JPH0248824B2 - Hiitohonpu - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、圧縮機の消費電力を節減できるよう
にした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
トポンプをいい、また、「複数の圧縮段」とは、
多段圧縮機のみならず、複数個の圧縮機を直列状
態に連結して用いるようにしたものも含むもので
ある。

（従来の技術） 近年、冷凍装置の一つである温水製造を目的と
したヒートポンプにおいて、第３図に示すよう
に、複数の圧力の異なる凝縮器及び複数個又は複
数段の圧縮機を有し、それぞれの凝縮器とそれに
対応する圧縮機とを連通させ、各吐出冷媒ガスを
別々に凝縮器に導入するように構成した省エネル
ギ型のヒートポンプが注目されている。第３図の
フローシートによつて、このヒートポンプについ
て説明する。

蒸発器１内の液冷媒は、配管２により送り込ま
れる熱源水により加熱されて蒸発し、吸込管３を
経て第１段圧縮機４に吸込まれる。該圧縮機４に
より圧縮された冷媒ガスは、そのうち例えば約1/
３は、吐出管５より凝縮器６に吐出され、残りの
２／３は、分岐７を経て、第２段圧縮機８に吸込ま
れる。同様に、第２段圧縮機８の吐出ガスの例え
ば約1/2は凝縮器９に吐出され、残りの1/2は第３
段圧縮機１０に吸込まれ、圧縮されて、凝縮器１
１に吐出される。

これらの各凝縮器の冷却は、被加熱流体として
の負荷流体により行われ、負荷流体は、ポンプ１
２により、これら三つの凝縮器を直列状に順に貫
流する間に加熱される。圧力の異なる複数個の凝
縮器６，９，１１を有するこのシステムは、通常
出入口温度差の大きい負荷流体が適用され、例え
ば、負荷流体入口１３より約35℃の温水が各凝縮
器６，９，１１で15℃ずつ加熱され、負荷流体出
口１４では約80℃になつて負荷に供される。

一方、冷媒ガスは、凝縮器１１，９，６におい
て凝縮し、配管１５，１６，１７を経て減圧装置
１８で減圧され、蒸発器１に戻る。このシステム
は、各凝縮器が要求する凝縮温度を、「各凝縮器
を通過する温水の出口温度＋適当な温度差」に留
めることができるので、凝縮器が１個である従来
のものに比べて所要動力が少なくてよく、省エネ
ルギとなる。

ところが、上記したこのシステム内に空気等の
不凝縮ガスが混入した場合、この不凝縮ガスは、
運転中、各凝縮器６，９，１１に滞留してしま
い、凝縮器内の伝熱性能能が悪くなるので、一般
の冷凍機と同様に、このシステムでもパージ（空
気抜き）システムが必要となる。従来のパージシ
ステムを、第３図を用いて説明すると、凝縮器
６，９，１１に滞留した不凝縮ガスを含む冷媒ガ
スは、それぞれ配管１９，２０，２１を経て抽気
回収装置２２に送られる。抽気回収装置の構造に
は種々のものがあるが、何れも抽気回収装置２２
内にて冷媒ガスは凝縮し、液となつて配管２３を
経て蒸発器１に至り、一方、空気等の不凝縮ガス
は、例えば抽気回収装置内圧力上昇の検知による
電磁弁動作等により配管２４より外気に放出され
る。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記した従来のパージシステム
には、次のような大きな欠点がある。

すなわち、凝縮器１１，９，６内の圧力がそれ
ぞれ異なるため、これらの凝縮器から一度にパー
ジを行なうのは困難で、そのため、第３図に示す
ように、各配管１９，２０，２１の途中に設けら
れた電磁弁２５により開閉制御を行なつて、一つ
ずつ順次パージを行なう必要があり、操作が繁雑
である。

本発明は、上記の欠点を除去することができ、
パージシステムを簡単な構造にすることにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、蒸発器、圧力の異なつた複数個の凝
縮器、これらの凝縮器はそれぞれ対応する圧力の
圧縮ガスを送る複数の圧縮段、複数個の減圧装置
及びこれらの機器を接続する配管等からなるヒー
トポンプサイクルの一部を構成する圧力の異なつ
た複数個の凝縮器間を、ガス相域において配管に
よつて連通させ、最低圧力側の凝縮器を抽気回収
装置に配管によつて連通させたことを特徴として
いる。

（作用） 本発明は、上記のように各凝縮器間をガス相域
において連通させる通路を設けているので、この
ヒートポンプシステム内に空気等の不凝縮ガスが
混入した場合、運転中、凝縮器内に滞留するこの
不凝縮ガスは、高圧側の凝縮器から、低圧側の凝
縮器へ順次送られ、システム内の不凝縮ガスは、
すべて最も低圧側の凝縮器のみに滞留することに
なる。

そしてこの最低圧側の凝縮器に滞留した不凝縮
ガスは、該凝縮器と抽気回収装置を通路によつて
連通することにより、抽気回収装置に送り込ま
れ、ここでパージが簡単に行われる。

