[发明专利]热泵装置

说明书

技术领域

本发明涉及热泵装置。

背景技术

当对使用于燃料电池的电解质膜施加电压时，H₂变成质子(H⁺)，并从电解质膜的一侧的面向另一侧的面移动。此时，质子协同水、醇、氨等极性物质而在电解质膜中移动。利用该现象来压缩极性物质的气体的技术被称作“电化学压缩(Electrochemical Compression)”。应用了电化学压缩的压缩机被称作“电化学压缩机(Electrochemical Compressor)”。在专利文献1、2中记载有使用了电化学压缩机的热泵装置。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-262424号公报

专利文献2：美国专利申请公开第2010/0132386号说明书

在将电化学压缩机使用于热泵装置的情况下，除了制冷剂以外，氢这样的具有电化学活性的气体也是不可缺的。但是，这样的气体可能会阻碍热泵装置的效率提高。因此，希望具有电化学活性的气体的使用量少。

发明内容

发明要解决的课题

本发明提供一种能够在使用了电化学压缩机的热泵装置中削减具有电化学活性的气体的使用量的技术。

用于解决课题的方案

即，本发明提供一种热泵装置，具备：

蒸发器，其使制冷剂蒸发；

电化学压缩机，其使用具有电化学活性的非冷凝性气体，对通过所述蒸发器蒸发了的所述制冷剂进行压缩；

冷凝器，其使由所述电化学压缩机压缩后的所述制冷剂冷凝；

制冷剂输送路，其从所述冷凝器向所述蒸发器输送所述制冷剂；以及

非冷凝性气体返回路，其是相对于所述制冷剂输送路另行设置的路径，构成为将所述电化学压缩机的喷出侧的高压空间与所述电化学压缩机的吸入侧的低压空间连接，使所述非冷凝性气体从所述高压空间向所述低压空间返回。

发明效果

根据本发明，能够在使用了电化学压缩机的热泵装置中削减具有电化学活性的气体的使用量。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的热泵装置的制冷运转时的结构图。

图2是图1所示的热泵装置的供暖运转时的结构图。

图3是设于非冷凝性气体返回路的闸门的一例的结构图。

图4是电化学压缩机的制冷运转时的动作说明图。

图5是电化学压缩机的供暖运转时的动作说明图。

图6是设有起动辅助机构的热泵装置的结构图。

图7是内置有非冷凝性气体返回路的电化学压缩机的结构图。

具体实施方式

如之前说明的那样，使用了电化学压缩机的热泵装置需要具有电化学活性的气体。具有电化学活性的气体在热泵装置的通常的运转条件下通常呈非冷凝性，在热泵装置中成为阻碍传热的主要因素。例如，在使用翅片管热交换器进行制冷剂与外部气体之间的热交换的情况下，传热面处的非冷凝性气体的热阻趋于增大。因此，在使用了电化学压缩机的热泵装置中，希望具有电化学活性的气体的使用量少。

本发明的第一方案提供一种热泵装置，其具备：

蒸发器，其使制冷剂蒸发；

电化学压缩机，其使用具有电化学活性的非冷凝性气体，对通过所述蒸发器蒸发了的所述制冷剂进行压缩；

冷凝器，其使由所述电化学压缩机压缩后的所述制冷剂冷凝；

制冷剂输送路，其从所述冷凝器向所述蒸发器输送所述制冷剂；以及

非冷凝性气体返回路，其是相对于所述制冷剂输送路另行设置的路径，构成为将所述电化学压缩机的喷出侧的高压空间与所述电化学压缩机的吸入侧的低压空间连接，使所述非冷凝性气体从所述高压空间向所述低压空间返回。

根据第一方案，非冷凝性气体通过非冷凝性气体返回路而从电化学压缩机的喷出侧的高压空间向电化学压缩机的吸入侧的低压空间返回。因此，能够防止用于压缩制冷剂的作为工作流体的非冷凝性气体不足的现象。换言之，能够减少非冷凝性气体的使用量(非冷凝性气体向热泵装置的填充量)。另外，由于能够减少成为阻碍传热的主要因素的非冷凝性气体的使用量，因此能够提高热泵装置的效率。