JPS6199066A

JPS6199066A - 熱ポンプ装置

Info

Publication number: JPS6199066A
Application number: JP59219765A
Authority: JP
Inventors: 和生中谷; 裕二向井; 茂夫鈴木; ▲吉▼田　雄二
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1984-10-18
Filing date: 1984-10-18
Publication date: 1986-05-17
Anticipated expiration: 2009-03-23
Also published as: JPH0621725B2

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、非共沸混合冷媒を用い、冷媒精留塔によシ、
主回路を流れる冷媒組成を変化させ、常に負荷に適応し
た能力を発生し得る熱ポンプ装置に関するものである。

従来例の構成とその問題点第１図は、非共沸混合冷媒を用い冷媒精留塔により分離
された低沸点成分に富んだ冷媒と高沸点成分に富んだ冷
媒を選択的に冷凍サイクルの主回路に流すことにより、
主回路を循環する冷媒組成を変化させ、冷房、暖房能力
を制御する従来の熱ポンプ装置の構成図である。第１図
において、１は圧縮機、２は冷暖切りかえのだめの四方
弁、３は負荷側熱交換器、４，５，６．７は絞り装置、
８は熱源側熱交換器、９は三方弁、１Ｑは冷媒精留塔、
１１は冷却部、１２は加熱部、１３．１４はストップバ
ルブ、１５．１６は逆止弁である。

以上のように構成された熱ポンプ装置についてその作用
を説明する。暖房時、圧縮機１で圧縮された冷媒蒸気は
、四方弁２を通り、実線矢印の方向へ流れ負荷側熱交換
器３で凝縮、液化し、絞り装置４に入る。通常運転時、
三方弁９は第１図に示す方向に開いており、絞り装置４
を出た冷媒は、絞り装置５を経て、熱源側熱交換器８に
入り蒸発。

気化した後、圧縮機１に戻る。主回路の冷媒組成を変え
る時には、三方弁９を９００右方向に回転させて、絞り
装置４を出た冷媒を三方弁９を経て、冷媒精留塔１０に
導入する。冷媒精留塔１０において導入された冷媒のう
ちの液成分は下方へ流れ、加熱部１２によって加熱され
沸騰し、発生するガス成分は、冷媒精留塔１０を上昇し
ていく。一方、導入された冷媒のうちのガス成分は上方
へ流れ、冷却部１１によって冷却されて凝縮し、液化し
た冷媒は冷媒精留塔１ｏを下降しながら、加熱部１２よ
り新らしく発生したガス成分と気液接触する。

この精留作用により加熱部１２には、より高沸点成分に
富んだ液が貯溜され、冷却部１１には、より低沸点成分
に富んだ液が貯溜される。そこで、主回路内の冷媒をよ
り低沸点成分に富んだ組成にするためには、ストップパ
ルプ１３を開、ストップパルプ１４を閉とすることによ
り、より低沸点成分に富んだ液が、冷却部１１よりスト
ップパルプ１３、絞り装置７、逆上弁１６を通って熱源
側熱交換器８に流入する。また、逆に高沸点成分に富ん
だ組成にするためには、ストップパルプ１３を閉、スト
ップパルプ１４を開とすることにより、高沸点成分に富
んだ液が、加熱部１２よりストップパルプ１２、絞り装
置７、逆止弁１６を通って熱源側熱交換器８に流入する
。したがって、三方弁９、およびストップパルプ１３．
１４の操作により、主回路を流れる冷媒組成が変えられ
ることになる。

冷房時においても、冷媒の流れが点線矢印のようになる
だけで、その作用は同じであるので説明は省略する。

上記のように構成された熱ポンプ装置において冷媒が冷
媒精留塔１ｏへ導入される位置は、およそ、その中心付
近−カ所であり、こうすることによって冷媒精留塔下部
の加熱部１２には、導入された冷媒組成よりも、より高
沸点成分に富んだものが、冷媒精留塔上部の冷却部には
、導入された冷媒組成よりも、より低沸点成分に富んだ
ものが貯溜されるが、導入された位置から、冷却部１１
までの長さが冷媒精留塔のおよそ半分であり、つまり、
導入された冷媒が、冷却部１１よりの冷媒液と熱物質交
換によって徐々に低沸点成分に富んだものになって冷却
部に貯溜されるといういわゆる精留作用の行なわれる長
さが冷媒錆留塔１０のおよそ半分になるため、その作用
が十分に行なわれず、導入された冷媒組成と冷却部１１
に貯溜された冷媒組成との差を°あまりとることができ
なかった。まだ、同様に導入された位置から加熱部１２
までの長さも冷媒精留塔１Ｑのおよそ半分であるため、
加熱部１２に貯溜された冷媒組成との差をあまりとるこ
とができなかった。そのため、主回路を流れる冷媒組成
の変化幅は小さいものとなり、負荷に対応した冷媒組成
を満足に得られないという問題点があり、また、逆に、
所望の冷媒組成を循環させるには、貯溜すべき冷媒量が
多くなり、そのために必要な容器も大きくなるという欠
点もあった。

