JP7625461B2 - Plate type heat exchanger and refrigeration cycle device - Google Patents
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Description
実施形態は、プレート式熱交換器、及び冷凍サイクル装置に関する。 The embodiment relates to a plate heat exchanger and a refrigeration cycle device.
従来、プレート式熱交換器を蒸発器として用いる場合、流体が二層状態の冷媒であるため、プレート間に均等に流体、例えば冷媒を流す技術、いわゆる分流技術が長年研究されている。このような分流技術として、例えば、パイプ形状の軸方向に複数の開口部(分流穴)を設けた技術が知られている。また、例えば、流路に遮蔽板を設け、この遮蔽板により分流をコントロールする技術が知られている。 Conventionally, when a plate heat exchanger is used as an evaporator, the refrigerant fluid is in a two-layer state, and so-called flow splitting technology, a technology for flowing the fluid, e.g., refrigerant, evenly between the plates, has been researched for many years. One known example of such a flow splitting technology is a technology in which multiple openings (flow splitting holes) are provided in the axial direction of the pipe shape. Another known technology is, for example, a technology in which a shielding plate is provided in the flow path and the flow splitting is controlled by this shielding plate.
しかしながら、上記技術では、分流穴の径は固定の穴径、遮蔽版の寸法は固定寸法となる。このように固定されているため、ある条件で最適な形状を選択すると、他の条件では最適な条件となる形状にならないという問題があった。 However, with the above technology, the diameter of the diversion hole is a fixed hole diameter, and the dimensions of the shielding plate are fixed. Because they are fixed in this way, there is a problem that when an optimal shape is selected under certain conditions, the shape will not be optimal under other conditions.
実施形態は、条件に応じて適切な分流を行うことができるプレート式熱交換器、及び冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。 The embodiment aims to provide a plate heat exchanger and a refrigeration cycle device that can perform appropriate flow division according to conditions.
一実施形態に係る、プレート式熱交換器は、複数のプレートを積層して形成され、前記複数のプレートの積層方向に沿って交互に配置される第1流体流路および第2流体流路を有し、前記第1流体流路は隣り合うプレート間に第1流体を流通させ、前記第2流体流路は前記第1流体流路が配置されるプレート間とは異なる隣り合うプレート間に第2流体を流通させる熱交換器本体と、管状に形成されて、前記熱交換器本体が蒸発器として機能する場合に該熱交換器本体に前記第1流体が流入する前記第1流体流路の入口側にのみ配置される分配管ユニットと、を備える。前記分配管ユニットは、前記第1流体が流入する第1流入口と、前記第1流体が流入する第2流入口と、前記第1流体を分流する第1分流部と、前記第1流入口から流入した前記第1流体を、前記第1分流部を通過させて分流して前記第1流体流路に流通させる第1流路と、前記第2流入口から流入した前記第1流体を、前記第1分流部を通過させずに前記第1流体流路に流通させる第2流路と、を備える。前記第1流路、及び前記第2流路の一方か、又は前記第1流路、及び前記第2流路の両方に前記第1流体が流れる。
According to one embodiment, a plate-type heat exchanger includes a heat exchanger body formed by stacking a plurality of plates and having first and second fluid flow paths alternately arranged along a stacking direction of the plurality of plates, the first fluid flow path circulating a first fluid between adjacent plates and the second fluid flow path circulating a second fluid between adjacent plates different from the plates between which the first fluid flow paths are arranged , and a distribution pipe unit formed in a tubular shape and arranged only on the inlet side of the first fluid flow path through which the first fluid flows into the heat exchanger body when the heat exchanger body functions as an evaporator. The distribution pipe unit includes a first inlet through which the first fluid flows in, a second inlet through which the first fluid flows in, a first branching section that branches the first fluid, a first flow path that branches the first fluid flowing in from the first inlet through the first branching section and flows in the first fluid flow path , and a second flow path that flows the first fluid flowing in from the second inlet through the first fluid flow path without passing through the first branching section. The first fluid flows through one of the first flow path and the second flow path, or through both the first flow path and the second flow path.
