JPH06103128B2

JPH06103128B2 - 熱ポンプ装置

Info

Publication number: JPH06103128B2
Application number: JP26440287A
Authority: JP
Inventors: 和生中谷; 光博生駒; 猛富澤; 雄二吉田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-10-20
Filing date: 1987-10-20
Publication date: 1994-12-14
Anticipated expiration: 2009-12-14
Also published as: JPH01107053A

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３
図に示すような装置が提案されている。第３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
介して再び精留分離器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。

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、上記のような従来の熱ポンプ装置では、
精留分離に要する時間が多大なものになるという問題点
があった。

このような精留作用は、精留分離器内で上昇する気体と
下降する液体とが気液接触することによって生じるもの
で、分離の時間を短くするためには、処理ガス量（上昇
する気体の量）を増加させることが有効であり、また、
上昇する気体を冷却器で凝縮させることが必要になる。
しかし、従来の熱ポンプ装置で、処理ガス量を増加させ
るために、高圧の液冷媒を絞り装置によって低圧まで減
圧して気体を多く発生させると、気体の温度が下がり精
留分離器の頂部に接続している冷却器の冷却源との温度
差がとれなくなり、気体が凝縮できず、精留分離が行な
われないという問題が発生していた。また、気体を凝縮
させるために高圧の液冷媒をわずかに減圧する程度にお
さえて冷却源との温度差をとるよううにすると、気体の
発生量が少なく、処理ガス量が減少して、分離に長時間
を要していた。また、別の手段として、気体の発生量を
増加させるために精留分離器に入る冷媒をヒーターによ
って加熱する方法や圧縮機の吐出ガスで加熱する方法も
あったが、これらはいずれも成績係数を低下させるもの
であり、あまり好ましくなかった。

本発明は、前記問題点を解決し、処理ガス量の増加と冷
却器での凝縮を同時に満足し、精留分離の時間を大幅に
短縮でき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、非共沸混合冷媒を封入し、圧
縮機、凝縮器を順に配管接続し、絞り装置を介して精留
分離器の底部に接続し、さらに精留分離器の底部より蒸
発器を介して圧縮機に帰還する主回路と前記精留分離器
の頂部より副圧縮機、冷却器、貯留器を介して再び前記
精留分離器に帰還する副回路よりなる構成としたことを
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、高圧の液冷媒を低圧にま
で減圧し、多量の気体を発生させることができるので、
精留分離器内での処理ガス量を増加させることができ、
分離時間を短縮することが可能となるものである。また
副圧縮機により冷却器内の冷媒圧力が上昇し、冷媒の凝
縮温度を上げることができるので比較的高温の熱源で冷
媒を凝縮することが可能となるものである。

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図は本発明の熱ポンプ装置の一実施例であり、11は
圧縮機、12は凝縮器、113は絞り装置であり、これらを
順に配管接続し、充填材を充填した精留分離器14の底部
に接続している。また同じく精留分離器14の底部から蒸
発器15を接続し圧縮機11に再び帰還するような主回路を
構成している。また、精留分離器14の頂部より副圧縮機
16、冷却器17、貯留器18、副絞り装置19を介して再び精
留分離器14に帰還する副回路を構成している。また、貯
留器18の底部からは開閉弁20を介して蒸発器15に接続す
る回路を設けている。

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、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20を閉止、副
圧縮機16を運転すると貯留器18内の液冷媒は副絞り装置
19を通って精留分離器14に戻る。一方、凝縮器12から流
出し絞り装置13により主回路の低圧まで減圧されて発生
した気体は精留分離器14の底部から流入し内部を上昇す
る。この時、貯留器18より副絞り装置19を通って戻って
くる液冷媒と精留分離器14内部で気液接触し、精留作用
が起こって、低沸点に富んだ冷媒が貯留器18に貯留さ
れ、主回路は高沸点冷媒に富んだ組成となる。ここにお
いて、絞り装置13を出た冷媒は主回路の低圧の状態とな
るため気体の発生量が多く、しかも主回路を循環してい
る全冷媒が精留分離器14に流入するため、精留分離器14
内を上昇する気体の量が増加し、副圧縮機16による効果
もあいまって処理量が増え、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。

一方、封入した混合冷媒の組成のままで運転する場合に
は、副圧縮機16を停止し、開閉弁20を開放すると、貯留
器18内に液冷媒は貯留されないので、精留作用が起こら
ず冷媒は分離されない。

次に、本発明の別の実施例を第２図を用いて説明する。
第２図において構成要素11〜19は第１図と同一のもので
あり、同一番号を記してある。また、凝縮器12と副圧縮
機16の出口とを開閉弁21を介して接続している。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、循環組成を可変する方法は次の通りである。まず、
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21を閉止、副圧縮
機16を運転すると第１図の実施例と同様の作用が起こり
主回路は高沸点冷媒に富んだ組成となる。一方、封入し
た混合冷媒の組成のままで運転する場合には、副圧縮機
16を停止し、開閉弁21を開放すると、凝縮器12を出た液
冷媒が分岐され、一方は絞り装置13を通って精留分離器
14へ流入し、もう一方は開閉弁21、冷却器17、貯留器1
8、さらに副絞り装置19を通って精留分離器14に流入す
る。ここで絞り装置13を通って精留分離器14へ流入した
冷媒と合流して蒸発器15に流入する。こうすることによ
り、貯留器18内に貯留されている冷媒は確実に主回路へ
流れ、封入した混合冷媒組成で運転することができるも
のである。

なお、第１図および第２図の実施例において、副絞り装
置は冷却器から精留分離器へ帰還する回路のどこにあっ
てもよく、また第２図の実施例において開閉弁21と副回
路とを冷却器の出口側で接続してもその効果は同様であ
り、これらは本発明に含まれるものである。

発明の効果以上のように、本発明の熱ポンプ装置においては、絞り
装置を出た冷媒を低圧の状態にすることができ、気体の
発生量を多くできる。しかも主回路を循環している全冷
媒を精留分離器に流入させるため、精留分離器内を上昇
する気体の量が増加し、副圧縮機による吸引効果もあい
まって、処理量が増え、分離を短時間で終了させること
が可能となるもの。また、副圧縮機によって冷却器内の
冷媒圧力を上昇させることができ、その凝縮温度を高く
することができるので、比較的高温の熱源を使用しても
発生する気体を凝縮させることができる。

【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図は本発明の別の実施例の熱ポンプ装置の構成図、第
３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……絞り装置、15……
蒸発器、14……精留分離器、16……副圧縮機、17……冷
却器、18……貯留器、19……副絞り装置、20……開閉
弁。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非共沸混合冷媒を封入し、圧縮機、凝縮器
を順に配管接続し、絞り装置を介して精留分離器の底部
に接続し、さらに前記精留分離器の底部より蒸発器を介
して前記圧縮機に帰還する主回路と、前記精留分離器の
頂部より副圧縮機、冷却器、貯留器を介して再び前記精
留分離器に帰還する副回路よりなる熱ポンプ装置。
【請求項２】凝縮器の出口と、副圧縮機の出口から貯留
器の入口までの配管の一部とを開閉弁を介して接続した
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱ポンプ
装置。