JP6381827B2 - Refrigeration cycle apparatus and showcase having the same - Google Patents

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Description

本発明は冷凍サイクル装置およびそれを備えたショーケースに関し、より特定的には、圧縮機の吐出側における冷媒の温度が制御される冷凍サイクル装置およびそれを備えたショーケースに関する。   The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus and a showcase including the refrigeration cycle apparatus, and more particularly to a refrigeration cycle apparatus in which the temperature of refrigerant on the discharge side of a compressor is controlled and a showcase including the refrigeration cycle apparatus.

冷凍サイクル装置において、蒸発器の過熱度が目標値になるように膨張弁の開度が制御される過熱度制御が知られている。たとえば特開平2−17358号公報(特許文献1)に開示された冷凍装置の過熱度制御装置は、冷媒の過熱度を検出する過熱度検出手段(具体的には蒸発器の入口側および出口側における冷媒の温度を検出する温度センサ)を備える。過熱度制御手段は、過熱度検出手段により検出された冷媒の過熱度と目標値との差が大きいほど、膨張弁の開度の変更量が大きくなるように膨張弁の開度を制御する。   In the refrigeration cycle apparatus, superheat control is known in which the opening degree of the expansion valve is controlled so that the superheat degree of the evaporator becomes a target value. For example, a superheat degree control device for a refrigeration apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-17358 (Patent Document 1) includes superheat degree detection means (specifically, an inlet side and an outlet side of an evaporator) for detecting the superheat degree of a refrigerant. The temperature sensor which detects the temperature of the refrigerant | coolant in this is provided. The superheat degree control means controls the opening degree of the expansion valve so that the change amount of the opening degree of the expansion valve becomes larger as the difference between the superheat degree of the refrigerant detected by the superheat degree detection means and the target value is larger.

過熱度制御においては、過熱度の目標値を適切に設定することにより(たとえば数K程度に設定することにより)、蒸発器の出口側における冷媒が飽和ガスに近い状態となる。つまり、蒸発器内の冷媒が気液二相状態となるので、空気と冷媒との間で高効率の熱交換が実現される。   In the superheat degree control, by appropriately setting the target value of the superheat degree (for example, by setting it to about several K), the refrigerant on the outlet side of the evaporator becomes close to the saturated gas. That is, since the refrigerant in the evaporator is in a gas-liquid two-phase state, highly efficient heat exchange is realized between the air and the refrigerant.

特開平2−17358号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2-17358

従来、低温用の冷凍サイクル装置では一般にR404C等の冷媒が用いられていた。しかし、環境負荷の低減を目的として、現在ではこれらの冷媒の使用は禁止されている。そして、より環境負荷が低い冷媒(たとえばR410AまたはR32等)を用いるための技術開発が進められている。   Conventionally, refrigerants such as R404C have been generally used in low-temperature refrigeration cycle apparatuses. However, the use of these refrigerants is currently prohibited for the purpose of reducing the environmental burden. And technical development for using a refrigerant | coolant (for example, R410A or R32 etc.) with a lower environmental load is advanced.

冷凍サイクル装置では、ガス冷媒が高圧縮比で圧縮されるように圧縮機を運転することが求められる。圧縮機における高圧縮比での断熱圧縮に伴い、ガス冷媒の温度は上昇する。低環境負荷の冷媒の多くは、従来の冷媒と比べて、圧縮機の吐出側における冷媒の温度(以下、「吐出温度」とも称する)が上昇しやすい特性を有する。そのため、過熱度制御が実行される冷凍サイクル装置において、たとえば低環境負荷の冷媒を用いた場合、冷媒の吐出温度が過度に上昇し得る。その結果、圧縮機の温度が許容範囲の上限値を上回ると、圧縮機に異常が生じる可能性がある。   In the refrigeration cycle apparatus, it is required to operate the compressor so that the gas refrigerant is compressed at a high compression ratio. With the adiabatic compression at a high compression ratio in the compressor, the temperature of the gas refrigerant increases. Many refrigerants with a low environmental load have a characteristic that the temperature of the refrigerant on the discharge side of the compressor (hereinafter also referred to as “discharge temperature”) is likely to rise as compared with conventional refrigerants. Therefore, in the refrigeration cycle apparatus in which the superheat degree control is executed, for example, when a refrigerant with a low environmental load is used, the discharge temperature of the refrigerant can rise excessively. As a result, if the temperature of the compressor exceeds the upper limit of the allowable range, an abnormality may occur in the compressor.

この問題を解決するための対策の1つとして、膨張弁の開度を調整することによって、冷媒の吐出温度を目標値に制御する吐出温度制御を実行することが考えられる。吐出温度制御では、吐出温度の目標値を適切に設定することにより、吐出温度の過度の上昇を抑制することができる。よって、圧縮機の異常を防止することが可能になる。   As one of measures for solving this problem, it is conceivable to execute discharge temperature control for controlling the refrigerant discharge temperature to a target value by adjusting the opening of the expansion valve. In the discharge temperature control, an excessive increase in the discharge temperature can be suppressed by appropriately setting the target value of the discharge temperature. Therefore, it is possible to prevent an abnormality of the compressor.

その一方で、吐出温度制御は、冷媒の吐出温度を制御対象とするものであって、過熱度制御のように冷媒の過熱度を制御対象のパラメータとするものではない。そのため、過熱度が適切な値に維持されず、過熱度が過度に上昇してしまう可能性がある。   On the other hand, the discharge temperature control uses the refrigerant discharge temperature as a control target, and does not use the refrigerant superheat degree as a control target parameter unlike the superheat degree control. Therefore, the degree of superheat may not be maintained at an appropriate value, and the degree of superheat may increase excessively.

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、吐出温度制御が実行される冷凍サイクル装置において、過熱度の過度の上昇を抑制可能な技術を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a technique capable of suppressing an excessive increase in the degree of superheat in a refrigeration cycle apparatus in which discharge temperature control is executed.

本発明の他の目的は、吐出温度制御が実行される冷凍サイクル装置を備えたショーケースにおいて、過熱度の過度の上昇を抑制可能な技術を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a technique capable of suppressing an excessive increase in the degree of superheat in a showcase including a refrigeration cycle apparatus in which discharge temperature control is performed.

本発明のある局面に従う冷凍サイクル装置は、冷媒回路と、制御装置とを備える。冷媒回路は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、および蒸発器を含み、冷媒を循環可能に構成される。制御装置は、膨張弁の開度を調整することによって、圧縮機から吐出される冷媒の温度を制御する。蒸発器は、冷媒の流路を含む。流路のうちの少なくとも一部は、蒸発器における空気の流れ方向の上流側から下流側に向かって冷媒が流れる並行流を形成するように構成される。   A refrigeration cycle apparatus according to an aspect of the present invention includes a refrigerant circuit and a control device. The refrigerant circuit includes a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator, and is configured to be able to circulate the refrigerant. The control device controls the temperature of the refrigerant discharged from the compressor by adjusting the opening of the expansion valve. The evaporator includes a refrigerant flow path. At least a part of the flow paths is configured to form a parallel flow in which the refrigerant flows from the upstream side to the downstream side in the air flow direction in the evaporator.