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、以下の実施形態に記載した内容により発明が限定されるものではない。当業者が容易に想到し得る変形は、当然に開示の範囲に含まれる。説明をより明確にするため、図面において、各部分のサイズ、形状等を実際の実施態様に対して変更して模式的に表す場合もある。複数の図面において、対応する要素には同じ参照数字を付して、詳細な説明を省略する場合もある。 The following describes the embodiments with reference to the drawings. Note that the disclosure is merely an example, and the invention is not limited to the contents described in the following embodiments. Modifications that a person skilled in the art can easily conceive are naturally included in the scope of the disclosure. To make the explanation clearer, the drawings may show schematic representations of the size, shape, etc. of each part that are modified from the actual embodiment. In multiple drawings, corresponding elements may be given the same reference numerals, and detailed explanations may be omitted.
本明細書において、直交座標系のX方向、Y方向およびZ方向は、以下のように定義する(参照:図2)。X方向は、プレート式熱交換器10における複数のプレート14の積層方向である。+X方向は、プレート式熱交換器10の第1冷媒入出口11または第2冷媒入出口12に対する冷媒の流入方向である。Z方向は、プレート式熱交換器10の第1冷媒入出口11と第2冷媒入出口12とが並ぶ方向である。+Z方向は、第1冷媒入出口11から第2冷媒入出口12に向かう方向である。例えば、Z方向は鉛直方向であり、+Z方向は上方向である。Y方向は、X方向およびZ方向に直交する方向である。Y方向は、プレート式熱交換器10の第1冷媒入出口11と第2水入出口92とが並ぶ方向である。+Y方向は、第1冷媒入出口11から第2水入出口92に向かう方向である。
In this specification, the X-direction, Y-direction, and Z-direction of the Cartesian coordinate system are defined as follows (see FIG. 2). The X-direction is the stacking direction of the
(第1実施形態)
図1は、本実施形態の冷凍サイクル装置の概略的な構成の一例を示す図である。
冷凍サイクル装置1は、圧縮機2と、四方弁3と、第1熱交換器4と、膨張装置5と、第2熱交換器6と、これらに対して順に接続される冷媒配管8と、を有する。冷媒配管8には、R410A、R32、二酸化炭素(CO2)等の冷媒(第1流体)が流通する。冷媒は、相変化しながら冷凍サイクル装置1を循環する。
First Embodiment
FIG. 1 is a diagram showing an example of a schematic configuration of a refrigeration cycle device according to the present embodiment.
The
四方弁3は、冷媒配管8における冷媒の流通方向を逆転させる。四方弁3が図1の状態にあるとき、冷媒は、圧縮機2、第1熱交換器4、膨張装置5、第2熱交換器6の順に流通する。このとき、第2熱交換器6は吸熱器(例えば、蒸発器)として機能する。以下では、第2熱交換器6が蒸発器として機能する場合で説明する。この場合における冷媒の流通方向に基づいて、冷媒の流通方向の上流側および下流側が定義される。
The four-
圧縮機2は、例えば、ロータリ式の圧縮機である。圧縮機2は、内部に取り込まれる低圧の気体冷媒を圧縮して高温・高圧の気体冷媒にする。圧縮機2の上流側には、アキュムレータ(気液分離器)2aが配置される。
第1熱交換器4は、放熱器(例えば、凝縮器)として機能する。第1熱交換器4は、圧縮機2から吐出される高温・高圧の気体冷媒から放熱して、高温・高圧の気体冷媒を高圧の液体冷媒にする。第1熱交換器4に隣接して、第1熱交換器4に送風するファン4aが設置される。
The
