JPH0743176B2 - 熱ポンプ装置 - Google Patents
熱ポンプ装置Info
- Publication number
- JPH0743176B2 JPH0743176B2 JP61130744A JP13074486A JPH0743176B2 JP H0743176 B2 JPH0743176 B2 JP H0743176B2 JP 61130744 A JP61130744 A JP 61130744A JP 13074486 A JP13074486 A JP 13074486A JP H0743176 B2 JPH0743176 B2 JP H0743176B2
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- JP
- Japan
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- refrigerant
- compressor
- expansion device
- gas
- heater
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- Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
- Central Heating Systems (AREA)
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た熱ポンプ装置に関す
るものである。
るものである。
従来の技術 従来、非共沸混合冷媒を用いた熱ポンプ装置において、
冷媒精留塔を用いることにより、冷凍サイクルの主回路
の冷媒組成を可変にして、負荷対応の優れたものにする
提案がされている。ここでは、主回路の冷媒の一部を加
熱器で加熱して沸とうさせ、冷媒精留塔内での精留作用
により、貯留器に低沸点冷媒を貯留して主回路を高沸点
冷媒に富んだものとしたり、あるいは貯留器の冷媒を主
回路へ戻すことによって主回路を高沸点冷媒に富んだも
のとすることにより、負荷に対応した能力の出る熱ポン
プ装置となっていた。第３図に冷媒精留塔を用いた熱ポ
ンプ装置の従来例としての我々の先行出願を示す。
冷媒精留塔を用いることにより、冷凍サイクルの主回路
の冷媒組成を可変にして、負荷対応の優れたものにする
提案がされている。ここでは、主回路の冷媒の一部を加
熱器で加熱して沸とうさせ、冷媒精留塔内での精留作用
により、貯留器に低沸点冷媒を貯留して主回路を高沸点
冷媒に富んだものとしたり、あるいは貯留器の冷媒を主
回路へ戻すことによって主回路を高沸点冷媒に富んだも
のとすることにより、負荷に対応した能力の出る熱ポン
プ装置となっていた。第３図に冷媒精留塔を用いた熱ポ
ンプ装置の従来例としての我々の先行出願を示す。
同図において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
り冷凍サイクルの主回路を構成する。圧縮機１の吐出側
には副回路の加熱器５に入る吐出ガスバイパス回路６が
電磁弁７を介して設けられている。また圧縮機１を駆動
するために交流電源８が周波数変換器９を介して供給さ
れている。
置、４は蒸発器であり、これらを配管接続することによ
り冷凍サイクルの主回路を構成する。圧縮機１の吐出側
には副回路の加熱器５に入る吐出ガスバイパス回路６が
電磁弁７を介して設けられている。また圧縮機１を駆動
するために交流電源８が周波数変換器９を介して供給さ
れている。
凝縮器２を出た液冷媒は第１の副絞り装置10によって、
飽和液線以下まで減圧され、加熱器５を通って冷媒精留
塔11の下部に接続されている。冷媒精留塔11には充填材
12が充填されている。冷媒精留塔11の頂部には冷却器13
と貯留器14が配管15によって接続され、更に貯留器14よ
り塔頂に帰還する配管16が接続されている。貯留器14下
部より電磁弁17を介した配管18が、冷媒精留塔11の下部
よりの配管19と合流後、第２の副絞り装置20を通って蒸
発器４に接続されている。冷却器13の冷却源としては圧
縮機１の吸入ガス等を用いている（図示せず）。
飽和液線以下まで減圧され、加熱器５を通って冷媒精留
塔11の下部に接続されている。冷媒精留塔11には充填材
