JPS5852919A - ヒ−トポンプ装置 - Google Patents

ヒ−トポンプ装置

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JPS5852919A
JPS5852919A JP56149538A JP14953881A JPS5852919A JP S5852919 A JPS5852919 A JP S5852919A JP 56149538 A JP56149538 A JP 56149538A JP 14953881 A JP14953881 A JP 14953881A JP S5852919 A JPS5852919 A JP S5852919A
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JP
Japan
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water
heat
heat exchanger
circulating
ejector
Prior art date
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Pending
Application number
JP56149538A
Other languages
English (en)
Inventor
Kozo Tamura
幸三 田村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP56149538A priority Critical patent/JPS5852919A/ja
Publication of JPS5852919A publication Critical patent/JPS5852919A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B29/00Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously
    • F25B29/003Combined heating and refrigeration systems, e.g. operating alternately or simultaneously of the compression type system

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はヒートポンプ装置に係り、特に外部熱源水量や
水循環量が少なくとも十分な交換熱量を得るのに好適な
水を熱輸送手段とするヒートポンプ装置に関するもので
ある。
井戸水等を熱源水とし、ファンコイル等に温・冷水を循
環させて空調を行う、すなわち、水を熱輸送手段とする
ヒートポンプ装置においては、近年、都市部などで地下
水量の低下が見られ、地下水の汲み上げ量の制限あるい
は地下水量の激減による可能汲み上げ量低下などが起り
、熱交換能力を十分に発揮する水量の確保が困難になっ
てきている。そこで、熱源水とフレオンなどの冷媒との
熱交換を行う第1の熱交換器(暖房運転の場合は蒸発器
となる。)の性能を向上させて小水量でも十分な能力が
得られるようにしているが、これでは製品コストの上昇
を招くという問題を生ずる。
また、ファンコイルの通水抵抗、ファンコイルの設置台
数等により水循環量が変わり、冷媒と循環水との熱交換
を行う第2の熱交換器(暖房運転の場合は凝縮器となる
。)の熱交換量を所定値以上に保持することが難しくな
り、ヒートポンプ装置の能力を十分に生かすことが困難
になる。また、最近、2〜5t/#程度の小水量をファ
ンコイルに循環させて空調を行う割合が増加しており、
特に少ない水循環量で十分な熱交換量を発揮させること
が必要になり、第2の熱交換器の性能も大幅に向上させ
るなどして、高価で大形の熱交換器を使用するようにし
ているが、必ずしも好しいことではない。
本発明は上記に鑑みてなされたもので、その第1の目的
は、外部熱源水量を少なくしても大水量用の第1の熱交
換器にて十分な熱交換量を得ることができるヒートポン
プ装置を提供することにあり、第2の目的は、さらに小
循環水量としても大循環水量用の第2の熱交換器にて熱
交換能力を低下しないようにできるヒートポンプ装置を
提供することにある。
本発明の第1の特徴は、第1の熱交換器の熱源水入口に
設けたエジェクタと上記第1の熱交換器からの排水を導
びく戻し水管との間に短絡水路を設け、排水の一部を上
記エジェクタのノズル出口に戻す構成とした点にある。
第2の特徴は、さらに第2の熱交換器の循環水入口に設
けた循環ポンプの吸込側と上記第2の熱交換器の循環水
出口側との間に絞り機構を有する短絡水路を設け、上記
第2の熱交換器から出た循環水の一部を上記循環ポンプ
を介して循環させる構成とした点にある。
以下本発明を第1図、第4図に示した実施例および第2
図、第3図、第5図を用いて詳細に説明する。
