JP2015210070A - Complex air-conditioning refrigeration system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、逆カルノーサイクルの冷凍サイクルの第1サイクルと、冷媒サイクルの第2サイクルからなる複合サイクルを用いて、従来、冷却するためだけに凝縮器から大気に放出され、捨てられていた、未利用の熱エネルギーを、第2サイクルの冷媒との熱交換により活用する。
冷房の場合は、第1サイクルの膨張弁または、膨張機を通過し、さらに室内熱交換器により冷房を行い低圧、低温となった冷媒と、第2サイクルの冷媒との熱交換により第2サイクルの冷媒を降温する。そして第1サイクルの圧縮機により圧縮され、高圧、高温となった冷媒を、降温された第2サイクルの冷媒と再び熱交換する事により、第1サイクルの冷媒の凝縮温度を下げ、第1サイクルの圧縮機に必要な駆動力を大幅に低減させる。
また、暖房の場合は、第1サイクルの圧縮機により圧縮され、高圧、高温となった冷媒を利用して、熱交換により第2サイクルの冷媒を昇温する。そして第1サイクルの膨張弁または、膨張機を通過し低圧、低温となった冷媒と、昇温された第2サイクルの冷媒を再び熱交換する事により、第1サイクルの冷媒の蒸発温度を上げ、第1サイクルの圧縮機に必要な駆動力を大幅に低減させる。
また第1サイクルの膨張弁の替わりに膨張機を取り付け、その駆動力を利用して発電を行い、第1サイクルの圧縮機と第2サイクルの循環ポンプの駆動を補助する。これにより、空調、冷凍装置の消費電力を大幅に低減する事のできる、複合空調冷凍装置に関するものである。The present invention, using a combined cycle consisting of a first cycle of a reverse Carnot cycle and a second cycle of a refrigerant cycle, has been conventionally released from the condenser to the atmosphere only for cooling and discarded. Unused thermal energy is utilized by heat exchange with the refrigerant in the second cycle.
In the case of cooling, the second cycle is obtained by heat exchange between the refrigerant that has passed through the expansion valve or the expander of the first cycle and further cooled by the indoor heat exchanger to become low pressure and low temperature and the refrigerant of the second cycle. The refrigerant is cooled down. Then, the refrigerant that has been compressed by the compressor in the first cycle and becomes high pressure and high temperature is again heat exchanged with the refrigerant in the second cycle that has been cooled down, thereby reducing the condensation temperature of the refrigerant in the first cycle. The driving force required for the compressor is greatly reduced.
In the case of heating, the refrigerant of the second cycle is heated by heat exchange using the refrigerant that has been compressed by the compressor of the first cycle and has become high pressure and high temperature. The first cycle refrigerant evaporating temperature is increased by exchanging heat again between the refrigerant that has passed through the first cycle expansion valve or the expander and has become low pressure and low temperature and the second cycle refrigerant that has been heated. The driving force required for the compressor in the first cycle is greatly reduced.
In addition, an expander is attached instead of the expansion valve in the first cycle, and electric power is generated using the driving force to assist in driving the compressor in the first cycle and the circulation pump in the second cycle. Thus, the present invention relates to a composite air-conditioning refrigeration apparatus that can significantly reduce the power consumption of the air-conditioning and refrigeration apparatus.
現在、世界的に逆カルノーサイクルを原理とした空調冷凍装置は、そのエネルギー効率の高さから、将来の低炭素社会への有力な切り札となっている。また、日本における空調冷凍装置の技術は順調に発展し、世界をリードするに至っている。こういった環境において空調冷凍装置の更なる性能向上及び、空調、冷凍装置技術の有効利用が求められている。Currently, air-conditioning refrigeration systems based on the reverse Carnot cycle are a powerful trump card for future low-carbon societies because of their high energy efficiency. In addition, the technology of air-conditioning refrigeration equipment in Japan has been steadily developing and has led the world. In such an environment, further improvement in performance of the air-conditioning refrigeration apparatus and effective use of the air-conditioning and refrigeration apparatus technology are required.
