JPH01102255A - ヒートポンプ - Google Patents
ヒートポンプInfo
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- JPH01102255A JPH01102255A JP25991887A JP25991887A JPH01102255A JP H01102255 A JPH01102255 A JP H01102255A JP 25991887 A JP25991887 A JP 25991887A JP 25991887 A JP25991887 A JP 25991887A JP H01102255 A JPH01102255 A JP H01102255A
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- evaporator
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- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 86
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims abstract description 9
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 5
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
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- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F25B2600/00—Control issues
- F25B2600/21—Refrigerant outlet evaporator temperature
Landscapes
- Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
- Air Conditioning Control Device (AREA)
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。
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、冷媒熱交換器を有し、かつ非共沸混合冷媒(
以下、単に混合冷媒という。)を用いたヒートポンプ(
本明細書では、冷凍装置も含む。)に関するものである
。
以下、単に混合冷媒という。)を用いたヒートポンプ(
本明細書では、冷凍装置も含む。)に関するものである
。
(従来の技術)
従来、冷媒熱交換器を有し、混合冷媒を用いたヒートポ
ンプとして第5図に示すものが公知である(特開昭82
−19854号、特開昭82−1965(1号、特開昭
62−19651号公報)。
ンプとして第5図に示すものが公知である(特開昭82
−19854号、特開昭82−1965(1号、特開昭
62−19651号公報)。
このヒートポンプは圧縮機1と凝縮器2と膨張弁3と蒸
発器4と、凝縮器2を出て膨張弁3の手前の冷媒と蒸発
器4を出て圧縮機lの手前の冷媒とを熱交換させる冷媒
熱交換器5とを含むクローズドループからなっている。
発器4と、凝縮器2を出て膨張弁3の手前の冷媒と蒸発
器4を出て圧縮機lの手前の冷媒とを熱交換させる冷媒
熱交換器5とを含むクローズドループからなっている。
そして、このヒートポンプは冷媒熱交換器5により、蒸
発器4の出口における冷媒を適切な湿りガス状態にして
、冷媒の蒸発により凝縮器2の出口の高圧液冷媒を過冷
却するようにしてあり、蒸発器4内での冷媒の過熱から
生ずる熱交換ロスによる成績係数cop(−蒸発能力/
動力)の低下を防止するとともに、圧縮機1には適当に
過熱ガス状態の冷媒を供給して圧縮機lでの液圧縮を防
止するようにしたものである。
発器4の出口における冷媒を適切な湿りガス状態にして
、冷媒の蒸発により凝縮器2の出口の高圧液冷媒を過冷
却するようにしてあり、蒸発器4内での冷媒の過熱から
生ずる熱交換ロスによる成績係数cop(−蒸発能力/
動力)の低下を防止するとともに、圧縮機1には適当に
過熱ガス状態の冷媒を供給して圧縮機lでの液圧縮を防
止するようにしたものである。
(発明が解決しようとする問題点)
混合冷媒を用いたヒートポンプサイクルでは、圧縮機1
の吸込状態、即ち冷媒熱交換器5の出口状態の過熱度を
小さく、飽和温度に近づけることがシステム効率を高め
るうえで非常に重要である。
の吸込状態、即ち冷媒熱交換器5の出口状態の過熱度を
小さく、飽和温度に近づけることがシステム効率を高め
