JP2013036684A - Refrigeration cycle device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷凍サイクル装置、特にエジェクタを用いた冷凍サイクル装置に関する。 The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus, and more particularly to a refrigeration cycle apparatus using an ejector.
従来、冷媒回路を構成する冷凍サイクル装置としては、冷媒が圧縮機→放熱器→膨張弁→蒸発器→圧縮機の順に循環するものが広く知られていた。しかし、この膨張弁を用いた冷凍サイクル装置では、膨張弁で冷媒の圧力を減少させるときに一部の運動エネルギが渦となって失われるという欠点を有していた。これに対し、膨張弁をエジェクタと呼ばれる噴射装置に置き換えることで渦の発生をおさえ、損失していた運動エネルギの一部を圧力エネルギに変換して圧縮機の仕事を助ける冷凍サイクル装置が開発された。 Conventionally, as a refrigeration cycle apparatus constituting a refrigerant circuit, one in which refrigerant circulates in the order of compressor → radiator → expansion valve → evaporator → compressor has been widely known. However, this refrigeration cycle apparatus using an expansion valve has a drawback that some kinetic energy is lost as a vortex when the refrigerant pressure is reduced by the expansion valve. On the other hand, a refrigeration cycle system has been developed that replaces the expansion valve with an injection device called an ejector to suppress the generation of vortices and convert part of the lost kinetic energy into pressure energy to help the compressor work. It was.
しかし、このエジェクタを用いた冷凍サイクル装置では、圧縮機→放熱器→エジェクタ→気液分離器→圧縮機の順に循環する冷媒回路と、気液分離器→蒸発器→エジェクタ→気液分離器の順に循環する冷媒回路とが存在するため、冷凍効率を高めることはできるものの、膨張弁サイクルにおいては可能であった、温度の高い冷媒を蒸発器に流入させることにより蒸発器に付いた霜を取り除く除霜運転ができないという問題を有していた。これは、エジェクタを用いた冷凍サイクル装置では、放熱器を流れる温度の高い冷媒と蒸発器を流れる冷媒とが別の流れであり、駆動するための流れを蒸発器に供給することができないことによる。 However, in the refrigeration cycle apparatus using this ejector, a refrigerant circuit that circulates in the order of compressor → radiator → ejector → gas-liquid separator → compressor and gas-liquid separator → evaporator → ejector → gas-liquid separator Although there is a refrigerant circuit that circulates in order, the refrigeration efficiency can be increased, but the frost attached to the evaporator is removed by flowing a high-temperature refrigerant into the evaporator, which was possible in the expansion valve cycle. There was a problem that defrosting operation was not possible. This is because in the refrigeration cycle apparatus using the ejector, the high-temperature refrigerant flowing through the radiator and the refrigerant flowing through the evaporator are different flows, and the flow for driving cannot be supplied to the evaporator. .
この対策として、例えば、特開2003−083622号公報(特許文献1)に開示された「エジェクタサイクル(登録商標)」がある。この発明は、図6に示すように、圧縮機100の直後にバルブ付のホットガス通路700(バイパス路)を設け、蒸発器300の除霜が必要な際、そのホットガス通路700を経由して、圧縮機100から吐出される高温高圧の冷媒を蒸発器300に送り、蒸発器300の除霜を行うというものである。
As a countermeasure, for example, there is “Ejector Cycle (registered trademark)” disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-083622 (Patent Document 1). In the present invention, as shown in FIG. 6, a hot gas passage 700 (bypass passage) with a valve is provided immediately after the
他方、膨張弁やエジェクタを用いない冷凍サイクル装置として、特開2005−127624号公報(特許文献2)に開示された「冷凍サイクル装置」がある。この発明は、図7に示すように、通常の蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置の膨張弁部分に、ボルテックスチューブ3を用いた冷凍サイクル装置であり、ボルテックスチューブ3によって高温冷媒と低温冷媒に分離されたうちの高温冷媒を有効利用した発明である。高温冷媒は分離後に放熱器2の入口付近に戻され、給湯能力を大きくすることで、冷凍サイクル装置の効率向上と圧縮機1の動力の低減に効果的に作用するというものである。なお、従来技術の説明で利用している符号は以下に示す特許文献の符号をそのまま利用しているため、本願発明の構成要素で利用している符号とは異なる。
On the other hand, as a refrigeration cycle apparatus that does not use an expansion valve or an ejector, there is a “refrigeration cycle apparatus” disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2005-127624 (Patent Document 2). As shown in FIG. 7, the present invention is a refrigeration cycle apparatus using a
しかしながら、特許文献1に係る発明では除霜時にホットガス通路700を経由して圧縮機100から吐出された高温高圧冷媒の一部を蒸発器300側に送ることから、放熱器200への冷媒量が減ってしまい、除霜時の給湯能力の維持が難しいという問題があった。また、特許文献2に係る発明では低外気温時に除霜する機能が備えられていないことから、低外気温時の冷凍サイクル装置の効率低下が懸念されるという問題があった。
However, in the invention according to Patent Document 1, a part of the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、低外気温時の蒸発器の除霜と給湯能力の維持・向上を両立させる冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of said situation, Comprising: It aims at providing the refrigerating-cycle apparatus which makes compatible the defrosting of the evaporator at the time of low external temperature, and maintenance and improvement of hot-water supply capability.
