JP2019002586A - Heat pump system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヒートポンプシステムに係り、特に、圧縮サイクルと吸収サイクルとを備えた圧縮吸収ヒートポンプシステムに関する。 The present invention relates to a heat pump system, and more particularly, to a compression absorption heat pump system including a compression cycle and an absorption cycle.
従来、原動機の軸出力を、冷媒を圧縮する圧縮機の動力源として利用する圧縮サイクルと、原動機の排熱を、溶液を加熱する再生器の熱源として利用する吸収サイクルとを併用する圧縮吸収ヒートポンプシステムが知られている(例えば、特許文献1参照)。
この圧縮吸収ヒートポンプシステムでは、圧縮サイクルの利用側熱交換器を経た冷媒を、吸収サイクルの吸収器において溶液に吸収させて循環させ、再生器による再生後に冷媒を分離し、この冷媒を、圧縮サイクルの圧縮機の吸入側に供給し、利用側熱交換器を介して熱負荷に冷熱または温熱を供給している。
Conventionally, a compression absorption heat pump that uses both a compression cycle that uses the shaft output of a prime mover as a power source for a compressor that compresses refrigerant, and an absorption cycle that uses the exhaust heat of the prime mover as a heat source for a regenerator that heats the solution A system is known (see, for example, Patent Document 1).
In this compression absorption heat pump system, the refrigerant that has passed through the use side heat exchanger of the compression cycle is absorbed by the solution in the absorption cycle absorber and circulated, and after regeneration by the regenerator, the refrigerant is separated, and this refrigerant is compressed into the compression cycle. Is supplied to the suction side of the compressor, and cold heat or warm heat is supplied to the heat load through the use side heat exchanger.
しかしながら、特許文献1の圧縮吸収ヒートポンプシステムにおいては、圧縮サイクルと吸収サイクルとを併用して運転している場合に、圧縮サイクルを循環する溶液の量と、吸収サイクルを循環する溶液の量とに偏りが生じるおそれがある。
圧縮サイクルの圧縮機に所定量以上の溶液が溜まった場合、冷媒とともに溶液も一緒に圧縮機から吐出され、圧縮サイクルの空調性能を低下させてしまうという問題がある。また、吸収サイクルの溶液の量が不足してしまうため、吸収サイクルの性能低下を招いてしまうという問題がある。
一方、圧縮サイクルの圧縮機の溶液が所定量以下となった場合、溶液が圧縮機の潤滑剤としての機能を有するため、磨耗により圧縮機を故障させてしまうおそれがあるという問題がある。
特に、冷房を行っている室内ユニットでは、室内ユニットが低圧低温になっていることから、吸収液が高粘度の場合、吸収液が室外ユニットに戻りにくく、吸収液が室内ユニットの蒸発器に溜まってしまい、冷却性能の低下や室外ユニット内の吸収液量の不足によりサイクルが成り立たなくなるおそれがあるという問題がある。
However, in the compression absorption heat pump system of Patent Document 1, when the compression cycle and the absorption cycle are operated in combination, the amount of the solution circulating in the compression cycle and the amount of the solution circulating in the absorption cycle are There is a risk of bias.
When a predetermined amount or more of the solution is stored in the compressor of the compression cycle, there is a problem that the solution is discharged together with the refrigerant from the compressor, and the air conditioning performance of the compression cycle is deteriorated. Moreover, since the amount of the solution in the absorption cycle is insufficient, there is a problem that the performance of the absorption cycle is reduced.
On the other hand, when the solution of the compressor in the compression cycle becomes a predetermined amount or less, since the solution has a function as a lubricant for the compressor, there is a problem that the compressor may be damaged due to wear.
In particular, in an indoor unit that is performing cooling, the indoor unit is at a low pressure and low temperature. Therefore, if the absorbing liquid is highly viscous, the absorbing liquid is unlikely to return to the outdoor unit, and the absorbing liquid accumulates in the evaporator of the indoor unit. Therefore, there is a problem that the cycle may not be realized due to a decrease in cooling performance or an insufficient amount of the absorbing liquid in the outdoor unit.
本発明は、前記した事情に鑑みてなされたものであり、蒸発器に溶液が溜まってしまうことを防止することのできるヒートポンプシステムを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a heat pump system capable of preventing a solution from being accumulated in an evaporator.
