JPH0246864B2 - Netsuhonpusochi - Google Patents

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、サイクル内を
循環する冷媒濃度を冷媒精留塔により変化させる
ことにより能力制御を行う熱ポンプ装置に関す
る。

従来例の構成とその問題点 第１図はサイクル内を循環する非共沸混合冷媒
の濃度を、冷媒精留塔により分離された低沸点成
分濃度の高い冷媒液と高沸点成分濃度の高い冷媒
液の混合割合を変えることにより変化させ冷凍能
力を制御する先願（特開昭59−38566号公報）記
載の熱ポンプ装置の概略構成図である。第１図に
おいて、１は圧縮器、２は高温側熱交換器、３は
冷媒精留塔、４は熱交換器、５，６は流量調節
弁、７，８は絞り装置、９は低温側熱交換器であ
る。

以上のように構成された熱ポンプ装置について
その動作を説明する。まず、圧縮機１で吐出され
た冷媒蒸気は高温熱交換器２内で凝縮し精留塔３
へ送られ低沸点成分に富む蒸気Ｖと高沸点成分に
富む液Ｌとに分離される。高沸点成分に富む液Ｌ
は２回路に分けられ、一方は高温側熱交換器２内
で加熱され精留塔３へ戻り高温側熱交換器２は精
留塔の加熱源として供せられ、他方は絞り装置７
により低圧まで膨張し熱交換器４内で寒冷を発生
した後、圧縮機１入口へ循環する。また、低沸点
成分に富む蒸気Ｖは熱交換器４内で凝縮後、２回
路に分けられ一方は精留塔３へ戻り、他方は絞り
装置８により低圧まで膨張し低温側熱交換器９で
吸熱を行い圧縮機１へ循環する。熱ポンプ装置の
能力を変えるためにはサイクル内を循環する冷媒
の濃度を変えれば良いということは一般に知られ
ており、この目的のために第１図に示す構成では
流量調節弁５及び６を適宜調節し圧縮機１入口部
で混合される高粉点成分に富む冷媒蒸気と低沸点
成分に富む冷媒蒸気の混合割合を変えることが可
能となつている。

しかし、上記のように構成された熱ポンプ装置
においては、精留塔３の加熱源として精留塔３内
圧力とほぼ等しい圧力の圧縮機１出口の蒸気を用
いているため、該蒸気の高沸点成分に富む液Ｌと
の伝熱温度差が小さく、高温側熱交換器２に大き
な伝熱面積が必要になるという問題点があつた。
また精留塔の加熱源に電気ヒーターを用いる場合
もあるが、電気入力が増大するために好ましくな
い。

発明の目的 本発明の目的はサイクル内を循環する冷媒の濃
度を変えるための精留塔に使用する熱交換器を小
型にし、また精留塔を動作するために必要な電力
の小さい熱ポンプ装置を提供するものである。

発明の構成 この目的を達成するための構造として、本発明
は冷媒精留塔を高温側熱交換器内圧力と低温側熱
交換器内圧力との中間圧力とし、その精留塔で熱
サイクル中の非共沸混合冷媒の冷媒組成比を調節
することを特徴とする。

実施例の説明 以下本発明の一実施例につき、第２図に沿つて
説明する。

第２図ほ本発明の熱ポンプ装置の一実施例おけ
る概略構成図である。第２図において、１０は圧
縮機、１１は三方弁、１２は高温側熱交換器、１
３，１４は絞り装置、１５は三方弁、１６は低温
側熱交換器、１７は冷媒精留塔、１８は精留塔加
熱用熱交換器、１９は高沸点液溜め、２０は精留
塔冷却用絞り装置、２１は精留塔冷却用熱交換器
２２は低沸点液溜め、２３，２４は流量調節弁２
５，２６は逆止弁である。