るうえで非常に重要である。
そこで、第2図に示すT−8線図により上記ヒートポン
プにおける各種状態の変化について説明する。
プにおける各種状態の変化について説明する。
なお、周知のように第2図中曲線部分Aは飽和液線で、
これに対して連続的に続く曲線部分Bは飽和蒸気線であ
る。
これに対して連続的に続く曲線部分Bは飽和蒸気線であ
る。
第5図に示すように、装置各部をa、b、・・・hの記
号を付して区別し、このうち、5部を凝縮器2内の凝縮
開始点、2部を蒸発冷媒が飽和蒸気となる点とすると、
例えば圧縮機1側の冷媒熱交換器5の出口で飽和蒸気の
状態になる場合の状態変化は、実線■で示すようになる
。但し、第2図のa、b、・・・。
号を付して区別し、このうち、5部を凝縮器2内の凝縮
開始点、2部を蒸発冷媒が飽和蒸気となる点とすると、
例えば圧縮機1側の冷媒熱交換器5の出口で飽和蒸気の
状態になる場合の状態変化は、実線■で示すようになる
。但し、第2図のa、b、・・・。
hは第5図中の同符号の部分が対応し、この場合には8
点とh点とは重なる。したがって、点eから点gまでの
間における熱交換により冷媒は全て潜熱として熱量を被
冷却体から吸収する。
点とh点とは重なる。したがって、点eから点gまでの
間における熱交換により冷媒は全て潜熱として熱量を被
冷却体から吸収する。
これに対して、冷媒熱交換器5内で冷媒ガスが過熱状態
になると(2部が冷媒熱交換器5内にある場合)、第5
図中のd、 e、 f、 g、 hの各部の状態は、こ
の場合の状態変化を示す破線■上のd’、e’。
になると(2部が冷媒熱交換器5内にある場合)、第5
図中のd、 e、 f、 g、 hの各部の状態は、こ
の場合の状態変化を示す破線■上のd’、e’。
r’ 、g’ 、h’の各点に移行する。即ち、冷媒熱
交換器5内で冷媒ガスが過熱状態となり、2部から冷媒
熱交換器5を出るまでの間の熱交換により冷媒ガスは顕
然(冷媒ガスを1 ’C上げるのに要する熱量は潜熱に
比して非常に小さい。)として熱量を蒸発器4に向う液
側の冷媒液から吸収して、冷媒ガスが冷媒熱交換器5の
出口に向かって急速に温度上昇するため、即ち、膨張弁
3に向かう冷媒との間の温度差が小さくなり、冷媒熱交
換器5での熱交換量が減少し、蒸発圧力の低下からCO
Pの若干の低下が生じる。
交換器5内で冷媒ガスが過熱状態となり、2部から冷媒
熱交換器5を出るまでの間の熱交換により冷媒ガスは顕
然(冷媒ガスを1 ’C上げるのに要する熱量は潜熱に
比して非常に小さい。)として熱量を蒸発器4に向う液
側の冷媒液から吸収して、冷媒ガスが冷媒熱交換器5の
出口に向かって急速に温度上昇するため、即ち、膨張弁
3に向かう冷媒との間の温度差が小さくなり、冷媒熱交
換器5での熱交換量が減少し、蒸発圧力の低下からCO
Pの若干の低下が生じる。
さらに、冷媒ガスの過熱が大きくなって、蒸発器4内で
冷媒が飽和蒸気の状態になると、上記各部は、この場合
の状態変化を示す破線■上のd”。
冷媒が飽和蒸気の状態になると、上記各部は、この場合
の状態変化を示す破線■上のd”。
e”、f”1g”、h”の各点に移行し、蒸発器4の出
口部分での冷媒ガスの温度の上昇により被冷却体流体の
温度と接近し、蒸発圧力の大巾な低下が生ずるため混合
冷媒を使った場合における蒸発器4内での小温度対向流
熱交換が出来なくなり、copは急激に低下するという
問題が生じる。
口部分での冷媒ガスの温度の上昇により被冷却体流体の
温度と接近し、蒸発圧力の大巾な低下が生ずるため混合
冷媒を使った場合における蒸発器4内での小温度対向流
熱交換が出来なくなり、copは急激に低下するという
問題が生じる。
(問題点を解決するための手段)
上述した問題が生じるのを防ぐために、本発明は、圧縮
機と凝縮器と膨張弁と蒸発器と、凝縮器を出て膨張弁の
手前の冷媒と蒸発器を出て圧縮機の手前の冷媒とを熱交
換させる冷媒熱交換器とを含むクローズドループからな
るヒートポンプにおいて、冷媒熱交換器と凝縮器及び膨
張弁との間の液側の冷媒の温度を検出する第1.第2温
度検出器と冷媒熱交換器と蒸発器及び圧縮機との間の蒸
発側の冷媒の温度を検出する第3.第4温度検出器と、
上記第1.第2温度検出器による検出温度の差と第3.
第4温度検出器による検出温度の差との比が設定範囲内
になるように上記膨張弁の開度を調節する制御手段とを
設けて形成した。
機と凝縮器と膨張弁と蒸発器と、凝縮器を出て膨張弁の
手前の冷媒と蒸発器を出て圧縮機の手前の冷媒とを熱交
換させる冷媒熱交換器とを含むクローズドループからな
るヒートポンプにおいて、冷媒熱交換器と凝縮器及び膨
張弁との間の液側の冷媒の温度を検出する第1.第2温
度検出器と冷媒熱交換器と蒸発器及び圧縮機との間の蒸
発側の冷媒の温度を検出する第3.第4温度検出器と、
上記第1.第2温度検出器による検出温度の差と第3.
