CN108291754A - 制冷循环装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的制冷循环装置包括制冷剂回路，该制冷剂回路通过将压缩机、热源侧热交换器、减压装置、利用侧热交换器连接成环状而构成，制冷剂在该制冷剂回路中循环。制冷剂是R32。利用侧热交换器是制冷剂与液体进行热交换的板式热交换器。板式热交换器包括使R32流动的第1流路和使液体流动的第2流路。第1流路的截面积，相对于使用R410A作为制冷剂时的第1流路的截面积，为0.5以上的比率。由此，能够提供具备高环境性的制冷循环装置。

Description

制冷循环装置
技术领域
本发明涉及使用全球变暖系数(GWP)小的R32作为制冷剂的制冷循环装置。
背景技术
在近年来的空气调节机等的制冷循环装置中，作为R22的代替制冷剂采用臭氧破坏系数小的制冷剂R410A成为主流。但是，制冷剂R410A的全球变暖系数(GWP)大，所以今后考虑转换到GWP比较小且能够抑制全球变暖的制冷剂R32(例如参照专利文献1)。
然而，在将现有的制冷剂R410A的制冷循环装置中使用的板式热交换器原样地用于制冷剂R32的制冷循环装置的情况下，无法有效利用制冷剂R32的特性。其结果是，存在如下课题：如果想要有效地减轻全球变暖，则使用R32制冷剂的制冷循环的性能比使用现有的制冷剂R410A时的制冷循环的性能降低。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-248922号公报
发明内容
本发明解决上述现有的课题，采用充分利用R32制冷剂的特性的板式热交换器的结构。由此，能够防止使用R32制冷剂的制冷循环的性能比使用现有的制冷剂的情况的制冷循环的性能降低。由此，能够提供有助于防止全球变暖的制冷循环装置。
为了解决上述现有的课题，本发明的制冷循环装置包括制冷剂回路，该制冷剂回路通过将压缩机、热源侧热交换器、减压装置、利用侧热交换器连接成环状而构成，制冷剂在该制冷剂回路中循环。制冷剂是R32。利用侧热交换器是制冷剂与液体进行热交换的板式热交换器。板式热交换器包括使R32流动的第1流路和使液体流动的第2流路。第1流路的截面积，相对于使用R410A作为制冷剂时的第1流路的截面积，为0.5以上的比率。
R32制冷剂为同一条件、同一能力时，具有与作为现有的制冷剂的R410A相比制冷剂循环量少，压力损失小的特性。因此，通过使第1流路的截面积比(A1n/A1o)为0.5以上，即使考虑压力损失增加导致的性能降低的影响，也能够确保与现有技术同等以上的COP(性能系数)水平。
根据本发明，通过采用充分利用R32制冷剂的特性的板式热交换器的结构，能够防止使用R32制冷剂的制冷循环的性能比使用现有的制冷剂时的制冷循环的性能降低。由此，能够提供有助于防止全球变暖的制冷循环装置。
附图说明
图1是本发明的实施方式1的制冷循环装置的概略结构图。
图2是表示该板式热交换器的结构的立体图。
图3是表示在该板式热交换器中，制冷剂流动的第1流路和水或者防冻液流动的第2流路的图。
图4是该冷却运转时的第1流路截面积比与板式热交换器内部的制冷剂重量比的相关图。
图5是该加热运转时的第1流路截面积比与板式热交换器内部的制冷剂重量比的相关图。
图6是该冷却运转时的第1流路截面积比与COP比的相关图。
图7是该加热运转时的第1流路截面积比与COP比的相关图。
具体实施方式