以上のように構成されたポンプ装置について以
下その動作を説明する。先ず、通常運転時におい
て３方弁１１及び１５は第２図に図示する方向に
開いており、圧縮機１０より吐出された冷媒蒸気
は三方弁１１、高温側熱交換器１２、絞り装置１
３、三方弁１５、絞り装置１４、低温側熱交換器
１６、圧縮機１０へと循環し、高温側熱交換器１
２で放熱を、また低温側熱交換器１６で吸熱を行
う。サイクル内を循環する冷媒の濃度を変えるい
は先ず３方弁１１と１５を180°右方向へ切り換
え、圧縮機１０から吐出される冷媒の一部を三方
弁１１、精留塔加熱用熱交換器１８、精留塔冷却
用絞り装置２０、精留塔冷却用熱交換器２１、逆
止弁２５、圧縮器１０へと循環する。絞り装置１
３と１４の中間圧力位置にある精留塔１７におい
ては、精留塔加熱用熱交換器１８にて高沸点液溜
め１９内の高沸点成分に富む冷媒液を沸騰させ、
精留塔冷却用熱交換器２１にて精留塔１７で発生
する低沸点成分に富む冷媒蒸気を凝縮させ凝縮液
を低沸点液溜め２２に溜める。低沸点液溜め２２
からあふれた液は精留塔１７内を流下し精留塔１
７内を上昇する冷媒蒸気と接触し精留効果を高め
る。次に三方弁１１をもとへもどし三方弁１５を
図より90°右方向へ切り換えるとともに流量調節
弁２３及び２４を調節して高沸点成分に富む液と
低沸点成分に富む液とを所定の割合に混合し逆止
弁２６を介して絞り装置１４の方向へ流しその後
三方弁１５をもとへもどす。

上気実施例に示される本発明は、精留塔１７の
動作圧力を高温側熱交換器１２内圧力と低温用熱
交換器１６内圧力との中間圧力としているため、
精留塔１７内高沸点液の沸騰温度を必要に応じて
低く、また精留塔１７内低沸点蒸気の凝縮温度を
必要に応じて高することができ、特に本実施例の
ように圧縮機１０出口側及び入口側に接続された
熱交換器１８，２１により精留塔１７の加熱及び
冷却を行うと、それら熱交換器の伝熱温度差が大
となるため精留塔加熱用熱交換器１８、冷却用熱
交換器２１ともに伝熱面積を小さくすることがで
き、両熱交換器を小型安価にすることが可能とな
る。また、精留塔１７の加熱に電気ヒーターを使
用せずに圧縮機１０による熱ポンプ効果を用いて
いるため、精留塔１７の動作に要する電力が少く
てすむという効果もある。

なお、本実施例では通常行われる圧縮機へのイ
ンジエクシヨンについては説明を行つていない
が、本発明は中間圧力で動作する精留塔と共にイ
ンジエクシヨン回路を有する熱ポンプ装置も含む
ものであり、また四方弁等を用いて高温用熱交換
器と低温用熱交換器の冷媒循環方向を上記実施例
と逆方向に切り換え可能なものも本発明の範囲に
あるものである。

発明の効果 本発明によりサイクル内を循環する冷媒の濃度
を変えるための冷媒精留塔の加熱用熱交換器と冷
却用熱交換器を小型安価にすることができ、また
冷媒精留塔を動作するための電力が少くてすむ。

【図面の簡単な説明】

第１図は先願記載の冷媒精留塔を用いた熱ポン
プ装置の回路構成図、第２図は本発明の熱ポンプ
装置の一実施例を示す回路構成図である。 １０……圧縮機、１１，１５，２０……三方
弁、１２……高温側熱交換器、１３，１４……絞
り装置、１７……冷媒精留塔、２３，２４……流
量調節弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧縮機、高温側熱交換器、第１絞り装置、第
   ２絞り装置、低温側熱交換器を環状に連結してな
   る熱ポンプサイクルと、前記熱ポンプサイクルを
   循環する２種以上の成分からなる非共沸混合冷媒
   と前記第１絞り装置と第２絞り装置との間に分岐
   弁を介して接続され、前記高温側熱交換器と低温
   側熱交換器の中間圧力で動作する冷媒精留塔と、
   前記冷媒精留塔で分離される非共沸混合冷媒の冷
   媒成分液を溜める液溜めと、前記冷媒成分液を前
   記熱ポンプサイクルへ流す量を調節し前記熱ポン
   プサイクル内を循環する冷媒濃度を変化させる流
   量調節手段を少なくとも備え、前記液溜めが前記
   流量調節手段を介して前記熱ポンプサイクルの前
   記中間圧力より小なる圧力部に接続されているこ
   とを特徴とする熱ポンプ装置。 ２ 冷媒精留塔の液の加熱及び蒸気の凝縮を圧縮
   機の出口側及び入口側に接続された熱交換器で行
   う特許請求の範囲第１項記載の熱ポンプ装置。