JPS61285352A

JPS61285352A - スクリユ式ヒ−トポンプ

Info

Publication number: JPS61285352A
Application number: JP12672185A
Authority: JP
Inventors: 藪本　治; 奈津夫神崎; 三吉　清忠; 定男佐藤
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1985-06-11
Filing date: 1985-06-11
Publication date: 1986-12-16

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、中間冷却器である液過冷却器（エコノマイザ
）を備えたスクリュ式ヒートポンプに関するものである
。

（従来技術）従来、この種のヒートポンプとして、第３図に示すもの
が公知であり、スクリエ圧縮磯本体（以下、本体という
。）１．凝縮器２．液過冷却器３．１１膨張弁４および
蒸発器５を含むクローズドループ６が形成しである。さ
らに、第２膨張弁７を含み、液送冷却９３３の入側にて
クローズドループ６から分岐して液過冷却器３内の熱交
換器８に通じる分岐ライン９と、この熱交換器８から中
間圧力状態にあるガス閉込み空間に開口させるように本
体１に形成したエコノマイザホール１０に通じるエコノ
マイザライン１１とが設けてあり、第１゜器８の出側に
冷媒温度検出可能に設けた第１．第２感温手段１２．１
３からの信号に基づいて行うように形成しである。

そして、本体１により冷媒を圧縮して、高圧。

高温ガス状態で吐出しく状態ａ）、これを凝縮器２にて
管１４内の水との間の熱交換により冷却して凝縮（液化
）させ、高圧液体状態でここから送出している（凝縮開
始時を状態す、凝縮完了時を状！！ｃ）。

この高圧液体状態の冷媒（状態Ｃ）を、液過冷却器３の
手前で一部分岐させて分岐ライン９に送り、第２膨張弁
７での絞り膨張により降圧させて低温〃ス、液状態（状
態ｄ）として熱交換器８内を通過させている。一方、残
りの部分の冷媒を液過冷却器３に送り、ここで熱交換器
８内の冷媒との間の熱交換により圧カ一定のままで過冷
却するとともに（状態ｅ）、熱交換器８内の冷媒を完全
にガス状態にしている（状態ｆ）。換言すれば、第２感
温手段１３によりエコノマイザライン１１内の温度を検
出して、この検出温度に基づいて、エコノマイザライン
１１内の冷媒が完全にガス状態になるように第２膨張弁
７の開度（絞り）を調節している。

ついで、液過冷却器３で冷却した高圧液体状態の冷媒（
状態ｅ）を第１膨張弁４で絞り膨張により降圧させて、
低温ガス、液状態としく状態ｇ）、これを蒸発器５にて
管１５内の水との間の熱交換により気化させ、低圧、低
温ガス状態（状態ｈ）として本体１に送り吸込ませてい
る。なお、この場合も上記同様第１感温手段１２により
蒸発器５の出側の冷媒の温度を検出して、この検出温度
に基づいて、この出側での冷媒が完全にガス状態になる
ように第１膨張弁４の開度（絞り）を調節している。

さらに、本体１にて、この吸込んだ冷媒の圧縮を開始す
るとともに、圧縮の中間段階において上記エコノマイザ
ライン１１からのガス状態の冷媒をエコノマイザホール
１０よりガス閉込み空間へ供給している（状態ｊ）。

そして、圧縮後、本体１より吐出した冷媒（状態ａ）を
凝縮器２に送って循環させ、以下上記同様の作用を繰返
し行うようになっている。

以上の冷媒の循環過程における各状態（ａ、ｂ、・・・
ｊ）を温度−エントロピ（Ｔ−８）線図上に示すと第２
図のようになり、図中の各記号は上記各状態の同記号の
ものに対応している。