前記目的を達成するため、本発明は、冷媒が循環する圧縮サイクルと溶液が循環する吸収サイクルとを備え、前記圧縮サイクルの蒸発器で蒸発した冷媒を吸収器で溶液に吸収させて前記吸収サイクル内を循環させ、前記吸収サイクルで再生器で排熱と熱交換した後、前記溶液から分離した冷媒を前記圧縮サイクルに供給するヒートポンプシステムであって、前記蒸発器の前記冷媒の入口側に気液分離手段を設けたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention comprises a compression cycle in which a refrigerant circulates and an absorption cycle in which a solution circulates, and the refrigerant evaporated in the evaporator of the compression cycle is absorbed in the solution by the absorber, and the absorption cycle. A heat pump system that circulates through the interior and exchanges heat with exhaust heat in the absorption cycle in the absorption cycle, and then supplies the refrigerant separated from the solution to the compression cycle. The heat pump system supplies air to the refrigerant inlet side of the evaporator. A liquid separation means is provided.
これによれば、気液分離手段により、冷媒と溶液とを分離することができ、冷媒のみを蒸発器に送ることができる。これにより、溶液が高粘度の場合であっても、溶液が蒸発器に溜まってしまうことを防止することができる。 According to this, the refrigerant and the solution can be separated by the gas-liquid separation means, and only the refrigerant can be sent to the evaporator. Thereby, even if a solution is a case of high viscosity, it can prevent that a solution accumulates in an evaporator.
本発明によれば、気液分離手段により、冷媒と溶液とを分離することができるので、溶液が高粘度の場合であっても、溶液が蒸発器に溜まってしまうことを防止することができ、冷却性能の低下や室外ユニット内の溶液量の不足を解消することができる。 According to the present invention, since the refrigerant and the solution can be separated by the gas-liquid separation means, it is possible to prevent the solution from being accumulated in the evaporator even when the solution has a high viscosity. In addition, it is possible to eliminate a decrease in cooling performance and a shortage of the amount of solution in the outdoor unit.
第1の発明は、冷媒が循環する圧縮サイクルと溶液が循環する吸収サイクルとを備え、前記圧縮サイクルの蒸発器で蒸発した冷媒を吸収器で溶液に吸収させて前記吸収サイクル内を循環させ、前記吸収サイクルで再生器で排熱と熱交換した後、前記溶液から分離した冷媒を前記圧縮サイクルに供給するヒートポンプシステムであって、前記蒸発器の前記冷媒の入口側に気液分離手段を設けた。
これにより、気液分離手段により、冷媒と溶液とを分離することができ、冷媒のみを蒸発器に送ることができる。これにより、溶液が高粘度の場合であっても、溶液が蒸発器に溜まってしまうことを防止することができ、冷却性能の低下や室外ユニット内の溶液量の不足を解消することができる。
The first invention comprises a compression cycle in which the refrigerant circulates and an absorption cycle in which the solution circulates, the refrigerant evaporated in the evaporator of the compression cycle is absorbed in the solution by the absorber and circulated in the absorption cycle, A heat pump system for supplying a refrigerant separated from the solution to the compression cycle after exchanging heat with exhaust heat in the absorption cycle in the absorption cycle, and providing a gas-liquid separation means on the refrigerant inlet side of the evaporator It was.
Thereby, a refrigerant | coolant and a solution can be isolate | separated by a gas-liquid separation means, and only a refrigerant | coolant can be sent to an evaporator. Thereby, even when the solution has a high viscosity, the solution can be prevented from accumulating in the evaporator, and the deterioration of the cooling performance and the shortage of the solution amount in the outdoor unit can be solved.
第2の発明は、前記気液分離手段は、前記気液分離タンクにより構成され、前記気液分離タンクと前記蒸発器の前記冷媒の出口側との間には、前記冷媒と分離された溶液を前記蒸発器の前記冷媒の出口側に送る溶液戻り用配管が設けられている。
これにより、気液分離タンクにより、冷媒と溶液とを分離し、溶液戻り用配管により分離した溶液を蒸発器の冷媒の出口側に送ることができるので、溶液が高粘度の場合であっても、溶液が蒸発器に溜まってしまうことを防止することができる。その結果、冷却性能の低下や室外ユニット内の溶液量の不足を解消することができる。
According to a second aspect of the present invention, the gas-liquid separation means is constituted by the gas-liquid separation tank, and the solution separated from the refrigerant is disposed between the gas-liquid separation tank and the outlet side of the refrigerant of the evaporator. Is provided to the outlet side of the refrigerant in the evaporator.
Thereby, the refrigerant and the solution can be separated by the gas-liquid separation tank, and the solution separated by the solution return pipe can be sent to the refrigerant outlet side of the evaporator. It is possible to prevent the solution from accumulating in the evaporator. As a result, it is possible to eliminate a decrease in cooling performance and an insufficient amount of solution in the outdoor unit.
