JP6781066B2 - 直接接触熱交換器を備えた冷媒システムおよび冷媒システムの制御方法 - Google Patents

直接接触熱交換器を備えた冷媒システムおよび冷媒システムの制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、2つの冷媒を直接接触させる直接接触熱交換器を備えた冷媒システムおよび冷媒システムの制御方法に関する。
空気調和機や冷凍機等の冷凍サイクルを利用する機器には、現状、R410Aに代表されるHFC(hydrofluorocarbon))冷媒が使用されているが、地球温暖化を防止するための規制強化を背景に、GWP(Global-warming potential)が低い冷媒の開発が進められている。
また、地球温暖化だけでなく、サイクル効率(性能)や、不燃性などの安全性も考慮して各種の冷媒の開発が進められている。
本発明の発明者は、HFO冷媒あるいはHFC冷媒等が循環する熱源サイクル(冷凍サイクル)と、熱負荷へと水冷媒を搬送する熱搬送ループと、熱源サイクル冷媒と水冷媒とをタンク内で直接接触させる直接接触熱交換器を備えた冷媒システムを提案している(特許文献1)。直接接触熱交換器において、熱源サイクル冷媒と水冷媒とが混合される。加熱運転時には、凝縮器として機能する直接接触熱交換器の圧力条件下において熱源サイクル冷媒と水冷媒との密度差が冷却運転時に比べて小さい。そのため、特許文献1では、加熱運転時には直接接触熱交換器を経た熱源サイクル冷媒を減圧させた後、密度差により水冷媒と分離させている。
特開2015−87051号公報
直接接触熱交換器により熱源サイクル冷媒と水冷媒とを直接的に接触させる限り、必然的に、熱源サイクル冷媒と水冷媒とが混合する。冷却運転および加熱運転の別を問わず、熱源サイクル冷媒から水冷媒を完全に分離させることがなかなか難しいため、冷凍サイクルが十分に機能しなかったり、成立しないおそれがある。
熱源サイクル冷媒に水が混入していると、部品の故障や、潤滑油の劣化等が起こる可能性があり、加熱運転時には、氷結による故障のリスクが高い。
本発明は、複数種の冷媒を直接接触させることで効率よく熱交換を行いながら、冷凍サイクル冷媒への異種冷媒の混入が問題となることなく、冷凍サイクルを十分に機能させることができる冷媒システムおよび冷媒システムの制御方法を提供することを目的とする。
本発明の第1の冷媒システムは、圧縮機、熱交換器、および減圧部を有する熱源サイクルと、熱負荷に向けて熱を搬送する液相の搬送冷媒が循環される熱搬送ループと、熱源サイクルに封入されている熱源冷媒と搬送冷媒とを直接接触させる直接接触熱交換器と、を備える。
そして、本発明は、熱源サイクルに、熱源冷媒として、第1冷媒に加えて第2冷媒が封入され、減圧部を経た熱源冷媒が流入する直接接触熱交換器において、第1冷媒と、第1冷媒よりも沸点が高い第2冷媒とのうち、少なくとも第1冷媒が沸騰し、かつ、第2冷媒の液相の密度が搬送冷媒の密度よりも低いことを特徴とする。
本発明は、加熱の用途にも展開することができる。
本発明の第2の冷媒システムは、圧縮機、熱交換器、および減圧部を有する熱源サイクルと、熱負荷に向けて熱を搬送する液相の搬送冷媒が循環される熱搬送ループと、熱源サイクルに封入されている熱源冷媒と搬送冷媒とを直接接触させる直接接触熱交換器と、を備える。
そして、熱源サイクルには、熱源冷媒として、第1冷媒に加えて第2冷媒が封入され、かつ、直接接触熱交換器から取り出された熱源冷媒の気相を凝縮させる熱交換器が備わり、圧縮機から吐出された第1冷媒が流入する直接接触熱交換器において、第1冷媒と、第1冷媒よりも沸点が高い第2冷媒とのうち、第2冷媒が凝縮し、かつ、第2冷媒の液相の密度が搬送冷媒の密度よりも低いことを特徴とする。
本発明は、加熱および冷却に兼用される冷媒システムにも展開することができる。
本発明の第3の冷媒システムは、圧縮機、熱交換器、および減圧部を有する熱源サイクルと、熱負荷に向けて熱を搬送する液相の搬送冷媒が循環される熱搬送ループと、熱源サイクルに封入されている熱源冷媒と搬送冷媒とを直接接触させる直接接触熱交換器と、熱源サイクルを熱源冷媒が流れる向きを切り替える方向切替部と、を備える。
そして、熱源サイクルには、熱源冷媒として、第1冷媒に加えて第2冷媒が封入され、かつ、直接接触熱交換器から取り出された熱源冷媒の気相を凝縮させる熱交換器が備わり、減圧部を経た熱源冷媒が流入する直接接触熱交換器において、第1冷媒と、第1冷媒よりも沸点が高い第2冷媒とのうち、第1冷媒が沸騰し、かつ、第2冷媒の液相の密度が搬送冷媒の密度よりも低く、圧縮機から吐出された第1冷媒が流入する直接接触熱交換器において、第1冷媒と、第1冷媒よりも沸点が高い第2冷媒とのうち、少なくとも第2冷媒が凝縮し、かつ、第2冷媒の液相の密度が搬送冷媒の密度よりも低いことを特徴とする。
上述した各冷媒システムにおいて、搬送冷媒は、水であり、第2冷媒は、炭化水素(HC)系の冷媒であることが好ましい。
さらに、本発明は、冷媒システムを制御する方法にも展開できる。
