JPS61180861A

JPS61180861A - ヒ−トポンプ

Info

Publication number: JPS61180861A
Application number: JP60270869A
Authority: JP
Inventors: アールパード　バカイ; ジエルジー　ベルグマン; ゲーザ　ヒヴエツシー; イシユトヴアーン　セントジエルジー
Original assignee: Energiagazdalkodasi Intezet
Current assignee: Energiagazdalkodasi Intezet
Priority date: 1984-12-03
Filing date: 1985-12-03
Publication date: 1986-08-13
Also published as: EP0184181A2; DK161482B; NO164738B; DE3580249D1; EP0184181A3; NO164738C; ATE57763T1; HUT41526A; HU198328B; EP0184181B1; DK553885A; DK161482C; NO854845L; DK553885D0; CA1262057A; US4688397A

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】技術分野本発明はヒートポンプに関し、より厳密には１少なくと
も１個のコンプレッサーと、蒸発器と、凝縮器と、減圧
要素と、これらの構成要素を結合させている管とを有し
、膝骨を流れる作業媒体が、沸点が異なり互いに溶解可
能な媒体から成り、温度変化時に凝縮と蒸発を行なうよ
うにしたヒートポンプに関するものである０従来技術ヒートポンプの応用とその性能の改善に関する研究は、
世界的に広く行なわれている。

現今使用されるヒートポンプは、主に等温熱吸収と等温
放熱と全２つの等エントロピー状態変化Ｖこ関連づける
いわゆるカルノープロセスヲ得ることに向けられている
。

温度が一定の蓄熱器の間では、カルノープロセスが理論
的に最適なヒートポンプ循環過程を示すことは知られて
いる。しかし技術的な実践においては、例えば大きな川
或は海もしくは大気といつた熱源が、無限に大きな（即
ち等温と考えることができる）蓄熱器であるという条件
を満たすことはめったにないし、ましてや熱全消費する
熱消費装置がそのような条件を満たすことは絶対にない
。

エネルギー論的により好都合な前提（廃熱、温水等）に
は、たとえ熱源であってもこのような可能性は実質的に
ありえない。

従ってヒートポンプの経済性を追求しようとする場合Ｖ
こは１熱というものは著しく冷却される媒体から吸収さ
れ、そして同様に著しく加熱される媒体から放散される
ものであるということ全考慮せねばならない。このよう
な場合、温度可変な循環過程を適用するのが合目的であ
る。なぜなら、温度が可変であると、同じ湿度限界の間
でカルノープロセスよりも好都合な仕事率が得られるか
らである。これは、熱源にも熱消費装置にも適応されて
いる温度可変な循環過程の場合、熱吸収が等温的な循環
過程の場合よりも外部からのエネルギー供給量が少なく
て済むという理由に基づいている。

上記の説明をわかりやすくするために、上記両循Ｅｌ　
過程をＴ−ｓ（温度−エントロピー）グラフで示した第
１図を用いて説明する。熱源として、温度Ｔ′２から温
度Ｔ′２へ冷却することができる媒体２を考える。ヒー
トポンプの課題は、符号１で示した媒体全温度Ｔ′１か
ら温度Ｔ１１へ加熱することである。両媒体の状態変化
を実線で示す。

ヒートポンプの上記の課題をただ１つのカルノープロセ
スによって達成しようとすれば、破線で示した循環過程
ＡＢＣＤから、最も好都合な仕事率（この場合には無限
に大きな熱交換面によって達成される）が得られる。曲
線ＡＢでは等温熱吸収（蒸発）が行なわれ、曲線ＢＣで
は等エントロピー圧縮が、曲線ＣＤでは等温熱放散（凝
縮）が、曲線ＤＡでは等エントロピー膨張がそれぞれ行
なわれる。

この循環過程によって熱源から吸収される熱量Ｑ２が曲
線ＡＢから下の面積によって表わされ、熱消費装置に与
えられる熱量Ｑ１が曲線ＣＤから下の面積によって表わ
され、一方導入された機械的な仕事量Ｐが両面積の差に
よって、即ちこの循環過程によって閉じられる面の面積
によって表わ烙れる（Ｐ−（ｈ　　Ｑ２）ことは熱力学
から知られている。この場合と一トポンプの仕事率６は
、即ち利用した熱と導入した機械的な仕事量との比は、
次のように表わすことができる。