膨張装置5は、第1熱交換器4から送り込まれる高圧の液体冷媒の圧力を下げ、高圧の液体冷媒を低温・低圧の気液二相冷媒にする。膨張装置5は、後述する制御部50により制御される(図1において制御線の図示は省略している)。
The
第2熱交換器6は、吸熱器(例えば、蒸発器)として機能する。第2熱交換器6は、膨張装置5から送り込まれる気液二相冷媒を低圧の気体冷媒にする。第2熱交換器6において、低圧の気液二相冷媒が気化する際に周囲から気化熱を奪うことで周囲が冷却される。第2熱交換器6を通過した低圧の気体冷媒は、アキュムレータ2aを介して、上述した圧縮機2の内部に取り込まれる。
The
第2熱交換器6を流通する冷媒は、被冷却流体を冷却する。例えば、被冷却流体は水である。第2熱交換器6の内部には、冷媒流路15に加えて、水流路95が形成される。冷媒流路15は冷媒配管8に接続され、水流路95は水配管90に接続される。水配管90には、水を循環させるポンプ98が設けられる。これにより、冷凍サイクル装置1は、チラー(冷却水循環装置)として機能する。なお、被冷却流体は水以外の流体でもよい。
第2熱交換器6は、プレート式熱交換器10である。
The refrigerant flowing through the
The
次に、プレート式熱交換器10について詳細に説明する。
図2は、プレート式熱交換器の一例を示す斜視図である。図3は、プレート式熱交換器の一例を示す分解斜視図である。なお、図3では、分配管ユニット20の図示が省略されている。図4は、図2のA-A線におけるプレート式熱交換器10の一例を示す側面断面図である。図2に示されるように、プレート式熱交換器10は、熱交換器本体10aと、分配管ユニット20と、を有する。
Next, the
Fig. 2 is a perspective view showing an example of a plate heat exchanger. Fig. 3 is an exploded perspective view showing an example of a plate heat exchanger. Note that the
熱交換器本体10aは、複数のプレート14を有する。
プレート14は、YZ平面と平行に配置される。プレート14は、Z方向を長手方向としY方向を短手方向とする長方形状に形成される。プレート14は、四隅に円形状の孔を有する。-Y方向および-Z方向の孔は、第1冷媒入出口11である。-Y方向および+Z方向の孔は、第2冷媒入出口12である。+Y方向および+Z方向の孔は、第1水入出口91である。+Y方向および-Z方向の孔は、第2水入出口92である。プレート式熱交換器10が蒸発器として機能するとき、第1冷媒入出口11が冷媒の流入口であり、第2冷媒入出口12が冷媒の流出口である。また、第1水入出口91が水の流入口であり、第2水入出口92が水の流出口である。なお、第2水入出口92が水の流入口であり、第1水入出口91が水の流出口であってもよい。
The
The
熱交換器本体10aは、複数のプレート14をX方向に積層して形成される。積層された複数のプレート14の周縁部は、接合される。冷媒入出口11,12および水入出口91,92は、X方向に連続する。冷媒入出口11,12および水入出口91,92の-X方向の端部は開口し、冷媒配管8に接続される。図3に示されるように、冷媒入出口11,12および水入出口91,92の+X方向の端部は、端部プレート14zにより閉塞される。
The
-X方向の端部から+X方向にかけて、第1プレート14a,第2プレート14b,第3プレート14cが順に積層される。図4に示されるように、第1プレート14aと第2プレート14bとの間において、冷媒入出口11,12の周縁部が閉塞される。これにより、冷媒入出口11,12を流通する冷媒Rは、第1プレート14aと第2プレート14bとの間を流通しない。逆に、第1プレート14aと第2プレート14bとの間において、水入出口91,92の周縁部には開口が形成される。これにより、図3に示されるように、第1プレート14aと第2プレート14bとの間に水流路95が形成される。
The
一方、第2プレート14bと第3プレート14cとの間において、水入出口91,92の周縁部は閉塞される。これにより、水入出口91,92を流通する水Wは、第2プレート14bと第3プレート14cとの間を流通しない。逆に、図4に示されるように、第2プレート14bと第3プレート14cとの間において、冷媒入出口11,12の周縁部には開口が形成される。これにより、第2プレート14bと第3プレート14cとの間に冷媒流路15が形成される。
On the other hand, the peripheral portions of the water inlet/
図3および図4に示されるように、X方向に沿って冷媒流路15および水流路95が交互に配置される。冷媒流路15は、隣り合うプレート14の間に冷媒を流通させる。水流路95は、隣り合うプレート14の間に水を流通させる。冷媒流路15を流通する冷媒と水流路95を流通する水とは、両者間に配置されるプレート14を介して熱交換する。図3に示されるように、プレート14には、ヘリンボーン型(V字型)の凹凸パターン17,18がZ方向に連続して形成される。隣り合うプレート14のV字パターン17,18は、相互に逆向きに形成される。凹凸パターン17,18により、プレート14の表面積が大きくなり、熱交換効率が向上する。
