JP7099201B2 - ヒートポンプ装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態であるヒートポンプ装置1の構成を示す図である。ヒートポンプ装置1は、二段圧縮二段膨張ヒートポンプサイクルを構成する。
つぎに、図3に示したフローチャートを参照して、ポンプダウン制御部C2による冷媒のポンプダウン処理手順について説明する。なお、装置停止時では、開閉弁V3、V4は開、開閉弁V5は閉である。
つぎに、図4に示したフローチャートを参照して、起動前制御部C3による停止時予熱処理手順について説明する。なお、ポンプダウン制御処理終了時には、上記のように、高段膨張弁V1及び低段膨張弁V2は全開であり、開閉弁V3、V4、V5は閉である。
図5は、本発明の実施の形態の変形例1であるヒートポンプ装置2の構成を示す図である。図5に示すように、変形例1のヒートポンプ装置2は、バイパス配管L3に対応するバイパス配管L13が、中間配管L2の中間接続点P11ではなく、気液分離器14の気液接続点P13に直接接続されている。その他の構成はヒートポンプ装置1と同じである。
図6は、本発明の実施の形態の変形例2であるヒートポンプ装置3の構成を示す図である。図6に示すように、変形例2のヒートポンプ装置3は、開閉弁V3が、中間配管L2上で可能な限り中間配管接続口P20側に配置されるとともに、開閉弁V4が、蒸発配管L10上で可能な限り低段圧縮機11の吸入口P4側に配置される。そして、バイパス配管L3の蒸発接続点P10に対応するバイパス配管L23の中間接続点P14は、可能な限り開閉弁V4側に設けられ、バイパス配管L3の中間接続点P11に対応するバイパス配管L23の中間接続点P14は、可能な限り開閉弁V3側に設けられる。
図7は、本発明の実施の形態の変形例3であるヒートポンプ装置4の構成を示す図である。図7に示すように、変形例3のヒートポンプ装置4は、気液分離器14の液相冷媒出口P1から導出された液相中間圧冷媒と蒸発器15から導出された低圧冷媒との熱交換を行う内部熱交換器16をさらに備える。バイパス配管L33は、内部熱交換器16の低圧冷媒吐出口P16と低段圧縮機11の吸入口P4との間を接続する後段蒸発配管L10b上であって、低圧冷媒吐出口P16と開閉弁V4との間の後段蒸発接続点P12と、中間配管L2上の中間接続点P11とを接続する。その他の構成は、ヒートポンプ装置1と同じ構成である。この場合、装置停止時の閉回路は、蒸発器15、蒸発器15の冷媒出口P54と内部熱交換器16との間を接続する前段蒸発配管L10a、内部熱交換器16、後段蒸発配管L10b、バイパス配管L33、中間配管L2、気液分離器14、低段膨張配管L1を介した経路となる。この内部熱交換器16を設けることにより、低段圧縮機11に導入される冷媒がさらに効率よく加熱されることになる。
図8は、本発明の実施の形態の変形例4であるヒートポンプ装置5の構成を示す図である。図8に示すように、変形例4のヒートポンプ装置5は、ヒートポンプ装置4の内部熱交換器16を三流体熱交換器26としている。三流体熱交換器26は、気液分離器14の液相冷媒出口P1から導出された液相中間圧冷媒と、蒸発器15から導出された低圧冷媒と、排温水Hとの間の熱交換を行う。すなわち、三流体熱交換器26は、内部熱交換器16の熱交換機能に加え、排温水Hとの間の熱交換機能を備えている。
図9は、本発明の実施の形態の変形例5であるヒートポンプ装置6の構成を示す図である。図9に示すように、変形例5のヒートポンプ装置6は、ヒートポンプ装置5の凝縮器13を三流体熱交換器23としている。三流体熱交換器23は、高段圧縮機12から導入された高圧冷媒と、被加熱水Wと、蒸発器15の温水出口P52から熱源水導出配管L60を介して導入された排温水Hとの間の熱交換を行う。すなわち、三流体熱交換器23は、凝縮器13の熱交換機能に加え、排温水Hとの間の熱交換機能を備えている。
7 温水流通経路
10 圧縮機
11 低段圧縮機
12 高段圧縮機
13 凝縮器
14 気液分離器
15 蒸発器
16 内部熱交換器
23,26 三流体熱交換器
34 温水経路
35 各冷媒経路
A 方向
C 制御部
C1 定常運転制御部
C2 ポンプダウン制御部
C3 起動前制御部
H 排温水
L1 低段膨張配管
L10 蒸発配管
L10a 前段蒸発配管
L10b 後段蒸発配管
L17 熱源水導入配管
L17a 前段分岐配管
L17b 後段分岐配管
L18 熱源水導出配管
L2 中間配管
L20 圧縮機接続配管
L3,L13,L23,L33 バイパス配管
L60 熱源水導出配管
L61 温水バイパス配管
L62 熱源水排出配管
P1 液相冷媒出口
P10 蒸発接続点
P11,P14 中間接続点
P12 後段蒸発接続点
P13 気液接続点
P16 低圧冷媒吐出口
P2 気相冷媒出口
P20 中間配管接続口
P30 前段分岐点
P31,P51,P60 温水入口
P32,P52,P61 温水出口
P33 後段分岐点
P4,P6 吸入口
P5 吐出口
P53 冷媒入口
P54 冷媒出口
P70 前段温水分岐点
P71 後段温水分岐点
PL1,PL2 位置
