JPH01111172A - ヒートポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、非共沸混合冷媒を用い、組成分離により、高
沸点冷媒を貯留して組成を可変するヒートポンプ装置の
改良に関する。

従来の技術 従来、非共沸混合冷媒を用い、組成分離により高沸点冷
媒を貯留して組成を可変する冷凍サイクル装置として、
第２図に示すような装置が提案されている。第２図にお
いて、１は圧縮機、２は凝縮器、３は絞り装置、４は蒸
発器であり、これらを配管接続することにより主回路を
構成している。

５は充填材を充填した精留分離器であり、上部は配管６
により凝縮器２出口と、減圧器７を介して蒸発器４人口
とそれぞれ接続されている。また精留分離器５の下部に
は貯留器８が配置され、その底部は開閉弁９を介して減
圧器７と接続され、貯留器８の内部には加熱ヒーター１
０が設けられている。

このような装置において非共沸混合冷媒を封入し、組成
を可変する方法について説明する。まず封入した混合冷
媒の組成のままで運転する場合（分離なしモード）には
、加熱ヒーター１０をＯＦＦすることにより、貯留器８
は余剰冷媒を単に貯留し、開閉弁９の閉止時はそのまま
貯め込むし、開放時は貯留しながら一部は減圧器７を経
由して蒸発器４に流出するのみとなるため、主回路は封
入した状態の高沸点冷媒の富んだ混合冷媒の組成のまま
運転することになる。次に高沸点冷媒を貯留して低沸点
冷媒の富んだ組成で運転する場合（分離ありモード）に
は、開閉弁９を閉止し加熱ヒーターＩＯをＯＮすると、
貯留器８内部の冷媒中主に低沸点冷媒が気化され、精留
分離器５内部を上昇する、このとき凝縮器２出口からは
配管６を経由して液冷媒が供給され、精留分離器５内部
で気液接触により精留作用が起こり、上昇する気体は低
沸点冷媒の濃度が高まり、逆に下降する液体は高沸点冷
媒の濃度が高まり、貯留器８には高沸点冷媒が凝縮液の
状態で貯留されることになる。

一方、上昇する低沸点冷媒に富んだ気体は減圧器７を経
由して蒸発器４に流入するため、主回路は低沸点冷媒の
富んだ組成で運転できるものである。このようなタイプ
の組成可変型の冷凍サイクル装置は、例えば給湯装置に
適用され、通常使用時には高温水を得るため高沸点冷媒
の富んだ封入組成のままで運転し、できるだけ短時間で
貯湯する必要がある場合には加熱能力の高い低沸点冷媒
の富んだ組成で運転することが可能となる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のような冷凍サイクル装置では、加
熱ヒーターを用いて精留作用を起こさせるため、組成可
変する場合のエネルギ効率が低くなる。すなわち、ヒー
ターにより加熱された熱量は精留作用のための気体発生
に利用されるだけで、例えば、給湯側への熱回収が行わ
れないと言った欠点があった。

本発明は、加熱運転時には、精留分離のための気体発生
に利用した熱量を有効に利用でき、しかも冷却運転時に
も、支障なく精留分離を行なうことができるヒートポン
プサイクル構成を提供するものである。

問題点を解決するための手段 本発明のヒートポンプ装置は、下部に貯留器を設けた精
留分離器の上部を前記絞り装置と利用側熱交換器の間の
配管に接続し、さらに同精留分離器の上部を前記熱源側
熱交換器と絞り装置の間の配管に接続し、また前記貯留
器は減圧器および開閉弁を介して前記熱源側熱交換器と
絞り装置の間の配管に接続すると共に、前記圧縮機と四
方弁との間に冷媒エジェクタを設け、前記精留分離器の
上部と前記冷媒エジェクタの吸引口とを接続したことを
特徴とするものである。

作用 本発明は上記した構成により、分離ありモードにおいて
は、加熱ヒーターにより、貯留器内部の冷媒中主に低沸
点冷媒が気化され、精留分離器内部を上昇する。このと
き凝縮器となる熱交換器の出口からは液冷媒が供給され
、精留分離器内部で気液接触により精留作用が起こり、
上昇する気体は低沸点冷媒の濃度が高まり、逆に下降す
る液体は高沸点冷媒の濃度が高まり、貯留器には高沸点
冷媒が凝縮液の状態で貯留されることになる。−方上昇
した低沸点冷媒に富んだ気体は、加熱運転時には、圧縮
機と四方弁との間に設けた冷媒エジェクタの吸引口に導
かれるため、四方弁を介して再び凝縮器となる利用側熱
交換器に流入し、凝縮する際に加熱ヒーターにより与え
られた熱量を有効活用することができ、冷却運転時にも
、支障なく精留分離を行なうことができるものである。