こういった環境において逆カルノーサイクルの冷凍サイクルと冷媒サイクルを複合的に、かつ巧妙に活用した空調冷凍装置の社会的な意義は計りしれない。
本発明は、逆カルノーサイクルの冷凍サイクルの第1サイクルと、冷媒サイクルの第2サイクルからなる複合サイクルを用いて、従来、冷却するためだけに凝縮器から大気に放出され、捨てられていた、未利用の熱エネルギーを、第2サイクルの冷媒との熱交換により活用する。
冷房の場合は、第1サイクルの膨張弁または、膨張機を通過し、さらに室内熱交換器により冷房を行い低圧、低温となった冷媒と、第2サイクルの冷媒との熱交換により第2サイクルの冷媒を降温する。そして第1サイクルの圧縮機により圧縮され、高圧、高温となった冷媒を、降温された第2サイクルの冷媒と再び熱交換する事により、第1サイクルの冷媒の凝縮温度を下げ、第1サイクルの圧縮機に必要な駆動力を大幅に低減させる。
また、暖房の場合は、第1サイクルの圧縮機により圧縮され、高圧、高温となった冷媒を利用して、熱交換により第2サイクルの冷媒を昇温する。そして第1サイクルの膨張弁または、膨張機を通過し低圧、低温となった冷媒と、昇温された第2サイクルの冷媒を再び熱交換する事により、第1サイクルの冷媒の蒸発温度を上げ、第1サイクルの圧縮機に必要な駆動力を大幅に低減させる。
また第1サイクルの膨張弁の替わりに膨張機を取り付け、その駆動力を利用して発電を行い、第1サイクルの圧縮機と第2サイクルの循環ポンプの駆動を補助する。これにより、空調、冷凍装置の消費電力を大幅に低減する事のできる、複合空調冷凍装置である。The present invention, using a combined cycle consisting of a first cycle of a reverse Carnot cycle and a second cycle of a refrigerant cycle, has been conventionally released from the condenser to the atmosphere only for cooling and discarded. Unused thermal energy is utilized by heat exchange with the refrigerant in the second cycle.
In the case of cooling, the second cycle is obtained by heat exchange between the refrigerant that has passed through the expansion valve or the expander of the first cycle and further cooled by the indoor heat exchanger to become low pressure and low temperature and the refrigerant of the second cycle. The refrigerant is cooled down. Then, the refrigerant that has been compressed by the compressor in the first cycle and becomes high pressure and high temperature is again heat exchanged with the refrigerant in the second cycle that has been cooled down, thereby reducing the condensation temperature of the refrigerant in the first cycle. The driving force required for the compressor is greatly reduced.
In the case of heating, the refrigerant of the second cycle is heated by heat exchange using the refrigerant that has been compressed by the compressor of the first cycle and has become high pressure and high temperature. The first cycle refrigerant evaporating temperature is increased by exchanging heat again between the refrigerant that has passed through the first cycle expansion valve or the expander and has become low pressure and low temperature and the second cycle refrigerant that has been heated. The driving force required for the compressor in the first cycle is greatly reduced.
In addition, an expander is attached instead of the expansion valve in the first cycle, and electric power is generated using the driving force to assist in driving the compressor in the first cycle and the circulation pump in the second cycle. Thereby, it is a composite air-conditioning refrigeration apparatus which can reduce the power consumption of an air-conditioning and refrigeration apparatus significantly.
現在、電気は、大規模な発電施設で発電するか、工場等での自家発電、各家庭等での個別の小規模発電で作られているが、大規模発電である原子力は事故時の被害の甚大さや核燃料廃棄物処理の問題、火力や天然ガスはCO2を排出し、水力及び、地熱、太陽熱、太陽光、風力等の再生可能エネルギーは規模や建設場所等の問題がある。工場等の自家発電も、CO2排出や燃料価格の変動等の問題があり、各家庭での太陽光、風力等の再生可能エネルギー利用は、共に気候に左右され不安定であり、また規模も限られる。この様な状況のなかで、より一層、エネルギーの有効利用を促進する必要が有る。Currently, electricity is generated by large-scale power generation facilities, or by private power generation in factories, etc., and individual small-scale power generation in each home, but nuclear power, which is large-scale power generation, is damaged during an accident. There is a problem of the size and construction location of hydropower and renewable energy such as geothermal, solar heat, solar and wind power. In-house power generation at factories also has problems such as CO2 emissions and fuel price fluctuations, and the use of renewable energy such as solar and wind power at each home is both unstable and unstable depending on the climate. It is done. In such a situation, it is necessary to further promote the effective use of energy.
