JP3576938B2 - heat pump - Google Patents
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- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はアンモニア冷媒と二酸化炭素冷媒を組み合わせたヒートポンプに関し、特にカスケードコンデンサが蒸発器より上部に設置することが困難な場合に、二酸化炭素ガス(炭酸ガス)の圧力差によって液化二酸化炭素(液化炭酸ガス)を揚液し、自然循環を可能としたヒートポンプに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、アンモニア冷媒と二酸化炭素冷媒を組み合わせた自然循環式のヒートポンプシステムは存在している。このようなヒートポンプシステムにおいて、設置スペース、建築物の構造、騒音等の問題でカスケードコンデンサを蒸発器より上部に設置することが困難な場合がある。この場合、自然循環式ヒートポンプシステムの特徴である自然循環サイクルが困難になってくる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、アンモニア冷媒と二酸化炭素冷媒を組み合わせた自然循環式のヒートポンプシステムにおいて、設置スペース、建築物の構造、騒音等の問題でカスケードコンデンサを蒸発器より上部に設置できない場合でも、自然循環を可能としたヒートポンプを提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため請求項1に記載の発明は、カスケードコンデンサ、アンモニア冷凍系、二酸化炭素冷凍系を具備し、二酸化炭素冷凍系で発生した二酸化炭素ガスを該カスケードコンデンサに導き、アンモニア冷凍系のアンモニア液との間で熱交換を行ない液化二酸化炭素とするように構成された自然循環式ヒートポンプ装置において、二酸化炭素ガスの圧力差を利用して二酸化炭素冷凍系の液化二酸化炭素冷媒を揚液し循環させる揚液手段を設け、揚液手段は、加圧タンクを具備し、該加圧タンクにカスケードコンデンサからの液化二酸化炭素を収容し、該液化二酸化炭素を熱交換器を介してアンモニア冷凍系からのアンモニア液との間で熱交換させて加熱して該加圧タンク内を加圧し、該加圧タンク内の液化二酸化炭素を前記二酸化炭素冷凍系の蒸発器に直接又は該蒸発器の上方に設けたサージタンクを介して揚液することを特徴とする。
【0005】
請求項2に記載の発明は、カスケードコンデンサ、アンモニア冷凍系、二酸化炭素冷凍系を具備し、二酸化炭素冷凍系で発生した二酸化炭素ガスを該カスケードコンデンサに導き、アンモニア冷凍系のアンモニア液との間で熱交換を行ない液化二酸化炭素とするように構成された自然循環式ヒートポンプ装置において、二酸化炭素ガスの圧力差を利用して二酸化炭素冷凍系の液化二酸化炭素冷媒を揚液し循環させる揚液手段を設け、揚液手段は、二酸化炭素冷凍系の蒸発器の上方にカスケードコンデンサからの液化二酸化炭素を収容し、該蒸発器に自然流下で供給できるサージタンクを設置し、該サージタンク内の炭酸ガスを熱交換器を介して冷却して減圧するか又は吸引機で吸引して減圧し、該減圧を利用して該サージタンク内にカスケードコンデンサから液化二酸化炭素を揚液することを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図1は本発明に係るアンモニア冷媒と二酸化炭素冷媒を組み合わせた自然循環式のヒートポンプのシステム構成例を示す図で、加圧により圧力差をつけて揚液するシステムである。図1において、1は圧縮機、2はコンデンサ、3はカスケードコンデンサ、4は蒸発器、5−1、5−2はそれぞれ加圧タンク、6はサージタンク、7は流量調整弁である。カスケードコンデンサ3、蒸発器4、加圧タンク5−1、5−2及びサージタンク6は炭酸ガス冷媒経路9で接続されて炭酸ガス系統を構成し、圧縮機1、コンデンサ2、カスケードコンデンサ3及び加圧タンク5−1、5−2はアンモニア冷媒経路10で接続されてアンモニア冷媒系統を構成している。
【0008】
上記構成のヒートポンプにおいて、カスケードコンデンサ3で液化した液化炭酸ガスは下方に設けた複数の加圧タンク5−1、5−2に出口弁SV1、SV2を介して交互に流れ込む。そして後述する方法で加圧タンク5−1、5−2の内圧を規定圧力まで昇圧させる。加圧タンク5−1、5−2内で上部のサージタンク6との液ヘッド差圧以上に加圧された液化炭酸ガスは出口弁SV3、SV4を開くことにより、サージタンク6へと流れ込む。以上の動作を複数の加圧タンク5−1、5−2で交互に行なうことにより、炭酸ガスは連続的にサージタンク6へ給液され、サージタンク6には常に規定量の液化炭酸ガスを確保することができる。
【0009】
サージタンク6に溜まった液化炭酸ガスはサーモサイホン現象により下降し、流量調整弁7を通って、目的の冷却を行なう蒸発器4に入り、ここで吸熱し、蒸発して、ガスとなって再びカスケードコンデンサ3に戻る。加圧タンク5−1、5−2で液化炭酸ガスの加熱に利用したアンモニア液は過冷却され、流量調整弁8を通ってカスケードコンデンサ3へと流れ、炭酸ガスの冷却に使用される。このアンモニア液の過冷却により、アンモニア系統の冷凍能力はアップするためシステム全体の冷却低下を起こさず液化炭酸ガスの揚液が可能となる。
【0010】
