature of the steam supply pipe, pressure detection means for detecting the pressure in the steam supply pipe, and detection input from the temperature detection means. The vacuum pump is started when the value reaches the preheating completion temperature or more, and after the vacuum pump is started, the working medium in the steam supply pipe is based on the detected value input from the pressure detecting means. And a control device that starts the compressor when the detected value input from the temperature detection means reaches or exceeds the calculated saturation temperature of the working medium.
(10)上記(1)は、好ましくは、前記加熱装置は、外部からの熱媒体が流通する配管であって、前記蒸気供給配管を外周側から覆うように設けられた管部を有するものとする。 (10) In the above (1), preferably, the heating device is a pipe through which an external heat medium flows, and has a pipe portion provided so as to cover the steam supply pipe from the outer peripheral side. To do.
(11)上記(4)は、好ましくは、前記加熱装置は、外部からの熱媒体が流通する配管であって、前記蒸気供給配管を外周側から覆うように設けられた管部を有し、前記温度検出手段は、前記蒸気供給配管に対して、前記管部内の熱媒体の流通方向の下流側に位置する部分に取り付けられているものとする。 (11) In the above (4), preferably, the heating device is a pipe through which a heat medium from the outside flows, and has a pipe part provided so as to cover the steam supply pipe from the outer peripheral side, The said temperature detection means shall be attached to the part located in the downstream of the distribution direction of the heat medium in the said pipe part with respect to the said steam supply piping.
(12)上記(10)または(11)は、好ましくは、前記管部は、前記蒸発器の上流側で前記熱源供給配管から分岐した配管であって、前記蒸気供給配管の外周側を通過した後に前記熱源供給配管と再度接続する配管であるものとする。 (12) In the above (10) or (11), preferably, the pipe portion is a pipe branched from the heat source supply pipe on the upstream side of the evaporator, and has passed through the outer peripheral side of the steam supply pipe. It is assumed that the pipe is connected to the heat source supply pipe again later.
(13)本発明は、上記目的を達成するために、作動媒体が流通する作動媒体供給配管と、この作動媒体供給配管からの作動媒体を減圧する膨張器と、外部からの熱媒体が流通する熱源供給配管と、この熱源供給配管の熱媒体で前記膨張器からの作動媒体を蒸発させる蒸発器と、この蒸発器からの作動媒体が流通する蒸気供給配管と、この蒸気供給配管からの作動媒体を圧縮する圧縮機と、この圧縮機で圧縮した作動媒体を熱媒体として熱利用設備に供給する熱媒体供給配管と、前記圧縮機が停止されてから全システムが停止されるまでの間に、前記蒸気供給配管内の作動媒体の飽和温度以上に前記蒸気供給配管の温度を保持する加熱装置と、前記加熱装置によって気体状態に保持された前記蒸気供給配管内の作動媒体を外部へ排出する真空ポンプとを備えるものとする。 (13) In order to achieve the above object, according to the present invention, a working medium supply pipe through which a working medium flows, an expander that depressurizes the working medium from the working medium supply pipe, and an external heat medium flow through. A heat source supply pipe, an evaporator for evaporating the working medium from the expander with the heat medium of the heat source supply pipe, a steam supply pipe through which the working medium from the evaporator flows, and a working medium from the steam supply pipe A compressor that compresses the heat medium, a heat medium supply pipe that supplies a working medium compressed by the compressor as a heat medium to a heat utilization facility, and between the time when the compressor is stopped and the time when the entire system is stopped. A heating device that keeps the temperature of the steam supply pipe above the saturation temperature of the working medium in the steam supply pipe, and a vacuum that discharges the working medium in the steam supply pipe held in a gas state by the heating device to the outside It is assumed that and a pump.
(14)本発明は、上記目的を達成するために、水が流通する作動媒体供給配管と、この作動媒体供給配管からの水を減圧する膨張器と、外部からの熱媒体が流通する熱源供給配管と、この熱源供給配管の熱媒体で前記膨張器からの水を蒸発させる蒸発器と、この蒸発器からの水蒸気が流通する蒸気供給配管と、この蒸気供給配管内の圧力を低減する真空ポンプと、前記蒸気供給配管内の水の飽和温度以上に前記蒸気供給配管の温度が達するように前記蒸気供給配管を加熱する加熱装置と、前記蒸気供給配管内の水の飽和温度以上に前記蒸気供給配管が加熱された以後に起動され、前記蒸気供給配管からの水蒸気を圧縮する圧縮機と、この圧縮機で圧縮した水蒸気を熱媒体として熱利用設備に供給する熱媒体供給配管とを備えるものとする。 (14) In order to achieve the above object, the present invention provides a working medium supply pipe through which water flows, an expander that depressurizes water from the working medium supply pipe, and a heat source supply through which an external heat medium flows. A pipe, an evaporator for evaporating water from the expander with a heat medium of the heat source supply pipe, a steam supply pipe through which water vapor from the evaporator flows, and a vacuum pump for reducing the pressure in the steam supply pipe A heating device that heats the steam supply pipe so that the temperature of the steam supply pipe reaches a temperature equal to or higher than a saturation temperature of water in the steam supply pipe; and the steam supply that exceeds a saturation temperature of water in the steam supply pipe A compressor that is started after the pipe is heated and compresses the water vapor from the steam supply pipe; and a heat medium supply pipe that supplies the water vapor compressed by the compressor as a heat medium to a heat utilization facility. To do.
(15)本発明は、上記目的を達成するために、作動媒体を減圧し、この減圧した作動媒体を外部からの熱媒体で蒸発させ、この蒸発させた作動媒体を蒸気供給配管を介して圧縮機に導入し、この圧縮機で圧縮した作動媒体を熱媒体として熱利用設備に供給するヒートポンプシステムの運転方法であって、前記蒸気供給配管内の作動媒体の飽和温度以上に前記蒸気供給配管を加熱した以後に、前記圧縮機を起動するものとする。 (15) In order to achieve the above object, according to the present invention, the working medium is depressurized, the decompressed working medium is evaporated with a heat medium from the outside, and the evaporated working medium is compressed via a steam supply pipe. An operation method of a heat pump system that is introduced into a machine and supplies a working medium compressed by the compressor to a heat utilization facility as a heat medium, wherein the steam supply pipe is set to a temperature equal to or higher than a saturation temperature of the working medium in the steam supply pipe. It is assumed that the compressor is started after heating.
(16)本発明は、上記目的を達成するために、作動媒体を減圧し、この減圧した作動媒体を外部からの熱媒体で蒸発させ、この蒸発させた作動媒体を蒸気供給配管を介して圧縮機に導入し、この圧縮機で圧縮した作動媒体を熱媒体として熱利用設備に供給するヒートポンプシステムの運転方法であって、前記圧縮機を停止する手順と、前記蒸気供給配管内の作動媒体の飽和温度以上に前記蒸気供給配管を加熱する手順と、前記圧縮機を停止した以後に、前記蒸気供給配管の温度を前記蒸気供給配管内の作動媒体の飽和温度以上に保持したまま前記蒸気供給配管内の作動媒体を外部へ排出する手順とを備えるものとする。 (16) In order to achieve the above object, the present invention reduces the pressure of the working medium, evaporates the decompressed working medium with an external heat medium, and compresses the evaporated working medium through the steam supply pipe. An operation method of a heat pump system that introduces a working medium that is introduced into a compressor and compresses the working medium into a heat utilization facility as a heat medium, the procedure of stopping the compressor, and the working medium in the steam supply pipe A procedure for heating the steam supply pipe above the saturation temperature, and after the compressor is stopped, the steam supply pipe is maintained while maintaining the temperature of the steam supply pipe above the saturation temperature of the working medium in the steam supply pipe. And a procedure for discharging the working medium to the outside.
