JPH0461260B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、混合冷媒を用いて、冷凍サイクル内
の循環冷媒濃度を変えることにより能力制御を行
うポンプ装置に関するものである。

（従来の技術） 冷凍サイクル内を循環する冷媒濃度を変えると
熱ポンプ装置の能力を変化させることができる。
すなわち、循環冷媒濃度が低沸点冷媒に富むと高
能力になり、逆に高沸点冷媒に富むと低能力にな
ることが知られている。

しかし、能力を負荷に応じて広く変化させるた
めには、循環冷媒濃度を幅広く調節する必要があ
り、この方法の一つとして精留器を用いる熱ポン
プ装置が提案されている。

これは冷凍サイクル内の冷媒を精留器により低
沸点冷媒と、高沸点冷媒とに分離貯溜し、循環冷
媒濃度を可変するものである。

例えば、特開昭59−38566号公報の発明があり、
第３図はその概略構成図を示している。

第３図においては、１は圧縮機、２は利用側熱
交換器、３は絞り装置、４は熱源側熱交換器で、
環状に接続し混合冷媒を封入して冷凍サイクルを
構成している。５は冷媒を分離するための精留器
で、充填物６を充填した充填塔７と、貯溜器８
と、冷却器９と、利用側熱交換器２で加熱される
加熱器２０とから成つており、２１，２２は流量
調節弁である。

以上のように構成された従来例について、以下
その動作を説明する。

冷媒は図中実線矢印の方向へ循環し、熱源側熱
交換器４で吸熱し、利用側熱交換器２で放熱す
る。それと同時に利用側熱交換器２を出た液冷媒
は充填塔７に入り、精留作用により充填塔７の上
部からは濃縮された低沸点冷媒蒸気が、冷却器９
により凝縮して貯溜器８に溜まり、一部は充填塔
７の上部へ戻る。

一方、充填塔７の下部には高沸点液冷媒が溜ま
り、その一部は加熱器２０により蒸発し再び充填
塔７の下部へ戻る。

すなわち、冷却器９は低沸点冷媒蒸気を凝縮
し、加熱器２０は高沸点液冷媒から蒸気を発生さ
せるもので、共に精留器５の駆動源である。

このようにして分離された低沸点冷媒と高沸点
冷媒は、それぞれ流量調節弁２２と２１を介して
任意な割合で混合された後、絞り装置３を経て冷
凍サイクル内へ送られる。

こうして冷凍サイクル内の循環冷媒濃度を変
え、能力を変化させることができる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記のような構成では、精留器
の加熱器として熱交換器が必要であり、しかも、
精留に必要な十分な加熱量を与えようとすると、
大きな熱交換器を使用しなければならず、小型化
という点で問題があつた。

しかも、従来例では循環冷媒を全て精留器に送
り込んでいるため、精留すべき冷媒量が多くな
り、従つて、精留器の駆動源である加熱量と冷却
量が大であり、尚一層大きな加熱器と冷却器が必
要であるという問題点があつた。

更に、加熱量が大であるために、利用側熱交換
器の放出する熱量の多くを加熱源に消費し、冷凍
サイクルの能力が低下してしまうという問題点が
あつた。

（発明の目的） 本発明の目的は、精留器の駆動に加熱用熱交換
器を用いず、小型で高性能の熱ポンプ装置を提供
することにある。

（問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決するため、本発明は、圧縮
機、利用側熱交換器、絞り装置、熱源側熱交換器
等を環状に接続し、混合冷媒を封入して冷凍サイ
クルを構成すると共に、充填物を充填した充填塔
と、該充填塔の上部に冷却器と液冷媒を貯溜する
貯溜器を環状に接続して冷凍サイクル内の循環冷
媒濃度を調節するための精留器を構成し、前記利
用側熱交換器と絞り装置の間、および前記絞り装
置と熱源側熱交換器の間をバイパスする回路を設
け、該バイパス回路を前記充填塔の下部に接続
し、前記バイパス回路の前記充填塔の接続部の下
流側にバイパス回路用の絞り装置を配置し、更に
前記圧縮機の吐出配管と前記充填塔下部を開閉弁
を介して接続する。

（作用） 上記構成では、先ず、絞り装置と並列に、バイ
パス回路を介して精留器を接続しているため、精
留器に送り込む冷媒量を減らし、精留器の駆動源
である加熱量と冷却量を少なくする。

次に、圧縮機の吐出配管と精留器の下部を接続
しているため、圧縮機の吐出蒸気の一部を精留器
に吹き込み、その蒸気の持つている熱を駆動のた
めの熱源とすることができるので、加熱用の熱交
換器が不要となる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照し
ながら説明する。

