JP4402238B2 - Operation method of regenerative refrigeration cycle - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、蓄熱式冷凍サイクル及びその運転方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図14は、例えば特開平8−61795号公報に示された従来の蓄熱システムの多段圧縮運転方法の装置図である。
【0003】
図14において、20は低圧側圧縮機、21は高圧側圧縮機、22は凝縮器、23は中間冷却器、24、28、32は膨張弁、25は蒸発器、27、31、35は切替弁、30は第2凝縮器、33は蓄冷材冷却器、36は蓄冷材、39は蓄冷ポンプ、40、41、42は温感筒である。
【0004】
次に動作を図14を用いて説明する。
夜間等の低負荷時は、図14中実線矢印で示すように、凝縮器22によって冷却された冷媒を、中間冷却器23に送るとともに、その一部を切替弁27を介して冷却管29に送り、膨張弁28で減圧して中間冷却器23の冷却用媒体として中間冷却器23内に送り、冷媒を冷却する。そして、中間冷却器23において冷却に使用された冷媒は、高圧側圧縮機21入口側の冷媒と合流してこれを冷却する。
【0005】
他方、中間冷却器23において冷却された冷媒の一部は、冷凍負荷に対応した開度だけ開かれた切替弁35から膨張弁24を介して蒸発器25に送られ、ここで気化して所要の冷凍を行う。これと並行して冷媒の大部分は、ほぼ全開された切替弁31から蓄冷材用管34に送られ、膨張弁32で減圧されて蓄冷材冷却器33において内部の蓄冷材36を冷却する。
【0006】
次いで、昼間等の通常負荷運転時には、図中点線矢印で示すように、切替弁31を閉じるとともに、蓄冷材ポンプ39を駆動して、夜間時等に蓄冷された蓄冷材冷却器33の蓄冷材36を第2凝縮器30に供給する。これにより、凝縮器22から送られてきた冷媒は、第2凝縮器30においてさらに冷却され、ほぼ全開とされた切替弁35を介して膨張弁24から蒸発器25に送られ、ここで気化して昼間等の通常負荷に対応した冷凍を行う。
【0007】
このように構成された多段冷凍装置及び多段冷凍方法によれば、低負荷時に中間冷却器23を経た冷媒の一部またはそのほぼ全部によって蓄冷材36を冷却し、通常負荷運転時に、蓄冷しておいた蓄冷材36を第2凝縮器30に供給して凝縮器22出口の冷媒を冷却することにより、中間冷却器23への冷却用冷媒の流量を減少させて、蒸発器25に供給する冷媒の流量を増大させることができるため、通常負荷運転時に、蒸発器25において実質的に冷凍に寄与する冷媒の流量を大幅に増加させることができ、よって通常負荷運転時における消費電力を大幅に削減することができるとともに、昼夜間等における消費電力の平準化と、消費電力の削減とを共に図ることができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
従来の蓄熱システムの多段圧縮運転方法は、蒸発温度が−30℃以下である冷凍装置を前提としており、常時多段圧縮運転することは性能的にも圧縮機の信頼性的にも良い。しかし例えば空調時等蒸発温度が0℃〜10℃を想定すると、圧縮機の吐出側の冷媒圧力と吸入側の冷媒圧力との比である圧縮比は冷凍装置よりも小さくなり、多段圧縮運転にくらべて単段圧縮運転の方が実運転上のCOPがよくなり、圧縮機信頼性もほとんど変わらない場合がある。
【0009】
また、多段圧縮運転時の冷凍能力は単段圧縮運転と比較して約半分くらいになってしまう。例えば、10HP室外機に圧縮機を2台搭載する場合、二段圧縮運転する場合は10HP圧縮機を2台用意する必要があるが、単段圧縮運転する場合は5HP圧縮機を2台用意すればよく、常時多段圧縮運転することは設備コストの増大につながる。
【0010】
この発明は、かかる問題点を解消するためになされたもので、蓄熱式冷凍サイクルにおいて、圧縮比が大きくなる場合の性能及び信頼性を確保するとともに、圧縮比が小さくなる場合も想定して、低設備コストで高性能な蓄熱式冷凍サイクル及びその運転方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る蓄熱式冷凍サイクルは、複数の圧縮機と、四方弁と、熱源側熱交換器と、複数の気液分離器と、複数の減圧装置と、それらを接続する配管と、を有する熱源ユニットと、蓄熱槽と、蓄熱槽内伝熱管と、それらを接続する配管と、蓄冷媒体と、を有する蓄熱ユニットと、負荷側熱交換器と、減圧装置と、それらを接続する配管と、を有する負荷ユニットと、を備え、状況に応じ、複数の圧縮機を用いて多段圧縮運転と単段圧縮運転とを選択して実行するものである。
【0012】
また、複数の圧縮機と、四方弁と、熱源側熱交換器と、複数の中間冷却器と、複数の減圧装置と、それらを接続する配管と、を有する熱源ユニットと、蓄熱槽と、蓄熱槽内伝熱管と、それらを接続する配管と、蓄冷媒体と、を有する蓄熱ユニットと、負荷側熱交換器と、減圧装置と、それらを接続する配管と、有する負荷ユニットと、を備え、状況に応じ、複数の圧縮機を用いて多段圧縮運転と単段圧縮運転とを選択して実行するものである。
【0013】
また、複数の圧縮機と、四方弁と、熱源側熱交換器と、エコノマイザと、複数の減圧装置と、それらを接続する配管と、を有する熱源ユニットと、蓄熱槽と、蓄熱槽内伝熱管と、それらを接続する配管と、蓄冷媒体と、を有する蓄熱ユニットと、負荷側熱交換器と、減圧装置と、それらを接続する配管と、を有する負荷ユニットと、を備え、状況に応じ、複数の圧縮機を用いて多段圧縮運転と単段圧縮運転とを選択して実行するものである。
【0014】
また、多段圧縮運転する場合は使用する複数の圧縮機を直列に接続し、単段圧縮運転する場合は使用する複数の圧縮機を並列に接続するものである。
【0015】
また、多段圧縮運転する場合に使用する各圧縮機の容量は、蓄冷時に多段圧縮運転する場合の各圧縮機の流量比に基づいて設定するものである。
【0016】
また、所定の圧縮機は容量可変形の圧縮機であり、残りは容量一定形の圧縮機としたものである。
【0017】
この発明に係る蓄熱式冷凍サイクルの運転方法は、蓄冷時は多段圧縮運転、蓄冷時以外の時は単段圧縮運転するものである。
【0018】
また、複数の圧縮機の中で冷媒流れの最下流にある圧縮機の吐出部の冷媒圧力と、最上流にある圧縮機の吸入部の冷媒圧力を検出し、前記吐出冷媒圧力と前記吸入冷媒圧力の比である圧縮比が予め定めた閾値より小さい場合は、単段圧縮運転を選択し、圧縮比が前記所定値より大きい場合は、多段圧縮運転を選択し、現行運転と異なる圧縮方法を選択した場合は予め定めた制御時間経過後に圧縮方法を変更し、その後、予め定めた保護制御時間中は圧縮方法の変更を認めないものである。
【0019】
この発明に係る蓄熱式冷凍サイクルは、圧縮機と、四方弁と、熱源側熱交換器と、膨張動力回収装置と、複数の減圧装置と、それらを接続する配管と、を有する熱源ユニットと、蓄熱槽と、蓄熱槽内伝熱管と、それらを接続する配管と、蓄冷媒体と、を有する蓄熱ユニットと、負荷側熱交換器と、減圧装置と、それらを接続する配管と、を有する負荷ユニットと、を備え、蓄冷時に膨張動力回収装置を使用するものである。
【0020】
また、圧縮機と、四方弁と、熱源側熱交換器と、高低圧熱交換器と、複数の減圧装置と、それらを接続する配管と、を有する熱源ユニットと、蓄熱槽と、蓄熱槽内伝熱管と、それらを接続する配管と、蓄冷媒体と、を有する蓄熱ユニットと、負荷側熱交換器と、減圧装置と、それらを接続する配管と、を有する負荷ユニットと、を備え、蓄冷時に高低圧熱交換器を使用するものである。
【0021】
また、圧縮機と、四方弁と、熱源側熱交換器と、組成調整装置と、複数の減圧装置と、それらを接続する配管と、を有する熱源ユニットと、蓄熱槽と、蓄熱槽内伝熱管と、それらを接続する配管と、蓄冷媒体と、を有する蓄熱ユニットと、負荷側熱交換器と、減圧装置と、それらを接続する配管と、を有する負荷ユニットと、を備え、冷媒が非共沸の混合冷媒の場合、蓄冷時に組成調整装置を用いて組成調整を行うものである。
【0022】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1を図面を参照して説明する。
図1〜4は実施の形態1を示す図で、図1は蓄熱システムの冷凍サイクルの回路図、図2は単段圧縮運転のP−h線図、図3は多段圧縮運転のP−h線図、図4は、圧縮比と、多段圧縮と単段圧縮の理論冷凍サイクル上のCOP比を示した図である。
図1において、1a,1bは圧縮機、2は四方弁、3は熱源側熱交換器(送風ファンを含む)、4aは気液分離器、5a,5c,5dは減圧装置、6は蓄熱槽、7は蓄熱槽伝熱管、8は蓄冷媒体、9は負荷側熱交換器(送風ファンを含む)、10a〜10kは開閉弁、11はアキュムレータ、Xは熱源ユニット、Yは負荷ユニット、Zは蓄熱ユニットで、熱源ユニットXと負荷ユニットYと蓄熱ユニットZとは冷凍サイクルを構成する。
【0023】
単段圧縮を行う場合は、開閉弁10a,10bを開けて、開閉弁10cを閉じ、圧縮機1a、1bの吸入側は開閉弁10aを介して連通し、また圧縮機1a、1bの吐出側は開閉弁10bを介して連通する。この回路構成を並列接続構成と呼ぶことにする。一方、二段圧縮を行う場合は、開閉弁10a,10bを閉じ、開閉弁10cを開けて、圧縮機1aの吐出側は開閉弁10cを介して圧縮機1bの吸入側に連通する。この圧縮機回路構成を直列接続構成と呼ぶことにする。
【0024】
次に蓄冷時の単段圧縮運転、及び二段圧縮運転の動作について図1を用いて説明する。蓄冷時は開閉弁10hを開、開閉弁10j、10k、10iを閉にして、熱源ユニットXと蓄熱ユニットZで冷凍サイクルを構成する。
【0025】
蓄冷時の単段圧縮運転の動作を説明する。
開閉弁10a、10b、10gを開、開閉弁10c、10d、10fを閉にして、さらに減圧装置5aを全閉にする。
【0026】
そして、圧縮機1aで圧縮されて吐出した高圧ガス冷媒は、開閉弁10bを介して、圧縮機1bで圧縮されて吐出した高圧ガス冷媒と合流して、四方弁2を介して、熱源側熱交換器3へ流入する。熱源側熱交換器3では熱交換器内を流通する冷媒温度に対して低温の周囲空気との熱交換により凝縮されて、熱源側熱交換器3出口では高圧液冷媒、或いは高圧二相冷媒となって流出し、開閉弁10gを介し、減圧装置5cで減圧されて低圧2相状態になって蓄熱槽伝熱管7へと流入する。蓄熱槽伝熱管7では管内を流通する冷媒温度より高温の蓄冷媒体8との熱交換により蒸発されて、蓄熱槽伝熱管7出口では低圧ガス冷媒となって流出し、開閉弁10h、四方弁2、アキュムレータ11を介して、圧縮機1aの吸入側へ流入し、圧縮機1bの吸入側には開閉弁10aを介して流入する。一方、蓄熱槽6では蓄熱槽伝熱管7を流通する冷媒の吸熱作用により蓄冷媒体8の温度が低下し、さらに凝固温度に到達すると蓄熱槽伝熱管7のまわりに凝固しはじめる。
【0027】
蓄冷時の二段圧縮運転の動作を説明する。
開閉弁10c、10d、10fを開、開閉弁10a、10b、10gを閉にする。
【0028】
そして、圧縮機1aで圧縮されて吐出したガス冷媒は、開閉弁10cを介した後、気液分離器4aから流入する中圧飽和ガス冷媒が開閉弁10dを介して合流して、圧縮機1bの吸入側に流入する。圧縮機1bで圧縮されて吐出した高圧ガス冷媒は、四方弁2を介して、熱源側熱交換器3へ流入する。熱源側熱交換器3では熱交換器内を流通する冷媒温度に対して低温の周囲空気との熱交換により凝縮されて、熱源側熱交換器3出口では高圧液冷媒、或いは高圧二相冷媒となって流出し、減圧装置5aで減圧された後、中圧二相冷媒となって気液分離器4aに流入する。
【0029】
気液分離器4aで分離された中圧飽和ガス冷媒は開閉弁10dを介して圧縮機1bの吸入側へ流入する一方、中圧飽和液冷媒は開閉弁10fを介して減圧装置5cで減圧された後、低圧2相状態になって蓄熱槽伝熱管7へと流入する。蓄熱槽伝熱管7では管内を流通する冷媒温度より高温の蓄冷媒体8との熱交換により蒸発されて、蓄熱槽伝熱管7出口では低圧ガス冷媒となって流出し、開閉弁10h、四方弁2、アキュムレータ11を介して、圧縮機1aの吸入側へと流入する。一方、蓄熱槽6では蓄熱槽伝熱管7を流通する冷媒の吸熱作用により蓄冷媒体8の温度が低下し、さらに凝固温度に到達すると蓄熱槽伝熱管7のまわりに凝固しはじめる。
