JPH0247669B2 - Netsuhonpusochi - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、非共沸混合冷媒を用い、冷媒精留塔
により冷凍サイクルの主回路を流れる冷媒組成を
変化させ、常に負荷に対応した能力を発生し得る
熱ポンプ装置に関する。

従来の技術 従来、非共沸混合冷媒を用い、冷媒精留塔によ
り冷凍サイクルの主回路を流れる冷媒組成を変化
させる構成としては、第２図に示すようなものが
あつた。第２図において、１は圧縮機、２は凝縮
器、３，４，５は絞り装置、６は蒸発器、７は冷
媒精留塔で塔底貯留器８、加熱源９、塔頂貯留器
１０、冷却源１１を持つように構成されている。
ここで１２，１３，１４は電磁弁である。

以上のように構成された熱ポンプ装置において
その作用は次のようであつた。

圧縮機１で吐出した冷媒ガスは、実線矢印の方
向へ流れ、凝縮器２で凝縮し、絞り装置３に入
る。通常運転時、電磁弁１２，１３，１４は閉に
なつており、冷媒はそのまま絞り装置４、蒸発器
６を通つて再び圧縮機１に吸入される。主回路の
冷媒組成を変える時には、電磁弁１２を開となし
主回路を流れる冷媒の一部を冷媒精留塔７内に流
入させ、また、加熱源９、冷却源１１の作動によ
り、流入した冷媒を低沸点成分と高沸点成分に精
留作用によつて分離して、それぞれ、塔頂貯留器
１０、塔底貯留器８に貯留させ、電磁弁１３，１
４の操作により、所望の組成の冷媒を絞り装置５
を通して主回路に流出させる。こうすることによ
り、主回路を流れる冷媒の組成は、低沸点成分に
富んだ組成から高沸点成分に富んだ組成まで自由
に可変することができる。一般に低沸点成分に富
んだ冷媒を主回路へ流して運転すると能力が増加
し、逆に高沸点成分に富んだ冷媒を流すと能力の
減少を生む。したがつて、電磁弁の開閉という簡
単な操作で、常に負荷に応じた能力を発生させる
ことができる。

発明が解決しようとする問題点 このような従来の熱ポンプ装置の冷媒精留塔の
加熱源には、電気ヒータ、圧縮機吐出ガス塔が用
いられていたが、電気ヒータを用いた場合には、
消費電力の増加（成績係数の低下）をもたらし、
また、ヒータの空だきによる焼損等の問題があつ
た。また、圧縮機吐出ガスを用いた場合には、圧
縮機を出たガスが冷媒精留塔の加熱源を通つてか
ら凝縮器へ入るため圧力損失が大きくなつて成績
係数が低下したり、あるいは、加熱源によつて熱
量を奪われるため凝縮器に入る冷媒ガス温度が下
がり、本来の目的である空気、水等の温度を十分
に上げられない等の問題点があつた。

そこで、本発明は成績係数を低下させることな
く、また、負荷である空気、水等の温度を十分に
上げることができ、負荷に応じた能力を発生し得
る熱ポンプ装置を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 そして、上記問題点を解決する本発明の技術的
手段は、冷媒精留塔の加熱源に、圧縮機内の潤滑
油を用いるものである。

作 用 上記構成によれば、冷媒精留塔の加熱源に、圧
縮機内の高温の潤滑油を使用し、再び圧縮機に帰
還する低温の潤滑油を、圧縮機内部の摺動部等の
潤滑あるいは、クリアランスのシールに使用する
ことができ、冷媒精留塔の機能は維持したまま、
圧縮機性能を向上させ、成績係数をさらに向上さ
せることができる。

実施例 第１図は、本発明の熱ポンプ装置の一実施例に
よる冷媒回路の構成図である。同図において、圧
縮機１５、凝縮器１６、絞り装置１７，１８、蒸
発器２０が接続され冷凍サイクルの主回路を構成
している。また、２１は冷媒精留塔、２２は塔頂
貯留器、２３は冷却源、２４は塔底貯留器であ
る。加熱源２５は配管２６と接続され、圧縮機１
５の底部および側部につながつて一つの循環経路
を形成している。ここで２７，２８，２９は電磁
弁である。図中Ａ部は第３図に示すように、圧縮
機１５の底部にオイルポンプ３０を具備し、配管
２６と接続されている。

以上のように構成された熱ポンプ装置におい
て、その作用を説明する。圧縮機１５から吐出し
た高温高圧の冷媒ガスは、破線矢印の方向へ流
れ、凝縮器１６で凝縮液化し、絞り装置１７に流
入する。

