JPS6038561A

JPS6038561A - 複合ヒ−トポンプ加熱装置

Info

Publication number: JPS6038561A
Application number: JP58147451A
Authority: JP
Inventors: 和生米本
Original assignee: Daikin Industries Ltd; Daikin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1983-08-11
Filing date: 1983-08-11
Publication date: 1985-02-28
Also published as: JPH0425463B2

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】本発明は比較的低温の熱源水から１００℃程度の高温利
用水を得ることが可能な複台ヒートポンプ加熱装置に関
す・る。

低温域温水を熱源水として最高１００°Ｃの高温利用水
を得る熱回収用のヒートポンプ加熱装置として単段サイ
クルになるものを使用したのでは、蒸発温度、凝縮温度
ともに高くて、単位循環量当りの加熱能力が小さい冷媒
を用いなければならないので、冷媒循環量が多く必要で
装置容積が犬となる欠点かあった。

そこで２つの単段サイクルを組み合わせて加熱能力を増
大させた複合昇温装置が第１７回空気調和・冷凍連合講
演会講演論文来（１９８３、壬、１１、於東京）オ９６
頁乃至オ９９頁に記載の如く既に提案されている。

これは第２図に示す、調造であって第１圧縮様（ＩＡ）
、第１対水形凝緬器（２Ａ）、第１膨張弁（３Ａ）及び
オニ対水形蒸発器（４Ａ）　からなる低温側加熱サイク
ル（Ａ）と、第２圧縮１！（ｉＢ）、第２対水形凝縮器
（２Ｂ　）　、第２膨張弁（３Ｂ）及び第２対水形蒸発
器（４Ｂ１からなる高温側加熱サイクルｆＢ）とを両４
’ｉｉ　ＡＲＣ器（２Ａ）、（２Ｂ）　ｉこついては低
温側の凝縮器（２Ａ）が上流側となるように利用水系を
直列に接続すると共に、両蒸発器（ΦＡ）（４Ｂ）につ
いては高温側の蒸発器（４Ｂ）か上流側となるように熱
源水系を直列に接続していて、利用水系及び熱源水系を
夫々共通にしたものである。

この装置は単段システム゛と比較した場合、単段システ
ムを１００としたとき、成績係数は１３０、加熱能力は
１０７となって、成績係数及び加熱能力を尚めて高温水
が衝られることがわかっているが、そのうちの成績係数
については、後述する比較結果を示す第１表によって明
らかにされる通り、高温側加熱サイクルｔＢ）の成績係
数が２．７４と低くて単段システムの場合と基本的に反
りがなく、従って単段システムの問題点である高圧縮比
に由来する成績係数の低い点、吐出ガス温間が向い点を
そのま＼踏襲しているのでさらに改善が望まれており、
しかも圧縮ＩＪ　（ＩＢ　’）の容積が比較的大きくな
る問題も解決すべき点である。

このように、特に１００℃近くの高温水を得るための従
来のヒートポンプ加熱装置では改善すべき点が依然とし
て残されている実状に対処して本発明は成されたもので
あって、本発明の目的は仮台昇温システムの利点を活か
しながらさらに成績係数の向上をはかつて高能力、尚効
率の運転のもとて低装置コストを果しブ４から４７１ｒ
Ａ水を双定的に得さしめる点に存するものである。

そのために本発明は第１圧縮械、第１対永形凝縮器、第
１膨張弁及び第１対水形蒸発器からなる低温側加熱サイ
クルと、第２圧稲機、第２対水形凝縮器、第２膨張弁及
び第２対水形蒸発器からなる高温側加熱サイクルとを誦
え、第１対水彩凝縮器の水側通路が上流側に、第２対水
彩凝＋１：＋ｇ器の水側進路が下流側になる直列利用水
系を形成してなる複合ヒートポンプｙＪａ　￥４ｓ　％
　ｍにおいて、第１対水形蒸発器の水側通路は独立の熱
源水系を形成する一万、第１対水形凝縮器の前記水側通
路の出口から分流し、第２対水形蒸発器の水側通路を弁
してオニ対水形凝縮器の前記水側通路の入口に合流する
循環水通路を形成して、高温側加熱サイクルの熱源を低
温側加熱サイクルの第１対水形凝縮器ｌこよって加熱さ
れた利用水の一郵からとるようにしたものであって、高
温側加熱サイクルの蒸発温度を従来の複合昇温システム
に比し高くし得て第２圧縮機の圧縮比をより小さくする
ことが可能となり、ここに所期の目的は達成されるに至
ったものである。

