JPS60221665A - Heat pump device - Google Patents
Heat pump deviceInfo
- Publication number
- JPS60221665A JPS60221665A JP7825584A JP7825584A JPS60221665A JP S60221665 A JPS60221665 A JP S60221665A JP 7825584 A JP7825584 A JP 7825584A JP 7825584 A JP7825584 A JP 7825584A JP S60221665 A JPS60221665 A JP S60221665A
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- working fluid
- temperature
- heat pump
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- Pending
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- Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
- Central Heating Systems (AREA)
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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
(イ)産業上の利用分野
この発明は、低い温度レベルの熱源流体から高い温度の
流体を取り出すヒートポンプ装置に関し、特に、ガス圧
縮轡と各種熱交換器とを配管で気密に接続して、作動流
体の密閉循環サイクルを形成するようにしたヒートポン
プ装置に関するものである。Detailed Description of the Invention (a) Industrial Application Field The present invention relates to a heat pump device that extracts a high temperature fluid from a low temperature heat source fluid, and particularly relates to a heat pump device that extracts a high temperature fluid from a low temperature heat source fluid. The present invention relates to a heat pump device that is airtightly connected to form a closed circulation cycle of working fluid.
(ロ)従来技術
ヒートポンプ装置はガス圧縮式、吸収式、マグネット式
その他各種のものがあるが、現在、実用に供されている
ものはガス圧縮式と吸収式ヒートポンプである。ガス圧
縮式と一トポンプの圧縮機には往復i式、スクリー一式
ターボ式圧縮機が用いられ、このようなガス圧縮機で加
圧されたガスを凝縮部に導いて外部に昇温した熱を供給
する一方、このガスの循環サイクル系への熱の補給を蒸
発部から行なうことによって低い温度レベルの熱源流体
から高い温度の流体が得られるように構成されている。(b) Conventional heat pump devices include gas compression type, absorption type, magnet type, and other types, but the ones currently in practical use are gas compression type and absorption type heat pumps. Reciprocating I-type and scree-type turbo compressors are used for gas compression type and one-pump compressors, and the gas pressurized by such gas compressors is guided to the condensing section and the heated heat is transferred to the outside. At the same time, by replenishing heat to the gas circulation cycle system from the evaporator, a high-temperature fluid can be obtained from a low-temperature heat source fluid.
このような構成のヒートポンプにおいて、より高い温度
レベルの流体を得るために、例えば、実開昭56−13
6280号の第1図に示されるように、圧縮機(1)、
蒸発器(2)等を有する低温側の冷媒循環サイクル(3
)の冷媒の凝縮部(4)と圧縮機(5)、I#縮器(6
)、膨張弁(7)等を有する高温側の冷媒循環サイクル
(8)の蒸発部(9)とが熱交換されるような関係で接
続した構成のものもカスケード型ヒートボンブ装置とし
て知られている。そして、このカスケードの接続を順次
増やしていけば、理論的には、相当に高い温度までヒー
トポンプ装置による昇温か可能なはずであるが、一般に
、ヒートポンプの作動流体として使用されている物質は
、冷媒循環サイクルを構成する機器の形成材料である銅
や鉄系金属の共存下においては百数十度(摂氏)で熱分
解が始まり、ヒートポンプの作動流体として長期間にわ
たって使用することが難しい欠点、又、作動流体にフロ
ン類を用いたときは、フロンの臨界温度が100℃乃至
150℃のため、これより高い温度域では蒸気圧縮サイ
クルとしての作動は期待し得ないものであった。In order to obtain a fluid at a higher temperature level in a heat pump with such a configuration, for example,
As shown in Figure 1 of No. 6280, a compressor (1),
A refrigerant circulation cycle (3) on the low temperature side with an evaporator (2) etc.
) refrigerant condensing section (4) and compressor (5), I# condenser (6
), an expansion valve (7), etc., connected to the evaporator section (9) of the refrigerant circulation cycle (8) on the high temperature side so as to exchange heat, is also known as a cascade type heat bomb device. . By increasing the number of connections in this cascade, it should theoretically be possible to raise the temperature to a considerably high temperature using a heat pump, but generally speaking, the material used as the working fluid of a heat pump is a refrigerant. In the coexistence of copper and iron-based metals, which are the materials forming the devices that make up the circulation cycle, thermal decomposition begins at a temperature of more than 100 degrees Celsius, making it difficult to use as a working fluid for heat pumps over long periods of time. When fluorocarbons are used as the working fluid, the critical temperature of fluorocarbons is 100°C to 150°C, so operation as a vapor compression cycle cannot be expected in a higher temperature range.
