(57)【要約】    【課題】液体、ガス循環式温調装置などの用途は加熱と冷却機能が同時に必要である。その加熱の冷媒放熱と冷却の冷媒吸熱を１つのヒートポンプ回路で行い、加熱時の吸熱を冷却に、冷却時の放熱を加熱に相互利用させ、その加熱と冷却の差で余ったエネルギーだけを外部熱源に放出することで、回路を効率良く利用でき、かつ加熱と冷却の効果を必要に応じて調整可能にする。    【解決手段】本発明は、ヒートポンプ回路の凝縮器と蒸発器の間に入口と出口のそれぞれに膨張弁を有する熱交換器を加え、その２つの膨張弁の調整により、熱交換器内の圧力を変化させ、熱交換器内の冷媒の膨張又は凝縮の比例を変化させることで、加熱部と冷却部の加熱と冷却効果の円滑な調整を可能にした。更に、高温と低温の温度差の広い要求に対し、２段２元回路を利用し、より大きい温度レンジのヒートポンプ回路を提案した。    【選択図】図２
2008101885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱と冷却を同時にできるヒートポンプ回路の加熱部の後に前方（インレット）と後方（アウトレット）にそれぞれ膨張弁を有する熱交換器を有し、その２つの膨張弁の開度制御により、加熱部から出る冷媒の蒸気と液体の比例を変え、回路全体が加熱部に放熱、冷却部に吸熱だけではなく、熱交換器よりも放熱か吸熱ができ、その熱交換器の放熱、吸熱の度合調整によって、回路の加熱、冷却効果を調整できる同時加熱、冷却ヒートポンプ回路。
【請求項２】
多段圧縮ヒートポンプ回路を使い、その低圧段の冷媒温度が低い特徴を利用して冷却回路を構成し、その高圧段の冷媒蒸気温度が高い特徴を利用して加熱回路を構成する同時加熱、冷却ヒートポンプ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ、冷熱発生装置、温調装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
循環式温調装置は冷凍機を用いて冷却とヒーターを用いて加熱するものか、冷凍機のヒートポンプ原理を用いて加熱と冷却を交代に行うものが応用されている。
【０００３】
１つのヒートポンプ回路で同時に加熱と冷却を行うためには、そのヒートポンプが高い温度の環境で放熱し、低い温度の環境で吸熱する必要があるが、従来のヒートポンプがその加熱温度と冷却温度の差が広がる次第に効率が悪くなる。
【０００４】
又、冷却温度と加熱温度が広がっているワイドレンジの温調装置或いは蓄熱式省エネ装置が温度差（レンジ）が求められているため、ヒートポンプのコンプレッサーが冷媒を低温、低圧より一気に高温、高圧に圧縮することが、効率が悪くなるだけではなく、冷媒の冷凍機油の劣化が著しくなる。
【０００５】
更に、加熱部の吸熱と冷却部の放熱を互いに利用する加熱と冷却を同時に行うために、その２つのエネルギーは必ずしも相当ではなく、その冷、熱のエネルギーの差を適度に排出する方法も必要であるが、現行の諸多の案が複雑の装置となる。
【特許文献１】特開２００３−２１６２４４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ヒートポンプを用いた加熱と冷却を同時にできる温調装置が如何に加熱と冷却共に効率が良くし、加熱部と冷却部が高い温度差ができ、かつ加熱と冷却の効果を必要応じて調整できる課題を有している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、従来ヒートポンプの放熱用の凝縮器と吸熱用の蒸発器の間にもう１つの熱交換器を加え、その熱交換器の前後に配置する膨張弁の調整で、熱交換器内に流れる冷媒が膨張か、凝縮に変化させることで、ヒートポンプの被加熱部と被冷却部の温度変化によって要求される加熱と冷却効果を円滑に調整できるという特徴を有する。
【０００８】
本発明は、高温と低温の温度レンジの広い要求に対し、２段圧縮回路の高圧段の温度高い、低圧段の温度低い特性を利用する高圧加熱と低圧冷却方式の２段圧縮式ヒートポンプを提案した。
【０００９】
