JP2789661B2 - 2段圧縮冷凍サイクルとヒートポンプ式空気調和機 - Google Patents
2段圧縮冷凍サイクルとヒートポンプ式空気調和機Info
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、空気調和機等に用いられる2段圧縮冷凍サ
イクル及び、ヒートポンプ式空気調和機に関する。
イクル及び、ヒートポンプ式空気調和機に関する。
従来の技術 従来、圧縮機を2台直列に接続して冷媒を2段階に圧
縮する2段圧縮冷凍サイクルは、圧縮比が高くなる運転
条件における圧縮効率の向上を目的として採用されてい
る。
縮する2段圧縮冷凍サイクルは、圧縮比が高くなる運転
条件における圧縮効率の向上を目的として採用されてい
る。
第3図および第4図は従来の2段圧縮冷凍サイクルを
それぞれ示すものであり、1は低段側圧縮機、2は高段
側圧縮機、3は凝縮器、4は蒸発器、5は中間冷却器、
6は第1絞り装置、7は第2絞り装置である。
それぞれ示すものであり、1は低段側圧縮機、2は高段
側圧縮機、3は凝縮器、4は蒸発器、5は中間冷却器、
6は第1絞り装置、7は第2絞り装置である。
第3図に示す第1の従来例では、低段側圧縮機1より
吐出された冷媒と、凝縮器3を経て第1絞り装置6を出
た冷媒とは中間冷却器5で直接接触による熱交換を行
い、液側は蒸発器4に導かれ、またガス側は高段側圧縮
機2の吸入側に導かれる。また、第4図に示す第2の従
来例では、低段側圧縮機1より吐出された冷媒と、凝縮
器3を経て第1絞り装置6を出た冷媒とは中間冷却器5
で直接接触による熱交換を行うとともに、凝縮器3よ
り、中間冷却器5内を貫通し、第2絞り装置7を介して
蒸発器4に液冷媒を導く配管と熱交換して、ガス化した
冷媒は高段側圧縮機2の吸入側に導かれる。
吐出された冷媒と、凝縮器3を経て第1絞り装置6を出
た冷媒とは中間冷却器5で直接接触による熱交換を行
い、液側は蒸発器4に導かれ、またガス側は高段側圧縮
機2の吸入側に導かれる。また、第4図に示す第2の従
来例では、低段側圧縮機1より吐出された冷媒と、凝縮
器3を経て第1絞り装置6を出た冷媒とは中間冷却器5
で直接接触による熱交換を行うとともに、凝縮器3よ
り、中間冷却器5内を貫通し、第2絞り装置7を介して
蒸発器4に液冷媒を導く配管と熱交換して、ガス化した
冷媒は高段側圧縮機2の吸入側に導かれる。
このように、2段圧縮冷凍サイクルを採用して中間冷
却を行うことにより、低外気温時と暖房や給湯運転時等
の圧縮比が大きくなる運転条件において、高段側圧縮機
の吐出冷媒ガス温度の異常上昇を防止するとともに、冷
媒の圧縮に要する動力を節約することができるものであ
る。また、このような2段圧縮冷凍サイクルの性能をさ
らに向上させるため、高沸点冷媒(R-11、R-114など)
と低沸点冷媒(R-12、R-22など)を混合した非共沸混合
冷媒を用いる提案もされている。
却を行うことにより、低外気温時と暖房や給湯運転時等
の圧縮比が大きくなる運転条件において、高段側圧縮機
の吐出冷媒ガス温度の異常上昇を防止するとともに、冷
媒の圧縮に要する動力を節約することができるものであ
る。また、このような2段圧縮冷凍サイクルの性能をさ
らに向上させるため、高沸点冷媒(R-11、R-114など)
と低沸点冷媒(R-12、R-22など)を混合した非共沸混合
冷媒を用いる提案もされている。
発明が解決しようとする課題 しかしながら上記従来例のように、圧縮機を2台用い
た2段圧縮冷凍サイクルは、構成が複雑で、コストも高
くなり、かつ2台の圧縮機の信頼性を確保しなければな
らない等の問題があり、また、単にこのような2段圧縮
冷凍サイクルに非共沸混合冷媒を用いただけでは、高沸
点冷媒は高温でも圧力が比較的低く、低沸点冷媒は低温
でも圧力がそれほど低くならないといった、各冷媒の特
長的な性質を活かすことができず、性能改善の効果が小
さいという問題があった。
た2段圧縮冷凍サイクルは、構成が複雑で、コストも高
くなり、かつ2台の圧縮機の信頼性を確保しなければな
らない等の問題があり、また、単にこのような2段圧縮
冷凍サイクルに非共沸混合冷媒を用いただけでは、高沸
点冷媒は高温でも圧力が比較的低く、低沸点冷媒は低温
でも圧力がそれほど低くならないといった、各冷媒の特
長的な性質を活かすことができず、性能改善の効果が小
さいという問題があった。
本発明は、このような従来技術の課題を解決すること
を目的とする。
を目的とする。
課題を解決するための手段 本発明の2段圧縮冷凍サイクルは、高段側圧縮機の吐
出ガスにより冷媒エジェクタを駆動し、蒸発器より低圧
の冷媒ガスを吸引圧縮し高段側圧縮機の吸入側に導くと
ともに、凝縮機と中間冷却器との間に精留分離器を設け
たことを特徴とし、また望ましくは、冷媒エジェクタの
出口側配管と前記精留分離器の底部とを熱交換可能に配
置するとともに、前記精留分離器底部と前記中間冷却器
とを副絞り装置を介して接続したものである。
出ガスにより冷媒エジェクタを駆動し、蒸発器より低圧
の冷媒ガスを吸引圧縮し高段側圧縮機の吸入側に導くと
ともに、凝縮機と中間冷却器との間に精留分離器を設け
たことを特徴とし、また望ましくは、冷媒エジェクタの
出口側配管と前記精留分離器の底部とを熱交換可能に配
置するとともに、前記精留分離器底部と前記中間冷却器
とを副絞り装置を介して接続したものである。
また、本発明の空気調和機は、中間冷却器と熱源側熱
交換器との間の冷媒通路または前記中間冷却器と利用側
熱交換器との間の冷媒通路に位置しその冷媒通路が四方
弁によって切り替えられる精留分離器を設け、冷媒エジ
ェクタの出口側配管と前記精留分離器の底部とを熱交換
可能に配置するとともに、前記精留分離器底部と前記中
間冷却器とを副絞り装置を介して接続したものである。
交換器との間の冷媒通路または前記中間冷却器と利用側