第1図は本発明のヒートポンプ装置の一実施例を示す系
統図である。第1図において、1はヒートポンプ装置で
、ヒートポンプ装置1は、井戸2から井戸ポンプ3で吸
み上げた地下水をノズル4を有するエジェクタ5、吐出
管6を介して熱源水として供給してフレオンなどの冷媒
と熱交換させる第1の熱交換器7、第1の熱交換器7か
らの冷媒を膨張させる膨張弁8、膨張弁8がらの冷媒と
循環水との熱交換を行う第2の熱変換器9および第2の
熱交換器9からの冷媒を圧縮する圧縮機10とよりなり
、圧縮機10からの冷媒は、熱交換器7で熱源水と熱交
換され、また、熱交換器9からの循環水は、ファンコイ
ル11を通り、循環ポンプ12の作用により熱交換器9
へと循環する。
ところで、第1図に示す実施例においては、ノズル4に
て生じる外部熱源水としての井戸ポンプ3より与えられ
る井戸2よシの地下水の噴流により、吐出管6、熱交換
器7、戻水管13、短絡水管14を循環する2次流れを
生ずるようにしである。
そして戻水管13には水栓15を設け、熱源水量を調整
するようにしである。このようにして、熱交換器7にて
熱源水よシ与えられた熱量は、熱交換器9にて循環ポン
プ12によシ生じる循環水に与えられ、ファンコイル1
1等より放熱されて使用される。
次に第1の熱交換器7における熱交換量を式により説明
する。外部放熱がない場合は、Q = CpγQ、o 
 (To  T+  )   −・・”□(1)q=K
A (T I、lTR)    ・・・・・・・・・・
・・・・・(2)ここに、q ;交換熱量 C1;水の比熱 r ;水の比重量 Qo ;熱源水量 To ;熱源水温度 T1 ;戻水管13内の水温 K・;熱貫流率 A ;熱交換器7の伝熱面積 T□;水の代表水温 TR;冷媒代表温度 であり、 0.2 =Qo +Q+    ・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・(4)に=(hu−’ 
十hw−’ )−’  ・・・・・・・・・・・・・・
・・・・(5)hw=aQ2b  (通常b=0.6〜
0.83 −・・・・・(6)ここに、T2 ;吐水管
13内の水温 Q、+  i短絡水量 Q2 ;熱交換器7への通水量 hR;冷媒側熱伝達率 hw;水側熱伝達率 a、b;係数(温度変化が小さい範囲では定数] で諸係数が表わされる。そして熱源水温度T。の変化が
小さい範囲では、 となるので、(I)〜(力式から、 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(
8)となる。ところで、エンジエクタ5の性能は、Q、
、/Q、2 とP2  PI/POPI (PO;井戸
ポンプ3からの熱源水の圧力、Pl;短絡水路14内の
熱源水の圧力、P2;エジェクタ5からの熱源水の圧力
)との関係が第2図に示すようになるので、熱交換器7
の通水抵抗が極めて小さいとすると、Pl 中P2であ
り、このとき、第2図より、Qi中mQo      
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(
9)となり、(8)式は、 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・0
0)となる。すなわち、エジェクタ特性のmの効果によ
り交換熱量が増大し、 qo=2o(z/珊] h+ =62 (Qo十〇、+ )07(KCat/h
C)hR=200 CKCal/hC) A=1 (m2) To=15 (C) TR=5(C) の暖房運転時とすると、エジェクタ5を用いることによ
る効果は、第3図に示すようになる。
すなわち、第1図に示した実施例によれば、少ない熱源
水量で熱交換器7で十分な熱交換能力を発揮させること
ができ、地下水量を節約し、かつ、熱交換器7自体の構
造、大きさを何ら変更することなく、大水量時と同様の
能力を発揮させることができる。
この効果は、冷房運転の場合にも同様に発揮でき、また
、熱源水が地下水でなく、クーリングタワー、蓄冷器、
ファンコイル循環水であっても同様である。また、水栓
15によってQoの調整、すなわち、 0.2−(1千m) Q、。
を調節できるので、エジェクタ固有の値mを利用すれば
、簡単に能力の調整を行うことができる。
また、井戸ポンプ3は比較的小容量のもので十分となる
。それに井戸ポンプ3は、ヒートポンプ装置1外のとこ
にあっても(例えば遠方)支し差えない。
第4図は本発明の他の実施例を示す系統図で、第1図と
同じ部分は同じ符号で示し、ここでは説明を省略する。
第4図においては、第2の熱交換器9の循環水入口に設
けた循環ポンプ12の吸込側と熱交換器9の循環水出口
側との間にも絞り16を有する短絡水路17を設けであ
る。
次に第2の熱交換器9における熱交換器を式により説明
する。外部放熱がない場合は、上記と同様、 q=CprQ、ocTl To)   ・・・・・・・
・・・・・・・・・・・(11)Q=KA (’ry+
  T lT13    ・・・・・・・・・・・・・
