WO2022259354A1 - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

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WO2022259354A1
WO2022259354A1 PCT/JP2021/021695 JP2021021695W WO2022259354A1 WO 2022259354 A1 WO2022259354 A1 WO 2022259354A1 JP 2021021695 W JP2021021695 W JP 2021021695W WO 2022259354 A1 WO2022259354 A1 WO 2022259354A1
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hole
heat exchanger
valve
liquid medium
flow path
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PCT/JP2021/021695
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Inventor
正紘 伊藤
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B13/00Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
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    • F25B25/00Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00
    • F25B25/005Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00 using primary and secondary systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B2313/027Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means
    • F25B2313/02741Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means using one four-way valve
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    • F25B2339/00Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/04Details of condensers
    • F25B2339/047Water-cooled condensers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/12Inflammable refrigerants

Definitions

  • the present disclosure relates to a refrigeration cycle device.
  • the temperature of the non-azeotropic refrigerant mixture changes, and a difference (temperature gradient) occurs between the start temperature and the end temperature. If the direction of flow of the non-azeotropic refrigerant mixture in the heat exchanger is the same as the direction of flow of the heat medium (parallel flow), the heat exchange efficiency in the heat exchanger decreases.
  • the flow direction of the non-azeotropic refrigerant mixture in the evaporator is relative to the flow direction of the heat medium that exchanges heat with the non-azeotropic refrigerant mixture in the evaporator.
  • Techniques are known for reverse (countercurrent) flow.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-281575 discloses a refrigerating apparatus in which a non-azeotropic refrigerant mixture and a liquid medium counter-flow in a water heat exchanger in which heat is exchanged between the non-azeotropic refrigerant mixture and the liquid medium.
  • the direction of the air passing through the user-side heat exchanger (indoor heat exchanger) is assumed to be constant.
  • the direction in which the liquid medium flows through the user-side heat exchanger is reversed between cooling operation and heating operation. If the direction of the wind through the exchanger is constant, the liquid medium flows parallel to the air in either cooling or heating operation. In this case, the heat exchange efficiency in the indoor heat exchanger is lowered and the power consumption of the refrigeration cycle device is increased, compared to the case where the liquid medium flows countercurrently to the air.
  • a main object of the present disclosure is to provide a refrigeration cycle device capable of suppressing a decrease in heat exchange efficiency in an indoor heat exchanger while a non-azeotropic refrigerant mixture flows counter-currently to a liquid medium in a water heat exchanger. .
  • a refrigeration cycle device includes a compressor, a four-way valve, an air heat exchanger, an expansion valve, and a water heat exchanger, a refrigerant circulation circuit in which a non-azeotropic refrigerant mixture circulates, a pump, and a liquid flow direction switch.
  • a liquid medium circulation circuit including a unit, a water heat exchanger, and an indoor heat exchanger, in which the liquid medium is rooted.
  • a water heat exchanger is provided so that the non-azeotropic refrigerant mixture exchanges heat with the liquid medium.
  • the four-way valve has a first state in which the non-azeotropic refrigerant mixture flows sequentially through the compressor, the air heat exchanger, and the water heat exchanger; and a second state in which the current flows sequentially.
  • the liquid flow direction switching section switches the direction in which the liquid medium flows through the liquid medium circulation circuit.
  • the first state the non-azeotropic refrigerant mixture flows from bottom to top in the water heat exchanger and the liquid medium flows from top to bottom in the water heat exchanger.
  • the second state the non-azeotropic refrigerant mixture flows through the water heat exchanger from top to bottom, and the liquid medium flows through the water heat exchanger from bottom to top.
  • the direction in which the liquid medium flows through the indoor heat exchanger is constant between each of the first state and the second state.
  • a refrigeration cycle device capable of suppressing a decrease in heat exchange efficiency in an indoor heat exchanger while the non-azeotropic refrigerant mixture flows counter-currently to the liquid medium in the water heat exchanger.
  • FIG. 3 is a diagram showing a first state of the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 1;
  • FIG. 4 is a diagram showing a second state of the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 1;
  • FIG. 5 is a diagram showing a first state of a refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 2;
  • FIG. 10 is a diagram showing a second state of the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 2;
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a first channel and a fourth channel formed inside the laminated structure of the liquid flow direction switching portion in the first state shown in FIG. 3 ;
  • 5 is a diagram for explaining a second flow channel and a third flow channel formed inside the laminated structure of the liquid flow direction switching portion in the second state shown in FIG. 4;
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a modification of the laminated structure shown in FIGS. 3 and 5;
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a modification of the laminated structure shown in FIGS. 4 and 6;
  • a refrigeration cycle apparatus 100 includes a refrigerant circulation circuit 10 in which a non-azeotropic refrigerant mixture circulates, and a liquid medium circulation circuit 20 in which a liquid medium circulates.
  • the non-azeotropic refrigerant mixture is, for example, an HFC (hydrofluorocarbon) refrigerant or an HC (hydrocarbon) refrigerant.
  • An example of the HFC refrigerant is R407C.
  • the liquid medium may be any heat-transporting medium whose temperature can change with heat exchange with the non-azeotropic refrigerant mixture, such as water.
  • the refrigerant circulation circuit 10 includes a compressor 11, a four-way valve 12, an air heat exchanger 13, an expansion valve 14, and a water heat exchanger 30.
  • the liquid medium circulation circuit 20 includes a pump 21 , a liquid flow direction switching section 22 , an indoor heat exchanger 23 and a water heat exchanger 30 .
  • the four-way valve 12 and the liquid flow direction switching section 22 switch between the first state shown in FIG. 1 and the second state shown in FIG.
  • the four-way valve 12 switches the direction of flow of the non-azeotropic refrigerant mixture flowing through the refrigerant circulation circuit 10 .
  • the four-way valve 12 has a first state in which the non-azeotropic refrigerant mixture flows sequentially through the compressor 11, the air heat exchanger 13, the expansion valve 14, and the water heat exchanger 30, and a first state in which the non-azeotropic refrigerant mixture flows through the compressor 11 and the water heat exchanger. It switches between the second state in which the heat exchanger 30, the expansion valve 14, and the air heat exchanger 13 are sequentially flowed.
  • the liquid flow direction switching unit 22 allows the liquid medium flowing through the liquid medium circulation circuit 20 to flow in response to switching between the first state and the second state by the four-way valve 12 . switch direction.
  • the liquid flow direction switching unit 22 allows the liquid medium to flow downward through the water heat exchanger 30 when the liquid medium is in the first state, and the liquid medium to flow upward through the water heat exchanger 30 when the liquid medium is in the second state.
  • the direction in which the liquid medium flows through the liquid medium circulation circuit 20 is switched so that the direction in which the medium flows through the indoor heat exchanger 23 is constant in each of the first state and the second state.
  • the indoor heat exchanger 23 is, for example, an air heat exchanger in which a liquid medium exchanges heat with indoor air.
  • refrigeration cycle device 100 is an air conditioner.
  • the indoor heat exchanger 23 may be, for example, a water heat exchanger in which a liquid medium exchanges heat with another liquid medium.
  • the indoor heat exchanger 23 has an inlet 23B through which the liquid medium flows and an outlet 23A through which the liquid medium flows out.
  • the flow direction of the indoor air passing through the indoor heat exchanger 23 is constant between the first state and the second state.
  • the fan that sends indoor air to the indoor heat exchanger 23 may be provided so as to rotate only in a fixed direction. The direction of rotation of the fan that sends indoor air to the indoor heat exchanger 23 may not be reversed.
  • the water heat exchanger 30 is provided so that the non-azeotropic mixed refrigerant flowing through the refrigerant circulation circuit 10 exchanges heat with the liquid medium flowing through the liquid medium circulation circuit 20 .
  • the water heat exchanger 30 is, for example, a plate heat exchanger. A flow path for the non-azeotropic refrigerant mixture and a flow path for the liquid medium are partitioned by the plate.
  • the water heat exchanger 30 has a third inflow/outflow portion 30C and a fourth inflow/outflow portion 30D through which the non-azeotropic refrigerant mixture flows.
  • the third inflow/outflow portion 30C is arranged above the fourth inflow/outflow portion 30D.
  • the water heat exchanger 30 further has a first inlet/outlet portion 30A and a second inlet/outlet portion 30B through which the liquid medium flows.
  • the first inflow/outflow portion 30A is arranged above the second inflow/outflow portion 30B.
  • the outflow port 23A of the indoor heat exchanger 23 is connected to each of the first inflow/outflow portion 30A and the second inflow/outflow portion 30B of the water heat exchanger 30 via the pump 21 and the liquid flow direction switching portion 22.
  • the pump 21 is connected between the outflow port 23A of the indoor heat exchanger 23 and the inflow portion 22A of the liquid flow direction switching portion 22.
  • the pump 21 is arranged outside the liquid flow direction switching section 22 .
  • the pump is provided so as to send the liquid medium that has flowed out from the outflow port 23A of the indoor heat exchanger 23 to the inflow portion 22A of the liquid flow direction switching portion 22 .
  • the pump 21 may be provided so as to send the liquid medium flowing out of the outflow portion 22B of the liquid flow direction switching portion 22 to the inflow port 23B of the indoor heat exchanger 23 .
  • the inflow port 23B of the indoor heat exchanger 23 is connected to each of the first inflow/outflow portion 30A and the second inflow/outflow portion 30B of the water heat exchanger 30 via the liquid flow direction switching portion 22 .
  • the outflow port 23A is arranged, for example, above the inflow port 23B.
  • the liquid flow direction switching portion 22 has an inflow portion 22A into which the liquid medium flows, an outflow portion 22B into which the liquid medium flows out, and a fifth inflow/outflow portion 22C and a sixth inflow/outflow portion 22D into which the liquid medium flows.
  • the inflow portion 22A is connected to the discharge port of the pump 21 .
  • the inflow part 22A is connected to the outflow port 23A of the indoor heat exchanger 23 via the pump 21 .
  • the outflow part 22B is connected to the inflow port 23B of the indoor heat exchanger 23 .
  • the fifth inflow/outflow portion 22C is connected to the first inflow/outflow portion 30A of the water heat exchanger 30 .
  • the sixth inflow/outflow portion 22D is connected to the second inflow/outflow portion 30B of the water heat exchanger 30 .
  • the liquid flow direction switching portion 22 forms a flow path for the liquid medium flowing from the inflow portion 22A to the fifth inflow/outflow portion 22C and a flow path for the liquid medium flowing from the sixth inflow/outflow portion 22D to the outflow portion 22B. do. In the first state, the liquid flow direction switching portion 22 forms a flow path for the liquid medium flowing from the inflow portion 22A to the sixth inflow/outflow portion 22D and a flow path for the liquid medium flowing from the fifth inflow/outflow portion 22C to the outflow portion 22B. do not do.