以下、本発明の実施側について添付図面を参照しながら
説明する。

第１図は本発明装置例の略示装置回路図であって、第１
圧縮機（ＩＡ）、オｌ対水形凝縮器ｃ以下第１凝縮器と
称す）　（２Ａ）、第１膨張弁（３Ａ）及びオ■対水形
蒸発器Ｃ以下第１蒸発器と称す）（４Ａ）からなる低温
側加熱サイクル（５）と、第２圧縮機（ｕＢ）。

第２対水形凝劇器Ｃ以下第２凝縮器と称す）（２Ｂ）、
第２膨張弁（３Ｂ）及び第２対水形蒸発器ｃ以下第２蒸
発器と称す０４Ｂ）からなる高温側加熱サイクル（Ｂｌ
とを備えている。

第１蒸発器（４Ａ）は、その水側通路（６Ａ）が独立し
た熱源水系に形成していて、冷媒入口側で低圧液冷媒が
出口側の熱源水すなわち、冷媒に熱付与した後に送り出
される低温水と熱交換を行ない、冷媒出口側で低圧ガス
冷媒が人口側の熱源水すなわち冷媒に熱付与するため送
り込まれる水と熱交換を行なう形態で、冷媒流通方向と
熱源水流通方向とが対向関係をなす対同流形となってい
る。

−万、第１凝掩器（２Ａ）は、その水側通路（５Ａ）が
第２凝縮器（２Ｂ）の水側通路（５Ｂ）と直列接続され
ていて、前者（５Ａ）を上流側、後者（５Ｂ）を下流側
とする配管形態となしていると共に、冷媒入口側で高圧
ガス冷媒が水側通路（５Ａ）の出口側の利用水、すなわ
ち第２凝縮器（２Ｂ）を経て需要側に送る中間高温水と
熱交換を行ない、冷媒出口側で調圧液冷媒が入口側の利
用水、すなわち、需要側で熱交換した後に戻される温水
と第２蒸発器（４Ｂ）で熱交換した低温水との混合にな
る低温水と熱交換を行なう形態で、冷媒流通方向と利用
水流通方向とか対向関係をなす対向流形となっている。

そしてこの低温側加熱サイクルｆＡ＋には冷媒Ｒ２２が
使用される。

第２凝に１１６器（２Ｂ）は冷媒入口側で調圧ガス冷媒
が水側通路（５Ｂ）の出口側における利用水、すなわち
需要側に送る高温水と熱交換を行ない、冷媒出口側で高
圧液冷媒か人口側の利用水、すなわち、第１凝編器（２
Ａ）て熱交換を行なった後の中間昆温水と熱交換を行な
う形態で冷媒流通方向と利用水流通方向とが対向関係を
なす対向流形となっている。

−万、第２蒸発器（４Ｂ）、ｄ水側通路（６Ｂ）の入口
を、循環水ポンプ（７）か介設された配管によって、前
記水側通路（５Ａ）の出口と前記水側通路（５Ｂ）の入
口とを接続するｄ配管に分岐接続せしめると共に、水側
通路（６Ｂ）の出口を１１１記水側通路（５Ａ）の入口
に接、研した配管に分岐接続せしめていて、第１奴縮器
（２Ａ’）の水側通路（５Ａ）の出口から分流し、第２
蒸発器（＋Ｂ’）の水側通路（６Ｂ）を介して第１凝縮
器（２Ａ）の水側通路（５Ａ）の入口に合流する循環水
通路を形成することにより、第１１疑＋＋１１ｓ器（２
Ａ）で熱うこ換した利用水の一部を取り出して前記水側
通路（６Ｂ）に１ｊｔＥ　通抜、再び第１凝縮器（２Ａ
）の水側通路（５Ａ）に戻させるようにしている。

上記第２蒸発器（φＢ）は冷媒人口側で低圧液冷媒が第
１凝閤器（２Ａ）の水側通路（５Ａ）人口に戻す低温水
と熱交換を行ない、冷媒出口側で低圧ガス冷媒が前記中
間−温水すなわち第１凝縮器（２Ａ）で熱交換を行なっ
て第２凝縮器（２Ｂ）に流入する直両の利用水から分流
せしめた温水と熱交換を行なう形態で、冷媒流通方向と
水流通方向とが対向関係をなす対向流形となっている。

