JPH06103127B2 - 熱ポンプ装置 - 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、低
沸点冷媒を貯留して循環組成を可変する熱ポンプ装置の
改良に関する。

従来の技術 従来、非共沸混合冷媒を用い、組成分離により低沸点冷
媒を貯留して組成を可変する熱ポンプ装置として、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は第１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、底部は第２絞り装置６を介して凝縮器２の出口及び
第３絞り装置７を介して蒸発器４の入口と接続してい
る。また精留分離器５の頂部は、冷却器８、貯留器９を
介して再び冷媒精留塔５に帰還する循環回路（以後副回
路と呼ぶ）を構成し、貯留器９の底部からは開閉弁10を
介して第３絞り装置７に接続する回路を設けている。

このような装置において非共沸混合冷媒を封入し、循環
組成を可変する方法について説明する。まず封入した混
合冷媒組成のままで運転する場合には、開閉弁10を開放
しておくと、副回路の構成要素はすべて第１絞り装置の
バイパス回路となるため、余剰冷媒が貯留器９に貯留さ
れながら開閉弁10を経由して流出し、精留分離器５内部
では精留作用が起こらないため循環組成は変化しない。

一方、低沸点冷媒を貯留して循環組成を高沸点冷媒に富
んだものとする場合には、開閉弁10を閉止すると、主回
路を循環する一部の冷媒は第２絞り装置６を介して精留
分離器５の底部に流入する。このとき第２絞り装置６に
より気体を発生し精留分離器５内部を上昇する。

この際上方から降下する液冷媒と気液接触し、精留作用
により上昇する気体は低沸点冷媒に富み、逆に下降する
液体は高沸点冷媒に富んで、貯留器９には低沸点に富む
凝縮液が貯留されることになる。下降する高沸点冷媒に
富んだ液体は第３絞り装置７を経由して蒸発器４に流出
するため、主回路は高沸点冷媒に富んだ組成で運転でき
るものである。

このような組成可変型の熱ポンプ装置は、冷暖房装置等
に適用され、通常使用時には高沸点冷媒に富んだ封入組
成のままで運転し、高能力が必要な場合には加熱能力の
高い低沸点冷媒に富んだ組成で運転する様な方法が可能
となるものである。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のような熱ポンプ装置では、精留分
離器５内での精留作用が上昇する気体と自然降下する液
体の気液接触によるものであるが、内部の充填材によっ
て下降する液体は拡散されるものの、液体の持つ表面張
力によって精留分離器５内部の一通路のみ多く流れる偏
流が起こりやすく気液接触が十分になされないで分離に
多大な時間を要するといった様な問題点があった。ま
た、上記のような熱ポンプ装置では、貯留器の位置は液
冷媒を精留分離器に戻すために精留分離器の上部に位置
せざるを得ない構成であったため、機器全体の高さが大
きくなるなど不具合な問題点があった。

本発明は、前記問題点を解消し気液接触が十分になされ
て、分離を短時間で終了させる熱ポンプ装置を提供する
ものである。

問題点を解決するための手段 本発明の熱ポンプ装置は、非共沸混合冷媒を用い、凝縮
器出口及び蒸発器入口にその底部を接続した精留分離器
を設け、前記精留分離器の頂部に冷却器を介して貯留器
を接続すると共に、前記貯留器の底部と冷媒ポンプを接
続し、さらにノズル装置を介して前記貯留器内の液冷媒
を前記精留分離器内に戻す循環回路を構成したことを特
徴とするものである。