  • the liquid flow direction switching portion 22 forms a flow path for the liquid medium flowing from the inflow portion 22A to the sixth inflow/outflow portion 22D and a flow path for the liquid medium flowing from the fifth inflow/outflow portion 22C to the outflow portion 22B. do.
  • the liquid flow direction switching portion 22 forms a flow path for the liquid medium flowing from the inflow portion 22A to the fifth inflow/outflow portion 22C and a flow path for the liquid medium flowing from the sixth inflow/outflow portion 22D to the outflow portion 22B. do not do.
  • the liquid flow direction switching unit 22 includes a first flow path F1, a second flow path F2, a third flow path F3, and a fourth flow path F4, and a first on-off valve 41 and a second on-off valve 42. , a third on-off valve 43 and a fourth on-off valve 44 .
  • Each of the first on-off valve 41, the second on-off valve 42, the third on-off valve 43, and the fourth on-off valve 44 is a one-way flow solenoid valve provided to open and close the flow in only one direction. be.
  • the first on-off valve 41 is a one-way flow electromagnetic valve that opens and closes only the flow in one direction from the inflow portion 22A to the first through hole 61 .
  • the second on-off valve 42 is a one-way flow electromagnetic valve that opens and closes the flow in only one direction from the inflow portion 22A to the second through hole 62 .
  • the third on-off valve 43 is a one-way flow electromagnetic valve that opens and closes only one-way flow from the third through hole 63 to the outflow portion 22B.
  • the fourth on-off valve 44 is a one-way flow electromagnetic valve that opens and closes only the flow in one direction from the fourth through-hole 64 to the outflow portion 22B.
  • Each of the first on-off valve 41, the second on-off valve 42, the third on-off valve 43, and the fourth on-off valve 44 is provided to open or close the flow of water along the vertical direction.
  • the first flow path F1 connects between the inflow portion 22A and the fifth inflow/outflow portion 22C.
  • the first flow path F1 is connected between the outlet 23A of the indoor heat exchanger 23 and the first inlet/outlet portion 30A of the water heat exchanger 30 .
  • the first on-off valve 41 opens and closes the first flow path F1.
  • the second flow path F2 connects between the inflow portion 22A and the sixth inflow/outflow portion 22D.
  • the second flow path F2 is connected between the outlet port 23A of the indoor heat exchanger 23 and the second inlet/outlet portion 30B of the water heat exchanger 30 .
  • the second on-off valve 42 opens and closes the second flow path F2.
  • the third flow path F3 connects between the fifth inflow/outflow portion 22C and the outflow portion 22B.
  • the third flow path F3 is connected between the first inlet/outlet portion 30A of the water heat exchanger 30 and the inlet 23B of the indoor heat exchanger 23 .
  • the third on-off valve 43 opens and closes the third flow path F3.
  • the fourth flow path F4 connects between the sixth inflow/outflow portion 22D and the outflow portion 22B.
  • the fourth flow path F4 is connected between the second inlet/outlet portion 30B of the water heat exchanger 30 and the inlet 23B of the indoor heat exchanger 23 .
  • the fourth on-off valve 44 opens and closes the fourth flow path F4.
  • the first flow path F1 and the second flow path F2 are connected in parallel to each other with respect to the inflow portion 22A.
  • the third flow path F3 and the fourth flow path F4 are connected in parallel to each other with respect to the outflow portion 22B.
  • the liquid flow direction switching section 22 switches the flow of the liquid medium flowing through the first flow path F1 from the inflow section 22A to the fifth inflow/outflow section 22C and the fourth flow path F4 into the sixth inflow/outflow section 22D. to the outflow portion 22B.
  • the liquid flow direction switching part 22 is configured to change the flow of the liquid medium through the second flow path F2 from the inflow part 22A to the sixth inflow/outflow part 22D and the flow of the liquid medium in the third flow path F3 from the fifth inflow/outflow part 22C to the outflow part. 22B.
  • the second on-off valve 42 and the third on-off valve 43 are opened, and the first on-off valve 41 and the fourth on-off valve 44 are closed.
  • the liquid flow direction switching section 22 allows the flow of the liquid medium flowing through the second flow path F2 from the inflow section 22A to the sixth inflow/outflow section 22D and the flow of the liquid medium in the third flow path F3 to the fifth inflow/outflow section 22C. to the outflow portion 22B.
  • the liquid flow direction switching unit 22 is configured to change the flow of the liquid medium through the first flow path F1 from the inflow part 22A to the fifth inflow/outflow part 22C and the flow of the liquid medium in the fourth flow path F4 from the sixth inflow/outflow part 22D to the outflow part. 22B.
  • the liquid flow direction switching unit 22 includes a plurality of pipes.
  • Each of the first flow path F1, the second flow path F2, the third flow path F3, and the fourth flow path F4 is configured by at least one pipe among a plurality of pipes.
  • a plurality of pipes are connected in parallel to the first pipe 31, a first pipe 31 connected to the first inflow/outlet portion 30A, a second pipe 32 connected to the second inflow/outflow portion 30B, and the first pipe 31. It includes a third pipe 51 and a fourth pipe 53 , and a fifth pipe 52 and a sixth pipe 54 connected in parallel to the second pipe 32 .
  • the third pipe 51 and the fifth pipe 52 are connected in parallel to each other with respect to the inflow portion 22A.
  • the fourth pipe 53 and the sixth pipe 54 are connected in parallel to each other with respect to the outflow portion 22B.
  • the first flow path F1 is composed of a first pipe 31 and a third pipe 51 that are connected in series.
  • the second flow path F2 is composed of a second pipe 32 and a fifth pipe 52 that are connected in series with each other.
  • the third flow path F3 is composed of a first pipe 31 and a fourth pipe 53 that are connected in series with each other.
  • the fourth flow path F4 is composed of the second pipe 32 and the sixth pipe 54 that are connected in series with each other.
  • the first on-off valve 41 is connected to the third pipe 51 .
  • the second on-off valve 42 is connected to the fifth pipe 52 .
  • the third on-off valve 43 is connected to the fourth pipe 53 .
  • the fourth on-off valve 44 is connected to the sixth pipe 54 .
  • the first pipe 31 constitutes a portion of the first flow path F1 located on the fifth inflow/outlet portion 22C side, and constitutes a portion of the third flow path F3 located on the fifth inflow/outflow portion 22C side.
  • the second pipe 32 constitutes a portion of the second flow path F2 located on the sixth inflow/outlet portion 22D side, and constitutes a portion of the fourth flow path F4 located on the sixth inflow/outflow portion 22D side.
  • a portion of the first flow path F1 located on the fifth inflow/outlet portion 22C side also serves as a portion of the third flow path F3 located on the fifth inflow/outflow portion 22C side.
  • a portion of the second flow path F2 located on the sixth inflow/outlet portion 22D side also serves as a portion of the fourth flow path F4 located on the sixth inflow/outflow portion 22D side.
  • the non-azeotropic refrigerant mixture discharged from the compressor 11 is condensed by exchanging heat with air in the air heat exchanger 13 .
  • the condensed non-azeotropic refrigerant mixture is decompressed by the expansion valve 14 and then evaporated by exchanging heat with the liquid medium in the water heat exchanger 30 .
  • the evaporated non-azeotropic refrigerant mixture is sucked into the compressor 11 .
  • the liquid medium flowing out of the pump 21 flows into the liquid flow direction switching section 22 from the inflow section 22A.
  • the liquid medium that has flowed into the liquid flow direction switching section 22 flows through the first flow path F1, and flows out of the liquid flow direction switching section 22 from the fifth inflow/outflow section 22C.
  • the liquid medium flowing out of the liquid flow direction switching portion 22 flows into the water heat exchanger 30 through the first inflow/outflow portion 30A.
  • the liquid medium that has flowed into the water heat exchanger 30 is cooled by exchanging heat with the non-azeotropic refrigerant mixture.
  • the cooled liquid medium flows out of the water heat exchanger 30 through the second inflow/outflow portion 30B, and flows into the liquid flow direction switching portion 22 through the sixth inflow/outflow portion 22D.
  • the liquid medium that has flowed into the liquid flow direction switching portion 22 flows through the fourth flow path F4 and flows out of the liquid flow direction switching portion 22 from the outflow portion 22B.
  • the liquid medium flowing out of the liquid flow direction switching unit 22 flows into the indoor heat exchanger 23 through the inlet 23B, and exchanges heat with the indoor air in the indoor heat exchanger 23, thereby cooling the indoor air.
  • the liquid medium heated by heat exchange flows into the pump 21 .
  • the non-azeotropic refrigerant mixture flows into the water heat exchanger 30 from the fourth inflow/outflow portion 30D and flows out of the water heat exchanger 30 from the third inflow/outflow portion 30C.
  • the liquid medium flows into the water heat exchanger 30 from the first inflow/outlet part 30A and flows out of the water heat exchanger 30 from the second inflow/outlet part 30B.
  • the non-azeotropic refrigerant mixture flowing upward inside the water heat exchanger 30 exchanges heat with the liquid medium flowing inside the water heat exchanger 30 downward from above.
  • the non-azeotropic refrigerant mixture discharged from the compressor 11 is condensed by exchanging heat with the liquid medium in the water heat exchanger 30, and After being depressurized, it evaporates by exchanging heat with air in the air heat exchanger 13 .
  • the evaporated non-azeotropic refrigerant mixture is sucked into the compressor 11 .
  • the liquid medium flowing out of the pump 21 flows into the liquid flow direction switching section 22 from the inflow section 22A.
  • the liquid medium that has flowed into the liquid flow direction switching portion 22 flows through the second flow path F2 and flows out of the liquid flow direction switching portion 22 through the sixth inflow/outflow portion 22D.
  • the liquid medium flowing out of the liquid flow direction switching portion 22 flows into the water heat exchanger 30 through the second inflow/outflow portion 30B.
  • the liquid medium that has flowed into the water heat exchanger 30 is heated by exchanging heat with the non-azeotropic refrigerant mixture.
  • the heated liquid medium flows out of the water heat exchanger 30 through the first inflow/outlet portion 30A, and flows into the liquid flow direction switching portion 22 through the fifth inflow/outflow portion 22C.
  • the liquid medium that has flowed into the liquid flow direction switching portion 22 flows through the third flow path F3 and flows out of the liquid flow direction switching portion 22 from the outflow portion 22B.
  • the liquid medium flowing out of the liquid flow direction switching portion 22 flows into the indoor heat exchanger 23 through the inlet 23B, and heats the indoor air by exchanging heat with the indoor air in the indoor heat exchanger 23 .
  • the liquid medium cooled by heat exchange flows into the pump 21 .