第4温度検出器による検出温度の差との比が設定範囲内
になるように上記膨張弁の開度を調節する制御手段とを
設けて形成した。
(実施例)
次に、本発明の一実施例を図面にしたがって説明する。
第1図は、本発明に係るヒートポンプを示し、冷媒、正
確には混合冷媒が、循環するクローズドループの構成自
体は第5図に示すヒートポンプと実質的に同一であり、
互いに共通する部分には同一番号を付して説明を省略す
る。
確には混合冷媒が、循環するクローズドループの構成自
体は第5図に示すヒートポンプと実質的に同一であり、
互いに共通する部分には同一番号を付して説明を省略す
る。
本ヒートポンプでは、さらに冷媒熱交換器5と凝縮器2
および膨張弁3との間に、各々の間の冷媒温度tc、
tdを検出する第1.第2温度検出器6゜7と、冷媒熱
交換器5と蒸発器4および圧縮機1との間に、各々の間
の冷媒温度tf、 thを検出する第3.第4温度検出
器8,9と、上記各温度検出器からの温度信号に基づい
て膨張弁3の開度を制御する制御手段10とを設けて形
成しである。
および膨張弁3との間に、各々の間の冷媒温度tc、
tdを検出する第1.第2温度検出器6゜7と、冷媒熱
交換器5と蒸発器4および圧縮機1との間に、各々の間
の冷媒温度tf、 thを検出する第3.第4温度検出
器8,9と、上記各温度検出器からの温度信号に基づい
て膨張弁3の開度を制御する制御手段10とを設けて形
成しである。
そして、第1.第2温度検出器6.7による検出温度の
差(tC−td)と、第3.第4温度検出器8゜9によ
る検出温度の差Qh−tDの比(tc−td)/Qh−
tr)を設定範囲内になるように、即ち、蒸発器4内で
過熱が生じない範囲内になるように膨張弁3の開度を調
節するようにしである。具体的には、この比が設定範囲
より小さい場合には膨張弁3を開き、逆の場合には膨張
弁3を絞るようになっている。
差(tC−td)と、第3.第4温度検出器8゜9によ
る検出温度の差Qh−tDの比(tc−td)/Qh−
tr)を設定範囲内になるように、即ち、蒸発器4内で
過熱が生じない範囲内になるように膨張弁3の開度を調
節するようにしである。具体的には、この比が設定範囲
より小さい場合には膨張弁3を開き、逆の場合には膨張
弁3を絞るようになっている。
混合冷媒を用いた場合における、冷媒熱交換器5の出口
の過熱度に対する上記温度差の比(tc−td)/(t
h−tf)の変化例を第3図に示す。第3図において、
過熱度がマイナスの部分は湿りガス状態を示し、湿りガ
ス状態の(tc−td)/Qh−tf)の過熱度に対す
る変化が小さく、過熱ガス状態の(tc−td)/Qh
−tf)の過熱度に対する変化が大きく、本発明はこの
特性を利用したものである。
の過熱度に対する上記温度差の比(tc−td)/(t
h−tf)の変化例を第3図に示す。第3図において、
過熱度がマイナスの部分は湿りガス状態を示し、湿りガ
ス状態の(tc−td)/Qh−tf)の過熱度に対す
る変化が小さく、過熱ガス状態の(tc−td)/Qh
−tf)の過熱度に対する変化が大きく、本発明はこの
特性を利用したものである。
次に、この温度差の比(tc−td)/Qh−tf)に
ついて詳説する。
ついて詳説する。
上記第1図、第2図におけるCからdへの変化は冷媒液
の顕熱変化、fからgへの変化は冷媒液の蒸発による潜
熱変化、gからhへの変化は冷媒ガスの顕然変化である
。
の顕熱変化、fからgへの変化は冷媒液の蒸発による潜
熱変化、gからhへの変化は冷媒ガスの顕然変化である
。
ここで、冷媒液の比熱をC1い冷媒ガスの比熱をC1V
とし、また冷媒液の蒸発時の熱量を上記温度差(th−
tf)で除したものを潜熱変化時の平均比熱CPLYと
して与えると、冷媒の種類により多少の変動はあるが、 CPLY/ Cpt、 ”−10 CPL/ CPV 弁1 、5 となる。
とし、また冷媒液の蒸発時の熱量を上記温度差(th−
tf)で除したものを潜熱変化時の平均比熱CPLYと
して与えると、冷媒の種類により多少の変動はあるが、 CPLY/ Cpt、 ”−10 CPL/ CPV 弁1 、5 となる。
したがって、点りの部分の状態が飽和ガスの場合(g=
hの場合)は、(tc−td)/(th−tf)−Cp
Ly/ CPL” 10となり、即ち略一定となる。
hの場合)は、(tc−td)/(th−tf)−Cp
Ly/ CPL” 10となり、即ち略一定となる。
一方、点りの部分の状態が過熱蒸気になると、温度差(
th−tf)は急激に増大するが、温度差(th−tf
)の大半が比熱の小さい過熱ガス領域(点gから先の点
り側部分)で生じているので、温度差(tc−td)の
変化中は小さい。このため、温度差の比(tc −td
)/ (th −tf)は過熱状態になると急激に低下
する。ところで、点りの状態が湿りガス状態になると、
