JP5237157B2 - 空気熱源ターボヒートポンプ - Google Patents
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Description
すなわち、本発明にかかる空気熱源ターボヒートポンプは、冷媒を圧縮する多段ターボ圧縮機と、冷凍サイクルを切替える切替え弁と、熱源側の空気熱交換器と、冷媒を断熱膨張する主膨張弁と、利用側の熱交換器とを順次接続してヒートポンプサイクルを構成するとともに、前記熱源側空気熱交換器と前記利用側熱交換器との間に、冷媒流通方向切替え弁を介して常に一方向から高圧液冷媒を流通させ、その一部を蒸発させて前記高圧液冷媒を過冷却し、蒸発した中間圧冷媒を前記多段ターボ圧縮機の中間吸込み口に注入する回路を備えたエコノマイザと、該エコノマイザの下流側に蒸発器として機能する前記熱源側空気熱交換器または前記利用側熱交換器に供給される冷媒を予冷する冷媒予冷器とが設けられている空気熱源ターボヒートポンプにおいて、前記冷媒予冷器用膨張弁により、前記主膨張弁の入り口側冷媒温度と蒸発温度ETとの差を適正値に制御するとともに、前記主膨張弁により、前記エコノマイザの出口冷媒温度と中間温度MTとの差を適正値に制御する制御部を備えていることを特徴とする。
図1には、空気熱源ターボヒートポンプ1の冷媒回路図が示されている。空気熱源ターボヒートポンプ1は、多段(2段)ターボ圧縮機2と、冷凍サイクル切替え弁(四方切替え弁)3と、熱源側空気熱交換器4と、冷媒流通方向切替え弁(四方切替え弁)5と、エコノマイザ6と、冷媒予冷器7と、主膨張弁8と、2台のプレート式熱交換器9A,9Bが直列多段に接続された利用側熱交換器9とを順次接続して構成された閉サイクルのヒートポンプサイクル(冷凍サイクル)10を備えている。
先ず、図5に示されるモリエ線図を参照して、空気熱源ターボヒートポンプ1の動作を説明する。なお、図5中における数字31ないし36は、温度センサ31ないし36による検出温度に対応しており、数字8,14,16は、膨張弁8,14,16による断熱膨張(減圧)に対応している。
また、冷凍サイクルおよび冷媒流通方向を切替えるための切替え弁3,5は、必ずしも四方切替え弁である必要はなく、例えば電磁開閉弁を組み合わせたブリッジ回路等により代替することも可能である。
2 多段ターボ圧縮機
2C 中間吸込み口
3 冷凍サイクル切替え弁(四方切替え弁)
4 熱源側空気熱交換器
5 冷媒流通方向切替え弁(四方切替え弁)
6 エコノマイザ
7 冷媒予冷器
8 主膨張弁
9 利用側熱交換器
10 ヒートポンプサイクル(冷凍サイクル)
15 ガス回路
16 冷媒予冷器用膨張弁
19 モータ冷却回路
20 冷媒流量制御弁
32,33,35,36,38 温度センサ
52,53 圧力センサ
60 制御部
ET 蒸発温度
MT 中間温度
Claims (4)
- 冷媒を圧縮する多段ターボ圧縮機と、冷凍サイクルを切替える切替え弁と、熱源側の空気熱交換器と、冷媒を断熱膨張する主膨張弁と、利用側の熱交換器とを順次接続してヒートポンプサイクルを構成するとともに、
前記熱源側空気熱交換器と前記利用側熱交換器との間に、冷媒流通方向切替え弁を介して常に一方向から高圧液冷媒を流通させ、その一部を蒸発させて前記高圧液冷媒を過冷却し、蒸発した中間圧冷媒を前記多段ターボ圧縮機の中間吸込み口に注入する回路を備えたエコノマイザと、該エコノマイザの下流側に蒸発器として機能する前記熱源側空気熱交換器または前記利用側熱交換器に供給される冷媒を予冷する冷媒予冷器とが設けられている空気熱源ターボヒートポンプにおいて、
前記冷媒予冷器用膨張弁により、前記主膨張弁の入り口側冷媒温度と蒸発温度ETとの差を適正値に制御するとともに、前記主膨張弁により、前記エコノマイザの出口冷媒温度と中間温度MTとの差を適正値に制御する制御部を備えていることを特徴とする空気熱源ターボヒートポンプ。 - 前記制御部は、更に前記エコノマイザ用の副膨張弁により、前記圧縮機の中間吸込み口に吸入される中間圧冷媒温度と中間温度MTとの差を適正値に制御することを特徴とする請求項1に記載の空気熱源ターボヒートポンプ。
- 前記冷媒予冷器の出口側から抽出した高圧液冷媒の一部を、前記多段ターボ圧縮機を駆動する電動モータに導入し、該電動モータを冷却して蒸発した冷媒を前記多段ターボ圧縮機の吸入側に戻すモータ冷却回路を備えていることを特徴とする請求項1または2に記載の空気熱源ターボヒートポンプ。
- 前記モータ冷却回路には、前記電動モータから排出される冷媒温度に基づいて制御される冷媒流量制御弁が設けられていることを特徴とする請求項3に記載の空気熱源ターボヒートポンプ。
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