  • the non-azeotropic refrigerant mixture flows into the water heat exchanger 30 from the third inflow/outflow portion 30C and flows out of the water heat exchanger 30 from the fourth inflow/outflow portion 30D.
  • the liquid medium flows into the water heat exchanger 30 from the second inflow/outlet part 30B and flows out of the water heat exchanger 30 from the first inflow/outlet part 30A.
  • the non-azeotropic refrigerant mixture flowing downward inside the water heat exchanger 30 exchanges heat with the liquid medium flowing inside the water heat exchanger 30 upward from below.
  • the direction in which the liquid medium flows through the water heat exchanger 30 is opposite to the direction in which the non-azeotropic refrigerant mixture flows through the water heat exchanger 30 .
  • the flow of the liquid medium is countercurrent to the flow of the non-azeotropic refrigerant mixture in both the first state and the second state.
  • the direction in which the liquid medium flows through the indoor heat exchanger 23 is constant between the first state and the second state. That is, the flow direction of each of the liquid medium and the indoor air that exchange heat in the indoor heat exchanger 23 is constant between the first state and the second state.
  • the direction in which the indoor air flows through the indoor heat exchanger 23 can be set to be opposite to the direction in which the liquid medium flows through the indoor heat exchanger 23 in each of the first state and the second state. In the indoor heat exchanger 23, the flow of the liquid medium can be countercurrent to the indoor air flow in both the first state and the second state.
  • the liquid medium flowing from the outflow portion 22B to the inflow portion 22A of the liquid flow direction switching portion 22 flows in a constant direction.
  • the circulation circuit 20 it is arranged in a flow path located downstream of the outflow portion 22B of the liquid flow direction switching portion 22 and upstream of the inflow portion 22A. Therefore, unlike the refrigeration cycle device 100 in that the liquid medium circulation circuit 20 does not include the liquid flow direction switching section 22, and since the liquid medium circulation circuit 20 does not include the liquid flow direction switching section 22, the liquid medium is non-azeotropic in the water heat exchanger 30.
  • the refrigerant flow path between the pump 21 and the water heat exchanger 30 and the refrigerant flow path between the indoor heat exchanger 23 and the water heat exchanger 30 are changed.
  • the refrigeration cycle device 100 can be easily realized.
  • Each of the first on-off valve 41, the second on-off valve 42, the third on-off valve 43, and the fourth on-off valve 44 is a one-way flow solenoid valve provided to open and close the flow in only one direction. be.
  • Each of the first on-off valve 41, the second on-off valve 42, the third on-off valve 43, and the fourth on-off valve 44 is a solenoid valve for bi-directional flow provided to open and close bi-directional flow. It is cheap compared to
  • At least one of the first on-off valve 41, the second on-off valve 42, the third on-off valve 43, and the fourth on-off valve 44 may be an electromagnetic valve for one-way flow.
  • Each of the first on-off valve 41, the second on-off valve 42, the third on-off valve 43, and the fourth on-off valve 44 is provided to open or close the flow of water along the vertical direction.
  • each of the first on-off valve 41, the second on-off valve 42, the third on-off valve 43, and the fourth on-off valve 44 is provided to open or close the flow of water along the horizontal direction.
  • the area of each on-off valve is smaller, and the installation space can be narrowed.
  • At least one of the first on-off valve 41, the second on-off valve 42, the third on-off valve 43, and the fourth on-off valve 44 is provided to open or close the flow of water along the vertical direction.
  • the refrigerating cycle device 101 according to the second embodiment has basically the same configuration as the refrigerating cycle device 100 according to the first embodiment, except that the liquid flow direction switching unit 22 differs from the refrigeration cycle apparatus 100 in that it includes a laminated structure 60 instead of the plurality of third pipes 51 , fourth pipes 53 , fifth pipes 52 , and sixth pipes 54 . Differences of the refrigerating cycle device 101 from the refrigerating cycle device 100 will be mainly described below.
  • the laminated structure 60 includes a plurality of plates laminated together.
  • the multiple plates include a first plate P1, a second plate P2, a third plate P3, and a fourth plate P4.
  • the first plate P1 and the second plate P2 are arranged at both ends of the plurality of plates in the direction in which the plurality of plates are stacked (hereinafter simply referred to as the stacking direction).
  • the third plate P3 and the fourth plate P4 are arranged between the first plate P1 and the second plate P2 in the stacking direction.
  • the first plate P1, the third plate P3, the fourth plate P4, and the second plate P2 are stacked in this order.
  • a first through hole 61, a second through hole 62, a third through hole 63, and a fourth through hole 64 are formed in the first plate P1.
  • the first through hole 61 is connected to the first on-off valve 41 .
  • the second through hole 62 is connected to the second on-off valve 42 .
  • the third through hole 63 is connected to the third on-off valve 43 .
  • the fourth through-hole 64 is connected to the fourth on-off valve 44 .
  • a fifth through-hole 65 and a sixth through-hole 66 are formed in the second plate P2.
  • the fifth through hole 65 is connected to the first inflow/outflow portion 30A of the water heat exchanger 30 .
  • the sixth through hole 66 of the water heat exchanger 30 is connected to the second inlet/outlet portion 30B.
  • a seventh through-hole 67, an eighth through-hole 68, a ninth through-hole 69, and a tenth through-hole 70 are formed in the third plate P3.
  • the seventh through-hole 67 is arranged between the first through-hole 61 and the fifth through-hole 65 so as to overlap with them in the stacking direction.
  • the eighth through-hole 68 is arranged between the second through-hole 62 and the second plate P2 so as to overlap with them in the stacking direction.
  • the ninth through-hole 69 is arranged between the third through-hole 63 and the second plate P2 in the stacking direction so as to overlap therewith.
  • the tenth through-hole 70 is arranged between the fourth through-hole 64 and the sixth through-hole 66 in the stacking direction so as to overlap therewith.
  • An eleventh through-hole 71, a twelfth through-hole 72, a thirteenth through-hole 73, and a fourteenth through-hole 74 are formed in the fourth plate P4.
  • the eleventh through-hole 71 is arranged between the seventh through-hole 67 and the fifth through-hole 65 so as to overlap with them in the stacking direction.
  • the twelfth through-hole 72 is arranged between the eighth through-hole 68 and the second plate P2 in the stacking direction so as to overlap therewith.
  • the thirteenth through-hole 73 is arranged between the ninth through-hole 69 and the second plate P2 so as to overlap with them in the stacking direction.
  • the fourteenth through-hole 74 is arranged between the tenth through-hole 70 and the sixth through-hole 66 in the stacking direction so as to overlap with them.
  • Each of the twelfth through-hole 72 and the thirteenth through-hole 73 of the fourth plate P4 is closed by, for example, the second plate P2.
  • the thermal insulation of each of the third plate and the fourth plate P4 is higher than that of each of the first plate and the second plate P2.
  • the thermal conductivity of each of the third plate and the fourth plate P4 is lower than the thermal conductivity of each of the first plate and the second plate P2.
  • the laminated structure 60 includes a first seal member 75 connecting between the first through hole 61 and the seventh through hole 67, and a second seal member connecting between the third through hole 63 and the ninth through hole 69.
  • a member 76, a sealing member 77 connecting between the sixth through-hole 66 and the fourteenth through-hole 74, a sealing member 78 connecting between the fourteenth through-hole 74 and the tenth through-hole 70, an eighth A sealing member 79 connecting between the through hole 68 and the twelfth through hole 72 is included.
  • the sealing member 77, the fourteenth through-hole 74, and the sealing member 78 are connected in this order in the stacking direction.
  • the seal member 77 , the fourteenth through-hole 74 , and the seal member 78 constitute a third seal member connecting between the sixth through-hole 66 and the tenth through-hole 70 .
  • the first sealing member 75 and the second sealing member 76 are configured as separate members from, for example, the first plate P1 and the third plate P3.
  • the seal member 77 is configured as a separate member from each of the second plate P2 and the fourth plate P4, for example.
  • the sealing member 78 and the sealing member 79 are configured as separate members from each of the third plate P3 and the fourth plate P4, for example.
  • Each of the first sealing member 75, the second sealing member 76, the sealing member 77, the sealing member 78, and the sealing member 79 includes a heat insulating material made of a heat insulating material.
  • a material having heat insulating properties means a material having a lower thermal conductivity than the material forming each of the first plate P1 and the second plate P2.
  • a material forming each of the first plate P1 and the second plate P2 includes, for example, aluminum (Al).
  • each of the first sealing member 75, the second sealing member 76, the sealing member 77, the sealing member 78, and the sealing member 79 is, for example, any one of polypropylene, polyethylene, and polystyrene, or It contains a blend of at least two of polypropylene, polyethylene and polystyrene.
  • a first space is formed outside the first sealing member 75 and the second sealing member 76 between the first plate P1 and the third plate P3.
  • the first space communicates with each of the second through-hole 62 , the fourth through-hole 64 , the eighth through-hole 68 and the tenth through-hole 70 .
  • a third space is formed outside the sealing member 78 and the sealing member 79 between the third plate P3 and the fourth plate P4.
  • the third space communicates with each of the seventh through-hole 67 , the ninth through-hole 69 and the eleventh through-hole 71 .
  • a fourth space is formed outside the seal member 77 between the second plate P2 and the fourth plate P4.
  • the fourth space communicates with each of fifth through-hole 65 , eleventh through-hole 71 , and twelfth through-hole 72 .
  • the first flow path F1 includes the first through-hole 61, the first sealing member 75, the seventh through-hole 67, the third space, the eleventh through-hole 71, the fourth The spaces and the fifth through-holes 65 are connected in this order to form a channel.
  • a portion of the first flow path F1 is formed inside the first seal member 75 .
  • the fourth flow path F4 includes a sixth through-hole 66, a sealing member 77, a fourteenth through-hole 74, a sealing member 78, a tenth through-hole 70, a first space, and fourth through-holes 64 are connected in this order to form a flow path.
  • a portion of the fourth flow path F4 is formed inside each of the seal member 77, the fourteenth through-hole 74, and the seal member 78. As shown in FIG.
  • the liquid medium that has passed through the first through hole 61 flows only through the seventh through hole 67 without flowing through the first space due to the first sealing member 75 .
  • the liquid medium that has flowed into the third space from the seventh through-hole 67 flows only through the eleventh through-hole 71 .
  • the liquid medium that has flowed into the third space through the seventh through-hole 67 does not flow into the ninth through-hole 69 because the third on-off valve 43 is closed. It does not flow into the tenth through hole 70 .
  • the liquid medium that has flowed into the fourth space from the eleventh through-hole 71 flows only through the fifth through-hole 65 .