このため、従来は、ガス圧縮式ヒートポンプ装置による
取出し流体温度の多くは70℃程度、成績係数を犠牲に
して昇温する場合でも100℃程度が実用取り出し温度
の限度とされていた。For this reason, conventionally, the temperature of the fluid taken out by a gas compression type heat pump device was generally about 70°C, and even when the temperature was raised at the expense of the coefficient of performance, the practical drawing temperature limit was about 100°C.
(ハ)発明の目的
このような点Kかんがみなされた本発明は、ガス圧縮式
ヒートポンプを用いて従来より高温度に昇温した流体の
取り出し、例えば、100°C乃至200℃の流体でも
取り出せるようにしたヒートポンプ装置を得ることを目
的とするものである。(c) Purpose of the Invention The present invention, which takes these points into consideration, is a method for extracting fluid heated to a higher temperature than conventional ones using a gas compression heat pump, for example, even fluid at 100°C to 200°C. The purpose of this invention is to obtain a heat pump device with a
に)発明の構成
このような目的のために、本発明では、上述のようにカ
スケード接続された独立した複数の密閉循環サイクルに
おいて、低温側サイクルの作動流体にフロンを用い、高
温側作動流体にトリフルオロエタノール等の弗素化アル
コールを用いたものであり、ガス圧縮機によって加圧さ
れ各種の金属材料で囲まれた機器の内部で高温度に昇温
される高温側の密閉循環サイクル中でも、作動流体の変
質を防止してこの作動流体の蒸発部から高温度の流体を
得れるようにしたものである。2) Structure of the Invention For this purpose, in the present invention, in a plurality of independent closed circulation cycles connected in cascade as described above, Freon is used as the working fluid in the low-temperature side cycle, and Freon is used as the working fluid in the high-temperature side cycle. It uses fluorinated alcohol such as trifluoroethanol, and can operate even during closed circulation cycles on the high-temperature side, where the temperature is raised to high inside equipment that is pressurized by a gas compressor and surrounded by various metal materials. It is possible to obtain high-temperature fluid from the evaporation section of the working fluid by preventing the deterioration of the fluid.
(ホ)実施例 以下に図面を参考に本発明の詳細な説明する。(e) Examples The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
第2図は本発明忙よるヒートポンプ装置の実施態様の一
例を概念的に示すサイクル構成図であり、(3)は第1
図と同様ガス圧縮機(1)、凝縮器(4)、膨張弁−及
び蒸発器(2)等を管Ql)で気密に接続して形成され
た低温側の作動流体循環サイクル、(8)はガス圧縮機
(5)、凝縮器(6)、膨張弁(7)及び蒸発器(9)
等を管α2で気密に接続し、低温側のサイクル(3)と
独立した作動流体の循環サイクルを形成した高温側の作
動流体循環サイクルであり、低温側サイクルのガスの凝
縮部となる凝縮器(4)と高温側サイクルのガスの蒸発
部となる蒸発器(9)とは相互に熱交換されるような関
係で接続され、両サイクルが全体として一つのヒートポ
ンプ装置を構成している。FIG. 2 is a cycle configuration diagram conceptually showing an example of an embodiment of the heat pump device according to the present invention, and (3) is a cycle configuration diagram conceptually showing an embodiment of the heat pump device according to the present invention.
As shown in the figure, the working fluid circulation cycle on the low temperature side is formed by airtightly connecting the gas compressor (1), condenser (4), expansion valve, evaporator (2), etc. with the pipe Ql), (8) are gas compressor (5), condenser (6), expansion valve (7) and evaporator (9)
This is a working fluid circulation cycle on the high temperature side in which the working fluid circulation cycle is airtightly connected with the pipe α2 to form an independent working fluid circulation cycle from the low temperature side cycle (3), and the condenser serves as the gas condensation part of the low temperature side cycle. (4) and the evaporator (9) serving as the gas evaporation section of the high-temperature side cycle are connected in such a manner that they mutually exchange heat, and both cycles constitute one heat pump device as a whole.