また、図中点ｇ゛は第３図において液過冷却器３を設け
ないで、凝縮器２を出た冷媒を直接第１膨張弁４に導い
た場合のｐｔＳｉ膨張弁４の出側の冷媒の状態を表して
おり、このＴ−８線図上１点ｇｗｌｌ＋ＺＩＸで囲まれ
た部分の而８！（面Ｍｉｇ　＊　ｈ　、　ｚ　、　ｘと
いう。以下同様）および面積ｇ’＋ｌｌ＋Ｚ＊Ｖは蒸発
器５の冷却能力を表している。

したがって、液過冷却器３を設けることにより、これを
設けない場合に比べて、面積ｇｗｇ’＋ＶｔＸ（ハツチ
ング部分）だけ増加したことになる。

このように、従来は液過冷却器３は蒸発器５での冷却能
力を増大させるために用いられており、上記のように中
間圧力の液体状態の冷媒（状態ｄ）を液過冷却器３で完
全に蒸発させるように第２膨張弁７を制御しているため
、本体１内における圧縮中のガスの冷却効果は殆どなく
、圧縮動力の減少に寄与しなかった。

ところが、近年ヒートポンプが広範囲に普及するにつれ
て、特に大規模な熱利用系への適用のため、省エネルギ
効果の高い、成績係数ｃｏｐ（＝蒸発能力／圧縮動力）
が良好なヒートポンプの開発が強く要請されていた。

（発明の目的）本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的はＣＯＰの改善を可能としたスクリュ式ヒートポ
ンプを提供することにある。

（発明の構成）本発明は、上記の目的を達成するために本体と凝縮器と
液過冷却器と蒸発器用の第１膨張弁と蒸発器とを含むク
ローズドループと、第２膨張弁を含み、液過冷却器の入
側にて上記クローズドループから分岐して濃過冷却器内
の熱交換器に通じる分岐ラインと、この熱交換器から中
間圧力状態にあるガス閉込み空間に開口させるように本
体に形成したエコノマイザホールに通じるエコノマイザ
ラインとを備えたスクリュ式ヒートポンプにおいて、上
記凝縮器の入側に冷媒温度を検出可能に感温手段を設け
、かつ上記第２膨張弁を上記熱交換器内での冷媒の気化
が、本体内で液圧縮を起こさない範囲で部分的に行われ
るように、上記感温手段からの温度信号に基づいて弁開
度が変化するように形成するとともに、上記エコノマイ
ザホールをスクリュ圧縮機本体内に収納したロータの歯
溝に沿って複数個設けて構成した。

（実施例）次に、本発明の一実施例を図面にしたがって説明する。

第１図は、本発明に係るスクリュ式ヒートポンプを示し
、第３図に示す装置とは第２感温手段１３およびエコノ
マイザホール１０を除き、池は実質的に同一であり、対
応する部分には同一番号を付して説明を省略する。

第１図に示す装置では、第２感温手段１３は凝縮器２の
入側の冷媒温度を検出可能に設けてあり、この検出温度
に基づいて、熱交換器８内での冷媒の気化が、本体１内
で液圧縮を起こさない範囲で部分的に行われるように、
第２膨張弁７の開度を調節している。したがって、エコ
ノマイザラインｌｌ内の冷媒はガスと液体の混合状態に
ある（状＠ｆ”）。

また、エコノマイザホール１０は、本体１内のロータの
歯溝１６に沿って複数個設けてありエコノマイザホール
１０より注入する冷媒が一部液体であっても、〃ス閉込
み状態にある歯溝１６内に一様に広がるように形成しで
ある。すなわち、冷媒がガス状態の場合は、これを−個
のエコノマイザホール１０より注入しても、即座に歯溝
１６の内部全体に広がり易いが、液体の場合は広がりに
くく、圧縮中の歯溝１６内の冷媒との間の熱交換が有効
に行われないため、上記の様に注入する液体を分散させ
て、圧縮中の冷媒の冷却効果を高めるようにしである。