  • the liquid medium that has flowed into the fourth space from the eleventh through-hole 71 does not flow into the twelfth through-hole 72 and the thirteenth through-hole 73 because the second on-off valve 42 and the third on-off valve 43 are closed.
  • the liquid medium that has passed through the sixth through-hole 66 flows only through the fourteenth through-hole 74 without flowing through the fourth space due to the sealing member 77 .
  • the liquid medium that has passed through the fourteenth through-hole 74 flows only through the tenth through-hole 70 without flowing through the third space due to the sealing member 78 .
  • the liquid medium that has flowed into the first space from the tenth through-hole 70 flows only through the fourth through-hole 64 .
  • the liquid medium that has flowed into the first space from the tenth through-hole 70 does not flow into the second through-hole 62 and the third through-hole 63 because the second on-off valve 42 and the third on-off valve 43 are closed.
  • the second flow path F2 includes the second through hole 62, the first space, the tenth through hole 70, the sealing member 78, the fourteenth through hole 74, the sealing member 77, and sixth through-holes 66 are connected in this order to form a flow path.
  • a portion of the second flow path F2 is formed inside each of the seal member 77, the fourteenth through-hole 74, and the seal member 78.
  • the third flow path F3 includes a fifth through hole 65, an eleventh through hole 71, a third space, a ninth through hole 69, a second sealing member 76, and a third
  • Each of the three through-holes 63 is formed as a channel connected in this order.
  • a portion of the third flow path F3 is formed inside the second seal member 76 .
  • the liquid medium that has passed through the second through-hole 62 flows through the first space to the tenth through-hole 70 .
  • the liquid medium that has passed through the second through hole 62 does not flow into the seventh through hole 67 and the ninth through hole 69 due to the first sealing member 75 and the second sealing member 76 .
  • the liquid medium that has passed through the tenth through-hole 70 flows only through the fourteenth through-hole 74 without flowing into the third space due to the sealing member 78 .
  • the liquid medium that has passed through the fourteenth through-hole 74 flows only through the sixth through-hole 66 without flowing through the fourth space due to the sealing member 77 .
  • part of the liquid medium that has passed through the fifth through hole 65 flows to the ninth through hole 69 through the eleventh through hole 71 and the third space.
  • the rest of the liquid medium that has passed through the fifth through-hole 65 flows through the fourth space and the thirteenth through-hole 73 to the ninth through-hole 69 .
  • the liquid medium that has passed through the fifth through-hole 65 does not flow into the seventh through-hole 67 because the first on-off valve 41 is closed.
  • the liquid medium that has passed through the ninth through-hole 69 flows only to the third through-hole 63 due to the second seal member 76 .
  • the refrigerating cycle device 101 has basically the same configuration as the refrigerating cycle device 100, the same effects as the refrigerating cycle device 100 can be achieved. That is, in the refrigerating cycle device 101, similarly to the refrigerating cycle device 100, the first on-off valve 41, the second on-off valve 42, the third on-off valve 41, the second on-off valve 42, the third on-off valve 41, and the third on-off valve 42 are switched according to the switching between the first state and the second state by the four-way valve 12.
  • the laminated structure 60 may be prepared as a plate heat exchanger.
  • the installation space of the laminated structure 60 is reduced compared to the total installation space of the third pipe 51, the fourth pipe 53, the fifth pipe 52, and the sixth pipe 54 shown in FIGS. obtain. Since the third pipe 51 and the fourth pipe 53 are connected in parallel with each other, and the fifth pipe 52 and the sixth pipe 54 are connected in parallel with each other, especially in the plane orthogonal to the extending direction of each pipe This is because the installation space becomes relatively large.
  • the installation space can be reduced compared to the liquid flow direction switching section 22 including a plurality of pipes 51-54.
  • each of the first sealing member 75, the second sealing member 76, the sealing member 77, the sealing member 78, and the sealing member 79 includes a heat insulating material made of a heat insulating material.
  • the second sealing member 76 exchanges heat with part of the second flow path F2 formed in the first space and part of the third flow path F3 formed inside the second sealing member 76. restrain from doing.
  • the seal member 78 exchanges heat with another part of the second flow path F2 formed inside the seal member 78 and another part of the third flow path F3 formed in the fourth space. restrain from doing.
  • the liquid medium after being heated by the water heat exchanger 30 is not cooled by exchanging heat with the liquid medium before being heated by the water heat exchanger 30. It can reach the indoor heat exchanger 23 .
  • part of the second flow path F2 and part of the third flow path F3 are arranged with the third plate P3 interposed therebetween. Therefore, when the heat insulation of the third plate P3 is equal to or less than the heat insulation of the first plate P1, the liquid medium after being heated by the water heat exchanger 30 is heated by the water heat exchanger 30. It is cooled by exchanging heat with the liquid medium before being cooled.
  • the insulation of the third plate P3 is higher than that of the first plate P1. Therefore, in the second state, the liquid medium after being heated by the water heat exchanger 30 is not cooled by exchanging heat with the liquid medium before being heated by the water heat exchanger 30. It can reach the heat exchanger 23 .
  • the laminated structure 60 shown in FIGS. 5 and 6 includes four plates, the number of plates may be three or may be five or more.
  • the laminated structure 60 may not include the fourth plate P4. Differences of the laminated structure 60 shown in FIGS. 7 and 8 from the laminated structure 60 shown in FIGS. 5 and 6 will be mainly described below.
  • Each of the eighth through-hole 68 and the ninth through-hole 69 of the third plate P3 is closed by, for example, the second plate P2.
  • the sealing member 77 connects between the sixth through-hole 66 and the tenth through-hole 70 .
  • the sealing member 77 constitutes a third sealing member connecting between the sixth through-hole 66 and the tenth through-hole 70 .
  • a second space is formed outside the seal member 77 between the second plate P2 and the third plate P3.
  • the second space communicates with each of the fifth through-hole 65 and the seventh through-hole 67 .
  • the first flow path F1 includes the first through hole 61, the first sealing member 75, the seventh through hole 67, the second space, and the fifth through hole 65. are connected in this order to form a flow path. A portion of the first flow path F1 is formed inside the first seal member 75 .
  • the fourth flow path F4 includes the sixth through hole 66, the seal member 77, the tenth through hole 70, the first space, and the fourth through hole 64. It is formed as a flow path which is connected in the order described. A portion of the fourth flow path F4 is formed inside the seal member 77 .
  • the second flow path F2 includes the second through hole 62, the first space, the tenth through hole 70, the seal member 77, and the sixth through hole 66. It is formed as a flow path which is connected in the order described. A portion of the second flow path F2 is formed inside the seal member 77 .
  • the third flow path F3 includes the fifth through hole 65, the second space, the ninth through hole 69, the second seal member 76, and the third through hole 63. are connected in this order to form a flow path. A portion of the third flow path F3 is formed inside the second seal member 76 .
  • the eighth through-hole 68 may not be formed in the third plate P3.
  • the twelfth through hole 72 may not be formed in the fourth plate P4.
  • the laminated structure 60 may not include the seal member 79 .
  • the laminated structure 60 may be provided integrally with the water heat exchanger 30 .
  • the water heat exchanger 30 may be configured as part of one plate heat exchanger, and the laminated structure 60 may be configured as the remainder of the one plate heat exchanger. In this way, piping connecting between the water heat exchanger 30 and the laminated structure 60 becomes unnecessary, so the installation space of the refrigeration cycle device 101 can be further reduced.

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Abstract

冷凍サイクル装置(100,101)は、冷媒循環回路(10)と、液媒体循環回路(20)とを備える。冷媒循環回路は、圧縮機(11)、四方弁(12)、空気熱交換器(13)、膨張弁(14)、および水熱交換器(30)を含む。液媒体循環回路は、ポンプ(21)、液流方向切替部(22)、水熱交換器(30)、および室内熱交換器(23)を含む。水熱交換器は、非共沸混合冷媒が液媒体と熱交換するように設けられている。四方弁は、非共沸混合冷媒が圧縮機、空気熱交換器、および水熱交換器を順次流れる第1状態と、非共沸混合冷媒が圧縮機、水熱交換器、および空気熱交換器を順次流れる第2状態とを切り替える。液流方向切替部は、液媒体が液媒体循環回路を流れる方向を切り替える。第1状態では、非共沸混合冷媒は水熱交換器内を下方から上方に流れ、液媒体は水熱交換器内を上方から下方に流れる。第2状態では、非共沸混合冷媒は水熱交換器内を上方から下方に流れ、液媒体は水熱交換器を下方から上方に流れる。液媒体が室内熱交換器を流れる方向は、第1状態および第2状態の各々の間で一定となる。

Description

冷凍サイクル装置
 本開示は、冷凍サイクル装置に関する。
 近年、冷凍サイクル装置に使用される冷媒に対する規制が強化されており、恒久対策として温度勾配が大きい非共沸混合冷媒の使用が検討されている。
 一方で、非共沸混合冷媒が熱交換器において蒸発または凝縮する際、非共沸混合冷媒の温度が変化し、その開始温度と終了温度との間に差(温度勾配)が発生する。熱交換器において非共沸混合冷媒の流通方向が熱媒体の流通方向と同じ方向(並行流)とされると、当該熱交換器での熱交換効率が低下する。
 そこで、非共沸混合冷媒が使用された冷凍サイクル装置では、蒸発器における非共沸混合冷媒の流通方向が、蒸発器において非共沸混合冷媒と熱交換される熱媒体の流通方向に対して逆方向(対向流)とされる技術が知られている。
 特開平10-281575号公報には、非共沸混合冷媒と液媒体とが熱交換する水熱交換器において、非共沸混合冷媒が液媒体と対向流となる冷凍装置が開示されている。
特開平10-281575号公報
 一般的に、利用側熱交換器(室内熱交換器)を通過する風の向きは一定とされる。特開平10-281575号公報に記載の冷凍サイクル装置では、液媒体が利用側熱交換器(室内熱交換器)を流れる方向が冷房運転時と暖房運転時との間で逆転するため、室内熱交換器を通過する風の向きが一定とされると、冷房運転あるいは暖房運転のどちらかにおいて液媒体が空気と平行流となる。この場合、液媒体が空気と対向流となる場合と比べて、室内熱交換器での熱交換効率が低下し、冷凍サイクル装置の消費電力が増加する。
 本開示の主たる目的は、水熱交換器において非共沸混合冷媒が液媒体と対向流となりながらも、室内熱交換器での熱交換効率の低下を抑制できる冷凍サイクル装置を提供することにある。
 本開示に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機、四方弁、空気熱交換器、膨張弁、および水熱交換器を含み、非共沸混合冷媒が循環する冷媒循環回路と、ポンプ、液流方向切替部、水熱交換器、および室内熱交換器を含み、液媒体が樹幹する液媒体循環回路とを備える。水熱交換器は、非共沸混合冷媒が液媒体と熱交換するように設けられている。四方弁は、非共沸混合冷媒が圧縮機、空気熱交換器、および水熱交換器を順次流れる第1状態と、非共沸混合冷媒が圧縮機、水熱交換器、および空気熱交換器を順次流れる第2状態とを切り替える。液流方向切替部は、液媒体が液媒体循環回路を流れる方向を切り替える。第1状態では、非共沸混合冷媒は水熱交換器内を下方から上方に流れ、液媒体は水熱交換器内を上方から下方に流れる。第2状態では、非共沸混合冷媒は水熱交換器内を上方から下方に流れ、液媒体は水熱交換器を下方から上方に流れる。液媒体が室内熱交換器を流れる方向は、第1状態および第2状態の各々の間で一定となる。
 本開示によれば、水熱交換器において非共沸混合冷媒が液媒体と対向流となりながらも、室内熱交換器での熱交換効率の低下を抑制できる冷凍サイクル装置を提供できる。
実施の形態1に係る冷凍サイクル装置の第1状態を示す図である。 実施の形態1に係る冷凍サイクル装置の第2状態を示す図である。 実施の形態2に係る冷凍サイクル装置の第1状態を示す図である。 実施の形態2に係る冷凍サイクル装置の第2状態を示す図である。 図3に示される第1状態において、液流方向切替部の積層構造体の内部に形成される第1流路および第4流路を説明するための図である。 図4に示される第2状態において、液流方向切替部の積層構造体の内部に形成される第2流路および第3流路を説明するための図である。 図3および図5に示される積層構造体の変形例を説明するための図である。 図4および図6に示される積層構造体の変形例を説明するための図である。
 以下、図面を参照して、本開示の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。また、以下では、比較対象となる位置に対する重力方向を「下方」とよび、比較対象となる位置に対する「下方」とは逆方向を「上方」とよぶ。図1~図8において、Z方向が重力方向を示している。
 実施の形態1.
