JPH01111171A

JPH01111171A - ヒートポンプ装置

Info

Publication number: JPH01111171A
Application number: JP62269631A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Ikoma; 生駒　光博; Kazuo Nakatani; 和生中谷; Takeshi Tomizawa; 猛富澤; Yuji Yoshida; 雄二吉田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-10-26
Filing date: 1987-10-26
Publication date: 1989-04-27
Also published as: JPH0440622B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、非共沸混合冷媒を用い、組成分離により、高
沸点冷媒を貯留して組成を可変するヒートポンプ装置の
改良に間する。

従来の技術従来、非共沸混合冷媒を用い、組成分離により高沸点冷
媒を貯留して組成を可変する冷凍サイクル装置として、
第２図に示すような装置が提案されている。第２図にお
いて、１は圧縮機、２は凝縮器、３は絞り装置、４は蒸
発器であり、これらを配管接続することにより主回路を
構成している。

５は充填材を充填した精留分離器であり、上部は配管６
により凝縮器２出口と、減圧器７を介して蒸発器４人口
とそれぞれ接続されている。また精留分離器５の下部に
は貯留器８が配置され、その底部は開閉弁９を介して減
圧器７と接続され、貯留器８の内部には加熱ヒーター１
０が設けられている。

このような装置において非共沸混合冷媒を封入し、組成
を可変する方法について説明する。まず封入した混合冷
媒の組成のままで運転する場合（分離なしモード）には
、加熱ヒーター１０をＯＦＦすることにより、貯留器８
は余剰冷媒を単に貯留し、開閉弁９の閉止時はそのまま
貯め込むし、開放時は貯留しながら一部は減圧器７を経
由して蒸発器４に流出するのみとなるため、主回路は封
入した状態の高沸点冷媒の冨んだ混合冷媒の組成のまま
運転することになる。次に高沸点冷媒を貯留して低沸点
冷媒の富んだ組成で運転する場合（分離ありモード〉に
は、開閉弁９を閉止し加熱ヒーター１０をＯＮすると、
貯留器８内部の冷媒中主に低沸点冷媒が気化され、精留
分離器５内部を上昇する、このとき凝縮器２出口からは
配管６を経由して液冷媒が供給され、精留分離器５内部
で気液接触により精留作用が起こり、上昇する気体は低
沸点冷媒の濃度が高まり、逆に下降する液体は高沸点冷
媒の濃度が高まり、貯留器８には高沸点冷媒が凝縮液の
状態で貯留されることになる。

一方、上昇する低沸点冷媒に富んだ気体は減圧器７を経
由して蒸発器４に流入するため、主回路は低沸点冷媒の
富んだ組成て運転できるものである。このようなタイプ
の紺成可変型の冷凍サイクル装置は、例えは給湯装置に
適用され、通常使用時には高温水を得るため高沸点冷媒
の富んだ封入組成のままで運転し、できるだけ短時間で
貯湯する必要がある場合には加熱能力の高い低沸点冷媒
の冨んだ組成で運転することが可能となる。

発明が解決しようとする問題点しかしながら、上記のような冷凍サイクル装置では、加
熱ヒーターを用いて精留作用を起こさせるため、組成可
変する場合のエネルギ効率が低くなる。すなわち、ヒー
ターにより加熱された熱量は精留作用のための気体発生
に利用されるだけで、例えば、給湯側への熱回収が行わ
れないと言った欠点があり、さらに上記冷凍サイクル装
置に四方弁を加えて、圧縮機からの冷媒の流れ方向を切
り換え可能にし冷却側を利用する場合にも、精留分離器
の上部より流出する低沸点冷媒の濃度の高い冷媒ガスを
蒸発器に導くことになり、蒸発器の圧力損失が増加する
と言う欠点があった。

本発明は、加熱運転時には、精留分離のための気体発生
に利用した熱量を有効に利用でき、冷却運転時には、蒸
発器となる利用側熱交換器の圧力損失の増大を防止する
と共に、凝縮器となる熱源側熱交換器の負荷を低減する
ことができ、しかも精留作用の促進も図れるヒートポン
プサイクル構成を提供するものである。

問題点を解決するための手段本発明のヒートポンプ装置は、下部に貯留器を設けた精
留分離器の上部を前記熱源側熱交換器と利用側熱交換器
の間の配管に接続し、貯留器を開閉弁および減圧器を介
して熱源側熱交換器と絞り装置の間の配管に接続すると
共に、四方弁と利用側熱交換器の間に冷媒エジェクタお
よび並列に逆止弁を設け、開閉弁を介して前記精留分離
器の一ヒ部と前記冷媒エジェクタの吸引口とを接続した
ことを特徴とするものである。

