JPH0460350A

JPH0460350A - ヒートポンプ装置

Info

Publication number: JPH0460350A
Application number: JP17061290A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Nakatani; 和生中谷; Minoru Tagashira; 実田頭; Shozo Funakura; 正三船倉; Yuji Yoshida; 雄二吉田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-06-28
Filing date: 1990-06-28
Publication date: 1992-02-26

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　冷暖房や給湯または超低温装置などα　より
高温または低温を得るためのヒートポンプ装置の改良に
関する。

従来の技術非共沸混合冷媒を用し＼　組成分離により冷凍サイクル
内の冷媒組成を可変するヒートポンプ装置として、われ
われは第２図に示すような装置を提案している。

第２図において、　１は第１圧縮随　２は凝縮器３は第
１主絞り装置　４はこの場合蒸発器となる第１冷媒熱交
換器であり、これらを順に接続して第１冷凍サイクルを
構成している。また　５は第２圧縮数　６はこの場合凝
縮器となる第２冷媒熱交換器　７は第２主絞り装置　８
は蒸発器であり、これらを順に接続して第２冷凍サイク
ルを構成しており、第１冷媒熱交換器４と第２冷媒熱交
換器６を熱交換させている。また利用側熱交換器２の出
口を第１補助絞り装置９を介して精留分離器１０の底部
に接続し　同じく底部を第２補助絞り装置１１を介して
第１冷媒熱交換器４人口と接続している。また　第２冷
媒熱交換器６の出口を第３補助絞り装置１２を介して前
記精留分離器１ｏの頂部と接続し　同じく頂部を第４補
助絞り装置Ｉ３を介して蒸発器８の入口に接続している
。

このような装置において、非共沸混合冷媒を封入した場
合の運転方法について説明する。

凝縮器２の凝縮温度が低い場合には　第１冷凍サイクル
のみで運転する。この場合にｉｌ　　第２冷凍サイクル
は運転しないので、精留分離器１０の頂部からの液還流
は行われ慣　精留作用が起こらないた敢　第２冷凍サイ
クルは単に混合冷媒の余剰冷媒の貯留作用をなす。この
た嵌　第１冷凍サイクルは封入された混合冷媒の濃度の
ままで運転され　凝縮器２は給湯や暖房の加熱能力に寄
与する。

凝縮器２の凝縮温度を高くする場合に（表　第１冷凍サ
イクルと第２冷凍サイクルの両方を運転する。この場合
には　凝縮器２で凝縮した冷媒の一部は第１補助絞り装
置９で減圧され　気液二相状態になって精留分離器１０
の底部に流入し　ガス成分は精留分離器ｌＯを上昇する
。

方、第２冷凍サイクルの第２冷媒熱交換器６で凝縮した
冷媒の一部が第３補助絞り装置１２で減圧され　精留分
離器１０の頂部へ流入し　液冷媒が精留分離器１０を下
降する。ここで上昇するガスと液とが気液接触して精留
作用を起こし　高沸点に富んだ冷媒が第２補助絞り装置
１１を通り、第１主絞り装置３より流出した冷媒と合流
して第１冷媒熱交換器４に流入する。このようにして第
１冷凍サイクルは徐々に高沸点に富んだ冷媒組成が循環
するようになる。

一方、精留分離器１０頂部からは低沸点に富んだ冷媒が
第４補助絞り装置１３を通って、第２主絞り装置７より
流出した冷媒と合流して蒸発器８に流入する。このよう
にして第２冷凍サイクルは徐々に低沸点に富んだ冷媒組
成が循環するようになる。

このように第１冷凍サイクル側は高沸点に富んだ冷媒組
成　第２冷凍サイクル側は低沸点に富んだ組成となり、
第１冷媒熱交換器４および第２冷媒熱交換器６で互いに
熱交換させることにより、従来のいわゆる二元冷凍サイ
クルの運転が可能となる。このサイクルは凝縮温度の高
い運転時には高沸点冷媒の持つ潜熱を有効に利用でき、
成績係数が良好になり、また吐出圧力が上昇するような
ことはないので機器の安全面でも有利な運転ができるも
のである。

