JP2012007825A - ヒートポンプ給湯装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】2段圧縮機4、オイルセパレータ5、放熱器6、減圧手段7および吸熱器11を備えた冷媒循環回路2と、前記オイルセパレータ5で分離された潤滑油を前記2段圧縮機4の上流側に位置する前記冷媒循環回路2に戻す油戻し回路13と、前記放熱器6の下流側に設けられている中間圧レシーバ8で分離されたガス冷媒を前記2段圧縮機4にインジェクションするガスインジェクション回路17と、を備えたヒートポンプ給湯装置1であって、前記油戻し回路13を通過する潤滑油と、前記ガスインジェクション回路17を通過する冷媒との間で熱交換を行わせる熱交換器20を備えている。
【選択図】図1
Description
図8に示すように、近年提案されているCO2冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置81は、冷媒循環回路2にて構成されるCO2冷媒を用いた超臨界サイクルのヒートポンプユニット3を備えている。
なお、放熱器(ガスクーラ)6は、水循環回路22を流れる水と冷媒とを熱交換させ、水を加熱して温水を製造する給湯用熱交換器としての機能も有している。
なお、電磁弁16は、例えば、中間圧レシーバ8内が液冷媒で一杯になっている起動時に、液冷媒が2段圧縮機4に供給されないようにするため、ガスインジェクション回路17を閉塞する弁としての役目も担っている。
なお、図8中の●1から●4はそれぞれ、図9中の●1から●4に対応している。
本発明の第1の形態に係るヒートポンプ給湯装置は、2段圧縮機、オイルセパレータ、放熱器、減圧手段および吸熱器を備えた冷媒循環回路と、前記オイルセパレータで分離された潤滑油を前記2段圧縮機の上流側に位置する前記冷媒循環回路に戻す油戻し回路と、前記放熱器の下流側に設けられている中間圧レシーバで分離されたガス冷媒を2段圧縮機にインジェクションするガスインジェクション回路と、を備えたヒートポンプ給湯装置であって、前記油戻し回路を通過する潤滑油と、前記ガスインジェクション回路を通過する冷媒との間で熱交換を行わせる熱交換器を備えている。
これにより、気液2相状態で2段圧縮機の高段側の圧縮機構に吸込まれることを防止することができ、2段圧縮機の信頼性を確保することができる。
また、ガスインジェクション回路を通過する冷媒を加熱した(温めた)潤滑油は、2段圧縮機の上流側に位置する冷媒循環回路に戻されることになる。
これにより、潤滑油の吹き上げによるOC%増加のリスクを低減させることができ、サイクル効率を向上させることができる。
これにより、気液2相状態で2段圧縮機の高段側の圧縮機構に吸込まれることを防止することができ、2段圧縮機の信頼性を確保することができる。
また、上述の熱交換器が不要となるので、構成の簡略化を図ることができ、製造コストの低減化を図ることができる。
これにより、気液2相状態で2段圧縮機の高段側の圧縮機構に吸込まれることを確実に防止することができ、2段圧縮機の信頼性をさらに向上させることができる。
これにより、気液2相状態で2段圧縮機の高段側の圧縮機構に吸込まれることを防止することができ、2段圧縮機の信頼性を確保することができる。
また、ガスインジェクション回路を通過する冷媒を加熱した(温めた)潤滑油は、中間圧に圧縮された冷媒中に戻されることになる。
これにより、潤滑油の吹き上げによるOC%増加のリスクを低減させることができ、サイクル効率を向上させることができる。
以下、本発明の第1実施形態について、図1および図2を用いて説明する。
図1は本実施形態に係るCO2冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置の回路構成図、図2は本実施形態に係るCO2冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置のP−h線図である。
図1に示すように、本実施形態に係るCO2冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置1は、冷媒循環回路2にて構成されるCO2冷媒を用いた超臨界サイクルのヒートポンプユニット3を備えている。
なお、放熱器(ガスクーラ)6は、水循環回路22を流れる水と冷媒とを熱交換させ、水を加熱して温水を製造する給湯用熱交換器としての機能も有している。
これにより、気液2相状態で2段圧縮機4の高段側のスクロール圧縮機構に吸込まれることを防止することができ、2段圧縮機4の信頼性を確保することができる。
また、ガスインジェクション回路17を通過する冷媒を加熱した(温めた)潤滑油は、2段圧縮機4の上流側に位置する冷媒循環回路2に戻されることになる。
これにより、潤滑油の吹き上げによるOC%増加のリスクを低減させることができ、サイクル効率を向上させることができる。
なお、図1中の●1から●5および□6から□8はそれぞれ、図2中の●1から●5および□6から□8に対応している。
本発明の第2実施形態について、図3および図4を用いて説明する。
図3は本実施形態に係るCO2冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置の回路構成図、図4は本実施形態に係るCO2冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置のP−h線図である。
図3に示すように、本実施形態に係るCO2冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置31は、油戻し回路13の下流端(末端)が、2段圧縮機4と電磁弁16との間に位置する冷媒配管に接続されているという点で上述した第1実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した第1実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
これにより、気液2相状態で2段圧縮機4の高段側の圧縮機構に吸込まれることを防止することができ、2段圧縮機4の信頼性を確保することができる。
また、上述の熱交換器20が不要となるので、構成の簡略化を図ることができ、製造コストの低減化を図ることができる。
なお、図3中の●1から●5および□6から□7はそれぞれ、図4中の●1から●5および□6から□7に対応している。
本発明の第3実施形態について、図5を用いて説明する。
図5は本実施形態に係るCO2冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置の回路構成図である。
