JPS61134546A - ヒ−トポンプ装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明はヒートポンプ装置に関する。

Ｃ％明の技術的背景とその問題点〕 一般に夜間余剰電力を用い、エネルギーを高効率、高密
度に増倍貯蔵して、昼間のエネルギ必要時に＠度あるい
は冷熱として取り出丁ことにより、犬凰ビル空調、大規
模地域冷暖房、各種産業プロセス加熱等の大規模熱源と
して利用し、電力の負荷平準比に寄与することのできる
ヒートポンプ装置の開発が近年進められている。第２図
は従来用いられているヒートポンプ装置のサイクルを示
す。

ここでは単一成分の作動媒体を用いながら熱源流体との
間の熱交換時に２ける非可逆的なエネルギ損失を抑制す
ることのできるヒートポンプ装置であり、高温サイクル
部１６では電動機２に接続された圧縮機１で作動媒体が
圧縮され、圧縮機１の吐出部に設けられた複数の抽気管
９ａ、９ｂ、９ｃ。

９ｄがそれぞれ凝縮器３の熱交換室へ接続される。

凝縮器３で高温熱交換された作動媒体はそれぞれ膨張器
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄを通って一同に果められ、一度
カスケート熱交換姦５．吹込管１２を介して再び圧縮機
１の吹込部へ接続され閉ループを構成している。低温サ
イクル部１７では電動機７に接続された圧縮機６で作動
媒体が圧縮され、圧縮機６の吐出部は作動媒体導管１ｏ
ζこより一度前述のカスケード熱交換器５によって熱交
換され、一度膨張器１１によって膨張した後、蒸発器４
へ導かれ、蒸発器４で低温熱交換された作動媒体は吸込
管１３を介して再び圧縮機６の吹込部へ接続され、閉ル
ープヲ構成している。

このようなヒートポンプ装置においては作動効率の良い
装置を設計するのが最も大切なことのひとつであり、従
来用いられているような一体型の圧縮機では圧縮途中に
作動媒体を抽出する等、複雑な過程を辿る為に、このよ
うな高効率の圧縮機を設計、＊成することは非常に困難
であった。以上の理由から圧縮機効率が７５〔チ〕以上
を達成でき、さらにサイクル効率が優れたヒートポンプ
装置の出現が強く望−まれでいた。

〔発明の目的〕

この′＠明は単一作動媒体を用いたヒートポンプ装置に
２いて圧縮機によって圧縮された作動媒体を調圧器によ
って圧力レベルの異なる作動媒体を凝縮器へ連結したり
、前記蒸発器から伸びる複数の分岐管を一度調圧器を通
して一同に集め圧Ｓ機吸込部へ連結したり、又熱交換部
や熱流体の圧力。

温度等を検知し、その目的に応じた圧力になるように前
記調圧器を制御することによって飛躍的にサイクル効率
を向上させたヒートポンプ装置の提供を目的とする。　
　　　　　　　　　　　　　　　　１〔発明の概要〕 上記目標を達成する為に、＠１の発明は内部に封入され
た作動媒体を凝縮する複数の熱交換室を有する凝縮器と
、作動媒体を蒸発させる蒸発器とを備えたヒートポンプ
装置において前記圧縮機で圧縮された作動媒体を少なく
とも２個以上の調圧器によって分岐し、これら圧力レベ
ルの異なる複数の分岐管を前記凝縮器に設けられた複数
の熱交換室へ接続する構成とした。＃！２の発°明は内
部に封入された作動媒体を圧縮する圧縮機と前記作動媒
体を凝縮する凝縮器と作動媒体を蒸発させる複数の熱交
換室を有する蒸活器とを備えたヒートポンプ装置ｌこお
いて前記蒸発器の熱交換室から伸びる複数の分岐管はそ
れぞれ調圧器を通じて一同に集められ圧縮機吸込部へ連
絡する構成とした。第３の発明は高温サイクル部には第
１の発明を適用し、低温サイクル部には第２の発明を適
用した構成とした。第４の発明は第１．２．３の発明で
用いられる複数の熱交換室において、それぞれの熱交換
室の温度または圧力を検知するセンサーを設・　けて制
御器へ連絡し、前記制御器においては目的の熱交換室の
温度または圧力を達成すべく前記調圧器へ制御信号を送
って成る構成とした。第５の発・明は第４の発明で用い
られる温度検知の為のセンサーを熱交換される熱流体の
熱交換器入口部と出口部へ取り付けて成る構成とした。