この結果、エコノマイザホール１０より注入した冷媒は
本体１内で飽和ガス状態になり（状態「）、圧縮中の冷
媒（状！！ｊ）を冷却すると同時に、これと混合して（
状態ｊｌ）、−緒に圧縮された後本体１より吐出され（
状ＦＪａ’）、以後上記同様の作用を繰返す。

したがって、第２図より明らかなように、このヒートポ
ンプでは、本体１からの冷媒の吐出温度を、第３図の装
置の場合と比べてＴａからＴａ’まで冷却するように、
エコノマイザホール１０がらの液量を制御するので、圧
縮動力が面積ａ＊ａＺＪ”１ｊの部分（ハツチング部分
）だけ減少する。さらに、第１膨張弁４へ送る冷媒（液
体）の過冷却も行うので（状！！ｅ参照）、蒸発器５で
の冷却能力は液過冷却器３のない場合に比べて面積ｇ＋
ｇ”＋１’＋Ｘだけ増加しており、上記面積ａ＋ａ’ｔ
Ｊ’ｔＪの部分による動力減少と相俟って高いＣＯＰが
得られるようになっている。

なお、上記実施例では液過冷却器３を１段だけ設けたも
めを示したが、本発明はこれに限るものでなく、液過冷
却器３を多段に設けてもよい。そして、この場合、エフ
７マイザホール１０は、より高圧側のエコ７マイザライ
ン中の本体１内のより高圧側の歯溝部に注入するように
形成するのが６′Ｆましく、理論的には段数の増加とと
もにヒートポンプのＣＯＰは高くなる。

（発明の効果）以上の説明より明らかなように、本発明によれば、凝縮
器の入側に冷媒温度を検出可能に感温手段を設け、かつ
上記第２膨張弁を、熱交換器内での冷媒の気化が、本体
内で液圧縮を起こさない範囲で部分的に行われるように
、感温手段からの温度信号に基づいて弁開度が変化する
ように形成するとともに、エコノマイザホールを本体内
に収納したロータの歯溝に沿って複数個設けである。

このため、液過冷却器を備えていない１段油冷式ヒート
ポンプに比べて冷却能力を増大させることができるだけ
でなく、従来の液過冷却器を備えたヒートポンプに比べ
ても圧縮動力が減少し、ＣＯＰを向上させることができ
る。

また、本体がらの冷媒の吐出温度が低下するため、従来
これを下げるために必要であった高価な油冷却器が不要
となり、装置の構成を単純化することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るスクリュ式ヒートポンプの機器構
成図、第２図はＴ−８線図、第３図は従来のスクリュ式
ヒートポンプの機器構成図である。１・・・本体、２・・・凝縮器、３・・・液適冷却器、
４・・・第１膨張弁、５・・・蒸発器、６・・・クロー
ズドループ、７・・・第２膨張弁、８・・・熱交換器、
９・・・分岐ライン、１０・・・エコノマイザホール、
１１・・・エコノマイサライン、１３・・・第２感温手
段、１６・・・歯溝。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）スクリュ圧縮機本体と凝縮器と液過冷却器と蒸発
器用の第１膨張弁と蒸発器とを含むクローズドループと
、第２膨張弁を含み、液過冷却器の入側にて上記クロー
ズドループから分岐して液過冷却器内の熱交換器に通じ
る分岐ラインと、この熱交換器から中間圧力状態にある
ガス閉込み空間に開口させるようにスクリュ圧縮機本体
に形成したエコノマイザホールに通じるエコノマイザラ
インとを備えたスクリュ式ヒートポンプにおいて、上記
凝縮器の入側に冷媒温度を検出可能に感温手段を設け、
かつ上記第２膨張弁を上記熱交換器内での冷媒の気化が
、本体内で液圧縮を起こさない範囲で部分的に行われる
ように、上記感温手段からの温度信号に基づいて弁開度
が変化するように形成するとともに、上記エコノマイザ
ホールをスクリュ圧縮機本体内に収納したロータの歯溝
に沿って複数個設けたことを特徴とするスクリュ式ヒー
トポンプ。