JPH0328675B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ヒートポンプ装置、特に暖冷房装置
において、非共沸混合冷媒を用い、主回路を流れ
る冷媒濃度を可変する事により、常に負荷に適応
した冷暖房能力を発生させるヒートポンプ装置に
関する。

従来の技術 従来、ヒートポンプ装置の能力を可変する方法
として、冷媒に非共沸混合冷媒を用い、冷媒分離
器によつて高沸点冷媒と低沸点冷媒とに分離し、
それを主回路に注入する事によつて主回路の冷媒
濃度を変え、能力を可変するものが提案されてい
る。

これは、圧縮機の回転数を変えて能力制御する
ものに比べ、冷媒濃度を変えてその吸込み比容積
を変える事によつて循環量を変えるもので、機械
的な制御によらず機器の信頼性等が向上するもの
である。

発明が解決しようとする問題点 しかるにこの種装置では、冷媒をいかに分離で
きるかが大きな要素となつており、そのために分
離器として精留方式の分離器を採用しているもの
もある。

この精留方式の分離器には加熱源と冷却源が必
要であり、従来技術では加熱源、冷却源を別熱源
としており、冷暖房の切換え等に対してのサイク
ルへの影響は問題にならなかつたが、加熱、冷却
をサイクル内の高圧冷媒、低圧冷媒で行なう場合
には、その熱源をどこにするかが問題となる。す
なわち冷暖房共に精留が行なえるようにして、冷
暖房共に能力可変する場合には、系路の切換えに
関係なく加熱、冷却のできる事が必要である。こ
こで冷却源を暖房時の蒸発器入口部に設けると、
その部分での冷媒は気液二相になるために、蒸発
器への冷媒分配が均一に行なわれずに、蒸発器内
での圧損増加による能力、EERの低下や、着霜
の不均一化が発生するし、さらにこの場合には前
述したように冷暖房切換時の熱源の切換えがはな
はだ煩雑になるという問題がある。

そこで本発明は、冷暖房時とも分離が行なえ、
能力制御が容易でかつサイクルの効率を高くする
事を目的とするものである。

問題点を解決するための手段 本発明によるヒートポンプ装置は、分離器の分
離回路を主回路の高圧と中間圧に接続し、分離器
の塔底を圧縮機と四方弁間の吐出ガスで加熱し、
塔頂を四方弁とアキユムレータ間の吸入ガスで冷
却する如く構成するものである。

作 用 上記構成による本発明によれば、非共沸混合冷
媒を分離するための熱源を加熱源として圧縮機と
四方弁間の吐出ガス、冷却源として四方弁とアキ
ユムレータ間の吸入ガスを用いているために、冷
房時と暖房時で主回路の冷媒流れ方向が逆転して
も分離器の加熱、冷却が行なえるものである。更
に、分離器から主回路への冷媒注入を主回路の中
間圧とする事により、暖房時蒸発器へは液冷媒を
導入し、蒸発器手前で分配する時にその分流が均
等に行なえ、蒸発器で圧損を少なくする作用を果
すものである。

実施例 本発明によるヒートポンプ装置を冷暖房装置に
適用した実施例を図をもつて以下に説明する。

図において、圧縮機１、四方弁２、暖房時凝縮
器として作用する負荷側熱交換器３、冷媒方向弁
４、主絞り装置５、副絞り装置であるキヤピラリ
チユーブ６、暖房時蒸発器として作用する熱源側
熱交換器７、アキユムレータ８を順次接続配管す
る事により主回路を構成している。この主回路の
負荷側熱交換器３と主絞り装置５との間の高圧配
管より分岐して精留方式の分離器９を設け、この
主回路より分離器９への分岐配管に導入電磁弁１
０を設けている。１１，１２はそれぞれ分離器９
の塔頂部１４、塔底部１６からの液を主回路の主
絞り装置５と副絞り装置６との間の中間圧系路に
戻す配管中に設けられた電磁弁である。分離器９
には充填物１３が充填されており、塔頂部１４に
は四方弁２からアキユムレータ８に流れる低圧吸
入ガスによつて冷却する塔頂冷却交換器１５が設
けられ、塔底部１６には圧縮機１から四方向弁２
へ流れる高圧吐出ガスによつて加熱される塔底加
熱熱交換器１７が設けられている。

かかる構成によるヒートポンプ装置において、
冷暖房時の動作ついて説明する。

まず暖房時には、図の実線で示す冷媒流の如く
圧縮機１より吐出されたガスは分離器９の塔底加
熱熱交換器１７で分離器９内の冷媒を加熱し、四
方弁２を経て、凝縮器となる負荷側熱交換器３に
て凝縮したのち、冷媒方向弁４を経て、主絞り装
置５で液状態のまま中間圧まで減圧され、蒸発器
である熱源側熱交換器７の入口部で分岐されてキ
ヤピラリチユーブ６で更に減圧されて熱源側熱交
換器７に流入し、吸熱し、四方弁２を通過後、分
離器９の塔頂冷却熱交換器１５で分離器９内冷媒
を冷却凝縮させて、アキユムレータ８を経て圧縮
機１に吸入される。この時回路の高圧と中間圧に
接続された分離器９は電磁弁１０，１１，１２に
より閉止されている。分離器９は塔頂部１４と充
填物１３が封入された充填塔、および塔底部１６
により構成されており、塔底部１６の塔底加熱熱
交換器１７により冷媒を加熱し、塔頂部１４の塔
頂冷却熱交換器１５で冷媒を冷却凝縮させる事に
より、塔底部１６より発生する蒸気と塔頂部１４
にて凝縮滴下する液とを充填塔１３内で向流接触
させ、高沸点冷媒を塔底部１６に、また低沸点冷
媒を塔頂部１４に貯溜するものである。