実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する
。

第１図は本発明の冷凍サイクル装置の一実施例の構成図
であり、１１は圧縮機、１２は四方弁、１３は熱源側熱
交換器、１４は絞り装置、１５は利用側熱交換器であり
、これらを配管接続することにより主ヒートポンプ回路
を構成している。１６は充填材を充填した精留分離器で
あり、その上部は第１減圧器１７を介して絞り装置１４
と利用側熱交換器１５の間の配管１８に接続し、同じく
上部を第１開閉弁１９を介して熱源側熱交換器１３と絞
り装置１４の間の配管２０に接続し、また精留分離器１
６の下部には加熱ヒーター２１を内蔵した貯留器２２を
配しており、この貯留器２２の下部は第２減圧器２３お
よび第２開閉弁２４を介して熱源側熱交換器１３と絞り
装置１４の間の配管２０に接続されている。さらに圧縮
機１１と四方弁１２との間には冷媒エジェクタ２５が設
けられており、その吸引口は第１逆止弁２６を介して精
留分離器１６の上部に接続されている。また、第１減圧
器１７と並列に精留分離器１６側へ冷媒を流す第２逆止
弁２７が設けられている。

このような冷凍サイクル装置において非共沸混合冷媒を
封入し、組成を可変する方法について説明する。まず分
離なしモードでは、加熱ヒーター２１をＯＦＦし、第１
開閉弁１９を閉じ、第２開閉弁２４を開放することによ
り、加熱運転時には、利用側熱交換器１５で凝縮された
冷媒の一部が分流され、第２逆止弁２７、精留分離器１
６を介して貯留器２２に入り一部は余剰冷媒として貯留
され、残りは第２減圧器２３、第２開閉弁２４を経由し
て熱源側熱交換器１３に流出するため、主回路は封入し
た状態の高沸点冷媒の冨んだ混合冷媒の組成のまま運転
することになる。また、冷却運転時にも、熱源側熱交換
器１３で凝縮された冷媒の一部が分流され、第２開閉弁
２４、第２減圧器２３を経由して貯留器２２に入り一部
は余剰冷媒として貯留され、残りは精留分離器１６の上
部より第１減圧器１７を介して利用側熱交換器１５に流
出するため、主回路は封入した状態の高沸点冷媒の富ん
だ混合冷媒の組成のまま運転することになる。

次に加熱運転時の分離ありモードでは、加熱ヒーター２
１をＯＮし、第２開閉弁２４を閉じることにより、加熱
ヒーター２１により貯留器２２内部の冷媒中主に低沸点
冷媒が気化され、精留分離器１６内部を上昇する。この
とき利用側熱交換器１５で凝縮された液冷媒の一部が分
流され、第２逆比弁２７を介して精留分離器１６上部に
供給され、精留分離器１６内部で気液接触により精留作
用が起こり、上昇する気体は低沸点冷媒の濃度が高まり
、逆に下降する液体は高沸点冷媒の濃度が高まり、貯留
器２２には高沸点冷媒が凝縮液の状態で貯留されること
になる。

一方、上昇した低沸点冷媒に富んだ気体は圧縮ａ！１１
と四方弁１２との間に設けた冷媒エジェクタ２５の吸引
口に導かれる。この冷媒エジェクタ２５よる吸引効果に
より精留作用の促進が図れると共に、気体冷媒は再び利
用側熱交換器１５に流入し凝縮する際に加熱ヒーター２
１により与えられた熱量を有効活用することができる。

これにより主回路は低沸点冷媒の富んだ混合冷媒の組成
で運転できるものである。また、冷却運転時の分離あり
モードでは、加熱ヒーター２１をＯＮＬ／、第１開閉弁
１９を開放し、第２開閉弁２４を閉じることにより、ヒ
ーター２１により貯留器２２内部の冷媒中主に低沸点冷
媒が気化され、精留分離器１６内部を上昇する。このと
き熱源側熱交換器１３で凝縮された液冷媒の一部が分流
され、第１開閉弁１９を介して精留分離器１６上部に供
給され、精留分離器１６内部で気液接触により精留作用
が起こり、上昇する気体は低沸点冷媒の濃度が高まり、
逆に下降する液体は高沸点冷媒の濃度が高まり、貯留器
２２には高沸点冷媒が凝縮液の状態で貯留されることに
なる。