〔発明の効果〕

この発明の構成によれば、圧縮機で圧縮された作動媒体
は複数の調圧器を通ることにより圧力レベルの異なる作
動媒体を容易に熱交換器へ連絡でき又、従来のように圧
ａ過程での抽気もない為ｌここの装置に用いられる圧縮
機の設計は非常ｉこ簡単になり、不確定要因の多い複雑
な計算を行なわなくても！！ｆ、の高い高効率な圧縮機
の設計が可能となる。又凝縮器や蒸発器に設けられた複
数の熱交換室の温度、圧力を検知したり熱交換される熱
流体の熱交換室入口、出口部の＠度を検知して専用の制
御器へ入力することｌこより、目的に応じた熱流体の熱
交換器出口温度が得られるように調圧器を前記制御器ｌ
こよって制御することができる。

〔発明の実施例〕

以下本発明を包含して成る実施例を第１図に基づいて説
明する。第１図はヒートポンプ装置のサイクルを示し、
高温サイクル部１６では単一作動媒体を圧縮する圧縮機
１と凝縮器３．カスケード熱交換器５を有しており、電
動機２によって圧縮機が連結駆動され、単一作動媒体を
圧縮し、前記凝縮５３は作動媒体を凝縮し、高温熱流体
１４と熱交換を行なうように構成されている。前記圧縮
機１の吐出口に設けられた導管９を通りた作動媒体は一
度複数の調圧ｍ　１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、ｉ８ｄを通
りて圧力レベルが変えられ、それぞれ凝縮器３に設けら
れた複数の熱交換室に導かれる。凝縮器３で凝縮された
作動媒体はそれぞれ膨張器８ａ、８ｂ、８ｃ。

８ｄによって膨張された後、−同に集合し一度力スケー
ト熱交換器５を通り、吸込管１２１こよって前記圧縮機
１の吸込口へ連絡されるようｌこ構成されている。前記
凝縮器３に設けられた複数の熱交換室には圧力センサ２
０ａ、２０ｂ、２０Ｃ，２０ｄは暇り付けられ、その信
号線２２ａ　、　２２ｂ　、　２２ｃ　、　２２ｄは制
御器２６へ接続され、又制御器２６からは調圧器１８ａ
。

１８ｂ、１８ｃ、１８ｄを制御する為の制御信号２４ａ
、２４ｂ。

２４ｃ、２４ｄが調圧Ｄ１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８
ｄへ接続して構成されている。一方低温サイクル部１７
では圧縮機６と蒸発器４．カスケード熱交換器５を有し
ており、前記圧縮機６は電動機７によって駆動され単一
作動媒体を圧縮し、作動媒体は圧縮機６吐出口に設けら
れた導管１０を流れ一度カスケート熱交換器５を通りそ
の後視数ケ所に分岐され、それぞれ膨張ｉａ）　ｌｌａ
、　ｌｌｂ、　ｌｌｃ、　ｌｉｄを介して複数の熱交換
室を有する蒸発器４へ連導され低温熱流体１５との低温
熱交換が行なわれる。作動媒体はその後蒸発器４の各熱
交換室に設けられた圧力ポートから一度調圧器１９ａ、
１９ｂ、１９ｃ、１９ｄを通って一同に介し、一度カス
ケート熱交換器５で熱交換された後、吸込管１３により
て前記圧縮機６吸込口へ連絡し閉ループを構成する。前
記蒸発器４に設けられた複数の熱交換室には温度センサ
２１ａ。

２１ｂ、２１ｃ、２１ｄが取り付けられ、その信号線２
３ａ。

２３ｂ、２３ｃ、２３ｄは！ＩＪＩｉｌｉ器２７へ接続
され、又制御器　　　　１２７からは調圧ｎ　１９ａ、
１９ｂ、１９ｃ、１９ｄを制御する為の制御信号２５Ｘ
ｔ、　２５ｂ　、　２５ｃ　、　２５ｄが調圧器１９ａ
、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄへ接続して構成されている。