第1の制御方法は、圧縮機、熱交換器、および減圧部を有する熱源サイクルと、熱負荷に向けて熱を搬送する液相の搬送冷媒が循環される熱搬送ループと、熱源サイクルに封入されている熱源冷媒と搬送冷媒とを直接接触させる直接接触熱交換器と、を備える冷媒システムを制御する方法であって、熱源サイクルに封入される熱源冷媒として、第1冷媒に加えて、搬送冷媒の密度よりも液密度が低い第2冷媒が使用され、減圧部を経た熱源冷媒が流入する直接接触熱交換器において、第1冷媒と、第1冷媒よりも沸点が高い第2冷媒とのうち、少なくとも第1冷媒が沸騰するように、直接接触熱交換器の内部温度を、第1冷媒の沸点および第2冷媒の沸点よりも高い蒸発温度に制御することを特徴とする。
第2の制御方法は、圧縮機、熱交換器、および減圧部を有する熱源サイクルと、熱負荷に向けて熱を搬送する液相の搬送冷媒が循環される熱搬送ループと、熱源サイクルに封入されている熱源冷媒と搬送冷媒とを直接接触させる直接接触熱交換器と、を備える冷媒システムを制御する方法であって、熱源サイクルに封入される熱源冷媒として、第1冷媒に加えて、搬送冷媒の密度よりも液密度が低い第2冷媒が使用され、圧縮機から吐出された第1冷媒が流入する直接接触熱交換器において、第1冷媒と、第1冷媒よりも沸点が高い第2冷媒とのうち、第2冷媒が凝縮するように、直接接触熱交換器の内部温度を、第1冷媒の沸点と第2冷媒の沸点との間の凝縮温度に制御することを特徴とする。
本発明によれば、直接接触熱交換器において熱源冷媒と搬送冷媒とを直接接触させていながら、直接接触熱交換器における第2冷媒の液相の存在により、熱源サイクルを循環する熱源冷媒に搬送冷媒が混入することを確実に防ぐことができる。そのため、冷凍サイクルを十分に機能させることができることができる。
第1実施形態に係る冷却用冷媒システムを模式的に示す図である。 第1冷媒、第2冷媒、および搬送冷媒のそれぞれの飽和温度と圧力との関係を示すグラフである。 第1冷媒、第2冷媒、および搬送冷媒のそれぞれの液密度と温度との関係を示すグラフである。 第2実施形態に係る加熱用冷媒システムを模式的に示す図である。 第3実施形態に係る冷却加熱兼用冷媒システムを模式的に示す図である。(冷却運転時) 第3実施形態に係る冷却加熱兼用冷媒システムを模式的に示す図である。(加熱運転時)
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
〔第1実施形態〕
第1実施形態では、冷却機能を有する冷媒システム1について説明する。
図1に示す冷媒システム1は、熱源サイクル冷媒が循環される熱源サイクル10(冷凍サイクル)と、液相の搬送冷媒が循環される熱搬送ループ20と、直接接触熱交換器30と、図示しない制御装置とを備えている。
冷媒システム1の全体が、大気に対して密閉されたクローズドサイクルとされている。
冷媒システム1は、外気を熱源とし、熱負荷としての室内空気を冷却するために冷却運転(冷房)される空気調和機として構成されており、室外機1Aと、室内機1Bと、室外機1Aおよび室内機1Bに設けられて冷媒回路を構成する配管とを備えている。
室外機1Aは、圧縮機11と、室外熱交換器12と、減圧部13と、逆止弁14と、直接接触熱交換器30と、それらを収容する図示しない筐体とを備えている。
室内機1Bは、室内熱交換器21と、室内熱交換器21を収容する図示しない筐体とを備えている。
室外機1Aおよび室内機1Bの機器構成は、本実施形態に限られず、筐体の設置スペース等に応じて、熱源サイクル10および熱搬送ループ20の構成要素等を室外機1Aおよび室内機1Bにそれぞれ適宜に配置することができる。
熱源サイクル10は、圧縮機11と、室外に配置され凝縮器として機能する室外熱交換器12と、減圧部13と、蒸発器として機能する直接接触熱交換器30とを含んで構成されている。
熱源サイクル10には、HSC(Heat Source Cycle)冷媒(以下、熱源冷媒)として、第1冷媒および第2冷媒が所定の封入比率で封入されている。熱源サイクル10に封入されている第1冷媒の比率は、例えば、50Wt%〜90Wt%であり、同じく熱源サイクル10に封入されている第2冷媒の比率よりも多い。
第1冷媒としては、例えば、HFC冷媒、HFO冷媒等を用いることができる。
HFC(Hydro Fluoro Carbon)冷媒としては、R32を例示することができる。
HFO(Hydro Fluoro Olefin)冷媒としては、R1234zeやR1234yfを例示することができる。GWP(Global Warming Potential)の低減を図る観点からは、HFO系の冷媒を用いることが好ましい。
第2冷媒としては、例えばプロパン、イソブタン等の炭化水素(HC)系冷媒を用いることができる。それらのHC系冷媒は、R1234zeやR1234yfと比べてもGWPが低い。
熱源冷媒は、第1冷媒および第2冷媒と、他の冷媒との3種以上の冷媒から構成されていてもよい。
第1冷媒および第2冷媒にそれぞれ用いる冷媒は、サイクル効率やGWP等を考慮して適宜に選定することができる。