従来のヒートポンプ回路に比べて、本発明の加熱と冷却効果が高く、かつ加熱と冷却の度合が中間熱交換器の冷媒状況の調整により、必要に応じる調整ができることが最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の同時加熱、冷却ヒートポンプ回路は、二段圧縮ヒートポンプを利用し、２つのコンプレッサーで冷媒を加圧し、その高圧部の冷媒蒸気の温度が高い特性を利用して加熱源として使い、加熱タンクに熱を放出した後に更に前後に膨張弁のある熱交換器を経て再度処理してから、中間混合タンクに送り、中間混合タンクで蒸気と液体を分離し、冷却されて液体になった冷媒を膨張弁で冷却タンクに膨張して吸熱により冷却タンクを冷却した後、低圧端のコンプレッサーに戻る。中間混合タンクで分離した蒸気が再び高圧部に再循環し、加熱源として利用する利点がある。
【００１１】
熱交換器の前後にある２つの膨張弁は加熱タンクで凝縮された冷媒の凝縮程度によってその冷媒が熱交換器で再凝縮させるか、膨張させるかを調整し、中間混合タンクの液体と蒸気の割合が回路全体の加熱と冷却に合うように調整する。
【００１２】
加熱タンクの温度が設定温度より低い時に、加熱タンクから出る冷媒が液体状なものが多く、それが熱交換器内で膨張させることによって吸熱させて蒸気比例を上げて中間混合タンクに戻る；加熱タンクの温度が設定温度に近づく次第に、熱交換器前の膨張弁を開方向、後ろの膨張弁を閉方向に調整し、冷媒が熱交換器内での吸熱効果を減り、冷却効果を挙げ、中間混合ダンクに戻る冷媒の液体比例をあげる。
【００１３】
回路の低圧段は中間混合タンクの液体冷媒の量にあわせて膨張弁の開度を調節し、液体冷媒を冷却タンクに膨張して吸熱によって冷却タンクを冷却する。冷却タンクの温度が設定温度に近づく次第、コンプレッサーの出力を減らすか、膨張弁の開度調整し、低圧段のコンプレッサーの吸入圧を上げることによって、冷却タンク内の冷媒吸熱効果を減らす。
【００１４】
本発明の２段圧縮ヒートポンプ回路が高圧段の中央混合タンクに戻る冷媒蒸気と液体の比例が回路全体の加熱効果と冷却効果を変化される。その中央混合タンクに戻る蒸気と液体の比例が熱交換器内の膨張、凝縮の度合を調整することによって変化させることによって、回路全体の冷却効果と加熱効果を調整できるようになる。
【００１５】
本発明の回路中の冷媒が低圧段で加圧された後、中央混合ダンクで冷却された高圧段の戻りの冷媒と混合させるので、冷媒に混入した潤滑油の劣化が防げられる。
【００１６】
更に本発明は２段圧縮と２段膨張（熱交換器前後の２つの膨張弁は１段に相当する）回路を利用し、加熱温度と冷却温度の差が大きい場合、一段圧縮回路より図６と図7のモリエル曲線に示したような効率アップと省エネ効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明のヒートポンプ回路が熱交換器に流れる冷媒の蒸気と液体の比例によって膨張弁に流れる冷媒の流量が不安定になることも有り得るが、その不安定の状況を回路全体の温度制御に影響されないように加熱、冷却タンクが蓄熱方式にするか、他の方法を加えて利用する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、１段圧縮ヒートポンプ回路に本発明の前後に２つの膨張弁のある熱交換器が加える例の略図であって、膨張弁の５と７の開度調整によって、熱交換器４に流れる冷媒の状態がけられ、回路全体の加熱、冷却の度合を調整できる。
【実施例２】
【００１９】
図２は、本発明の２段圧縮同時加熱、冷却ヒートポンプ回路の略図である。
【００２０】
低圧段コンプレッサー１に圧縮された冷媒蒸気は中間混合タンク３を経て、高圧段コンプレッサー２に再度圧縮され、高圧高温のままで加熱タンク４を加熱した後、熱交換器６で膨張か凝縮されて中間混合タンクに戻る。中間混合タンク内で、低圧段コンプレッサー１の吐出蒸気と今後して、冷却した液体とそうでない蒸気を分離し、蒸気が２段コンプレッサーに戻り再度加熱用に使われる；液体化になった冷媒は低圧段のコンプレッサーに流れ、膨張弁８を経て、冷却タンク９で膨張し、冷却タンク９を冷却した後再び低圧段コンプレッサーに戻る。