本発明は、逆カルノーサイクルの冷凍サイクルの第1サイクルと、冷媒サイクルの第2サイクルからなる複合サイクルを用いて、従来、冷却するためだけに凝縮器から大気に放出され、捨てられていた、未利用の熱エネルギーを、第2サイクルの冷媒との熱交換により活用する。
第1サイクルの冷媒と、第2サイクルの冷媒を巧妙に熱交換し利用する事により、冷房および、暖房においても、全体の空調冷凍能力と空調冷凍効率を向上させる事ができる複合空調冷凍装置であり、また、第1サイクルの膨張弁の替わりに膨張機を取り付け、その駆動力を利用して発電を行い、第1サイクルの圧縮機と第2サイクルの循環ポンプの駆動を補助する。これにより、空調、冷凍装置の消費電力を大幅に低減する事のできる、複合空調冷凍装置である。
前記課題を解決するためには、本発明は冷媒サイクルを複合的に組み合わせる事により、大気の熱エネルギーを利用して発電を行い、さらに複合サイクルの巧妙な熱交換により空調、冷凍装置の消費電力を大幅に低減する事のできる複合空調冷凍装置であり、新しい自然エネルギーの有効利用として極めて有用である。The present invention, using a combined cycle consisting of a first cycle of a reverse Carnot cycle and a second cycle of a refrigerant cycle, has been conventionally released from the condenser to the atmosphere only for cooling and discarded. Unused thermal energy is utilized by heat exchange with the refrigerant in the second cycle.
A combined air-conditioning refrigeration system that can improve the overall air-conditioning refrigeration capacity and air-conditioning refrigeration efficiency in cooling and heating by skillfully exchanging and using the refrigerant in the first cycle and the refrigerant in the second cycle. In addition, an expander is attached instead of the expansion valve of the first cycle, and electric power is generated using the driving force to assist the drive of the compressor of the first cycle and the circulation pump of the second cycle. Thereby, it is a composite air-conditioning refrigeration apparatus which can reduce the power consumption of an air-conditioning and refrigeration apparatus significantly.
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention combines the refrigerant cycle in combination to generate power using the thermal energy of the atmosphere, and further uses the combined cycle to perform heat exchange and consumes power in the air conditioning and refrigeration equipment. It is a composite air-conditioning refrigeration system that can significantly reduce the amount of water, and is extremely useful as an effective use of new natural energy.
本発明は大気の熱エネルギーを利用する為、一年中24時間安定稼働が可能な省電力、複合空調冷凍装置であり、各戸別、及び大規模施設、店舗等、どこにでも設置可能である。
また、凝縮器による排熱の放出が極めて少ないので、ヒートアイランド現象の対策におおいに有効である。Since the present invention uses thermal energy of the atmosphere, it is a power-saving and combined air-conditioning refrigeration apparatus that can be stably operated for 24 hours all year round, and can be installed everywhere, such as each house, large-scale facility, store, and the like.
In addition, since the exhaust heat emitted by the condenser is extremely small, it is very effective for the countermeasure against the heat island phenomenon.
以下、本発明による複合空調冷凍装置を図1、図2、図3、図4、に示す全体の構成図に基づいて説明する。Hereinafter, the composite air-conditioning refrigerating apparatus according to the present invention will be described with reference to the entire configuration diagram shown in FIGS. 1, 2, 3, and 4.