本実施形態では、第1冷媒としてR32を使用し、第2冷媒としては、HC系冷媒の一種であるプロパンを使用するものとする。なお、第2冷媒として、イソブタンおよびプロパンの双方を用いることも許容される。
これら第1冷媒および第2冷媒を区別しないときは、熱源冷媒と称する。
圧縮機11は、ハウジング内に吸入される熱源冷媒をスクロール圧縮機構やロータリー圧縮機構等により圧縮して吐出する。環境負荷等の観点からは、冷凍機油(潤滑油)が使用されないオイルフリーの圧縮機を採用することが好ましい。
室外熱交換器12は、熱源冷媒と外気との間で、熱源冷媒の流れるチューブ等を介して間接的に熱交換を行う。熱交換を促進させるため、ファンにより室外熱交換器12に向けて外気を送風することが好ましい。
減圧部13は、熱源冷媒を減圧させる。減圧部13として、膨張弁やキャピラリーチューブ等を用いることができる。
減圧部13と、直接接触熱交換器30との間には、減圧部13から直接接触熱交換器30へと向かう一方向に熱源冷媒の流れの向きを規制する逆止弁14が設けられている。
熱搬送ループ20は、直接接触熱交換器30と、室内に配置される室内熱交換器21と、ポンプ22とを含んで構成されている。
熱搬送ループ20には、液相の搬送冷媒が封入されている。本実施形態の搬送冷媒として、水を採用する。
搬送冷媒は、冷媒システム1における温度変化域に亘り液相であり、相転移しない。以下、搬送冷媒のことを水冷媒と称する。水冷媒は、GWPが0である。また、水冷媒は、燃焼性を有していない。
室内熱交換器21は、水と室内空気との間で間接的に熱交換を行う。熱交換を促進させるため、ファンにより吸い込んだ室内空気を室内熱交換器21に向けて送風することが好ましい。室内熱交換器21およびファンは、例えば、ファンコイルユニットとして構成することができる。
ポンプ22は、直接接触熱交換器30から室内熱交換器21に向けて水冷媒を圧送することにより、直接接触熱交換器30と室内熱交換器21との間で水冷媒を循環させる。ポンプ22は、水が流れる熱搬送ループ20の配管に接続されている。
ポンプ22として、容積型、非容積型等の任意の種類のポンプを用いることができる。
直接接触熱交換器30は、熱源冷媒と水冷媒とを直接的に接触させて熱交換させる。直接接触熱交換器30は、タンク31と、熱源冷媒入口321と、熱源冷媒出口322と、水入口331と、水出口332とを備えている。熱源冷媒入口321は、タンク31の底部に位置しており、熱源冷媒出口322は、タンク31の上部に位置している。
タンク31内に貯留されている水冷媒と、熱源冷媒入口321からタンク31内に流入した熱源冷媒とが直接的に接触することで、水冷媒と熱源冷媒とが熱を授受する。タンク31内には、水冷媒の他に、熱源冷媒の液相が貯留されていてもよい。
タンク31内や、熱搬送ループ20の配管に存在する水冷媒により、熱源冷媒が燃焼性を有していたとしても、冷媒システム1の全体として燃焼性を低減することができる。
本実施形態の冷媒システム1は、所定の低圧力条件およびそれに対応する温度条件下にある直接接触熱交換器30において、熱源冷媒である第1冷媒および第2冷媒のうち、主として第1冷媒を沸騰させ、第1冷媒の潜熱に伴い、水冷媒を冷却する。
直接接触熱交換器30によれば、熱を授受するもの同士が直接接触するため、熱を授受するもの同士がチューブ等を介して間接的に接触するため十分な温度差が要求される典型的な熱交換器と比べて高い熱交換効率を得ることができる。しかも、直接接触熱交換器30は、熱源冷媒と水冷媒とを直接接触させていながら、以下で説明するように、それらの冷媒の物性に基づいて、熱源サイクル10を循環する熱源冷媒への水の混入を確実に防ぐことができるように構成されている。
直接接触熱交換器30による熱交換を成立させ、かつ、熱源サイクル10を循環する熱源冷媒への水の混入を防ぐため、本実施形態は、冷媒システム1に用いられる冷媒相互の沸点の違いと液密度の違いとを利用している。
本実施形態の冷媒システム1は、上述したように、いずれも熱源冷媒である第1冷媒および第2冷媒と、搬送冷媒である水冷媒との3種類の冷媒を使用する。
これらの3種類の冷媒のそれぞれの物性から、直接接触熱交換器30のタンク31内部において、次の関係が成り立つ。
まず、第1冷媒の沸点よりも第2冷媒の沸点が高い。第1冷媒と第2冷媒との間には、少なくとも10℃〜30℃以上の沸点の差があることが好ましい。
上記の沸点の違いに加えて、水(液相)の密度よりも第2冷媒の液相の密度が低い。第2冷媒の液密度は、例えば、約600〜700kg/mであることが好ましい。
図2には、R32の飽和温度を実線で示し、プロパンの飽和温度を破線で示している。これらの飽和温度より、蒸気圧が外圧に等しくなる温度である沸点は、第1冷媒であるR32と比べ、第2冷媒であるプロパンの方が高い。これは、冷媒システム1に定められている低圧plおよび高圧phのいずれにおいても同様である。