在第1发明包括制冷剂回路，该制冷剂回路通过将压缩机、热源侧热交换器、减压装置、利用侧热交换器连接成环状而构成，制冷剂在该制冷剂回路中循环。制冷剂是R32。利用侧热交换器是制冷剂与液体进行热交换的板式热交换器。板式热交换器包括使R32流动的第1流路和使液体流动的第2流路。第1流路的截面积，相对于使用R410A作为制冷剂时的第1流路的截面积，为0.5以上的比率。
R32制冷剂为同一条件、同一能力时，具有与作为现有的制冷剂的R410A相比制冷剂循环量少，压力损失小的特性。因此，通过使第1流路的截面积比(A1n/A1o)为0.5以上，即使考虑压力损失增加导致的性能降低的影响，也能够确保与现有技术同等以上的COP(性能系数)水平。
像这样，通过采用充分利用R32制冷剂的特性的板式热交换器的结构，能够防止制冷循环的性能比使用作为现有的制冷剂的R410A时的制冷循环的性能降低。由此，能够提供有助于防止全球变暖的制冷循环装置。
第2发明在第1发明中，比率小于1.1。
设使用制冷剂R32时的第1流路的截面积为A1n、使用制冷剂R410A的情况的第1流路的截面积为A1o，通过使作为第1流路的截面积比的A1n/A1o小于1.1，能够使板式热交换器内的R32制冷剂的重量比在同一运转条件时使用作为现有的制冷剂的R410A制冷剂的情况少。
第3发明在第1发明或第2发明中，第2流路的截面积比流动R32的第1流路的截面积大，且为使用R410A作为制冷剂时的第2流路的截面积以下。
由此，能够使液体流动的第2流路的截面积总是比流动R32制冷剂的第1流路截面积大，并且为使用作为现有的制冷剂的R410A时的第2流路的截面积以下。
因此，在上述第1发明或第2发明的效果的基础上，还能够防止液体侧流路的压力损失极端增加，所以能够抑制液体的输送装置的动力增加。因此，能够提高制冷循环的节能性。
另外，即使采用现有使用的将上下对称的波型板层叠的加工方法也能够制作板式热交换器，所以能够抑制成本的上升。
第4发明在第1发明中，液体是水或者防冻液。
由此，通过采用充分利用R32制冷剂的特性的板式热交换器的结构，能够使制冷循环的性能不比使用作为现有的制冷剂的R410A时的制冷循环性能降低地削减制冷剂填充量。由此，能够提供装载有有助于防止全球变暖的制冷循环装置的温水的供暖装置和冷水的供冷装置。
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。不过，本发明并不被该实施方式限定。
(实施方式1)
图1表示本发明的第1实施方式中的制冷循环装置的概略结构图。在图1中，制冷循环装置1A包括使制冷剂循环的制冷剂回路2和控制装置(未图示)。制冷剂使用作为低GWP的R32。
制冷剂回路2通过利用配管将压缩机21、利用侧热交换器22、减压阀(减压装置)23和热源侧热交换器24环状连接而构成。
在本实施方式中，在热源侧热交换器24和压缩机21之间设置有进行气液分离的蓄液器25。另外，在制冷剂回路2设置有用于切换冷却运转和加热运转的四通阀26。
在本实施方式中，制冷循环装置1A构成利用通过冷却或者加热运转生成的冷温水的供冷供暖装置的冷却和加热机构。利用侧热交换器22为在制冷剂和水之间进行热交换对水进行冷却或者加热的热交换器。
具体来讲，在具有利用侧热交换器22和泵31的水回路3中，例如将扇式对劣热器(fan convector)等供冷供暖终端32利用配管连接成环状。而且，由利用侧热交换器22冷却或者加热后的冷温水通过泵31在水回路3中循环，由供冷供暖终端32从空气吸热或者散热至空气来进行制冷供暖。
在图1中，用虚线箭头表示冷却运转时的制冷剂的流动方向，用实线箭头表示加热运转时的制冷剂的流动方向。以下，说明冷却运转和加热运转中的制冷剂的状态变化。
在冷却运转的情况下，被压缩机21压缩而成为高温高压的排出气体制冷剂，经由四通阀26，流入到热源侧热交换器24，在此散热到空气而进行冷凝液化。
