JPWO2018061185A1 - Refrigeration cycle equipment - Google Patents
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Abstract
冷凍サイクル装置(1)の第1熱交換器(5)は、複数のプレート板(65、66、63、64)を積層させた第1水熱交換部(21)と第2水熱交換部(22)を備える。第1熱交換器(5)には、第1冷媒通路(24)、冷媒通路(33)、第2冷媒通路(25)、バイパス通路(31)、第3冷媒通路(26)、冷媒通路(36)および第4冷媒通路(27)が、この順に直列に接続される態様で形成されている。第1冷媒通路(24)と第2冷媒通路(25)は、第1水熱交換部(21)および第2水熱交換部(22)を積層方向に延在するように形成され、冷媒通路(33)は、第1水熱交換部(21)に形成されている。第3冷媒通路(26)と第4冷媒通路(27)は、第2水熱交換部(22)を積層方向に延在するように形成され、冷媒通路(36)は、第2水熱交換部(22)に形成されている。The first heat exchanger (5) of the refrigeration cycle apparatus (1) includes a first water heat exchange unit (21) and a second water heat exchange unit in which a plurality of plate plates (65, 66, 63, 64) are stacked. (22) is provided. The first heat exchanger (5) includes a first refrigerant passage (24), a refrigerant passage (33), a second refrigerant passage (25), a bypass passage (31), a third refrigerant passage (26), a refrigerant passage ( 36) and the fourth refrigerant passage (27) are formed in such a manner that they are connected in series in this order. The first refrigerant passage (24) and the second refrigerant passage (25) are formed so as to extend in the stacking direction of the first water heat exchange section (21) and the second water heat exchange section (22). (33) is formed in the first water heat exchange section (21). The third refrigerant passage (26) and the fourth refrigerant passage (27) are formed so as to extend in the stacking direction of the second water heat exchange section (22), and the refrigerant passage (36) is the second water heat exchange. Part (22) is formed.
Description
本発明は、冷凍サイクル装置に関し、特に、冷媒と水との間で熱交換が行われる水熱交換器を備えた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 including a water heat exchanger that performs heat exchange between a refrigerant and water.
冷媒と水との間で熱交換を行うことによって、水を温めたり、あるいは、水を冷やす水熱交換器がある。水熱交換器には、プレート板を使用した水熱交換器が知られている。この種の水熱交換器では、冷媒通路と水通路とがプレート板を介して配置されている。水と冷媒との伝熱面積を増やすために、プレート板の枚数を増やすことが行われている。 There is a water heat exchanger that heats or cools water by exchanging heat between the refrigerant and water. A water heat exchanger using a plate plate is known as the water heat exchanger. In this type of water heat exchanger, the refrigerant passage and the water passage are arranged via a plate plate. In order to increase the heat transfer area between water and the refrigerant, the number of plate plates is increased.
しかしながら、特許文献1に記載されたプレート式熱交換器は、プレート板の枚数を増やすと、分岐する冷媒通路の数が増えて、冷媒流速が低下することになる。このため、伝熱面積は増えるものの、熱伝達率が下がってしまい、水熱交換器としての熱交換性能は効果的には上がらない。
However, in the plate heat exchanger described in
特に、水熱交換器を凝縮器として使用する場合には、冷媒の圧力損失が、蒸発器として使用する場合の冷媒の圧力損失よりも小さくなり、冷媒流速が低下することになる。このため、水熱交換器には、伝熱面積を増やしながら、冷媒の流速を上げることが求められている。 In particular, when the water heat exchanger is used as a condenser, the pressure loss of the refrigerant becomes smaller than the pressure loss of the refrigerant when used as an evaporator, and the refrigerant flow rate is lowered. For this reason, the water heat exchanger is required to increase the flow rate of the refrigerant while increasing the heat transfer area.
上述したように、水熱交換器には、伝熱面積を増やすとともに、冷媒の流速を上げることが求められている。本発明は、そのような開発の一環でなされたものであり、その目的は、水熱交換器を凝縮器として運転する場合に、冷媒の流速を上げることができる冷凍サイクル装置を提供することである。 As described above, the water heat exchanger is required to increase the heat transfer area and increase the flow rate of the refrigerant. The present invention has been made as part of such development, and an object of the present invention is to provide a refrigeration cycle apparatus capable of increasing the flow rate of refrigerant when the water heat exchanger is operated as a condenser. is there.
本発明に係る冷凍サイクル装置は、積層された複数のプレート板によって形成され、複数のプレート板が積層する方向に延びる第1冷媒通路、第2冷媒通路、第3冷媒通路および第4冷媒通路を含む複数の冷媒通路を有する水熱交換器を備えている。複数の冷媒通路は、第1冷媒通路、第2冷媒通路、第3冷媒通路および第4冷媒通路の順に直列接続されるとともに、複数の冷媒通路の内部には冷媒が流れる。冷媒が第1冷媒通路および第3冷媒通路を流れる方向と、第2冷媒通路および第4冷媒通路を流れる方向が逆行している。 The refrigeration cycle apparatus according to the present invention includes a first refrigerant passage, a second refrigerant passage, a third refrigerant passage, and a fourth refrigerant passage that are formed by a plurality of laminated plate plates and extend in a direction in which the plurality of plate plates are laminated. A water heat exchanger having a plurality of refrigerant passages is included. The plurality of refrigerant passages are connected in series in the order of the first refrigerant passage, the second refrigerant passage, the third refrigerant passage, and the fourth refrigerant passage, and the refrigerant flows through the plurality of refrigerant passages. The direction in which the refrigerant flows through the first refrigerant path and the third refrigerant path is opposite to the direction in which the refrigerant flows through the second refrigerant path and the fourth refrigerant path.
