JP6432964B2 - Refrigeration cycle apparatus and heat exchange system - Google Patents
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Description
本発明は、冷凍サイクル装置、及び冷凍サイクル装置を活用する熱交換システムに関するものである。 The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus and a heat exchange system utilizing the refrigeration cycle apparatus .
例えば２０ｋＷ以上の冷却能力を持つ業務用ブレージングプレート式熱交換器（以下「冷凍サイクル装置」と言う。）においては、冷凍サイクル装置の体積及び重量が問題となる。体積及び重量の大きな冷凍サイクル装置は、設置スペースの制約（面積、基礎工事の必要性等）があり、また、１台のみの設置となってしまうことが多いため故障時には復旧に時間がかかり業務を停止せざるを得なくなってしまう。なお、２５ｋＷの冷却能力を持つ従来の冷凍サイクル装置の平均的な体積及び重量は、１２００ｍｍ×２０００ｍｍ×１５００ｍｍのサイズであり、４００ｋｇの重量である。
このため、冷凍サイクル装置の小型化が、例えば特許文献１に示されるように、従来から試みられてきた。
For example, in a commercial brazing plate heat exchanger (hereinafter referred to as “ refrigeration cycle apparatus ”) having a cooling capacity of 20 kW or more, the volume and weight of the refrigeration cycle apparatus become a problem. Large refrigeration cycle equipment with large volume and weight is limited in installation space (area, necessity of foundation work, etc.), and often only one unit is installed. Will be forced to stop. In addition, the average volume and weight of the conventional refrigeration cycle apparatus having a cooling capacity of 25 kW is a size of 1200 mm × 2000 mm × 1500 mm and a weight of 400 kg.
For this reason, downsizing of the refrigeration cycle apparatus has been attempted in the past as disclosed in Patent Document 1, for example.
また、従来の冷凍サイクル装置は、蒸発器、凝縮器、圧縮器、膨張弁、サブクーラ・スーパーヒータ、その他の部材（例えばオイルレシーバ）が分離されそれらの間の配管が必要である。部品数が多くなり、設置に当たり多くの配管を溶接しなければならない。
特許文献２には、２以上の媒体を利用できる（すなわち、蒸発器と凝縮器を兼用できる。）熱交換機用パッケージが開示されている。これによれば部品数（配管数）を減少させることができる。しかし、冷凍サイクル装置の小型化の効果が十分に得られるものではない。
Further, in the conventional refrigeration cycle apparatus , an evaporator, a condenser, a compressor, an expansion valve, a subcooler / superheater, and other members (for example, an oil receiver) are separated and piping between them is necessary. The number of parts increases and many pipes must be welded for installation.
Patent Document 2 discloses a heat exchanger package in which two or more media can be used (that is, both an evaporator and a condenser can be used). According to this, the number of parts (the number of pipes) can be reduced. However, the effect of downsizing the refrigeration cycle apparatus cannot be sufficiently obtained.
以上のとおり、２０ｋＷ以上の冷却能力を持つ業務用冷凍サイクル装置であって、１０００ｍｍ角の立方体に収容でき、２００ｋｇ以下となるように小型化され、かつ、部品数を少なくしたものは、知られていなかった。 As described above, a commercial refrigeration cycle apparatus having a cooling capacity of 20 kW or more, which can be accommodated in a 1000 mm square cube, is downsized to 200 kg or less, and has a reduced number of parts is known. It wasn't.
冷凍サイクル装置の故障時には、業務を停止させないですむことが好ましい。しかし、上述のとおり、代替機を設置するスペースの問題と、設置にかかる手間の問題とがあり、冷凍サイクル装置の故障時に業務を停止させないですむ熱交換システムは、知られていなかった。 It is preferable not to stop the operation when the refrigeration cycle apparatus fails. However, as described above, there has been a problem of a space for installing an alternative machine and a trouble of installation, and a heat exchange system that does not stop the operation when the refrigeration cycle apparatus breaks down has not been known.
解決しようとする課題は、小型化され部品数の少ない冷凍サイクル装置、及び冷凍サイクル装置の故障時に業務を停止させないですむ熱交換システムを提供することである。 The problem to be solved is to provide a refrigeration cycle apparatus that is reduced in size and has a small number of parts, and a heat exchange system that does not stop operations when the refrigeration cycle apparatus fails.
本発明の冷凍サイクル装置は、
蒸発器と、凝縮器と、圧縮器と、膨張弁とを含む冷凍サイクル装置であって、
前記蒸発器と前記凝縮器とを含み一体成型された蒸発凝縮ユニットを備え、
前記蒸発凝縮ユニットは、前記凝縮器内を流れた高圧冷媒から前記蒸発器内を流れた低圧冷媒へ熱を移動させる熱移動機構を備えることを特徴とする。
The refrigeration cycle apparatus of the present invention is
A refrigeration cycle apparatus including an evaporator, a condenser, a compressor, and an expansion valve,
An evaporation condensing unit integrally formed including the evaporator and the condenser;
The evaporative condensing unit includes a heat transfer mechanism that transfers heat from the high-pressure refrigerant that has flowed through the condenser to the low-pressure refrigerant that has flowed through the evaporator.
