JPH0756419B2 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

冷凍サイクル装置

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JPH0756419B2
JPH0756419B2 JP11301587A JP11301587A JPH0756419B2 JP H0756419 B2 JPH0756419 B2 JP H0756419B2 JP 11301587 A JP11301587 A JP 11301587A JP 11301587 A JP11301587 A JP 11301587A JP H0756419 B2 JPH0756419 B2 JP H0756419B2
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JP
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refrigeration cycle
refrigerant
boiling point
condenser
heat exchanger
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JP11301587A
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JPS63279062A (ja
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雄二 吉田
光博 生駒
和生 中谷
猛 富澤
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
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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の、より
高温又は低温を得るための冷凍サイクル装置の改良に関
する。
従来の技術 従来より高温又は低温を得るための冷凍サイクル装置と
して、複数個の冷凍サイクル装置をカスケード式に連結
した多元の冷凍サイクル装置が知られている。第2図は
これを冷暖房給湯装置として適用した例であり、圧縮機
A1、常に凝縮器として作用する給湯用熱交換器A2、減圧
作用をなす膨張弁A3、常に蒸発器として作用する水側熱
交換器A4等を連結して上段の冷凍サイクルAを構成して
いる。次に圧縮機B5、四方弁B6、四方弁B6の切換えによ
り凝縮器又は蒸発器として作用する水側熱交換器B7、減
圧作用をなす膨張弁B8、四方弁B6の切換えにより蒸発器
又は凝縮器として作用する空気側熱交換器B9等を連結し
て下段の冷凍サイクルBを構成している。ここで上段の
冷凍サイクルAにはフロン系の単一冷媒R12が封入さ
れ、下段の冷凍サイクルBにはフロン系の単一冷媒R22
が封入され、その水側熱交換器A4及びB7は同一の蓄熱槽
10中に配置され、熱交換された水等を循環回路(図示せ
ず)を通して冷暖房を行う如く構成している。
かかる装置において夏期においては、主たる運転を冷凍
サイクルAで行い、水側熱交換器A4で冷水を作りなが
ら、その排熱を利用して給湯用熱交換器A2で給湯水を作
る。また冷房負荷が増大した時には、冷凍サイクルBも
運転し、水側熱交換器B7を蒸発器として作用させ冷水を
補助し、その排熱を凝縮器として作用する空気側熱交換
器B9から排出する。さらに冷房負荷が減少し冷水温度が
極端に下る時には、冷凍サイクルBを切換え、水側熱交
換器B7を凝縮器として作用させ加熱する。
次に中間期においては一般に給湯モードのみであるの
で、冷凍サイクルBを適宜運転して水側熱交換器B7で加
温しながら、冷凍サイクルAにより給湯運転を行う。
さらに冬期においては、冷凍サイクルBを連続運転して
加温しながら冷凍サイクルAにより給湯運転を行いなが
ら、暖房負荷が増大した時には冷凍サイクルAを停止し
て暖房モードを優先させる。
発明が解決しようとする問題点 上記従来例は、特に冬期の暖房負荷と給湯負荷の増大及
び高温給湯水を得たい要望に対して、2元の冷凍サイク
ル装置とすると共に、上段側には高沸点冷媒R12と下段
側には低沸点冷媒のR22を用いたものである。
しかしながら夏期や中間期においては、上段側のR12の
フロ冷媒は冷却及び加熱能力が小さいため、下段側のR2
2の冷凍サイクルBを運転する頻度が多く、不経済な運
転となる。また夏期の給湯モードにおいては、特に給湯
水をあまり高温化する必要はなく、温度変化幅も小さく
てよいため、この面からも不経済である。
本発明は、従来例で示した冷暖房給湯装置の不具合点を
解消するばかりでなく、冷暖房装置の特に暖房モードの
吹出し温度を一時的に高温化したい等のニーズに対し、
新しい冷凍サイクル構成を提案するものである。
