JP6469489B2 - Refrigeration cycle equipment - Google Patents
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Description
本発明は、冷凍サイクル装置に係り、特に水・ブラインなどの利用側熱媒体を加熱・冷却することで、利用側に冷温熱を供給する冷凍サイクル装置に関するものである。 The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus, and more particularly to a refrigeration cycle apparatus that supplies cold / hot heat to a user side by heating / cooling a user side heat medium such as water / brine.
冷温熱を供給する冷凍サイクル装置には、利用側熱交換器と熱源側熱交換器にプレート式熱交換器を備えたものがある。利用側熱交換器では、利用側機器で利用する冷水または温水と冷凍サイクルの冷媒とが熱交換し、熱源側熱交換では、地下水や工場排水等の熱源水と冷凍サイクルの冷媒とが熱交換する。 Some refrigeration cycle apparatuses that supply cold / hot heat include plate-type heat exchangers on the use side heat exchanger and the heat source side heat exchanger. In the use-side heat exchanger, cold water or hot water used in the use-side equipment exchanges heat with the refrigerant in the refrigeration cycle. In heat-source-side heat exchange, heat source water such as groundwater or factory wastewater exchanges heat with the refrigerant in the refrigeration cycle. To do.
上述の冷凍サイクル装置は、利用側機器において冷水と温水を利用できるように四方弁を設け、加熱運転と冷却運転とを切換えるものである。 しかし、冷却運転と加熱運転を切換える冷凍サイクル装置の場合、冷却運転と加熱運転とで必要とする冷媒量が異なるため、加熱運転時に余剰冷媒が発生する。一般的に、余剰冷媒は、冷凍サイクル中に設けられたアキュムレータやレシーバタンク等に溜められるが、アキュムレータやレシーバタンクを設けるスペースを確保するために冷凍サイクル装置が大きくなり、コストも高くなる。 The above-described refrigeration cycle apparatus is provided with a four-way valve so that cold water and hot water can be used in the use side device, and switches between heating operation and cooling operation. However, in the case of the refrigeration cycle apparatus that switches between the cooling operation and the heating operation, the amount of refrigerant required differs between the cooling operation and the heating operation, so that excess refrigerant is generated during the heating operation. In general, surplus refrigerant is stored in an accumulator, a receiver tank, or the like provided in the refrigeration cycle. However, the refrigeration cycle apparatus becomes large and costs increase in order to secure a space for providing the accumulator or receiver tank.
本発明が解決しようと課題は、冷凍サイクル装置を大型化することなく、また、コストの上昇を抑えることができる冷凍サイクル装置を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to provide a refrigeration cycle apparatus capable of suppressing an increase in cost without increasing the size of the refrigeration cycle apparatus.
実施形態の冷凍サイクル装置は、圧縮機と、冷媒と熱源側熱媒体とが熱交換する第1プレート式熱交換器と、四方弁と、膨張装置と、冷媒と利用側熱媒体とが熱交換する第2プレート式熱交換器と、を冷媒管により配管接続して構成される冷凍サイクル装置であって、第2プレート式熱交換器と膨張装置との間の冷媒管の容積を第1プレート式熱交換器と膨張装置との間の冷媒管の容積よりも大きくするとともに、第2プレート式熱交換器と膨張装置との間の冷媒管は、第1プレート式熱交換器と膨張装置との間の冷媒管よりも内径が大きな第1大径部と、この第1大径部よりも内径が大きな第2大径部とで構成し、前記第1大径部を前記第2プレート式熱交換器と前記膨張装置との間の冷媒管の曲げ部分に用い、前記第2大径部を前記第2プレート式熱交換器と前記膨張装置との間の冷媒管の直管部に用いる。 In the refrigeration cycle apparatus of the embodiment, the compressor, the first plate heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant and the heat source side heat medium, the four-way valve, the expansion device, the refrigerant and the use side heat medium exchange heat. A refrigeration cycle apparatus configured by connecting a second plate type heat exchanger to the first plate with a refrigerant pipe connected to the first plate by the volume of the refrigerant pipe between the second plate type heat exchanger and the expansion device The refrigerant pipe between the second plate heat exchanger and the expansion device is larger than the volume of the refrigerant pipe between the first heat exchanger and the expansion device. And a second large diameter portion having an inner diameter larger than the first large diameter portion, and the first large diameter portion is the second plate type. Used in the bent portion of the refrigerant pipe between the heat exchanger and the expansion device, the second large diameter portion is the second Ru used straight tube portion of the refrigerant pipe between the rate type heat exchanger and the expansion device.
