JPH03105173A - ヒートポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はヒートポンプ装置に関する。

［従来技術］ エンジン駆動のコンプレッサを備えるヒートポンプ装置
において、エンジン排熱を回収する形式のものがある。

特開昭６２−８４２７３＠公報のヒートポンプ装置は、
このエンジン排熱回収型のヒートポンプ装置を開示して
いる。このヒートポンプ装置は、第３図に示すように、
エンジン１００により駆動される第１コンプレッ’ｌ−
１０１及び第２コンプレッサ１０２を有し、各コンブレ
ッサ１０１、１０２から吐出ざれる高圧冷媒ガスは室内
熱交換器１０３で凝縮してレシーバ１０４に流れ込み、
レシーバ］０４から出た冷媒の一部は膨脹弁１０５を介
して室外熱交換器１０６に流入し、吸熱気化した後、四
方弁’Ｉ　Ｏ　７を介して第１コンプレッサ１０１にリ
ターンする。一方、レシーバ１６４がら出た冷媒の残部
は膨脹弁１０８を介して排熱回収器１０９に流入し、吸
熱気化した後、第２コンプレッサ１０２にリターンする
。

［発明が解決しようとする課題］ 上記したヒートポンプ装置は、室外熱交換器１０６で外
気熱を、排熱回収器１０９でエンジン排熱を回収できる
が、第１、第２コンプレツサを必要とする他、各コンプ
レツサの吐出側にオイルセバレータ１１８及び逆止弁１
１６（第３図参照）が必要となるなど、サイクル構成が
複雑大型となり、車両への搭戟性の点、信頼性、耐久性
の点で不利であった。

本発明は、簡単な装置構戊により高低２熱源から吸熱可
能なヒートポンプ装置を提供することを解決すべき課題
としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明のヒートポンプ装置は、高圧冷媒ガスを凝縮する
放熱側熱交換器と、前記放熱側熱交換器の出口に並列接
続ざれた第１、第２減圧装置と、該第１減圧装置の出口
に接続され、低温熱源から吸熱して低圧の冷媒ガスを加
熱する吸熱側低温熱交換器と、前記第２減圧装着の出口
に接続され、高温熱源から吸熱して中間圧の冷媒ガスを
ｈａ熱する吸熱側高温熱交換器と、前記吸熱側低温熱交
換器の出口に接続される低圧吸入孔と前記吸熱側高温熱
交換器の出口に接続される中間圧吸入孔とを備えるとと
もに、前記低圧吸入孔から吸入した冷媒ガスを予備圧縮
した後で前記中間圧吸入孔から冷媒ガスを吸入して圧縮
し、前記放熱側熱交＠器に吐出する多効式コンプレツサ
とを具備することを特徴としている。

多効式コンプレッサは、複数の吸入孔をもち、各吸入孔
から異なる圧力の冷媒ガスを吸入することができる容積
型コンプレツナを意味し、例えば、ベーン型、スクロー
ル型などのコンプレツサで構或することができる。

［作用］ 多効式コンプレツサから吐出された高圧冷媒カスは放熱
側熱交換器で凝縮され、第１減圧装置により大減圧比で
減圧ざれて吸熱側低温熱交換器へ、第２減圧装置により
小減圧比で減圧されて吸熱側高温熱交換器へ送られる。

吸熱側低温熱交換器は低温熱源から吸熱して低圧の冷媒
を加熱気化し、吸熱側高温熱交換器は高温熱源から吸熱
して中間圧の冷媒を加熱気化する。

多効式コンプレッサは、低圧吸入孔から低圧冷媒ガスを
吸入して所定圧力まで予備圧縮する。続いて、この多効
式コンプレツサの圧縮室は中間圧吸入孔から中間圧の冷
媒ガスを吸入し、その後の圧縮工程で上記予備圧縮され
た冷媒ガス及び中間圧の冷媒ガスを混合圧縮する。

