JP4337126B2 - 超臨界型ヒートポンプ装置 - Google Patents
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Description
そのうちの第1冷媒回路において、第1膨張機構通過後の冷媒を蒸発させる蒸発器として大気から採熱する第1採熱用蒸発器を設け、
一方、第2冷媒回路において、第2膨張機構通過後の冷媒を蒸発させる蒸発器として、加熱対象熱媒を各々の前記加熱用凝縮器に通流させる前に予冷する予冷用蒸発器を設けた超臨界型ヒートポンプ装置であって、
前記ヒートポンプ装置へ導入路から供給される熱媒を最初に第2冷媒回路の前記予冷用蒸発器に導入して予冷し、
この予冷した熱媒を、前記第1冷媒回路の第1加熱用凝縮器と、前記第2冷媒回路の第2加熱用凝縮器とに並列に通流させる並列通流状態と、前記第1加熱用凝縮器、前記第2加熱用凝縮器の順に直列に通流させる直列通流状態とのいずれかの回路構成とすると共に、
前記導入路の途中箇所と、前記第1加熱用凝縮器および前記第2加熱用凝縮器の下流側とを短絡して、熱媒の一部を前記予冷用蒸発器・前記第1加熱用凝縮器・前記第2加熱用凝縮器に対し迂回させるバイパス路を設け、
前記予冷用蒸発器・前記第1加熱用凝縮器・前記第2加熱用凝縮器を通過させる熱媒と前記バイパス路を通過させる熱媒との流量比を連続的又は段階的に調整する調整弁手段を設けた点にある。
また、蒸発器に対する送給熱媒のうちバイパス路を通過させた熱媒と蒸発器に通過させた熱媒(即ち、蒸発器で冷却された熱媒)とを合流させることで、装置全体としては、熱媒の全流量を蒸発器に通過させた場合と同等の熱量を熱媒の全流量から奪取するようにしながらも、熱媒の全流量を蒸発器に通過させるのに比べ、バイパス路側の熱媒流量分(即ち、蒸発器側の熱媒流量減少分)だけ蒸発器における熱媒の温度をより大きく低下させることができて、それに伴い、蒸発器における冷媒の入出口温度差及び入出口比エンタルピ差(即ち、モリエル線図上における冷凍サイクルの下辺長)を増大させることができ、これにより、冷媒回路運転の成績係数を向上させることができる。
また、バイパス路に通過させる熱媒と蒸発器に通過させる熱媒との流量比を連続的又は段階的に調整する調整弁手段を設けることで、その調整弁手段による連続的又は段階的な流量比調整により、冷媒回路の良好かつ安定的な運転状態を運転条件に応じて確保するようにしながら、上記の如く蒸発器側の熱媒流量減少分だけ蒸発器における熱媒の温度をより大きく低下させることができて、その分、冷媒回路運転の成績係数を向上させることができる。
第1冷媒回路及び第2冷媒回路の各々の凝縮器に通流させる熱媒を並列通流状態に設定した場合には、加熱対象熱媒を加熱用の第1及び第2凝縮器での加熱に先立ち第2冷媒回路における予冷用の第2蒸発器により予冷する。よって、その予冷による熱媒温度降下分だけ加熱用の第1及び第2凝縮器における加熱対象熱媒の入出口温度差(入口温度と加熱後の前記所要温度との温度差)を大きくすることができる。それに伴い、加熱用の第1及び第2凝縮器における冷媒の入出口温度差及び入出口比エンタルピ差(モリエル線図上における冷凍サイクルの上辺長)の合計が増大する。これにより、装置全体の冷媒回路運転の成績係数を向上させることができる。