Ｐ　　　　　Ｐもし必要な機械的仕事量、即ち循環過程によって閉じら
れる面の面積を減少させることができるならば、と−ト
ポンプの仕事率を増大させることができる。しかし、カ
ルノープロセスがただ１つの場合は不可能である。なぜ
なら、熱交換面が無限に大きな場合ですら、媒体２から
得ることのできる熱を、熱源の最低温度Ｔ；から、熱を
吸収する媒体１の最高温度Ｔ；へ移さねばならないから
である。熱交換面が有限な場合には、蒸発の温度はＴＳ
よりも低く、凝縮の温度はＴ−よりも高い。従って、こ
の場合には温度レベルをさらに大きくとらなければなら
ない。即ち、さらに大きな仕事量を必要とする。しかし
、このような考察の理解をさらに深めるにあたり、芒し
あたりは圧縮と膨張が理想的な場合（等エントロピーの
場合）における無限ＶＣ大きな熱交換面を前提とするこ
とにする。

理論的に最適なヒートポンプ循環過程とは１本来第１図
において一点鎖線で示したような循環過程であろう。こ
のような循環過程は、熱放散媒体と熱吸収媒体の温度変
化曲線に完全に一致する。

この循環過程ＡＦＪＣＦにおいては、曲線ＡＥは温度可
変な熱吸収を示し、曲線ＥＣは等二ントロビー圧縮を、
曲線ＣＦは温度可変な熱散散を、曲線ＦＡは等エントロ
ピー膨張を示している。

循環過程の曲線ＡＥでは、作業媒体が媒体２から熱ｆｆ
１ｔ−吸収することができるのは、作業媒体の温度が媒
体２の温度よりも低い場合、即ち曲線ＡＥが媒体２の曲
線の下に延びている場合に限られている。しかし、両媒
体の熱容量が等しく且つ熱交換面が無限に大きいならば
、熱伝動に必要な温度差は無限に小さくなり、即ち曲線
ＡＥは媒体２の曲線に一致する。同様に、上記の理論的
な条件のもとでは、循環過程の曲線ＣＦは媒体１の曲線
に一致するものと考えることができる。

１つの循環過程において、作業媒体の熱放散を示す曲線
が媒体１の曲線の下に延びることができないのであって
みれば（なぜなら、媒体１には熱が伝動しないし、しか
も熱吸収を示す曲線が媒体２の曲線の土に延びることは
なく、さらに媒体２から熱を受けとることもないから）
、この場合ヒートポンプの理論的に最適な循環過程を表
わすのは、第１図で一点鎖線で示した循環過程ＡＥＣＦ
であると考えることができる。

さらに第１図から容易にわかるように、温度が等しい場
合、温度可変な循環渦１１１ＡＥｃＦにて抽出される熱
量Ｑ２は、循環過程ＡＢＣＤにて抽出される熱量よりも
大きく、即ち曲線ＡＥの下にある面の面積は、曲線ＡＢ
の下にある面の面積よりも大きく、一方循環過程ＡＥＣ
Ｆによって閉じられる面の面積のほうが小さく、即ち循
環過程ＡＥＣＦのほうが必要とする機械的仕−事量Ｐは
小さい。従って前記式から、循環過程ＡＥＣＦのほうが
循環過程ＡＢＣＤよりも仕事率εが大きいことになる。

これは、循環過程ＡＥＣＦがこの場合理論的に最ａな循
環過程であるという先の指摘の論理的な帰結である。

技術的な実践の点から考えて見ると、従来のコンプレッ
サーを具備したヒートポンプまたは吸収式ヒートポンプ
の熱伝動用に用いられる構成要素（蒸発器、凝縮器）に
おいては、１つの作業媒体は常に１つの成分がらなり、
従って蒸発と凝縮は常に一定の温度で経過する。即ち、
実際の循環過程は、第１図で破線にて示した循環過程に
ある程度対応している。