問題点を解決するための手段 本発明になる冷凍サイクル装置は、圧縮機、凝縮器、減
圧装置,蒸発器等から成る上段側の冷凍サイクルと、同
じく圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器等から成る下段
側の冷凍サイクルと、精留分離器を主たる構成要素と
し、精留分離器の底部を上段側減圧装置をバイパスして
接続し、精留分離器の頂部を下段側減圧装置をバイパス
して接続し、上段側蒸発器と下段側凝縮器を直接又は関
接に熱交換し、かかる冷凍サイクル中に低沸点冷媒と高
沸点冷媒から成る非共沸混合冷媒を封入することによっ
て構成される。
作用 かかる冷凍サイクル装置においては、上段側の冷凍サイ
クルのみを運転する場合には、低沸点冷媒と高沸点冷媒
の混合冷媒が循環し、単に高沸点冷媒のみを循環する場
合に比べて冷却及び加熱能力が増大し、下段側の冷凍サ
イクルは混合冷媒の余剰冷媒の貯留作用をなす。一方上
段側及び下段側の両方を運転する場合には、精留分離器
を介して接続されているため精留作用が起り、底部と接
続された上段側冷凍サイクルには高沸点冷媒が濃縮して
循環し、頂部と接続した下段側冷凍サイクルには低沸点
冷媒が濃縮して循環し、上段側蒸発器と下段側凝縮器は
熱交換するため、上段側凝縮器ではより高温を、下段側
蒸発器ではより低温を得ることが可能となるものであ
る。
実 施 例 本発明になる冷凍サイクル装置を、最初に従来例を対比
した冷暖房給湯装置に適用した実施例で説明する。第1
図において、11〜20は従来例の1〜10と同一の構成要素
であり、精留分離器21をはさんで、その底部は上段側の
冷凍サイクルAの膨張弁A13をバイパスして絞り装置22,
23を介して接続され、その頂部は下段側の冷凍サイクル
Bの膨張弁B18をバイパスして絞り装置24,25を介して接
続される。
かかる冷凍サイクル装置において、たとえば高沸点冷媒
となるR12と低沸点冷媒となるR22から成る非共沸混合冷
媒を封入した場合について以下に説明する。上段側の冷
凍サイクル装置Aのみを運転する場合(たとえば夏期の
給湯冷房モード)には、下段側の冷凍サイクルBは運転
されず、精留分離器21の頂部からの液還流は行われず、
精留作用が起こらないため、下段側は単に混合冷媒の余
剰冷媒の貯留作用をなす。このため上段側の冷凍サイク
ルAは封入された混合冷媒の濃度のままで運転され、冷
房用の冷却能力と給湯用の加熱能力が従来以上に増大
し、冷房負荷の増減によって下段側の冷凍サイクルBを
運転する頻度が減少する。また下段側の冷凍サイクルB
も合せて冷却運転を行う場合には、冷凍サイクルBでは
圧縮機B15、四方弁B16、空気側熱交換器B19を経た冷媒
の一部は、絞り装置25によりある程度減圧されて気液二
相状態となり、特に液成分は精留分離器21の頂部から降
下する。一方上段側で運転される冷凍サイクルAでも圧
縮機A11、給湯用熱交換器12を経た冷媒の一部は、絞り
装置22によりある程度減圧されて気液二相状態となり、
特にガス成分は精留分離器21の底部から上昇する。この
とき精留分離器21内部では、充填された充填材(図示せ
ず)の表面を介して、降下する液成分と上昇するガス成
分の気液接触により精留作用が起こる。このため上昇す
るガス成分は低沸点冷媒の濃度が高まり、絞り装置24を
介して冷凍サイクルBの低圧回路に循環するが、膨張弁
B18を経由する冷媒と合流して、冷凍サイクルBを循環
する冷媒は低沸点冷媒であるR22の濃度が高まる。逆に
精留分離器21で降下する液成分は高沸点冷媒の濃度が高
まり、絞り装置23を介して冷凍サイクルAの低圧回路に
循環するが、膨張弁A13を経由する冷媒と合流して、冷
凍サイクルAを循環する冷媒は高沸点冷媒であるR12の
濃度が高まる。従って下段側の冷凍サイクルBによる冷
却能力を増大させることが可能となるものである。さら
に下段側の冷凍サイクルBも合せて加熱運転を行う場合
(たとえば冬期の給湯暖房モード)には、冷凍サイクル
Bでは四方弁B16が切換り、凝縮器として作用する水側
熱交換器B17を経た冷媒の一部は、絞り装置24によりあ
る程度減圧されて気液二相状態となり、特に液成分は精
留分離器21の頂部から降下する。従ってこの場合にも同
様に運転される冷凍サイクルAとの相互作用により精留
作用が起こり、冷凍サイクルBでは低沸点冷媒であるR2
2の濃度が高まり、冷凍サイクルAでは高沸点冷媒であ
るR12の濃度が高まって、水側熱交換器A14とB17が熱交
換して給湯水を高温化しながら、給湯暖房運転が可能と
なるものである。なお冷凍サイクルBのみを運転する場
合(たとえば冬場の暖房優先モード)には、冷凍サイク
ルA側が余剰冷媒の貯留作用をなし、冷凍サイクルBは
封入した混合冷媒の濃度のままで運転される。
次に本発明になる冷凍サイクル装置を、暖房モードの吹
出し温度を一時的に高温化したい等のニーズをもつ冷暖
房装置に適用した実施例で説明する。第3図において、