蒸発凝縮ユニットは、蒸発器及び凝縮器を一体化したものであり、さらに、熱移動機構によってサブクーラ・スーパーヒータの機能をも備える。蒸発凝縮ユニット、圧縮器及び膨張弁によって冷凍サイクル装置を構成することができ、部品数が少なく、小型化が可能なものとなる。 The evaporative condensing unit is an integrated unit of an evaporator and a condenser, and further has a function of a subcooler / superheater by a heat transfer mechanism. The refrigeration cycle apparatus can be constituted by the evaporative condensation unit, the compressor, and the expansion valve, and the number of parts is small, and the size can be reduced.
本発明の冷凍サイクル装置は、 前記高圧冷媒を前記凝縮器から前記蒸発凝縮ユニット外に移動する第一の流路と、
前記低圧冷媒を前記蒸発器から前記蒸発凝縮ユニット外に移動する第二の流路とを備え、
前記熱移動機構は前記第一の流路と前記第二の流路とが接するものであることを特徴とする。
The refrigeration cycle apparatus of the present invention includes a first flow path for moving the high-pressure refrigerant from the condenser to the outside of the evaporative condensation unit,
A second flow path for moving the low-pressure refrigerant from the evaporator to the outside of the evaporative condensation unit,
The heat transfer mechanism is characterized in that the first flow path and the second flow path are in contact with each other.
高圧冷媒から低圧冷媒へ熱を移動させるにあたり、高圧冷媒が低圧冷媒よりも高温であるので、高圧冷媒の流路と低圧冷媒の流路が接することで熱移動を実現する。 In transferring heat from the high-pressure refrigerant to the low-pressure refrigerant, the high-pressure refrigerant is higher in temperature than the low-pressure refrigerant, so that the heat transfer is realized by contacting the high-pressure refrigerant flow path with the low-pressure refrigerant flow path.
本発明の冷凍サイクル装置は、
前記凝縮器内においては前記高圧冷媒を上から下に流し、
前記第一の流路は、前記凝縮器から前記高圧冷媒を下から上に流すように前記凝縮器と前記蒸発器との間に設けられた境界部と、前記境界部の上端から前記高圧冷媒を前記蒸発凝縮ユニット外の前記蒸発器側に流す第一の排出部とを備え、
前記蒸発器内においては前記低圧冷媒を下から上に流し、
前記第二の流路は、前記蒸発器の上端から前記低圧冷媒を前記蒸発凝縮ユニット外の前記凝縮器側に流す第二の排出部とを備え、
前記蒸発凝縮ユニットの上部において前記第一の排出部と前記第二の排出部とが接するものであることを特徴とする。
The refrigeration cycle apparatus of the present invention is
In the condenser, the high-pressure refrigerant flows from top to bottom,
The first flow path includes a boundary portion provided between the condenser and the evaporator so that the high-pressure refrigerant flows from the condenser to the top, and the high-pressure refrigerant from an upper end of the boundary portion. And a first discharge part that flows to the evaporator side outside the evaporation condensing unit,
In the evaporator, the low-pressure refrigerant flows from the bottom to the top,
The second flow path includes a second discharge portion that allows the low-pressure refrigerant to flow from the upper end of the evaporator to the condenser side outside the evaporation condensing unit.
The first discharge portion and the second discharge portion are in contact with each other at an upper portion of the evaporative condensation unit.
蒸発凝縮ユニットの具体的な構成の形態を与えるものである。かかる形態の優位性については、実施例で詳述する。 The form of the concrete structure of an evaporative condensation unit is given. The superiority of this form will be described in detail in Examples.
本発明の冷凍サイクル装置は、
前記蒸発器内において前記低圧冷媒が液体であることを特徴とする。
The refrigeration cycle apparatus of the present invention is
The low-pressure refrigerant is a liquid in the evaporator.
小型化のためには、蒸発器及び凝縮器も小型になる。冷媒の単位体積当たりの熱交換量は冷媒が気体でなく液体であるほうが高くなる。高圧冷媒は液体であるが、低圧冷媒は液体の場合も気体の場合もあり得る。そこで、低圧冷媒を液体として冷媒の単位体積当たりの熱交換量を高め、蒸発器を小型化する。 For miniaturization, the evaporator and the condenser are also miniaturized. The amount of heat exchange per unit volume of the refrigerant is higher when the refrigerant is not a gas but a liquid. The high-pressure refrigerant is a liquid, but the low-pressure refrigerant can be a liquid or a gas. Therefore, the amount of heat exchange per unit volume of the refrigerant is increased by using the low-pressure refrigerant as a liquid, and the evaporator is downsized.
