JPH0264368A - 熱ポンプ装置 - Google Patents

熱ポンプ装置

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JPH0264368A
JPH0264368A JP63216597A JP21659788A JPH0264368A JP H0264368 A JPH0264368 A JP H0264368A JP 63216597 A JP63216597 A JP 63216597A JP 21659788 A JP21659788 A JP 21659788A JP H0264368 A JPH0264368 A JP H0264368A
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valve
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heater
compressor
heat exchanger
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JP63216597A
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Kazuo Nakatani
和生 中谷
Mitsuhiro Ikoma
生駒 光博
Yuji Yoshida
雄二 吉田
Takeshi Tomizawa
猛 富澤
Koji Arita
浩二 有田
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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熱ポンプ装置の改
良に関する。
従来の技術 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装置として、我々は第3
図に示すような装置を提案している。第3図において、
1は圧縮機、2は凝縮器、3は主絞り装置、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8により凝縮器2出口と、副絞り装置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を介して副絞り装置7と接続され、貯留器8の内部
には加熱ヒーター10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副絞り装置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10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副絞り
装置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熱ポンプ装置は、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課題 しかしながら、上記のような熱ポンプ装置では、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
る場合のエネルギー効率が低くなる。
すなわち、ヒーターにより加熱された熱■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
の熱回収が行われず、成績係数が低下するといった欠点
があった。また、上記熱ポンプ装置に切り換え弁を加え
て、圧縮機からの冷媒の流れ方向を切り換え可能にし圧
縮機の吐出ガスを加熱源とする場合にも、加熱能力が減
少して成績係数が低下していた。また、これらの装置で
は精留分離器の上部より流出する冷媒ガスが蒸発器に導
入され、蒸発器の圧力損失が増加するという欠点があっ
た。
本発明の熱ポンプ装置は、加熱、冷却運転時ともに確実
に精留分離を行なうことができ、加熱運転時には精留分
離のための気体発生による熱量の損失がなく加熱能力お
よび成績係数を高く保ち得る熱ポンプ装置を提供するも
のである。
課題を解決するための手段 本発明の熱ポンプ装置は、圧縮機、四方弁、利用側熱交
換器、主絞り装置、熱源側熱交換器を順に配管接続して
主回路を構成し、加熱器を設けた貯留器をその下部に接
続する精留分離器の上部を前記加熱器出口および前記圧
縮機と前記四方弁の間の配管に接続し、さらに前記加熱
器入口を前記圧縮機と前記四方弁の間の配管に接続した
ことを特徴とするものである。
作用 本発明は上記した溝底により、分離ありモードにおいて
、圧縮機から吐出した高温高圧の冷媒ガスの一部は加熱
器に流入し、貯留器に貯留されている液冷媒を加熱して
自らは凝縮し、精留分離器の上部に流入する。一方貯留
器内で発生したガスは精留分離器内を上昇し、降下する
液冷媒と精留作用を行なって上昇ガスの低沸点冷媒の7
2度が高まり、再び吐出配管に戻るため吐出ガスの持つ
エネルギーは減少することがなく、加熱運転時の能力を
低減させずに精留分離ができる。また発生ガスは蒸発器
となる熱交換器を通過することがないので圧力損失の増
大を防止でき、成績係数を高く保ち得るものである。ま
た、冷却運転時にも同様に確実に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図は本発明の熱ポンプ装置の一実施例の構成因であ
り、11は圧縮機、12は吐出配管、13は四方弁、1
4は利用側熱交換器、15は主絞り装置、16は熱源側
熱交換器で順に配管接続して冷凍サイクルの主回路を構
成している。17は充填材を充填した精留分離器、18
は貯留器、19は加熱器でありその入口は開閉弁20を
介して吐出配管12の上流側と接続している。また、加
熱器19の出口は精留分離器17の上部と接続している
。さらに精留分離器17の上部は逆止弁21を介して吐
出配管12の下流側と接続している。
また、利用側熱交換器14と主絞り装置15の間の配管
と貯留器18とは開閉弁22、および副絞り装置23を
介して接続し、また主絞り装置15と熱源側熱交換器1
6の間の配管は開閉弁24と副絞り装置25を介して貯
留器18と接続している。
このような熱ポンプ装置において非共沸混合冷媒を封入
し、加熱運転時の運転方法について説明する。この時冷
媒は第1図の実線矢印の方向に流れる。まず分離なしモ
ードでは開閉弁20を閉じ、開閉弁22.24を開放す
ることにより、圧縮機11を出た高温高圧の冷媒ガスは
逆止弁21により加熱器19に流入することなくすべて
四方弁13を通り利用側熱交換器14に流入し、ここで
放熱して液化凝縮する。そしてこの液冷媒の一部が開閉
弁22、副絞り装置23を通り貯留器18に流入し一時
的に貯留されながら副絞り装置25、開閉弁24を通っ
゛て主回路へ流入する。一方利用側熱交換器14で凝縮
した残りの冷媒は主絞り装置15で減圧されて開閉弁2
4より流入した冷媒と合流して熱源側熱交換器16に入
り、ここで熱源より吸熱して気化し四方弁13を通って
再び圧縮機11に吸入される。こうすることにより主回
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には、開閉弁20を開放、開閉弁2
2.23を閉止する。
こうすることにより圧縮機11から吐出した高温高圧の
冷媒ガスの一部は開閉弁20を通り加熱器19に流入し
、貯留器18に貯留されている液冷媒を加熱して気化さ