図1、において冷房のときは、第1サイクルの圧縮機1は外部駆動機15により駆動される。圧縮され高温、高圧となった1サイクルの冷媒は、四方弁18を介して冷媒配管10を経て熱交換器3に流入し、第2サイクルの循環ポンプ6により送られた第2サイクルの冷媒と熱交換を行い、低温となり排出され冷媒配管7を経て膨張弁2、または図2の膨張機19に入るIn FIG. 1, during cooling, the
図1、において第1サイクルの膨張弁2により膨張するか、または図2の膨張機19により発電機の17を駆動し発電を行う。In FIG. 1, it expands with the expansion valve 2 of a 1st cycle, or drives the
図1、において膨張弁2、または図2の膨張機19により膨張し低温、低圧となった第1サイクルの冷媒は冷媒配管8を経て、四方弁18により室内熱交換器5に入り冷房をおこない、四方弁18を介し、熱交換器4によって、第2サイクルの温度の高い冷媒と熱交換して昇温し、四方弁18を介し冷媒配管9を経て圧縮機1に戻る。この冷媒の昇温により、第1サイクルの圧縮機1の圧縮に必要な駆動力を大幅に低減させる。In FIG. 1, the refrigerant in the first cycle, which has been expanded by the expansion valve 2 or the
図1により、熱交換器3を介して昇温された、第2サイクルの冷媒は、冷媒配管13を経て四方弁18を介し冷媒配管14を通り熱交換器4に入る。According to FIG. 1, the refrigerant in the second cycle, which has been heated through the
図1、において第2サイクルの冷媒は、第1サイクルの膨張弁2、または図2の膨張機19、及び室内熱交換器5を通過し低圧、低温となった冷媒を昇温し、冷媒配管11を経て循環ポンプ6に戻る。In FIG. 1, the refrigerant of the second cycle passes through the expansion valve 2 of the first cycle or the
図1、において循環ポンプ6により送られた第2サイクル冷媒は、冷媒配管12を経て熱交換器3に流入し、第1サイクルの高温となった冷媒との熱交換により昇温され、冷媒配管13から四方弁18に戻る。In FIG. 1, the second cycle refrigerant sent by the
図3、において暖房のときは、第1サイクルの圧縮機1は外部駆動機15により駆動される。圧縮され高温、高圧となった第1サイクルの冷媒は、四方弁18を介して冷媒配管9を経て四方弁18から室内熱交換器5に流入し暖房を行い、四方弁18を介し、熱交換器4によって、第2サイクルの低温の冷媒を昇温し、四方弁18を介し冷媒配管8を経て膨張弁2、または図4の膨張機19に入る。In FIG. 3, during heating, the
図3、において第1サイクルの膨張弁2により膨張するか、または図4の膨張機19に流入した冷媒は膨張し、膨張機19の駆動力を発生させ、図4の発電機17を駆動し発電を行う。In FIG. 3, the refrigerant that is expanded by the expansion valve 2 in the first cycle or that flows into the
図3、において膨張弁2、または図4の膨張機19により膨張し低温、低圧となった第1サイクルの冷媒は、熱交換器3に入り、第2サイクルの温度の高い冷媒と熱交換して昇温し、冷媒配管10を経て四方弁18を介し、圧縮機1に戻る。この冷媒の昇温により、第1サイクルの圧縮機1の圧縮に必要な駆動力を大幅に低減させる。In FIG. 3, the refrigerant of the first cycle, which has been expanded by the expansion valve 2 or the
図3、において第1サイクルの圧縮機1により圧縮され高温となり、冷媒配管9を経て四方弁18を介して室内熱交換器5に流入し暖房を行った第1サイクルの冷媒により、熱交換器4を介して昇温された、第2サイクルの冷媒は、冷媒配管14を経て四方弁18に入る。In FIG. 3, it is compressed by the
図3、において温度の高い第2サイクル冷媒は、四方弁18を介して冷媒配管13を経て熱交換器3に入り、第1サイクルの膨張弁2、または図4の膨張機19、を通過し低圧、低温となった、第1サイクル冷媒を昇温し、冷媒配管12を経て循環ポンプ6に戻る。In FIG. 3, the second cycle refrigerant having a high temperature enters the
図3、において循環ポンプ6により送られた第2サイクル冷媒は、冷媒配管11を経て熱交換器4に流入し、第1サイクルの高温の冷媒により昇温され、冷媒配管14を経て第2サイクルの四方弁18に戻る。In FIG. 3, the second cycle refrigerant sent by the
以下、本発明による別案の複合空調冷凍装置を図5、図6、図7、図8、に示す全体の構成図に基づいて説明する。Hereinafter, another combined air-conditioning refrigeration apparatus according to the present invention will be described based on the entire configuration diagram shown in FIGS. 5, 6, 7, and 8.
