JPS6048456A - 熱ポンプ装置 - Google Patents

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−Ｉ−の利用分野 本発明は非共沸混合冷媒を用い、ザイクル内を循環する
冷媒濃度を変化させることにより能力制御を行う熱ポン
プ装置に関する。

従来例の構成とその問題点 従来熱ポンプ装置の優れた能力制御方式として、冷媒循
環量を圧縮機の回転数を変化させることにより変えるイ
ンバータ一方式がある。しかし、この方式には高価なイ
ンバーター回路が必要となりコストが高くなるという欠
点がある０又、熱ポンプ装置を冷暖房型空調機として使
用する場合、冷房時の能力に合わせて装置の設計を行う
と暖房時には能力が不足してし捷うという問題点がある
。

そこで近年、冷媒に非共沸混合冷媒を用いザイクル内を
循環する冷媒の濃度を変えることにより能力制御を行う
熱ポンプ装置が提案されている。

これは、圧縮機吸込部の冷媒蒸気の比容積が混合冷媒中
の低沸点成分濃度の大小によりそれぞれ小及び犬となり
、圧縮機の同一回転数でも冷媒の循環量を変化させるこ
とができるだめである。すなわち、熱ポンプ装置の能力
を増大する場合にはザイクル内に低沸点成分濃度の高い
冷媒を、又能力を低下させる場合には低沸点成分濃度の
低い冷媒を循環させれば良い。′ 非共沸混合冷媒を用いて能力変化を杓う熱ポンプ装置全
冷暖房型空調機として使用した従来例を第１図に示す。

以上の様に構成されだ熱ポンプ装置について、その動作
を説明する。先ず暖房時には開閉ｙｆ１３を閉としてお
き、圧縮機１から吐出され／ζ冷媒蒸気は四方弁２を介
して利用側熱交換器３内で凝縮し暖房効果を発揮した後
、逆止弁５．気液分離器６、暖房用絞り装置７を通り、
熱源側熱交換器９で周囲から熱を奪って蒸発し、四方弁
２を経て圧縮機１へ戻る。

次に冷房時には四方弁２を切り替え更に開閉弁１３を開
とし、圧縮機１から吐出された冷媒蒸気を四方弁２を介
して熱源側熱交換器の内で放熱凝縮させ、逆止弁８を通
して気液分離器６へ導く。

ここで冷媒は低沸点成分濃度の高い蒸気と濃度の低い液
とに分離され、蒸気は気液分離器６の上部と冷媒容器１
０とを結ぶ導管１１を通って冷媒容器１０へと流れる。

又、液は冷房用絞り装置４を通り、そのうち多くの冷媒
は利用側熱交換器３内で、蒸発し冷房効果を発揮した後
四方弁２を経て圧縮機１へ戻るが、一部の冷媒は開閉弁
１３を通過しバイパス管１２を通って冷媒容器１０と熱
交換する熱交換器１４で冷媒容器１０を冷却し圧縮機１
へ戻る。

そのため、冷房時には気液分離器６で分離された低沸点
成分濃度の高い冷媒蒸気は冷媒容器１０内で凝縮して溜
寸り、サイクル内を循環する冷媒一方、暖房時にも冷媒
容器１０内には低沸点成分濃度の高い蒸気が充満してい
るが、冷媒容器１０が冷却されていないため蒸気は凝縮
せず、従ってサイクル内全循環する冷媒の濃度は充填し
た濃度にほぼ等しい。その結果として、非共沸混合冷媒
を用い第１図の様に回路を構成することによって、冷房
時に比べて暖房時の能力を高くすることができる。

しかし、上記構成では、冷房時と暖房時に能力差を持た
せることはできるものの、各々の場合の負荷の変動に応
じた適切な能力を発揮することは困難であり、能力制御
に優れているとはいい難い。

発明の目的 そこで本発明は、例えば冷暖房型空調機に適用した場合
には、冷房時や暖房時にかかわらず、高価なインバータ
ー回路を用いることなく負荷に応じた能力を発揮し制御
することのできる熱ポンプ装置を提供することである。

発明の構成 本発明は利用側熱交換器配管と熱源側熱交換器配管の両
方に対して熱交換可能な冷媒容器を構成要素として熱ポ
ンプを形成している。

実施例の説明 以下本発明の一実施例につき、第２図に沿って説明する
。なお、第１図と同一構成要素には同−査号を付してい
る１、第２図は本発明の熱ポンプ装置を冷暖房型空調機
に適用した一実施例における概略構成図である。第２図
において、１〜１１は第１図と同じ構成要素であり、１
６，１６．１７は開閉弁、１８は利用側熱交換器配管に
並列に設けられたバイパス管、１９は熱源側熱交換器配
管に並列に設けられたバイパス管、２ｏはバイパス管１
８の途中にあって冷媒容器１０と熱交換を行う熱交換器
、２１はバイパス管１９の途中にあって冷媒容器１０と
熱交換を行う熱交換器である。