せながら自らは凝縮し精留分離器17の上部に流入する
。一方貯留器18で発生したガスは精留分離器17内を
上昇し、下降する液冷媒と充填物上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18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逆
止弁21を通り再び吐出配管に戻るため主回路は低沸点
冷媒の富んだ混合冷媒の組成で運転できるものである。
この時、気体発生に要した熱量は失われることなく利用
側熱交換器14に流れ加熱能力の低下は起こらない。ま
た、開閉弁22.24を閉止しているので、発生した気
体は蒸発器となる熱源側熱交換器16に流入することが
ないので圧力損失の増大はなく成績係数は高く維持でき
るものである。
なお主回路の組成を元に戻すには、開閉弁20を閉止し
、開閉弁22.24を開放すれば利用側熱交換器14か
ら液冷媒の一部が開閉弁22、副絞り装置23を通って
貯留器18に流入し貯留されている高沸点冷媒が副絞り
装置25、開閉弁24を通って熱源側熱交換器16に流
入し、主回路は封入した状態の高沸点冷媒の富んだ混合
冷媒の組成となる。
次に冷却運転時の運転方法について説明する。
この時冷媒は破線矢印の方向に流れる。この時にも加熱
運転時と同様の開閉弁操作によって主回路組成を可変で
きる。
まず分離なしモードでは開閉弁20を閉じ、開閉弁22
.24を開放することにより、圧縮機11を出た高温高
圧の冷媒ガスは四方弁13を通り熱源側熱交換器16に
流入し液化凝縮する。そしてこの液冷媒の一部が開閉弁
24、副絞り装置25を通り貯留器18に流入し一時的
に貯留されながら副絞り装置23、開閉弁22を通って
主回路へ流入し、主絞り装置15からの冷媒と合流して
利用側熱交換器14に入り、気化して四方弁13を通り
再び圧縮機11に吸入される。こうすることにより主回
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、開閉弁20を開放、開閉弁2
2.23を閉止する。こうすることにより加熱運転時と
全く同様の作用で精留分離器17を上昇する気体は低沸
点冷媒の濃度が高まり、貯留器工8には高沸点冷媒が凝
縮液の状態で貯留される。そして上昇する低沸点冷媒に
富んだ気体は逆止弁21を通り再び吐出配管に戻るため
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。この時、開閉弁22.24は閉止してい
るので、発生した気体は蒸発器となる利用側熱交換器1
4に流入することがないので圧力損失の増大はなく成績
係数の低下はない。
なお、本実施例では加熱運転時、冷却運転時とも分離な
しモードでは貯留器18が高圧と低圧の中間圧力になる
よう副絞り装置23.25などを付加したが、それに限
るものではなく、高圧や低圧で作動させてもよく、その
ために副絞り装置がない構成のものも本発明に含まれる
また、本実施例では貯留器18と主回路とを開閉弁22
.24や副絞り装置23.25を介して接続したが、一
方を精留分離器17の上部と主回路に接続してもよくこ
の時も同様な運転が可能である。
第2図は本発明の熱ポンプ装置の別の実施例の構成図で
あり、第1図の実施例で述べた構成要素と機能を同じく
するものには同一番号を記している。ここでは、吐出配
管12と加熱器19および精留分離器17と吐出配管1
2をそれぞれ開閉弁29.30を介して接続し、加熱器
19と精留分離器17を接続する配管上に補助熱交換器
26を設けている。また、貯留器18の底部は開閉弁2
7、および副絞り装置28を介して圧縮機11と四方弁
13の間の圧縮機11の吸入側の配管に接続している。
このような熱ポンプ装置において非共沸混合冷媒を封入
し、加熱、冷却運転時の運転方法は分離ありモードでは
開閉弁27を閉、開閉弁29.30を開にすることによ
り、第1図で述べた実施例と同様の作用で運転できる。
特に本実施例では、加熱器19で十分凝縮しなかった吐
出ガスを補助熱交換器26でさらに凝縮させることがで
きるので、液冷媒を精留分離器17の上部より確実に供
給することができ、安定した精留作用を行なうことがで
きる。また、補助熱交換器での放熱は特に冷却運転時に
凝縮器となる熱交換器の負荷を軽減し、高圧を低下させ
ることができるので成績係数をさらに良くすることがで
きるものである。
分離なしモードでは開閉弁27を開にし、開閉弁29.
30を閏にする。こうすることにより圧縮機11を出た
高温高圧の吐出ガスはすべて四方弁13に流入すること
になる。また、貯留器18に貯留されている高沸点冷媒
液は開閉弁27を通り、副絞り装置28で減圧されなが
ら、圧縮機11に吸入され主回路を循環することになり
、主回路は封入した状態の高沸点冷媒の富んだ混合冷媒
の組成に戻すことができるものである。なお、ここで主
回路組成を高沸点冷媒の富んだ混合冷媒の組成に戻した
後、開閉弁27を閑にする場合には開閉弁29は特に設
けなくてもよく、これも本発明に含まれるものである。
発明の効果 以上の説明より明らかなように、本発明の熱ポンプ装置
は、圧縮機、四方弁、利用側熱交換器、主絞り装置、熱
源側熱交換器等を配管接続して主回路を構成し、加熱器
を設けた貯留器をその下部に接続する精留分離器の上部
を前記加熱器出口および前記圧縮機と前記四方弁の間の
配管に接続し、さらに前記加熱器入口を前記圧縮機と前
記四方弁の間の配管に接続したので、分離ありモードに
おいて、吐出ガスを加熱源として発生し精留分離器内を
上昇した低沸点冷媒に富んだガスを再び吐出配管に戻す
ことができるので、加熱運転時の能力低下が全くなく、
また蒸発器となる熱交換器の圧力損失の増大を防止でき
るため成績係数を高く保ちながら主回路組成を可変でき
る効果がある。
また、精留分離器上部と吐出配管の間に開閉弁または逆
止弁を設けた場合には分離なしモードにおいて圧縮機を
出た冷媒ガスは加熱器に流入することがないので凝縮器
となる熱交換器での放熱量を減少させることがない。
また貯留器または精留分離器の少なくとも一方と主回路
とを開閉弁、副絞り装置等を介して接続した場合には、
分離なしモードにおいて開閉弁の操作により確実に貯留
器内の液冷媒を主回路に流出させることができる。
また、加熱器と精留分離器を接続する配管上に補助熱交
換器を設けた場合には加熱器で十分凝縮しなかった吐出
ガスを補助熱交換器でさらに凝縮させることができるの
で、液冷媒を精留分離器の上部より確実に供給すること
ができ、安定した精留作用を行なうことができる。また
、特に冷却運転時に成績係数を良くすることができるな
ど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図は本発明の一実施例の熱ポンプ装置の構成図、第
2図は本発明の別の実施例の熱ポンプ装置の構成図、第
3図は従来例の熱ポンプ装置の構成図である。 11・・・・圧縮機、12・・・・吐出配管、17・・
・・精留分離器、18・・・・貯留器、19・・・・加
熱器、20.22.24.27.29.30・・・・開
閉弁、21・・・・逆止弁、26・・・・補助熱交換器
。 代理人の氏名 弁理士 栗野重孝 はか1名tr−−−
丘a、* /2−  吐工玩管 /8−−− ガ′w巻 第2図 /l−−一呈稲青 12−一一吐上配管 /3−−−w汚汁 /7−−−埼留今1基 18−−z貯留」翫 /9−  加熱器 27、 29..30 −−− 7SF5  閉 弁2
g−−−精カ坏丈狭番 、4−−一 副数9我l

