JPS61138058A - ヒ−トポンプ装置 - Google Patents
ヒ−トポンプ装置Info
- Publication number
- JPS61138058A JPS61138058A JP25921384A JP25921384A JPS61138058A JP S61138058 A JPS61138058 A JP S61138058A JP 25921384 A JP25921384 A JP 25921384A JP 25921384 A JP25921384 A JP 25921384A JP S61138058 A JPS61138058 A JP S61138058A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refrigerant
- heat pump
- pump device
- pressure
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Central Heating Systems (AREA)
- Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は作動媒体として非共沸混合冷媒を用いるヒート
ポンプ装置に関する５ 〔発明の技術的背景とその問題点〕 本発明に係ると一トポンプ装置に使用される非共沸混合
冷媒とは沸点の異なる２種類以上の媒体を混合させたも
ので、気相と液相の組成が異なり、一定圧力のもとて蒸
発、凝縮させた場合でも、その相変化過程で温度変化を
生じる冷媒である。従来、非共沸混合冷媒を用いたヒー
トポンプ装置くおいては圧縮機、凝縮器、膨張機構、蒸
発器ｔ−巣純に連結したサイクルにおいて凝縮器と蒸発
器に関し、熱源となる被加熱流体及び被冷却流体と非共
沸混合冷媒とをそれぞれ対向流形式で熱交換させること
により、熱交換過程の不可逆損失を減少させ高効率化を
図ることが検討されている。その実施にあたっては被加
熱流体の温度上昇と非共沸混合冷媒の凝縮過程による温
度降下及び被冷却流体の温度降下と非共沸混合冷媒の蒸
発過程による温度上昇をできるだけ一致させることによ
って大きな効果を生じさせることができる。
ポンプ装置に関する５ 〔発明の技術的背景とその問題点〕 本発明に係ると一トポンプ装置に使用される非共沸混合
冷媒とは沸点の異なる２種類以上の媒体を混合させたも
ので、気相と液相の組成が異なり、一定圧力のもとて蒸
発、凝縮させた場合でも、その相変化過程で温度変化を
生じる冷媒である。従来、非共沸混合冷媒を用いたヒー
トポンプ装置くおいては圧縮機、凝縮器、膨張機構、蒸
発器ｔ−巣純に連結したサイクルにおいて凝縮器と蒸発
器に関し、熱源となる被加熱流体及び被冷却流体と非共
沸混合冷媒とをそれぞれ対向流形式で熱交換させること
により、熱交換過程の不可逆損失を減少させ高効率化を
図ることが検討されている。その実施にあたっては被加
熱流体の温度上昇と非共沸混合冷媒の凝縮過程による温
度降下及び被冷却流体の温度降下と非共沸混合冷媒の蒸
発過程による温度上昇をできるだけ一致させることによ
って大きな効果を生じさせることができる。
しかしながら、ヒートポンプ装置にこのような非共沸混
合冷媒を使用した場合には装置から外部に冷媒が漏洩し
念時に装置内部の冷媒組成が変化して初期の状態とは異
なったものになり、それによって先に述べた蒸発、凝縮
の熱交換過程における不可逆損失の抑制効果が低下して
しまう恐れがあった。
合冷媒を使用した場合には装置から外部に冷媒が漏洩し
念時に装置内部の冷媒組成が変化して初期の状態とは異
なったものになり、それによって先に述べた蒸発、凝縮
の熱交換過程における不可逆損失の抑制効果が低下して
しまう恐れがあった。
この冷媒の漏洩による組成変化は装置のどの部分から？
１れたかによっても変わるものであるため、それを定量