【0030】
蓄冷利用冷房時の単段圧縮運転の動作を説明する。蓄冷利用冷房運転時は開閉弁10i、10j、10kを開、開閉弁10hを閉にして、熱源ユニットX、負荷ユニットY、蓄熱ユニットZで冷凍サイクルを構成する。
【0031】
開閉弁10a、10b、10gを開、開閉弁10c、10d、10fを閉にして、さらに減圧装置5aを全閉にする。
【0032】
そして、圧縮機1aで圧縮されて吐出した高圧ガス冷媒は、開閉弁10bを介して、圧縮機1bで圧縮されて吐出した高圧ガス冷媒と合流して、四方弁2を介して、熱源側熱交換器3へ流入する。熱源側熱交換器3では熱交換器内を流通する冷媒温度に対して低温の周囲空気との熱交換により凝縮されて、熱源側熱交換器3出口では高圧液冷媒、或いは高圧二相冷媒となって流出し、開閉弁10gを介し、減圧装置5cを流通するが、ここでは減圧されずに蓄熱槽伝熱管7へと流入する。
【0033】
蓄熱槽伝熱管7では管内を流通する冷媒温度より低温の蓄冷媒体8との熱交換により凝縮されて、蓄熱槽伝熱管7出口では過冷却した高圧液冷媒となって流出し、開閉弁10i、開閉弁10kを介して、減圧装置5dへ流通し、ここで減圧されて低圧二相冷媒状態で負荷側熱交換器9へ流入する。負荷側熱交換器9では管内を流通する冷媒温度より高温の周囲空気との熱交換により蒸発されて、負荷側熱交換器9出口では低圧ガス冷媒となって流出し、四方弁2、アキュムレータ11を介して、圧縮機1aの吸入側へ流入し、圧縮機1bの吸入側には開閉弁10aを介して流入する。
【0034】
二段圧縮に使用する圧縮機1a、1bの容量は蓄冷時の二段圧縮運転を想定して決定するが、その具体的な決定方法の手順の一例を以下に示す。
対象冷媒は混合冷媒R407Cとし、説明を簡単にするために、組成はR32:R125:R134a=23%:25%:52%一定とし、冷凍サイクルにおいて凝縮器出口は飽和液状態、蒸発器出口は飽和ガス状態とし、圧力損失は減圧装置以外の箇所では無いとする。また、圧縮は断熱圧縮とし、膨張は等エントロピ変化とする。
【0035】
次に計算条件として、蓄冷時の冷凍サイクルにおける高圧を1.6[MPa]、低圧を0.4[MPa]として、中圧は高段側の圧縮比と低段側の圧縮比を一定とする値とし、0.8[MPa]とする。また物性計算にはRefProp Ver.6を使用する。
【0036】
以上の条件下における単段圧縮、二段圧縮の計算結果を図2、図3のP−h線図に示す。
図2の蒸発器の入口と出口の比エンタルピ差Δhe1=152.4[kJ/kg]
図3の蒸発器の入口と出口の比エンタルピ差Δhe2=191.1[kJ/kg]
図3の気液分離比=Δhg:Δhl=19.3%:80.7%
単段圧縮運転時と同等冷凍能力を二段圧縮運転時でも確保するには、単段圧縮機の容量1に対して、下段圧縮機の容量はΔhe1/Δhe2の式で求めることができる。計算すると0.797となる。一方、上段圧縮機の容量は下段圧縮機容量と気液分離比を用いて求めることができる。計算すると上段圧縮機の容量は0.988となる。あとは、冷凍サイクルの負荷上限値を考慮して、上段と下段の圧縮機容量比を保持しながら比例設計する。
【0037】
尚、圧縮機容量は圧縮機内のストロークボリュームの容積で調整してもいいし、インバータを搭載して、圧縮機の回転数で調整してもいい。尚、この場合、一方の圧縮機をインバータを搭載した運転容量可変の圧縮機とし、もう片方を運転容量一定の圧縮機にして運転すれば、インバータを1つ減らすことができて設備コスト低減につながる。
【0038】
また、冷媒種類がR407C以外のものを使用する場合も、単段圧縮運転、二段圧縮運転の動作方法は同じである。
【0039】
二段圧縮と単段圧縮の長所を示す。
二段圧縮の長所はCOPが良く、また1台当たりの圧縮比が小さいので、軸受け等にかかる力が小さいため、圧縮機の信頼性が高いことであり、冷凍サイクル全体の圧縮比が大きいほど、この特徴は顕著になる。例を以下に示す。
図2、図3において、二段圧縮と単段圧縮における同一冷凍能力下での理論冷凍サイクル上のCOPを計算する。COP=冷凍能力量[kJ/h]/圧縮機入力[kJ/h]で求まる。
単段圧縮の場合の冷媒流量G=1[kg/h]とすると、
・冷凍能力Qr=G×Δhe1=152.4[kJ/h]
・ 圧縮機入力W=G×Δhw1=34.0[kJ/h]
・ COP=Qr/W=4.48
となる。
【0040】
一方、多段圧縮の場合、単段圧縮時と同等冷凍能力を確保するための冷媒流量はG下段=0.797[kg/h]、G上段=0.988[kg/h]なので、
・ 圧縮機上段入力W上段=G上段×Δhw2=16.3[kJ/kg]
・ 圧縮機下段入力W下段=G下段×Δhw3=13.5[kJ/kg]
・ COP=Qr/(W上段+W下段)=5.11
となり、単段圧縮のCOPと比較して約14%向上する。
【0041】
また、圧縮比が大きいと、圧縮機吐出ガス冷媒温度が上昇して、冷凍機油の劣化が促進されて、圧縮機が故障したり冷媒が熱分解する可能性があり、圧縮機の信頼性が低下する。二段圧縮にして圧縮比を小さくすることは信頼性の向上につながる。
【0042】
一方、単段圧縮の長所は冷凍能力量が大きいことである。例を以下に示す。
図2、図3において、2台の圧縮機の容量を0.797、0.988とすると、単段圧縮と二段圧縮を行った場合の冷凍能力は、
・単段圧縮の冷凍能力Qr=(0.797+0.988)・Δhe1=272.0[kJ/h]
・二段圧縮の冷凍能力Qr=0.988・Δhe2=152.4[kJ/h]
となり、単段圧縮時は、二段圧縮時に対して179%能力増加を図ることができる。
同一容量の2台の圧縮機を用いて単段圧縮した場合の全冷凍能力は各圧縮機容量×台数で表すことができるが、二段圧縮した場合の全冷凍能力は約1台分の圧縮機容量となり、単段圧縮と比較して概ね半分の冷凍能力になる。例えば、定格10HPの室外機に5HP用の圧縮機が2台搭載されている場合、2台圧縮機を単段圧縮運転した場合は全冷凍能力として10HPを確保できるが、二段圧縮した場合は全冷凍能力として約5HPで10HP容量を確保することはできない。
【0043】
また、圧縮比が小さい場合は、二段圧縮と単段圧縮との理論冷凍サイクル上のCOPの差が小さくなる。図4に低圧を0.4[MPa]一定とした時の圧縮比と、理論冷凍サイクル上の二段圧縮の単段圧縮に対するCOPの向上比率の関係について示す。圧縮比が小さくなると、実サイクル上では配管圧力損失や、気液分離器での熱ロス、圧縮機のインバータの発熱ロス、圧縮機単体の特性などを考慮すると、図4のように単段圧縮の方がCOPが良くなる運転条件がある。
【0044】
次に蓄冷運転時の必要圧縮機容量について説明する。昼間の蓄冷利用冷房運転において、蓄冷熱を利用する割合は、昼間の全負荷量の約20%〜40%分であり、残りは圧縮機を運転して賄う方式が一般的である。仮に昼間の全負荷量を定格冷房能力×運転時間と想定する。さらに、昼間の冷房時間と夜間の蓄冷時間を同じとすると、蓄冷時に必要な冷凍能力は、定格冷房時の20%〜40%である。また、冷房時と蓄冷時の蒸発温度の違いや熱源側熱交換器3の周囲空気温度の違い、すなわち昼間と夜間の外気温の違いを考慮すると蓄冷時に必要な圧縮機容量は、冷房時の半分以下である。
【0045】
昼間の蓄冷利用冷房時と、蓄冷時において、必要な圧縮機容量が2倍以上違うことを考慮すると、蓄冷利用冷房時は要求される冷凍能力が大きく、かつ圧縮比が小さいので、冷凍能力量確保を重視した単段圧縮運転を行ない、蓄冷時は要求される冷凍能力が小さく、かつ蒸発温度が低いため圧縮比が大きくなる傾向があるので、COPが良く、圧縮機の信頼性が高い多段圧縮運転を行うようにすれば、低設備コストで低運転コストなシステムを実現できる。
【0046】
また、蓄冷など要求される冷凍能力量が小さい時に圧縮比が小さくなって、実冷凍サイクル上で単段圧縮運転のCOPが二段圧縮運転のCOPよりよくなる場合は、二段圧縮運転から1台単段運転にすれば、低コストで高COP運転を実現することができる。
【0047】
常時二段圧縮運転すると、例えば定格10HPの機種に10HP用圧縮機を2台搭載する必要があり、設備コストが高くなる。蒸発温度が−30℃になる例えば冷凍用機器ではなく、蒸発温度が−10℃以上を想定している機器であれば、単段圧縮運転と二段圧縮運転を切替えれるようにして、5HP圧縮機を2台搭載する方が設備コスト上有効である。
【0048】
以上より、二段圧縮と単段圧縮の長所を考慮して切替え運転することは設備コスト、COP向上による運転コストを低減する上で大いに有効である。
【0049】
二段圧縮と単段圧縮の運転切替方法の一例として、昼間の冷房運転時は単段圧縮運転して、夜間の蓄冷時は多段圧縮運転する。
【0050】
二段圧縮と単段圧縮の運転切替方法の別の一例として、一番高圧となる圧縮機の吐出側の圧力と、一番低圧になる圧縮機の吸入側の圧力を何らかの手段で検知して、その圧縮比が予め定めた閾値を超える場合は、二段圧縮を選択し、閾値を超えない場合は単段圧縮を選択する。
【0051】
二段圧縮と単段圧縮の運転切替方法の別の一例として、凝縮器の凝縮温度と蒸発器の蒸発温度を何らかの方法で検知して、それらの値から高圧、低圧を算出し、その圧力比が予め定めた閾値を超える場合は、二段圧縮を選択し、閾値を超えない場合は単段圧縮を選択する。
【0052】
閾値は、圧縮比とCOPの関係で単段圧縮と二段圧縮の優位性が逆転する点を定める。尚COPは、理論冷凍サイクル上の理論COPではなく、実サイクル上の圧力損失や熱ロスや圧縮機単体の性能特性を考慮した実COPで検討する。この閾値が正しいことを計算だけではなく実機試験で確認できれば尚良いことは言うまでもない。
【0053】
前記の冷媒圧力を検知する一手段として、圧縮機1aの吸入配管に圧力センサを設ける一方、圧縮機1cの吐出配管に圧力センサを設けて各圧力を検知する例がある。また熱源側熱交換器3と負荷側熱交換器9の二相冷媒流通部にそれぞれ温度センサを設けて凝縮温度と蒸発温度を検知する冷がある。
【0054】
運転中は予め定めた検知時間毎に、冷凍サイクルの吐出圧と吸入圧、或いは凝縮温度と蒸発温度から算出する高圧と低圧を検知して圧縮比或いは圧力比を求め、前記閾値と比較して大きいか、小さいかを判断して単段圧縮か二段圧縮のどちらかを選択する。そして現行の圧縮方法と比較して、変更する必要がある場合は、変更する。
【0055】
検知時間間隔は、アクチュエータ変更後に冷凍サイクルが安定するまでの時間を考慮して設定するが、冷凍サイクルの規模、延長配管長により大きく異なるので、それぞれの条件に最も合う時間を見つけて設定する。
また過度な圧縮方法の変更は、圧力変化による圧縮機損傷や寿命の短縮化の可能性があることから、圧縮方法を変更後はある一定間隔の間は圧縮方法を変更しないと定めることや、1回の起動から停止までの間の圧縮方法の変更回数を制限することも冷凍サイクルの信頼性上有効である。
【0056】
多段圧縮運転と単段圧縮運転の切替については蓄熱時と蓄熱利用暖房運転時にも適用できる。ここでは説明を省略する。
【0057】
蓄熱ユニットの蓄熱槽は従来のアイスオンコイルのスタティック氷蓄熱槽であれば適用できるため、リニューアル時に従来の蓄熱槽を使用して冷媒回路を組むことは可能である。
【0058】
以上により、実施の形態1で示した蓄熱式冷凍サイクルを使用すれば、複数の圧縮機と、四方弁と、熱源側熱交換器と、複数の気液分離器と、複数の減圧装置と、それらを接続する配管と、を有する熱源ユニットと、蓄熱槽と、蓄熱槽内伝熱管と、それらを接続する配管と、蓄冷媒体と、を有する蓄熱ユニットと、負荷側熱交換器と、減圧装置と、それらを接続する配管と、を有する負荷ユニットで構成する冷媒回路において、要求されている冷凍能力や圧縮比を検知して、複数の圧縮機で単段圧縮運転するか多段圧縮運転するかを選択できる回路構成、運転方法を採用することで、設備コストの低減とCOP向上による運転コストの低減を図ることができる。
【0059】
実施の形態2.