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)非共沸混合冷媒を封入し、圧縮機、四方弁、利用
    側熱交換器、主絞り装置、熱源側熱交換器を順に配管接
    続して主回路を構成し、加熱器を設けた貯留器をその下
    部に接続する精留分離器の上部を前記加熱器出口および
    前記圧縮機と前記四方弁の間の配管に接続し、さらに前
    記加熱器入口を前記圧縮機と前記四方弁の間の配管に接
    続したことを特徴とする熱ポンプ装置。
  2. (2)一端を精留分離器上部に、他端を圧縮機と四方弁
    の間の配管に接続した配管の途中に開閉弁または逆止弁
    を設けたことを特徴とする請求項1記載の熱ポンプ装置
  3. (3)貯留器または精留分離器の少なくとも一方と前記
    主回路とを開閉弁を介して接続したことを特徴とする請
    求項1記載の熱ポンプ装置。
  4. (4)加熱器と精留分離器を接続する配管上に補助熱交
    換器を設けたことを特徴とする請求項1記載の熱ポンプ
    装置。
JP21659788A 1988-08-31 1988-08-31 熱ポンプ装置 Expired - Fee Related JPH0769082B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5551255A (en) * 1994-09-27 1996-09-03 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce Accumulator distillation insert for zeotropic refrigerant mixtures

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5551255A (en) * 1994-09-27 1996-09-03 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce Accumulator distillation insert for zeotropic refrigerant mixtures

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JPH0769082B2 (ja) 1995-07-26

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