発明の目的本発明の目的は、冷媒精留塔の冷媒貯溜量を少なくして
、かつ冷凍サイクルの主回路を流れる冷媒の組成を大き
く可変し、常に負荷に応じた好適な冷媒組成を得ること
のできる熱ポンプ装置を提供することにある。

発明の構成本発明の熱ポンプ装置は、圧縮機、負荷側熱交換器、絞
り装置、熱源側熱交換器を接続して非共沸混合冷媒を循
環する冷凍サイクルの主回路を構成し、この主回路内の
非共沸混合冷媒を導入して精留するとともに精留した非
共沸混合冷媒を前記主回路に供給する冷媒精留塔を設け
、この冷媒精留塔には主回路内の非共沸混合冷媒が選択
的に導入される冷媒導入部を塔頂部および塔底部に設け
てなるものである。

実施例の説明本発明の一実施例を第２図にもとづいて説明する。

第２図は、本発明になる熱ポンプ装置の一実施例を示す
構成図である。第２図において、第１図と同一の構成要
素に対し同一番号を付しである。

１７．１８はストップパルプである。

以上のように構成された熱ポンプ装置について以下にそ
の作用を説明する。暖房時、圧縮機１で圧縮された冷媒
蒸気は四方弁２を通り、実線矢印の方向へ流れ、負荷側
熱交換器３で凝縮、液化し、絞り装置４に入る。通常運
転時、三方弁９は第２図に示す方向に開いており、絞り
装置４を出だ冷媒は、絞り装置６を経て、熱源側熱交換
器８に入り、蒸発、気化して後、圧縮機１に戻る。次に
主回路の冷媒組成を変える時には、三方弁９を９０゜右
方向に回転させ、絞り装置４を出た冷媒を三方弁９を経
て冷媒精留塔１ｏに導入させるが、主回路をより低沸点
成分に富むようにするには、ストップパルプ１４．１８
を閉、１３．１７を開とする。すなわち、ストップパル
プ１７を通過した冷媒は冷媒精留塔１０の塔頂部１０ａ
に導入され、そのうちの冷媒液が冷媒精留塔１Ｑを下方
に流れ、加熱部１２で加熱されて沸騰し、発生したガス
成分が冷媒精留塔１ｏ内を上昇していき、新しく塔頂部
１０　ａに導入されて下降する冷媒液と気液接触する。

この場合、冷媒精留塔１ｏの塔頂部１０ａに導入された
冷媒が、加熱部１２より発生したガスと熱、物質交換を
して低沸点成分が気化し徐々に、より高沸点成分に富ん
だ組成となって加熱部１２に貯溜していく、いわゆる精
留作用の行なわれる空間が塔頂部１０ａから塔底部１ｏ
ｂまでとなり、冷媒精溜塔１ｏのほぼ全長に渡るため、
従来のように、冷媒精留塔１０に導入された冷媒がより
高沸点成分になる精留作用が冷媒精留塔１ｏの中心部か
ら塔底部までという半分の長さの区間で行なわれる場合
に比較して、精留作用が一段と促進され、加熱部１２に
は非常に高沸点成分に富んだ組成の冷媒が貯溜される。

冷却部１１の残りの冷媒はストップパルプ１３を通り、
絞り装置７．逆止弁１６を通って熱源側熱交換器８に流
入し、そこで蒸発気化して再び圧縮機１に吸入されるが
、その冷媒組成は、加熱部１２に高沸点成分に富んだ冷
媒が貯溜されていくことにより三方弁９を９０’右向に
回した後、徐々に低沸点成分に富んだものになっていき
、さらにこの状態を続けると冷凍サイクル主回路の冷媒
組成は低沸点成分に非常に富んだ組成にまですることが
できる。

