JPH0423185B2 - - Google Patents

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JPH0423185B2
JPH0423185B2 JP55077620A JP7762080A JPH0423185B2 JP H0423185 B2 JPH0423185 B2 JP H0423185B2 JP 55077620 A JP55077620 A JP 55077620A JP 7762080 A JP7762080 A JP 7762080A JP H0423185 B2 JPH0423185 B2 JP H0423185B2
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JP
Japan
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heat
working medium
compressor
absorber
solution
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JP55077620A
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JPS5637471A (en
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Hibezui Getsua
Pekutsu Peetaa
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ENERUGIAGAZUDARUKODASHI INTEZETSUTO
Original Assignee
ENERUGIAGAZUDARUKODASHI INTEZETSUTO
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/002Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
    • F25B9/006Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant containing more than one component
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B25/00Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00
    • F25B25/02Compression-sorption machines, plants, or systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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    • F25B30/00Heat pumps
    • F25B30/02Heat pumps of the compression type

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は吸収冷凍機で既知の溶液、または類似
の組成の溶液を使用する機械的圧縮機を備えたヒ
ートポンプに関する。
[従来の技術] ヒートポンプの用途とその効率の向上はエネル
ギー危機の結果、全世界で熱心に研究されてい
る。元来ヒートポンプは、外界のエネルギーを機
能的に閉じた空間に移す冷凍機の操作を逆にした
ものである。
現在公知のヒートポンプは、たいてい冷凍技術
で一般に使用される冷媒で運転される。研究の傾
向もまた冷凍技術で既に定評ある方法の改良、ま
たはこの方法のヒートポンプへの応用の方向を目
指している。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、従来の冷凍機は、冷凍機の蒸発
温度と凝縮温度が吸熱側で被冷却物の最低温度以
下になり、放熱側で被加熱物の最高温度以上にな
らなければならず、またこれに密接な関係がある
が、熱交換槽の圧力を不要に大きな偏りをもつて
定めなければならないという大きな欠点がある。
従つて、圧縮機の運転を基本的に決定する圧力条
件がかなり不利であり、ヒートポンプでも同じ問
題が起こる。
本発明は上記課題に着目してなされたものであ
り、その目的は吸収冷凍機と圧縮機とを具備する
圧縮冷凍機の好適な性質を備え、しかも構造が簡
単で熱交換効率を向上させた混成ヒートポンプを
提供することにある。
[課題を解決するための手段] 上記課題は、吸収器と、この吸収器に減圧手段