第3の発明は、前記気液分離手段は、前記蒸発器の前記冷媒の入口側に設けられ2重管で構成された入口側ヘッダと、前記蒸発器の前記冷媒の出口側に設けられた出口側ヘッダとから構成され、前記入口側ヘッダと前記出口側ヘッダとの間には、前記入口側ヘッダにより前記冷媒と分離された溶液を前記出口側ヘッダに送る溶液戻り用配管が設けられている。
これにより、入口側ヘッダにより、冷媒と溶液とを分離し、溶液戻り用配管により分離した溶液を出口側ヘッダに送ることができるので、溶液が高粘度の場合であっても、溶液が蒸発器に溜まってしまうことを防止することができる。その結果、冷却性能の低下や室外ユニット内の溶液量の不足を解消することができる。
According to a third aspect of the present invention, the gas-liquid separation means is provided on the inlet side of the refrigerant in the evaporator and provided on an inlet side header constituted by a double pipe, and on the outlet side of the refrigerant in the evaporator. An outlet header is provided, and a solution return pipe is provided between the inlet header and the outlet header to send the solution separated from the refrigerant by the inlet header to the outlet header. Yes.
As a result, the refrigerant and the solution can be separated by the inlet header, and the solution separated by the solution return pipe can be sent to the outlet header, so that even if the solution is highly viscous, Can be prevented from accumulating. As a result, it is possible to eliminate a decrease in cooling performance and an insufficient amount of solution in the outdoor unit.
第4の発明は、前記気液分離手段における溶液の液面を検出する液面センサを設け、前記溶液戻り用配管の中途部に電子膨張弁を設け、前記液面センサによる検出値に基づいて、前記気液分離手段における溶液の量を判断し、前記電子膨張弁の開閉制御を行う制御装置を備えている。
これにより、気液分離手段における溶液の量に応じて、溶液を圧縮機あるいは吸収器に送ることができる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a liquid level sensor for detecting the liquid level of the solution in the gas-liquid separation means, an electronic expansion valve is provided in the middle of the solution return pipe, and based on a detection value by the liquid level sensor. And a control device for determining the amount of the solution in the gas-liquid separation means and performing opening / closing control of the electronic expansion valve.
Thereby, according to the quantity of the solution in a gas-liquid separation means, a solution can be sent to a compressor or an absorber.
第5の発明は、前記蒸発器の入口側の前記冷媒と、出口側の前記冷媒との熱交換を行う溶液熱交換器を設けた。
これにより、排熱を利用することで、溶液の温度を高めることができ、溶液の粘度を低くした状態で圧縮機あるいは吸収器に戻すことができる。
5th invention provided the solution heat exchanger which performs heat exchange with the said refrigerant | coolant of the entrance side of the said evaporator, and the said refrigerant | coolant of an exit side.
Thereby, the temperature of a solution can be raised by utilizing exhaust heat, and it can return to a compressor or an absorber in the state which made the viscosity of the solution low.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るヒートポンプシステムを示す構成図である。
図1に示すように、ヒートポンプシステム1は、冷媒ガスを低温低圧の溶液に吸収させて熱交換した後、溶液と冷媒ガスとを分離する吸収サイクルと、圧縮して高温高圧となった冷媒を凝縮する時の放熱を利用する圧縮サイクルとを備えている。
なお、本実施の形態に係るヒートポンプシステム1では、冷媒として二酸化炭素を利用することが想定されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a heat pump system according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the heat pump system 1 absorbs a refrigerant gas in a low-temperature and low-pressure solution and exchanges heat, and then absorbs the refrigerant and the refrigerant that has been compressed to a high temperature and high pressure after separating the solution and the refrigerant gas. And a compression cycle that utilizes heat dissipation during condensation.
In heat pump system 1 concerning this embodiment, it is assumed that carbon dioxide is used as a refrigerant.
まず、圧縮サイクルについて説明する。
図1に示すように、圧縮サイクルは、圧縮機10と、冷媒用気液分離器11と、ガスクーラ12と、室内膨張弁13と、蒸発器14とを、冷媒配管15により接続して構成されている。図1中破線矢印は、冷媒の流れを示している。
また、圧縮機10の吐出側には、冷媒用気液分離器11が配置されており、冷媒用気液分離器11において分離された冷媒ガス(すなわち気体の二酸化炭素)は、適切な圧力レベル、例えば臨界圧力以上の任意の圧力値まで昇圧されてガスクーラ12に送られる。
First, the compression cycle will be described.
