JPH0440623B2 - - Google Patents

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関する。

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入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１０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富んだ混合冷媒の
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で運転できるものであ
る。このようなタイプの組成可変型の冷凍サイク
ル装置は、例えば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
の富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
つた欠点があつた。

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、しか
も冷却運転時にも、支障なく精留分離を行なうこ
とができ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絞り装置と利用側
熱交換器の間の配管に接続し、さらに同精留分離
器の上部を前記熱源側熱交換器と絞り装置の間の
配管に接続し、また前記貯留器は減圧器および開
閉弁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、前記圧縮機と四方弁と
の間に冷媒エジエクタを設け、前記精留分離器の
上部と前記冷媒エジエ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、分離ありモード
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富んだ気体は、加熱運転
時には、圧縮機と四方弁との間に設けた冷媒エジ
エクタの吸引口に導かれるため、四方弁を介して
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、冷却運転時にも、支障な
く精留分離を行なうことができるものである。

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、１２は四方弁、
１３は熱源側熱交換器、１４は絞り装置、１５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。１
６は充填材を充填した精留分離器であり、その上
部は第１減圧器１７を介して絞り装置１４と利用
側熱交換器１５の間の配管１８に接続し、同じく
上部を第１開閉弁１９を介して熱源側熱交換器１
３と絞り装置１４の間の配管２０に接続し、また
精留分離器１６の下部には加熱ヒーター２１を内
蔵した貯留器２２を配しており、この貯留器２２
の下部は第２減圧器２３および第２開閉弁２４を
介して熱源側熱交換器１３と絞り装置１４の間の
配管２０に接続されている。さらに圧縮機１１と
四方弁１２との間には冷媒エジエクタ２５が設け
られており、その吸引口は第１逆止弁２６を介し
て精留分離器１６の上部に接続されている。ま
た、第１減圧器１７と並列に精留分離器１６側へ
冷媒を流す第２逆止弁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
２１をOFFし、第１開閉弁１９を閉じ、第２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１５で凝縮された冷媒の一部
が分流され、第２逆止弁２７、精留分離器１６を
介して貯留器２２に入り一部は余剰冷媒として貯
留され、残りは第２減圧器２３、第２開閉弁２４
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
媒運転時にも、熱源側熱交換器１３で凝縮された
冷媒の一部が分流され、第２開閉弁２４、第２減
圧器２３を経由して貯留器２２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１６の上
部より第１減圧器１７を介して利用側熱交換器１
５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。

次に加熱運転時の分離ありモードでは、加熱ヒ
ーター２１をONし、第２開閉弁２４を閉じるこ
とにより、加熱ヒーター２１により貯留器２２内
部の冷媒中主に低沸点冷媒が気化され、精留分離
器１６内部を上昇する。このとき利用側熱交換器
１５で凝縮された液冷媒の一部が分流され、第２
逆止弁２７を介して精留分離器１６上部に供給さ
れ、精留分離器１６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２２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富んだ気体は圧縮
機１１と四方弁１２との間に設けた冷媒エジエク
タ２５の吸引口に導かれる。この冷媒エジエクタ
２５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１５に流
入し凝縮する際に加熱ヒーター２１により与えら
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、冷却運転時の分離
ありモードでは、加熱ヒーター２１をONし、第
１開閉弁１９を開放し、第２開閉弁２４を閉じる
ことにより、ヒーター２１により貯留器２２内部
の冷媒中主に低沸点冷媒が気化され、精留分離器
１６内部を上昇する。このとき熱源側熱交換器１
３で凝縮された液冷媒の一部が分流され、第１開
閉弁１９を介して精留分離器１６上部に供給さ
れ、精留分離器１６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２２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。

また、上昇した低沸点冷媒に富んだ気体は第１
減圧器１７を介して利用側熱交換器１５に流入す
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。

なお主回路の組成を元に戻すには、加熱ヒータ
ー２１をOFFし、第１開閉弁１９を閉じ、第２
開閉弁２４を開放すると、貯留器２２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２１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
することができるものである。

なお、本実施例においては第１減圧器１７と並
列に第２逆止弁２７を設けたが、これにより、加
熱運転時に精留分離器１６を高圧（凝縮圧力）に
保つことができ、冷媒エジエクタ２５に吸引され
る低沸点冷媒ガスの圧力を高くして、逆止弁２６
を不用とすることもできるものである。しかしな
がら、本発明はこれに限らず、第２逆止弁２７が
ない場合にも冷凍エジエクタ２５に吸引される低
沸点冷媒ガスが中間圧力となるが支障なく運転で
きるものである。

また、第１開閉弁１９は、減圧器と逆止弁によ
つて構成してもよく、冷媒エジエクタ２５の吸引
能力によつて、加熱運転時の分離ありモードによ
り発生した低沸点冷媒ガスを圧縮機の吐出側に充
分吸引できるものである。

さらに、本実施例においては第２減圧器２３を
貯留器２２と第２開閉弁２４の間に設けたが、本
発明はこれに限らず、例えば第２開閉弁２４と配
管２０の間に設けても同様の効果があることは明
かである。

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、加熱運転時の分離ありモードの
時に、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エクタによる吸引
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入口に導くことが
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、冷却運転時にも、加熱運転時と同様に
支障なく精留分離を行なうことができ、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……絞り装置、１５……利用
側熱交換器、１６……精留分離器、１７……第１
減圧器、１９……第１開閉弁、２１……加熱ヒー
ター、２２……貯留器、２３……第２減圧器、２
４……第２開閉弁、２５……冷媒エジエクタ、２
６……第１逆止弁。

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、
   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絞り装置と利用側
   熱交換器の間の配管に接続し、さらに同精留分離
   器の上部を前記熱源側熱交換器と絞り装置の間の
   配管に接続し、また前記貯留器は減圧器および開
   閉弁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、前記圧縮機と四方弁と
   の間に冷媒エジエクタを設け、前記精留分離器の
   上部と前記冷媒エジエ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。