JP7262175B2 - heat pump device - Google Patents
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Description
本発明は、圧縮冷凍サイクルと吸収冷凍サイクルとからなるハイブリッド型のヒートポンプ装置に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hybrid heat pump device comprising a compression refrigeration cycle and an absorption refrigeration cycle.
従来の冷凍サイクルには、圧縮冷凍サイクルや吸収冷凍サイクルなどがある。圧縮冷凍サイクルは、蒸発器Eで気化した冷媒蒸気を圧縮機Pで圧縮し、高温高圧になった冷媒蒸気を凝縮器Cで冷却液化させ、この冷媒液を膨張弁経由で蒸発器Eに戻している。この圧縮冷凍サイクルを用いたヒートポンプ装置では、冷媒の循環方向を切替えることにより、利用側熱交換器を蒸発器として冷房運転を、また利用側熱交換器を凝縮器として暖房運転を行えるようにもできる。 Conventional refrigeration cycles include compression refrigeration cycles and absorption refrigeration cycles. In the compression refrigeration cycle, the refrigerant vapor evaporated in the evaporator E is compressed in the compressor P, the high temperature and high pressure refrigerant vapor is cooled and liquefied in the condenser C, and this refrigerant liquid is returned to the evaporator E via the expansion valve. ing. In a heat pump device using this compression refrigeration cycle, by switching the circulation direction of the refrigerant, the user-side heat exchanger can be used as an evaporator for cooling operation, and the user-side heat exchanger can be used as a condenser for heating operation. can.
吸収冷凍サイクルは、蒸発器Eで気化した冷媒蒸気を吸収器Aで吸収液に吸収させ、この吸収液を再生器Gに送って加熱し、吸収液から冷媒蒸気を発生させ分離する。発生した冷媒蒸気は凝縮器Cに導き冷却液化させ、この冷媒液を膨張弁経由で蒸発器Eに戻している。デューリング線図は冷媒蒸気圧に対する飽和温度を縦軸に、冷媒および吸収液の温度を横軸にした線図であるが、吸収冷凍サイクルの状態変化をこの線図上に示すと図4(a)のようになる。なお、前述の圧縮冷凍サイクルをデューリング線図上に示すと図4(b)のように、蒸発器Eからの冷媒蒸気を圧縮機Pで圧縮、過熱状態で吐出される冷媒蒸気を凝縮器Cで冷却液化して蒸発器Eに戻している。 In the absorption refrigeration cycle, the refrigerant vapor vaporized in the evaporator E is absorbed by the absorption liquid in the absorber A, and the absorption liquid is sent to the regenerator G to be heated to generate and separate the refrigerant vapor from the absorption liquid. The generated refrigerant vapor is led to the condenser C to be cooled and liquefied, and this refrigerant liquid is returned to the evaporator E via the expansion valve. The Dühring diagram is a diagram in which the vertical axis represents the saturation temperature with respect to the vapor pressure of the refrigerant, and the horizontal axis represents the temperature of the refrigerant and the absorbing liquid. a). As shown in FIG. 4(b), the above-mentioned compression refrigeration cycle is shown on a Dühring diagram. As shown in FIG. It is cooled and liquefied at C and returned to the evaporator E.