As shown in FIG. 1, the compression cycle is configured by connecting a
In addition, a refrigerant gas-liquid separator 11 is disposed on the discharge side of the
ガスクーラ12は、ガスクーラファン16を備えており、ガスクーラ12は、ガスクーラファン16を駆動することで、外気と冷媒との間で熱交換を行い、冷媒を冷却してエンタルピーを下げるように構成されている。
また、ガスクーラ12には、スプリット熱交換器17が接続されており、スプリット熱交換器17は、ガスクーラ12から送られた冷媒と、ガスクーラ12から送出された後分岐し、第7電子膨張弁46で減圧された冷媒と熱交換を行う。
The
In addition, a
スプリット熱交換器17は、室内ユニット60に収容された溶液熱交換器61に接続されている。室内ユニット60には、室内膨張弁13、第3気液分離タンク62、蒸発器14が収容されている。
溶液熱交換器61から送られる冷媒は、室内膨張弁13に送るように構成されている。溶液熱交換器61は、スプリット熱交換器17から送られる冷媒と、蒸発器14から送られる冷媒との間で熱交換を行うものである。
第3気液分離タンク62は、蒸発器14に送られる冷媒と、この冷媒に含まれる溶液とを分離するためのものである。
The
The refrigerant sent from the
The 3rd gas-
溶液熱交換器61から送られた冷媒は、室内膨張弁13により冷媒を減圧して膨張されて蒸発器14に送られ、蒸発器14において、室内空気と熱交換して蒸発される。これにより、室内空気が冷却され室内の冷房が行われる。
蒸発器14は、冷媒配管15を介して溶液熱交換器61に接続され、溶液熱交換器61から送られる冷媒は、弁としての第1電子膨張弁40を介して圧縮機10の吸入側に送られるように構成されている。
The refrigerant sent from the
The
また、第3気液分離タンク62には、溶液を取出して蒸発器14の出口側に送る溶液戻り用配管63が接続されており、溶液戻り用配管63の中途部には、電子膨張弁としての第8電子膨張弁47および逆止弁48が設けられている。これにより、第8電子膨張弁47の開度を調整することにより、第3気液分離タンク62により冷媒と分離された溶液は、蒸発器14の出口側に送られ、冷媒とともに圧縮機10あるいは後述する吸収器20に送るように構成されている。
The third gas-
次に、吸収サイクルについて説明する。
吸収サイクルは、吸収器20と、溶液タンク21と、溶液ポンプ22と、溶液熱交換器23と、再生器24と、溶液用気液分離器25と、動力回収ポンプ26とを、溶液配管27により接続して構成されている。
Next, the absorption cycle will be described.
The absorption cycle includes an
吸収器20には、蒸発器14が弁としての第2電子膨張弁41を介して接続されており、吸収器20は、蒸発器14から供給される二酸化炭素の冷媒ガスを溶液に吸収させるものである。
吸収器20には、吸収過程での吸収熱を除去するための吸収器ファン28が配置されている。
吸収器20には、溶液タンク21を介して溶液ポンプ22が接続されており、溶液ポンプ22を駆動することで、溶液は、溶液熱交換器23を介して再生器24に送られる。
The
The
A
再生器24には、例えば、温水や温風などの排熱が循環する排熱配管30が接続されており、再生器24に送られた溶液は、排熱配管30を循環する排熱により加熱されて濃縮され、溶液用気液分離器25に送られる。溶液用気液分離器25は、再生器24から送られる溶液を貯留し、溶液用気液分離器25の内部において、溶液から冷媒ガスを分離するものである。
For example, an
溶液用気液分離器25の上部には、冷媒戻り用配管31が接続されており、この冷媒戻り用配管31は、弁としての第3電子膨張弁42を介して放熱器32に接続されている。
放熱器32は、放熱器ファン33を備えており、放熱器32は、放熱器ファン33を駆動することで、外気と冷媒との間で熱交換を行い、冷媒を冷却して低温となった冷媒は、圧縮機10に戻される。
A
The
また、溶液用気液分離器25の下部は、溶液配管27を介して溶液熱交換器23に接続されている。
溶液熱交換器23は、吸収器20から送られる溶液と溶液用気液分離器25から送られる溶液との間で熱交換を行うものであり、再生器24における加熱により溶液に与えられた熱量の回収を行うものである。これにより、吸収サイクルの効率を向上させることができる。
溶液熱交換器23で熱交換された後の溶液は、動力回収ポンプ26を介して吸収器20に送られる。
The lower part of the solution gas-
The
The solution after heat exchange in the
溶液タンク21の上部には、第2冷媒戻り用配管34が接続されており、第2冷媒戻り用配管34は、途中、第4電子膨張弁43を介して圧縮機10の吸入側に接続されている。
また、溶液用気液分離器25の下部には、溶液戻り用配管35が接続されており、溶液戻り用配管35は、途中、第5電子膨張弁44を介して圧縮機10の吸入側に接続されている。
冷媒用気液分離器11の下部には、第2溶液戻り用配管36が接続されており、第2溶液戻り用配管36は、途中、弁としての第6電子膨張弁45を介して溶液用気液分離器25と溶液熱交換器23との間の溶液配管27に接続されている。