【００２１】
加熱タンク４と冷却タンク９に加熱と冷却された媒体が混合弁１０を経て、次の循環回路１１に提供される。
【００２２】
熱交換器６とその前後に配置される膨張弁５と７の働きで、高圧段より中間混合タンクに戻る蒸気と液体の比例、つまり中間混合タンクの温度が調整することとによって、低圧段に流れる冷媒の量の調整が出来、回路全体の加熱、冷却効果を調整することができる。
【実施例３】
【００２３】
図３は、２段圧縮、一段膨張同時加熱、冷却ヒートポンプ回路の例であって、熱交換器６と膨張弁5と７の調整で回路全体の加熱と冷却効果が調整できる。
【実施例４】
【００２４】
図４は、２元式同時加熱、冷却ヒートポンプの実施例の略図であって、加熱回路と冷却回路が別々の冷媒と圧力系で働き、熱交換器６と膨張弁5と７の調整で回路全体の加熱と冷却効果が調整できる。
【実施例５】
【００２５】
図５は、本発明の空冷式気体循環への応用例である。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、電子力発電所、半導体製造工場、樹脂成型工場、精密機械加工工場などで幅広く利用されている循環式温調装置に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施例であって、１段圧縮同時加熱、冷却ヒートポンプの構成を示す説明図で、コンプレッサー１から出た高圧冷媒蒸気が、加熱タンク２を加熱した後膨張弁３と熱交換器４と膨張弁５で構成された回路で再処理され、冷却タンク６を冷却する。熱交換機は循環水９より吸熱或いは放熱する。
【図２】本発明の２段圧縮同時加熱、冷却ヒートポンプ実施例とその構成を示す説明図で、低圧段コンプレッサー１から出た高圧冷媒蒸気が更に高圧段コンプレッサー２に加圧され、加熱タンク４を加熱した後膨張弁５と熱交換器６と膨張弁７で構成された回路で再処理されてから中間混合タンク３に戻り、そこで低圧段の蒸気と混合した後、蒸気と液体を分離され、蒸気は３の上部から高圧段にもどり、液体が低圧段の膨張弁８を経て、冷却タンク９内で膨張して冷却する。熱交換機は循環水１２より加熱と冷却のエネルギーの差を吸熱或いは放熱する。加熱タンク４と冷却タンク９の蓄熱された液体が今後栓１０で必要な温度に混合してから、循環回路１１に提供する。
【図３】本発明の２段圧縮、１段膨張回路の実施例の略図である。
【図４】本発明の２元回路の実施例の略図である。
【図５】本発明のガス循環、空冷回路の実施例の略図である。
【図６】１段圧縮時のモリエル曲線の略図である。
【図７】２段圧縮時のモリエル曲線の略図であって、９の部分は省エネ効果を示し、１０の部分は効率改善の効果を示す。
【図８】本発明を応用した液体循環式温調装置の設計図の一例である。
【符号の説明】
【００２８】
１     低圧段コンプレッサー
２     高圧段コンプレッサー
３     中間混合タンク（フラッシュタンク）
４     高温加熱タンク
５     熱交換器前方膨張弁
６     熱交換器
７     熱交換器後方膨張弁
８    低圧段膨張弁
９    低温冷却タンク
１０  混合栓
１１  メイン循環回路
１２  循環水回路
【図５】
2008101885.tif 000003
【図６】
2008101885.tif 000004
【図１】
2008101885.tif 000005
【図２】
2008101885.tif 000006
【図３】
2008101885.tif 000007
【図４】
2008101885.tif 000008
【図７】
2008101885.tif 000009
【図８】
2008101885.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成19年10月19日(2007.10.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
