JPH01196457A - 熱ポンプ装置 - 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循環組成を可変する熱ポンプ装置の
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熱ポンプ製画として、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
ｌは圧縮機、２は凝縮器、３は第１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、その頂部は凝
縮器２出口と接続し、同じく頂部を開閉弁６を介して圧
縮機ｌのシリンダー内部に接続すると共に、精留分離器
５の下部には加熱ヒーター７を内蔵した貯留器８を配し
ており、この貯留器８の底部は開閉弁９および第２絞り
装置１０を介して蒸発器４に接続されている。

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、循環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７を０Ｆ
ＦＬ／、開閉弁６を閉止、開閉弁９を開放することによ
り、貯留器８には余剰冷媒が貯留され、一部は第２絞り
装置ｌＯ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。次に分離ありモード
では、加熱ヒーター７をＯＮＬ／、開閉弁６を開放、開
閉弁９を閉止することにより、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出口から液冷媒が精留分離器５上部
に供給され、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には主に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開閉
弁６を通って圧縮機ｌのシリンダー内に噴射され、吸入
ガスと共に高圧力まで圧縮されて凝縮器２に再び流入す
ることによって、主回路は低沸点冷媒に富んだ混合冷媒
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７を０ＦＦＬ／、開閉弁９を
開放すると、貯留器８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。

装置等に適用され、通常使用時には高温水を得るため高
沸点冷媒に冨んだ封入組成のままで運転し、できるだけ
短時閏で貯湯する必要がある場合には加熱能力の高い低
沸点冷媒に冨んだ組成で運転する様な方法が可能となる
。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のような熱ポンプ装置では、分離あ
りモードから分ａｔ＝ｂモードへの切り替え時に開閉弁
９の開放により、分離ありモードでヒーター等によって
加熱された高温の高沸点液冷媒がそのまま開閉弁９を通
り、第２絞り装置１０で低圧まで絞られた後、蒸発器４
に流入する構成になっていた。そのため、比較的高いエ
ンタルピーを持った高温の液冷媒がそのまま蒸発器に流
入するため、本来、蒸発器において熱源側より得ること
のできる吸熱量が減少し、そのため利用側での放熱量も
減少し成績係数が低下するという問題点かあ゛った。

課題を解決するための手段 本発明の熱ポンプ装置は、非共沸混合冷媒を用い、圧縮
機、凝縮器、第１絞り装置、蒸発器、補助熱交換器等を
順に接続して主回路を構成し、下部に貯留器を設けた精
留分離器の頂部を前記凝縮器出口に接続し、貯留器の底
部を開閉弁を介して前記補助熱交換器と接続し、さらに
そこから第２の絞り装置を介して前記蒸発器入口に接続
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
ヒータ等により加熱され高温になった塔底貯留器内の高
沸点液冷媒を、分離なしモードへの切り替え時に蒸発器
と圧縮機の間に設けた補助熱交換器によって主回路の吸
入ガスと熱交換させた後、蒸発器人口に流入させること
により、高温の液冷媒は冷却され、エンタルピーが減少
するので蒸発器で得られる吸熱微か増加する。また吸入
ガスは反対に加熱されるため、エンタルピーが増加し、
利用側での放熱量を十分に増加させることができ、成績
係数が向上する。

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図において、１１は圧縮機、１２は凝縮器、１３は
第１絞り装置、１４は蒸発器、１５は補助熱交換器であ
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。１６は充填材を充填した精留分離器であり、頂部
は配管により凝縮器１２出口と接続し、同じく頂部を開
閉弁１７を介して圧縮機１１のシリンダー内部に接続し
ている。

また精留分離器１６の下部には加熱ヒーター１８を内蔵
した貯留器１９を配しており、この貯留器１９の底部を
開閉弁２０を介して補助熱交換器１５に接続し、そこで
主回路側の蒸発器１４を出た冷媒と熱交換させるように
した後、第２絞り装置２１を介して蒸発器１４の入口と
接続している。

