CN203704419U - 制冷循环装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种制冷循环装置,其具备:第一制冷剂回路,其连接有压缩机的制冷剂吐出部、冷凝器(102)、第一膨胀阀(103)、第一蒸发器(104)、和喷射器(105)的制冷剂吸引部(205);第二制冷剂回路,其从冷凝器的出口侧和第一膨胀阀(103)之间的连接配管分支,与喷射器的制冷剂流入部(204)连接;和第三制冷剂回路,其连接有喷射器的扩散部(制冷剂流出部)(203)、第二蒸发器(106)、和压缩机(101)的制冷剂吸入部,第一蒸发器和第二蒸发器是在流过配置有各个蒸发器的制冷剂回路的制冷剂和与该制冷剂不同的液体热介质之间进行热交换的水热交换器,液体热介质从外部供给,以第二蒸发器、第一蒸发器的顺序流动,向外部流出。

Description

制冷循环装置
技术领域
本实用新型涉及一种具备制冷剂回路的制冷循环装置。
背景技术
作为现有的制冷设备,有由并联连接的多个压缩机和多个水热交换器(水熱交换器)式的蒸发器构成的制冷设备。其中,与蒸发器连接的水配管与各蒸发器串联连接。冷却水在各蒸发器中通过与制冷剂的热交换逐渐冷却,因此,制冷剂的蒸发温度能够从冷却水的入口侧依次降低。其结果,与由压缩机为1台的冷冻机进行冷却的情况相比,平均蒸发温度更上升,有助于制冷循环的COP提高及制冷循环的高效运转(例如,专利文献1)。
现行技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2006-329601号公报
在如上所述的现有制冷设备中,需要多台压缩机,因此成本上升。另外,为了根据冷却负荷的变动控制压缩机的运转容量而变频化时,需要根据压缩机的台数实际安装多台控制基板,因此与设备的大型化和成本上升相关。
实用新型内容
本实用新型是为了解决这样的课题而做出的,其目的在于,实现制冷循环的高效化,且抑制装置的大型化和成本上升。
本实用新型的第1技术方案是一种制冷循环装置,具备:第一制冷剂回路,其连接有压缩机的制冷剂吐出部、冷凝器、第一膨胀阀、第一蒸发器、和喷射器的制冷剂吸引部;第二制冷剂回路,其从所述冷凝器的出口侧和所述第一膨胀阀之间的连接配管分支,与所述喷射器的制冷剂流入部连接;和第三制冷剂回路,其连接有所述喷射器的制冷剂流出部、第二蒸发器、和所述压缩机的制冷剂吸入部,所述第一蒸发器和所述第二蒸发器是在流过配置有各个蒸发器的制冷剂回路的制冷剂和与该制冷剂不同的液体热介质之间进行热交换的水热交换器,所述液体热介质从外部供给,按所述第二蒸发器、所述第一蒸发器的顺序流动,向所述外部流出,所述第一蒸发器配置于所述第二蒸发器的上段,所述喷射器设置为该喷射器的制冷剂流入部处于比该喷射器的制冷剂流出部高的位置。
本实用新型的第2技术方案是一种制冷循环装置,具备:
第一制冷剂回路,其连接有压缩机的制冷剂吐出部、冷凝器、第一膨胀阀、第一蒸发器、和喷射器的制冷剂吸引部;
第二制冷剂回路,其从所述冷凝器的出口侧和所述第一膨胀阀之间的连接配管分支,与所述喷射器的制冷剂流入部连接;
第三制冷剂回路,其连接有所述喷射器的制冷剂流出部、第二蒸发器、和所述压缩机的制冷剂吸入部,
所述第一蒸发器和所述第二蒸发器是在流过配置有各个蒸发器的制冷剂回路的制冷剂和与该制冷剂不同的液体热介质之间进行热交换的水热交换器,
所述液体热介质从外部供给,按所述第二蒸发器、所述第一蒸发器的顺序流动,向所述外部流出,
所述第一蒸发器和所述第二蒸发器沿水平方向并列配置,
所述喷射器设置为该喷射器的制冷剂流入部处于比该喷射器的制冷剂流出部高的位置。
本实用新型的第3技术方案是根据技术方案1或2所述的制冷循环装置,其特征在于,使所述第二蒸发器的容量比所述第一蒸发器的容量大。
本实用新型的第4技术方案是根据技术方案3所述的制冷循环装置,其特征在于,相对于所述第一蒸发器和所述第二蒸发器的合计容量,使所述第一蒸发器的容量为30%以上。
本实用新型的第5技术方案是根据技术方案1或2所述的制冷循环装置,其特征在于,所述第一蒸发器的制冷剂出口和所述喷射器的制冷剂吸引部由水平的配管连接。
本实用新型的第6技术方案是根据技术方案1或2所述的制冷循环装置,其特征在于,
还具备在高压侧的制冷剂和低压侧的制冷剂之间进行热交换的第一高低压热交换器和第二高低压热交换器,
在所述第一制冷剂回路的所述冷凝器的制冷剂出口侧和所述第一膨胀阀的制冷剂入口侧之间,串联连接所述第一高低压热交换器和所述第二高低压热交换器的高压侧流路,
在所述第一蒸发器的制冷剂出口侧和所述喷射器的所述制冷剂吸引部之间,连接所述第二高低压热交换器的低压侧流路,
在所述第二蒸发器的制冷剂出口侧和所述压缩机的制冷剂吸入部之间,连接所述第一高低压热交换器的低压侧流路。