もちろん、作業媒体がただ１つの成分しか含んでいない
ようなヒートポンプでも仕事率を改善することができる
。しかし、そのためにはいくつかのステップが必要であ
る。第２図は、三段式ヒートポンプの理論的な作業過程
ｆ　Ｔ　−ｓグラフで示したものである。ここでは媒体
２の冷却と媒体１の加熱を実線で示した。このグラフか
らよくわかるように、破線で示した３つのステップの作
業面（循環過程ＡＸ’Ｙ’Ｚ’、Ｗ＃　Ｘ’　Ｙ’　Ｚ
’　、　Ｗ”’　Ｘ″’ＣＺ”（７）共通の面）の面積
は、一段の循環渦１ＡＢｃＤの作業面の面積よりも小さ
く、該循環渦１ＡＢｃＤよりも一理論的に最適な循環過
程ＡＥＣＦにいっそう近似している。

原理的には１無限に多段階のカルノープロセスは循環過
程ＡＥＣＦに完全に一致することができる。しかし、仕
事率を改善するための適当な手段を用いれば１数段でも
かなり良い結果が得られる。

しかしながら、このような解決法には、機械の回路が非
常に複雑になるとともに、必要とする構成要素の数量も
著しく増大し、従って装置が高価になるばかりでなく、
故障回数も増し、稼動の安定性が低下するという欠点が
ある。

このため、多くの研究者によって他の解決法が提案され
、熱交換器において温度が可変となるようなヒートポン
プの研究が進められた。このようなヒートポンプは、ヒ
ートポンプ循環過程の作業媒体として、沸点が異なり互
いに溶解可能な媒体（列えばアンモニアと水の混合物）
を使用することによって得られる。

温度が可変な熱伝導を含む循環過程は、従来より公知の
解決法に基づいて開発された、欧州特許第００２１２０
５号公報から公知のいわゆるハイブリッドと一トポンプ
によって最適に実現される。第３図に図示したハイブリ
ッドヒートポンプの回路は、従来のコンプレッサーを具
備したヒートポンフヲ想い起こでせるが、循環過程全体
において、互いに溶解可能な２つの成分から成る作業媒
体が循環する点で異なっている。作業媒体は、このヒー
トポンプの低圧蒸発器（脱気器）６に−おいて完全には
蒸発せず、この低圧蒸発器６は、沸点の低い媒体全長く
含んでいる蒸気と、沸点の低い媒体をあまり含んでのな
い液体から成る混合物を生じさせ、この混合物はコンプ
レッサー３に送られる。コンプレッサー３は、２成分か
ら成るこの２相の作業媒体を、いわゆる゛湿り圧縮″の
形態でより高い圧力レベルへ転換させる。蒸気と液相は
、コンプレッサー３から凝縮器（吸収器）４に達し、こ
こで沸点の低い媒体を多く含んでいる蒸気が凝縮され、
伴流している液相に溶解する。作業媒体は、膨張弁５を
介して蒸発器（脱気器）６へ帰還する。

内部の熱交換器７を用いれば、循環過程の仕事率を改善
することができる。

上記循環過程の実際の経過を図示したのが、第４図のＴ
−ｓグラフである。個々の状態を示す文字は、第３図の
文字に対応している。簡単のため、内部の熱交換器７は
省略し、等エントロピー膨張或は等エントロピー圧縮を
想定している。

第５図は、ハイブリッドヒートポンプの理ｍ　的な循環
過程を、所定の濃度をもった作業媒体を列にとりＴ　−
ｓグラフで示したものである。この循環過程は、温度可
変な熱吸収（曲線ＡＢでの定圧Ｐ２による蒸発及び脱気
）と、等エントロピー圧縮（曲線ＢＣ）と、温度可変な
熱放散（曲線ＣＤでの定圧Ｐ、による凝縮及び溶解）と
、等エントロピー膨張（曲線ＤＡ）とから構成されてい
る。

作業媒体の温度変化は、蒸発器（曲線ＡＢ）内では△Ｔ
２であり、凝縮器（曲線ＣＤ）内では△Ｔ。

である。これらの値はほぼ等しい。これは、適当な濃度
をもった作業媒体のＴ−ｓグラフにおいて圧力一定時の
Ｆｌｉ線はほぼ平行であるという特性を、２つの成分か
ら（溶液から）成る作業媒体がもっているためである。

