JPS61276664A - ヒ−トポンプ装置 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、ヒートポンプ装置、特に暖冷房装置において
始動時や除霜復帰時の特性を改善することを主目的とし
ており、広い意味において能力制御を可能としたヒート
ポンプ装置を提供しようとするものである。

従来の技術 近年ヒートポンプによる暖冷房装置において、特に暖房
運転時の始動時や除霜復帰時の特性を改善する方法とし
て、冷凍サイクル上の工夫によって、安定に達するまで
の間圧縮機の吐出及び吸入間をバイパス弁により開放す
る等の種々の提案がなされて来た。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら従来提案された冷凍サイクル上の工夫は基
本的に単一冷媒を用いており、一定の効果が見られるも
ののさらなる改善が必要とされるのが実情であった。

本発明は特に暖房運転時の立上り特性を、非共沸混合冷
媒と冷凍サイクル上の新規な工夫により実現しようとす
るものであり、また従来手段等との組合せによって立上
り特性をさらに改善しようとするものである。

問題点を解決するための手段 本発明になるヒートポンプ装置は、非共沸混合冷媒を用
い、凝縮器出口側の高圧又は中間圧となる位置のそれぞ
れ近傍で精留器頂部と循環回路を成す如く接続構成した
ものであり立上り時は精留器加熱源を起動させ、主冷凍
サイクルを低沸点冷媒の循環回路となし、安定後は加熱
源を停止して精留器を単なる過剰冷媒の液留めとして利
用するものである。

作用 上記の如く構成したヒートポンプ装置においては、始動
時や除霜復帰時等の立上りにおいて、主冷凍サイクルが
精留器の低沸点冷媒用循環回路を構成するため、加熱源
を起動させると、封入した非共沸混合冷媒の濃度に比べ
、精留器底部で高沸点冷媒が濃縮貯留され、主冷凍サイ
クルは低沸点冷媒の濃度が徐々に増大するものである。

従って圧縮機吸入ガスの比容積が減少し、逆に冷媒循環
量を増大させることが可能となるものであシ、立上シ特
性が改善できるものである。

次に室温等が安定状態に達した後は、加熱源を停止する
と、精留器は凝縮器出口側の高圧又は中間圧と連通しだ
単なる過剰冷媒の液留めとして存在し、主冷凍サイクル
には封入した非共沸混合冷媒濃度とほぼ同等濃度の冷媒
が循環し、加熱能力を低減することが可能となるもので
ある。

実施例 本発明になるヒートポンプ装置を、暖冷房装置として適
用した第１図の実施例をもって以下に説明する。

第１図において、１は圧縮機、２は四方弁、３は暖房運
転時凝縮器として作用する負荷側熱交換器、４は絞シ装
置、６は暖房運転時蒸発器として作用する熱源側熱交換
器、６はアキュームレータ、７は暖冷房切換時に常に絞
り装置４の入口側が凝縮器出口側に位置する如く、冷媒
流路を構成するための逆止弁群であり、順次接続配管す
ることによシ暖房運転時は実線矢印の如く主冷凍サイク
ルを構成している。次に８は精留器であシ、内部には充
填材９を充填すると共に、底部には加熱源１ｏを設けて
いる。なお加熱源１ｏは別設ヒータや、圧縮機１の吐出
ガス配管（図示せず）で構成してもよく、要は精留器８
の底部から低沸点冷媒を蒸発沸騰せしめる機能をもつも
のである。さらに精留器８の頂部は冷却源１１と電磁弁
１２を介した配管１３によシ、絞り装置４と並列に凝縮
器出口側に接続されており、絞り装置４の上流側で圧力
損失のほとんどない位置に再び配管１４により精留器８
の頂部と接続されている。ここで冷却源１１は別設の冷
却装置や、特に暖房運転時のみ精留器８を運転させる場
合には蒸発器として作用する熱源側熱交換器６の入口又
は出口配管や低温の外気で冷却する如く構成してもよく
、電磁弁１２は加熱源１ｏが停止した状態で配管１３゜
１４を通じた冷媒の微少な流動を閉止させるだめのもの
である。

かかる構成になるヒートポンプ装置において、特に暖房
運転時の立上り動作を中心に説明する。

非共沸混合冷媒を封入した第１図のヒートポンプ装置に
おいて、立上り時は電磁弁１２を開放し、加熱源１０及
び冷却源１１を起動させると、当初は主冷凍サイクル中
に封入した非共沸混合冷媒と同等濃度の冷媒が循環する
が、一部は配管１４を経由して精留器８内に流入する。