参考値として、低圧plが大気圧基準で0.5MPaである場合、飽和状態におけるR32の気相の温度は−9.1℃であり、この温度はR32の沸点にほぼ相当する。
同様に、低圧plが大気圧基準で0.5MPaである場合、飽和状態におけるプロパンの気相の温度は8.0℃であり、この温度はプロパンの沸点にほぼ相当する。
上述のようにR32の沸点とプロパンの沸点とが異なるため、図示しない制御装置により、タンク31内部の温度を適切な温度に制御することで、低圧plにある直接接触熱交換器30に流入した熱源冷媒を構成するR32とプロパンとのうち、沸点が低いR32をプロパンよりも先に沸騰させ、プロパンの一部を液相としてタンク31内に留めることができる。
具体的には、タンク31内の液相部の温度を検知しつつ、検知温度を用いて熱源サイクル10の能力を制御することで、タンク31内部の液相部の温度を制御することができる。一定の温度の水を搬送するチラー等の装置を利用して、タンク31内の液相部の温度を所定の温度に制御するようにすることもできる。タンク31から取り出される冷水の温度以下に蒸発温度ETを設定し、タンク31内では、沸点が低いR32が先に沸騰し、液相のプロパンが留まることとなる。
次に、図3に示すように、第2冷媒であるプロパンの液密度は、水冷媒の液密度と比べて低い。
参考値として、タンク31内部の圧力が大気圧基準で0.5MPaであるとして、プロパンの沸点よりも少し高い温度である10℃にタンク31内部の温度を制御するとすれば、タンク31内部に存在するプロパンの液密度は、約518kg/mである。水の液密度は、図3に示す温度範囲では、約1000kg/mであるため、水の液密度よりもプロパンの液密度の方が低い。
なお、R32の液密度は、図3に示すように、水の液密度と近い。
上記の水とプロパンとの液密度の違いから、タンク31の内部に貯留されている水よりも上方までプロパンの液相が浮上する。
冷媒システム1による冷却運転(冷房)の作用について説明する。
冷媒システム1は、圧縮機11を動作させて熱源サイクル10により熱源冷媒を循環させるとともに、ポンプ22を動作させて水冷媒を熱搬送ループ20に循環させる。
熱源サイクル10の圧縮機11により熱源冷媒が圧縮され、高圧phを基準とする高圧条件下の室外熱交換器12による外気との熱交換により熱源冷媒が凝縮され、さらに減圧部13により減圧されると、低温低圧の熱源冷媒が直接接触熱交換器30へと流入する。直接接触熱交換器30の熱源冷媒入口321からタンク31内へと流入する熱源冷媒の温度は、直接接触熱交換器30のタンク31内に貯留されている水冷媒の温度よりも十分に低い。
そのタンク31内において、低温低圧の熱源冷媒と水冷媒とが直接接触することで得られた冷水を熱搬送ループ20により室内へと供給することで、室内の空気を冷却する。
冷媒システム1に備わる図示しない制御装置により、室外熱交換器12の内部温度が所定の凝縮温度に制御され、直接接触熱交換器30のタンク31の内部温度が所定の蒸発温度ETに制御されるものとする。
制御装置により、タンク31の内部は、低圧plを基準とする低圧力条件下にある。蒸発温度ETは、タンク31内部の圧力に対応するプロパンの沸点よりも少し高い温度(例えば10℃)に設定されるものとする。
タンク31の内部へと熱源冷媒入口321から流入した熱源冷媒を構成しているR32およびプロパンのうち低沸点(−9.1℃)であるR32は、タンク31内部の雰囲気下で、たちまち沸騰してガス化し、気泡となって水中を浮上する。R32の液相から気相への相転移に伴う潜熱、および気泡となり浮上する過程においてR32が水冷媒と十分に接触することにより、R32と水冷媒との間の伝熱が促進され、水冷媒が冷却される。
R32と水冷媒とがより十分に接触するように、タンク31の内部に、熱源冷媒入口321から流入した熱源冷媒の流れが当たる部材を配置することもできる。熱源冷媒入口321は、タンク31の底部には限らず、タンク31の側壁等の適宜な位置に設けることができる。
ガス化したR32は、タンク31内部の液面よりも上部の空間から、熱源冷媒出口322を通じてタンク31の外部へと流出し、圧縮機11へと吸入される。
一方、R32と共にタンク31内に流入したプロパンは、その物性に基づいて、タンク31内でR32とは異なる挙動を示す。
R32に対して高沸点(8.0℃)であるプロパンは、タンク31内で低沸点のR32に遅れて沸騰し、緩慢にガス化するとともに、一部は液相としてタンク31内に留まる。
プロパンの一部が液相のままタンク31内に留まると、熱源サイクル10への封入比率と比べ、熱源冷媒の循環量におけるプロパンの比率が下がり、その分、熱源冷媒の循環量におけるR32の比率が上がる。冷媒システム1は、プロパンよりもサイクル効率が高いR32の比率が高い状態で運転されることで、性能が向上する。
プロパンの気相は、相転移に伴う潜熱および気泡となり浮上する過程で水冷媒と十分に接触することにより、水冷媒の冷却に寄与する。
一方、プロパンの液相は、同じく液相の水冷媒と混合して十分に接触することにより、水冷媒の冷却に寄与する。