一般Ｖこ、熱交換面が無限に大きい場合、ヒートポンプ
循環過程の曲線全熱放散媒体の温度変化曲線に一致させ
るためには、作業媒体と熱放散媒体の熱容量が等しくな
ければならないこと、即ち適当な熱量が伝導する場合、
その温度が同じ割合で変化しなければならないことは知
られている。このことは、熱吸収媒体に対しても適用す
ることができる。従って、熱放散媒体と熱吸収媒体の温
度変化が互いに著しくずれている場合には、ハイブリッ
ドヒートポンプの熱交換器内での作業媒体の温度変化を
、熱放散媒体の温度変化と熱吸収媒体の温度変化とＶＣ
同時に一致させることはできない。従ってハイブリッド
ヒートポンプの仕事率は、熱放散媒体の温度変化と熱吸
収媒体の温度変化とがほぼ等しく、且つ蒸発器内及び凝
縮器内での作業媒体の温度変化が、熱放散媒体の温度変
化及び熱吸収媒体の温度変化に一致している場合にはじ
めて、実質的に高くなる。

上記の条件が満たされなければ、従来のヒートポンプに
対して利点は得られない。このような現象を第６図のＴ
ｓグラフに示す。この図面は１熱放散媒体２の温度変化
ΔＴ２が熱吸収媒体１の、温度変化△Ｔ１に比べて非常
に小さい場合を示したものである。

同種の現象は、熱源が温度レベルの低い廃熱である場合
に起こりうる。例えば３０Ｃの排水であるとか、氷結の
おそれはなしにたかだか＋５Ｃまで冷却することができ
る加熱された冷却水のように、温度変化が２５℃である
ような場合に起こりつる。その目的は、温度１５Ｃの上
水から温度８５Ｃの実用温水全食料産業用に作り出すこ
とである。

この場合、温度変化は７０Ｃであり、上記の温度変化の
数倍に達する。

第６図では、媒体１或は２の温度変化を実線で示した。

この図は、理想的な循環過程（等エントロピー圧縮及び
膨張、無限に大きな熱交換面）を示す。カルノープロセ
スは破線で示し、一方ハイブリッドヒートポンプの理論
的な循環過程は一点鎖線で示した。後者は媒体２Ｖこ一
致している。この図から明らかなように＼温度可変な循
環過程によって閉じられる面の面積は、即ち必要とする
機な械的仕事量は一カルノープロセスの場合よリモ著△ しく小さいが、理論的に必要な最小仕事量よりも著しく
大きい。このような欠点は、循環過程を媒体】に一致さ
せたとしても、或は中間的な変形例全適用しても取り除
くことはできない。

また、熱放散媒体と熱吸収媒体の温度変化がほぼ等しい
としても、２成分から成る作業媒体音用いて効率よく行
なう場合よりも温度変化が著しく大きければ、これも問
題である。このようなケースを第７図（て示した。第７
図では、熱放散媒体及び熱吸収媒体を実線で示し、一方
循環過程を一点鎖線で示した。この図から、循環過程の
エネルギー需要量は図示していないカルノープロセスの
場合よりもかなり好都合であるにもかかわらず、理論的
に必要なエネルギー需要量よりもかなり大きいことがわ
かる。温度の変化は、蒸発器端部での蒸発量、濃度、圧
力といったファクターを変えることＶこよって制御する
ことができるが、これらのファクターの作用は、限られ
た解決法しか提供しない。

目　　　的本発明の目的は１蒸発器と凝縮器の温度変化を、互いに
独立に且つ非常に広い範囲にわたって熱放散媒体或は熱
吸収媒体の湿度変化に一致させ、理論的に最大の仕事率
にできるだけ近い仕事率が得られるようにハイブリッド
ヒートポンプを改良することである。

（以　　下　　余　　白　　）本発明は、上記目的を達成するため、コンプレッサーを
、１個以上の吸込側及び／または加圧側接続部を有して
いるユニットとして形成し、該接続部が、少なくとも１
つの圧力レベルを同時に吸収するため、及び／または、
少なくとも１つの圧力レベルを伝えるため、複数の圧力
段を形成し、蒸発器の圧力段数が、吸込側の圧力レベル
の数と等しく、且つ凝縮器の圧力段数が、加圧側の圧力
レベルの数と等しいことを特徴とするものである。