上記の比は冷媒の2相域の温度−エンタルビーの特性に
依存するとともに、−船釣に冷媒液の比熱の温度に対す
る変化巾よりも、2相域で温度−エンタルピー関係の変
化巾の方が大きいので、第3図に示すように湿り領域で
も上記の比に若干の変化が生じている。
th−tf)は急激に増大するが、温度差(th−tf
)の大半が比熱の小さい過熱ガス領域(点gから先の点
り側部分)で生じているので、温度差(tc−td)の
変化中は小さい。このため、温度差の比(tc −td
)/ (th −tf)は過熱状態になると急激に低下
する。ところで、点りの状態が湿りガス状態になると、
上記の比は冷媒の2相域の温度−エンタルビーの特性に
依存するとともに、−船釣に冷媒液の比熱の温度に対す
る変化巾よりも、2相域で温度−エンタルピー関係の変
化巾の方が大きいので、第3図に示すように湿り領域で
も上記の比に若干の変化が生じている。
したがって、点り部分における低過熱状態にて、比(t
c−td)/Qh−tf)に、大きな変化が生じること
から、この比の変動をかなり広い範囲で許容しても、点
り部分の状態を低過熱度に保つことが出来、上述のよう
にこの範囲内に入るように制御手段10により膨張弁3
の開度を制御させている。
c−td)/Qh−tf)に、大きな変化が生じること
から、この比の変動をかなり広い範囲で許容しても、点
り部分の状態を低過熱度に保つことが出来、上述のよう
にこの範囲内に入るように制御手段10により膨張弁3
の開度を制御させている。
そして、冷媒熱交換器出口ガスの過熱による蒸発圧力の
低下を防止して、混合冷媒を用いた蒸発器4内での小温
度差対向流熱交換を効率よく行い、COPを向上させる
ようにしである。
低下を防止して、混合冷媒を用いた蒸発器4内での小温
度差対向流熱交換を効率よく行い、COPを向上させる
ようにしである。
なお、本発明は上記実施例に限るものでなく、第4図に
示すように、−点鎖線枠内に示すエコノマイザ11を設
けたものであってもよく、同図中、その他の符号は第1
図のものと共通である。
示すように、−点鎖線枠内に示すエコノマイザ11を設
けたものであってもよく、同図中、その他の符号は第1
図のものと共通である。
(発明の効果)
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、冷媒
熱交換器と凝縮器及び膨張弁との間の液側の冷媒の温度
を検出する第1.第2温度検出器と冷媒熱交換器と蒸発
器及び圧縮機との間の蒸発側の冷媒の温度を検出する第
3.第4温度検出器と、上記第1.第2温度検出器によ
る検出温度の差と第3.第4温度検出器による検出温度
の差との比が設定範囲内になるように上記膨張弁の開度
を調節する制御手段とを設けて形成しである。
熱交換器と凝縮器及び膨張弁との間の液側の冷媒の温度
を検出する第1.第2温度検出器と冷媒熱交換器と蒸発
器及び圧縮機との間の蒸発側の冷媒の温度を検出する第
3.第4温度検出器と、上記第1.第2温度検出器によ
る検出温度の差と第3.第4温度検出器による検出温度
の差との比が設定範囲内になるように上記膨張弁の開度
を調節する制御手段とを設けて形成しである。
このため、混合冷媒を用いたヒートポンプにおいて、蒸
発器内で過熱を生ずることなく、小温度差対向流熱交換
を行わせて、良好なCOPを維持することが可能になる
という効果を奏する。
発器内で過熱を生ずることなく、小温度差対向流熱交換
を行わせて、良好なCOPを維持することが可能になる
という効果を奏する。
第1図は本発明の第1実施例に係るヒートポンプの冷媒
および制御系統図、第2図は混合冷媒を用いた場合のヒ
ートポンプサイクルを示すT−S線図、第3図は冷媒熱
交換器出口の過熱度と温度差の比(tc−td)/Qh
−tf)との関係を示す図、第4図は本発明の第2実施
例に係るヒートポンプの冷媒および制御系統図、第5図
は従来のヒートポンプの冷媒系統図である。 ■・・・圧縮機、2・・・凝縮器、3・・・膨張弁、4
・・・蒸発器、5・・・冷媒熱交換器、6.7・・・第
1.第2温度検出器、8・・・制御手段。 特許出願人 スーパーヒートポンプ・エネルギー集積シ
ステム技術研究組合 代 理 人 弁理士 青白 葆 ほか2名ト
。 第4図 第5図 臨lぜ□
および制御系統図、第2図は混合冷媒を用いた場合のヒ
ートポンプサイクルを示すT−S線図、第3図は冷媒熱
交換器出口の過熱度と温度差の比(tc−td)/Qh
−tf)との関係を示す図、第4図は本発明の第2実施
例に係るヒートポンプの冷媒および制御系統図、第5図
は従来のヒートポンプの冷媒系統図である。 ■・・・圧縮機、2・・・凝縮器、3・・・膨張弁、4
・・・蒸発器、5・・・冷媒熱交換器、6.7・・・第
1.第2温度検出器、8・・・制御手段。 特許出願人 スーパーヒートポンプ・エネルギー集積シ