而して、本発明においては、低温側のサイクル(3)の
作動流体としてR112、R114、R133a等のフ
ロンが用いられ、高温側のサイクル(8)の作動流体と
してはトリフルオロエタノール等ノ弗素化アルコールが
使用される。Accordingly, in the present invention, fluorocarbons such as R112, R114, R133a, etc. are used as the working fluid in the cycle (3) on the low temperature side, and fluorocarbons such as trifluoroethanol are used as the working fluid in the cycle (8) on the high temperature side. alcohol is used.
この中で、例えば、低温側のサイクル(3)にR12(
ジクロロジフルオロメタン)を用い、高温側のサイクル
(8)にTFE(2,2,2トリフルオロエタノール)
を使用した場合に、R12とTFEどの物性は、
表−1
それぞれ第1表のような特性を有しているので、その範
囲内での適当な使用条件の一例として、低温側サイクル
の蒸発器(2)の温度を0℃(熱源となる流体の温度を
約7℃)、同じく凝縮器(4)におゆるR12の凝縮温
度を約90’Cとし、高温側サイクルの作動流体である
TFEの蒸発器(9)における蒸発温度を80℃、同じ
く凝縮器(6)における凝縮温度を200℃とすると、
この凝縮器(6)から負荷α〜へ供給される被加熱流体
は約iso’c程に加熱され得るものである。Among these, for example, R12 (
dichlorodifluoromethane) and TFE (2,2,2 trifluoroethanol) in cycle (8) on the high temperature side.
When using R12 and TFE, the physical properties are as shown in Table 1.As an example of appropriate usage conditions within these ranges, the evaporator of the low temperature side cycle The temperature of (2) is 0°C (the temperature of the fluid serving as a heat source is about 7°C), and the condensation temperature of R12 in the condenser (4) is about 90'C, and TFE, which is the working fluid of the high temperature side cycle, is If the evaporation temperature in the evaporator (9) is 80°C and the condensation temperature in the condenser (6) is 200°C,
The fluid to be heated supplied from the condenser (6) to the load α can be heated to approximately iso'c.
この場合において、各サイクルの圧縮機にがかる圧力条
件をみると、低温側は一般のエアコンや冷凍機で使用さ
れている温度と圧力条件であり、又、高温側サイクルに
おいても、蒸発器側が1,4kg/、IAbs、凝縮器
側が30 k17/、i Ab sであるため、高温側
のサイクルにおいても、従来から使用されているフロン
冷媒の圧縮機をほぼそのままの条件で使用できるもので
ある。In this case, looking at the pressure conditions applied to the compressor in each cycle, the low temperature side is the temperature and pressure conditions used in general air conditioners and refrigerators, and even in the high temperature side cycle, the evaporator side is 1. , 4 kg/, I Abs, and 30 k17/, i Abs on the condenser side, so even in the high-temperature side cycle, the conventionally used fluorocarbon refrigerant compressor can be used under almost the same conditions.
もっとも、圧縮機の排除容積は、低温側の1.7倍程度
と、やや大きな圧縮機を使用しなければならないが、ヒ
ートポンプ装置の作動流体としてTFEのみを用い単一
の循環サイクルで上述と同じ条件のヒートポンプ運転(
蒸発側を0℃、凝縮側を200℃)をする場合を仮定す
ると、圧縮機の吸込み比容積はtz5mンー以上となり
、この場合にはR12を用いた0℃吸込みサイクルと比
較して加熱能力が2倍あるとしても、圧縮機の容積は1
0倍以上のものが必要となり、機体からの放熱損失、装
置が大型化となる欠点を考慮すると、本発明のヒートポ
ンプ装置の実用上の価値は大きいものである。However, the displaced volume of the compressor is about 1.7 times that of the low-temperature side, so a slightly larger compressor must be used, but a single circulation cycle using only TFE as the working fluid of the heat pump device is the same as above. Heat pump operation under conditions (
Assuming that the temperature is 0°C on the evaporating side and 200°C on the condensing side, the specific suction volume of the compressor will be tz5m or more, and in this case, the heating capacity will be lower than the 0°C suction cycle using R12. Even if it is twice as large, the volume of the compressor is 1
The heat pump device of the present invention has great practical value, considering the drawbacks such as heat dissipation loss from the airframe and an increase in the size of the device.
