JPH0460352A - 熱ポンプ装置 - Google Patents

熱ポンプ装置

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JPH0460352A
JPH0460352A JP2170613A JP17061390A JPH0460352A JP H0460352 A JPH0460352 A JP H0460352A JP 2170613 A JP2170613 A JP 2170613A JP 17061390 A JP17061390 A JP 17061390A JP H0460352 A JPH0460352 A JP H0460352A
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JP
Japan
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refrigerant
refrigeration cycle
way valve
boiling point
heat exchanger
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JP2170613A
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Shozo Funakura
正三 船倉
Minoru Tagashira
実 田頭
Kazuo Nakatani
和生 中谷
Yuji Yoshida
雄二 吉田
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Panasonic Holdings Corp
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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 冷暖房や給湯または超低温装置などへ より
高温またはより低温を得るための熱ポンプ装置の改良に
関すム 従来の技術 非共沸混合冷媒を用1.X、組成分離により冷凍サイク
ル内の冷媒組成を可変する熱ポンプ装置として、第2図
に示すような装置が提案されていも第2図(よ 第1圧
縮機l、凝縮器2、第1主絞り装置3、蒸発器4等を接
続して第1冷凍サイクルAを構成L−第2圧縮機5、四
方弁6、四方弁6の切換によって凝縮器または蒸発器と
して作用する水側熱交換器7、第2主絞り装置8、四方
弁6の切換によって蒸発器または凝縮器として作用する
空気側熱交換器9等を接続して第2冷凍サイクルBを構
成している。必要に応じて第1冷凍サイクルAの蒸発器
4と第2冷凍サイクルBの水側熱交換器7を熱交換させ
ることによりいわゆる2元冷凍サイクルとして運転する
ことが可能であり、また第1冷凍サイクルのみを運転す
ることも可能であも さらに凝縮器2の出口に第1補助
絞り装置10を介して精留分離器11の底部を接続し精
留分離器11の底部を第2補助絞り装置12、蒸発器4
を介して第1圧縮機lの吸入側に接続すると共へ 水側
熱交換器7の出口に第3補助絞り装置13を介して前記
精留分離器11の頂部と接続し 前記精留分離器11の
頂部を第4補助絞り装置14、空気側熱交換器9を介し
て四方弁6に接続し 組成分離回路を構成している。
かかる熱ポンプ装置の第1冷凍サイクルAと第2冷凍サ
イクルBを両方とも運転する場合には第1冷凍サイクル
Aと第2冷凍サイクルBとは精留分離器11を介して接
続されているため精留作用が起こり、精留分離器11の
底部と接続された第1冷凍サイクルAには高沸点冷媒が
濃縮して循環し 精留分離器11の頂部と接続された第
2冷凍サイクルBには低沸点冷媒が濃縮して循環し第1
冷凍サイクルの蒸発器4と第2冷凍サイクルの水側熱交
換器7は熱交換するた敷 第1冷凍サイクルの凝縮器2
ではより高温を、第2冷凍サイクルの空気側熱交換器9
ではより低温を得ることが可能となム 発明が解決しようとする課題 上記従来例1よ 組成分離を行なった場合、第1冷凍サ
イクルAでは常に高沸点冷媒が濃縮され第2冷凍サイク
ルBでは常に低沸点冷媒が濃縮されも このたべ 第1
冷凍サイクルAは加熱用には適している力丈 冷却に用
