JPH0726767B2 - ヒ−トポンプ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、非共沸混合令媒を用いたヒートポンプ装置の
冷凍サイクルに関するものである。

従来の技術 従来非共沸混合令媒を用いたヒートポンプ装置は、冷凍
サイクル内部を循環する冷媒組成を可変することにより
能力制御や性質改善を行なう第２図の如き、従来例が提
案されている。

第２図は非共沸混合令媒を用いたヒートポンプ装置の従
来例であり、図中１は圧縮機、２は四方弁、３は第１の
熱交換器、４は第１の絞り装置、５は精留塔、６は塔頂
冷却器、７は貯溜器、８は第２の絞り装置、９は第２の
熱交換器であり、冷凍サイクル内部には非共沸混合令媒
が封入されている。ここで、圧縮機１、四方弁２、第１
の熱交換器３、第１の絞り装置４、第２の絞り装置８、
第２の熱交換器９で構成される回路をメインサイクルと
称する。

以上のように構成されたヒートポンプ装置について以
下、その動作を説明する。

まず暖房運転時には冷媒は圧縮機１、四方弁２、第１の
熱交換器３、第１の絞り装置４、精留塔５、第２の絞り
装置８、第２の熱交換器９と循環し、第１の熱交換器３
で放熱を第２の熱交換器９で吸熱を行なう。

サイクル内を循環する冷媒は、第２を絞り装置８を出た
とき断熱膨張により気液二相冷媒となっている。このう
ち、低沸点成分に富む気相成分は精留塔５内を上昇し、
塔頂冷却器６によって冷却され液化し、貯溜器７に溜め
られる。貯溜器７からあふれ出た液は精留塔５内を流下
し、精留塔５内を上昇する冷媒蒸気と接触し精留効果を
高める。

このようにして、精留分離を行ない、貯溜器７内には低
沸点成分に富んだ冷媒を貯溜することができる。

冷房運転の場合は四方弁２の切り換えにより冷媒は、圧
縮機１、四方弁２、第２の熱交換器９、第２の絞り装置
８、精留塔５、第１の絞り装置４、第１の熱交換器３と
循環し、第２の熱交換器９で放熱、第１の熱交換器３で
吸熱を行なう。精留塔５へは、第２の絞り装置８の断熱
膨張によって得られた気液二相冷媒が投入され、以下、
暖房運転時と同様の作用で、低沸点成分に富んだ冷媒を
貯溜器７内に貯溜できる。

上記のような作用で、メインサイクルの冷媒濃度を可変
し、メインサイクルが低沸点成分に富む時には高能力を
得、メインサイクルが高沸点成分に富む時には低能力を
得るように冷凍サイクルを制御するものである。

発明が解決しようとする問題点 上記従来例の如きヒートポンプ装置においては、冷媒組
成の可変は基本的には可能であるが、精留塔５内へ投入
する冷媒蒸気の量を決定するための中間圧を設定する第
１の絞り装置４、第２の絞り装置８の抵抗が固定であっ
たため、冷房運転時，暖房運転時とともに、精留分離に
最適な冷媒蒸気の量を得ることが困難であり、充分な冷
媒組成の変化ができず、冷凍サイクルの能力制御幅も少
なくなっていた。

問題点を解決するための手段 本発明によるヒートポンプ装置は、非共沸混合令媒の組
成可変手段として、精留作用を行なう精留塔を用い、メ
インサイクルの中間圧より精留塔の冷媒が入るように
し、中間圧を決定する。絞り装置を、抵抗装置および逆
止弁からなる直列回路と抵抗装置とを接続することによ
り、冷房運転時と、暖房運転時でそれぞれの設定抵抗値
に切り換えるものである。

作用 かかる冷凍サイクルの構成を採用することにより、冷房
運転時，暖房運転時とも、絞り装置を、抵抗装置および
逆止弁からなる直列回路と抵抗装置とを接続することに
より、設定抵抗値を切り換えることで、最適な中間圧
（精留塔の圧力）を実現することができ、精留分離に最
適な冷媒蒸気の量を得ることができ、冷媒組成の変化に
よる能力制御が確実に行なえる。