的に検知するのがむずかしく、また外部からの補充によ
って漏洩前と同一の冷媒組成に戻そうとしても、混合冷
媒を構成する要素媒体のうちのどの媒体をどれだけ注入
すれば良いのかが全くわからないなど、技術的に極めて
困難な問題があった。
１れたかによっても変わるものであるため、それを定量
的に検知するのがむずかしく、また外部からの補充によ
って漏洩前と同一の冷媒組成に戻そうとしても、混合冷
媒を構成する要素媒体のうちのどの媒体をどれだけ注入
すれば良いのかが全くわからないなど、技術的に極めて
困難な問題があった。
この発明は上記の問題点に鑑み創案されたもので、冷媒
が装置から漏洩した場合でも、その漏洩による冷媒の組
成変化を定量的に検出でき、しかも漏洩前と同一の組成
に戻すために外部から冷媒を補充する際に必要な冷媒注
入量の目安を知ることのできるヒートポンプ装置′ｆ：
提供することを目的とする。
が装置から漏洩した場合でも、その漏洩による冷媒の組
成変化を定量的に検出でき、しかも漏洩前と同一の組成
に戻すために外部から冷媒を補充する際に必要な冷媒注
入量の目安を知ることのできるヒートポンプ装置′ｆ：
提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は非共沸混合冷媒を
用い、圧縮機、凝縮器、膨張機構、蒸発器を連結してな
るヒートポンプ装置において、装置内の温度と圧力を検
知する几めの温度検出部と圧力検出部を設ける構成とし
たヒートポンプ装置である。
用い、圧縮機、凝縮器、膨張機構、蒸発器を連結してな
るヒートポンプ装置において、装置内の温度と圧力を検
知する几めの温度検出部と圧力検出部を設ける構成とし
たヒートポンプ装置である。
この発明の構成によれば冷媒が装置から外部に漏洩した
場合にもヒートポンプ装置内の冷媒の組成変化を検知す
ることができる。また、その非共沸混合冷媒の気液平衡
線図を用いることによって補充に必要な要素媒体の種類
と大体の注入量を知ることができる。これによって保守
性と信頼性の極めて高いヒートポンプ装置を実現できる
。
場合にもヒートポンプ装置内の冷媒の組成変化を検知す
ることができる。また、その非共沸混合冷媒の気液平衡
線図を用いることによって補充に必要な要素媒体の種類
と大体の注入量を知ることができる。これによって保守
性と信頼性の極めて高いヒートポンプ装置を実現できる
。
以下、本発明の実施例’ｔ−第１図にもとすき説明する
。
。
第１図は本発明の一実施例であるヒートポンプ装置を示
す図である５図中、１は圧縮機、２は凝縮器、３は膨張
機構、４は蒸発器である。圧縮機１で圧縮され念非共沸
混合冷媒５ａは凝縮器２で高温熱源として外部に供給さ
れる被加熱流体６と対向流形式で熱交換され、高圧状態
で凝縮する。
す図である５図中、１は圧縮機、２は凝縮器、３は膨張
機構、４は蒸発器である。圧縮機１で圧縮され念非共沸
混合冷媒５ａは凝縮器２で高温熱源として外部に供給さ
れる被加熱流体６と対向流形式で熱交換され、高圧状態
で凝縮する。
液化された非共沸混合冷媒液５ｂは膨張機構３で減圧さ
れて蒸発器４に流れ込む、ここで冷媒は工場の温排水な
どの低温熱源流体７と対向流形式で熱交換され、低圧状
態で蒸発し、圧縮機１へ供給される。
れて蒸発器４に流れ込む、ここで冷媒は工場の温排水な
どの低温熱源流体７と対向流形式で熱交換され、低圧状
態で蒸発し、圧縮機１へ供給される。
第１図に示した本発明の一実施例であるヒートポンプ装
置が非共沸混合冷媒を用い念従来のヒートポンプ装置と
異なる点は装置内の温度と圧力を検出するための温度検
出部８と圧力検出部９が設置されている点にある。温度
と圧力の検出には精度のよい温度計と圧力計が使われる
。その２つの検出値から装置内冷媒の組成変化の度合と
補充に必要な要素冷媒の種類と必要注入量の目安を知る
ことができ、これによって保守性と信頼性に富んだヒー
トポンプ装置を実現できる。
置が非共沸混合冷媒を用い念従来のヒートポンプ装置と