本発明によれば、液滴となった作動媒体が圧縮機に導入されることが防止されるので、圧縮機の損傷を抑制することができる。 According to the present invention, since the working medium that has become droplets is prevented from being introduced into the compressor, damage to the compressor can be suppressed.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
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概略構成図である。
この図に示すヒートポンプシステムは、水タンク1と、作動媒体供給配管2a,2bと、膨張器3と、熱源供給配管4と、蒸発器5と、蒸気供給配管6と、加熱装置7と、真空ポンプ8と、圧縮機9と、温度検出器10と、圧力検出器11と、制御装置12と、作動媒体排気配管13と、熱媒体供給配管14を備えている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a heat pump system according to an embodiment of the present invention.
The heat pump system shown in this figure includes a
水タンク1は、本実施の形態のヒートポンプシステムの作動媒体である水が液体状態で貯蔵されるタンクである。なお、本実施の形態のように作動媒体として水を利用する場合には、ヒートポンプシステム内の機器や配管を酸腐食やエロージョン等から保護する観点から溶存酸素が少ない純水を利用することが好ましい。
The
膨張器3は、作動媒体供給配管2aを介して水タンク1から導入される作動媒体(水)を減圧するもので、作動媒体供給配管2aを介して水タンク1と接続されている。膨張器3で作動媒体を減圧すると作動媒体の飽和温度が低減されるので、常温における作動媒体の飽和温度より温度の低いものを作動媒体を蒸発させる熱媒体として利用することができる。作動媒体供給配管2aには、水タンク1からの水が液体状態で流通している。
The
熱源供給配管4は、作動媒体(水)を加熱するために利用する外部からの熱媒体(流体)が流通するものであり、上流側において熱媒体の供給元である熱源15と接続されている。この熱源15としては、例えば工場が挙げられ、そこから熱源供給配管4を介して供給される熱媒体としては温排水が挙げられる。この熱源15からの熱媒体の温度は、作動媒体を蒸発させるために、膨張器3で減圧された作動媒体の飽和温度以上となっている。本実施の形態における作動媒体である水は、ヒートポンプシステム運転時において、常圧から0.02MPa(設定圧力(Pset))まで減圧されるようになっており、その飽和温度は約60℃(設定飽和温度(Tset))まで低減される。本実施の形態では、この設定飽和温度(60℃)以上の温度を有する熱媒体として、熱源15を出る際に80℃程度のものを利用するものとする。
The heat source supply pipe 4 circulates an external heat medium (fluid) used to heat the working medium (water), and is connected to the
また、熱源供給配管4は、熱源15から下流側に向かって順番に、配管接続部21と、蒸発器系切替弁22と、配管接続部23を備えている。熱源供給配管4は、配管接続部23の下流側において蒸発器5の内部に導かれており、蒸発器5を通過した後には例えば熱媒体を排出する設備(排水設備、排気設備)に接続されている。
The heat source supply pipe 4 includes a
配管接続部21は、加熱装置系配管24aの上流側の端部が接続される部分である。加熱装置系配管24aは、蒸気供給配管6を加熱する加熱装置7(後に詳述)に熱媒体を供給するもので、下流側の端部において加熱装置7と接続されている。また、加熱装置系配管24aには加熱装置系切替弁25が設けられている。この切替弁25は、加熱装置7に熱媒体を導入するか否かを選択するものであり、切替弁25を開くと熱媒体が加熱装置7に導入される。一方、配管接続部23は、加熱装置系配管24bの下流側の端部が接続される部分である。加熱装置系配管24bは、加熱装置7から排出された熱媒体が流通するもので、上流側の端部において加熱装置7と接続されている。
The
蒸発器系切替弁22は、熱源15からの熱媒体の流通経路を切り替えるもので、配管接続部21と配管接続部23の間に位置するように熱源供給配管4に取り付けられている。この切替弁22を開くと熱媒体は蒸発器5の方向へ直接導かれ、切替弁22を閉じると加熱装置7の方向へ導かれる。
The evaporator
蒸発器5は、熱源供給配管4内の熱媒体で膨張器3からの水を蒸発させるもので、作動媒体供給配管2bを介して膨張器3と接続されている。作動媒体供給配管2bには膨張器3で減圧された水が流通している。蒸発器5の内部には上記で説明したように熱源供給配管4が通過しており、熱源供給配管4内を流通する熱媒体と膨張器3からの水を熱交換させることによって蒸発器5は水蒸気を生成している。
The evaporator 5 evaporates water from the
蒸気供給配管6は、蒸発器5からの作動媒体(水蒸気)が流通するものであり、上流側において蒸発器5と、下流側において圧縮機9と接続されている。蒸気供給配管6は、図2に示すように、蒸発器側フランジ31と、圧縮機側フランジ32を有している。蒸発器側フランジ31は、蒸気供給配管6の上流側の端部に設けられた継ぎ手部分で、蒸発器5の蒸気出口に設けられたフランジ(図示せず)と接続されている。一方、圧縮機側フランジ32は、蒸気供給配管6の下流側の端部に設けられた継ぎ手部分で、圧縮機1の蒸気入口に設けられたフランジ(図示せず)と接続されている。なお、これらフランジ31,32は、部材間に熱伸び差が生じることを考慮して、熱伸び吸収部材(例えば、フレキシブルチューブ)を間に介して蒸発器5又は圧縮機9のフランジと接続することが好ましい。
The
図2は本実施の形態のヒートポンプシステムにおける蒸気供給配管6付近の断面図である。
この図に示すように、本実施の形態のヒートポンプシステムは、蒸気供給配管6付近において、加熱装置7と、温度検出器10と、圧力検出器11と、作動媒体排気配管13を備えている。
FIG. 2 is a sectional view of the vicinity of the
As shown in this figure, the heat pump system of the present embodiment includes a
加熱装置7は、蒸気供給配管6内の作動媒体の飽和温度以上に達するように蒸気供給配管6を加熱するもので、管部35と、配管接続部36a,36bと、支持板部37a,37bを備えている。
The
管部35は、加熱装置系配管24aからの熱媒体が流通する配管であり、蒸気供給配管6の外周側から蒸気供給配管6を覆うように設けられている。つまり、この管部35と蒸気供給配管6によって二重管構造が形成されており、加熱装置7はこの管部35によって蒸気供給配管6を加熱している。
The
また、管部35には、配管接続部36a,36bが設けられている。配管接続部36aは加熱装置系配管24aが接続される熱媒体の導入口であり、配管接続部36bは加熱装置系配管24bが接続される熱媒体の排出口である。本実施の形態においては、配管接続部36aは圧縮機9側に、熱媒体が排出される配管接続部36bは蒸発器5側に設けられている。このように配管接続部36a,36bを設けると、熱媒体は管部35内を圧縮機9側から蒸発器5側に向かって流れるので、蒸気供給配管6の温度は蒸発器5側より圧縮機9側の方が高くなる。
The
支持板部37aは、管部35の圧縮機9側の開口部を塞ぐ板部材であり、管部35の圧縮機9側に溶接等によって固定されている。支持板部37bは、管部35の蒸発器5側の開口部を塞ぐ板部材であり、管部35の蒸発器5側に溶接等によって固定されている。
The
温度検出器10は、蒸気供給配管6の温度(メタル温度)を検出するもので、蒸気供給配管6に取り付けられている。温度検出器10としては、例えば、金属保護管(シース)の内部に熱電対素線を挿入し、その周囲に粉末状の無機絶縁物を充填したシース熱電対を利用すると良い。本実施の形態では温度検出器10としてシース熱電対を利用している。温度検出器10であるシース熱電対は、支持板部37bと蒸発器側フランジ31の間に設けられた座38に対して、そのシース先端が蒸気供給配管9のメタル温度を検出するように取り付けられている。温度検出器10が検出したメタル温度(Tm)は、A/D変換器61(後の図3参照)を介してデジタル信号(Td)となり、制御装置12に出力されている。
The
なお、温度検出器10は、蒸気供給配管6に対して、管部35内の熱媒体の流通方向の下流側に位置する箇所に取り付けることが好ましい。このように温度検出器10を取り付けると、熱媒体の流れの上流側と比較して温度が低い部分に基づいて蒸気供給配管6の温度を監視できるので、蒸気供給配管6内の広範囲に渡って作動媒体の液滴が付着することを抑制することができるからである。そのため、本実施の形態における温度検出器10は、管部35内を圧縮機9側から蒸発器5側へ流れる熱媒体の下流側に位置するように、支持板部37bと蒸発器側フランジ31の間に取り付けられている。
In addition, it is preferable to attach the
