JP2002162123A - ヒートポンプ - Google Patents
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- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
- F25B9/008—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide
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- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/06—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
- F25B2309/061—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide with cycle highest pressure above the supercritical pressure
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- F25B2339/00—Details of evaporators; Details of condensers
- F25B2339/04—Details of condensers
- F25B2339/047—Water-cooled condensers
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- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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- F25B2600/00—Control issues
- F25B2600/17—Control issues by controlling the pressure of the condenser
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 冷媒の臨界温度が低くても成績係数を向上さ
せることができるヒートポンプを提供する。 【解決手段】 ヒートポンプ１０の冷媒回路２０には、
３つの凝縮器２６〜２８が直列に設けられている。流通
路３０には、これら凝縮器２６〜２８と熱交換を行う第
１〜第３加温部３１〜３３が設けられている。流通路３
０には、水（流体）を中間の第３加温部３３の下流端か
ら上流端に戻す還流路３６が設けられている。還流路３
６には、授熱部３６が設けられている。この授熱部３６
から、冷媒回路２０の蒸発器２４と圧縮機２１との間に
設けられた採熱部２５に熱が渡される。
せることができるヒートポンプを提供する。 【解決手段】 ヒートポンプ１０の冷媒回路２０には、
３つの凝縮器２６〜２８が直列に設けられている。流通
路３０には、これら凝縮器２６〜２８と熱交換を行う第
１〜第３加温部３１〜３３が設けられている。流通路３
０には、水（流体）を中間の第３加温部３３の下流端か
ら上流端に戻す還流路３６が設けられている。還流路３
６には、授熱部３６が設けられている。この授熱部３６
から、冷媒回路２０の蒸発器２４と圧縮機２１との間に
設けられた採熱部２５に熱が渡される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ヒートポンプに
関し、特に、臨界温度が低い（例えば９０℃以下の）冷
媒に適したヒートポンプに関する。
関し、特に、臨界温度が低い（例えば９０℃以下の）冷
媒に適したヒートポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】ヒートポンプは、冷媒を、圧縮機、凝縮
器、膨張弁、及び蒸発器の順に循環させる冷媒回路を有
している。冷媒は、蒸発器を通過する過程で採熱し、凝
縮器を通過する過程で放熱する。
器、膨張弁、及び蒸発器の順に循環させる冷媒回路を有
している。冷媒は、蒸発器を通過する過程で採熱し、凝
縮器を通過する過程で放熱する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年、ヒートポンプの