12が充填されている。冷媒精留塔11の頂部には冷却器13
と貯留器14が配管15によって接続され、更に貯留器14よ
り塔頂に帰還する配管16が接続されている。貯留器14下
部より電磁弁17を介した配管18が、冷媒精留塔11の下部
よりの配管19と合流後、第２の副絞り装置20を通って蒸
発器４に接続されている。冷却器13の冷却源としては圧
縮機１の吸入ガス等を用いている（図示せず）。
これらの回路には非共沸混合冷媒が任意の組成で封入さ
れているものである。
れているものである。
次にかかる熱ポンプ装置の動作について説明する。
主冷凍サイクル中を封入した冷媒組成で循環させる場合
には、電磁弁７を閉，電磁弁17を開とする事により、冷
媒精留塔11内を上昇するガス成分がそのまま貯留器14を
通って第２の副絞り装置20から蒸発器４に流入し、冷媒
精留塔11内で精留作用が働かず、封入組成そのままで循
環する。
には、電磁弁７を閉，電磁弁17を開とする事により、冷
媒精留塔11内を上昇するガス成分がそのまま貯留器14を
通って第２の副絞り装置20から蒸発器４に流入し、冷媒
精留塔11内で精留作用が働かず、封入組成そのままで循
環する。
次に封入した組成よりも高沸点冷媒の多い組成で循環さ
せる場合について述べる。電磁弁７を開，電磁弁17を閉
とする事により、凝縮器２より分岐された液冷媒は第１
の副絞り装置10によって飽和液線以下にまで減圧され若
干のガス成分を発生して加熱器５に入る。加熱器５によ
り更に分離作用を促進する程度のガス成分を発生して冷
媒精留塔11内に入り上昇してゆく。一方上昇したガスは
冷却器13で凝縮液化して貯留器14に入り、配管16を通っ
て塔頂に還流される。冷媒精留塔11内を上昇するガスと
下降する液とが、充填材12表面で気液接触を行ない熱物
質交換し、より低沸点な冷媒が貯留器14に濃縮し、高沸
点な冷媒は冷媒精留塔11の下部より配管19を通って主サ
イクルに帰還し、結果として主冷凍サイクル側は高沸点
な冷媒に濃縮されるものである。
せる場合について述べる。電磁弁７を開，電磁弁17を閉
とする事により、凝縮器２より分岐された液冷媒は第１
の副絞り装置10によって飽和液線以下にまで減圧され若
干のガス成分を発生して加熱器５に入る。加熱器５によ
り更に分離作用を促進する程度のガス成分を発生して冷
媒精留塔11内に入り上昇してゆく。一方上昇したガスは
冷却器13で凝縮液化して貯留器14に入り、配管16を通っ
て塔頂に還流される。冷媒精留塔11内を上昇するガスと
下降する液とが、充填材12表面で気液接触を行ない熱物
質交換し、より低沸点な冷媒が貯留器14に濃縮し、高沸
点な冷媒は冷媒精留塔11の下部より配管19を通って主サ
イクルに帰還し、結果として主冷凍サイクル側は高沸点
な冷媒に濃縮されるものである。
一般に、主回路が低沸点成分に富むと能力が増し、高沸
点成分に富むと逆に能力が減少する。本従来例において
は負荷が増す時には、電磁弁17を開，電磁弁７を閉と
し、負荷が減少する時には、逆に電磁弁17を閉，電磁弁
７を開として、前述の如く冷媒組成を可変して負荷に対
応した能力を生じさせるような運転をする。
点成分に富むと逆に能力が減少する。本従来例において
は負荷が増す時には、電磁弁17を開，電磁弁７を閉と
し、負荷が減少する時には、逆に電磁弁17を閉，電磁弁
７を開として、前述の如く冷媒組成を可変して負荷に対
応した能力を生じさせるような運転をする。
また、周波数変換器９により圧縮機１の回転数を変化さ
せ、主回路の冷媒循環量を変えて能力を制御することも
可能であり、冷媒組成変化の効果と合いまって非常に広
い能力範囲、すなわち、負荷範囲で運転することができ
るものであった。
せ、主回路の冷媒循環量を変えて能力を制御することも
可能であり、冷媒組成変化の効果と合いまって非常に広
い能力範囲、すなわち、負荷範囲で運転することができ
るものであった。
発明が解決しようとする問題点 しかし、このような従来のものでは次のような欠点があ
った。すなわち、非常に負荷の小さい場合、圧縮機１の
回転数を落とし冷媒循環量を下げ、また、電磁弁7,17の
操作により主回路を高沸点成分に富んだ組成として運転
するが、回転数をあまり下げすぎるとモータトルクの減