プロパンの気相は、タンク31内の上部から、R32の気相と共に、熱源冷媒出口322を通じて熱源サイクル10へと流出する。
R32およびプロパンとの熱交換により冷却された水冷媒は、水出口332を通じてタンク31の外部へと流出し、ポンプ22により熱搬送ループ20の配管を圧送される。室内熱交換器21へと流入した冷水が、室内熱交換器21へと吸い込まれた空気と熱交換され、それによって冷却された空気が室内へと吹き出される。
R32よりも沸点が高いために液相としてタンク31内に留まるプロパンは、上述したように、液密度が水の液密度よりも低い。そのため、タンク31内に貯留されている水冷媒よりも上部まで浮上する。そのプロパンの液相が液面に存在するため、水冷媒がプロパンの液相により覆われる。そのため、熱源冷媒出口322からR32のガスおよびプロパンのガスが流出する流れに、プロパンの液相が巻き上げられたとしても、水冷媒が巻き上げられてしまい熱源サイクル10へと流出することは防止できる。
熱源冷媒として、仮に、R32のみが使用されているとすれば、タンク31内の水冷媒がガスの流れにより巻き上げられ、許容量を超える量の水が熱源サイクル10を循環する熱源冷媒へと混入するおそれがあるところ、本実施形態では、熱源冷媒として、R32に加えてプロパンを用いていることで、水冷媒の巻き上げを抑え、熱源サイクル10を循環する熱源冷媒への水の混入を防ぐことができる。本実施形態の直接接触熱交換器30は、R32の気相と水冷媒との間にプロパンの液相を介在させることでR32と水冷媒とを十分に分離させて、熱源冷媒への水冷媒の混入を防止する機能を有するため、例えば、タンク31内から熱源冷媒のガスを取り出し、熱源冷媒のガスとガス中の水冷媒との分離に適した圧力にまで減圧させるタンクへと移送するといった対策が必要ない。
本実施形態によれば、タンク31内で熱源冷媒と水冷媒とを直接接触させていながら、タンク31内のプロパンの液相の存在により、熱源サイクル10を循環する熱源冷媒には、限りなく、水が含まれない。
水冷媒を冷却する直接接触熱交換器30を備えた本実施形態の冷媒システム1は、熱源サイクル10を循環する熱源冷媒として、潜熱を伴い、水冷媒の冷却に中心的役割を果たす第1冷媒(一例としてR32)と、第1冷媒よりも沸点が高く、かつ、液密度が水冷媒よりも低い第2冷媒(一例としてプロパン)を使用している。これらの2種類の冷媒を用いることにより、1種類の冷媒(例えばR32)のみを用いる場合よりも容易に、サイクル効率を確保しながらGWPの低減を図ることができる上、第1、第2冷媒の物性に基づくそれぞれの挙動より、直接接触熱交換方式ならではの高い熱交換性能を得ながら、熱源サイクル10を循環する熱源冷媒に水が混入することを限りなく抑えることができる。そのため、水の混入により引き起こされる問題、例えば、部品の故障や潤滑油の劣化等を避け、熱源サイクル10ひいては冷媒システム1全体を十分に機能させることができる。
直接接触熱交換器30による熱交換の効率や、熱源サイクル10への水の混入防止に必要なプロパンの液相の量等を考慮し、蒸発温度ETを適切に定めることにより、タンク31内に液相のプロパンが留められる量を調整することができる。
例えば、蒸発温度ETをR32の沸点とプロパンの沸点との間の温度(例えば5℃)に設定すると、タンク31内でプロパンが沸騰しないで、R32のみが沸騰する。この場合、R32のガスに巻き上げられて流出するプロパンの液相を除き、プロパンの大部分がタンク31内に留まるので、プロパンの厚い液膜により、水冷媒の巻き上げをより十分に防ぐことができる。また、プロパンの大部分がタンク31内に留まることで、主としてR32のみが熱源サイクル10を循環するため、サイクル効率を向上させることができる。
冷媒システム1の運転状況に応じて、制御装置により蒸発温度ETを所定の温度範囲内で可変に制御することもできる。
〔第2実施形態〕
次に、図4を参照し、本発明の第2実施形態について説明する。第1実施形態と同様の構成には同じ符号を付している。
図4に示す第2実施形態の冷媒システム2も、上述の冷媒システム1と同様に、熱源サイクル冷媒が循環される熱源サイクル10と、液相の搬送冷媒が循環される熱搬送ループ20と、直接接触熱交換器30と、図示しない制御装置とを備えている。
熱源サイクル10には、熱源冷媒として、第1冷媒および第2冷媒が所定の封入比率で封入されている。
以下、第1実施形態と相違する事項を中心に説明する。
第2実施形態の冷媒システム2は、第1実施形態の冷媒システム1が冷却機能を有していたのに対し、加熱機能を有する。第2実施形態では、熱源サイクル10を熱源冷媒が第1実施形態とは逆向きに流れる。つまり、圧縮機11から吐出された熱源冷媒が直接接触熱交換器30のタンク31内へと流入する。タンク31内には、搬送冷媒としての水冷媒が貯留されている。
