JP2006118754A - 蒸気圧縮式冷凍機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 圧縮機210によって冷媒が凝縮器220、減圧器240、蒸発器250の順に循環し、蒸発器250にて冷凍機能を発揮する蒸気圧縮式冷凍機において、冷媒を吐出するポンプ310、発熱機器10の廃熱を加熱源として冷媒を加熱する加熱器320、膨張機330、凝縮器220の順に冷媒が循環し、膨張機330で動力を回収するランキンサイクル300と、絞り部412を有しポンプ310をバイパス可能とするバイパス流路410が設けられ、圧縮機210によって冷媒が加熱器320、バイパス流路410、凝縮器220の順に循環し、凝縮器220にて吸熱機能を果たすと共に、加熱器320にて発熱機器10に対する加熱機能を発揮するヒートポンプサイクル400とを設ける。
【選択図】 図1
Description
本実施形態は、本発明に係る蒸気圧縮式冷凍機100を水冷式のエンジン(熱機関、内燃機関)10が搭載される車両の空調装置に適用したものであり、図1は本実施形態に係る蒸気圧縮式冷凍機100を示す模式図である。尚、エンジン10は本発明において、温度制御のために廃熱を伴う発熱機器に対応する。
この運転モードは、冷凍サイクル200を作動させて、凝縮器220にて冷媒を冷却しながら、蒸発器250にて冷凍能力を発揮させる運転モードである。尚、本実施形態では、冷凍サイクル200で発生する冷熱、つまり吸熱作用を利用した冷房運転および除湿運転にのみ冷凍サイクル200を作動させており、凝縮器220で発生する温熱を利用した暖房運転は行っていないが、暖房運転時であっても冷凍サイクル200の作動は冷房運転および除湿運転時と同じである。
この運転モードは、エンジン10始動直後のようにエンジン冷却水温が低く、且つ、冷凍サイクル200による上記クーラモードを実行する場合に、低温状態にあるエンジン冷却水を積極的に加熱する運転モードである。
この運転モードは、ランキンサイクル300を作動させて、エンジン10の廃熱を他の機器等に利用可能なエネルギーとして回収するモードである。
この運転モードは、エンジン10始動直後のようにエンジン冷却水温が低く、且つ、上記クーラモードの実行が無い時に、ヒートポンプサイクル400を作動させて、低温状態にあるエンジン冷却水を積極的に加熱する運転モードである。
本発明の第2実施形態を図6に示す。第2実施形態は、上記第1実施形態に対して凝縮器220を変更したものである。具体的には、凝縮器220において、ランキンサイクル300作動時における冷媒の流出側に、気液分離器230、過冷却器231を順に設けた、いわゆる気液分離器を有するサブクールコンデンサの形態としている。尚、凝縮器220、気液分離器230、過冷却器231は、一体的に形成される気液分離器一体型サブクールコンデンサとしても良い。
本発明の第3実施形態を図8に示す。第3実施形態は、上記第1実施形態に対して、アキュムレータ420の設定位置を変更したものである。
上記第1〜第3実施形態に対して、開閉弁411、絞り412の設けられた液ポンプバイパス流路410は、液ポンプ310に一体的に形成されるようにしても良く、これにより、配管の手間を軽減でき、また、コンパクトなシステムとすることができる。
上記第1〜第4実施形態においては、発熱機器として、車両用のエンジン(熱機関、内燃機関)10としたが、これに限らず、例えば、外燃機関、燃料電池車両の燃料電池スタック、各種モータ、インバータ等のように作動時に発熱を伴い、温度制御のためにその熱の一部を捨てるもの(廃熱が発生するもの)であれば、広く適用することができる。
26 ヒータコア(暖房器)
100 蒸気圧縮式冷凍機
210 圧縮機
220 凝縮器
230 気液分離器
231 過冷却器
240 減圧器
250 蒸発器
300 ランキンサイクル
310 液ポンプ(ポンプ)
320 加熱器
330 膨張機
400 ヒートポンプサイクル
410 液ポンプバイパス流路(バイパス流路)
412 絞り(絞り部)
420 アキュムレータ
422 アキュムレータバイパス流路
Claims (11)
- 圧縮機(210)によって冷媒が吸入圧縮され、前記冷媒が凝縮器(220)、減圧器(240)、蒸発器(250)の順に循環して、前記蒸発器(250)にて冷凍機能を発揮する蒸気圧縮式冷凍機において、
前記冷媒を吐出するポンプ(310)、発熱機器(10)の廃熱を加熱源として前記冷媒を加熱する加熱器(320)、膨張機(330)、前記凝縮器(220)の順に前記冷媒が循環し、前記加熱器(320)からの前記冷媒の膨張によって前記膨張機(330)で動力を回収するランキンサイクル(300)と、
前記ポンプ(310)をバイパス可能として、絞り部(412)を有するバイパス流路(410)が設けられ、前記圧縮機(210)によって前記冷媒が、前記加熱器(320)、前記バイパス流路(410)、前記凝縮器(220)の順に循環し、前記凝縮器(220)にて吸熱機能を果たすと共に、前記加熱器(320)にて前記発熱機器(10)に対する加熱機能を発揮するヒートポンプサイクル(400)とが備えられたことを特徴とする蒸気圧縮式冷凍機。 - 前記発熱機器(10)は、熱機関(10)であることを特徴とする請求項1に記載の蒸気圧縮式冷凍機。
- 前記熱機関(10)の廃熱を加熱源とする暖房器(26)を有することを特徴とする請求項2に記載の蒸気圧縮式冷凍機。
- 前記加熱器(320)は、前記圧縮機(210)と前記凝縮器(220)とを繋ぐ冷媒流路に設けられたことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の蒸気圧縮式冷凍機。
- 前記圧縮機(210)は、前記加熱器(220)から流出した前記冷媒が流入する時には、前記膨張機(330)として機能することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の蒸気圧縮式冷凍機。
- 前記凝縮器(220)は、前記ランキンサイクル(300)作動時に、前記凝縮器(220)から流出する前記冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する気液分離器(230)と、
前記気液分離器(230)から流出する前記液相冷媒を過冷却する過冷却器(231)とを有することを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の蒸気圧縮式冷凍装置。 - 前記バイパス流路(410)の前記ヒートポンプサイクル(400)作動時の前記冷媒流れ下流側は、前記凝縮器(220)と前記過冷却器(231)との間に接続されたことを特徴とする請求項6に記載の蒸気圧縮式冷凍機。
- 前記ヒートポンプサイクル(400)作動時に、前記圧縮機(210)の吸入側で前記冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して、前記気相冷媒を前記圧縮機(210)に供給するアキュムレータ(420)が設けられたことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれかに記載の蒸気圧縮式冷凍機。
- 前記アキュムレータ(420)は、前記蒸発器(250)が冷凍機能を発揮する時の冷媒流路から外れて配置されたことを特徴とする請求項8に記載の蒸気圧縮式冷凍機。
- 前記ランキンサイクル(300)作動時に、前記アキュムレータ(420)をバイパス可能とするアキュムレータバイパス流路(422)が設けられたことを特徴とする請求項8に記載の蒸気圧縮式冷凍機。
- 前記バイパス流路(410)は、前記ポンプ(310)に一体的に形成されたことを特徴とする請求項1〜請求項10に記載の蒸気圧縮式冷凍機。
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