以下、実施形態の冷凍サイクル装置を、図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態の冷凍サイクル装置の内部構造を示す斜視図である。図2は、本実施形態に係る冷凍サイクル構成を示し、図2(a)は、冷却運転時の冷媒及び熱媒体の流れを示す冷凍サイクル構成図であり、図2(b)は、加熱運転時の冷媒及び熱媒体の流れを示す冷凍サイクル構成図である。
Hereinafter, the refrigeration cycle apparatus of the embodiment will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing the internal structure of the refrigeration cycle apparatus of the present embodiment. FIG. 2 shows a refrigeration cycle configuration according to this embodiment, FIG. 2 (a) is a refrigeration cycle configuration diagram showing the flow of refrigerant and heat medium during cooling operation, and FIG. 2 (b) is a heating operation. It is a refrigeration cycle block diagram which shows the flow of the refrigerant | coolant and heat medium at the time.
図1及び図2に示すように、冷凍サイクル装置100は、3台の圧縮機1が並列に接続される。各圧縮機1の吐出口が吐出集合管11に配管接続され、吐出集合管11の他端は四方弁2を介して第1プレート式熱交換器3の冷媒流路3Aの一端に配管接続される。冷媒流路3Aの他端は並列に設けられた2つの膨張弁(膨張装置)4を介して第2プレート式熱交換器5の冷媒流路5Aの一端に配管接続される。冷媒流路5Aの他端は四方弁2を介して吸込み集合管12の一端に配管接続される。吸込み集合管12の他端は分岐して各圧縮機1の吸込口に配管接続される。これら配管接続によりヒートポンプ式冷凍サイクルが構成される。このヒートポンプ式冷凍サイクルには、R410AやR32等の冷媒が充填される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図2に示すように、第1プレート式熱交換器3は、冷媒流路3Aを流れる冷媒と熱交換する熱源側熱媒体が流れる熱媒体流路3Bが形成される。この熱媒体流路3Bには、熱源側熱媒体として工場排水や地下水等の熱源水が流れる。
第2プレート式熱交換器5は、冷媒流路5Aを流れる冷媒と熱交換する利用側熱媒体が流れる熱媒体流路5Bが形成される。この熱媒体流路5Bには、利用側熱媒体として水やブラインが流れる。
なお、本実施形態では、第1プレート式熱交換器3と第2プレート式熱交換器は、同一のプレート式熱交換器で構成される。
As shown in FIG. 2, the first
The second
In the present embodiment, the first
本実施形態において、3台の圧縮機1は、それぞれ、一定速のスクロール圧縮機で構成される。なお、圧縮機1は、インバータ(図示しない)により回転数を制御するDCブラシレスモーターを搭載したロータリー圧縮機で構成されてもよい。また、圧縮機1の台数は1台または2台でもよい。
膨張弁4は、それぞれ、入力される駆動パルス信号のパルス数に応じて開度が連続的に変化するいわゆるパルスモータバルブで構成され、並列に設けられる。なお、膨張弁4の数は、1つでもよい。
In the present embodiment, the three
Each of the
図1に示すように、膨張弁4と第2プレート式熱交換器5との間に設けられる冷媒管7は、膨張弁4と第1プレート式熱交換器3との間に設けられる冷媒管6よりも容積が大きく設けられる。
詳述すると、冷媒管6は、内径約19mm、管長約700mm、容積約0.2Lの1本の銅管で構成される。一方、冷媒管7は、内径約30mm、管長約300mm、容積約0.2Lの銅管2本と、内径約47mm、管長約400mm、容積約0.7Lの銅管1本とが接続されて構成される。以下、内径約30mmの銅管を第1大径部7a、内径約47mmの銅管を第2大径部7bという。つまり、冷媒管7の内径を全体的に冷媒管6よりも大きくすることで容積を大きくしている。
As shown in FIG. 1, the
More specifically, the refrigerant pipe 6 is composed of one copper pipe having an inner diameter of about 19 mm, a pipe length of about 700 mm, and a volume of about 0.2 L. On the other hand, the
また、比較的曲げ加工が容易な内径約30mmの第1大径部7aを冷媒管7の曲げ部分に用い、曲げ加工が困難な内径約47mmの第2大径部7bを冷媒管7の直管部に用いることで冷媒管7の製造が容易となる。冷媒管7の第1大径部7a、第2大径部7bに用いる銅管を上述の内径に近い規格品を用いることにより低コストで製造できる。
以上のように冷媒管7を構成したことにより、冷媒管7の容積は、冷媒管6の容積よりも約1L大きくなり、冷媒管7に余剰冷媒を溜めることができる。
Further, the first