(1)上記課題を解決するために、本発明に係るエジェクタを用いた冷凍サイクル装置は、冷媒を吸入して圧縮する圧縮機と、冷媒を放熱させる第1の放熱器と、冷媒を放熱させる第2の放熱器と、冷媒を蒸発させる蒸発器と、冷媒を吸入する入口と、冷媒を吸引する吸入口と、冷媒を吐出する出口とを有するエジェクタと、冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する気液分離器と、冷媒を導入する導入口と、高温冷媒を吐出する高温側出口と、低温冷媒を吐出する低温側出口とを有するボルテックスチューブと、前記圧縮機と前記第1の放熱器とを接続する第1の流路と、前記第1の放熱器と前記エジェクタの入口とを接続する第2の流路と、前記エジェクタの出口と前記気液分離器とを接続する第3の流路と、前記気液分離器と前記蒸発器とを接続する第4の流路と、前記蒸発器と前記エジェクタの吸入口とを接続する第5の流路と、前記気液分離器と前記圧縮機とを接続する第6の流路と、前記第2の流路から分岐し、前記ボルテックスチューブの導入口に接続される第1のバイパス路と、前記ボルテックスチューブの高温側出口と前記第2の放熱器を通過して前記エジェクタの入口とを接続される第2のバイパス路と、前記第2のバイパス路から前記第2の放熱器の上流側で分岐し、前記蒸発器を通過して前記エジェクタの入口に接続される第3のバイパス路と、前記ボルテックスチューブの低温側出口と前記気液分離器とを接続される第4のバイパス路と、を備えることを特徴とする冷凍サイクル装置を提供する。 (1) In order to solve the above problems, a refrigeration cycle apparatus using an ejector according to the present invention includes a compressor that sucks and compresses a refrigerant, a first radiator that radiates the refrigerant, and radiates the refrigerant. An ejector having a second radiator, an evaporator for evaporating the refrigerant, an inlet for sucking the refrigerant, an inlet for sucking the refrigerant, and an outlet for discharging the refrigerant, and the refrigerant as a gas phase refrigerant and a liquid phase refrigerant A vortex tube having an inlet for introducing refrigerant, a high-temperature side outlet for discharging high-temperature refrigerant, and a low-temperature side outlet for discharging low-temperature refrigerant, the compressor, and the first A first flow path for connecting the heat radiator, a second flow path for connecting the first heat radiator and the inlet of the ejector, and an outlet of the ejector and the gas-liquid separator. A third flow path, the gas-liquid separator, and the evaporator A fourth flow path for connecting the evaporator and the suction port of the ejector, a sixth flow path for connecting the gas-liquid separator and the compressor, A first bypass path branched from the second flow path and connected to the inlet of the vortex tube; a high temperature side outlet of the vortex tube; and an inlet of the ejector passing through the second radiator And a third bypass branching from the second bypass path upstream of the second radiator and passing through the evaporator and connected to the inlet of the ejector There is provided a refrigeration cycle apparatus comprising a passage, and a fourth bypass passage connected to the low temperature side outlet of the vortex tube and the gas-liquid separator.
(2)上記(1)に加え、前記第2の流路上であって前記第1のバイパス路の分岐点よりも前記エジェクタ側に設けられた第1の弁を備える冷凍サイクル装置を提供する。 (2) In addition to the above (1), a refrigeration cycle apparatus provided with a first valve provided on the ejector side above the branch point of the first bypass path on the second flow path is provided.