圧力検出器11は、蒸気供給配管6内の圧力を検出するもので、蒸気供給配管6に取り付けられている。本実施の形態の圧力検出器11は、蒸気供給配管6に設けられた静圧孔39を介して蒸気供給配管6の内部圧力を圧力伝送器62(後の図3参照)に導いており、この圧力伝送器62によって蒸気供給配管6の内部圧力を検出している。静圧孔39は蒸気供給配管6の周方向において温度検出器10と異なる位置に設けられており、圧力伝送器62は導圧管(図示せず)を介して静圧孔39と接続されている。本実施の形態における静圧孔39は、蒸気供給配管6の周方向における座38の位置から180度位相が異なる位置に設けられている。圧力検出器11が検出した内部圧力(P)は、温度検出器10と同様に、A/D変換器61を介してデジタル信号(Pd)となり、制御装置12に出力されている。このように圧力検出器11から制御装置12に出力された信号(Pd)は、制御装置12において蒸気供給配管6内の作動媒体の飽和温度(Ts)を求めるために利用される。なお、本実施の形態では、図3に示すように、温度検出器10と圧力検出器11とでA/D変換器61を兼用しているが、それぞれに個別のA/D変換器を設けて検出値をデジタル変換しても勿論良い。
The
作動媒体排気配管13は、蒸気供給配管6内の作動流体を外部に排出する配管で、蒸気供給配管6と接続されている。本実施の形態における作動媒体排気配管13は、圧縮機側フランジ32と支持板部37aの間に設けられた吸気口41を介して蒸気供給配管6と接続されている。作動媒体排気配管13において吸気口41と反対側の端部は例えば大気などに開放されており、吸気口41から吸引された作動媒体は外部へ放出される。
The working
ここで図1に戻り、作動媒体排気配管13には、真空ポンプ8と、開閉弁45が設けられている。
Returning to FIG. 1, the working
真空ポンプ8は、蒸気供給配管6内の圧力を設定圧力(Pset)まで低減するものであり、作動媒体の流通方向に向かって開閉弁45の下流側に位置するように作動媒体排気配管13に取り付けられている。
The
開閉弁45は、作動媒体排気配管13の流路を開閉するためのものであり、吸気口41と真空ポンプ8の間に位置するように作動媒体排気配管13に取り付けられている。開閉弁45を開くと作動媒体排気配管13内の作動媒体は外部に向かって流通可能となり、開閉弁45を閉じると作動媒体排気配管13内の作動媒体の流通は遮断される。
The on-off
圧縮機(ターボ圧縮機)9は、蒸気供給配管6からの作動媒体を圧縮するもので、蒸気供給配管6と接続されている。圧縮機9には圧縮機9を回転駆動させるロータ51が連結されており、圧縮機9の出口には熱媒体供給配管14が接続されている。また、圧縮機9は静止体であるケーシング(図示せず)内に設けられた回転体であるインペラ(図示せず)を回転させることによって作動媒体を圧縮している。なお、特に図示しないが、蒸気供給配管6を出る際に負圧となっている熱媒体(作動媒体)を正圧にまで昇圧して熱利用設備に供給するために、圧縮機9は複数段で構成することが好ましい。
The compressor (turbo compressor) 9 compresses the working medium from the
ロータ51は、軸受52,53によって支承されており、カップリング57を介して電動機58と連結されている。電動機58に通電すると、電動機58の駆動力がカップリング57及びロータ51を介して圧縮機9に伝達され、圧縮機9が起動される。これと反対に電動機58への通電を停止すると、圧縮機9は停止される。
The
軸受52,53は、潤滑油が供給される潤滑油供給配管54を介して潤滑油装置55と接続されており、潤滑油が排出される潤滑油排出配管56を介して潤滑油装置55と接続されている。軸受52,53には潤滑油装置55から潤滑油供給配管54を介して潤滑油が供給されており、軸受52,53に供給された後の排油は潤滑油排出配管56を介して潤滑油装置55に戻される。
The
熱媒体供給配管14は、圧縮機9で圧縮した作動媒体(水蒸気)を熱媒体として熱利用設備に供給するもので、熱利用設備(図示せず)と接続されている。熱媒体供給配管14を介して送られる作動媒体は熱利用設備で熱媒体として利用される。
The heat medium supply pipe 14 supplies the working medium (water vapor) compressed by the
なお、特に図示しないが、上記において説明した全ての配管(例えば、作動媒体供給配管2a,2b、熱源供給配管4、蒸気供給配管6、熱媒体供給配管14等(加熱装置7を構成するものも含む))は、各配管内の流体を保温して効率を向上させるために、断熱材で覆うことが好ましい。
Although not particularly illustrated, all the pipes described above (for example, the working
制御装置12は、温度検出器10及び圧力検出器11からの入力信号(Td,Pd)に基づいて蒸気供給配管6の温度と設定値との大小を判定し、その判定結果に基づいて操作信号を出力するものである。
The
図3は本実施の形態のヒートポンプシステムにおける制御装置の機能ブロック図である。 FIG. 3 is a functional block diagram of the control device in the heat pump system of the present embodiment.
この図において、制御装置12は、演算部63と、制御部64を備えている。
In this figure, the
演算部63は、圧力検出器11から入力される内部圧力(Pd)に基づいて蒸気供給配管6内の作動媒体の飽和温度(Ts)を算出する処理と、蒸気供給配管6のメタル温度(Td)と作動媒体の飽和温度(Ts)の差(Tc=Td−Ts)を算出する処理を主に行う部分である。演算部63には、温度検出器10から蒸気供給配管6のメタル温度(Td)が、圧力検出器11から蒸気供給配管6内の作動媒体の圧力(Pd)が入力されている。また、演算部63は算出した温度差(Tc)を制御部64に出力している。
The
ここで、本実施の形態のヒートポンプシステムの運転手順を参照しつつ、制御部64について説明する。
Here, the
詳細は後述の動作説明で行うが、本実施の形態では、ヒートポンプシステムを運転するにあたって、(1)蒸気供給配管6の内部を大気圧にして蒸気供給配管6を予熱する手順、(2)蒸気供給配管6の内部を設定圧力(Pset)にして蒸気供給配管6を加熱する手順、(3)圧縮機9を起動する手順、という3つのステップが順番に行われる。
Although details will be described later in the description of the operation, in the present embodiment, when operating the heat pump system, (1) a procedure for preheating the
ステップ(1)は、蒸気供給配管6の内部圧力(P)を大気圧にしたまま、蒸気供給配管6の温度が予熱完了温度以上に達するまで蒸気供給配管6を加熱装置7で加熱する段階である。このように真空ポンプ8を起動する前に蒸気供給配管6を予熱しておけば、真空ポンプ8を駆動する時間が低減されるので、エネルギー効率を向上することができる。ステップ(2)は、真空ポンプ8を起動して蒸気供給配管6内の内部圧力(P)を設定圧力(Pset)にし、蒸気供給配管6の温度が加熱完了温度以上に達するまで蒸気供給配管6を加熱装置7で加熱する段階である。このように圧縮機9を起動する前に蒸気供給配管6を加熱しておけば、圧縮機9に作動媒体が導入される際に凝縮して液滴となることを抑制することができる。ステップ(3)は、蒸気供給配管6内の内部圧力(P)を設定圧力(Pset)に保持したまま圧縮機9を起動してヒートポンプシステムを運転する段階である。
Step (1) is a stage in which the
ところで、ステップ(1)から(2)と、ステップ(2)から(3)への移行は、前のステップが完了した後に行われ、各ステップが完了したか否かは制御部64によって判定される。制御部64は、演算部63から入力される温度差(Tc)を用いることによって各ステップが完了したか否かを判定し、各ステップの完了を明示する部分である。具体的には、制御部64は、ステップ(1)の完了を温度差(Tc)が予熱完了値(C1)以上に達したか否かで判定し、ステップ(2)の完了を温度差(Tc)が加熱完了値(C2)以上に達したか否かで判定する。
By the way, the transition from step (1) to (2) and from step (2) to (3) is performed after the previous step is completed, and the
予熱完了値(C1)は、ステップ(1)において蒸気供給配管6が予熱完了温度以上に達したか否かを判定するために用いられる設定値である。予熱完了値(C1)は、蒸気供給配管6の予熱の目標である予熱完了温度から常圧(大気圧)における作動媒体の飽和温度を減じることによって求められる。予熱完了温度としては、ヒートポンプ運転中の蒸気供給配管6の内部圧力(設定圧力(Pset))における飽和温度(設定飽和温度(Tset))以下の温度を適宜設定すれば良い。本実施の形態では、作動媒体の設定飽和温度(Tset)が60℃と設定されていることを鑑みて、これより5℃低い55℃を予熱完了温度として設定するものとする。この場合、この予熱完了温度(55℃)から大気圧における水の飽和温度(100℃)を減じることにより、予熱完了値(C1)は「−45℃」と設定される。
The preheating completion value (C1) is a setting value used for determining whether or not the
ステップ(1)において、蒸気供給配管6が加熱装置7によって加熱されて、温度差(Tc)が予熱完了値(C1)以上に達したことが制御部64によって判定されると、蒸気供給配管6の予熱が完了した旨の信号(予熱完了信号)が制御部64によって出力される。この予熱完了信号は、ヒートポンプシステムの操作者に蒸気供給配管6の予熱が完了したことを知らせる報知装置65(図3参照)を作動させるための操作信号(第1操作信号)である。この報知装置65としては、例えば、予熱が完了した旨を画面上に表示する表示装置や、予熱が完了した旨を点灯して知らせる報知灯等が挙げられる。