熱交換器との間の冷媒通路に位置しその冷媒通路が四方
弁によって切り替えられる精留分離器を設け、冷媒エジ
ェクタの出口側配管と前記精留分離器の底部とを熱交換
可能に配置するとともに、前記精留分離器底部と前記中
間冷却器とを副絞り装置を介して接続したものである。
作用 請求項1記載の2段圧縮冷凍サイクルは、凝縮器と中
間冷却器との間に設けた精留分離器によって、封入され
た非共沸混合冷媒を高沸点冷媒と低沸点冷媒とに分離
し、高温となる凝縮器側には圧力を低くできる高沸点冷
媒を、低温となる蒸発器側には圧力がそれほど低くなら
ない低沸点冷媒をそれぞれ多くすることができるので、
2段圧縮冷凍サイクル全体の圧縮比を小さくし、低段側
圧縮機として作用する冷媒エジェクタの負荷を軽減し、
高段側圧縮機での消費動力の低減することができ、成績
係数の向上が図れるとともに、圧縮機は1台でよいため
コスト的にも信頼性の面からも非常に優れたものとな
る。
間冷却器との間に設けた精留分離器によって、封入され
た非共沸混合冷媒を高沸点冷媒と低沸点冷媒とに分離
し、高温となる凝縮器側には圧力を低くできる高沸点冷
媒を、低温となる蒸発器側には圧力がそれほど低くなら
ない低沸点冷媒をそれぞれ多くすることができるので、
2段圧縮冷凍サイクル全体の圧縮比を小さくし、低段側
圧縮機として作用する冷媒エジェクタの負荷を軽減し、
高段側圧縮機での消費動力の低減することができ、成績
係数の向上が図れるとともに、圧縮機は1台でよいため
コスト的にも信頼性の面からも非常に優れたものとな
る。
冷媒エジェクタの出口側配管と精留分離器の底部を熱
交換可能に配置したことにより、精留分離に必要な加熱
と、低段側圧縮機の吐出冷媒ガスの冷却とを同時に行う
ことができ、さらに精留分離器底部と中間冷却器とを幅
絞り装置を介して接続したことにより、精留分離器で分
離された高沸点冷媒の蒸発潜熱によって中間冷却を行う
ことができるなど、省エネルギ、低コスト化が図れるな
ど実用上多大な効果を発揮するものである。
交換可能に配置したことにより、精留分離に必要な加熱
と、低段側圧縮機の吐出冷媒ガスの冷却とを同時に行う
ことができ、さらに精留分離器底部と中間冷却器とを幅
絞り装置を介して接続したことにより、精留分離器で分
離された高沸点冷媒の蒸発潜熱によって中間冷却を行う
ことができるなど、省エネルギ、低コスト化が図れるな
ど実用上多大な効果を発揮するものである。
さらに、請求項2記載の空気調和機は、暖房運転時に
は、凝縮器として作用する利用側熱交換器と中間冷却器
との間の冷媒通路に位置する精留分離器の作用により、
封入された非共沸混合冷媒を高沸点冷媒と低沸点冷媒と
に分離し、高温となる利用側熱交換器側には圧力を低く
できる高沸点冷媒の濃度を高くし、低温となる熱源側熱
交換器側には圧力がそれほど低くならない低沸点冷媒の
濃度を高くすることができる。また、冷房運転時には、
凝縮器として作用する熱源側熱交換器と中間冷却器との
間の冷媒通路に位置する精留分離器の作用により、封入
された非共沸混合冷媒を高沸点冷媒と低沸点冷媒とに分
離し、高温となる熱源側熱交換器側には圧力を低くでき
る高沸点冷媒の濃度を高くし、低温となる利用側熱交換
器側には圧力がそれほど低くならない低沸点冷媒の濃度
を高くすることができる。この結果、従来例に比べて圧
縮比を小さくでき、低段側圧縮機として作用する冷媒エ
ジェクタの負荷を軽減し、高段側圧縮機での消費動力を
低減することができ、高い成績係数と信頼性が確保でき
るなど実用上多大な効果を発揮するものである。
は、凝縮器として作用する利用側熱交換器と中間冷却器
との間の冷媒通路に位置する精留分離器の作用により、
封入された非共沸混合冷媒を高沸点冷媒と低沸点冷媒と
に分離し、高温となる利用側熱交換器側には圧力を低く
できる高沸点冷媒の濃度を高くし、低温となる熱源側熱
交換器側には圧力がそれほど低くならない低沸点冷媒の
濃度を高くすることができる。また、冷房運転時には、
凝縮器として作用する熱源側熱交換器と中間冷却器との
間の冷媒通路に位置する精留分離器の作用により、封入
された非共沸混合冷媒を高沸点冷媒と低沸点冷媒とに分
離し、高温となる熱源側熱交換器側には圧力を低くでき
る高沸点冷媒の濃度を高くし、低温となる利用側熱交換
器側には圧力がそれほど低くならない低沸点冷媒の濃度
を高くすることができる。この結果、従来例に比べて圧
縮比を小さくでき、低段側圧縮機として作用する冷媒エ
ジェクタの負荷を軽減し、高段側圧縮機での消費動力を
低減することができ、高い成績係数と信頼性が確保でき
るなど実用上多大な効果を発揮するものである。
実施例 以下に、本発明の実施例について図面を参照しながら
説明する。
説明する。
第1図は本発明の一実施例における2段圧縮冷凍サイ
クルを示すものであり、8は高段側圧縮機、8は凝縮
器、10は中間冷却器、11は主絞り装置、12は蒸発器、13
は高段側圧縮機8の吐出冷媒により駆動され、蒸発器12
より低圧の冷媒ガスを吸引圧縮する冷媒エジェクタであ
り、これらを順次配管接続することにより、2段圧縮冷
凍サイクルの主回路を構成している。また、凝縮器9と
中間冷却器10との間には、底部に加熱器14を有する精留
分離器15を設け、さらに、冷媒エジェクタ13の出口側配
管は、加熱器14および中間冷却器10を介して高段側圧縮
機8の吸入側に接続されている。また、精留分離器14底
部と中間冷却器10とを副絞り装置16を介して接続し、精
留分離器15頂部と主絞り装置11とを接続する配管17を中
間冷却器10内で冷却できるよう構成されている。また、
この中間冷却器10は高段側圧縮機8の吸入側とも接続さ
れている。
クルを示すものであり、8は高段側圧縮機、8は凝縮
器、10は中間冷却器、11は主絞り装置、12は蒸発器、13
は高段側圧縮機8の吐出冷媒により駆動され、蒸発器12