ヒートポンプ装置としては、圧縮機を用いた圧縮冷凍サイクルを採用することが多いが、太陽熱パネルやエンジンラジエーターの温水などで駆動する吸収冷凍サイクルを組込むことで、圧縮仕事の低減を図ることが提案されている。例えば文献1や文献2では、圧縮冷凍サイクルと吸収冷凍サイクルに同一の冷媒を使用して蒸発器Eと凝縮器Cを両サイクルに共用とし、図4(c)のように圧縮機Pと吸収溶液サイクルA-Gを並列に設け、圧縮冷凍サイクルと吸収冷凍サイクルを並行して行わせるようにしている。蒸発器Eからの冷媒蒸気量の内、吸収器Aに吸収された分は吸収溶液サイクルで圧縮されるので、その分、圧縮機Pの圧縮仕事を低減することができる。また、文献3や文献4では、圧縮冷凍サイクルと吸収冷凍サイクルの冷媒を別系統にして分離し、サイクル間を熱的に接続することで、圧縮冷凍サイクルと吸収冷凍サイクルとで異種冷媒の使用を可能にしている。文献3の例では圧縮冷凍サイクルの蒸発器からでてくる冷媒蒸気を、吸収冷凍サイクルの蒸発器の被冷却側で液化して圧縮冷凍サイクルの蒸発器入口側に戻すことで、圧縮仕事を減らしている。また、文献4の例では、圧縮冷凍サイクルの凝縮器の出口冷媒液を、吸収冷凍サイクルの冷熱で過冷却して圧縮冷凍サイクルの圧縮仕事を増やすことなく、冷房能力を増大させたり、あるいは二段圧縮機の中間圧力の冷媒蒸気を吸収冷凍サイクルの冷熱で冷却して圧縮機に必要な圧縮仕事を低減させたりしている。
A compression refrigeration cycle using a compressor is often used as a heat pump device, but it has been proposed to reduce the compression work by incorporating an absorption refrigeration cycle driven by hot water from a solar panel or an engine radiator. ing. For example, in
吸収冷凍サイクルの温熱源としては、太陽熱パネルの熱媒、エンジンの排熱、燃料電池からの排熱などがあるが、熱の搬送は温水の形が多く、以下温水を例に説明する。熱源としての太陽熱は太陽光の入射角や天候により、またエンジンや燃料電池からの温水は運転状況により、温水の温度、熱量が変動する。熱源熱量が減少すれば、それに伴い吸収冷凍効果も減少するが、特に、熱源温水温度が低下すると吸収冷凍サイクルの出力が急激に低下し、さらには吸収冷凍サイクルが不成立となって出力不能になることもある。ヒ-トポンプ装置の使用状況(室内温湿度、外気温度など)からヒートポンプ装置に必要な冷凍容量、凝縮温度、蒸発温度などが決まる。図4(c)のように圧縮冷凍サイクルと吸収冷凍サイクルを並列に行わせている場合、吸収冷凍サイクルの駆動に必要な温水温度は再生器における吸収溶液の再生開始温度TGi以上であり、TGi未満の温水温度では吸収溶液を加熱できず、吸収冷凍サイクルは不成立となって冷凍出力はなくなる。 Heat sources for the absorption refrigeration cycle include heat medium from solar panels, exhaust heat from engines, and exhaust heat from fuel cells. The temperature and amount of heat of the hot water from the engine or fuel cell fluctuate depending on the incident angle of sunlight and the weather, and the operating conditions of the hot water from the engine or fuel cell. If the heat source heat quantity decreases, the absorption refrigeration effect will also decrease accordingly. In particular, when the heat source hot water temperature decreases, the output of the absorption refrigeration cycle will drop sharply, and furthermore, the absorption refrigeration cycle will not work and output will not be possible. Sometimes. The refrigerating capacity, condensing temperature, evaporating temperature, etc. required for the heat pump device are determined from the usage conditions (indoor temperature and humidity, outside air temperature, etc.) of the heat pump device. When the compression refrigeration cycle and the absorption refrigeration cycle are operated in parallel as shown in FIG. If the hot water temperature is less than 100°C, the absorption solution cannot be heated, and the absorption refrigeration cycle fails, resulting in no refrigeration output.
本発明は、熱源温水温度が低下しても、あるいは比較的温度の低い熱源温水であっても、吸収冷凍サイクルの効果をヒートポンプ装置に取り込み、圧縮冷凍サイクルの圧縮機仕事を低減する効果を発揮させようとするものである。 The present invention incorporates the effect of the absorption refrigeration cycle into the heat pump device even if the heat source hot water temperature drops or the heat source hot water is relatively low in temperature, and exhibits the effect of reducing the compressor work of the compression refrigeration cycle. This is what I am trying to do.
