JPH0248823B2 - Hiitohonpu - Google Patents

Hiitohonpu

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JPH0248823B2
JPH0248823B2 JP633984A JP633984A JPH0248823B2 JP H0248823 B2 JPH0248823 B2 JP H0248823B2 JP 633984 A JP633984 A JP 633984A JP 633984 A JP633984 A JP 633984A JP H0248823 B2 JPH0248823 B2 JP H0248823B2
Authority
JP
Japan
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refrigerant
evaporator
condenser
temperature
heat
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP633984A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS60152868A (ja
Inventor
Yasuo Ogawa
Shinji Nomichi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Publication date
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
  • Control Of The Air-Fuel Ratio Of Carburetors (AREA)
  • Central Heating Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、作動媒体が非共沸混合冷媒である省
エネルギ型のヒートポンプに関する。なお、本明
細書において「ヒートポンプ」とは、温流体を製
造する狭義のヒートポンプのみならず、冷流体を
製造する冷凍機も含む広義のヒートポンプをい
う。
従来の、温水製造を目的としたヒートポンプ
を、その概略を示す第1図のフローシートについ
て説明する。蒸発器1内の冷媒液は、配管2より
送り込まれる熱源流体により加熱され、蒸発して
冷媒通路3を経て圧縮機4に至る。該圧縮機4に
よつて圧縮された冷媒ガスは、冷媒通路5を経て
凝縮器6に入り、配管7より流入する負荷流体を
加熱して凝縮する。該凝縮した冷媒液は、冷媒通
路8を経て膨脹弁9により減圧され、蒸発器1に
戻る。
上記のヒートポンプの冷媒として非共沸混合冷
媒を用いる場合、このサイクルをH−T線図(エ
ンタルピ―温度線図)に書けば、第2図中の
(凝縮器入口)→―(凝縮器出口)→(蒸
発器入口)→(蒸発器出口)→→…のように
なる。この線図からも明らかなように、非共沸混
合冷媒を用いることによつて、等圧変化である凝
縮過程(→)と蒸発過程(→)中の冷媒
の温度が変化することが分かる。このことは、第
1図に示すように凝縮器及び蒸発器における熱交
換方式を向流型にすることによつて、省エネルギ
ーの効果を発揮する理由となる。
しかしながら、上記の装置での→への膨脹
弁による減圧過程により、蒸発器入口の温度は
T〓となり、仮りに、理想的な熱交換をしたとし
ても、熱源流体の温度はT〓までしか冷却できず、
非共沸混合冷媒の本来の特性、すなわち、蒸発器
内の圧力での沸点温度T〓′まで冷却することが可
能であるという特性を十分に生かしているとはい
えない。
本発明の目的は、上記の非共沸混合冷媒の本来
の特性を十分に生かした省エネルギ型のヒートポ
ンプを提供することにある。
この目的を達成するために、本発明は、冷凍サ
イクルの一部を構成する凝縮器と膨脹弁とを結ぶ
冷媒通路を蒸発器内部に通し、凝縮器で凝縮した
全冷媒液を蒸発器内の冷媒液の蒸発熱により過冷
却するようにしたことを特徴としている。
以下に、本発明の実施例を図面と共に説明す
る。
第3図は、本発明の第1実施例を示すフローシ