本实用新型的第7技术方案是根据技术方案1或2所述的制冷循环装置,其特征在于,
还具备将制冷剂的气相和液相分离的气液分离器和使由所述气液分离器分离的气相制冷剂绕过所述第二蒸发器而流向所述压缩机的制冷剂吸入部的旁通回路,
在所述第三制冷剂回路的所述喷射器的所述制冷剂流出部和所述第二蒸发器的制冷剂入口侧之间,连接所述气液分离器,
液相制冷剂经由所述第二蒸发器流向所述压缩机的制冷剂吸入部,
气相制冷剂经由所述旁通回路流向所述压缩机的制冷剂吸入部。
本实用新型的第8技术方案是根据技术方案1或2所述的制冷循环装置,其特征在于,
还具备在高压侧的制冷剂和低压侧的制冷剂之间进行热交换的内部热交换器,
在所述第一制冷剂回路的所述冷凝器的制冷剂出口侧和所述第一膨胀阀的制冷剂入口侧之间,连接所述内部热交换器的高压侧流路,
所述制冷循环装置具备喷射回路,该喷射回路构成为从所述冷凝器的制冷剂出口侧和所述内部热交换器的制冷剂入口侧之间分支,经由第二流量控制装置、所述内部热交换器的低压侧流路与所述压缩机的中间压口相连。
本实用新型的第9技术方案是根据技术方案1或2所述的制冷循环装置,其特征在于,所述第一蒸发器及所述第二蒸发器构成为所述制冷剂和所述液体热介质成为对向流。
本实用新型的制冷循环装置可以利用喷射器的升压效果,使第二蒸发器的蒸发温度高于第一蒸发器的蒸发温度,另外,通过在水热交换器中按从第三蒸发器向第一蒸发器的顺序流动,能够逐渐冷却液体热介质的温度。由此,制冷剂以比第一蒸发器的蒸发温度更高的蒸发温度被吸入压缩机,因此,制冷循环的COP提高,实现了运转效率的改善。另外,由于压缩机为一台即可,因此与使用两台压缩机的现有技术相比,可以经济地构筑制冷剂回路。
附图说明
图1是本实用新型的实施方式1的制冷循环装置的结构图;
图2是实施方式1中使用的喷射器的说明图;
图3是实施方式1中使用的水热交换器的说明图;
图4是实施方式1中使用的冷凝器(空气热交换器)的说明图;
图5是表示图1的制冷循环装置的工作状态的莫里尔图;
图6是表示图1的第一蒸发器和第二蒸发器的液体热介质(水)和制冷剂的流动方向的温度分布的说明图;
图7是表示本实用新型实施方式2的第一蒸发器和第二蒸发器的容量特性的图;
图8是表示本实用新型实施方式3的第一蒸发器、第二蒸发器及喷射器的配置例的第一示例图;
图9是表示实施方式3的第一蒸发器、第二蒸发器及喷射器的配置例的第二示例图;
图10是表示实施方式3的第一蒸发器、第二蒸发器及喷射器的配置例的第三示例图;
图11是表示实施方式3的第一蒸发器、第二蒸发器及喷射器的配置例的第四示例图;
图12是本实用新型的实施方式4的制冷循环装置的结构图;
图13是表示实施方式4中使用的高低压热交换器的例子的立体图;
图14是表示图12的制冷循环装置的工作状态的莫里尔图;
图15是表示在图12的制冷循环装置中,对无高低压热交换器的情况和有高低压热交换器的情况的工作进行比较的图;
图16是表示高低压热交换器的热交换部分的长度和COP比的关系的图表;
图17是本实用新型的实施方式5的制冷循环装置的结构图;
图18是表示实施方式5中使用的气液分离器的一个例子的说明图;
图19是表示图17的制冷循环装置的工作状态的莫里尔图;
图20是本实用新型的实施方式6的制冷循环装置的结构图;
图21是表示图20的制冷循环装置的工作状态的莫里尔图;
图22是表示实施方式2的第一蒸发器和第二蒸发器的结构例的示例图。
符号说明
100室外单元、101压缩机、102冷凝器、103第一膨胀阀、104第一蒸发器、105喷射器、106第二蒸发器、107送水机、108室内单元、109室内热交换器、201喷射器的喷嘴部、202、喷射器的混合部、203喷射器的扩散部(制冷剂流出部)、204喷射器的制冷剂流入部、205喷射器的制冷剂吸引部、1101第一高低压热交换器、1102第二高低压热交换器、1701气液分离器、1702旁通回路、1703第一流量控制装置、2001内部热交换器、2002第二流量控制装置、2003喷射回路。
具体实施方式
实施方式1
(结构)
基于图1说明本实用新型的实施方式1的制冷循环装置。图1所示的制冷循环装置作为室外单元100具备压缩机101、冷凝器102、第一膨胀阀103、在制冷剂和与该制冷剂不同的液体热介质之间进行热交换的第一蒸发器104及第二蒸发器106、及喷射器105。冷凝器102是在制冷剂和空气之间进行热交换的空气热交换器,第一蒸发器104及第二蒸发器106在制冷剂和液体热介质(水或载冷剂等液体)之间进行热交换的蒸发器,下面也称为水热交换器。
压缩机101、冷凝器102、第一膨胀阀103、第一蒸发器104、喷射器105的制冷剂吸引部205,由制冷剂配管连接而形成第一制冷剂回路。另外,从冷凝器102和第一膨胀阀103之间的制冷剂配管分支的配管,与喷射器105的制冷剂流入部204连接而形成第二制冷剂回路。此外,喷射器105的制冷剂流出部203、第二蒸发器106、压缩机101的制冷剂吸入部由制冷剂配管连接而形成第三制冷剂回路。这些各元件、用于连接各元件的配管收纳在一个框体内。