図5、において冷房のときは、第1サイクルの圧縮機1は外部駆動機15により駆動される。圧縮され高温、高圧となった1サイクルの冷媒は、冷媒配管10を経て四方弁18を介して熱交換器3に流入し、第2サイクルの冷媒ポンプ6により送られた第2サイクル冷媒と熱交換を行い、低温となり排出され冷媒配管7を経て膨張弁2、または図6の膨張機19に入るIn FIG. 5, during cooling, the
図5、において第1サイクルの膨張弁2により膨張するか、または図6の膨張機19に流入した冷媒は膨張し、膨張機19の駆動力を発生させ、図6の発電機17を駆動し発電を行う。In FIG. 5, the refrigerant that is expanded by the expansion valve 2 in the first cycle or that flows into the
図5、において膨張弁2、または図6の膨張機19により膨張し低温、低圧となった第1サイクルの冷媒は、四方弁18により室内熱交換器5に入り、冷房をおこなった後に四方弁18を経て熱交換器4に入り、第2サイクルの温度の高い冷媒と熱交換して昇温し、冷媒配管9を経て圧縮機1に戻る。この冷媒の昇温により、第1サイクルの圧縮機1の圧縮に必要な駆動力を大幅に低減させる。In FIG. 5, the refrigerant in the first cycle, which is expanded by the expansion valve 2 in FIG. 5 or the
図5、において第2サイクルの冷媒は、第1サイクルの膨張弁2、または図2の膨張機19、及び室内熱交換器5を通過し低圧、低温となった冷媒を熱交換器4により昇温し、冷媒配管11を経て循環ポンプ6に戻る。In FIG. 5, the refrigerant in the second cycle passes through the expansion valve 2 in the first cycle or the
図5、において循環ポンプ6により送られた第2サイクル冷媒は、冷媒配管12を経て熱交換器3に流入し、第1サイクルの高温となった冷媒との熱交換により昇温され、冷媒配管13から熱交換器4に戻る。In FIG. 5, the second cycle refrigerant sent by the
図7、において暖房のときは、第1サイクルの圧縮機1は外部駆動機15により駆動される。圧縮され高温、高圧となった第1サイクルの冷媒は、冷媒配管10を経て四方弁18から室内熱交換器5に流入し、暖房を行い、四方弁18を介し、熱交換器3によって、第2サイクルの低温の冷媒を昇温し、冷媒配管7を経て膨張弁2、または図8の膨張機19に入る。In FIG. 7, during heating, the
図7、において第1サイクルの膨張弁2により膨張するか、または図8の膨張機19に流入した冷媒は膨張し、膨張機19の駆動力を発生させ、図8の発電機17を駆動し発電を行う。In FIG. 7, the refrigerant that is expanded by the expansion valve 2 in the first cycle or that flows into the
図7、において膨張弁2、または図8の膨張機19により膨張し低温、低圧となった第1サイクルの冷媒は熱交換器4に入り、第2サイクルの温度の高い冷媒と熱交換して昇温し、冷媒配管9を経て、圧縮機1に戻る。この冷媒の昇温により、第1サイクルの圧縮機1の圧縮に必要な駆動力を大幅に低減させる。In FIG. 7, the refrigerant of the first cycle, which is expanded by the expansion valve 2 or the
図7、において第2サイクルの冷媒は、室内熱交換器5、及び熱交換器3、そして第1サイクルの膨張弁2、または図8の膨張機19、を通過し低圧、低温となった冷媒を熱交換器4により昇温し、冷媒配管11を経て循環ポンプ6に戻る。In FIG. 7, the refrigerant of the second cycle passes through the
図7、において循環ポンプ6により送られた第2サイクル冷媒は、冷媒配管12を経て熱交換器3に流入し、第1サイクルの高温となった冷媒との熱交換により昇温され、冷媒配管13から熱交換器4に戻る。In FIG. 7, the second cycle refrigerant sent by the
以下、本発明による第2サイクルの冷媒の循環量を制御する複合空調冷凍装置を図9、に示す全体の構成図に基づいて説明する。Hereinafter, the composite air-conditioning refrigeration apparatus for controlling the circulation amount of the refrigerant in the second cycle according to the present invention will be described based on the overall configuration diagram shown in FIG.
図9、において循環ポンプ6により送られた第2サイクル冷媒は、冷媒配管12を経て熱交換器3に流入し、第1サイクルの高温となった冷媒との熱交換により昇温され、冷媒配管13から熱交換器4に流入し、循環ポンプ6により熱交換器3を経て循環する。
第2サイクル冷媒は温度センサー26により温度を検知され、循環ポンプ6の循環量を制御装置25により制御される事によって、適正な温度に保たれる。In FIG. 9, the second cycle refrigerant sent by the
The temperature of the second cycle refrigerant is detected by the temperature sensor 26, and the circulation amount of the
以下、本発明による二段圧縮複合冷凍装置を図10、に示す全体の構成図に基づいて説明する。Hereinafter, a two-stage compression composite refrigeration apparatus according to the present invention will be described with reference to an overall configuration diagram shown in FIG.