以下、この発明の実施の形態2を図面を参照して説明する。
図5は実施の形態2を示す図で、蓄熱システムの冷凍サイクルの回路図である。図5において、1a,1bは圧縮機、2は四方弁、3は熱源側熱交換器(送風ファンを含む)、4bは中間冷却器、5a,5c,5dは減圧装置、6は蓄熱槽、7は蓄熱槽伝熱管、8は蓄冷媒体、9は負荷側熱交換器(送風ファンを含む)、10a〜10kは開閉弁、11はアキュムレータ、Xは熱源ユニット、Yは負荷ユニット、Zは蓄熱ユニットで、熱源ユニットXと負荷ユニットYと蓄熱ユニットZは冷凍サイクルを構成する。
【0060】
次に蓄冷時の単段圧縮運転、及び二段圧縮運転の動作について図5を用いて説明する。
蓄冷時は開閉弁10hを開、開閉弁10i、10j、10kを閉にして、熱源ユニットXと蓄熱ユニットZで冷凍サイクルを構成する。
【0061】
蓄冷時の単段圧縮運転の動作を説明する。
開閉弁10a、10b、10fを開、開閉弁10c、10d、10gを閉にして、さらに減圧装置5aを全閉にする。
【0062】
そして、圧縮機1aで圧縮されて吐出した高圧ガス冷媒は、開閉弁10bを介して、圧縮機1bで圧縮されて吐出した高圧ガス冷媒と合流して、四方弁2を介して、熱源側熱交換器3へ流入する。熱源側熱交換器3では熱交換器内を流通する冷媒温度に対して低温の周囲空気との熱交換により凝縮されて、熱源側熱交換器3出口では高圧液冷媒、及び高圧二相冷媒となって流出し、中間冷却器4bに流入するものの、ここでは熱交換をせず、開閉弁10fを介し、減圧装置5cにて減圧して蓄熱槽伝熱管7へと流入する。蓄熱槽伝熱管7では管内を流通する冷媒温度より高温の蓄冷媒体8との熱交換により蒸発されて、蓄熱槽伝熱管7出口では低圧ガス冷媒となって流出し、開閉弁10h、四方弁2、アキュムレータ11を介して、圧縮機1aの吸入側へ流入し、圧縮機1bの吸入側には開閉弁10aを介して流入する。蓄熱槽6で起こる現象は実施の形態1の蓄冷時と同様なので説明は省略する。
【0063】
蓄冷時の二段圧縮運転の動作を説明する。
開閉弁10c、10d、10fを開、開閉弁10a、10b、10gを閉にする。
【0064】
そして、圧縮機1aで圧縮されて吐出したガス冷媒は、開閉弁10cを介して後、中間冷却器4bから流入する中圧ガス冷媒或いは中圧二相冷媒が開閉弁10dを介して合流して、圧縮機1bの吸入側に流入する。圧縮機1bで圧縮されて吐出した高圧ガス冷媒は、四方弁2を介して、熱源側熱交換器3へ流入する。熱源側熱交換器3では熱交換器内を流通する冷媒温度に対して低温の周囲空気との熱交換により凝縮されて、熱源側熱交換器3出口では高圧液冷媒、或いは高圧二相冷媒となって流出し、途中分岐して、一方はそのまま中間熱交換器4b内伝熱管へ流入し、他方は減圧装置5aで減圧された後、中圧二相冷媒となって中間冷却器4bに流入する。
【0065】
中間冷却器4b内伝熱管へ流入した高圧液冷媒、或いは高圧二相冷媒の冷媒温度に対して、中間冷却器4b内の中圧冷媒温度は低いため、高圧液冷媒、或いは高圧二相冷媒はここでさらに凝縮して高圧液冷媒として流出した後、開閉弁10fを介して、減圧装置5cで減圧して蓄熱槽伝熱管7へと流入する。
【0066】
一方、中間冷却器4bの容器内に流入した中圧二相冷媒は蒸発して中圧ガス冷媒、或いは中圧二相冷媒となり、開閉弁10dを介して、圧縮機1aの吐出ガス冷媒と合流して圧縮機1bの吸入側へと流入する。
【0067】
蓄熱槽伝熱管7では管内を流通する冷媒温度より高温の蓄冷媒体8との熱交換により蒸発されて、蓄熱槽伝熱管7出口では低圧ガス冷媒となって流出し、開閉弁10h、四方弁2、アキュムレータ11を介して、圧縮機1aの吸入側へと流入する。蓄熱槽6で起こる現象は実施の形態1の蓄冷時と同様なので説明は省略する。
【0068】
二段圧縮に使用する圧縮機の容量は蓄冷運転を想定して決定するが、その具体的決定方法の手順は実施の形態1と同様なので説明を省略する。
【0069】
また、冷媒種類がR407C以外のものを使用する場合も、単段圧縮運転、二段圧縮運転の動作方法は同じである。
【0070】
二段圧縮と単段圧縮の切替運転を行うことで冷凍サイクルの設備コストを低減し、COP向上による運転コストを低減できることは実施の形態1に説明したのでここでは省略し、また圧縮方法の切替方法についても実施の形態1と同様なので説明を省略する。
【0071】
以上により、実施の形態2で示した蓄熱式冷凍サイクルを使用すれば、複数の圧縮機と、四方弁と、熱源側熱交換器と、複数の中間冷却器と、複数の減圧装置と、それらを接続する配管と、を有する熱源ユニットと、蓄熱槽と、蓄熱槽内伝熱管と、それらを接続する配管と、蓄冷媒体と、を有する蓄熱ユニットと、負荷側熱交換器と、減圧装置と、それらを接続する配管と、を有する負荷ユニットで構成する冷媒回路において、要求されている冷凍能力や圧縮比を検知して、複数の圧縮機で単段圧縮運転するか多段圧縮運転するかを選択できる回路構成、運転方法を採用することで、設備コストの低減とCOP向上による運転コストの低減を図ることができる。
【0072】
実施の形態3.
以下、この発明の実施の形態3を図面を参照して説明する。
図6は実施の形態3を示す図で、蓄熱システムの冷凍サイクルの回路図である。図6において、1a,1bは圧縮機、2は四方弁、3は熱源側熱交換器(送風ファンを含む)、4cはエコノマイザ、5c,5dは減圧装置、6は蓄熱槽、7は蓄熱槽伝熱管、8は蓄冷媒体、9は負荷側熱交換器(送風ファンを含む)、10a〜10kは開閉弁、11はアキュムレータ、Xは熱源ユニット、Yは負荷ユニット、Zは蓄熱ユニットで、熱源ユニットXと負荷ユニットYと蓄熱ユニットZは冷凍サイクルを構成する。
【0073】
次に蓄冷時の単段圧縮運転、及び二段圧縮運転の動作について図6を用いて説明する。蓄冷時は開閉弁10hを開、開閉弁10i、10j、10kを閉にして、熱源ユニットXと蓄熱ユニットZで冷凍サイクルを構成する。
【0074】
蓄冷時の単段圧縮運転の動作を説明する。
開閉弁10a、10b、10gを開、開閉弁10c、10d、10e、10fを閉にする。
【0075】
そして、圧縮機1aで圧縮されて吐出した高圧ガス冷媒は、開閉弁10bを介して、圧縮機1bで圧縮されて吐出した高圧ガス冷媒と合流して、四方弁2を介して、熱源側熱交換器3へ流入する。熱源側熱交換器3では熱交換器内を流通する冷媒温度に対して低温の周囲空気との熱交換により凝縮されて、熱源側熱交換器3出口では高圧液冷媒、或いは高圧二相冷媒となって流出し、開閉弁10gを介し、減圧装置5cにて減圧して蓄熱槽伝熱管7へと流入する。蓄熱槽伝熱管7では管内を流通する冷媒温度より高温の蓄冷媒体8との熱交換により蒸発されて、蓄熱槽伝熱管7出口では低圧ガス冷媒となって流出し、開閉弁10h、四方弁2、アキュムレータ11を介して、圧縮機1aの吸入側へ流入し、圧縮機1bの吸入側には開閉弁10aを介して流入する。蓄熱槽6で起こる現象は実施の形態1の蓄冷時と同様なので説明は省略する。
【0076】
蓄冷時の二段圧縮運転の動作を説明する。
開閉弁10c、10d、10e、10fを開、開閉弁10a、10b、10gを閉にする。この時、圧縮機1aの吐出側は開閉弁10cを介して圧縮機1bの吸入側に連通する。
【0077】
そして、圧縮機1aで圧縮されて吐出したガス冷媒は、開閉弁10cを介して後、エコノマイザ4cから流入する中圧飽和ガス冷媒が開閉弁10dを介して合流して、圧縮機1bの吸入側に流入する。圧縮機1bで圧縮されて吐出した高圧ガス冷媒は、四方弁2を介して、熱源側熱交換器3へ流入する。熱源側熱交換器3では熱交換器内を流通する冷媒温度に対して低温の周囲空気との熱交換により凝縮されて、熱源側熱交換器3出口では高圧液冷媒、或いは高圧二相冷媒となって流出し、開閉弁10eを介してエコノマイザ4cへ流入後、減圧した後気液分離した中圧飽和ガス冷媒は開閉弁10dを介して圧縮機1bの吸入側へ流入する一方、残った中圧飽和液冷媒はさらに減圧して低圧二相冷媒となり開閉弁10fを介して蓄熱槽伝熱管7へと流入する。
【0078】
蓄熱槽伝熱管7では管内を流通する冷媒温度より高温の蓄冷媒体8との熱交換により蒸発されて、蓄熱槽伝熱管7出口では低圧ガス冷媒となって流出し、開閉弁10h、四方弁2、アキュムレータ11を介して、圧縮機1aの吸入側へと流入する。蓄熱槽6で起こる現象は実施の形態1の蓄冷時と同様なので説明は省略する。
【0079】
二段圧縮に使用する圧縮機の容量は蓄冷運転を想定して決定するが、その具体的決定方法の手順は実施の形態1と同様なので説明を省略する。
【0080】
また、冷媒種類がR407C以外のものを使用する場合も、単段圧縮運転、二段圧縮運転の動作方法は同じである。
【0081】
二段圧縮と単段圧縮の切替運転を行うことで冷凍サイクルの設備コストを低減し、COP向上による運転コストを低減できることは実施の形態1に説明したのでここでは省略し、また圧縮方法の切替方法についても実施の形態1と同様なので説明を省略する。
【0082】
以上により、実施の形態3で示した蓄熱式冷凍サイクルを使用すれば、複数の圧縮機と、四方弁と、熱源側熱交換器と、エコノマイザと、複数の減圧装置と、それらを接続する配管と、を有する熱源ユニットと、蓄熱槽と、蓄熱槽内伝熱管と、それらを接続する配管と、蓄冷媒体と、を有する蓄熱ユニットと、負荷側熱交換器と、減圧装置と、それらを接続する配管と、を有する負荷ユニットから構成する冷媒回路において、要求されている冷凍能力や圧縮比を検知して、複数の圧縮機で単段圧縮運転するかか多段圧縮運転するかを選択できる回路構成、運転方法を採用することで、設備コストの低減とCOP向上による運転コストの低減を図ることができる。
【0083】
実施の形態4.
