JPH01247962A - ヒートポンプ - Google Patents
ヒートポンプInfo
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- JPH01247962A JPH01247962A JP7758888A JP7758888A JPH01247962A JP H01247962 A JPH01247962 A JP H01247962A JP 7758888 A JP7758888 A JP 7758888A JP 7758888 A JP7758888 A JP 7758888A JP H01247962 A JPH01247962 A JP H01247962A
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- Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
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。
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〕
この発明はヒートポンプの改良に関し、飽和蒸気から圧
縮すると湿り蒸気となるような作動流体を有効に使用し
うるようにしたものである。
縮すると湿り蒸気となるような作動流体を有効に使用し
うるようにしたものである。
ヒートポンプは第６図に示すように作動流体を蒸発器（
１２）で蒸発させることによって外部から熱を吸収させ
、発生した蒸気を圧縮機（１４）で圧縮して圧力と温度
を高め、凝縮器（１６）でその熱を外部に放出させる。
１２）で蒸発させることによって外部から熱を吸収させ
、発生した蒸気を圧縮機（１４）で圧縮して圧力と温度
を高め、凝縮器（１６）でその熱を外部に放出させる。
凝縮して液相となった作動流体は、膨張弁（１８）で絞
り膨張させて蒸発器（１２）にもどす、これによりサイ
クルを終える。
り膨張させて蒸発器（１２）にもどす、これによりサイ
クルを終える。
第５図はこのような標準サイクルを作動流体（フロン１
））のＰｉ線図であられしたもので、第６図と照合して
説明すれば、蒸発器（１２）の出口１では作動流体は飽
和蒸気であり、圧縮機（１４）で１−２と断熱圧縮され
、凝縮器（１６）で２−３と冷却されて凝縮し、３で飽
和液体となり、膨張弁（１８）を経て３→４とエンタル
ピ一定で絞り膨張する。
））のＰｉ線図であられしたもので、第６図と照合して
説明すれば、蒸発器（１２）の出口１では作動流体は飽
和蒸気であり、圧縮機（１４）で１−２と断熱圧縮され
、凝縮器（１６）で２−３と冷却されて凝縮し、３で飽
和液体となり、膨張弁（１８）を経て３→４とエンタル
ピ一定で絞り膨張する。
従来、作動流体つまり冷媒としてはフロン１２、フロン
２２などが多用されていたが、近時オゾン破壊要因のひ
とつとしていわゆるフロンガスが指摘され、その使用規
制が実施されるに至っている。したがって、代替物が求
められることとなった。
２２などが多用されていたが、近時オゾン破壊要因のひ
とつとしていわゆるフロンガスが指摘され、その使用規
制が実施されるに至っている。したがって、代替物が求
められることとなった。
フロンと総称されるもののなかでも一部規制対象から除
外されたものもあるが、これらはその特性上冷媒として
使用するには問題があった。
外されたものもあるが、これらはその特性上冷媒として
使用するには問題があった。
すなわち、例えばフロン１）４を、第１図に実線１−２
で示すように圧縮すると、圧力Ｐｃでは湿り蒸気となる
。それゆえ、油噴射式スクリュー圧縮機におけるように
作動流体と油が同一系内に混在する場合、Ｐｃの飽和温
度と等しいかそれより低い温度の油が存在するとすれば
、その油にフロン１）４がどんどん熔は込んでしまい、
当該システムの運転ができなくなる虞れがある。
で示すように圧縮すると、圧力Ｐｃでは湿り蒸気となる
。それゆえ、油噴射式スクリュー圧縮機におけるように
作動流体と油が同一系内に混在する場合、Ｐｃの飽和温
度と等しいかそれより低い温度の油が存在するとすれば
、その油にフロン１）４がどんどん熔は込んでしまい、
当該システムの運転ができなくなる虞れがある。
なお、油種を変更することでこのような作動流体の溶は