本発明の冷凍サイクル装置は、
前記蒸発器内においては前記低圧冷媒を下から上に流し、
前記蒸発器への前記低圧冷媒の流入方向と逆の方向にオイルを吸引するオイル戻り機構を前記蒸発器の下部に備えることを特徴とする。
The refrigeration cycle apparatus of the present invention is
In the evaporator, the low-pressure refrigerant flows from the bottom to the top,
An oil return mechanism for sucking oil in a direction opposite to the inflow direction of the low-pressure refrigerant to the evaporator is provided in the lower part of the evaporator.
冷媒は、熱交換を行う主成分の他に、オイルを含んでいる。蒸発器においては、主成分が蒸発し（又は液体として高温化され）オイルが残留する。残留したオイルを吸引して蒸発器から除去する。 The refrigerant contains oil in addition to the main component that performs heat exchange. In the evaporator, the main component evaporates (or is heated to a high temperature as a liquid) and oil remains. The remaining oil is aspirated and removed from the evaporator.
本発明の冷凍サイクル装置は、
前記オイル戻り機構に吸引されたオイルを前記低圧冷媒と合わせて前記蒸発器内に噴霧する低圧冷媒流入器を備えることを特徴とする。
The refrigeration cycle apparatus of the present invention is
A low-pressure refrigerant inflow device that sprays oil sucked into the oil return mechanism together with the low-pressure refrigerant into the evaporator is provided.
吸引されたオイルは、低圧冷媒に含有されていたものであり、低圧冷媒に戻すことが好ましい。また、これによればオイルレシーバが不要となり、冷凍サイクル装置の部品数を少なくすることができる。 The sucked oil is contained in the low-pressure refrigerant and is preferably returned to the low-pressure refrigerant. Moreover, according to this, an oil receiver becomes unnecessary and the number of parts of the refrigeration cycle apparatus can be reduced.
本発明の冷凍サイクル装置は、
５００ｍｍ×８００ｍｍ×８００ｍｍの直方体空間に収容でき、 重量が２００ｋｇ以下であることを特徴とする。
The refrigeration cycle apparatus of the present invention is
It can be accommodated in a rectangular parallelepiped space of 500 mm × 800 mm × 800 mm and has a weight of 200 kg or less.
上述のとおりの実装によれば、５００ｍｍ×８００ｍｍ×８００ｍｍの直方体空間に収容でき、重量が２００ｋｇ以下とすることが可能である。 According to the mounting as described above, it can be accommodated in a rectangular parallelepiped space of 500 mm × 800 mm × 800 mm, and the weight can be 200 kg or less.
本発明の熱交換システムは、
冷凍サイクル装置を２台以上備えることを特徴とする。
The heat exchange system of the present invention is
Two or more refrigeration cycle apparatuses are provided.
小型・軽量の冷凍サイクル装置であり、２台以上を備えることが容易である。故障の場合の代替機を備えることもできる。 It is a small and lightweight refrigeration cycle apparatus , and it is easy to provide two or more units. An alternative machine in case of failure can also be provided.
本発明の熱交換システムは、
備える冷凍サイクル装置として稼動用冷凍サイクル装置及び予備用冷凍サイクル装置を含み、
前記稼動用冷凍サイクル装置の稼動状態を監視し、以上が発見された場合には該稼動用冷凍サイクル装置の稼動を中止し予備用冷凍サイクル装置を稼動用冷凍サイクル装置とする監視機構を備えることを特徴とする。
The heat exchange system of the present invention is
Comprising including the operating refrigeration cycle apparatus and the preliminary refrigeration cycle apparatus as a refrigeration cycle apparatus,
Further comprising a monitoring mechanism to operate refrigeration cycle apparatus spare refrigeration cycle device stops operation of the refrigeration cycle device for該稼dynamic if monitoring the operating state of the operating refrigeration cycle device, or is found It is characterized by.
故障の場合の代替機となる予備用冷凍サイクル装置を活用し、冷凍サイクル装置の故障時に業務を停止させないですむ。 Utilize a spare refrigeration cycle device as an alternative in the event of a failure, so that work can be stopped when the refrigeration cycle device fails.
小型化され部品数の少ない冷凍サイクル装置、及び冷凍サイクル装置の故障時に業務を停止させないですむ熱交換システムを提供することができる。 It is possible to provide a refrigeration cycle apparatus that is small in size and has a small number of parts, and a heat exchange system that does not stop operations when the refrigeration cycle apparatus fails.
図１は、冷凍サイクル装置を示す図である。冷凍サイクル装置１には、蒸発凝縮ユニット２、圧縮器３及び膨張弁４が備えられている。蒸発凝縮ユニット２には、温水用パイプ５１及び冷水用パイプ５２が接続されている。 FIG. 1 is a diagram illustrating a refrigeration cycle apparatus . The refrigeration cycle apparatus 1 includes an evaporative condensation unit 2, a compressor 3, and an expansion valve 4. The evaporative condensing unit 2 is connected with a hot water pipe 51 and a cold water pipe 52.