本発明によれば、蒸発器に含まれる流路が並行流を形成するように構成される。そのため、流路の出口側において、蒸発器内部を流通して冷却された後の空気と、冷媒との間で熱交換が行なわれることになる。さらに、熱交換の際に冷媒温度が空気温度を上回ることはない。したがって、流路が対向流を形成するように構成される場合(蒸発器における空気の流れ方向の下流側から上流側に向かって冷媒が流れる場合)と比べて、流路の出口側における冷媒温度が上昇しにくい。よって、冷媒の過熱度の過度の上昇を抑制することができる。   According to the present invention, the flow paths included in the evaporator are configured to form a parallel flow. Therefore, on the outlet side of the flow path, heat exchange is performed between the refrigerant after circulating through the evaporator and being cooled, and the refrigerant. Furthermore, the refrigerant temperature does not exceed the air temperature during heat exchange. Therefore, the refrigerant temperature at the outlet side of the flow path compared with the case where the flow path is configured to form a counterflow (when the refrigerant flows from the downstream side in the air flow direction toward the upstream side in the evaporator). Is hard to rise. Therefore, an excessive increase in the degree of superheat of the refrigerant can be suppressed.

実施の形態1に係る冷凍サイクル装置を備えたショーケースの構成を概略的に示すブロック図である。1 is a block diagram schematically showing a configuration of a showcase including a refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 1. FIG. 図1に示す冷凍サイクル装置の構成をより詳細に示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the refrigeration cycle apparatus shown in FIG. 1 in detail. 吐出温度制御を説明するための制御装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of a control device for explaining discharge temperature control. 比較例に係る冷凍サイクル装置に含まれる蒸発器の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the evaporator contained in the refrigerating-cycle apparatus which concerns on a comparative example. 実施の形態1に係る冷凍サイクル装置に含まれる蒸発器を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the evaporator contained in the refrigerating-cycle apparatus which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態2に係る冷凍サイクル装置に含まれる蒸発器を説明するための図である。6 is a diagram for explaining an evaporator included in a refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態3に係る冷凍サイクル装置に含まれる蒸発器を説明するための図である。6 is a diagram for explaining an evaporator included in a refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 3. FIG. 実施の形態3の変形例1に係る冷凍サイクル装置に含まれる蒸発器の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a configuration of an evaporator included in a refrigeration cycle apparatus according to Modification 1 of Embodiment 3. 実施の形態3の変形例2に係る冷凍サイクル装置に含まれる蒸発器の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the evaporator contained in the refrigerating-cycle apparatus which concerns on the modification 2 of Embodiment 3. FIG.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

以下においては、本発明に係る冷凍サイクル装置の一実施形態として、冷凍サイクル装置がショーケースに適用される構成を例に説明する。しかし、冷凍サイクル装置の用途は特に限定されるものではなく、冷凍サイクル装置がたとえば空気調和機に適用されてもよい。   In the following, as an embodiment of the refrigeration cycle apparatus according to the present invention, a configuration in which the refrigeration cycle apparatus is applied to a showcase will be described as an example. However, the use of the refrigeration cycle apparatus is not particularly limited, and the refrigeration cycle apparatus may be applied to, for example, an air conditioner.

[実施の形態1]
図1は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置を備えたショーケースの構成を概略的に示すブロック図である。図1を参照して、ショーケース1は、たとえば食品等の商品を陳列するための容器である。ショーケース1は、冷凍サイクル装置100と、ケース本体200と、冷却用送風機300とを備える。冷凍サイクル装置100の構成については図2および図3にて詳細に説明する。
[Embodiment 1]
1 is a block diagram schematically showing a configuration of a showcase provided with a refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 1. FIG. Referring to FIG. 1, a showcase 1 is a container for displaying commodities such as food. The showcase 1 includes a refrigeration cycle apparatus 100, a case main body 200, and a cooling fan 300. The configuration of the refrigeration cycle apparatus 100 will be described in detail with reference to FIGS.

ケース本体200は、商品(物品)を出し入れするための開口210を有し、商品を収容する。冷却用送風機300は、ケース本体200に設けられた開口210を覆うように冷気を送る。これにより、エアカーテンCURが形成される。エアカーテンCURによって、冷凍サイクル装置100により冷却された空気が開口210からケース本体200外部に漏れ出すことが抑制される。   The case main body 200 has an opening 210 for taking in and out a product (article) and accommodates the product. The cooling blower 300 sends cool air so as to cover the opening 210 provided in the case main body 200. Thereby, the air curtain CUR is formed. The air curtain CUR prevents the air cooled by the refrigeration cycle apparatus 100 from leaking out of the case body 200 from the opening 210.

図2は、図1に示す冷凍サイクル装置100の構成をより詳細に示すブロック図である。図2を参照して、冷凍サイクル装置100は、冷媒回路110と、送風機52,54と、制御装置70とを備える。冷媒回路110は、圧縮機10と、凝縮器20と、膨張弁30と、蒸発器40と、配管60とを含む。   FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the refrigeration cycle apparatus 100 shown in FIG. 1 in more detail. Referring to FIG. 2, the refrigeration cycle apparatus 100 includes a refrigerant circuit 110, blowers 52 and 54, and a control device 70. The refrigerant circuit 110 includes a compressor 10, a condenser 20, an expansion valve 30, an evaporator 40, and a pipe 60.

冷媒回路110には冷媒が封入されている。本実施の形態では、低環境負荷のHFC(Hydrofluoro Carbon)冷媒が採用される。HFC冷媒の例としては、たとえばR32、R134a、R407CおよびR410Aが挙げられる。   A refrigerant is sealed in the refrigerant circuit 110. In the present embodiment, a low environmental load HFC (Hydrofluoro Carbon) refrigerant is employed. Examples of HFC refrigerants include, for example, R32, R134a, R407C, and R410A.

圧縮機10は、たとえばインバータ(図示せず)によって駆動される容量可変型の圧縮機である。圧縮されて高温高圧となったガス冷媒は、凝縮器20に流入する。   The compressor 10 is a variable capacity compressor driven by, for example, an inverter (not shown). The gas refrigerant compressed to high temperature and high pressure flows into the condenser 20.

凝縮器20は、たとえば伝熱管および放熱フィン(図示せず)を含んで構成された熱交換器である。凝縮器20には送風機52が設けられている。凝縮器20において、ガス冷媒は、周囲の外気に放熱することにより凝縮して液冷媒となる。   The condenser 20 is a heat exchanger configured to include, for example, heat transfer tubes and heat radiating fins (not shown). The condenser 20 is provided with a blower 52. In the condenser 20, the gas refrigerant is condensed by dissipating heat to the surrounding outside air to become a liquid refrigerant.

膨張弁30は、たとえばステッピングモータ(図示せず)により開度が制御可能な絞り弁(電子膨張弁)である。膨張弁30は冷媒の流量を調整するためにも用いられる。また、膨張弁30は、凝縮器20により凝縮された高圧の液冷媒を膨張させることにより、液冷媒を減圧する。この液冷媒は、気液二相状態となり、蒸発器40に流入する。   The expansion valve 30 is, for example, a throttle valve (electronic expansion valve) whose opening degree can be controlled by a stepping motor (not shown). The expansion valve 30 is also used for adjusting the flow rate of the refrigerant. The expansion valve 30 decompresses the liquid refrigerant by expanding the high-pressure liquid refrigerant condensed by the condenser 20. This liquid refrigerant enters a gas-liquid two-phase state and flows into the evaporator 40.