込み防止を図る試みもなされているが、実用化には至っ
ていない。
込み防止を図る試みもなされているが、実用化には至っ
ていない。
この発明は、フロン１）４のように圧縮すれば湿り域に
入いるような作動流体でも有効に使用することのできる
ヒートポンプを提供せんとするものである。
入いるような作動流体でも有効に使用することのできる
ヒートポンプを提供せんとするものである。
〔課題を解決するための手段〕
この発明は、飽和蒸気から圧縮すると湿り蒸気となる特
性を有する作動流体を圧縮するにあたり、作動流体をさ
らに加熱することによって、所定圧力まで圧縮しても湿
り域に入いらないようにした。すなわち、エントロピー
一定で所定の圧力まで圧縮したときの作動流体の温度が
、飽和温度よりも高くなるように、作動流体を加熱する
。
性を有する作動流体を圧縮するにあたり、作動流体をさ
らに加熱することによって、所定圧力まで圧縮しても湿
り域に入いらないようにした。すなわち、エントロピー
一定で所定の圧力まで圧縮したときの作動流体の温度が
、飽和温度よりも高くなるように、作動流体を加熱する
。
作動流体の加熱は、加熱した油を作動流体に直接接触さ
せることによって行う。
せることによって行う。
また、斯かる加熱は、圧縮過程の初期において行うほか
、圧縮過程の任意の１以上の段階において行ってもよい
。
、圧縮過程の任意の１以上の段階において行ってもよい
。
フロン１）４のＰｉ線図（第１図）を参照して説明する
と、飽和蒸気線との交点よりも高圧側では等エントロピ
ー線が湿り域に入っている。したがって、フロン１）４
を単に飽和蒸気から圧縮（１−２）したのでは湿り蒸気
となる。
と、飽和蒸気線との交点よりも高圧側では等エントロピ
ー線が湿り域に入っている。したがって、フロン１）４
を単に飽和蒸気から圧縮（１−２）したのでは湿り蒸気
となる。
そこで、蒸発温度ＰＨ−０℃、凝縮温度Ｐｃ−６０℃と
いう条件を仮定すると、圧縮過程を通じて、作動流体が
湿り域に入らない、言い換えると、常に飽和蒸気又は過
熱蒸気（２゛）であるためには、圧縮機出口において飽
和温度（６０℃）よりも高温でなければならない、この
ことから、圧縮機入口温度を約１８℃以上にする（１−
１’）必要がある。これは圧縮過程の初期に加熱を行う
場合である。
いう条件を仮定すると、圧縮過程を通じて、作動流体が
湿り域に入らない、言い換えると、常に飽和蒸気又は過
熱蒸気（２゛）であるためには、圧縮機出口において飽
和温度（６０℃）よりも高温でなければならない、この
ことから、圧縮機入口温度を約１８℃以上にする（１−
１’）必要がある。これは圧縮過程の初期に加熱を行う
場合である。
このほか、圧縮過程の１以上の段階において加熱を行う
場合は、初期の加熱は１８℃より低くすることができる
。圧縮過程の進行に応じて随時、等エントロピー線が湿
り域に入らないように、加熱を繰り返せばよい。
場合は、初期の加熱は１８℃より低くすることができる
。圧縮過程の進行に応じて随時、等エントロピー線が湿
り域に入らないように、加熱を繰り返せばよい。
なお、第１図の点線は、圧縮初期に加熱を行った場合を
模式的にあられしたものである。実際には、二点鎖線で
示すように、作動流体と油との直接接触により作動流体
の温度は徐々に上昇する。
模式的にあられしたものである。実際には、二点鎖線で
示すように、作動流体と油との直接接触により作動流体
の温度は徐々に上昇する。
第２図に示したこの発明の実施例について述べると、ヒ
ートポンプは蒸発器（２０） 、圧縮器（４０） 、凝
縮器（６０） 、および膨張弁（８０）といった構成要
素を含んでいる。これらは直列に接続して閉じた作動流
体ループを構成しており、作動流体としてフロン１）４
を使用する。
ートポンプは蒸発器（２０） 、圧縮器（４０） 、凝
縮器（６０） 、および膨張弁（８０）といった構成要
素を含んでいる。これらは直列に接続して閉じた作動流
体ループを構成しており、作動流体としてフロン１）４
を使用する。
圧縮機（４０）としては、油噴射式スクリュー圧縮機を
使用している。スクリュー圧縮機は第３図および第４図
に示すように、ケーシング（４１）内で長いねじ状の雄
ロータ（４２）と雌ロータ（４３）が微小なすきまで互
いにかみ合い、両端の軸受で平行に支持されている。作
動流体は吸込み口（４４）から、ロータ（４２） （