本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、第1冷媒通路、第2冷媒通路、第3冷媒通路および第4冷媒通路が、この順に直列に接続され、その第1冷媒通路および第3冷媒通路を流れる冷媒の方向と、第2冷媒通路および第4冷媒通路を流れる冷媒の方向とが逆行していることで、水熱交換器を流れる冷媒の流速が低下するのを抑制することができ、熱交換性能を向上させることができる。 According to the refrigeration cycle apparatus according to the present invention, the first refrigerant passage, the second refrigerant passage, the third refrigerant passage, and the fourth refrigerant passage are connected in series in this order, and the first refrigerant passage and the third refrigerant passage are connected to each other. Since the direction of the flowing refrigerant and the direction of the refrigerant flowing through the second refrigerant path and the fourth refrigerant path are reversed, it is possible to suppress a decrease in the flow rate of the refrigerant flowing through the water heat exchanger, Exchange performance can be improved.
実施の形態1.
はじめに、水熱交換器を備えた冷凍サイクル装置の全体の構成について説明する。図1に示すように、冷凍サイクル装置1は、圧縮機3と、水熱交換器としての第1熱交換器5と、第2熱交換器7と、膨張弁9と備えている。第1熱交換器5が凝縮器として使用される場合には、圧縮機3の吐出側と第1熱交換器5とが、冷媒配管41によって繋がっている。第1熱交換器5と膨張弁9とが、冷媒配管42によって繋がっている。膨張弁9と第2熱交換器7とが、冷媒配管43によって繋がっている。第2熱交換器7と圧縮機3の吸入側とが、冷媒配管44によって繋がっている。
First, the whole structure of the refrigerating cycle apparatus provided with the water heat exchanger is demonstrated. As shown in FIG. 1, the
次に、その水熱交換器としての第1熱交換器5の基本的な構造(単位構成)について説明する。図1および図2に示すように、第1熱交換器5は、第1水熱交換部21と第2水熱交換部22とを含む。第1水熱交換部21には、たとえば、複数のプレート板65、66、62が互いに間隔を隔てて配置されている。第2水熱交換部22には、たとえば、複数のプレート板61、63、64が互いに間隔を隔てて配置されている。
Next, a basic structure (unit structure) of the
プレート板65、66、61、63、64のそれぞれには、長手方向における第1端部および第2端部に、冷媒または水が流れる開口部71が3つずつ形成され、プレート板62の長手方向における第1端部および第2端部に冷媒または水が流れる開口部71が1つずつ形成されている。プレート板61〜65が積層することで複数の開口部71同士が重なり、冷媒が流れる冷媒通路もしくは水が流れる水通路が形成される。
Each of the
また、対向するプレート板61〜65の間にはシール部材73が所定の位置に設けられている。シール部材73が、対向するプレート板に挟まれることで、開口部71によって形成された冷媒通路と水通路とが仕切られる。なお、図4では、説明の便宜上、プレート板とプレート板とが少し離されている状態を示す。
Further, a seal member 73 is provided at a predetermined position between the
なお、プレート板61、63〜65の長手方向の第1端部のそれぞれに形成された3つの開口部71のうち一番右側に位置する1つの開口部71は、重なり合うことで、冷媒が流れる通路である第1冷媒通路24(第1冷媒通路)として形成され、プレート板61、63〜65の長手方向の第1端部のそれぞれに形成された3つの開口部71のうち一番左側に位置する1つの開口部71は、重なり合うことで、水が流れる通路である第2水通路29として形成される。
In addition, one opening 71 located in the rightmost side among the three
さらに、プレート板61、63〜65の長手方向の第2端部のそれぞれに形成された3つの開口部71のうち一番左側に位置する1つの開口部71は、重なり合うことで、水が流れる通路である第1水通路28として形成され、プレート板61、63〜65の長手方向の第2端部のそれぞれに形成された3つの開口部71のうち中央に位置する1つの開口部71は、重なり合うことで、冷媒が流れる通路である第2冷媒通路25(第2冷媒通路)として形成される。
Furthermore, one of the three
また、第2水熱交換部22である積層されたプレート板61、63、64の長手方向の第1端部のそれぞれに形成された3つの開口部71のうち、中央に位置する1つの開口部71は、冷媒が流れる通路である第3冷媒通路26(第3冷媒通路)として形成され、積層されたプレート板61、63、64の長手方向の第2端部のそれぞれに形成された3つの開口部71のうち、一番右側に位置する1つの開口部71は、冷媒が流れる通路である第4冷媒通路27(第4冷媒通路)として形成されている。なお、第1端部は第2端部よりも重力方向の上側に位置している。
Moreover, one opening located in the center among the three
