JPS62134463A - 熱ポンプ装置 - 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 本発明は冷媒分離器により冷凍サイクル内を循環する混
合冷媒の濃度を可変させる熱ポンプ装置に関する。

従来の技術 近年、熱ポンプ装置に混合冷媒を用いてその循環濃度を
可変させる技術が提案されている。例えば、循環濃度が
低沸点冷媒に富む場合には熱ポンプ装置の能力が高くな
り、逆に高沸点冷媒が富む場合には低能力で運転するこ
とができる。しかしそのためには高沸点冷媒と低沸点冷
媒とを分離する技術が心安であり、その一方法として特
開昭５９−３８５６６号公報が提案されており、これを
以下第２図を参照にして説明する。

第２図において、１は圧縮機、２は凝縮器、３は蒸発器
、４は凝縮器２と内部に充填物を充填した充填塔５とを
接続する配管、６と８は配管でその間に凝縮器２の熱を
得る熱交換器７を有する。

また、９と１０は絞り装置、１１と１２は流量調節弁、
１３は冷却器１４を有する冷媒貯溜器、１５と１６は配
管であり、冷凍サイクルの内部には高沸点冷媒と低沸点
冷媒とから成る混合冷媒が封入されている。

この熱ポンプ装置の動作は以下の通りである。

先ず圧縮機１より吐出された冷媒蒸気は、８ｍ器２内で
部分的に凝縮し、気液混相の状態で配管４を通って充填
塔５に入る。充填塔５内で蒸気は上部へ上昇し、液は下
部へ流下するがその過程で精留作用により冷媒が分離さ
れ、配管６には高沸点液冷媒が下へ流れ、配管１５には
低沸点冷媒蒸気が上昇する。配管６を流下する高沸点液
冷媒は二回路に分岐し、一方は熱交換器７で蒸発し蒸気
となって配管８を通って充填塔５の下部へ入り、精留作
用の駆動蒸気源となる。もう一方は絞り装置９と流量調
節弁１１を通って低温低圧の状態へと断熱膨張し冷却器
１４で寒冷を発生して圧縮機１の吸込部へと戻される。

また、配管１５を上昇する低沸点冷媒蒸気は冷媒貯溜器
１３内で冷却器１４により凝縮液化して溜まるが、配管
１６を通って充填塔５の上部へ一部が戻り、他は絞り装
置１０と流計調節弁１２を通って蒸発器３−・送られる
。そして、圧縮器１、凝縮器２、蒸発器３から成る冷凍
サイクルの循環冷媒の低沸点冷媒濃度を増やす場合には
流量調節弁１２の開度を犬とし、逆に高沸点冷媒濃度を
増やす場合には流量調節弁１１の開度を犬とすれば良い
。

発明が解決しようとする問題点 しかし、上記の熱ポンプ装置は構成上冷凍機もしくは加
熱機としてのいづれかの機能しか持たず、空調機の様な
冷暖房形の熱ポンプ装置に適用することができないとい
う問題点があった。また、熱交換器７は凝縮器２の熱を
得ているために上記熱ポンプ装置を加熱器として使用す
る場合にはその熱の分だけ加熱量が減少してしまうとい
う問題点があった。更に、熱交換器７が必要なためにそ
の分だけ装置が大きくなり、小型化が要求される空調機
には適用が難しいという問題点があった。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するため本発明は、圧縮機。

室内側熱交換器、主絞り装置、室外側熱交換器を環状に
接続して冷凍サイクルを構成し、この冷凍サイクルと並
列に充填塔と冷媒貯溜器と塔頂冷却器を設け、室内熱交
換器と主絞シ装置の間の配管および室外熱交換器と主絞
り装置の間の配管から各々副絞り装置を介したバイパス
回路を充填塔下部に接続し、主絞り装置の前後の配管を
塔頂冷却器の冷却源とする。

作　　用 この手段により、先ず分離器圧力を冷暖房時共に高圧と
低圧との中間圧に設定する。そして次に主絞り装置出口
の低温配管で充填塔上部の低沸点冷媒を凝縮液化する。

実施例 本発明による熱ポンプ装置の実施例を第１図を参照して
説明する。

第１図において、１７は圧縮機、１８は四方弁、１９は
室内側熱交換器、２０は主絞り装置、２１は室外側熱交
換器であり環状に接続し、高沸点冷媒と低沸点冷媒とか
ら成る混合冷媒を封入して冷凍サイクルを形成している
。また２２は充填塔であり冷媒貯溜器２３、塔頂冷却器
２４と共に冷凍サイクルと並列に設け、室内側熱交換器
１９と主絞り装置２０の間からバイパス回路２５を副絞
り装置２６を介して充填塔２２の下部へ接続し、同様に
室外側熱交換器２１と主絞り装置２０の間からバイパス
回路２７を副絞シ装置２８を介して充填塔２２の下部へ
接続している。また、主絞り装置２０前後の配管２９．
３０は塔頂冷却器２４内を貫通している。なお、３１と
３２は配管、３３と３４は開閉弁である。