冷媒として、オゾン層を破壊することがない物質を採用
することが望まれている。そのような物質の代表的なも
のに、Ｒ４１０Ａ（ジフルオロメタンとペンタフルオロ
エタンを５０ｗｔ％ずつ混合したもの）や二酸化炭素が
挙げられる。これらの臨界温度は、Ｒ４１０Ａが約７５
℃、二酸化炭素が約３０℃であり、比較的低温である。
そのため、成績係数が十分でない。
冷媒として、オゾン層を破壊することがない物質を採用
することが望まれている。そのような物質の代表的なも
のに、Ｒ４１０Ａ（ジフルオロメタンとペンタフルオロ
エタンを５０ｗｔ％ずつ混合したもの）や二酸化炭素が
挙げられる。これらの臨界温度は、Ｒ４１０Ａが約７５
℃、二酸化炭素が約３０℃であり、比較的低温である。
そのため、成績係数が十分でない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために提案されたものであり、その第１の特徴
は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器を順次環状に
接続してなる冷媒回路を備え、この冷媒回路を循環する
冷媒が、上記蒸発器で採熱し、上記凝縮器で放熱するヒ
ートポンプにおいて、上記蒸発器と圧縮機との間の冷媒
回路に、上記凝縮器の中途部からの放熱を採取する採熱
部を設けたことにある。
決するために提案されたものであり、その第１の特徴
は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器を順次環状に
接続してなる冷媒回路を備え、この冷媒回路を循環する
冷媒が、上記蒸発器で採熱し、上記凝縮器で放熱するヒ
ートポンプにおいて、上記蒸発器と圧縮機との間の冷媒
回路に、上記凝縮器の中途部からの放熱を採取する採熱
部を設けたことにある。
【０００５】本発明の第２の特徴は、上記第１の特徴に
おいて、上記凝縮器の中途部より膨張弁側と熱交換する
第１加温部と、上記凝縮器の中途部より圧縮機側と熱交
換する第２加温部とを有し、加温されるべき流体が、上
記凝縮器の冷媒と向流するようにして上記第１加温部、
上記第２加温部の順に流れる流通路を備えたことにあ
る。
おいて、上記凝縮器の中途部より膨張弁側と熱交換する
第１加温部と、上記凝縮器の中途部より圧縮機側と熱交
換する第２加温部とを有し、加温されるべき流体が、上
記凝縮器の冷媒と向流するようにして上記第１加温部、
上記第２加温部の順に流れる流通路を備えたことにあ
る。
【０００６】本発明の第３の特徴は、上記第２の特徴に
おいて、上記流通路の第１、第２加温部の間に、上記凝
縮器の中途部から熱を受け取るとともに上記採熱部に熱
を渡す熱中継部が設けられており、これにより、上記採
熱部による上記採熱がなされることにある。
おいて、上記流通路の第１、第２加温部の間に、上記凝
縮器の中途部から熱を受け取るとともに上記採熱部に熱
を渡す熱中継部が設けられており、これにより、上記採
熱部による上記採熱がなされることにある。
【０００７】本発明の第４の特徴は、上記第３の特徴に
おいて、上記熱中継部が、上記凝縮器の中途部と熱交換
する第３加温部と、この第３加温部から出て上記第２加
温部に向かう流体の一部を上記第１加温部と第３加温部
との間の流通路に戻す還流路と、この還流路に介在さ
れ、上記採熱部と熱交換する授熱部とを有していること
にある。
おいて、上記熱中継部が、上記凝縮器の中途部と熱交換
する第３加温部と、この第３加温部から出て上記第２加
温部に向かう流体の一部を上記第１加温部と第３加温部
との間の流通路に戻す還流路と、この還流路に介在さ
れ、上記採熱部と熱交換する授熱部とを有していること
にある。
【０００８】本発明の第５の特徴は、上記第４の特徴に
おいて、上記第１加温部の出口温度を検出する温度検出
手段と、上記授熱部の出口温度を検出する他の温度検出
手段と、これら２つの温度検出手段による検出温度の差
がゼロになるように上記還流路の流量を調節する流量調
節手段とを備えたことにある。
おいて、上記第１加温部の出口温度を検出する温度検出
手段と、上記授熱部の出口温度を検出する他の温度検出
手段と、これら２つの温度検出手段による検出温度の差
がゼロになるように上記還流路の流量を調節する流量調
節手段とを備えたことにある。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態
に係るヒートポンプ１０を示したものである。ヒートポ