如图所示,第一蒸发器104和第二蒸发器106构成为制冷剂和液体热介质对向流动而进行热交换。第一蒸发器104和第二蒸发器106的液体热介质的流入流出部从框体内露出,用于与外部(例如室内单元108)连接。
第一蒸发器104和第二蒸发器106与成为热负荷侧的室内单元108的室内热交换器109连接,与用于输送液体热介质的送水机107一起形成液体热介质循环回路。送水机107在液体热介质以从第二蒸发器106向第一蒸发器104的顺序流动的方向设置。
图2表示喷射器105的一个例子。在图2中,一并表示有与其结构对应的内部的压力分布。喷射器105具备喷嘴部201、混合部202、扩散部(制冷剂流出部)203、制冷剂流入部204、和制冷剂吸引部205。喷嘴部201还由减压部201a、喷嘴喉部201b、渐扩部201c构成。另外,图2中的“e、f”字母表示后述的莫里尔图的各点。
图2的喷射器105如下进行动作。从制冷剂流入部204流入的制冷剂在减压部201a伴随流路面积的降低而减压膨胀。之后,制冷剂因减压而速度上升在喷嘴喉部201b达到音速。达到音速的制冷剂在渐扩部201c使速度进一步上升并且进行减压。由此,超高速的气液二相制冷剂从喷嘴部201流出。另一方面,从喷射器105的制冷剂吸引部205被吸引的制冷剂,利用制冷剂吸引部205和喷嘴部201的出口的压力差被引入超高速的制冷剂(吸引制冷剂)。从喷嘴部201的出口即混合部202的入口起,超高速的制冷剂和低速的吸引制冷剂开始混合(混合制冷剂)。在混合制冷剂中,通过超高速的制冷剂和吸引制冷剂的动量交换,压力恢复(上升)。之后,在扩散部(制冷剂流出部)203中,通过由流路扩大所产生的减速,动压转换为静压而压力上升,混合制冷剂从扩散部(制冷剂流出部)203流出。
第一蒸发器104及第二蒸发器106能够利用在例如日本特开2012-2425号公报中公开的板式热交换器。如图3所示,板式热交换器是传热板1042和传热板1043交替地层叠而成的。另外,在最前面层叠加强用侧板1041,在最背面层叠加强用侧板1044。加强用侧板1041形成为大致矩形的板状,在四角设有第一流入管1045、第一流出管1046、第二流出管1047、第二流入管1048。
各传热板1042、1043与加强用侧板1041同样地,形成大致矩形的板状,在四角设有第一流入口、第一流出口、第二流入口、第二流出口。另外,各传热板1042、1043具有沿板的层叠方向位移的波形状,从层叠方向看时,形成呈大致V字状的波形状。另外,在传热板1042上所形成的波形状和传热板1043上所形成的波形状中,大致V字状的朝向为反向。
背面侧的加强用侧板1044与加强用侧板1041等同样地,形成为大致矩形的板状。但是,在背面侧的加强用侧板1044上,未设置第一流入管、第一流出管、第二流入管、第二流出管。
在层叠了传热板1042和传热板1043的情况下,朝向不同的大致V字状的波形状重叠,由此在传热板1042和传热板1043之间形成引起复杂的流动的流路。
在传热板1043的背面和传热板1042的前面之间,形成自第一流入管1045流入的第一流体(例如水)从第一流出管1046流出的第一流路。同样地,在传热板1042的背面和传热板1043的前面之间,形成自第二流入管1048流入的第二流体(例如制冷剂)从第二流出管1047流出的第二流路。
从外部流入第一流入管1045的第一流体,流过由各传热板1042、1043的第一流入口重叠所形成的通路,流入各第一流路。流入第一流路的第一流体向短轴方向逐渐扩展并且向长轴方向流动,从第一流出口流出。从第一流出口流出的流体,流过由第一流出口重叠而形成的通路,从第一流出管1046向外部流出。
同样地,从外部流入第二流入管1048的第二流体,流过由各传热板1042、1043的第二流入口重叠所形成的通路,流入各第二流路。流入第二流路的第二流体向短轴方向逐渐扩展并且向长轴方向流动,从第二流出口流出。从第二流出口流出的流体,流过由第二流出口重叠而形成的通路,从第二流出管1047向外部流出。
流过第一流路的第一流体和流过第二流路的第二流体,流过形成了波形的部分时,经由传热板1042、1043进行热交换。在第一流路和第二流路中,形成了波形的部分称为热交换流路。
冷凝器102例如如图4所示,具备送风机1026和空气热交换器1027。送风机1026为翼形的螺旋桨和使该螺旋桨旋转驱动的电动机组合而成,利用从外部供给的电力使电动机和螺旋桨以规定的转速旋转。空气热交换器1027是许多铝薄板的翅片密接的长的制冷剂配管弯曲成形为L字平板而成的,在制冷剂配管内的制冷剂和翅片周边的空气之间进行热交换。而且,通过送风机1026增大、调节流过各翅片的空气的风量,且增大、调节热交换的量。