ートである。この実施例では、蒸発器1内の冷媒
液は、配管2より送り込まれる熱源流体により加
熱され、蒸発して冷媒通路3を経て圧縮機4に至
る。該圧縮機4によつて圧縮された冷媒ガスは、
冷媒通路5を経て凝縮器6に入り、配管7より流
入する負荷流体を加熱して凝縮する。該凝縮した
冷媒液は、蒸発器1を貫通する冷媒通路8を通
り、該蒸発器1内で過冷却されて膨脹弁9に至
り、ここで減圧されて蒸発器1に戻る。なお、上
記凝縮器6と蒸発器1での熱交換(冷媒と負荷流
体、冷媒と熱源流体及び通路8中の冷媒液)は、
むろん向流式に行われる。
上記のサイクルをH−T線図に書けば、第2図
中の(凝縮器入口)→→(凝縮器出口)→
′(膨脹弁入口)→′(蒸発器入口)→(蒸
発器出口)→→…のようになる。
上記第2図中の′と′は図面上では同じ点と
なるが、圧力は凝縮器側圧力と蒸発器側圧力で異
なつている。なお、膨脹弁において、通常のヒー
トポンプのように等エンタルピ変化をしたとす
る。
また、凝縮器出口の冷媒温度が過冷却すると
′になる理由は次のとおりである。即ち、前記
したように最初のサイクルは−−−−
−…である。そしてこの蒸発器内に凝縮器から
出てきた液冷媒を向流に通すので、理想的には
と同じ温度まで過冷却が可能である。この過冷却
液を第2図に示すととなる。従つて、この液冷
媒が等エンタルピ変化で減圧されるととなり、 サイクルは、−−−−−……とな
る。さらに過冷却はまで可能となり、これらの
繰り返えしにより、理想的に′まで過冷却が可
能となる。
上記線図からも明らかなように、この実施例に
よれば、冷媒通路8が蒸発器1内を向流に通過す
ることによつて、温度T〓の凝縮冷媒液をT〓′まで
過冷却することができるので、蒸発器1内の冷媒
の温度変化はT〓′(≒T〓′)→T〓となる。仮りに、
理想的な熱交換が蒸発器1内で行われたとすれ
ば、熱源流体はT〓′まで冷やすことができ、前記
従来のものにおけるT〓よりも低い温度にするこ
とができる。
更に説明を補足するために、第3A図にQ(冷
媒循環量Kg/h)−H(エンタルピkcal/Kg)、T
(温度℃)の関係を示す。同図aは、従来型(第
1図)の蒸発器内のQ−H線図で、斜線で示した
部分すなわちQ×Hが冷凍効果(kcal/h)を表
わす。この熱交換の間に冷媒の温度はT〓からT〓
まで上昇する。一方、同図bは、本発明(第3
図)の蒸発器内のQ−H線図を示す。この図で
は、上記従来型に比べ、冷凍効果に寄与する冷媒
循環量は減少する(凝縮器からの冷媒をT〓′まで
過冷却するために蒸発器内の冷媒が蒸発するため
である。正確には第2図中の(H〓−H〓′)/
(H〓−H〓′)分だけ全量が減る。)が、エンタル
ピH〓−H〓がその分上昇し、総合結果(トータ
ル)として冷凍効果は変らない。しかし、熱交換
する間、冷媒はT〓′からT〓まで上昇し、逆に熱源
流体をT〓′まで冷やすことができる効果がある。
なお、本発明を仮に単一冷媒の場合に適用した
場合は、第3B図に示すように、蒸発器内での冷
媒の温度は変化しないので従来型に対する上記の
ような利点がなくなる。
第4図は、本発明の第2実施例を示すフローシ
ートである。この実施例では、蒸発器1内の冷媒
液は、配管2より送り込まれる熱源流体により加
熱され、蒸発し易い低沸点冷媒に富んだ混合冷媒
は、蒸発してガスとなり冷媒通路3へ、一方、蒸
発しにくい高沸点冷媒に富んだ混合冷媒は、蒸発
しないで液のまま冷媒通路11に至る。冷媒通路
3に入つた冷媒ガスは、そのまま圧縮器4へ、ま
た冷媒通路11に入つた冷媒液は、熱交換器10
で凝縮器6から送られる高温冷媒と熱交換し、加
熱蒸発して圧縮機4へ至る。該圧縮機4によつて
圧縮された冷媒ガスは、冷媒通路5を経て凝縮器
6に入り、配管7より流入する負荷流体を加熱し
て凝縮する。該凝縮した冷媒液は、冷媒通路12
を経て前記熱交換器10で蒸発器1から送られる
低温冷媒に熱を与えて冷却され、かつ蒸発器1内
で過冷却されて膨脹弁9に至り、ここで減圧され
て蒸発器1に戻る。この際凝縮器6、蒸発器1及
び熱交換器10での熱交換は、むろん向流式に行
われる。
上記のサイクルをH−T線図に書けば、第2図
中の(凝縮器入口)→→(凝縮器出口)→