圧縮機A31、四方弁A32、四方弁A32の切換えにより凝縮
器又は蒸発器として作用する負荷側熱交換器A33、減圧
作用をなす膨張弁A34、四方弁A32の切換えにより蒸発器
又は凝縮器として作用する熱源側熱交換器A35等を連結
して上段の冷凍サイクルAを構成している。また圧縮機
B36、常に凝縮器として作用する負荷側熱交換器B37、減
圧作用をなす膨張弁B38、常に蒸発器として作用する熱
源側熱交換器B39等を連結して下段の冷凍サイクルBを
構成している。ここで上段側の熱源側熱交換器A35と下
段側の負荷側熱交換器B37は一体的に空気熱交換器40と
して形成され、直接的に熱交換可能とすると共に、循環
ファン(図示せず)により空気とも熱交換されるもので
ある。さらに精留分離器41をはさんで、その底部は上段
側の冷凍サイクルAの膨張弁A34をバイパスして絞り装
置42,43を介して接続され、その頂部は下段側の冷凍サ
イクルBの膨張弁B38をバイパスして絞り装置44,45を介
して接続される。
かかる冷凍サイクル装置において、高沸点冷媒と低沸点
冷媒から成る非共沸混合冷媒を封入した場合、通常の冷
暖房運転は冷凍サイクルAのみで行われる。次に暖房モ
ードの立上り時等において吹出し温度を一時的に高温化
したいときには、冷凍サイクルBも同時に運転させる
と、第1図の実施例の給湯暖房モードと同様に精留作用
が起こり、高沸点冷媒が循環する熱源側熱交換器A35と
低沸点冷媒が循環する負荷側熱交換器B37が熱交換し
て、上段側の負荷側熱交換器33での吹出し温度が高温化
できるものである。
なお第1図及び第3図の実施例では、精留分離器との接
続方法の一例を示したものであり、絞り装置を可変とし
たり、精留作用を促進するための付加手段を追加したも
のも本発明に含まれるものであり、用途としても実施例
にこだわるものではなく、超低温装置等に適用してもよ
いことはもちろんのことである。
発明の効果 以上のように本発明になる冷凍サイクル装置は上段側の
凝縮器ではより高温化したり、下段側の蒸発器ではより
低温化したりできるばかりでなく、精留分離をしないと
きには能力の増減を行って経済的な運転を行うことが可
能となるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の冷凍サイクル装置を冷暖房
給湯装置に適用した構成図、第2図は従来例の冷暖房給
湯装置の構成図、第3図は本発明の一実施例の冷凍サイ
クル装置を冷暖房装置に適用した構成図である。 11,15……圧縮機、12……給湯用熱交換器、14,17……水
側熱交換器、19……空気側熱交換器、13,18……膨張
弁、21……精留分離器、22,23,24,25……絞り装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 富澤 猛 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭53−56753(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧縮機,凝縮器,減圧装置,蒸発器等を具
    備する上段側の冷凍サイクルと、同じく圧縮機,凝縮
    器,減圧装置,蒸発器等を具備する下段側の冷凍サイク
    ルと、精留分離器を主たる構成要素とし、精留分離器の
    底部を前記上段側冷凍サイクルの減圧装置をバイパスし
    て接続し、前記精留分離器の頂部を前記下段側冷凍サイ
    クルの減圧装置をバイパスして接続し、前記上段側冷凍
    サイクルの蒸発器と下段側冷凍サイクルの凝縮器を直接
    又は関接に熱交換し、低沸点冷媒と高沸点冷媒から成る
    非共沸混合冷媒を封入したことを特徴とする冷凍サイク
    ル装置。
JP11301587A 1987-05-08 1987-05-08 冷凍サイクル装置 Expired - Lifetime JPH0756419B2 (ja)

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JPS63279062A JPS63279062A (ja) 1988-11-16
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DE69206442T2 (de) * 1991-02-18 1996-04-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd Vorrichtung mit Kältemittelkreislauf.
JP2008232534A (ja) * 2007-03-20 2008-10-02 Tokyo Electric Power Co Inc:The 蒸気生成システム及び蒸気生成方法

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