作用本発明は上記した構成により、分離あリモートにおいて
は、加熱ヒーターにより、貯留器内部の冷媒中主に低沸
点冷媒が気化され、精留分離器内部を上昇する。このと
き凝縮器となる熱交換器の出口からは液冷媒が絞り装置
を介して供給され、精留分離器内部で気液接触により精
留作用が起こり、上昇する気体は低沸点冷媒の濃度が高
まり、逆に下降する液体は高沸点冷媒の濃度が高まり、
貯留器には高沸点冷媒が凝縮液の状態で貯留されること
になる。一方上昇した低沸点冷媒に冨んだ気体は、加熱
運転時には、四方弁と利用側熱交換器の間に設けた冷媒
エジェクタの吸引口に導かれるため、再び凝縮器となる
利用側熱交換器に流入し、凝縮する際に加熱ヒーターに
より与えられた熱量を有効活用することができ、冷却運
転時には冷媒エジェクタ、逆止弁および四方弁を介して
圧縮機に吸入されるため、蒸発器となる利用側熱交換器
を通過することなく圧力損失の増大を防止できるもので
ある。

実施例以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する
。

第１図は本発明の冷凍サイクル装置の一実施例の構成図
であり、１１は圧縮機、Ｉ２は四方弁、１３は熱源側熱
交換器、１４は第１絞り装置、１５は第２絞り装置、１
６は利用側熱交換器であり、これらを配管接続すること
により主ヒートポンプ回路を構成している。１７は充填
材を充填した精留分離器であり、その上部は第１絞り装
置１４と第２絞り装置１５の間の配管１日に接続し、同
じ＜」二部を開閉弁１９を介して四方弁１２と利用側熱
交換器１６の間の配管２０に設けた冷媒エジェクタ２１
の吸引口に接続すると共に、精留分離器１７の下部には
加熱ヒーター２２を内蔵した貯留器２３を配しており、
この貯留器２３の下部は開閉弁２４および減圧器２５を
介して熱源側熱交換器１３と第り絞り装置１４の間の配
管２６に接続されている。また、冷媒エジェクタ２１と
並列に冷却運転時に冷媒エジェクタ２１をバイパスして
冷媒が流れる逆上弁２７が設けられている。

このような冷凍サイクル装置において非共沸混合冷媒を
封入し、組成を可変する方法について説明する。まず分
離なしモードでは、加熱ヒーター２２を０ＦＦＬ／、開
閉弁１９を閉じ、開閉弁２４を開放することにより、加
熱運転時には、利用側熱交換器１６で凝縮され第２絞り
装置１５で中間圧力まで減圧された冷媒の一部が分流さ
れ、精留分離器１７を介して貯留器２３に入り一部は余
剰冷媒として貯留され、残りは開閉弁２４および減圧器
２５を経由して熱源側熱交換器１３に流出するため、主
回路は封入した状態の高沸点冷媒の富んだ混合冷媒の組
成のまま運転することになる。

また、冷却運転時にも、熱源側熱交換器１３で凝縮され
た冷媒の一部が分流され、減圧器２５を経由して貯留器
２３に入り一部は余剰冷媒として貯留され、残りは精留
分離器１７の上部より第２絞り装置１５を介して利用側
熱交換器１６に流出するため、主回路は封入した状態の
高沸点冷媒の富んだ混合冷媒の組成のまま運転すること
になる。

次に分離ありモードでは、加熱ヒーター２２をＯＮＬ、
、、開閉弁２４を閉じ、開閉弁１９を開放することによ
り、加熱運転時には加熱ヒーター２２により貯留器２３
内部の冷媒中主に低沸点冷媒が気化され、精留分離器１
７内部を上昇する。このとき利用側熱交換器１６で凝縮
された液冷媒が第２絞り装置１５で中間圧力まで減圧さ
れたのち一部が分流され、精留分離器１７上部に供給さ
れ、精留分離器１７内部で気液接触により精留作用が起
こり、上昇する気体は低沸点冷媒の濃度が高まり、逆に
下降する液体は高沸点冷媒の濃度が高まり、貯留器２３
には高沸点冷媒が凝縮液の状態で貯留されることになる
。

一方、上昇した低沸点冷媒に冨んだ気体は四方弁１２と
利用側熱交換器１６の間の配管２０に設けた冷媒エジェ
クタ２１の吸引口に導かれる。この冷媒エジェクタ２１
による吸引効果により精留作用の促進が図れると共に、
気体冷媒は再び利用側熱交換器１６に流入し凝縮する際
に加熱ヒーター２２にまりり−えられた熱量を有効活用
することができる。これにより主回路は低沸点冷媒の富
んだ混合冷媒の組成で運転できるものである。また、冷
却運転時にもヒーター２２により貯留器２３内部の冷媒
中主に低沸点冷媒が気化され、精留分離器１７内部を上
昇する。このとき熱源側熱交換器１３で凝縮された液冷
媒が第１絞り装置１４で中間圧力まで減圧されたのち一
部が分流され、精留分離器１７上部に供給され、精留分
離器１７内部で気液接触により精留作用が起こり、上昇
する気体は低沸点冷媒の濃度が高まり、逆に下降する液
体は高沸点冷媒の濃度が高まり、貯留器２３には高沸点
冷媒が凝縮液の状態で貯留されること乙こなる。