発明が解決しようとする課題しかしながら上記従来例は　第１冷凍サイクツに第２冷
凍サイクルを同時に運転する場合に　両サイクルで冷媒
量の片寄りが生し　十分な加熱能力や成績係数を得るこ
とが困難であった　すなわぢ第１冷凍サイクルと第２冷
凍サイクルの冷媒は精留分離器ｌＯを介して互いに出入
りすることができるので、第１主絞り装置３や第２主絞
り装置７および各補助絞り装置９．　１１．　１２．　
１３の開度によっては冷媒が精留分離器内１０内で一方
向にのみ流れ　精留作用が損なわれるばかりでなく、冷
媒がたとえば第２冷凍サイクルにのみ流入して過充填に
なり、成績係数が低くなるような問題が生じていた　ま
た　これを防止するためには各絞り装置を細かく制御す
る必要があり、装置のコストの上昇など問題点が多かっ
た課題を解決するための手段本発明のヒートポンプ装置は　非共沸混合冷媒を封入し
　第１圧縮随　第１凝縮器　第１主絞り装置　第１蒸発
器等からなる第１冷凍サイクルと、第２圧縮風　第２凝
縮器　第２主絞り装置　第２蒸発器等からなる第２冷凍
サイクルと、精留分離器　冷媒貯留器を主たる構成要素
とし　前記精留分離器の頂部と前記冷媒貯留器を接続し
　さらに前記冷媒貯留器を前記第１冷凍サイクルの前記
第１主絞り装置をバイパスして接続し　また　前記精留
分離器の底部を前記第２冷凍サイクルの前記第２主絞り
装置をバイパスして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、精留分離器の動作中に　
第２冷凍サイクルの冷媒量が減少した場合には冷媒貯留
器から精留分離器頂部への液冷媒の移動はなくなり、冷
媒は第１冷凍サイクルから第２冷凍サイクルへ流れるの
みとなるた嵌　第２冷凍サイクルの冷媒量は徐々に増加
し　適正な冷媒量まで回復する。また　逆に第２冷凍サ
イクルの冷媒量が増加した場合にζよ　第２冷凍サイク
ルから精留分離器頂部への液冷媒の移動が増加し第１冷
凍サイクルへと流れて、各冷凍サイクルは適正な冷媒量
に維持され　過充填や冷媒不足が起こらず、成績係数を
高く保つことができる。

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１よ　本発明のヒートポンプ装置の一実施例を示
すものである。　２１は第１圧縮＠　　２２は凝縮器　
２３は第１主絞り装置　２４はこの場合蒸発器となる第
１冷媒熱交換器であり、これらを順次配管接続すること
により、第１冷凍サイクルを構成している。まｔ−、２
５は第２圧縮肌２６はこの場合凝縮器となる第２冷媒熱
交換銖２７は第２主絞り装置　２８は蒸発器であり、こ
れらを順次配管接続することにより、第２冷凍サイクル
を構成しており、第１冷媒熱交換器２４と第２冷媒熱交
換器２６とは間接的に熱交換するように構成されてい４
　まｆ−２９は精留分離器であり、その底部は第１冷凍
サイクルの第１主絞り装置２３をバイパスして第１補助
絞り装置３０、および第２補助絞り装置３１を介して接
続されている。

また　冷媒貯留器３２を精留分離器２９よりやや高い位
置に設けてあり、配管３３、および配管３４で精留分離
器２９の頂部と接続している。な転配管３３は配管３４
より高い位置にあり、そこで冷媒貯留器３２内部に開口
している。さらに　冷媒貯留器３２は第２冷凍サイクル
の第２主絞り装置２７をバイパスして第３補助絞り装置
３５と第４補助絞り装置３６を介して接続される。

凝縮器２の凝縮温度が低い場合に（よ　第１冷凍サイク
ルのみで運転し　この場合は従来と同様第１冷凍サイク
ルは封入された混合冷媒の濃度のままで運転され　凝縮
器２２は給湯や暖房の加熱能力に寄与する。

凝縮温度を高くする場合に（よ　第１冷凍サイクルと第
２冷凍サイクルの両方を運転す４　この場合には　凝縮
器２２で凝縮した冷媒の一部は第１補助絞り装置３０で
減圧され　気液二相状態になって精留分離器２９の底部
に流入し　ガス成分は精留分離器２９を上昇する。

一方、第２冷凍サイクルの第２冷媒熱交換器２６で凝縮
した冷媒の一部は第３補助絞り装置３５で減圧して冷媒
貯留器３２に流入する。ここで気液分離された液は配管
３４を通って精留分離器２９の頂部へ流入し　精留分離
器２９を下降する。

ここで上昇するガスと液とが気液接触して精留作用を起
こし　高沸点に富んだ冷媒が第２補助絞り装置３１を通
り、第１主絞り装置２３より流出した冷媒と合流して第
１冷媒熱交換器２４に流入する。このようにして第１冷
凍サイクルは徐々に高沸点に富んだ冷媒組成が循環する
ようになる。

