JPS5847626B2 - 流体加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、それぞれが蒸発器、圧縮機、凝縮器および膨
脹弁を直列に含む冷媒回路を具備する複数の冷凍機から
の廃熱を利用して好ましくは慣用のセントラルヒーティ
ングシステム内の水のような流体を加熱するために、膨
脹手段を有する蒸発器、圧縮機および凝縮器を直列に含
む冷媒回路を具備する熱ポンプをその蒸発器を介して前
記の冷凍機の凝縮器から熱エネルギを受けるように配列
し、熱ポンプの凝縮器において熱交換することによって
前記の流体を加熱するようになっている流体加熱装置に
係るものである。

たとえば多数の冷凍機が作動している大きい倉庫におい
て、冷凍機から釈放された熱を利用して倉庫内の空気を
暖めることはよく知られている。

給湯に関しては、電気および石油加熱法が用いられてお
り、またさらに、冷凍機から釈放された熱は冷凍機が設
置されている１つのあるいは複数個の部屋において利用
できるだけであった。

これらの部屋に組合わされている他の空間、たとえば事
務室空間に関しては慣用のセントラルヒーティングシス
テムに頼ってきた。

普通は、冷凍機から釈放される熱は、空間の加熱および
給水の加熱に関する限り、全て（事務室等を含む）をま
かなうのに充分な量であるのに、今までは冷凍機から供
給される利用可能な熱を適当な方法で全ての空間に、所
望の媒体に、そして温度レベルに伝達することができな
かった。

ここで１つの問題は、冷凍機から釈放された熱を利用し
た時に、冷凍食品を貯蔵するのによく用いられる冷凍機
の冷却性能が影響されてはならないことである。

別の問題は、冷凍機が間歇的に、しかも互いに独立して
作動することであり、従って全熱流がある期間に亘って
急速に変化し、その結果熱供給が相応に変化するのであ
る。

これは制御技術の観点から相当に多くの問題を含んでい
ることを意味している。

従って、従来は冷凍機から釈放される熱の中のごく一部
がたとえば冷凍機を設置してある部屋を加熱するために
利用されていたに過ぎず、過剰な熱は例えば部屋を覆っ
ている天井の外側に取付けられている、たとえば冷却塔
、においで消散させていた。

本発明によればこれらの欠陥は解消され、冷凍機からの
利用可能な熱の量を充分に利用して部屋全体に熱および
温水を供給することができるようになる。

スウェーデンのような気候では、冷凍機から釈放される
熱の量は、冬期の若干の日を除いて年間を通して上記の
目的に対しては充分であると考えられる。

通常は一年の中の大部分は過剰な熱を消散させなければ
ならない。

本発明の重要な特色は、熱ポンプの蒸発器が並列に接続
された蒸発器ユニットの形に配列されており、各蒸発器
はユニットの出口における冷媒圧力によって制御される
膨脹弁に割当てられていること、出口圧力が低下した時
に開く弁を含むバイパスラインが熱ポンプの圧縮器の高
圧側と熱ポンプの蒸発器ユニットの後の冷媒回路との間
に配置されていること、圧縮器の入口側における圧力あ
るいは温度によって制御される弁を含む第２のバイパス
ラインが、熱ポンプの蒸発器ユニットと並列に配置され
ていること、そして熱ポンプの各蒸発器ユニットが各冷
凍機の凝縮器の第１の凝縮器ユニットと熱交換するよう
に配列されており、また各冷凍機の凝縮器が、残留熱を
例えば外気に消散させるための少なくとも１つの別のす
なわち第２の凝縮器ユニット、この第２の凝縮器ユニッ
トと並列に配列されている第３のバイパスラインおよび
凝縮器後の所望冷媒圧力の関数として凝縮器ユニット間
の流れ分布を制御するように設けられた制御手段を備え
ていることである。

熱ポンプの凝縮器から出て行く冷媒と、熱ポンプの蒸発
器から出て行く冷媒とが熱交換するように配列すること
ができる。

圧力検知手段は平衡弁を含むことができ、この平衡弁は
所定の圧力と凝縮器後の冷媒の圧力とを平衡させること
によって冷媒流が第２の凝縮器ユニットを通るようにし
ている。

あるいは、圧力検知手段は、第３のバイパスライン内に
配列されていて凝縮器の上流側の冷媒圧力によって制御
される弁、凝縮器と並列に配列されていて凝縮器後の冷
媒圧力によって制御される弁を含む第４のバイパスライ
ンおよび第２の凝縮器ユニットの出口に配列されていて
第２の凝縮器ユニット内の冷媒圧力によって制御される
弁からなっていてもよい。