第2表は、本発明のヒートポンプ装置の上述した条件に
おけるその他の数値を参考値(理論値)として示したも
のである。Table 2 shows other numerical values under the above-mentioned conditions of the heat pump device of the present invention as reference values (theoretical values).
(へ)発明の効果
このように1本発明は、二つの独立したガス圧縮式の作
動流体の循環サイクルを、低温側サイクルの凝縮部が高
温側サイクルの蒸発部と熱交換するようにして一体化す
ると共に、低温側サイクルの作動流体としてフロンを用
い、かつ、高温側サイクルの作動流体として弗素化アル
コールを用い” るようにしたので、フロン系の作動流
体のみを使用するヒートポンプ装置と比較して数十度(
摂氏)もρ八・温度に昇温した流体を負荷に安定して供
給でき、かつ、このヒートポンプ装置の大きさも、弗素
化アルコールのみを作動流体として貌用する場合に予想
される機器の大きさと比較して大巾に小型に、フロン系
の作動流体のみを使用するヒートポンプ装置と比較して
やや大きい程度の装置として提供することができるもの
である。(F) Effects of the Invention In this way, the present invention integrates two independent gas compression type working fluid circulation cycles in such a way that the condensing section of the low temperature side cycle exchanges heat with the evaporation section of the high temperature side cycle. At the same time, we used fluorocarbons as the working fluid in the low-temperature cycle and fluorinated alcohol as the working fluid in the high-temperature cycle, making it easier to compare heat pumps that use only fluorocarbon-based working fluids. several dozen degrees (
It is possible to stably supply fluid heated to ρ8 degrees Celsius to the load, and the size of this heat pump device is comparable to the size of the equipment expected when only fluorinated alcohol is used as the working fluid. In comparison, it can be provided as a device that is significantly smaller in size and slightly larger than a heat pump device that uses only a fluorocarbon-based working fluid.
第1図はカスケード式冷凍装置の一例を示す冷媒回路図
、第2図は本発明によるヒートポンプ装置の説明のため
のブロック図である。
[11(51〜ガス圧縮機、 (2)(91〜蒸発器、
(3)〜低温側サイクル、 +4)(67〜凝縮器、
(7)α0)〜膨張弁、(8)〜高温側サイクル、
(11)αつ〜管、 aJ〜負荷。
出願人 三洋電機株式会社 外1名
代理人 弁理士 佐 野 靜 夫FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram showing an example of a cascade type refrigeration system, and FIG. 2 is a block diagram for explaining a heat pump system according to the present invention. [11 (51 ~ gas compressor, (2) (91 ~ evaporator,
(3) ~ Low temperature side cycle, +4) (67 ~ Condenser,
(7) α0) ~ expansion valve, (8) ~ high temperature side cycle,
(11) α~tube, aJ~load. Applicant: Sanyo Electric Co., Ltd. and 1 other representative: Patent attorney: Shizuo Sano
Claims (1)
気密に接続して形成された複数の密閉循環サイクルにお
いて、低温側の作動流体の循環サイクルの凝縮部を高温
側サイクルのガスの蒸発部と熱交換させ、高温側サイク
ルのガス凝縮器から昇温された流体を取り出すようにし
た装置において、低温側サイクルの作動流体としてフロ
ンを用い高温側サイクルの作動流体として弗素化アルコ
ールを用いたことを特徴とするヒートポンプ装置。(1) In multiple closed circulation cycles formed by airtightly connecting gas compressors, condensers, expansion valves, evaporators, etc. with piping, the condensation section of the working fluid circulation cycle on the low temperature side is connected to the condensation section of the circulation cycle on the high temperature side. In a device that exchanges heat with a gas evaporation section and extracts heated fluid from a gas condenser in a high-temperature cycle, fluorocarbon is used as the working fluid in the low-temperature cycle, and fluorinated alcohol is used as the working fluid in the high-temperature cycle. A heat pump device characterized by using.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7825584A JPS60221665A (en) | 1984-04-18 | 1984-04-18 | Heat pump device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7825584A JPS60221665A (en) | 1984-04-18 | 1984-04-18 | Heat pump device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60221665A true JPS60221665A (en) | 1985-11-06 |
Family
ID=13656884
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7825584A Pending JPS60221665A (en) | 1984-04-18 | 1984-04-18 | Heat pump device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60221665A (en) |
-
1984
- 1984-04-18 JP JP7825584A patent/JPS60221665A/en active Pending
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