冷凝液化了的制冷剂被减压阀23减压而膨胀后，流入到利用侧热交换器22。
流入到利用侧热交换器22的低压的二相制冷剂，从来自水回路3流入到利用侧热交换器22的水吸热而蒸发气化。之后，从利用侧热交换器22流出的低压制冷剂，经由四通阀26和蓄液器25再次被吸入到压缩机21。
在加热运转的情况下，被压缩机21压缩而成为高温高压的排出气体制冷剂，经由四通阀26流入到利用侧热交换器22，在此向从水回路3流入到利用侧热交换器22的水散热而冷凝液化。
冷凝液化了的制冷剂被减压阀23减压而膨胀后，流入到热源侧热交换器24。流入到热源侧热交换器24的低压的二相制冷剂，在此从空气吸热而蒸发气化。
之后，从热源侧热交换器24流出的低压制冷剂，经由四通阀26和蓄液器25，再次被吸入到压缩机21。
在本实施方式中，利用侧热交换器22使用板式热交换器。图2表示本实施方式的板式热交换器的概略展开图。如图2所示，板式热交换器中，多个传热板80、81层叠，在最前面层叠端部框架70。端部框架70的4个角部分别形成有制冷剂流入口71、制冷剂流出口72、水入口73和水出口74。而且，在传热板80，81相互间形成有2种流体(水和制冷剂)交替流通的多个流路。更具体来讲，从制冷剂入口71流入的第1流体(制冷剂)从制冷剂出口72流出的制冷剂流路H2，形成在传热板80、81间。另外，从水入口73流入的第2流体(水)从水出口74流出的水流路H1，形成在传热板80、81间。
图3是局部地表示本实施方式的板式热交换器中的热介质流路的截面图的图，是图2所示的板式热交换器的3-3线截面图(从纸面跟前侧观看从纸面上侧至下侧的截面的图)。
在本实施方式中，在图3中的第1流路22a中流通制冷剂，在第2流路22b中流过水。另外，在本实施方式中，第1流路的截面积A1n为使用制冷剂R410A时的第1流路的截面积A1o的0.5以上的截面积比。并且，优选该截面积比小于1.1。
在此，在图4中，横轴表示R32制冷剂的板式热交换器的第1流路截面积比(相对于使用R410A制冷剂时的第1流路截面积的截面积比率)，纵轴表示冷却运转时(将板式热交换器用作蒸发器的情况下)的板式热交换器内部的制冷剂重量比率(相对于使用制冷剂R410A时的制冷剂重量的重量比率)。在图5中，横轴表示R32制冷剂的板式热交换器的第1流路截面积比(相对于使用R410A制冷剂时的第1流路截面积的截面积比率)，纵轴表示加热运转时(将板式热交换器用作冷凝器的情况下)的板式热交换器内部的制冷剂重量比率(相对于使用制冷剂R410A时的制冷剂重量的重量比率)。
如图4和图5所示，冷却运转时和加热运转时的板式热交换器内部的R32制冷剂重量与在第1流路截面积比(A1n/A1o)为1.1～1.2之间使用R410A制冷剂时相同的重量。第1流路截面积比小于1.1时，与使用R410A制冷剂时相比能够降低封入的R32制冷剂重量。
另外，在图6中，横轴表示R32制冷剂的板式热交换器的第1流路截面积比(相对于使用R410A制冷剂时的第1流路截面积的截面积比率)，纵轴表示冷却运转时的COP比率(相对于使用制冷剂R410A时的COP的COP比率)。另外，在图7中，横轴表示R32制冷剂的板式热交换器的第1流路截面积比(相对于使用R410A制冷剂时的第1流路截面积的截面积比率)，纵轴表示加热运转时的COP比率。
如图6所示，在冷却运转时即板式热交换器用作蒸发器，且令使用R32制冷剂时的第1流路截面积与使用R410A制冷剂时相同的情况下，根据R32制冷剂的特性，冷却运转时的COP与使用R410A制冷剂时的COP相比提高5％左右。