また、冷媒配管41は、第1冷媒通路24に繋がり、冷媒配管42は、第4冷媒通路27に繋がっている。第1水通路28には、水が流れる配管である水配管58が繋がり、第2水通路29には、水が流れる配管である水配管59が繋がっている。
The
また、第1水熱交換部21では、プレート板65とプレート板66とで挟まれた空間には、第1冷媒通路24を流れた冷媒を第2冷媒通路25へと流す冷媒通路33(第5冷媒通路)が形成され、プレート板66とプレート板62とで挟まれた空間には、第1水通路28を流れた水を第2水通路29へと流す水通路53が形成されている。第2水熱交換部22では、プレート板63とプレート板64とで挟まれた空間には、第3冷媒通路26を流れた冷媒を第4冷媒通路27へと流す冷媒通路36(第6冷媒通路)が配置され、プレート板61とプレート板63とで挟まれた空間には、第1水通路28を流れた水を第2水通路29へと流す水通路52が形成されている。また、第1水熱交換部21と第2水熱交換部22の狭間にあたる、プレート板64とプレート板65とで挟まれた空間には、第1水通路28を流れた水を第2水通路29へと流す水通路55が形成されている。
Further, in the first water
また、第1熱交換器5には、第2冷媒通路25と第3冷媒通路26と繋ぎ、第2冷媒通路25から流入された冷媒を第3冷媒通路26へと流すバイパス通路31が配置されている。
The
なお、図1では、第1水熱交換部21と第2水熱交換部22の基本構成を示すため、プレート板を3枚のみ積層させた例を挙げたが、実際の第1熱交換器5では、第1水熱交換部21には、プレート板66とプレート板62との間に、さらに複数のプレート板65およびプレート板66が交互に積層され、第2水熱交換部22では、プレート板61とプレート板63との間に、さらに複数のプレート板63およびプレート板64が交互に積層される。第1水熱交換部21では、プレート板65およびプレート板66の枚数に応じて、冷媒通路33と水通路53とが交互に複数配置されることになる。また、第2水熱交換部22では、プレート板63およびプレート板64の枚数に応じて、冷媒通路36と水通路52とが交互に複数配置されることになる。
In addition, in FIG. 1, in order to show the basic composition of the 1st water
次に、上述した冷凍サイクル装置1の動作として、第1熱交換器5を凝縮器として運転させる場合について説明する。
Next, as an operation of the
図3に示すように、圧縮機3を駆動させることによって、圧縮機3から高温高圧のガス状態の冷媒が吐出する。以下、実線矢印にしたがって冷媒が流れる。吐出した高温高圧のガス冷媒(単相)は、冷媒配管41を流れて、水熱交換器としての第1熱交換器5に流れ込む。第1熱交換器5では、流れ込んだガス冷媒と、送り込まれた水との間で熱交換が行われて、高温高圧のガス冷媒は凝縮し、低温高圧の液冷媒(単相)になる。この熱交換によって、水配管58から第1熱交換器5に流れ込み水配管59へ流れる水が温められることになる。第1熱交換器5における冷媒の流れについては、後で詳しく説明する。
As shown in FIG. 3, by driving the
第1熱交換器5から送り出された高圧の液冷媒は、冷媒配管42を流れた後、膨張弁9によって、低圧のガス冷媒と液冷媒との二相状態の冷媒になる。二相状態の冷媒は、冷媒配管43を流れて、第2熱交換器7に流れ込む。第2熱交換器7では、流れ込んだ二相状態の冷媒と、たとえば、空気との間で熱交換が行われて、二相状態の冷媒は、液冷媒が蒸発し、低圧のガス冷媒(単相)になる。第2熱交換器7から送り出された低圧のガス冷媒は、冷媒配管44を流れて圧縮機3に到達し、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び圧縮機3から吐出する。以下、このサイクルが繰り返される。
The high-pressure liquid refrigerant sent out from the
次に、第1熱交換器5における冷媒等の流れについて説明する。冷媒は、第1水熱交換部21と第2水熱交換部22とを直列に流れる。冷媒は、まず、第1水熱交換部21を流れ、その後、第2水熱交換部22を流れる。
Next, the flow of the refrigerant and the like in the
圧縮機3から吐出した冷媒は、冷媒配管41(四方弁11)を流れて第1冷媒通路24に到達する。図4に示すように、第1冷媒通路24を流れた冷媒Rは、第1水熱交換部21の冷媒通路33を、重力方向の上から下へ向かって流れる。冷媒通路33を流れた冷媒Rは、第2冷媒通路25へ到達する。
The refrigerant discharged from the
第2冷媒通路25を流れた冷媒Rは、バイパス通路31を流れて第3冷媒通路26へ到達する。第3冷媒通路26を流れた冷媒Rは、第2水熱交換部22の冷媒通路36を、重力方向の上から下へ向かって流れる。冷媒通路36を流れた冷媒Rは、第4冷媒通路27へ到達する。第4冷媒通路27を流れた冷媒Rは、第1熱交換器5の外へ送り出される。
The refrigerant R that has flowed through the second
一方、水は、第1水熱交換部21または第2水熱交換部22を並列に流れる。水通路58を流れてきた水は、第1水通路28に到達する。第1水通路28を流れた水Wは、第1水熱交換部21の水通路53と第2水熱交換部22の水通路52と第1水熱交換部21および第2水熱交換部22の水通路55を並列に流れる。
On the other hand, water flows in parallel through the first
水通路55を流れる水Wと冷媒通路33を流れる冷媒Rとの間で熱交換が行われて、水Wが温められる。水通路52を流れる水Wと冷媒通路36を流れる冷媒Rとの間で熱交換が行われて、水Wが温められる。温められた水Wは、第1熱交換器5の外へ送り出される。第1熱交換器5では、以下、この動作が繰り返されることになる。
Heat exchange is performed between the water W flowing through the
上述した冷凍サイクル装置1における第1熱交換器5では、冷媒が第1水熱交換部21と第2水熱交換部22とを直列に流れることで、熱伝達率の向上を図ることができる。このことについて、比較例に係る冷凍サイクル装置と比べて説明する。