このようにヒートポンプ装置において圧縮機によって圧
縮された作動媒体を複数の調圧器を通過させることによ
って圧力レベルの異なる複数の熱交換室を有する熱交換
器へ分岐供給、取出しができる為、従来のように圧縮機
の圧縮過程での抽気や吐出圧力レベルの異なる圧縮機を
多段で構成する必要がなく、従ってこの装置に用いられ
る圧縮機の設計は非常に簡単になり、今までのような不
確定要因の多い複雑な計算を行なわなくても精度の高い
高効率な圧縮機を設計できるし、又、前述の理由から圧
縮機を多段で構成する必要がないことからコストの大幅
低下が期待できる。さらに熱流体の温度や熱交換室の１
し圧力を検知して制御ｌａ器へ導ひき、この劃−器で調
圧器を制御することにより作動媒体の圧力レベルを自由
に変えることができ目的とする温度の熱流体を取り出す
ことができる。

〔発明の他の実施例〕

この発明によるヒートポンプ装置で用いられる高温サイ
クル部、低温サイクル部は言うまでもな（目的に応じて
単独で使用することも可能であり、又、従来用いられて
いるヒートポンプ装置の高。

低温サイクル部の代替としてそのどちらかのサイクル部
を適用することも可能である。さらに熱交換室の温匿、
圧力を検知するセンサーは高、低温サイクル部のどちら
においても、温度か圧力のどれか又はその両方の組合せ
、又は重複しての設置は可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るヒートポンプ装置のサイクル図
、Ｉ！２図は従来用いられているヒートポンプ装置のサ
イクル図。 ｌ・−高温サイクル部圧縮機、２・・・高温サイクル部
電動機、３・・・凝縮器、４・・・蒸発器、５・・・カ
スケード熱交換器、６・・・低温サイクル部圧縮機、７
・・・低温サイクル部電動機、８ａ〜８　ｄ　、　ｌｌ
ａ　〜１ｉｄｌｌ・・・膨張器、９，１０・・・吐出導
管、１２，１３・・・吸込導管、１４・・・高温熱流体
、１５・・・低温熱流体、１６・・・高温サイクル部％
　１７・・・低温サイクル部、１８　ａ　〜１８　ｄ　
、　１９　ａ　〜１９　ｄ　・・・調圧器、２０ａ　〜
２０ｄ、２１ａ　〜２１ｄ・・・センサー、２２　ａ　
〜２２　ｄ　、　２３　ａ　〜２３　ｄ・・−センサー
信号線、２４　ａ　〜２４　ｄ　、　２５　ａ　〜２５
　ｄ−、ＪＳ）ＥｉＧｆｌｌＪ御信号線、２６．２７・
・・制御器。 代理人弁理士　　則　近　憲　佑（ばか１名）第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の作動媒体が第１の圧縮機と凝縮器と第１の
   膨張器と、カスケード熱交換器の第１の流路とを有する
   閉ループを通流する高温サイクル部と、第２の作動媒体
   が第２の圧縮機と前記カスケード熱交換器の第２の流路
   と第２の膨張器と蒸発器とを有する閉ループを通流する
   低温サイクル部を備え前記カスケード熱交換器で前記両
   サイクル部間で熱交換を行なわせるヒートポンプ装置に
   おいて、前記凝縮器が複数の熱交換室を有し、この各熱
   交換室に送りこまれる作動媒体の圧力を調整する第１の
   調圧器、もしくは前記蒸発器が複数の熱交換室を有し、
   この各熱交換室から流出する作動媒体の圧力を調整する
   第２の調圧器のいづれか一方を少なくとも具えてなるこ
   とを特徴とするヒートポンプ装置。
2. （２）調圧器が各熱交換室に設けられた温度センサもし
   くは圧力センサの少なくともいづれか一方のセンサの信
   号により制御されることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のヒートポンプ装置。