(动作)
图5表示实施方式1的制冷循环装置的动作状态的莫里尔图。图中的字母记号表示图1所示的黑圆圈的位置。通过压缩机101送出的状态a的高温高压的气体制冷剂,在冷凝器102中通过与外部气体的热交换而冷凝成为高温高压的制冷剂(状态b)。状态b的制冷剂向第一膨胀阀103侧和喷射器105侧分流。流向第一膨胀阀103侧的制冷剂由第一膨胀阀103减压成为状态c,在第一蒸发器104中,通过在第二蒸发器106中被冷却的温度比较低的液体热介质加热、气化成为状态d,被喷射器105的制冷剂吸引部205吸引。另一方面,自冷凝器102分流而流向喷射器105的制冷剂流入部204的制冷剂,在喷射器105的喷嘴部201减压(状态e),吸引在第一蒸发器104中被气化的制冷剂而成为状态f。进而,制冷剂在喷射器105的混合部202和扩散部(制冷剂流出部)203升压而成为状态g,流入第二蒸发器106。在第二蒸发器106中,通过与在室内热交换器109中被加热的温度比较高的液体热介质的热交换而气化成为状态h,被吸入压缩机101。反复以上的状态地构成制冷循环。
(第一蒸发器104和第二蒸发器106中的制冷剂和液体热介质的流动方向的温度分布)
图6是图1中的第一蒸发器104和第二蒸发器106的制冷剂和液体热介质的流动方向的温度分布的说明图。图6中的601表示液体热介质的温度,602表示第一蒸发器104的制冷剂温度,603表示第二蒸发器106的制冷剂温度。在室内热交换器109中成为高温并返回到了室外单元100的液体热介质,通过第一蒸发器104、第二蒸发器106而被冷却,温度降低。第一蒸发器104的蒸发温度由于是由喷射器105升压前的温度,因此与第二蒸发器106的蒸发温度相比是比较低的。但是,通过使从第一蒸发器104出来的制冷剂被喷射器105升压并流入第二蒸发器106,能够使蒸发温度上升ΔTeje。然后,使从第二蒸发器106出来的制冷剂返回压缩机101的吸入侧。
(效果)
利用上述喷射器105的升压效果,可以使第二蒸发器106的蒸发温度比第一蒸发器104的蒸发温度高,另外,通过使加热的液体热介质按照从第二蒸发器106到第一蒸发器104的顺序流动,能够逐渐冷却液体热介质。由此,能够以比第一蒸发器104的蒸发温度更高的蒸发温度将制冷剂吸入压缩机101,因此制冷循环的COP提高,实现运转效率的改善。
另外,以往有通过如下结构来提高运转效率的制冷空调装置,即,两个热交换器各自的水侧流路串联连接,并且,各水热交换器的制冷剂流路与具有一台压缩机的各个制冷剂流路的制冷循环连接(例如,专利第4651627号公报)。与此相对,在本实施方式1中具有以下优点,即,能够由压缩机为一台的制冷剂回路构筑经济上高效的制冷循环。
实施方式2
(结构)
本实用新型实施方式2中的制冷循环装置,将实施方式1的第一蒸发器104和第二蒸发器106的容量设定为不同的容量。具体地说,如图22所示,将第二蒸发器106的容量设定为比第一蒸发器104的容量大。
(动作)
通过使第一蒸发器104和第二蒸发器106的容量不同,制冷循环的COP提高。其原理如下。
从冷凝器102流出的高温高压的制冷剂向第一膨胀阀103侧和喷射器105侧分流。由于第一蒸发器104的处理能力降低的量为第一蒸发器104减少的容量,因此向第一膨胀阀103分流的制冷剂减少,另一方面,由于第二蒸发器106的处理能力增大的量为第二蒸发器106增大的容量,因此,向喷射器105侧分流的制冷剂增加。
通过喷射器105中的动力回收而获得的升压量由下式来定义,流入喷射器105的制冷剂越多,升压量越增加。
【数学式1】
ΔP = η · G n ( h g - h e ) G e / ρ e . . . ( 1 )
在此,Gn为流入喷射器105的制冷剂流量;hg为喷射器105的制冷剂流入部204的焓;he为从图2所示的从喷嘴部201的入口到出口绝热膨胀时的焓;Ge为喷射器105吸引的制冷剂流量;ρe为喷射器105的制冷剂吸引部205的密度。
(效果)
通过增大第二蒸发器106的容量,喷射器105的驱动流增加,在喷射器105中的回收动力量增大,第二蒸发器106的蒸发温度上升,并且,压缩机101的吸入温度上升,制冷循环的COP提高,实现运转效率的改善。
图7表示将第一蒸发器104的容量和第二蒸发器106的容量的合计值固定,改变了关闭第一蒸发器104的比例时的制冷循环的COP特性,横轴的50%表示第一蒸发器104和第二蒸发器106的容量相同时的COP。由图7可知,无论喷射器效率如何,通过减小第一蒸发器104的容量、增大第二蒸发器106的容量,COP都得以改善。具体地说,第一蒸发器104的容量为30%~50%的范围时对COP的改善有效,尤其是第一蒸发器104为整体容量的40%左右时,最能改善COP。