図１のようなコンプレッサー１の出口に繋ぐ加熱部４とコンプレッサー１の入口に繋ぐ冷却部９を有するヒートポンプ回路において、加熱部と冷却部の間の入口に一次膨張弁５と出口に二次膨張弁７を有する熱交換器６を設け、冷媒回路と外部熱源の熱交換する構成を有し、その一次膨張弁５と二次膨張弁７の開度調整により、熱交換器６内の圧力を変化し、中に流れる冷媒のガスと液体の比率を変えられ、熱交換器６の外部熱源との熱交換をその中の冷媒が膨張と凝縮の割合に比例して吸熱か放熱に変えることにより、ヒートポンプ回路全体の外部熱源とのエネルギー交換量を変えられ、回路内の加熱部４に対する加熱と冷却部９に対する吸熱の量を調整できる加熱、冷却ヒートポンプ回路。
【請求項２】
請求項目１に記載する加熱と冷却の量を調整できるヒートポンプ回路において、図２、図３、図４のような２段或いは２元圧縮ヒートポンプ回路を使い、その高圧段の冷媒ガスの凝縮温度が高い特徴を利用して加熱する加熱部４を構成し、その低圧段回路の冷媒膨張温度が低い特徴を利用して冷却する冷却部９を構成するすると共に、請求項目１と同じような外部熱源との熱交換回路を用いて、中間混合タンク３への冷媒膨張量を調整することにより、回路全体の加熱の量と冷却の量を調整できるワイドレンジ、蓄熱式に対応する同時加熱、冷却するヒートポンプ回路。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ回路、冷熱発生装置、温調装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な温調装置は冷凍機を用いた冷却、ヒーターを用いた加熱するものと冷凍機のヒートポンプ原理を用いた加熱と冷却を冷媒の流れを四方弁で流れ方向を変えて交代に行うものが応用されている。そのような方法では加熱の時の吸熱と冷却の時の放熱を利用せず、冷凍機のエネルギーを必要以上に外部熱源に放出されている。
【０００３】
１つのヒートポンプ回路で同時に加熱と冷却を行うには、その高温に対する放熱量と低温に対する吸熱量は必ずしも一致せず、そこに余る若しくは足りないエネルギーを外部熱源で補う必要がある。しかし、従来のヒートポンプ回路はそれに対して、前述の冷媒の流れ方向を切り替えるような間歇的な制御方法で対応しているのが殆どである。
【特許文献１】特開２００５−２８３０６４
【０００４】
又、冷却温度と加熱温度の差が広いワイドレンジの温調装置或いは蓄熱式省エネ装置は温度差（温度レンジ）が求められ、それに１つのコンプレッサーで冷媒を低温（低圧）から一気に高温（高圧）に圧縮することにより、コンプレッサー自体の効率が悪くなるほか、冷媒の冷凍機油の劣化も著しくなるため、殆どの場合、それぞれ別の加熱専用ヒートポンプ回路と冷却専用のヒートポンプ回路が用いられている。そのような加熱と冷却を別々に行うヒートポンプ回路は加熱する時の吸熱エネルギーと冷却する時の放熱エネルギーを無駄にしている。    
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、ヒートポンプ回路の冷却時の放熱を加熱に使い、加熱時の吸熱を冷却に使い、その差の部分だけを外部熱源に補うことによって、ヒートポンプのエネルギーを最大限に利用することと、ワイドレンジと蓄熱に加熱と冷却を同時に行う１段圧縮ヒートポンプ回路が、大きい温度差に相応しくない為、２段或いは２元式以上のヒートポンプ回路を使い、１つの回路で加熱と冷却を同時に行い、より大きい温度差を実現すると同時に、加熱と冷却のエネルギーを相互利用し、必要最小限にコンプレッサーの発生するエネルギーを外部に放出すると共に、その加熱と冷却の量を自由に調整できる課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、図１に示したように、コンプレッサー１の出力の高圧端に加熱部４と、コンプレッサーの吸入の低圧端に冷却部９を設置し、その間に外部の熱源との熱交換器６を設ける。さらにその熱交換器の入口側に一次膨張弁５と出口に二次膨張弁７を設けて、コンプレッサーが圧縮した冷媒を加熱部も冷却部も１つの回路上に流れる構成である。
【０００７】