A second
A
A second
前記第1電子膨張弁40、第2電子膨張弁41、第3電子膨張弁42、第4電子膨張弁43、第5電子膨張弁44および第6電子膨張弁45は、全閉である0パルスから全開である480パルスの間で、開度を制御することができる弁である。なお、第4電子膨張弁43は、本実施形態においては、開度を制御することができる弁を用いているが、例えば、開度を制御しない逆止弁で構成するようにしてもよい。
The first
また、圧縮機10、冷媒用気液分離器11、溶液用気液分離器25および第3気液分離タンク62には、それぞれ内部の液面位置を検出する液面センサ50a,50b,50c,50dが取り付けられている。
また、再生器24の出口側の溶液配管27には、溶液の出口側の温度を検出する温度センサ51が設けられている。
圧縮機10の吸入側には、冷媒の圧力を検出する冷媒中圧圧力センサ52が設けられており、溶液タンク21の出口側には、溶液の圧力を検出する溶液低圧圧力センサ53が設けられている。
さらに、再生器24の出口側の溶液配管27には、溶液の圧力を検出する溶液中圧圧力センサ54が設けられており、冷媒用気液分離器11の出口側の冷媒配管15には、冷媒の圧力を検出する冷媒高圧圧力センサ55が設けられている。
Further, the
The
A refrigerant
Further, the
次に、本実施形態の制御構成について説明する。
図2は、本実施形態の制御構成を示すブロック図である。
図2に示すように、本実施形態のヒートポンプシステムは、制御装置55を備えている。
制御装置55は、ヒートポンプシステムの各部を中枢的に制御するものであり、演算実行部としてのCPU、このCPUによって実行可能な基本制御プログラムや所定のデータ等を記憶するROM、RAMなどのメモリ、その他の周辺回路などを備えている。
Next, the control configuration of this embodiment will be described.
FIG. 2 is a block diagram showing a control configuration of the present embodiment.
As shown in FIG. 2, the heat pump system of this embodiment includes a
The
制御装置55には、温度センサ51、冷媒中圧圧力センサ52、溶液低圧圧力センサ53、、溶液中圧圧力センサ54、冷媒高圧圧力センサ55、各液面センサ50a,50b,50c,50dの検出値がそれぞれ入力させるように構成されている。
制御装置55は、温度センサ51、冷媒中圧圧力センサ52、溶液低圧圧力センサ53、溶液中圧圧力センサ54、冷媒高圧圧力センサ55および各液面センサ50a,50b,50c,50dによる検出値に基づいて、圧縮機10、ガスクーラファン16、吸収器ファン28、放熱器ファン33、室内膨張弁13、各電子膨張弁40,41,42,43,44,45,46,47を制御するように構成されている。
The
The
本実施形態においては、制御装置55は、第3気液分離タンク62の液面センサからの検出信号に基づいて、液面センサ50dの検出結果が所定高さ以上になった場合には、第8電子膨張弁47を開くように制御する。
第8電子膨張弁47を開くことにより、第3気液分離タンク62に溜まった溶液が溶液戻り用配管63を介して蒸発器14の出口側に送られ、蒸発器14の出口側に送られた溶液は、必要に応じて、圧縮機10の吸込側または吸収器20に送られる。
In the present embodiment, the
By opening the eighth
次に、本実施形態による動作について説明する。
まず、ヒートポンプシステムを起動すると、制御装置55は、第1電子膨張弁40および第4電子膨張弁43を「開」、第2電子膨張弁41、第3電子膨張弁42、第5電子膨張弁44および第6電子膨張弁45を「閉」に制御して、圧縮サイクルと吸収サイクルとを分離させる。
この状態で、制御装置55は、圧縮機10を起動させるとともに、溶液ポンプ22および動力回収ポンプ26を起動させるように制御する(ST3)。
Next, the operation according to the present embodiment will be described.
First, when the heat pump system is activated, the
In this state, the
このように制御することで、圧縮機10から吐出された冷媒は、冷媒配管15を介して、冷媒用気液分離器11、ガスクーラ12、室内膨張弁13、蒸発器14を循環する圧縮サイクルが形成される。一方、溶液ポンプ22により送られる溶液は、溶液配管27を介して、吸収器20、溶液タンク21、溶液ポンプ22、溶液熱交換器23、再生器24、溶液用気液分離器25、溶液熱交換器23、動力回収ポンプ26を順次循環する吸収サイクルが形成される。
このように起動時には、圧縮サイクルと吸収サイクルとがそれぞれ独立して駆動される。
By controlling in this way, the refrigerant discharged from the
Thus, at the time of start-up, the compression cycle and the absorption cycle are driven independently.