(3)上記(2)に加え、前記第1のバイパス路上に設けられた第2の弁と、前記第3のバイパス路上であって前記蒸発器の上流側に設けられた第3の弁と、前記第2のバイパス路上であって前記第2の放熱器の上流側にある前記第3のバイパス路との分岐点の下流側に設けられた第4の弁とを備える冷凍サイクル装置を提供する。 (3) In addition to the above (2), a second valve provided on the first bypass path, and a third valve provided on the third bypass path and upstream of the evaporator; A refrigeration cycle apparatus comprising: a fourth valve provided on the downstream side of the branch point with the third bypass path on the second bypass path and upstream of the second radiator. To do.
本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、低外気温時の蒸発器の除霜と給湯能力の維持・向上を両立させることができる。より具体的には、給湯能力を維持したまま除霜運転を行うこと、給湯能力を向上させたい時に給湯能力を向上させること、エジェクタを用いてエネルギ回収を行うこと、ボルテックスチューブを用いて給湯能力を大きくすることが、可能となる。 According to the refrigeration cycle apparatus according to the present invention, it is possible to achieve both the defrosting of the evaporator at the time of low outside air temperature and the maintenance / improvement of hot water supply capacity. More specifically, the defrosting operation is performed while maintaining the hot water supply capacity, the hot water supply capacity is improved when it is desired to improve the hot water supply capacity, the energy recovery is performed using the ejector, and the hot water supply capacity using the vortex tube. Can be increased.
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る実施形態の冷凍サイクル装置を示す図である。図1において、各要素を接続する実線は冷媒の回路を示している。実線の太線はエジェクタサイクルの主たる冷媒回路であり、実線の細線は本発明におけるバイパス路である。また、点線は水および湯が流れる水の回路を示している。なお、実線および点線に付された矢印は冷媒が流れる方向をそれぞれ示している。同図において、本実施形態の冷凍サイクル装置は、圧縮機1と第1の放熱器2とを接続する第1の流路10と、第1の放熱器2とエジェクタ3の入口3aとを接続する第2の流路20と、エジェクタ3の出口3cと気液分離器4とを接続する第3の流路30と、気液分離器4と蒸発器5とを接続する第4の流路40と、蒸発器5とエジェクタ3の吸入口3bとを接続する第5の流路50と、気液分離器4と圧縮機1とを接続する第6の流路60と、第2の流路20から分岐し(分岐点A1)、ボルテックスチューブ6の導入口6aに接続する第1のバイパス路Aと、ボルテックスチューブ6の高温側出口6bと第2の放熱器7を通過して、第2の流路20との合流点を経由し(合流点B1)、エジェクタ3の入口3aとを接続する第2のバイパス路Bと、第2のバイパス路Bから第2の放熱器7の上流側で分岐し(分岐点C1)、蒸発器5を通過して、第2のバイパス路Bとの合流点を経由し(合流点C2)、エジェクタ3の入口3aに接続する第3のバイパス路Cと、ボルテックスチューブ6の低温側出口6cと気液分離器4とを接続する第4のバイパス路Dとから構成されている。なお、エジェクタ3及びボルテックスチューブ6の構成については、それぞれ図2及び図3に示すとおりであり、詳しくは後述する。
FIG. 1 is a diagram showing a refrigeration cycle apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a solid line connecting the elements indicates a refrigerant circuit. The thick solid line is the main refrigerant circuit of the ejector cycle, and the thin solid line is the bypass path in the present invention. Moreover, the dotted line has shown the circuit of the water through which water and hot water flow. In addition, the arrow attached | subjected to the solid line and the dotted line has each shown the direction through which a refrigerant | coolant flows. In the figure, the refrigeration cycle apparatus of the present embodiment connects a