第１図は本発明の熱ポンプ装置を冷暖房形空調
機に応用した一実施例の概略構成図である。

第１図において、１〜９は第３図に示した従来
例と同一の構成要素であり、１０は冷房と暖房の
切替えのための四方弁、１１と１２は利用側熱交
換器２と絞り装置３との間と、絞り装置３と熱源
側熱交換器４の間をバイパスする回路の配管、１
３は冷房用のバイパスの絞り装置、１４は暖房用
のバイパスの絞り装置、１５と１６は逆止弁、１
７は圧縮機の吐出配管と精留器５の下部を接続す
る配管、１８は開閉弁である。

以上のように構成された熱ポンプ装置につい
て、以下その動作を説明する。

先ず、暖房時は、冷媒は図中実線矢印の方向へ
循環し、利用側熱交換器２で放熱し、絞り装置３
の方向へ流れるが、一部は配管１１、逆止弁１５
を通つて精留器５の下部へ入り、更に、絞り装置
１４、配管１２を通つて熱源側熱交換器４へ流れ
る。

この時、開閉弁１８を開とすれば、圧縮機１の
吐出蒸気の一部は配管１７を通つて精留器５の下
部へ送り込まれ、精留器５の駆動熱源となり精留
が働いて貯溜器８には低沸点冷媒が分離して溜ま
る。

すなわち、冷凍サイクル内の循環冷媒濃度は高
沸点冷媒が富むことになり、熱ポンプ装置の能力
は低下する。

また、開閉弁１８を閉とすれば、精留器５の駆
動熱源の供給が止まるため精留が停止し、貯溜器
８内の低沸点冷媒も少しずつ流れ出すため、冷凍
サイクル内の循環冷媒濃度は低沸点冷媒に富み、
熱ポンプ装置の能力が増大する。

次に、冷房時は、冷媒は図中破線矢印の方向へ
循環し、熱源側熱交換器４で放熱し、絞り装置３
の方向へ流れるが、一部は、配管１２、逆止弁１
６を通つて精留器５の下部へ入り、更に絞り装置
１３、配管１１を通つて利用側熱交換器２へ流れ
る。

この時、開閉弁１８を開及び閉とすれば、前述
の暖房時の場合と同様にして循環冷媒濃度を変
え、熱ポンプ装置の能力をそれぞれ低及び高とす
ることができる。

次に、本発明の他の実施例について説明する。

第２図は本発明の熱ポンプ装置の第２の実施例
の概略構成図である。

第２図の各構成要素は第１図と同一あり、構成
と動作もほぼ同じであるが、配管１１と配管１２
を接続して配管１９とし、精留器５の下部と接続
している点が異なつている。

第１図では、冷媒が暖房時は配管１１から１２
の方向へ、冷房時はその逆の方向へ流れており、
その流れが精留器５内の正常な冷媒の流れを乱し
てしまうという恐れがある。すなわち、精留が行
われるためには充填塔７内で、低沸点冷媒蒸気は
上方に、逆に高沸点液冷媒は下方へ流れる必要が
あるが、上述の配管１１と１２の間の流れのため
に、充填塔７内のこの蒸気と液の正常な流れを乱
してしまうのである。

そのために精留器５の性能が低下する場合があ
つたが、第２図の実施例では前記のように配管し
ているため、このような問題点の発生を防ぐこと
ができる。

また第２図のように構成することにより精留器
５下部の接続が容易になるという長所もある。

尚、配管１７を配管１９に接続して精留器５の
下部に接続しても良い。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、精留器
の駆動に加熱用熱交換器を必要としないので小型
であり、しかも、循環冷媒の一部を精留するので
あるから精留器の駆動用の熱量も最小限ですみ、
冷凍サイクルの能力の減少が極めて僅かである高
性能の熱ポンプ装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の熱ポンプ装置を冷暖房形空調
機に応用した一実施例の概略構成図、第２図は本
発明の熱ポンプ装置の第２の実施例の概略構成
図、第３図は従来例の概略構成図である。 １……圧縮機、２……利用側熱交換器、３……
絞り装置、４……熱源側熱交換器、５……冷媒精
留器、６……充填物、７……充填塔、８……貯溜
器、９……冷却器、１０……四方弁、１１，１２
……配管、１３，１４……絞り装置、１５，１６
……逆止弁、１７，１９……配管、１８……開閉
弁、２０……加熱器、２１，２２……流量調節
弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧縮機、利用側熱交換器、絞り装置、熱源側
   熱交換器等を環状に接続し、混合冷媒を封入して
   冷凍サイクルを構成すると共に、充填物を充填し
   た充填塔と、該充填塔の上部に冷却器と液冷媒を
   貯溜する貯溜器を環状に接続して冷凍サイクル内
   の循環冷媒濃度を調節するための精留器を構成
   し、前記利用側熱交換器と絞り装置の間、および
   前記絞り装置と熱源側熱交換器の間をバイパスす
   る回路を設け、該バイパス回路を前記充填塔の下
   部に接続し、前記バイパス回路の前記充填塔の接
   続部の下流側にバイパス回路用の絞り装置を配置
   し、更に前記圧縮機の吐出配管と前記充填塔下部
   を開閉弁を介して接続したことを特徴とする熱ポ
   ンプ装置。