蒸発器40は、凝縮器20と同様に、伝熱管401および放熱フィン402(図5参照)を含んで構成された熱交換器である。蒸発器40には送風機54が設けられている。蒸発器40において、空気は冷媒によって冷却される。一方、冷媒は気液二相状態から低圧のガス状態となる。その後、ガス冷媒は圧縮機10に戻り、圧縮機10により再び圧縮されて吐出される。このように冷媒が冷媒回路を循環することにより、冷凍サイクルが形成されている。   The evaporator 40 is a heat exchanger configured to include the heat transfer tubes 401 and the heat radiating fins 402 (see FIG. 5) similarly to the condenser 20. The evaporator 40 is provided with a blower 54. In the evaporator 40, the air is cooled by the refrigerant. On the other hand, the refrigerant changes from a gas-liquid two-phase state to a low-pressure gas state. Thereafter, the gas refrigerant returns to the compressor 10 and is compressed again by the compressor 10 and discharged. In this way, the refrigerant circulates in the refrigerant circuit to form a refrigeration cycle.

冷凍サイクル装置100は、吐出温度センサ81と、凝縮温度センサ82と、蒸発温度センサ84とをさらに備える。吐出温度センサ81は、圧縮機10の吐出側に設けられ、圧縮機10から吐出される冷媒の温度(吐出温度)Tdを検出する。凝縮温度センサ82は、凝縮器20に設けられ、凝縮器20における冷媒の温度(凝縮温度)を検出する。蒸発温度センサ84は、蒸発器40に設けられ、蒸発器40における冷媒の温度(蒸発温度)を検出する。各センサは、その検出結果を示す信号を制御装置70に出力する。   The refrigeration cycle apparatus 100 further includes a discharge temperature sensor 81, a condensation temperature sensor 82, and an evaporation temperature sensor 84. The discharge temperature sensor 81 is provided on the discharge side of the compressor 10 and detects the temperature (discharge temperature) Td of the refrigerant discharged from the compressor 10. The condensation temperature sensor 82 is provided in the condenser 20 and detects the temperature of the refrigerant (condensation temperature) in the condenser 20. The evaporation temperature sensor 84 is provided in the evaporator 40 and detects the temperature of the refrigerant (evaporation temperature) in the evaporator 40. Each sensor outputs a signal indicating the detection result to the control device 70.

制御装置70は、いずれも図示しないが、CPU(Central Processing Unit)と、RAM(Random Access Memory)およびROM(Read Only Memory)などのメモリと、入出力インターフェイスとを含んで構成される。制御装置70は、上述の各センサからの検出信号に基づいて、予めROMなどに格納されたプログラムをCPUがRAMに読み出して実行することによって各機器を制御する。より具体的に、制御装置70は、各センサからの検出信号に基づいて、膨張弁30の開度を制御することによって、冷媒の吐出温度を目標値に制御する吐出温度制御を実行する。以下、本実施の形態における吐出温度制御について、より詳細に説明する。   Although not shown, the control device 70 includes a CPU (Central Processing Unit), a memory such as a RAM (Random Access Memory) and a ROM (Read Only Memory), and an input / output interface. Based on the detection signals from the above-described sensors, the control device 70 controls each device by causing the CPU to read and execute a program stored in advance in a ROM or the like into the RAM. More specifically, the control device 70 performs discharge temperature control for controlling the refrigerant discharge temperature to a target value by controlling the opening degree of the expansion valve 30 based on detection signals from the sensors. Hereinafter, the discharge temperature control in the present embodiment will be described in more detail.

図3は、吐出温度制御を説明するための制御装置70の機能ブロック図である。図3に示される各機能ブロックは、当該ブロックに相当する機能を有する電気回路等のハードウェア処理により実現してもよいし、予め設定されたプログラムに従うソフトウェア処理により実現してもよい。   FIG. 3 is a functional block diagram of the control device 70 for explaining the discharge temperature control. Each functional block shown in FIG. 3 may be realized by hardware processing such as an electric circuit having a function corresponding to the block, or may be realized by software processing according to a preset program.

図2および図3を参照して、制御装置70は、高圧算出部71と、低圧算出部72と、吸入温度算出部73と、記憶部74と、目標値算出部75と、調整部76とを含む。   Referring to FIGS. 2 and 3, control device 70 includes a high pressure calculation unit 71, a low pressure calculation unit 72, an intake temperature calculation unit 73, a storage unit 74, a target value calculation unit 75, and an adjustment unit 76. including.

高圧算出部71は、凝縮温度センサ82により検出された冷媒の凝縮温度に基づいて、圧縮機10から吐出された冷媒の圧力(高圧)Pdを算出する。高圧算出部71は、算出された高圧Pdを目標値算出部75に出力する。   The high pressure calculator 71 calculates the pressure (high pressure) Pd of the refrigerant discharged from the compressor 10 based on the refrigerant condensation temperature detected by the condensation temperature sensor 82. The high pressure calculation unit 71 outputs the calculated high pressure Pd to the target value calculation unit 75.

低圧算出部72は、蒸発温度センサ84により検出された冷媒の蒸発温度に基づいて、圧縮機10へと吸入される冷媒の圧力(低圧)Psを算出する。低圧算出部72は、算出された低圧Psを目標値算出部75に出力する。   The low pressure calculation unit 72 calculates the pressure (low pressure) Ps of the refrigerant sucked into the compressor 10 based on the refrigerant evaporation temperature detected by the evaporation temperature sensor 84. The low pressure calculation unit 72 outputs the calculated low pressure Ps to the target value calculation unit 75.

吸入温度算出部73は、蒸発温度センサ84により検出された冷媒の蒸発温度に基づいて、圧縮機10に吸入される冷媒の温度(吸入温度)Tsを算出する。吸入温度算出部73は、算出された吸入温度Tsを目標値算出部75に出力する。   The suction temperature calculation unit 73 calculates the temperature (suction temperature) Ts of the refrigerant sucked into the compressor 10 based on the refrigerant evaporation temperature detected by the evaporation temperature sensor 84. The suction temperature calculation unit 73 outputs the calculated suction temperature Ts to the target value calculation unit 75.

記憶部74には、圧縮機10の性能および冷媒の種類に応じた定数であるnが記憶されている。記憶部74は、定数nを目標値算出部75に出力する。   The storage unit 74 stores n, which is a constant corresponding to the performance of the compressor 10 and the type of refrigerant. The storage unit 74 outputs the constant n to the target value calculation unit 75.

目標値算出部75は、高圧Pd、低圧Ps、吸入温度Tsおよび定数nを用いて、下記式(1)に従い冷媒の吐出温度Tdの目標値Td*を算出する。算出された目標値Td*は、調整部76に出力される。なお、式(1)は、圧縮機10の圧縮過程を準静的過程(ポリトロープ過程)と近似することにより導出されるものである。   The target value calculation unit 75 uses the high pressure Pd, the low pressure Ps, the suction temperature Ts, and the constant n to calculate the target value Td * of the refrigerant discharge temperature Td according to the following equation (1). The calculated target value Td * is output to the adjustment unit 76. Equation (1) is derived by approximating the compression process of the compressor 10 with a quasi-static process (polytropic process).

Figure 0006381827
Figure 0006381827

調整部76は、吐出温度センサ81により検出された吐出温度Tdが、目標値算出部75により算出された吐出温度Tdの目標値Td*に制御されるように膨張弁30の開度を調整する。これにより、吐出温度Tdの過度の上昇を抑制することができるので、圧縮機10の異常を防止することが可能になる。   The adjustment unit 76 adjusts the opening degree of the expansion valve 30 so that the discharge temperature Td detected by the discharge temperature sensor 81 is controlled to the target value Td * of the discharge temperature Td calculated by the target value calculation unit 75. . Thereby, since the excessive raise of discharge temperature Td can be suppressed, it becomes possible to prevent abnormality of the compressor 10. FIG.