第1の流路10、第2の流路20、第3の流路30及び第6の流路60を含む主冷媒回路では、圧縮機1において冷媒を吸入して圧縮し、第1の放熱器2において給湯タンクから導かれた水と圧縮された冷媒を熱交換させて温水を生成し、エジェクタ3において冷媒を減圧膨張させるとともに蒸発器5で蒸発した気相冷媒を吸引した後、冷媒の圧力を昇圧し、エネルギの一部を回収し、気液分離器4においてエジェクタ3から導かれた冷媒を気相冷媒と液相冷媒に分離し、そして、気相冷媒が圧縮機1に吸入されることにより冷媒が一巡する。
In the main refrigerant circuit including the
次に、エジェクタ3及び気液分離器4について説明する。エジェクタ3は、図2に示すように、ノズル31、ノズル31から噴射された高速流の冷媒とそれにより蒸発器5から吸引された気相冷媒を混合する混合部32、及びディフューザ33から構成されている。ノズル31の入口3aから流入した高圧の冷媒はノズル31によって混合部32に噴射されるとともに減圧され、その噴射によって生じる負圧を利用して吸引口3bから吸引された蒸発器5で蒸発した気相冷媒と混合される。混合された冷媒は混合部32からディフューザ33にかけて流速が低下し圧力が上昇する。ディフューザ33の出口3cは気液分離器4に接続されており、冷媒は気液分離器4において気体と液体に分離される。分離された液相冷媒は蒸発器5に導かれ、気相冷媒は圧縮機1に吸引される。
Next, the
以上の過程にて、エジェクタ3は膨張弁とは異なり、ほぼ等エントロピー膨張させることができる。具体的には、膨張弁では渦発生により損失していたエネルギの一部を冷媒の運動エネルギとして回収するとともに、回収した運動エネルギを混合部32及びディフューザ33で圧力エネルギに変換して冷媒の圧力を昇圧することで、圧縮機1の吸入圧力を増加させその効率を向上させる。また、蒸発器5の入口5aにおける冷媒の状態は液体となるため、蒸発器5内の圧力損失低減及び熱伝達率増加などの効果により、その性能も向上できる。
In the above process, unlike the expansion valve, the
第4の流路40及び第5の流路50を含む副冷媒回路では、気液分離器4において分離された液相冷媒を蒸発器5において大気と熱交換させて蒸発させ、エジェクタ3においてその蒸発した冷媒を吸引し、そして、吸引された冷媒が主冷媒回路の第1の放熱器2を経由してエジェクタ3のノズル31で減圧膨張した冷媒と混合部32で混合し、ディフューザ33で昇圧され、気液分離器4に戻ることにより冷媒は一巡する。
In the sub refrigerant circuit including the
第1のバイパス路Aは、第1の放熱器2を通過した冷媒をエジェクタ3に流入する前に第2の流路20から分岐(分岐点A1)させ、ボルテックスチューブ6に導入する。第1のバイパス路Aからボルテックスチューブ6に導入した冷媒を高温冷媒と低温冷媒とに分離し、そのうちの高温冷媒は高温側出口6bから吐出して第2のバイパス路Bに入る。その高温冷媒は第2の放熱器7においてタンクから導かれた水と熱交換させて温水を生成し、そして、第2の放熱器7を通過した冷媒は、第1の放熱器2から第2の流路20を経由して直接導かれた冷媒と合流(合流点B1)してエジェクタ3に送り込まれる。
In the first bypass A, the refrigerant that has passed through the
第3のバイパス路Cでは、ボルテックスチューブ6の高温側出口6bから吐出し第2の放熱器7に流入する前に分岐(分岐点C1)させた高温冷媒を蒸発器5の空気吸込み側の前面に導き、除霜を行い、そして、蒸発器5の除霜を行った冷媒は、第1の放熱器2及び第2の放熱器7から導かれた冷媒と合流(合流点C2)してエジェクタ3に送り込まれる。
In the third bypass C, the front surface of the
第4のバイパス路Dでは、ボルテックスチューブ6の低温側出口6cから吐出した低温冷媒が気液分離器4に導かれる。本実施形態では、直接、気液分離器4に合流しているが、本発明はこれに限定したものではなく、ボルテックスチューブ6から吐出した低温冷媒が気液分離器4に流入出来れば良い。例えば、ボルテックスチューブ6から吐出した低温冷媒が、エジェクタ3のディフューザ33の出口3cから噴出した冷媒と合流してから気液分離器4に流入しても良い。
In the fourth bypass D, the low-temperature refrigerant discharged from the low-
第1のバイパス路A、第2のバイパス路B及び第4のバイパス路Dの分岐点に位置するボルテックスチューブ6について、図3ないし5を参照して、説明する。図3に示すように、ボルテックスチューブ6は、ノズル61、うず室62、制御バルブ63及びディフューザ64から主に構成されている。ノズル61の入口6aからうず室62内に接線方向に流入した冷媒は高速の渦流となり、管内壁面を旋回しつつ図中の右から左へと流れた後、制御バルブ63によって開度が調整されている高温側出口6bから高温となってその一部が流出する。他方、制御バルブ63で流れ方向を反転した残りの冷媒はうず室62の中心部を渦流として図中の左から右へと流れた後、ディフューザ64の低温側出口6cから低温となって流出する。これは、管内壁面を流れる冷媒の渦流が自由渦であるのに対し、うず室62の中心部を流れる冷媒の渦流はその自由渦によって強制的に発生させられた強制渦であることから、運動エネルギの低下が生じ、その差分が熱として後者から前者に移転することにより、温度分離が実現されることによる。