第2実施形態の冷媒システム2は、所定の高圧力条件およびそれに対応する温度条件下にある直接接触熱交換器30において、熱源冷媒と水冷媒とを直接接触させ、熱源冷媒を構成する第1冷媒および第2冷媒のうち、主として気相の第1冷媒から液相の第2冷媒を介して水冷媒へと熱を伝えることにより、水冷媒を加熱する。第2冷媒の大部分は、液相の状態でタンク31内に留まり、熱源サイクル10には、主として第1冷媒の気相が循環する。
圧縮機11と直接接触熱交換器30との間には、圧縮機11から直接接触熱交換器30へと向かう一方向に熱源冷媒の流れの向きを規制する逆止弁15が設けられている。
また、熱源サイクル10には、圧縮機11、室外熱交換器12、減圧部13、および直接接触熱交換器30に加え、直接接触熱交換器30のタンク31から取り出された熱源冷媒の気相を外気との熱交換により凝縮させる熱交換器16が備えられている。熱交換器16は、熱源冷媒の気相と外気とをチューブ等を介して間接的に接触させる。
タンク31と熱交換器16との間、および熱交換器16と減圧部13との間には、タンク31から熱交換器16を経て減圧部13へと向かう一方向に熱源冷媒の流れの向きを規制する逆止弁17,18が設けられている。
タンク31の上部に位置する熱源冷媒入口341からタンク31内へと熱源冷媒の気相が流入し、熱源冷媒入口341から離間した熱源冷媒出口342から熱交換器16に向けて熱源冷媒が流出する。
なお、タンク31の上部から液面の近くまで配管を引き込み、その配管の先端から熱源冷媒の気相が流入するようにしてもよい。
熱源冷媒入口341は、タンク31の上部以外の位置、例えば、タンク31の底部に配置されていてもよい。
熱交換器16は、室外熱交換器12と共に室外機1Aの筐体に組み込むことができる。その場合、筐体内にファンを取り囲むように配置される室外熱交換器12の内周側に熱交換器16を配置することが好ましい。そうすると、ファンにより熱交換器16へと吸い込まれ、熱交換器16を通過することで温度が上昇した空気が室外熱交換器12へと流入するので、室外熱交換器12のチューブやフィンへの着霜を抑制することができる。
第2実施形態の冷媒システム3に用いられる3種類の冷媒のそれぞれの物性から、第1実施形態と同様に、直接接触熱交換器30のタンク31内部において、次の関係が成り立つ。
第1冷媒の沸点よりも第2冷媒の沸点が高く、かつ、水(液相)の密度よりも第2冷媒の液相の密度が低い。
第2実施形態でも、第1冷媒としてR32を使用し、第2実施形態としては、HC系冷媒の一種であるプロパンを使用するものとする。
図2より、参考値として、高圧phが大気圧基準で2.0MPaである場合、飽和状態におけるR32の気相の温度は33.4℃であり、この温度はR32の沸点にほぼ相当する。
同様に、高圧phが大気圧基準で2.0MPaである場合、飽和状態におけるプロパンの気相の温度は59.6℃であり、この温度はプロパンの沸点にほぼ相当する。
また、図3より、参考値として、タンク31内部の圧力が大気圧基準で2.0MPaであるとして、プロパンの沸点とR32の沸点との間の温度である45℃にタンク31内部の温度を制御するとすれば、タンク31内部に存在するプロパンの液密度は、約429kg/mである。このプロパンの液密度は、水の液密度よりも低い。
冷媒システム3による加熱運転(暖房)の作用について説明する。
図示しない制御装置により、室外熱交換器12の内部温度が所定の蒸発温度に制御され、直接接触熱交換器30のタンク31の内部温度が所定の凝縮温度CTに制御されるものとする。制御装置により、熱交換器16の内部温度も所定の凝縮温度に制御されることが好ましい。
加熱運転時の温度制御も、冷却運転時と同様に、タンク31内の液相部の検知温度を用いて熱源サイクル10の能力を制御することで、タンク31内部の液相部の温度を所定の温度に制御することができる。タンク31から取り出される温水の温度以上に凝縮温度CTを設定し、タンク31内ではプロパンが凝縮し、沸点が低いR32はガス相を支配する。
冷媒システム3は、圧縮機11を動作させて熱源サイクル10により熱源冷媒を循環させるとともに、ポンプ22を動作させて水冷媒を熱搬送ループ20に循環させる。
熱源サイクル10の圧縮機11から吐出された熱源冷媒が、高圧phを基準とする高圧条件下の直接接触熱交換器30のタンク31内に流入する。
制御装置により、タンク31の内部は、高圧phを基準とする高圧力条件下にある。凝縮温度CTは、タンク31内部の圧力に対応するR32の沸点よりも高く、同じくタンク31内部の圧力に対応するプロパンの沸点よりも低い温度(例えば45℃)に設定されるものとする。
圧縮機11から吐出された熱源冷媒は、逆止弁14を通り、タンク31へと押し込まれる。タンク31の内部では、プロパンの沸点(59.6℃)が凝縮温度CTよりも高いため、プロパンが気液界面で凝縮する。プロパンは、過冷却液としてタンク31内に溜まる。一方、R32は、タンク31内で凝縮しない。液面よりも上方に存在する熱源冷媒の気相は、熱源冷媒出口342からタンク31の外へと取り出され、逆止弁17を通じて熱交換器16へと流入する。この熱交換器16により、タンク31内では凝縮しなかったR32も液化され、減圧部13を経て、室外熱交換器12へと流入する。加熱運転時、室外熱交換器12は蒸発器として機能する。上述のように熱交換器16が室外熱交換器12の内周側に配置されていれば、熱交換器16において外気が熱源冷媒の熱を吸熱する。そのため、あたかも外気温が上昇したような効果が得られ、室外熱交換器12への着霜を抑えることができる。