より低圧の冷媒ガスを吸引圧縮する冷媒エジェクタであ
り、これらを順次配管接続することにより、2段圧縮冷
凍サイクルの主回路を構成している。また、凝縮器9と
中間冷却器10との間には、底部に加熱器14を有する精留
分離器15を設け、さらに、冷媒エジェクタ13の出口側配
管は、加熱器14および中間冷却器10を介して高段側圧縮
機8の吸入側に接続されている。また、精留分離器14底
部と中間冷却器10とを副絞り装置16を介して接続し、精
留分離器15頂部と主絞り装置11とを接続する配管17を中
間冷却器10内で冷却できるよう構成されている。また、
この中間冷却器10は高段側圧縮機8の吸入側とも接続さ
れている。
このような2段圧縮冷凍サイクルにおいて、高沸点冷
媒として例えばR-114、低沸点冷媒冷媒として例えばR-2
2を混合した非共沸混合冷媒を封入して、運転する場合
の動作について説明する。
媒として例えばR-114、低沸点冷媒冷媒として例えばR-2
2を混合した非共沸混合冷媒を封入して、運転する場合
の動作について説明する。
運転開始前は冷凍サイクル内の混合冷媒の組成は、封
入されたままの組成となっており、運転を開始すること
により、高段側圧縮機8より吐出された高温高圧の冷媒
ガスは、凝縮器9で冷却され、凝縮液化したのち、液冷
媒として精留分離器15の頂部に導かれる。精留分離器15
の内部では、底部に設けられた加熱器14を通過する冷媒
エジェクタ13より吐出された冷媒ガスにより加熱され、
精留分離器15底部に存在する冷媒中主に低沸点冷媒が気
化され、精留分離器15内部を上昇する。このとき凝縮器
9出口からは前記液冷媒が精留分離器15頂部に適正量供
給され、精留分離器15内部で十分な気液接触により精留
作用が起こり、上昇する気体は低沸点冷媒の濃度が高ま
り、逆に下降する液体は高沸点冷媒の濃度が高まること
になる。
入されたままの組成となっており、運転を開始すること
により、高段側圧縮機8より吐出された高温高圧の冷媒
ガスは、凝縮器9で冷却され、凝縮液化したのち、液冷
媒として精留分離器15の頂部に導かれる。精留分離器15
の内部では、底部に設けられた加熱器14を通過する冷媒
エジェクタ13より吐出された冷媒ガスにより加熱され、
精留分離器15底部に存在する冷媒中主に低沸点冷媒が気
化され、精留分離器15内部を上昇する。このとき凝縮器
9出口からは前記液冷媒が精留分離器15頂部に適正量供
給され、精留分離器15内部で十分な気液接触により精留
作用が起こり、上昇する気体は低沸点冷媒の濃度が高ま
り、逆に下降する液体は高沸点冷媒の濃度が高まること
になる。
そして、上昇した低沸点冷媒に富んだ気体は、精留分
離器15頂部で凝縮器9で液化された冷媒の一部と混合さ
れ、配管17に導かれ、中間冷却器10内で、精留分離器15
底部より副絞り装置16で中間圧力まで減圧膨張した高沸
点冷媒の濃度の高い冷媒により冷却され、再び凝縮液化
する。また、中間冷却器10内で、配管17と熱交換して、
蒸発気化した高沸点冷媒の濃度の高い冷媒は、加熱器14
を出た冷媒エジェクタ13より吐出された冷媒ガスと混合
されて高段側圧縮機8に吸入される。
離器15頂部で凝縮器9で液化された冷媒の一部と混合さ
れ、配管17に導かれ、中間冷却器10内で、精留分離器15
底部より副絞り装置16で中間圧力まで減圧膨張した高沸
点冷媒の濃度の高い冷媒により冷却され、再び凝縮液化
する。また、中間冷却器10内で、配管17と熱交換して、
蒸発気化した高沸点冷媒の濃度の高い冷媒は、加熱器14
を出た冷媒エジェクタ13より吐出された冷媒ガスと混合
されて高段側圧縮機8に吸入される。
さらに、配管17内の凝縮液化した低沸点冷媒に富んだ
冷媒は、主絞り装置11により、蒸発圧力まで減圧膨張
し、蒸発器12に導かれる。ここで、外部の熱源により蒸
発気化したのち、高段側圧縮機8の吐出冷媒の一部を駆
動流として作用する冷媒エジェクタ13の吸入口に導か
れ、中間圧力まで圧縮されて、駆動流となった高段側圧
縮機8の吐出冷媒の一部と混ざりあって、前述したよう
に精留分離器15の底部に設けた加熱器14に導かれるので
ある。
冷媒は、主絞り装置11により、蒸発圧力まで減圧膨張
し、蒸発器12に導かれる。ここで、外部の熱源により蒸
発気化したのち、高段側圧縮機8の吐出冷媒の一部を駆
動流として作用する冷媒エジェクタ13の吸入口に導か
れ、中間圧力まで圧縮されて、駆動流となった高段側圧
縮機8の吐出冷媒の一部と混ざりあって、前述したよう
に精留分離器15の底部に設けた加熱器14に導かれるので
ある。
このように、本実施例の2段圧縮冷凍サイクルでは、
中間冷却器10において冷媒エジェクタ13より吐出される
冷媒ガスの中間冷却を行うことにより、低外気温時の暖
房や給湯運転時等の圧縮比が大きくなる運転条件におい
て、高段側圧縮機8の吐出冷媒ガス温度の異常上昇を防
止することができるとともに、凝縮器9と中間冷却器10
との間に設けられた精留分離器15の作用により、封入さ
れた非共沸混合冷媒を高沸点冷媒と低沸点冷媒とに分離
し、高温となる凝縮器9側には圧力を低くできる高沸点
冷媒を、低温となる蒸発器12側には圧力がそれほど低く
ならない低沸点冷媒を多くすることができ、そのため2
段圧縮冷凍サイクル全体の圧縮比を小さくでき、低段側
圧縮機として作用する冷媒エジェクタ13の負荷を軽減
し、高段側圧縮機8での消費動力を低減することがで
き、成績係数の向上が図れるとともに、圧縮機は高段側
1台でよいためコスト的にも信頼性の面からも非常に優
れたものである。
中間冷却器10において冷媒エジェクタ13より吐出される
冷媒ガスの中間冷却を行うことにより、低外気温時の暖
房や給湯運転時等の圧縮比が大きくなる運転条件におい
て、高段側圧縮機8の吐出冷媒ガス温度の異常上昇を防