を介して接続された気体分離器と、吸熱側と放熱
側の間の差圧に抗して機械的エネルギーを費して
作動媒体を循環させる機械的圧縮機と、吸収器と
減圧手段の間、および気体分離器と機械的圧縮器
との間に設けられた内部熱交換器とを備えた回路
内に、作動媒体を構成する冷媒と溶媒の溶液また
はこの溶液の気相と液相が存在する混成ヒートポ
ンプにおいて、前記作動媒体の気相と液相が作動
工程中に前記機械的圧縮機の作動室内に同時に共
存すると共に、気相と液相が同時に回路全体を循
環し、前記内部熱交換器内で蒸発が続けられるこ
とを特徴とする混成ヒートポンプによつて達成さ
れる。
[作用] 本発明は、吸収方式により可変の温度経過を可
能にする熱交換槽と圧縮冷凍機の圧縮機を組合わ
せ、作動媒質として純冷媒でなく、吸収冷凍機で
既に公知の溶液またはこれに類似の組成の溶液
(例えば、アンモニアと水)を装置の熱力学的回
路に循環させ、圧縮機の作動室に作動媒体の気相
(蒸気相)と液相を同時に共存させたものである。
従つて、圧縮時に蒸気相と液相の混合および蒸
気の溶解が圧力の上昇と平行して進行し、その際
蒸気相と液相は時間および反応速度に関係して、
溶液の熱力学の規則性に従つて平衡に到達しよう
とする。ところがこの平衡状態に属する温度値
は、断熱圧縮の場合の与えられた圧力に属する温
度値よりも、必ず遥かに低い。蒸気相について
は、この状態で圧縮と平行して均一かつ連続的な
再冷却工程が行われているとみなすことができ
る。この現象のエネルギー的意義は当業者に良く
知られている。溶解時に蒸気相の重量比が減少
し、こうして圧縮すべき蒸気が減少することによ
つて、圧縮仕事を減らすもう1つの効果が生まれ
る。
上述の現象のほかに圧縮の最終温度も低下し、
このことは圧縮機の構造上の特徴と使用される材
料に関して極めて重要である。従つて、一段圧縮
の圧縮比を大幅に高めることができる。
本発明によるヒートポンプは、同じ圧力条件で
在来設備と大体同程度の動作係数を有し、同じ温
度条件では在来設備の1.5ないし2倍の動作係数
を有する。
また、本発明では、作動媒体の蒸気相と液相が
熱交換器の回路全体にわたつて共に流れ、2つの
相が常に互いに接触している。特に、減圧手段前
後の高圧側と低圧側の管路内を流れる全部の作動
媒体が、内部熱交換器内で互いに熱交換すること
で効率のよい熱交換が達成される。
[実施例] 以下図面を参照しながら本発明に係わる混成ヒ
ートポンプの一実施例について説明する。
第1図に示すように、熱力学的系に作動媒体と
しての溶液(例えば水とアンモニア)が循環され
るヒートポンプは、吸収器1と気体分離器4を有
する。両者は熱交換槽と呼ばれる。吸収器1と気
体分離器4の間に内部熱交換器2と減圧膨張弁
(減圧手段)3が配設されている。気体分離器4
の出口側の配管は、再び内部熱交換器2を通り、
機械的圧縮機8に接続され、圧縮器8の出口側の
配管は吸収器1に接続されている。
このように構成されたヒートポンプの機能は次
の通りである。
減圧膨張弁3を流れ通つた後、低圧の溶液が気
体分離器4に達し、外部から熱を奪う。外部から
奪つた熱量qgは溶液中の冷媒の大部分を蒸気相
に変換し、冷媒を溶液から追出す。その結果、気
体分離器4に二相の流れが発生し、その際蒸気相
の割合は熱交換面に沿つて次第に増加する。それ
に関連して、溶液の規則性に従つて流動系の温度
が上昇する。
気体分離器4から導出される作動媒体は、内部
熱交換器2を経て圧縮機8に達し、その際作動媒
体は内部熱交換器2内でも蒸発が続けられる。そ
して、圧縮機8は機械的エネルギqkを使用して
蒸気相を吸収器1の高い圧力レベルまで圧縮す
る。
吸収器1では蒸気相と少量の冷媒を含む媒体、
いわゆる貧溶液の混合、溶媒への溶解および凝縮
熱と溶解熱、すなわち熱量q0の抽出が可変の温度
パラメータのもとで行われる。
気体分離器4と同様の原理により、この場合も
温度変化を熱交換面に明確に関連させることがで
き、こうして放出熱を変化する温度パラメータの
もとで利用することができる。
上記内部熱交換器2の使用により、ヒートポン
プの熱効率が改善される。
本実施例のヒートポンプを更に詳細に説明する
と、気体分離器4から出る二相作動媒体の各相が
分離されないで、一緒に同時に圧縮機8の作動室
に到達し、そこで圧縮と共に溶液の熱力学によつ
て決まる物理的諸過程が行われる。
蒸気相と並んで液相はここで2つの異なる形態
で存在することができる。一方で溶液の液相は周
知の形態で現れるが、他方でエーロゾルとして蒸
気中に存在することもできる。後者の溶液にはも
ちろん適当なポンプと噴霧機が必要である。
圧縮機8から高圧の液体蒸気混合物が吸収器1
に流れ、そこで蒸気相の凝縮熱と冷媒の溶解熱、
すなわち熱量q0が変化する温度経過のもとで除去
され、または加熱目的に使用される。