一方、精留分離器２９頂部からは低沸点に富んだ冷媒ガ
スか配管３３を通って冷媒貯留器３２に流入し　さらに
第４補助絞り装置３６を通って、第２主絞り装置２７よ
り流出した冷媒と合流して蒸発器２８に流入する。この
ようにして第２冷凍サイクルは徐々に低沸点に富んだ冷
媒組成が循環するようになる。

このようにして第１冷凍サイクルは高沸点に富んだ冷媒
組成　第２冷凍サイクルは低沸点に富んだ組成となる。

　　ここにおいて第２冷凍サイクルの冷媒量が適正量以
下の場合には　冷媒貯留器３２の液面は低下し　配管３
４から精留分離器２９の頂部への液冷媒の移動がなくな
る。一方、精留分離器２９を上昇するガスは　液の落下
がなくなるた敢　さらに上昇しやすくなり、第２冷凍サ
イクルは徐々に冷媒量が増加し　冷媒貯留器３２の液面
が上昇して、配管３４から精留分離器２９へ液冷媒が流
れ始へ　精留作用が円滑に行われるようになる。

また　第２冷凍サイクルの冷媒量が適正量以上の場合に
ζよ　冷媒貯留器３２の液面は上昇し　配管３４、さら
には配管３３からも精留分離器２９の頂部へ液冷媒が移
動し始めるた敢　今度は上昇ガスが減少して、第１冷凍
サイクルへの液冷媒移動量が増加し　第２冷凍サイクル
の冷媒量は徐々に適正な冷媒量となる。

このよう鳳　冷媒貯留器を設けるという簡単な構成で、
各冷凍サイクルの冷媒量を適正に保つことができるので
、成績係数を常に高く維持でき、第１冷凍サイクル側は
高沸点に富んだ冷媒組氏第２冷凍サイクル側は低沸点に
富んだ組成とすることにより、凝縮温度の高い運転時の
吐出圧力の低減による機器の安全性も確保されも発明の効果以上のように　本発明のヒートポンプ装置は冷媒貯留器
を設置す、精留分離器の頂部と接続するという簡単な構
成で冷媒量の過不足を補うことができるので、各冷凍サ
イクルの冷媒量を常に適正にすることができる。また　
高温運転時には第１冷凍サイクルを高沸点冷媒に富んだ
組成にし　第２冷凍サイクルを低沸点冷媒に富んだ組成
にすることによって、吐出圧力の上昇を防止し　成績係
数を高く保つことができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のヒートポンプ装置の一実施例の構成図
　第２図は従来例のヒートポンプ装置の構成図である。２１・・・第１圧縮観　２２・・・凝縮縁　２３・・・
第１主絞り装置　２４・・・第１冷媒熱交換器　２５・
・・第２圧縮＠　２６・・・第２冷媒熱交換器　２７・
・・第２主絞り装置　２８・・・蒸発器　２９・・・精
留分離器３０・・・第１補助絞り装置　３１・・・第２
補助絞り装置　３２・・・冷媒貯留器　３３．３４・・
・配管、　３５・・・第３補助絞り装置　３６・・・第
４補助絞り装置代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ほか
１名工　１　圧　ｉｓ　　貴憂胸　５ＪＩ主絞りｇ！！職１δＷ声９橡Ｓ軍　２　汗　ｍ　　責糖２　：ｖ’ＩＸ　Ｉ！Ｉ’２　Ｆｌｅ！紮２主絞り装
置訳発巴鴨　’ｓ　　′ｒＦｍ　　酪壕１補助較す袋層第２図

Claims

【特許請求の範囲】

非共沸混合冷媒を封入し、第１圧縮機、第１凝縮器、第
１主絞り装置、第１蒸発器等を構成要素とする第１冷凍
サイクルと、第２圧縮機、第２凝縮器、第２主絞り装置
、第２蒸発器等を構成要素とする第２冷凍サイクルと、
精留分離器、冷媒貯留器を主たる構成要素とし、前記精
留分離器の頂部と前記冷媒貯留器を接続し、前記冷媒貯
留器を前記第１冷凍サイクルの前記第１主絞り装置をバ
イパスして接続し、前記精留分離器の底部を前記第２冷
凍サイクルの前記第２主絞り装置をバイパスして接続し
たことを特徴とするヒートポンプ装置。