In step (1), when the
報知装置65によって蒸気供給配管6の予熱が完了した旨を認識した操作者は、ステップ(1)を終了し、続くステップ(2)を開始する操作を行う。この際、温度差(Tc)の判定に用いられる設定値は、予熱完了値(C1)から加熱完了値(C2)に切り替えられる。なお、この設定値の切替は手動で行っても良いし、自動で行っても良い。
The operator who recognizes that the preheating of the
加熱完了値(C2)は、ステップ(2)において蒸気供給配管6が加熱完了温度以上に達したか否かを判定するために用いられる設定値である。加熱完了値(C2)は、蒸気供給配管6の加熱の目標である加熱完了温度から作動媒体の設定飽和温度(Tset)を減じることによって求められる。加熱完了温度としては、蒸気供給配管6内で作動媒体が凝縮しないように、設定飽和温度(Tset)以上の温度を適宜設定すれば良い。本実施の形態では、設定飽和温度(Tset)が60℃と設定されていることを鑑みて、これと等しい60℃を加熱完了温度として設定するものとする。この場合、この加熱完了温度(60℃)から水の設定飽和温度(60℃)を減じることにより、加熱完了値(C2)は「0℃」と設定される。
The heating completion value (C2) is a set value used for determining whether or not the
ステップ(2)において、蒸気供給配管6が加熱装置7によって加熱されて、温度差(Tc)が加熱完了値(C2)以上に達したことが制御部64によって判定されると、蒸気供給配管6の加熱が完了した旨の信号(加熱完了信号)が制御部64によって出力される。この加熱完了信号は、蒸気供給配管6の加熱が完了したことを知らせる報知装置65を作動させるための操作信号(第2操作信号)である。なお、本実施の形態では、予熱と加熱が完了した旨を知らせるものとして同一の報知装置65を利用しているが、それぞれ個別のものを利用しても勿論良い。報知装置65によって蒸気供給配管6の加熱が完了した旨を認識した操作者は、ステップ(2)を終了し、続くステップ(3)を開始する操作を行う。
In step (2), when the
なお、本実施の形態では、エネルギー効率を向上させるために真空ポンプ8を起動する前に蒸気供給配管6を予熱するステップ(1)を行うものについて説明したが、このステップ(1)を省略しても、液滴を生じさせることなく作動媒体を圧縮機9に導入することは勿論可能である。
In the present embodiment, the step (1) of preheating the
次に本実施の形態のヒートポンプシステムの起動方法について、図を参照しつつ説明する。 Next, the starting method of the heat pump system of this Embodiment is demonstrated, referring a figure.
図4は、本実施の形態のヒートポンプシステムの起動方法のフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart of the starting method of the heat pump system according to the present embodiment.
上記のように構成される本実施の形態において、蒸気供給配管6の予熱をする(ステップ(1))には、まず、開閉弁45と蒸発器系切替弁22を閉め、加熱装置系切替弁25を開く(S401)。これにより、熱源15から供給される約80℃の熱媒体は、熱源供給配管4から、配管接続部21、加熱装置系配管24aを経て、加熱装置7に導かれる。このように加熱装置7に導かれた熱媒体は、管部35内を圧縮機9側から蒸発器5側に向かって流れ、自身の温度を低下させながら蒸気供給配管6を加熱する。管路35内を通過した熱媒体は、加熱装置系配管24bから、配管接続部23を経て、再度、熱源供給配管4を流通し、蒸発器5内に導入される。蒸発器5に導かれた熱媒体は、蒸発器5を予熱した後に排出設備に排出される。
In the present embodiment configured as described above, in order to preheat the steam supply pipe 6 (step (1)), first, the on-off
制御装置12は、加熱装置7が蒸気供給配管6を予熱する間、温度検出器10から入力される蒸気供給配管6のメタル温度(Td)と圧力検出器11から入力される内部圧力(Pd)に基づいて、「Tc=Td−Ts≧C1」が成立するか否かを監視し、蒸気供給配管6の予熱が完了したか否かを判定している(S402)。このとき、メタル温度(Td)は加熱装置7によって時間経過とともに増加していくが、内部圧力(Pd)から求められる作動媒体の飽和温度(Ts)は、蒸気供給配管6内が常圧(大気圧)に保持されているため、常圧における作動媒体の飽和温度を示し続ける。本実施の形態では、予熱完了値(C1)が−45℃で、常圧における作動媒体(水)の飽和温度(Ts)が100℃なので、蒸気供給配管6が加熱された結果、「Tc=Td−100℃≧C1=−45℃」即ち「Td≧55℃」が満たされると、蒸気供給配管6が予熱完了温度に達して予熱完了信号が出力される(S403)。
While the
予熱完了信号が出力されると、ヒートポンプシステムの操作者は、蒸気供給配管6の予熱が完了したことを報知装置65を介して認識する。これを認識した操作者は、内部圧力を設定圧力(Pset)にして蒸気供給配管6の加熱を行うために(ステップ(2))、真空ポンプ8を起動するとともに開閉弁45を開け、制御装置12が温度差(Tc)の判定に用いる設定値を予熱完了値(C1)から加熱完了値(C2)へと切り替える。(S404)。真空ポンプ8を起動して開閉弁45を開くと、蒸気供給配管6内の流体が作動媒体排気配管13を介して排出され、蒸気供給配管6の内部圧力は設定圧力(Pset)である0.02MPaまで低減される。一方、加熱装置7には熱媒体が導入され続けているので、蒸気供給配管6は予熱完了温度から更に加熱される。
When the preheating completion signal is output, the operator of the heat pump system recognizes through the
制御装置12は、加熱装置7が蒸気供給配管6を加熱する間、「Tc≧C2」が成立するか否かを監視し、蒸気供給配管6の加熱が完了したか否かを判定する(S405)。本実施の形態では、加熱完了値(C2)が0℃で、設定圧力(0.02MPa)における水の設定飽和温度(Tset)が約60℃なので、蒸気供給配管6が加熱された結果、「Tc=Td−Tset≧C2=0℃」即ち「Td≧Tset(60℃)」が満たされると、蒸気供給配管6が加熱完了温度に達して加熱完了信号が出力される(S406)。
The
加熱完了信号が出力されると、操作者は、蒸気供給配管6の加熱が完了したことを報知装置65を介して認識する。これを認識した操作者は、ヒートポンプシステムの運転を開始するために(ステップ(3))、まず、開閉弁45を閉じて真空ポンプ8を停止させ、蒸気供給配管6の内部圧力を設定圧力(Pset)に保持する(S407)。そして、電動機58に通電して圧縮機9を起動し、加熱装置系切替弁25を閉め蒸発器系切替弁22を開く(S408)。これにより、水タンク1からの水は、膨張器3で減圧された後に、蒸発器5において熱源15から熱源供給配管4を介して直接導入される熱媒体によって加熱され、水蒸気となって蒸気供給配管6に導入される。蒸気供給配管6に導入された水蒸気は、蒸気供給配管6が水蒸気の設定飽和温度(Tset)以上に加熱されているので、凝縮することなく気体のまま圧縮機9に導かれる。圧縮機9に導入された水蒸気は、所定の圧力まで昇圧された後に、熱媒体供給配管14を介して熱利用設備に供給される。
When the heating completion signal is output, the operator recognizes through the
なお、上記のS408では蒸発器5で利用する熱量を確保するために、加熱装置系切替弁25を閉、蒸発器系切替弁22を開として、熱媒体を熱源15から蒸発器5に直接供給するようにしたが、加熱装置7で蒸気供給配管6を加熱した後の熱媒体でも作動媒体を蒸発できる場合には、加熱装置系切替弁25を開、蒸発器系切替弁22を閉としたままで圧縮機9を起動してヒートポンプシステムの運転を行っても良い。また、上記では、S407の後にS408を行っているが、これらの操作は同時に行っても良い。
In S408, in order to secure the amount of heat used in the evaporator 5, the heating
さらに、上記の各手順では各装置や弁等の操作について特に説明しなかったが、これらの操作は操作者が手動で行っても良いし、制御部64から各装置に操作信号を出力して自動で行っても良い。
Further, although the operation of each device or valve is not particularly described in each of the above procedures, these operations may be performed manually by the operator, or an operation signal is output from the
次に本実施の形態のヒートポンプシステムの停止方法について、図を参照しつつ説明する。 Next, a method for stopping the heat pump system of the present embodiment will be described with reference to the drawings.