少によりトルク変動が大となって電流が過剰となりモー
タ損傷につながるため下限があった。また、冷媒組成を
高沸点成分にすることにも限度があり、要求される負荷
よりも大きい能力で運転していることもしばしばあっ
た。そのため、圧縮機のオン，オフ運転等をくりかえし
て対応することもあったため、能力／電力の値（以下EE
R）は低いなどの問題点があった。そこで本発明は、か
かる従来の欠点を改良し、非常に小さい負荷においても
圧縮機のオン，オフ等をしなくてもよい。高負荷対応で
高EERの熱ポンプ装置を提供するものである。
った。すなわち、非常に負荷の小さい場合、圧縮機１の
回転数を落とし冷媒循環量を下げ、また、電磁弁7,17の
操作により主回路を高沸点成分に富んだ組成として運転
するが、回転数をあまり下げすぎるとモータトルクの減
少によりトルク変動が大となって電流が過剰となりモー
タ損傷につながるため下限があった。また、冷媒組成を
高沸点成分にすることにも限度があり、要求される負荷
よりも大きい能力で運転していることもしばしばあっ
た。そのため、圧縮機のオン，オフ運転等をくりかえし
て対応することもあったため、能力／電力の値（以下EE
R）は低いなどの問題点があった。そこで本発明は、か
かる従来の欠点を改良し、非常に小さい負荷においても
圧縮機のオン，オフ等をしなくてもよい。高負荷対応で
高EERの熱ポンプ装置を提供するものである。
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の本発明の技術的手段は、冷
媒精留塔の加熱器の加熱源として、圧縮機内に吸入され
て圧縮される途中の冷媒ガスを用いるものである。
媒精留塔の加熱器の加熱源として、圧縮機内に吸入され
て圧縮される途中の冷媒ガスを用いるものである。
作用 この技術的手段による作用は次のようになる。
すなわち、圧縮機に流入した吸入ガスを圧縮する過程に
おいて、一部、外へ取り出し、冷媒精留塔の加熱源とし
て加熱器に流入させて、副回路に流入してきた冷媒を加
熱することにより、精留作用を行なって冷媒組成を可変
する。また、このガスは凝縮器や蒸発器を通らず、その
まま、再び圧縮機の吸入側へ戻されるため主回路を流れ
る冷媒循環量を減少せしめて能力を減少することができ
る。したがって、冷媒組成と冷媒循環量の両方を可変す
ることにより、能力を幅広く変化させることができるも
のである。
おいて、一部、外へ取り出し、冷媒精留塔の加熱源とし
て加熱器に流入させて、副回路に流入してきた冷媒を加
熱することにより、精留作用を行なって冷媒組成を可変
する。また、このガスは凝縮器や蒸発器を通らず、その
まま、再び圧縮機の吸入側へ戻されるため主回路を流れ
る冷媒循環量を減少せしめて能力を減少することができ
る。したがって、冷媒組成と冷媒循環量の両方を可変す
ることにより、能力を幅広く変化させることができるも
のである。
実施例 本発明の一実施例を第１図にもとづいて説明する。第１
図において、番号21〜40のそれぞれの構成部品は、従来
例の第２図における番号１〜20と、順にそれぞれ同一の
名称で、同じ機能を持つものであるので説明は省略する
が、異なっているのは、吐出ガスバイパス回路が従来は
圧縮機１を出た後分岐して加熱器５へ向かい、放熱した
後再び主回路へ帰還するようになっていたが本発明の実
施例では圧縮機21のシリンダ内の圧縮途中の吐出ガスを
加熱器25へ向かう吐出ガスバイパス回路26へ導入し、帰
還の戻りガスは圧縮機21の吸入側へ戻して主回路と合流
させるようにしていることである。圧縮機21の内部はお
およそ、第３図の如く成っている。
図において、番号21〜40のそれぞれの構成部品は、従来
例の第２図における番号１〜20と、順にそれぞれ同一の
名称で、同じ機能を持つものであるので説明は省略する
が、異なっているのは、吐出ガスバイパス回路が従来は
圧縮機１を出た後分岐して加熱器５へ向かい、放熱した
後再び主回路へ帰還するようになっていたが本発明の実
施例では圧縮機21のシリンダ内の圧縮途中の吐出ガスを
加熱器25へ向かう吐出ガスバイパス回路26へ導入し、帰
還の戻りガスは圧縮機21の吸入側へ戻して主回路と合流
させるようにしていることである。圧縮機21の内部はお
およそ、第３図の如く成っている。
第３図は空調機等によく用いられているローリングピス