As shown in Figs. 3 and 4, the
冷媒は、冷媒流路15を-Z方向から+Z方向に流通する。重力に逆らって冷媒を流通させることにより、冷媒流路15における冷媒の分流が改善されるので、熱交換効率が向上する。一方で水は、水流路95を+Z方向から-Z方向に流通する。すなわち、冷媒と水とは相互に逆方向に流通する(カウンターフロー)。これにより、冷媒と水とが温度差を有しながら流通するので、熱交換の機会が多くなって熱交換効率が向上する。
The refrigerant flows through the
次に、分配管ユニット20について詳細に説明する。図5は、分配管ユニット20の一例を示す側面断面図である。
図5に示されるように、分配管ユニット20は円管状に形成される。分配管ユニット20は、その中心軸が、X方向に沿うように配置される。分配管ユニット20は、頭部20aと、胴部20bと、を有する。
Next, a detailed description will be given of the
5, the
頭部20aは、分配管ユニット20の-X方向の端部に配置される。頭部20aの外径は、第1冷媒入出口11の内径より大きい。頭部20aは、熱交換器本体10aの-X方向に配置される。頭部20aは、溶接等により熱交換器本体10aに固定される。頭部20aは、第1冷媒入出口11の-X方向の端部を閉塞する。頭部20aの-X方向の端部には、第1流体が流入する第1冷媒流入口E1と、第1流体が流入する第2冷媒流入口E2とが設けられる。第1冷媒流入口E1は、膨張装置5と冷媒配管8を介して接続され、また、第2冷媒流入口E2は、膨張装置5と開閉部52及び冷媒配管8を介して接続される。
The
胴部20bは、頭部20aの+X方向に配置される。胴部20bの外径は、第1冷媒入出口11の内径より小さく、X方向に沿って一定である。胴部20bは、第1冷媒入出口11の内部に配置される。胴部20bの+X方向の端部は閉塞される。胴部20bは、-Z方向の端部に複数の貫通孔22を有する。複数の貫通孔22は、分配管ユニット20の管壁に形成され、X方向に並んで配置される。複数の貫通孔22により、分流部(第1分流部)D1が形成される。また、頭部20a及び胴部20bには、第1冷媒流入口E1から流入した冷媒を、分流部D1を通過して分流されて分配管ユニット20外へ流出する第1冷媒流路R1が含まれる。また、頭部20aには、第2冷媒流入口E2から流入した冷媒を、分流部D1を通過させずに分配管ユニット20外へ流出する第2冷媒流路R2が含まれる。これらの第1冷媒流路R1,第2冷媒流路R2は、それぞれ、図1に示されるように、既述の冷媒配管8に連通している。また、分流管ユニット20の穴径は、低負荷条件で十分な圧損を確保することができる穴径とする。具体的には、後述する図7において、IPLVc50条件で性能が良くなる圧損とすることが望ましい。本実施例では、第1冷媒流入口E1の穴径は、第2冷媒流入口E2の穴径よりも大きく形成されており、即ち、第1冷媒流路R1の穴径,第2冷媒流路R2の穴径よりも大きく形成されている。
The
冷媒は、分配管ユニット20の内部(第1冷媒流路R1,第2冷媒流路R2それぞれ)を+X方向に流通する。冷媒は、第1冷媒流路R1においては、胴部20bの+X方向に流通し、分流部D1(複数の貫通孔22)から第1冷媒入出口11に順次吐出される。また、冷媒は、第2冷媒流路R2においては+X方向に流通して、頭部20aから第1冷媒入出口11に吐出される。これにより、冷媒が複数の冷媒流路15に分配されるので、熱交換効率が向上する。冷媒は、分流部D1(複数の貫通孔22)から-Z方向に吐出される。分流部D1(複数の貫通孔22)からの冷媒の吐出方向は、冷媒流路15を-Z方向から+Z方向に流通する冷媒の流通方向と逆方向で重力方向である。これにより、冷媒流路15における冷媒の分流が改善されるので、熱交換効率が向上する。X方向において、複数の貫通孔22は、複数の冷媒流路15と同じ位置に配置されることが望ましいが、それに限る必要はなく、また冷媒流路と貫通孔の数は揃えることが望ましいが、これも必要に応じて可変しても良い。
The refrigerant flows in the +X direction inside the distribution pipe unit 20 (first refrigerant flow path R1, second refrigerant flow path R2). In the first refrigerant flow path R1, the refrigerant flows in the +X direction of the