加圧タンク5−1、5−2への給液について加圧タンク5−1を例に説明する。加圧タンク5−1の液化炭酸ガスのレベルが低下した場合、レベルセンサLSが液面低下を検知する。該レベルセンサLSの液面低下の検知信号により出口弁SV3を閉止し、出口弁SV1を開く。同時に均圧弁SV7が開き、カスケードコンデンサ3より液化炭酸ガスが自然流下する。液化炭酸ガスが規定量たまったらレベルセンサLSが検知し、出口弁SV1を閉止し、均圧弁SV7が閉止し、給液完了となる。なお、加圧タンク5−2への給液も同様にして行なわれる。
【0011】
加圧タンク5−1、5−2内の加圧について加圧タンク5−1を例に説明する。上記炭酸ガス給液完了後、アンモニア給液弁SV5を開き、加圧タンク5−1に設けられた熱交換器5−1aにアンモニア液を供給する。熱交換器5−1aに入ったアンモニア液は、液化炭酸ガスと熱交換する。この時、アンモニア液の方が温度が高いため液化炭酸ガスは加熱され、加圧タンク5−1内を加圧する。逆にアンモニア液は冷却され、過冷却液となってカスケードコンデンサ3へと給液される。加圧タンク5−1内の圧力が規定圧力になるとアンモニア給液弁SV5を閉止する。なお、加圧タンク5−1内の圧力が一定圧力以上になった場合は、リリーフ弁RVが開いて一定圧力以内に抑える。また、加圧タンク5−2の加圧も同様に行なわれる。
【0012】
サージタンク6への給液について加圧タンク5−1を例に説明する。加圧タンク5−2の液化炭酸ガスが規定量以下に低下したら、加圧タンク5−2の出口弁SV4を閉止し、加圧タンク5−1の出口弁SV3が開く。加圧タンク5−1内の圧力をサージタンク6内の圧力より液ヘッド差以上に高くしてあるため、その圧力差により液化炭酸ガスはサージタンク6へと流れ込む。給液中に、加圧タンク5−1の圧力が規定圧力以下に低下した場合はアンモニア給液弁SV5を開閉し規定圧力に保つ。サージタンク6への給液中に発生した炭酸ガスのフラッシュガスの回収と、カスケードコンデンサ3との均圧を兼ねて均圧管11を設けている。なお、加圧タンク5−2からサージタンク6への給液も同様に行なわれる。
【0013】
次に、蒸発器4への給液を説明する。サージタンク6に溜まった液化炭酸ガスは、サーモサイホン現象によって下降し、流量調整弁7を通って目的の冷却を行なう蒸発器4に入り、ここで吸熱・蒸発してガスとなって再びカスケードコンデンサ3へと戻って行く。
【0014】
また、アンモニア系統では、カスケードコンデンサ3で蒸発したアンモニアガスは圧縮機1で圧縮され、圧縮されたアンモニアガスはコンデンサ2で凝縮されアンモニア液となって、膨張弁12を通って再びカスケードコンデンサ3に戻り、冷凍サイクルを構成している。
【0015】
図2は本発明に係るアンモニア冷媒と二酸化炭素冷媒を組み合わせた自然循環式のヒートポンプのシステム構成例を示す図で、冷却による減圧により圧力差をつけて揚液するシステムである。図2において、図1と同一符号を付した部分は同一又は相当部分を示すのでその説明は省略する。図2において、13はレシーバータンク、14は過冷却器、15−1、15−2はそれぞれサージタンクである。
【0016】
上部のサージタンク15−1、15−2内に設けられた熱交換器15−1a、15−2aで炭酸ガスが冷却されることによりサージタンク15−1,15−2内の圧力が規定圧力まで減圧される。この熱交換器15−1a、15−2aによる冷却はアンモニア冷凍機の余熱又は他の小容量の冷凍機等でまかなわれる。サージタンク15−1、15−2内の圧力を下方のレシーバータンク13内の圧力より液ヘッド差以上に減圧し、サージタンク15−1、15−2の入口弁SV9、SV10を開くことにより、レシーバータンク13内の液化炭酸ガスはサージタンク15−1、15−2に流れ込む。
【0017】
サージタンク15−1、15−2へ溜まった液化炭酸ガスはサーモサイホン現象によって下降し、出口弁SV11、SV12、流量調整弁7を通って目的の冷却を行なう蒸発器4に入り、ここで吸熱・蒸発してガスとなって再びカスケードコンデンサ3へと戻って行く。また、レシーバータンク13又はレシーバータンク13の出口の液管には過冷却器14を設けて液化炭酸ガスを過冷却することにより揚液される液化炭酸ガスのフラッシュガス発生を防止している。過冷却器14による冷却はアンモニア冷凍機の余熱又は他の小容量の冷凍機等でまかなわれる。
【0018】
上記2台のサージタンク15−1、15−2の冷却、減圧動作を交互に行なうことにより、液化炭酸ガスは連続的にサージタンク15−1、15−2へ供給され、該サージタンク15−1、15−2内には常に規定量の液化炭酸ガスを確保することができる。また、サージタンク15−1、15−2内の熱交換器15−1a、15−2aによる冷却及び過冷却器14による液化炭酸ガスの冷却はアンモニア冷凍機の余熱又は他の比較的小容量の冷凍機等でまかなわれるため、揚液に要する動力負荷は小さいながらも炭酸ガス循環システムが成立する。
【0019】
図3は本発明に係るアンモニア冷媒と二酸化炭素冷媒を組み合わせた自然循環式のヒートポンプのシステム構成例を示す図で、吸引機(ポンプ、ファン、圧縮機等)による吸入減圧により圧力差をつけて揚液するシステムである。図3において、図1及び図2と同一符号を付した部分は同一又は相当部分を示すのでその説明は省略する。図3において、16は吸引機(ポンプ、ファン、圧縮機等)である。
【0020】
上部のサージタンク15−1、15−2にそれぞれ出口弁SV14、SV13を介して吸引機16を接続して、サージタンク15−1、15−2内の炭酸ガスを吸引することにより、該サージタンク15−1、15−2内は規定圧力まで減圧される。サージタンク15−1、15−2内の圧力を下方のレシーバータンク13内の圧力より液ヘッド差以上に減圧し、サージタンク15−1、15−2の入口弁SV9、SV10を開くことにより、レシーバータンク13内の液化炭酸ガスはサージタンク15−1、15−2に流れ込む。