さらに、吸入温度算出部73は、冷媒の吸入温度Tsとして、蒸発器40における冷媒の飽和温度を用いることが望ましい。言い換えると、圧縮機10の吸入側における冷媒が飽和液と飽和ガスとが共存する湿り蒸気の状態(乾き度xが1の状態)となるように、吐出温度Tdの目標値Td*を定めることが望ましい。これにより、蒸発器40内部の冷媒が気液二相状態となるので、乾き度xが1未満に設定される場合と比べて、空気から冷媒への熱伝達率が高くなる。その結果、蒸発器40において空気と冷媒との間で高効率の熱交換を実現することができる。   Furthermore, it is desirable that the suction temperature calculation unit 73 use the saturation temperature of the refrigerant in the evaporator 40 as the refrigerant suction temperature Ts. In other words, the target value Td * of the discharge temperature Td is determined so that the refrigerant on the suction side of the compressor 10 is in the state of wet steam where the saturated liquid and saturated gas coexist (the dryness x is 1). Is desirable. Thereby, since the refrigerant | coolant inside the evaporator 40 will be in a gas-liquid two-phase state, compared with the case where the dryness x is set to less than 1, the heat transfer rate from air to a refrigerant | coolant becomes high. As a result, highly efficient heat exchange can be realized between the air and the refrigerant in the evaporator 40.

続いて、蒸発器40の構成を説明する。ここでは、本実施の形態における蒸発器40の特徴の理解を容易にするために、比較例に係る冷凍サイクル装置に含まれる蒸発器の構成についてまず説明する。なお、比較例に係る冷凍サイクル装置における蒸発器以外の構成は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100(図2参照)の対応する構成と同等である。   Next, the configuration of the evaporator 40 will be described. Here, in order to facilitate understanding of the characteristics of the evaporator 40 in the present embodiment, the configuration of the evaporator included in the refrigeration cycle apparatus according to the comparative example will be described first. The configuration other than the evaporator in the refrigeration cycle apparatus according to the comparative example is the same as the corresponding configuration of the refrigeration cycle apparatus 100 (see FIG. 2) according to the first embodiment.

図4は、比較例に係る冷凍サイクル装置に含まれる蒸発器を説明するための図である。図4(A)は、比較例に係る冷凍サイクル装置に含まれる蒸発器90の構成を示す。図4(A)を参照して、蒸発器90は、冷媒が流れる流路である伝熱管901と、冷媒の熱を放熱するための複数の放熱フィン902とを含んで構成される。   FIG. 4 is a diagram for explaining an evaporator included in a refrigeration cycle apparatus according to a comparative example. FIG. 4A shows the configuration of the evaporator 90 included in the refrigeration cycle apparatus according to the comparative example. With reference to FIG. 4 (A), the evaporator 90 is comprised including the heat exchanger tube 901 which is a flow path through which a refrigerant | coolant flows, and the several radiation fin 902 for radiating the heat | fever of a refrigerant | coolant.

複数の放熱フィン902の各々は、図中XZ面内に延在する平板状の形状を有する。複数の放熱フィン902の各々は、Y方向に互いに所定の間隔を空けて配置されている。   Each of the plurality of heat radiation fins 902 has a flat plate shape extending in the XZ plane in the drawing. Each of the plurality of radiating fins 902 is arranged at a predetermined interval in the Y direction.

伝熱管901は、複数の放熱フィン902を貫通する方向(Y方向)に延在する。つまり、冷媒は伝熱管901内部を正のY方向または負のY方向に流れる。ただし、図4では伝熱管901の断面のみが示されている。蒸発器90全体として見たときの冷媒の流れを模式的に矢印REFで示す。送風機54(図2参照)により蒸発器90に送られる空気を矢印AIRで示す。   The heat transfer tube 901 extends in a direction (Y direction) penetrating the plurality of heat radiation fins 902. That is, the refrigerant flows in the positive Y direction or the negative Y direction inside the heat transfer tube 901. However, in FIG. 4, only the cross section of the heat transfer tube 901 is shown. The flow of the refrigerant when viewed as the entire evaporator 90 is schematically indicated by an arrow REF. The air sent to the evaporator 90 by the blower 54 (see FIG. 2) is indicated by an arrow AIR.

蒸発器90は、冷媒の流れ方向(負のX方向)が空気の流れ方向(正のX方向)に対して逆方向をなす対向流熱交換器である。つまり、伝熱管901は、空気の流れ方向の下流側から上流側に向かって冷媒が流れるように構成されている。   The evaporator 90 is a counterflow heat exchanger in which the refrigerant flow direction (negative X direction) is opposite to the air flow direction (positive X direction). That is, the heat transfer tube 901 is configured such that the refrigerant flows from the downstream side in the air flow direction toward the upstream side.

図4(B)は、蒸発器90における空気温度と冷媒温度との関係を説明するための図である。図4(B)ならびに後述する図5(B)および図6(B)において、横軸は伝熱管901(401,411)の経路に沿う位置を表す。蒸発器90に設けられた伝熱管901に関し、最上流の位置をUPと記載し、最下流の位置をDWと記載する。縦軸は温度を表す。曲線A91はある条件下における空気温度を示す。曲線R91は同一条件下における冷媒温度を示す。   FIG. 4B is a diagram for explaining the relationship between the air temperature and the refrigerant temperature in the evaporator 90. 4B and FIGS. 5B and 6B described later, the horizontal axis represents a position along the path of the heat transfer tube 901 (401, 411). Regarding the heat transfer tube 901 provided in the evaporator 90, the most upstream position is described as UP and the most downstream position is described as DW. The vertical axis represents temperature. Curve A91 shows the air temperature under certain conditions. Curve R91 shows the refrigerant temperature under the same conditions.

図4(A)および図4(B)を参照して、冷媒は蒸発器90に気液二相状態で流入する。そのため、空気と冷媒との間の熱交換によって一部の冷媒がガス化しても冷媒温度はほとんど変化しない。よって、最上流UPから経路途中の位置であるMDまでの冷媒温度は、ほぼ一定である。経路途中MDにおいて、冷媒は、ガス状態(乾き度xが1の状態)となる。経路途中MDよりも冷媒の下流側では、すべての冷媒は過熱ガスの状態である。よって、経路途中MDから最下流DWまでの冷媒温度は、下流側に行くに従って高くなる。   Referring to FIGS. 4A and 4B, the refrigerant flows into evaporator 90 in a gas-liquid two-phase state. Therefore, even if some refrigerant is gasified by heat exchange between air and the refrigerant, the refrigerant temperature hardly changes. Therefore, the refrigerant temperature from the most upstream UP to the MD in the middle of the path is substantially constant. In the midway MD, the refrigerant is in a gas state (a dryness x is 1). On the downstream side of the refrigerant from the midway MD, all the refrigerant is in a superheated gas state. Therefore, the refrigerant temperature from the midway MD to the most downstream DW increases as going downstream.

図4(B)に示されるように、対向流熱交換器である蒸発器90では、伝熱管901の経路上のすべての位置において、空気温度と冷媒温度との差がある程度確保された状態で熱交換が行なわれる。したがって、高い熱交換効率を実現することができる。   As shown in FIG. 4B, in the evaporator 90 which is a counterflow heat exchanger, a difference between the air temperature and the refrigerant temperature is secured to some extent at all positions on the path of the heat transfer tube 901. Heat exchange takes place. Therefore, high heat exchange efficiency can be realized.

ここで、蒸発器90への空気の吸入温度が上昇した場合の空気温度および冷媒温度の変化について説明する。この場合の空気温度を曲線A92で示し、冷媒温度を曲線R92で示す。   Here, changes in the air temperature and the refrigerant temperature when the temperature of the air sucked into the evaporator 90 rises will be described. The air temperature in this case is indicated by a curve A92, and the refrigerant temperature is indicated by a curve R92.