止することができるとともに、凝縮器9と中間冷却器10
との間に設けられた精留分離器15の作用により、封入さ
れた非共沸混合冷媒を高沸点冷媒と低沸点冷媒とに分離
し、高温となる凝縮器9側には圧力を低くできる高沸点
冷媒を、低温となる蒸発器12側には圧力がそれほど低く
ならない低沸点冷媒を多くすることができ、そのため2
段圧縮冷凍サイクル全体の圧縮比を小さくでき、低段側
圧縮機として作用する冷媒エジェクタ13の負荷を軽減
し、高段側圧縮機8での消費動力を低減することがで
き、成績係数の向上が図れるとともに、圧縮機は高段側
1台でよいためコスト的にも信頼性の面からも非常に優
れたものである。
また、精留分離器15底部に設けた加熱器14により、冷
媒エジェクタ13の出口側配管と精留分離器15の底部を熱
交換可能に配置したため、精留分離に必要な加熱と、冷
媒エジェクタ13より吐出される冷媒ガスの冷却を同時に
行なうことができ、さらに、精留分離器15底部と中間冷
却器10を副絞り装置16を介して接続したため、精留分離
器15で分離された高沸点冷媒の蒸発潜熱により、中間冷
却を行なうことができるなど、省エネルギ、低コスト化
が図れるものである。
媒エジェクタ13の出口側配管と精留分離器15の底部を熱
交換可能に配置したため、精留分離に必要な加熱と、冷
媒エジェクタ13より吐出される冷媒ガスの冷却を同時に
行なうことができ、さらに、精留分離器15底部と中間冷
却器10を副絞り装置16を介して接続したため、精留分離
器15で分離された高沸点冷媒の蒸発潜熱により、中間冷
却を行なうことができるなど、省エネルギ、低コスト化
が図れるものである。
第2図は、本発明の一実施例における空気調和機を示
す構成図である。
す構成図である。
同図において、18は高段側圧縮機、19は四方弁、20は
利用側熱交換器、21は中間冷却器、22は主絞り装置、23
は熱源側熱交換器、24は高段側圧縮機18の吐出冷媒によ
り駆動され、低圧の冷媒ガスを吸引圧縮する冷媒エジェ
クタであり、これらを順次配管接続することにより主回
路を構成している。利用側熱交換器20と中間冷却器21と
の間には、底部に加熱機25を有する精留分離器16を設
け、さらに、冷媒エジェクタ24の出口側配管は、加熱機
25および中間冷却器21を介して高段側圧縮機18の吸入側
に接続されている。また、精留分離器26底部と中間冷却
器21とを副絞り装置27を介して接続し、精留分離器16頂
部と主絞り装置22を接続する配管28を中間冷却器21内で
冷却できるよう構成されている。この中間冷却器21は高
段側圧縮機18の吸入側とも接続されている。なお、29お
よび30は四方弁19を暖房運転側(図中の実線で示す)に
切り換えた時に冷媒が流通する逆止弁であり、31および
32は四方弁19を冷房運転側(図中の破線で示す)に切り
換えた時に冷媒が流通する逆止弁である。
利用側熱交換器、21は中間冷却器、22は主絞り装置、23
は熱源側熱交換器、24は高段側圧縮機18の吐出冷媒によ
り駆動され、低圧の冷媒ガスを吸引圧縮する冷媒エジェ
クタであり、これらを順次配管接続することにより主回
路を構成している。利用側熱交換器20と中間冷却器21と
の間には、底部に加熱機25を有する精留分離器16を設
け、さらに、冷媒エジェクタ24の出口側配管は、加熱機
25および中間冷却器21を介して高段側圧縮機18の吸入側
に接続されている。また、精留分離器26底部と中間冷却
器21とを副絞り装置27を介して接続し、精留分離器16頂
部と主絞り装置22を接続する配管28を中間冷却器21内で
冷却できるよう構成されている。この中間冷却器21は高
段側圧縮機18の吸入側とも接続されている。なお、29お
よび30は四方弁19を暖房運転側(図中の実線で示す)に
切り換えた時に冷媒が流通する逆止弁であり、31および
32は四方弁19を冷房運転側(図中の破線で示す)に切り
換えた時に冷媒が流通する逆止弁である。
このような構成において、高沸点冷媒として例えばR-
114、低沸点冷媒冷媒として例えばR-22を混合した非共
沸混合冷媒を封入して、運転する場合の動作について説
明する。
114、低沸点冷媒冷媒として例えばR-22を混合した非共
沸混合冷媒を封入して、運転する場合の動作について説
明する。
まず、暖房運転を行なう場合には、四方弁19を図中実
線で示した方向に切り換えることにより、利用側熱交換
器20が凝縮器として作用し、熱源側熱交換器23が蒸発器
として作用することになる。従って、高段側圧縮機18よ
り吐出された高温高圧の冷媒ガスは、四方弁19を介して
凝縮器として作用する利用側熱交換器20で室内空気と熱
交換して凝縮液化することにより暖房作用をなしたの
ち、液冷媒として逆止弁29を介して精留分離器26の頂部
に導かれる。精留分離器26の内部では、底部に設けられ
た加熱器25を通過する冷媒エジェクタ24より吐出された
冷媒ガスにより加熱され、精留分離器26底部に存在する
冷媒中主に低沸点冷媒が気化され、精留分離器26内部を
上昇する。このとき利用側熱交換器20出口からは前記液
冷媒が精留分離器26頂部に適正量供給され、精留分離器
26内部で十分な気液接触により精留作用が起こり、上昇
する気体は低沸点冷媒の濃度が高まり、逆に下降する液
体は高沸点冷媒の濃度が高まることになる。
線で示した方向に切り換えることにより、利用側熱交換
器20が凝縮器として作用し、熱源側熱交換器23が蒸発器
として作用することになる。従って、高段側圧縮機18よ
り吐出された高温高圧の冷媒ガスは、四方弁19を介して
凝縮器として作用する利用側熱交換器20で室内空気と熱
交換して凝縮液化することにより暖房作用をなしたの
ち、液冷媒として逆止弁29を介して精留分離器26の頂部
に導かれる。精留分離器26の内部では、底部に設けられ
た加熱器25を通過する冷媒エジェクタ24より吐出された