The
図4は、本発明に係る実施形態、すなわち、エジェクタサイクルにボルテックスチューブを組み込み、第1の弁81と第3の弁83を閉じ、第2の弁82と第4の弁84を開けた時のモリエル線図である。ここで、図4は圧縮機から吐出された高温高圧の冷媒が主冷媒回路のうち第1の放熱器2から直接エジェクタ3に流入する第2の流路20を経由せず、第1のバイパス路Aから第2のバイパス路Bにかけてボルテックスチューブ6及び第2の放熱器7を経由してエジェクタ3に流入する場合(後述する運転のうち、給湯能力を大きくするための運転に対応)を示している。圧縮機1から吐出された高温高圧の冷媒R1aは第1の放熱器2により流体(例えば水)と熱交換して低温高圧の冷媒R2aとなる。そのあと低温高圧冷媒R2aはボルテックスチューブ6のノズル入口6aに流入しボルテックスチューブ6の高温側出口6bから吐出された高温高圧冷媒R1bは、第2の放熱器7で流体(例えば水)と熱交換することにより低温高圧の冷媒R2bとなる。この低温高圧の冷媒R2bは、エジェクタ3のノズル31で減圧されることによって気液二相状態の冷媒R3となり、この気液二相冷媒はノズル31の入口3aより流入して混合部32へ噴出し、その噴出した冷媒と、吸引口3bより吸引された蒸発器5で蒸発した気相冷媒R7と混合して冷媒R4となる。その冷媒R4はディフューザ33で昇圧され、ディフューザ33の出口3cより流出した冷媒は、気液分離器4、すなわち、冷媒R5が気相冷媒R8と液相冷媒R6とに分離される。また、ボルテックスチューブ6の低温側出口6cから吐出された低温冷媒がディフューザ33の出口3cより噴出した冷媒と合流し、図1の実施形態では気液分離器4で合流して状態R5となっている。分離された液相冷媒R6は蒸発器5に供給され、蒸発器5で例えば大気と熱交換して蒸発した気相冷媒R7は、再びエジェクタ3の吸引口3bに吸引されること(R4の状態)となる。また、気液分離器4で分離された気相冷媒は状態R8では再び圧縮機1に吸入される。
FIG. 4 shows an embodiment according to the present invention, that is, when a vortex tube is incorporated in the ejector cycle, the
図5は、本発明に係る実施形態におけるボルテックスチューブ6内の各部分、すなわちノズル61の部分、うず室62の部分及びディフューザ64の部分について、高温冷媒と低温冷媒の圧力変動を示している。ノズル61の入口6aから流入した高圧の冷媒は圧力を下げ、ノズル61部分を通過した後、うず室62の壁面に渦流として旋回する高温冷媒については、ノズル61側に位置するうず室62の入口から高温側出口6bに向かって圧力が上昇し、ノズル61の入口6aに流入した際のレベルにほぼ回復する。他方、その一部の冷媒がうず室62の左端に位置する制御バルブ63によって反転しうず室62の中心部を逆流してなる低温冷媒については、制御バルブ63からノズル61側に向かって圧力が低下し、ディフューザ64部分においてその一部が回復する。
FIG. 5 shows pressure fluctuations of the high-temperature refrigerant and the low-temperature refrigerant for each part in the
上記した各バイパス路又は流路には、冷凍サイクル装置に所望の運転をさせることができるよう、冷媒の流れを制御するための幾つかの弁が設けられている。すなわち、第2の流路20上であって第1のバイパス路Aの分岐点A1よりもエジェクタ3側に設けられた第1の弁81と、第1のバイパス路A上に設けられた第2の弁82と、第3のバイパス路C上であって蒸発器5の上流側に設けられた第3の弁83と、第2のバイパス路B上であって第2の放熱器7の下流側に設けられた第4の弁84とがある。これらの弁は、その開閉及び開度調整が可能なものであれば特に制限はないが、例えば比例電磁弁を用いると好適である。なお、本実施例では第4の弁84は放熱器7の下流側に設けられているが、本発明はこれに限定したものでなく、放熱器7と分岐点C1の間に設けても良く、第2のバイパス路Bを冷媒が流れないように設けられていれば良い。
Each bypass path or flow path described above is provided with several valves for controlling the flow of the refrigerant so that the refrigeration cycle apparatus can perform a desired operation. That is, the
蒸発器5には、副冷媒回路上であって蒸発した冷媒の出口側に、圧力センサ51及び温度センサ52が備えられている。これは、蒸発器5の除霜運転を選択する際の判断材料となるデータを検出するためのものである。
The