本発明によれば、膨張弁等の減圧要素を次のように設け
るのが、即ちコンプレッサーの圧力段による圧力レベル
が高い場合に、隣接する圧力段の間にそれぞれ１つの減
圧要素が配置されているように設けるのが合目的である
。

同様に、作業媒体を減圧させる膨張タービンを設け、該
膨張タービンの少なくとも１個の流入用及び／または排
出用接続部を次のように形成するのが即ち前記膨張ター
ビンが、作業媒体の受容もしくは放出のため、コンプレ
ッサーの圧力段と同期して同時に複数の圧カレヘルを有
しているように形成するのが合目的である。

最後に、凝縮器と蒸発器から流出する作業媒体間の熱伝
導のため、内部熱交換器を設けるのが有利である。

効　　果本発明によるヒートポンプにより、蒸発器と凝縮器の温
度変化を、互いに独立に且つ非常に広い範囲にわたって
熱放散媒体或は熱吸収媒体の温度変化に一致させること
ができ、従って理論的に最大の仕事率にできるだけ近い
仕事率が得られるようになった。

（以　　下　　余　　白　　）実施例次に、第８図ないし第１３図を用いて本発明の詳細な説
明する０本発明によるヒートポンプは、２成分から成る１つの作
業媒体によって作動する。この作業媒体は、ある可変な
温度で蒸発し凝縮する０凝縮器及び蒸発器のうち少なく
とも一方は、ある圧力レベル以上の圧力で作動し、よっ
て作業媒体の温度変化を必要に応じて制御することがで
きる。その１例を第８図に示す。作業媒体は３種類の圧
力レベルで圧縮器３から流出し、その結果熱吸収媒体１
は、凝縮器４ａ＋４ｂ＋４ｃによって３種類の圧力で加
熱される。その後作業媒体は、３種類の圧力レベルで膨
張タービン８に入り、ここから２種類の圧力レベルで、
熱放散媒体２によって加熱される２つの蒸発器６ａ＋６
ｂに流入する。

第９図は、等エントロピー圧縮及び膨張の場合の上記循
環過程ｆ　Ｔ　−ｓグラフにて示したものである。無限
に大きな熱交換面に対する媒体１と２の湿度変化は、図
の右側に別に示した。凝縮器と蒸発器は、第８図及び第
９図の例では３つ或は２つの圧力段階しか有していない
。圧力段階の数は、必要に応じて決定できるからである
。

本発明によるヒートポンプの実際の回路はもう少し複雑
で、即ち熱交換器７をも含んでいる０膨張タービン８は
、大規模な設備に使用する場合にのみ経済的であるので
、一般にはこの膨張タービンの代わりに減圧要素（例え
ば絞り弁）が使用される。この種の実施例を第１０図に
示す０この実施例では、凝縮器ユニットは、前記実施例
と同様に３種類の圧力段階を有し、一方蒸発器ユニット
は２種類の圧力段階を有している。しかし、必要に応じ
て圧力段階の数を適当に選定することができる。

作業媒体は、圧縮器３か６３種類の圧力レベルｐ、　ｌ
　ｐ４．ｐ、で凝縮器４　ａ　＋　４　ｂ　＊　４　Ｃ
のなかへ流入し、ここで熱吸収媒体１を加熱する。凝縮
器の後には内部熱交換器７ａ＋７ｂ＊７ｃが接続され、
ここで作業媒体を高圧でさらに冷却するとともに、該作
業媒体に熱を低圧で供給する。作業媒体の圧力を膨張弁
５ａ、５ｂ、５ｃｗ５ｄにより必要なレベルＶＣ低下せ
しめた後・該作業媒体を２柚類の圧力レベルで蒸発器６
ａ＊６ｂへ送る。

蒸発３６　ａ　＋　６　ｂは、熱放散媒体２によって加
熱される。ここで加熱され、一部蒸発した作業媒体を内
部熱交換器７ａ＋７ｂ＊７ｃ内でさらに加熱し、次に適
当な圧力レベルＰ１　、　ｐ２で圧縮器３に送る。

圧縮器３の構成が、圧力レベルの異なる吸込み側接続部
或は加圧側接続部の取り付けに適していないならば、こ
の問題は、第１１ａ図に示すように、複数個の圧縮器を
設けることによって解決できる。第１１ａ図の実施例で
は、５個の圧縮器３ａ。