In the
図5に示すように、比較例に係る冷凍サイクル装置101は、圧縮機103と、水熱交換器としての第1熱交換器105と、第2熱交換器107と、膨張弁109と備えている。第1熱交換器105が凝縮器として使用される場合には、圧縮機103の吐出側と第1熱交換器105とが、冷媒流路141によって繋がっている。第1熱交換器105と膨張弁109とが、冷媒流路142によって繋がっている。膨張弁109と第2熱交換器107とが、冷媒流路143によって繋がっている。第2熱交換器107と圧縮機103の吸入側とが、冷媒流路144によって繋がっている。
As shown in FIG. 5, the
図6に示すように、第1熱交換器105では、複数のプレート板160、161、162、163、164、165が積層されている。プレート板160とプレート板161とで挟まれた空間には、第1水通路128から流入された水を第2水通路129へと流す水通路151が配置されている。プレート板161とプレート板162とで挟まれた空間には、第1冷媒通路124から流入された冷媒を第2冷媒通路125へと流す冷媒通路131が配置されている。プレート板162とプレート板163とで挟まれた空間には、第1水通路128から流入された水を第2水通路129へと流す水通路152が配置されている。プレート板163とプレート板164とで挟まれた空間には、第1冷媒通路124から流入された冷媒を第2冷媒通路125へと流す冷媒通路132が配置されている。プレート板164とプレート板165とで挟まれた空間には、第1水通路128から流入された水を第2水通路129へと流す水通路153が配置されている。
As shown in FIG. 6, in the
次に、第1熱交換器105を凝縮器として運転させる場合について説明する。この動作は、上述した冷凍サイクル装置1の場合と同様である。図5に示すように、圧縮機103から吐出した冷媒は、水熱交換器としての第1熱交換器105、膨張弁109、第2熱交換器107を順次流れて、圧縮機103に戻る。第1熱交換器105では、流れ込んだ冷媒(ガス冷媒)と、送り込まれた水との間で熱交換が行われて、高温高圧のガス冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒になる。
Next, a case where the
次に、第1熱交換器105における冷媒等の流れについて説明する。図6に示すように、圧縮機103から送られた冷媒は、冷媒流路141を流れて第1冷媒通路124に到達する。第1冷媒通路124を流れた冷媒は、冷媒通路131または冷媒通路132を並列に流れる。冷媒通路131または冷媒通路132を流れた冷媒は、第2冷媒通路125に到達する。第2冷媒通路125を流れた冷媒Rは、第1熱交換器105の外へ送り出される。
Next, the flow of the refrigerant and the like in the
一方、水通路158を流れてきた水は、第1水通路128に到達する。第1水通路128を流れた水は、水通路151、水通路152または水通路153を並列に流れる。冷媒が、冷媒通路131、132を流れ、水が、水通路151、152、153を流れる間に、熱交換が行われて水が温められる。温められた水は、第2水通路129に到達する。第2水通路129を流れた水は、第1熱交換器105の外へ送り出される。
On the other hand, the water flowing through the
すでに述べたように、水熱交換器を凝縮器として使用する場合には、冷媒の圧力損失が、水熱交換器を蒸発器として使用する場合の冷媒の圧力損失よりも小さくなり、冷媒流速が低下することになる。比較例に係る冷凍サイクル装置の第1熱交換器では、第1熱交換器105に送り込まれた冷媒は、冷媒通路131と冷媒通路132とを並列に流れることになる。このため、冷媒の流速を上げるのに限界がある。
As described above, when the water heat exchanger is used as a condenser, the pressure loss of the refrigerant is smaller than the pressure loss of the refrigerant when the water heat exchanger is used as an evaporator, and the refrigerant flow rate is reduced. Will be reduced. In the first heat exchanger of the refrigeration cycle apparatus according to the comparative example, the refrigerant sent to the
比較例に係る冷凍サイクル装置101では、冷媒が冷媒通路131、132を並列に流れるのに対して、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置1の第1熱交換器5では、冷媒は冷媒通路33、36を直列に流れる。冷媒は、まず、第1水熱交換部21の冷媒通路33を流れ、その後、第2水熱交換部22の冷媒通路36を流れる。これにより、冷媒が冷媒通路131、132を並列に流れる場合と比べて、冷媒の流速をおよそ2倍に上げることができる。その結果、伝熱性能が上がり、熱伝達率の向上を図ることができる。
In the
上述したように、図2では、第1水熱交換部21と第2水熱交換部22の基本構成を示していているが、実際の第1熱交換器5では、第1水熱交換部21には、所定枚数のプレート板65等が配置され、また、第2水熱交換部22でも、所定枚数のプレート板63等が配置される。第1水熱交換部21では、プレート板65等の枚数に応じて、冷媒通路33と水通路53とが交互に複数配置されることになる。また、第2水熱交換部22では、プレート板63等の枚数に応じて、冷媒通路36と水通路52とが交互に複数配置されることになる。
As described above, FIG. 2 shows the basic configuration of the first water
そのような第1熱交換器5の一例を図7に示す。図7に示される第1熱交換器5の第1水熱交換部21では、図2に示される一つの第1水熱交換部21を基本単位とする複数の第1水熱交換部21a、21b等が配置されている。また、第1熱交換器5の第2水熱交換部22では、図2に示される一つの第2水熱交換部22を基本単位とする複数の第2水熱交換部22a、22b等が配置されている。