ンプ１０は、冷媒回路２０と給湯用の水（流体）の流通
路３０とを備えている。流通路３０の両端は、ヒートポ
ンプ１０から延び出て、上流端は貯湯タンク（図示せ
ず）の下側部に連なり、下流端は上記貯湯タンクの上側
部に連なっている。ヒートポンプ１０は、貯湯タンクの
下側部から送られて来た水を冷媒回路２０で熱湯にし、
貯湯タンクの上側部に戻す。
面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態
に係るヒートポンプ１０を示したものである。ヒートポ
ンプ１０は、冷媒回路２０と給湯用の水（流体）の流通
路３０とを備えている。流通路３０の両端は、ヒートポ
ンプ１０から延び出て、上流端は貯湯タンク（図示せ
ず）の下側部に連なり、下流端は上記貯湯タンクの上側
部に連なっている。ヒートポンプ１０は、貯湯タンクの
下側部から送られて来た水を冷媒回路２０で熱湯にし、
貯湯タンクの上側部に戻す。
【００１０】さらに詳述する。冷媒回路２０には、圧縮
機２１、凝縮器２２、膨張弁２３、及び蒸発器２４が順
次設けられている。冷媒回路２０を循環する冷媒には、
オゾン層を破壊するおそれのない物質として二酸化炭素
が用いられている。冷媒は、圧縮機２１によって断熱圧
縮されて凝縮器２２へ送り出される。そして、凝縮器２
２を通過する過程で放熱する。その後、膨張弁２３で断
熱膨張される。そして、蒸発器２４を通過する過程で気
化し、外気から採熱する。
機２１、凝縮器２２、膨張弁２３、及び蒸発器２４が順
次設けられている。冷媒回路２０を循環する冷媒には、
オゾン層を破壊するおそれのない物質として二酸化炭素
が用いられている。冷媒は、圧縮機２１によって断熱圧
縮されて凝縮器２２へ送り出される。そして、凝縮器２
２を通過する過程で放熱する。その後、膨張弁２３で断
熱膨張される。そして、蒸発器２４を通過する過程で気
化し、外気から採熱する。
【００１１】蒸発器２４の下流側であって、蒸発器２４
と圧縮機２１との間の冷媒回路２０には、伝熱管からな
る採熱部２５が設けられている。
と圧縮機２１との間の冷媒回路２０には、伝熱管からな
る採熱部２５が設けられている。
【００１２】上記凝縮器２２は、直列に並んだ３つの凝
縮器２６〜２８に分かれている。
縮器２６〜２８に分かれている。
【００１３】一方、流通路３０には、伝熱管からなる３
つの加温部３１〜３３が直列に並んで設けられている。
第１加温部３１は、凝縮器２８（凝縮器２２の中途部よ
り膨張弁２３側）と共に第１熱交換器１１を構成してい
る。第２加温部３２は、流通路３０において第１加温部
３１より下流に配され、凝縮器２６（凝縮器２２の中途
部より圧縮機２１側）と共に第２熱交換器１２を構成し
ている。第３加温部３３は、第１、第２加温部３１，３
２の間に配され、凝縮器２７（凝縮器２２の中途部）と
共に第３熱交換器１３を構成している。
つの加温部３１〜３３が直列に並んで設けられている。
第１加温部３１は、凝縮器２８（凝縮器２２の中途部よ
り膨張弁２３側）と共に第１熱交換器１１を構成してい
る。第２加温部３２は、流通路３０において第１加温部
３１より下流に配され、凝縮器２６（凝縮器２２の中途
部より圧縮機２１側）と共に第２熱交換器１２を構成し
ている。第３加温部３３は、第１、第２加温部３１，３
２の間に配され、凝縮器２７（凝縮器２２の中途部）と
共に第３熱交換器１３を構成している。
【００１４】流通路３０には、還流路３４が設けられて
いる。還流路３４の上流端は、第３、第２加温部３３，
３２の間に接続され、下流端は、第１、第３加温部３
１，３３の間に接続されている。還流路３４には、ポン
プ３５と、伝熱管からなる授熱部３６とが設けられてい
る。授熱部３６は、上記冷媒回路２０の採熱部２５と共
に第４熱交換器１４を構成している。
いる。還流路３４の上流端は、第３、第２加温部３３，
３２の間に接続され、下流端は、第１、第３加温部３
１，３３の間に接続されている。還流路３４には、ポン
プ３５と、伝熱管からなる授熱部３６とが設けられてい
る。授熱部３６は、上記冷媒回路２０の採熱部２５と共
に第４熱交換器１４を構成している。
【００１５】第１〜第４熱交換器１１〜１４は、何れも
向流型の熱交換器である。すなわち、凝縮器２２での冷
媒と第１〜第３加温部３１〜３３での水は、互いに向流
するようになっている。また、採熱部２５での冷媒と授
熱部３６での水も、互いに向流するようになっている。
向流型の熱交換器である。すなわち、凝縮器２２での冷