以上の様に構成された熱ポンプについて以下その動作を
説明する。先ず、通常の暖房時には開閉弁１５，１６．
１７を閉じておき、冷媒は圧縮機１、四方弁２．利用側
熱交換器３．逆止弁６．気液分離器６．暖房用絞り装置
７．熱源側熱交換器９、四方弁２と循環し圧縮機１へ戻
り、利用側熱交換器３で放熱し熱源側熱交換器９で吸熱
を行う。

又、通常の冷房時には四方弁２金切り替え、開閉弁１５
，１６．１７を閉じておき、冷媒は圧縮機１、四方弁２
．熱源側熱交換器９．逆止弁８．気液分離器６．冷房用
絞り装置４．利用側熱交換器３、四方弁２．圧縮機１へ
と循環し、熱源側熱交換器９で放熱、利用側熱交換器３
で吸熱を行う。

次に、負荷の変動に応じて能力を制御する場合には次の
動作を行う１．先ず暖房時に能力を低下させる場合、す
なわちサイクル内の低沸点成分濃度を減少させる場合に
は、開閉弁１５及び１７を開。

１６を閉とし、気液分離器６で分離された低沸点成分濃
度の高い蒸気を導管１１を通じて冷媒容器１Ｑ内へ導く
。この時開閉弁１７が開いているため、暖房用絞り装置
７を通過した冷媒の多くはａ点からｂ点へと流れるが、
一部はａ点で分岐し、バイパス管１９を通って熱交換器
２１内で吸熱蒸発し、冷媒容器１０を冷却し点すで合流
する。そのため、冷媒容器１０内に充満した低沸点成分
濃度の高い蒸気が凝縮し溜められる。こうしてサイクル
内を循環する低沸点成分濃度を低下させることができ、
負荷に合った所定の濃度に達した時に開閉弁１５．１７
’ｉ閉じれば良い。

次に暖房時に能力を向上させる場合、すなわちサイクル
内の低沸点成分濃度を増大させる場合には開閉弁１５及
び１６を開、１７を閉とし利用側熱交換器３を通る高温
冷媒の一部を０点で分岐し、バイパス管１８を経て熱交
換器２ｏへ導いてｄ点で合流させる。この操作を行うこ
とにより、冷媒容器１０が加熱され中に溜１つでいる低
沸点成分濃度の高い液を蒸発させ導管１１全通して気液
分離器６へ、すなわちサイクル内へ導入することができ
る。その後サイクル内の濃度が負荷に合った所定の濃度
に達した時開閉弁１５．１６を閉じる。

又、冷房時は、サイクル内の低沸点成分濃度を減少させ
能力を低下させる場合には開閉弁１７を閉じ１５と１６
を暖房時と同様に操作し、逆にサイクル内の低沸点成分
濃度を増大させ能力を高める場合には開閉弁１６を閉じ
１５と１７を暖房時と同様に操作すれば良い。

尚、本実施例では低沸点成分濃度の高い蒸気と低い液と
を分離するために気液分離器を用いているヵ１、つれは
特定。形式によりＡヶい。又、本実施例では気液分離器
を暖房時、冷房時共に高圧側になる熱交換器の出口と冷
媒の通過する絞り装置との間に設けたが、気液分離器の
位置はこれに限るものではなく、高圧側熱交換器の途中
であっても、あるいはザイクルの中間圧力であっても良
い。すなわち、冷媒容器の冷媒出入口部がザイクルのど
の位置にあってもかまわない。

更に本実施例では、利用側熱交換器配管ｃ（−ｃと並列
に熱交換器２０を、又、熱源側熱交換器配管ａ　−ｂと
並列に熱交換器２１を設けているが、本発明はこの回路
に限るものではなく、冷媒容器が利用側熱交換器配管と
熱源側熱交換器配管の両方と熱交換可能な回路で、かつ
非共沸混合冷媒を使用するものが本発明の範囲にあるも
のである。

発明の効果 本発明により、インバーター回路の様に高価な装置を使
わずに、安価に負荷の変動に応じた適切な能力制御を行
うことができ、特に冷暖房型空調機に適用した場合その
効果は犬である。

【図面の簡単な説明】

第１図は非共沸混合冷媒を用いて能力制御を行う従来の
熱ポンプ装置の概略構成図、第２図は本Ｊ 発明に走る熱ポンプ装置の一実施例を示す概略構成図で
ある。 １・・・・・圧縮機、３・・・・利用側熱交換器、９・
・−熱源側熱交換器、１０・・・・・冷媒容器、２０，
２１・・・・熱交換器。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧縮機、利用側熱交換器、絞り装置及び熱源側熱交換器
   を環状に連結して熱ポンプサイクルを形成し、前記利用
   側熱交換器の配管及び熱源側熱交換器の配管の両方と熱
   交換可能な様に設けられた冷媒容器を有し、前記冷媒容
   器は前記熱ポンプサイクル中に設けた気液分離器と開閉
   自在に連通し、冷媒として非共沸混合冷媒を用いた熱ポ
   ンプ装置。