蒸発器90への吸入温度が上昇すると、吸入温度の上昇前と比べて、冷媒の最下流DWにおける空気温度が大きく上昇する。そうすると、冷媒の最下流DWにおける空気温度と冷媒温度との温度差が大きくなるので、冷媒温度の上昇量も大きくなり得る。冷媒温度の上昇に伴い過熱度も上昇し得る。吐出温度制御が実行される場合、図3にて詳細に説明したように冷媒の吐出温度Tdが目標値に制御される。しかし、吐出温度制御は、過熱度制御のように冷媒の過熱度を直接的な制御対象のパラメータとするものでない。そのため、過熱度が適切な値に維持されず、過熱度が過度に上昇してしまう可能性がある。その結果、吸入温度の上昇前と比べて、伝熱管901を流れる冷媒の気液二相状態の割合が減少し、熱交換効率が低下する可能性がある。   When the suction temperature to the evaporator 90 rises, the air temperature in the most downstream DW of the refrigerant rises significantly compared to before the rise of the suction temperature. Then, since the temperature difference between the air temperature and the refrigerant temperature in the most downstream DW of the refrigerant becomes large, the amount of increase in the refrigerant temperature can also become large. As the refrigerant temperature increases, the degree of superheat can also increase. When the discharge temperature control is executed, the refrigerant discharge temperature Td is controlled to the target value as described in detail with reference to FIG. However, the discharge temperature control does not use the superheat degree of the refrigerant as a direct control target parameter unlike the superheat degree control. Therefore, the degree of superheat may not be maintained at an appropriate value, and the degree of superheat may increase excessively. As a result, the ratio of the gas-liquid two-phase state of the refrigerant flowing through the heat transfer tube 901 may decrease and heat exchange efficiency may decrease as compared to before the suction temperature rises.

そこで、本実施の形態によれば、吐出温度制御が実行される冷凍サイクル装置において、以下に詳細に説明するように、並行流熱交換器が蒸発器40の少なくとも一部として採用される。   Therefore, according to the present embodiment, in the refrigeration cycle apparatus in which the discharge temperature control is executed, a parallel flow heat exchanger is employed as at least a part of the evaporator 40 as described in detail below.

図5は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100に含まれる蒸発器40を説明するための図である。図5(A)は蒸発器40の構成を示す。図5(A)を参照して、蒸発器40は、伝熱管401と、放熱フィン402とを含んで構成される。   FIG. 5 is a diagram for explaining the evaporator 40 included in the refrigeration cycle apparatus 100 according to the first embodiment. FIG. 5A shows the configuration of the evaporator 40. With reference to FIG. 5 (A), the evaporator 40 is comprised including the heat exchanger tube 401 and the radiation fin 402. As shown in FIG.

蒸発器40は、冷媒の流れ方向(正のX方向)が空気の流れ方向(正のX方向)に対して順方向をなす並行流熱交換器である。つまり、伝熱管401は、空気の流れ方向の上流側から下流側に向かって冷媒が流れるように構成されている。   The evaporator 40 is a parallel flow heat exchanger in which a refrigerant flow direction (positive X direction) is a forward direction with respect to an air flow direction (positive X direction). That is, the heat transfer tube 401 is configured such that the refrigerant flows from the upstream side to the downstream side in the air flow direction.

図5(B)は、蒸発器40における空気温度と冷媒温度との関係を説明するための図である。ある条件下における空気温度を曲線A1で示し、冷媒温度を曲線R1で示す。また、蒸発器40への空気の吸入温度が上昇した場合に、温度上昇後の空気温度を曲線A2で示し、温度上昇後の冷媒温度を曲線R2で示す。   FIG. 5B is a diagram for explaining the relationship between the air temperature and the refrigerant temperature in the evaporator 40. The air temperature under a certain condition is indicated by a curve A1, and the refrigerant temperature is indicated by a curve R1. Further, when the intake temperature of the air into the evaporator 40 is increased, the air temperature after the temperature increase is indicated by a curve A2, and the refrigerant temperature after the temperature increase is indicated by a curve R2.

図5(A)および図5(B)を参照して、実施の形態1においては、蒸発器40への空気の吸入温度は、冷媒の最上流UPにおける空気温度となる。つまり、冷媒の最下流DWでは、蒸発器40内部を流れて冷却された後の空気と、冷媒との間で熱交換が行なわれることになる。比較例と比べて、冷媒の最下流DWにおいて、空気温度と冷媒温度との温度差が小さいので、冷媒温度の上昇量も小さくなる。さらに、熱交換の際に冷媒温度が空気温度を上回ることはない。よって、冷媒の過熱度の過度の上昇を抑制することができる。   With reference to FIGS. 5A and 5B, in the first embodiment, the intake temperature of air into evaporator 40 is the air temperature in the most upstream UP of the refrigerant. That is, in the most downstream DW of the refrigerant, heat exchange is performed between the refrigerant after flowing through the evaporator 40 and being cooled, and the refrigerant. Compared with the comparative example, in the most downstream DW of the refrigerant, the temperature difference between the air temperature and the refrigerant temperature is small, so the amount of increase in the refrigerant temperature is also small. Furthermore, the refrigerant temperature does not exceed the air temperature during heat exchange. Therefore, an excessive increase in the degree of superheat of the refrigerant can be suppressed.

また、吐出温度制御では、吐出温度センサ81による冷媒の吐出温度Tdの検出結果に応じて、膨張弁30の開度のフィードバック制御が実行される。一般に、吐出温度センサ81は配管60(図2参照)の外部に設けられる。そのため、吐出温度Tdの上昇が開始した場合に、その温度上昇が吐出温度センサ81によって検出されるまでには、配管60の熱容量に起因する遅延時間が発生し得る。あるいは、圧縮機10の起動時などに吐出温度Tdがステップ的に上昇すると、フィードバックループの遅れにより、目標値に追従するように吐出温度を制御できない可能性がある。このような場合には、吐出温度制御を実行しているものの、吐出温度Tdが過度に上昇し得る。   In the discharge temperature control, feedback control of the opening degree of the expansion valve 30 is executed according to the detection result of the refrigerant discharge temperature Td by the discharge temperature sensor 81. In general, the discharge temperature sensor 81 is provided outside the pipe 60 (see FIG. 2). Therefore, when the discharge temperature Td starts to rise, a delay time due to the heat capacity of the pipe 60 may occur before the temperature rise is detected by the discharge temperature sensor 81. Alternatively, when the discharge temperature Td rises stepwise, such as when the compressor 10 is started, there is a possibility that the discharge temperature cannot be controlled to follow the target value due to a delay in the feedback loop. In such a case, although the discharge temperature control is executed, the discharge temperature Td can rise excessively.

これに対し、実施の形態1においては、並行流熱交換器を蒸発器40として採用することにより、比較例と比べて、冷媒の最下流DWにおける冷媒温度が上昇しにくくなる。つまり、圧縮機10に流入する冷媒温度が上昇しにくくなるので、吐出温度Tdの過度の上昇が抑制される。よって、圧縮機10の異常を一層確実に防止することが可能になる。   On the other hand, in Embodiment 1, by adopting a parallel flow heat exchanger as the evaporator 40, the refrigerant temperature in the most downstream DW of the refrigerant is less likely to rise compared to the comparative example. That is, since the temperature of the refrigerant flowing into the compressor 10 is difficult to rise, an excessive increase in the discharge temperature Td is suppressed. Therefore, it is possible to prevent the abnormality of the compressor 10 more reliably.