本発明では、図5(a)のように、圧縮機構を低圧段圧縮機PLと高圧段圧縮機PHの二段構成として、圧縮機一段あたりの温度ヘッドを小さくし、さらには圧縮機の段ごとの回転速度調整で圧縮機構の中間圧を可変とし、吸収溶液サイクルの温度ヘッドや熱源容量に柔軟に対応できるようにしたことを特徴とする。圧縮機構をさらに分割して多段とし、圧縮機一段あたりの温度ヘッドをさらに小さくして、吸収溶液サイクルの温度ヘッドに対応させる構成とすることもできる。 In the present invention, as shown in FIG. 5(a), the compression mechanism has a two-stage configuration of a low-pressure stage compressor PL and a high-pressure stage compressor PH to reduce the temperature head per stage of the compressor. The intermediate pressure of the compression mechanism is made variable by adjusting the rotation speed of each unit, and it is characterized by being able to flexibly respond to the temperature head and heat source capacity of the absorbent solution cycle. The compression mechanism can be further divided into multiple stages, and the temperature head per stage of the compressor can be further reduced to correspond to the temperature head of the absorbent solution cycle.
第1の発明は、低圧段圧縮機と高圧段圧縮機からなる圧縮機構、熱源側熱交換器、利用側熱交換器及び冷媒配管を備え、前記熱源側熱交換器を凝縮器にして、前記利用側熱交換器を蒸発器にした冷房運転が可能な圧縮冷凍サイクルと、再生器、吸収器、溶液配管及び冷媒配管を備えた吸収冷凍サイクルとからなるヒートポンプ装置を対象とする。そして、低圧段圧縮機で圧縮された冷媒蒸気の一部を吸収器の溶液側に導き、吸収冷凍サイクルの再生器で発生した冷媒蒸気を高圧段圧縮機の吐出部に導くように構成している。 A first invention comprises a compression mechanism consisting of a low-pressure stage compressor and a high-pressure stage compressor, a heat source side heat exchanger, a user side heat exchanger, and a refrigerant pipe, wherein the heat source side heat exchanger is a condenser, and the A heat pump device consisting of a compression refrigeration cycle capable of cooling operation using a heat exchanger on the user side as an evaporator, and an absorption refrigeration cycle equipped with a regenerator, an absorber, a solution pipe, and a refrigerant pipe. A part of the refrigerant vapor compressed by the low-pressure stage compressor is guided to the solution side of the absorber, and the refrigerant vapor generated in the regenerator of the absorption refrigeration cycle is guided to the discharge part of the high-pressure stage compressor. there is
このヒートポンプ装置の状態点をデューリング線図上で示すと図5(a)のようになる。圧縮機構が圧縮機二段となり、さらに回転速度調整で中間圧を変化させられるので、吸収溶液サイクルの温度ヘッドに圧縮機構が柔軟に対応でき、吸収冷凍サイクルの効果を圧縮冷凍サイクル側に取り込み、圧縮機仕事の低減を図ることができる。なお、圧縮機は過圧縮時に作動するリリーフ機構を持たせ、不要な過圧縮を防止するのがよい。即ち圧縮機内圧が吐出圧より高くなると、内部圧力を吐出部に開放するのがよい。 FIG. 5(a) shows the state points of this heat pump device on a Dühring diagram. The compression mechanism is a two-stage compressor, and the intermediate pressure can be changed by adjusting the rotation speed. A reduction in compressor work can be achieved. The compressor should preferably have a relief mechanism that operates when overcompression is performed to prevent unnecessary overcompression. That is, when the internal pressure of the compressor becomes higher than the discharge pressure, it is preferable to release the internal pressure to the discharge section.
第3および第4の発明は暖房運転に関するものである。本発明のヒートポンプ装置では、圧縮冷凍サイクルの冷媒循環方向を切替えることにより、利用側熱交換器を蒸発器とし熱源側熱交換器を凝縮器として冷房運転を、また利用側熱交換器を凝縮器とし熱源側熱交換器を蒸発器として暖房運転を行えるようにもできる。第3の発明では、暖房運転時に吸収冷凍サイクルを切り離して休止させ、圧縮冷凍サイクルで暖房運転をする。また、第4の発明では、吸収冷凍サイクルの再生器部だけを、冷媒の蒸発加熱器として圧縮冷凍サイクル側に組込み、吸収冷凍サイクルの温水熱源で、圧縮冷凍サイクルからの冷媒を加熱蒸発させ暖房に利用することができる。 The third and fourth inventions relate to heating operation. In the heat pump device of the present invention, by switching the refrigerant circulation direction of the compression refrigeration cycle, cooling operation is performed with the use side heat exchanger as the evaporator and the heat source side heat exchanger as the condenser, and the use side heat exchanger as the condenser. Alternatively, the heat source side heat exchanger can be used as an evaporator for heating operation. In the third invention, during heating operation, the absorption refrigeration cycle is disconnected and suspended, and the compression refrigeration cycle performs heating operation. Further, in the fourth invention, only the regenerator part of the absorption refrigeration cycle is incorporated in the compression refrigeration cycle side as an evaporative heater for refrigerant, and the hot water heat source of the absorption refrigeration cycle heats and evaporates the refrigerant from the compression refrigeration cycle for heating. can be used for
第6の発明は、低圧段圧縮機をバイパスできる蒸気配管を設け、蒸気配管中の弁の開閉と低圧段圧縮機のオン、オフを組み合わせたもので、吸収冷凍サイクルの温度ヘッドが充分にある場合などに、低圧段圧縮機を休止できるようにしたものである。 The sixth invention provides a steam pipe that can bypass the low-pressure stage compressor, and combines the opening and closing of the valve in the steam pipe with the on/off of the low-pressure stage compressor, so that the absorption refrigeration cycle has a sufficient temperature head. The low-pressure stage compressor can be stopped in some cases.