以下、この発明の実施の形態4を図面を参照して説明する。
図7〜10は実施の形態4を示す図で、図7,8は蓄熱システムの冷凍サイクル概略図、図9はエジェクタ概略図、図10はP−h線図である。
図7において、1は圧縮機、2は四方弁、3は熱源側熱交換器(送風ファンを含む)、5c,5dは減圧装置、6は蓄熱槽、7は蓄熱槽伝熱管、8は蓄冷媒体、9は負荷側熱交換器(送風ファンを含む)、10a〜10kは開閉弁、12は気液分離器、13はエジェクタ、Xは熱源ユニット、Yは負荷ユニット、Zは蓄熱ユニットで、熱源ユニットXと負荷ユニットYと蓄熱ユニットZは冷凍サイクルを構成する。
【0084】
次に蓄冷時の動作について図7を用いて説明する。
蓄冷時は開閉弁10fを開、開閉弁10i、10j、10kを閉にして、熱源ユニットXと蓄熱ユニットZで冷凍サイクルを構成する。
【0085】
開閉弁10b、10d、10eを開、開閉弁10a、10cを閉にする。圧縮機1で圧縮されて吐出した高圧ガス冷媒は、四方弁2を介して、熱源側熱交換器3へ流入する。熱源側熱交換器3では熱交換器内を流通する冷媒温度に対して低温の周囲空気との熱交換により凝縮されて、熱源側熱交換器3出口では高圧液冷媒、或いは高圧二相冷媒となって流出し、開閉弁10bを介し、エジェクタ13へと流入する。エジェクタ13では図9のノズル部で当エントロピ変化で減圧した低圧二相冷媒に吸入部から低圧ガス冷媒が流入し、デフューザ部で昇圧した後、中圧二相冷媒状態で気液分離器12へ流入する。本動作の圧力変化を図10に示す。
【0086】
ここで気液分離した中圧飽和ガス冷媒は開閉弁10dを介して圧縮機1吸入側へ流入し、中圧飽和液冷媒は開閉弁10eを介して減圧装置5cへ流入し、ここで減圧した後、低圧二相冷媒状態で蓄熱槽伝熱管7へと流入する。蓄熱槽伝熱管7では管内を流通する冷媒温度より高温の蓄冷媒体8との熱交換により蒸発されて、蓄熱槽伝熱管7出口では低圧ガス冷媒となって流出し、開閉弁10fを介してエジェクタ吸入部18へと流入する。蓄熱槽6で起こる現象は実施の形態1の蓄冷時と同様なので説明は省略する。
【0087】
また図8のように、開閉弁10aを有する吸入配管の一端を気液分離器に接続すると、畜冷運転以外ではアキュムレータとして使用できて設備コストの低減を図ることができる。畜冷時は開閉弁10b、10lを開けて、開閉弁10aを閉じる。畜冷運転以外では、開閉弁10aを開いて、開閉弁10b、10lを閉じる。
【0088】
エジェクタ13は蓄冷時のみ使用し、その他の運転時はエジェクタ13及び気液分離器12を使用しない。
エジェクタ13の効果について簡単に示す。
高圧液冷媒を低圧二相冷媒にする膨張過程において、従来の減圧装置で減圧膨張すると、等エンタルピ変化のため、膨張エネルギーを冷凍サイクル外へ放出していることになり無駄である。一方、エジェクタ13は断熱膨張、即ち等エントロピ変化のためその分膨張エネルギーが低減しないため、冷凍サイクルの冷凍能力が向上する。
【0089】
エジェクタ13は蒸発器温度が低いほど膨張エネルギーの回収率が大きくなり有効なので、蓄冷時のみに適用する。
エジェクタ13は断熱熱落差をノズルにて運動エネルギーに変換し、エジェクタ吸引部18から吸引流を吸引して圧縮機1の吸入圧力を上昇させる圧縮仕事を行う。駆動流のエネルギーと吸引流の圧縮仕事の比ηをエジェクタ効率と定義している。例えばエジェクタ効率を0.5とすれば、蓄冷材に水を使用して蒸発温度が−10℃とした蓄冷時に、蓄熱槽伝熱管内冷媒圧力より吸入圧力を9.80665×104[Pa]高くすることは理論上は可能である。一方、蒸発温度が10℃くらいの場合は、吸入圧力はその半分以下の分しか上昇しないので、実サイクルでは他の圧力損失の影響を受けて、エジェクタ効果が消滅する。
【0090】
以上により、実施の形態4で示した蓄熱式冷凍サイクルを使用すれば、圧縮機と、四方弁と、熱源側熱交換器と、エジェクタと気液分離器と、複数の減圧装置と、それらを接続する配管と、を有する熱源ユニットと、蓄熱槽と、蓄熱槽内伝熱管と、それらを接続する配管と、蓄冷媒体と、を有する熱源側ユニットと、負荷側熱交換器と、減圧装置と、それらを接続する配管と、を有する負荷側ユニットで構成する冷媒回路において、蓄冷時に膨張動力回収装置を用いた運転することで、従来捨てていた膨張エネルギーを有効に活用して蓄冷運転COPを向上することができる。
【0091】
実施の形態5.
以下、この発明の実施の形態5を図面を参照して説明する。
図11,12は実施の形態5を示す図で、図11は蓄熱システムの冷凍サイクルの回路図、図12は蒸発器入口、出口、高低差熱交換器出口の比エンタルピを示す図である。
図11において、1は圧縮機、2は四方弁、3は熱源側熱交換器(送風ファンを含む)、5c,5dは減圧装置、6は蓄熱槽、7は蓄熱槽伝熱管、8は蓄冷媒体、9は負荷側熱交換器(送風ファンを含む)、10e〜10kは開閉弁、11はアキュムレータ、15は高低圧熱交換器、Xは熱源ユニット、Yは負荷ユニット、Zは蓄熱ユニットで、熱源ユニットXと負荷ユニットYと蓄熱ユニットZは冷凍サイクルを構成する。
【0092】
次に蓄冷時における高低圧熱交換器15を組込んだ冷媒回路の動作について図11を用いて説明する。
蓄冷時は開閉弁10i、10j、10kを閉にして、熱源ユニットXと蓄熱ユニットZで冷凍サイクルを構成する。
【0093】
開閉弁10e、10fを開にする。圧縮機1で圧縮されて吐出した高圧ガス冷媒は、四方弁2を介して、熱源側熱交換器3へ流入する。熱源側熱交換器3では熱交換器内を流通する冷媒温度に対して低温の周囲空気との熱交換により凝縮されて、熱源側熱交換器3出口では高圧液冷媒、或いは高圧二相冷媒となって流出し、高低圧熱交換器15へ流入する。ここで低圧冷媒と熱交換してさらに凝縮して過冷却した高圧液冷媒として流出し、開閉弁10eを介し、減圧装置5cへ流入し、ここで減圧した後、低圧二相冷媒状態で蓄熱槽伝熱管7へと流入する。
【0094】
蓄熱槽伝熱管7では管内を流通する冷媒温度より高温の蓄冷媒体8との熱交換により蒸発されて、蓄熱槽伝熱管7出口では低圧ガス冷媒となって流出し、開閉弁10fを介して高低圧熱交換器15へ流入し、ここで高圧冷媒と熱交換して蒸発し、低圧過熱ガスとしてアキュムレータ11を介して圧縮機1の吸入側へ流入する。蓄熱槽6で起こる現象は実施の形態1の蓄冷時と同様なので説明は省略する。
【0095】
高低圧熱交換器15は蓄冷時のみ使用し、その他の運転時は使用しない。蓄冷時だけ使用する理由を説明する。
蒸発器出口の冷媒温度が周囲空気より低い温度の場合、冷媒は圧縮機1の吸入側へ至る経路の途中で周囲空気に放熱し、冷媒は過熱ガスとなる。蓄冷時は、特に蒸発器出口の冷媒温度が低く、周囲空気へ放出する熱量が無視できない。この周囲へ無駄に放出していた冷熱を冷凍サイクルの高圧液側で回収すれば、冷凍サイクルの冷凍能力が増加する。
【0096】
例えば、冷房時の蒸発器出口温度を10℃、蓄冷時の蒸発器出口温度を−10℃、いずれも飽和ガス状態として、周囲空気温度を25℃とする。また高低圧熱交換器出口温度は周囲空気温度−5[℃]、即ち20℃とする。
【0097】
対象冷媒をR407Cとし、循環組成を封入組成であるR32:R125:R134a=23%:25%:52%とする。尚物性計算はRefpropVer.6を用いることとする。
また蒸発器の入口乾き度を0.2として、蒸発器入口、出口、高低差熱交換器出口の比エンタルピの値を図12に示す。
【0098】
図12より、高低差熱交換器の部分の占める熱交換量割合ηを計算する。
・冷房η=(hhexout−heout)/(hhexout−hein)=4.1%
・蓄冷η=(hhexout−heout)/(hhexout−hein)=12.4%
となる。蒸発器で熱交換した全熱量にうち、前記計算結果分の熱は、従来は周囲空気に捨てていたものであるが、冷凍サイクルの高圧液側で回収すればその分、冷凍能力を増加することができる。
その回収熱量は、蒸発温度が低いほど大きくなり、高低差熱交換器における冷熱回収効果は冷房時より蓄冷時に顕著に効果があることが解る。
また、蓄熱槽伝熱管出口が低圧二相冷媒の場合は、冷媒の潜熱分、熱交換量が増加して、冷熱回収効果はさらに大きくなる。
【0099】
一方、冷熱を回収した高圧液冷媒側は、熱交換により液冷媒の過冷却度が大きくなり、その結果、蒸発器入口と出口の比エンタルピ差を大きくして冷凍能力を向上することができる。
【0100】
以上により、実施の形態5で示した蓄熱式冷凍サイクルを使用すれば、圧縮機と、四方弁と、熱源側熱交換器と、高低圧熱交換器と、複数の減圧装置と、それらを接続する配管と、を有する熱源ユニットと、蓄熱槽と、蓄熱槽内伝熱管と、それらを接続する配管と、蓄冷媒体と、を有する蓄熱ユニットと、負荷側熱交換器と、減圧装置と、を有する負荷ユニットで構成される冷媒回路において、蓄冷時に高低圧熱交換器を用いることで、従来蒸発器になる蓄熱槽伝熱管の出口から圧縮機吸入側への経路の途中で周囲空気に放出していた冷熱を冷凍サイクルの高圧液側で回収することで、冷凍能力を向上させることができる。
【0101】
実施の形態6.