また、例えば、熱媒としての新鮮水を沸き上げる場合に、その沸き上げ能力を上げる為に、第2冷媒回路において予冷用蒸発器への冷媒の通流を断った状態で、予冷用蒸発器と並列に設けた採熱用の第2蒸発器に冷媒を通流させる。その採熱用の第2蒸発器を第1冷媒回路の第1採熱用蒸発器とともに大気に対して採熱機能させる採熱選択状態にする。併せて、冷却を伴わずに予冷用蒸発器を通過させた熱媒を加熱用の第1及び第2凝縮器に対し並列に通過させて加熱する並列通流状態にする。これにより、予冷用蒸発器で予冷を行う場合に比べ実質の加熱負荷を低減させて成績係数をさらに高いものにすることができる。
一方、第1冷媒回路及び第2冷媒回路の各々の加熱用凝縮器に通流させる熱媒を直列通流状態に設定した場合には、加熱対象熱媒の加熱昇温幅を第1加熱用凝縮器と第2加熱用凝縮器とに振り分けて、上記並列通流状態に比べて第1冷媒回路及び第2冷媒回路の圧縮機の各仕事量を減少させる。すなわち各々の圧縮機における冷媒の入出口温度差及び入出口比エンタルピ差が減じられることとなる。これにより、第1冷媒回路及び第2冷媒回路の各々において、加熱用凝縮器における冷媒の入出口比エンタルピ差と圧縮機における冷媒の入出口比エンタルピ差との比率(略言すれば、ヒートポンプ装置の入出力比率)が増大する。その結果、第1冷媒回路及び第2冷媒回路の運転成績係数を向上させ、ヒートポンプ装置全体としての成績係数を向上させることができる。
また、第2加熱用凝縮器で加熱対象熱媒を高温(例えば60〜80℃)に加熱するにしても、予冷用蒸発器により加熱対象の熱媒(例えば50〜70℃)を予冷することで、予冷用蒸発器での冷媒温度を高くして、予冷用蒸発器での冷媒温度と第2加熱用凝縮器での冷媒温度との温度差が小さくなるようにする。このことからも、第2冷媒回路の圧縮機における冷媒の入出口比エンタルピ差に対する予冷用蒸発器、及び、第2加熱用凝縮器における冷媒の入出口比エンタルピ差の比率を高めて、第2冷媒回路の運転成績係数を向上させ、そのことで本ヒートポンプ装置の装置全体としての成績係数を更に向上させるようにしてある。
そのうちの第1冷媒回路において、第1膨張機構通過後の冷媒を蒸発させる蒸発器として大気から採熱する第1採熱用蒸発器を設け、
一方、第2冷媒回路において、第2膨張機構通過後の冷媒を蒸発させる蒸発器として、加熱対象熱媒を各々の前記加熱用凝縮器に通流させる前に予冷する予冷用蒸発器を設けた超臨界型ヒートポンプ装置であって、
前記ヒートポンプ装置へ導入路から供給される熱媒を最初に第2冷媒回路の前記予冷用蒸発器に導入して予冷し、
この予冷した熱媒を、前記第1冷媒回路の第1加熱用凝縮器と前記第2冷媒回路の第2加熱用凝縮器とに対し並列に通流させる「並列通流状態」と、第1加熱用凝縮器と前記第2加熱用凝縮器とに対しその順に直列に通流させる「直列通流状態」との切り換えを行う切り換え機構を備え、
前記湯水導入路の途中箇所と、前記第1加熱用凝縮器および前記第2加熱用凝縮器の下流側とを短絡して、熱媒の一部を前記予冷用蒸発器・前記第1加熱用凝縮器・前記第2加熱用凝縮器に対し迂回させるバイパス路を設けるとともに、
前記予冷用蒸発器・前記第1加熱用凝縮器・前記第2加熱用凝縮器を通過させる熱媒と前記バイパス路を通過させる熱媒との流量比を連続的又は段階的に調整する調整弁手段を設けた点にある。
臨界型ヒートポンプ装置、2A〜2Cは貯湯タンク、3は床暖房パネルやファンコイルユニットなどの温水循環式の暖房装置、4は中継熱交換器、5は温水循環式の融雪装置、6は浴槽(又は温水プール)、7は給湯栓である。