另外,若使第一蒸发器104的容量过度地减小,则由于在第二蒸发器106中的处理能力增加,因此流过第一蒸发器104的制冷剂的蒸发温度则降低,其结果,压缩机101的吸入压力下降,由此COP反而降低。另外,若增大第一蒸发器104的容量,则流入喷射器105的制冷剂流量Gn则减少,Ge增大,因此,升压量降低,所以不会改善COP。第一蒸发器104和第二蒸发器106的容量的相差过多并不合适。
实施方式3(第一实施例的结构)
本实用新型实施方式3的第一实施例中的制冷循环装置,将实施方式1、2中的第一蒸发器104和第二蒸发器106上下重叠地配置。
图8是表示上述第一实施例的第一蒸发器104、第二蒸发器106及喷射器105的设置例的图。如图8所示,第一蒸发器104配置成位于与第二蒸发器106相比更靠上侧的位置。另外,喷射器105配置成制冷剂流入部204与扩散部(制冷剂流出部)203相比更靠上侧的位置。第一蒸发器104的制冷剂流出口802由配管805和喷射器105的制冷剂吸引部205连接。喷射器105的扩散部(制冷剂流出部)203和第二蒸发器106由配管806连接。
另一方面,第一蒸发器104的液体热介质入口811和第二蒸发器106的液体热介质出口814由配管815连接。
(动作)
流入了第一蒸发器104的液体单相或气液二相的制冷剂由流过液体热介质循环回路的液体热介质加热、气化,并且从第一蒸发器104的下部向上部流动。从第一蒸发器104的制冷剂流出口802流出的制冷剂通过配管805,被喷射器105的制冷剂吸引部205吸引。在喷射器105中,从该制冷剂流入部204流入的制冷剂和从第一蒸发器104被制冷剂吸引部205吸引的制冷剂,依次从喷射器105的混合部202、扩散部(制冷剂流出部)203、配管806流过,流入第二蒸发器106的制冷剂流入口803。流入第二蒸发器106的气液二相制冷剂被在液体热介质循环回路中流动的液体热介质加热、气化,并且向第二蒸发器106的上侧流动,从制冷剂流出口804流出。
液体热介质循环回路的液体热介质从液体热介质入口813流入第二蒸发器106。于是,液体热介质被由喷射器105升压后的温度比较高的制冷剂冷却,从液体热介质出口814流出。进而,通过配管815从第一蒸发器104的液体热介质入口811流向第一蒸发器104。然后被由喷射器105升压之前的温度比较低的制冷剂冷却,从液体热介质出口812流出。另外,在此,制冷剂和液体热介质形成相互对向地流动的对交流的形式。
(效果)
如以上所述,通过使第一蒸发器104为上段侧及使第二蒸发器106为下段侧以及使喷射器105的扩散部(制冷剂流出部)203比喷射器105的制冷剂流入部204及制冷剂吸引部205更靠下侧,缩短了配管805和配管806。因此,减少了连接配管中的压力损失,可以使制冷循环高效化。另外,能够紧凑地设置喷射器105和第一蒸发器104和第二蒸发器106,实现了空间的节省和成本的减少。
进而,如图9所示,即使将第一蒸发器104和第二蒸发器106的制冷剂及液体热介质的流入流出口安装在对角线上也能够获得同样的效果,在该情况下,进一步提高了配管连接的焊接性。
另外,虽然在图8、图9中是制冷剂和液体热介质的流动对向的结构,但如图10所示,采用制冷剂和液体热介质并行地流动的并行流也能够获得几乎同样的效果。在该情况下,喷射器105的连接方法不变,仅如图10所示地进行液体热介质的配管的连接即可应对。
(第二实施例的结构)
本实用新型的实施方式3的第二实施例的制冷循环装置,使第一蒸发器104和第二蒸发器106在水平方向排列,即,横排配置,将喷射器105的制冷剂流入部204设置于比喷射器105的扩散部(制冷剂流出部)203更靠上侧的位置。其它结构及动作和实施方式1、实施方式3的第一实施例是相同的。
图11表示上述第二实施例中的第一蒸发器104、第二蒸发器106及喷射器105的设置例。如图11所示,第一蒸发器104和第二蒸发器106横排配置。喷射器105被配置成制冷剂流入部204比扩散部(制冷剂流出部)203更靠上侧。第一蒸发器104的制冷剂流出口802由配管805与喷射器105的制冷剂吸引部205连接。喷射器105的扩散部(制冷剂流出部)203和第二蒸发器106由配管806连接。第一蒸发器104的液体热介质出口812由配管815与第二蒸发器106的液体热介质入口813连接。
(效果)
实施方式3的第二实施例,将第一蒸发器104和第二蒸发器106横排设置,使喷射器105的扩散部(制冷剂流出部)203比喷射器105的制冷剂流入部204及制冷剂吸引部205更靠下侧,所以缩短了配管805和配管806。该结构在受到设置高度的制约的情况下是有效的连接方法,与图8~图10所示的设置方法同样,可以减少连接配管中的压力损失,使制冷循环高效化。
(效果归纳)