いると冷媒の比容積が増大し 装置の大型(L  効率
の低下は不可避であ4 また第2冷凍サイクルB側は冷
却用には適している力丈 加熱に用いると冷媒凝縮圧力
が高くなり、装置の大型化が不可避であり、また安全性
の面からも問題となも 課題を解決するための手段 本発明の熱ポンプ装置(表 第1圧縮阪 第1凝縮器 
第1主絞り装置 第1蒸発器等からなる第1冷凍サイク
ルと、第2圧縮親 第2凝縮器 第2主絞り装置 第2
蒸発器等からなる第2冷凍サイクルと、−精留分離器を
主たる構成要素とし 前記精留分離器の上端を第1四方
弁、第2四方弁を介して前記第1冷凍サイクルの前記第
1主絞り装置をバイパスして接続し 前記精留分離器の
下端を前記第1四方弁、前記第2四方弁を介して前記第
2冷凍サイクルの前記第2主絞り装置をバイパスして接
続服 低沸点冷媒と高沸点冷媒からなる非共沸混合冷媒
を封入したことを特徴とするものであム 作用 本発明は上記した構成により、運転する温度条件に応じ
て、it冷凍サイクルおよび第2冷凍サイクルに混合冷
媒を、もしくは第1四方弁および第2四方弁を切り換え
て精留分離器を運転させることにより、第1冷凍サイク
ルには高沸点冷媒が濃縮された非共沸混合冷風 第2冷
凍サイクルには低沸点冷媒が濃縮された非共沸混合冷媒
を、あるいは 第1冷凍サイクルには低沸点冷媒が濃縮
された非共沸混合冷風 第2冷凍サイクルには高沸点冷
媒が濃縮された非共沸混合冷媒を循環させ、幅広い運転
条件下において成績係数の向上が図れるものであム 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も 第1図CL  本発明の熱ポンプ装置の一実施例を示す
ものであム 21は第1圧縮4a 22は第1主四方弁
、 23は利用側熱交換器 24は第1主絞り装置 2
5は第1熱交換器であり、これらを順次配管接続するこ
とにより、第1冷凍サイクルCを構成していも 26は第2圧縮[27は第2主四方弁、 28は第2熱
交換器 29は第2主絞り装置 30は空気側熱交換器
であり、これらを順次配管接続することにより、第2冷
凍サイクルDを構成していも 31は精留分離器であり、その上端は第1冷凍サイクル
Cの第1主絞り装置24をバイパスして第1補助絞り装
置32.33と第1副四方弁34、第2副四方弁35を
介して接続され 下端は第2冷凍サイクルDの第2主絞
り装置29をバイパスして第2補助絞り装置36.37
と第1副四方弁34、第2副四方弁35を介して接続さ
れもこのような熱ポンプ装置において、高沸点冷媒とし
て例えばR12、低沸点冷媒として例えばR22を混合
した非共沸混合冷媒を封入して運転する場合の動作につ
いて説明すも まず、第1冷凍サイクルCのみを運転する場合に(よ 
低沸点冷媒と高沸点冷媒の混合冷媒が循環し 単に高沸
点冷媒のみを循環させる場合と比べて冷却および加熱能
力が増大L 第2冷凍サイクルDは混合冷媒の余剰冷媒
の貯留作用をなす。
つぎに第1冷凍サイクルCと第2冷凍サイクルDの両方
を運転する場合を、利用側熱交換器23を加熱に用いる
場合と冷却に用いる場合の順に説明すも 利用側熱交換器23を加熱に用いる場合、第1副四方弁
34、第2副四方弁35を切り換えて、精留分離器31
の底部と第1冷凍サイクルCを、また精留分離器31の
頂部と第2冷凍サイクルDを接続すム 第1冷凍サイク
ルCでは第1圧縮機21、第1主四方弁22、利用側熱
交換器23を経た冷媒の一部(よ 第1副四方弁34を
経て、第2補助絞り装置37によっである程度減圧され
て気液二相状態となり、特にガス冷媒は精留分離器31
の底部から上昇すも −人 第2冷凍サイクルDでは第
2圧縮機26、第2主四方弁27、第2熱交換器28を
経た冷媒の一部は 第2副四方弁35を経て、第1補助
絞り装置33によっである程度減圧されて気液二相状態
となり、特に液冷媒は精留分離器31の頂部から下降す
も このとき精留分離器31の内部では 上昇するガス
冷媒と下降する液冷媒との十分な気液接触による精留作
用が起こり、液冷媒は高沸点冷媒であるR12が濃縮さ
れ ガス冷媒は低沸点冷媒であるR22が濃縮されも 
このようにして、R12か濃縮された液冷媒は精留分離
器31の底部において第2補助絞り装置37により供給
される液冷媒と混合されて第2補助絞り装置36、第2