３ｂｔ３ｃ＠３ｄ＋３ｅが合目的に共通の軸に設けられ
ているが、共通の軸に設けることは、必ずしも必要不可
欠な条件ではない。例外的に、吸込み側の圧力Ｐ２が加
圧側の圧力Ｐ３よりもいくぶん大きくなる場合もある。

このことは、第１１ａ図に図示した実施列では、作業媒
体が圧縮器３ｂから】種類の圧力Ｐ３で送り出され、一
方該作業媒体は圧力Ｐ２で圧縮器３Ｃに送られることを
意味しているにすぎない。このような例外的な場合には
１膨張弁の配置を第１１ｂ図に従って変更すべきである
。

第８図に図示した膨張タービンの構成が、種々の圧力の
ための流入側及び流出側接続部の取り付けに適していな
いようであれば、第１１ａ図の圧縮器の場合と同様の解
決法を適用することができるＯ第１０図の内部熱交換器７ａ・７ｂ、７ｃは次のように
接続され、即ち蒸発器から圧力Ｐ２で流出する作業媒体
が圧力Ｐ５の液体によって加熱され、一方圧力Ｐ】の作
業媒体は圧力Ｐ３及びＰ４の液体によって加熱されるよ
うに接続されている。第１０図の構成は確かに作業媒体
の流量及び圧力がある一定の値をとる場合には最適とな
るが、しかし第１０図の構成を変えても、より大きな熱
力学的利点が得られることもある。例えば、作業媒体の
流量と圧力レベルとを個々の凝縮器と蒸発器に別様に配
分すれば、温度変化も別様になる。

その１例を第１１ｃ図に示す。蒸発器６ａから流出する
圧力Ｐ】の作業媒体は、内部熱交換器７ａ内で圧力Ｐ３
の液体によって加熱され、一方圧力Ｐ２の作業媒体は、
内部熱交換器７ｂ及び７ｃ内で圧力Ｐ４及びＰ５の媒体
によって加熱される。しかし、第１１ｄ図に示すように
、凝縮器から圧力Ｐ４で放出きれる熱を圧力がＰＩとＰ
２の媒体に配分することも可能である。第１１ｄ図では
、圧力Ｐ３の作業媒体は、凝縮器に由来する熱を放出し
ている内部熱交換器７ｂ及び７Ｃに配分されているがＪ
％、即ち熱交換器７ｂと７ｃは並列に接続されているが
１これらの熱交換器７ｂ＊７ｃ’ｉ−圧力Ｐ３の作業媒
体の流れに沿って直列に接続することも可能であるっ（
以　　下　　余　　白　　）第１２図は、本発明の特殊な実施例を示したものである
。これは、凝縮器を３つの圧力段に分割し、即ちコンプ
レッサーがただ１つの圧力レベルで吸引し、そして３つ
の圧力レベルで圧力を供給するようにした実施例である
。このような実施例は、熱吸収媒体の温度変化が熱放散
媒体の温度変化よりも著しく大きいような場合に必要で
ある。

これとは逆の場合の実施例を第１３図に示す。

第１０図は、本発明の目的の一般的な解決法を示してい
るが、凝縮器と蒸発器の圧力段の数は異なっている。特
別な場合には、この圧力段の数を等しくすることもでき
、例えばコンプレッサーの吸込側圧力段の数を２に、即
ち蒸発器の圧力段の数を２に、そして加圧側圧力段の数
を２に、即ち凝縮器の圧力段の数を２にすることもでき
る。

このような特別な場合において、圧力段に対応して作業
媒体の流動を分割し、凝縮器の比較的高圧の作業媒体の
流量と、蒸発器の比較的高圧の作業媒体の流量とを等し
くする場合には、ハイブリッドヒートポンプの互いに独
立な２つの循環過程を直列に接続させることができる。

同様の技術思想は、蒸発器と凝縮器の圧力段の数が等し
く、しかも２つ以上の場合（例えば３つ　−の場合）に
も適用することができる。

これまではヒートポンプだけを例にとって話を進めてき
たが、本発明は冷却機械にも適用することができる。よ
く知られているように、冷却機械とヒートポンプとは、
前者の場合放出された熱が用熱と見なされる点で異なっ
ているにすぎない。