異なる点は装置内の温度と圧力を検出するための温度検
出部８と圧力検出部９が設置されている点にある。温度
と圧力の検出には精度のよい温度計と圧力計が使われる
。その２つの検出値から装置内冷媒の組成変化の度合と
補充に必要な要素冷媒の種類と必要注入量の目安を知る
ことができ、これによって保守性と信頼性に富んだヒー
トポンプ装置を実現できる。
冷媒組成の変化の度合を知るためには、まず、装置を停
止させしばらく放置して装置中の冷媒が平衡状態になっ
たのを見はからって装置内の冷媒温度と圧力を測定する
。その検出値を評価する方法の一例としては次の方法が
ある。まず、温度検出値ｔｏヲ第２図示すような曳媒の
飽和圧力・温度の関係線図上用いて飽和圧力Ｐｓに換算
し、次に圧力検出値Ｐ′とその飽和圧力Ｐｓｔ−比較し
て差Ｐ’ −Ｐｓを求める。その差は冷媒組成の初期状
態からのずれを意味するものであシ、その差の絶対値が
あらかじめ設定した値を越えた場合に冷媒の補充を行な
うようにすればよい。ここで、第２図に示し念飽和圧力
・温度の関係線図はヒートポンプ装置の内容積、混合冷
媒ｆ：、構成する要素冷媒の種類、冷媒の初期混合化、
初期光てん量によって決定されるものである。
止させしばらく放置して装置中の冷媒が平衡状態になっ
たのを見はからって装置内の冷媒温度と圧力を測定する
。その検出値を評価する方法の一例としては次の方法が
ある。まず、温度検出値ｔｏヲ第２図示すような曳媒の
飽和圧力・温度の関係線図上用いて飽和圧力Ｐｓに換算
し、次に圧力検出値Ｐ′とその飽和圧力Ｐｓｔ−比較し
て差Ｐ’ −Ｐｓを求める。その差は冷媒組成の初期状
態からのずれを意味するものであシ、その差の絶対値が
あらかじめ設定した値を越えた場合に冷媒の補充を行な
うようにすればよい。ここで、第２図に示し念飽和圧力
・温度の関係線図はヒートポンプ装置の内容積、混合冷
媒ｆ：、構成する要素冷媒の種類、冷媒の初期混合化、
初期光てん量によって決定されるものである。
では、次に冷媒を補充する際、補充に必要な要素媒体の
種類と注入量の目安を求める方法について２成分（Ａと
Ｂ）からなる非共沸混合冷媒を例にとって説明する。第
３図はその混合冷媒の一定温度ｔｍｔｏ Ｋおける気液
平衡関係を示す図である。
種類と注入量の目安を求める方法について２成分（Ａと
Ｂ）からなる非共沸混合冷媒を例にとって説明する。第
３図はその混合冷媒の一定温度ｔｍｔｏ Ｋおける気液
平衡関係を示す図である。
縦軸のＰは圧力、横軸のＸＡはＡ成分の重量分率を意味
する。ＸＡ＝Ｏ（Ｂ成分だけ）ＫおけるＦＢ。
する。ＸＡ＝Ｏ（Ｂ成分だけ）ＫおけるＦＢ。
ＸＡ−１（Ａ成分だけ）ＫおけるＦＡはそれぞれＢ成分
とＡ成分の温度ｔｏにおける飽和圧力であフ、図ではＡ
の方が飽和圧力が高い、つまりは蒸発しやすいようにな
っている５図にはＸＡ ＝Ｑ ； Ｐ＝ＰＢ。
とＡ成分の温度ｔｏにおける飽和圧力であフ、図ではＡ
の方が飽和圧力が高い、つまりは蒸発しやすいようにな
っている５図にはＸＡ ＝Ｑ ； Ｐ＝ＰＢ。
ＸＡ＝１ ； Ｐ＝ＦＡの２点を通る２本の曲線が描か
れている。上の曲線は液相線とよばれ、下の曲線は気相
線と言う。平衡°状態では液相線よシ上の領域では混合
冷媒は液体のみ、また気相線よシ下の領域では蒸気しか
存在し得ない。両曲線の間の領域は液体・気体の共存領
域である。
れている。上の曲線は液相線とよばれ、下の曲線は気相
線と言う。平衡°状態では液相線よシ上の領域では混合
冷媒は液体のみ、また気相線よシ下の領域では蒸気しか
存在し得ない。両曲線の間の領域は液体・気体の共存領
域である。
さて、この線図を用いて冷媒の補充量の目安を知るには
次の手順に従って行なえばよい。第２図より温度ｔ＝ｔ
ｏにおけるヒートポンプ装置の初期状態における飽和圧
力Ｐｓを求め、第３図においてその圧力Ｐｓで引いた水
平線が液相線および気相線と交わる点のＸＡの値を読む