次に、制御装置55は、温度センサ51による再生器24の出口側の溶液温度を検出し、検出温度が所定温度に達した場合には、第1電子膨張弁40および第4電子膨張弁43を「閉」、第2電子膨張弁41および第3電子膨張弁42を「開」に動作させ、圧縮サイクルと吸収サイクルとを併用し、圧縮吸収ハイブリッドサイクルでの運転制御を行う。
このように制御することで、圧縮機10から吐出された冷媒は、冷媒配管15を介して、冷媒用気液分離器11、ガスクーラ12、室内膨張弁13、蒸発器14を循環した後、第2電子膨張弁41を介して吸収器20に流入される。
Next, the
By controlling in this way, the refrigerant discharged from the
吸収器20に流入した冷媒は、吸収器20において、溶液に吸収され溶液タンク21に送られる。溶液は、溶液熱交換器23を介して再生器24に送られ、排熱と熱交換して加熱されて濃縮される。再生器24において、濃縮された溶液は、溶液用気液分離器25に送られ、溶液と冷媒とが分離される。
分離された冷媒は、第3電子膨張弁42を通って放熱器32に送られ、放熱器32において熱交換した後、圧縮機10に吸入される。
一方、溶液用気液分離器25の冷媒が分離された後の溶液は、溶液熱交換器23を介して吸収器20から送られる溶液と熱交換した後、動力回収ポンプ26を介して吸収器20に送られる。
このようにヒートポンプシステムを圧縮吸収ハイブリッドサイクルで動作させることで、溶液を利用して冷媒を循環させることで、効率のよい冷房運転を行うことができる。
The refrigerant flowing into the
The separated refrigerant is sent to the
On the other hand, the solution after the refrigerant of the solution gas-
By operating the heat pump system in the compression absorption hybrid cycle as described above, it is possible to perform efficient cooling operation by circulating the refrigerant using the solution.
そして、制御装置55は、第3気液分離タンク62の液面センサ50dによる検出値に基づいて、溶液の液面が所定高さより低いと判断した場合には、制御装置55は、第8電子膨張弁47を閉に制御する。
また、制御装置55により、第3気液分離タンク62の液面センサ50dによる検出値に基づいて、液面が所定高さ以上であると判断した場合には、制御装置55は、第8電子膨張弁47を「開」に制御する。これにより、第3気液分離タンク62に溜まった溶液は、溶液戻り用配管63を介して圧縮機10の吸入側または吸収器20に送られる。
このように制御することで、溶液が高粘度の場合であっても、溶液が蒸発器14に溜まってしまうことを防止することができる。
また、蒸発器14の出口側に送られた溶液は、溶液熱交換器61に送られ、スプリット熱交換器17から送られる冷媒(溶液を含む)と熱交換を行う。これにより、ガスクーラ12の出口側の排熱を利用することができ、溶液の温度を高めることができ、溶液の粘度を低くした状態で、溶液を圧縮機10の吸込側あるいは吸収器20に送ることができる。
When the
On the other hand, when the
By controlling in this way, it is possible to prevent the solution from being accumulated in the
The solution sent to the outlet side of the
以上説明したように、本実施形態においては、冷媒が循環する圧縮サイクルと溶液が循環する吸収サイクルとを備え、圧縮サイクルの蒸発器14で蒸発した冷媒を吸収器20で溶液に吸収させて吸収サイクル内を循環させ、吸収サイクルで再生器で排熱と熱交換した後、溶液から分離した冷媒を圧縮サイクルに供給するヒートポンプシステムであって、蒸発器14の冷媒の入口側に第3気液分離タンク62(気液分離手段)を備え、第3気液分離タンク62と蒸発器14の冷媒の出口側との間には、冷媒と分離された溶液を蒸発器14の冷媒の出口側に送る溶液戻り用配管63が設けられている。
これによれば、第3気液分離タンク62により、冷媒と溶液とを分離し、溶液戻り用配管63により分離した溶液を蒸発器14の冷媒の出口側に送ることができるので、溶液が高粘度の場合であっても、溶液が蒸発器14に溜まってしまうことを防止することができる。その結果、冷却性能の低下や室外ユニット内の溶液量の不足を解消することができる。
As described above, the present embodiment includes the compression cycle in which the refrigerant circulates and the absorption cycle in which the solution circulates, and the refrigerant evaporated by the
According to this, the third gas-
また、本実施形態においては、第3気液分離タンク62(気液分離手段)における溶液の液面を検出する液面センサ50dを設け、溶液戻り用配管63の中途部に第8電子膨張弁47を設け、液面センサ50dによる検出値に基づいて、第3気液分離タンク62における溶液の量を判断し、第8電子膨張弁47の開閉制御を行う制御装置55を備えている。
これにより、第3気液分離タンク62における溶液の量に応じて、溶液を圧縮機10あるいは吸収器20に送ることができる。
In the present embodiment, a
Thereby, the solution can be sent to the
また、本実施形態においては、蒸発器14の入口側の冷媒と、出口側の冷媒との熱交換を行う溶液熱交換器61を設けた。
これにより、排熱を利用することで、溶液の温度を高めることができ、溶液の粘度を低くした状態で圧縮機10あるいは吸収器20に戻すことができる。
In the present embodiment, the
Thereby, the temperature of a solution can be raised by utilizing exhaust heat, and it can return to the
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図3は 第2実施形態のヒートポンプシステムを示す構成図である。図4は、第2実施形態の蒸発器14を示す構成図である。
本実施形態においては、第1実施形態の蒸発器14および第3気液分離タンク62の形態が異なる場合の例を示している。