図２は、蒸発凝縮ユニットを示す図である。蒸発凝縮ユニット２は、凝縮器２１及び蒸発器２２を備えている。 FIG. 2 is a diagram showing the evaporative condensation unit. The evaporative condensation unit 2 includes a condenser 21 and an evaporator 22.
凝縮器２１は、温水用のパイプ５１が図において矢印で示す方向の水流で接続されている。凝縮器２１には高圧冷媒流入口２１ａが設けられ、圧縮器３から高圧冷媒流入口２１ａに流入された高圧冷媒は、凝縮器２１を通過した後、第一の流路２３（境界部２３ａ及び第一の排出部２３ｂ）を経て、高圧冷媒流出口２１ｂから流出し、膨張弁４に送られる。 The condenser 21 is connected to a hot water pipe 51 by a water flow in a direction indicated by an arrow in the figure. The condenser 21 is provided with a high-pressure refrigerant inlet 21 a, and the high-pressure refrigerant flowing into the high-pressure refrigerant inlet 21 a from the compressor 3 passes through the condenser 21, and then the first flow path 23 (boundary portion 23 a and After passing through the first discharge part 23 b), it flows out from the high-pressure refrigerant outlet 21 b and is sent to the expansion valve 4.
蒸発器２２は、冷水用のパイプ５２が図において矢印で示す方向の水流で接続されている。蒸発器２２には低圧冷媒流入口２２ａが設けられ、膨張弁４から低圧冷媒流入口２２ａに流入された低圧冷媒は、蒸発器２２を通過した後、第二の流路（第二の排出部）２４を経て、低圧冷媒流出口２２ｂから流出し、圧縮器３に送られる。 The evaporator 22 is connected to a cold water pipe 52 by a water flow in a direction indicated by an arrow in the drawing. The evaporator 22 is provided with a low-pressure refrigerant inlet 22a, and the low-pressure refrigerant flowing into the low-pressure refrigerant inlet 22a from the expansion valve 4 passes through the evaporator 22 and then passes through the second flow path (second discharge portion). ) After passing through 24, the refrigerant flows out from the low-pressure refrigerant outlet 22b and is sent to the compressor 3.
第一の排出部２３ｂと第二の排出部２４とは、熱移動機構２５において接触している。図３は、熱移動機構を示す図である。第一の排出部２３ｂと第二の排出部２４とが積層され、第一の排出部２３ｂ内の高圧冷媒（比較的高温）から第二の排出部２４内の低圧冷媒（比較的低温）に熱が移動する。第二の排出部２４は、一側が蒸発器２２に、他側が低圧冷媒流出口２２ｂに接続されている。第一の排出部２３ｂは、一側が境界部２３ａに、他側が高圧冷媒流出口２１ｂに接続されている。（図において、境界部２３ａ及び高圧冷媒流出口２１ｂは図の手前側及び奥側に存在する。） The first discharge part 23 b and the second discharge part 24 are in contact with each other in the heat transfer mechanism 25. FIG. 3 is a diagram showing a heat transfer mechanism. The first discharge part 23b and the second discharge part 24 are stacked so that the high-pressure refrigerant (relatively high temperature) in the first discharge part 23b is changed to the low-pressure refrigerant (relatively low temperature) in the second discharge part 24. Heat moves. The second discharge unit 24 has one side connected to the evaporator 22 and the other side connected to the low-pressure refrigerant outlet 22b. As for the 1st discharge part 23b, one side is connected to the boundary part 23a, and the other side is connected to the high pressure refrigerant | coolant outflow port 21b. (In the figure, the boundary portion 23a and the high-pressure refrigerant outlet 21b are present on the near side and the far side in the figure.)
図４は、熱効率を説明する図である。図は、縦軸に圧力、横軸に比エンタルピ（冷媒の単位重量当たりエンタルピ）をとって冷媒の状態変化を表すもので、いわゆる「モリエル線図」である。熱移動機構２５がない場合の線を実線で示す。熱効率（冷凍サイクル装置の冷却能力）は、図におけるｈの大きさによって表される。
熱移動機構２５において、高圧冷媒が冷却されるので、膨張弁４に流入する高圧冷媒の温度（エンタルピ）が下がり、膨張弁４に相当する線が図の点線の位置に移動する。すなわち、ｈの値が大きくなり、熱効率が向上する。かかる熱効率の向上は、熱移動機構２５において外部のエネルギを使用せずに実現されている。熱移動機構２５はサブクーラ・スーパーヒータとして機能する。
FIG. 4 is a diagram illustrating thermal efficiency. In the figure, the vertical axis represents pressure and the horizontal axis represents specific enthalpy (enthalpy per unit weight of refrigerant), which represents a change in the state of the refrigerant, and is a so-called “Mollier diagram”. A line when there is no heat transfer mechanism 25 is shown by a solid line. Thermal efficiency (cooling capacity of the refrigeration cycle apparatus ) is represented by the size of h in the figure.