媒と第１〜第３加温部３１〜３３での水は、互いに向流
するようになっている。また、採熱部２５での冷媒と授
熱部３６での水も、互いに向流するようになっている。
【００１６】第３加温部３３と還流路３４と授熱部３６
とにより、特許請求の範囲の「熱中継部」が構成されて
いる。
とにより、特許請求の範囲の「熱中継部」が構成されて
いる。
【００１７】第１加温部３１と還流路３４の下流端との
間の流通路３０には、水温センサ３７（温度検出手段）
が設けられている。授熱部３６より下流の還流路３４に
は、他の水温センサ３８（他の温度検出手段）が設けら
れている。これら２つの水温センサ３８による検出水温
に基づき、図示しないコントローラがポンプ３５を制御
するようになっている。コントローラ及びポンプ３５に
より、特許請求の範囲の「流量調節手段」が構成されて
いる。
間の流通路３０には、水温センサ３７（温度検出手段）
が設けられている。授熱部３６より下流の還流路３４に
は、他の水温センサ３８（他の温度検出手段）が設けら
れている。これら２つの水温センサ３８による検出水温
に基づき、図示しないコントローラがポンプ３５を制御
するようになっている。コントローラ及びポンプ３５に
より、特許請求の範囲の「流量調節手段」が構成されて
いる。
【００１８】上記のように構成されたヒートポンプ１０
の作用を、図１〜図３を参照して説明する。なお、図２
は、冷媒回路２０を循環する冷媒についてエンタルピー
と温度の変化の様子を示したものである。図３は、熱交
換器１１〜１３の長手方向の位置に対する冷媒と水の温
度変化の様子を示したものである。
の作用を、図１〜図３を参照して説明する。なお、図２
は、冷媒回路２０を循環する冷媒についてエンタルピー
と温度の変化の様子を示したものである。図３は、熱交
換器１１〜１３の長手方向の位置に対する冷媒と水の温
度変化の様子を示したものである。
【００１９】ヒートポンプ１０の冷媒（二酸化炭素）
は、臨界温度が低い（約３０℃）ので、超臨界状態で凝
縮器２６に入り、さらに凝縮器２７、凝縮器２８の順に
流れる。この過程で、第２加温部３２、第３加温部３
３、及び第１加温部３１の水と順次熱交換を行い、温度
を下げながら凝縮する（図２及び図３の点Ａ〜点Ｄ）。
その後、膨張弁２３を経て（図２の点Ｄ〜点Ｅ）、蒸発
器２４で気化された後（図２の点Ｅ〜点Ｆ）、採熱部２
５に送られる。
は、臨界温度が低い（約３０℃）ので、超臨界状態で凝
縮器２６に入り、さらに凝縮器２７、凝縮器２８の順に
流れる。この過程で、第２加温部３２、第３加温部３
３、及び第１加温部３１の水と順次熱交換を行い、温度
を下げながら凝縮する（図２及び図３の点Ａ〜点Ｄ）。
その後、膨張弁２３を経て（図２の点Ｄ〜点Ｅ）、蒸発
器２４で気化された後（図２の点Ｅ〜点Ｆ）、採熱部２
５に送られる。
【００２０】一方、水は、第１加温部３１、第３加温部
３３、及び第２加温部３２の順に流れる。この過程で、
上記冷媒との熱交換により温度上昇する（図３の破
線）。ここで、第３加温部３３から出た水の一部は、還
流路３４に流入する。この水は、既に第１加温部３１及
び第３加温部３３を経て来ており、ある程度の高温（温
水）になっている。この温水が授熱部３６を通過する過
程で上記採熱部２５の冷媒に熱を与える。
３３、及び第２加温部３２の順に流れる。この過程で、
上記冷媒との熱交換により温度上昇する（図３の破
線）。ここで、第３加温部３３から出た水の一部は、還
流路３４に流入する。この水は、既に第１加温部３１及
び第３加温部３３を経て来ており、ある程度の高温（温
水）になっている。この温水が授熱部３６を通過する過
程で上記採熱部２５の冷媒に熱を与える。
【００２１】これによって、冷媒は、採熱部２５で温度
を高められたうえで（図２の点Ｆ〜点Ｇ）、圧縮機２１
に送られる。したがって、圧縮機２１の仕事量が小さく
ても冷媒を十分に高温にすることができ（図２の点Ｇ〜
点Ａ）、ヒートポンプ１０の成績係数を向上させること
ができる。これによって、凝縮器２２において超臨界状
態になっていても水に十分な熱を与えることができ、第
２加温部３２からの出湯温度ｔ０（図３）を十分に高く
することができる。
を高められたうえで（図２の点Ｆ〜点Ｇ）、圧縮機２１
に送られる。したがって、圧縮機２１の仕事量が小さく
ても冷媒を十分に高温にすることができ（図２の点Ｇ〜
点Ａ）、ヒートポンプ１０の成績係数を向上させること
ができる。これによって、凝縮器２２において超臨界状