作用 本発明は前記した構成により、貯留器の底部と冷媒ポン
プを接続して、貯留器内部の液冷媒を吸入し一旦圧力を
上昇させた後、ノズル装置によって液冷媒を精留分離器
内に下向きに強制的に噴射させる様に構成したので、下
降する液体は噴霧状になり、偏流が防止されて上昇する
気体との気液接触が極めて良くなり、分離時間が短縮で
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であり、
11は圧縮機、12は凝縮器、13は第１絞り装置、14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。15は充填材を充填した精留分離器であり、
その底部を凝縮器12出口と第２絞り装置16を介して接続
し、同じく底部を第３絞り装置17を介して蒸発器14入口
に接続している。また、精留分離器15の頂部は冷却器1
8、貯留器19、冷媒ポンプ20を介して再び精留分離器15
に帰還する循環回路を構成しており、精留分離器15への
戻り配管部の末端はノズル装置21が配置されている。ま
た、貯留器19の底部からは開閉弁22を介して第３絞り装
置に接続する回路を設けている。なお、このノズル装置
21は、第１図に示したような精留分離器15を垂直下向き
に液冷媒が落下できるような構造をしたもので出口部は
若干末広がりになって、液冷媒を噴霧状にすることがで
きるものである。

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、循環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に
は、開閉弁22を開放し、冷媒ポンプ20を停止すると、貯
留器19内の液冷媒の精留分離器15へ戻りがなくなるた
め、精留作用が起こらず冷媒は分離されない。一方、封
入した混合冷媒の組成に対し主回路を高沸点冷媒に富ん
だ組成で運転する場合には、開閉弁22を閉止、冷媒ポン
プ20を起動し、貯留器19内の液冷媒をノズル装置21を通
して冷媒精留塔15に戻すようにする。こうすることによ
り冷媒ポンプ20を出た液冷媒は高圧の状態になり、それ
をノズル装置21によって減圧させると、液冷媒は非常に
細かい噴霧状となって精留分離器15内を下向きに落下す
る。一方、凝縮器12から流出し第２絞り装置16により減
圧されて発生した気体は精留分離器15の底部から流入し
内部を上昇する。この時、落下してくる液体と気液接触
が起こり、低沸点に富んだ冷媒が貯留器に貯留される
が、落下する液冷媒は前述のように非常に細かい噴霧状
となっているため、上昇する気体との気液接触は極めて
良くなり、分離を短時間で終了させることが可能となる
ものである。

こうすることによって、主回路は高沸点冷媒に富んだ混
合冷媒の組成に短時間でなり、所望の特性をいち早く実
現することができるものである。

なお主回路の組成を元に戻すには、冷媒ポンプ20を停止
し、開閉弁23を開放すると、貯留器19内の低沸点冷媒が
主回路に流入して、主回路は封入した混合冷媒の組成と
なる。

発明の効果 以上の説明より明らかなように、本発明の熱ポンプ装置
は、非共沸混合冷媒を封入し、凝縮器出口及び蒸発器入
口にその底部を接続した精留分離器を設け、精留分離器
の頂部に冷却器を介して貯留器を接続すると共に、貯留
器の底部と冷媒ポンプを接続し、さらにノズル装置を介
して貯留器内の液冷媒を精留分離器内に戻す循環回路を
構成したので精留分離器に戻る液冷媒を噴霧状にでき、
上昇する気体との気液接触を十分に行わせることができ
るため短時間で主回路の組成を可変することが可能とな
るものである。また、従来、貯留器の位置は液冷媒を精
留分離器に戻すために精留分離器の上部に位置せざるを
得ない構成であったが、本発明によれば冷媒ポンプによ
って液冷媒を強制的に戻すことができるので貯留器をど
こにでも配置できるという利点も合わせもつものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の熱ポンプ装置の構成図、第
２図は従来例の熱ポンプ装置の構成図である。 11……圧縮機、12……凝縮器、13……第１絞り装置、14
……蒸発器、15……精留分離器、16……第２絞り装置、
19……貯留器、22……開閉弁、20……冷媒ポンプ、21…
…ノズル装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】非共沸混合冷媒を封入し、圧縮機、凝縮
   器、絞り装置、蒸発器等を接続して主回路を構成し、前
   記凝縮器出口及び蒸発器入口にその底部を接続した精留
   分離器を設け、前記精留分離器の頂部に冷却器を介して
   貯留器を接続すると共に、前記貯留器の底部と冷媒ポン
   プを接続し、さらにノズル装置を介して前記貯留器内の
   液冷媒を前記精留分離器内に戻す循環回路を構成した熱
   ポンプ装置。