JPH07208822A - ヒートポンプ式冷凍サイクル - Google Patents

ヒートポンプ式冷凍サイクル

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JPH07208822A
JPH07208822A JP544294A JP544294A JPH07208822A JP H07208822 A JPH07208822 A JP H07208822A JP 544294 A JP544294 A JP 544294A JP 544294 A JP544294 A JP 544294A JP H07208822 A JPH07208822 A JP H07208822A
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JP
Japan
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refrigerant
circuit
heat exchanger
refrigeration cycle
flow
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP544294A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshihiko Yamanaka
敏彦 山中
Shigeo Sato
滋男 佐藤
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 非共沸混合冷媒を用いたヒートポンプ式冷凍
サイクルにおいて、その冷房能力及び暖房能力を向上さ
せること。 【構成】 非共沸混合冷媒を用いたヒートポンプ式冷凍
サイクルで、室外熱交換器5を上下方向の複数サーキッ
ト5a、5b、5cに分割し、冷房時は最上部のサ−キ
ット5aの上方部に冷媒を導入し、これを複数に分け、
一部はそのまま上部サ−キット5aに導き、他の一部は
上方部の熱交換チューブ5dを流して予冷却後、下部の
少なくとも1以上のサーキット5b、5cへ導き、各サ
ーキット内をダウンフローで流して合流させるようにサ
ーキット構成し、また、室内熱交換器3を冷房時は空気
流Aに対し冷媒をパラレルフローに、暖房時は空気流に
対し冷媒をカウンターフローに流すように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、沸点が互いに異なる2
種以上の冷媒を混合してなり、気液二相の状態では一定
圧力下でも乾き度に応じて冷媒の圧力飽和温度が変化す
る非共沸混合冷媒を用いたヒートポンプ式冷凍サイクル
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のヒートポンプ式冷凍サイクルのサ
イクル図を図3に示し、図4にこの冷凍サイクル内に封
入されている非共沸混合冷媒のモリエル線図を示す。暖
房運転時、圧縮機11で圧縮されて吐出されたガス冷媒
は、実線矢印で示すように、四方弁12を経てaの状態
で室内熱交換器13に入り、室内ファン16によって送
られてくる空気と熱交換し、等圧線に沿う凝縮線イに沿
って凝縮液化してbの状態となる。
【0003】この液冷媒は、絞り14で膨張線ロに沿っ
て断熱膨張することによりcの状態の気液二相状態に冷
媒となる。そして、気液二相状態で室外熱交換器15に
入り、室外ファン17によって送られる空気と熱交換し
て等圧線に沿う蒸発線ハに沿って蒸発気化し、dのガス
状態となる。室外熱交換器15で蒸発気化した冷媒は、
四方弁12を経て圧縮機11に吸入され、ポリトロープ
線に沿う圧縮線ニに沿って再び圧縮され、aの状態で吐
出される。
【0004】一方、冷房運転は、四方弁12を切り換え
冷媒を上記とは逆に破線矢印で示すように循環させるこ
とによって行われる。なお、図4において、ホは露点曲
線、ヘは臨界点、トは沸点曲線、チ、リ、ヌ、ルは等温
線を示す。
【0005】非共沸混合冷媒は、上記したように沸点が
互いに異なる2種以上の冷媒を混合してなるもので、気
液二相の状態では一定圧力下でも乾き度に応じて冷媒の
圧力飽和温度が変化する。従って、蒸発器側では、入口
における冷媒の状態cは等温線リ上にあるが、冷媒の蒸
発が進むのに伴って乾き度が増大し、これに応じて冷媒
の温度が上昇するので、蒸発器の出口における冷媒の状
態dは等温線リより高温の等温線チ上に位置する。ま