４３）とケーシング（４１）とで形成された歯型空間に
吸入される。ロータ（４２） （４３）の回転に伴っ
て歯型空間の容積が次第に縮まり、圧縮が行われる。歯
型空間はケーシング（４１）に加工された吐出口（４５
）に通じ、ここから圧縮作動流体が吐き出される。また
、ケーシング（４１）には噴射孔（４６）を設けてあり
、ここから油を噴射するようになっている。油分離器（
４８）はスクリュー圧縮機（４０）の吐出口（４５）か
ら吐き出された作動流体と油の混合物を分離して、作動
流体は凝縮器（６０）へ、油は油ポンプ（４９）へ、そ
れぞれ送る。なお、加熱器（４７）の熱源は図示のよう
に蒸発器（２０）用のものを共用してもよいが、別の熱
源を使用することもできる。
使用している。スクリュー圧縮機は第３図および第４図
に示すように、ケーシング（４１）内で長いねじ状の雄
ロータ（４２）と雌ロータ（４３）が微小なすきまで互
いにかみ合い、両端の軸受で平行に支持されている。作
動流体は吸込み口（４４）から、ロータ（４２） （
４３）とケーシング（４１）とで形成された歯型空間に
吸入される。ロータ（４２） （４３）の回転に伴っ
て歯型空間の容積が次第に縮まり、圧縮が行われる。歯
型空間はケーシング（４１）に加工された吐出口（４５
）に通じ、ここから圧縮作動流体が吐き出される。また
、ケーシング（４１）には噴射孔（４６）を設けてあり
、ここから油を噴射するようになっている。油分離器（
４８）はスクリュー圧縮機（４０）の吐出口（４５）か
ら吐き出された作動流体と油の混合物を分離して、作動
流体は凝縮器（６０）へ、油は油ポンプ（４９）へ、そ
れぞれ送る。なお、加熱器（４７）の熱源は図示のよう
に蒸発器（２０）用のものを共用してもよいが、別の熱
源を使用することもできる。
次に、第１図において蒸発温度ＰＨ−０℃、ｌＪｉ縮温
度Ｐｃ−６０℃と仮定して作用を説明すると、液相の作
動流体が蒸発器（２０）にて外部から熱を奪って低温（
０℃）で沸騰する（４−１）。そして発生した蒸気は圧
縮機（４０）に進むが、噴射孔（４６）から噴射された
加熱油と接触することにより、１８℃まで加熱され（１
−１”）、その上で圧縮される（１°−２’） 、 ２
は飽和蒸気線より外側つまり過熱蒸気域にある。なお、
既述のとおり、作動流体の温度は徐々に上昇すると考え
られるから、実際の圧縮は二点鎖線（１−２°）のよう
に行われる。所定の凝縮温度（６０℃）に対応する圧力
まで圧縮されると、油と混在した状態で吐出口（４５）
から吐き出される。作動流体と油は油分離器（４８）で
分離され、作動流体は凝縮器（６０）へ送られ、そこで
熱を捨てて凝縮する（２°−３）、液相となった作動流
体は膨張弁（８０）で絞り膨張して（３−４）、再び蒸
発器（２０）に入いる。一方、油分離器（４８）を出た
油は油ポンプ（４９）で、再びスクリュー圧縮機（４０
）に供給される。
度Ｐｃ−６０℃と仮定して作用を説明すると、液相の作
動流体が蒸発器（２０）にて外部から熱を奪って低温（
０℃）で沸騰する（４−１）。そして発生した蒸気は圧
縮機（４０）に進むが、噴射孔（４６）から噴射された
加熱油と接触することにより、１８℃まで加熱され（１
−１”）、その上で圧縮される（１°−２’） 、 ２
は飽和蒸気線より外側つまり過熱蒸気域にある。なお、
既述のとおり、作動流体の温度は徐々に上昇すると考え
られるから、実際の圧縮は二点鎖線（１−２°）のよう
に行われる。所定の凝縮温度（６０℃）に対応する圧力
まで圧縮されると、油と混在した状態で吐出口（４５）
から吐き出される。作動流体と油は油分離器（４８）で
分離され、作動流体は凝縮器（６０）へ送られ、そこで
熱を捨てて凝縮する（２°−３）、液相となった作動流
体は膨張弁（８０）で絞り膨張して（３−４）、再び蒸
発器（２０）に入いる。一方、油分離器（４８）を出た
油は油ポンプ（４９）で、再びスクリュー圧縮機（４０
）に供給される。
圧縮機（４０）から吐き出された油の温度は理論上６０
℃であるから、この油を噴射孔（４６）から噴射するこ
とにより、圧縮機（４０）内で作動流体と油が直接接触
して作動流体が加熱される、油の噴射は圧縮機（４０）
の例えば吸込口（４４）附近において一段で行うほか、
圧縮の過程で多段に行うこともできる。第２図に油のラ
インを一部点線であられしたのはこのことを示している