本発明による配置を用いれば、冷凍機から釈放された熱
を利用してこれを所望の温度レベルに変換することが可
能である。

このようにすると、冷媒回路の容量が変化すること、各
回路が他の回路から完全に独立していること、特定の回
路内の冷媒容器圧力をあるレベルに保たなければならな
いこと、熱ポンプの瞬時容量を温水回路内の熱消費に整
合させなければならないこと、冷凍機を動作が熱ポンプ
の機能に影響を与えてはならないこと、熱ポンプの冷却
容量を供給される実際の凝縮器熱に瞬間的に整合させな
ければならないこと、従つて冷凍機の凝縮器の温度が許
容できない程低下しないようにするために熱ポンプ低圧
を制限しなければならないこと等の諸問題も解消できる
ようになる。

以下に添附図面を参照して本発明の実施例を説明する。

第１図には複数の冷凍機１が概略的に示してあり、各冷
凍機１は、膨脹弁３、蒸発器４、圧縮機５、直列接続さ
れている２つの凝縮器６ならびに７、逆止め弁８、およ
び液槽９を直列にした冷媒回路２を備えている。

凝縮器６の凝縮温度は約３０’Ｃでよい。

第２の凝縮器７と並列にバイパスライン１０が配列され
ている。

バイパスライン１０と凝縮器７の出口側の回路２との間
には制御弁１１が挿入されている。

制御弁１１自体は公知であり、平衡弁であって、凝縮器
出口における冷媒圧力と外部圧力（例えばはね負荷ある
いはガスびん内の圧力）との間の差の関数として凝縮器
７に冷媒を向かわせる。

このようにすると、液槽９内の冷媒の圧力が特定のレベ
ル（外部圧力によって決まる）に維持される。

冷凍機１の凝縮器７は、装置が設置されている部屋の屋
根にバンクの形で集められているのが普通である。

通常はバンクはファンによって冷却されている。

さらに、第１図には熱ポンプも示してあり、熱ポンプは
、それぞれが膨脹弁２０に割当てられている並列接続さ
れた複数の蒸発器１９、吸引圧力弁２１、液分離器２２
、第１の熱交換コイル２３圧縮器２４、油分離器２５、
液槽２７、およびコイル２３に密接している第２の熱交
換コイル２８を直列にした冷媒回路１８を備えている。

膨脹弁２０は蒸発器１９の出口の冷媒温度によって制御
される。

弁２１を吸引調圧器と呼ぶことができる。

熱ポンプの各蒸発器１９は組合わされている各冷凍機１
の第１の凝縮器６と熱交換するように配列されている。

従って、熱ポンプは冷凍機が作動すると冷凍機の第１の
凝縮器６から所定の温度で熱を受けることになる。

熱ポンプ回路１８の冷媒はＲ．１．２でよい。

第１図に示す熱ポンプは、さらに、回路の高圧側と蒸発
器１９からのマニホールドラインとの間に配列されてい
る第１のバイパスライン３０を備えている。

バイパスライン３０はマニホールドライン内の圧力によ
って制御される弁３１を含んでいる。

また、第２のバイパスライン３２が蒸発器系１９．２０
と並列に配列されている。

この第２のバイパスライン３２は弁３３を含んでおり、
弁３３はマニホールドライン内の温度によって制御され
て圧縮器の入口側の回路１８内に冷媒を注入する（第１
図参照）。