冷媒ガスにより加熱され、精留分離器26底部に存在する
冷媒中主に低沸点冷媒が気化され、精留分離器26内部を
上昇する。このとき利用側熱交換器20出口からは前記液
冷媒が精留分離器26頂部に適正量供給され、精留分離器
26内部で十分な気液接触により精留作用が起こり、上昇
する気体は低沸点冷媒の濃度が高まり、逆に下降する液
体は高沸点冷媒の濃度が高まることになる。
そして、上昇した低沸点冷媒に富んだ気体は、精留分
離器26頂部で利用側熱交換器20で液化された冷媒の一部
と混合され、配管28に導かれ、中間冷却器21内で、精留
分離器26底部より副絞り装置27で中間圧力まで減圧膨張
した高沸点冷媒の濃度の高い冷媒により冷却され、再び
凝縮液化する。また、中間冷却器21内で、配管28と熱交
換して、蒸発気化した高沸点冷媒の濃度の高い冷媒は、
加熱器25を出た冷媒エジェクタ24より吐出され冷媒ガス
と混合されて高段側圧縮機18に吸入される。
離器26頂部で利用側熱交換器20で液化された冷媒の一部
と混合され、配管28に導かれ、中間冷却器21内で、精留
分離器26底部より副絞り装置27で中間圧力まで減圧膨張
した高沸点冷媒の濃度の高い冷媒により冷却され、再び
凝縮液化する。また、中間冷却器21内で、配管28と熱交
換して、蒸発気化した高沸点冷媒の濃度の高い冷媒は、
加熱器25を出た冷媒エジェクタ24より吐出され冷媒ガス
と混合されて高段側圧縮機18に吸入される。
さらに、凝縮液化した低沸点冷媒に富んだ冷媒は、主
絞り装置22により、蒸発圧力まで減圧膨張したのち、逆
止弁30を介して、蒸発器として作用する熱源側熱交換器
23に導かれる。ここで、外気より吸熱して蒸発気化した
のち、四方弁19を介して高段側圧縮機18の吐出冷媒の一
部を駆動流として作用する冷媒エジェクタ24の吸入口に
導かれ、中間圧力まで圧縮されて、駆動流となった高段
側圧縮機18の吐出冷媒の一部と混ざりあって、前述した
ように精留分離器26の底部に設けた加熱器25に導かれる
のである。
絞り装置22により、蒸発圧力まで減圧膨張したのち、逆
止弁30を介して、蒸発器として作用する熱源側熱交換器
23に導かれる。ここで、外気より吸熱して蒸発気化した
のち、四方弁19を介して高段側圧縮機18の吐出冷媒の一
部を駆動流として作用する冷媒エジェクタ24の吸入口に
導かれ、中間圧力まで圧縮されて、駆動流となった高段
側圧縮機18の吐出冷媒の一部と混ざりあって、前述した
ように精留分離器26の底部に設けた加熱器25に導かれる
のである。
このように暖房運転時には、凝縮器として作用する利
用側熱交換器20と中間冷却器21との間に設けられた精留
分離器26の作用により、封入された非共沸混合冷媒は高
沸点冷媒と低沸点冷媒に分離され、高温となる利用側熱
交換器20側には圧力を低くできる高沸点冷媒の濃度を高
くし、低温となる熱源側熱交換器23側には圧力がそれほ
ど低くならない低沸点冷媒の濃度を高くすることがで
き、蒸発温度が非常に低くなる低外気温時の暖房や、高
温風吹き出しによる暖房時など、従来の空気調和機では
圧縮比が大きくなり成績係数が極端に低下するような条
件においても、本実施例の空気調和機では圧縮比を小さ
くでき、低段側圧縮機として作用する冷媒エジェクタ24
の負荷を軽減し、高段側圧縮機18での消費動力を低減す
ることができ、高い成績係数が維持できるとともに、圧
縮機は高段側1台でよいためコスト的にも信頼性の面か
らも非常に優れたものである。
用側熱交換器20と中間冷却器21との間に設けられた精留
分離器26の作用により、封入された非共沸混合冷媒は高
沸点冷媒と低沸点冷媒に分離され、高温となる利用側熱
交換器20側には圧力を低くできる高沸点冷媒の濃度を高
くし、低温となる熱源側熱交換器23側には圧力がそれほ
ど低くならない低沸点冷媒の濃度を高くすることがで
き、蒸発温度が非常に低くなる低外気温時の暖房や、高
温風吹き出しによる暖房時など、従来の空気調和機では
圧縮比が大きくなり成績係数が極端に低下するような条
件においても、本実施例の空気調和機では圧縮比を小さ
くでき、低段側圧縮機として作用する冷媒エジェクタ24
の負荷を軽減し、高段側圧縮機18での消費動力を低減す
ることができ、高い成績係数が維持できるとともに、圧
縮機は高段側1台でよいためコスト的にも信頼性の面か
らも非常に優れたものである。
次に、冷房運転を行なう場合には、四方弁19を図中破
線で示した方向に切り換えることにより、利用側熱交換
器20が蒸発器として作用し、熱源側熱交換器23が凝縮器
として作用することになる。従って、高段側圧縮機18よ
り吐出された高温高圧の冷媒ガスは、四方弁19を介して
凝縮器として作用する熱源側熱交換器23で外気に放熱し
て凝縮液化したのち、液冷媒として逆止弁31を介して精
留分離器26の頂部に導かれる。精留分離器26の内部で
は、底部に設けられた加熱器25を通過する冷媒エジェク
タ24より吐出された冷媒ガスにより加熱され、精留分離
器26底部に存在する冷媒中主に低沸点冷媒が気化され、
精留分離器26内部を上昇する。このとき熱源側熱交換器
23出口からは前記液冷媒が精留分離器26頂部に適正量供
給され、精留分離器26内部で十分な気液接触により精留
作用が起こり、上昇する気体は低沸点冷媒の濃度が高ま
り、逆に下降する液体は高沸点冷媒の濃度が高まること
になる。
線で示した方向に切り換えることにより、利用側熱交換
器20が蒸発器として作用し、熱源側熱交換器23が凝縮器
として作用することになる。従って、高段側圧縮機18よ
り吐出された高温高圧の冷媒ガスは、四方弁19を介して
凝縮器として作用する熱源側熱交換器23で外気に放熱し
て凝縮液化したのち、液冷媒として逆止弁31を介して精
留分離器26の頂部に導かれる。精留分離器26の内部で
は、底部に設けられた加熱器25を通過する冷媒エジェク