第7の発明は、前記圧縮機構を3台以上の圧縮機で多段構成とすることで、吸収冷凍サイクルのさらに小さな温度ヘッドに対応させることができる。 According to a seventh aspect of the present invention, the compression mechanism has a multi-stage configuration of three or more compressors, thereby making it possible to cope with a smaller temperature head of the absorption refrigeration cycle.
本発明では、熱源の温度や熱量で変化する吸収溶液サイクルの温度ヘッドに圧縮機構が柔軟に対応して、吸収冷凍サイクルの効果を圧縮冷凍サイクル側に取り込むことができ、圧縮機仕事の低減を図ることができる。 In the present invention, the compression mechanism flexibly responds to the temperature head of the absorption solution cycle that changes with the temperature and heat quantity of the heat source, and the effect of the absorption refrigeration cycle can be taken into the compression refrigeration cycle side, reducing the work of the compressor. can be planned.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。
〔参考例1〕
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, the same or similar members are denoted by the same or similar reference numerals, and redundant explanations are omitted.
[Reference Example 1]
図1を参照して、本発明の参考例1の形態に係るヒートポンプ装置1を説明する。図1は、ヒートポンプ装置1の模式的系統を示すフローシートである。ヒートポンプ装置1は、圧縮冷凍サイクル10と吸収冷凍サイクル50から構成されている。圧縮冷凍サイクル10は、低圧段圧縮機21と高圧段圧縮機22からなる圧縮機構20と、利用側熱交換器30と熱源側熱交換器31を主要構成要素として冷媒配管で接続され、四方弁24で流れ方向を逆転させることで、冷房運転と暖房運転とを切り替えている。吸収冷凍サイクル50は、再生器51と吸収器52を主要構成要素とし、吸収冷凍サイクルの凝縮器および蒸発器の役割は圧縮冷凍サイクルの利用側熱交換器30と熱源側熱交換器31が行い、圧縮冷凍サイクルと共用になっている。また、冷媒は例えばR134aを用いて圧縮と吸収の両サイクルに共用とし、吸収溶液にイオン液体、圧縮機潤滑油にも同じイオン液体とするかあるいは潤滑油には粘性の高いイオン液体とする。
A
ヒートポンプ装置1の冷房運転時は切替弁V1、V2を開とする。圧縮冷凍サイクル10の冷房運転では、利用側熱交換器30からの冷媒蒸気を冷媒配管43、四方弁24、冷媒配管40を通り低圧段圧縮機21の吸込側に導き、低圧段圧縮機で中間圧まで圧縮し、圧縮された冷媒蒸気の一部は冷媒配管73を通って吸収冷凍サイクル側に行き、残部は高圧段圧縮機22に吸込まれてさらに圧縮される。高圧段圧縮機22の吐出側蒸気は冷媒配管42、四方弁24、冷媒配管44を通り熱源側熱交換器31に導かれ、外気など外部冷却媒体で冷却され凝縮する。熱源熱交換器31は凝縮器の役割をし、凝縮液は膨張弁35を通り気液分離器23に入り、分離された冷媒蒸気は、低圧段圧縮機21と高圧段圧縮機22の中間圧部分に導かれ、冷媒液は膨張弁36を通って利用側熱交換器30に導かれる。利用側熱交換器30は蒸発器の役割をし、蒸発した冷媒蒸気は四方弁を24、冷媒配管40へと導かれる。
During the cooling operation of the
ヒートポンプ装置1の暖房運転時は切替弁V1、V2を閉止する。圧縮冷凍サイクル10の暖房運転では、熱源側熱交換器31からの冷媒蒸気を冷媒配管44、四方弁24、冷媒配管40を通り低圧段圧縮機21の吸込側に導き、低圧段圧縮機21で中間圧まで圧縮される。中間圧部は切替弁V1により吸収冷凍サイクル系とは遮断されており、全量が冷媒配管41を通り、高圧段圧縮機22に吸込まれ圧縮される。高圧段圧縮機22の吐出側蒸気は冷媒配管42、四方弁24、冷媒配管43を通り凝縮器の役割をする利用側熱交換器30に導かれ、暖房効果を発揮して凝縮液となる。凝縮液は冷媒配管46、膨張弁36を通って、気液分離器23に入り、分離された冷媒蒸気は、低圧段圧縮機21と高圧段圧縮機22の間の中間圧部分に導かれ、冷媒液は冷媒配管47、膨張弁35を通って熱源側熱交換器31に導かれる。熱源側熱交換器31は外部流体から熱を奪う蒸発器の役割をし、蒸発した冷媒蒸気は冷媒配管44、四方弁24を経由して冷媒配管40へと導かれる。