【0021】
吸引機16で吸入され、吐出された炭酸ガスは、蒸発器4で吸熱・蒸発した炭酸ガスと共に、カスケードコンデンサ3で凝縮され液化される。また、レシーバータンク13又はレシーバータンク13の出口の液管には過冷却器14を設けて液化炭酸ガスを過冷却することにより揚液される液化炭酸ガスのフラッシュガス発生を防止している。
【0022】
上記のようにサージタンク15−1、15−2にそれぞれ吸引機16を接続し、該吸引機16の吸引動作を2台のサージタンク15−1、15−2で交互に行なうことにより、液化炭酸ガスは連続的にサージタンク15−1、15−2へ供給され、該サージタンク15−1、15−2内には常に規定量の液化炭酸ガスを確保することができる。
【0023】
図4は本発明に係るアンモニア冷媒と二酸化炭素冷媒を組み合わせた自然循環式のヒートポンプのシステム構成例を示す図である。本ヒートポンプシステムは上部のサージタンクをも設置することが困難な場合においてもアンモニア冷媒と二酸化炭素冷媒を組み合わせ自然循環式ヒートポンプシステムがサイクルとして可能なシステムである。即ち、上部のサージタンクと蒸発器との間に生じる揚程分の圧力を加圧タンクで発生する圧力でカバーして炭酸ガス循環システムを成立させるものである。図4において、図1、図2及び図3と同一符号を付した部分は同一又は相当部分を示すのでその説明は省略する。
【0024】
加圧タンク5−1、5−2の加圧方法は図1に示すものと同様である。加圧タンク5−1又は加圧タンク5−2で規定の圧力まで昇圧された液化炭酸ガスは加圧タンク5−1又は加圧5−2の出口弁SV3又は出口弁SV4を開くことにより、流量調整弁7を通って目的の冷却を行なう蒸発器4に入り、ここで吸熱・蒸発してガスとなって再びカスケードコンデンサ3に戻る。以上の動作を複数台(図では2台)設けた加圧タンク5−1、5−2で交互に行なうことにより液化炭酸ガスは連続的に蒸発器4に供給することができる。加圧タンク5−1、5−2の加熱はアンモニア液を利用し、アンモニア液は過冷却されてカスケードコンデンサ3へと流れ、炭酸ガスの冷却に使われる点は図1の場合と同様である。
【0025】
【発明の効果】
以上、説明したように各請求項に記載の発明によれば、下記のような優れた効果が得られる。
【0026】
請求項1に記載の発明によれば、揚液手段を加圧タンクを具備し、該加圧タンクにカスケードコンデンサからの液化二酸化炭素を収容し、該液化二酸化炭素を熱交換器を介してアンモニア冷凍系からのアンモニア液との間で熱交換させて加熱して該加圧タンク内を加圧し、該加圧タンク内の液化二酸化炭素を二酸化炭素冷凍系の蒸発器に直接又は該蒸発器の上方に設けたサージタンクを介して揚液するように構成したので、アンモニア冷凍系のアンモニア凝縮液の過冷却熱等を利用して二酸化炭素ガスの圧力差を発生させることができ、システム全体の冷却効率を下げることなく、二酸化炭素冷凍系の液化二酸化炭素の揚液が可能となり、設置スペース、建築物の構造、騒音等の問題でカスケードコンデンサを蒸発器より上部に設置できない場合でも、自然循環が可能なヒートポンプを提供できる。
【0028】
請求項2に記載の発明によれば、揚液手段を二酸化炭素冷凍系の蒸発器の上方にカスケードコンデンサからの液化二酸化炭素を収容し、該蒸発器に自然流下で供給できるサージタンクを設置し、該サージタンク内の炭酸ガスを熱交換器を介して冷却して減圧するか又は吸引機で吸引して減圧し、該減圧を利用して該サージタンク内にカスケードコンデンサから液化二酸化炭素を揚液するように構成したので、サージタンク内の炭酸ガスの冷却に例えばアンモニア冷凍機の余熱又は他の比較的小容量の冷凍機等を利用するか、または炭酸ガスの吸引に比較的小容量の吸引機を利用することにより、二酸化炭素冷凍系の液化二酸化炭素の揚液が可能となり、設置スペース、建築物の構造、騒音等の問題でカスケードコンデンサを蒸発器より上部に設置できない場合でも、自然循環が可能なヒートポンプを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るアンモニア冷媒と二酸化炭素冷媒を組み合わせた自然循環式のヒートポンプのシステム構成例を示す図である。
【図2】本発明に係るアンモニア冷媒と二酸化炭素冷媒を組み合わせた自然循環式のヒートポンプのシステム構成例を示す図である。
【図3】本発明に係るアンモニア冷媒と二酸化炭素冷媒を組み合わせた自然循環式のヒートポンプのシステム構成例を示す図である。
【図4】本発明に係るアンモニア冷媒と二酸化炭素冷媒を組み合わせた自然循環式のヒートポンプのシステム構成例を示す図である。
【符号の説明】
1 圧縮機
2 コンデンサ
3 カスケードコンデンサ
4 蒸発器
5−1 加圧タンク
5−2 加圧タンク
6 サージタンク
7 流量調整弁
8 流量調整弁
9 炭酸ガス冷媒経路
10 アンモニア冷媒経路
11 均圧管
12 膨張弁
13 レシーバータンク
14 過冷却器
15−1 サージタンク
15−2 サージタンク
16 吸引機
SV1 出口弁
SV2 出口弁
SV3 出口弁
SV4 出口弁
SV5 アンモニア給液弁
SV6 アンモニア給液弁
SV7 均圧弁
SV8 均圧弁
SV9 入口弁
SV10 入口弁
RV リリーフ弁