態になっていても水に十分な熱を与えることができ、第
２加温部３２からの出湯温度ｔ０（図３）を十分に高く
することができる。
【００２２】上記還流路３４の授熱部３６を通った後の
水は、第１加温部３１と第３加温部３３との間の流通路
３０に戻される。これによって、第３加温部３３での水
温の上昇勾配（図３の点Ｐ〜点Ｑ）が、第１、第２加温
部３１，３２でのものと比べて緩やかになる。一方、冷
媒については、中間の凝縮器２７での温度の低下勾配
（図３の点Ｂ〜点Ｃ）が、両端の凝縮器２６，２８での
ものと比べて緩やかになる傾向がある。したがって、図
３において水の温度変化を示す破線を、冷媒の温度変化
を示す実線に対して大略並行するような折れ線にするこ
とができる。これによって、冷媒と水の温度差Δｔが、
熱交換器１１〜１３の長手方向の位置によって大きく変
動しないようにすることができる。（若しも、水を還流
路３４で戻すことをしなければ、温度差Δｔが、中間の
１点で極端に小さくなり、その１点から離れるにしたが
って大きくなる。）これによって、向流型の熱交換器１
１〜１３による熱交換効率を向上させることができる。
水は、第１加温部３１と第３加温部３３との間の流通路
３０に戻される。これによって、第３加温部３３での水
温の上昇勾配（図３の点Ｐ〜点Ｑ）が、第１、第２加温
部３１，３２でのものと比べて緩やかになる。一方、冷
媒については、中間の凝縮器２７での温度の低下勾配
（図３の点Ｂ〜点Ｃ）が、両端の凝縮器２６，２８での
ものと比べて緩やかになる傾向がある。したがって、図
３において水の温度変化を示す破線を、冷媒の温度変化
を示す実線に対して大略並行するような折れ線にするこ
とができる。これによって、冷媒と水の温度差Δｔが、
熱交換器１１〜１３の長手方向の位置によって大きく変
動しないようにすることができる。（若しも、水を還流
路３４で戻すことをしなければ、温度差Δｔが、中間の
１点で極端に小さくなり、その１点から離れるにしたが
って大きくなる。）これによって、向流型の熱交換器１
１〜１３による熱交換効率を向上させることができる。
【００２３】上記温度センサ３７によって第１加温部３
１の出口での水温ｔ31が検出される。また、温度センサ
３８によって授熱部３６の出口での水温ｔ36が検出され
る。これら検出水温ｔ31，ｔ36は、上記コントローラに
入力される。コントローラは、これら２つの検出水温の
差（ｔ31−ｔ36）がゼロになるようにポンプ３５の出力
すなわち還流路３４の流量を調節する。これによって、
第１加温部３１の出口での水温と第３加温部３３の入口
での水温を一致させることができ、図３の点Ｐに段差が
出来ないようにすることができる。この結果、点Ｐの前
後での冷媒と水の温度差Δｔが不連続的に変動しないよ
うにすることができ、熱交換効率を確実に向上させるこ
とができる。
１の出口での水温ｔ31が検出される。また、温度センサ
３８によって授熱部３６の出口での水温ｔ36が検出され
る。これら検出水温ｔ31，ｔ36は、上記コントローラに
入力される。コントローラは、これら２つの検出水温の
差（ｔ31−ｔ36）がゼロになるようにポンプ３５の出力
すなわち還流路３４の流量を調節する。これによって、
第１加温部３１の出口での水温と第３加温部３３の入口
での水温を一致させることができ、図３の点Ｐに段差が
出来ないようにすることができる。この結果、点Ｐの前
後での冷媒と水の温度差Δｔが不連続的に変動しないよ
うにすることができ、熱交換効率を確実に向上させるこ
とができる。
【００２４】次に、本発明の他の実施形態を、図４及び
図５を参照して説明する。これら実施形態において上記
第１実施形態と共通する構成については、図面に同一符
号を付して説明を省略する。
図５を参照して説明する。これら実施形態において上記
第１実施形態と共通する構成については、図面に同一符
号を付して説明を省略する。
【００２５】図４は、本発明の第２実施形態に係るヒー
トポンプ１０Ａを示したものである。ヒートポンプ１０
Ａの流通路３０には、上記還流路３４が設けられていな
い。流通路３０の第１、第２加温部３１，３２の間に
は、上記第３加温部３３（凝縮器２７から熱を受け取る
ためだけの伝熱管）に代えて、熱中継部３９が設けられ
ている。具体的構造の図示は省略するが、熱中継部３９
は、伝熱管からなり、その内部には、伝熱管からなる凝
縮器２７が通され、その外部には、伝熱管からなる採熱
部２５が通されている。これら凝縮器２７、熱中継部３