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、循環組成を可変する運転方法について説明する
。まず分離ありモードでは、加熱ヒーター１８をＯＮＬ
／、開閉弁１７を開放、開閉弁２０を閉止することによ
り、貯留器１９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。このとき凝縮器１２
出口から液冷媒が精留分離器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１９には主に
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開閉弁１７を通っ
て圧縮機１１のシリンダー内に噴射され、吸入ガスと共
に高圧力まで圧縮されて凝縮器１２に流入する。こうす
ることによって、主回路は低沸点冷媒に富んだ混合冷媒
の組成で運転できるものである。

そして分離なしモードへの切り替えは、加熱ヒーター１
８をＯＦＦ　Ｌ／、開閉弁１７を閏出、開閉弁２０を閏
放する。こうす名ことにより貯留器１９内の高温の高沸
点液冷媒が開閉弁２０、補助熱交換器１５、第２絞り装
置２１を通って主回路に流入するため、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。ここにおいて貯留器１９内の高温の高
沸点液冷媒が補助熱交換器１５において、主回路の蒸発
器１４から出た低温のガス冷媒と熱交換することにより
液冷媒は冷却され、温度が低下し、ざらに第２絞り装置
２１で低圧まで絞られた後、主回路と合流して蒸発器１
４に流入する。こうすることにより高温の液冷媒のエン
タルピーが減少し、蒸発器で得られる吸熱量が増加する
。また、吸入ガスは加熱されるためエンタルピーが増加
し、利用側での放熱量を十分に増加させることができる
。

また、これは貯留器１９内の高温の液冷媒が流出した後
においても、凝縮器１２を出た液冷媒の一部が連続的に
開閉弁２０を介して補助熱交換器１５に流入し蒸発器１
４を出たガス冷媒と熱交換するため、同様な効果を発揮
するものである。

なお分離ありモードに戻すには、加熱ヒーター１８をＯ
ＮＬ／、開閉弁２０を閉止、開閉弁１７を閏放すると、
再び精留作用が開始され、主回路は低沸点冷媒の富んだ
混合冷媒の組成となる。

なお、精留分離器の加熱源として加熱ヒーター１７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
源を用いてもよく、これらは本発明に含まれるものであ
る。

また、本実施例においては精留分離器１６の頂部は配管
により凝縮器１２出口および開閉弁１７を介して圧縮機
１１のシリンダー内部に接続する構成としたが、両方と
も凝縮器出口と接続したり、あるいは凝縮器出口と蒸発
器入口とに接続してもよく、これらもまた本発明に含ま
れるものである。

発明の効果 以上のように、本発明の熱ポンプ装置においては、塔底
貯留器内の高温の高沸点液冷媒を、補助熱交換器で主回
路の吸入ガスと熱交換させた後、蒸発器人口に流入させ
ることができ、液冷媒が冷却され、エンタルピーが減少
するので蒸発器で得られる吸熱量を増加させることがで
きる。また吸入ガスは加熱されるためエンタルピーが増
加し、利用側での放熱量を十分に増加させることができ
、成績係数が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の熱ポンプ装置の構成図、第
２図は従来例の熱ポンプ装置の構成図である。 １１・・・・圧縮機、１２・・・・凝縮器、１３・・・
・第１絞り装置、１４・・・・蒸発器、１５・・・・・
補助熱交換器、１６・・・・精留分離器、１７，２０・
・・・開閉弁、１８・・・・加熱ヒーター、１９・・・
・貯留器、２１・・・・第２絞り装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 非共沸混合冷媒を封入し、圧縮機、凝縮器、第１絞り装
   置、蒸発器、補助熱交換器等を順に接続して主回路を構
   成し、下部に貯留器を設けた精留分離器の頂部を前記凝
   縮器出口に接続し、前記貯留器の底部を開閉弁を介して
   前記補助熱交換器と接続し、前記補助熱交換器から第２
   絞り装置を介して前記蒸発器入口に接続したことを特徴
   とする熱ポンプ装置。