LS レベルセンサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat pump that combines an ammonia refrigerant and a carbon dioxide refrigerant, and particularly when a cascade condenser is difficult to install above an evaporator, liquefied carbon dioxide (liquefied carbon dioxide) is generated by a pressure difference of carbon dioxide gas (carbon dioxide gas). Gas), and a heat pump capable of natural circulation.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a natural circulation type heat pump system combining an ammonia refrigerant and a carbon dioxide refrigerant has existed. In such a heat pump system, it may be difficult to install the cascade condenser above the evaporator due to the installation space, the structure of the building, noise, and the like. In this case, the natural circulation cycle, which is a feature of the natural circulation heat pump system, becomes difficult.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above points, and in a natural circulation type heat pump system combining an ammonia refrigerant and a carbon dioxide refrigerant, an installation space, a structure of a building, a problem such as noise, the cascade condenser from the evaporator. It is an object of the present invention to provide a heat pump that enables natural circulation even when it cannot be installed at the top.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
[0005]
The invention according to
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a system configuration example of a natural circulation type heat pump in which an ammonia refrigerant and a carbon dioxide refrigerant are combined according to the present invention. In FIG. 1, 1 is a compressor, 2 is a condenser, 3 is a cascade condenser, 4 is an evaporator, 5-1 and 5-2 are pressurized tanks, 6 is a surge tank, and 7 is a flow control valve. The
[0008]
In the heat pump having the above configuration, the liquefied carbon dioxide gas liquefied by the
[0009]
The liquefied carbon dioxide gas accumulated in the surge tank 6 descends due to the thermosiphon phenomenon, passes through the
[0010]
The liquid supply to the pressurized tanks 5-1 and 5-2 will be described using the pressurized tank 5-1 as an example. When the level of the liquefied carbon dioxide gas in the pressurized tank 5-1 decreases, the level sensor LS detects a decrease in the liquid level. The outlet valve SV3 is closed and the outlet valve SV1 is opened in response to the level sensor LS detection signal indicating a drop in the liquid level. At the same time, the pressure equalizing valve SV7 opens, and the liquefied carbon dioxide gas naturally flows down from the