Since the high-pressure refrigerant is cooled in the heat transfer mechanism 25, the temperature (enthalpy) of the high-pressure refrigerant flowing into the expansion valve 4 decreases, and the line corresponding to the expansion valve 4 moves to the position of the dotted line in the figure. That is, the value of h increases and thermal efficiency improves. Such improvement in thermal efficiency is realized without using external energy in the heat transfer mechanism 25. The heat transfer mechanism 25 functions as a subcooler / superheater.
また、低圧冷媒については、熱移動機構２５によって与熱されるので、かかる与熱の前の蒸発器２２内においては比較的低温の液体の状態を保つことが可能である。液体の冷媒は単位体積当たりの冷却効果が高い。すなわち、蒸発器２２（蒸発凝縮ユニット２）を小型化することができる。 Further, since the low-pressure refrigerant is heated by the heat transfer mechanism 25, it is possible to maintain a relatively low-temperature liquid state in the evaporator 22 before the heating. The liquid refrigerant has a high cooling effect per unit volume. That is, the evaporator 22 (evaporation condensation unit 2) can be reduced in size.
再び図２に基づいて説明する。蒸発器２２の下部の低圧冷媒流入口２２ａの近傍にオイル戻り機構２６が設けられている。オイル戻り機構２６は、蒸発器２２の下部のオイルを吸引するものである。冷媒には品質保持のためにオイルが混入されているが、蒸発器２（又は熱移動機構２５）において冷媒が蒸発してもオイルは蒸発せず、オイルが蒸発器２２内に残留する。かかるオイルを吸引するものである。 A description will be given with reference to FIG. 2 again. An oil return mechanism 26 is provided in the vicinity of the low-pressure refrigerant inlet 22 a below the evaporator 22. The oil return mechanism 26 sucks oil below the evaporator 22. Oil is mixed in the refrigerant to maintain the quality, but even if the refrigerant evaporates in the evaporator 2 (or the heat transfer mechanism 25), the oil does not evaporate and the oil remains in the evaporator 22. The oil is sucked.
従来は、吸引したオイルを収容するオイルレシーバが用いられていた。しかし、オイルは元々冷媒に混入されたものであり、再び冷媒内に戻すことが好ましい。そこで、オイル戻り機構２６によって吸引されたオイルを噴霧器４１に送り、膨張弁４を経た冷媒と共に蒸発器２２内は噴霧する。噴霧された冷媒（及びオイル）は蒸発器２２内で液体となる。 Conventionally, an oil receiver for storing sucked oil has been used. However, the oil is originally mixed in the refrigerant and is preferably returned to the refrigerant again. Therefore, the oil sucked by the oil return mechanism 26 is sent to the sprayer 41 and sprayed in the evaporator 22 together with the refrigerant having passed through the expansion valve 4. The sprayed refrigerant (and oil) becomes a liquid in the evaporator 22.
図５は、蒸発器の下部を示す図である。（Ａ）のとおり、低圧冷媒流入口２２ａの下方にオイル戻り機構２６が設けられている。低圧冷媒流入口２２ａから流入された低圧冷媒は、低圧冷媒流路２２ｂに送られる。冷水流路２２ｃが低圧冷媒流路２２ｂと積層されており、冷水が低圧冷媒によって冷却される。 FIG. 5 is a view showing the lower part of the evaporator. As shown in (A), an oil return mechanism 26 is provided below the low-pressure refrigerant inlet 22a. The low-pressure refrigerant flowing in from the low-pressure refrigerant inlet 22a is sent to the low-pressure refrigerant flow path 22b. The cold water passage 22c is stacked with the low-pressure refrigerant passage 22b, and the cold water is cooled by the low-pressure refrigerant.
（Ｂ）に、オイル戻り機構２６がない場合の低圧冷媒の流れを示す。低圧冷媒流入口２２ａから流入された低圧冷媒は流入時の慣性によって低圧冷媒流入口２２ａと反対側に流れ、冷媒６は図に曲線で示したように奥側に偏ってしまう。そこで、従来は（Ｃ）に示すようにディストリビュータ２２ｄを設け、低圧冷媒の圧力を均一化して低圧冷媒流路２２ｂの各々にほぼ等量の低圧冷媒が送られるようにしていた。 (B) shows the flow of the low-pressure refrigerant when the oil return mechanism 26 is not provided. The low-pressure refrigerant that has flowed in from the low-pressure refrigerant inlet 22a flows to the opposite side of the low-pressure refrigerant inlet 22a due to inertia at the time of inflow, and the refrigerant 6 is biased to the back side as shown by a curve in the figure. Therefore, conventionally, as shown in (C), a distributor 22d is provided to equalize the pressure of the low-pressure refrigerant so that an approximately equal amount of low-pressure refrigerant is sent to each of the low-pressure refrigerant flow paths 22b.