。
℃であるから、この油を噴射孔（４６）から噴射するこ
とにより、圧縮機（４０）内で作動流体と油が直接接触
して作動流体が加熱される、油の噴射は圧縮機（４０）
の例えば吸込口（４４）附近において一段で行うほか、
圧縮の過程で多段に行うこともできる。第２図に油のラ
インを一部点線であられしたのはこのことを示している
。
流量の関係で熱量が不足するときは第２図に想像線で示
したように油加熱器（４７）を設け、これにより油を加
熱したうえで圧縮機（４ｏ）に供給するとよい。また、
圧縮機の効率によっては摩擦熱等の影響で油の温度が６
０℃（上側の場合）以上になることがある。そのような
ときは、油冷却器を設けて過度の加熱を防止する。例え
ば、第２図の油加熱器（４７）に代えて油冷却器を接続
する。
したように油加熱器（４７）を設け、これにより油を加
熱したうえで圧縮機（４ｏ）に供給するとよい。また、
圧縮機の効率によっては摩擦熱等の影響で油の温度が６
０℃（上側の場合）以上になることがある。そのような
ときは、油冷却器を設けて過度の加熱を防止する。例え
ば、第２図の油加熱器（４７）に代えて油冷却器を接続
する。
さらにまた、油を多段に噴射する場合、各段の油温を異
ならせることもできる。第２Ａ図の実施例の場合、圧縮
機入口附近で噴射する初段の油には圧縮機（４０）から
吐き出された油をそのまま用い、２段目以降では油加熱
器（４７）でさらに加熱した油を噴射するようにしてい
る。
ならせることもできる。第２Ａ図の実施例の場合、圧縮
機入口附近で噴射する初段の油には圧縮機（４０）から
吐き出された油をそのまま用い、２段目以降では油加熱
器（４７）でさらに加熱した油を噴射するようにしてい
る。
以上説明したようにこの発明は、フロン１）４のように
圧縮すると湿り域に入いるような作動流体を圧縮するに
あたり、同一系内に混在する油を加熱してこれと直接接
触させることによって、所定の蒸発温度（圧力）より昇
温した状態から圧縮するようにしたから、所定の凝縮圧
力まで圧縮しても過熱蒸気か精々飽和蒸気の状態を維持
する。したがって、作動流体が油に熔は込むのを防止し
て当該システムの安定した運転が確保される。
圧縮すると湿り域に入いるような作動流体を圧縮するに
あたり、同一系内に混在する油を加熱してこれと直接接
触させることによって、所定の蒸発温度（圧力）より昇
温した状態から圧縮するようにしたから、所定の凝縮圧
力まで圧縮しても過熱蒸気か精々飽和蒸気の状態を維持
する。したがって、作動流体が油に熔は込むのを防止し
て当該システムの安定した運転が確保される。
このようにこの発明によれば、圧縮すると湿り域に入い
る特性を有する作動流体でも有効に使用でき、現下のフ
ロン規制に十分適合するヒートポンプを提供することが
できる。
る特性を有する作動流体でも有効に使用でき、現下のフ
ロン規制に十分適合するヒートポンプを提供することが
できる。
第１図はこの発明によるヒートポンプサイクル（点線）
を示すフロン１）４のＰｉ線図、第２図はこの発明の実
施例を示すヒートポンプのブロック線図、 第２Ａ図は別の実施例を示すヒートポンプのブロック撃
京図、 第３図は油噴射式スクリュー圧縮機の縦断面図、 第４図は第３図のｒＶ−ＩＶ線断面図、第５図は標準ヒ
ートポンプサイクルを示すＰｉ線図、 第６図はヒートポンプの従来例を示すブロック線図であ
る。 ２０：蒸発器 ４０：油噴射式スクリュー圧縮機 ４１：ケーシング ４２：雄ロータ ４３：雌ロータ ４４：吸込み口 ４５：吐出口 ４６：噴射孔 ４７：油加熱器 ４８：油分ｇｉ器 ４９：油ポンプ ６０：凝縮器 ８０：膨張弁 ＰＣ：凝縮圧力 ＰＥ ：蒸発圧力 叫Ｒ（ＣＬ） 閣り（Ｑ）
を示すフロン１）４のＰｉ線図、第２図はこの発明の実
施例を示すヒートポンプのブロック線図、 第２Ａ図は別の実施例を示すヒートポンプのブロック撃
京図、 第３図は油噴射式スクリュー圧縮機の縦断面図、 第４図は第３図のｒＶ−ＩＶ線断面図、第５図は標準ヒ
ートポンプサイクルを示すＰｉ線図、 第６図はヒートポンプの従来例を示すブロック線図であ
る。 ２０：蒸発器 ４０：油噴射式スクリュー圧縮機 ４１：ケーシング ４２：雄ロータ ４３：雌ロータ ４４：吸込み口 ４５：吐出口 ４６：噴射孔 ４７：油加熱器 ４８：油分ｇｉ器 ４９：油ポンプ ６０：凝縮器 ８０：膨張弁 ＰＣ：凝縮圧力 ＰＥ ：蒸発圧力 叫Ｒ（ＣＬ） 閣り（Ｑ）