図5に示すように、本実施形態に係るCO2冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置51は、2段圧縮機4と熱交換器(加熱器)20との間に位置するガスインジェクション回路17に、圧力計(圧力検出手段)52および温度計(温度検出手段)53が設けられているという点で上述した第1実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した第1実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
これにより、気液2相状態で2段圧縮機4の高段側の圧縮機構に吸込まれることを確実に防止することができ、2段圧縮機4の信頼性をさらに向上させることができる。
本発明の第4実施形態について、図6および図7を用いて説明する。
図6は本実施形態に係るCO2冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置の回路構成図、図7は本実施形態に係るCO2冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置のP−h線図である。
図6に示すように、本実施形態に係るCO2冷媒を用いたヒートポンプ給湯装置61は、油戻し回路13の下流端(末端)が、中間圧レシーバ8で分離された中間圧の冷媒ガスを加熱する(温める)のに利用された潤滑油(および冷媒)が2段圧縮機4の高段側のスクロール圧縮機構に吸込まれる中間圧の冷媒ガス中にインジェクション(注入)されるように接続されているという点で上述した第1実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第1実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した第1実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
これにより、気液2相状態で2段圧縮機4の高段側の圧縮機構に吸込まれることを防止することができ、2段圧縮機4の信頼性を確保することができる。
また、ガスインジェクション回路17を通過する冷媒を加熱した(温めた)潤滑油は、中間圧に圧縮された冷媒中に戻されることになる。
これにより、潤滑油の吹き上げによるOC%増加のリスクを低減させることができ、サイクル効率を向上させることができる。
なお、図1中の●1から●5および□6から□8はそれぞれ、図2中の●1から●5および□6から□8に対応している。
例えば、上述した実施形態では、CO2冷媒を冷媒として用いたものを一具体例として挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、R410A等の別の冷媒を用いたものにも適用することができる。
また、第1実施形態、第3実施形態、第4実施形態のところで説明したキャピラリチューブ18は、必ずしも熱交換器20の下流側に位置する油戻し回路13の途中に設ける必要はなく、熱交換器20の上流側に位置する油戻し回路13の途中に設けるようにしてもよい。
さらにまた、第1実施形態、第3実施形態、第4実施形態のところで説明した電磁弁16は、電子膨張弁に代表される流量調整手段でも良い。
さらにまた、第1実施形態、第3実施形態、第4実施形態のところで説明した放熱器(ガスクーラ)6は、冷媒と水を熱交換する形態に限定するものではなく、冷媒と空気を熱交換する形態でも良い。なお、冷媒と空気とを熱交換する形態の場合、ファンが追加されることになる。
さらにまた、第1実施形態、第3実施形態、第4実施形態のところで説明した放熱器(ガスクーラ)6は、R410A等の別の冷媒を用いた場合、放熱器(凝縮器)に置き換えても良い。なお、R410Aの場合、放熱器6を流れる冷媒は、冷媒の臨界圧力を下回る圧力となるため、放熱器の冷媒は凝縮することになる。
2 冷媒循環回路
4 2段圧縮機
5 オイルセパレータ
6 放熱器:給湯用熱交換器
7 第1電子膨張弁(減圧手段)
8 中間圧レシーバ
10 第2電子膨張弁(減圧手段)
11 吸熱器
13 油戻し回路
17 ガスインジェクション回路
20 熱交換器
22 水循環回路(水流路)
31 ヒートポンプ給湯装置
51 ヒートポンプ給湯装置
52 圧力計(圧力検出手段)
53 温度計(温度検出手段)
61 ヒートポンプ給湯装置
Claims (4)
- 2段圧縮機、オイルセパレータ、放熱器、減圧手段および吸熱器を備えた冷媒循環回路と、
前記オイルセパレータで分離された潤滑油を前記2段圧縮機の上流側に位置する前記冷媒循環回路に戻す油戻し回路と、
前記放熱器の下流側に設けられている中間圧レシーバで分離されたガス冷媒を前記2段圧縮機にインジェクションするガスインジェクション回路と、を備えたヒートポンプ給湯装置であって、
前記油戻し回路を通過する潤滑油と、前記ガスインジェクション回路を通過する冷媒との間で熱交換を行わせる熱交換器を備えていることを特徴とするヒートポンプ給湯装置。 - 2段圧縮機、オイルセパレータ、放熱器、減圧手段および吸熱器を備えた冷媒循環回路と、
前記放熱器の下流側に設けられている中間圧レシーバで分離されたガス冷媒を前記2段圧縮機にインジェクションするガスインジェクション回路と、を備えたヒートポンプ給湯装置であって、
前記オイルセパレータで分離された潤滑油が通過する油戻し回路の下流端が、前記ガスインジェクション回路の途中に接続されていることを特徴とするヒートポンプ給湯装置。 - 前記熱交換器よりも下流側に位置する前記ガスインジェクション回路、または油戻し回路の下流端が接続された合流点よりも下流側に位置する前記ガスインジェクション回路に、前記ガスインジェクション回路を通過する冷媒の圧力を検出する圧力検出手段と、前記ガスインジェクション回路を通過する冷媒の温度を検出する温度検出手段とが設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載のヒートポンプ給湯装置。
- 2段圧縮機、オイルセパレータ、放熱器、減圧手段および吸熱器を備えた冷媒循環回路と、
前記オイルセパレータで分離された潤滑油を中間圧に圧縮された冷媒中にインジェクションする油戻し回路と、
前記放熱器の下流側に設けられている中間圧レシーバで分離されたガス冷媒を前記2段圧縮機にインジェクションするガスインジェクション回路と、を備えたヒートポンプ給湯装置であって、
前記油戻し回路を通過する潤滑油と、前記ガスインジェクション回路を通過する冷媒との間で熱交換を行わせる熱交換器を備えていることを特徴とするヒートポンプ給湯装置。
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