。液相線との交点ＸＡ＝ＸＡＬ、気相線との交点ＸＡ＝
ｗＸＡｖであシ、その値はそれぞれ最初に冷媒を充てん
した時のヒートポンプ装置内の冷媒の液相および気相に
おける成分Ａの重量分率（ｔｗｔｏにおける値）ｔ−示
すものである５次に温度ｔｍｔｏにおいて測定された圧
力検出値Ｐ′で引いた水平線が液相線、および気相線と
交わる点のＸＡＯ値を読む、液相線との交点はＸＡ＝Ｘ
Ａ ＩＩ ’ 、気相線との交点はＸＡ＝ＸＡｖ ’で
あり、その値はその時点におけるヒートポンプ装置内の
冷媒の液相および気相における成分人の重量分率を示す
ものである。
次の手順に従って行なえばよい。第２図より温度ｔ＝ｔ
ｏにおけるヒートポンプ装置の初期状態における飽和圧
力Ｐｓを求め、第３図においてその圧力Ｐｓで引いた水
平線が液相線および気相線と交わる点のＸＡの値を読む
。液相線との交点ＸＡ＝ＸＡＬ、気相線との交点ＸＡ＝
ｗＸＡｖであシ、その値はそれぞれ最初に冷媒を充てん
した時のヒートポンプ装置内の冷媒の液相および気相に
おける成分Ａの重量分率（ｔｗｔｏにおける値）ｔ−示
すものである５次に温度ｔｍｔｏにおいて測定された圧
力検出値Ｐ′で引いた水平線が液相線、および気相線と
交わる点のＸＡＯ値を読む、液相線との交点はＸＡ＝Ｘ
Ａ ＩＩ ’ 、気相線との交点はＸＡ＝ＸＡｖ ’で
あり、その値はその時点におけるヒートポンプ装置内の
冷媒の液相および気相における成分人の重量分率を示す
ものである。
もし、図のようにＰ’（ＰｓであればＸＡ ＩＪ’＜
ＸＡ Ｌ。
ＸＡ Ｌ。
ＸＡＹ’＜ＸＡｖとなり、要素媒体ＡがＢの媒体に比べ
て多量に漏洩したことがわかるＯこの場合にはＡの媒体
を追加注入して混合冷媒の組成を初期状態に復元しなけ
ればならないＯ逆に、 Ｐ”）ＰｓであればＸＡＬ’＞
ＸＡＬ、 ＸＡｖ’＞ＸＡｖとなり、前述の場合とは逆
にＢの要素媒体を追加注入する必要がある。
て多量に漏洩したことがわかるＯこの場合にはＡの媒体
を追加注入して混合冷媒の組成を初期状態に復元しなけ
ればならないＯ逆に、 Ｐ”）ＰｓであればＸＡＬ’＞
ＸＡＬ、 ＸＡｖ’＞ＸＡｖとなり、前述の場合とは逆
にＢの要素媒体を追加注入する必要がある。
さて、その追加注入量については冷媒の漏洩量が不明で
ある念め厳密にはわからないが、下記の式で求められる
ΔＧＡ、ΔＧＢよりは少ない量で十分である。
ある念め厳密にはわからないが、下記の式で求められる
ΔＧＡ、ΔＧＢよりは少ない量で十分である。
Ｐ’（Ｐｓで要素□媒体人を注入する場合ΔＧＡ＝ＧＢ
（ＸＡＬ−ＸＡＬ’ ）＋Ｇｖ（ＸＡｖ−Ｘｈｖ’
）Ｐ’）Ｐｓで要素媒体Ｂを注入する場合ΔＧＢ＝ＧＬ
（ＸＡＬ’ −ＸＡＩＩ）＋ＧＶ （ＸＡＶ’ −ＸＡ
ｖ ）ここで、ＧＬ、Ｇｖはヒートポンプ装置に最初に
冷媒を、充てんした時の液相および気相の重量（温度ｔ
＝ｔｏにおける値）であり装置の内容積、冷媒の初期混
合比、初期光てん景から計算によって求められる値であ
る。
（ＸＡＬ−ＸＡＬ’ ）＋Ｇｖ（ＸＡｖ−Ｘｈｖ’
）Ｐ’）Ｐｓで要素媒体Ｂを注入する場合ΔＧＢ＝ＧＬ
（ＸＡＬ’ −ＸＡＩＩ）＋ＧＶ （ＸＡＶ’ −ＸＡ
ｖ ）ここで、ＧＬ、Ｇｖはヒートポンプ装置に最初に
冷媒を、充てんした時の液相および気相の重量（温度ｔ
＝ｔｏにおける値）であり装置の内容積、冷媒の初期混
合比、初期光てん景から計算によって求められる値であ
る。
しかしながら、上記のΔＧＡ、ΔＧＢはあくまでも上限
値であるため実際の注入作業にあたってはΔＧム。
値であるため実際の注入作業にあたってはΔＧム。
ΔＧＢの数分の一程度の冷媒を装置内の圧力と温度を検
出しながら注入していく必要がある。その作業は先に説
明したＰｓとＰ′の値が一致し念時点で終了すればよい
。
出しながら注入していく必要がある。その作業は先に説
明したＰｓとＰ′の値が一致し念時点で終了すればよい
。
以上詳細を述べたように本発明によれば冷媒が漏洩した
場合でも容易にもとの冷媒組成に戻すことができる念め