(1)通过使喷射器105的驱动流的制冷剂流入部204比喷射器105的制冷剂流出部203更靠上侧,缩短了喷射器105和第二蒸发器106的连接配管,因配管缩短,能够实现从喷射器105的制冷剂流出部203到第二蒸发器106的压力损失减少,通过第二蒸发器106的蒸发温度上升,压缩机101的吸入压力上升,能够实现制冷循环的高效运转。
(2)通过直线连接喷射器105的吸引部和第一蒸发器104的出口,可以减少从第一蒸发器104的出口到喷射器105的制冷剂吸引部205的压力损失,因此能够使喷射器105的制冷剂流出部203的压力上升,通过压缩机101的吸入压力上升,能够实现制冷循环的高效化。
(3)能够将各蒸发器和喷射器105以最短的方式进行连接,可削减配管材料,实现成本降低。
实施方式4
(结构)
图12是本实用新型实施方式4的制冷循环装置的结构图。图12所示的制冷循环装置除了具备压缩机101、冷凝器102、第一膨胀阀103、第一蒸发器104、喷射器105、和第二蒸发器106以外,还具备在制冷剂彼此中进行热交换的第一高低压热交换器1101及第二高低压热交换器1102,构成室外单元100。
而且,压缩机101、冷凝器102、第一高低压热交换器1101的高压侧、第二高低压热交换器1102的高压侧、第一膨胀阀103、第一蒸发器104、第二高低压热交换器1102的低压侧、喷射器105的制冷剂吸引部205依次连接,构成第一制冷剂回路。实施方式4的第一制冷剂回路在实施方式1~3的第一制冷剂回路的冷凝器102和第一膨胀阀103之间,追加了第一高低压热交换器1101的高压侧流路及第二高低压热交换器1102的高压侧流路,在第一蒸发器104和喷射器105的制冷剂吸引部205之间追加了第二高低压热交换器1102的低压侧流路。
另外,从冷凝器102与第一高低压热交换器1101之间的制冷剂配管分支的配管,与喷射器105的制冷剂流入部204连接而形成第二制冷剂回路。进而,喷射器105的扩散部(制冷剂流出部)203、第二蒸发器106、第一高低压热交换器1101的低压侧、压缩机101的制冷剂吸入部由制冷剂配管连接,形成第三制冷剂回路。实施方式4的第三制冷剂回路在实施方式1~3的第三制冷剂回路的第二蒸发器106和压缩机101之间,追加了第一高低压热交换器1101的低压侧流路。
另外,这些各元件、用于连接各元件的配管收纳在一个框体内。
图13表示在实施方式4中使用的高低压热交换器的例子。如图13的(a)所示,高低压热交换器1101、1102由双层管构成,低压低温的制冷剂在内管的内侧1201流动,高温高压的制冷剂在位于内管的外侧的外管的环状部1202流动,在这些制冷剂之间进行热交换。图13的(b)所示的高低压热交换器由外管2101和内管2102双层管构成,在内管2102中沿轴向设有多个翅片2102a,提高了在内管2102的内侧2104流动的制冷剂和在外管2101的环状部2103流动的制冷剂之间的热交换性能。另外,也可以采用在内管中配设多个管,且这些管被扭成螺旋形状的结构。
(动作)
图14是表示图12的制冷循环装置的工作状态的莫里尔图。冷凝器102的出口的制冷剂的状态和实施方式1是相同的。从冷凝器102流出并朝向第一膨胀阀103的制冷剂,通过在第一高低压热交换器1101中与从第二蒸发器106流出的低温低压的制冷剂的热交换而被冷却,成为状态b’。再在第二高低压热交换器1102中与从第一蒸发器104流出的低温低压的制冷剂的热交换而成为状态b”,流入第一膨胀阀103。在第一膨胀阀103中被减压的制冷剂成为状态c,再通过第一蒸发器104成为状态d’。该制冷剂在第二高低压热交换器1102中被高温高压的制冷剂加热,成为状态d并被吸引至喷射器105。进而,制冷剂通过喷射器105及第二蒸发器106,成为状态h,之后,被第一高低压热交换器1101加热,成为状态h’并被吸入压缩机101。
(效果)
根据实施方式4的制冷循环装置,通过使用高低压热交换器1101、1102,能够使从第一及第二蒸发器104、106流出的制冷剂形成二相制冷剂。具体地说,如图15所示,与没有高低压热交换器的结构(a)相比较,在有高低压热交换器的结构(b)中,能够使制冷剂从第一及第二蒸发器104、106的出口以二相状态流出,在高低压热交换器中形成过热状态。因此,能够提高第一及第二蒸发器104、106的传热系数,其结果,喷射器105的制冷剂吸引部205的压力和压缩机101的吸入压力上升,被吸入压缩机101的制冷剂的温度进一步上升,实现制冷循环的高效化。
另外,从高低压热交换器1101、1102的热交换部分的长度和COP比的关系来看,如图16所示,由于直到某个长度,COP比逐渐增加,因此,优选形成适当的长度。
实施方式5
(结构)