HFC冷媒の多くは、従来の冷媒(R404C等)と比べて、吐出温度Tdが上昇しやすい特性を有する。しかし、実施の形態1によれば、吐出温度Tdの過度の上昇を抑制することができるので、より好適にHFC冷媒を採用することが可能になる。このように、実施の形態1によれば、圧縮機10の異常を防止しつつ、低環境負荷の冷凍サイクル装置を実現することができる。   Many of the HFC refrigerants have a characteristic that the discharge temperature Td is likely to rise as compared with conventional refrigerants (such as R404C). However, according to the first embodiment, since an excessive increase in the discharge temperature Td can be suppressed, it is possible to more suitably employ the HFC refrigerant. Thus, according to the first embodiment, it is possible to realize a refrigeration cycle apparatus having a low environmental load while preventing an abnormality of the compressor 10.

また、図1にて説明したように、ショーケース1においては、冷凍サイクル装置100により冷やされた空気がエアカーテンCURによりケース本体200内部に閉じ込められる。一般に、冷却能力が同等の装置においては、エアカーテンが形成される場合に蒸発器を流れる空気の量(風量)は、エアカーテンが形成されない場合の風量よりも小さくてよい。その一方で、風量が小さいと、蒸発器への空気の吸入温度が上昇しやすい。そのため、ショーケースに対向流熱交換器を蒸発器として採用すると、図4(B)にて説明したように過熱度の過度の上昇が起こりやすくなる。したがって、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100をショーケースに適用することは特に有効である。   Further, as described with reference to FIG. 1, in the showcase 1, the air cooled by the refrigeration cycle apparatus 100 is trapped inside the case body 200 by the air curtain CUR. In general, in an apparatus having the same cooling capacity, the amount of air flowing through the evaporator (air volume) when the air curtain is formed may be smaller than the air volume when the air curtain is not formed. On the other hand, if the air volume is small, the temperature of air sucked into the evaporator tends to rise. Therefore, when a counterflow heat exchanger is employed as an evaporator in the showcase, an excessive increase in the degree of superheat tends to occur as described with reference to FIG. Therefore, it is particularly effective to apply the refrigeration cycle apparatus 100 according to Embodiment 1 to a showcase.

[実施の形態2]
実施の形態2では、並行流熱交換器に含まれる伝熱管の配置を変更することにより、過熱度の過度の上昇をより効果的に抑制可能な構成について説明する。なお、実施の形態2および後述する実施の形態3に係る冷凍サイクル装置における蒸発器以外の構成は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100(図2参照)の対応する構成と同等であるため、詳細な説明は繰り返さない。
[Embodiment 2]
Embodiment 2 demonstrates the structure which can suppress the excessive raise of a superheat degree more effectively by changing arrangement | positioning of the heat exchanger tube contained in a parallel flow heat exchanger. In addition, since structures other than the evaporator in the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 2 and Embodiment 3 described later are the same as the corresponding structures of the refrigeration cycle apparatus 100 according to Embodiment 1 (see FIG. 2). Detailed description will not be repeated.

図6は、実施の形態2に係る冷凍サイクル装置に含まれる蒸発器の構成を説明するための図である。図6(A)は、実施の形態2に係る冷凍サイクル装置に含まれる蒸発器の構成を示す。図6(A)を参照して、蒸発器41は、実施の形態1に係る蒸発器40(図5(A)参照)と同様に並行流熱交換器であり、伝熱管411と、放熱フィン412とを含む。   FIG. 6 is a diagram for explaining a configuration of an evaporator included in the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 2. FIG. 6A shows a configuration of an evaporator included in the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 2. With reference to FIG. 6 (A), the evaporator 41 is a parallel flow heat exchanger similarly to the evaporator 40 (refer FIG. 5 (A)) which concerns on Embodiment 1, and the heat exchanger tube 411, a radiation fin 412.

蒸発器41において、伝熱管411は、空気の流れ方向に沿う方向(X方向)に配置された複数の流路列ROWを形成する。さらに、伝熱管411は、空気の流れ方向に交わる方向(Z方向)に配置された複数の流路段CLMを形成する。以下、複数の流路列ROWの数を伝熱管411の「列数」とも称し、複数の流路段CLMの数を伝熱管411の「段数」とも称する。図6(A)に示す例において、列数は7であり、段数は3である。すなわち、列数は段数よりも大きい。   In the evaporator 41, the heat transfer tubes 411 form a plurality of flow path rows ROW arranged in a direction (X direction) along the air flow direction. Furthermore, the heat transfer tube 411 forms a plurality of flow path stages CLM arranged in a direction (Z direction) intersecting with the air flow direction. Hereinafter, the number of the plurality of flow path rows ROW is also referred to as “row number” of the heat transfer tubes 411, and the number of the plurality of flow path stages CLM is also referred to as “stage number” of the heat transfer tubes 411. In the example shown in FIG. 6A, the number of columns is 7, and the number of stages is 3. That is, the number of columns is larger than the number of stages.

なお、実施の形態1として図5(A)に示した例では、列数は3であり、段数は7である。すなわち、実施の形態1では列数は段数よりも小さい。   In the example shown in FIG. 5A as Embodiment 1, the number of columns is 3, and the number of stages is 7. That is, in the first embodiment, the number of columns is smaller than the number of stages.

図6(B)は、蒸発器41における空気温度と冷媒温度との関係を説明するための図である。図6(A)および図6(B)を参照して、実施の形態2では列数が段数よりも大きいので、実施の形態1と比べて、蒸発器41の内部における空気の流路長が長い。これにより、蒸発器41に吸入された空気が十分に冷却されるため、実施の形態1と比べて、空気温度の低下量が大きくなる。よって、冷媒の最下流DWにおいて、空気温度と冷媒温度との温度差が小さくなるので、冷媒温度が低くなる。したがって、実施の形態2によれば、過熱度の過度の上昇を一層効果的に抑制することができる。   FIG. 6B is a diagram for explaining the relationship between the air temperature and the refrigerant temperature in the evaporator 41. 6 (A) and 6 (B), since the number of columns is larger than the number of stages in the second embodiment, the flow path length of air in the evaporator 41 is larger than that in the first embodiment. long. As a result, the air sucked into the evaporator 41 is sufficiently cooled, and the amount of decrease in the air temperature is larger than that in the first embodiment. Therefore, in the most downstream DW of the refrigerant, the temperature difference between the air temperature and the refrigerant temperature becomes small, so the refrigerant temperature becomes low. Therefore, according to Embodiment 2, an excessive increase in the degree of superheat can be more effectively suppressed.

[実施の形態3]
実施の形態1,2では、蒸発器に含まれる伝熱管全体が並行流を形成する構成を例に説明した。実施の形態3では伝熱管の一部のみが並行流を形成する構成について説明する。
[Embodiment 3]
In the first and second embodiments, the configuration in which the entire heat transfer tube included in the evaporator forms a parallel flow has been described as an example. In Embodiment 3, a configuration in which only a part of the heat transfer tubes forms a parallel flow will be described.

図7は、実施の形態3に係る冷凍サイクル装置に含まれる蒸発器の構成を示す図である。図7を参照して、蒸発器42は、熱交換部42A,42Bを含む。熱交換部42Aは対向流熱交換器であり、熱交換部42Bは並行流熱交換器である。   FIG. 7 is a diagram showing a configuration of an evaporator included in the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 3. Referring to FIG. 7, evaporator 42 includes heat exchange units 42A and 42B. The heat exchange part 42A is a counterflow heat exchanger, and the heat exchange part 42B is a parallel flow heat exchanger.