、信頼性の高いヒートポンプ装置を実現することが可能
となる。なお、本発明はヒートポンプ装置の他に、冷凍
機にも使用することができる。
場合でも容易にもとの冷媒組成に戻すことができる念め
、信頼性の高いヒートポンプ装置を実現することが可能
となる。なお、本発明はヒートポンプ装置の他に、冷凍
機にも使用することができる。
第１図は本発明の実施例に係るヒートポンプ装置の摺成
図、第２図は本発明のヒートポンプ装置に使用される非
共沸混合冷媒の飽和圧力・温度の関係を示す図、第３図
は非共沸混合冷媒の等温気液平衡を示す線図である。 ８・・温度検出部、９・・・圧力検出部。 代理人 弁理士 則近憲佑（ほか１名）第１図 ３−叱馴槙 乙−□良木 ４−菟免春 ７−低逼外源嬶 Ｆ −−Ａｌｌ劾都 ヲー圧力勧岬 第２図 ａ １度を 第３図
図、第２図は本発明のヒートポンプ装置に使用される非
共沸混合冷媒の飽和圧力・温度の関係を示す図、第３図
は非共沸混合冷媒の等温気液平衡を示す線図である。 ８・・温度検出部、９・・・圧力検出部。 代理人 弁理士 則近憲佑（ほか１名）第１図 ３−叱馴槙 乙−□良木 ４−菟免春 ７−低逼外源嬶 Ｆ −−Ａｌｌ劾都 ヲー圧力勧岬 第２図 ａ １度を 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 非共沸混合冷媒を用い、圧縮機、凝縮器、膨張機構、蒸
発器を連結してなるヒートポンプ装置において、 前記ヒートポンプ装置内の温度と圧力を検出するための
温度検出部と圧力検出部とを設けたことを特徴とするヒ
ートポンプ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25921384A JPS61138058A (ja) | 1984-12-10 | 1984-12-10 | ヒ−トポンプ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25921384A JPS61138058A (ja) | 1984-12-10 | 1984-12-10 | ヒ−トポンプ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61138058A true JPS61138058A (ja) | 1986-06-25 |
Family
ID=17330964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25921384A Pending JPS61138058A (ja) | 1984-12-10 | 1984-12-10 | ヒ−トポンプ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61138058A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5410887A (en) * | 1992-10-01 | 1995-05-02 | Hitachi, Ltd. | Apparatus for detecting composition of refrigerant and method therefor |
-
1984
- 1984-12-10 JP JP25921384A patent/JPS61138058A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5410887A (en) * | 1992-10-01 | 1995-05-02 | Hitachi, Ltd. | Apparatus for detecting composition of refrigerant and method therefor |
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