V1 高段膨張弁
V2 低段膨張弁
V3~V9 開閉弁
W 被加熱水
ΔPL 位置差
Claims (8)
- 熱源水から回収した熱で低圧冷媒を蒸発させる蒸発器と、低圧冷媒を中間圧に圧縮する低段圧縮機と、中間圧冷媒を高圧に圧縮する高段圧縮機と、高圧冷媒を凝縮させ被加熱媒体を加熱する凝縮器と、前記凝縮器によって凝縮された高圧冷媒を減圧膨張して前記中間圧にする高段膨張弁と、前記高段膨張弁からの気液二相冷媒を気液分離する気液分離器と、前記気液分離器の液相冷媒出口と前記蒸発器との間を接続する低段膨張配管上に設けられ前記気液分離器の液相冷媒出口から導入された液相中間圧冷媒を減圧膨張して低圧にする低段膨張弁と、前記気液分離器の気相中間圧冷媒を前記低段圧縮機の吐出口と前記高段圧縮機の吸入口との間に導入する中間配管とを備えた二段圧縮二段膨張サイクルのヒートポンプ装置において、
前記蒸発器の冷媒出口と前記低段圧縮機の吸入口とを接続する蒸発配管から前記気液分離器へ冷媒を導入可能とするバイパス配管と、
装置停止中に、少なくとも前記蒸発器、前記バイパス配管、前記気液分離器及び前記低段膨張配管を冷媒が循環可能とする閉回路を形成する制御部と、
を備え、
前記蒸発器の冷媒出口は、前記気液分離器の液相冷媒出口よりも鉛直下方に配置されたことを特徴とするヒートポンプ装置。 - 前記制御部は、装置停止の指示を受けた場合、冷媒を前記蒸発器に貯留するポンプダウンを行った後に前記閉回路を形成することを特徴とする請求項1に記載のヒートポンプ装置。
- 前記バイパス配管上に設けられた第1の開閉弁と、
前記中間配管上に設けられた第2の開閉弁と、
前記蒸発配管上に設けられた第3の開閉弁と、
を備え、
前記バイパス配管は、前記第3の開閉弁よりも前記蒸発器側の前記蒸発配管から、前記第2の開閉弁よりも前記気液分離器側の前記中間配管に接続され、
前記制御部は、前記閉回路内の冷媒を予熱する場合、前記高段膨張弁、前記第2の開閉弁及び前記第3の開閉弁を閉にし、前記低段膨張弁を全開にするとともに前記第1の開閉弁を開にす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装置。 - 前記バイパス配管上に設けられた第1の開閉弁と、
前記中間配管上に設けられた第2の開閉弁と、
前記蒸発器の冷媒出口と前記低段圧縮機の吸入口との間を接続する蒸発配管上に設けられた第3の開閉弁と、
を備え、
前記バイパス配管は、前記第3の開閉弁よりも前記蒸発器側の前記蒸発配管から、前記気液分離器に直接接続され、
前記制御部は、前記閉回路内の冷媒を予熱する場合、前記高段膨張弁、前記第2の開閉弁及び前記第3の開閉弁を閉にし、前記低段膨張弁を全開にするとともに前記第1の開閉弁を開にす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装置。 - 前記第2の開閉弁は、前記中間配管上であって、前記低段圧縮機の吐出口と前記高段圧縮機の吸入口との間を接続する圧縮機接続配管に前記中間配管を接続する中間配管接続口側に配置され、
前記第3の開閉弁は、前記低段圧縮機の吸入口側の前記蒸発配管上に配置され、
前記バイパス配管は、前記第3の開閉弁側から前記第2の開閉弁側に接続されることを特徴とする請求項3または4に記載のヒートポンプ装置。 - 前記低段膨張配管の冷媒と前記蒸発配管の冷媒との熱交換を行う内部熱交換器を備え、
前記バイパス配管は、前記内部熱交換器の冷媒出口と前記低段圧縮機の吸入口とを接続する後段蒸発配管から前記気液分離器へ冷媒を導入可能に接続され、
前記制御部は、装置停止中に、少なくとも前記蒸発器、前記内部熱交換器、前記バイパス配管、前記気液分離器及び前記低段膨張配管を冷媒が循環可能とする閉回路を形成することを特徴とする請求項1~5のいずれか一つに記載のヒートポンプ装置。 - 前記内部熱交換器は、前記低段膨張配管の冷媒と前記蒸発配管の冷媒と前記熱源水を前記蒸発器に導入する熱源水導入配管の熱源水との間の熱交換を行う三流体熱交換器であり、
前記バイパス配管は、前記三流体熱交換器の冷媒出口と前記低段圧縮機の吸入口とを接続する三流体後段蒸発配管から前記気液分離器への冷媒を導入可能に接続され、
前記制御部は、定常運転時に、前記熱源水を前記三流体熱交換器に供給せず、装置停止中に、前記熱源水を前記三流体熱交換器に供給し、少なくとも前記蒸発器、前記三流体熱交換器、前記バイパス配管、前記気液分離器及び前記低段膨張配管を冷媒が循環可能とする閉回路を形成することを特徴とする請求項6に記載のヒートポンプ装置。 - 前記凝縮器は、前記高段圧縮機から導入された冷媒と前記被加熱媒体と前記蒸発器から導入される熱源水との間の熱交換を行う三流体熱交換凝縮器であり、
前記制御部は、定常運転時に、前記蒸発器から導入される前記熱源水を前記三流体熱交換凝縮器に供給せず、装置停止中に、前記蒸発器から導入される前記熱源水を前記三流体熱交換凝縮器に供給し、前記三流体熱交換凝縮器を予熱することを特徴とする請求項1~7のいずれか一つに記載のヒートポンプ装置。
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