 図1および図2に示されるように、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100は、非共沸混合冷媒が循環する冷媒循環回路10と、液媒体が循環する液媒体循環回路20とを備える。非共沸混合冷媒は、例えばHFC(ハイドロフルオロカーボン)系冷媒またはHC(ハイドロカーボン)系冷媒である。HFC系冷媒としては、例えばR407Cである。液媒体は、非共沸混合冷媒との熱交換に伴って温度が変化し得る任意の熱輸送媒体であればよいが、例えば水である。
 冷媒循環回路10は、圧縮機11、四方弁12、空気熱交換器13、膨張弁14、および水熱交換器30を含む。液媒体循環回路20は、ポンプ21、液流方向切替部22、室内熱交換器23、および水熱交換器30を含む。冷凍サイクル装置100では、四方弁12および液流方向切替部22により、図1に示される第1状態と図2に示される第2状態とが切り替えられる。
 図1および図2に示されるように、四方弁12は、冷媒循環回路10を流れる非共沸混合冷媒の流通方向を切り替える。四方弁12は、非共沸混合冷媒が圧縮機11、空気熱交換器13、膨張弁14、および水熱交換器30を順次流れる第1状態と、非共沸混合冷媒が圧縮機11、水熱交換器30、膨張弁14、および空気熱交換器13を順次流れる第2状態とを切り替える。
 図1および図2に示されるように、液流方向切替部22は、四方弁12による第1状態と第2状態との間の切り替えに応じて、液媒体循環回路20を流れる液媒体の流通方向を切り替える。液流方向切替部22は、液媒体が第1状態では水熱交換器30内を上方から下方に流れ、液媒体が第2状態では水熱交換器30を下方から上方に流れ、かつ、液媒体が室内熱交換器23を流れる方向が第1状態および第2状態の各々において一定となるように、液媒体が液媒体循環回路20を流れる方向を切り替える。
 室内熱交換器23は、例えば液媒体が室内の空気と熱交換する空気熱交換器である。この場合、冷凍サイクル装置100は、空気調和機である。なお、室内熱交換器23は、例えば液媒体が他の液媒体と熱交換する水熱交換器であってもよい。室内熱交換器23は、液媒体が流入する流入口23Bと、液媒体が流出する流出口23Aとを有している。室内熱交換器23を通過する室内の空気の流通方向は、第1状態および第2状態との間で一定とされる。室内熱交換器23に室内の空気を送るファンは、一定の方向のみに回転するように設けられていてもよい。室内熱交換器23に室内の空気を送るファンの回転方向は反転不能であってもよい。
 水熱交換器30は、冷媒循環回路10を流れる非共沸混合冷媒が液媒体循環回路20を流れる液媒体と熱交換するように設けられている。水熱交換器30は、例えばプレート式熱交換器である。非共沸混合冷媒の流路と液媒体の流路とがプレートにより区画されている。水熱交換器30は、非共沸混合冷媒が流出入する第3流出入部30Cおよび第4流出入部30Dを有している。第3流出入部30Cは、第4流出入部30Dよりも上方に配置されている。水熱交換器30は、液媒体が流出入する第1流出入部30Aおよび第2流出入部30Bをさらに有している。第1流出入部30Aは、第2流出入部30Bよりも上方に配置されている。
 室内熱交換器23の流出口23Aは、ポンプ21および液流方向切替部22を介して、水熱交換器30の第1流出入部30Aおよび第2流出入部30Bの各々と接続されている。
 ポンプ21は、室内熱交換器23の流出口23Aと液流方向切替部22の流入部22Aとの間に接続されている。ポンプ21は、液流方向切替部22の外部に配置されている。ポンプは、室内熱交換器23の流出口23Aから流出した液媒体を液流方向切替部22の流入部22Aに送り出すように設けられている。なお、ポンプ21は、液流方向切替部22の流出部22Bから流出した液媒体を室内熱交換器23の流入口23Bに送り出すように、設けられていてもよい。
 室内熱交換器23の流入口23Bは、液流方向切替部22を介して、水熱交換器30の第1流出入部30Aおよび第2流出入部30Bの各々と接続されている。流出口23Aは、例えば流入口23Bよりも上方に配置されている。
 液流方向切替部22は、液媒体が流入する流入部22A、液媒体が流出する流出部22B、ならびに液媒体が流出入する第5流出入部22Cおよび第6流出入部22Dを有している。流入部22Aは、ポンプ21の吐出口と接続されている。流入部22Aは、ポンプ21を介して室内熱交換器23の流出口23Aと接続されている。流出部22Bは、室内熱交換器23の流入口23Bと接続されている。第5流出入部22Cは、水熱交換器30の第1流出入部30Aと接続されている。第6流出入部22Dは、水熱交換器30の第2流出入部30Bと接続されている。
 液流方向切替部22は、第1状態において、流入部22Aから第5流出入部22Cに流れる液媒体の流路と、第6流出入部22Dから流出部22Bに流れる液媒体の流路とを形成する。液流方向切替部22は、第1状態において、流入部22Aから第6流出入部22Dに流れる液媒体の流路と、第5流出入部22Cから流出部22Bに流れる液媒体の流路とを形成しない。
 液流方向切替部22は、第2状態において、流入部22Aから第6流出入部22Dに流れる液媒体の流路と、第5流出入部22Cから流出部22Bに流れる液媒体の流路とを形成する。液流方向切替部22は、第2状態において、流入部22Aから第5流出入部22Cに流れる液媒体の流路と、第6流出入部22Dから流出部22Bに流れる液媒体の流路とを形成しない。
 具体的には、液流方向切替部22は、第1流路F1、第2流路F2、第3流路F3、および第4流路F4と、第1開閉弁41、第2開閉弁42、第3開閉弁43、および第4開閉弁44とを含む。第1開閉弁41、第2開閉弁42、第3開閉弁43、および第4開閉弁44の各々は、一方向への流れのみを開閉するように設けられた片方向流れ用の電磁弁である。第1開閉弁41は、流入部22Aから第1貫通孔61への一方向への流れのみを開閉する片方向流れ用の電磁弁である。第2開閉弁42は、流入部22Aから第2貫通孔62への一方向への流れのみを開閉する片方向流れ用の電磁弁である。第3開閉弁43は、第3貫通孔63から流出部22Bへの一方向への流れのみを開閉する片方向流れ用の電磁弁である。第4開閉弁44は、第4貫通孔64から流出部22Bへの一方向への流れのみを開閉する片方向流れ用の電磁弁である。第1開閉弁41、第2開閉弁42、第3開閉弁43、および第4開閉弁44の各々は、鉛直方向に沿った水の流れを開放または閉止するように設けられている。
 第1流路F1は、流入部22Aと第5流出入部22Cとの間を接続している。第1流路F1は、室内熱交換器23の流出口23Aと、水熱交換器30の第1流出入部30Aとの間に接続されている。第1開閉弁41は、第1流路F1を開閉する。
 第2流路F2は、流入部22Aと第6流出入部22Dとの間を接続している。第2流路F2は、室内熱交換器23の流出口23Aと、水熱交換器30の第2流出入部30Bとの間に接続されている。第2開閉弁42は、第2流路F2を開閉する。
 第3流路F3は、第5流出入部22Cと流出部22Bとの間を接続している。第3流路F3は、水熱交換器30の第1流出入部30Aと、室内熱交換器23の流入口23Bとの間に接続されている。第3開閉弁43は、第3流路F3を開閉する。
 第4流路F4は、第6流出入部22Dと流出部22Bとの間を接続している。第4流路F4は、水熱交換器30の第2流出入部30Bと、室内熱交換器23の流入口23Bとの間に接続されている。第4開閉弁44は、第4流路F4を開閉する。
 第1流路F1および第2流路F2は、流入部22Aに対して互いに並列に接続されている。第3流路F3および第4流路F4は、流出部22Bに対して互いに並列に接続されている。
 第1状態では、第1開閉弁41および第4開閉弁44が開かれ、第2開閉弁42および第3開閉弁43が閉じられる。これにより、液流方向切替部22は、第1状態において、第1流路F1を流入部22Aから第5流出入部22Cに流れる液媒体の流れ、および第4流路F4を第6流出入部22Dから流出部22Bに流れる液媒体の流れ、を形成する。液流方向切替部22は、第1状態において、第2流路F2を流入部22Aから第6流出入部22Dに流れる液媒体の流れ、および第3流路F3を第5流出入部22Cから流出部22Bに流れる液媒体の流れ、を形成しない。
 第2状態では、第2開閉弁42および第3開閉弁43が開かれ、第1開閉弁41および第4開閉弁44が閉じられる。これにより、液流方向切替部22は、第2状態において、第2流路F2を流入部22Aから第6流出入部22Dに流れる液媒体の流れ、および第3流路F3を第5流出入部22Cから流出部22Bに流れる液媒体の流れ、を形成する。液流方向切替部22は、第2状態において、第1流路F1を流入部22Aから第5流出入部22Cに流れる液媒体の流れ、および第4流路F4を第6流出入部22Dから流出部22Bに流れる液媒体の流れ、を形成しない。