９、及び採熱部２５によって、三重管構造をなす複合熱
交換器１５が構成されている。
トポンプ１０Ａを示したものである。ヒートポンプ１０
Ａの流通路３０には、上記還流路３４が設けられていな
い。流通路３０の第１、第２加温部３１，３２の間に
は、上記第３加温部３３（凝縮器２７から熱を受け取る
ためだけの伝熱管）に代えて、熱中継部３９が設けられ
ている。具体的構造の図示は省略するが、熱中継部３９
は、伝熱管からなり、その内部には、伝熱管からなる凝
縮器２７が通され、その外部には、伝熱管からなる採熱
部２５が通されている。これら凝縮器２７、熱中継部３
９、及び採熱部２５によって、三重管構造をなす複合熱
交換器１５が構成されている。
【００２６】複合熱交換器１５において、凝縮器２７か
ら熱中継部３９に熱が受け渡されるともに、熱中継部３
９から採熱部２５に熱が受け渡される。これによって、
上記第１実施形態と同様に、冷媒の温度を高めたうえで
圧縮機２１で断熱圧縮することができ、成績係数を向上
させることができる。また、熱中継部３９での水温の上
昇勾配が、第１、第２加温部３１，３２でのものより緩
やかになり、冷媒との温度差が熱交換器１１〜１３全域
にわたって大きく変動しないようにすることができ、熱
交換効率を向上させることができる。
ら熱中継部３９に熱が受け渡されるともに、熱中継部３
９から採熱部２５に熱が受け渡される。これによって、
上記第１実施形態と同様に、冷媒の温度を高めたうえで
圧縮機２１で断熱圧縮することができ、成績係数を向上
させることができる。また、熱中継部３９での水温の上
昇勾配が、第１、第２加温部３１，３２でのものより緩
やかになり、冷媒との温度差が熱交換器１１〜１３全域
にわたって大きく変動しないようにすることができ、熱
交換効率を向上させることができる。
【００２７】図５は、本発明の第３実施形態に係るヒー
トポンプ１０Ｂを示したものである。ヒートポンプ１０
Ｂの流通路３０には、第１、第２加温部３１，３２だけ
が設けられ、熱中継部が設けられていない。冷媒回路２
０には、採熱部２５と中間の凝縮器２７とによる内部熱
交換器１６が設けられている。
トポンプ１０Ｂを示したものである。ヒートポンプ１０
Ｂの流通路３０には、第１、第２加温部３１，３２だけ
が設けられ、熱中継部が設けられていない。冷媒回路２
０には、採熱部２５と中間の凝縮器２７とによる内部熱
交換器１６が設けられている。
【００２８】内部熱交換器１６において、凝縮器２７か
ら採熱部２５に熱が受け渡される。これによって、冷媒
の温度を高めたうえで断熱圧縮でき、成績係数を向上さ
せることができる。しかも、熱の受け渡しが凝縮器２７
から採熱部２５へ直接（水を介在させることなく）なさ
れるので、冷媒温度を十分に高めることができ、成績係
数を一層向上させることができる。また、中間の凝縮器
２７では、冷媒がある程度高温であり、例えば膨張弁２
３側の凝縮器２８より高温である。したがって、凝縮器
２８と採熱部２５とで内部熱交換器を構成するよりも採
熱部２５での冷媒温度を高めて成績係数を大きくするこ
とができる。
ら採熱部２５に熱が受け渡される。これによって、冷媒
の温度を高めたうえで断熱圧縮でき、成績係数を向上さ
せることができる。しかも、熱の受け渡しが凝縮器２７
から採熱部２５へ直接（水を介在させることなく）なさ
れるので、冷媒温度を十分に高めることができ、成績係
数を一層向上させることができる。また、中間の凝縮器
２７では、冷媒がある程度高温であり、例えば膨張弁２
３側の凝縮器２８より高温である。したがって、凝縮器
２８と採熱部２５とで内部熱交換器を構成するよりも採
熱部２５での冷媒温度を高めて成績係数を大きくするこ
とができる。
【００２９】本発明は、上記実施形態に限定されるもの
ではなく、種々の改変を行うことが出きる。例えば、加
温されるべき流体は、暖房用の熱媒等でもよい。凝縮器
２２は、３つの凝縮器２６〜２８に分離されていなくて
もよい。図５の第３実施形態において、流通路３０の第
１、第２加温部３１，３２の間に、凝縮器２７から熱を
受け取る第３加温部３３を設けてもよい。
ではなく、種々の改変を行うことが出きる。例えば、加
温されるべき流体は、暖房用の熱媒等でもよい。凝縮器
２２は、３つの凝縮器２６〜２８に分離されていなくて
もよい。図５の第３実施形態において、流通路３０の第
１、第２加温部３１，３２の間に、凝縮器２７から熱を
受け取る第３加温部３３を設けてもよい。
【００３０】