また、上昇した低沸点冷媒に富んだ気体は圧力差により
、開閉弁１９を介して、四方弁１２と利用側熱交換器１
６の間の配管２０に設けた冷媒エジェクタ２１の吸引口
および四方ｆＰ１２を経由して圧縮機１１の吸入側に導
かれるため、蒸発器として作用する利用側熱交換器１６
に流入して圧力損失を増大させるようなことはない。こ
れにより主回路は低沸点冷媒の冨んだ混合冷媒の組成で
運転できるものである。

冷媒エジェクタ２１と並列に冷却運転時に冷媒エジェク
タ２１をバイパスして冷媒が流れる逆ｔｈ弁２７が設け
られているため、冷却運転時に冷媒エジェクタ２１が圧
力損失増大の原因となることもない。

なお主回路の組成を元に戻すには、加熱ヒーター２２を
０ＦＦＬ／、開閉弁１９を閉じ、開閉弁２４を開放する
と、貯留器２３内の高沸点冷媒が主回路に混入して、主
回路は封入した状態の高沸点冷媒の富んだ混合冷媒の組
成となる。

なお、加熱ヒーター２２の代わりに圧縮機１１の吐出配
管等冷凍サイクル中の高温熱源を用いてもよいことはも
ちろんのことであり、この場合には凝縮器となる熱源側
熱交換器１３の負荷を軽減することができ、精留分離器
１７を中間圧力に保つ場合には加熱ヒーター２２での加
熱温度を低くてきる等の実用上の効果を有するものであ
る。

発明の効果以上の説明より明らかなように、本発明のヒートポンプ
装置は、分離ありモードの時に、加熱運転時には、精留
分離器の上部に上昇してきた低沸点冷媒に富んだ気体冷
媒の冷媒エジェクタによる吸引効果により精留作用の促
進が図れると共に、この気体冷媒を再び利用側熱交換器
人口に導くことができるため、気体冷媒が凝縮する際の
放熱すなわち加熱ヒーターにより与えられた熱量（気体
発生に利用した熱量）を有効に利用できるものである。

また、冷却運転時には、精留分離器の上部ここ上昇して
きた低沸点冷媒に富んだ気体冷媒を利用側熱交換器の出
口に導ひき逆止弁を経由して圧縮機に吸入させるように
したから利用側熱交換器および吸入配管での圧力損失の
増大を防止することができ、しかも加熱ヒーターの代わ
りに圧縮機の吐出配管等冷凍サイクル中の高温熱源を用
いることにより、凝縮器となる熱源側熱交換器の負荷を
軽減することができる。

また、絞り装置を第１絞り装置、第２絞り装置に分割す
ると共に、精留分離器の上部を第１絞り装置と第２絞り
装置の間の配管に接続した場合には、精留分離器および
貯留器を運転中学に中間圧力に保つことができこれらの
機器が小型化できると共に、精留分離を行なう際にも、
貯留器が高圧の場合に比べて加熱ヒーターでの加熱温度
を低くできる等、実用上多大な効果を発揮するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の冷凍サイクル装置の構成図
、第２図は従来例の冷凍サイクル装置の構造図である。１１・・・・圧縮機、１２・・・・四方弁、１３・・・
・熱源側熱交換器、１４・・・・第１絞り装置、１５・
・・・第２絞り装置、１６・・・・利用側熱交換器、１
７・・・・精留分離器、１９・・・・開閉弁、２１・・
・冷媒エジェクタ、２２・・・・加熱ヒーター、２３・
・・・貯留器、２４・・・・開閉弁。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）非共沸混合冷媒を封入し、圧縮機、四方弁、熱源
側熱交換器、絞り装置、利用側熱交換器等から主ヒート
ポンプ回路を構成し、下部に貯留器を設けた精留分離器
の上部を前記熱源側熱交換器と利用側熱交換器の間の配
管に接続し、前記貯留器を開閉弁および減圧器を介して
前記熱源側熱交換器と絞り装置の間の配管に接続すると
共に、前記四方弁と利用側熱交換器の間に冷媒エジエク
タおよび並列に逆止弁を設け、前記開閉弁を介して前記
精留分離器の上部と前記冷媒エジェクタの吸引口とを接
続したことを特徴とするヒートポンプ装置。
（２）絞り装置を第１絞り装置、第２絞り装置に分割す
ると共に、精留分離器の上部を前記第１絞り装置と第２
絞り装置の間の配管に接続し、貯留器の下部を開閉弁お
よび減圧器を介して前記熱源側熱交換器と第１絞り装置
の間の配管に接続したことを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のヒートポンプ装置。