熱交換部42Bは、熱交換部42Aよりも空気の流れの下流側、かつ冷媒の流れの下流側に設けられている。これにより、実施の形態1,2と同様に、空気の流れの最下流の位置と、冷媒の流れの最下流の位置とが一致することになる。したがって、冷媒の最下流における冷媒温度の上昇が抑制される。よって、過熱度の過度の上昇を抑制することができる。   The heat exchange part 42B is provided on the downstream side of the air flow and the downstream side of the refrigerant flow with respect to the heat exchange part 42A. As a result, as in the first and second embodiments, the most downstream position of the air flow coincides with the most downstream position of the refrigerant flow. Therefore, an increase in the refrigerant temperature at the most downstream side of the refrigerant is suppressed. Therefore, an excessive increase in the degree of superheat can be suppressed.

さらに、一般に、対向流熱交換器の熱交換効率は、並行流熱交換器の熱交換効率よりも高い。そのため、蒸発器42の熱交換効率は、全体が並行流熱交換器である蒸発器41(図6(A)参照)の熱交換効率よりも高い。以上のように、実施の形態3によれば、過熱度の過度の上昇を抑制しつつ、比較的高い熱交換効率を実現することが可能になる。   Further, in general, the heat exchange efficiency of the counter flow heat exchanger is higher than the heat exchange efficiency of the parallel flow heat exchanger. Therefore, the heat exchange efficiency of the evaporator 42 is higher than the heat exchange efficiency of the evaporator 41 (see FIG. 6A), which is a parallel flow heat exchanger as a whole. As described above, according to the third embodiment, it is possible to achieve a relatively high heat exchange efficiency while suppressing an excessive increase in the degree of superheat.

[実施の形態3の変形例1]
実施の形態3の変形例1,2では、蒸発器の伝熱管の形状を変更することによって、冷凍サイクル装置の電力消費量を低減するための構成について説明する。
[Modification 1 of Embodiment 3]
In the first and second modifications of the third embodiment, a configuration for reducing the power consumption of the refrigeration cycle apparatus by changing the shape of the heat transfer tube of the evaporator will be described.

図8は、実施の形態3の変形例1に係る冷凍サイクル装置に含まれる蒸発器の構成を示す図である。図8を参照して、蒸発器43は、熱交換部43A,43Bを含む。実施の形態3における蒸発器42(図7参照)と同様に、熱交換部43Aは対向流熱交換器であり、熱交換部43Bは並行流熱交換器である。熱交換部43Aは伝熱管431Aを含む。熱交換部43Bは伝熱管431Bを含む。   FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of an evaporator included in the refrigeration cycle apparatus according to the first modification of the third embodiment. Referring to FIG. 8, evaporator 43 includes heat exchange units 43A and 43B. As with the evaporator 42 (see FIG. 7) in the third embodiment, the heat exchange unit 43A is a counterflow heat exchanger, and the heat exchange unit 43B is a parallel flow heat exchanger. The heat exchange unit 43A includes a heat transfer tube 431A. The heat exchange unit 43B includes a heat transfer tube 431B.

蒸発器43内部において、冷媒は主に気液二相状態である。冷媒の流れの上流側では、液相の割合が気相の割合よりも高い。冷媒の流れの下流側に行くに従って気相の割合が徐々に上昇する。気相の割合が上昇するに従い、冷媒の密度が小さくなるので、冷媒の流速が速くなる。冷媒の流速が速いほど、伝熱管431A,431B内部での圧力損失(主に摩擦抵抗による損失)が大きくなる。このように、圧力損失は、冷媒の流れの上流側よりも下流側の方が大きくなる。熱交換部43Bは、熱交換部43Aよりも冷媒の流れの下流側に設けられている。このため、熱交換部43Bにおける圧力損失が相対的に大きくなりやすい。   Inside the evaporator 43, the refrigerant is mainly in a gas-liquid two-phase state. On the upstream side of the refrigerant flow, the liquid phase ratio is higher than the gas phase ratio. The proportion of the gas phase gradually increases as it goes downstream of the refrigerant flow. As the gas phase ratio increases, the density of the refrigerant decreases, so the flow rate of the refrigerant increases. As the flow rate of the refrigerant increases, the pressure loss (mainly loss due to frictional resistance) in the heat transfer tubes 431A and 431B increases. Thus, the pressure loss is greater on the downstream side than on the upstream side of the refrigerant flow. The heat exchange unit 43B is provided on the downstream side of the refrigerant flow with respect to the heat exchange unit 43A. For this reason, the pressure loss in the heat exchange part 43B tends to become relatively large.

変形例1においては、熱交換部43Bに含まれる伝熱管431Bの内径が、熱交換部43Aに含まれる伝熱管431Aの内径よりも大きい。すなわち、伝熱管431Bの流路の断面積は、伝熱管431Bの流路の断面積よりも大きい。そのため、冷媒の流量が等しい場合に、実施の形態3における蒸発器42と変形例1における蒸発器43とを比較すると、熱交換部43Bを流れる冷媒の流速は、熱交換部42Bを流れる冷媒の流速よりも遅くなる。これにより、並行流熱交換器における圧力損失が低減される。よって、冷凍サイクル装置の電力消費量を削減することができる。   In the first modification, the inner diameter of the heat transfer tube 431B included in the heat exchange unit 43B is larger than the inner diameter of the heat transfer tube 431A included in the heat exchange unit 43A. That is, the cross-sectional area of the heat transfer tube 431B is larger than the cross-sectional area of the heat transfer tube 431B. Therefore, when the flow rate of the refrigerant is equal, when comparing the evaporator 42 in the third embodiment and the evaporator 43 in the first modification, the flow rate of the refrigerant flowing through the heat exchange unit 43B is the same as that of the refrigerant flowing through the heat exchange unit 42B. Slower than the flow rate. Thereby, the pressure loss in a parallel flow heat exchanger is reduced. Therefore, the power consumption of the refrigeration cycle apparatus can be reduced.

[実施の形態の変形例2]
図9は、実施の形態3の変形例2に係る冷凍サイクル装置に含まれる蒸発器の構成を示す図である。図9を参照して、蒸発器44は、熱交換部44A,44Bを含む。熱交換部44Aは対向流熱交換器であり、熱交換部44Bは並行流熱交換器である。熱交換部44Aは伝熱管441Aを含む。熱交換部44Bは伝熱管441Bを含む。
[Modification 2 of Embodiment]
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of an evaporator included in the refrigeration cycle apparatus according to the second modification of the third embodiment. Referring to FIG. 9, evaporator 44 includes heat exchange units 44A and 44B. The heat exchange unit 44A is a counterflow heat exchanger, and the heat exchange unit 44B is a parallel flow heat exchanger. The heat exchange unit 44A includes a heat transfer tube 441A. The heat exchange unit 44B includes a heat transfer tube 441B.

熱交換部44Aにおいて、伝熱管441Bは分岐しておらず、1本の流路として形成されている。これに対し、熱交換部44Bにおいて、伝熱管441Bは分岐しており、複数(図9では2本)の流路が形成されている。2本の流路は、熱交換部44Bの下流側において再び合流している。   In the heat exchange part 44A, the heat transfer tube 441B is not branched and is formed as a single flow path. On the other hand, in the heat exchanging part 44B, the heat transfer tube 441B is branched, and a plurality of (two in FIG. 9) flow paths are formed. The two flow paths merge again on the downstream side of the heat exchange unit 44B.