図1に示されるように、冷凍サイクル装置1は、開閉部52(圧力配管52a、及び開閉弁52b)と、制御部50と、を有する。圧力配管52aは、冷媒配管8と分配管ユニット20とを連通する。開閉弁52bは、圧力配管52aに設けられる。膨張装置5と分配管ユニット20との間の冷媒配管8は、開閉弁52aを有しない第1冷媒流路R1と、開閉弁52bが設けられた圧力配管52aを経由する第2冷媒流路R2の二経路を有する。開閉弁52bを閉弁すると、第1冷媒流路R1にのみ冷媒が流れ、分配管ユニット20に冷媒が導入される。開閉弁52bを開弁すると、第1冷媒流路R1及び第2冷媒流路R2に冷媒が流れ、分配管ユニット20に冷媒が導入される。
As shown in FIG. 1, the
図1に示される制御部50は、CPUなどのプロセッサ、及びメモリを備えるマイクロコンピュータである。制御部50は、CPUなどのプロセッサがメモリに保持されるプログラムを実行することにより実現される。また、制御部50のうち一部または全部は、LSI(Large Scale Integration)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)などのハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。
The
制御部50は、圧縮機2の運転を制御するとともに、圧縮機2の回転数を監視する。制御部50は、圧縮機2の回転数に基づいて、開閉弁52bの開閉を制御する。制御部50は、本実施形態では、圧縮機2の回転数に応じて(言い換えれば、冷凍サイクル装置の負荷に応じて)、開閉弁52bの開閉を制御する。
The
ここで、分流構造の圧力損失(以下、圧損という。)が大きいプレート式熱交換器と、分流構造の圧損が小さいプレート式熱交換器で試験を行った結果について、図6及び図7を参照して説明する。試験条件は、日本冷凍空調工業会が発行しているJRA4066に記載のIPLVc条件(定格条件)である。図6は、蒸発温度比較の一例を示す図であり、IPLVc条件に対する蒸発温度を示している。具体的には、IPLVc100,75,50,25(言い換えれば、負荷率100%、75%、50%、25%)のそれぞれについて圧損が小さい場合と、大きい場合とを比較している。また、図7は、分流部の圧縮比較の一例を示す図であり、IPLVc条件に対する圧損を示している。具体的には、IPLVc100,75,50,25のそれぞれについて分流部の圧損が小さい場合と、大きい場合とを比較している。
Here, the results of tests performed on a plate heat exchanger with a large pressure loss (hereinafter referred to as pressure loss) in the split-flow structure and a plate heat exchanger with a small pressure loss in the split-flow structure will be described with reference to Figures 6 and 7. The test conditions were IPLVc conditions (rated conditions) described in JRA4066 issued by the Japan Refrigeration and Air Conditioning Industry Association. Figure 6 is a diagram showing an example of evaporation temperature comparison, showing evaporation temperatures for IPLVc conditions. Specifically, a comparison is made between cases where the pressure loss is small and large for each of
図6によると、負荷率100%の条件では圧損が大きいと蒸発温度が低下し、負荷率75%の条件では蒸発温度ほぼ同等、負荷率50%の条件、負荷率25%の条件では圧損が大きいと蒸発温度が増加することがわかる。部分負荷効率であるIPLVcの計算方法では、負荷率75%、50%、25%の条件の性能への寄与率が合計90%である。このため、仕様上の性能を確保するためには圧損の大きい分流構造を選択するべきである。しかし、負荷率100%条件のような高負荷時に蒸発温度が低下すると、プレート式熱交換器の最大能力が低下することになる。例えば、冷媒の温度が目標値に達するまでの時間が長くなる、又は、プレート式熱交換器の設置台数を増加する必要がある、等の問題が生じる。すなわち、プレート式熱交換器が蒸発器として使用される場合の分流構造は、高負荷では圧損が小さくなり、低負荷では圧損が大きくなるようにすることが求められていることがわかる。 