トン型圧縮機の概略図であり、吸入ガス配管41より冷媒
がシリンダ42内に流入し、回転しているピストン43によ
って斜線部内のガスが圧縮されているところを示してい
るが、電磁弁27が開の時には、ピストン43がバイパス孔 44をふさぐまでは、圧縮ガスは吐出ガスバイパス回路26
を流れ前述のように加熱器25を経て吸入側へ戻る。ピス
トン43がバイパス孔44を過ぎると直ちに圧縮を開始し、
所定の圧力になれば吐出回路45を経て主回路へ流出す
る。電磁弁27が閉の時は、バイパス孔44がない時と同様
通常の圧縮過程となる。したがって、電磁弁27を開とす
ることにより、吸入したガスの一部は主回路側へ流れ
ず、常に、吸入ガス配管41→シリンダ42内→バイパス孔
44→吐出ガスバイパス回路26→電磁弁27→加熱器25→吸
入ガス配管41を循環することになり、主回路への循環量
は減少して能力を低下させることができる。
トン型圧縮機の概略図であり、吸入ガス配管41より冷媒
がシリンダ42内に流入し、回転しているピストン43によ
って斜線部内のガスが圧縮されているところを示してい
るが、電磁弁27が開の時には、ピストン43がバイパス孔 44をふさぐまでは、圧縮ガスは吐出ガスバイパス回路26
を流れ前述のように加熱器25を経て吸入側へ戻る。ピス
トン43がバイパス孔44を過ぎると直ちに圧縮を開始し、
所定の圧力になれば吐出回路45を経て主回路へ流出す
る。電磁弁27が閉の時は、バイパス孔44がない時と同様
通常の圧縮過程となる。したがって、電磁弁27を開とす
ることにより、吸入したガスの一部は主回路側へ流れ
ず、常に、吸入ガス配管41→シリンダ42内→バイパス孔
44→吐出ガスバイパス回路26→電磁弁27→加熱器25→吸
入ガス配管41を循環することになり、主回路への循環量
は減少して能力を低下させることができる。
冷媒精留塔31による能力可変とを合わせ考えると、負荷
の大きい場合は、電磁弁27を閉,37を開とすることによ
り、圧縮機21のバイパス孔44は閉じて循環量は大とな
り、しかも、貯留していた低沸点冷媒が主回路へ流入す
るため能力は大となる。逆に負荷の小さい場合は、電磁
弁27を開,37を閉とすることにより、圧縮機21のバイパ
ス孔44が開き、循環量が減少する。しかも、バイパス孔
44より出た吐出ガスが加熱器25へ流入するため、第１の
副絞り装置30よりの冷媒を加熱し、冷媒精留塔31の前述
の動作によって、貯留器34に低沸点冷媒が貯留してい
き、主回路は高沸点成分に富んだ冷媒が多く流れる。
の大きい場合は、電磁弁27を閉,37を開とすることによ
り、圧縮機21のバイパス孔44は閉じて循環量は大とな
り、しかも、貯留していた低沸点冷媒が主回路へ流入す
るため能力は大となる。逆に負荷の小さい場合は、電磁
弁27を開,37を閉とすることにより、圧縮機21のバイパ
ス孔44が開き、循環量が減少する。しかも、バイパス孔
44より出た吐出ガスが加熱器25へ流入するため、第１の
副絞り装置30よりの冷媒を加熱し、冷媒精留塔31の前述
の動作によって、貯留器34に低沸点冷媒が貯留してい
き、主回路は高沸点成分に富んだ冷媒が多く流れる。
したがって、高沸点成分に富んだ冷媒で、循環量が減少
して、主回路を流れるため、能力はかなり低減させるこ
とができる。しかも、バイパス孔44を通すことにより、
主回路への循環量が減った分相応に電力も低減し、EER
が低下するようなことはないため、従来のような非常に
少ない負荷時でも、圧縮機21をオン，オフするような必
要がなく、EERを高く維持したまま運転することができ
る。また、圧縮機を周波数可変装置で運転することによ
って、さらに広い能力可変が可能となり負荷対応の幅も
さらに広がる。
して、主回路を流れるため、能力はかなり低減させるこ
とができる。しかも、バイパス孔44を通すことにより、
主回路への循環量が減った分相応に電力も低減し、EER
が低下するようなことはないため、従来のような非常に
少ない負荷時でも、圧縮機21をオン，オフするような必
要がなく、EERを高く維持したまま運転することができ
る。また、圧縮機を周波数可変装置で運転することによ
って、さらに広い能力可変が可能となり負荷対応の幅も
さらに広がる。
発明の効果 以上の如く本発明は、非共沸混合冷媒を用い、冷媒精留