 より具体的には、液流方向切替部22は、複数の配管を含む。第1流路F1、第2流路F2、第3流路F3、および第4流路F4の各々は、複数の配管のうちの少なくとも1つの配管により構成されている。
 複数の配管は、第1流出入部30Aに接続されている第1配管31と、第2流出入部30Bに接続されている第2配管32と、第1配管31に対し互いに並列に接続されている第3配管51および第4配管53と、第2配管32に対し互いに並列に接続されている第5配管52および第6配管54とを含む。第3配管51および第5配管52は、流入部22Aに対して互いに並列に接続されている。第4配管53および第6配管54は、流出部22Bに対して互いに並列に接続されている。
 第1流路F1は、互いに直列に接続されている第1配管31および第3配管51により構成されている。第2流路F2は、互いに直列に接続されている第2配管32および第5配管52により構成されている。第3流路F3は、互いに直列に接続されている第1配管31および第4配管53により構成されている。第4流路F4は、互いに直列に接続されている第2配管32および第6配管54により構成されている。
 第1開閉弁41は、第3配管51に接続されている。第2開閉弁42は、第5配管52に接続されている。第3開閉弁43は、第4配管53に接続されている。第4開閉弁44は、第6配管54に接続されている。
 第1配管31は、第1流路F1のうち第5流出入部22C側に位置する一部を構成するとともに、第3流路F3のうち第5流出入部22C側に位置する一部を構成する。第2配管32は、第2流路F2のうち第6流出入部22D側に位置する一部を構成するとともに、第4流路F4のうち第6流出入部22D側に位置する一部を構成する。つまり、第1流路F1のうち第5流出入部22C側に位置する一部は、第3流路F3のうち第5流出入部22C側に位置する一部を兼ねている。第2流路F2のうち第6流出入部22D側に位置する一部は、第4流路F4のうち第6流出入部22D側に位置する一部を兼ねている。
 次に、冷凍サイクル装置100の動作を説明する。
 図1に示されるように、第1状態では、圧縮機11から吐出された非共沸混合冷媒は、空気熱交換器13にて空気と熱交換することにより凝縮する。凝縮した非共沸混合冷媒は、膨張弁14にて減圧された後、水熱交換器30にて液媒体と熱交換することにより蒸発する。蒸発した非共沸混合冷媒は、圧縮機11に吸入される。
 第1状態では、ポンプ21から流出した液媒体は、流入部22Aから液流方向切替部22に流入する。液流方向切替部22に流入した液媒体は、第1流路F1を流れ、第5流出入部22Cから液流方向切替部22の外部に流出する。液流方向切替部22から流出した液媒体は、第1流出入部30Aから水熱交換器30に流入する。水熱交換器30に流入した液媒体は、非共沸混合冷媒と熱交換することにより冷却される。冷却された液媒体は、第2流出入部30Bから水熱交換器30の外部に流出し、第6流出入部22Dから液流方向切替部22に流入する。液流方向切替部22に流入した液媒体は、第4流路F4を流れ、流出部22Bから液流方向切替部22の外部に流出する。液流方向切替部22から流出した液媒体は、流入口23Bから室内熱交換器23に流入し、室内熱交換器23にて室内の空気と熱交換することにより、室内の空気を冷却する。熱交換により加熱された液媒体は、ポンプ21に流入する。
 第1状態において、非共沸混合冷媒は、第4流出入部30Dから水熱交換器30に流入し、第3流出入部30Cから水熱交換器30の外部に流出する。液媒体は、第1流出入部30Aから水熱交換器30に流入し、第2流出入部30Bから水熱交換器30の外部に流出する。第1状態では、水熱交換器30の内部を下方から上方に流れる非共沸混合冷媒が、水熱交換器30の内部を上方から下方に流れる液媒体と熱交換する。
 図2に示されるように、第2状態では、圧縮機11から吐出された非共沸混合冷媒は、水熱交換器30にて液媒体と熱交換することにより凝縮し、膨張弁14にて減圧された後、空気熱交換器13にて空気と熱交換することにより蒸発する。蒸発した非共沸混合冷媒は、圧縮機11に吸入される。
 第2状態では、ポンプ21から流出した液媒体は、流入部22Aから液流方向切替部22に流入する。液流方向切替部22に流入した液媒体は、第2流路F2を流れ、第6流出入部22Dから液流方向切替部22の外部に流出する。液流方向切替部22から流出した液媒体は、第2流出入部30Bから水熱交換器30に流入する。水熱交換器30に流入した液媒体は、非共沸混合冷媒と熱交換することにより加熱される。加熱された液媒体は、第1流出入部30Aから水熱交換器30の外部に流出し、第5流出入部22Cから液流方向切替部22に流入する。液流方向切替部22に流入した液媒体は、第3流路F3を流れ、流出部22Bから液流方向切替部22の外部に流出する。液流方向切替部22から流出した液媒体は、流入口23Bから室内熱交換器23に流入し、室内熱交換器23にて室内の空気と熱交換することにより、室内の空気を加熱する。熱交換により冷却された液媒体は、ポンプ21に流入する。
 第2状態において、非共沸混合冷媒は、第3流出入部30Cから水熱交換器30に流入し、第4流出入部30Dから水熱交換器30の外部に流出する。液媒体は、第2流出入部30Bから水熱交換器30に流入し、第1流出入部30Aから水熱交換器30の外部に流出する。第2状態では、水熱交換器30の内部を上方から下方に流れる非共沸混合冷媒が、水熱交換器30の内部を下方から上方に流れる液媒体と熱交換する。
 このように、第1状態および第2状態ともに、液媒体が水熱交換器30を流れる方向は、非共沸混合冷媒が水熱交換器30を流れる方向と逆方向となる。言い換えると、水熱交換器30において、液媒体の流れは、第1状態および第2状態のいずれにおいても非共沸混合冷媒の流れに対して対向流となる。
 さらに、液媒体が室内熱交換器23を流れる方向は、第1状態および第2状態との間で一定となる。つまり、室内熱交換器23において熱交換する液媒体および室内の空気の各々の流通方向は、第1状態および第2状態との間で一定となる。室内の空気が室内熱交換器23を流れる方向は、第1状態および第2状態の各々において液媒体が室内熱交換器23を流れる方向と逆方向となるように設定され得る。室内熱交換器23において、液媒体の流れは、第1状態および第2状態のいずれにおいても室内の空気の流れに対して対向流となり得る。
 そのため、冷凍サイクル装置100では、水熱交換器30において非共沸混合冷媒が液媒体と対向流となりながらも、室内熱交換器23において液媒体が室内の空気と対向流となり得るため、水熱交換器30および室内熱交換器23の各々での熱交換効率の低下が同時に抑制され得る。
 冷凍サイクル装置100では、第1状態および第2状態によらず、液流方向切替部22の流出部22Bから流入部22Aまで流れる液媒体の流通方向が一定であるため、ポンプ21は、液媒体循環回路20において液流方向切替部22の流出部22Bよりも下流であって流入部22Aよりも上流に位置する流路に配置される。そのため、液媒体循環回路20が液流方向切替部22を含まない点で冷凍サイクル装置100と異なり、かつ液流方向切替部22を含まないために水熱交換器30において液媒体が非共沸混合冷媒と並行流となる既設の冷凍サイクル装置に対し、ポンプ21と水熱交換器30との間の冷媒流路および室内熱交換器23と水熱交換器30との間の冷媒流路を液流方向切替部22に置き換えることにより、冷凍サイクル装置100が容易に実現され得る。
 第1開閉弁41、第2開閉弁42、第3開閉弁43、および第4開閉弁44の各々は、一方向への流れのみを開閉するように設けられた片方向流れ用の電磁弁である。このような第1開閉弁41、第2開閉弁42、第3開閉弁43、および第4開閉弁44の各々は、双方向の流れを開閉するように設けられた双方向流れ用の電磁弁と比べて、安価である。
 なお、第1開閉弁41、第2開閉弁42、第3開閉弁43、および第4開閉弁44の少なくともいずれかが、片方向流れ用の電磁弁であってもよい。
 第1開閉弁41、第2開閉弁42、第3開閉弁43、および第4開閉弁44の各々は、鉛直方向に沿った水の流れを開放または閉止するように設けられている。このようにすれば、第1開閉弁41、第2開閉弁42、第3開閉弁43、および第4開閉弁44の各々が、水平方向に沿った水の流れを開放または閉止するように設けられている場合と比べて、各開閉弁を鉛直方向に垂直な断面に投影した面積が小さくなり、設置スペースが狭小化され得る。
 なお、第1開閉弁41、第2開閉弁42、第3開閉弁43、および第4開閉弁44の少なくともいずれかが、鉛直方向に沿った水の流れを開放または閉止するように設けられていてもよい。
 実施の形態2.