According to Figure 6, the evaporation temperature decreases when the pressure loss is large under the condition of 100% load rate, the evaporation temperature is almost the same under the condition of 75% load rate, and the evaporation temperature increases when the pressure loss is large under the condition of 50% load rate and 25% load rate. In the calculation method of IPLVc, which is the partial load efficiency, the contribution rate to the performance of the conditions of 75%, 50%, and 25% load rate is 90% in total. Therefore, in order to ensure the performance according to the specifications, a split flow structure with a large pressure loss should be selected. However, if the evaporation temperature decreases under a high load such as a condition of 100% load rate, the maximum capacity of the plate heat exchanger will decrease. For example, problems such as the time until the refrigerant temperature reaches the target value will be longer, or the number of plate heat exchangers to be installed will need to be increased will occur. In other words, it can be seen that the split flow structure when the plate heat exchanger is used as an evaporator is required to have a small pressure loss under a high load and a large pressure loss under a low load.
本実施形態では、冷凍サイクルの負荷に応じて、制御部50が、第1冷媒流路R1に冷媒を流すか、第1冷媒流路R1及び第2冷媒流路R2に冷媒を流すかを制御する。すなわち、制御部50は、負荷が小さいと判定すると、圧損を大きくすべく、第1冷媒流路R1にのみ冷媒を流すよう制御する。負荷が大きいと判定すると、圧損を小さくするべく、第1冷媒流路R1及び第2冷媒流路R2の両方に冷媒を流すよう制御する。なお、冷媒を流す制御はこれに限られず、制御部50が、第2冷媒流路R2に冷媒を流すか、第1冷媒流路R1及び第2冷媒流路R2に冷媒を流すかを制御するようにしてもよい。つまり、制御部50は、第1冷媒流路R1、及び第2冷媒流路R2の一方か、又は第1冷媒流路R1、及び第2冷媒流路R2の両方に冷媒を流すようにすることができる。
In this embodiment, the
次に、開閉弁52bの開閉制御について説明する。図8は、制御部50が実行する開閉弁52bの開閉制御の一例を示すフローチャートである。
図8に示すように、冷凍サイクル装置1の運転時に、制御部50は、冷凍サイクルの負荷が大きいか否かを判定する(ST101)。冷凍サイクルの負荷の大きさは、例えば、圧縮機2の回転数が所定回数以上か否かに基づいて、判定すればよい。負荷が大きいと判定した場合(ST101:YES)、例えば、図6において、IPLVc100条件、IPLVc75条件では、制御部50は、開閉弁52bを開く(ST102)。これにより、冷媒は、第1冷媒流路R1及び第2冷媒流路R2の両方に流れる。一方、負荷が大きくない、つまり、負荷が小さいと判定された場合(ST102:NO)、例えば、図6において、IPLVc50条件、IPLVc25条件では、制御部50は、開閉弁52bを閉じる(ST103)。これにより、第2冷媒流路R2からは冷媒が流れず、第1冷媒流路R1から冷媒が流れる。
Next, the opening and closing control of the on-off
As shown in FIG. 8, during operation of the
以上のように構成された冷凍サイクル装置1によると、冷凍サイクルの負荷に応じて分配管ユニット20の圧損を選択することができる。このため、冷凍サイクル装置1は、種々の条件に応じて適切な分流を行うことができ、蒸発性能を最大化することができる。