た、凝縮器側では、入口における冷媒の状態aは等温線
ル上にあり、凝縮が進むのに伴って湿り度が増大し、こ
れに応じて冷媒の温度が低下するので、出口における冷
媒の状態bは等温線ルより低温の等温線ヌ上に位置する
ことになる。
【0006】
【発明が解決しょうとする課題】非共沸混合冷媒は、R
12やR22等の単体冷媒に比べ、露点と沸点との温度
差である温度すべりが顕著に現れるため、非共沸混合冷
媒を用いたヒートポンプにおいては、R12やR22等
の単体冷媒を用いたものに比べ、暖房能力及び冷房能力
が低下する。更に、上記した従来のヒートポンプ式冷凍
サイクルにおいては、室外熱交換器15のサーキット構
成が、冷房時、上方部ではダウンフロー、下方部ではア
ップフローで流れるように構成されているため、サーキ
ット間のヘッド差が大きくなって液冷媒の排出が悪くな
り、凝縮性能が低下すると共に、室内熱交換器13で
は、下部の3パスが暖房時、空気流に対してパラレルフ
ローとなるように構成されているため、凝縮性能が低下
する問題がある。
【0007】本発明は、上記した問題を解決するために
なされたもので、暖房能力及び冷房能力の向上を図るこ
とができる、非共沸混合冷媒を用いたヒートポンプ式冷
凍サイクルを得ることを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係るヒートポン
プ式冷凍サイクルは、圧縮機、室内熱交換器、絞り、室
外熱交換器により冷凍サイクルを形成し、同サイクル内
に非共沸混合冷媒を封入してなるヒートポンプ式冷凍サ
イクルにおいて、前記室外熱交換器を上下方向の複数サ
ーキットに分割し、冷房時は最上部のサーキットの上方
部に冷媒ガスを導入し、これを複数に分け、一部はその
まま上部サーキットに導き、他の一部は上方部の熱交換
チューブを流して予冷却後、下部の少なくとも1以上の
サーキットへ導き、各サーキット内をダウンフローで流
して合流させ、暖房時は逆方向からアップフローで流す
ようにサーキット構成してなることを特徴とするもので
ある。
【0009】また、本発明に係るヒートポンプ式冷凍サ
イクルは、圧縮機、室内熱交換器、絞り、室外熱交換器
により冷凍サイクルを形成し、同サイクル内に非共沸混
合冷媒を封入してなるヒートポンプ式冷凍サイクルにお
いて、前記室内熱交換器を冷房時は空気流に対し冷媒を
パラレルフローに、暖房時は空気流に対し冷媒をカウン
ターフローに流す構成としてなることを特徴とするもの
である。
【0010】更に、本発明に係るヒートポンプ式冷凍サ
イクルは、圧縮機、室内熱交換器、絞り、室外熱交換器
により冷凍サイクルを形成し、同サイクル内に非共沸混
合冷媒を封入してなるヒートポンプ式冷凍サイクルにお
いて、前記室外熱交換器を上下方向の複数サーキットに
分割し、冷房時は最上部のサーキットの上方部に冷媒ガ
スを導入し、これを複数に分け、一部はそのまま上部サ
ーキットに導き、他の一部は上方部の熱交換チューブを
流して予冷却後、下部の少なくとも1以上のサーキット
へ導き、各サーキット内をダウンフローで流して合流さ
せ、暖房時は逆方向からアップフローで流すようにサー
キット構成すると共に、前記室内熱交換器を冷房時は空
気流に対し冷媒をパラレルフローに、暖房時は空気流に
対し冷媒をカウンターフローに流すように構成してなる
ことを特徴とするものである。
【0011】
【作用】本発明に係るヒートポンプ式冷凍サイクルにお
いては、室外熱交換器を上記のように構成しているの
で、冷房運転時、全てのサーキットとも凝縮液冷媒の流
れはダウンフローとなって、サーキット間のヘッド差が
少なくなり、液冷媒の排出が良好となると共に、室外熱
交換器の上方部でガス冷媒を予冷却して下部のサーキッ
トへ流すようにしているので、上部サーキットの液冷媒
排出部と下部サーキットの冷媒入口部での熱交換がほと
んどなくなるため、凝縮性能が向上する。
【0012】また、本発明に係るヒートポンプ式冷凍サ
イクルおいては、室内熱交換器を上記のように構成して
いるので、暖房運転時、空気流に対し冷媒を完全にカウ
ンターフローに流し、空気温度と冷媒温度の温度差を大
きくとることができるため、凝縮能力が向上する。な
お、逆に冷房運転時には、パラレルフローとなるが、蒸
発性能はカウンタフローの場合とあまり変わりはない。
【0013】更に、本発明に係るヒートポンプ式冷凍サ
イクルおいては、室外熱交換器及び室内熱交換器を上記
のように構成しているので、上記したそれぞれの作用を
同時に得ることができる。
【0014】