直接接触熱交換器30において、プロパンの液密度は水の液密度よりも低いため、プロパンの液相は、タンク31内の液面に存在する。第2実施形態では、液面よりも上方に存在する第1冷媒(R32)の気相の熱を第2冷媒(プロパン)の液相に伝え、この第2冷媒を介して水冷媒へと熱を伝えることで水冷媒を加熱しつつ、液面に存在する第2冷媒により水面を覆うことで、水冷媒の巻き上げを防止する。液面よりも上方に存在するガスが熱源冷媒出口322から流出する流れに、プロパンの液相が巻き上げられたとしても、水冷媒が巻き上げられてしまい熱源サイクル10へと流出することは防止できる。
熱源冷媒入口341からタンク31内へと流入して凝縮したプロパンは、タンク31内の水と混合しつつ、水と熱交換される。
第2実施形態では、プロパンの凝縮による潜熱、および水とプロパンが混合しながら十分に接触することにより、伝熱促進に寄与できる。
タンク31内に得られた温水を熱搬送ループ20により室内へと供給することで、室内の空気を加熱することができる。
以上より、第2実施形態の直接接触熱交換器30は、プロパンのみを凝縮させ、R32の気相と水冷媒との間にプロパンの液相を介在させることでR32と水冷媒とを十分に分離させて、熱源冷媒への水冷媒の混入を防止する機能を有する。そのため、タンク31内のプロパンの液相の存在により、熱源サイクル10を循環する熱源冷媒には、限りなく、水が含まれない。
〔第3実施形態〕
次に、図5および図6を参照し、本発明の第3実施形態について簡単に説明する。第1実施形態と同様の構成には同じ符号を付している。
第3実施形態の冷媒システム3は、冷却機能および加熱機能の両方を有しており、冷房と暖房とに兼用される空気調和機である。
第3実施形態の冷媒システム3は、熱源サイクル冷媒が循環される熱源サイクル10と、液相の搬送冷媒が循環される熱搬送ループ20と、直接接触熱交換器30と、熱交換器16と、熱源サイクル10を熱源冷媒が流れる向きを切り替える方向切替部19と、逆止弁14,17,18を備えている。方向切替部19は、例えば、四方弁である。
冷却運転(冷房)時は、図5に示すように、方向切替部19により、減圧部13を経た熱源冷媒が直接接触熱交換器30に流入する向きで、熱源サイクル10を熱源冷媒が流れる。このとき、熱源サイクル10において図5に実線で示す経路を熱源冷媒が矢印で示す向きに流れる。冷却運転時には、逆止弁17,18の向きと、圧力勾配との関係より、図5に破線で示す経路には、熱源冷媒が流れない。
図5に実線で示す熱源サイクル10の経路は、図1に示す第1実施形態の冷媒システム1の熱源サイクル10と同様である。そのため、冷却運転時に、冷媒システム3は、第1実施形態の冷媒システム1と同様に機能する。
一方、加熱運転(暖房)時は、図6に示すように、方向切替部19により、圧縮機11から吐出された熱源冷媒が直接接触熱交換器30に流入する向きで、熱源サイクル10を熱源冷媒が流れる。このとき、熱源サイクル10において図6に実線で示す経路を熱源冷媒が矢印で示す向きに流れる。冷却運転時には、逆止弁14の向きと、その前後における圧力勾配との関係より、図6に破線で示す経路には、熱源冷媒が流れない。
図6に実線で示す熱源サイクル10の経路は、図4に示す第2実施形態の冷媒システム2の熱源サイクル10と同様である。そのため、加熱運転時に、冷媒システム3は、第2実施形態の冷媒システム2と同様に機能する。
上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
1,2,3 冷媒システム
1A 室外機
1B 室内機
10 熱源サイクル
11 圧縮機
12 室外熱交換器
13 減圧部
14,17,18 逆止弁
16 熱交換器
19 方向切替部
20 熱搬送ループ
21 室内熱交換器
22 ポンプ
30 直接接触熱交換器
31 タンク
321 熱源冷媒入口
322 熱源冷媒出口
331 水入口
332 水出口
341 熱源冷媒入口
342 熱源冷媒出口
ph 高圧
pl 低圧

Claims (6)

  1. 圧縮機、熱交換器、および減圧部を有する熱源サイクルと、
    熱負荷に向けて熱を搬送する液相の搬送冷媒が循環される熱搬送ループと、
    前記熱源サイクルに封入されている熱源冷媒と前記搬送冷媒とを直接接触させる直接接触熱交換器と、を備え、
    前記熱源サイクルには、前記熱源冷媒として、第1冷媒に加えて第2冷媒が封入され、
    前記減圧部を経た前記熱源冷媒が流入する前記直接接触熱交換器において、
    前記第1冷媒と、前記第1冷媒よりも沸点が高い前記第2冷媒とのうち、少なくとも前記第1冷媒が沸騰し、かつ、前記第2冷媒の液相の密度が前記搬送冷媒の密度よりも低い、