図10、において、第1サイクルの低段圧縮機20は低段圧縮駆動機23により駆動される。圧縮され昇温され、中間圧力となった第1サイクルの冷媒は、冷媒配管10を経て中間冷却器27に流入し、第1サイクルの高圧冷媒をバイパスさせて、中間冷却器用膨張弁21により膨張された、低温で中間圧力の冷媒と熱交換を行い、高段圧縮機16に入る。In FIG. 10, the first stage low-
図10、において、第1サイクルの高段圧縮機16は高段圧縮駆動機24により駆動される。圧縮され高温、高圧となった1サイクルの冷媒は、熱交換器3に流入し、第2サイクルの冷媒ポンプ6により送られた冷媒と熱交換を行い、低温となり排出され、受液器22、中間冷却器27、冷媒配管7を経て膨張弁2に入る。In FIG. 10, the first stage
図10、において膨張弁2により膨張し低温、低圧となった第1サイクルの冷媒は、室内熱交換器5に入り、冷房をおこない、冷媒配管8を経て、熱交換器4に入り、第2サイクルの温度の高い冷媒と熱交換して昇温し、冷媒配管9を経て、低段圧縮機20に戻る。この冷媒の昇温により、第1サイクルの低段圧縮機20の圧縮に必要な駆動力を大幅に低減させる。In FIG. 10, the refrigerant in the first cycle, which has been expanded by the expansion valve 2 to become low temperature and low pressure, enters the
図10、において低段圧縮機20および、高段圧縮機16により圧縮され高温となった第1サイクルの冷媒により、熱交換器3を介して昇温された、第2サイクルの冷媒は、冷媒配管13を経て、熱交換器4に入る。In FIG. 10, the second-cycle refrigerant heated by the first-cycle refrigerant compressed by the low-
図10、において熱交換器4に入った第2サイクルの冷媒は、第1サイクルの膨張弁2により膨張し低圧となり、室内熱交換器5に入り冷房をおこなった第1サイクル冷媒と、熱交換を行い、冷媒配管11を経て冷媒ポンプ6に入る。In FIG. 10, the refrigerant in the second cycle that has entered the heat exchanger 4 is expanded by the expansion valve 2 in the first cycle to become a low pressure, and exchanges heat with the first cycle refrigerant that has entered the
図10、において冷媒ポンプ6により送られた第2サイクル冷媒は、冷媒配管12を経て熱交換器3に戻る。In FIG. 10, the second cycle refrigerant sent by the
ここで、複合サイクルではない通常の冷凍サイクルの場合の空調冷凍装置の第1サイクルの具体的な運転状態について、図11、において実線のP−h(モリエル)線図により説明する。
逆カルノーサイクルの第1サイクルにおける、点Aは圧縮機1に供給される冷媒の状態(例えば圧力0.498MPa、5℃)を示し、駆動機15で駆動される圧縮機1により圧縮され、高圧、高温となり、点Bにおいては(例えば圧力1.73MPa、70℃)となる。点Aから点Bへの状態変化は、等エントロピー変化となる。点Cは室内熱交換器5から流出した冷媒の状態を示し(例えば圧力1.73MPa、34℃)となる。点Dは第1サイクル膨張弁2により膨張した後の熱交換器4の入口における冷媒の状態を示し(例えば圧力0.498MPa、0℃)となる。点Cから点Dへの状態変化は、等比エンタルピー変化となる。第1サイクルの冷媒は、点Dの状態から、熱交換器4を経て、点Aの状態に戻る。Here, a specific operation state of the first cycle of the air-conditioning refrigeration system in the case of a normal refrigeration cycle that is not a combined cycle will be described with reference to a solid Ph (Mollier) diagram in FIG.