以下、この発明の実施の形態5を図面を参照して説明する。
図13は実施の形態6を示す図で、蓄熱システムの冷凍サイクル概略図である。
図13において、1は圧縮機、2は四方弁、3は熱源側熱交換器(送風ファンを含む)、5a,5c,5dは減圧装置、6は蓄熱槽、7は蓄熱槽伝熱管、8は蓄冷媒体、9は負荷側熱交換器(送風ファンを含む)、10e,10h〜10kは開閉弁、11はアキュムレータ、15は高低圧熱交換器、17は気液分離器、Xは熱源ユニット、Yは負荷ユニット、Zは蓄熱ユニットで、熱源ユニットXと負荷ユニットYと蓄熱ユニットZは冷凍サイクルを構成する。
【0102】
次に蓄冷時において、組成調整器としての高低圧熱交換器15、及び気液分離器17を組込んだ冷媒回路の動作について図11を用いて説明する。
蓄冷時は開閉弁10hを開、開閉弁10i、10j、10kを閉にして、熱源ユニットXと蓄熱ユニットZで冷凍サイクルを構成する。
【0103】
開閉弁10eを開にする。圧縮機1で圧縮されて吐出した高圧ガス冷媒は、四方弁2を介して、熱源側熱交換器3へ流入する。熱源側熱交換器3では熱交換器内を流通する冷媒温度に対して低温の周囲空気との熱交換により凝縮されて、熱源側熱交換器3出口では高圧液冷媒、或いは高圧二相冷媒となって流出し、気液分離器17へ流入し、ここで分離された高圧ガス冷媒は高低圧熱交換器15へ流入し、ここで低圧冷媒と熱交換して凝縮し、高圧液冷媒として流出し、開閉弁10eを介し、減圧装置5cで減圧した後、低圧二相冷媒状態で蓄熱槽伝熱管7へと流入する。
【0104】
蓄熱槽伝熱管7では管内を流通する冷媒温度より高温の蓄冷媒体8との熱交換により蒸発されて、蓄熱槽伝熱管7出口では低圧ガス冷媒となって流出し、開閉弁10h、四方弁2、アキュムレータ11を介して圧縮機1の吸入側へ流入する。
【0105】
一方、気液分離器17で分離された高圧飽和液冷媒は減圧装置5aで減圧して低圧二相冷媒となって高低圧熱交換器15へ流入する。ここで高圧冷媒と熱交換して蒸発して低圧ガス冷媒となり、アキュムレータ11へ流入する。
【0106】
組成調整は蓄冷時のみ行い、その他の運転時は行なわない。
組成調整の効果及びそのメカニズムについて説明する。
低沸点冷媒のR32成分が多い混合冷媒を蒸発器である負荷側熱交換器9に流せば、圧力上昇、冷媒密度増大による冷媒流速の低減を図ることができるので、圧力損失を低減させて冷凍サイクルのCOPを向上させることができる。
【0107】
そこで気液分離器17を用いて組成調整を行う。気液分離器17において、飽和ガスの組成はガス化しやすい低沸点のR32が多くなっており、逆に飽和液の組成はガス化しにくい高沸点のR134aが多くなっている。そこでR32成分が多い飽和ガス冷媒を蒸発器である負荷側熱交換器9へ流通させるために、高低圧熱交換器15で熱交換して液冷媒にした後減圧して負荷側熱交換器9入口へ流入させる。一方、R32が少ない飽和液冷媒は、蒸発器である負荷側熱交換器9をバイパスさせて圧縮機1の吸入側へと戻すために減圧して低圧二相冷媒にした後、高低圧熱交換器16で熱交換して低圧ガス冷媒として圧縮機1の吸入側へと流入する。
【0108】
以上により、実施の形態6で示した蓄熱式冷凍サイクルを使用すれば、圧縮機と、四方弁と、熱源側熱交換器と、組成調整装置としての高低圧熱交換器と気液分離器と、高低圧熱交換器と、複数の減圧装置と、それらを接続する配管と、を有する熱源ユニットと、蓄熱槽と、蓄熱槽内伝熱管と、それらを接続する配管と、蓄冷媒体と、を有する蓄熱ユニットと、負荷側熱交換器と、減圧装置と、それらを接続する配管と、を有する負荷ユニットで構成する冷媒回路において、蓄冷時に組成調整を行うことで吸入圧力を上昇させて、冷凍サイクルのCOPを向上させることができる。
【0109】
【発明の効果】
この発明に係る蓄熱式冷凍サイクルは、複数の圧縮機と、四方弁と、熱源側熱交換器と、複数の気液分離器と、複数の減圧装置と、それらを接続する配管と、を有する熱源ユニットと、蓄熱槽と、蓄熱槽内伝熱管と、それらを接続する配管と、蓄冷媒体と、を有する蓄熱ユニットと、負荷側熱交換器と、減圧装置と、それらを接続する配管と、を有する負荷ユニットと、を備え、状況に応じ、複数の圧縮機を用いて多段圧縮運転と単段圧縮運転とを選択して実行することで、低設備コストでCOP向上による運転コストの低減を実現する効果が得られる。
【0110】
また、複数の圧縮機と、四方弁と、熱源側熱交換器と、複数の中間冷却器と、複数の減圧装置と、それらを接続する配管と、を有する熱源ユニットと、蓄熱槽と、蓄熱槽内伝熱管と、それらを接続する配管と、蓄冷媒体と、を有する蓄熱ユニットと、負荷側熱交換器と、減圧装置と、それらを接続する配管と、有する負荷ユニットと、を備え、状況に応じ、複数の圧縮機を用いて多段圧縮運転と単段圧縮運転とを選択して実行することで、低設備コストでCOP向上による運転コストの低減を実現する効果が得られる。
【0111】
また、複数の圧縮機と、四方弁と、熱源側熱交換器と、エコノマイザと、複数の減圧装置と、それらを接続する配管と、を有する熱源ユニットと、蓄熱槽と、蓄熱槽内伝熱管と、それらを接続する配管と、蓄冷媒体と、を有する蓄熱ユニットと、負荷側熱交換器と、減圧装置と、それらを接続する配管と、を有する負荷ユニットと、を備え、状況に応じ、複数の圧縮機を用いて多段圧縮運転と単段圧縮運転とを選択して実行することで、低設備コストでCOP向上による運転コストの低減を実現する効果が得られる。
【0112】
また、多段圧縮運転する場合は使用する複数の圧縮機を直列に接続し、単段圧縮運転する場合は使用する複数の圧縮機を並列に接続して、状況に応じ圧縮方法を選択することで、設備コスト、運転コストの低減を実現する効果が得られる。
【0113】
また、多段圧縮運転する場合に使用する各圧縮機の容量は、蓄冷時に多段圧縮運転する場合の各圧縮機の流量比に基づいて設定することで、蓄冷時のCOPを向上する効果が得られる。
【0114】
また、所定の圧縮機は容量可変形の圧縮機であり、残りは容量一定形の圧縮機とすることで、設備コストが低減する効果が得られる。
【0115】
この発明に係る蓄熱式冷凍サイクルの運転方法は、蓄冷時は多段圧縮運転、蓄冷時以外の時は単段圧縮運転することで、蓄冷時のCOPを向上する効果が得られる。
【0116】
また、複数の圧縮機の中で一番高い圧力となる圧縮機の吐出冷媒圧力と、一番低い圧力となる圧縮機の吸入冷媒圧力を検出し、前記吐出冷媒圧力と前記吸入冷媒圧力の比である圧縮比が予め定めた所定値より小さい場合は、単段圧縮運転を選択し、圧縮比が前記所定値より大きい場合は、多段圧縮運転を選択して、多段圧縮と単段圧縮という2つの圧縮方法において、現行運転と異なる圧縮方法を選択した場合、予め定めた制御時間経過後に圧縮方法を変更し、その後、予め定めた保護制御時間中は圧縮方法の変更を認めない運転方法により、低設備コストで低運転コストを実現する効果が得られる。
【0117】
この発明に係る蓄熱式冷凍サイクルは、圧縮機と、四方弁と、熱源側熱交換器と、膨張動力回収装置と、複数の減圧装置と、それらを接続する配管と、を有する熱源ユニットと、蓄熱槽と、蓄熱槽内伝熱管と、それらを接続する配管と、蓄冷媒体と、を有する蓄熱ユニットと、負荷側熱交換器と、減圧装置と、それらを接続する配管と、を有する負荷ユニットと、を備え、蓄冷時に膨張動力回収装置を使用することで、蓄冷時のCOPを向上する効果が得られる。
【0118】
また、圧縮機と、四方弁と、熱源側熱交換器と、高低圧熱交換器と、複数の減圧装置と、それらを接続する配管と、を有する熱源ユニットと、蓄熱槽と、蓄熱槽内伝熱管と、それらを接続する配管と、蓄冷媒体と、を有する蓄熱ユニットと、負荷側熱交換器と、減圧装置と、それらを接続する配管と、を有する負荷ユニットと、を備え、蓄冷時に高低圧熱交換器を使用することで、蓄冷時のCOPを向上する効果が得られる。
【0119】
また、圧縮機と、四方弁と、熱源側熱交換器と、組成調整装置と、複数の減圧装置と、それらを接続する配管と、を有する熱源ユニットと、蓄熱槽と、蓄熱槽内伝熱管と、それらを接続する配管と、蓄冷媒体と、を有する蓄熱ユニットと、負荷側熱交換器と、減圧装置と、それらを接続する配管と、を有する負荷ユニットと、を備え、冷媒が非共沸の混合冷媒の場合、蓄冷時に組成調整装置を用いて組成調整を行うことで、蓄冷時のCOPを向上する効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態1を示す図で、蓄熱システムの冷凍サイクルの回路図である。
【図2】 実施の形態1を示す図で、単段圧縮運転のP−h線図である。
【図3】 実施の形態1を示す図で、多段圧縮運転のP−h線図である。
【図4】 実施の形態1を示す図で、圧縮比と多段圧縮COPと単段圧縮COPの比を示した図である。
【図5】 実施の形態2を示す図で、蓄熱システムの冷凍サイクルの回路図である。
【図6】 実施の形態3を示す図で、蓄熱システムの冷凍サイクルの回路図である。
【図7】 実施の形態4を示す図で、蓄熱システムの冷凍サイクルの回路図である。
【図8】 実施の形態4を示す図で、蓄熱システムの冷凍サイクルの別の回路図である。
【図9】 実施の形態4を示す図で、エジェクタ概略図である。
【図10】 実施の形態4を示す図で、P−h線図である。
【図11】 実施の形態5を示す図で、蓄熱システムの冷凍サイクルの回路図である。
【図12】 実施の形態5を示す図で、蒸発器入口、出口、高低差熱交換器出口の比エンタルピを示す図である。
【図13】 実施の形態6を示す図で、蓄熱システムの冷凍サイクルの回路図である。
【図14】 従来の蓄熱システムの冷媒回路図である。
【符号の説明】
1,1a,1b 圧縮機、2 四方弁、3 熱源側熱交換器、4a 気液分離器、4b 中間冷却器、4c エコノマイザ、5a,5c,5d 減圧装置、6蓄熱槽、7 蓄熱槽伝熱管、8 蓄冷媒体、9 負荷側熱交換器、10a〜10k 開閉弁、11 アキュムレータ、12 気液分離器、13 エジェクタ、15 高低圧熱交換器、17 気液分離器、18 エジェクタ吸入部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat storage refrigeration cycle and an operation method thereof.
[0002]
[Prior art]
FIG. 14 is an apparatus diagram of a conventional multistage compression operation method of a heat storage system disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 8-61795.
[0003]
In FIG. 14, 20 is a low pressure side compressor, 21 is a high pressure side compressor, 22 is a condenser, 23 is an intercooler, 24, 28 and 32 are expansion valves, 25 is an evaporator, and 27, 31 and 35 are switching. A valve, 30 is a 2nd condenser, 33 is a cool storage material cooler, 36 is a cool storage material, 39 is a cool storage pump, 40, 41, 42 is a thermal cylinder.
[0004]
Next, the operation will be described with reference to FIG.
When the load is low, such as at night, the refrigerant cooled by the
[0005]
On the other hand, a part of the refrigerant cooled in the intermediate cooler 23 is sent from the
[0006]
Next, at the time of normal load operation such as daytime, as shown by a dotted line arrow in the drawing, the
[0007]
According to the multistage refrigeration apparatus and the multistage refrigeration method configured as described above, the
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional multistage compression operation method of the heat storage system is premised on a refrigeration apparatus having an evaporation temperature of −30 ° C. or less, and performing the multistage compression operation at all times is good in terms of performance and reliability of the compressor. However, assuming an evaporation temperature of 0 ° C. to 10 ° C., for example, during air conditioning, the compression ratio, which is the ratio between the refrigerant pressure on the discharge side of the compressor and the refrigerant pressure on the suction side, is smaller than that of the refrigeration apparatus, and thus the multistage compression operation Compared with the single-stage compression operation, the COP in actual operation is improved, and the compressor reliability may be hardly changed.
[0009]
Moreover, the refrigerating capacity at the time of the multistage compression operation is about half that of the single stage compression operation. For example, when two compressors are installed in a 10HP outdoor unit, two 10HP compressors must be prepared for two-stage compression operation, but two 5HP compressors must be prepared for single-stage compression operation. What is necessary is that constant multistage compression operation leads to an increase in equipment costs.
[0010]
This invention was made to eliminate such problems, and in the heat storage refrigeration cycle, while ensuring performance and reliability when the compression ratio is large, and assuming that the compression ratio is small, An object of the present invention is to provide a high-performance regenerative refrigeration cycle and its operation method at a low equipment cost.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
A heat storage type refrigeration cycle according to the present invention includes a plurality of compressors, a four-way valve, a heat source side heat exchanger, a plurality of gas-liquid separators, a plurality of decompression devices, and a pipe connecting them. A heat storage unit having a heat source unit, a heat storage tank, a heat transfer pipe in the heat storage tank, a pipe connecting them, a refrigerant storage body, a load-side heat exchanger, a decompression device, a pipe connecting them, The multi-stage compression operation and the single-stage compression operation are selected and executed using a plurality of compressors depending on the situation.
[0012]
In addition, a heat source unit having a plurality of compressors, a four-way valve, a heat source side heat exchanger, a plurality of intermediate coolers, a plurality of pressure reducing devices, and a pipe connecting them, a heat storage tank, and a heat storage A heat storage unit having a heat transfer pipe in a tank, a pipe connecting them, and a refrigerant storage body, a load-side heat exchanger, a decompression device, a pipe connecting them, and a load unit having a situation Accordingly, a multi-stage compression operation and a single-stage compression operation are selected and executed using a plurality of compressors.
[0013]
Also, a heat source unit having a plurality of compressors, a four-way valve, a heat source side heat exchanger, an economizer, a plurality of pressure reducing devices, and a pipe connecting them, a heat storage tank, and a heat transfer pipe in the heat storage tank And a heat storage unit having a pipe connecting them, a refrigerant storage body, a load side heat exchanger, a decompression device, and a load unit having a pipe connecting them, and depending on the situation, A multi-stage compression operation and a single-stage compression operation are selected and executed using a plurality of compressors.
[0014]
Further, when a multistage compression operation is performed, a plurality of compressors to be used are connected in series, and when a single stage compression operation is performed, a plurality of compressors to be used are connected in parallel.
[0015]
Moreover, the capacity | capacitance of each compressor used when performing multistage compression operation is set based on the flow rate ratio of each compressor at the time of multistage compression operation at the time of cold storage.
[0016]
The predetermined compressor is a variable capacity compressor, and the rest is a constant capacity compressor.
[0017]
The operation method of the regenerative refrigerating cycle according to the present invention is a multi-stage compression operation during cold storage, and a single-stage compression operation at times other than cold storage.
[0018]
Further, among the plurality of compressors, the refrigerant pressure at the discharge portion of the compressor at the most downstream of the refrigerant flow and the refrigerant pressure at the suction portion of the compressor at the most upstream are detected, and the discharge refrigerant pressure and the suction refrigerant are detected. When the compression ratio, which is the pressure ratio, is smaller than a predetermined threshold, single-stage compression operation is selected, and when the compression ratio is larger than the predetermined value, multi-stage compression operation is selected, and a compression method different from the current operation is selected. If selected, the compression method is changed after the elapse of a predetermined control time, and thereafter the change of the compression method is not allowed during the predetermined protection control time.