オイル戻り機構２６がオイルを吸引するものであるので、低圧冷媒流入口２２ａに流入する冷媒の流速と、オイル戻り機構２６の吸引力とを調整して、蒸発器２２の下部において流入時の慣性を打ち消して低圧冷媒流路２２ｂの各々にほぼ等量の低圧冷媒が送られるようにすることができる、すなわち、ディストリビュータ２２ｄが不要となる。このためには、低圧冷媒流入口２２ａとオイル戻り機構２６とが逆方向であること、すなわち低圧冷媒の流入方向と逆の方向にオイル戻り機構２６による吸引が行われること、が必要である。 Since the oil return mechanism 26 sucks oil, the flow rate of the refrigerant flowing into the low-pressure refrigerant inlet 22a and the suction force of the oil return mechanism 26 are adjusted so that the inertia at the time of inflow at the lower part of the evaporator 22 is adjusted. So that an approximately equal amount of low-pressure refrigerant is sent to each of the low-pressure refrigerant flow paths 22b, that is, the distributor 22d becomes unnecessary. For this purpose, it is necessary that the low-pressure refrigerant inlet 22a and the oil return mechanism 26 are in opposite directions, that is, the suction by the oil return mechanism 26 is performed in the direction opposite to the inflow direction of the low-pressure refrigerant.
図６は、圧縮器、蒸発凝縮ユニット及び冷凍サイクル装置を示す図である。（Ａ）に圧縮機３及び蒸発凝縮ユニット２を示す。蒸発凝縮ユニット２は、圧縮機３に対抗する面を示している。高圧冷媒流入口２１ａ、高圧冷媒流出口２１ｂ、低圧冷媒流入口２２ａ、低圧冷媒流出口２２ｂ及びオイル戻り機構２６が示されている。高圧冷媒流入口２１ａ、高圧冷媒流出口２１ｂ、低圧冷媒流入口２２ａ及び低圧冷媒流出口２２ｂについては、気体流路が液体流路よりも大きな径となっている。なお、温水流路５１及び冷水流路５２への接続口は、反対側（図における裏側）に設けられている。 FIG. 6 is a diagram showing a compressor, an evaporative condensation unit, and a refrigeration cycle apparatus . (A) shows the compressor 3 and the evaporative condensation unit 2. The evaporative condensation unit 2 shows a surface that opposes the compressor 3. A high-pressure refrigerant inlet 21a, a high-pressure refrigerant outlet 21b, a low-pressure refrigerant inlet 22a, a low-pressure refrigerant outlet 22b, and an oil return mechanism 26 are shown. Regarding the high-pressure refrigerant inlet 21a, the high-pressure refrigerant outlet 21b, the low-pressure refrigerant inlet 22a, and the low-pressure refrigerant outlet 22b, the gas channel has a larger diameter than the liquid channel. In addition, the connection port to the hot water channel 51 and the cold water channel 52 is provided on the opposite side (the back side in the figure).
（Ｂ）に熱交換機１を示す。図の手前側に圧縮機３が、奥側に蒸発凝縮ユニット２が設けられている。温水流路５１及び冷水流路５２への接続口は図の奥側の面にあり、配管が容易に接続可能である。 (B) shows the heat exchanger 1. A compressor 3 is provided on the front side of the figure, and an evaporation condensation unit 2 is provided on the back side. The connection port to the hot water flow path 51 and the cold water flow path 52 is on the back surface in the figure, so that piping can be easily connected.
出願人は、（Ｂ）に示す熱交換機を試作し、２５ｋＷの冷却能力を持つものを、４００ｍｍ×７００ｍｍ×７００ｍｍのサイズ、１６０ｋｇの質量とすることができた。５００ｍｍ×８００ｍｍ×８００ｍｍの直方体空間に収容でき、重量が２００ｋｇ以下である。 The applicant made a prototype of the heat exchanger shown in (B), and had a cooling capacity of 25 kW with a size of 400 mm × 700 mm × 700 mm and a mass of 160 kg. It can be accommodated in a rectangular parallelepiped space of 500 mm × 800 mm × 800 mm and has a weight of 200 kg or less.