Point A in the first cycle of the reverse Carnot cycle indicates the state of the refrigerant supplied to the compressor 1 (for example, pressure 0.498 MPa, 5 ° C.), compressed by the
ここで、複合サイクルの複合空調冷凍装置の冷房時の第1サイクルの具体的な運転状態について、図11、において一点鎖線のP−h(モリエル)線図により説明する。
逆カルノーサイクルの第1サイクルにおける、点E’は圧縮機1に供給される冷媒の状態(例えば圧力0.498MPa、5℃)を示し、駆動機15で駆動される圧縮機1により圧縮され、高圧、高温となり、点F’においては(例えば圧力1.192MPa、50℃)となる。点E’から点F’への状態変化は、等エントロピー変化となる。点G’は熱交換器3から流出した冷媒の状態を示し(例えば圧力1.192MPa、20℃)となる。点H’は第1サイクル膨張弁2により膨張した後の、室内熱交換器5の入口における冷媒の状態を示し(例えば圧力0.498MPa、0℃)となる。点G’から点H’への状態変化は、等比エンタルピー変化となる。第1サイクルの冷媒は、点H’の状態から、熱交換器4において、第2サイクルの冷媒との熱交換により、第2サイクルの冷媒の温度を降下させた後に、点Aの状態に戻る。Here, a specific operation state of the first cycle during cooling of the combined air-conditioning refrigeration apparatus of the combined cycle will be described with reference to a dashed-dotted line Ph (Mollier) diagram in FIG.
Point E ′ in the first cycle of the reverse Carnot cycle indicates the state of the refrigerant supplied to the compressor 1 (for example, pressure 0.498 MPa, 5 ° C.), and is compressed by the
ここで、複合サイクルの複合空調冷凍装置の暖房時の第1サイクルの具体的な運転状態について、図12、において一点鎖線のP−h(モリエル)線図により説明する。
逆カルノーサイクルの第1サイクルにおける、点A’は圧縮機1に供給される冷媒の状態(例えば圧力0.786MPa、20℃)を示し、駆動機15で駆動される圧縮機1により圧縮され、高圧、高温となり、点B’においては(例えば圧力1.73MPa、62℃)となる。点A’から点B’への状態変化は、等エントロピー変化となる。点C’は熱交換器3から流出した冷媒の状態を示し(例えば圧力1.73MPa、32℃)となる。点D’は第1サイクル膨張弁2により膨張した後の室内熱交換器5の入口における冷媒の状態を示し(例えば圧力0.786MPa、15℃)となる。点C’から点D’への状態変化は、等比エンタルピー変化となる。第1サイクルの冷媒は、点D’の状態から、室内熱交換器5を経て、点A’の状態に戻る。Here, a specific operation state of the first cycle during heating of the combined air-conditioning refrigeration apparatus of the combined cycle will be described with reference to a dashed-dotted line Ph (Mollier) diagram in FIG.
Point A ′ in the first cycle of the reverse Carnot cycle indicates the state of the refrigerant supplied to the compressor 1 (for example, pressure 0.786 MPa, 20 ° C.) and is compressed by the
ここで、冷房の場合の、通常の冷凍サイクルの理論圧縮動力Δjと複合空調冷凍装置の理論圧縮動力Δiの比較を、図11、のP−h(モリエル)線図により説明する。11図において、通常の冷凍サイクルの第1サイクルより発生する理論圧縮動力Δjの比エンタルピーの値は(例えばh2−h1=33KJ/Kg)。そして、複合空調冷凍装置の第1サイクルより発生する理論圧縮動力Δiの比エンタルピーの値は(例えばh2’−h1’=24KJ/Kg)であり、例えば約28%効率が良くなる。
暖房の場合の、通常の冷凍サイクルの理論圧縮動力Δj’と複合空調冷凍装置の理論圧縮動力Δi’の比較を、図12、のP−h(モリエル)線図により説明する。12図において、通常の冷凍サイクルの第1サイクルより発生する理論圧縮動力Δj’の比エンタルピーの値は(例えばh2−h1=34KJ/Kg)。そして、複合空調冷凍装置の第1サイクルより発生する理論圧縮動力Δi’の比エンタルピーの値は(例えばh2’−h1’=19KJ/Kg)であり、例えば約45%効率が良くなる。Here, a comparison between the theoretical compression power Δj of the normal refrigeration cycle and the theoretical compression power Δi of the combined air-conditioning refrigeration apparatus in the case of cooling will be described with reference to the Ph (Mollier) diagram of FIG. In FIG. 11, the value of the specific enthalpy of the theoretical compression power Δj generated from the first cycle of the normal refrigeration cycle (for example, h2−h1 = 33 KJ / Kg). The value of the specific enthalpy of the theoretical compression power Δi generated from the first cycle of the combined air-conditioning refrigeration apparatus is (for example, h2′−h1 ′ = 24 KJ / Kg), and the efficiency is improved by, for example, about 28%.