なお、図3において、図1および図2と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 3 is a configuration diagram showing the heat pump system of the second embodiment. FIG. 4 is a configuration diagram showing the
In this embodiment, the example in case the form of the
In FIG. 3, the same parts as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
本実施形態においては、図3および図4に示すように、蒸発器14は、室内空気と熱交換を行うための複数の伝熱管70を備えている。伝熱管70の冷媒の入口側および出口側には、溶液熱交換器61側からの冷媒配管15が接続される入口側ヘッダ71と、圧縮機10の吸込側の冷媒配管15が接続される出口側ヘッダ72とが設けられている。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, the
入口側ヘッダ71は、入口側ヘッダ71の内側に溶液熱交換器61からの冷媒配管15が挿入された2重管で構成されている。入口側ヘッダ71の内側に位置する冷媒配管15には、複数の開口73が形成されている。
伝熱管70は、入口側ヘッダ71および出口側ヘッダ72に連通されており、溶液熱交換器61から送られた冷媒は、冷媒配管の開口73を介して入口側ヘッダ71の内部に流入する。そして、この冷媒は、伝熱管70を通り室内空気と熱交換した後、出口側ヘッダ72に送られる。
なお、冷媒配管15の開口73は、入口側ヘッダ71の内部において、冷媒配管15の伝熱管70と反対側の面に形成することが好ましい。このように形成することで、冷媒配管15から送られる冷媒が直接伝熱管70に当たることを防止することができ、冷媒に含まれる溶液が伝熱管70に送られてしまうことを防止することができる。
The
The
The
また、入口側ヘッダ71の底部には、溶液戻り用配管63が接続されており、溶液戻り用配管63は、途中第8電子膨張弁47を介して出口側ヘッダ72の下部に接続されている。
この場合に、溶液戻り用配管63は、入口側ヘッダ71の接続位置に対して、出口側ヘッダ72の接続位置の方が低くなるように勾配が設けられている。
これにより、入口側ヘッダ71により分離された溶液は、入口側ヘッダ71の下方に溜められるが、溶液戻り用配管63に勾配を設けたことにより、入口側ヘッダ71の下方に溜められた溶液を出口側ヘッダ72に向けて円滑に送ることが可能となる。
なお、入口側ヘッダ71には、図示しないが入口側ヘッダ71の内部における溶液の液面を検出する液面センサが設けられている。
A
In this case, the
As a result, the solution separated by the
The
本実施形態においては、溶液熱交換器61から入口側ヘッダ71に冷媒が送られると、冷媒配管15の開口73から入口側ヘッダ71の内部に冷媒が流れ、入口側ヘッダ71において冷媒が伝熱管70に送られ、冷媒から分離された溶液は、入口側ヘッダ71の下方に溜められる。
In the present embodiment, when the refrigerant is sent from the
そして、制御装置55は、入口側ヘッダ71の液面センサによる検出値に基づいて、溶液の液面が所定高さより低いと判断した場合には、制御装置55は、第8電子膨張弁47を閉に制御する。
また、制御装置55により、入口側ヘッダ71の液面センサによる検出値に基づいて、液面が所定高さ以上であると判断した場合には、制御装置55は、第8電子膨張弁47を「開」に制御する。これにより、入口側ヘッダ71に溜まった溶液は、溶液戻り用配管63を介して出口側ヘッダ72に送られる。出口側ヘッダ72に送られた溶液は、圧縮機10の吸込側あるいは吸収器20に送られる。
このように制御することで、溶液が高粘度の場合であっても、溶液が蒸発器14に溜まってしまうことを防止することができる。
When the
In addition, when the
By controlling in this way, it is possible to prevent the solution from being accumulated in the
以上説明したように、本実施形態においては、気液分離手段を、蒸発器14の冷媒の入口側に設けられ2重管で構成された入口側ヘッダ71(気液分離手段)と、蒸発器14の冷媒の出口側に設けられた出口側ヘッダ72とから構成し、入口側ヘッダ71と出口側ヘッダ72との間には、入口側ヘッダ71により冷媒と分離された溶液を出口側ヘッダ72に送る溶液戻り用配管63が設けられている。
これによれば、入口側ヘッダ71により、冷媒と溶液とを分離し、溶液戻り用配管63により分離した溶液を出口側ヘッダ72に送ることができるので、溶液が高粘度の場合であっても、溶液が蒸発器14に溜まってしまうことを防止することができる。その結果、冷却性能の低下や室外ユニット内の溶液量の不足を解消することができる。
As described above, in the present embodiment, the gas-liquid separating means includes the inlet-side header 71 (gas-liquid separating means) provided on the refrigerant inlet side of the
According to this, since the refrigerant | coolant and a solution are isolate | separated by the
なお、本実施形態は本発明を適用した一態様を示すものであって、本発明は前記実施形態に限定されない。
例えば、本実施形態では、圧縮サイクルのガスクーラ12は、ガスクーラファン16による空冷方式としたが、水冷方式としてもよい。また、圧縮サイクルの放熱器32は、放熱器ファン33による空冷方式としたが、水冷方式としてもよいし、放熱器32の代わりに絞り弁を用いるようにしてもよい。
また、吸収サイクルの動力回収ポンプ26の代わりに絞り弁を用いるようにしてもよい。さらに、吸収サイクルの溶液熱交換器23および溶液タンク21は省略してもよい。また、本実施形態におけるすべての電子膨張弁は、電磁弁であってもよい。
In addition, this embodiment shows the one aspect | mode which applied this invention, Comprising: This invention is not limited to the said embodiment.