The
より詳細には、冷凍サイクル装置1は、冷凍サイクルの負荷が大きいときに冷媒が第1冷媒流路R1及び第2冷媒流路R2の両方に流れ、冷凍サイクルの負荷が小さいときに冷媒が第1冷媒流路R1から流れるように制御している。これにより、冷凍サイクル装置1の蒸発性能を最大化することができる。
More specifically, the
(第2実施形態)
第2実施形態は、冷凍サイクル装置の構成が第1実施形態と異なっている。このため、構成の異なる点について説明する。なお、第1実施形態と同一の構成には同一の符号を付すこととする。
Second Embodiment
The second embodiment differs from the first embodiment in the configuration of the refrigeration cycle device. Therefore, the different points of the configuration will be described. Note that the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
図9は、第2実施形態の冷凍サイクル装置1の制御構成の一例を示す図である。既述の第1実施形態とは、開閉弁52bに代えて膨張装置5aが設けられている点が異なっている。このように制御部50が膨張装置5,膨張装置5aをそれぞれ個別に冷媒の流量制御をすることができるように構成される(膨張装置5,5aへの制御線の図示は省略している)。このように、冷凍サイクルの負荷に応じて分配管ユニット20の圧損を選択するように構成しても、第1実施形態と同様な効果を奏することができる。さらに、冷凍サイクル装置1は、高負荷時と、低負荷時の冷媒の流路切換えをスムーズにすることが可能になる。
Figure 9 is a diagram showing an example of the control configuration of the
(第3実施形態)
第3実施形態は、分配管ユニット20の胴部20bの構成が第1実施形態と異なっている。このため、胴部の構成について詳細に説明する。なお、第1実施形態と同一の構成には同一の符号を付すこととする。
Third Embodiment
In the third embodiment, the configuration of the
図10は、第3実施形態の分配管ユニットの一例を示す側面断面図である。
図10に示すように、分配管ユニット20は、既述の分流部D1に加え、分流部(第2分流部)D2が設けられている。分流部D2は、複数の貫通穴22aから構成される。複数の貫通穴22aは、本実施形態では、複数の貫通穴22と同様に等間隔で下側に冷媒を流す向きに設けられる。この分流部D2は、分流部D1と接続して使用される。分流部D2の圧損は、分流部D1の圧損より小さくなるように構成される。また、分配管ユニット20内の第1冷媒流路R1、及び第2冷媒流路R2は、いずれも分流部D2を通過した後、第1冷媒入出口11に流入するようになっている。このとき、分配管ユニット20の圧損は、第1冷媒流路R1、及び第2冷媒流路R2の両方に冷媒を流したときに、高負荷時の圧損が良くなるような圧損とする。具体的には、図6におけるIPLVc100という条件で、第2熱交換器6の蒸発性能が良くなる圧損とする。
FIG. 10 is a side cross-sectional view showing an example of a distribution pipe unit according to the third embodiment.
As shown in FIG. 10, the
このように、分配管ユニット20は、冷媒を分流する分流部D2を備え、分流部D2は、分流部D1を通過した冷媒が流入するように構成され、さらに、分流部D2は、分流部D1より圧損が小さくなるように構成される。具体的には、分流部D1の貫通穴22に対して、貫通穴22aの穴径を小さくする。このように構成することで、冷凍サイクル装置1は、高負荷時、及び低負荷時ともに第2熱交換器6の蒸発性能を改善することができる。また、冷凍サイクル装置1は、高負荷時の分流をさらに向上させることができる。
In this way, the
なお、上記各実施形態において、分配管ユニット20は、第1冷媒流路R1、及び第2冷媒流路R2の2つの流路を設けた構成について説明したが、流路の数は、これに限るものではなく、3つ以上であってもよい。
In each of the above embodiments, the
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be embodied in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention and its equivalents as set forth in the claims.