但是，存在如果使第1流路截面积减少则因制冷剂流路中的压力损失的增加而COP降低的特性，当第1流路截面积比小于0.5时，与使用R410A制冷剂时的COP相比降低。
另一方面，如图7所示，在加热运转时即板式热交换器用作冷凝器，且令第1流路截面积与使用R410A制冷剂时相同来使用制冷剂R32的情况下，与冷却运转时同样，根据R32制冷剂的特性，加热时的COP与使用R410A制冷剂时的COP相比提高3％左右。
另外，即使使第1流路截面积减少，与冷却运转时相比，制冷剂流路的压力损失增加导致的COP的降低也较小，即使在第1流路截面积比为0.4的状态下也能够维持比使用R410A制冷剂时的COP高的COP。
如上所述，根据本结构，只要板式热交换器的第1流路截面积比A1n/A1o在0.5以上的范围，就能够确保与使用R410A的制冷循环装置同等以上的COP。
即，能够在维持装置的节能性能的基础上大幅降低制冷剂的封入量，所以能够获得有效地防止全球变暖的制冷循环装置。
并且，能够减小第1流路截面积，由此能够实现基板个数的削减等、板式热交换器的材料使用量的削减。而且，能够获得实现装置的小型化带来的省空间化的制冷循环装置。
并且，在本实施方式中，在使用R32制冷剂时的板式热交换器中，水流通的第2流路的第2流路截面积A2n比第1流路截面积A1n大，为使用制冷剂R410A时的第2流路截面积A2o以下。
如图3所示，构成本实施方式的板式热交换器的流路的传热板80、81，其传热面形成人字形(herringbone)的波形的形状，成为波形的山部和谷部对称的形状。
由此，能够将相同的传热板层叠来制作热交换器，所以能够抑制成本。
在本结构中，由于第2流路截面积比第1流路截面积大，所以与现有技术同样能够采用层叠传热板的加工，并且水侧流路的压力损失不会极端地增加，所以也能够抑制泵动力的增加。
另外，使用制冷剂R32时的第2流路截面积，为使用作为现有的制冷剂的制冷剂R410A时的第2流路截面积以下，所以能够抑制液体侧流路截面积被扩大至必要以上而使热交换器大型化，能够抑制材料使用量增加。
因此，能够获得廉价且省资源的制冷循环装置。
此外，由利用侧热交换器22冷却或者加热的被加热流体，并不一定需要为水或防冻液，只要为液体即可。
工业上的可利用性
本发明，在利用制冷循环装置加热液体而将该液体用于供暖、或者利用制冷循环装置冷却液体而将该液体用于供冷的液体循环装置中特别有用。
附图标记说明
1A 制冷循环装置
2 制冷剂回路
21 压缩机
22 板式热交换器(利用侧热交换器)
23 减压阀(减压装置)
24 热源侧热交换器
80、81 传热板
H1 水流路
H2 制冷剂流路。

Claims (4)

1.一种制冷循环装置，其特征在于：
包括制冷剂回路，该制冷剂回路通过将压缩机、热源侧热交换器、减压装置、利用侧热交换器连接成环状而构成，制冷剂在该制冷剂回路中循环，
所述制冷剂是R32，
所述利用侧热交换器是所述制冷剂与液体进行热交换的板式热交换器，
所述板式热交换器包括使所述R32流动的第1流路和使所述液体流动的第2流路，
所述第1流路的截面积，相对于使用R410A作为所述制冷剂时的第1流路的截面积，为0.5以上的比率。
2.如权利要求1所述的制冷循环装置，其特征在于：
所述比率小于1.1。
3.如权利要求1或2所述的制冷循环装置，其特征在于：
所述第2流路的截面积比所述第1流路的截面积大，且为使用R410A作为所述制冷剂时的第2流路的截面积以下。
4.如权利要求1所述的制冷循环装置，其特征在于：
所述液体是水或防冻液。
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