図1には、以上述べた冷凍サイクル装置から熱の供給を受けて湯水を生成する給湯回路を破線で示している。すなわち、給湯タンクから流体(例えば水)が第1の放熱器2及び第2の放熱器7のうち少なくとも1つに供給され、冷媒との熱交換によって温められた流体(湯)が給湯タンクに戻る回路である。給湯タンクから導かれた流体(水)は、第5の弁85及び第6の弁86によって、第1の放熱器2及び/又は第2の放熱器7への流入が制御される。
In FIG. 1, a hot water supply circuit that generates hot water by receiving heat supplied from the refrigeration cycle apparatus described above is indicated by a broken line. That is, a fluid (for example, water) is supplied from the hot water supply tank to at least one of the
さらに、本実施形態の冷凍サイクル装置は、蒸発器5に設けられた圧力センサ51及び温度センサ52、並びに、給湯タンクに設けられた水位別の複数の温度センサから圧力及び温度を検出し、冷媒の流れを制御する第1から第4の弁81、82、83、84、並びに、流体(例えば水)の流れを制御する第5及び第6の弁85、86の開閉及び開度を制御する制御手段(図示せず)を備えている。この制御手段は、圧縮機1の回転数による容量制御等を行う制御装置に組み込まれるものであり、後述するように、冷媒及び流体の流れを制御して、冷凍サイクル装置を通常運転、通常運転と除霜運転の併用運転、給湯能力を大きくするための運転、及び、給湯能力を大きくするための運転と除霜運転の併用運転に分けて運転できるように設けられている。
Furthermore, the refrigeration cycle apparatus of the present embodiment detects pressure and temperature from a
次に、上記構成を備えた冷凍サイクル装置の基本動作について、図1及び表1を参照して説明する。表1は、動作(運転)ごとにおける各弁の開閉及び開度を示している。 Next, the basic operation of the refrigeration cycle apparatus having the above configuration will be described with reference to FIG. Table 1 shows the opening / closing and opening of each valve for each operation (operation).
まず、通常運転を行う際の動作を説明する。表1に示すように、通常運転においては、主冷媒回路の第2の流路20上に設けられている第1の弁81のみが開放され、第1のバイパス路A上に設けられている第2の弁82、第3のバイパス路C上に設けられている第3の弁83及び第2のバイパス路B上に設けられている第4の弁84は閉鎖されている。これにより、第1の圧縮機1から吐出された例えば超臨界状態の二酸化炭素などの冷媒は、第1の放熱器2で水と熱交換して水に熱を供給した後、その全量が第1の弁81を通過してエジェクタ3に送られ、そこで減圧膨張した冷媒は気液分離器4に送られて気液分離される。その後、気相冷媒は圧縮機1の吸込み口に送られるが、液相冷媒は蒸発器5で大気と熱交換して蒸発し、次に吸引効果によってエジェクタ3に吸引されて、再び気液分離器4に送られることとなる。なお、このとき機能させる放熱器は第1の放熱器2のみであるため、水回路は弁85を開放し、弁86を閉鎖している。
First, the operation when performing normal operation will be described. As shown in Table 1, in normal operation, only the
次に、通常運転と除霜運転を行う際の動作を説明する。表1に示すように、通常運転と除霜運転を同時に行う場合には、主冷媒回路の第2の流路20上に設けられている第1の弁81とともに、第1のバイパス路A上に設けられている第2の弁82及び第3のバイパス路C上に設けられている第3の弁83を開放する。そして、第2のバイパス路B上の第4の弁84は閉鎖する。これにより、圧縮機1から吐出された例えば超臨界状態の二酸化炭素などの冷媒は、第1の放熱器2で水と熱交換して水に熱を供給した後、その一部が第2の弁82を通過後ボルテックスチューブ6に送られ、高温冷媒と低温冷媒に分離された後、高温冷媒は第3の弁83を通過し、蒸発器5に送られ、蒸発器5に付着した霜を除去する。その後、第1の弁81を通過してきた残りの冷媒と合流して、エジェクタ3に送られる。後は、通常運転と同様のため、説明は省略する。また、ボルテックスチューブ6により分離された低温冷媒は、エジェクタ3を通過することなく第3のバイパス路Cを経て気液分離器4に送られる。なお、第1の弁81及び第2の弁82の制御により主冷媒回路とバイパス路Aの冷媒の分配比を調整する。後は、通常運転と同様のため、説明は省略する。ここで、除霜運転は、蒸発器5の出口側に設置された温度センサ52と圧力センサ51から蒸発器5の状態を把握し、除霜が必要な際に実行されることとなる。ここでも、このとき機能させる放熱器は第1の放熱器2のみであるため、水回路は弁85を開放し、弁86を閉鎖している。
Next, the operation at the time of performing the normal operation and the defrosting operation will be described. As shown in Table 1, when the normal operation and the defrosting operation are performed at the same time, the
次に、給湯能力を大きくさせるための動作を説明する。表1に示すように、給湯能力を大きくさせる場合には、主冷媒回路の第2の流路20上に設けられた第1の弁81を閉鎖し、第1のバイパス路A上に設けられた第2の弁82及び第2のバイパス路B上に設けられた第4の弁84を開放する。そして、第3のバイパス路C上に設けられた第3の弁83は閉鎖する。なお、ここでは第1の放熱器2及び第2の放熱器7を機能させているため、弁85及び86は開放している。これにより、圧縮機1から吐出された例えば超臨界状態の二酸化炭素などの冷媒は、第1の放熱器2で水と熱交換して水に熱を供給した後、その全量が給湯能力を大きくさせるために第2の弁82を通過してボルテックスチューブ6に送られ、高温冷媒と低温冷媒に分離された後、高温冷媒は第2の放熱器7で水と熱交換して水に熱を供給し、第4の弁84を通過してエジェクタ3に送られる。図4示すように、ボルテックスチューブ6によって分離されて状態R1bとなった高温冷媒はできる限り状態R1aに近い状態まで、ボルテックスチューブ6の制御バルブ63を用いて、温度、圧力を調整できる。後は、通常運転と同様のため、説明は省略する。また、ボルテックスチューブ6で分離された低温冷媒は、第4のバイパス路Dを経てエジェクタ3を通過することなく気液分離器4に送られることとなる。後は通常運転と同様のため、説明は省略する。なお、給湯能力を大きくするための運転は、冷凍サイクル装置外の給湯タンクに設置された各水位毎の温度センサの温度状況により、必要に応じて実行されることとなる。
Next, an operation for increasing the hot water supply capacity will be described. As shown in Table 1, when the hot water supply capacity is increased, the
最後に、給湯能力を大きくするための運転と除霜運転を同時に行う場合の動作を説明する。表1に示すように、給湯能力を大きくするとともに除霜運転を行う場合には、主冷媒回路の第2の流路20上の第1の弁81を閉鎖し、第1のバイパス路A上に設けられた第2の弁82、第3のバイパス路C上に設けられた第3の弁83及び第2のバイパス路B上に設けられた第4の弁84を開放する。これにより、圧縮機1から吐出された例えば超臨界状態の二酸化炭素などの冷媒は、第1の放熱器2で水と熱交換して水に熱を供給した後、その全量がボルテックスチューブ6に送られて高温冷媒と低温冷媒に分離され、高温冷媒に分離された冷媒は更に、分岐点C1において給湯能力を大きくさせる為の冷媒と除霜運転を行う為の冷媒とに分離され、その後、それぞれの目的にあった運転を行うこととなる。なお、第2の放熱器7及び蒸発器5の空気吸込み側前面に送られる高温冷媒の分配制御は弁83、弁84によって行われる。後は、給湯能力を大きくするための運転及び除霜運転と同様のため、説明は省略する。一方、ボルテックスチューブ6で分離された低温冷媒は、エジェクタ3を通過することなく気液分離器4に送られることとなる。後は、通常運転と同様のため、説明は省略する。なお、給湯能力を大きくするための運転と除霜運転は先で示したように、必要性に応じて実行されることとなる。
Finally, the operation in the case of simultaneously performing the operation for increasing the hot water supply capacity and the defrosting operation will be described. As shown in Table 1, when the hot water supply capacity is increased and the defrosting operation is performed, the
以上、本発明に係る実施形態について詳述したが、本発明に係る冷凍サイクル装置は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。例えば、圧縮機1については、ロータリ式、スクロール式またはレシプロ式など種々の圧縮機を持つヒートポンプ装置に適用可能である。また、圧縮機1は2以上の段数を持つ多段圧縮機構であってもよい。 The embodiment according to the present invention has been described in detail above, but the refrigeration cycle apparatus according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and is within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Various modifications and changes are possible. For example, the compressor 1 can be applied to a heat pump apparatus having various compressors such as a rotary type, a scroll type, or a reciprocating type. The compressor 1 may be a multistage compression mechanism having two or more stages.
1 圧縮機
2 第1の放熱器
3 エジェクタ
4 気液分離器
5 蒸発器
6 ボルテックスチューブ
7 第2の放熱器
81〜84 第1ないし第4の弁
85、86 第5、第6の弁
10 第1の流路
20 第2の流路
30 第3の流路
40 第4の流路
50 第5の流路
60 第6の流路
A 第1のバイパス路
B 第2のバイパス路
C 第3のバイパス路
D 第4のバイパス路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
冷媒を放熱させる第1の放熱器と、
冷媒を放熱させる第2の放熱器と、
冷媒を蒸発させる蒸発器と、
冷媒を吸入する入口と、冷媒を吸引する吸入口と、冷媒を吐出する出口とを有するエジェクタと、
冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する気液分離器と、
冷媒を導入する導入口と、高温冷媒を吐出する高温側出口と、低温冷媒を吐出する低温側出口とを有するボルテックスチューブと、
前記圧縮機と前記第1の放熱器とを接続する第1の流路と、
前記第1の放熱器と前記エジェクタの入口とを接続する第2の流路と、
前記エジェクタの出口と前記気液分離器とを接続する第3の流路と、
前記気液分離器と前記蒸発器とを接続する第4の流路と、
前記蒸発器と前記エジェクタの吸入口とを接続する第5の流路と、
前記気液分離器と前記圧縮機とを接続する第6の流路と、
前記第2の流路から分岐し、前記ボルテックスチューブの導入口に接続される第1のバイパス路と、
前記ボルテックスチューブの高温側出口と前記第2の放熱器を通過して前記エジェクタの入口とを接続される第2のバイパス路と、
前記第2のバイパス路から前記第2の放熱器の上流側で分岐し、前記蒸発器を通過して前記エジェクタの入口に接続される第3のバイパス路と、
前記ボルテックスチューブの低温側出口と前記気液分離器とを接続される第4のバイパス路と、
を備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。 A compressor that sucks and compresses the refrigerant;
A first radiator that dissipates the refrigerant;
A second radiator that dissipates the refrigerant;
An evaporator for evaporating the refrigerant;
An ejector having an inlet for sucking refrigerant, an inlet for sucking refrigerant, and an outlet for discharging refrigerant;
A gas-liquid separator that separates the refrigerant into a gas-phase refrigerant and a liquid-phase refrigerant;
A vortex tube having an inlet for introducing the refrigerant, a high temperature side outlet for discharging the high temperature refrigerant, and a low temperature side outlet for discharging the low temperature refrigerant;
A first flow path connecting the compressor and the first radiator;
A second flow path connecting the first radiator and the inlet of the ejector;
A third flow path connecting the outlet of the ejector and the gas-liquid separator;
A fourth flow path connecting the gas-liquid separator and the evaporator;
A fifth flow path connecting the evaporator and the suction port of the ejector;
A sixth flow path connecting the gas-liquid separator and the compressor;
A first bypass path branched from the second flow path and connected to the inlet of the vortex tube;
A second bypass path that connects the high temperature side outlet of the vortex tube and the inlet of the ejector through the second radiator;
A third bypass path that branches from the second bypass path upstream of the second radiator, passes through the evaporator and is connected to the inlet of the ejector;
A fourth bypass path connecting the low temperature side outlet of the vortex tube and the gas-liquid separator;
A refrigeration cycle apparatus comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2011173303A JP2013036684A (en) | 2011-08-08 | 2011-08-08 | Refrigeration cycle device |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2013036684A true JP2013036684A (en) | 2013-02-21 |
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ID=47886453
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011173303A Withdrawn JP2013036684A (en) | 2011-08-08 | 2011-08-08 | Refrigeration cycle device |
Country Status (1)
Country | Link |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015031405A (en) * | 2013-07-31 | 2015-02-16 | 株式会社デンソー | Ejector |
CN105222394A (en) * | 2015-09-23 | 2016-01-06 | 内蒙古科技大学 | A kind of Auto-cascade cycle vortex tube Cryo Refrigerator |
CN110940105A (en) * | 2019-12-24 | 2020-03-31 | 天津商业大学 | Self-cascade refrigeration system combining ejector and vortex tube |
CN110953743A (en) * | 2019-12-24 | 2020-04-03 | 天津商业大学 | Take expanded vortex tube refrigerating system of sprayer |
CN115750005A (en) * | 2022-11-17 | 2023-03-07 | 中国核动力研究设计院 | Combined cycle system integrating heat supply, power generation and refrigeration |
-
2011
- 2011-08-08 JP JP2011173303A patent/JP2013036684A/en not_active Withdrawn
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