During the heating operation of the
吸収冷凍サイクルの吸収器52は、冷房運転時は冷媒配管73で導かれる圧縮冷凍サイクルからの冷媒蒸気を吸収する。その際の吸収熱で温度上昇する吸収溶液は外部熱源となる外気で冷却される。冷媒を吸収した吸収溶液は、溶液ポンプ60で、溶液配管71を通り、溶液熱交換器55で熱回収をして、再生器51に送られ、配管51Xで供給される外部熱源の温水により加熱され、冷媒蒸気を発生する。該冷媒蒸気中の吸収溶液は気液分離器56で分離され、冷媒蒸気は圧縮機構20の吐出部の冷媒配管42に放出され、高圧段圧縮機22からの吐出冷媒蒸気と合流する。再生器52で冷媒を放出した溶液は、配管72、溶液熱交換器55、膨張弁62を通って、吸収器52に戻る。
The
暖房運転時は切替弁V1、V2を閉止し、吸収冷凍サイクルは休止する。冷房時に吸収冷凍サイクルの加熱源となった熱源は、暖房時には別の装置たとえば温水暖房機などを経由して、利用されることが多い。 During heating operation, the switching valves V1 and V2 are closed, and the absorption refrigeration cycle is suspended. The heat source used as the heat source for the absorption refrigeration cycle during cooling is often used via another device, such as a hot water heater, during heating.
ヒートポンプ装置1の圧縮冷凍サイクルは、低圧段圧縮機21で吸込んだ冷媒蒸気を圧縮機構20の吐出部圧力まで圧縮するのであるが、低圧段圧縮機21で中間圧まで圧縮された冷媒蒸気の一部を吸収器52が吸込み、再生器51から高圧冷媒蒸気を放出、即ち吸収冷凍サイクルが高圧部まで圧縮し、残部の冷媒蒸気を高圧段圧縮機22が圧縮機構吐出部圧力まで圧縮することになる。従って、吸収冷凍サイクル系が行った圧縮仕事分だけ、圧縮機構の仕事量を減らすことができる。
The compression refrigerating cycle of the
圧縮機構20は低圧段圧縮機21と高圧段圧縮機22から構成され、それぞれ別個に運転することができる。低圧段圧縮機21は、冷房負荷を基にして回転速度を調節し、冷媒流量が決まってくる。高圧段圧縮機22の回転速度は、吸収冷凍サイクル駆動熱源の温度や熱量を基に調節され、高圧段圧縮機22の吸込み量と吸収器52の吸込み量を決める。あるいは、吸収冷凍サイクル駆動熱源の温度や熱量を基に、中間圧の目標値を定め、高圧段圧縮機吸込部圧力が目標の圧力になるように、高圧段圧縮機22の回転速度を調節してもよい。
The
図1のヒートポンプ装置1に、切替弁V3を有する破線で示す蒸気配管40aを設けると、切替弁V1、V2、V3の開閉により、圧縮機構20と吸収冷凍サイクルとの組合せ方を変えて運転することができる。なお、必要に応じて、高圧段圧縮機吐出側に逆流防止のための逆止弁23を設ける。
切替弁V3を閉止、切替弁V1、V2を開として、低圧段圧縮機21および高圧段圧縮機22及び吸収冷凍サイクル50を運転すれば、これまで説明してきたヒートポンプ装置の冷房運転となり、高圧段圧縮機22の圧縮仕事を減らすことができる。この運転状態で高圧段圧縮機22を停止しても熱源熱量が不足しない場合は、高圧段圧縮機22の仕事をなくすことができる。
熱源温度が高く、あるいは外気温度が低く、圧縮冷凍サイクルの蒸発温度から凝縮温度までの温度ヘッドを吸収冷凍サイクルでも作成可能な場合は、切替弁V3開、切替弁V1閉止、切替弁V2開として、圧縮機構20及び吸収冷凍サイクル50を運転して、低圧段および高圧段の圧縮仕事を減らすことができる。なお、必要ヘッドが低ければ、低圧段圧縮機21を停止してもよい。圧縮機構20を停止しても熱源熱量が不足しなければ、吸収冷凍サイクル50だけで冷房負荷を賄い、圧縮機構20の仕事をなくすことができる。
熱源温度が非常に低く、あるいは熱源熱量が得られない場合は、切替弁V1、V2、V3をすべて閉止して吸収冷凍サイクル50を休止し、圧縮冷凍サイクル10だけで冷房運転をすることができる。
〔実施例1〕
If the
When the switching valve V3 is closed and the switching valves V1 and V2 are opened, the low-