図１のヒートポンプ回路の高温高圧冷媒ガスを一旦加熱用の加熱部４に放熱してから、入口に一次膨張弁５と出口に二次膨張弁７のある熱交換器を経て、低圧側に有る冷却部９に膨張されることによって冷却部を冷却する。
【０００８】
図１の回路の一次膨張弁５と二次膨張弁７の開度調整によって、膨張弁５と膨張弁７に発生する差圧を変化させ、熱交換器６内の冷媒の膨張及び凝縮量が変化させる。その膨張と凝縮する冷媒の量の比例で、熱交換器６と外部熱源との間の熱交換は放熱か吸熱に変えられ、結果的に回路の高温高圧冷媒ガスの加熱部内の凝縮率と低温冷媒の冷却部内の膨張率を変えられ、回路の加熱部への加熱と冷却部への冷却の効果を調整できることが本発明の特徴である。
【０００９】
さらに、本発明は図２、図３、図４のような２段或いは２元圧縮ヒートポンプ回路に前述の熱交換器６とその入口にある一次膨張弁５と二次膨張弁７を回路の加熱部の後部に設置して、中間混合タンク３若しくは中間コンデンサー３への冷媒膨張量を変化させることで、加熱、冷却効果を調整することにより、ワイドレンジの温調及び蓄熱式の温調に相応しい、より高い加熱温度とより低い冷却温度を実現できる方法を提案する。
【発明の効果】
【００１０】
図１のように、本発明は加熱部４をコンプレッサー１の出口の高圧端と繋ぎ、冷却部９をコンプレッサー１の入口の低圧端に繋いで１つのヒートポンプ回路中に設け、その加熱部４の後部に、入口に一次膨張弁５と出口に二次膨張弁７を有する外部熱源との熱交換器６を設けてある。その熱交換器前後の一次膨張弁５と二次膨張弁７の開度調整を通じて、熱交換器内の圧力を変化させることで、中の冷媒のガスと液体の比例を調整できることによって、ヒートポンプ回路が加熱と冷却を同時に行うと共に、エネルギーを相互利用されることを可能にしながら、その熱交換器６の外部熱源との熱交換を加熱か冷却に調整できることにより、ヒートポンプ回路全体の加熱量と冷却量を調整できるようにした。
【００１１】
コンプレッサー１から吐出する高圧冷媒ガスの加熱部４への加熱効果は熱交換器入口の一次膨張弁５の開度によって変えられる。一次膨張弁５の開度を小さくすると、加熱部４内の冷媒ガスの圧力が高くなり、冷媒ガスの温度が高くなって、加熱効果を増す。一方、一次膨張弁５の開度を小さくする時、弁の差圧が増し、熱交換器６内の圧力も下げられるので、一次膨張弁５を通過する冷媒の一部がその一次膨張弁５の開度が小さくなるにつれ、熱交換器６内で凝縮から膨張に変え、外部熱源に放熱から吸熱に変える。
【００１２】
一次膨張弁５の開度を小さくすると、その熱交換器６内の圧力が低くなり、中を通過する冷媒が湿りガスと液体の混合体となり、液体は二次膨張弁７の差圧によって冷却部９内で再度膨張されるが、ガスはそのまま冷却部に流れ込む。冷却部９内では冷媒の液体の部分しか膨張されないため、冷却部９に対する冷却効果が少なくなる。
【００１３】
つまり、図１の回路において、一次膨張弁５の開度が大きい時、冷媒が高圧のままで加熱部４と熱交換器６を経て放熱して液体化された後、二次膨張弁７の高い差圧を経て、冷却部９内で膨張されて吸熱を行い、回路全体が冷却を主として働く。
【００１４】
一次膨張弁５の開度を小さくすると、加熱部４内の冷媒圧が高くなり、冷媒がより高い温度で加熱部４を加熱するから加熱効果が大きくなるが、一次膨張弁５の差圧が高くなるので、熱交換器６内の圧力が低くなり、中の冷媒の一部が膨張してガス化され、そのまま二次膨張弁７を経て冷却部９に流れる。この場合、冷却部９内に膨張する冷媒の量が少なくなって、冷却効果が小さくなる。
【００１５】
さらに二次膨張弁７の開度を大きくすると、熱交換器６の圧力がさらに低くなり、冷媒の殆どが膨張弁５の差圧によって、熱交換器内で膨張して吸熱する。膨張したガスがそのまま差圧の小さい二次膨張弁７を経て冷却部９に流れる。この場合、冷却部の内の冷媒の膨張が少ないので、回路全体が加熱を主として働く。
【００１６】
このように、図１のヒートポンプ回路が外部熱源と熱交換する熱交換器の入口にある一次膨張弁５と出口にある二次膨張弁７の開度調整によって、熱交換器６の中の冷媒が凝縮と膨張を変えられ、外部の熱源との間に放熱か吸熱に変えることができ、回路の働きは加熱中心か冷却中心に変化することができるようになった。