このように、変形例2においては、伝熱管441Bの分岐数は、伝熱管441Aの分岐数よりも大きい。そのため、変形例1と同様に、冷媒の流量が等しい場合に、熱交換部44Bを流れる冷媒の流速は、熱交換部42Bを流れる冷媒の流速よりも遅くなる。これにより、並行流熱交換器における圧力損失が低減される。よって、冷凍サイクル装置の電力消費量を削減することができる。   Thus, in the modification 2, the number of branches of the heat transfer tube 441B is larger than the number of branches of the heat transfer tube 441A. Therefore, as in Modification 1, when the flow rate of the refrigerant is the same, the flow rate of the refrigerant flowing through the heat exchange unit 44B is slower than the flow rate of the refrigerant flowing through the heat exchange unit 42B. Thereby, the pressure loss in a parallel flow heat exchanger is reduced. Therefore, the power consumption of the refrigeration cycle apparatus can be reduced.

なお、実施の形態3の変形例1と変形例2とを組み合わせることも可能である。すなわち、対向流熱交換器内の伝熱管と比較して、並行流熱交換器内の伝熱管の流路の断面積が大きく、かつ分岐が多い構成を採用してもよい。この場合には、いずれか一方のみが採用される構成と比べて、圧力損失のさらなる低減が図られるため、電力消費量を一層削減することができる。   It is also possible to combine Modification 1 and Modification 2 of Embodiment 3. That is, a configuration in which the cross-sectional area of the flow path of the heat transfer tube in the parallel flow heat exchanger is large and the number of branches may be adopted as compared with the heat transfer tube in the counter flow heat exchanger. In this case, since the pressure loss is further reduced as compared with the configuration in which only one of them is adopted, the power consumption can be further reduced.

また、実施の形態1〜3では、冷媒の流路として伝熱管が採用される構成を例に説明したが、本発明は、プレート式熱交換器を蒸発器として含む構成にも適用可能である。プレート式熱交換器においては、複数のプレートが、空気の流れ方向に交わる方向(一般に直交方向)に所定の間隔で配列される。この場合、列数は、複数のプレートの各々の長さ(空気の流れ方向に沿う方向の長さ)に相当する。一方、段数は、複数のプレートの配列方向の幅(複数のプレート間の間隔の和)に相当する。   In the first to third embodiments, the configuration in which the heat transfer tube is employed as the refrigerant flow path has been described as an example. However, the present invention can also be applied to a configuration including a plate heat exchanger as an evaporator. . In a plate heat exchanger, a plurality of plates are arranged at predetermined intervals in a direction (generally orthogonal direction) that intersects the air flow direction. In this case, the number of rows corresponds to the length of each of the plurality of plates (the length in the direction along the air flow direction). On the other hand, the number of stages corresponds to the width of the plurality of plates in the arrangement direction (the sum of the intervals between the plurality of plates).

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1 ショーケース、10 圧縮機、20 凝縮器、30 膨張弁、40〜44,90 蒸発器、42A,42B,43A,43B,44A,44B 熱交換部、52,54 送風機、60 配管、70 制御装置、71 高圧圧力算出部、72 低圧圧力算出部、73 飽和温度算出部、74 記憶部、75 目標値算出部、76 制御部、81 吐出温度センサ、82 凝縮温度センサ、84 蒸発温度センサ、100 冷凍サイクル装置、110 冷媒回路、200 ケース本体、210 開口、300 冷却用送風機、401,411,431A,431B,441A,441B,901 伝熱管、402,412,902 放熱フィン。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Showcase, 10 Compressor, 20 Condenser, 30 Expansion valve, 40-44,90 Evaporator, 42A, 42B, 43A, 43B, 44A, 44B Heat exchange part, 52, 54 Blower, 60 Piping, 70 Control device 71 High pressure calculation unit 72 Low pressure calculation unit 73 Saturation temperature calculation unit 74 Storage unit 75 Target value calculation unit 76 Control unit 81 Discharge temperature sensor 82 Condensation temperature sensor 84 Evaporation temperature sensor 100 Freezing Cycle device, 110 refrigerant circuit, 200 case main body, 210 opening, 300 cooling fan, 401, 411, 431A, 431B, 441A, 441B, 901 heat transfer tube, 402, 412, 902 radiating fins.

Claims (6)

圧縮機、凝縮器、膨張弁、および蒸発器を含み、冷媒を循環可能に構成された冷媒回路と、
前記膨張弁の開度を調整することによって、前記圧縮機から吐出される前記冷媒の温度を制御する制御装置とを備え、
前記蒸発器は、前記冷媒の流路を含み、
前記流路のうちの少なくとも一部は、前記蒸発器における空気の流れ方向の上流側から下流側に向かって前記冷媒が流れる並行流を形成するように構成され
前記流路のうちの他の一部は、前記流れ方向の下流側から上流側に向かって前記冷媒が流れる対向流を形成するように構成され、
前記並行流を形成する流路は、前記対向流を形成する流路と比べて、前記流れ方向の下流側、かつ、前記蒸発器を流れる前記冷媒の下流側に設けられる、冷凍サイクル装置。
A refrigerant circuit including a compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator, and configured to circulate the refrigerant;
A controller for controlling the temperature of the refrigerant discharged from the compressor by adjusting the opening of the expansion valve;
The evaporator includes a flow path for the refrigerant,
At least a part of the flow path is configured to form a parallel flow in which the refrigerant flows from the upstream side to the downstream side in the air flow direction in the evaporator ,
The other part of the flow path is configured to form a counter flow in which the refrigerant flows from the downstream side in the flow direction toward the upstream side,
The flow path that forms the parallel flow is a refrigeration cycle device that is provided on the downstream side in the flow direction and on the downstream side of the refrigerant that flows through the evaporator as compared to the flow path that forms the counterflow .
前記流路は、
前記流れ方向に沿う方向に配置された複数の流路列と、
前記流れ方向に交わる方向に配置された複数の流路段とを形成し、
前記複数の流路列の数は、前記複数の流路段の数よりも大きい、請求項1に記載の冷凍サイクル装置。
The flow path is
A plurality of flow path rows arranged in a direction along the flow direction;
Forming a plurality of flow path stages arranged in a direction intersecting the flow direction,
The refrigeration cycle apparatus according to claim 1, wherein the number of the plurality of flow path rows is larger than the number of the plurality of flow path stages.
前記並行流を形成するように構成される流路の断面積は、前記対向流を形成するように構成される流路の断面積よりも大きい、請求項に記載の冷凍サイクル装置。 The cross-sectional area of the formed channel to form a parallel flow is larger than the cross-sectional area of the formed channel to form said counterflow refrigeration cycle apparatus according to claim 1. 前記並行流を形成するように構成される流路の分岐数は、前記対向流を形成するように構成される流路の分岐数よりも大きい、請求項に記載の冷凍サイクル装置。 The number of branches composed channel to form a parallel flow, the greater than the number of branches formed channel to form a counter flow, refrigeration cycle apparatus according to claim 1. 前記冷媒は、HFC(Hydrofluoro Carbon)冷媒を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。 The refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 1 to 4 , wherein the refrigerant includes an HFC (Hydrofluoro Carbon) refrigerant. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置と、
開口を有し、前記冷凍サイクル装置により冷却される物品を収容するケース本体と、
前記開口にエアカーテンが形成されるように空気を送る送風機とを備える、ショーケース。
The refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 1 to 5 ,
A case body having an opening and containing an article cooled by the refrigeration cycle apparatus;
A showcase comprising a blower for sending air so that an air curtain is formed in the opening.
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