（実施例） 以下に、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。

第１図は、本発明のヒートポンプの一実施例を
示すフローシートであつて、そのヒートポンプサ
イクルは基本的には前記第３図のものと同様であ
るが、本実施例では、、特に、各凝縮器間すなわ
ち、１１と９間及び９と６間を、ガス相域におい
て配管２６及び２７によつてそれぞれ連通させ、
最も圧力の低い凝縮器６を、配管１９により抽気
回収装置２２と連通させている。

作動に当り、空気等の不凝縮ガスは、すべて凝
縮器６，９，１１に滞留するが、凝縮器１１と凝
縮器９では凝縮器１１の方が圧力が高いので、凝
縮器１１に滞つた不凝縮ガスは、配管２６を経て
凝縮器９に送られる。同様に、凝縮器９と凝縮器
６では凝縮器９の方が圧力が高いので、凝縮器９
に滞つた不凝縮ガスは、配管２７を経て凝縮器６
へ送られる。このようにして、システム内の不凝
縮ガスは、すべて圧力の最も低い凝縮器６のみに
滞留することになる。

そして該凝縮器６に滞留した不凝縮ガスは、１
本の配管１９を経て抽気回収装置２２に送られ、
前記第３図の場合と同様に、ここで凝縮できるも
のは凝縮し、液となつて配管２３を経て蒸発器１
に至り、一方、空気等の不凝縮ガスは、配管２４
より外気に放出される。

この実施例によれば、各凝縮器間をガス相域に
おいて配管２６，２７により連通させ、不凝縮ガ
スを最低圧側の凝縮器に集めてからパージを行う
ようにしているので、パージが簡単に行なわれ、
第３図に示す従来のものにおける、各凝縮器と抽
気回収装置をそれぞれ連通する配管上に設けられ
た各電磁弁２５の制御が不用になり、構造が極め
てシンプルとなる。

第２図は、上記実施例のヒートポンプの作動媒
体として非共沸混合冷媒（沸点の異なる混合冷
媒）を使用する場合のフローシートであつて、各
凝縮器６，９，１１は向流形になつており、各凝
縮器１１，９，６を連通する配管２６，２７は、
例えば図示するように、取出口は凝縮器の下流側
（図の右側）に、また取入口は凝縮器の中間付近
に分流してそれぞれ設けられている。

従来のものであれば、各凝縮器６，９，１１
は、上記のように向流型になつていて、凝縮器出
口側（図の右側）では冷媒ガスの流速が遅くなり
伝熱性能が悪くなるが、この実施例によれば、上
記のように構成（配管）されているので、凝縮器
内の冷媒ガスの流速が速くなり、不凝縮ガスや凝
縮しにくい冷媒等の滞留を防ぐことができ、伝熱
性能を向上させることもできる。

なお、前記第１実施例において、各凝縮器を連
通させる配管は２６と２７の２本のみであるが、
本発明は、これらの配管をそれぞれ複数本にする
こと、また最高圧力の凝縮器１１と最低圧力の凝
縮器６とを配管で連通させる場合を含むことは勿
論であり、また、凝縮器の個数も、実施例に示さ
れた３個に限らず、２個以上の複数の場合にすべ
て適用できることは勿論であり、その特徴とする
点は変わらない。

また、配管２６や２７の中を流れるガスを、圧
縮機を駆動するための電動機の冷却や圧縮機内の
油の冷却等に利用することも可能である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、ヒート
ポンプサイクルの一部を構成する複数個の圧力の
異なつた凝縮器間をガス相域において配管により
連通させ、不凝縮ガスを最低圧側の凝縮器に集め
てパージを行うように構成しているので、パージ
が簡単に行なわれ、かつエネルギ損失も小さくす
ることができる。

さらに、作動媒体として非共沸混合冷媒を用い
る場合は、凝縮器での不凝縮ガス等の滞留が防止
され、伝熱性能が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すヒートポンプ
のフローシート、第２図は作動媒体として非共沸
混合冷媒を使用する第１図と同様の要部のフロー
シート、第３図は先に開発した従来の省エネルギ
型ヒートポンプのフローシートである。 １……蒸発器、４，８，１０……圧縮機、６，
９，１１……凝縮器、１８……減圧装置、２２…
…抽気回収装置、１９，２６，２７……配管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 蒸発器、圧力の異なつた複数個の凝縮器、こ
   れらの凝縮器にそれぞれ対応する圧力の圧縮ガス
   を送る複数の圧縮段、複数個の減圧装置及びこれ
   らの機器を接続する配管等からなるヒートポンプ
   において、各凝縮器間をガス相域において連通さ
   せる通路を設け、最低圧側の凝縮器を抽気回収装
   置に連通させたことを特徴とするヒートポンプ。 ２ 上記ヒートポンプの作動媒体として、非共沸
   混合冷媒を使用した特許請求の範囲第１項記載の
   ヒートポンプ。