图17是本实用新型实施方式5的制冷循环装置的结构图。图17所示的制冷循环装置除了压缩机101、冷凝器102、第一膨胀阀103、第一蒸发器104、喷射器105、第二蒸发器106以外,还具备气液分离器1701而构成室外单元100。压缩机101、冷凝器102、第一膨胀阀103、第一蒸发器104、喷射器105由制冷剂配管连接而构成第一制冷剂回路。另外,具有从冷凝器102和第一膨胀阀103之间的制冷剂配管分支并与喷射器105的制冷剂流入部204连接的第二制冷剂回路。另外,喷射器105的制冷剂流出部203、气液分离器1701、第二蒸发器106、压缩机101的制冷剂吸入部由制冷剂配管连接而构成第三制冷剂回路。实施方式5的第三制冷剂回路中,在实施方式1~3的第三制冷剂回路的喷射器105和第二蒸发器106之间,插入气液分离器1701。
还具备旁通回路1702,其经由第一流量控制装置1703将气液分离器1701的气体制冷剂流出口和第二蒸发器106的出口连接。旁通回路1702也可以由毛细管构成。
这些制冷剂回路的各元件、用于连接各元件的配管收纳在一个框体内。
(气液分离器)
气液分离器1701由制冷剂流入口、气体制冷剂的流出口和液制冷剂的流出口构成。图18是表示气液分离器1701的一个例子的说明图。气液分离器1701具备:具有筒状的侧壁301a、顶壁301b及底壁301c的容器301、贯穿顶壁301b安装的流入配管302、与流入配管302并置安装在顶壁301b上的上部流出配管303、和安装于容器301的底壁301c的下部流出配管304。
从形成于流入配管302上的横孔吹出的制冷剂液306与容器301的侧壁301a碰撞而附着在其上成为制冷剂液307b,与制冷剂蒸气308分离,沿着侧壁301a因重力落下,作为制冷剂液307e积存在容器301的底部。另一方面,制冷剂蒸气308通过上部流出配管303从容器301流出。另外,不从流入配管302的横孔吹出而向下部前进的制冷剂液307a积存在流入配管302的底面,从其下孔作为制冷剂液307c向下流出,与同制冷剂液307b一起积存在容器301的底部的制冷剂液307e汇合,通过下部流出配管304从容器301流出。
(动作)
图19是表示图17的制冷循环装置的工作状态的莫里尔图。在此,说明实施方式1~3的差异点。从喷射器105流出的状态g的制冷剂,由气液分离器1701分离成液体制冷剂(状态g’)和气体制冷剂(状态g”)。液体制冷剂在第二蒸发器106中被液体热介质加热。另一方面,气体制冷剂在第一流量控制装置1703中进行流量调节之后,与从第二蒸发器106流出的制冷剂汇合而成为状态h,被吸入压缩机101。
(效果)
根据如上所述而构成的制冷循环装置,通过用气液分离器1701分离出的液体制冷剂流入第二蒸发器106,第二蒸发器106的制冷剂速度降低,减少了第二蒸发器106的压力损失。因第二蒸发器106的压力损失减少,第二蒸发器106的蒸发温度上升,因此压缩机101的吸入压力上升,能够实现制冷循环的高效运转。
实施方式6
(结构)
图20是本实用新型实施方式6的制冷循环装置的结构图。实施方式6的制冷循环装置除了压缩机101、冷凝器102、第一膨胀阀103、第一蒸发器104、喷射器105、和第二蒸发器106以外,还具备内部热交换器2001和第二流量控制装置2002,构成室外单元100。
而且,压缩机101、冷凝器102、内部热交换器2001的高压侧、第一膨胀阀103、第一蒸发器104、喷射器105的制冷剂吸引部205依次连接,构成第一制冷剂回路(在实施方式1~3的第一制冷剂回路的冷凝器102和第一膨胀阀103之间,追加了内部热交换器2001的高压侧流路的制冷剂回路)。
另外,从在冷凝器102和内部热交换器2001之间的制冷剂配管分支的配管与喷射器105的制冷剂流入部204连接,形成第二制冷剂回路。另外,喷射器105的扩散部(制冷剂流出部)203、第二蒸发器106、压缩机101的制冷剂吸入部由制冷剂配管连接,形成第三制冷剂回路。
还具备喷射回路2003,其从冷凝器102的出口侧和内部热交换器2001的入口侧之间分支,并经由第二流量控制装置2002、内部热交换器2001的低压侧流路,与压缩机101的中间压力口连接。
这些回路的各元件、用于连接各元件的配管收纳于一个框体内。
内部热交换器2001能够采用与在先说明的高低压热交换器相同的构造,或也可以使用在先说明的水热交换器作为内部热交换器。
(动作)
图21是表示图20的制冷循环装置的工作状态的莫里尔图。在此,对与图1的动作不同的部分进行说明。从冷凝器102流出的高温高压的状态b的制冷剂,分支为朝向内部热交换器2001的制冷剂和朝向喷射器105的制冷剂。朝向内部热交换器2001的制冷剂进一步分支为朝向内部热交换器2001的制冷剂和朝向第二流量控制装置2002的制冷剂。由第二流量控制装置2002进行了流量调节而减压后的状态i的制冷剂,在内部热交换器2001中通过与高温高压的制冷剂的热交换而被加热,成为状态j,流入压缩机101的中间压力附近。流入压缩机101的中间压力的制冷剂与从压缩机101的吸入部流入并被压缩的制冷剂进行混合,成为状态k之后,被再压缩。另一方面,流入内部热交换器2001的高压侧的状态b的制冷剂,通过与流过内部热交换器2001的低压侧的低温制冷剂的热交换而被冷却,成为状态c’,流向第一膨胀阀103。此后,与图5的情况相同,因此省略说明。