また、上昇した低沸点冷媒に富んだ気体は第１減圧器１
７を介して利用側熱交換器１５に流入する。これにより
主回路は低沸点冷媒の富んだ混合冷媒の組成で運転でき
るものである。

なお主回路の組成を元に戻すには、加熱ヒーター２１を
０ＦＦＬ／、第１開閉弁１９を閉じ、第２開閏弁２４を
開放すると、貯留器２２内の高沸点冷媒が主回路に混入
して、主回路は封入した状態の高沸点冷媒の冨んだ混合
冷媒の組成となる。

なお、加熱ヒーター２１の代わりに圧縮機１１の吐出配
管等冷凍サイクル中の高温熱源を用いてもよいことはも
ちろんのことであり、この場合には凝縮器となる熱源側
熱交換器１３の負荷を軽減することができるものである
。

なお、本実施例においては第１減圧器１７と並列に第２
逆止弁２７を設けたが、これにより、加熱運転時に精留
分離器１６を高圧（凝縮圧力）に保つことができ、冷媒
エジェクタ２５に吸引される低沸点冷媒ガスの圧力を高
くして、逆止弁２６を不用とすることもできるものであ
る。しかしながら、本発明はこれに限らず、第２逆止弁
２７がない場合にも冷媒エジェクタ２５に吸引される低
沸点冷媒ガスが中間圧力となるが支障なく運転できるも
のである。

また、第１開閉弁１９は、減圧器と逆止弁によって構成
してもよく、冷媒エジェクタ２５の吸引能力によって、
加熱運転時の分離ありモードにより発生した低沸点冷媒
ガスを圧縮機の吐出側に充分吸引できるものである。

さらに、本実施例においては第２減圧器２３を貯留器２
２と第２開閉弁２４の間に設けたが、本発明はこれに限
らず、例えば第２開閏弁２４と配管２０の間に設けても
同様の効果があることは明かである。

発明の効果 以上の説明より明らかなように、本発明のヒートポンプ
装置は、加熱運転時の分離ありモードの時に、精留分離
器の上部に上昇してきた低沸点冷媒に富んだ気体冷媒の
冷媒エジェクタによる吸引効果により精留作用の促進が
図れると共に、この気体冷媒を再び利用側熱交換器入口
に導くことができるため、気体冷媒が凝縮する際の放熱
すなわち加熱ヒーターにより与えられた熱量（気体発生
に利用した熱量）を有効に利用できるものである。

また、冷却運転時にも、加熱運転時と同様に支障なく精
留分離を行なうことができ、しかも加熱ヒーターの代わ
りに圧縮機の吐出配管等冷凍サイクル中の高温熱源を用
いることにより、凝縮器となる熱源側熱交換器の負荷を
軽減することができる等、実用上多大な効果を発揮する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の冷凍サイクル装置の構成図、
第２図は従来例の冷凍サイクル装置の構造図である。 １１・・・・圧縮機、Ｉ２・・・・四方弁、１３・・・
・熱源側熱交換器、１４・・・・絞り装置、１５・・・
・利用側熱交換器、１６・・・・精留分離器、１７・・
・・第１減圧器、１９・・・・第１開閉弁、２１・・・
・加熱ヒーター、２２・・・・貯留器、２３・・・・第
２減圧器、２４・・・・第２開閉弁、２５・・・冷媒エ
ジェクタ、２６・・・・第１逆止弁。 代理人の氏名弁理土中尾敏男はか１名

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 非共沸混合冷媒を封入し、圧縮機、四方弁、熱源側熱交
   換器、絞り装置、利用側熱交換器等から主ヒートポンプ
   回路を構成し、下部に貯留器を設けた精留分離器の上部
   を前記絞り装置と利用側熱交換器の間の配管に接続し、
   さらに同精留分離器の上部を前記熱源側熱交換器と絞り
   装置の間の配管に接続し、また前記貯留器は減圧器およ
   び開閉弁を介して前記熱源側熱交換器と絞り装置の間の
   配管に接続すると共に、前記圧縮機と四方弁との間に冷
   媒エジェクタを設け、前記精留分離器の上部と前記冷媒
   エジェクタの吸引口とを接続したことを特徴とするヒー
   トポンプ装置。