［実施例］ 本発明のヒートポンプ装置の一実施例を第１図のブロッ
ク図に基づいて説明する。

このヒートポンプ装置は、エンジン１により駆動される
コンプレツサ（本発明でいう多効式コンプレッサ〉２と
、室内熱交換器（本発明でいう放熱側熱交換器）３、第
１膨張弁（本発明でいう第１減圧装置＞１０ｂ、室外熱
交換器（本発明でいう吸熱側低温熱交換器）４、アキュ
ムレータ８、第２膨張弁（本弁明でいう箒２減圧装置＞
１０８、冷媒加熱器（本発明でいう吸熱側高温熱交換器
）５を有している。

べ−ン型のコンプレツサ２はエンジン１により駆動され
、その吐出孔から伸びる冷媒配管は四方弁９を介して、
室内熱交換器３、第１の減圧装置１０ｂ、室外熱交換器
４に順次接続され、更に、室外熱交換器４から四方弁９
、アキュムレータ８を介してコンプレツサ２の低圧吸入
孔２ａ（第２図参照〉に接続ざれている。更に、冷媒配
管は、室内熱交換器３と第１の減圧装置１０ｂとの間で
分岐し、第２の減圧装置１０ａ、冷媒加熱器５、電磁弁
１２を順次介してコンプレツサ２の中間圧吸入孔２ｂ（
第２図参照）に接続されている。

また、水冷型のエンジン１の冷却系は、図示しない冷却
水ポンプにより、エンジン１内部の冷却水経路（図示せ
ず）、排気管内の排気ガスから排熱を回収する排気熱交
換器７、中間圧の冷媒ガスを加熱する冷媒加熱器５、サ
ーモスタット１１を、温水（冷却水〉が順次流れてエン
ジン１へ戻る温水回路となっている。更に、温水がザー
モスタット１１から分岐してラジエータ６に経由してエ
ンジンの冷却水経路（図示せず〉に戻る温水分岐回路が
設【ブられており、サーモスタット１１は、温水温度が
上昇した場合に冷媒加熱器５からの温水をラジエータ６
を経由してエンジンに戻している。

室外熱交換器４はラジエータ６に隣接して設けられてお
り、ファン１３により送風されている。

室内熱交換器３はシロツコファン１２により送風ざれて
いる。

コンプレッサ２は、通常のベーン型コンプレッサであっ
て、ロータ２３により回転されつつロタ２３の径方向に
１習動して圧縮室（例えば２１〉を区画する一対のベー
ン２２、２２を有しており、ただ第２図に示すように、
ハウジング側端壁２０に大而積の低圧吸入孔２ａ及び小
面積の中間圧吸入孔２ｂを有している。第２図において
斜線で示す一つの圧縮室２１は低圧吸入孔２ａからの低
圧冷媒ガスの吸入が終了し、中間圧吸入孔２ｂからの吸
入がまだ開始ざれていない状態を示している。

この圧縮機では、各圧縮室｛例えば２１｝は低圧吸入孔
２ａからの低圧冷媒ガスの吸入が終了し、そしてこの吸
入された低圧冷媒ガスが多少予備圧縮された後で中間圧
吸入孔２ｂからの吸入が開始されるように設計されてい
る。低圧冷媒ガスを予備圧縮するのは、中間圧吸入孔２
ｂから吸入する冷媒ガスの圧力低下を防いで、冷媒加熱
器５からの冷媒ガスに対する圧縮仕事を減らすためであ
る。

以下、このヒートポンプ装置の暖房運転を説明する。

コンプレッサ２は吸入した冷媒ガスを圧縮して、高温の
高圧冷媒ガスを四方弁９を介して室内熱交換器３に吐出
し、シロツコファン１２により送風される室内空気を加
熱し、室内を暖房する。室内熱交換器３で放熱し凝縮し
た高圧冷媒は第１膨脹弁１０ｂで減圧されて低圧冷媒と
なり、室外熱交換器４で外気より吸熱気化して低圧冷媒
ガスとしてコンプレッサ２の低圧吸入孔２ａへ吸入ざれ
る。

一方、室内熱交換器３からでた高圧冷媒は第２膨脹弁１
０ａにおいて第１膨脹弁１０ｂよりも小さい減圧比で減
圧ざれて中間圧冷媒となり、冷媒加熱器５で温水から吸
熱気化して中間圧冷媒ガスとしてコンプレッサ２の中間
圧吸入孔２ａへ吸入ざれる。