ここで底部では加熱源１０により主に低沸点冷媒が蒸発
沸騰せられ、配管１４から流入してくる液状の混合冷媒
と充填材９を介して向流接触し、精留器８の底部では高
沸点冷媒が、頂部では低沸点冷媒が濃縮される。ここで
頂部から流出するガス状の低沸点冷媒は、冷却源１１で
凝縮液化され、配管１３を通じて主冷凍サイクル中を低
圧まで循環する冷媒に誘引され合流して循環するため、
主・冷凍サイクルを循環する冷媒は、徐々に低沸点冷媒
の濃度が増大するものである。この作用機能は第１図の
破線矢印で示されている。従って低沸点成分が多くなる
程、ガス比容積が減少するため、圧縮機１での冷媒循環
量が増大し、立上り特性が改善できるものである。なお
配管１３．１４と主冷凍サイクルの接続点間で大きな圧
力損失を設けると低沸点冷媒の循環が低下し、精留効果
が低減されるため避けることが肝要となる。

次に室温等が安定状態に達した後は、電磁弁１２を閉止
し加熱源１ｏを停止すると、精留器８は凝縮器出口と配
管１４を通じて連通した単なる過剰冷媒の液留めとして
存在し、主冷凍サイクルには封入した非共沸混合冷媒と
ほぼ同等濃度の冷媒が循環し、加熱能力が低減されるば
かりでなく、低沸点成分の濃度が減少するため高圧の上
昇等も抑制されるものである。

なお、ここで冷却源１１も停止すればよいが、主として
精留作用の主因をなすものは加熱源１゜であり、冷却源
１１を低温の外気等で冷却している場合には加熱源１０
のみを停止しても同等の効果を奏するものである。また
冷房運転時においては四方弁２を切換え、同様の動作を
行えば冷房運転の立上り特性を改善することも可能とな
るものである。

次に本発明になるヒートポンプ装置を暖冷房装置として
適用した第２の実施例を、第２図をもって以下に説明す
る。第２図において第１図と同一の番号を付与したもの
は同一の構成要素であり、１５．１６は絞り装置である
。すなわち第２図の実施例が第１図の実施例と異なる所
は、精留器８の頂部の接続配管１３．１４を絞り装置１
６゜１６の中間に接続しており、精留器８を運転する場
合に中間圧力で動作させることと、第１図の逆止弁群７
や冷却源１１．電磁弁１２を削除していることである。

冷却源１１を削除できる理由は、暖房運転時上流側とな
る絞り装置１５により主冷凍サイクルの冷媒が減圧沸騰
されるときの低温を用いて、精留器８の頂部から流出す
るガス状の低沸点冷媒を冷却液化し、合流しながら主冷
凍サイクル中を循環させるためであり、配管１３．１４
で精留器８の頂部の低沸点冷媒用循環回路が構成されて
おり、要点は配管１３．１４と主冷凍サイクルの接続点
を圧力損失がほとんどない近傍で接続することにより、
精留器８の内部がほぼ均圧で精留作用をなさしめること
にある。

なお、本発明になるヒートポンプ装置は、本実施例に示
した暖冷房装置ばかりでなく、ヒートポンプ装置による
給湯利用の立上り改善等に適用することもできるもので
ある。さらに本実施例の説明でわかる如く、要は精留器
を動作させる場合には、主冷凍サイクルを低沸点冷媒の
循環回路とすることによりその濃度を増大させ、逆に精
留器を停止する場合には、精留器を主冷凍サイクルから
見て単なる液留めとして利用するものであり、ここで主
に説明した立上り特性の改善ばかりでなく、広い意味の
能力制御に用いることが工きることは自明のものである
。

発明の詳細 な説明した如く本発明になるヒートポンプ装置は、非共
沸混合冷媒を用い、底部に加熱源をもった精留器の頂部
を凝縮器出口の高圧又は中間圧となる位置と接続してい
るため、加熱源を停止する場合には精留器は単なる液留
めとして作用するが、加熱源を起動する場合には精留器
頂部と主冷凍サイクルに循環回路が構成されるため、精
留器頂部及び主冷凍サイクルは低沸点冷媒濃度が徐々に
増大するものである。これによって暖冷房装置等の始動
時や除霜復帰時において精留器を動作させれば、暖冷房
能力を増大させることが可能となり立上り特性を改善す
ることができるばかりでなく、広い意味での能力制御が
可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のヒートポンプ装置の構成図
、第２図は本発明の他の実施例のヒートポンプ装置の構
成図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧縮機、凝縮器、絞り装置、蒸発器等を順次配管接続し
   た主冷凍サイクルに非共沸混合冷媒を封入し、底部に加
   熱源をもった精留器の頂部の出入口を、前記凝縮器出口
   の高圧又は中間圧となる位置の近傍における前記主冷凍
   サイクルの通路に接続し循環回路を構成したことを特徴
   とするヒートポンプ装置。