An example of such a
この第1熱交換器5を凝縮器として運転する場合には、上述したように、冷媒は、第1水熱交換部21と第2水熱交換部22とを直列に流れる。第1冷媒通路24を流れた冷媒は、第1水熱交換部21a、21b等のそれぞれの冷媒通路33を流れ、次に、バイパス通路31を流れた後、第2水熱交換部22a、22b等のそれぞれの冷媒通路36を流れることになる。
When the
一方、水は、第1水熱交換部21または第2水熱交換部22を並列に流れる。第1水通路28を流れた水は、第1水熱交換部21a、21b等のそれぞれの水通路53と第2水熱交換部22a、22b等のそれぞれの水通路52とを並列に流れる。水通路53を流れる水と冷媒通路33を流れる冷媒との間で熱交換が行われて、水が温められる。また、水通路52を流れる水と冷媒通路36を流れる冷媒との間で熱交換が行われて、水が温められる。温められた水は、第2水通路29から第1熱交換器5の外へ送り出される。
On the other hand, water flows in parallel through the first
ここで、第1水熱交換部21に配置されるプレート板65等の枚数(枚数A)と、第2水熱交換部22に配置されるプレート板63等の枚数(枚数B)とは、同じ枚数である必要はなく、異なる枚数としてもよい。枚数Aと枚数Bとを異なる枚数にすることで、凝縮器として使用した場合の性能を向上させることができる。
Here, the number (number A) of
そのグラフを図8に示す。横軸は、枚数Aと枚数Bとの総枚数(一定)に対する枚数Aの枚数比である。縦軸は、成績係数COP(Coefficient of performance)比(対枚数A=枚数B)である。図8に示すように、総枚数に対して、冷媒が先に流れる第1水熱交換部21のプレート板65等の枚数を増やすことで、成績係数COP比が上がっており、性能が向上することが判明した。
The graph is shown in FIG. The horizontal axis represents the ratio of the number A to the total number (constant) of the number A and the number B. The vertical axis represents a coefficient of performance (COP) ratio (number of sheets A = number of sheets B). As shown in FIG. 8, the coefficient of performance COP ratio is increased and the performance is improved by increasing the number of
実施の形態2.
ここでは、第1熱交換器を凝縮器として使用する場合には、冷媒が第1熱交換器を直列に流れ、第1熱交換器を蒸発器として使用する場合には、冷媒が並列に流れる第1熱交換器を備えた冷凍サイクル装置について説明する。Embodiment 2. FIG.
Here, when the first heat exchanger is used as a condenser, the refrigerant flows through the first heat exchanger in series, and when the first heat exchanger is used as an evaporator, the refrigerant flows in parallel. A refrigeration cycle apparatus including a first heat exchanger will be described.
図9に示すように、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路の基本構成は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置と同様であるが、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路構成に加え、四方弁11、第1電磁弁13(第1開閉弁)、第2電磁弁15(第2開閉弁)、逆止弁17、冷媒配管39をさらに備えている。なお、実施の形態1と同一または同等な構成部分については、図1に示される冷凍サイクル装置1の構成と同様なので、同一部材には同一符号を付し、必要である場合を除きその説明を繰り返さないこととする。
As shown in FIG. 9, the basic configuration of the refrigerant circuit of the refrigeration cycle apparatus according to the present embodiment is the same as that of the refrigeration cycle apparatus according to
次に、本実施の形態に係る第1熱交換器5の基本的な構造(単位構成)について説明する。ここでは、実施の形態1に係る第1熱交換器5の構造と異なる部分について説明する。図9に示すように、バイパス通路31に第1電磁弁13が設けられ、第2冷媒通路25から第3冷媒通路26へ流れる冷媒の流れを制御している。また、冷媒配管41と第3冷媒通路26とを繋ぐ冷媒配管39が配置されている。
Next, a basic structure (unit structure) of the
冷媒配管39には、第2電磁弁15が設けられ、圧縮機3から第3冷媒通路26へ流れる冷媒の流れを制御している。第4冷媒通路27と第2冷媒通路25とを繋ぐ冷媒通路38(第7冷媒通路)が形成されている。冷媒通路38には、逆止弁17が設けられている。逆止弁17は、第4冷媒通路27から第2冷媒通路25へ向かって順方向となるように設けられている。
A
次に、上述した冷凍サイクル装置の動作として、第1熱交換器5を凝縮器として運転させる場合について説明する。この場合には、前述したように、冷媒は、第1水熱交換部21と第2水熱交換部22とを直列に流れる。図11に示すように、第1電磁弁13は「開」とされる。第2電磁弁15は「閉」とされる。冷媒は、矢印にしたがって流れる。