[0019]
A heat storage refrigeration cycle according to the present invention includes a compressor, a four-way valve, a heat source side heat exchanger, an expansion power recovery device, a plurality of decompression devices, and a heat source unit having a pipe connecting them, Load unit having a heat storage tank, a heat transfer pipe in the heat storage tank, a pipe connecting them, and a heat storage unit, a heat storage unit, a load-side heat exchanger, a decompression device, and a pipe connecting them And using an expansion power recovery device during cold storage.
[0020]
Also, a heat source unit having a compressor, a four-way valve, a heat source side heat exchanger, a high and low pressure heat exchanger, a plurality of pressure reducing devices, and piping connecting them, a heat storage tank, and a heat storage tank A heat storage unit having a heat transfer pipe, a pipe connecting them, and a refrigerant storage body, a load side heat exchanger, a decompression device, and a load unit having a pipe connecting them, and during cold storage A high-low pressure heat exchanger is used.
[0021]
Further, a heat source unit having a compressor, a four-way valve, a heat source side heat exchanger, a composition adjusting device, a plurality of pressure reducing devices, and a pipe connecting them, a heat storage tank, and a heat transfer tube in the heat storage tank And a load storage unit having a heat storage unit having a refrigerant storage body, a load-side heat exchanger, a decompression device, and a pipe connecting them. In the case of a boiling refrigerant mixture, the composition is adjusted using a composition adjusting device during cold storage.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 to 4 are
In FIG. 1, 1a and 1b are compressors, 2 is a four-way valve, 3 is a heat source side heat exchanger (including a blower fan), 4a is a gas-liquid separator, 5a, 5c and 5d are decompression devices, and 6 is a heat storage tank. , 7 is a heat storage tank heat transfer tube, 8 is a refrigerant storage body, 9 is a load side heat exchanger (including a blower fan), 10a to 10k are open / close valves, 11 is an accumulator, X is a heat source unit, Y is a load unit, and Z is In the heat storage unit, the heat source unit X, the load unit Y, and the heat storage unit Z constitute a refrigeration cycle.
[0023]
When performing single-stage compression, the on-off
[0024]
Next, operations of single-stage compression operation and two-stage compression operation during cold storage will be described with reference to FIG. During cold storage, the on-off
[0025]
The operation of the single stage compression operation during cold storage will be described.
The on-off
[0026]
Then, the high-pressure gas refrigerant compressed and discharged by the compressor 1a merges with the high-pressure gas refrigerant compressed and discharged by the
[0027]
The operation of the two-stage compression operation during cold storage will be described.
The on-off
[0028]
The gas refrigerant compressed and discharged by the compressor 1a passes through the on-off
[0029]
The medium-pressure saturated gas refrigerant separated by the gas-
[0030]
The operation of the single-stage compression operation at the time of cooling using the cold storage will be described. During the regenerative cooling operation, the on-off
[0031]
The on-off
[0032]
Then, the high-pressure gas refrigerant compressed and discharged by the compressor 1a merges with the high-pressure gas refrigerant compressed and discharged by the
[0033]
The heat storage tank
[0034]
The capacities of the
The target refrigerant is a mixed refrigerant R407C, and for the sake of simplicity, the composition is R32: R125: R134a = 23%: 25%: 52% constant, the condenser outlet is in a saturated liquid state, and the evaporator outlet is It is assumed that the gas is saturated and the pressure loss is not in any place other than the decompression device. The compression is adiabatic compression and the expansion is isentropic change.
[0035]
Next, as calculation conditions, the high pressure in the refrigeration cycle during cold storage is set to 1.6 [MPa], the low pressure is set to 0.4 [MPa], and the intermediate pressure is assumed to be a constant compression ratio on the high stage side and a compression ratio on the low stage side. And 0.8 [MPa]. In addition, RefProp Ver. 6 is used.
[0036]
The calculation results of single-stage compression and two-stage compression under the above conditions are shown in the Ph diagrams of FIGS.
Specific enthalpy difference Δhe1 = 152.4 [kJ / kg] between the inlet and outlet of the evaporator in FIG.
Specific enthalpy difference Δhe2 = 191.1 [kJ / kg] between the inlet and outlet of the evaporator in FIG.
Gas-liquid separation ratio in FIG. 3 = Δhg: Δhl = 19.3%: 80.7%
In order to ensure the same refrigeration capacity as in the single-stage compression operation even in the two-stage compression operation, the capacity of the lower-stage compressor can be obtained by the equation Δhe1 / Δhe2 with respect to the
[0037]
The compressor capacity may be adjusted by the volume of the stroke volume in the compressor, or may be adjusted by the rotation speed of the compressor by installing an inverter. In this case, if one compressor is operated with a variable operating capacity equipped with an inverter and the other compressor is operated with a constant operating capacity, the inverter can be reduced by one and the equipment cost can be reduced. Connected.
[0038]
Also, when the refrigerant type other than R407C is used, the operation method of the single-stage compression operation and the two-stage compression operation is the same.
[0039]
The advantages of two-stage compression and single-stage compression are shown.
The advantage of two-stage compression is that COP is good and the compression ratio per unit is small, so the force applied to the bearings is small, so the reliability of the compressor is high. This feature becomes remarkable. An example is shown below.
2 and 3, the COP on the theoretical refrigeration cycle under the same refrigeration capacity in the two-stage compression and the single-stage compression is calculated. COP = refrigeration capacity [kJ / h] / compressor input [kJ / h]
When the refrigerant flow rate G = 1 [kg / h] in the case of single-stage compression,
・ Refrigeration capacity Qr = G × Δhe1 = 152.4 [kJ / h]
Compressor input W = G × Δhw1 = 34.0 [kJ / h]
COP = Qr / W = 4.48
It becomes.
[0040]
On the other hand, in the case of multi-stage compression, the refrigerant flow rate for ensuring the same refrigeration capacity as in single-stage compression is G lower stage = 0.797 [kg / h] and G upper stage = 0.988 [kg / h].
・ Compressor upper stage input W upper stage = G upper stage × Δhw2 = 16.3 [kJ / kg]
・ Compressor lower stage input W lower stage = G lower stage × Δhw3 = 13.5 [kJ / kg]
COP = Qr / (W upper stage + W lower stage) = 5.11
Thus, it is improved by about 14% compared with the COP of the single stage compression.
[0041]
In addition, if the compression ratio is large, the compressor discharge gas refrigerant temperature rises, the deterioration of the refrigeration oil is accelerated, the compressor may break down or the refrigerant may be thermally decomposed, and the reliability of the compressor is increased. descend. Reducing the compression ratio by two-stage compression leads to improved reliability.
[0042]
On the other hand, the advantage of single-stage compression is that the refrigeration capacity is large. An example is shown below.
2 and 3, assuming that the capacity of the two compressors is 0.797 and 0.988, the refrigeration capacity when performing single-stage compression and two-stage compression is
-Refrigerating capacity Qr = (0.797 + 0.988) for single-stage compression- Δhe1 = 272.0 [kJ / h]
-Two-stage compression refrigeration capacity Qr = 0.988 · Δhe2 = 152.4 [kJ / h]
Thus, at the time of single-stage compression, it is possible to increase the capacity by 179% compared with the case of two-stage compression.
The total refrigeration capacity when single-stage compression is performed using two compressors with the same capacity can be expressed as the capacity of each compressor x number of units, but the total refrigeration capacity when compressed in two stages is about one unit of compression. The capacity is reduced and the refrigeration capacity is approximately half that of single-stage compression. For example, when two compressors for 5HP are installed in an outdoor unit rated at 10 HP, 10HP can be secured as the total refrigeration capacity when the two compressors are operated in a single stage compression. As a total refrigeration capacity, 10 HP capacity cannot be secured at about 5 HP.
[0043]
Further, when the compression ratio is small, the difference in COP on the theoretical refrigeration cycle between the two-stage compression and the single-stage compression becomes small. FIG. 4 shows the relationship between the compression ratio when the low pressure is constant at 0.4 [MPa] and the improvement ratio of COP to the single-stage compression of the two-stage compression on the theoretical refrigeration cycle. When the compression ratio is reduced, in consideration of the pressure loss in the actual cycle, the heat loss in the gas-liquid separator, the heat loss of the compressor inverter, the characteristics of the compressor alone, etc., single-stage compression as shown in Fig. 4 There are operating conditions in which the COP improves.
[0044]
Next, the required compressor capacity during the cold storage operation will be described. In daytime cold storage cooling operation, the ratio of using cold storage heat is about 20% to 40% of the total load during the day, and the rest is generally covered by driving a compressor. Suppose that the total load during the day is rated cooling capacity x operating time. Further, assuming that the cooling time during the daytime and the cold storage time during the night are the same, the refrigeration capacity required during cold storage is 20% to 40% during rated cooling. In addition, considering the difference in evaporation temperature during cooling and storage and the difference in ambient air temperature of the heat source
[0045]
Considering that the required compressor capacity is more than twice as much during daytime cold storage cooling and during cold storage, the required refrigeration capacity is large and the compression ratio is small during cold storage cooling. Performs single-stage compression operation with an emphasis on securing, and since the required refrigeration capacity is low at the time of cold storage and the evaporation temperature is low, the compression ratio tends to increase, so COP is good and the reliability of the compressor is high If the compression operation is performed, a system with a low equipment cost and a low operation cost can be realized.
[0046]
In addition, when the required refrigeration capacity amount such as cold storage is small and the compression ratio becomes small and the COP of the single-stage compression operation becomes better than the COP of the two-stage compression operation on the actual refrigeration cycle, one unit from the two-stage compression operation If single stage operation is used, high COP operation can be realized at low cost.
[0047]
When the two-stage compression operation is always performed, for example, it is necessary to install two 10HP compressors in a model having a rated 10HP, which increases the equipment cost. If the evaporation temperature is -30 ° C, for example, if it is not a refrigeration device and the device assumes an evaporation temperature of -10 ° C or higher, the single-stage compression operation and the two-stage compression operation can be switched and 5HP compression is performed. Installation of two machines is more effective in terms of equipment costs.
[0048]
From the above, switching operation in consideration of the advantages of two-stage compression and single-stage compression is very effective in reducing equipment costs and operation costs due to COP improvement.
[0049]
As an example of the operation switching method between the two-stage compression and the single-stage compression, the single-stage compression operation is performed during the daytime cooling operation, and the multistage compression operation is performed during the cold storage at night.
[0050]
As another example of the operation switching method between the two-stage compression and the single-stage compression, the pressure on the discharge side of the compressor having the highest pressure and the pressure on the suction side of the compressor having the lowest pressure are detected by some means. When the compression ratio exceeds a predetermined threshold, two-stage compression is selected, and when the compression ratio does not exceed the threshold, single-stage compression is selected.
[0051]
As another example of the operation switching method between the two-stage compression and the single-stage compression, the condensation temperature of the condenser and the evaporation temperature of the evaporator are detected by some method, and the high pressure and low pressure are calculated from these values, and the pressure ratio If the value exceeds a predetermined threshold, two-stage compression is selected, and if the threshold is not exceeded, single-stage compression is selected.
[0052]
The threshold defines the point where the superiority of single-stage compression and two-stage compression is reversed due to the relationship between the compression ratio and COP. The COP is not a theoretical COP on the theoretical refrigeration cycle, but an actual COP that considers pressure loss and heat loss on the actual cycle and performance characteristics of the compressor alone. It goes without saying that it is better if the threshold value can be confirmed not only by calculation but also by actual machine tests.
[0053]
As one means for detecting the refrigerant pressure, there is an example in which a pressure sensor is provided in the suction pipe of the compressor 1a and a pressure sensor is provided in the discharge pipe of the compressor 1c to detect each pressure. In addition, there is cold for detecting a condensation temperature and an evaporation temperature by providing a temperature sensor in each of the two-phase refrigerant circulation portions of the heat source
[0054]
During operation, the compression ratio or pressure ratio is obtained by detecting the discharge pressure and suction pressure of the refrigeration cycle or the high and low pressures calculated from the condensation temperature and evaporation temperature at predetermined detection times, and compared with the threshold value. Judge whether it is large or small and select either single-stage compression or two-stage compression. If it is necessary to change the current compression method, it is changed.
[0055]
The detection time interval is set in consideration of the time until the refrigeration cycle is stabilized after the actuator is changed. However, since the detection time interval varies greatly depending on the scale of the refrigeration cycle and the length of the extended pipe, the time most suitable for each condition is found and set.
In addition, excessive changes in the compression method may damage the compressor due to pressure changes and shorten the service life, so it is determined that the compression method will not be changed for a certain interval after changing the compression method, It is also effective in terms of reliability of the refrigeration cycle to limit the number of changes in the compression method from one start to stop.
[0056]
The switching between the multi-stage compression operation and the single-stage compression operation can be applied at the time of heat storage and heating operation using the heat storage. The description is omitted here.
[0057]
Since the heat storage tank of the heat storage unit can be applied as long as it is a conventional ice-on-coil static ice heat storage tank, it is possible to construct a refrigerant circuit using the conventional heat storage tank at the time of renewal.