【００１７】
その一次膨張弁５と二次膨張弁７をリアルタイムに調整できる電動膨張弁にすることによって、図１の回路が加熱部を加熱中心の働きから、冷却部を冷却中心の働きにリアルタイムに制御できる。
【００１８】
さらに、その特徴を利用して、２段圧縮若しくは２元冷凍回路を利用して、より高い温度の加熱とより低い温度の冷却を実現する上に、必要に応じる加熱と冷却の量を調整でき、ワイドレンジと蓄熱タイプの温調装置の熱源として高い効率の省エネの方法を可能にした。
【００１９】
図２の２段圧縮回路において、前述の熱交換器６の入口のある一次膨張弁５と出口にある二次膨張弁７の開度調整によって、回路の中間混合タンク３の冷媒温度、圧力が変化でき、その中間混合タンク３の温度と圧力の変化は回路全体の働きを変えられる。
【００２０】
一次膨張弁５の開度が小さく、二次膨張弁７が大きくなると、中間混合タンク３の温度が高くなり、回路全体が加熱中心の働きとなるが、その反対にすると中間混合タンク３の温度が低くなり、回路全体が冷却中心の働きとなる。
【００２１】
本発明は、従来のヒートポンプ回路に比べ、加熱と冷却を１つの回路中で行い、冷却部から熱を吸収して加熱部に放熱することによって、コンプレッサーのエネルギーを有効に利用できると共に、必要に応じて、その加熱と冷却の量の差で発生する余るエネルギーだけが、外部熱源との熱交換器に流れる冷媒のガスと液体の比例の調整により補い、回路の加熱と冷却の度合を調整できることを最も主要な特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
熱交換器に流れる冷媒のガスと液体の比率によって膨張弁に流れる冷媒の流量が不安定になることも有り得るが、回路全体の温度調整に影響しないように加熱、冷却タンクを蓄熱方式又は、他のガスと液体を分流する方法を加えて利用することが望ましい。
【００２３】
本発明のヒートポンプ回路の各部により複雑な圧力変化が発生するので、その圧力を変化させる膨張弁を自動制御可能な耐久性のある弁にすると共に、各部に適切なセンサーを設け、回路全体を自動制御することが必要である。
【実施例１】
【００２４】
図１は、本発明の１段圧縮同時加熱、冷却ヒートポンプ回路の実施例の略図であって、１は低圧段コンプレッサー、４は高温加熱タンク、５は熱交換器入口の一次膨張弁、６は熱交換器、７は熱交換器出口の二次膨張弁、９は低温冷却タンク、１０は混合栓、１１はメイン循環回路、１２は外部熱源としての循環水回路である。
【００２５】
コンプレッサー１から出た高圧冷媒ガスが、加熱タンク４を加熱した後、一次膨張弁５と熱交換器６と二次膨張弁７で構成された回路を経て冷却タンク９を冷却する。熱交換器６は外部熱源としての循環水回路１２より吸熱或いは放熱する。膨張弁５と７の開度調整によって熱交換器６に流れる冷媒の状態を制御し、回路全体の加熱、冷却の度合を調整する。
【実施例２】
【００２６】
図２は、本発明の２段圧縮同時加熱、冷却ヒートポンプ回路の実施例の略図であって、２は高圧段コンプレッサー、３は中間混合タンク、８は低圧段膨張弁である。
【００２７】
低圧段コンプレッサー１から出た高圧冷媒ガスが中間混合タンク３を経て、更に高圧段コンプレッサー２に加圧され、加熱タンク４を加熱した後、一次膨張弁５と熱交換器６と二次膨張弁７で構成された回路を経て、中間混合タンク３に戻り、そこで低圧段のガスと混合後、ガスと液体に分離され、ガスは中間混合タンク３の上部から高圧段コンプレッサー２に吸引され、液体は低圧段膨張弁８を経て、冷却タンク９内で膨張して冷却タンク９を冷却する。熱交換器６は外部熱源としての循環水回路１２より加熱又は冷却のエネルギーの差を吸熱又は放熱する。加熱タンク４と冷却タンク９の蓄熱されたクーラントが混合栓１０で設定した温度になるよう混合してから、メイン循環回路１１に提供する。
【００２８】