 図3~図6に示されるように、実施の形態2に係る冷凍サイクル装置101は、実施の形態1に係る冷凍サイクル装置100と基本的に同様の構成を備えるが、液流方向切替部22が複数の第3配管51、第4配管53、第5配管52、および第6配管54に代えて積層構造体60を含む点で、冷凍サイクル装置100とは異なる。以下では、冷凍サイクル装置101が冷凍サイクル装置100と異なる点を主に説明する。
 図5および図6に示されるように、積層構造体60は、互いに積層された複数のプレートを含む。複数のプレートは、第1プレートP1、第2プレートP2、第3プレートP3、および第4プレートP4を含む。
 第1プレートP1および第2プレートP2は、複数のプレートのうち、複数のプレートが積層している方向(以下、単に積層方向とよぶ)の両端部に配置されている。第3プレートP3および第4プレートP4は、積層方向において第1プレートP1と第2プレートP2との間に配置されている。第1プレートP1、第3プレートP3、第4プレートP4、および第2プレートP2は、この記載順に積層している。
 第1プレートP1には、第1貫通孔61、第2貫通孔62、第3貫通孔63、および第4貫通孔64が形成されている。第1貫通孔61は、第1開閉弁41と接続されている。第2貫通孔62は、第2開閉弁42と接続されている。第3貫通孔63は、第3開閉弁43と接続されている。第4貫通孔64は、第4開閉弁44と接続されている。
 第2プレートP2には、第5貫通孔65、および第6貫通孔66が形成されている。第5貫通孔65は、水熱交換器30の第1流出入部30Aと接続されている。水熱交換器30の第6貫通孔66は、第2流出入部30Bと接続されている。
 第3プレートP3には、第7貫通孔67、第8貫通孔68、第9貫通孔69、および第10貫通孔70が形成されている。第7貫通孔67は、積層方向において第1貫通孔61および第5貫通孔65の間に、これらと重なるように配置されている。第8貫通孔68は、積層方向において第2貫通孔62および第2プレートP2の間に、これらと重なるように配置されている。第9貫通孔69は、積層方向において第3貫通孔63および第2プレートP2の間に、これらと重なるように配置されている。第10貫通孔70は、積層方向において第4貫通孔64および第6貫通孔66との間に、これらと重なるように配置されている。
 第4プレートP4には、第11貫通孔71、第12貫通孔72、第13貫通孔73、および第14貫通孔74が形成されている。第11貫通孔71は、積層方向において第7貫通孔67および第5貫通孔65の間に、これらと重なるように配置されている。第12貫通孔72は、積層方向において第8貫通孔68および第2プレートP2の間に、これらと重なるように配置されている。第13貫通孔73は、積層方向において第9貫通孔69および第2プレートP2の間に、これらと重なるように配置されている。第14貫通孔74は、積層方向において第10貫通孔70および第6貫通孔66との間に、これらと重なるように配置されている。
 第4プレートP4の第12貫通孔72および第13貫通孔73の各々は、例えば第2プレートP2によって閉じられている。
 第3プレートおよび第4プレートP4の各々の断熱性は、第1プレートおよび第2プレートP2の各々の断熱性よりも高い。第3プレートおよび第4プレートP4の各々の熱伝導率は、第1プレートおよび第2プレートP2の各々の熱伝導率よりも低い。
 積層構造体60は、第1貫通孔61と第7貫通孔67との間を接続する第1シール部材75と、第3貫通孔63と第9貫通孔69との間を接続する第2シール部材76と、第6貫通孔66と第14貫通孔74との間を接続するシール部材77と、第14貫通孔74と第10貫通孔70との間を接続するシール部材78と、第8貫通孔68と第12貫通孔72との間を接続するシール部材79とを含む。シール部材77、第14貫通孔74、およびシール部材78は、積層方向にこの記載順に接続されている。シール部材77、第14貫通孔74、およびシール部材78は、第6貫通孔66と第10貫通孔70との間を接続する第3シール部材を構成している。
 第1シール部材75および第2シール部材76は、例えば第1プレートP1および第3プレートP3の各々とは別部材として構成されている。シール部材77は、例えば第2プレートP2および第4プレートP4の各々とは別部材として構成されている。シール部材78およびシール部材79は、例えば第3プレートP3および第4プレートP4の各々とは別部材として構成されている。
 第1シール部材75,第2シール部材76、シール部材77、シール部材78、およびシール部材79の各々は、断熱性を有する材料により構成されている断熱材を含む。断熱性を有する材料とは、第1プレートP1および第2プレートP2の各々を構成する材料と比べて熱伝導率が低い材料を意味する。第1プレートP1および第2プレートP2の各々を構成する材料は、例えばアルミニウム(Al)を含む。第1シール部材75,第2シール部材76、シール部材77、シール部材78、およびシール部材79の各々を構成する材料は、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレンのうちのいずれか1つの材料、または、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレンのうちの少なくとも2つの混合材料を含む。
 第1プレートP1と第3プレートP3との間において、第1シール部材75および第2シール部材76の外側には、第1空間が形成されている。第1空間は、第2貫通孔62、第4貫通孔64、第8貫通孔68、および第10貫通孔70の各々と連なっている。
 第3プレートP3と第4プレートP4との間において、シール部材78およびシール部材79の外側には、第3空間が形成さらえている。第3空間は、第7貫通孔67、第9貫通孔69,第11貫通孔71の各々と連なっている。
 第2プレートP2と第4プレートP4との間において、シール部材77の外側には、第4空間が形成されている。第4空間は、第5貫通孔65、第11貫通孔71、および第12貫通孔72の各々と連なっている。
 図5に示されるように、第1状態において、第1流路F1は、第1貫通孔61、第1シール部材75、第7貫通孔67、第3空間、第11貫通孔71、第4空間、および第5貫通孔65の各々がこの記載順に接続されて成る流路として形成される。第1流路F1の一部が、第1シール部材75の内側に形成される。
 図5に示されるように、第1状態において、第4流路F4は、第6貫通孔66、シール部材77、第14貫通孔74、シール部材78、第10貫通孔70、第1空間、および第4貫通孔64の各々がこの記載順に接続されて成る流路として形成される。第4流路F4の一部が、シール部材77、第14貫通孔74、およびシール部材78の各々の内側に形成される。
 図5に示されるように、第1状態では、第1貫通孔61を通過した液媒体は、第1シール部材75により第1空間を流れず第7貫通孔67のみに流れる。第7貫通孔67から第3空間に流入した液媒体は、第11貫通孔71のみに流れる。第7貫通孔67から第3空間に流入した液媒体は、第3開閉弁43が閉じているため第9貫通孔69に流れず、シール部材78およびシール部材79により、第8貫通孔68および第10貫通孔70に流れない。第11貫通孔71から第4空間に流入した液媒体は、第5貫通孔65のみに流れる。第11貫通孔71から第4空間に流入した液媒体は、第2開閉弁42および第3開閉弁43が閉じているため、第12貫通孔72および第13貫通孔73に流れない。
 図5に示されるように、第1状態では、第6貫通孔66を通過した液媒体は、シール部材77により第4空間を流れず第14貫通孔74のみに流れる。第14貫通孔74を通過した液媒体は、シール部材78により第3空間を流れず第10貫通孔70のみに流れる。第10貫通孔70から第1空間に流入した液媒体は、第4貫通孔64のみに流れる。第10貫通孔70から第1空間に流入した液媒体は、第2開閉弁42および第3開閉弁43が閉じているため、第2貫通孔62および第3貫通孔63に流れない。
 図6に示されるように、第2状態において、第2流路F2は、第2貫通孔62、第1空間、第10貫通孔70、シール部材78、第14貫通孔74、シール部材77、および第6貫通孔66の各々がこの記載順に接続されて成る流路として形成される。第2流路F2の一部が、シール部材77、第14貫通孔74、およびシール部材78の各々の内側に形成される。
 図6に示されるように、第2状態において、第3流路F3は、第5貫通孔65、第11貫通孔71、第3空間、第9貫通孔69、第2シール部材76、および第3貫通孔63の各々がこの記載順に接続されて成る流路として形成される。第3流路F3の一部が、第2シール部材76の内側に形成される。
 図6に示されるように、第2状態では、第2貫通孔62を通過した液媒体は、第1空間を経て第10貫通孔70に流れる。第2貫通孔62を通過した液媒体は、第1シール部材75および第2シール部材76により第7貫通孔67および第9貫通孔69の各々に流れない。第10貫通孔70を通過した液媒体は、シール部材78により第3空間に流れず第14貫通孔74のみに流れる。第14貫通孔74を通過した液媒体は、シール部材77により第4空間を流れず第6貫通孔66のみに流れる。
 図6に示されるように、第2状態では、第5貫通孔65を通過した液媒体の一部は、第11貫通孔71および第3空間を経て、第9貫通孔69に流れる。第5貫通孔65を通過した液媒体の残部は、第4空間および第13貫通孔73を経て、第9貫通孔69に流れる。第5貫通孔65を通過した液媒体は、第1開閉弁41が閉じているため、第7貫通孔67に流れない。第9貫通孔69を通過した液媒体は、第2シール部材76により第3貫通孔63のみに流れる。
 冷凍サイクル装置101は、冷凍サイクル装置100と基本的に同様の構成を備えるため、冷凍サイクル装置100と同様の効果を実現できる。つまり、冷凍サイクル装置101においても、冷凍サイクル装置100と同様に、四方弁12による第1状態と第2状態との切り替えに応じて、第1開閉弁41、第2開閉弁42、第3開閉弁43、および第4開閉弁44の各々が開閉されることにより、水熱交換器30において非共沸混合冷媒が液媒体と対向流となりながらも、室内熱交換器23での熱交換効率の低下を抑制できる。積層構造体60は、プレート式熱交換器として準備されてもよい。
 さらに、積層構造体60の設置スペースは、図1および図2に示される第3配管51、第4配管53、第5配管52、および第6配管54の全体の設置スペースと比べて、削減され得る。第3配管51および第4配管53は互いに並列に接続され、かつ第5配管52および第6配管54は互いに並列に接続されているため、特に各配管の延在方向と直交する面内での設置スペースが比較的大きくなるためである。
 冷凍サイクル装置101では、液流方向切替部22が積層構造体60を含むため、複数の配管51~54を含む液流方向切替部22と比べて、設置スペースが削減され得る。
 冷凍サイクル装置101では、第1シール部材75、第2シール部材76、シール部材77、シール部材78、およびシール部材79の各々は、断熱性を有する材料により構成されている断熱材を含む。
 このようにすれば、各シール部材の内側を流れる液媒体が、各シール部材の外側を流れる熱媒体と熱交換することを抑制できる。第2状態において、第2シール部材76は、第1空間に形成される第2流路F2の一部が第2シール部材76の内側に形成される第3流路F3の一部と熱交換することを抑制する。第2状態において、シール部材78は、シール部材78の内側に形成される第2流路F2の他の一部が第4空間に形成される第3流路F3の他の一部と熱交換することを抑制する。これにより、第2状態において、水熱交換器30にて加熱された後の液媒体は、水熱交換器30にて加熱される前の液媒体と熱交換することにより冷却されることなく、室内熱交換器23に到達し得る。
 また、上述のように、第2状態において、第2流路F2の一部と第3流路F3の一部とは、第3プレートP3を挟んで配置される。そのため、第3プレートP3の断熱性が第1プレートP1の断熱性と同等あるいはそれ以下である場合、水熱交換器30にて加熱された後の液媒体が、水熱交換器30にて加熱される前の液媒体と熱交換することにより冷却される。