【実施例】図1に本発明の第1実施例に係るヒートポン
プ式冷凍サイクルのサイクル図を示す。ヒートポンプ式
冷凍サイクルは、よく知られるように、圧縮機1、四方
弁2、室内熱交換器3、電子膨張弁等の絞り4、及び、
室外熱交換器5を図示のように冷媒配管で接続して形成
され、同サイクル内には前記した特性を有する非共沸混
合冷媒が封入されている。この冷媒は、暖房運転時、実
線矢印で示す方向に、また、冷房運転時は破線矢印で示
す方向に循環し、それぞれ暖房作用、冷房作用をなすこ
とは前記した通りである。なお、図1において、6は室
内ファン、7は室外ファンである。
【0015】ここで、本実施例に係るヒートポンプ式冷
凍サイクルにおいては、室外熱交換器5を図示のよう
に、上下方向に2つのサーキット5a、5bに分割し、
冷房時は上部サーキット5aの上方部に接続された四方
弁2からの冷媒配管8を経てガス冷媒を導入し、これを
2つの流れに分け、一部はそのまま上部サーキット5a
に導き、他の一部は上方部の熱交換チューブ5dに流し
て予冷却後、下部サーキット5bに導き、各サーキット
5a、5b内をそれぞれダウンフローで流して凝縮液化
した後、合流管5eにて合流させ、合流管5eに接続さ
れた冷媒配管9を経て絞り4へ液冷媒を供給するように
すると共に、暖房時は逆方向からアップフローに冷媒を
流すようにサーキット構成している。
【0016】また、室内熱交換器3を図示のように、冷
房時は室内ファン6によって送られる空気流Aに対し冷
媒をパラレルフローに、暖房時は空気流Aに対し冷媒を
カウンターフローに流すように構成している。
【0017】しかして、上記実施例によると、冷房運転
時、冷媒は破線矢印方向に流れ、室外熱交換器5におい
ては、上部、下部のサーキット5a、5bとも凝縮液冷
媒の流れは完全にダウンフローとなるので、各サーキッ
ト5a、5b間のヘッド差が少なくなり、液冷媒の排出
が良好となると共に、室外熱交換器5の上方部の熱交換
チューブ5dでガス冷媒を予冷却して下部サーキット5
bへ流すようにしているので、上部サーキット5aの液
冷媒排出部と下部サーキット5bの冷媒入口部間での熱
交換がほとんどなくなるため、凝縮性能が向上する。こ
れによって、高圧圧力がやや下がるため、冷房能力の向
上と圧縮機に対する入力低下を図り、効率を高めること
ができる。
【0018】また、暖房運転時、室内熱交換器3では、
室内ファン6によって送られる空気流Aに対し冷媒を完
全にカウンターフローに流し、空気温度と冷媒温度の温
度差を大きくとることができるため、凝縮能力が向上
し、その分暖房能力を高めることができる。従って、非
共沸混合冷媒を用いることによるヒートポンプの暖房能
力及び冷房能力の低下を補うことができる。
【0019】なお、上記実施例では、室外熱交換器5を
2サーキットに分割した例について説明したが、図2に
示す第2実施例のように3サーキット5a、5b、5
c、或いは、それ以上のサーキットに分割することがで
きると共に、各サーキット内では空気流に対して熱交換
チューブを多列配置に構成してもよく、いずれも上記の
実施例と同様の作用効果が得られる。
【0020】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明に係るヒ
ートポンプ式冷凍サイクルによると、冷房運転時、室外
熱交換器での凝縮性能を向上させることができるので、
高圧圧力を下げ、冷房能力の向上と圧縮機に対する入力
低下を図り、効率を高めることができる。また、本発明
に係るヒートポンプ式冷凍サイクルによると、暖房運転
時、室内熱交換器での凝縮性能を向上させることができ
るので、その分暖房能力を高めることができる。更に、
本発明によると、上記により暖房能力及び冷房能力の両
方を同時に向上させることができるヒートポンプ式冷凍
サイクルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係るヒートポンプ式冷凍
サイクルのサイクル図である。
【図2】本発明の第2実施例に係るヒートポンプ式冷凍
サイクルにおける室外熱交換器の構成図である。
【図3】従来のヒートポンプ式冷凍サイクルのサイクル
図である。
【図4】非共沸混合冷媒のモリエル線図である。
【符号の説明】
1 圧縮機 2 四方弁 3 室内熱交換器 4 絞り 5 室外熱交換器 5a、5b、5c サーキット 5d 熱交換チューブ 5e 合流管 6 室内ファン 7 室外ファン 8、9 冷媒配管 A 空気流