低圧段コンプレッサー１に圧縮された冷媒ガスは中間混合タンク３を経て、高圧段コンプレッサー２に再度圧縮され、高温高圧のままで加熱タンク４を加熱後、一次膨張弁５を経て、熱交換器６で膨張又は凝縮されてから、二次膨張弁７を経て中間混合タンク３に戻り、中間混合タンク３内で、低圧段コンプレッサー１の吐出ガスと混合する。二次膨張弁７を経る冷媒は、一次膨張弁５と二次膨張弁７の開度によって、ガスか液体の形で中間混合タンク３に戻り、内の液体の一部は中間混合タンク３内で膨張し、中間混合タンク３内の冷媒を冷却する。中間混合タンク３が冷却した液体とガスを分離し、ガスは高圧段コンプレッサーに戻り再度加熱用に使われる。液体化した冷媒は低圧段回路に流れ、低圧段膨張弁８を経て、冷却タンク９で膨張して、冷却タンク９を冷却した後再び低圧段コンプレッサー１に戻る。
【００２９】
加熱タンク４と冷却タンク９に一定量のクーラントを蓄してあり、その加熱と冷却されたクーラントが後に必要温度にあわせ、混合栓１０で一定の割合で混合され、次のメイン循環回路１１に提供される。
【００３０】
熱交換器６とその入口と出口に配置する一次膨張弁５と二次膨張弁７の働きで、高圧段より中間混合タンク３に戻るガスと液体の冷媒の比率、つまり、中間混合タンク３の温度を調整することによって、低圧段に流れる冷媒の量と圧を調整することで、回路全体の加熱、冷却効果を調整することができる。
【００３１】
冷媒が低圧段で加圧された後、中間混合タンク３で冷却された高圧段の戻りの冷媒と混合されるので、冷媒に混入した潤滑油の劣化を防ぐことができる。
【００３２】
更に、２段圧縮と２段膨張（熱交換器前後の２つの膨張弁は１段に相当する）回路を利用し、加熱温度と冷却温度の差が大きい場合、１段圧縮回路より図６と図7のモリエル曲線に示したような効率アップと省エネ効果が得られる。
【実施例３】
【００３３】
図３は、２段圧縮１段膨張同時加熱、冷却ヒートポンプ回路の実施例の略図であって、熱交換器６と一次膨張弁5と二次膨張弁７の調整で回路全体の加熱と冷却効果が調整できる。
【実施例４】
【００３４】
図４は、２元式同時加熱、冷却ヒートポンプ回路の実施例の略図であって、加熱回路と冷却回路が別々の冷媒と圧力系で働き、熱交換器６と一次膨張弁5と二次膨張弁７の調整で回路全体の加熱と冷却効果が調整できる。
【実施例５】
【００３５】
図５は、本発明の空冷式ガス循環式温調装置の例である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、電子力発電所、半導体製造工場、樹脂成型工場、精密機械加工工場など加熱と冷却を同時に求めるところで幅広く利用される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】１段圧縮同時加熱、冷却ヒートポンプ回路の略図である。（実施例１）
【図２】２段圧縮２段膨張同時加熱、冷却ヒートポンプ回路の略図である。（実施例２）
【図３】２段圧縮１段膨張同時加熱、冷却ヒートポンプ回路の略図である。（実施例３）
【図４】２元式同時加熱、冷却ヒートポンプ回路の略図である。（実施例４）
【図５】ガス循環、空冷回路への応用例の略図である。（実施例５）
【図６】１段圧縮時のモリエル曲線の略図である。
【図７】２段圧縮時のモリエル曲線の略図であって、２段圧縮方式が一段圧縮よりエネルギーの無駄が少ないことを示している。
【図８】本発明を応用した液体循環式温調装置の設計図の一部である。
【符号の説明】
【００３８】
１    コンプレッサー
２    高圧段コンプレッサー
３    中間混合タンク３（中間コンデンサー）
４    加熱部
５    一次膨張弁
６    熱交換器
７    二次膨張弁
８    低圧段膨張弁
９    冷却部
１０  混合栓
１１  メイン循環回路
１２  外部熱源（循環水）循環回路
１３  モリエル線外の加熱圧縮を減らす省エネ効果
１４  効率改善効果
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008101885.tif 000011
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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