By configuring the
次に、この冷凍サイクル装置100での運転動作について図2を用いて説明する。
まず、図2(a)を用いて利用側熱交換器である第2プレート熱交換器5に流入する利用側熱媒体を冷却する冷却運転(冷房運転)について説明する。
圧縮機1から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁2を介して凝縮器として機能する第1プレート式熱交換器3に流入し、熱源側熱媒体である熱源水へ放熱することで凝縮、液化する。第1プレート式熱交換器3を流出した高圧の液冷媒は膨張弁4で減圧され低圧二相冷媒となり、冷媒管6を介して蒸発器として機能する第2プレート式熱交換器5に流入する。第2プレート式熱交換器5では、利用側熱媒体である冷水から吸熱することで蒸発、ガス化し、水を冷却し冷水を生成する。第2プレート式熱交換器5を流出した低圧ガス冷媒は圧縮機1へ吸い込まれる。
Next, the operation | movement operation | movement in this
First, the cooling operation (cooling operation) for cooling the utilization side heat medium flowing into the second
The high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
ここで、熱源側熱交換器である第1プレート式熱交換器3においては、例えば25℃の熱源水が熱媒体流路3Bに流入し、冷媒流路3Aを流れる冷媒により加熱されて温度上昇し、例えば30℃となって流出する。
一方、利用側熱交換器である第2プレート式熱交換器5においては、例えば12℃の冷水が熱媒体流路5Bに流入し、冷媒流路5Aを流れる冷媒により冷却されて温度低下し、例えば7℃となって流出する。冷凍サイクル装置1から流出した冷水は、利用側機器であるファンコイル(図示しない)などに流入し、例えば、被空調室の空気を冷やすことで冷水そのものの温度は上昇し、例えば12℃まで上昇した後で、再び冷凍サイクル装置1に流入する。
このとき、第1プレート式熱交換器3と第2プレート式熱交換器5は共に、冷媒流路3A、5Aを流れる冷媒と、熱媒体流路3B、5Bを流れる熱媒体とが対向流となる。これにより、熱交換性能が向上し、効率の良い運転が可能となる。
Here, in the first
On the other hand, in the second plate
At this time, in both the first
次に、図2(b)を用いて、利用側熱交換器である第2プレート熱交換器5に流入する利用側熱媒体を加熱する加熱運転運転(暖房運転)について説明する。
圧縮機1から吐出された高温高圧のガス冷媒は、四方弁2を介して凝縮器として機能する第2プレート式熱交換器5に流入し、利用側熱媒体である温水を加熱することで放熱し、凝縮、液化する。第2プレート式熱交換器5を流出した高圧の液冷媒は膨張弁4で減圧され低圧二相冷媒となり、蒸発器として機能する第1プレート式熱交換器3に流入する。第1プレート式熱交換器3では、熱源側熱媒体である熱源水から吸熱することで蒸発、ガス化し、熱源水を冷却する。第1プレート式熱交換器3を流出した低圧ガス冷媒は圧縮機1へ吸い込まれる。
Next, a heating operation (heating operation) for heating the utilization side heat medium flowing into the second
The high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
ここで、利用側熱交換器である第2プレート式熱交換器5においては、例えば40℃の温水が熱媒体流路5Bに流入し、冷媒流路5Aを流れる冷媒により加熱されて温度上昇し、例えば45℃となって流出する。
冷凍サイクル装置1から流出した温水は、利用側機器であるファンコイルなどに流入し、例えば、被空調室の空気を暖めることで温水そのものの温度は低下し、例えば40℃まで低下した後で、再び冷凍サイクル装置1に流入する。
一方、熱源側熱交換器である第1プレート式熱交換器3においては、例えば12℃の熱源水が熱媒体流路3Bに流入し、冷媒流路3Aを流れる冷媒により冷却されて温度低下し、例えば7℃となって流出する。
このとき、第1プレート式熱交換器3と第2プレート式熱交換器5は共に、冷媒流路3A、5Aを流れる冷媒と、熱媒体流路3B、5Bを流れる熱媒体とが並行流となる。冷房運転時の対向流に比べて暖房運転時の並行流では、プレート式熱交換器の熱交換性能が低下するため、冷凍サイクル装置1の冷媒循環量が低下し、余剰冷媒の量が多くなる。余剰冷媒は、液冷媒として凝縮器である第2プレート式熱交換器5の冷媒流路5Aに溜るため、さらに熱交換性能が悪化することになる。
Here, in the 2nd plate
The warm water that has flowed out of the
On the other hand, in the first
At this time, in both the first
そこで本実施形態においては、四方弁2と第2プレート式熱交換器5との間の冷媒管7の容積を四方弁2と第1プレート式熱交換器3との間の冷媒管6の容積よりも大きくして、冷媒管7に液冷媒を溜めるようにした。
これにより、凝縮器として機能する第2プレート式熱交換器5に液冷媒が溜ることが防止できるので、並行流による熱交換性能悪化をさらに悪化させることなく暖房運転を行うことができる。
Therefore, in this embodiment, the volume of the