If the heat source temperature is high or the outside air temperature is low, and the temperature head from the evaporation temperature to the condensation temperature in the compression refrigeration cycle can be created even in the absorption refrigeration cycle, the switching valve V3 is opened, the switching valve V1 is closed, and the switching valve V2 is opened. , the
When the heat source temperature is very low or the heat source heat quantity cannot be obtained, the switching valves V1, V2, and V3 are all closed to stop the
[ Example 1]
図2を参照して、本発明の第1の実施の形態に係るヒートポンプ装置2を説明する。吸収冷凍サイクルでは、参考例1とは変えて、吸収溶液を冷却器52bにて外部熱源で冷却し、吸収室52aにて前記冷却された吸収溶液で冷媒蒸気を吸収する構成とすることもできる。
A
暖房運転時は、吸収器への冷媒供給配管の切替弁V1を閉止し、また、再生器51への吸収溶液の出入口の切替弁V6、V7を閉止して、吸収冷凍サイクルは休止する。暖房時の再生器51には、利用側熱交換器30からの冷媒液を冷媒配管82、冷媒ポンプ83で導入し、導入された冷媒は駆動熱源で加熱蒸発させ、利用側熱交換器30の入口側に、圧縮冷凍サイクル系の高圧段吐出側の冷媒蒸気と共に供給する。本実施例では、暖房運転時に再生器を溶液循環系から切り離し、前記利用側熱交換器30出口の冷媒液を再生器51に導き、温熱源で該冷媒を加熱しているが、再生器51の代わりに、温熱源で冷媒を加熱することのできる冷媒加熱器を設けて、冷媒液を供給し、加熱蒸発させるようにしても差し支えない。
During the heating operation, the switching valve V1 of the refrigerant supply pipe to the absorber is closed, and the switching valves V6 and V7 of the inlet/outlet of the absorbent solution to the
また、本実施例では、暖房運転時の圧縮冷凍サイクルの除霜方式として、破線で示す冷媒配管80と膨張弁81を用いて圧縮機構20の吐出部冷媒蒸気を前記熱源側熱交換器31の入口側に導くホットガスバイパス方式を採用している。この除霜方式の他、冷媒の流れを逆転させて除霜する逆サイクル方式などがあり、圧縮式ヒートポンプで用いられている各種除霜方式が本ヒートポンプ装置にも適用することができる。
〔参考例2〕
In this embodiment, as a method of defrosting the compression refrigeration cycle during heating operation, a
[Reference example 2 ]
図3を参照して、本発明の参考例2の形態に係るヒートポンプ装置3を説明する。圧縮冷凍サイクル10と吸収冷凍サイクル50とは、サイクル間の媒体の行き来はなく、吸収冷凍サイクルの蒸発器54を介して熱的に接続している。吸収冷凍サイクルの冷媒/吸収剤には、例えば、水/臭化リチウム溶液を用い、圧縮冷凍サイクルには、例えばHFC冷媒のR32を用いるなど、両サイクルで異種の冷媒を用いることができる。
A
圧縮冷凍サイクル10は、低圧段圧縮機21と高圧段圧縮機22からなる圧縮機構20と、利用側熱交換器30と熱源側熱交換器31を主要構成要素として冷媒配管で接続され、冷房運転と暖房運転とで四方弁24により流れ方向を逆転させている。圧縮冷凍サイクル10の冷房運転では、利用側熱交換器30からの冷媒蒸気を冷媒配管43、四方弁24、冷媒配管40を通して低圧段圧縮機21の吸込側に導き、低圧段圧縮機21で中間圧まで圧縮された冷媒蒸気は冷媒配管41aを通して吸収冷凍サイクルの蒸発器54に導かれて冷却され、冷媒蒸気の一部あるいは大部分が凝縮し、冷媒配管41bを通して気液分離器23に導かれる。気液分離器23で気液分離された冷媒蒸気は、高圧段圧縮機22吸込まれ、さらに圧縮される。高圧段圧縮機22の吐出側蒸気は冷媒配管42、四方弁24、冷媒配管44を通して熱源側熱交換器31に導かれ、外気など外部冷却媒体で冷却され凝縮する。熱源熱交換器31は凝縮器の役割をし、凝縮液は膨張弁35、冷媒液四方弁37、冷媒配管45aを通り気液分離器23に入る。気液分離器23で分離された冷媒液は、前述の吸収冷凍サイクルの蒸発器54で凝縮した冷媒液と共に、冷媒配管45b、四方弁37、膨張弁36を通って利用側熱交換器30に導かれる。利用側熱交換器30は蒸発器の役割をし、蒸発した冷媒蒸気は冷媒配管43、四方弁を24、冷媒配管40へと導かれる。