なお、この給湯状態においては上流側及び下流側の三方弁Va,Vbは短絡側通流状態にある。
次に別の実施形態を列記する。
R′ 冷媒(第2冷媒)
20 圧縮機(第1圧縮機)
25 圧縮機(第2圧縮機)
21 凝縮器(加熱用第1凝縮器)
26 凝縮器(加熱用第2凝縮器)
22 膨張機構(第1膨張機構)
27 膨張機構(第2膨張機構)
23 蒸発器(採熱用第1蒸発器)
28 蒸発器(予冷用第2蒸発器)
24 冷媒回路(第1冷媒回路)
29 冷媒回路(第2冷媒回路)
35 バイパス路
36 調整弁手段
Claims (2)
- 各々、圧縮機、加熱用凝縮器、膨張機構、採熱用蒸発器の順に冷媒を循環させる独立した2つの冷媒回路を併設し、
そのうちの第1冷媒回路において、第1膨張機構通過後の冷媒を蒸発させる蒸発器として大気から採熱する第1採熱用蒸発器を設け、
一方、第2冷媒回路において、第2膨張機構通過後の冷媒を蒸発させる蒸発器として、加熱対象熱媒を各々の前記加熱用凝縮器に通流させる前に予冷する予冷用蒸発器を設けた超臨界型ヒートポンプ装置であって、
前記ヒートポンプ装置へ導入路から供給される熱媒を最初に第2冷媒回路の前記予冷用蒸発器に導入して予冷し、
この予冷した熱媒を、前記第1冷媒回路の第1加熱用凝縮器と、前記第2冷媒回路の第2加熱用凝縮器とに並列に通流させる並列通流状態と、前記第1加熱用凝縮器、前記第2加熱用凝縮器の順に直列に通流させる直列通流状態とのいずれかの回路構成とすると共に、
前記導入路の途中箇所と、前記第1加熱用凝縮器および前記第2加熱用凝縮器の下流側とを短絡して、熱媒の一部を前記予冷用蒸発器・前記第1加熱用凝縮器・前記第2加熱用凝縮器に対し迂回させるバイパス路を設け、
前記予冷用蒸発器・前記第1加熱用凝縮器・前記第2加熱用凝縮器を通過させる熱媒と前記バイパス路を通過させる熱媒との流量比を連続的又は段階的に調整する調整弁手段を設けた超臨界型ヒートポンプ装置。 - 各々、圧縮機、加熱用凝縮器、膨張機構、採熱用蒸発器の順に冷媒を循環させる独立した2つの冷媒回路を併設し、
そのうちの第1冷媒回路において、第1膨張機構通過後の冷媒を蒸発させる蒸発器として大気から採熱する第1採熱用蒸発器を設け、
一方、第2冷媒回路において、第2膨張機構通過後の冷媒を蒸発させる蒸発器として、加熱対象熱媒を各々の前記加熱用凝縮器に通流させる前に予冷する予冷用蒸発器を設けた超臨界型ヒートポンプ装置であって、
前記ヒートポンプ装置へ導入路から供給される熱媒を最初に第2冷媒回路の前記予冷用蒸発器に導入して予冷し、
この予冷した熱媒を、前記第1冷媒回路の第1加熱用凝縮器と前記第2冷媒回路の第2加熱用凝縮器とに対し並列に通流させる「並列通流状態」と、第1加熱用凝縮器と前記第2加熱用凝縮器とに対しその順に直列に通流させる「直列通流状態」との切り換えを行う切り換え機構を備え、
前記湯水導入路の途中箇所と、前記第1加熱用凝縮器および前記第2加熱用凝縮器の下流側とを短絡して、熱媒の一部を前記予冷用蒸発器・前記第1加熱用凝縮器・前記第2加熱用凝縮器に対し迂回させるバイパス路を設けるとともに、
前記予冷用蒸発器・前記第1加熱用凝縮器・前記第2加熱用凝縮器を通過させる熱媒と前記バイパス路を通過させる熱媒との流量比を連続的又は段階的に調整する調整弁手段を設けた超臨界型ヒートポンプ装置。
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