[0058]
As described above, if the heat storage refrigeration cycle shown in the first embodiment is used, a plurality of compressors, a four-way valve, a heat source side heat exchanger, a plurality of gas-liquid separators, a plurality of decompression devices, A heat source unit having a pipe connecting them, a heat storage tank, a heat transfer pipe in the heat storage tank, a pipe connecting them, a heat storage unit having a refrigerant body, a load-side heat exchanger, and a pressure reducing device And a refrigerant circuit composed of a load unit having them and detecting a required refrigeration capacity and compression ratio, and performing a single-stage compression operation or a multi-stage compression operation with a plurality of compressors By adopting a circuit configuration and an operation method that can select the above, it is possible to reduce the equipment cost and the operation cost by improving the COP.
[0059]
FIG. 5 is a diagram showing the second embodiment and is a circuit diagram of a refrigeration cycle of the heat storage system. In FIG. 5, 1a and 1b are compressors, 2 is a four-way valve, 3 is a heat source side heat exchanger (including a fan), 4b is an intercooler, 5a, 5c and 5d are decompressors, 6 is a heat storage tank, 7 is a heat storage tank heat transfer tube, 8 is a refrigerant storage body, 9 is a load side heat exchanger (including a blower fan), 10a to 10k are open / close valves, 11 is an accumulator, X is a heat source unit, Y is a load unit, and Z is a heat storage. In the unit, the heat source unit X, the load unit Y, and the heat storage unit Z constitute a refrigeration cycle.
[0060]
Next, operations of single-stage compression operation and two-stage compression operation during cold storage will be described with reference to FIG.
During cold storage, the on-off
[0061]
The operation of the single stage compression operation during cold storage will be described.
The on-off
[0062]
Then, the high-pressure gas refrigerant compressed and discharged by the compressor 1a merges with the high-pressure gas refrigerant compressed and discharged by the
[0063]
The operation of the two-stage compression operation during cold storage will be described.
The on-off
[0064]
The gas refrigerant compressed and discharged by the compressor 1a passes through the on-off
[0065]
Since the intermediate-pressure refrigerant temperature in the intermediate cooler 4b is lower than the refrigerant temperature of the high-pressure liquid refrigerant or high-pressure two-phase refrigerant flowing into the heat transfer pipe in the intermediate cooler 4b, the high-pressure liquid refrigerant or high-pressure two-phase refrigerant is Here, after further condensing and flowing out as a high-pressure liquid refrigerant, the pressure is reduced by the
[0066]
On the other hand, the intermediate-pressure two-phase refrigerant flowing into the container of the intermediate cooler 4b evaporates to become an intermediate-pressure gas refrigerant or an intermediate-pressure two-phase refrigerant, and merges with the discharge gas refrigerant of the compressor 1a via the on-off
[0067]
The heat storage tank
[0068]
Although the capacity | capacitance of the compressor used for two-stage compression is determined supposing cold storage operation, since the procedure of the specific determination method is the same as that of
[0069]
Also, when the refrigerant type other than R407C is used, the operation method of the single-stage compression operation and the two-stage compression operation is the same.
[0070]
Since it has been described in the first embodiment that the equipment cost of the refrigeration cycle can be reduced by performing the switching operation between the two-stage compression and the single-stage compression, and the operation cost by improving the COP has been described, it is omitted here, and the compression method is switched. Since the method is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.
[0071]
As described above, if the heat storage refrigeration cycle shown in the second embodiment is used, a plurality of compressors, a four-way valve, a heat source side heat exchanger, a plurality of intermediate coolers, a plurality of decompression devices, and A heat source unit, a heat storage tank, a heat transfer pipe in the heat storage tank, a pipe connecting them, a heat storage unit having a refrigerant storage body, a load-side heat exchanger, and a pressure reducing device. In a refrigerant circuit composed of a load unit having a pipe connecting them, whether a single-stage compression operation or a multi-stage compression operation is performed with a plurality of compressors by detecting the required refrigeration capacity and compression ratio. By adopting a circuit configuration and an operation method that can be selected, it is possible to reduce the equipment cost and the operation cost by improving the COP.
[0072]
FIG. 6 is a diagram showing the third embodiment and is a circuit diagram of a refrigeration cycle of the heat storage system. In FIG. 6, 1a and 1b are compressors, 2 is a four-way valve, 3 is a heat source side heat exchanger (including a fan), 4c is an economizer, 5c and 5d are decompressors, 6 is a heat storage tank, and 7 is a heat storage tank. Heat transfer tubes, 8 is a refrigerant storage unit, 9 is a load side heat exchanger (including a fan), 10a to 10k are on-off valves, 11 is an accumulator, X is a heat source unit, Y is a load unit, Z is a heat storage unit, Unit X, load unit Y, and heat storage unit Z constitute a refrigeration cycle.
[0073]
Next, operations of single-stage compression operation and two-stage compression operation during cold storage will be described with reference to FIG. During cold storage, the on-off
[0074]
The operation of the single stage compression operation during cold storage will be described.
The on-off
[0075]
Then, the high-pressure gas refrigerant compressed and discharged by the compressor 1a merges with the high-pressure gas refrigerant compressed and discharged by the
[0076]
The operation of the two-stage compression operation during cold storage will be described.
The on-off
[0077]
The gas refrigerant compressed and discharged by the compressor 1a passes through the on-off
[0078]
The heat storage tank
[0079]
Although the capacity | capacitance of the compressor used for two-stage compression is determined supposing cold storage operation, since the procedure of the specific determination method is the same as that of
[0080]
Also, when the refrigerant type other than R407C is used, the operation method of the single-stage compression operation and the two-stage compression operation is the same.
[0081]
Since it has been described in the first embodiment that the equipment cost of the refrigeration cycle can be reduced by performing the switching operation between the two-stage compression and the single-stage compression, and the operation cost by improving the COP has been described, it is omitted here, and the compression method is switched. Since the method is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.
[0082]
As described above, if the heat storage refrigeration cycle shown in the third embodiment is used, a plurality of compressors, a four-way valve, a heat source side heat exchanger, an economizer, a plurality of pressure reducing devices, and piping connecting them. A heat source unit, a heat storage tank, a heat transfer pipe in the heat storage tank, a pipe connecting them, a heat storage unit, a heat storage unit, a load side heat exchanger, a decompression device, and connecting them In a refrigerant circuit composed of a load unit having a pipe to be operated, a circuit capable of detecting a required refrigeration capacity and a compression ratio and selecting a single-stage compression operation or a multi-stage compression operation with a plurality of compressors. By adopting the configuration and operation method, it is possible to reduce the facility cost and the operation cost by improving the COP.
[0083]
FIGS. 7 to 10 are diagrams showing a fourth embodiment, FIGS. 7 and 8 are schematic views of a refrigeration cycle of a heat storage system, FIG. 9 is a schematic diagram of an ejector, and FIG. 10 is a Ph diagram.
In FIG. 7, 1 is a compressor, 2 is a four-way valve, 3 is a heat source side heat exchanger (including a blower fan), 5c and 5d are decompressors, 6 is a heat storage tank, 7 is a heat storage tank heat transfer tube, and 8 is a cold storage. Medium, 9 is a load side heat exchanger (including a blower fan), 10a to 10k are on-off valves, 12 is a gas-liquid separator, 13 is an ejector, X is a heat source unit, Y is a load unit, Z is a heat storage unit, The heat source unit X, the load unit Y, and the heat storage unit Z constitute a refrigeration cycle.
[0084]
Next, the operation during cold storage will be described with reference to FIG.
During cold storage, the on-off
[0085]
The on-off
[0086]
The gas-liquid separated medium pressure saturated gas refrigerant flows into the
[0087]
Further, as shown in FIG. 8, when one end of the suction pipe having the on-off
[0088]
The
The effect of the
In the expansion process in which the high-pressure liquid refrigerant is converted into the low-pressure two-phase refrigerant, if decompression and expansion are performed by a conventional decompression device, expansion energy is discharged outside the refrigeration cycle due to a change in isoenthalpy. On the other hand, since the
[0089]
The
The
[0090]
As described above, if the heat storage refrigeration cycle shown in the fourth embodiment is used, a compressor, a four-way valve, a heat source side heat exchanger, an ejector, a gas-liquid separator, a plurality of pressure reducing devices, A heat source unit having a pipe to be connected, a heat storage tank, a heat transfer pipe in the heat storage tank, a pipe connecting them, and a heat storage unit, a heat source side unit having a refrigerant body, a load side heat exchanger, and a pressure reducing device. In a refrigerant circuit composed of a load-side unit having a pipe connecting them, by operating using an expansion power recovery device during cold storage, the cool energy storage operation COP is effectively utilized by utilizing the expansion energy that has been discarded in the past. Can be improved.
[0091]
Embodiment 5 FIG.
Embodiment 5 of the present invention will be described below with reference to the drawings.
11 and 12 are diagrams showing the fifth embodiment, FIG. 11 is a circuit diagram of a refrigeration cycle of the heat storage system, and FIG. 12 is a diagram showing specific enthalpies of the evaporator inlet, outlet, and elevation difference heat exchanger outlet.
In FIG. 11, 1 is a compressor, 2 is a four-way valve, 3 is a heat source side heat exchanger (including a blower fan), 5c and 5d are decompressors, 6 is a heat storage tank, 7 is a heat storage tank heat transfer tube, and 8 is a cold storage. Medium, 9 is a load side heat exchanger (including a blower fan), 10e to 10k are on-off valves, 11 is an accumulator, 15 is a high / low pressure heat exchanger, X is a heat source unit, Y is a load unit, Z is a heat storage unit The heat source unit X, the load unit Y, and the heat storage unit Z constitute a refrigeration cycle.
[0092]
Next, operation | movement of the refrigerant circuit incorporating the high-low
At the time of cold storage, the on-off
[0093]
The on-off
[0094]
In the heat storage tank
[0095]
The high / low
When the refrigerant temperature at the evaporator outlet is lower than the ambient air, the refrigerant dissipates heat to the ambient air in the course of the path leading to the suction side of the
[0096]
For example, the evaporator outlet temperature during cooling is 10 ° C., the evaporator outlet temperature during cold storage is −10 ° C., and both are in a saturated gas state, and the ambient air temperature is 25 ° C. The high-low pressure heat exchanger outlet temperature is set to ambient air temperature -5 [° C.], that is, 20 ° C.
[0097]
The target refrigerant is R407C, and the circulation composition is R32: R125: R134a = 23%: 25%: 52% which is an enclosed composition. The physical properties were calculated using RefpropVer. 6 is used.
The value of specific enthalpy at the evaporator inlet, outlet, and elevation difference heat exchanger outlet is shown in FIG.
[0098]
From FIG. 12, the heat exchange amount ratio η occupied by the height difference heat exchanger is calculated.
Cooling η = (hexex-heout) / (hexex-hein) = 4.1%
-Cold storage η = (hex-out) / (hex-out) = 12.4%
It becomes. Of the total amount of heat exchanged in the evaporator, the heat corresponding to the calculation result was previously thrown away into the ambient air, but if recovered on the high-pressure liquid side of the refrigeration cycle, the refrigeration capacity is increased by that amount. be able to.
It can be seen that the amount of recovered heat increases as the evaporation temperature is lower, and the effect of recovering the cold in the elevation difference heat exchanger is significantly more effective during cold storage than during cooling.
Moreover, when the heat storage tank heat transfer tube outlet is a low-pressure two-phase refrigerant, the amount of latent heat of the refrigerant and the amount of heat exchange are increased, and the cold energy recovery effect is further increased.
[0099]
On the other hand, on the high-pressure liquid refrigerant side from which the cold energy has been recovered, the degree of supercooling of the liquid refrigerant is increased by heat exchange, and as a result, the specific enthalpy difference between the evaporator inlet and outlet can be increased to improve the refrigerating capacity.
[0100]
As described above, if the heat storage refrigeration cycle shown in the fifth embodiment is used, a compressor, a four-way valve, a heat source side heat exchanger, a high-low pressure heat exchanger, a plurality of pressure reducing devices, and a connection between them are connected. A heat source unit, a heat storage tank, a heat transfer pipe in the heat storage tank, a pipe connecting them, a heat storage unit having a refrigerant body, a load-side heat exchanger, and a pressure reducing device. In a refrigerant circuit composed of load units, a high and low pressure heat exchanger is used during cold storage, so that it is released into the ambient air in the middle of the path from the outlet of the heat storage tank heat transfer tube, which is a conventional evaporator, to the compressor suction side. The refrigeration capacity can be improved by collecting the cold heat that has been collected on the high-pressure liquid side of the refrigeration cycle.
[0101]
Embodiment 5 of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 13 is a
In FIG. 13, 1 is a compressor, 2 is a four-way valve, 3 is a heat source side heat exchanger (including a blower fan), 5a, 5c and 5d are decompressors, 6 is a heat storage tank, 7 is a heat storage tank heat transfer tube, 8 Is a refrigerant storage body, 9 is a load side heat exchanger (including a blower fan), 10e, 10h to 10k are on-off valves, 11 is an accumulator, 15 is a high / low pressure heat exchanger, 17 is a gas-liquid separator, and X is a heat source unit. , Y is a load unit, Z is a heat storage unit, and the heat source unit X, the load unit Y, and the heat storage unit Z constitute a refrigeration cycle.