タ24より吐出された冷媒ガスにより加熱され、精留分離
器26底部に存在する冷媒中主に低沸点冷媒が気化され、
精留分離器26内部を上昇する。このとき熱源側熱交換器
23出口からは前記液冷媒が精留分離器26頂部に適正量供
給され、精留分離器26内部で十分な気液接触により精留
作用が起こり、上昇する気体は低沸点冷媒の濃度が高ま
り、逆に下降する液体は高沸点冷媒の濃度が高まること
になる。
そして、上昇した低沸点冷媒に富んだ気体は、精留分
離器26頂部で熱源側熱交換器23で液化された冷媒の一部
と混合され、配管28に導かれ、中間冷却器21内で、精留
分離器26底部より副絞り装置27で中間圧力まで減圧膨張
した高沸点冷媒の濃度の高い冷媒により冷却され、再び
凝縮液化する。また、中間冷却器21内で、配管28と熱交
換して、蒸発気化した高沸点冷媒の濃度の高い冷媒は、
加熱器25を出た冷媒エジェクタ24より吐出された冷媒ガ
スと混合されて高段側圧縮機18に吸入される。
離器26頂部で熱源側熱交換器23で液化された冷媒の一部
と混合され、配管28に導かれ、中間冷却器21内で、精留
分離器26底部より副絞り装置27で中間圧力まで減圧膨張
した高沸点冷媒の濃度の高い冷媒により冷却され、再び
凝縮液化する。また、中間冷却器21内で、配管28と熱交
換して、蒸発気化した高沸点冷媒の濃度の高い冷媒は、
加熱器25を出た冷媒エジェクタ24より吐出された冷媒ガ
スと混合されて高段側圧縮機18に吸入される。
さらに、配管28内の凝縮液化した低沸点冷媒に富んだ
冷媒は、主絞り装置22により、蒸発圧力まで減圧膨張し
たのち、逆止弁32を介して、蒸発器として作用する利用
側熱交換器20に導かれる。ここで、室内空気と熱交換し
て蒸発気化することにより冷房作用をなしたのち、四方
弁19を介して高段側圧縮機18の吐出冷媒の一部を駆動流
として作用する冷媒エジェクタ24の吸入口に導かれ、中
間圧力まで圧縮されて、駆動流となった高段側圧縮機18
の吐出冷媒の一部と混ざりあって、前述したように精留
分離器26の底部に設けた加熱器25に導かれるのである。
冷媒は、主絞り装置22により、蒸発圧力まで減圧膨張し
たのち、逆止弁32を介して、蒸発器として作用する利用
側熱交換器20に導かれる。ここで、室内空気と熱交換し
て蒸発気化することにより冷房作用をなしたのち、四方
弁19を介して高段側圧縮機18の吐出冷媒の一部を駆動流
として作用する冷媒エジェクタ24の吸入口に導かれ、中
間圧力まで圧縮されて、駆動流となった高段側圧縮機18
の吐出冷媒の一部と混ざりあって、前述したように精留
分離器26の底部に設けた加熱器25に導かれるのである。
このように冷房運転時には、凝縮器として作用する熱
源側熱交換器23と中間冷却器21との間の媒体経路内に位
置する精留分離器26の作用により、封入された非共沸混
合冷媒は高沸点冷媒と低沸点冷媒に分離され、高温とな
る熱源側熱交換器23側には圧力を低くできる高沸点冷媒
の濃度を高くし、低温となる利用側熱交換器20側には圧
力がそれほど低くならならい低沸点冷媒の濃度を高くす
ることができ、凝縮温度が非常に高くなる高外気温度の
冷房や、蒸発温度が非常に低くなる、低温風吹き出しに
よる急速冷房時など、通常の空気調和機では圧縮比が大
きくなり、成績係数が極端に低下するような条件におい
ても、本実施例の空気調和機では圧縮比を小さくでき、
低段側圧縮機として作用する冷媒エジェクタ24の負荷を
軽減し、高段側圧縮機18での消費動力を低減することが
でき、高い成績係数が維持できるものである。
源側熱交換器23と中間冷却器21との間の媒体経路内に位
置する精留分離器26の作用により、封入された非共沸混
合冷媒は高沸点冷媒と低沸点冷媒に分離され、高温とな
る熱源側熱交換器23側には圧力を低くできる高沸点冷媒
の濃度を高くし、低温となる利用側熱交換器20側には圧
力がそれほど低くならならい低沸点冷媒の濃度を高くす
ることができ、凝縮温度が非常に高くなる高外気温度の
冷房や、蒸発温度が非常に低くなる、低温風吹き出しに
よる急速冷房時など、通常の空気調和機では圧縮比が大
きくなり、成績係数が極端に低下するような条件におい
ても、本実施例の空気調和機では圧縮比を小さくでき、
低段側圧縮機として作用する冷媒エジェクタ24の負荷を
軽減し、高段側圧縮機18での消費動力を低減することが
でき、高い成績係数が維持できるものである。
本発明は上記実施例に示すほか、種々の態様に構成す
ることができる。例えば上記実施例では室内空気を加熱
あるいは冷却して冷暖房を行なう空気調和機を示した
が、本発明はこれに限らず、水を加熱あるいは冷却する
冷温水機などにも適応できることは明らかである。
ることができる。例えば上記実施例では室内空気を加熱
あるいは冷却して冷暖房を行なう空気調和機を示した
が、本発明はこれに限らず、水を加熱あるいは冷却する
冷温水機などにも適応できることは明らかである。
発明の効果 以上の説明より明らかなように、請求項1記載の2段
圧縮冷凍サイクルは、中間冷却により高段側圧縮機の吸
入冷媒温度を低下させることができるので、低外気温時
の暖房や給湯運転時等の圧縮比が大きくなる運転条件に
おいて、高段側圧縮機の吐出冷媒ガス温度の異常上昇を
防止することができるとともに、高温となる凝縮器側に
は圧力を低くできる高沸点冷媒を、低温となる蒸発器側
には圧力がそれほど低くならない低沸点冷媒をそれぞれ
多くすることができるので、2段圧縮冷凍サイクル全体
の圧縮比を小さくし、低段側圧縮機として作用する冷媒
エジェクタの負荷を軽減し、高段側圧縮機での消費動力
を低減することができ、成績係数の向上が図れるととも
に、圧縮機は高段側1台でよいためコスト的にも信頼性
の面からも非常に優れたものである。
圧縮冷凍サイクルは、中間冷却により高段側圧縮機の吸