Next, a case where the
図11および図12に示すように、圧縮機3から送られた冷媒は、冷媒配管41を流れて第1冷媒通路24に到達する。第1冷媒通路24を流れた冷媒Rは、第1水熱交換部21の冷媒通路33を、重力方向の上から下へ向かって流れる。冷媒通路33を流れた冷媒Rは、第2冷媒通路25へ到達する。
As shown in FIGS. 11 and 12, the refrigerant sent from the
第2冷媒通路25を流れた冷媒Rは、バイパス通路31(第1電磁弁13)を流れて第3冷媒通路26へ到達する。第3冷媒通路26を流れた冷媒Rは、第2水熱交換部22の冷媒通路36を、重力方向の上から下へ向かって流れる。冷媒通路36を流れた冷媒Rは、第4冷媒通路27へ到達する。第4冷媒通路27を流れた冷媒Rは、第1熱交換器5の外へ送り出される。
The refrigerant R that has flowed through the second
一方、水は、第1水熱交換部21または第2水熱交換部22を並列に流れる。水通路58を流れてきた水は、第1水通路28に到達する。第1水通路28を流れた水Wは、第1水熱交換部21の水通路53と第2水熱交換部22の水通路52とを並列に流れる。
On the other hand, water flows in parallel through the first
水通路53を流れる水Wと冷媒通路33を流れる冷媒Rとの間で熱交換が行われて、水Wが温められる。水通路52を流れる水Wと冷媒通路36を流れる冷媒Rとの間で熱交換が行われて、水Wが温められ、第2水通路29に到達する。第2水通路29を流れた水は、第1熱交換器5の外へ送り出される。
Heat exchange is performed between the water W flowing through the
次に、第1熱交換器5を蒸発器として運転させる場合について説明する。この場合には、冷媒は、第1水熱交換部21と第2水熱交換部22とを並列に流れる。図13に示すように、第1電磁弁13は「閉」とされる。第2電磁弁15は「開」とされる。冷媒は、矢印にしたがって流れる。
Next, a case where the
圧縮機から吐出した高温高圧のガス状態の冷媒は、冷媒配管44(四方弁11)を流れて第2熱交換器7に流れ込む。第2熱交換器7では、高温高圧の冷媒は空気等と熱交換されて、凝縮して低温高圧の液冷媒になる。低温高圧の液冷媒は、冷媒配管43を流れて膨張弁9に到達する。低温高圧の液冷媒は、膨張弁9によって、低圧のガス冷媒と液冷媒との二相状態の冷媒になる。二相状態の冷媒は、冷媒配管42を流れて第1熱交換器5に流れ込む。
The high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the compressor flows through the refrigerant pipe 44 (four-way valve 11) and into the
第1熱交換器5では、流れ込んだ冷媒と水との間で熱交換が行われて、二相状態の冷媒は、液冷媒が蒸発して低圧のガス冷媒(単相)になる。この熱交換によって、水が冷やされることになる。第1熱交換器5における冷媒の流れについては、後で詳しく説明する。第1熱交換器5から送り出された低圧のガス冷媒は圧縮機3に流れ込み、圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び圧縮機3から吐出する。以下、このサイクルが繰り返される。
In the
次に、第1熱交換器5における冷媒等の流れについて説明する。冷媒は、第1水熱交換部21と第2水熱交換部22とを並列に流れる。図14に示すように、第4冷媒通路27を流れた冷媒Rは、冷媒通路36を流れる冷媒Rと、冷媒通路38(逆止弁17)を流れる冷媒Rとに分岐される。冷媒通路38を流れた冷媒Rは、第2冷媒通路25を流れた後、冷媒通路33を流れる。こうして、冷媒Rは、第1水熱交換部21の冷媒通路33と、第2水熱交換部22の冷媒通路36とを並列に流れることになる。
Next, the flow of the refrigerant and the like in the
冷媒通路33を流れた冷媒Rは、第1冷媒通路24に到達する。冷媒通路36を流れた冷媒Rは、第3冷媒通路26、冷媒配管39(第2電磁弁15)を流れて、第1冷媒通路24を流れた冷媒Rと合流する。合流した冷媒Rは、第1熱交換器5の外へ送り出される。
The refrigerant R that has flowed through the
一方、水は、第1水熱交換部21または第2水熱交換部22を並列に流れる。水通路58を流れてきた水は、第1水通路28に到達する。第1水通路28を流れた水Wは、第1水熱交換部21の水通路53と第2水熱交換部22の水通路52とを並列に流れる。
On the other hand, water flows in parallel through the first
水通路53を流れる水Wと冷媒通路33を流れる冷媒Rとの間で熱交換が行われて、水Wが冷やされる。水通路52を流れる水Wと冷媒通路36を流れる冷媒Rとの間で熱交換が行われて、水Wが冷やされる。冷やされた水Wは、第2水通路29に到達する。第2水通路29を流れた水は、第1熱交換器5の外へ送り出される。第1熱交換器5では、以下、この動作が繰り返されることになる。
Heat exchange is performed between the water W flowing through the
上述した冷凍サイクル装置1では、第1熱交換器5を凝縮器として運転させる場合には、冷媒Rが第1水熱交換部21と第2水熱交換部22とを直列に流れることで、熱伝達率の向上を図ることができる。一方、第1熱交換器5を蒸発器として運転させる場合には、冷媒Rは第1水熱交換部21と第2水熱交換部22を並列に流れることになる。
In the
第1熱交換器5を蒸発器として運転させる場合、冷媒Rを第1水熱交換部21と第2水熱交換部22とを直列に流すと、圧力損失が大きくなる。そこで、この場合には、冷媒Rを第1水熱交換部21と第2水熱交換部22を並列に流すことで、冷媒Rの圧力損失を抑制することができる。その結果、蒸発器としての性能を確保することができる。
When operating the