圧縮機２４の容量はその吸引側の冷媒圧力によって制御
することができる（回転制御あるいはもし圧縮器が多シ
リンダ型であればシリンダのオン・オフ制御）。

圧縮機２４は凝縮器２６内の冷却材の温度の関数として
スイッチオン・オフさせることもできる。

冷却材は慣用のセントラルヒーティング装置内の水とす
ることができる。

熱ポンプにおいては、圧縮機２４の入口の圧力あるいは
温度によって弁３３を制御するようにしてあれば、吸引
弁２１を除いても差支えない。

第２図は別の冷凍機回路例を示すものであり、第１図と
同じ戊分に対しては同一番号を附してある。

凝縮器７を通る流れを制御するために、凝縮器７の後に
弁１２を挿入してある。

弁１２は、入口側の圧力が所定のレベルを超えると冷媒
を通過させる。

バイパスライン１０は弁１３を含んでおり、弁１３は凝
縮器６の入口側の圧力が増加すると絞られるようになっ
ている。

さらに、圧縮機５の高圧側と液槽９の前の回路２との間
に分路ライン１４が挿入されている。

ライン１４は弁１５を含んでおり、弁１５はその出力側
の圧力が特定のレベル以下に低下すると開く。

このようにすると、液槽９内の圧力は弁１２および１５
によって決まる値内に保たれる。

上記の弁の少なくとも若干はデンマークの「ダンフオス
Ｊ （ ｄａｎｆｏｓｓ ）製品から選択することがで
きる。

たとえば弁１５および３１はＣＰＣ型でよく、弁１２は
ＣＰＲ型でよく、そして弁２１はＣ ＩＤ Ｐ型でよい
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置の概要を示すものであり、そ
して第２図は本発明による装置の別の冷媒回路を示すも
のである。 １・・・・・・冷凍機、２・・・・・・冷媒回路、３・
・・・・・膨畷弁、４・・・・・・蒸発器、５・・・・
・・圧縮機、６−・・・・・第４凝縮器、７・・・・・
・第２凝縮器、８・・・・・・逆止め弁、９・・・・・
・液槽、１０・・・・・・第３バイパスライン、１１・
・・・・・制御弁、１２，１３，１５・・・・・・弁、
１４・・・・・・第４バイパスライン、１８・・・・・
・冷媒回路、１９・・・・・・蒸発器、２０・・・・・
・膨眼弁、２１・・・・・・吸引圧力弁、２２・・・・
・・液分離器、２３・・・・・・第１熱交換コイル、２
４・・・・・・圧縮機、２５・・・・・・油分離器、２
６・・・・・・凝縮器、２７・・・・・・液槽、２８・
・・・・・第２熱交換コイル、３０・・・・・・第１バ
イパスライン、３１，３３・・・・・・弁、３２・・・
・・・第２バイパスライン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ それぞれが蒸発器、圧縮機、凝縮器および膨脹弁を
   直列に含む冷媒回路を具備する複数の冷凍機からの廃熱
   を利用して流体を加熱するために、膨脹手段を有する蒸
   発器、圧縮機および凝縮器を直列に含む冷媒回路を具備
   する熱ポンプをその蒸発器を介して前記の冷凍機の凝縮
   器から熱を受けるように配夕１ル、熱ポンプの凝縮器に
   おいて熱交換することによって前記の流体を加熱するよ
   うになっている流体加熱装置であって、前記熱ポンプの
   蒸発器が並列結合の蒸発器ユニットの形に配置されてお
   り、各蒸発器がユニットの出口の冷媒圧力によって制御
   される膨脹弁に割当てられており、出口圧力が低下した
   時に開く弁を含むバイパスラインが熱ポンプ圧縮機の高
   圧側と熱ポンプ蒸発器ユニットの後の冷媒回路との間に
   配置されており、圧縮機の入口側の圧力あるいは温度に
   よって制御される弁を含む別のバイパスラインが熱ポン
   プの蒸発器ユニットと並列に配列されており、熱ポンプ
   の各蒸発器ユニットが冷凍機の凝縮器の第１の凝縮器ユ
   ニットと熱交換するように配列されており、また各冷凍
   機の凝縮器が、残留熱を例えば外気に消散させるための
   少なくとも１つの別の凝縮器ユニット、第２の凝縮器ユ
   ニットと並列に配列されている第３のバイパスラインお
   よび凝縮器後の所望冷媒圧力の関数として凝縮器ユニッ
   ト間の流れ分布を制御するように配置されている制御手
   段を備えていることを特徴とする装置。 ２ 熱ポンプの凝縮器から出て行く冷媒と、熱ポンプの
   蒸発器から出て行く冷媒とが熱交換関係に配置されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装置
   。 ３ 制御手段が平衡弁によって構或されており、この平
   衡弁が所定圧力と凝縮器後の冷媒圧力とを平衡させるこ
   とによって冷媒流が第２の凝縮器ユニットを通るように
   していることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の装置。 ４ 制御手段が、第３のバイパスライン内に配置されて
   いて凝縮器の前の冷媒圧力によって制御される弁、凝縮
   器と並列に配列されていて凝縮器後の冷媒圧力によって
   制御される弁を含む第４のバイパスラインおよび第２の
   凝縮器ユニットの出口に配列されていて第２の凝縮器ユ
   ニット内の冷媒圧力によって制御される弁を備えている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。