入冷媒温度を低下させることができるので、低外気温時
の暖房や給湯運転時等の圧縮比が大きくなる運転条件に
おいて、高段側圧縮機の吐出冷媒ガス温度の異常上昇を
防止することができるとともに、高温となる凝縮器側に
は圧力を低くできる高沸点冷媒を、低温となる蒸発器側
には圧力がそれほど低くならない低沸点冷媒をそれぞれ
多くすることができるので、2段圧縮冷凍サイクル全体
の圧縮比を小さくし、低段側圧縮機として作用する冷媒
エジェクタの負荷を軽減し、高段側圧縮機での消費動力
を低減することができ、成績係数の向上が図れるととも
に、圧縮機は高段側1台でよいためコスト的にも信頼性
の面からも非常に優れたものである。
また、請求項2記載の2段圧縮冷凍サイクルは、精留
分離に必要な加熱と、低段側圧縮機の吐出冷媒ガスの冷
却とを同時に行なうことができ、さらに、精留分離器で
分離された高沸点冷媒の蒸発潜熱により中間冷却を行な
うことができるなど、さらなる省エネルギ、低コスト化
が図れるなど実用上多大な効果を発揮するものである。
分離に必要な加熱と、低段側圧縮機の吐出冷媒ガスの冷
却とを同時に行なうことができ、さらに、精留分離器で
分離された高沸点冷媒の蒸発潜熱により中間冷却を行な
うことができるなど、さらなる省エネルギ、低コスト化
が図れるなど実用上多大な効果を発揮するものである。
さらに、請求項3記載の空気調和機は、暖房運転時に
は、高温となる利用側熱交換器側には圧力を低くできる
高沸点冷媒の濃度を高くし、低温となる熱源側熱交換器
側には圧力がそれほど低くならない低沸点冷媒の濃度を
高くすることができるので、蒸発温度が非常に低くなる
低外気温時の暖房や高温風吹き出しによる暖房時など、
従来の空気調和機では圧縮比が大きくなり成績係数が極
端に低下するような条件においても、圧縮比を小さくで
き、低段側圧縮機として作用する冷媒エジェクタの負荷
を軽減し、高段側圧縮機での消費動力を低減することが
でき、成績係数の向上が図れるとともに、圧縮機は高段
側1台でよいためコスト的にも信頼性の面からも非常に
優れたものである。
は、高温となる利用側熱交換器側には圧力を低くできる
高沸点冷媒の濃度を高くし、低温となる熱源側熱交換器
側には圧力がそれほど低くならない低沸点冷媒の濃度を
高くすることができるので、蒸発温度が非常に低くなる
低外気温時の暖房や高温風吹き出しによる暖房時など、
従来の空気調和機では圧縮比が大きくなり成績係数が極
端に低下するような条件においても、圧縮比を小さくで
き、低段側圧縮機として作用する冷媒エジェクタの負荷
を軽減し、高段側圧縮機での消費動力を低減することが
でき、成績係数の向上が図れるとともに、圧縮機は高段
側1台でよいためコスト的にも信頼性の面からも非常に
優れたものである。
また、冷房運転時には、高温となる熱源側熱交換器側
には圧力を低くできる高沸点冷媒の濃度を高くし、低温
となる利用側熱交換器側には圧力がそれほど低くならな
い低沸点冷媒の濃度を高くすることができるので、凝縮
温度が非常に高くなる高外気温時の冷房や蒸発温度が非
常に低くなる低温風吹き出しによる急速冷房時など、従
来の空気調和機では圧縮比が大きくなり成績係数が極端
に低下するような条件においても、低段側圧縮機として
作用する冷媒エジェクタの負荷を軽減し、高段側圧縮機
での消費動力を低減することができ、成績係数の向上が
図れる圧縮比を小さくでき、高い成績係数が維持できる
など実用上多大な効果を発揮するものである。
には圧力を低くできる高沸点冷媒の濃度を高くし、低温
となる利用側熱交換器側には圧力がそれほど低くならな
い低沸点冷媒の濃度を高くすることができるので、凝縮
温度が非常に高くなる高外気温時の冷房や蒸発温度が非
常に低くなる低温風吹き出しによる急速冷房時など、従
来の空気調和機では圧縮比が大きくなり成績係数が極端
に低下するような条件においても、低段側圧縮機として
作用する冷媒エジェクタの負荷を軽減し、高段側圧縮機
での消費動力を低減することができ、成績係数の向上が
図れる圧縮比を小さくでき、高い成績係数が維持できる
など実用上多大な効果を発揮するものである。
第1図は本発明の一実施例の2段圧縮冷凍サイクルを示
す回路図、第2図は本発明の一実施例の空気調和機を示
す回路図、第3図および第4図は従来例の2段圧縮冷凍
サイクルを示す回路図である。 8……高段側圧縮機、9……凝縮器、10……中間冷却
器、11……主絞り装置、12……蒸発器、13……冷媒エジ
ェクタ、14……加熱器、15……精留分離器、16……副絞
り装置、18……高段側圧縮機、19……四方弁、20……利
用側熱交換器、21……中間冷却器、22……主絞り装置、
23……熱源側熱交換器、24……冷媒エジェクタ、25……
加熱器、26……精留分離器、27……副絞り装置。
す回路図、第2図は本発明の一実施例の空気調和機を示
す回路図、第3図および第4図は従来例の2段圧縮冷凍
サイクルを示す回路図である。 8……高段側圧縮機、9……凝縮器、10……中間冷却
器、11……主絞り装置、12……蒸発器、13……冷媒エジ
ェクタ、14……加熱器、15……精留分離器、16……副絞
り装置、18……高段側圧縮機、19……四方弁、20……利
用側熱交換器、21……中間冷却器、22……主絞り装置、
23……熱源側熱交換器、24……冷媒エジェクタ、25……
加熱器、26……精留分離器、27……副絞り装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 雄二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−33068(JP,A) 特開 昭59−38564(JP,A) 特開 昭58−85066(JP,A) 特開 昭62−261861(JP,A)
Claims (2)
- 【請求項1】高段側圧縮機、凝縮器、中間冷却器、主絞