図5は、本実施の形態のヒートポンプシステムの停止方法のフローチャートである。 FIG. 5 is a flowchart of the stopping method of the heat pump system of the present embodiment.
ここでは前提として、上記のヒートポンプシステムを運転しているときに、圧縮機9は作動しており、蒸発器系切替弁22は開いており、加熱装置系切替弁25及び開閉弁45は閉じており、真空ポンプ8は停止しているとする。この状態からヒートポンプシステムを停止するには、まず、操作者は電動機58を停止させて圧縮機9を停止させる(S501)。これにより、水タンク1からの水の供給が停止して、ヒートポンプシステム内での作動媒体の流通が停止する。このように作動媒体の流通が停止すると、蒸気供給配管6の温度は作動媒体の設定飽和温度(Tset)から徐々に低下し始めようとする。
Here, as a premise, when operating the above heat pump system, the
次に、操作者は、蒸発器系切替弁22を閉めて加熱装置系切替弁25を開き、熱源15からの熱媒体を加熱装置系配管24aを介して加熱装置7に導入する(S502)。このように加熱装置7に熱媒体を導入すると、熱源15からの熱媒体によって蒸気供給配管6が加熱され、蒸気供給配管6の温度は蒸気供給配管6内の作動媒体の飽和温度以上に保持される。これにより作動媒体の供給と圧縮機9が停止しても、蒸気供給配管6内の作動媒体を気体状態に保持することができる。
Next, the operator closes the evaporator
続いて、操作者は、真空ポンプ8を起動するとともに開閉弁45を開け、蒸気供給配管6内に残存する気体状態の作動媒体を作動媒体排出配管13を介して外部へ排出し(S503)、作動媒体の排出が完了したらヒートポンプの全システムを停止させる(S504)。このように気体状態に保持された作動媒体を蒸気供給配管6から排出すれば、蒸気供給配管6内に作動媒体が液滴として残存することを抑制することができる。
Subsequently, the operator activates the
なお、蒸気供給配管6内の作動媒体を気体状態にして確実に排出するためには、S503において、制御装置12を利用して蒸気供給配管6の温度(Td)が蒸気供給配管6内の作動媒体の飽和温度以上に保持されていることを監視することが好ましい。具体的には、例えば、作動媒体の排出時(S503)において、「Tc≧C2」が満たされていることを報知装置65で確認しながら作業すると良い。このように排出作業を行う間、加熱完了信号が出力され続けていれば、真空ポンプ8によって確実に作動媒体を排出できたことになる。また、逆に、排出作業中に加熱完了信号が途切れることがあれば、配管内部に水滴が残留している恐れがあるので、配管内における液滴の確認作業や除去作業を別途行う必要が生じる。このように制御装置12で蒸気供給配管6の温度を監視すれば、配管系統に異常があった場合にも液滴の残留を回避することができるので、システムの信頼性を向上することができる。
In addition, in order to reliably discharge the working medium in the
また、上記では、圧縮機9を停止する手順(S501)の後に加熱装置7に熱媒体を導く手順(S502)を行ったが、これらの順番は逆でも良いし、同時に行っても良い。
In the above description, the procedure (S502) for introducing the heat medium to the
次に本実施の形態の効果について、比較例を参照しながら説明する。 Next, the effect of this embodiment will be described with reference to a comparative example.