塔の加熱源として、圧縮機内の圧縮途中の冷媒ガスの一
部を用いたため、EERを低下させることなく広い負荷に
対応した能力を発生させることができる。特に、小さい
負荷の際、従来のような圧縮機のオン，オフ等を行なわ
ず、連続運転できることから、従来にも増してEERの向
上を成しとげることができる。
塔の加熱源として、圧縮機内の圧縮途中の冷媒ガスの一
部を用いたため、EERを低下させることなく広い負荷に
対応した能力を発生させることができる。特に、小さい
負荷の際、従来のような圧縮機のオン，オフ等を行なわ
ず、連続運転できることから、従来にも増してEERの向
上を成しとげることができる。
第１図は本発明の熱ポンプ装置の一実施例を示す冷媒回
路図、第２図は第１図における圧縮機内部を示す概略
図、第３図は従来例の熱ポンプ装置の冷媒回路図であ
る。 1,21……圧縮機、5,25……加熱器、6,26……吐出ガスバ
イパス回路、7,17,27,37……電磁弁、11,31……冷媒精
留塔、14,34……貯留器、44……バイパス孔。
路図、第２図は第１図における圧縮機内部を示す概略
図、第３図は従来例の熱ポンプ装置の冷媒回路図であ
る。 1,21……圧縮機、5,25……加熱器、6,26……吐出ガスバ
イパス回路、7,17,27,37……電磁弁、11,31……冷媒精
留塔、14,34……貯留器、44……バイパス孔。
Claims (1)
- 【請求項１】非共沸混合冷媒を熱冷媒とし、圧縮機、凝
縮器、主絞り装置、蒸発器等を環状に接続して主回路と
なし、下部を加熱器および第１副絞り装置を介して前記
凝縮器出口に接続し、同じく下部を第２副絞り装置を介
して蒸発器入口と接続した冷媒精留塔を設け、前記精留
分離器の上部と冷却器、貯留器を順に接続して再びその
上部に帰還する回路を設け、前記貯留器の下部を開閉弁
を介して前記第２絞り装置の入口に接続し、前記加熱器
と前記圧縮機のシリンダー内とを開閉弁を介して直接接
続し、前記圧縮機の圧縮途中の冷媒ガスを流入させて前
記第１副絞り装置出口の冷媒と間接的に熱交換し、再
び、前記圧縮機の吸入側に帰還させることを特徴とする
熱ポンプ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61130744A JPH0743176B2 (ja) | 1986-06-05 | 1986-06-05 | 熱ポンプ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61130744A JPH0743176B2 (ja) | 1986-06-05 | 1986-06-05 | 熱ポンプ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62288451A JPS62288451A (ja) | 1987-12-15 |
| JPH0743176B2 true JPH0743176B2 (ja) | 1995-05-15 |
Family
ID=15041593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61130744A Expired - Fee Related JPH0743176B2 (ja) | 1986-06-05 | 1986-06-05 | 熱ポンプ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0743176B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0239712B2 (ja) * | 1984-10-25 | 1990-09-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Teionsochi |
-
1986
- 1986-06-05 JP JP61130744A patent/JPH0743176B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62288451A (ja) | 1987-12-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |