JP2015087051A - Refrigerant system equipped with direct-contact heat exchanger - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a refrigerant system including a heat exchanger causing a first refrigerant to directly contact a second refrigerant receiving heat from the first refrigerant and transported to a heat load, and capable of being used for heating.SOLUTION: A refrigerant system 1 includes: a heat source cycle 40 that includes a compressor 11 compressing an HSC refrigerant, a first heat exchanger 12 implementing heat exchange between the HSC refrigerant and a heat source, and a decompression unit 14 decompressing a pressure of the HSC refrigerant; a heat transfer cycle 20 that includes a second heat exchanger 21 implementing heat exchange between a water refrigerant and a heat load, and a pump 23 pumping up the heat refrigerant; a direct-contact heat exchanger 50 for causing the HSC refrigerant flowing in the heat source cycle 40 to directly contact the water refrigerant flowing in the heat transfer cycle 20; and a separator 55 separating the HSC refrigerant decompressed and transferred from the direct-contact heat exchanger 50 from the water refrigerant. The heat source cycle 40 can rotate in a direction in which the HSC refrigerant discharged from the compressor 11 flows into the direct-contact heat exchanger 50.

Description

本発明は、2つの冷媒を直接接触させる直接接触熱交換器を備えた冷媒システムに関する。   The present invention relates to a refrigerant system including a direct contact heat exchanger that directly contacts two refrigerants.

空気調和機や冷凍機などのヒートポンプサイクル(冷凍サイクル)を利用する機器には、現状、R410Aに代表されるHFC(hydrofluorocarbon))冷媒が使用されているが、地球温暖化を防止するための規制強化を背景に、GWP(Global-warming potential)が低い冷媒の開発が進められている。
また、地球温暖化だけでなく、サイクル効率(性能)や、不燃性などの安全性も考慮して各種の冷媒の開発が進められている。
Currently, equipment that uses heat pump cycles (refrigeration cycles), such as air conditioners and refrigerators, uses HFC (hydrofluorocarbon) refrigerants typified by R410A, but regulations to prevent global warming Against the backdrop of strengthening, the development of refrigerants with low GWP (Global-warming potential) is underway.
In addition to global warming, various refrigerants are being developed in consideration of safety such as cycle efficiency (performance) and nonflammability.

一方、冷媒が適用される一般的な空気調和機などの冷媒システムは、従来の構成の延長上で開発されている。
つまり、HFC冷媒を使用し、圧縮機、室外熱交換器、膨張弁、および室内熱交換器などを含んで構成される。
On the other hand, a refrigerant system such as a general air conditioner to which a refrigerant is applied has been developed on the extension of the conventional configuration.
That is, it uses an HFC refrigerant and includes a compressor, an outdoor heat exchanger, an expansion valve, an indoor heat exchanger, and the like.

ところで、GWPが低いことで言えば、自然界にそのまま存在する二酸化炭素やプロパン、水といった自然冷媒を用いるのが好ましい。
特許文献1では、自然冷媒である二酸化炭素と水を用いており、二酸化炭素によりヒートポンプサイクルを構成するとともに、二酸化炭素の冷熱を水に伝えて搬送する。二酸化炭素と水は、熱交換槽内で混合される。それによって水と二酸化炭素は直接接触し、二酸化炭素の冷熱が水に伝達される。そして、二酸化炭素は分離器に移送されて水と分離された後、ヒートポンプサイクルへと戻される。
By the way, if it says that GWP is low, it is preferable to use natural refrigerants, such as carbon dioxide, propane, and water, which exist in nature.
In Patent Document 1, carbon dioxide and water, which are natural refrigerants, are used, and a heat pump cycle is constituted by carbon dioxide, and the cold heat of carbon dioxide is transmitted to water and conveyed. Carbon dioxide and water are mixed in the heat exchange tank. As a result, water and carbon dioxide come into direct contact, and the cold heat of carbon dioxide is transmitted to the water. Then, the carbon dioxide is transferred to a separator and separated from water, and then returned to the heat pump cycle.

特開平11−351684号公報JP-A-11-351684

特許文献1のように2つの冷媒を直接接触させると、フィンアンドチューブタイプ等の一般的な間接接触熱交換器を用いる場合のように両者に温度差を持たせなくても熱交換が可能である。そうすると、熱交換を行わせるために余分に低い温度にまで冷媒温度を下げる必要がない。その分、圧縮機への入力を減らすことができるので、ヒートポンプサイクルの効率(性能)が高い。
ここで、ヒートポンプサイクルの圧縮機から吐出された高温・高圧の炭化水素冷媒を直接接触式の熱交換器に導入し、炭化水素冷媒から水に移行させた熱を加熱に利用するのは難しい。熱交換器内の圧力条件により、炭化水素冷媒と水を十分に分離させるのに足りる密度差を確保することが難しい場合が多いためである。多量の水を含む炭化水素冷媒がヒートポンプサイクルを流れると、ヒートポンプサイクルが成立しない。
また、いかなる方法を用いても、水と炭化水素冷媒を完全に分離することは難しい。そのため、外気が氷点下あるいは氷点下に近い温度の場合、冷媒に混入した水分が氷結するリスクが発生するので、ヒートポンプサイクル内の機能品、たとえば膨張弁が故障要因となる。その場合、加熱利用時にはヒートポンプサイクルが成立しない。
When two refrigerants are brought into direct contact as in Patent Document 1, heat exchange is possible without having a temperature difference between the two as in the case of using a general indirect contact heat exchanger such as a fin-and-tube type. is there. Then, it is not necessary to lower the refrigerant temperature to an excessively low temperature in order to perform heat exchange. Since the input to the compressor can be reduced correspondingly, the efficiency (performance) of the heat pump cycle is high.
Here, it is difficult to introduce the high-temperature / high-pressure hydrocarbon refrigerant discharged from the compressor of the heat pump cycle directly into the contact heat exchanger and use the heat transferred from the hydrocarbon refrigerant to water for heating. This is because it is often difficult to ensure a sufficient density difference to sufficiently separate the hydrocarbon refrigerant and water depending on the pressure conditions in the heat exchanger. When the hydrocarbon refrigerant containing a large amount of water flows through the heat pump cycle, the heat pump cycle is not established.
Moreover, it is difficult to completely separate water and hydrocarbon refrigerant by any method. For this reason, when the outside air is at or near freezing temperature, there is a risk that the moisture mixed in the refrigerant freezes. Therefore, a functional product in the heat pump cycle, such as an expansion valve, becomes a failure factor. In that case, the heat pump cycle is not established when heating is used.

そこで、本発明は、ヒートポンプサイクルを流れる第1冷媒と、第1冷媒から熱を受け取り熱負荷に搬送される第2冷媒とを直接接触させる熱交換器を備えた加熱利用可能な冷媒システムを提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides a heat-usable refrigerant system including a heat exchanger that directly contacts a first refrigerant flowing through a heat pump cycle and a second refrigerant that receives heat from the first refrigerant and is conveyed to a heat load. The purpose is to do.

第1の本発明である冷媒システムは、第1冷媒を圧縮する圧縮機、第1冷媒と熱源との間の熱交換を行う第1熱交換器、および第1冷媒の圧力を減圧させる減圧部を含んで構成されるヒートポンプサイクルと、第2冷媒と熱負荷との間の熱交換を行う第2熱交換器、および第2冷媒を圧送するポンプを含んで構成される熱搬送サイクルと、ヒートポンプサイクルを流れる第1冷媒、および熱搬送サイクルを流れる第2冷媒を直接接触させる直接接触熱交換器と、直接接触熱交換器から減圧および移送された第1冷媒および第2冷媒を分離させる分離器と、を備え、圧縮機から吐出された第1冷媒が直接接触熱交換器へと流入する向きにヒートポンプサイクルが運転可能とされることを特徴とする。   The refrigerant system according to the first aspect of the present invention includes a compressor that compresses the first refrigerant, a first heat exchanger that performs heat exchange between the first refrigerant and the heat source, and a decompression unit that depressurizes the pressure of the first refrigerant. A heat pump cycle configured to include, a second heat exchanger for exchanging heat between the second refrigerant and a heat load, and a heat transfer cycle configured to include a pump for pumping the second refrigerant, and a heat pump A direct contact heat exchanger that directly contacts the first refrigerant flowing through the cycle and the second refrigerant flowing through the heat transfer cycle, and a separator that separates the first refrigerant and the second refrigerant decompressed and transferred from the direct contact heat exchanger The heat pump cycle can be operated in a direction in which the first refrigerant discharged from the compressor flows directly into the contact heat exchanger.

かかる本発明においては、直接接触熱交換器において第1冷媒と第2冷媒とが直接接触することで熱を授受する。さらに、本発明では、直接接触熱交換器から取り出された第1冷媒および第2冷媒の混合冷媒が分離器に移送されて分離される。そして、第2冷媒が熱負荷まで搬送されて熱利用に供される。熱負荷まで搬送された第2冷媒は、直接接触熱交換器の内部に戻すことができる。
本発明では、圧縮機から吐出された高温・高圧の第1冷媒が直接接触熱交換器へと流入する向きにヒートポンプサイクルが運転可能とされる。このとき、第1熱交換器が蒸発器として機能し、第2熱交換器が凝縮器として機能する。そして、第1冷媒から第2冷媒へと移行した熱が加熱に利用される。
In the present invention, heat is transferred by direct contact between the first refrigerant and the second refrigerant in the direct contact heat exchanger. Furthermore, in the present invention, the mixed refrigerant of the first refrigerant and the second refrigerant taken out from the direct contact heat exchanger is transferred to the separator and separated. And a 2nd refrigerant | coolant is conveyed to a thermal load, and is provided for heat utilization. The second refrigerant conveyed to the heat load can be returned directly to the inside of the contact heat exchanger.
In the present invention, the heat pump cycle can be operated in such a direction that the high-temperature and high-pressure first refrigerant discharged from the compressor flows directly into the contact heat exchanger. At this time, the first heat exchanger functions as an evaporator, and the second heat exchanger functions as a condenser. The heat transferred from the first refrigerant to the second refrigerant is used for heating.

ここで、直接接触熱交換器内の圧力条件により、第1冷媒および第2冷媒を十分に分離させるのに足りる密度差を確保することが難しい場合がある。
特に、加熱利用時には第1冷媒および第2冷媒の密度差が小さいため、これらを十分に分離させることができない。直接接触熱交換器内で、第1冷媒および第2冷媒は飽和液として存在する。
そこで、本発明では、直接接触熱交換器から取り出した第1冷媒および第2冷媒の混合液を膨張弁や絞りなどにより減圧させることで、飽和液線上の混合冷媒を二相域に取り込む。それによって第1冷媒および第2冷媒を分離器において十分に分離させることができる。
そうすると、第2冷媒が十分に除去された第1冷媒をヒートポンプサイクルに戻すことができるので、第1冷媒によるヒートポンプサイクルを維持できる。
したがって、直接接触熱交換器による高い熱交換率を享受できる加熱用途の冷媒システムを実現することができる。
また、加熱利用時とは反対向きにヒートポンプサイクルを運転させ、第1冷媒から第2冷媒へと移行した冷熱が冷却に利用される際も、第2冷媒が十分に除去された第1冷媒がヒートポンプサイクルに戻されることにより、サイクル効率の低下や不具合の発生を未然に防止できる。
Here, depending on the pressure conditions in the direct contact heat exchanger, it may be difficult to ensure a density difference sufficient to sufficiently separate the first refrigerant and the second refrigerant.
In particular, since the density difference between the first refrigerant and the second refrigerant is small during heating, they cannot be sufficiently separated. In the direct contact heat exchanger, the first refrigerant and the second refrigerant exist as saturated liquids.
Therefore, in the present invention, the mixed refrigerant on the saturated liquid line is taken into the two-phase region by reducing the pressure of the mixed liquid of the first refrigerant and the second refrigerant taken out from the direct contact heat exchanger with an expansion valve or a throttle. Thereby, the first refrigerant and the second refrigerant can be sufficiently separated in the separator.
If it does so, since the 1st refrigerant | coolant from which the 2nd refrigerant | coolant was fully removed can be returned to a heat pump cycle, the heat pump cycle by a 1st refrigerant | coolant can be maintained.
Therefore, it is possible to realize a refrigerant system for heating that can enjoy a high heat exchange rate by the direct contact heat exchanger.
In addition, when the heat pump cycle is operated in the direction opposite to that when heating is used, and the cold energy transferred from the first refrigerant to the second refrigerant is used for cooling, the first refrigerant from which the second refrigerant is sufficiently removed is By returning to the heat pump cycle, it is possible to prevent a decrease in cycle efficiency and occurrence of problems.

第2の本発明の冷媒システムは、第1冷媒を圧縮する圧縮機、第1冷媒と熱源との間の熱交換を行う第1熱交換器、および第1冷媒の圧力を減圧させる減圧部を含んで構成されるヒートポンプサイクルと、第2冷媒と熱負荷との間の熱交換を行う第2熱交換器、および第2冷媒を圧送するポンプを含んで構成される熱搬送サイクルと、第1冷媒および第2冷媒を直接接触させる直接接触熱交換器と、直接接触熱交換器内の液および第1冷媒を間接的に接触させる間接接触熱交換器と、第1冷媒が流れる向きを切り替える方向切替部と、第1冷媒の流れを直接接触熱交換器および間接接触熱交換器のうちいずれか一方に切り替える熱交換器切替部と、を備えることを特徴とする。   The refrigerant system of the second aspect of the present invention includes a compressor that compresses the first refrigerant, a first heat exchanger that performs heat exchange between the first refrigerant and the heat source, and a decompression unit that depressurizes the pressure of the first refrigerant. A heat pump cycle configured to include a second heat exchanger that performs heat exchange between the second refrigerant and the heat load, and a heat transfer cycle that includes a pump that pumps the second refrigerant, A direct contact heat exchanger that directly contacts the refrigerant and the second refrigerant, an indirect contact heat exchanger that indirectly contacts the liquid and the first refrigerant in the direct contact heat exchanger, and a direction in which the direction in which the first refrigerant flows is switched. It is characterized by comprising a switching unit and a heat exchanger switching unit that switches the flow of the first refrigerant to one of a direct contact heat exchanger and an indirect contact heat exchanger.

かかる冷媒システムにおいて、方向切替部による切り替えの結果、減圧部から低温・低圧の第1冷媒が直接接触熱交換器に向けて流れる場合は、第1冷媒の冷熱を第2冷媒に伝えて冷却に利用する。
冷却利用時は、熱交換器切替部により直接接触熱交換器を用いる。そうすると、直接接触熱交換器により第1冷媒および第2冷媒を混合して高効率で熱交換を行えるともに、第1冷媒および第2冷媒を密度差に基づいて分離させることができる。
In such a refrigerant system, as a result of switching by the direction switching unit, when the first low-temperature / low-pressure refrigerant flows directly from the decompression unit toward the contact heat exchanger, the cold heat of the first refrigerant is transmitted to the second refrigerant for cooling. Use.
When using cooling, a direct contact heat exchanger is used by the heat exchanger switching unit. If it does so, while being able to mix a 1st refrigerant | coolant and a 2nd refrigerant | coolant with a direct contact heat exchanger and performing heat exchange with high efficiency, a 1st refrigerant | coolant and a 2nd refrigerant | coolant can be isolate | separated based on a density difference.

一方、加熱利用時は、圧縮機から吐出された高温・高圧の第1冷媒が直接接触熱交換器に向けて流れるように、方向切替部によって第1冷媒の流れの向きを切り替える。加熱利用時は、熱交換器切替部により間接接触熱交換器を用いる。
ここで、間接接触熱交換器を流れる第1冷媒と直接接触熱交換器の内部の液とは、間接接触熱交換器のチューブを介して間接的に接触するので混合されない。
そのため、圧縮機から流入した高温・高圧の第1冷媒により、直接接触熱交換器内が第1冷媒および第2冷媒を十分に分離させるのが難しい圧力条件となっても、そもそも第1冷媒および第2冷媒は混合されないのだから、第1冷媒に第2冷媒が混入するおそれがない。
また、加熱利用時、第1熱交換器は蒸発器として機能するため、第1熱交換器の周辺空気が0度以下となり、第1熱交換器内部で第2冷媒が氷結すると故障原因となるが、第1冷媒に第2冷媒が混入されないために氷結による故障のおそれもない。
したがって、加熱利用時における第1冷媒および第2冷媒の分離、および氷結に関する懸念を払拭できるので、直接接触熱交換器による高い熱交換率を享受できる冷却および加熱に兼用の冷媒システムを提供することができる。
On the other hand, at the time of heating, the direction switching unit switches the direction of the flow of the first refrigerant so that the high-temperature and high-pressure first refrigerant discharged from the compressor flows directly toward the contact heat exchanger. When using heating, an indirect contact heat exchanger is used by the heat exchanger switching unit.
Here, since the 1st refrigerant | coolant which flows through an indirect contact heat exchanger and the liquid inside a direct contact heat exchanger contact indirectly through the tube of an indirect contact heat exchanger, they are not mixed.
Therefore, even if the high temperature and high pressure first refrigerant flowing in from the compressor makes it difficult for the direct contact heat exchanger to sufficiently separate the first refrigerant and the second refrigerant, the first refrigerant and Since the second refrigerant is not mixed, there is no possibility that the second refrigerant is mixed into the first refrigerant.
Moreover, since the 1st heat exchanger functions as an evaporator at the time of heating utilization, the surrounding air of a 1st heat exchanger will be 0 degrees or less, and if the 2nd refrigerant | coolant freezes inside a 1st heat exchanger, it will cause a failure. However, since the second refrigerant is not mixed into the first refrigerant, there is no possibility of failure due to freezing.
Therefore, since the concern about the separation of the first refrigerant and the second refrigerant at the time of heating utilization and icing can be eliminated, a refrigerant system for cooling and heating that can enjoy a high heat exchange rate by a direct contact heat exchanger is provided. Can do.

第2の本発明の冷媒システムにおいて、直接接触熱交換器の内部では、貯留される液の液位よりも下方に位置する第1冷媒流入口を介して第1冷媒が液中に流入することが好ましい。
この構成は、特に加熱利用時における第1冷媒および第2冷媒の混合促進に寄与する。
In the refrigerant system of the second aspect of the present invention, the first refrigerant flows into the liquid via the first refrigerant inlet located below the liquid level of the liquid stored in the direct contact heat exchanger. Is preferred.
This configuration contributes particularly to the promotion of mixing of the first refrigerant and the second refrigerant during heating.

第1冷媒流入口から気液二相の第1冷媒が混合室内に流入すると、第1冷媒のガスは、貯留された第2冷媒の液中を浮上しつつ拡散される。その過程で、第1冷媒のガスと第2冷媒とが混合し、十分に直接接触する。ここで、直接接触熱交換器の内部に貯留される液の液位よりも下方に第1冷媒流入口が位置するため、第1冷媒のガスが上方へと浮上、拡散し、第2冷媒と接触する領域を、液位または液位よりも上方に第1冷媒流入口が位置する場合と比べて広くとれる。そのため、第1冷媒と第2冷媒とをより十分に接触させることができる。
一方、第1冷媒の液も、直接接触熱交換器内の第2冷媒の液と混合されることで、第2冷媒と十分に直接接触する。そのときの熱の授受によってガス化した第1冷媒も、上記同様、第2冷媒中を拡散され、第2冷媒と十分に直接接触する。
以上により、第1冷媒と第2冷媒とを直接接触させることによる高い熱交換効率を十分に得ることができるので、ヒートポンプサイクルの効率を向上させることができる。
When the gas-liquid two-phase first refrigerant flows into the mixing chamber from the first refrigerant inlet, the gas of the first refrigerant is diffused while floating in the liquid of the stored second refrigerant. In the process, the gas of the first refrigerant and the second refrigerant mix and come into direct contact sufficiently. Here, since the first refrigerant inflow port is located below the liquid level of the liquid stored in the direct contact heat exchanger, the gas of the first refrigerant rises and diffuses upward, and the second refrigerant and The contact area can be made wider than the liquid level or when the first refrigerant inlet is located above the liquid level. For this reason, the first refrigerant and the second refrigerant can be brought into sufficient contact.
On the other hand, the liquid of the first refrigerant is also mixed with the liquid of the second refrigerant in the direct contact heat exchanger, thereby sufficiently contacting the second refrigerant. Similarly to the above, the first refrigerant gasified by the heat exchange at that time is also diffused in the second refrigerant, and is sufficiently in direct contact with the second refrigerant.
Since the high heat exchange efficiency by making the 1st refrigerant and the 2nd refrigerant contact directly by the above can fully be acquired, the efficiency of a heat pump cycle can be improved.

第1冷媒との直接接触により第1冷媒の熱が移行された第2冷媒は、直接接触熱交換器から取り出されて熱負荷まで搬送されるなどして熱利用に供される。熱負荷まで搬送された第2冷媒は、直接接触熱交換器の内部に戻すことができる。   The second refrigerant to which the heat of the first refrigerant has been transferred by direct contact with the first refrigerant is taken out of the direct contact heat exchanger and conveyed to a heat load, etc., and is used for heat utilization. The second refrigerant conveyed to the heat load can be returned directly to the inside of the contact heat exchanger.

第2の本発明の冷媒システムにおいて、直接接触熱交換器内は、第1冷媒および第2冷媒が混合される混合室と、第1冷媒および第2冷媒が分離される分離室と、に区分されることが好ましい。   In the refrigerant system of the second aspect of the present invention, the direct contact heat exchanger is divided into a mixing chamber in which the first refrigerant and the second refrigerant are mixed and a separation chamber in which the first refrigerant and the second refrigerant are separated. It is preferred that

第1冷媒および第2冷媒のいずれも混合室に流入し、混合室内で第1冷媒と第2冷媒とが十分に接触することで熱の授受が行われる。その後、混合室内の第1冷媒および第2冷媒は分離室へと流入して分離される。
混合室および分離室の液面の上方に位置するガス溜まり空間から、第1冷媒のガスがヒートポンプサイクルへと流出する。第2冷媒は分離室内から熱搬送サイクルへと流出する。
Both the first refrigerant and the second refrigerant flow into the mixing chamber, and heat exchange is performed when the first refrigerant and the second refrigerant are sufficiently in contact with each other in the mixing chamber. Thereafter, the first refrigerant and the second refrigerant in the mixing chamber flow into the separation chamber and are separated.
The gas of the first refrigerant flows out from the gas reservoir space located above the liquid level in the mixing chamber and the separation chamber to the heat pump cycle. The second refrigerant flows out from the separation chamber to the heat transfer cycle.

ここで、分離室は、壁体などにより、混合室内における第1冷媒の浮上、拡散、および蒸発に伴う流動に対して隔てられる。そのため、混合室から分離室へと流入した液を静置状態として、密度差に基づいて容易に分離させることができる。
一方、壁体などにより混合室が分離室に対して隔てられているので、第1冷媒流入口から混合室内に流入した第1冷媒が、分離室にある第2冷媒の流出口からすぐには出て行かず、混合室において水冷媒と十分に混合される。
Here, the separation chamber is separated from the flow associated with the floating, diffusion, and evaporation of the first refrigerant in the mixing chamber by a wall body or the like. Therefore, the liquid that has flowed into the separation chamber from the mixing chamber can be left in a stationary state and easily separated based on the density difference.
On the other hand, since the mixing chamber is separated from the separation chamber by a wall body or the like, the first refrigerant flowing into the mixing chamber from the first refrigerant inlet is immediately from the outlet of the second refrigerant in the separation chamber. It does not go out and is sufficiently mixed with the water refrigerant in the mixing chamber.

第2の本発明の冷媒システムにおいて、貯留される液の液位よりも下方に位置する第1冷流入口を介して第1冷媒が混合室で液中に流入し、混合室と分離室とは、第1冷媒流入口よりも上方で連通することが好ましい。
第1冷媒流入口よりも上方で混合室と分離室とが連通するので、混合室内で第1冷媒流入口から浮上、拡散されることで、第1冷媒流入口の周辺の流れよりも緩慢となった液が、分離室へと注がれる。このため、混合室内の流動が、分離室における第1冷媒および第2冷媒の分離に影響することを極力抑え、密度差に基づいて第1冷媒および第2冷媒を十分に分離させることができる。
In the refrigerant system of the second aspect of the present invention, the first refrigerant flows into the liquid in the mixing chamber through the first cold inlet located below the liquid level of the stored liquid, and the mixing chamber, the separation chamber, Is preferably communicated above the first refrigerant inlet.
Since the mixing chamber and the separation chamber communicate with each other above the first refrigerant inlet, it floats and diffuses from the first refrigerant inlet in the mixing chamber, so that it is slower than the flow around the first refrigerant inlet. The resulting liquid is poured into the separation chamber. For this reason, it is possible to suppress the influence of the flow in the mixing chamber on the separation of the first refrigerant and the second refrigerant in the separation chamber as much as possible, and to sufficiently separate the first refrigerant and the second refrigerant based on the density difference.

第1の本発明および第2の本発明において、冷媒システムは、空気調和機として構成され、第2熱交換器は、室内に設置され、直接接触熱交換器から第2熱交換器へと第2冷媒が流れる経路、および第2熱交換器から直接接触熱交換器へと第2冷媒が流れる経路が室内を通り、第2冷媒は、水であることが好ましい。
上記構成によれば、熱搬送サイクルの室内に設けられる配管内、および第2熱交換器内には水が流れる。
そうすると、直接接触熱交換器内の第1冷媒が熱搬送サイクルに流れ込んだとしても、室内において第1冷媒の燃焼が発生するのを水により阻止することができる。
したがって、第1冷媒の燃焼性を問わず、室内における燃焼のリスクを抑えることができる。
また、GWPが顕著に低い(0である)水を第2冷媒に用いることにより、第1冷媒と第2冷媒との封入量の比率に応じて定まる冷媒システムのGWPを低くすることができる。
In the first invention and the second invention, the refrigerant system is configured as an air conditioner, the second heat exchanger is installed indoors, and the second heat exchanger is changed from the direct contact heat exchanger to the second heat exchanger. The path through which the two refrigerants flow and the path through which the second refrigerant flows from the second heat exchanger directly to the contact heat exchanger pass through the room, and the second refrigerant is preferably water.
According to the said structure, water flows in the piping provided in the room | chamber of a heat transfer cycle, and the 2nd heat exchanger.
If it does so, even if the 1st refrigerant | coolant in a direct contact heat exchanger flows into the heat conveyance cycle, it can block | prevent that combustion of a 1st refrigerant | coolant generate | occur | produces indoors with water.
Therefore, the risk of combustion in the room can be suppressed regardless of the combustibility of the first refrigerant.
In addition, by using water with a significantly low GWP (0) as the second refrigerant, the GWP of the refrigerant system determined according to the ratio of the amount of the first refrigerant and the second refrigerant enclosed can be reduced.

本発明によれば、ヒートポンプサイクルを流れる第1冷媒と、第1冷媒から熱を受け取り熱負荷に搬送される第2冷媒とを直接接触させる熱交換器を備えた加熱利用可能な冷媒システムを提供することができる。   According to the present invention, there is provided a heat-usable refrigerant system including a heat exchanger that directly contacts a first refrigerant flowing through a heat pump cycle and a second refrigerant that receives heat from the first refrigerant and is conveyed to a heat load. can do.

第1実施形態に係る暖房用の冷媒システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the refrigerant | coolant system for heating which concerns on 1st Embodiment. HSC冷媒の飽和水溶液において温度と液密度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between temperature and a liquid density in the saturated aqueous solution of a HSC refrigerant | coolant. 第2実施形態に係る冷房/暖房兼用の冷媒システムの構成を示す図である(冷房運転時)。It is a figure which shows the structure of the refrigerant system for cooling / heating which concerns on 2nd Embodiment (at the time of air_conditionaing | cooling operation). 第2実施形態に係る冷房/暖房兼用の冷媒システムの構成を示す図である(暖房運転時)。It is a figure which shows the structure of the refrigerant | coolant system for cooling / heating which concerns on 2nd Embodiment (at the time of heating operation). 本発明の変形例に係る冷房/暖房兼用の冷媒システムの構成を示す図である(冷房運転時)。It is a figure which shows the structure of the refrigerant | coolant system combined with the air_conditioning | cooling / heating which concerns on the modification of this invention (at the time of air_conditionaing | cooling operation). 本発明の変形例が備える直接接触熱交換器の内部構造を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the internal structure of the direct contact heat exchanger with which the modification of this invention is provided.

以下、添付図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
〔第1実施形態〕
図1に示す冷媒システム1は、第1冷媒が循環する熱源サイクル40(ヒートポンプサイクル)と、第2冷媒が循環する熱搬送サイクル20と、第1冷媒および第2冷媒を直接接触させる直接接触熱交換器50と、直接接触熱交換器50から減圧および移送された第1冷媒および第2媒を分離させる分離器55とを備える。
冷媒システム1の全体が、大気に対して密閉されたクローズドサイクルとされる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[First Embodiment]
The refrigerant system 1 shown in FIG. 1 includes a heat source cycle 40 (heat pump cycle) in which a first refrigerant circulates, a heat transfer cycle 20 in which a second refrigerant circulates, and direct contact heat that directly contacts the first refrigerant and the second refrigerant. An exchanger 50 and a separator 55 that separates the first refrigerant and the second medium depressurized and transferred from the direct contact heat exchanger 50 are provided.
The whole refrigerant system 1 is a closed cycle sealed with respect to the atmosphere.

第1冷媒および第2冷媒には、沸点が極端に相違するものを用いる。第1冷媒の沸点よりも第2冷媒の沸点は高い。
本実施形態では、第1冷媒にはHFO(Hydro Fluoro Olefin)冷媒の一種であるR1234zeを使用し、第1冷媒のことを熱源サイクル側冷媒(以下、Heat Source Cycle、HSC冷媒)と称する。ここで、R1234zeの他に、HFO冷媒R1234yf、HFC冷媒R32などのHSC冷媒も、第1冷媒に好適に用いることができる。
一方、第2冷媒には水を使用し、第2冷媒のことを水冷媒と称する。
大気圧下では、R1234zeの沸点は約−19℃であり、水の沸点は100℃である。
As the first refrigerant and the second refrigerant, those having extremely different boiling points are used. The boiling point of the second refrigerant is higher than that of the first refrigerant.
In the present embodiment, R1234ze, which is a kind of HFO (Hydro Fluoro Olefin) refrigerant, is used as the first refrigerant, and the first refrigerant is referred to as a heat source cycle side refrigerant (hereinafter referred to as Heat Source Cycle, HSC refrigerant). Here, in addition to R1234ze, HSC refrigerants such as HFO refrigerant R1234yf and HFC refrigerant R32 can also be suitably used as the first refrigerant.
On the other hand, water is used as the second refrigerant, and the second refrigerant is referred to as a water refrigerant.
Under atmospheric pressure, R1234ze has a boiling point of about −19 ° C. and water has a boiling point of 100 ° C.

冷媒システム1は、外気を熱源とし、熱負荷としての室内空気を加熱するために暖房運転される空気調和機として構成されており、室外機1Aおよび室内機1Bを備える。
室外機1Aは、以下で説明する圧縮機11、第1熱交換器12、第1送風機13、減圧部14、ポンプ23、および直接接触熱交換器50を備える。
室内機1Bは、以下で説明する第2熱交換器21を備える。
The refrigerant system 1 is configured as an air conditioner that is operated for heating in order to heat indoor air as a heat load using outside air as a heat source, and includes an outdoor unit 1A and an indoor unit 1B.
The outdoor unit 1A includes a compressor 11, a first heat exchanger 12, a first blower 13, a decompression unit 14, a pump 23, and a direct contact heat exchanger 50 described below.
The indoor unit 1B includes a second heat exchanger 21 described below.

冷媒システム1の機器構成は、本実施形態に限られず、機器の設置スペース等に応じて任意に構成することができる。
冷媒システム1が備える室外機1Aおよび室内機1Bには、許容される機器筐体サイズ等を考慮して、熱源サイクル40の構成要素、熱搬送サイクル20の構成要素、および直接接触熱交換器50が適宜に配置される。
各サイクル40,20の構成要素および直接接触熱交換器50は、室外機1Aや室内機1Bの筐体に必ずしも収められている必要はない。
例えば、ポンプ23は、室外機1Aに配置された直接接触熱交換器50と、室内機1Bの第2熱交換器21との間で、熱搬送サイクル20の回路を構成する配管に対して取り付けている。ポンプ23は、室外機1Aに配置されていてもよい。また、ポンプ23が室内機1Bに配置されることも本発明は許容する。
The equipment configuration of the refrigerant system 1 is not limited to this embodiment, and can be arbitrarily configured according to the installation space of the equipment.
The outdoor unit 1A and the indoor unit 1B included in the refrigerant system 1 include the components of the heat source cycle 40, the components of the heat transfer cycle 20, and the direct contact heat exchanger 50 in consideration of the allowable device housing size and the like. Are appropriately arranged.
The components of each cycle 40, 20 and the direct contact heat exchanger 50 do not necessarily have to be housed in the casing of the outdoor unit 1A or the indoor unit 1B.
For example, the pump 23 is attached to piping constituting the circuit of the heat transfer cycle 20 between the direct contact heat exchanger 50 arranged in the outdoor unit 1A and the second heat exchanger 21 of the indoor unit 1B. ing. The pump 23 may be disposed in the outdoor unit 1A. Further, the present invention allows the pump 23 to be disposed in the indoor unit 1B.

以下、熱源サイクル40、熱搬送サイクル20、直接接触熱交換器50、および分離器55の各々の構成を順に説明する。
[熱源サイクル]
熱源サイクル40は、HSC冷媒を圧縮する圧縮機11、HSC冷媒と外気との間の熱交換を行う第1熱交換器12、第1熱交換器12に向けて送風する第1送風機13、およびHSC冷媒の圧力を減圧させる減圧部14を備える。
HSC冷媒は、HSC冷媒の圧力・温度の状態変化に伴うヒートポンプ作用により、直接接触熱交換器50および分離器55を介して熱源サイクル40を循環する。
Hereinafter, each structure of the heat source cycle 40, the heat transfer cycle 20, the direct contact heat exchanger 50, and the separator 55 will be described in order.
[Heat source cycle]
The heat source cycle 40 includes a compressor 11 that compresses HSC refrigerant, a first heat exchanger 12 that performs heat exchange between the HSC refrigerant and outside air, a first blower 13 that blows air toward the first heat exchanger 12, and A pressure reducing unit 14 for reducing the pressure of the HSC refrigerant is provided.
The HSC refrigerant circulates through the heat source cycle 40 via the direct contact heat exchanger 50 and the separator 55 by a heat pump action accompanying a change in the pressure and temperature of the HSC refrigerant.

熱源サイクル40は、圧縮機11により圧縮された高温・高圧のHSC冷媒が直接接触熱交換器50へと流入する向きで運転される。   The heat source cycle 40 is operated in such a direction that the high-temperature and high-pressure HSC refrigerant compressed by the compressor 11 flows directly into the contact heat exchanger 50.

圧縮機11は、ハウジング内に吸入されるHSC冷媒をスクロール圧縮機構やロータリー圧縮機構などにより圧縮して吐出する。
使用されるHSC冷媒の体積能力に応じて、圧縮機11の押しのけ量を定めることが好ましい。
The compressor 11 compresses and discharges the HSC refrigerant sucked into the housing by a scroll compression mechanism or a rotary compression mechanism.
It is preferable to determine the displacement of the compressor 11 according to the volume capacity of the HSC refrigerant used.

第1熱交換器12は、内部をHSC冷媒が流れるチューブと、チューブに設けられるフィンとを有する。第1熱交換器12は、チューブおよびフィンを介してHSC冷媒と外気との間で間接的に熱交換を行う。第1熱交換器12は、本実施形態では蒸発器として機能する。
第1熱交換器12は、使用されるHSC冷媒の体積能力に応じて、圧力損失を考慮したサイズに設定されることが好ましい。
第1送風機13は、プロペラファン等であり、第1熱交換器12による熱交換を促進させる。
The first heat exchanger 12 includes a tube through which the HSC refrigerant flows and fins provided on the tube. The first heat exchanger 12 performs heat exchange indirectly between the HSC refrigerant and the outside air via the tubes and fins. In the present embodiment, the first heat exchanger 12 functions as an evaporator.
It is preferable that the 1st heat exchanger 12 is set to the size which considered the pressure loss according to the volume capacity of the HSC refrigerant | coolant used.
The first blower 13 is a propeller fan or the like, and promotes heat exchange by the first heat exchanger 12.

減圧部14は、HSC冷媒を減圧させる。
減圧部14としては、冷媒を霧状に噴射して膨張させるとともに、冷媒の流量を制御する膨張弁を好適に用いることができる。また、減圧部14として、絞り作用により冷媒を減圧させるキャピラリーチューブを用いることもできる。
The decompression unit 14 decompresses the HSC refrigerant.
As the decompression unit 14, an expansion valve that controls the flow rate of the refrigerant while also injecting the refrigerant in a mist can be preferably used. Further, a capillary tube that depressurizes the refrigerant by a throttling action can also be used as the decompression unit 14.

[熱搬送サイクル]
次に、熱搬送サイクル20は、水冷媒と室内空気との間の熱交換を行う第2熱交換器21と、第2熱交換器21に向けて送風する第2送風機22と、水冷媒を循環させるポンプ23とを備える。
水冷媒は、ポンプ23により圧送されることで、直接接触熱交換器50および分離器55を介して熱搬送サイクル20を循環する。
[Heat transfer cycle]
Next, the heat transfer cycle 20 includes a second heat exchanger 21 that performs heat exchange between the water refrigerant and room air, a second blower 22 that blows air toward the second heat exchanger 21, and water refrigerant. And a circulating pump 23.
The water refrigerant is circulated through the heat transfer cycle 20 via the direct contact heat exchanger 50 and the separator 55 by being pumped by the pump 23.

第2熱交換器21は、内部を水冷媒が流れるチューブと、チューブに設けられるフィンとを有する。第2熱交換器21は、チューブおよびフィンを介して水冷媒と室内空気との間で間接的に熱交換を行う。第2熱交換器21は、水冷媒の凝縮器として機能する。
第2送風機22は、プロペラファン等であり、第2熱交換器21による熱交換を促進させる。
The second heat exchanger 21 has a tube through which water refrigerant flows and fins provided on the tube. The second heat exchanger 21 performs heat exchange indirectly between the water refrigerant and the room air via the tubes and fins. The second heat exchanger 21 functions as a water refrigerant condenser.
The second blower 22 is a propeller fan or the like, and promotes heat exchange by the second heat exchanger 21.

ポンプ23は、熱負荷に対応する水冷媒の流量に応じて必要な能力を有する。
ポンプ23としては、容積型、非容積型など、任意の種類のポンプを用いることができる。
本実施形態のポンプ23は、低消費電力で駆動する直流(DC)モータを備え、回転数が制御可能なDCポンプとされる。このようなDCポンプを採用することで、冷媒システム1の作動に必要な動力入力を抑えられるので、冷媒システム1の効率向上に寄与できる。
The pump 23 has a necessary capacity according to the flow rate of the water refrigerant corresponding to the heat load.
As the pump 23, any type of pump such as a positive displacement type or a non-displacement type can be used.
The pump 23 of the present embodiment includes a direct current (DC) motor that is driven with low power consumption, and is a DC pump whose rotation speed can be controlled. By adopting such a DC pump, power input necessary for the operation of the refrigerant system 1 can be suppressed, which can contribute to improving the efficiency of the refrigerant system 1.

[直接接触熱交換器]
次に、直接接触熱交換器50は、HSC冷媒および水冷媒を混合して直接的に熱交換させる。
直接接触熱交換器50の容量は、内部に貯留する水冷媒に持たせたい熱容量を考慮して定められる。直接接触熱交換器50の内部の高さは、貯留する水冷媒の液とHSC冷媒とを十分に混合させることができる液位を考慮して定められる。
なお、直接接触熱交換器50の内部に貯留される液には、HSC冷媒の液も含まれていてよい。
直接接触熱交換器50内において、貯留された液の液面の上方は、HSC冷媒のガスが溜まるガス溜空間37とされる。
[Direct contact heat exchanger]
Next, the direct contact heat exchanger 50 mixes the HSC refrigerant and the water refrigerant and directly exchanges heat.
The capacity of the direct contact heat exchanger 50 is determined in consideration of the heat capacity to be given to the water refrigerant stored inside. The height of the inside of the direct contact heat exchanger 50 is determined in consideration of the liquid level at which the stored water refrigerant liquid and the HSC refrigerant can be sufficiently mixed.
The liquid stored in the direct contact heat exchanger 50 may include an HSC refrigerant liquid.
In the direct contact heat exchanger 50, the upper part of the liquid level of the stored liquid is a gas storage space 37 in which the gas of the HSC refrigerant is stored.

直接接触熱交換器50は、熱源サイクル40の圧縮機11から吐出された高圧・高温のHSC冷媒と、熱搬送サイクル20から流入した水冷媒とを混合することで熱交換させる。
直接接触熱交換器50は、熱源サイクル40からHSC冷媒を流入させるHSC流入口501と、熱搬送サイクル20から水冷媒を流入させる水流入口502と、HSC冷媒および水冷媒の混合冷媒を取り出して分離器55に移送するための移送取出口503とを有する。
The direct contact heat exchanger 50 performs heat exchange by mixing the high-pressure and high-temperature HSC refrigerant discharged from the compressor 11 of the heat source cycle 40 and the water refrigerant flowing in from the heat transfer cycle 20.
The direct contact heat exchanger 50 takes out and separates an HSC inlet 501 for injecting HSC refrigerant from the heat source cycle 40, a water inlet 502 for injecting water refrigerant from the heat transfer cycle 20, and a mixed refrigerant of HSC refrigerant and water refrigerant. And a transfer outlet 503 for transferring to the container 55.

HSC流入口501は、直接接触熱交換器50内に上方から引き込まれる配管HINの端部に位置する開口である。
水流入口502は、直接接触熱交換器50内に側方から引き込まれる配管WINの端部に位置する開口である。
移送取出口503は、移送経路45の端部に位置する開口である。移送取出口503を介して、直接接触熱交換器50内にある水冷媒およびHSC冷媒の混合液が取り出される。
HSC inlet 501 is an opening located at the end of the pipe H IN drawn from above the direct contact heat exchanger 50.
Water inlet 502 is an opening located at the end of the pipe W IN drawn from the side in direct contact heat exchanger 50.
The transfer outlet 503 is an opening located at the end of the transfer path 45. Via the transfer outlet 503, the mixed liquid of the water refrigerant and the HSC refrigerant in the direct contact heat exchanger 50 is taken out.

配管HIN、配管WIN、および移送経路45のそれぞれの取り回しは任意である。後述する配管HOUTおよび配管WOUTについても同様である。
HSC流入口501および水流入口502は、HSC冷媒と水冷媒とが十分に混合されるように、それぞれの位置および向きを定めることが好ましい。
Each of the piping H IN , the piping W IN , and the transfer path 45 is arbitrarily arranged. The same applies to the pipe H OUT and the pipe W OUT described later.
The HSC inlet 501 and the water inlet 502 are preferably positioned and oriented so that the HSC refrigerant and the water refrigerant are sufficiently mixed.

移送取出口503は、直接接触熱交換器50内の液位よりも下方に配置される。それにより、直接接触熱交換器50内で十分に混合されたHSC冷媒および水冷媒の混合液が移送取出口503から取り出されて分離器55に移送されるので、直接接触熱交換器50における直接接触による熱交換、および分離器55における混合冷媒の分離のいずれも十分に行われる。
仮に、移送取出口503が直接接触熱交換器50内の液位よりも上方に配置されているとすれば、直接接触熱交換器50内の液位よりも上方に滞留するHSC冷媒ガスが移送取出口503から流出する。そうすると、熱交換および分離のいずれも十分に行われない。
HSC流入口501から直接接触熱交換器50内に流入したHSC冷媒が、移送取出口503からすぐに出て行かないように、HSC流入口501および水流入口502の双方から移送取出口503を十分に離間させることが好ましい。これにより、HSC冷媒および水冷媒の混合液をより十分に混合させてから取り出すことができる。
The transfer outlet 503 is disposed below the liquid level in the direct contact heat exchanger 50. Thereby, the mixed liquid of the HSC refrigerant and the water refrigerant sufficiently mixed in the direct contact heat exchanger 50 is taken out from the transfer outlet 503 and transferred to the separator 55, so that the direct contact heat exchanger 50 directly Both heat exchange by contact and separation of the mixed refrigerant in the separator 55 are sufficiently performed.
If the transfer outlet 503 is disposed above the liquid level in the direct contact heat exchanger 50, the HSC refrigerant gas staying above the liquid level in the direct contact heat exchanger 50 is transferred. It flows out from the outlet 503. If it does so, neither heat exchange nor separation will fully be performed.
In order to prevent the HSC refrigerant flowing into the direct contact heat exchanger 50 from the HSC inlet 501 from immediately exiting the transfer outlet 503, the transfer outlet 503 is sufficiently provided from both the HSC inlet 501 and the water inlet 502. It is preferable that they are separated from each other. Thereby, it can take out, after fully mixing the liquid mixture of a HSC refrigerant | coolant and a water refrigerant | coolant.

[分離器]
次に、分離器55は、直接接触熱交換器50から移送されたHSC冷媒と水冷媒とを分離させる。
分離器55は、移送経路45により直接接触熱交換器50と結ばれる。
移送経路45には、直接接触熱交換器50から分離器55へと移送されるHSC冷媒および水冷媒の圧力を減圧させる移送時減圧部44が設けられる。
移送時減圧部44としては、熱源サイクル40の減圧部14と同様に、膨張弁やキャピラリーチューブなどを用いることができる。
[Separator]
Next, the separator 55 separates the HSC refrigerant and the water refrigerant transferred from the direct contact heat exchanger 50.
The separator 55 is directly connected to the contact heat exchanger 50 through the transfer path 45.
The transfer path 45 is provided with a transfer-time pressure reducing unit 44 that reduces the pressure of the HSC refrigerant and the water refrigerant transferred from the direct contact heat exchanger 50 to the separator 55.
As the depressurizing unit 44 at the time of transfer, an expansion valve, a capillary tube, or the like can be used as in the depressurizing unit 14 of the heat source cycle 40.

分離器55は、直接接触熱交換器50から移送経路45を介してHSC冷媒および水冷媒の混合冷媒を取り込むための移送取込口551と、水冷媒を熱搬送サイクル20へと流出させる水流出口552と、HSC冷媒のガスを熱源サイクル40へと流出させるHSC流出口553とを有する。   The separator 55 includes a transfer inlet 551 for taking in a mixed refrigerant of HSC refrigerant and water refrigerant from the direct contact heat exchanger 50 via the transfer path 45, and a water outlet for letting the water refrigerant flow out to the heat transfer cycle 20. 552 and an HSC outlet 553 through which the gas of the HSC refrigerant flows out to the heat source cycle 40.

移送取込口551は、移送経路45の端部に位置する開口である。
移送取込口551は、分離器55内の液位よりも下方に配置される。
仮に、移送取込口551が分離器55内の液位よりも上方に配置されているとすれば、移送取込口551から分離器55内に取り込まれたHSC冷媒および水冷媒の混合液が、分離器55内の液位よりも上方に位置するHSC流出口553から直接的に流出するおそれがある。そうすると、熱源サイクル40に水冷媒が混入するので、ヒートポンプサイクルの効率低下や不具合に繋がる。
移送取込口551から分離器55内に取り込まれた混合液は、静置状態におかれ、相互の密度差に基づいて、HSC冷媒ガス、水冷媒(液)、およびHSC冷媒の液に分離される。
The transfer inlet 551 is an opening located at the end of the transfer path 45.
The transfer inlet 551 is disposed below the liquid level in the separator 55.
If the transfer inlet 551 is disposed above the liquid level in the separator 55, the mixed liquid of the HSC refrigerant and the water refrigerant taken into the separator 55 from the transfer inlet 551 is The HSC outlet 553 located above the liquid level in the separator 55 may directly flow out. If it does so, since a water refrigerant | coolant mixes in the heat source cycle 40, it will lead to the efficiency fall and malfunction of a heat pump cycle.
The liquid mixture taken into the separator 55 from the transfer inlet 551 is left in a stationary state, and is separated into HSC refrigerant gas, water refrigerant (liquid), and HSC refrigerant liquid based on the density difference between them. Is done.

移送取込口551の付近に、移送取込口551から流れ出る混合液の流れに抵抗を与える抵抗板を設けたり、移送取込口551を分離器55の底部に対向させることにより(図1参照)、分離器55内に流入する混合液の流れが、分離器55内における混合液の分離に極力影響しないようにすることが好ましい。   A resistance plate that provides resistance to the flow of the mixed liquid flowing out from the transfer inlet 551 is provided in the vicinity of the transfer inlet 551, or the transfer inlet 551 is opposed to the bottom of the separator 55 (see FIG. 1). It is preferable to prevent the flow of the mixed solution flowing into the separator 55 from affecting the separation of the mixed solution in the separator 55 as much as possible.

水流出口552は、水冷媒を流出させる配管WOUTの端部に位置する開口である。
水流出口552は、移送取込口551から十分に離間し、かつ分離器55内の下部に配置されることが好ましい。水流出口552は、本実施形態では、分離器55内に側方から引き込まれて下方へと向けて屈曲した配管WOUTの下端に位置し、底311に向けて開口する。
The water outlet 552 is an opening located at the end of the pipe W OUT through which the water refrigerant flows out.
The water outlet 552 is preferably sufficiently spaced from the transfer inlet 551 and disposed in the lower part of the separator 55. In this embodiment, the water outlet 552 is located at the lower end of the pipe W OUT that is drawn from the side into the separator 55 and bent downward, and opens toward the bottom 311.

HSC流出口553は、HSC冷媒のガスを熱源サイクル40へと流出させる配管HOUTの端部に位置する開口である。
HSC流出口553は、分離器55内の液位よりも上方のガス溜空間37に配置される。HSC流出口553は、ガス溜空間37の中でも上部に配置されることが好ましい。
The HSC outlet 553 is an opening located at the end of the pipe H OUT that allows the gas of the HSC refrigerant to flow out to the heat source cycle 40.
The HSC outlet 553 is disposed in the gas reservoir space 37 above the liquid level in the separator 55. The HSC outlet 553 is preferably arranged at the upper part of the gas reservoir space 37.

以上のように構成された冷媒システム1では、暖房運転を行うため、高温・高圧のHSC冷媒が直接接触熱交換器50に流入する。そして、直接接触熱交換器50内において高温・高圧のHSC冷媒の熱が移行された水冷媒を搬送し、搬送先の空気を加熱する。
ここで、直接接触熱交換器50内が高温・高圧となるため、直接接触熱交換器50内には、HSC冷媒の液と水冷媒とが飽和水溶液として存在する。
In the refrigerant system 1 configured as described above, high-temperature and high-pressure HSC refrigerant flows directly into the contact heat exchanger 50 in order to perform heating operation. And the water refrigerant in which the heat | fever of the high temperature / high pressure HSC refrigerant | coolant was transferred is conveyed in the direct contact heat exchanger 50, and the air of a conveyance destination is heated.
Here, since the direct contact heat exchanger 50 has a high temperature and a high pressure, the HSC refrigerant liquid and the water refrigerant exist as saturated aqueous solutions in the direct contact heat exchanger 50.

図2は、HSC冷媒の飽和水溶液において温度と液密度との関係を示す。水冷媒の液密度(実線)は、直接接触熱交換器50内の温度が冷房運転時の温度域T1と、暖房運転時の温度域T2とで殆ど変わらない。それに対して、HSC冷媒の液密度(破線)は、温度域T1では水冷媒の液密度よりも大きいが、温度が上昇するにつれて小さくなり、いずれ水冷媒の液密度を下回る。   FIG. 2 shows the relationship between temperature and liquid density in a saturated aqueous solution of HSC refrigerant. The liquid density (solid line) of the water refrigerant hardly changes between the temperature range T1 during the cooling operation and the temperature range T2 during the heating operation when the temperature in the direct contact heat exchanger 50 is. On the other hand, the liquid density (broken line) of the HSC refrigerant is larger than the liquid density of the water refrigerant in the temperature range T1, but decreases as the temperature rises and eventually falls below the liquid density of the water refrigerant.

暖房運転時の温度域T2では、水冷媒とHSC冷媒との液密度の差が小さいために、水冷媒とHSC冷媒とを十分に分離させることが難しい。
そのため、本実施形態では、直接接触熱交換器50から、HSC冷媒の飽和水溶液を取り出して移送時減圧部44により減圧させる。それによって飽和液線上の混合冷媒を二相域に取り込み、分離器55に移送して分離させることとする。
In the temperature range T2 during the heating operation, since the difference in liquid density between the water refrigerant and the HSC refrigerant is small, it is difficult to sufficiently separate the water refrigerant and the HSC refrigerant.
Therefore, in this embodiment, the saturated aqueous solution of the HSC refrigerant is taken out from the direct contact heat exchanger 50 and depressurized by the depressurizing unit 44 during transfer. Thereby, the mixed refrigerant on the saturated liquid line is taken into the two-phase region and transferred to the separator 55 for separation.

本実施形態における直接接触熱交換器50および分離器55の作用について説明する。
直接接触熱交換器50内にHSC流入口501からHSC冷媒が流入すると、貯留された液中をHSC冷媒が拡散される。その過程でHSC冷媒と水冷媒とが直接接触し、熱を授受する。直接接触熱交換器50内において、HSC冷媒と水冷媒とは十分に混合され、飽和水溶液となる。
The operation of the direct contact heat exchanger 50 and the separator 55 in this embodiment will be described.
When the HSC refrigerant flows into the direct contact heat exchanger 50 from the HSC inlet 501, the HSC refrigerant is diffused in the stored liquid. In the process, the HSC refrigerant and the water refrigerant come in direct contact with each other to transfer heat. In the direct contact heat exchanger 50, the HSC refrigerant and the water refrigerant are sufficiently mixed to become a saturated aqueous solution.

直接接触熱交換器50内のHSC冷媒の飽和水溶液は、移送取出口503から移送経路45へと取り出され、移送時減圧部44により減圧される。HSC冷媒の飽和水溶液は、減圧によって二相域に取り込まれる。   The saturated aqueous solution of the HSC refrigerant in the direct contact heat exchanger 50 is taken out from the transfer outlet 503 to the transfer path 45 and decompressed by the decompression unit 44 during transfer. A saturated aqueous solution of HSC refrigerant is taken into the two-phase region by decompression.

移送時減圧部44により減圧されたHSC冷媒および水冷媒は、移送取込口551から分離器55内へと気液二相流として流入する。
そして、分離器55内において、HSC冷媒および水冷媒は、密度差に基づいて、HSC冷媒の液と、水冷媒と、HSC冷媒のガスとに十分に分離される。
The HSC refrigerant and the water refrigerant depressurized by the depressurizing unit 44 at the time of transfer flow into the separator 55 from the transfer intake port 551 as a gas-liquid two-phase flow.
In the separator 55, the HSC refrigerant and the water refrigerant are sufficiently separated into the HSC refrigerant liquid, the water refrigerant, and the HSC refrigerant gas based on the density difference.

水冷媒と分離されたHSC冷媒のガスはガス溜空間37に溜まる。そして、ガス溜空間37内のHSC冷媒ガスは、HSC流出口553から熱源サイクル40へと戻される。
本実施形態のHSC流出口553はガス溜空間37内の最も上部に位置するので、HSC流出口553から流出するHSC冷媒のガスは、飽和水蒸気圧レベルまでしか水冷媒を含有しない。
一方、HSC冷媒のガスと分離された分離器55内の水冷媒は、水流出口552から流出し、熱搬送サイクル20により搬送される。このとき、水冷媒と共に、HSC冷媒の液が水流出口552から熱搬送サイクル20に流出してもよい。HSC冷媒が熱搬送サイクル20を流れても、共に流れる水により、HSC冷媒の燃焼が阻止される。
The gas of the HSC refrigerant separated from the water refrigerant is accumulated in the gas reservoir space 37. Then, the HSC refrigerant gas in the gas reservoir space 37 is returned to the heat source cycle 40 from the HSC outlet 553.
Since the HSC outlet 553 of this embodiment is located at the uppermost part in the gas reservoir space 37, the gas of the HSC refrigerant flowing out from the HSC outlet 553 contains water refrigerant only up to the saturated water vapor pressure level.
On the other hand, the water refrigerant in the separator 55 separated from the HSC refrigerant gas flows out of the water outlet 552 and is conveyed by the heat conveyance cycle 20. At this time, the liquid of the HSC refrigerant may flow out from the water outlet 552 to the heat transfer cycle 20 together with the water refrigerant. Even if the HSC refrigerant flows through the heat transfer cycle 20, combustion of the HSC refrigerant is prevented by the water flowing together.

上述の通り、本実施形態は、直接接触熱交換器50内の圧力条件により、HSC冷媒および水冷媒を十分に分離させるのに足りる密度差を確保することが難しい場合であっても、分離器55においてHSC冷媒および水冷媒を十分に分離させることができる。
特に、暖房運転時には、直接接触熱交換器50の内部にHSC冷媒および水冷媒が飽和水溶液として存在し、そのまま水冷媒とHSC冷媒とが混合された状態で第1減圧部14に突入するとヒートポンプサイクルが成立しない。しかし、本実施形態のように移送時減圧部44および分離器55を用いることにより、水冷媒が十分に除去されたHSC冷媒を熱源サイクル40に戻すことができるので、ヒートポンプサイクルを維持できる。
したがって、直接接触熱交換器50による高い熱交換率を享受できる加熱用途の冷媒システム1を提供することができる。
As described above, even if it is difficult to ensure a density difference sufficient to sufficiently separate the HSC refrigerant and the water refrigerant due to the pressure conditions in the direct contact heat exchanger 50, the present embodiment In 55, the HSC refrigerant and the water refrigerant can be sufficiently separated.
In particular, during heating operation, if the HSC refrigerant and the water refrigerant are present as a saturated aqueous solution in the direct contact heat exchanger 50, and the water refrigerant and the HSC refrigerant are mixed as they are, the heat pump cycle is entered. Does not hold. However, since the HSC refrigerant from which the water refrigerant has been sufficiently removed can be returned to the heat source cycle 40 by using the depressurization unit 44 and the separator 55 at the time of transfer as in this embodiment, the heat pump cycle can be maintained.
Therefore, the refrigerant system 1 for heating that can enjoy a high heat exchange rate by the direct contact heat exchanger 50 can be provided.

また、HSC冷媒および水冷媒の双方を用いる冷媒システム1では、冷媒システム1への両者の封入量の比に応じてGWPが定まる。
HSC冷媒のGWPは4〜2300である。一方、水冷媒のGWPは0である。GWPが顕著に低い水冷媒と、HSC冷媒とを併用することにより、「5」程度の非常に低いGWPを実現することができる。
Further, in the refrigerant system 1 that uses both the HSC refrigerant and the water refrigerant, the GWP is determined according to the ratio of the amount enclosed in the refrigerant system 1.
The GWP of the HSC refrigerant is 4 to 2300. On the other hand, the GWP of the water refrigerant is zero. By using a water refrigerant with an extremely low GWP and an HSC refrigerant in combination, a very low GWP of about “5” can be realized.

さらに、熱搬送サイクル20の室内に設けられる配管内、および第2熱交換器21内には水冷媒が流れることにより、熱搬送サイクル20にHSC冷媒が流れたとしても、室内においてHSC冷媒の燃焼が発生するのを水により阻止することができる。
したがって、HSC冷媒の燃焼性を問わず、室内における燃焼のリスクを抑えることができる。
Furthermore, even if the HSC refrigerant flows into the heat transfer cycle 20 due to the flow of water refrigerant in the pipes provided in the room of the heat transfer cycle 20 and in the second heat exchanger 21, the combustion of the HSC refrigerant in the room. Can be prevented by water.
Therefore, the risk of combustion in the room can be suppressed regardless of the combustibility of the HSC refrigerant.

ところで、本実施形態の冷媒システム1において、配管を適宜に付加、分岐させるとともに、熱源サイクル40におけるHSC冷媒の流れの向きを切り替える切替弁を設けることにより、冷房・暖房兼用機を構成することもできる。
その冷房・暖房兼用機は、暖房運転時における圧力条件下でヒートポンプサイクルを成立させる意義を有するとともに、冷房運転時も、水冷媒が十分に除去されたHSC冷媒がヒートポンプサイクルに戻されることで、サイクル効率の低下や不具合の発生を未然に防止できる。
By the way, in the refrigerant system 1 of the present embodiment, a cooling / heating combined machine can be configured by appropriately adding and branching piping and providing a switching valve for switching the direction of the flow of the HSC refrigerant in the heat source cycle 40. it can.
The cooling / heating combined machine has the significance of establishing a heat pump cycle under pressure conditions during heating operation, and also during cooling operation, the HSC refrigerant from which water refrigerant has been sufficiently removed is returned to the heat pump cycle, Reduction in cycle efficiency and occurrence of defects can be prevented in advance.

〔第2実施形態〕
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図3および図4に示す第2実施形態の冷媒システム2は、冷房運転と暖房運転との双方が可能な空気調和機として用いられる。
以下、第1実施形態で説明した構成と同様の構成には同じ符号を付し、説明を省略または簡略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
The refrigerant system 2 of the second embodiment shown in FIGS. 3 and 4 is used as an air conditioner capable of both a cooling operation and a heating operation.
Hereinafter, the same reference numerals are given to the same components as those described in the first embodiment, and the description will be omitted or simplified.

冷媒システム2は、第1冷媒としてHSC冷媒が循環される熱源サイクル60と、第2冷媒として水冷媒が循環される熱搬送サイクル20と、HSC冷媒および水冷媒を直接接触させる直接接触熱交換器61と、直接接触熱交換器61内の液およびHSC冷媒を間接的に接触させる間接接触熱交換器62と、熱源サイクル60においてHSC冷媒が流れる向きを切り替える四方切替弁65と、HSC冷媒の流れを直接接触熱交換器61および間接接触熱交換器62のうちいずれか一方に切り替える熱交換器切替弁66,67とを備える。
冷媒システム2は、大気に対して密閉されたクローズドサイクルとされる。
The refrigerant system 2 includes a heat source cycle 60 in which an HSC refrigerant is circulated as a first refrigerant, a heat transfer cycle 20 in which a water refrigerant is circulated as a second refrigerant, and a direct contact heat exchanger that directly contacts the HSC refrigerant and the water refrigerant. 61, an indirect contact heat exchanger 62 that indirectly contacts the liquid in the direct contact heat exchanger 61 and the HSC refrigerant, a four-way switching valve 65 that switches the direction in which the HSC refrigerant flows in the heat source cycle 60, and the flow of the HSC refrigerant Is provided with heat exchanger switching valves 66 and 67 for switching to any one of the direct contact heat exchanger 61 and the indirect contact heat exchanger 62.
The refrigerant system 2 is a closed cycle sealed with respect to the atmosphere.

以下、直接接触熱交換器61および間接接触熱交換器62の各々の構成を順に説明する。
[直接接触熱交換器]
直接接触熱交換器61は、流入した水冷媒およびHSC冷媒を貯留する。
冷房運転時(図3)、直接接触熱交換器61内においてHSC冷媒および水冷媒が直接接触することで熱交換される。冷房運転時には、熱源サイクル60から直接接触熱交換器61内にHSC冷媒が流入し、直接接触熱交換器61内のHSC冷媒が熱源サイクル60へと戻される。
Hereinafter, each structure of the direct contact heat exchanger 61 and the indirect contact heat exchanger 62 is demonstrated in order.
[Direct contact heat exchanger]
The direct contact heat exchanger 61 stores the flowing water refrigerant and HSC refrigerant.
During the cooling operation (FIG. 3), heat exchange is performed when the HSC refrigerant and the water refrigerant are in direct contact in the direct contact heat exchanger 61. During the cooling operation, the HSC refrigerant flows into the direct contact heat exchanger 61 from the heat source cycle 60, and the HSC refrigerant in the direct contact heat exchanger 61 is returned to the heat source cycle 60.

直接接触熱交換器61は、HSC冷媒を流入させるHSC流入口611と、水冷媒を流入させる水流入口612と、HSC冷媒を流出させるHSC流出口613と、水冷媒を流出させる水流出口614とを有する。   The direct contact heat exchanger 61 includes an HSC inlet 611 through which HSC refrigerant flows, a water inlet 612 through which water refrigerant flows, an HSC outlet 613 through which HSC refrigerant flows out, and a water outlet 614 through which water refrigerant flows out. Have.

HSC流入口611は、直接接触熱交換器61内に引き込まれる配管HINの端部に位置する開口である。
水流入口612は、直接接触熱交換器61内に引き込まれる配管WINの端部に位置する開口である。
配管HINおよび配管WINのそれぞれの取り回しは任意である。後述する配管HOUTおよび配管WOUTについても同様である。
HSC流入口611および水流入口612は、HSC冷媒と水冷媒とが十分に混合されるように、それぞれの位置および向きを定めることが好ましい。
HSC inlet 611 is an opening located at the end of the pipe H IN drawn into direct contact heat exchanger 61.
Water inlet 612 is an opening located at the end of the pipe W IN drawn into direct contact heat exchanger 61.
The handling of the pipe H IN and the pipe W IN is arbitrary. The same applies to the pipe H OUT and the pipe W OUT described later.
The HSC inlet 611 and the water inlet 612 are preferably positioned and oriented so that the HSC refrigerant and the water refrigerant are sufficiently mixed.

HSC流出口613は、HSC冷媒のガスを熱源サイクル60へと流出させる配管HOUTの端部に位置する開口である。
HSC流出口613は、直接接触熱交換器61内の液位よりも上方のガス溜空間37に配置される。HSC流出口613は、ガス溜空間37の中でも上部に配置されることが好ましい。
水流出口614は、水冷媒を流出させる配管WOUTの端部に位置する開口である。
The HSC outlet 613 is an opening located at the end of the pipe H OUT that allows the gas of the HSC refrigerant to flow out to the heat source cycle 60.
The HSC outlet 613 is disposed in the gas reservoir space 37 above the liquid level in the direct contact heat exchanger 61. The HSC outlet 613 is preferably disposed in the upper part of the gas reservoir space 37.
The water outlet 614 is an opening located at the end of the pipe W OUT through which the water refrigerant flows out.

[間接接触熱交換器]
次に、間接接触熱交換器62は、内部をHSC冷媒が流れるチューブ621と、チューブ621に熱的に接続される図示しないフィンとを有する。なお、間接接触熱交換器62は模式的に図示されている。
間接接触熱交換器62は、直接接触熱交換器61内に貯留された液の液位よりも下方を通過しており、チューブ621内を流れるHSC冷媒と直接接触熱交換器61内の液との間で間接的に熱交換を行う。
[Indirect contact heat exchanger]
Next, the indirect contact heat exchanger 62 includes a tube 621 through which the HSC refrigerant flows and fins (not shown) that are thermally connected to the tube 621. The indirect contact heat exchanger 62 is schematically shown.
The indirect contact heat exchanger 62 passes below the liquid level of the liquid stored in the direct contact heat exchanger 61, and the HSC refrigerant flowing in the tube 621 and the liquid in the direct contact heat exchanger 61 Heat exchange indirectly.

以上で説明したように構成される直接接触熱交換器61および間接接触熱交換器62は、熱源サイクル60に並列に接続される。
これらの直接接触熱交換器61および間接接触熱交換器62は、熱交換器切替弁66,67を切り替えることによって選択的に用いられる。
The direct contact heat exchanger 61 and the indirect contact heat exchanger 62 configured as described above are connected to the heat source cycle 60 in parallel.
These direct contact heat exchanger 61 and indirect contact heat exchanger 62 are selectively used by switching the heat exchanger switching valves 66 and 67.

[冷房運転時の動作]
図3を参照し、冷房運転時の冷媒システム2の動作を説明する。
冷房運転時は、四方切替弁65により、減圧部14から直接接触熱交換器61へとHSC冷媒が流入するように熱源サイクル60のHSC冷媒の流れの向きを切り替える。
加えて、熱交換器切替弁66,67により、間接接触熱交換器62へのHSC冷媒の流れを遮断することで、HSC冷媒の流れを直接接触熱交換器61へと切り替える。
そうすると、直接接触熱交換器61内に流入したHSC冷媒が直接接触熱交換器61内に貯留された水冷媒と混合し、直接接触する。それによってHSC冷媒から水冷媒へと移行した冷熱を搬送し、搬送先の空気を冷却する。
混合したHSC冷媒および水冷媒は、直接接触熱交換器61内で静置状態におかれ、相互の密度差に基づいて、HSC冷媒ガス、水冷媒(液)、およびHSC冷媒の液に分離される。
[Operation during cooling operation]
The operation of the refrigerant system 2 during the cooling operation will be described with reference to FIG.
During the cooling operation, the direction of the HSC refrigerant flow in the heat source cycle 60 is switched by the four-way switching valve 65 so that the HSC refrigerant flows directly from the decompression unit 14 into the contact heat exchanger 61.
In addition, the flow of the HSC refrigerant to the indirect contact heat exchanger 62 is blocked by the heat exchanger switching valves 66 and 67, thereby switching the flow of the HSC refrigerant to the direct contact heat exchanger 61.
If it does so, the HSC refrigerant | coolant which flowed in in the direct contact heat exchanger 61 will mix with the water refrigerant | coolant stored in the direct contact heat exchanger 61, and will contact directly. Thereby, the cold energy transferred from the HSC refrigerant to the water refrigerant is conveyed, and the air at the conveyance destination is cooled.
The mixed HSC refrigerant and water refrigerant are left stationary in the direct contact heat exchanger 61, and are separated into HSC refrigerant gas, water refrigerant (liquid), and HSC refrigerant liquid based on the density difference between them. The

[暖房運転時の動作]
図4を参照し、暖房運転時の冷媒システム2の動作を説明する。
暖房運転時は、四方切替弁65により、圧縮機11から吐出されたHSC冷媒が直接接触熱交換器61へと流入するようにHSC冷媒の流れの向きを切り替える。
加えて、熱交換器切替弁66,67により、直接接触熱交換器61へのHSC冷媒の流れを遮断することで、HSC冷媒の流れを間接接触熱交換器62へと切り替える。
そうすると、間接接触熱交換器62のチューブ621内を流れるHSC冷媒が直接接触熱交換器61内の液と間接的に接触する。それによってHSC冷媒から水冷媒へと移行した熱を搬送し、搬送先の空気を加熱する。
間接接触熱交換器62のチューブ621内のHSC冷媒と直接接触熱交換器61の内部の液とは、チューブ621により隔絶されているために混合されない。
したがって、暖房運転時、圧縮機11から流入した高温・高圧のHSC冷媒により、直接接触熱交換器61内がHSC冷媒および水冷媒を十分に分離させるのが難しい圧力条件となっても、そもそもHSC冷媒および水冷媒は混合されないのだから、HSC冷媒に水冷媒が混入するおそれがない。
[Operation during heating operation]
The operation of the refrigerant system 2 during heating operation will be described with reference to FIG.
During the heating operation, the four-way switching valve 65 switches the direction of the HSC refrigerant flow so that the HSC refrigerant discharged from the compressor 11 flows directly into the contact heat exchanger 61.
In addition, the flow of the HSC refrigerant to the direct contact heat exchanger 61 is blocked by the heat exchanger switching valves 66 and 67, thereby switching the flow of the HSC refrigerant to the indirect contact heat exchanger 62.
Then, the HSC refrigerant flowing in the tube 621 of the indirect contact heat exchanger 62 comes into indirect contact with the liquid in the direct contact heat exchanger 61. Thereby, the heat transferred from the HSC refrigerant to the water refrigerant is conveyed, and the air at the conveyance destination is heated.
Since the HSC refrigerant in the tube 621 of the indirect contact heat exchanger 62 and the liquid in the direct contact heat exchanger 61 are isolated by the tube 621, they are not mixed.
Therefore, even if the pressure condition in which the direct contact heat exchanger 61 is difficult to sufficiently separate the HSC refrigerant and the water refrigerant by the high-temperature and high-pressure HSC refrigerant flowing from the compressor 11 during the heating operation, Since the refrigerant and the water refrigerant are not mixed, there is no possibility that the water refrigerant is mixed into the HSC refrigerant.

また、暖房運転時、第1熱交換器12は蒸発器として機能するため、第1熱交換器12の周辺空気が0度以下となり、水冷媒が第1熱交換器12内で氷結すると故障原因となるが、HSC冷媒に水冷媒が混入されないために氷結による故障のおそれもない。   Moreover, since the 1st heat exchanger 12 functions as an evaporator at the time of heating operation, if the surrounding air of the 1st heat exchanger 12 becomes 0 degree | times or less and water refrigerant freezes in the 1st heat exchanger 12, it will be a cause of failure. However, since no water refrigerant is mixed into the HSC refrigerant, there is no risk of failure due to freezing.

本実施形態によれば、上述のように直接接触熱交換器61および間接接触熱交換器62を併用することにより、暖房運転時におけるHSC冷媒および水冷媒の分離、および氷結に関する懸念を払拭できるので、直接接触熱交換器61による高い熱交換率を享受できる冷暖兼用の冷媒システム2を提供することができる。   According to the present embodiment, since the direct contact heat exchanger 61 and the indirect contact heat exchanger 62 are used in combination as described above, the concern regarding the separation of the HSC refrigerant and the water refrigerant and the freezing during the heating operation can be eliminated. The cooling / heating refrigerant system 2 that can enjoy a high heat exchange rate by the direct contact heat exchanger 61 can be provided.

〔本発明の変形例〕
本発明の冷媒システムが備える直接接触熱交換器の構成は、上記の各実施形態に示した直接接触熱交換器の形態には限定されない。
図5に示す本発明の変形例に係る冷媒システム3は、第2実施形態の直接接触熱交換器61に代えて、直接接触熱交換器63を備える点を除いて、第2実施形態の冷媒システム2と同様に構成される。
なお、第1実施形態に直接接触熱交換器63を適用することもできる。
[Modification of the present invention]
The configuration of the direct contact heat exchanger included in the refrigerant system of the present invention is not limited to the form of the direct contact heat exchanger shown in each of the above embodiments.
The refrigerant system 3 according to the modification of the present invention shown in FIG. 5 is the refrigerant of the second embodiment except that a direct contact heat exchanger 63 is provided instead of the direct contact heat exchanger 61 of the second embodiment. The configuration is the same as that of the system 2.
Note that the direct contact heat exchanger 63 can also be applied to the first embodiment.

直接接触熱交換器63は、特に冷房運転時にHSC冷媒および水冷媒がより十分に混合されるように、貯留する液の液位よりも下方に位置するHSC流入口351を介してHSC冷媒を液中に流入させることと、混合室35と分離室36とに区画されており、混合室35と分離室36とがHSC流入口351よりも上方で連通することを特徴とする。   The direct contact heat exchanger 63 liquefies the HSC refrigerant via the HSC inlet 351 located below the liquid level of the liquid to be stored so that the HSC refrigerant and the water refrigerant are more sufficiently mixed especially during the cooling operation. It is divided into a mixing chamber 35 and a separation chamber 36, and the mixing chamber 35 and the separation chamber 36 communicate with each other above the HSC inlet 351.

図6に示すように、直接接触熱交換器63は、タンク31と、タンク31の内部を区分する区分壁32と、タンク31内の下部に設置される抵抗板33とを備える。
タンク31は、円筒状に形成されており、底311と、底311の周縁から立ち上がる周壁312と、周壁312の開口を塞ぐ蓋313とを有する。
タンク31の容量は、タンク31内に貯留する水冷媒に持たせたい熱容量を考慮して定められる。タンク31の内部の高さは、貯留する水冷媒の液とHSC冷媒とを十分に混合させることができる液位と、混合したHSC冷媒および水冷媒を十分に分離させることを考慮して定められる。
タンク31内には気液二相のHTC冷媒が流入するため、タンク31の内部には、水冷媒(液)に加え、HSC冷媒の液も貯留される。したがって、「液位」は、水冷媒およびHSC冷媒の液を合わせた液位を意味する。
As shown in FIG. 6, the direct contact heat exchanger 63 includes a tank 31, a partition wall 32 that partitions the inside of the tank 31, and a resistance plate 33 that is installed in the lower portion of the tank 31.
The tank 31 is formed in a cylindrical shape, and includes a bottom 311, a peripheral wall 312 that rises from the periphery of the bottom 311, and a lid 313 that closes an opening of the peripheral wall 312.
The capacity of the tank 31 is determined in consideration of the heat capacity that the water refrigerant stored in the tank 31 wants to have. The height of the inside of the tank 31 is determined in consideration of the liquid level at which the liquid of the stored water refrigerant and the HSC refrigerant can be sufficiently mixed, and sufficient separation of the mixed HSC refrigerant and water refrigerant. .
Since the gas-liquid two-phase HTC refrigerant flows into the tank 31, the HSC refrigerant liquid is also stored in the tank 31 in addition to the water refrigerant (liquid). Therefore, the “liquid level” means a liquid level obtained by combining the liquids of the water refrigerant and the HSC refrigerant.

区分壁32は、底311に立設される。タンク31の内部は、区分壁32の一面側に位置する混合室35と、区分壁32の他面側に位置する分離室36とに区分される。
区分壁32は、タンク31の内径に対応する幅で、予め定められたタンク31内の基準液位Lよりも高く、かつタンク31内部の高さよりも低い高さに形成される。
区分壁32において上端32A側の所定領域には、厚み方向に貫通した複数の連通孔320が形成される。これらの連通孔320により、混合室35と分離室36とが連通する。これらのうち1以上の連通孔320は、後述するHSC流入口351よりも上方に位置する。
複数の連通孔320のうち1以上の連通孔320は、基準液位Lよりも下方に位置する。このため、連通孔320を介して、混合室35および分離室36の間の液の往来が許容される。
混合室35および分離室36に貯留された液の液面と蓋313との間は、HSC冷媒のガスが溜まるガス溜空間37とされる。
The partition wall 32 is erected on the bottom 311. The inside of the tank 31 is divided into a mixing chamber 35 located on one side of the dividing wall 32 and a separation chamber 36 located on the other side of the dividing wall 32.
The partition wall 32 has a width corresponding to the inner diameter of the tank 31 and is formed at a height higher than a predetermined reference liquid level L in the tank 31 and lower than the height inside the tank 31.
A plurality of communication holes 320 penetrating in the thickness direction are formed in a predetermined region on the upper end 32 </ b> A side of the partition wall 32. These communication holes 320 allow the mixing chamber 35 and the separation chamber 36 to communicate with each other. Among these, one or more communication holes 320 are located above the HSC inlet 351 described later.
One or more communication holes 320 among the plurality of communication holes 320 are positioned below the reference liquid level L. For this reason, the passage of liquid between the mixing chamber 35 and the separation chamber 36 is allowed through the communication hole 320.
A space between the liquid level stored in the mixing chamber 35 and the separation chamber 36 and the lid 313 is a gas storage space 37 in which the gas of the HSC refrigerant is stored.

混合室35内に設けられる抵抗板33は、混合室35内に流入するHSC冷媒の流れに対する抵抗として働く。抵抗板33は、区分壁32から水平に突出する。抵抗板33の先端と周壁312との間には、HSC冷媒の流路が確保される。   The resistance plate 33 provided in the mixing chamber 35 serves as a resistance against the flow of the HSC refrigerant flowing into the mixing chamber 35. The resistance plate 33 protrudes horizontally from the partition wall 32. A flow path for the HSC refrigerant is ensured between the tip of the resistance plate 33 and the peripheral wall 312.

以下、混合室35、分離室36、およびガス溜空間37について説明する。
[混合室]
混合室35は、熱源サイクル40の減圧部14を経て流入したHSC冷媒と、熱搬送サイクル20から流入した水冷媒とを混合することで熱交換させる。熱交換によりHSC冷媒の冷熱が水冷媒に移行すると、HSC冷媒は蒸発(ガス化)する。
混合室35には、HSC冷媒を流入させる配管HINの開口であるHSC流入口351と、水冷媒を流入させる配管WINの開口である水流入口352とが配置される。
Hereinafter, the mixing chamber 35, the separation chamber 36, and the gas reservoir space 37 will be described.
[Mixing chamber]
The mixing chamber 35 exchanges heat by mixing the HSC refrigerant that has flowed in through the pressure reducing unit 14 of the heat source cycle 40 and the water refrigerant that has flowed in from the heat transfer cycle 20. When the cold heat of the HSC refrigerant is transferred to the water refrigerant by heat exchange, the HSC refrigerant evaporates (gasifies).
The mixing chamber 35, the HSC inlet 351 is an opening of the pipe H IN for flowing HSC refrigerant, a water inlet 352 is an opening of the pipe W IN flowing a coolant-refrigerant is disposed.

HSC流入口351は、タンク31内の下部に位置する。具体的に、HSC流入口351は、タンク31の下方から混合室35内に引き込まれる配管HINの上端に位置し、タンク31の底311で上方に向けて開口する。HSC流入口351の位置は、底311よりも上方であってもよいが、タンク31内に貯留される液の液位よりも下方に定められる。
HSC流入口351は、上述の抵抗板33の下面に対向する。
The HSC inlet 351 is located in the lower part in the tank 31. Specifically, HSC inlet 351 is located at the upper end of the pipe H IN drawn from below the tank 31 into the mixing chamber 35 is opened upward at the bottom 311 of the tank 31. The position of the HSC inflow port 351 may be above the bottom 311, but is defined below the liquid level of the liquid stored in the tank 31.
The HSC inflow port 351 faces the lower surface of the resistor plate 33 described above.

水流入口352は、タンク31の上方から混合室35内に引き込まれて下方へと延出する配管WINの下端に位置する。
水流入口352は、抵抗板33と周壁312との間の付近で、下方に向けて開口する。
Water inlet 352 is located at the lower end of the pipe W IN which is drawn from above the tank 31 into the mixing chamber 35 extends downward.
The water inflow port 352 opens downward near the resistance plate 33 and the peripheral wall 312.

配管HINおよび配管WINの取り回しは任意である。
例えば、配管HINをタンク31の側方あるいは上方から混合室35内に引き込むこともできる。但し、HSC冷媒と水冷媒とが十分に混合されるように、貯留される液の液位よりもHSC流入口351が下方に位置するように配管HINを設けることとする。
また、配管WINをタンク31の側方あるいは下方から混合室35内に引き込むこともできる。
配管HINおよび配管WINは、HSC流入口351および水流入口352の各々からの流れが異なる向きから合流するように設けられることが好ましい。
The piping H IN and the piping W IN are arbitrarily arranged.
For example, it is also possible to draw the mixing chamber 35 the pipe H IN from the side or above the tank 31. However, the pipe HIN is provided so that the HSC inlet 351 is positioned below the liquid level of the stored liquid so that the HSC refrigerant and the water refrigerant are sufficiently mixed.
It is also possible to draw the mixing chamber 35 the pipe W IN from the side or below the tank 31.
Piping H IN and the pipe W IN, it is preferable that the flow from each of the HSC inlet 351 and water inlet 352 is provided so as to merge the different orientations.

間接接触熱交換器62は、混合室35内の液中を通過するように設けられる。
但し、間接接触熱交換器62を、分離室36内の液中を通過するように設けることもできる。
The indirect contact heat exchanger 62 is provided so as to pass through the liquid in the mixing chamber 35.
However, the indirect contact heat exchanger 62 can also be provided so as to pass through the liquid in the separation chamber 36.

[分離室]
次に、分離室36は、互いに混合されることで熱交換が行われたHSC冷媒と水冷媒とを分離させる。水冷媒と分離されたHSC冷媒のガスを熱源サイクル40に戻すことにより、熱源サイクル40に水冷媒が混入することによるサイクル効率の低下、破損および錆の発生などを未然に防止する。
混合室35から分離室36へと流入した液は、分離室36内で密度差に基づいて、HSC冷媒ガス、水冷媒(液)、およびHSC冷媒の液に分離される。
[Separation room]
Next, the separation chamber 36 separates the HSC refrigerant and the water refrigerant that have undergone heat exchange by being mixed with each other. By returning the gas of the HSC refrigerant separated from the water refrigerant to the heat source cycle 40, it is possible to prevent deterioration in cycle efficiency, breakage, and generation of rust due to the water refrigerant entering the heat source cycle 40.
The liquid flowing into the separation chamber 36 from the mixing chamber 35 is separated into the HSC refrigerant gas, the water refrigerant (liquid), and the HSC refrigerant liquid based on the density difference in the separation chamber 36.

分離室36には、水冷媒を流出させる配管WOUTの開口である水流出口362が配置される。
水流出口362は、分離室36内の下部に配置することが好ましい。本実施形態の水流出口362は、タンク31の側方から分離室36内に引き込まれて下方へと向けて屈曲した配管WOUTの下端に位置し、底311に向けて開口する。
配管WOUTの取り回しは任意である。例えば、配管WOUTをタンク31の下方から分離室36内に引き込むこともできる。
In the separation chamber 36, a water outlet 362 that is an opening of a pipe W OUT through which water refrigerant flows out is disposed.
The water outlet 362 is preferably disposed in the lower part of the separation chamber 36. The water outlet 362 of the present embodiment is located at the lower end of the pipe W OUT drawn into the separation chamber 36 from the side of the tank 31 and bent downward, and opens toward the bottom 311.
The piping W OUT is arbitrarily arranged. For example, the pipe W OUT can be drawn into the separation chamber 36 from below the tank 31.

分離室36は、区分壁32により、混合室35内におけるHSC冷媒の浮上、拡散、および蒸発に伴う流動に対して隔てられる。そのため、混合室35から分離室36へと流入した液を静置状態として、密度差に基づいて容易に分離させることができる。
一方、区分壁32により混合室35が分離室36に対して隔てられているので、HSC流入口351から混合室35内に流入したHSC冷媒が、HSC流入口351と同じくタンク31内の下部に位置する水流出口362からすぐには出て行かず、混合室35において水冷媒と十分に混合される。
The separation chamber 36 is separated by the partition wall 32 from the flow accompanying the floating, diffusion, and evaporation of the HSC refrigerant in the mixing chamber 35. Therefore, the liquid that has flowed into the separation chamber 36 from the mixing chamber 35 can be left in a stationary state and easily separated based on the density difference.
On the other hand, since the mixing chamber 35 is separated from the separation chamber 36 by the partition wall 32, the HSC refrigerant that has flowed into the mixing chamber 35 from the HSC inlet 351 is placed in the lower part of the tank 31 as in the HSC inlet 351. It does not immediately exit from the water outlet 362 located, and is sufficiently mixed with the water refrigerant in the mixing chamber 35.

[ガス溜空間]
ガス溜空間37には、HSC冷媒のガスを熱源サイクル40へと流出させる配管HOUTの開口であるHSC流出口371が配置される。
HSC流出口371は、ガス溜空間37内の上部に配置されることが好ましい。
HSC流出口371は、タンク31の上方からガス溜空間37へと引き込まれる配管HOUTの下端に位置し、下方に向けて開口する。
HSC流出口371は、タンク31内の基準液位Lに対して十分に離間している。
配管HOUTの取り回しは任意である。例えば、配管HOUTをタンク31の側方からガス溜空間37に引き込むこともできる。
[Gas reservoir space]
In the gas reservoir space 37, an HSC outlet 371 that is an opening of a pipe HOUT through which the gas of the HSC refrigerant flows out to the heat source cycle 40 is disposed.
It is preferable that the HSC outlet 371 is arranged at the upper part in the gas reservoir space 37.
HSC outlet 371 is located at the lower end of the pipe H OUT drawn from above the tank 31 to the gas reservoir space 37, which opens downward.
The HSC outlet 371 is sufficiently separated from the reference liquid level L in the tank 31.
The piping H OUT is arbitrarily arranged. For example, the pipe H OUT can be drawn into the gas storage space 37 from the side of the tank 31.

以上のように構成された直接接触熱交換器63による作用について説明する。
冷房運転時、混合室35内の下部に位置するHSC流入口351から、気液二相のHSC冷媒が混合室35内に上方に向けて流入する。そして、HSC冷媒のガスは、混合室35内に貯留された液中を浮上しつつ拡散される。その過程で、HSC冷媒のガスと水冷媒とが混合し、十分に直接接触する。HSC冷媒の一部のガスは、液面を脱してガス溜空間37に溜まる。
一方、HSC冷媒の液も、混合室35内の水冷媒と混合されることで、水冷媒と十分に直接接触する。それによってガス化したHSC冷媒も、上記同様、液中で拡散されながら、水冷媒と十分に直接接触する。
The effect | action by the direct contact heat exchanger 63 comprised as mentioned above is demonstrated.
During the cooling operation, a gas-liquid two-phase HSC refrigerant flows upward into the mixing chamber 35 from the HSC inlet 351 located in the lower portion of the mixing chamber 35. The gas of the HSC refrigerant is diffused while floating in the liquid stored in the mixing chamber 35. In the process, the gas of the HSC refrigerant and the water refrigerant are mixed and sufficiently in direct contact. Part of the gas of the HSC refrigerant leaves the liquid level and accumulates in the gas reservoir space 37.
On the other hand, the liquid of the HSC refrigerant is mixed with the water refrigerant in the mixing chamber 35 so that it is in direct contact with the water refrigerant. As a result, the gasified HSC refrigerant is sufficiently in direct contact with the water refrigerant while being diffused in the liquid.

ここで、タンク31内の下部にHSC流入口351が位置するため、HSC冷媒のガスが上方へと浮上、拡散し、水冷媒と接触する領域を、タンク31内の上部にHSC流入口351が位置する場合と比べて広くとれる。そのため、水冷媒とHSC冷媒とを十分に接触させ、HSC冷媒の冷熱を水冷媒に十分に移行させることができる。
また、HSC流入口351から流入したHSC冷媒の流れが、HSC流入口351に面して設けられた抵抗板33により圧力損失を生じる。このため、HSC冷媒を上方へとゆっくりと流動させながら水冷媒とより十分に接触させることができる。
Here, since the HSC inlet 351 is located in the lower part of the tank 31, the region where the gas of the HSC refrigerant rises and diffuses upward and comes into contact with the water refrigerant is located in the upper part of the tank 31. It can be taken wider than the case where it is located. Therefore, the water refrigerant and the HSC refrigerant can be sufficiently brought into contact with each other, and the cold heat of the HSC refrigerant can be sufficiently transferred to the water refrigerant.
Further, the flow of the HSC refrigerant flowing from the HSC inlet 351 causes a pressure loss by the resistance plate 33 provided facing the HSC inlet 351. For this reason, the HSC refrigerant can be more fully brought into contact with the water refrigerant while slowly flowing upward.

さらに、水流入口352から流入した水冷媒を、抵抗板33と周壁312との間を通過するHSC冷媒の流れに対して、上方から合流させている。これによって得られる撹拌作用により、水冷媒とHSC冷媒とをより十分に接触させることができる。   Further, the water refrigerant flowing in from the water inlet 352 is joined from above with the flow of the HSC refrigerant passing between the resistance plate 33 and the peripheral wall 312. Due to the stirring action thus obtained, the water refrigerant and the HSC refrigerant can be brought into sufficient contact.

上述したように、混合室35においてHSC冷媒と水冷媒とが混合されて十分に接触することによって熱交換が行われる。混合室35内には、水冷媒およびHSC冷媒が混合した液が貯留されており、その混合液にはHSC冷媒のガスが溶融されている。
その混合室35内の液を分離室36へと移動させ、分離室36において、HSC冷媒のガスと、水冷媒と、HSC冷媒の液とに、相互の密度差によって分離させる。
As described above, heat exchange is performed when the HSC refrigerant and the water refrigerant are mixed and sufficiently contacted in the mixing chamber 35. In the mixing chamber 35, a liquid in which water refrigerant and HSC refrigerant are mixed is stored, and the gas of the HSC refrigerant is melted in the liquid mixture.
The liquid in the mixing chamber 35 is moved to the separation chamber 36, and in the separation chamber 36, the gas of the HSC refrigerant, the water refrigerant, and the liquid of the HSC refrigerant are separated by a mutual density difference.

ここで、混合室35と分離室36とが、区分壁32に形成された連通孔320を介して、あるいは液位によっては区分壁32の上端32Aを介して、混合室35および分離室36の上部で連通するので、混合室35内でHSC流入口351から浮上、拡散されることで、HSC流入口351の周辺の流れよりも緩慢となった液が、分離室36へと注がれる。このため、混合室35内の流動が、分離室36におけるHSC冷媒および水冷媒の分離に影響することを極力抑え、密度差に基づいてHSC冷媒の液、水冷媒、およびHSC冷媒のガスを相互に十分に分離させることができる。   Here, the mixing chamber 35 and the separation chamber 36 are connected to each other of the mixing chamber 35 and the separation chamber 36 via a communication hole 320 formed in the partition wall 32 or, depending on the liquid level, the upper end 32A of the partition wall 32. Since the upper part communicates with the upper part, the liquid which has floated and diffused from the HSC inlet 351 in the mixing chamber 35 and has become slower than the flow around the HSC inlet 351 is poured into the separation chamber 36. For this reason, it is suppressed as much as possible that the flow in the mixing chamber 35 affects the separation of the HSC refrigerant and the water refrigerant in the separation chamber 36, and the liquid of the HSC refrigerant, the water refrigerant, and the gas of the HSC refrigerant are mutually exchanged based on the density difference. Can be sufficiently separated.

水冷媒と分離されたHSC冷媒のガスはガス溜空間37に溜まる。そして、ガス溜空間37内のHSC冷媒ガスは、HSC流出口371から熱源サイクル40へと戻される。
本実施形態のHSC流出口371はガス溜空間37内の最も上部に位置するので、HSC流出口371から流出するHSC冷媒のガスは、飽和水蒸気圧レベルまでしか水冷媒を含有しない。
The gas of the HSC refrigerant separated from the water refrigerant is accumulated in the gas reservoir space 37. Then, the HSC refrigerant gas in the gas reservoir space 37 is returned from the HSC outlet 371 to the heat source cycle 40.
Since the HSC outlet 371 of the present embodiment is located at the uppermost part in the gas reservoir space 37, the gas of the HSC refrigerant flowing out from the HSC outlet 371 contains water refrigerant only up to the saturated water vapor pressure level.

一方、HSC冷媒のガスと分離された分離室36内の水冷媒は、水流出口362から流出し、熱搬送サイクル20により搬送される。このとき、水冷媒と共に、HSC冷媒の液が水流出口362から熱搬送サイクル20に流出してもよい。HSC冷媒が熱搬送サイクル20を流れても、共に流れる水により、HSC冷媒の燃焼が阻止される。   On the other hand, the water refrigerant in the separation chamber 36 separated from the gas of the HSC refrigerant flows out of the water outlet 362 and is transferred by the heat transfer cycle 20. At this time, the HSC refrigerant liquid may flow from the water outlet 362 to the heat transfer cycle 20 together with the water refrigerant. Even if the HSC refrigerant flows through the heat transfer cycle 20, combustion of the HSC refrigerant is prevented by the water flowing together.

本例の冷媒システム3によれば、上述したように、特に冷房運転時において、直接接触熱交換器63の混合室35内の下部へと、HSC流入口351を介してHSC冷媒を流入させることにより、混合室35内の下部から上部までの広い領域に亘り、水冷媒とHSC冷媒とを十分に接触させることができる。このため、直接接触による熱交換作用が存分に発揮されるので、冷媒システム3全体として高い効率を実現することができる。   According to the refrigerant system 3 of the present example, as described above, the HSC refrigerant is allowed to flow into the lower part of the mixing chamber 35 of the direct contact heat exchanger 63 via the HSC inlet 351, particularly during the cooling operation. Thus, the water refrigerant and the HSC refrigerant can be sufficiently brought into contact with each other over a wide area from the lower part to the upper part in the mixing chamber 35. For this reason, since the heat exchange effect by direct contact is fully exhibited, the refrigerant system 3 as a whole can achieve high efficiency.

また、直接接触熱交換器63のタンク31の内部を区分壁32により混合室35および分離室36に区分した上で、区分壁32の連通孔320または区分壁32の上端32Aを介して混合室35および分離室36を上部で連通させているので、分離室36内の液を極力静置状態に保つことができる。それにより、密度差に基づいてHSC冷媒および水冷媒を十分に分離させることができる。   Further, the inside of the tank 31 of the direct contact heat exchanger 63 is divided into the mixing chamber 35 and the separation chamber 36 by the dividing wall 32, and then the mixing chamber is connected via the communication hole 320 of the dividing wall 32 or the upper end 32 A of the dividing wall 32. 35 and the separation chamber 36 communicate with each other at the top, so that the liquid in the separation chamber 36 can be kept as stationary as possible. Thereby, the HSC refrigerant and the water refrigerant can be sufficiently separated based on the density difference.

暖房運転時は、第2実施形態で図4を参照して説明したように、四方切替弁65により、圧縮機11から吐出されたHSC冷媒が直接接触熱交換器61へと流入するようにHSC冷媒の流れの向きを切り替える。
加えて、熱交換器切替弁66,67により、直接接触熱交換器61へのHSC冷媒の流れを遮断することで、HSC冷媒の流れを間接接触熱交換器62へと切り替える。
そうすると、間接接触熱交換器62のチューブ621内を流れるHSC冷媒が直接接触熱交換器61内の液と間接的に接触する。それによってHSC冷媒から水冷媒へと移行した熱を搬送し、搬送先の空気を加熱する。
間接接触熱交換器62のチューブ621内のHSC冷媒と直接接触熱交換器61の内部の液とは、チューブ621により隔絶されているために混合されないので、HSC冷媒に水冷媒が混入するおそれがない。
During the heating operation, as described with reference to FIG. 4 in the second embodiment, the HSC refrigerant is discharged from the compressor 11 by the four-way switching valve 65 so that the HSC refrigerant flows directly into the contact heat exchanger 61. Change the direction of refrigerant flow.
In addition, the flow of the HSC refrigerant to the direct contact heat exchanger 61 is blocked by the heat exchanger switching valves 66 and 67, thereby switching the flow of the HSC refrigerant to the indirect contact heat exchanger 62.
Then, the HSC refrigerant flowing in the tube 621 of the indirect contact heat exchanger 62 comes into indirect contact with the liquid in the direct contact heat exchanger 61. Thereby, the heat transferred from the HSC refrigerant to the water refrigerant is conveyed, and the air at the conveyance destination is heated.
Since the HSC refrigerant in the tube 621 of the indirect contact heat exchanger 62 and the liquid in the direct contact heat exchanger 61 are isolated by the tube 621 and are not mixed, there is a possibility that water refrigerant is mixed into the HSC refrigerant. Absent.

なお、上記の直接接触熱交換器63において、混合室35および分離室36に区分されていなくても、HSC流入口351が液位よりも下方に位置することによって、HSC冷媒および水冷媒の混合が促進される。
また、上記の直接接触熱交換器63において、HSC流入口351が液位と同等あるいは上方に位置していても、混合室35および分離室36に区分されていることによって、HSC冷媒および水冷媒の混合が促進される。
In the direct contact heat exchanger 63 described above, the HSC refrigerant and the water refrigerant are mixed when the HSC inlet 351 is positioned below the liquid level even though the mixing chamber 35 and the separation chamber 36 are not divided. Is promoted.
Further, in the direct contact heat exchanger 63 described above, even if the HSC inlet 351 is equal to or above the liquid level, the HSC refrigerant and the water refrigerant are separated by the mixing chamber 35 and the separation chamber 36. Is promoted.

上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
本発明の冷媒システムの機器構成は任意であり、例えば、直接接触熱交換器50,61において熱交換により冷却された水冷媒が分配される複数の室内機1Bを備えるものとしてもよい。その場合、各室内機1Bに分配可能な能力の1台のポンプ23を室内機1Bの外に配置することが経済上好ましい。
本発明における第1冷媒および第2冷媒には、極端に沸点が相違する任意の冷媒、すなわち非共沸の冷媒を用いることができる。例えば、第1冷媒がプロパンで第2冷媒が水冷媒、第1冷媒が二酸化炭素で第2冷媒が水冷媒、第1冷媒がアンモニアで第2冷媒が水冷媒、など種々の冷媒の組み合わせを採用できる。
また、第2冷媒としては、水冷媒に限らず、例えばブラインを用いることも許容される。ブラインとして、エチレングリコール、あるいはプロプレングリコールを主成分とするものを例示できる。
そして、本発明の直接接触熱交換器および冷媒システムは、空気調和機に限らず、冷凍庫、給湯機、チラーなどに適用することもできる。
In addition to the above, as long as the gist of the present invention is not deviated, the configuration described in the above embodiment can be selected or changed to another configuration as appropriate.
The equipment configuration of the refrigerant system of the present invention is arbitrary, and may include, for example, a plurality of indoor units 1B to which water refrigerant cooled by heat exchange in the direct contact heat exchangers 50 and 61 is distributed. In that case, it is economically preferable to dispose one pump 23 having a capacity that can be distributed to each indoor unit 1B outside the indoor unit 1B.
As the first refrigerant and the second refrigerant in the present invention, any refrigerant having extremely different boiling points, that is, a non-azeotropic refrigerant can be used. For example, the first refrigerant is propane, the second refrigerant is a water refrigerant, the first refrigerant is carbon dioxide, the second refrigerant is a water refrigerant, the first refrigerant is ammonia, and the second refrigerant is a water refrigerant. it can.
Further, the second refrigerant is not limited to the water refrigerant, and for example, the use of brine is also permitted. Examples of the brine include those having ethylene glycol or propylene glycol as the main component.
And the direct contact heat exchanger and refrigerant | coolant system of this invention can also be applied not only to an air conditioner but to a freezer, a water heater, a chiller, etc.

1〜3 冷媒システム
1A 室外機
1B 室内機
11 圧縮機
12 第1熱交換器
13 第1送風機
14 減圧部
20 熱搬送サイクル
21 第2熱交換器
22 第2送風機
23 ポンプ
31 タンク
32 区分壁
32A 上端
33 抵抗板
35 混合室
36 分離室
37 ガス溜空間
40 熱源サイクル(ヒートポンプサイクル)
44 移送時減圧部
45 移送経路
50 直接接触熱交換器
55 分離器
60 熱源サイクル(ヒートポンプサイクル)
61 直接接触熱交換器
62 間接接触熱交換器
63 直接接触熱交換器
65 四方切替弁
66,67 熱交換器切替弁
311 底
312 周壁
313 蓋
320 連通孔
351 HSC流入口
352 水流入口
362 水流出口
371 HSC流出口
501 HSC流入口
502 水流入口
503 移送取出口
551 移送取込口
552 水流出口
553 HSC流出口
611 HSC流入口
612 水流入口
613 HSC流出口
614 水流出口
621 チューブ
IN 配管
OUT 配管
L 基準液位
T1 温度域
T2 温度域
IN 配管
OUT 配管
1 to 3 Refrigerant system 1A Outdoor unit 1B Indoor unit 11 Compressor 12 First heat exchanger 13 First blower 14 Depressurization unit 20 Heat transfer cycle 21 Second heat exchanger 22 Second blower 23 Pump 31 Tank 32 Partition wall 32A Upper end 33 Resistance plate 35 Mixing chamber 36 Separation chamber 37 Gas reservoir space 40 Heat source cycle (heat pump cycle)
44 Depressurization unit 45 during transfer 45 Transfer path 50 Direct contact heat exchanger 55 Separator 60 Heat source cycle (heat pump cycle)
61 Direct Contact Heat Exchanger 62 Indirect Contact Heat Exchanger 63 Direct Contact Heat Exchanger 65 Four-way Switching Valve 66, 67 Heat Exchanger Switching Valve 311 Bottom 312 Perimeter Wall 313 Lid 320 Communication Hole 351 HSC Inlet 352 Water Inlet 362 Water Outlet 371 HSC outlet 501 HSC inlet 502 Water inlet 503 Transfer inlet 551 Transfer inlet 552 Water outlet 553 HSC outlet 611 HSC inlet 612 Water inlet 613 HSC outlet 614 Water outlet 621 Tube H IN pipe H OUT pipe L Reference Liquid level T1 Temperature range T2 Temperature range W IN piping W OUT piping

Claims (6)

第1冷媒を圧縮する圧縮機、前記第1冷媒と熱源との間の熱交換を行う第1熱交換器、および前記第1冷媒の圧力を減圧させる減圧部を含んで構成されるヒートポンプサイクルと、
第2冷媒と熱負荷との間の熱交換を行う第2熱交換器、および前記第2冷媒を圧送するポンプを含んで構成される熱搬送サイクルと、
前記ヒートポンプサイクルを流れる前記第1冷媒、および前記熱搬送サイクルを流れる前記第2冷媒を直接接触させる直接接触熱交換器と、
前記直接接触熱交換器から減圧および移送された前記第1冷媒および前記第2冷媒を分離させる分離器と、を備え、
前記圧縮機から吐出された前記第1冷媒が前記直接接触熱交換器へと流入する向きに前記ヒートポンプサイクルが運転可能とされる、
ことを特徴とする冷媒システム。
A heat pump cycle that includes a compressor that compresses the first refrigerant, a first heat exchanger that exchanges heat between the first refrigerant and a heat source, and a decompression unit that depressurizes the pressure of the first refrigerant; ,
A second heat exchanger that exchanges heat between the second refrigerant and the heat load, and a heat transfer cycle that includes a pump that pumps the second refrigerant;
A direct contact heat exchanger that directly contacts the first refrigerant flowing through the heat pump cycle and the second refrigerant flowing through the heat transfer cycle;
A separator for separating the first refrigerant and the second refrigerant depressurized and transferred from the direct contact heat exchanger,
The heat pump cycle can be operated in a direction in which the first refrigerant discharged from the compressor flows into the direct contact heat exchanger;
A refrigerant system characterized by that.
第1冷媒を圧縮する圧縮機、前記第1冷媒と熱源との間の熱交換を行う第1熱交換器、および前記第1冷媒の圧力を減圧させる減圧部を含んで構成されるヒートポンプサイクルと、
第2冷媒と熱負荷との間の熱交換を行う第2熱交換器、および前記第2冷媒を圧送するポンプを含んで構成される熱搬送サイクルと、
前記第1冷媒および前記第2冷媒を直接接触させる直接接触熱交換器と、
前記直接接触熱交換器内の液および前記第1冷媒を間接的に接触させる間接接触熱交換器と、
前記第1冷媒が流れる向きを切り替える方向切替部と、
前記第1冷媒の流れを前記直接接触熱交換器および前記間接接触熱交換器のうちいずれか一方に切り替える熱交換器切替部と、を備える、
ことを特徴とする冷媒システム。
A heat pump cycle that includes a compressor that compresses the first refrigerant, a first heat exchanger that exchanges heat between the first refrigerant and a heat source, and a decompression unit that depressurizes the pressure of the first refrigerant; ,
A second heat exchanger that exchanges heat between the second refrigerant and the heat load, and a heat transfer cycle that includes a pump that pumps the second refrigerant;
A direct contact heat exchanger that directly contacts the first refrigerant and the second refrigerant;
An indirect contact heat exchanger that indirectly contacts the liquid in the direct contact heat exchanger and the first refrigerant;
A direction switching unit that switches a direction in which the first refrigerant flows;
A heat exchanger switching unit that switches the flow of the first refrigerant to one of the direct contact heat exchanger and the indirect contact heat exchanger,
A refrigerant system characterized by that.
前記直接接触熱交換器の内部では、
貯留される液の液位よりも下方に位置する第1冷媒流入口を介して前記第1冷媒が液中に流入する、
請求項2に記載の冷媒システム。
Inside the direct contact heat exchanger,
The first refrigerant flows into the liquid via the first refrigerant inlet located below the liquid level of the stored liquid;
The refrigerant system according to claim 2.
前記直接接触熱交換器内は、
前記第1冷媒および前記第2冷媒が混合される混合室と、
前記第1冷媒および前記第2冷媒が分離される分離室と、に区分される、
請求項2に記載の冷媒システム。
In the direct contact heat exchanger,
A mixing chamber in which the first refrigerant and the second refrigerant are mixed;
A separation chamber in which the first refrigerant and the second refrigerant are separated;
The refrigerant system according to claim 2.
前記混合室において、貯留される液の液位よりも下方に位置する第1冷流入口を介して前記第1冷媒が液中に流入し、
前記混合室と前記分離室とは、前記第1冷媒流入口よりも上方で連通する、
請求項4に記載の冷媒システム。
In the mixing chamber, the first refrigerant flows into the liquid through the first cold inlet located below the liquid level of the stored liquid,
The mixing chamber and the separation chamber communicate with each other above the first refrigerant inlet.
The refrigerant system according to claim 4.
空気調和機として構成され、
前記第2熱交換器は、室内に設置され、
前記直接接触熱交換器から前記第2熱交換器へと前記第2冷媒が流れる経路、および前記第2熱交換器から前記直接接触熱交換器へと前記第2冷媒が流れる経路が室内を通り、
前記第2冷媒は、水である、
請求項1から5のいずれか一項に記載の冷媒システム。
Configured as an air conditioner,
The second heat exchanger is installed indoors,
A path through which the second refrigerant flows from the direct contact heat exchanger to the second heat exchanger and a path through which the second refrigerant flows from the second heat exchanger to the direct contact heat exchanger pass through the room. ,
The second refrigerant is water.
The refrigerant system according to any one of claims 1 to 5.
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