まず、本実施の形態の比較例として、特許文献1等に記載されているヒートポンプシステムであって、外部からの熱源で加熱した作動媒体自体を熱媒体として熱利用設備に供給しているものに着目する。この種のヒートポンプの蒸気供給配管は、圧縮機を起動する前は大気中に放置されているため、作動媒体の飽和温度より低い温度(常温程度)で保持されている。そのため、ヒートポンプを始動するために圧縮機を起動すると、蒸気供給配管を介して圧縮機に向かう作動媒体の中に、蒸気供給配管の壁面に冷却されて液滴となるものが生じる場合がある。このように生じた液滴が圧縮機内に導入されると、インペラと衝突して圧縮機を損傷させる恐れがある。また、インペラが損傷すると、ロータ系にアンバランスが生じて異常振動が発生する場合もある。したがって、この種のヒートポンプでは、上記の不具合を回避するために、配管内部に生じた作動媒体の液滴を外部に排出する特別な排水設備を設ける必要があった。
First, as a comparative example of the present embodiment, in the heat pump system described in
このような比較例に対して、本実施の形態のヒートポンプシステムは、蒸気供給配管6内の圧力を低減する真空ポンプ8と、蒸気供給配管6内の作動媒体の飽和温度(Tset)以上に蒸気供給配管6の温度が達するように蒸気供給配管6を加熱する加熱装置7と、蒸気供給配管6が設定飽和温度(Tset)以上に加熱された以後に起動され、蒸気供給配管6からの作動媒体を圧縮する圧縮機9を備えている。このように構成された本実施の形態のヒートポンプシステムにおいて、まず加熱装置7を用いて蒸気供給配管6を加熱し、蒸気供給配管6の温度が設定飽和温度(Tset)以上に達した以後に圧縮機9を起動してヒートポンプシステムを起動させると、蒸気供給配管6の温度が加熱前に作動媒体の飽和温度より低い場合でも、作動媒体を気体のまま圧縮機9に導入することができる。これにより、ヒートポンプシステムを起動する際に作動媒体が液滴となって圧縮機9に導入されることが防止されるので、圧縮機9が損傷することを抑制することができる。また、本実施の形態によれば特別な排水設備等で凝縮水を排出する必要がなくなるので、システムのイニシャルコストやランニングコストが削減でき、かつ運転開始時に必要な作業手順を低減することができる。これによりシステムの導入と保守を容易にすることができるとともに、システムの運転性を向上させることができる。
In contrast to such a comparative example, the heat pump system according to the present embodiment has a
さらに、本実施の形態では、蒸気供給配管6の温度が設定飽和温度(Tset)に達する以前において、まず加熱装置7で蒸気供給配管6を予熱完了温度以上に加熱してから、真空ポンプ8で蒸気供給配管6内の圧力を設定圧力(Pset)まで低減している。このように真空ポンプ8を起動する前に蒸気供給配管6を予め加熱しておくと、蒸気供給配管6の加熱と同時に真空ポンプ8を起動する場合と比較して真空ポンプ8が作動している時間を短縮することができる。これにより真空ポンプ8の駆動するエネルギーを削減することができるので、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。
Furthermore, in the present embodiment, before the temperature of the
また、本実施の形態のヒートポンプシステムは、温度検出器10及び圧力検出器11から入力される検出値に基づいて、蒸気供給配管6の温度が予熱完了温度又は加熱完了温度以上に達したことを判定する制御装置12と、この制御装置12から入力される予熱完了信号又は加熱完了信号に基づいて、蒸気供給配管6の温度が予熱完了温度又は加熱完了温度以上に達したことを操作者に知らせる報知装置65を備えている。このように構成された本実施の形態によれば、操作者は、蒸気供給配管6の温度が予熱完了温度又は加熱完了温度以上に達したことを報知装置65を介して容易に認識できるので、各手順の完了を確認してから次の手順を実行することができる。これにより各手順の完了前に次の手順を実行してしまう等の操作ミスが発生することが抑制されるので、システムの信頼性を向上させることができる。
Further, the heat pump system according to the present embodiment indicates that the temperature of the
なお、上記の例では、蒸気供給配管6の加熱の程度を報知装置65を介して操作者に伝達し(S403,S406)、それに基づいて操作者自身がシステムを操作する(S404,S407,S408)構成について説明したが、蒸気供給配管6の温度に応じて制御装置12が自動的に各装置を操作するように構成しても良い。この場合の構成としては、例えば、蒸気供給配管6の温度が予熱完了温度に達したことを制御装置12が認識した場合には、上記の例における予熱完了信号に代えて、真空ポンプ8を作動させる操作信号、及び開閉弁45を開く操作信号を各装置へ出力するようにし、さらに、加熱完了温度に達したことを制御装置12が認識した場合には、上記の加熱完了信号に代えて、真空ポンプ8を停止させる操作信号、開閉弁45を閉じる操作信号、及び圧縮機9を起動する操作信号等を出力するようにしたものがある。このように構成したヒートポンプシステムによれば、蒸気供給配管6の加熱の程度に基づいて各装置が制御装置12によって操作されるので、ヒートポンプ始動に必要な手順を自動的に行うことができる。これにより作業の途中で操作者が介入する必要がなくなるので、操作時間の短縮や人件費の削減を実現することができる。
In the above example, the degree of heating of the
また、この構成を利用して、ヒートポンプシステムを停止する場合には、「Tc≧C2」が満たされているとき(即ち、蒸気供給配管6の温度が蒸気供給配管6内の作動媒体の飽和温度以上に保持されているとき)のみに真空ポンプ8を作動させ開閉弁45を開く操作信号を出力し、「Tc<C2」が成立するときには真空ポンプ8を停止し開閉弁45を閉じる操作信号を出力するように制御装置12を構成しても良い。このようにすれば作動媒体が気体状態のときに限って真空ポンプ8を作動できるので、作動媒体の排出時(S503)に「Tc≧C2」が満たされていることを報知装置65で確認しながら作業する場合よりさらに確実に作動媒体を外部に排出することができる。
Further, when the heat pump system is stopped using this configuration, when “Tc ≧ C2” is satisfied (that is, the temperature of the
ところで、上記の比較例では、ヒートポンプシステムを停止するために圧縮機を停止させると、蒸気供給配管が大気に冷却されてその温度が作動媒体の飽和温度未満に達することがある。この場合に蒸気供給配管内に作動媒体が残留していると、その作動媒体が凝縮して液滴となる場合がある。このように発生した液滴も、圧縮機の起動時に発生する液滴と同様、圧縮機を再起動する際に圧縮機を損傷させる原因となり得る。 By the way, in said comparative example, when a compressor is stopped in order to stop a heat pump system, a steam supply piping may be cooled to air | atmosphere and the temperature may reach the saturation temperature of a working medium. In this case, if the working medium remains in the steam supply pipe, the working medium may condense into droplets. The droplets generated in this manner can cause damage to the compressor when the compressor is restarted, similar to the droplets generated when the compressor is started.
このような課題を有する比較例に対して、本実施の形態では、圧縮機9が停止されてから全システムが停止されるまでの間において、加熱装置7によって蒸気供給配管6内の作動媒体の飽和温度以上に蒸気供給配管の温度を保持し、真空ポンプ8によって気体状態に保持された作動媒体を蒸気供給配管6から排出している。このように作動媒体を蒸気供給配管6から排出すると、蒸気供給配管6内の作動媒体を確実に排出することができるので、蒸気供給配管が冷却されても内部に作動媒体の液滴が発生することが防止できる。したがって、本実施の形態によれば、圧縮機9を停止した後に作動媒体が液滴となることが防止できるので、圧縮機9の損傷を抑制することができる。
In contrast to the comparative example having such a problem, in the present embodiment, the working medium in the
なお、本実施の形態では、熱源供給配管4から加熱装置7に熱媒体を導入して蒸気供給配管6を加熱しているが、加熱装置系配管24aの上流側の端部を熱源15に接続して熱媒体を加熱装置7に直接導いても良いし、熱源15以外の熱源と加熱装置系配管24aを接続して蒸発器5と独立した系を構成しても良い。
In the present embodiment, a heat medium is introduced from the heat source supply pipe 4 to the
また、加熱装置7としては、上記のように蒸気供給配管6と管部35で二重管構造を形成したものだけでなく、例えば、加熱装置7の管部を蒸気供給配管6に螺旋状に巻き付けたもの等を採用してもよい。さらに、上記の加熱装置7は熱媒体によって蒸気供給配管6を外表面から加熱するものだったが、例えば、蒸気供給配管6に加熱空気等の流通する配管を接続して熱媒体を配管6内部に供給し、配管内部から加熱する方法を利用しても良い。また、蒸気供給配管6に電熱線を巻き付ける等して電気で加熱する方法を採用しても勿論良い。
Further, the
さらに、以上においては、ヒートポンプシステムの作動媒体として水を利用する場合について説明したが、ヒートポンプ運転中における設定飽和温度(Tset)が常温環境に放置した蒸気供給配管6の温度より低いものを作動媒体として利用しているヒートポンプシステムであれば、本発明は適用可能である。
Furthermore, in the above, the case where water is used as the working medium of the heat pump system has been described. However, a working medium whose set saturation temperature (Tset) during heat pump operation is lower than the temperature of the
2 作動媒体供給配管
3 膨張器
4 熱源供給配管
5 蒸発器
6 蒸気供給配管
7 加熱装置
8 真空ポンプ
9 圧縮機
10 温度検出器
11 圧力検出器
12 制御装置
14 熱媒体供給配管
24 加熱装置系配管
35 管部
65 報知装置
Pset 設定圧力
Tset 設定飽和温度
2 Working
Claims (16)
この作動媒体供給配管からの作動媒体を減圧する膨張器と、
外部からの熱媒体が流通する熱源供給配管と、
この熱源供給配管の熱媒体で前記膨張器からの作動媒体を蒸発させる蒸発器と、
この蒸発器からの作動媒体が流通する蒸気供給配管と、
この蒸気供給配管内の圧力を低減する真空ポンプと、
前記蒸気供給配管内の作動媒体の飽和温度以上に前記蒸気供給配管の温度が達するように前記蒸気供給配管を加熱する加熱装置と、
前記蒸気供給配管内の作動媒体の飽和温度以上に前記蒸気供給配管が加熱された以後に起動され、前記蒸気供給配管からの作動媒体を圧縮する圧縮機と、
この圧縮機で圧縮した作動媒体を熱媒体として熱利用設備に供給する熱媒体供給配管とを備えることを特徴とするヒートポンプシステム。 A working medium supply pipe through which the working medium flows;
An expander for decompressing the working medium from the working medium supply pipe;
A heat source supply pipe through which an external heat medium flows;
An evaporator for evaporating the working medium from the expander with the heat medium of the heat source supply pipe;
A steam supply pipe through which the working medium from the evaporator flows;
A vacuum pump for reducing the pressure in the steam supply pipe;
A heating device that heats the steam supply pipe such that the temperature of the steam supply pipe reaches a temperature equal to or higher than a saturation temperature of the working medium in the steam supply pipe;
A compressor that is started after the steam supply pipe is heated to a temperature equal to or higher than a saturation temperature of the working medium in the steam supply pipe, and compresses the working medium from the steam supply pipe;
A heat pump system comprising: a heat medium supply pipe that supplies the working medium compressed by the compressor as a heat medium to a heat utilization facility.