図７は、熱交換システムを示す図である。４台の図６（Ｂ）に示す冷凍サイクル装置１（１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄ）が、ラック７に裁置されている。熱交換対象水を流すパイプ５（温水流路５１及び冷水流路５２のそれぞれに２本、合計４本のパイプを表す。）が分岐され、パイプ５ａ、５ｂ、５ｃ及び５ｄが、冷凍サイクル装置１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄにそれぞれ接続されている。パイプ５ａ、５ｂ、５ｃ及び５ｄ（のうち温水流入路及び冷水流入路）には、監視機構９に制御される電磁弁８ａ、８ｂ、８ｃ及び８ｄが設けられている。監視機構９は、冷凍サイクル装置１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄのそれぞれについて、運転・停止を制御し稼働状況を把握するための信号線に接続されている。 FIG. 7 is a diagram showing a heat exchange system. Four refrigeration cycle apparatuses 1 (1 a, 1 b, 1 c, and 1 d) shown in FIG. 6B are placed on the rack 7. Pipes 5 (two for each of the hot water channel 51 and the cold water channel 52, representing a total of four pipes) for flowing the heat exchange target water are branched, and the pipes 5a, 5b, 5c and 5d are refrigeration cycle devices. Connected to 1a, 1b, 1c and 1d, respectively. Electromagnetic valves 8a, 8b, 8c and 8d controlled by the monitoring mechanism 9 are provided on the pipes 5a, 5b, 5c and 5d (among them, the hot water inflow passage and the cold water inflow passage). The monitoring mechanism 9 is connected to a signal line for controlling operation / stop and grasping the operation status of each of the refrigeration cycle apparatuses 1a, 1b, 1c, and 1d.
２５ｋＷの冷却能力を持つ冷凍サイクル装置３台を稼動させて、７５ｋＷの冷却能力を持つ熱交換システムとする。電磁弁８ａ、８ｂ及び８ｃを開き、８ｄを閉じる。冷凍サイクル装置１ａ、１ｂ及び１ｃを稼動させ、１ｄを停止させる。冷凍サイクル装置１ａ、１ｂ及び１ｃが稼動用冷凍サイクル装置、冷凍サイクル装置１ｄが予備用冷凍サイクル装置となる。 Three refrigeration cycle apparatuses having a cooling capacity of 25 kW are operated to form a heat exchange system having a cooling capacity of 75 kW. The solenoid valves 8a, 8b and 8c are opened and 8d is closed. The refrigeration cycle apparatuses 1a, 1b and 1c are operated and 1d is stopped. The refrigeration cycle apparatuses 1a, 1b and 1c are operational refrigeration cycle apparatuses , and the refrigeration cycle apparatus 1d is a preliminary refrigeration cycle apparatus .
冷凍サイクル装置１ａが正常に稼動していないことが、信号線によって把握されたとする。監視機構９は、電磁弁８ａを閉じて冷凍サイクル装置１ａを停止させ、電磁弁８ｄを開いて冷凍サイクル装置１ｄを稼動させる。冷凍サイクル装置１ａが故障しても、予備用冷凍サイクル装置１ｄを活用して、７５ｋＷの冷却能力を持つ熱交換システムの稼動が継続する。故障した冷凍サイクル装置１ａは、修理又は交換することができる。 It is assumed that the signal line indicates that the refrigeration cycle apparatus 1a is not operating normally. The monitoring mechanism 9 closes the electromagnetic valve 8a to stop the refrigeration cycle apparatus 1a, and opens the electromagnetic valve 8d to operate the refrigeration cycle apparatus 1d. Even if the refrigeration cycle apparatus 1a breaks down, the operation of the heat exchange system having a cooling capacity of 75 kW is continued using the spare refrigeration cycle apparatus 1d. The failed refrigeration cycle apparatus 1a can be repaired or replaced.
４台の冷凍サイクル装置の全体としての体積及び重量は、２５ｋＷの冷却能力を持つ従来の冷凍サイクル装置１台よりも小さい。この体積及び重量で、７５ｋＷの冷却能力を持つ熱交換システムであり、稼動用冷凍サイクル装置が故障しても予備用冷凍サイクル装置によって運転を継続できるものが提供される。 The total volume and weight of the four refrigeration cycle apparatuses are smaller than one conventional refrigeration cycle apparatus having a cooling capacity of 25 kW. With this volume and weight, there is provided a heat exchange system having a cooling capacity of 75 kW and capable of continuing operation with the spare refrigeration cycle apparatus even if the operational refrigeration cycle apparatus fails.
以上、３台の稼動用冷凍サイクル装置と１台の予備用冷凍サイクル装置を用いる例を説明した。稼動用冷凍サイクル装置及び予備用冷凍サイクル装置の台数は、適宜に設定することができる。 The example in which three operating refrigeration cycle apparatuses and one standby refrigeration cycle apparatus are used has been described above. The number of operating refrigeration cycle apparatuses and spare refrigeration cycle apparatuses can be set as appropriate.
小型化され部品数の少ない冷凍サイクル装置、及び冷凍サイクル装置の故障時に業務を停止させないですむ熱交換システムであり、多くの企業による利用が考えられる。 This is a refrigeration cycle apparatus that is downsized and has a small number of parts, and a heat exchange system that does not stop the operation when the refrigeration cycle apparatus breaks down, and can be used by many companies.