なお、図10では、第1水熱交換部21と第2水熱交換部22の基本構成を示していているが、実際の第1熱交換器5では、第1水熱交換部21には、所定枚数のプレート板65等が配置され、また、第2水熱交換部22でも、所定枚数のプレート板63等が配置される。第1水熱交換部21では、プレート板65等の枚数に応じて、冷媒通路33と水通路53とが交互に複数配置されることになる。また、第2水熱交換部22では、プレート板63等の枚数に応じて、冷媒通路36と水通路52とが交互に複数配置されることになる。
In addition, in FIG. 10, although the basic composition of the 1st water
そのような第1熱交換器5の一例を図15に示す。図15に示される第1熱交換器5の第1水熱交換部21では、図10に示される一つの第1水熱交換部21を基本単位とする複数の第1水熱交換部21a、21b等が配置されている。また、第1熱交換器5の第2水熱交換部22では、図10に示される一つの第2水熱交換部22を基本単位とする複数の第2水熱交換部22a、22b等が配置されている。
An example of such a
この第1熱交換器5を凝縮器として運転する場合には、上述したように、冷媒は、第1水熱交換部21と第2水熱交換部22とを直列に流れる。第1冷媒通路24を流れた冷媒は、第1水熱交換部21a、21b等のそれぞれの冷媒通路33を流れ、次に、バイパス通路31を流れた後、第2水熱交換部22a、22b等のそれぞれの冷媒通路36を流れることになる。
When the
水は、第1水熱交換部21または第2水熱交換部22を並列に流れる。第1水通路28を流れた水は、第1水熱交換部21a、21b等のそれぞれの水通路53と第2水熱交換部22a、22b等のそれぞれの水通路52とを並列に流れる。水通路53を流れる水と冷媒通路33を流れる冷媒との間で熱交換が行われて、水が温められる。また、水通路52を流れる水と冷媒通路36を流れる冷媒との間で熱交換が行われて、水が温められる。温められた水は、第2水通路29から第1熱交換器5の外へ送り出される。この場合においても、プレート板65等の総枚数に対して、冷媒が先に流れる第1水熱交換部21のプレート板65等の枚数を増やすことで、成績係数COP比が上がり、性能を向上させることができる。
Water flows through the first water
一方、この第1熱交換器5を蒸発器として運転する場合には、上述したように、冷媒は、第1水熱交換部21と第2水熱交換部22とを並列に流れる。第1冷媒通路24を流れた冷媒は、第1水熱交換部21a、21b等のそれぞれの冷媒通路33を流れ、同時に、第2水熱交換部22a、22b等のそれぞれの冷媒通路36を流れることになる。
On the other hand, when operating this
水も、第1水熱交換部21または第2水熱交換部22を並列に流れる。第1水通路28を流れた水は、第1水熱交換部21a、21b等のそれぞれの水通路53と第2水熱交換部22a、22b等のそれぞれの水通路52とを並列に流れる。水通路53を流れる水と冷媒通路33を流れる冷媒との間で熱交換が行われて、水が冷やされる。また、水通路52を流れる水と冷媒通路36を流れる冷媒との間で熱交換が行われて、水が冷やされる。冷やされた水は、第2水通路29から第1熱交換器5の外へ送り出される。なお、この場合、成績係数COP比(対枚数A=枚数B)とプレート板の枚数比との関係では、枚数比にかかわらず、COP比は100%になる。
Water also flows in parallel through the first
なお、上述した各冷凍サイクル装置1では、第1冷媒通路24と冷媒配管41とが接続されている接続部分(接続部A)、第2冷媒通路25とバイパス通路31とが接続されている接続部分(接続部B)、第3冷媒通路26とバイパス通路31とが接続されている接続部分(接続部C)、第4冷媒通路27と冷媒配管42とが接続されている接続部分(接続部D)、第1水通路28と水配管58とが接続されている接続部分(接続部E)、第2水通路29と水配管59とが接続されている接続部分(接続部F)が、第2水熱交換部22に対して、第1水熱交換部21が配置されている側とは反対側の位置に配置されている場合を例に挙げて説明した。
In each
冷凍サイクル装置1(第1熱交換器5)としては、接続部A〜接続部Fは、第1水熱交換部21の側に配置されていてもよい。接続部A〜接続部Fを、第2水熱交換部22側または第1水熱交換部21側に配置することで、第1熱交換器5の組み立てを容易にすることができる。
As the refrigeration cycle apparatus 1 (first heat exchanger 5), the connection part A to the connection part F may be disposed on the first water
また、各実施の形態において説明した冷凍サイクル装置の構成部材については、必要に応じて種々組み合わせることが可能である。 Moreover, about the structural member of the refrigerating-cycle apparatus demonstrated in each embodiment, it is possible to combine variously as needed.
今回開示された実施の形態は例示であってこれに制限されるものではない。本発明は上記で説明した範囲ではなく、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 is an example, and the present invention is not limited to this. The present invention is defined by the terms of the claims, rather than the scope described above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本発明は、水熱交換器を備えた冷凍サイクル装置に有効に利用される。 The present invention is effectively used in a refrigeration cycle apparatus including a water heat exchanger.