[0102]
Next, the operation of the refrigerant circuit incorporating the high-low
During cold storage, the on-off
[0103]
The on-off
[0104]
The heat storage tank
[0105]
On the other hand, the high-pressure saturated liquid refrigerant separated by the gas-
[0106]
The composition is adjusted only during cold storage, not during other operations.
The effect of the composition adjustment and its mechanism will be described.
If a mixed refrigerant containing a large amount of R32 component of the low boiling point refrigerant is passed through the load
[0107]
Therefore, the composition is adjusted using the gas-
[0108]
As described above, if the heat storage refrigeration cycle shown in
[0109]
【The invention's effect】
A heat storage type refrigeration cycle according to the present invention includes a plurality of compressors, a four-way valve, a heat source side heat exchanger, a plurality of gas-liquid separators, a plurality of decompression devices, and a pipe connecting them. A heat storage unit having a heat source unit, a heat storage tank, a heat transfer pipe in the heat storage tank, a pipe connecting them, a refrigerant storage body, a load-side heat exchanger, a decompression device, a pipe connecting them, A multi-stage compression operation and a single-stage compression operation using a plurality of compressors depending on the situation, thereby reducing the operation cost by improving the COP at a low equipment cost. The effect to be achieved is obtained.
[0110]
In addition, a heat source unit having a plurality of compressors, a four-way valve, a heat source side heat exchanger, a plurality of intermediate coolers, a plurality of pressure reducing devices, and a pipe connecting them, a heat storage tank, and a heat storage A heat storage unit having a heat transfer pipe in a tank, a pipe connecting them, and a refrigerant storage body, a load-side heat exchanger, a decompression device, a pipe connecting them, and a load unit having a situation Accordingly, by selecting and executing the multi-stage compression operation and the single-stage compression operation using a plurality of compressors, it is possible to obtain an effect of realizing a reduction in operation cost by improving COP at a low equipment cost.
[0111]
Also, a heat source unit having a plurality of compressors, a four-way valve, a heat source side heat exchanger, an economizer, a plurality of pressure reducing devices, and a pipe connecting them, a heat storage tank, and a heat transfer pipe in the heat storage tank And a heat storage unit having a pipe connecting them, a refrigerant storage body, a load side heat exchanger, a decompression device, and a load unit having a pipe connecting them, and depending on the situation, By selecting and executing the multi-stage compression operation and the single-stage compression operation using a plurality of compressors, it is possible to obtain an effect of realizing a reduction in operation cost by improving COP at a low equipment cost.
[0112]
In addition, in the case of multi-stage compression operation, a plurality of compressors to be used are connected in series, and in the case of single-stage compression operation, a plurality of compressors to be used are connected in parallel, and a compression method is selected according to the situation. The effect which implement | achieves reduction of an installation cost and an operating cost is acquired.
[0113]
In addition, the capacity of each compressor used when performing multistage compression operation is set based on the flow rate ratio of each compressor when performing multistage compression operation during cold storage, so that the effect of improving COP during cold storage can be obtained. .
[0114]
Further, the predetermined compressor is a variable capacity compressor, and the remaining compressor is a constant capacity compressor, so that the effect of reducing the equipment cost can be obtained.
[0115]
The operation method of the regenerative refrigeration cycle according to the present invention can achieve the effect of improving COP during cold storage by performing multistage compression operation during cold storage and single-stage compression operation during times other than cold storage.
[0116]
The compressor discharge refrigerant pressure that is the highest pressure among the plurality of compressors and the suction refrigerant pressure of the compressor that is the lowest pressure are detected, and the ratio of the discharge refrigerant pressure and the suction refrigerant pressure. When the compression ratio is smaller than a predetermined value, the single-stage compression operation is selected. When the compression ratio is larger than the predetermined value, the multi-stage compression operation is selected, and multistage compression and single-stage compression are performed. In one compression method, if a compression method different from the current operation is selected, the compression method is changed after the lapse of a predetermined control time, and then the operation method that does not allow the change of the compression method during the predetermined protection control time, The effect of realizing low operating cost with low equipment cost can be obtained.
[0117]
A heat storage refrigeration cycle according to the present invention includes a compressor, a four-way valve, a heat source side heat exchanger, an expansion power recovery device, a plurality of decompression devices, and a heat source unit having a pipe connecting them, Load unit having a heat storage tank, a heat transfer pipe in the heat storage tank, a pipe connecting them, and a heat storage unit, a heat storage unit, a load-side heat exchanger, a decompression device, and a pipe connecting them And by using the expansion power recovery device during cold storage, an effect of improving COP during cold storage can be obtained.
[0118]
Also, a heat source unit having a compressor, a four-way valve, a heat source side heat exchanger, a high and low pressure heat exchanger, a plurality of pressure reducing devices, and piping connecting them, a heat storage tank, and a heat storage tank A heat storage unit having a heat transfer pipe, a pipe connecting them, and a refrigerant storage body, a load side heat exchanger, a decompression device, and a load unit having a pipe connecting them, and during cold storage By using a high and low pressure heat exchanger, the effect of improving COP during cold storage can be obtained.
[0119]
Further, a heat source unit having a compressor, a four-way valve, a heat source side heat exchanger, a composition adjusting device, a plurality of pressure reducing devices, and a pipe connecting them, a heat storage tank, and a heat transfer tube in the heat storage tank And a load storage unit having a heat storage unit having a refrigerant storage body, a load-side heat exchanger, a decompression device, and a pipe connecting them. In the case of a boiling mixed refrigerant, the effect of improving COP during cold storage can be obtained by adjusting the composition using a composition adjusting device during cold storage.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows the first embodiment, and is a circuit diagram of a refrigeration cycle of a heat storage system.
FIG. 2 shows the first embodiment and is a Ph diagram of single-stage compression operation.
FIG. 3 is a diagram showing the first embodiment and is a Ph diagram of multi-stage compression operation;
FIG. 4 is a diagram showing the first embodiment and is a diagram showing a compression ratio and a ratio of a multi-stage compression COP and a single-stage compression COP.
FIG. 5 is a diagram showing the second embodiment and is a circuit diagram of a refrigeration cycle of a heat storage system.
FIG. 6 is a diagram illustrating the third embodiment and is a circuit diagram of a refrigeration cycle of the heat storage system.
FIG. 7 shows the fourth embodiment and is a circuit diagram of a refrigeration cycle of the heat storage system.
FIG. 8 shows the fourth embodiment, and is another circuit diagram of the refrigeration cycle of the heat storage system.
FIG. 9 is a diagram showing a fourth embodiment and is a schematic diagram of an ejector.
FIG. 10 is a diagram showing the fourth embodiment and is a Ph diagram;
FIG. 11 shows the fifth embodiment and is a circuit diagram of a refrigeration cycle of the heat storage system.
FIG. 12 is a diagram illustrating the fifth embodiment, and is a diagram illustrating specific enthalpies of an evaporator inlet, an outlet, and an elevation difference heat exchanger outlet;
FIG. 13 shows the sixth embodiment and is a circuit diagram of the refrigeration cycle of the heat storage system.
FIG. 14 is a refrigerant circuit diagram of a conventional heat storage system.
[Explanation of symbols]
1, 1a, 1b Compressor, 2 Four-way valve, 3 Heat source side heat exchanger, 4a Gas-liquid separator, 4b Intermediate cooler, 4c Economizer, 5a, 5c, 5d Pressure reducing device, 6 heat storage tank, 7 Heat storage tank heat transfer tube , 8 Regenerator, 9 Load side heat exchanger, 10a to 10k on-off valve, 11 Accumulator, 12 Gas-liquid separator, 13 Ejector, 15 High / low pressure heat exchanger, 17 Gas-liquid separator, 18 Ejector suction part.
Claims (6)
予め定めた検知時刻毎に冷媒の圧縮比又は圧力比を算出し、
算出した圧縮比又は圧力比が、予め定めた閾値より小さい場合は単段圧縮運転を選択するとともに、前記閾値より大きい場合は多段圧縮運転を選択し、
運転中の圧縮方法と異なる圧縮方法を選択した場合、圧縮方法を変更後、圧縮方法を変更した時刻から次の検知時刻までの時間よりも長い所定の保護制御時間が経過するまでは圧縮方法の変更を認めない
ことを特徴とする蓄熱式冷凍サイクルの運転方法。 It is an operation method of a regenerative refrigerating cycle that can be executed by selecting either a multistage compression operation or a single stage compression operation using a plurality of compressors,
Calculate the refrigerant compression ratio or pressure ratio at each predetermined detection time,
When the calculated compression ratio or pressure ratio is smaller than a predetermined threshold, select a single-stage compression operation, and when larger than the threshold , select a multi-stage compression operation,
When a compression method different from the compression method during operation is selected, after the compression method is changed, until the predetermined protection control time longer than the time from the time when the compression method is changed to the next detection time elapses, A method of operating a regenerative refrigerating cycle, characterized in that no change is allowed.
前記蓄熱式冷凍サイクルが起動してから停止するまでの間に、所定の回数を越えた圧縮方法の変更を認めないNo change in compression method beyond a predetermined number of times during the period from when the heat storage refrigeration cycle starts to when it stops.
ことを特徴とする請求項1に記載の蓄熱式冷凍サイクルの運転方法。The operation method of the regenerative refrigeration cycle according to claim 1.
算出した圧縮比が、予め定めた閾値より小さい場合は単段圧縮運転を選択するとともに、前記閾値より大きい場合は多段圧縮運転を選択する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の蓄熱式冷凍サイクルの運転方法。 At each predetermined detection time, the refrigerant pressure at the discharge portion of the compressor at the most downstream of the refrigerant flow in the plurality of compressors and the refrigerant pressure at the suction portion of the compressor at the most upstream are detected, Calculating a compression ratio which is a ratio of the discharge refrigerant pressure and the suction refrigerant pressure ;
The heat storage type according to claim 1 or 2, wherein a single-stage compression operation is selected when the calculated compression ratio is smaller than a predetermined threshold value , and a multi-stage compression operation is selected when the calculated compression ratio is larger than the threshold value. How to operate the refrigeration cycle.
多段圧縮運転時は、前記熱源側熱交換器で凝縮された冷媒を前記気液分離器で気液分離して、分離された気冷媒を前記複数の圧縮機を繋ぐ配管へ流入させるとともに、分離された液冷媒を前記蓄熱層へ流入させ、At the time of multistage compression operation, the refrigerant condensed in the heat source side heat exchanger is gas-liquid separated by the gas-liquid separator, and the separated gas refrigerant is caused to flow into a pipe connecting the plurality of compressors and separated. Flowing liquid refrigerant into the heat storage layer,
単段圧縮運転時は、前記熱源側熱交換器で凝縮された冷媒を前記気液分離器を通さず前記蓄熱層へ流入させるDuring single-stage compression operation, the refrigerant condensed in the heat source side heat exchanger is allowed to flow into the heat storage layer without passing through the gas-liquid separator.
ことを特徴とする請求項1から3までのいずれかに記載の蓄熱式冷凍サイクルの運転方法。The operation method of the regenerative refrigeration cycle according to any one of claims 1 to 3.
多段圧縮運転時は、前記熱源側熱交換器で凝縮された冷媒を前記中間冷却器で冷却して前記蓄熱層へ流入させ、During multistage compression operation, the refrigerant condensed in the heat source side heat exchanger is cooled by the intermediate cooler and flows into the heat storage layer,
単段圧縮運転時は、前記熱源側熱交換器で凝縮された冷媒を前記中間冷却器で冷却せずに前記蓄熱層へ流入させるDuring single-stage compression operation, the refrigerant condensed in the heat source side heat exchanger is allowed to flow into the heat storage layer without being cooled by the intermediate cooler.
ことを特徴とする請求項1から3までのいずれかに記載の蓄熱式冷凍サイクルの運転方法。The operation method of the regenerative refrigeration cycle according to any one of claims 1 to 3.
多段圧縮運転時は、前記熱源側熱交換器で凝縮された冷媒を前記エコノマイザで気液分離して、分離された気冷媒を前記複数の圧縮機を繋ぐ配管へ流入させるとともに、分離された液冷媒を前記蓄熱層へ流入させ、At the time of multistage compression operation, the refrigerant condensed in the heat source side heat exchanger is separated into gas and liquid by the economizer, and the separated gas refrigerant is caused to flow into a pipe connecting the plurality of compressors, and the separated liquid Let the refrigerant flow into the heat storage layer,
単段圧縮運転時は、前記熱源側熱交換器で凝縮された冷媒を前記エコノマイザを通さず前記蓄熱層へ流入させることを特徴とする請求項1から3までのいずれかに記載の蓄熱式冷凍サイクルの運転方法。The regenerative refrigeration according to any one of claims 1 to 3, wherein during single-stage compression operation, the refrigerant condensed in the heat source side heat exchanger flows into the heat storage layer without passing through the economizer. How to run the cycle.
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