 これに対し、冷凍サイクル装置101では、第3プレートP3の断熱性が第1プレートP1の断熱性よりも高い。そのため、第2状態において、水熱交換器30にて加熱された後の液媒体は、水熱交換器30にて加熱される前の液媒体と熱交換することにより冷却されることなく、室内熱交換器23に到達し得る。
 図5および図6に示される積層構造体60は4つのプレートを含んでいるが、プレートの枚数は3つであってもよいし、5以上であってもよい。
 図7および図8に示されるように、積層構造体60は、第4プレートP4を含んでいなくてもよい。以下では、図7および図8に示される積層構造体60が図5および図6に示される積層構造体60と異なる点を主に説明する。
 第3プレートP3の第8貫通孔68および第9貫通孔69の各々は、例えば第2プレートP2によって閉じられている。
 シール部材77は、第6貫通孔66と第10貫通孔70との間を接続する。シール部材77は、第6貫通孔66と第10貫通孔70との間を接続する第3シール部材を構成している。
 第2プレートP2と第3プレートP3との間において、シール部材77の外側には、第2空間が形成されている。第2空間は、第5貫通孔65、および第7貫通孔67の各々と連なっている。
 図7に示されるように、第1状態において、第1流路F1は、第1貫通孔61、第1シール部材75、第7貫通孔67、第2空間、および第5貫通孔65の各々がこの記載順に接続されて成る流路として形成される。第1流路F1の一部が、第1シール部材75の内側に形成される。
 図7に示されるように、第1状態において、第4流路F4は、第6貫通孔66、シール部材77、第10貫通孔70、第1空間、および第4貫通孔64の各々がこの記載順に接続されて成る流路として形成される。第4流路F4の一部が、シール部材77の内側に形成される。
 図8に示されるように、第2状態において、第2流路F2は、第2貫通孔62、第1空間、第10貫通孔70、シール部材77、および第6貫通孔66の各々がこの記載順に接続されて成る流路として形成される。第2流路F2の一部が、シール部材77の内側に形成される。
 図8に示されるように、第2状態において、第3流路F3は、第5貫通孔65、第2空間、第9貫通孔69、第2シール部材76、および第3貫通孔63の各々がこの記載順に接続されて成る流路として形成される。第3流路F3の一部が、第2シール部材76の内側に形成される。
 実施の形態2に係る冷凍サイクル装置101では、第3プレートP3に第8貫通孔68が形成されていなくてもよい。第4プレートP4に第12貫通孔72が形成されていなくてもよい。この場合、積層構造体60はシール部材79を含んでいなくてもよい。
 実施の形態2に係る冷凍サイクル装置101では、積層構造体60は、水熱交換器30と一体として設けられていてもよい。水熱交換器30が1つのプレート式熱交換器の一部として構成され、積層構造体60が当該1つのプレート式熱交換器の残部として構成されていてもよい。このようにすれば、水熱交換器30と積層構造体60との間を接続する配管が不要となるため、冷凍サイクル装置101の設置スペースはさらに削減され得る。
 以上のように本開示の実施の形態について説明を行なったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本開示の範囲は上述の実施の形態に限定されるものではない。本開示の範囲は、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を含むことが意図される。
 10 冷媒循環回路、11 圧縮機、12 四方弁、13 空気熱交換器、14 膨張弁、20 液媒体循環回路、21 ポンプ、22 液流方向切替部、22A 流入部、22B 流出部、22C 第5流出入部、22D 第6流出入部、23 室内熱交換器、23A 流出口、23B 流入口、30 水熱交換器、30A 第1流出入部、30B 第2流出入部、30C 第3流出入部、30D 第4流出入部、31 第1配管、32 第2配管、41 第1開閉弁、42 第2開閉弁、43 第3開閉弁、44 第4開閉弁、51 第3配管、52 第5配管、53 第4配管、54 第6配管、60 積層構造体、61 第1貫通孔、62 第2貫通孔、63 第3貫通孔、64 第4貫通孔、65 第5貫通孔、66 第6貫通孔、67 第7貫通孔、68 第8貫通孔、69 第9貫通孔、70 第10貫通孔、71 第11貫通孔、72 第12貫通孔、73 第13貫通孔、74 第14貫通孔、75 第1シール部材、76 第2シール部材、77,78,79 シール部材、100,101 冷凍サイクル装置。

Claims (11)

  1.  圧縮機、四方弁、空気熱交換器、膨張弁、および水熱交換器を含み、非共沸混合冷媒が循環する冷媒循環回路と、
     ポンプ、液流方向切替部、前記水熱交換器、および室内熱交換器を含み、液媒体が循環する液媒体循環回路とを備え、
     前記水熱交換器は、前記非共沸混合冷媒が前記液媒体と熱交換するように設けられており、
     前記四方弁は、前記非共沸混合冷媒が前記圧縮機、前記空気熱交換器、および前記水熱交換器を順次流れる第1状態と、前記非共沸混合冷媒が前記圧縮機、前記水熱交換器、および前記空気熱交換器を順次流れる第2状態とを切り替え、
     前記液流方向切替部は、前記液媒体が前記液媒体循環回路を流れる方向を切り替え、
     前記第1状態では、前記非共沸混合冷媒は前記水熱交換器内を下方から上方に流れ、前記液媒体は前記水熱交換器内を上方から下方に流れ、
     前記第2状態では、前記非共沸混合冷媒は前記水熱交換器内を上方から下方に流れ、前記液媒体は前記水熱交換器を下方から上方に流れ、
     前記液媒体が前記室内熱交換器を流れる方向は、前記第1状態および前記第2状態の各々の間で一定となる、冷凍サイクル装置。
  2.  前記室内熱交換器は、前記液媒体が流入する流入口と、前記液媒体が流出する流出口とを含み、
     前記液流方向切替部は、前記流出口から流出した前記液媒体が流入する流入部と、前記液媒体が前記流入口に向かって流出する流出部とを含み、
     前記ポンプは、前記室内熱交換器の前記流出口から流出した前記液媒体を前記液流方向切替部の前記流入部に送り出す、または前記液流方向切替部の前記流出部から流出した前記液媒体を前記室内熱交換器の前記流入口に送り出すように、設けられている、請求項1に記載の冷凍サイクル装置。
  3.  前記水熱交換器は、前記液媒体が流出入する第1流出入部および第2流出入部を含み、
     前記第1流出入部は、前記第2流出入部よりも上方に配置されており、
     前記液流方向切替部は、
      前記流入部と前記第1流出入部との間に接続された第1流路と、
      前記流入部と前記第2流出入部との間に接続された第2流路と、
      前記流出部と前記第1流出入部との間に接続された第3流路と、
      前記流出部と前記第2流出入部との間に接続された第4流路と、
      前記第1流路を開閉する第1開閉弁と、
      前記第2流路を開閉する第2開閉弁と、
      前記第3流路を開閉する第3開閉弁と、
      前記第4流路を開閉する第4開閉弁とを含み、
     前記第1状態では、前記第1開閉弁および前記第4開閉弁が開かれ、前記第2開閉弁および前記第3開閉弁が閉じられ、
     前記第2状態では、前記第2開閉弁および前記第3開閉弁が開かれ、前記第1開閉弁および前記第4開閉弁が閉じられる、請求項2に記載の冷凍サイクル装置。
  4.  前記液流方向切替部は、複数の配管を含み、
     前記第1流路、前記第2流路、前記第3流路、および前記第4流路の各々は、前記複数の配管のうちの少なくとも1つの配管により構成されている、請求項3に記載の冷凍サイクル装置。
  5.  前記複数の配管は、
      前記第1流出入部に接続されている第1配管と、
      前記第2流出入部に接続されている第2配管と、
      前記第1配管に対し互いに並列に接続されている第3配管および第4配管と、
      前記第2配管に対し互いに並列に接続されている第5配管および第6配管とを有し、
     前記第1流路は、前記第1配管および前記第3配管により構成されており、
     前記第2流路は、前記第1配管および前記第4配管により構成されており、
     前記第3流路は、前記第2配管および前記第5配管により構成されており、
     前記第4流路は、前記第2配管および前記第6配管により構成されている、請求項4に記載の冷凍サイクル装置。
  6.  前記液流方向切替部は、互いに積層された複数のプレートを含む積層構造体を含み、
      前記第1開閉弁と接続されている第1貫通孔、前記第2開閉弁と接続されている第2貫通孔、前記第3開閉弁と接続されている第3貫通孔、および前記第4開閉弁と接続されている第4貫通孔が形成されている第1プレートと、
      前記第1流出入部と接続されている第5貫通孔、および前記第2流出入部と接続されている第6貫通孔が形成されている第2プレートと、
     前記第1プレートと前記第2プレートとの間に配置されている第3プレートを含み、
     前記複数のプレートは、前記第1状態において、前記第1流路が前記第1貫通孔と前記第5貫通孔との間に形成され、前記第4流路が前記第4貫通孔と前記第6貫通孔との間に形成され、前記第2状態において、前記第2流路が前記第2貫通孔と前記第6貫通孔との間に形成され、前記第3流路が前記第3貫通孔と前記第5貫通孔との間に形成されるように設けられている、請求項3に記載の冷凍サイクル装置。
  7.  前記第5貫通孔は前記第1貫通孔と前記複数のプレートの積層方向に重なるように配置されており、
     前記第6貫通孔は前記第4貫通孔と前記積層方向に重なるように配置されており、
     前記第3プレートには、前記積層方向において前記第1貫通孔および前記第5貫通孔と重なる第7貫通孔、前記積層方向において前記第3貫通孔と重なる第9貫通孔、前記積層方向において前記第4貫通孔および前記第6貫通孔と重なる第10貫通孔が形成されており、
     前記積層構造体は、前記第1貫通孔と前記第7貫通孔との間を接続する第1シール部材と、前記第3貫通孔と前記第9貫通孔との間を接続する第2シール部材と、前記第6貫通孔と前記第10貫通孔との間を接続する第3シール部材とを含み、
     前記第1プレートと前記第3プレートとの間において、前記第1シール部材および前記第2シール部材の外側には、前記第2貫通孔、前記第4貫通孔、および前記第10貫通孔の各々と連なる第1空間が形成されており、
     前記第2プレートと前記第3プレートとの間において、前記第3シール部材の外側には、前記第5貫通孔、前記第7貫通孔、および前記第9貫通孔の各々と連なる第2空間が形成されており、
     前記第1状態において、前記第1流路の一部が前記第1シール部材の内側に形成され、前記第4流路の一部が前記第3シール部材の内側に形成され、
     前記第2状態において、前記第2流路の一部が前記第1空間に形成され、前記第3流路の一部が前記第2空間および前記第2シール部材の内側に形成される、請求項6に記載の冷凍サイクル装置。
  8.  前記第1シール部材、前記第2シール部材、および前記第3シール部材の各々は、断熱性を有する材料により構成されている断熱材を含む、請求項7に記載の冷凍サイクル装置。
  9.  前記第3プレートの断熱性は、前記第1プレートの断熱性よりも高い、請求項6~8のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。
  10.  前記第1開閉弁、前記第2開閉弁、前記第3開閉弁、および前記第4開閉弁の少なくともいずれかは、一方向への流れのみを開閉するように設けられた片方向流れ用の電磁弁である、請求項3~9のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。
  11.  前記第1開閉弁、前記第2開閉弁、前記第3開閉弁、および前記第4開閉弁の少なくともいずれかは、鉛直方向に沿った前記液媒体の流れを開放または閉止するように設けられている、請求項3~10のいずれか1項に記載の冷凍サイクル装置。
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