り装置、蒸発器、冷媒エジェクタから非共沸混合冷媒を
封入する主回路を構成し、前記凝縮器と中間冷却器との
間に、精留分離器を設けるとともに、前記冷媒エジェク
タの出口側配管と前記精留分離器の底部とを熱交換可能
に配置し、さらに前記精留分離器の底部と中間冷却器と
を副絞り装置を介して接続し、前記高段側圧縮機の吐出
ガスにより前記冷媒エジェクタを駆動して、前記蒸発器
の出口から低圧の冷媒ガスを吸引し、圧縮したのち、前
記精留分離器の底部で熱交換し、さらに前記中間冷却器
を介して、高段側圧縮機の吸入側に導くことを特徴とす
る2段圧縮冷凍サイクル。 - 【請求項2】高段側圧縮機、四方弁、利用側熱交換器、
中間冷却器、主絞り装置、熱源側熱交換器、冷媒エジェ
クタから非共沸混合冷媒が封入される主回路を構成し、
前記高段側圧縮機の吐出ガスにより前記冷媒エジェクタ
を駆動し、前記蒸発器より低圧の冷媒ガスを吸引圧縮し
高段側圧縮機の吸入側に導くとともに、前記中間冷却器
と前記熱源側交換器との間の冷媒通路または前記中間冷
却器と前記利用側熱交換器との間の冷媒通路に位置しそ
の冷媒通路が前記四方弁によって切換えられる精留分離
器を設け、前記冷媒エジェクタの出口側配管と前記精留
分離器の底部とを熱交換可能に配置するとともに、前記
精留分離器底部と前記中間冷却器とを副絞り装置を介し
て接続したことを特徴とするヒートポンプ式空気調和
機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1091348A JP2789661B2 (ja) | 1989-04-11 | 1989-04-11 | 2段圧縮冷凍サイクルとヒートポンプ式空気調和機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1091348A JP2789661B2 (ja) | 1989-04-11 | 1989-04-11 | 2段圧縮冷凍サイクルとヒートポンプ式空気調和機 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02272265A JPH02272265A (ja) | 1990-11-07 |
JP2789661B2 true JP2789661B2 (ja) | 1998-08-20 |
Family
ID=14023907
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1091348A Expired - Fee Related JP2789661B2 (ja) | 1989-04-11 | 1989-04-11 | 2段圧縮冷凍サイクルとヒートポンプ式空気調和機 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2789661B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7802441B2 (en) | 2004-05-12 | 2010-09-28 | Electro Industries, Inc. | Heat pump with accumulator at boost compressor output |
US7849700B2 (en) | 2004-05-12 | 2010-12-14 | Electro Industries, Inc. | Heat pump with forced air heating regulated by withdrawal of heat to a radiant heating system |
JP4859225B2 (ja) * | 2006-11-14 | 2012-01-25 | 株式会社ササクラ | 液体の蒸発式冷却装置 |
CN107036319B (zh) | 2016-02-04 | 2020-10-02 | 松下知识产权经营株式会社 | 制冷循环装置 |
CN108413638B (zh) * | 2018-03-16 | 2019-09-06 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种带双级压缩的自复叠制冷系统 |
CN116202248B (zh) * | 2023-03-13 | 2024-06-11 | 河南科技大学 | 一种混合工质多级分离的低温制冷系统及循环方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5833068A (ja) * | 1981-08-20 | 1983-02-26 | 株式会社デンソー | 二段圧縮冷凍サイクル |
JPS5885066A (ja) * | 1981-11-16 | 1983-05-21 | 松下電器産業株式会社 | 熱ポンプ装置 |
JPH0246863B2 (ja) * | 1982-08-24 | 1990-10-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Reitosochi |
JPH0646118B2 (ja) * | 1986-05-06 | 1994-06-15 | 三菱電機株式会社 | ヒ−トポンプ装置 |
-
1989
- 1989-04-11 JP JP1091348A patent/JP2789661B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
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JPH02272265A (ja) | 1990-11-07 |
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