Claims (1)
- （１）飽和蒸気から圧縮すると湿り蒸気となるような特
性を有する作動流体を用い、この作動流体を圧縮するに
あたり、作動流体に加熱した油を直接接触させて作動流
体を昇温させることにより、所定圧力まで圧縮しても湿
り蒸気とならないようにしたことを特徴とするヒートポ
ンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7758888A JPH01247962A (ja) | 1988-03-29 | 1988-03-29 | ヒートポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7758888A JPH01247962A (ja) | 1988-03-29 | 1988-03-29 | ヒートポンプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01247962A true JPH01247962A (ja) | 1989-10-03 |
Family
ID=13638130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7758888A Pending JPH01247962A (ja) | 1988-03-29 | 1988-03-29 | ヒートポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01247962A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0441880B1 (en) * | 1988-11-03 | 1996-09-25 | Igen, Inc. | Apparatus for conducting measurements of electroluminescent phenomena |
| US6200531B1 (en) | 1998-05-11 | 2001-03-13 | Igen International, Inc. | Apparatus for carrying out electrochemiluminescence test measurements |
| KR100751729B1 (ko) * | 2006-05-29 | 2007-08-24 | 원연호 | 다단평행천공에 의한 제어발파공법 |
| US7553448B2 (en) | 2002-06-20 | 2009-06-30 | Bioveris Corporation | Electrochemiluminescence flow cell and flow cell components |
| JP2012167852A (ja) * | 2011-02-14 | 2012-09-06 | Fuji Electric Co Ltd | ヒートポンプ式蒸気生成装置 |
| WO2014017345A1 (ja) * | 2012-07-23 | 2014-01-30 | 三浦工業株式会社 | ヒートポンプ |
| WO2015056648A1 (ja) * | 2013-10-18 | 2015-04-23 | 富士電機株式会社 | ヒートポンプ装置 |
| JP2017503141A (ja) * | 2014-01-17 | 2017-01-26 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトＳｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ | 熱伝達面の大きさを設定する方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5388253A (en) * | 1977-01-14 | 1978-08-03 | Fuji Electric Co Ltd | Refrigerator |
-
1988
- 1988-03-29 JP JP7758888A patent/JPH01247962A/ja active Pending
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