【発明の効果】本発明の第１の特徴によれば、採熱部で
冷媒の温度を高めたうえで圧縮機に送ることができ、冷
媒の臨界温度が低くても成績係数を向上させることがで
きる。本発明の第２の特徴によれば、流体を十分に温め
て出力することができる。本発明の第３の特徴によれ
ば、冷媒と流体の熱交換効率を向上させることができ
る。本発明の第４の特徴によれば、冷媒と流体の熱交換
効率を確実に向上させることができる。本発明の第５の
特徴によれば、第１加温部の出口温度と第３加温部の入
口温度が同じになるようにすることができ、冷媒と流体
の熱交換効率をより確実に向上させることができる。
冷媒の温度を高めたうえで圧縮機に送ることができ、冷
媒の臨界温度が低くても成績係数を向上させることがで
きる。本発明の第２の特徴によれば、流体を十分に温め
て出力することができる。本発明の第３の特徴によれ
ば、冷媒と流体の熱交換効率を向上させることができ
る。本発明の第４の特徴によれば、冷媒と流体の熱交換
効率を確実に向上させることができる。本発明の第５の
特徴によれば、第１加温部の出口温度と第３加温部の入
口温度が同じになるようにすることができ、冷媒と流体
の熱交換効率をより確実に向上させることができる。
【図１】本発明の第１実施形態に係るヒートポンプの回
路構成図である。
路構成図である。
【図２】上記ヒートポンプの冷媒のエンタルピー−温度
線図である。
線図である。
【図３】上記ヒートポンプの第１〜第３熱交換器の長手
方向の各位置における冷媒と水の温度を示すグラフであ
る。
方向の各位置における冷媒と水の温度を示すグラフであ
る。
【図４】本発明の第２実施形態に係るヒートポンプの回
路構成図である。
路構成図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係るヒートポンプの回
路構成図である。
路構成図である。
１０，１０Ａ，１０Ｂ ヒートポンプ ２０ 冷媒回路 ２１ 圧縮機 ２２ 凝縮器 ２３ 膨張弁 ２４ 蒸発器 ２５ 採熱部 ３０ 流通路 ３１ 第１加温部 ３２ 第２加温部 ３３ 第３加温部 ３４ 還流路 ３６ 授熱部 ３７ 水温センサ（温度検出手段） ３８ 水温センサ（他の温度検出手段） ３９ 熱中継部
Claims (5)
- 【請求項１】 圧縮機、凝縮器、膨張弁、及び蒸発器を
順次環状に接続してなる冷媒回路を備え、この冷媒回路
を循環する冷媒が、上記蒸発器で採熱し、上記凝縮器で
放熱するヒートポンプにおいて、上記蒸発器と圧縮機と
の間の冷媒回路に、上記凝縮器の中途部からの放熱を採
取する採熱部を設けたことを特徴とするヒートポンプ。 - 【請求項２】 上記凝縮器の中途部より膨張弁側と熱交
換する第１加温部と、上記凝縮器の中途部より圧縮機側
と熱交換する第２加温部とを有し、加温されるべき流体
が、上記凝縮器の冷媒と向流するようにして上記第１加
温部、上記第２加温部の順に流れる流通路を備えたこと
を特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ。 - 【請求項３】 上記流通路の第１、第２加温部の間に、
上記凝縮器の中途部から熱を受け取るとともに上記採熱
部に熱を渡す熱中継部が設けられており、これにより、
上記採熱部による上記採熱がなされることを特徴とする
請求項２に記載のヒートポンプ。 - 【請求項４】 上記熱中継部が、上記凝縮器の中途部と
熱交換する第３加温部と、この第３加温部から出て上記
第２加温部に向かう流体の一部を上記第１加温部と第３
加温部との間の流通路に戻す還流路と、この還流路に介
在され、上記採熱部と熱交換する授熱部とを有している
ことを特徴とする請求項３に記載のヒートポンプ。 - 【請求項５】 上記第１加温部の出口温度を検出する温
度検出手段と、上記授熱部の出口温度を検出する他の温
度検出手段と、これら２つの温度検出手段による検出温
度の差がゼロになるように上記還流路の流量を調節する
流量調節手段とを備えたことを特徴とする請求項４に記
載のヒートポンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000354612A JP2002162123A (ja) | 2000-11-21 | 2000-11-21 | ヒートポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000354612A JP2002162123A (ja) | 2000-11-21 | 2000-11-21 | ヒートポンプ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002162123A true JP2002162123A (ja) | 2002-06-07 |