１ 冷凍サイクル装置
２ 蒸発凝縮ユニット
２１ 凝縮器
２２ 蒸発器
２３ 第一の流路
２４ 第二の流路
２５ 熱移動機構
３ 圧縮器
４ 膨張弁
５ パイプ
６ 冷媒
７ ラック
８ 電磁弁
９ 監視機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Refrigeration cycle apparatus 2 Evaporation condensation unit 21 Condenser 22 Evaporator 23 1st flow path 24 2nd flow path 25 Heat transfer mechanism 3 Compressor 4 Expansion valve 5 Pipe 6 Refrigerant 7 Rack 8 Electromagnetic valve 9 Monitoring mechanism
Claims (7)
前記蒸発器と前記凝縮器とを含み一体成型された蒸発凝縮ユニットと、
高圧冷媒を前記凝縮器から前記蒸発凝縮ユニット外に移動する第一の流路と、
低圧冷媒を前記蒸発器から前記蒸発凝縮ユニット外に移動する第二の流路とを備え、
前記蒸発凝縮ユニットは、前記凝縮器内を流れた高圧冷媒から前記蒸発器内を流れた低圧冷媒へ熱を移動させる熱移動機構を備え、
前記熱移動機構は前記第一の流路と前記第二の流路とが接するものであり、
前記凝縮器内においては前記高圧冷媒を上から下に流し、
前記第一の流路は、前記凝縮器から前記高圧冷媒を下から上に流すように前記凝縮器と前記蒸発器との間に設けられた境界部と、前記境界部の上端から前記高圧冷媒を前記蒸発凝縮ユニット外の前記蒸発器側に流す第一の排出部とを備え、
前記蒸発器内においては前記低圧冷媒を下から上に流し、
前記第二の流路は、前記蒸発器の上端から前記低圧冷媒を前記蒸発凝縮ユニット外の前記凝縮器側に流す第二の排出部とを備え、
前記蒸発凝縮ユニットの上部において前記第一の排出部と前記第二の排出部とが接するものであることを特徴とする、冷凍サイクル装置。 A refrigeration cycle apparatus including an evaporator, a condenser, a compressor, and an expansion valve,
An evaporative condensing unit integrally formed including the evaporator and the condenser;
A first flow path for moving the high-pressure refrigerant from the condenser to the outside of the evaporative condensation unit;
A second flow path for moving the low-pressure refrigerant from the evaporator to the outside of the evaporative condensation unit,
The evaporative condensation unit includes a heat transfer mechanism that transfers heat from the high-pressure refrigerant that has flowed through the condenser to the low-pressure refrigerant that has flowed through the evaporator,
The heat transfer mechanism is a contact between the first flow path and the second flow path,
In the condenser, the high-pressure refrigerant flows from top to bottom,
The first flow path includes a boundary portion provided between the condenser and the evaporator so that the high-pressure refrigerant flows from the condenser to the top, and the high-pressure refrigerant from an upper end of the boundary portion. And a first discharge part that flows to the evaporator side outside the evaporation condensing unit,
In the evaporator, the low-pressure refrigerant flows from the bottom to the top,
The second flow path includes a second discharge portion that allows the low-pressure refrigerant to flow from the upper end of the evaporator to the condenser side outside the evaporation condensing unit.
The refrigeration cycle apparatus, wherein the first discharge unit and the second discharge unit are in contact with each other at an upper portion of the evaporative condensation unit.
前記蒸発器への前記低圧冷媒の流入方向と逆の方向にオイルを吸引するオイル戻り機構を前記蒸発器の下部に備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の冷凍サイクル装置。 In the evaporator, the low-pressure refrigerant flows from the bottom to the top,
3. The refrigeration cycle apparatus according to claim 1, wherein an oil return mechanism that sucks oil in a direction opposite to a direction in which the low-pressure refrigerant flows into the evaporator is provided at a lower portion of the evaporator.
重量が２００ｋｇ以下であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。 It can be accommodated in a rectangular parallelepiped space of 500 mm x 800 mm x 800 mm,
The refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 1 to 4 , wherein the weight is 200 kg or less.
前記稼動用冷凍サイクル装置の稼動状態を監視し、異常が発見された場合には該稼動用冷凍サイクル装置の稼動を中止し予備用冷凍サイクル装置を稼動用冷凍サイクル装置とする監視機構を備えることを特徴とする、請求項６に記載の熱交換システム。 Comprising including the operating refrigeration cycle apparatus and the preliminary refrigeration cycle apparatus as a refrigeration cycle apparatus,
An operating state of the operating refrigeration cycle apparatus is monitored, and when an abnormality is detected, the operation of the operating refrigeration cycle apparatus is stopped, and a monitoring mechanism is provided that uses the standby refrigeration cycle apparatus as the operating refrigeration cycle apparatus. The heat exchange system according to claim 6 , wherein
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