A comparison between the theoretical compression power Δj ′ of the normal refrigeration cycle and the theoretical compression power Δi ′ of the combined air-conditioning refrigeration apparatus in the case of heating will be described with reference to the Ph (Mollier) diagram of FIG. In FIG. 12, the value of the specific enthalpy of the theoretical compression power Δj ′ generated from the first cycle of the normal refrigeration cycle (for example, h2−h1 = 34 KJ / Kg). The value of the specific enthalpy of the theoretical compression power Δi ′ generated from the first cycle of the combined air-conditioning refrigeration apparatus is (for example, h2′−h1 ′ = 19 KJ / Kg), and the efficiency is improved by, for example, about 45%.
ここで、冷房の場合の、通常の冷凍サイクルの成績係数と複合空調冷凍装置の冷凍サイクルの成績係数の比較を、図11、のP−h(モリエル)線図により説明する。11図において、通常の冷凍サイクルの第1サイクルより発生する冷凍サイクルの成績係数の値は(例えばh1−h4/h2−h1≒5.03)。そして、複合空調冷凍装置の第1サイクルより発生する冷凍サイクルの成績係数の値は(例えばh1’−h4’/h2’−h1’≒7.71)であり、例えば約35%効率が良くなる。
暖房の場合、通常の冷凍サイクルの成績係数と複合空調冷凍装置の冷凍サイクルの成績係数の比較を、図12、のP−h(モリエル)線図により説明する。12図において、通常の冷凍サイクルの第1サイクルより発生する冷凍サイクルの成績係数の値は(例えばh1−h4/h2−h1≒4.71)。そして、複合空調冷凍装置の第1サイクルより発生する冷凍サイクルの成績係数の値は(例えばh1’−h4’/h2’−h1’≒9.26)であり、例えば約49%効率が良くなる。Here, the comparison between the coefficient of performance of the normal refrigeration cycle and the coefficient of performance of the refrigeration cycle of the combined air-conditioning refrigeration system in the case of cooling will be described with reference to the Ph (Mollier) diagram of FIG. In FIG. 11, the coefficient of performance of the refrigeration cycle generated from the first cycle of the normal refrigeration cycle is (for example, h1−h4 / h2−h1≈5.03). The coefficient of performance of the refrigeration cycle generated from the first cycle of the combined air-conditioning refrigeration apparatus is (for example, h1′−h4 ′ / h2′−h1′≈7.71), and the efficiency is improved by, for example, about 35%. .
In the case of heating, the comparison of the coefficient of performance of the normal refrigeration cycle and the coefficient of performance of the refrigeration cycle of the combined air-conditioning refrigeration system will be described with reference to the Ph (Mollier) diagram of FIG. In FIG. 12, the coefficient of performance of the refrigeration cycle generated from the first cycle of the normal refrigeration cycle is (for example, h1−h4 / h2−h1≈4.71). The coefficient of performance of the refrigeration cycle generated from the first cycle of the combined air-conditioning refrigeration system is (for example, h1′−h4 ′ / h2′−h1′≈9.26), and the efficiency is improved by, for example, about 49%. .
1・・・第1サイクルの圧縮機、2・・・第1サイクルの膨張弁、3・・・熱交換器、4・・・熱交換器、5・・・室内熱交換器、6・・・循環ポンプ、7、8、9、10,・・・第1サイクルの冷媒配管、11、12、13、14、・・・第2サイクルの冷媒配管、15・・・駆動機、16・・・高段圧縮駆動機、17、・・・発電機、18、・・・四方弁、19・・・膨張機、20・・・低段圧縮機、21、・・・中間冷却器用膨張弁、22・・・受液器、23・・・低段圧縮駆動機、24・・・高段圧縮駆動機、25・・・制御装置、26・・・温度センサー、27・・・中間冷却器、DESCRIPTION OF
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019138563A (en) * | 2018-02-12 | 2019-08-22 | 株式会社デンソー | Internal heat exchange device for heat pump |
JP2019184227A (en) * | 2018-03-30 | 2019-10-24 | 満夫 山田 | Cooling device with power generation function |
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2014
- 2014-04-28 JP JP2014103759A patent/JP2015210070A/en active Pending
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JP2019184227A (en) * | 2018-03-30 | 2019-10-24 | 満夫 山田 | Cooling device with power generation function |
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