Family
ID=18827166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000354612A Pending JP2002162123A (ja) | 2000-11-21 | 2000-11-21 | ヒートポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002162123A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008094152A1 (en) * | 2007-02-01 | 2008-08-07 | Cotherm Of America Corporation | Heat transfer system and associated methods |
| WO2010028622A1 (de) | 2008-09-10 | 2010-03-18 | Thermea. Energiesysteme Gmbh | Hochtemperaturwärmepumpe und verfahren zu deren regelung |
| EP2187149A2 (de) * | 2008-11-18 | 2010-05-19 | Weska Kälteanlagen Gmbh | Wärmepumpenanlage |
| WO2010119642A1 (ja) * | 2009-04-13 | 2010-10-21 | パナソニック株式会社 | ヒートポンプ式暖房装置 |
| JP2012167852A (ja) * | 2011-02-14 | 2012-09-06 | Fuji Electric Co Ltd | ヒートポンプ式蒸気生成装置 |
| CN102721225A (zh) * | 2012-07-09 | 2012-10-10 | 西华大学 | 高温热泵及其使用方法 |
| CN102778087A (zh) * | 2012-07-11 | 2012-11-14 | 广州万宝集团有限公司 | 跨临界co2热泵空气加热系统及气冷器 |
-
2000
- 2000-11-21 JP JP2000354612A patent/JP2002162123A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| EP2420746A1 (en) * | 2009-04-13 | 2012-02-22 | Panasonic Corporation | Heat pump type heating device |
| WO2010119642A1 (ja) * | 2009-04-13 | 2010-10-21 | パナソニック株式会社 | ヒートポンプ式暖房装置 |
| EP2420746A4 (en) * | 2009-04-13 | 2014-03-12 | Panasonic Corp | HEAT PUMP HEATING DEVICE |
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| JP5470374B2 (ja) * | 2009-04-13 | 2014-04-16 | パナソニック株式会社 | ヒートポンプ式暖房装置 |
| JP2012167852A (ja) * | 2011-02-14 | 2012-09-06 | Fuji Electric Co Ltd | ヒートポンプ式蒸気生成装置 |
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| CN102778087A (zh) * | 2012-07-11 | 2012-11-14 | 广州万宝集团有限公司 | 跨临界co2热泵空气加热系统及气冷器 |
| CN102778087B (zh) * | 2012-07-11 | 2014-04-09 | 广州万宝集团有限公司 | 跨临界co2热泵空气加热系统及气冷器 |
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