[0011]
The pressurization in the pressurized tanks 5-1 and 5-2 will be described using the pressurized tank 5-1 as an example. After the completion of the carbon dioxide gas supply, the ammonia supply valve SV5 is opened, and the ammonia liquid is supplied to the heat exchanger 5-1a provided in the pressurized tank 5-1. The ammonia liquid entering the heat exchanger 5-1a exchanges heat with liquefied carbon dioxide gas. At this time, since the temperature of the ammonia liquid is higher, the liquefied carbon dioxide gas is heated and pressurizes the inside of the pressurization tank 5-1. Conversely, the ammonia liquid is cooled and supplied to the
[0012]
The liquid supply to the surge tank 6 will be described by taking the pressurized tank 5-1 as an example. When the liquefied carbon dioxide gas in the pressurized tank 5-2 drops below the specified amount, the outlet valve SV4 of the pressurized tank 5-2 is closed, and the outlet valve SV3 of the pressurized tank 5-1 is opened. Since the pressure in the pressurized tank 5-1 is higher than the pressure in the surge tank 6 by the liquid head difference or more, the liquefied carbon dioxide gas flows into the surge tank 6 due to the pressure difference. If the pressure in the pressurized tank 5-1 drops below the specified pressure during liquid supply, the ammonia supply valve SV5 is opened and closed to maintain the specified pressure. An equalizing
[0013]
Next, liquid supply to the evaporator 4 will be described. The liquefied carbon dioxide gas accumulated in the surge tank 6 descends due to the thermosiphon phenomenon, enters the evaporator 4 for performing the intended cooling through the
[0014]
In the ammonia system, the ammonia gas evaporated in the
[0015]
FIG. 2 is a diagram showing an example of a system configuration of a natural circulation type heat pump using a combination of an ammonia refrigerant and a carbon dioxide refrigerant according to the present invention. In FIG. 2, portions denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same or corresponding portions, and thus description thereof will be omitted. In FIG. 2, 13 is a receiver tank, 14 is a subcooler, and 15-1 and 15-2 are surge tanks, respectively.