・・・・・(1′2であり、 Q2 =Q、o 十Q、+        ・・・・・
・・・・・・・・・・・・・04)K”’ (h R−
’ +11w−+ ) −+   ・・・・・・・・・
・・・・・・・・・αω11w=aQ2b(通常b=0
.6〜O18)  −・−・・・(16)で諸係数が表
わされる。ただし、Toは戻り管18内の水温、TIは
吐出管、19内の水温、T2は循環ポンプ12から凝縮
器9に入る水の水温、Aは熱交換器9の伝熱面積、Qo
は使用側循環水量、Ql は短絡水量、Q2は熱交換器
9への通水量で、その他は上記と同様である。そしてT
Oの変化が小さい範囲では、 となるので、旧)〜0η式から ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・α
〜となる。ところで、短絡水路17がない場合には、循
環水量をQとすると、 となり、0秒式と(19式とを比較すると、08式は(
39式において、水量QをQ。十Q1に置き換えたと同
じ式となり、Qlだけ増加させたのと同じ効果を有して
いることを示している。このQ、 + による熱交換量
の変化を第5図に示す。第5図はシェルアンドコイルタ
イプ熱交換器の場合で、 Qo−20(L/騙) 11w=123(θ。十θI) 07(KCaA/hC
)11R=1500(Kcat/hc) A=1.0(mJ T、 =45 (C) TR=50(C) における暖房運転時のときの計算結果である。
すなわち、第4図に示す実施例によれば、第1図に示す
実施例の効果のほか、少ない循環水量でも第2の熱交換
器9が十分な熱交換能力を発揮する。そしてファンコイ
ルlla、llbは十分な仕事をすることができる。
この効果は、冷房運転の場合でも同様である。
また、ファンコイルlla、llbが蓄熱槽、蓄冷水槽
、熱源水貯留槽などの場合でも同様である。
また、絞り16を可変式にしておけば、システムや用途
により、短絡水量を調節でき、システムに合った短絡水
量を選んで、循環ポンプ12の大きさを変えることなく
十分な能力を発揮させるようにすることができる。
以上説明したように、本発明によれば、外部熱源水量を
少なくしても大水量用の第1の熱交換器にて十分な熱交
換量を得ることができ、さらに、小循環水量としても大
循環水量用の第2の熱交換器にて熱交換能力を低下しな
いようにできるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のヒートポンプ装置の一実施例を示す系
統図、第2図は第1図のエジェクタの性能を示す特性曲
線図、第3図は第1図の装置の効果の一例を示す線図、
第4図は本発明の他の実施例を示す系統図、第5図は第
4図の絞りを有する短絡水路を設けたことによる効果の
一例を示す線図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ■、熱源水と冷媒間の熱交換を行う第1の熱交換器と、
    前記冷媒と冷暖房機器への循環水との熱交換を行う第2
    の熱交換器とを備えたヒートポンプ装置において、前記
    第1の熱交換器の前記熱源水入口に設けたエジェクタと
    前記第1の熱交換器からの排水を導ひく戻し水管との間
    に短絡水路を設け、前記排水の一部を前記エジェクタの
    ノズル出口に戻す構成としたことを特徴とするヒートポ
    ンプ装置。 2、熱源水と冷媒間の熱変換を行う第1の熱交換器と、
    前記冷媒と冷暖房機器への循環水との熱交換を行う第2
    の熱交換器とを備えたヒートポンプ装置において、前記
    第1の熱交換器の前記熱源水入口に設けたエジェクタと
    前記第1の熱交換器からの排水を導び〈戻し水管との間
    に短絡水路を設け、前記排水の一部を前記ニジ゛エクタ
    のノズル出口に戻す構成とし、前記第2の熱交換器の前
    記循環水入口に設けた循環ポンプの吸込側と前記第2の
    熱交換器の循環水出口側との間に絞り機構を有する短絡
    水路を設け、前記第2の熱交換器から出た循環水の一部
    を前記循環ポンプを介して循環させる構成としたことを
    特徴とするヒートポンプ装置。
JP56149538A 1981-09-24 1981-09-24 ヒ−トポンプ装置 Pending JPS5852919A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006266522A (ja) * 2005-03-22 2006-10-05 Takasago Thermal Eng Co Ltd 冷凍装置
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CN102734968A (zh) * 2011-04-02 2012-10-17 苏州协鑫光伏科技有限公司 用于冷冻机的热交换系统及方法
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