したがって、このヒートボンプナイクルによれば、低圧
冷媒による低温（例えばＯ℃以下〉での気化により外気
から吸熱し、かつ、中間圧冷媒によるそれＪ：りも高温
（例えば２０℃）での気化によりエンジン排熱で加熱さ
れた温水から吸熱している。したがって、コンプレッサ
２は、冷媒加熱器５から吸入する中間圧冷媒ガスをより
小さい圧縮比で吐出圧まで圧縮すればよく、圧縮仕事の
減少が可能となり、ヒートポンプサイクル効率を改善す
ることができる。なお、コンプレッサ２は室外熱交換器
４からの低圧冷媒ガスに対しては中間圧吸入孔２ａがな
い場合と同等の吸入能力を有しているので、コンプレッ
サ２の冷媒ガス吐出能力（容４）は、中間圧冷媒ガスを
吸入した分だけ増加づる。

一方、冷房時にはコンプレッサ２から吐出された高圧冷
媒ガスは四方弁９を介して室外熱交＠器４へ流れ凝縮液
化した後、第１膨張弁１０ｂにより減圧され、低圧・低
温状態となって室内熱交換器３へ流入し、室内空気を冷
却する。このとき、冷媒加熱器５と中間圧吸入孔２ｂと
の間の冷媒配管に設けられた電磁弁１２が遮断されて中
間圧吸入孔２ｂは閉じられる。また、温水は冷媒加熱器
５で吸熱されないために高温となり、サーモスタット１
１の作動によりラジエータ６へ流れ、冷却される。

なおこの実施例では、エンジン駆動ヒートポンプ装置に
よるエンジン排熱回収を説明したが、高低熱源としては
、工場排熱の他、他の熱源でもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明のヒートポンプ装茜は、低温
熱源から吸熱する吸熱側低温熱交換器に接続される低圧
吸入孔と、高温熱源から吸熱する吸熱側高温熱交換器に
接続ざれる中間圧吸入孔とを備える多効式コンプレッサ
が、低圧吸入孔から吸入した低圧の冷媒ガスを予備圧縮
した後に中間圧吸入孔から吸入した中間圧の冷媒ガスの
吸入を開始する構成となっているので、低温熱源からの
吸熱のために大圧縮仕事を伴うヒートポンプサイクルと
ともに、高温熱源からの吸熱のために小圧縮仕事しか伴
なわないヒートポンプサイクルとを、簡単な装置構或に
より、同時に実施することができ、消費動力の節約及び
暖房能力の向上を果たすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のヒ〜トポンプ装置の一実施例を示すブ
ロック図、第２図はベーン型のコンプレッサ２の模式断
而図である。第３図は従来のヒー１〜ポンプ装置のブロ
ック図である。 １・・・エンジン ２・・・］ンプレッサ（多孔式コンプレッサ）３・・・
室内熱交換器（放熱側熱交ＦＡ器）２ａ・・・低圧吸入
孔 ２ｂ・・・中間圧吸入孔 ４・・・第１膨張弁（第１減圧装置〉

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）高圧冷媒ガスを凝縮する放熱側熱交換器と、前記
   放熱側熱交換器の出口に並列接続された第１、第２減圧
   装置と、 該第１減圧装置の出口に接続され、低温熱源から吸熱し
   て低圧の冷媒を加熱する吸熱側低温熱交換器と、 前記第２減圧装置の出口に接続され、高温熱源から吸熱
   して中間圧の冷媒を加熱する吸熱側高温熱交換器と、 前記吸熱側低温熱交換器の出口に接続される低圧吸入孔
   と、前記吸熱側高温熱交換器の出口に接続される中間圧
   吸入孔とを備えるとともに、前記低圧吸入孔から吸入し
   た冷媒ガスを予備圧縮した後で前記中間圧吸入孔から冷
   媒ガスを吸入して圧縮し、前記放熱側熱交換器に吐出す
   る多効式コンプレッサと、 を具備することを特徴とするヒートポンプ装置。