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮機、室内熱交換器、絞り、室外熱交
    換器により冷凍サイクルを形成し、同サイクル内に非共
    沸混合冷媒を封入してなるヒートポンプ式冷凍サイクル
    において、前記室外熱交換器を上下方向の複数サーキッ
    トに分割し、冷房時は最上部のサーキットの上方部に冷
    媒ガスを導入し、これを複数に分け、一部はそのまま上
    部サーキットに導き、他の一部は上方部の熱交換チュー
    ブを流して予冷却後、下部の少なくとも1以上のサーキ
    ットへ導き、各サーキット内をダウンフローで流して合
    流させ、暖房時は逆方向からアップフローで流すように
    サーキット構成してなることを特徴とするヒートポンプ
    式冷凍サイクル。
  2. 【請求項2】 圧縮機、室内熱交換器、絞り、室外熱交
    換器により冷凍サイクルを形成し、同サイクル内に非共
    沸混合冷媒を封入してなるヒートポンプ式冷凍サイクル
    において、前記室内熱交換器を冷房時は空気流に対し冷
    媒をパラレルフローに、暖房時は空気流に対し冷媒をカ
    ウンターフローに流すように構成してなることを特徴と
    する請求項1記載のヒートポンプ式冷凍サイクル。
  3. 【請求項3】 圧縮機、室内熱交換器、絞り、室外熱交
    換器により冷凍サイクルを形成し、同サイクル内に非共
    沸混合冷媒を封入してなるヒートポンプ式冷凍サイクル
    において、前記室外熱交換器を上下方向の複数サーキッ
    トに分割し、冷房時は最上部のサーキットの上方部に冷
    媒ガスを導入し、これを複数に分け、一部はそのまま上
    部サーキットに導き、他の一部は上方部の熱交換チュー
    ブを流して予冷却後、下部の少なくとも1以上のサーキ
    ットへ導き、各サーキット内をダウンフローで流して合
    流させ、暖房時は逆方向からアップフローで流すように
    サーキット構成すると共に、前記室内熱交換器を冷房時
    は空気流に対し冷媒をパラレルフローに、暖房時は空気
    流に対し冷媒をカウンターフローに流すように構成して
    なることを特徴とするヒートポンプ式冷凍サイクル。
JP544294A 1994-01-21 1994-01-21 ヒートポンプ式冷凍サイクル Withdrawn JPH07208822A (ja)

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JP544294A JPH07208822A (ja) 1994-01-21 1994-01-21 ヒートポンプ式冷凍サイクル

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JP544294A JPH07208822A (ja) 1994-01-21 1994-01-21 ヒートポンプ式冷凍サイクル

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JP (1) JPH07208822A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3002537A1 (en) 2014-09-29 2016-04-06 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Radiator and refrigerating cycle device
EP3141857A1 (en) 2015-08-13 2017-03-15 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Radiator and supercritical pressure refrigeration cycle using the same
CN109654597A (zh) * 2019-02-19 2019-04-19 南京天加环境科技有限公司 一种能够调节换热量的空调系统
US10508862B2 (en) 2013-03-15 2019-12-17 Carrier Corporation Heat exchanger for air-cooled chiller

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP3002537A1 (en) 2014-09-29 2016-04-06 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Radiator and refrigerating cycle device
EP3141857A1 (en) 2015-08-13 2017-03-15 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Radiator and supercritical pressure refrigeration cycle using the same
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Effective date: 20010403