[0016]
When the carbon dioxide gas is cooled by the heat exchangers 15-1a and 15-2a provided in the upper surge tanks 15-1 and 15-2, the pressure in the surge tanks 15-1 and 15-2 is increased to a specified pressure. The pressure is reduced to The cooling by the heat exchangers 15-1a and 15-2a is provided by the residual heat of the ammonia refrigerator or another small capacity refrigerator. The pressure in the surge tanks 15-1 and 15-2 is reduced to the liquid head difference or more from the pressure in the
[0017]
The liquefied carbon dioxide gas accumulated in the surge tanks 15-1 and 15-2 descends due to the thermosiphon phenomenon, enters the evaporator 4 for performing intended cooling through the outlet valves SV11 and SV12, and the
[0018]
By alternately performing the cooling and depressurizing operations of the two surge tanks 15-1 and 15-2, the liquefied carbon dioxide gas is continuously supplied to the surge tanks 15-1 and 15-2. A specified amount of liquefied carbon dioxide gas can always be ensured in 1, 15-2. Further, the cooling by the heat exchangers 15-1a and 15-2a in the surge tanks 15-1 and 15-2 and the cooling of the liquefied carbon dioxide gas by the
[0019]
FIG. 3 is a diagram showing an example of a system configuration of a natural circulation type heat pump using a combination of an ammonia refrigerant and a carbon dioxide refrigerant according to the present invention, in which a pressure difference is applied by suction decompression by a suction machine (pump, fan, compressor, etc.). This is a pumping system. In FIG. 3, portions denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 2 indicate the same or corresponding portions, and thus description thereof will be omitted. In FIG. 3,
[0020]
A
[0021]
The carbon dioxide gas sucked and discharged by the
[0022]
As described above, the
[0023]
FIG. 4 is a diagram showing an example of a system configuration of a natural circulation type heat pump combining an ammonia refrigerant and a carbon dioxide refrigerant according to the present invention. This heat pump system is a system in which a natural circulation heat pump system can be used as a cycle by combining an ammonia refrigerant and a carbon dioxide refrigerant even when it is difficult to install an upper surge tank. That is, the pressure corresponding to the head generated between the upper surge tank and the evaporator is covered by the pressure generated in the pressurized tank to establish the carbon dioxide gas circulation system. In FIG. 4, portions denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 1, 2, and 3 indicate the same or corresponding portions, and thus description thereof will be omitted.
[0024]
The method of pressurizing the pressurized tanks 5-1 and 5-2 is the same as that shown in FIG. The liquefied carbon dioxide gas pressurized to the specified pressure in the pressurized tank 5-1 or the pressurized tank 5-2 is opened by opening the outlet valve SV3 or SV4 of the pressurized tank 5-1 or the pressurized 5-2. The evaporator 4 enters the evaporator 4 for performing desired cooling through the
[0025]
【The invention's effect】
As described above, according to the invention described in each claim, the following excellent effects can be obtained.
[0026]
According to the first aspect of the present invention, the liquid pumping means is provided with a pressurized tank, the pressurized tank contains liquefied carbon dioxide from a cascade condenser, and the liquefied carbon dioxide is converted into ammonia via a heat exchanger. The heat is exchanged with the ammonia liquid from the refrigeration system to heat and pressurize the pressurized tank, and the liquefied carbon dioxide in the pressurized tank is directly or directly supplied to the evaporator of the carbon dioxide refrigeration system. and then, is liquid being pumped through the surge tank provided above, by using the subcooling heat like ammonia condensate ammonia refrigeration system can generate an pressure difference of carbon dioxide gas, the entire system It is possible to pump liquefied carbon dioxide in the carbon dioxide refrigeration system without lowering the cooling efficiency of the cascade, and the cascade condenser cannot be installed above the evaporator due to problems such as installation space, building structure, noise, etc. Also in the case, it is possible to provide a heat pump that can be natural circulation.