副四方弁35を経て第1熱交換器25側に導かれ R2
2が濃縮されたガス冷媒は精留分離器31の頂部におい
て第1補助絞り装置33により供給されるガス冷媒と混
合されて第1補助絞り装置32、第1副四方弁34を経
て空気側熱交換器30に導かれ4以上のような運転を続
けると、第2冷凍サイクルDには低沸点冷媒であるR2
2が濃縮された非共沸混合冷媒が循環し 第1冷凍サイ
クルCには高沸点冷媒であるR12が濃縮された非共沸
混合冷媒が循環して利用側熱交換器23を効率よくより
高温にすることができも 利用側熱交換器23を冷却に用いる場合、第1副四方弁
34、第2副四方弁35を切り換えて、精留分離器31
の頂部と第1冷凍サイクルCを、また精留分離器31の
底部と第2冷凍サイクルDを接続すム 第1冷凍サイク
ルCでは第1圧縮機21、第1主四方弁22、第1熱交
換器25を経た冷媒の一部(よ 第2副四方弁35を経
て、第1補助絞り装置33によっである程度減圧されて
気液二相状態となり、特に液冷媒は精留分離器31の頂
部から下降す&  −4,第2冷凍サイクルDでは第2
圧縮機26、第2主四方弁27、空気側熱交換器30を
経た冷媒の一部Cヨ  第1副四方弁34を経て、第2
補助絞り装置37によっである程度減圧されて気液二相
状態となり、特にガス冷媒は精留分離器31の底部から
上昇すム このとき精留分離器31の内部で(よ 上昇
するガス冷媒と下降する液冷媒との十分な気液接触によ
る精留作用が起こり、ガス冷媒は低沸点冷媒であるR2
2が濃縮され 液冷媒は高沸点冷媒であるR12が濃縮
されも このようにして、R22が濃縮されたガス冷媒
は精留分離器31の頂部において第1補助絞り装置33
により供給されるガス冷媒と混合されて第1補助絞り装
置32、第1副四方弁34を経て利用側熱交換器23側
に導かh  R12が濃縮された液冷媒は精留分離器3
1の底部において第2補助絞り装置37により供給され
る液冷媒と混合されて第2補助絞り装置36、第2副四
方弁35を経て第2熱交換器28に導かれる。
以上のような運転を続けると、第2冷凍サイクルDには
高沸点冷媒であるR12が濃縮された非共沸混合冷媒が
循環し 第1冷凍サイクルCには低沸点冷媒であるR2
2が濃縮された非共沸混合冷媒が循環して利用側熱交換
器23を効率よくより低温にすることができる。
発明の効果 以上のようζζ 本発明の熱ポンプ装置は 精留分離器
に接続された四方弁を切り換えることにより、加熱用冷
凍サイクルには第1冷凍サイクルに高沸点冷媒を循環さ
せて凝縮器内の圧力を低下させ、また 冷却用冷凍サイ
クルには第1冷凍サイクルに低沸点冷媒を循環させて蒸
発器内の圧力を上昇させ、幅広い温度条件下で効率よく
、しかも安全に運転を行なうことができる。
【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ム 21・・・第1圧縮@  22・・・第1主四方弁、 
23・・・利用側熱交換像 24・・・第1主絞り装置
25・・・第1熱交換器 26・・・第2圧縮a 27
・・・第2主四方弁、28・・・第2熱交換銖 29・
・・第2主絞り装W1.30・・・空気側熱交換@ 3
1・・・精留分離器32.33・・・第1補助絞り装置
 34・・・第1副四方弁、35・・・第2副四方弁、
 36、37・・・第2補助絞り装置 C・・・第1冷
凍サイクル、D・・・第2冷凍サイクツ民

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第1圧縮機、第1凝縮器、第1主絞り装置、第1蒸発器
    等からなる第1冷凍サイクルと、第2圧縮機、第2凝縮
    器、第2主絞り装置、第2蒸発器等からなる第2冷凍サ
    イクルと、精留分離器を主たる構成要素とし、前記精留
    分離器の上端を第1四方弁、第2四方弁を介して前記第
    1冷凍サイクルの前記第1主絞り装置をバイパスして接
    続し、前記精留分離器の下端を前記第1四方弁、前記第
    2四方弁を介して前記第2冷凍サイクルの前記第2主絞
    り装置をバイパスして接続し、低沸点冷媒と高沸点冷媒
    からなる非共沸混合冷媒を封入したことを特徴とする熱
    ポンプ装置。
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