この時、主回路にて増熱を図る場合には、電磁
弁１０，１１を開放し、主回路内の冷媒の一部を
分離器９内に導入するとともに、塔頂部１４に貯
溜された低沸点冷媒を主回路に注入する事により
主回路内の循環量を増加させ増熱が図れるもので
ある。

一方、減熱を図る場合には、電磁弁１０，１２
を開放し、塔底部１６に貯溜された高沸点冷媒を
主回路に注入する事により減熱を図る事ができる
ものである。

次に冷房時には、図の破線の如く圧縮機１と四
方弁２間の系路以外は暖房時と逆方向に冷媒が流
れる。この時冷房能力の増加を図る場合には分離
器９内の低沸点冷媒を主回路に注入し、減少を図
る場合には高沸点冷媒を主回路に注入する事で同
様に能力を可変できるものである。

以上のように本実施例によれば、分離器９での
加熱源として、四方弁２と圧縮機１間の吐出ガス
また冷却源として四方弁２とアキユムレータ８間
の吸入ガスとしているために、冷暖房時の冷媒流
れが逆向きになつても分離器９での加熱源、冷却
源は変わる事がなく、冷暖房時共に分離器９での
精留作用が行なえて、それ故冷暖房時共能力可変
が可能となるものである。また一般に熱源側熱交
換器では、圧損等の関係で冷媒が多パスに分流す
ることが多いが、本実施例の構成では蒸発器入口
部のキヤピラリチユーブ６前では冷媒を液状態と
する事ができ分流がうまくゆくものである。

また、主回路と分離器との冷媒の入れ換えに際
しては、能力可変の立上りを早めようとすれば、
分離器内液冷媒で主回路内冷媒をピストンフロー
式に押し出し、お互いに混合しない方がその立上
り性能は向上するが、本実施例の如く、主回路か
ら分離器への接続が高圧液状態の配管で接続さ
れ、さらに分離器から主回路への注入に際して
も、主回路の主絞り装置での減圧を冷媒が液状態
である中間圧までとする事により、これら系路は
全て液状態とする事ができ、冷媒の入れ換えをピ
ストンフロー式に行なう事ができ立上りを早くす
る事が可能となるものである。

発明の効果 本発明のヒートポンプ装置は、以上説明した如
く、冷媒分離器の加熱源を圧縮機と四方弁間の吐
出ガス、冷却源を四方弁とアキユムレータ間の吸
入ガスとしているために、冷房時、暖房時双方共
に分離精留作用をする事ができ、それ故能力可変
を容易にできる。

更に暖房時蒸発器に入る冷媒を液状態としてい
るために、多パス流路熱交換器への冷媒分配が均
一となり、蒸発器での圧損増加等がないものであ
る。

また、主回路と分離器との接続は、高圧あるい
は中間圧の液冷媒状態で接続でき、それ故、冷媒
の入れ換え時にピストンフロー式の押し出し流れ
となり、冷媒の混合による濃度の希釈等がなく短
時間の濃度可変ができ、それ故冷暖房能力可変の
立上り性能が向上するものである。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明の一実施例によるヒートポンプ装
置の冷媒回路図である。 １……圧縮機、２……四方弁、３……負荷側熱
交換器、５……主絞り装置、６……キヤピラリチ
ユーブ、７……熱源側熱交換器、８……アキユム
レータ、９……分離器、１０，１１，１２……電
磁弁、１４……塔頂部、１５……塔頂冷却熱交換
器、１６……塔底部、１７……塔底加熱熱交換
器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 非共沸混合冷媒を封入し、圧縮機、四方弁、
   負荷側熱交換器、冷媒方向弁、主絞り装置、副絞
   り装置、熱源側熱交換器、アキユムレータを有す
   る主回路と、前記主回路の冷媒方向弁と主絞り装
   置間より流量制御弁を介して冷媒の一部を分離器
   に分岐流入させ、この分離器の塔頂部と塔低部よ
   り、それぞれ流量制御弁を介して主回路の主絞り
   装置で絞られた中間圧冷媒と合流させる分離回路
   とを備え、前記分離器の塔頂部を四方弁からアキ
   ユムレータまでの吸入ガスで冷却し、塔底部を圧
   縮機から四方までの吐出ガスで加熱することを特
   徴とするヒートポンプ装置。