通常運転時、電磁弁２７，２８，２９は閉にな
つており、この時冷媒は全て絞り装置１８に入
り、蒸発器２０で蒸発して再び圧縮機１５に吸入
される。

主回路の冷媒組成を変える時は、電磁弁２７を
開とし主回路の冷媒の一部を冷媒精留塔２１内に
流入させ加熱源２５によつて塔底貯留器２４内の
液冷媒を加熱しガスを発生させる。一方冷媒精留
塔２１内を上昇した冷媒ガスは冷却源２３によつ
て冷却されて液化し、塔頂貯留器２２に貯留され
ながら再び冷媒精留塔２１内を降下し上昇するガ
スと気液接触を起こすことによつて、精留作用を
行なわせて低点成分と高沸点成分に分離し、それ
ぞれ塔頂貯留器２２および塔底貯留器２４に貯留
する。さらに、電磁弁２８，２９の開閉操作によ
り、絞り装置１９を介して主回路へ流出させる。
こうすることにより、主回路を流れる冷媒組成
は、低沸点成分に富んだ組成から高粉点成分に富
んだ組成まで自由に可変することができる。

一方、圧縮機１５内の高温の潤滑油は、圧縮機
１５底部に接続された配管２６を実線矢印方向に
流れ、塔底貯留器２４の加熱源２５で塔底貯留器
２４内に貯留している冷媒を加熱し冷媒ガスを発
生させる。また、加熱源２５を通過した潤滑油
は、逆に冷媒によつて冷却され、矢印の方向に向
かつて圧縮機１５の底部に帰還する。この潤滑油
を循環させるポンプ作用をなすものは、圧縮機１
５軸内のオイルポンプ３０であり、通常は、圧縮
機軸内の中空部にねじれた羽根等を有する構成に
なつており、これによつて、冷却された潤滑油が
オイルポンプ３０内を上昇し、圧縮機１５の摺動
部あるいは、クリアランス等の潤滑作用、シール
作用をなすものである。

一般に圧縮機の性能を左右する因子としては、
冷媒ガスの受熱による損失、圧力損失、摩擦損
失、再膨張損失等が挙げられるが、この中でも冷
媒ガスの受熱による損失が非常に大きく、これ
は、圧縮機の吸入ガスがシリンダ内に入り、吐出
ガス圧力まで圧縮される過程で、シリンダ壁から
の伝熱、あるいはクリアランスからの潤滑油のも
れによつて断熱変化ではなく受熱されながらのポ
リトロープ変化になるためであり、この損失を低
減させるにはシリンダや潤滑油の冷却が最も効果
があることが知られている。本実施例は、冷媒精
留塔２１の塔底貯留器２４を潤滑油で加熱するこ
とにより精留作用の加熱源に利用し、また、逆に
潤滑油が冷却されることにより、圧縮機の受熱損
失を大幅に下げることができ、圧縮機の特性も大
幅に向上することになる。

したがつて、先に述べた主回路の冷媒組成の可
変手段と潤滑油の冷却作用とが合いまつて、非常
に成績係数が高く、負荷の変化に常に対応した能
力の出る熱ポンプ装置が得られることになる。

また、潤滑油の循環に従来から使用されている
圧縮機内オイルポンプを用いることにより、簡単
な構成で、かつ、確実に潤滑油を循環できる。

なお、本実施例の圧縮機内オイルポンプについ
ては詳しく説明していないが、圧縮機軸を利用し
たその他のポンプ、別のピストン・シリンダ等を
用いたオイルポンプでもよい。

また、本実施例は、冷媒精留塔が凝縮器内圧力
と蒸発器内圧力との中間圧力で動作する一例を示
したが、凝縮器内圧力等で動作してもよい。ま
た、配管２６の途中に電磁弁当を設け、起動時等
にはオイルの循環を停止する構成とすれば立ち上
り時の特性を良くすることができる。

発明の効果 以上述べたように、本発明の熱ポンプ装置は、
主回路を流れる冷媒の一部を冷媒精留塔に導入
し、精留作用を行なわせて主回路内の冷媒組成を
低沸点成分に富んだ組成から高沸点成分に富んだ
組成まで所望の組成にすることができ、常に負荷
に応じた能力を発生できると共に、加熱源として
圧縮機内潤滑油を用いたため、圧縮機の特性を大
幅に向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における熱ポンプ装
置の冷媒回路を示す構成図、第２図は従来の冷媒
精留塔を用いた熱ポンプ装置の冷媒回路を示す構
成図、第３図は第１図のＡ部の詳細を示す拡大断
面図である。 １５……圧縮機、２１……冷媒精留塔、２５…
…加熱源、３０……圧縮機内オイルポンプ、２４
……塔底貯留器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧縮機、凝縮器、絞り装置、蒸発器を接続し
   て冷凍サイクルの主回路を構成するとともに冷媒
   として非共沸混合冷媒を用い、前記主回路と冷媒
   精留塔とを開閉弁を介して接続し、冷却器を有し
   前記冷媒精留塔の上部に位置して接続された塔頂
   貯留器を、開閉弁を介して前記主回路と接続し、
   前記冷媒精留塔の下部に位置して接続された塔底
   貯留器を開閉弁を介して前記主回路と接続し、前
   記塔底貯留器内を加熱する加熱器を備え、前記加
   熱器の加熱源として前記圧縮機内の潤滑油を用い
   る構成とした熱ポンプ装置。