エネルギー効率を高めるための内部熱交換器2
を過ぎた作動媒体は、高圧で減圧膨張弁3に達
し、ここで膨張する。
膨張し、こうして冷却された作動媒体は気体分
離器4に達し、ここで外部(被冷媒質)の熱qg
が系に送り込まれる。導入された熱は冷媒を溶液
から追出し、気体分離器4の末端で再び二相系が
形成される。やはり液体と蒸気を含むこの系は次
に圧縮機8に送られる。
この実施例の極めて大きな利点は、いわゆる
「湿式圧縮」である。すなわち、圧縮時に蒸気相
と液相の混合および蒸気の溶解が圧力の上昇と平
行して進行し、その際蒸気相と液相は時間および
反応速度に関係して、溶液の熱力学の規則性に従
つて、平衡に到達しようとするのである。ところ
がこの平衡状態に属する温度値は、断熱圧縮の場
合の与えられた圧力に属する温度値よりも、必ず
遥かに低い。
従つて、蒸気相については、この状態で圧縮と
平行して均一かつ連続的な再冷却工程が行われて
いるとみなすことができる。この現象のエネルギ
ー的意義は当業者に良く知られている。溶解時に
蒸気相の重量比が減少し、こうして圧縮すべき蒸
気が減少することによつて、圧縮仕事を減らすも
う1つの効果が生まれる。
上述の現象のほかに圧縮の最終温度も低下し、
このことは圧縮機の構造上の特徴と使用される材
料に関して極めて重要である。従つて、一段圧縮
の圧縮比を大幅に高めることができ、それによつ
て発明の目的を簡単かつ安価な手段で達成するこ
とができる。
また、このヒートポンプは低温冷却から暖房に
至るまで、すべての面で従来設備よりエネルギー
的に有利な運転が可能であり、幅広い応用分野で
使用することができる。さらに、使用する溶液の
濃度条件に応じて使用特性を最適化することがで
きる。
[発明の効果] 以上説明したように本発明では、作動媒体の蒸
気相と液相が熱交換器の回路全体にわたつて共に
流れ、2つの相が常に互いに接触し、また減圧手
段前後の高圧側と低圧側の管路内を流れる全部の
作動媒体が、内部熱交換器で互いに熱交換する。
従つて、吸収冷凍機の好適な性質を備えると共に
構造が簡単で熱交換効率を向上させたヒートポン
プを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は湿式圧縮を実現する混成ヒートポンプ
の回路図である。 1……吸収器、2……内部熱交換器、3……減
圧膨張弁(減圧手段)、4……気体分離器、8…
…圧縮機。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 吸収器と、この吸収器に減圧手段を介して接
    続された気体分離器と、吸熱側と放熱側の間の差
    圧に抗して機械的エネルギーを費して作動媒体を
    循環させる機械的圧縮機と、吸収器と減圧手段の
    間、および気体分離器と機械的圧縮器との間に設
    けられた内部熱交換器とを備えた回路内に、作動
    媒体を構成する冷媒と溶媒の溶液またはこの溶液
    の気相と液相が存在する混成ヒートポンプにおい
    て、前記作動媒体の気相と液相が作動工程中に前
    記機械的圧縮機の作動室内に同時に共存すると共
    に、気相と液相が同時に回路全体を循環し、前記
    内部熱交換器内で蒸発が続けられることを特徴と
    する混成ヒートポンプ。
JP7762080A 1979-06-08 1980-06-09 Hybrid heat pump Granted JPS5637471A (en)

Applications Claiming Priority (1)

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HU79PE1086A HU186726B (en) 1979-06-08 1979-06-08 Hybrid heat pump

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JPS5637471A JPS5637471A (en) 1981-04-11
JPH0423185B2 true JPH0423185B2 (ja) 1992-04-21

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ID=11000504

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US (1) US4481783A (ja)
EP (2) EP0021205B1 (ja)
JP (1) JPS5637471A (ja)
DE (1) DE3066679D1 (ja)
HU (1) HU186726B (ja)

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