1 冷凍サイクル装置、3 圧縮機、5 第1熱交換器、7 第2熱交換器、9 膨張弁、11 四方弁、13 第1電磁弁、15 第2電磁弁、17 逆止弁、21 第1水熱交換部、22 第2水熱交換部、24 第1冷媒通路、25 第2冷媒通路、26 第3冷媒通路、27 第4冷媒通路、28 第1水通路、29 第2水通路、31 バイパス通路、32、33、冷媒通路、39、41、42、43、44 冷媒配管、52、53、55 水通路、58、59 水配管、61、62、63、64、65、66 プレート板、71 開口部、73 シール部材、R 冷媒、W 水。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記複数の冷媒通路は、前記第1冷媒通路、前記第2冷媒通路、前記第3冷媒通路および前記第4冷媒通路の順に直列接続されるとともに、前記複数の冷媒通路の内部には冷媒が流れ、
前記冷媒が前記第1冷媒通路および前記第3冷媒通路を流れる方向と、前記第2冷媒通路および前記第4冷媒通路を流れる方向が逆行している、冷凍サイクル装置。Water having a plurality of refrigerant passages including a first refrigerant passage, a second refrigerant passage, a third refrigerant passage, and a fourth refrigerant passage formed by a plurality of laminated plate plates and extending in a direction in which the plurality of plate plates are laminated. With a heat exchanger,
The plurality of refrigerant passages are connected in series in the order of the first refrigerant passage, the second refrigerant passage, the third refrigerant passage, and the fourth refrigerant passage, and the refrigerant flows inside the plurality of refrigerant passages. ,
The refrigeration cycle apparatus, wherein a direction in which the refrigerant flows through the first refrigerant passage and the third refrigerant passage and a direction in which the refrigerant flows through the second refrigerant passage and the fourth refrigerant passage are reversed.
前記第1冷媒通路および前記第2冷媒通路は、前記第1水熱交換部および前記第2水熱交換部に形成され、
前記第3冷媒通路および前記第4冷媒通路は、前記第1水熱交換部には形成されず前記第2水熱交換部に形成されている、請求項1記載の冷凍サイクル装置。The water heat exchanger comprises a stacked first water heat exchange part and second water heat exchange part,
The first refrigerant passage and the second refrigerant passage are formed in the first water heat exchange section and the second water heat exchange section,
The refrigeration cycle apparatus according to claim 1, wherein the third refrigerant passage and the fourth refrigerant passage are not formed in the first water heat exchange section, but are formed in the second water heat exchange section.
前記第1水熱交換部に形成され、前記第1冷媒通路と前記第2冷媒通路とを繋ぐ第5冷媒通路と、
前記第2水熱交換部に形成され、前記第3冷媒通路と前記第4冷媒通路とを繋ぐ第6冷媒通路と、
前記第2冷媒通路と前記第3冷媒通路とを繋ぐバイパス通路と
を含む、請求項2記載の冷凍サイクル装置。The plurality of refrigerant passages are:
A fifth refrigerant passage formed in the first water heat exchange section and connecting the first refrigerant passage and the second refrigerant passage;
A sixth refrigerant passage formed in the second water heat exchange section and connecting the third refrigerant passage and the fourth refrigerant passage;
The refrigeration cycle apparatus according to claim 2, comprising a bypass passage connecting the second refrigerant passage and the third refrigerant passage.
四方弁と、
熱交換器と、
膨張弁と、
前記四方弁と前記第1冷媒通路とを繋ぐ第1冷媒配管と、
前記膨張弁と前記第4冷媒通路とを繋ぐ第2冷媒配管と、
前記膨張弁と前記熱交換器とを繋ぐ第3冷媒配管と、
前記熱交換器と前記四方弁とを繋ぐ第4冷媒配管と、
前記バイパス通路に設けられた第1開閉弁と、
前記第1水熱交換部に形成され、前記第4冷媒通路と前記第5冷媒通路とを繋ぐ第7冷媒通路と、
前記第7冷媒通路に設けられ、前記第4冷媒通路から前記第5冷媒通路へ向かって順方向となる逆止弁と、
前記第3冷媒通路と前記第1冷媒配管とを繋ぐ第5冷媒配管と、
前記第5冷媒配管に設けられた第2開閉弁と
を有する、請求項3記載の冷凍サイクル装置。A compressor,
A four-way valve,
A heat exchanger,
An expansion valve;
A first refrigerant pipe connecting the four-way valve and the first refrigerant passage;
A second refrigerant pipe connecting the expansion valve and the fourth refrigerant passage;
A third refrigerant pipe connecting the expansion valve and the heat exchanger;
A fourth refrigerant pipe connecting the heat exchanger and the four-way valve;
A first on-off valve provided in the bypass passage;
A seventh refrigerant passage formed in the first water heat exchange section and connecting the fourth refrigerant passage and the fifth refrigerant passage;
A check valve which is provided in the seventh refrigerant passage and is forwardly directed from the fourth refrigerant passage toward the fifth refrigerant passage;
A fifth refrigerant pipe connecting the third refrigerant passage and the first refrigerant pipe;
The refrigeration cycle apparatus according to claim 3, further comprising a second on-off valve provided in the fifth refrigerant pipe.
前記第3冷媒通路は前記第4冷媒通路よりも上方に位置する、請求項3記載の冷凍サイクル装置。The first refrigerant passage is located above the second refrigerant passage;
The refrigeration cycle apparatus according to claim 3, wherein the third refrigerant passage is positioned above the fourth refrigerant passage.
前記複数のプレート板が積層する方向にそれぞれ延び、前記第1水熱交換部および前記第2水熱交換部に形成された第1水通路および第2水通路と、
前記第1水熱交換部に形成され、前記第1水通路と前記第2水通路とを繋ぐ第3水通路と、
前記第2水熱交換部に形成され、前記第1水通路と前記第2水通路とを繋ぐ第4水通路と
を含む、請求項2〜5のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。The water heat exchanger is
A first water passage and a second water passage formed in the first water heat exchange section and the second water heat exchange section, respectively, extending in a direction in which the plurality of plate plates are stacked;
A third water passage formed in the first water heat exchange section and connecting the first water passage and the second water passage;
The refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 2 to 5, further comprising a fourth water passage formed in the second water heat exchange section and connecting the first water passage and the second water passage.
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