次に、主回路内をより高沸点成分に富むようにするには
、ストップパルプ１３．１７を閉、１４゜１８を開とす
る。すなわち、ストップパルプ１８を通過した冷媒は、
冷媒精留塔１ｏの塔底部１０ｂに導入され加熱部１２で
加熱され沸騰し、発生したガス成分が冷媒精留塔１ｏ内
を上昇していき冷却部１１で冷却され液化する。この液
化した冷媒は、さらに冷媒精留塔１ｏ内を下降して、新
しく加熱部１２から発生したガスと熱、物質交換をして
そのうちの低沸点成分が気化し、冷却部１１に貯溜して
いく、いわゆる精留作用が行なわれる。

この作用の行なわれる区間が塔底部１０ｂから塔頂部１
０　ａまでとなり、冷媒精留塔１０のほぼ全長にわたる
ため従来のように、冷媒精留塔１０の中心部から塔頂部
までという半分の長さの区間で精留作用が行なわれるも
のに比較して精留作用が一段と促進され、冷却部１１に
は低沸点成分の非常に富んだ冷媒液が貯溜されることに
なる。加熱部１２の残りの冷媒液は、ストップパルプ１
３゜絞り装置７．逆止弁１６を通って熱源側熱交換器８
に流入し、再び圧縮機１に吸入されるが、その冷媒組成
は、冷却部１１に低沸点成分に富んだ冷媒が貯溜されて
いくことにより、三方弁９を９００右向に回した後、徐
々に高沸点成分に富んだものとなっていき、ついには、
非常に高沸点成分に富んだ組成にまですることができる
。

したがって、三方弁９、およびストップパルプ１３．１
４，１７．１８の操作により、主回路を流れる冷媒組成
を非常に高沸点成分に富んだものから低沸点成分に富ん
だものまで広い範囲で変化させることができ、負荷に応
じて常に好適となる冷媒組成を得ることが可能となる。

さらに加熱部１２あるいは冷却部１１で、非常に高沸点
成分、あるいは低沸点成分に富んだ冷媒液を貯溜するこ
とができるので、冷凍サイクル主回路内の冷媒組成を所
望のものに変化させたい時に、貯溜すべき高沸点成分あ
るいは低沸点成分に富んだ冷媒液の量を少なくすること
ができ、したがって、加熱部１２および冷却部１１の貯
溜容器を小さくすることができる。

なお、本実施例の加熱部、冷却部の熱源、冷却源につい
ては説明を行なっていないが、熱源については、電気ヒ
ータ、圧縮機吐出冷媒等、冷却源については、水冷、絞
り装置出口冷媒等が考えられ、これらは本発明に含まれ
るものである。

また、本実施例は、冷媒精留塔１０が、負荷側熱交換器
内圧力と熱源側熱交換器内圧力との中間圧力で動作する
例であるが、負荷側熱交換器内圧力、あるいは熱源側熱
交換器内圧力等で動作してもよく、これらは本発明に含
まれるものである。

発明の効果以上述べた如く、本発明は熱ポンプ装置において、非共
沸混合冷媒を冷媒精留塔へ導入する位置をその塔頂部又
は塔底部に切り換え可能な如く接続し、ストップパルプ
の開閉操作によって冷媒精留塔の加熱部あるいは冷却部
に非常に高沸点成分に富んだあるいは低沸点成分に富ん
だ冷媒を貯溜することが可能なため、冷凍サイクル主回
路を流れる冷媒組成の可変幅を犬きくでき、冷房暖房運
転時において、常に負荷に対応した好適な冷媒組成を得
ることができ、かつ、貯溜するだめの容器を小さくする
ことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の冷媒精留塔を用いた熱ポンプ装置の構成
図、第２図は本発明の熱ポンプ装置の一実施例を示す構
成図である。１・・・−圧縮機、３　・−負荷側熱交換器、８・・・
・・・熱源側熱交換器、９−・三方弁、１ｏ・・・−冷
媒精留塔、１０ａ・・−・・塔頂部、１０ｂ・・・塔底
部、１１・・・・冷却部、１２−・・加熱部、１３　、
１４　、１７゜１８・・・・・ストップパルプ。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

圧縮機、負荷側熱交換器、絞り装置、熱源側熱交換器を
接続して非共沸混合冷媒を循環する冷凍サイクルの主回
路を構成し、この主回路内の前記非共沸混合冷媒を導入
して精留するとともに精留した非共沸混合冷媒を前記主
回路に供給する冷媒精留塔を設け、この冷媒精留塔には
主回路内の非共沸混合冷媒が選択的に導入される冷媒導
入部を塔頂部および塔底部に設けた熱ポンプ装置。