[0028]
According to the second aspect of the present invention, the pumping means accommodates liquefied carbon dioxide from the cascade condenser above the evaporator of the carbon dioxide refrigeration system, and a surge tank capable of supplying the evaporator under natural flow is installed. Then, the carbon dioxide gas in the surge tank is cooled and depressurized through a heat exchanger, or decompressed by suction with a suction machine, and liquefied carbon dioxide is pumped from a cascade condenser into the surge tank using the depressurization. Because the liquid is configured to be cooled, the residual heat of an ammonia refrigerator or other relatively small-capacity refrigerator or the like is used for cooling the carbon dioxide in the surge tank, or a relatively small volume is used for sucking the carbon dioxide. by utilizing the suction device, the carbon dioxide refrigeration system of the liquefied carbon dioxide can be liquid being pumped and Do Ri of installation space, the structure of the building, the cascade condenser to above the evaporator in such noise problems Even if you can not location, it is possible to provide a heat pump that can be natural circulation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a system configuration of a natural circulation heat pump combining an ammonia refrigerant and a carbon dioxide refrigerant according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a system configuration of a natural circulation heat pump combining an ammonia refrigerant and a carbon dioxide refrigerant according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a system configuration example of a natural circulation type heat pump combining an ammonia refrigerant and a carbon dioxide refrigerant according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an example of a system configuration of a natural circulation type heat pump combining an ammonia refrigerant and a carbon dioxide refrigerant according to the present invention.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS
Claims (2)
二酸化炭素ガスの圧力差を利用して二酸化炭素冷凍系の液化二酸化炭素冷媒を揚液し循環させる揚液手段を設け、
前記揚液手段は、加圧タンクを具備し、該加圧タンクに前記カスケードコンデンサからの液化二酸化炭素を収容し、該液化二酸化炭素を熱交換器を介して前記アンモニア冷凍系からのアンモニア液との間で熱交換させて加熱して該加圧タンク内を加圧し、該加圧タンク内の液化二酸化炭素を前記二酸化炭素冷凍系の蒸発器に直接又は該蒸発器の上方に設けたサージタンクを介して揚液することを特徴とするヒートポンプ。Cascade condenser, ammonia refrigeration system, comprising a carbon dioxide refrigeration system, the carbon dioxide gas generated in the carbon dioxide refrigeration system leads to the cascade condenser, deeds liquefied carbon dioxide heat exchange with the ammonia solution of the ammonia refrigeration system In a natural circulation heat pump device configured to
A pumping means is provided for pumping and circulating a liquefied carbon dioxide refrigerant of a carbon dioxide refrigeration system using a pressure difference of carbon dioxide gas ,
The liquid pumping means includes a pressurized tank, the pressurized tank contains liquefied carbon dioxide from the cascade condenser, and the liquefied carbon dioxide is exchanged with an ammonia liquid from the ammonia refrigeration system via a heat exchanger. A heat tank is provided to heat and pressurize the inside of the pressurized tank and pressurize the liquefied carbon dioxide in the pressurized tank directly or above the evaporator of the carbon dioxide refrigeration system. A heat pump characterized in that the liquid is pumped through a heat pump.
二酸化炭素ガスの圧力差を利用して二酸化炭素冷凍系の液化二酸化炭素冷媒を揚液し循環させる揚液手段を設け、
前記揚液手段は、前記二酸化炭素冷凍系の蒸発器の上方に前記カスケードコンデンサからの液化二酸化炭素を収容し、該蒸発器に自然流下で供給できるサージタンクを設置し、該サージタンク内の炭酸ガスを熱交換器を介して冷却して減圧するか又は吸引機で吸引して減圧し、該減圧を利用して該サージタンク内に前記カスケードコンデンサから液化二酸化炭素を揚液することを特徴とするヒートポンプ。 A cascade condenser, an ammonia refrigeration system, a carbon dioxide refrigeration system is provided. In a natural circulation heat pump device configured to
A pumping means is provided for pumping and circulating a liquefied carbon dioxide refrigerant of a carbon dioxide refrigeration system using a pressure difference of carbon dioxide gas,
The pumping means accommodates the liquefied carbon dioxide from the cascade condenser above the evaporator of the carbon dioxide refrigeration system, and installs a surge tank capable of supplying the evaporator under natural flow. The gas is cooled and depressurized through a heat exchanger or depressurized by suction with a suction device, and liquefied carbon dioxide is pumped from the cascade condenser into the surge tank using the depressurization. Heat pump.
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