For example, in the present embodiment, the
A throttle valve may be used instead of the
以上のように、本発明に係るヒートポンプシステムは、圧縮サイクルと吸収サイクルとを併用したヒートポンプシステムとして、効率のよい運転を行うことができるとともに、蒸発器の内部に高粘度の溶液が溜まってしまうことを防止したヒートポンプとして好適に利用することができる。 As described above, the heat pump system according to the present invention can perform an efficient operation as a heat pump system using both a compression cycle and an absorption cycle, and a highly viscous solution accumulates inside the evaporator. It can be suitably used as a heat pump that prevents this.
1 ヒートポンプシステム
10 圧縮機
11 冷媒用気液分離器
12 ガスクーラ
13 室内膨張弁
14 蒸発器
15 冷媒配管
17 スプリット熱交換器
20 吸収器
21 溶液タンク
22 溶液ポンプ
23 溶液熱交換器
24 再生器
25 溶液用気液分離器
26 動力回収ポンプ
32 放熱器
46 第7電子膨張弁
47 第8電子膨張弁
48 逆止弁
50a,50b,50c,50d 液面センサ
55 制御装置
60 室内ユニット
61 溶液熱交換器
62 第3気液分離タンク
63 溶液戻り用配管
70 伝熱管
71 入口側ヘッダ
72 出口側ヘッダ
73 開口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
前記蒸発器の前記冷媒の入口側に気液分離手段を設けたことを特徴とするヒートポンプシステム。 A compression cycle in which the refrigerant circulates and an absorption cycle in which the solution circulates, the refrigerant evaporated in the evaporator of the compression cycle is absorbed in the solution by the absorber and circulated in the absorption cycle, and the regenerator in the absorption cycle A heat pump system for supplying the refrigerant separated from the solution to the compression cycle after exchanging heat with exhaust heat.
A heat pump system comprising gas-liquid separation means provided on the refrigerant inlet side of the evaporator.
前記気液分離タンクと前記蒸発器の前記冷媒の出口側との間には、前記冷媒と分離された溶液を前記蒸発器の前記冷媒の出口側に送る溶液戻り用配管が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のヒートポンプシステム。 The gas-liquid separation means is constituted by a gas-liquid separation tank,
Between the gas-liquid separation tank and the outlet side of the refrigerant of the evaporator, a solution return pipe for sending the solution separated from the refrigerant to the outlet side of the refrigerant of the evaporator is provided. The heat pump system according to claim 1.
前記入口側ヘッダと前記出口側ヘッダとの間には、前記入口側ヘッダにより前記冷媒と分離された溶液を前記出口側ヘッダに送る溶液戻り用配管が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のヒートポンプシステム。 The gas-liquid separation means includes an inlet-side header provided on the refrigerant inlet side of the evaporator and configured by a double pipe, and an outlet-side header provided on the refrigerant outlet side of the evaporator. And
The solution return pipe for sending the solution separated from the refrigerant by the inlet header to the outlet header is provided between the inlet header and the outlet header. The heat pump system according to 1.
前記液面センサによる検出値に基づいて、前記気液分離手段における溶液の量を判断し、前記電子膨張弁の開閉制御を行う制御装置を備えていることを特徴とする請求項2または請求項3に記載のヒートポンプシステム。 A liquid level sensor for detecting the liquid level of the solution in the gas-liquid separation means, and an electronic expansion valve in the middle of the solution return pipe;
The control device for determining the amount of the solution in the gas-liquid separation unit based on the detection value by the liquid level sensor and controlling the opening and closing of the electronic expansion valve is provided. 3. The heat pump system according to 3.
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