前記圧縮機が停止されてから全システムが停止されるまでの間に、
前記加熱装置は、前記蒸気供給配管内の作動媒体の飽和温度以上に前記蒸気供給配管の温度を保持し、
前記真空ポンプは、前記加熱装置によって気体状態に保持された前記蒸気供給配管内の作動媒体を外部へ排出することを特徴とするヒートポンプシステム。 The heat pump system according to claim 1,
Between the time when the compressor is stopped and the time when the entire system is stopped,
The heating device maintains the temperature of the steam supply pipe above the saturation temperature of the working medium in the steam supply pipe,
The vacuum pump discharges the working medium in the steam supply pipe held in a gaseous state by the heating device to the outside.
前記真空ポンプは、前記蒸気供給配管内の作動媒体の飽和温度以下に設定した予熱完了温度に前記蒸気供給配管の温度が達した以後に、前記蒸気供給配管内の圧力を低減することを特徴とするヒートポンプシステム。 The heat pump system according to claim 1,
The vacuum pump reduces the pressure in the steam supply pipe after the temperature of the steam supply pipe reaches a preheating completion temperature set to be equal to or lower than a saturation temperature of a working medium in the steam supply pipe. Heat pump system.
前記蒸気供給配管の温度を検出する温度検出手段と、
前記蒸気供給配管内の圧力を検出する圧力検出手段と、
操作信号が入力されると、前記蒸気供給配管の温度が前記蒸気供給配管内の作動媒体の飽和温度以上に達したことを知らせる報知装置と、
前記圧力検出手段から入力される検出値に基づいて前記蒸気供給配管内の作動媒体の飽和温度を算出し、前記温度検出手段から入力される検出値が前記算出した作動媒体の飽和温度以上に達したときに前記報知装置に操作信号を出力する制御装置とを備えることを特徴とするヒートポンプシステム。 The heat pump system according to claim 1,
Temperature detecting means for detecting the temperature of the steam supply pipe;
Pressure detecting means for detecting the pressure in the steam supply pipe;
When an operation signal is input, a notification device that notifies that the temperature of the steam supply pipe has reached or exceeded the saturation temperature of the working medium in the steam supply pipe;
A saturation temperature of the working medium in the steam supply pipe is calculated based on a detection value input from the pressure detection means, and the detection value input from the temperature detection means reaches or exceeds the calculated saturation temperature of the working medium. And a control device that outputs an operation signal to the notification device.
前記蒸気供給配管の温度を検出する温度検出手段と、
前記蒸気供給配管内の圧力を検出する圧力検出手段と、
操作信号が入力されると、前記蒸気供給配管の温度が前記蒸気供給配管内の作動媒体の飽和温度以上に保持されていることを知らせる報知装置と、
前記圧縮機が停止されてから全システムが停止されるまでの間に、前記圧力検出手段から入力される検出値に基づいて前記蒸気供給配管内の作動媒体の飽和温度を算出し、前記温度検出手段から入力される検出値が前記算出した作動媒体の飽和温度以上に保持されているときに前記報知装置に操作信号を出力する制御装置とを備えることを特徴とするヒートポンプシステム。 The heat pump system according to claim 2,
Temperature detecting means for detecting the temperature of the steam supply pipe;
Pressure detecting means for detecting the pressure in the steam supply pipe;
When an operation signal is input, a notification device that informs that the temperature of the steam supply pipe is maintained at or above the saturation temperature of the working medium in the steam supply pipe;
Between the time when the compressor is stopped and the time when the entire system is stopped, the saturation temperature of the working medium in the steam supply pipe is calculated based on the detection value input from the pressure detection means, and the temperature detection is performed. A heat pump system comprising: a control device that outputs an operation signal to the notification device when a detected value input from the means is maintained at a temperature equal to or higher than the calculated saturation temperature of the working medium.
前記蒸気供給配管の温度を検出する温度検出手段と、
前記蒸気供給配管内の圧力を検出する圧力検出手段と、
第1操作信号が入力されたときには前記蒸気供給配管の温度が前記予熱完了温度以上に達したことを知らせ、第2操作信号が入力されたときには前記蒸気供給配管の温度が前記蒸気供給配管内の作動媒体の飽和温度以上に達したことを知らせる報知装置と、
前記温度検出手段から入力される検出値が前記予熱完了温度以上に達したときに前記報知装置に第1操作信号を出力し、この第1操作信号が出力された以後において、前記圧力検出手段から入力される検出値に基づいて前記蒸気供給配管内の作動媒体の飽和温度を算出し、前記温度検出手段から入力される検出値が前記算出した作動媒体の飽和温度以上に達したときに前記報知装置に第2操作信号を出力する制御装置とを備えることを特徴とするヒートポンプシステム。 The heat pump system according to claim 3,
Temperature detecting means for detecting the temperature of the steam supply pipe;
Pressure detecting means for detecting the pressure in the steam supply pipe;
When the first operation signal is inputted, it is notified that the temperature of the steam supply pipe has reached the preheating completion temperature or more, and when the second operation signal is inputted, the temperature of the steam supply pipe is changed within the steam supply pipe. A notification device for notifying that the saturation temperature of the working medium has been reached;
When the detection value input from the temperature detection means reaches the preheating completion temperature or more, a first operation signal is output to the notification device, and after the first operation signal is output, the pressure detection means A saturation temperature of the working medium in the steam supply pipe is calculated based on the input detection value, and the notification is made when the detection value input from the temperature detection means reaches or exceeds the calculated saturation temperature of the working medium. A heat pump system comprising: a control device that outputs a second operation signal to the device.
前記蒸気供給配管の温度を検出する温度検出手段と、
前記蒸気供給配管内の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段から入力される検出値に基づいて前記蒸気供給配管内の作動媒体の飽和温度を算出し、前記温度検出手段から入力される検出値が前記算出した作動媒体の飽和温度以上に達したときに前記圧縮機を起動する制御装置とを備えることを特徴とするヒートポンプシステム。 The heat pump system according to claim 1,
Temperature detecting means for detecting the temperature of the steam supply pipe;
Pressure detecting means for detecting the pressure in the steam supply pipe;
A saturation temperature of the working medium in the steam supply pipe is calculated based on a detection value input from the pressure detection means, and the detection value input from the temperature detection means reaches or exceeds the calculated saturation temperature of the working medium. And a control device that starts the compressor when the heat pump system is activated.
前記蒸気供給配管の温度を検出する温度検出手段と、
前記蒸気供給配管内の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧縮機が停止されてから全システムが停止されるまでの間に、前記圧力検出手段から入力される検出値に基づいて前記蒸気供給配管内の作動媒体の飽和温度を算出し、前記温度検出手段から入力される検出値が前記算出した作動媒体の飽和温度以上に保持されているときに前記真空ポンプを作動させる制御装置とを備えることを特徴とするヒートポンプシステム。 The heat pump system according to claim 2,
Temperature detecting means for detecting the temperature of the steam supply pipe;
Pressure detecting means for detecting the pressure in the steam supply pipe;
Between the time when the compressor is stopped and the time when the entire system is stopped, the saturation temperature of the working medium in the steam supply pipe is calculated based on the detection value input from the pressure detection means, and the temperature detection is performed. And a control device that operates the vacuum pump when a detected value input from the means is maintained at a temperature equal to or higher than the calculated saturation temperature of the working medium.