(效果)
使从冷凝器102的出口侧和内部热交换器2001的入口侧之间的制冷剂配管分支,在第二流量控制装置2002中变成低温的制冷剂,在内部热交换器2001中与高温制冷剂进行热交换。通过使热交换后的制冷剂流入(喷射)压缩机101的中间压口,对在压缩机101中被压缩的制冷剂进行暂时冷却、再压缩。由此,与未进行喷射的情况相比,压缩机101的吐出温度下降,可抑制压缩机101的电动机的过热,能够提高可靠性。另外,还起到能够制造目前为了电动机过热保护而不能运转的低温水的效果。

Claims (9)

1.一种制冷循环装置,其特征在于,具备:
第一制冷剂回路,其连接有压缩机的制冷剂吐出部、冷凝器、第一膨胀阀、第一蒸发器、和喷射器的制冷剂吸引部;
第二制冷剂回路,其从所述冷凝器的出口侧和所述第一膨胀阀之间的连接配管分支,与所述喷射器的制冷剂流入部连接;和
第三制冷剂回路,其连接有所述喷射器的制冷剂流出部、第二蒸发器、和所述压缩机的制冷剂吸入部,
所述第一蒸发器和所述第二蒸发器是在流过配置有各个蒸发器的制冷剂回路的制冷剂和与该制冷剂不同的液体热介质之间进行热交换的水热交换器,
所述液体热介质从外部供给,按所述第二蒸发器、所述第一蒸发器的顺序流动,向所述外部流出,
所述第一蒸发器配置于所述第二蒸发器的上段,
所述喷射器设置为该喷射器的制冷剂流入部处于比该喷射器的制冷剂流出部高的位置。
2.一种制冷循环装置,其特征在于,具备:
第一制冷剂回路,其连接有压缩机的制冷剂吐出部、冷凝器、第一膨胀阀、第一蒸发器、和喷射器的制冷剂吸引部;
第二制冷剂回路,其从所述冷凝器的出口侧和所述第一膨胀阀之间的连接配管分支,与所述喷射器的制冷剂流入部连接;
第三制冷剂回路,其连接有所述喷射器的制冷剂流出部、第二蒸发器、和所述压缩机的制冷剂吸入部,
所述第一蒸发器和所述第二蒸发器是在流过配置有各个蒸发器的制冷剂回路的制冷剂和与该制冷剂不同的液体热介质之间进行热交换的水热交换器,
所述液体热介质从外部供给,按所述第二蒸发器、所述第一蒸发器的顺序流动,向所述外部流出,
所述第一蒸发器和所述第二蒸发器沿水平方向并列配置,
所述喷射器设置为该喷射器的制冷剂流入部处于比该喷射器的制冷剂流出部高的位置。
3.如权利要求1或2所述的制冷循环装置,其特征在于,使所述第二蒸发器的容量比所述第一蒸发器的容量大。
4.如权利要求3所述的制冷循环装置,其特征在于,相对于所述第一蒸发器和所述第二蒸发器的合计容量,使所述第一蒸发器的容量为30%以上。
5.如权利要求1或2所述的制冷循环装置,其特征在于,所述第一蒸发器的制冷剂出口和所述喷射器的制冷剂吸引部由水平的配管连接。
6.如权利要求1或2所述的制冷循环装置,其特征在于,
还具备在高压侧的制冷剂和低压侧的制冷剂之间进行热交换的第一高低压热交换器和第二高低压热交换器,
在所述第一制冷剂回路的所述冷凝器的制冷剂出口侧和所述第一膨胀阀的制冷剂入口侧之间,串联连接所述第一高低压热交换器和所述第二高低压热交换器的高压侧流路,
在所述第一蒸发器的制冷剂出口侧和所述喷射器的所述制冷剂吸引部之间,连接所述第二高低压热交换器的低压侧流路,
在所述第二蒸发器的制冷剂出口侧和所述压缩机的制冷剂吸入部之间,连接所述第一高低压热交换器的低压侧流路。
7.如权利要求1或2所述的制冷循环装置,其特征在于,
还具备将制冷剂的气相和液相分离的气液分离器和使由所述气液分离器分离的气相制冷剂绕过所述第二蒸发器而流向所述压缩机的制冷剂吸入部的旁通回路,
在所述第三制冷剂回路的所述喷射器的所述制冷剂流出部和所述第二蒸发器的制冷剂入口侧之间,连接所述气液分离器,
液相制冷剂经由所述第二蒸发器流向所述压缩机的制冷剂吸入部,
气相制冷剂经由所述旁通回路流向所述压缩机的制冷剂吸入部。
8.如权利要求1或2所述的制冷循环装置,其特征在于,
还具备在高压侧的制冷剂和低压侧的制冷剂之间进行热交换的内部热交换器,
在所述第一制冷剂回路的所述冷凝器的制冷剂出口侧和所述第一膨胀阀的制冷剂入口侧之间,连接所述内部热交换器的高压侧流路,
所述制冷循环装置具备喷射回路,该喷射回路构成为从所述冷凝器的制冷剂出口侧和所述内部热交换器的制冷剂入口侧之间分支,经由第二流量控制装置、所述内部热交换器的低压侧流路与所述压缩机的中间压口相连。
9.如权利要求1或2所述的制冷循环装置,其特征在于,所述第一蒸发器及所述第二蒸发器构成为所述制冷剂和所述液体热介质成为对向流。
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