Thereby, since it can prevent that a liquid refrigerant accumulates in the 2nd plate
また、余剰冷媒を冷媒管7に溜めることができるので、アキュムレータやレシーバタンクを設けるスペースが不要となり、冷凍サイクル装置を大型化することなく、また、コストの上昇を抑えることができる冷凍サイクル装置を提供することができる。
Further, since the surplus refrigerant can be stored in the
なお、上述の実施形態では、冷媒管6よりも冷媒管7の容積を大きくしたが、利用側機器で利用する冷温水の温度帯や熱源水の温度帯によっては、冷媒管7よりも冷媒管6の容積を大きくしてもよいし、余剰冷媒が発生しない場合は、冷媒管6と冷媒管7を同一の容積としてもよい。
In the above-described embodiment, the volume of the
以上、本発明の実施形態を説明したが、上述の実施形態は、例として提示したものであり、実施形態の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, the above-mentioned embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of embodiment. The novel embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…圧縮機、2…四方弁、3…第1プレート式熱交換器(熱源側熱交換器)、4…膨張弁(膨張装置)、5…第2プレート式熱交換器(利用側熱交換器)、6,7…冷媒管、7a…第1大径部、7b…第2大径部、100…冷凍サイクル装置
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記第2プレート式熱交換器と前記膨張装置との間の冷媒管の容積を前記第1プレート式熱交換器と前記膨張装置との間の冷媒管の容積よりも大きくするとともに、
前記第2プレート式熱交換器と前記膨張装置との間の冷媒管は、前記第1プレート式熱交換器と前記膨張装置との間の冷媒管よりも内径が大きな第1大径部と、前記第1大径部よりも内径が大きな第2大径部とで構成し、
前記第1大径部を前記第2プレート式熱交換器と前記膨張装置との間の冷媒管の曲げ部分に用い、前記第2大径部を前記第2プレート式熱交換器と前記膨張装置との間の冷媒管の直管部に用いることを特徴とする冷凍サイクル装置。 The compressor, the first plate heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant and the heat source side heat medium, the four-way valve, the expansion device, and the second plate type heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant and the use side heat medium. And a refrigeration cycle apparatus configured by connecting pipes with refrigerant pipes,
The volume of the refrigerant pipe between the second plate heat exchanger and the expansion device is larger than the volume of the refrigerant pipe between the first plate heat exchanger and the expansion device;
The refrigerant pipe between the second plate heat exchanger and the expansion device has a first large diameter portion having an inner diameter larger than that of the refrigerant pipe between the first plate heat exchanger and the expansion device, The second large diameter portion having a larger inner diameter than the first large diameter portion ,
The first large diameter portion is used for a bent portion of a refrigerant pipe between the second plate heat exchanger and the expansion device, and the second large diameter portion is used for the second plate heat exchanger and the expansion device. A refrigeration cycle apparatus characterized by being used in a straight pipe portion of a refrigerant pipe between the two .
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