The
吸収冷凍サイクル50は、再生器51と凝縮器53、吸収器52および蒸発器54を主要構成要素とし、冷房運転時は一重効用吸収冷凍サイクルを行っている。この参考例2では、水を冷媒としており、蒸発圧力が低いので液膜式の蒸発器54とし、冷媒ポンプ61で冷媒を循環させ散布している。なお、冷媒圧力がある程度あって、液高さが沸騰に影響を与えない冷媒であれば、蒸発器を満液として、冷媒ポンプをなくすこともできる。
The
ヒートポンプ装置3が暖房運転をするときは、切替弁V1,V3,V4を閉止し、吸収冷凍サイクルを休止させるとともに、切替弁V5を開として、吸収冷凍サイクルの蒸発器54をバイパスさせている。圧縮冷凍サイクルの暖房運転は、蒸気側の四方弁24及び液側の四方弁37を切替えて、四方弁24により、高圧段圧縮機22の吐出蒸気を利用側熱交換器30に、熱源側熱交換器31からの冷媒蒸気を低圧段圧縮機21の吸込み部に導き、また、冷媒液側の四方弁37により、利用側熱交換器30からの冷媒液を膨張弁36経由で気液分離器23に導き、分離された冷媒液を膨張弁35経由で熱源側熱交換器31に導くように冷媒を循環している。
When the
これまでの説明は、温水を熱源として吸収冷凍サイクルを駆動するとしてきたが、吸収溶液を熱発生部に送り込んで熱を直接受け取るようにしてもよい。例えば、再生器51に送り込む溶液を太陽熱集熱器(図示せず)に送り込み、伝熱面を持たない容器あるいは気液分離器としての再生器51部分に、吸収溶液を戻してもよい。あるいは、前記伝熱面を持たない再生器51と太陽熱集熱器との間を溶液ポンプを用いて吸収溶液を循環させてもよい。吸収溶液にイオン液体を用いることで、凍結や結晶もなく必要な時に循環が可能である。
In the explanation so far, the absorption refrigeration cycle is driven by using hot water as a heat source, but the absorption solution may be sent to the heat generating section to directly receive the heat. For example, the solution fed to
10 圧縮冷凍サイクル
20 圧縮機構
21 低圧段圧縮機
22 高圧段圧縮機
24 冷媒蒸気四方弁
30 利用側熱交換器
31 熱源側熱交換器
35、36 膨張弁
37 冷媒液四方弁
40~47 冷媒配管
50 吸収冷凍サイクル
51 再生器
52 吸収器
53 凝縮器
54 蒸発器
55 溶液熱交換器
60 吸収溶液ポンプ
61 冷媒ポンプ
62 膨張弁
71~75 溶液配管、冷媒配管
80、82 冷媒配管
81 膨張弁
83 冷媒ポンプ
V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7 切替弁
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Claims (4)
前記圧縮機構は低圧段圧縮機と高圧段圧縮機からなり、前記低圧段圧縮機吸込み側を前記圧縮機構の低圧吸込み側に、前記高圧段圧縮機吐出側を前記圧縮機構の高圧吐出側に配置し、
前記低圧段圧縮機吐出側と前記高圧段圧縮機吸込み側とを接続し、
前記圧縮冷凍サイクルは、前記熱源側熱交換器を前記圧縮機構の高圧吐出側に、前記利用側熱交換器を前記圧縮機構の低圧吸込み側に、前記冷媒配管で接続して冷房運転を可能とし、
前記低圧段圧縮機吐出側の冷媒蒸気を前記吸収器の溶液側に導き、
前記再生器で溶液から発生した冷媒蒸気を前記圧縮機構の吐出側に導き、
冷房運転時には、前記圧縮冷凍サイクルは、前記熱源側熱交換器を前記圧縮機構の高圧吐出側に接続し、前記利用側熱交換器を前記圧縮機構の低圧吸込み側に接続して冷房運転を可能にすると共に、前記吸収冷凍サイクルを動作させ、
暖房運転時には、前記圧縮冷凍サイクルは、前記熱源側熱交換器を前記圧縮機構の低圧吸込み側に接続し、前記利用側熱交換器を前記圧縮機構の高圧吐出側に接続して暖房運転を可能にすると共に、前記吸収冷凍サイクルは、前記再生器への吸収溶液の出入を閉止すると共に、前記利用側熱交換器出口の冷媒液を前記再生器に導くことを特徴とするヒートポンプ装置。 A heat pump device comprising a compression refrigeration cycle comprising a compression mechanism, a heat source side heat exchanger, a user side heat exchanger and refrigerant piping, and an absorption refrigeration cycle comprising a regenerator, an absorber, a solution piping and the refrigerant piping. hand,