′(熱交換器10出口)→′(膨脹弁入口)→
′(蒸発器入口)→(蒸発器出口)→(圧
縮機入口)→→…のようになる。
上記線図からも明らかなように、この実施例に
よれば、凝縮器6より送られる温度T〓の冷媒液
と蒸発器1より送られる温度T〓の冷媒液を、熱
交換器10で熱交換できるので、凝縮器6からの
冷媒液をT〓′(≒T〓)まで過冷却することができ
(またエンタルピ変化は、H〓−H〓′=H〓−H〓が
成り立つ。)更に前記第1実施例のように、蒸発
器1内で温度T〓′まで過冷却することができる。
このため、蒸発器1内の冷媒の温度変化はT〓′→
T〓となり、前記従来のもの(T〓→T〓)と比較し
て低い温度にすることができる。
従つてこの実施例は、特に冷凍機に適している
と考えられ、非共沸混合冷媒の本来の特性を十分
に生かしており、省エネルギとなつている点では
前記第1実施例と同じである。更に、蒸発しにく
い高沸点冷媒に富んだ混合冷媒を液のまま蒸発器
より取り出すので、蒸発器内の流れがスムーズに
なり、熱交換性能を上昇するという利点もある。
第5図は、第3実施例を示すフローシートであ
る。この実施例は前記第1実施例のサイクルとほ
とんど同じであるが(第2図におけるサイクルは
同じ)、ただ凝縮器6より流出した高温の冷媒液
を熱源流体によつて冷却する熱交換器10を配置
し、蒸発器1に入る冷媒通路8内の冷媒液温と、
配管2内の熱源流体の温度とをほぼ同じにするこ
とができる。
この実施例による利点は、前記第1実施例と同
じであるが、特に温流体を作る狭義のヒートポン
プに適しているということができる。
以上説明したように、本発明は、冷凍サイクル
の一部を構成する凝縮器と膨脹弁とを結ぶ冷媒通
路を蒸発器の内部に通し、凝縮器で凝縮した全冷
媒液を蒸発器内の冷媒液の蒸発熱により、蒸発温
度付近まで過冷却することができるので、非共沸
混合冷媒の特性を十分に発揮でき、省エネルギと
なる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のヒートポンプのフローシート、
第2図は、ヒートポンプの冷媒として非共沸混合
冷媒を用いる場合のエンタルピー温度線図、第3
図は本発明のヒートポンプの第1実施例のフロー
シート、第3A図は、冷媒循環量―エンタルピ、
温度線図で同図aは従来型のもの、同図bは本発
明のもの、第3B図は本発明のヒートポンプに単
一冷媒を用いた場合のエンタルピー温度線図、第
4図及び第5図は同じく第2及び第3実施例のフ
ローシートである。 1……蒸発器、4……圧縮機、6……凝縮器、
9……減圧装置、8……凝縮器と減圧装置を結ぶ
冷媒通路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 作動媒体として非共沸混合冷媒を用いる蒸気
    圧縮式ヒートポンプにおいて、該ヒートポンプの
    構成要素である凝縮器と膨脹弁等の減圧装置とを
    結ぶ冷媒通路を、蒸発器の内部に通し、前記凝縮
    器で凝縮した全冷媒液を蒸発器内の冷媒液の蒸発
    熱により過冷却するようにしたことを特徴とする
    ヒートポンプ。
JP633984A 1984-01-19 1984-01-19 Hiitohonpu Expired - Lifetime JPH0248823B2 (ja)

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JP633984A JPH0248823B2 (ja) 1984-01-19 1984-01-19 Hiitohonpu

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JP633984A JPH0248823B2 (ja) 1984-01-19 1984-01-19 Hiitohonpu

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JPS60152868A JPS60152868A (ja) 1985-08-12
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