実施例 本発明におけるヒートポンプ装置の一実施例を第１図を
用いて説明する。

第１図において、１は圧縮機、２は四方弁、３は第１の
熱交換器、４は抵抗装置である第１のキャピラリーチュ
ーブ、５は精留塔、６は塔頂冷却器、７は貯溜器、８は
抵抗装置である第２のキャピラリーチューブ、９は第２
の熱交換器。10は抵抗装置である第３のキャピラリーチ
ューブ、11は抵抗装置である第４のキャピラリーチュー
ブ、12は逆止弁である。第１の絞り装置13は、第１のキ
ャピラリーチューブ４に、第３のキャピラリーチューブ
10と逆止弁12からなる直列回路を並列に接続することに
より構成されている。また第２の絞り装置14は第２のキ
ャピラリーチューブ８に、第４のキャピラリーチューブ
11と逆止弁12からなる直列回路を並列に接続することに
より構成されている。

メインサイクルは圧縮機１、四方弁２、第１の熱交換器
３、第１の絞り装置13、精留塔５の底部、第２の絞り装
置14、第２の熱交換器９を順次環状に連結して構成して
いる。

また分離サイクルは、精留塔５、塔頂冷却器６、貯溜器
７を環状に連結することにより構成されている。

かかる構成からなるヒートポンプ装置において、暖房運
転時の精留塔作用について説明する。

まず、第１の熱交換器３から出た高圧液冷媒は、第１の
キャピラリーチューブ４にて減圧され、気液二相冷媒と
なり、精留塔５の下部に流入する。気液二相冷媒のうち
のガス成分は、精留塔５内を上昇し、塔頂冷却器６で冷
却され液化し、貯溜器７に溜る。貯溜器７からあふれた
液な精留塔５上部に還流して精留塔５内を下降し、その
時上昇ガスと物質、熱交換して精留作用をし、貯溜器７
には低沸点成分に富む冷媒が貯溜され、精留塔５下部か
らは高沸点成分に富む冷媒が第２のキャピラリーチュー
ブ８を通ってメインサイクルへ流入する。

ここで、第１のキャピラリーチューブ４と第２のキャピ
ラリーチューブ８は暖房運転時に最適な中間圧（精留塔
５の圧力）を実現するよう設定されている。

冷房運転時には、四方弁２を切り換えて第２の熱交換器
９から出た高圧液冷媒は、第２のキャピラリーチューブ
８と第４のキャピラリーチューブ11、逆止弁12の両方を
流れて、精留塔５の底部へ流入する。そして、精留塔５
内では暖房運転時と同じ精留作用で冷媒の組成を変化さ
せ、第１のキャピラリーチューブ４と第３のキャピラリ
ーチューブ10、逆止弁12の両方を流れて、メインサイク
ルへ流入する。ここで、第２のキャピラリーチューブ８
と第４のキャピラリーチューブ11を並列に接続したとき
の第２の絞り装置14の抵抗と第１のキャピラリーチュー
ブ４と第３のキャピラリーチューブ10を並列に接続した
ときの第１の絞り装置13の抵抗は、冷房運転時に最適な
中間圧（精留塔５の圧力）を実現するよう設定されてい
る。

以上のように、本発明では、冷房運転時と暖房運転時
で、絞り装置13,14の抵抗値を変えることで、常に最適
な中間圧（精留塔５の圧力）を得ることができる。

発明の効果 本発明によるヒートポンプ装置は、圧縮機，四方弁，第
１の熱交換器，第１の絞り装置，第２の絞り装置，精留
塔，第２の熱交換器を環状に連結した回路に非共沸混合
冷媒を封入して冷凍サイクルを構成し、精留塔の圧力を
決める第１の絞り装置と第２の絞り装置の抵抗を冷房運
転時と暖房運転時でそれぞれの設定抵抗値に切り換える
ことで、冷房運転時，暖房運転時ともに、精留分離に最
適な冷媒蒸気の量を得ることができ、充分な冷媒組成の
変化ができ、冷凍サイクルの能力制御幅を大きくできる
と同時に、冷房，暖房負荷に合った冷媒組成とすること
で、冷凍サイクルの効率も向上し、経済効果の大きいヒ
ートポンプ装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるヒートポンプ装置の
冷凍サイクル図、第２図は従来例におけるヒートポンプ
装置の冷凍サイクル図である。 １……圧縮機、２……四方弁、３……第１の熱交換器、
５……精留塔、９……第２の熱交換器、13……第１の絞
り装置、14……第２の絞り装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機、四方弁、第１の熱交換器、第１の
   絞り装置、精留塔、第２の絞り装置、第２の熱交換器を
   環状に連結した回路に非共沸混合冷媒を封入して冷凍サ
   イクルを構成し、前記絞り装置を、抵抗装置および逆止
   弁からなる直列回路と抵抗装置とを接続することによ
   り、冷房運転時と暖房運転時で設定抵抗値が切り換わる
   構成としたヒートポンプ装置。