以下上記構成の熱ポンプ装置の動作を説明する。

先ず暖房時は図中実線矢印の方へ冷媒が循環し室内側熱
交換器１９で室内空気を加熱する。循環冷媒中の高沸点
冷媒濃度を高めるには、開閉弁３３．３４を閉とする。

配管２５を通った高圧液冷媒は、副絞り装置２６により
中間圧力まで断熱膨張し、一部が気化して精留作用の駆
動蒸気となり充填塔２２の下部へ供給される。一方、塔
頂冷却器２４内には比較的高温な高圧液冷媒の流れる配
管２９と、主絞り装置２０により断熱膨張した気液二相
状態の低温低圧冷媒の流れる配管３０が貫通しており、
その周囲には充填塔２２上部の低沸点冷媒蒸気が流れて
いる。従って、低沸点冷媒蒸気は配管２９により加熱さ
れ、逆に配管３０により冷却され凝縮液化する。しかし
、配管２９と３０の管内熱伝達率を比較すると、その値
は液の流れる配管２９よりも気液二相の流れる配管３０
の方が著しく大である。また、配管２９と３０の管外熱
伝達率を比較すると、その値は冷媒蒸気を加熱する配管
２９よりも冷媒蒸気の凝縮液化する配管３ｏの方がやは
り著しく大きい。その結果として、低沸点冷媒蒸気は配
管２９により得る熱よりも大量の熱を配管３０により奪
われ凝縮液化する。すなわち、主絞り装置２０前後の配
管２９゜３０は塔頂の低沸点冷媒の冷却源として働く。

なお、比較的高温な配管２９を塔頂冷却器２４内に配置
しているのは、冷房時には逆に配管２９が低温となって
寒冷を発生するためである。

暖房時、配管３０の寒冷により凝縮液化した冷媒は冷媒
貯溜′器２３内に溜まり、配管３１を通って充填塔上部
へ戻る。更に充填塔２２下部には精留作用により高沸点
液冷媒が溜り、副絞り装置２８゜配管２７を通って室外
側熱交換器２１へと流れる。

こうして、暖房時に開閉弁３３．３４を閉にすると、冷
媒貯溜器２３には低沸点液冷媒が溜まり、冷凍サイクル
を循環する冷媒は高沸点冷媒濃度を高くすることができ
る。１だ、ここで開閉弁３４を開くと冷媒貯溜器２３内
の低沸点液冷媒が配管３２を通って冷凍サイクル内を循
環するため、低沸点冷媒濃度を上げることができる。

次に冷房時は図中破線矢印の方へ冷媒が循環し、室内側
熱交換器で室内空気を冷却する。循環冷媒中の高沸点冷
媒濃度を高めるには先と同様に開閉弁３３．３４を閉と
する。配管２７を通った高圧液冷媒は、副絞り装置２８
により中間圧力までＬｔｉ熱膨張し、その際に一部気化
して発生した蒸気が暖房時と同様に精留作用の駆動蒸気
として充填塔２２の下部へ供給される。塔頂冷却器２４
内では今度は暖房時とは逆に配管３ｏに高圧液冷媒が流
れ、配管２９に低温低圧の気液二相の冷媒が流れこの寒
冷により充填塔２２上部の低沸点冷媒蒸気を凝縮液化す
る。その低沸点液冷媒が配管３１を通って充填塔２２の
上部へ戻るのは暖房時と同じである。また充填塔２２下
部の高沸点冷媒は副絞り装置２６、配管２５を通って室
内ｆｆ１ｌｌ熱交換器１９へ流れる。こうして、冷房時
にも開閉弁３３．３４を閉とすることにより、暖房時と
同様に、冷媒貯溜器２３には低沸点液冷媒が溜まυ、循
環冷媒は高沸点冷媒濃度を高くすることができる。また
、ここで開閉弁３３を開くと冷媒貯湯□器２３内の低沸
点液冷媒が配管３２を通って冷凍サイクル内を循環する
ため、低沸点冷媒濃度を上げることができる・ 発明の効果 本発明により、冷１段房が可能で精留作用を駆動するだ
めの蒸気を発生させるだめの熱も熱交換器も不要な熱ポ
ンプ装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による冷暖房形空調機の一実施例を示す
構成図、第２図は従来の冷凍サイクルを示す構成図であ
る。 ２２・・・・・・充填塔、２４・・・・・・塔頂冷却器
、２５．２７・・・・・・バイバス回路、２６．２８・
・・・・・副絞り装置、２９．３０・・・・・・主絞り
装置前後の配管。 １７−−−モ輻１ζ イ８−．δｋ「≠１ ＠　　　１　　　図　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　ヂ９−ｉし「丁：コｌｌすし１ｖ文状＝＝。 ２Ｃ−ロ初玖工。 ２ｊ−宝９ａｌξ、−１烈、ｒ株呑 ２２−　九Ｌ１釜 ２４−−−４ｉ冷芝券

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧縮機、四方弁、室内側熱交換器、主絞り装置、室外側
   熱交換器を環状に接続し、混合冷媒を封入して冷凍サイ
   クルを形成し、この冷凍サイクルと並列に充填塔と冷媒
   貯溜器と塔頂冷却器を設け、室内側熱交換器と主絞り装
   置の間の配管および室外側熱交換器と主絞り装置の間の
   配管から各々副絞り装置を介したバイパス回路を充填塔
   下部に接続し、主絞り装置の前後の配管を塔頂冷却器の
   冷却源とした熱ポンプ装置。