そしてこの高温側加熱サイクル（Ｂｌ　ｉこは冷媒Ｒ１
１Φが使用される。

叙上の構成を有する加熱装置は、尚温側加熱サイクル（
Ｂｌの熱源として低温側加熱サイクル頭て第１段階とし
て加熱された利用水を用いているので高温側加熱サイク
ルｆＢ）の蒸発温度を上げる結果となり、第２圧編機（
ＩＢ）の圧、調比を小さくすることが可能である。

ところでこの加熱装置と第２図々示の従来の複合ヒート
ポンプ加熱装置とを、第３図に示すように熱源水の入口
、出口温度、利用水の入口、出口温度、低温側及び品温
側の凝縮温度（Ｔｃ　）、蒸発温度（Ｔｅ’）、利用水
の流ｔが同じ条件になるように設定して夫々理論特性を
めると、次の第１表の結果が得られる。但し、運転条件
として過熱度、過冷却度をいずれも５’ｃ　と定める。

第１表この第１表の結果から、例えば加熱能力」００゜０００
　’／ｈて比較すると従来装置は下記第２表の通りであ
り、（二・、（，７；　うｒ　１５　ン但し、総合成績係数３．４９　ｖ′ｉｌ　００．０００
÷（３３，３ｘ８６０）　からめられる。

−万、本発明装置例は下記第３表の通りの特性が得られ
る。

第３表旦し、総合成績係数３．７１はｉｏｏ、ｏｏｏ÷（３１
，３Ｘ８６０）からめられる。

注※；利用水入口水（３０°ＣＸ２３．８７）と高温側
（Ｂｌ熱源循環水（５０°ｃｘｉｓ６．ｏｚ）との混合
後の温度。

以上の結果から成績係数と冷媒循環容積とを比較すると
下記オΦ表の通りとなり成績係数で６％向上し、冷媒循
環容積、すなわち圧縮機容積＝装置の大きさでは約３９
％減少することが可能であり、また、尚部側加熱サイク
ルＴＢ）の圧縮比も小さくなって吐出ガス温度の低下、
につなかることが明らかである。

本発明は叙上の構成ならびに特性を有するもの１　であ
って、高温側加熱サイクル＋Ｂｌの熱諒として低温側加
熱サイクル囚）で加熱された水を利用していることによ
り、高温側加熱サイクル（Ｂｌの蒸発温度を上げて圧縮
比を小さくし得ることにより、装置全体の成績係数を向
上でき、また、装置全体の容虚殊に圧縮機容量を小さく
することが可能となり、さらに高温側吐出温度、圧力を
下げて信頼性の向上が期されるなどの実用面でのすぐれ
た効呆を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の１実施例に係る装置回路図、第２
図は従来装置の装置回路図、第３図は本発明装置例と従
来装置との運ψム条件比較図である。（」Ａ）・・・・・・・・・・オフ。圧縮機。（ＩＢ）・・・・・・第２圧、１．宿槻。（２Ａ）・・・・・第１凝縮器。（２Ｂ）・・−・・・・第２凝縮器。（３Ａ）・・・−オｌ膨張弁。（３Ｂ）・　・・・・第２膨張弁。（４Ａ）・・・・・第１蒸発器。（４Ｂ）・　・・・第２蒸発器。（５Ａ）（５Ｂ）（６Ａ）（６Ｂ）・・・・各水側通路
。仏）・・・・・・・・・・低温側加熱サイクル。ｔＢ）・・・・・・・・・・・髄部側加熱サイクル。

Claims

【特許請求の範囲】

１、第１圧縮機ＣＩＡ）、第１対水形凝縮器（２Ａ）　
、オｌ膨張弁（３Ａ）及び第１対水形蒸発器（４Ａ）か
らなる低温側加熱サイクル囚と、第２圧縮Ｑ　（ＩＢ）
　、第２対水形凝縮器（２Ｂ）、第２膨張弁（３Ｂ）及
び第２対水形蒸発器（４Ｂ）からなる高温側加熱サイク
ル（Ｅ）とを備え、オニ対水形凝縮器（２Ａ）の水側通
路（５Ａ）が上流側に、第２対水形凝縮器（２Ｂ）の水
側通路（５Ｂ）が下流側による直列利用水系を形成して
なる複合ヒートポンプ加熱装置において、オニ対水形蒸
発器（４Ａ）の水側通路（６７０は独立の熱源水系を形
成する一万、第１対水形凝縮器（２人）の前記水側通路
（５Ａ）の出口から分流し、第２対水形蒸発器（４Ｂ）
の水側通路（６Ｂ）を介して第１対水形凝繻器（２Ａ）
の前記水側通路（５Ａ）の入口に合流する循環水通路を
形成したことを特徴とする複合ヒートポンプ加熱装置。