ステム技術研究組合 代 理 人 弁理士 青白 葆 ほか2名ト
。 第4図 第5図 臨lぜ□
Claims (1)
- (1) 圧縮機と凝縮器と膨張弁と蒸発器と、凝縮器を
出て膨張弁の手前の冷媒と蒸発器を出て圧縮機の手前の
冷媒とを熱交換させる冷媒熱交換器とを含むクローズド
ループからなるヒートポンプにおいて、冷媒熱交換器と
凝縮器及び膨張弁との間の液側の冷媒の温度を検出する
第1,第2温度検出器と冷媒熱交換器と蒸発器及び圧縮
機との間の蒸発側の冷媒の温度を検出する第3,第4温
度検出器と、上記第1,第2温度検出器による検出温度
の差と第3,第4温度検出器による検出温度の差との比
が設定範囲内になるように上記膨張弁の開度を調節する
制御手段とを設けたことを特徴とするヒートポンプ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25991887A JPH01102255A (ja) | 1987-10-14 | 1987-10-14 | ヒートポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25991887A JPH01102255A (ja) | 1987-10-14 | 1987-10-14 | ヒートポンプ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01102255A true JPH01102255A (ja) | 1989-04-19 |
Family
ID=17340737
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25991887A Pending JPH01102255A (ja) | 1987-10-14 | 1987-10-14 | ヒートポンプ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01102255A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002081766A (ja) * | 2000-09-06 | 2002-03-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 冷凍サイクル装置 |
JP2008530500A (ja) * | 2005-02-18 | 2008-08-07 | キャリア コーポレイション | 内部熱交換器を備える冷却回路の制御 |
DE102019001638A1 (de) * | 2019-03-08 | 2020-09-10 | Stiebel Eltron Gmbh & Co. Kg | Verfahren zum Betreiben einer Wärmepumpe mit einem Dampfkompressionssystem |
CN113739340A (zh) * | 2021-09-17 | 2021-12-03 | 宁波奥克斯电气股份有限公司 | 多联机盘管温度自修复控制方法、装置、空调及存储介质 |
-
1987
- 1987-10-14 JP JP25991887A patent/JPH01102255A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002081766A (ja) * | 2000-09-06 | 2002-03-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 冷凍サイクル装置 |
JP2008530500A (ja) * | 2005-02-18 | 2008-08-07 | キャリア コーポレイション | 内部熱交換器を備える冷却回路の制御 |
DE102019001638A1 (de) * | 2019-03-08 | 2020-09-10 | Stiebel Eltron Gmbh & Co. Kg | Verfahren zum Betreiben einer Wärmepumpe mit einem Dampfkompressionssystem |
EP3730873A3 (de) * | 2019-03-08 | 2021-06-23 | Stiebel Eltron GmbH & Co. KG | Verfahren zum betrieben einer wäremepumpe mit einem dampfkompressionssystem |
CN113739340A (zh) * | 2021-09-17 | 2021-12-03 | 宁波奥克斯电气股份有限公司 | 多联机盘管温度自修复控制方法、装置、空调及存储介质 |
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