従って、これまでヒートポンプに関連して述べてきたこ
とはすべて冷却機械にも適用される。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は本発明の理解を深めるためのもの
であって、第１図は温度可変なカルノープロセスを説明
するための温度−エントロピーグラフ、第２図は３段式
ヒートポンプの作業過程を理論的に説明するための温度
−エントロピーグラフ、第３図は従来より公知のハイブ
リッドヒートポンプの一例を示す回路図、第４図は第３
図のハイブリッドヒートポンプの実際の循環過程を示す
温度−エントロピーグラフ、８ｇ５図は第３図のハイブ
リッドヒートポンプの理論的な循環過程を示す温度−エ
ントロピーグラフ、第６図は熱放散媒体の温度変化が熱
吸収媒体の温度変化よりも十分率さい場合の循環過程を
示す温度−エントロピーグラフ、第７図は熱放散媒体の
温度変化と熱吸収媒体の温度変化がほぼ等しい場合の循
環過程を示ス温度−エントロピーグラフ、第８図ないし
８ｇ１３図は本発明によるヒートポンプを説明するため
の図で、第８図は本発明によるヒートポンプの理論的な
回路図、第９図は第８図のヒートポンプの循環過程を示
す温度−エントロ−ピーグラフ、第１０は本発明による
ヒートポンプの１変形例の回路図、第１１ａ図は本発明
によるヒートポンプのコンプレッサーの回路図、第１１
ｂ図は特殊な場合に適用される本発明によるヒートポン
プの膨張弁の回路図、！ＩＩＣ図は本発明によるヒート
ポンプの１変形例の回路図、第１ｉｄ図は本発明による
ヒートポンプの他の実施例の回路図、第１２図は複数の
圧力段のための凝縮器を備えた他の実施例の回路図、第
１３図は凝縮器と蒸発器の圧力段の数が等しい場合の本
発明によるヒートポンプの他の実施例の回路図である。３・・・コンプレッサー４・・・凝縮器５・・・膨張弁６・・・蒸発器７・・・熱交換器８・・・膨張タービンＦｉｇ−２Ｆｉｇ、６Ｆｉｇ、７Ｆｉｇ　、３Ｆｉｇ、４　　　　　　　　　　Ｆｉｇ、５Ｆｉｇ、１
１．ａＦｉｇ、　１１．ｂＦｉｇ、１１．ｃＦｉｇ　、　１１．ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）少なくとも１個のコンプレツサーと、蒸発器と、
凝縮器と、減圧要素と、これらの構成要素を結合させて
いる管とを有し、凝縮或は温度可変な蒸発を保証するた
めの作業媒体が、沸点が異なり互いに溶解可能な媒体の
混合物から成つているヒートポンプにおいて、コンプレ
ツサー（３）を、１個以上の吸込側及び／または加圧側
接続部を有しているユニツトとして形成し、該接続部が
、少なくとも１つの圧力レベルを同時に吸収するため、
及び／または、少なくとも１つの圧力レベルを伝えるた
め、複数の圧力段を形成し、蒸発器（６）の圧力段数が
、吸込側の圧力レベルの数と等しく、且つ凝縮器（４）
の圧力段数が、加圧側の圧力レベルの数と等しいことを
特徴とするヒートポンプ。
（２）膨張弁等の減圧要素を次のように設けたこと、即
ちコンプレツサー（３）の圧力段による圧力レベルが高
い場合に、隣接する圧力段の間にそれぞれ１つの減圧要
素（５）が配置されているように設けたことを特徴とす
る、特許請求の範囲第１項に記載のヒートポンプ。
（３）作業媒体を減圧させる膨張タービン（８）を設け
、該膨張タービンの少なくとも１個の流入用及び／また
は排出用接続部が次のように形成されていること、即ち
前記膨張タービンが、作業媒体の受容もしくは放出のた
め、コンプレツサー（３）の圧力段と同期して同時に複
数の圧力レベルを有しているように形成されていること
を特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載のヒートポ
ンプ。
（４）凝縮器（４）と蒸発器（６）から流出する作業媒
体間の熱伝導のため、内部熱交換器（７）を設けたこと
を特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載のヒートポ
ンプ。