    ことを特徴とする冷媒システム。
  2. 圧縮機、熱交換器、および減圧部を有する熱源サイクルと、
    熱負荷に向けて熱を搬送する液相の搬送冷媒が循環される熱搬送ループと、
    前記熱源サイクルに封入されている熱源冷媒と前記搬送冷媒とを直接接触させる直接接触熱交換器と、を備え、
    前記熱源サイクルには、前記熱源冷媒として、第1冷媒に加えて第2冷媒が封入され、かつ、前記直接接触熱交換器から取り出された前記熱源冷媒の気相を凝縮させる熱交換器が備わり、
    前記圧縮機から吐出された前記第1冷媒が流入する前記直接接触熱交換器において、
    前記第1冷媒と、前記第1冷媒よりも沸点が高い前記第2冷媒とのうち、前記第2冷媒が凝縮し、かつ、前記第2冷媒の液相の密度が前記搬送冷媒の密度よりも低い、
    ことを特徴とする冷媒システム。
  3. 圧縮機、熱交換器、および減圧部を有する熱源サイクルと、
    熱負荷に向けて熱を搬送する液相の搬送冷媒が循環される熱搬送ループと、
    前記熱源サイクルに封入されている熱源冷媒と前記搬送冷媒とを直接接触させる直接接触熱交換器と、
    前記熱源サイクルを前記熱源冷媒が流れる向きを切り替える方向切替部と、を備え、
    前記熱源サイクルには、前記熱源冷媒として、第1冷媒に加えて第2冷媒が封入され、かつ、前記直接接触熱交換器から取り出された前記熱源冷媒の気相を凝縮させる熱交換器が備わり、
    前記減圧部を経た前記熱源冷媒が流入する前記直接接触熱交換器において、
    前記第1冷媒と、前記第1冷媒よりも沸点が高い前記第2冷媒とのうち、前記第1冷媒が沸騰し、かつ、前記第2冷媒の液相の密度が前記搬送冷媒の密度よりも低く、
    前記圧縮機から吐出された前記第1冷媒が流入する前記直接接触熱交換器において、
    前記第1冷媒と、前記第1冷媒よりも沸点が高い前記第2冷媒とのうち、少なくとも前記第2冷媒が凝縮し、かつ、前記第2冷媒の液相の密度が前記搬送冷媒の密度よりも低い、
    ことを特徴とする冷媒システム。
  4. 前記搬送冷媒は、水であり、
    前記第2冷媒は、炭化水素系の冷媒である、
    請求項1から3のいずれか一項に記載の冷媒システム。
  5. 圧縮機、熱交換器、および減圧部を有する熱源サイクルと、熱負荷に向けて熱を搬送する液相の搬送冷媒が循環される熱搬送ループと、前記熱源サイクルに封入されている熱源冷媒と前記搬送冷媒とを直接接触させる直接接触熱交換器と、を備える冷媒システムを制御する方法であって、
    前記熱源サイクルに封入される前記熱源冷媒として、第1冷媒に加えて、前記搬送冷媒の密度よりも液密度が低い第2冷媒が使用され、
    前記減圧部を経た前記熱源冷媒が流入する前記直接接触熱交換器において、
    前記第1冷媒と、前記第1冷媒よりも沸点が高い前記第2冷媒とのうち、少なくとも前記第1冷媒が沸騰するように、前記直接接触熱交換器の内部温度を、前記第1冷媒の沸点および前記第2冷媒の沸点よりも高い蒸発温度に制御する、
    ことを特徴とする冷媒システムの制御方法。
  6. 圧縮機、熱交換器、および減圧部を有する熱源サイクルと、熱負荷に向けて熱を搬送する液相の搬送冷媒が循環される熱搬送ループと、前記熱源サイクルに封入されている熱源冷媒と前記搬送冷媒とを直接接触させる直接接触熱交換器と、を備える冷媒システムを制御する方法であって、
    前記熱源サイクルに封入される前記熱源冷媒として、第1冷媒に加えて、前記搬送冷媒の密度よりも液密度が低い第2冷媒が使用され、
    前記圧縮機から吐出された前記第1冷媒が流入する前記直接接触熱交換器において、
    前記第1冷媒と、前記第1冷媒よりも沸点が高い前記第2冷媒とのうち、前記第2冷媒が凝縮するように、前記直接接触熱交換器の内部温度を、前記第1冷媒の沸点と前記第2冷媒の沸点との間の凝縮温度に制御する、
    ことを特徴とする冷媒システムの制御方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001263836A (ja) * 2000-03-22 2001-09-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 二次冷媒冷凍サイクル装置
JP2004101034A (ja) * 2002-09-06 2004-04-02 Daido Steel Co Ltd トラップ装置
JP4760994B1 (ja) * 2010-09-28 2011-08-31 パナソニック株式会社 蓄熱装置およびこれを備える空気調和装置
JP6125391B2 (ja) * 2013-09-27 2017-05-10 三菱重工業株式会社 直接接触熱交換器および冷媒システム
CN106247659A (zh) * 2015-06-09 2016-12-21 松下知识产权经营株式会社 热交换装置和热泵装置
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