The compression mechanism is composed of a low-pressure stage compressor and a high-pressure stage compressor, and the low-pressure stage compressor suction side is arranged on the low-pressure suction side of the compression mechanism, and the high-pressure stage compressor discharge side is arranged on the high pressure discharge side of the compression mechanism. death,
connecting the low pressure stage compressor discharge side and the high pressure stage compressor suction side,
In the compression refrigerating cycle, the heat source side heat exchanger is connected to the high pressure discharge side of the compression mechanism, and the user side heat exchanger is connected to the low pressure suction side of the compression mechanism by the refrigerant pipes to enable cooling operation. ,
guiding the refrigerant vapor on the discharge side of the low-pressure stage compressor to the solution side of the absorber;
guiding the refrigerant vapor generated from the solution in the regenerator to the discharge side of the compression mechanism;
During cooling operation, the compression refrigeration cycle connects the heat source side heat exchanger to the high pressure discharge side of the compression mechanism and connects the user side heat exchanger to the low pressure suction side of the compression mechanism to enable cooling operation. while operating the absorption refrigeration cycle,
During heating operation, the compression refrigeration cycle connects the heat source side heat exchanger to the low pressure suction side of the compression mechanism and connects the user side heat exchanger to the high pressure discharge side of the compression mechanism to enable heating operation. and the absorption refrigeration cycle is characterized in that the absorption refrigeration cycle closes the entrance and exit of the absorption solution to and from the regenerator, and guides the refrigerant liquid at the outlet of the use-side heat exchanger to the regenerator.
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