前記蒸気供給配管の温度を検出する温度検出手段と、
前記蒸気供給配管内の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記温度検出手段から入力される検出値が前記予熱完了温度以上に達したときに前記真空ポンプを起動し、前記真空ポンプが起動された以後において、前記圧力検出手段から入力される検出値に基づいて前記蒸気供給配管内の作動媒体の飽和温度を算出し、前記温度検出手段から入力される検出値が前記算出した作動媒体の飽和温度以上に達したときに前記圧縮機を起動する制御装置とを備えることを特徴とするヒートポンプシステム。 The heat pump system according to claim 3,
Temperature detecting means for detecting the temperature of the steam supply pipe;
Pressure detecting means for detecting the pressure in the steam supply pipe;
The vacuum pump is activated when a detection value input from the temperature detection means reaches or exceeds the preheating completion temperature, and based on the detection value input from the pressure detection means after the vacuum pump is activated. A control device that calculates a saturation temperature of the working medium in the steam supply pipe and activates the compressor when a detection value input from the temperature detection means reaches or exceeds the calculated saturation temperature of the working medium; A heat pump system comprising:
前記加熱装置は、外部からの熱媒体が流通する配管であって、前記蒸気供給配管を外周側から覆うように設けられた管部を有することを特徴とするヒートポンプシステム。 The heat pump system according to claim 1,
The heating apparatus is a pipe through which a heat medium from the outside flows, and has a pipe part provided so as to cover the steam supply pipe from the outer peripheral side.
前記加熱装置は、外部からの熱媒体が流通する配管であって、前記蒸気供給配管を外周側から覆うように設けられた管部を有し、
前記温度検出手段は、前記蒸気供給配管に対して、前記管部内の熱媒体の流通方向の下流側に位置する部分に取り付けられていることを特徴とするヒートポンプシステム。 The heat pump system according to claim 4, wherein
The heating device is a pipe through which a heat medium from the outside flows, and has a pipe part provided so as to cover the steam supply pipe from the outer peripheral side,
The temperature detection means is attached to a portion of the steam supply pipe located on the downstream side in the flow direction of the heat medium in the pipe part.
前記管部は、前記蒸発器の上流側で前記熱源供給配管から分岐した配管であって、前記蒸気供給配管の外周側を通過した後に前記熱源供給配管と再度接続する配管であることを特徴とするヒートポンプシステム。 The heat pump system according to claim 10 or 11,
The pipe part is a pipe branched from the heat source supply pipe on the upstream side of the evaporator, and is a pipe connected again to the heat source supply pipe after passing through the outer peripheral side of the steam supply pipe. Heat pump system.
この作動媒体供給配管からの作動媒体を減圧する膨張器と、
外部からの熱媒体が流通する熱源供給配管と、
この熱源供給配管の熱媒体で前記膨張器からの作動媒体を蒸発させる蒸発器と、
この蒸発器からの作動媒体が流通する蒸気供給配管と、
この蒸気供給配管からの作動媒体を圧縮する圧縮機と、
この圧縮機で圧縮した作動媒体を熱媒体として熱利用設備に供給する熱媒体供給配管と、
前記圧縮機が停止されてから全システムが停止されるまでの間に、前記蒸気供給配管内の作動媒体の飽和温度以上に前記蒸気供給配管の温度を保持する加熱装置と、
前記加熱装置によって気体状態に保持された前記蒸気供給配管内の作動媒体を外部へ排出する真空ポンプとを備えることを特徴とするヒートポンプシステム。 A working medium supply pipe through which the working medium flows;
An expander for decompressing the working medium from the working medium supply pipe;
A heat source supply pipe through which an external heat medium flows;
An evaporator for evaporating the working medium from the expander with the heat medium of the heat source supply pipe;
A steam supply pipe through which the working medium from the evaporator flows;
A compressor for compressing the working medium from the steam supply pipe;
A heat medium supply pipe for supplying the working medium compressed by the compressor as a heat medium to a heat utilization facility;
A heating device that holds the temperature of the steam supply pipe above the saturation temperature of the working medium in the steam supply pipe between the time when the compressor is stopped and the time when the entire system is stopped;
A heat pump system comprising: a vacuum pump that discharges the working medium in the steam supply pipe held in a gaseous state by the heating device to the outside.
この作動媒体供給配管からの水を減圧する膨張器と、
外部からの熱媒体が流通する熱源供給配管と、
この熱源供給配管の熱媒体で前記膨張器からの水を蒸発させる蒸発器と、
この蒸発器からの水蒸気が流通する蒸気供給配管と、
この蒸気供給配管内の圧力を低減する真空ポンプと、
前記蒸気供給配管内の水の飽和温度以上に前記蒸気供給配管の温度が達するように前記蒸気供給配管を加熱する加熱装置と、
前記蒸気供給配管内の水の飽和温度以上に前記蒸気供給配管が加熱された以後に起動され、前記蒸気供給配管からの水蒸気を圧縮する圧縮機と、
この圧縮機で圧縮した水蒸気を熱媒体として熱利用設備に供給する熱媒体供給配管とを備えることを特徴とするヒートポンプシステム。 A working medium supply pipe through which water flows;
An expander for depressurizing water from the working medium supply pipe;
A heat source supply pipe through which an external heat medium flows;
An evaporator for evaporating water from the expander with a heat medium of the heat source supply pipe;
A steam supply pipe through which water vapor from the evaporator flows,
A vacuum pump for reducing the pressure in the steam supply pipe;
A heating device that heats the steam supply pipe so that the temperature of the steam supply pipe reaches a temperature equal to or higher than a saturation temperature of water in the steam supply pipe;
A compressor that is started after the steam supply pipe is heated to a temperature equal to or higher than a saturation temperature of water in the steam supply pipe, and compresses water vapor from the steam supply pipe;
A heat pump system comprising: a heat medium supply pipe for supplying water vapor compressed by the compressor as a heat medium to a heat utilization facility.
前記蒸気供給配管内の作動媒体の飽和温度以上に前記蒸気供給配管を加熱した以後に、前記圧縮機を起動することを特徴とするヒートポンプシステムの運転方法。 The working medium is depressurized, the depressurized working medium is evaporated with an external heat medium, the evaporated working medium is introduced into the compressor through a steam supply pipe, and the working medium compressed by the compressor is heated. An operation method of a heat pump system that supplies heat utilization equipment as a medium,
An operation method of a heat pump system, wherein the compressor is started after the steam supply pipe is heated to a temperature equal to or higher than a saturation temperature of a working medium in the steam supply pipe.
前記圧縮機を停止する手順と、
前記蒸気供給配管内の作動媒体の飽和温度以上に前記蒸気供給配管を加熱する手順と、
前記圧縮機を停止した以後に、前記蒸気供給配管の温度を前記蒸気供給配管内の作動媒体の飽和温度以上に保持したまま前記蒸気供給配管内の作動媒体を外部へ排出する手順とを備えることを特徴とするヒートポンプシステムの運転方法。 The working medium is depressurized, the depressurized working medium is evaporated with an external heat medium, the evaporated working medium is introduced into the compressor through a steam supply pipe, and the working medium compressed by the compressor is heated. An operation method of a heat pump system that supplies heat utilization equipment as a medium,
A procedure for stopping the compressor;
A procedure for heating the steam supply pipe above the saturation temperature of the working medium in the steam supply pipe;
And a procedure for discharging the working medium in the steam supply pipe to the outside while maintaining the temperature of the steam supply pipe at or above the saturation temperature of the working medium in the steam supply pipe after the compressor is stopped. A method of operating a heat pump system characterized by
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