1…冷凍サイクル装置、2…圧縮機、6…第2熱交換器、8…冷媒配管、20…分配管ユニット、22,22a…貫通穴、50…制御部、52b…開閉弁、D1,D2…分流部、R1…第1冷媒流路、R2…第2冷媒流路 1...refrigeration cycle device, 2...compressor, 6...second heat exchanger, 8...refrigerant piping, 20...distribution pipe unit, 22, 22a...through hole, 50...control unit, 52b...opening/closing valve, D1, D2...flow distribution unit, R1...first refrigerant flow path, R2...second refrigerant flow path
Claims (5)
管状に形成されて、前記熱交換器本体が蒸発器として機能する場合に該熱交換器本体に前記第1流体が流入する前記第1流体流路の入口側にのみ配置される分配管ユニットと、
を備え、
前記分配管ユニットは、
前記第1流体が流入する第1流入口と、
前記第1流体が流入する第2流入口と、
前記第1流体を分流する第1分流部と、
前記第1流入口から流入した前記第1流体を、前記第1分流部を通過させて分流して前記第1流体流路に流通させる第1流路と、
前記第2流入口から流入した前記第1流体を、前記第1分流部を通過させずに前記第1流体流路に流通させる第2流路と、
を備え、
前記第1流路、及び前記第2流路の一方か、又は前記第1流路、及び前記第2流路の両方に前記第1流体が流される、
プレート式熱交換器。 a heat exchanger body formed by stacking a plurality of plates, the heat exchanger body having first and second fluid flow paths alternately arranged along a stacking direction of the plurality of plates, the first fluid flow path allowing a first fluid to flow between adjacent plates, and the second fluid flow path allowing a second fluid to flow between adjacent plates different from the gap between the plates between which the first fluid flow paths are arranged ;
a distribution pipe unit formed in a tubular shape and arranged only on an inlet side of the first fluid flow path through which the first fluid flows into the heat exchanger body when the heat exchanger body functions as an evaporator ;
Equipped with
The distribution pipe unit includes:
a first inlet through which the first fluid flows;
a second inlet through which the first fluid flows;
A first dividing section that divides the first fluid;
a first flow path that divides the first fluid flowing in from the first inlet by passing the first branching portion and distributes the first fluid in the first fluid flow path ;
a second flow path that causes the first fluid flowing in from the second inlet to flow through the first fluid flow path without passing through the first branch portion;
Equipped with
The first fluid is caused to flow through one of the first flow path and the second flow path, or through both the first flow path and the second flow path.
Plate heat exchanger.
前記第1流体は、前記冷媒配管を流通する冷媒であり、
冷凍サイクルの負荷に応じて、前記冷媒を前記第1流路、及び前記第2流路の一方か、又は前記第1流路、及び前記第2流路の両方に流す制御部を備える、
冷凍サイクル装置。 a refrigerant pipe sequentially connecting a compressor, a first heat exchanger capable of functioning as a condenser, an expansion device, and a second heat exchanger having the plate-type heat exchanger according to claim 1 and capable of functioning as an evaporator;
The first fluid is a refrigerant flowing through the refrigerant pipe,
A control unit is provided to cause the refrigerant to flow through one of the first flow path and the second flow path, or through both the first flow path and the second flow path, depending on a load of a refrigeration cycle.
Refrigeration cycle equipment.
請求項2に記載の冷凍サイクル装置。 The control unit causes the refrigerant to flow through the first flow path and the second flow path when a load on the refrigeration cycle is large, and causes the refrigerant to flow through the first flow path when the load on the refrigeration cycle is small.
The refrigeration cycle device according to claim 2.
請求項3に記載の冷凍サイクル装置。 The control unit determines the magnitude of the load of the refrigeration cycle based on the rotation speed of the compressor.
The refrigeration cycle device according to claim 3.
前記冷媒を分流する第2分流部を備え、
前記第2分流部は、前記第1分流部、及び前記第2流路を通過した前記冷媒が流入するように構成され、
前記第2分流部は、前記第1分流部より圧力損失が小さい、
請求項3に記載の冷凍サイクル装置。 The distribution pipe unit includes:
A second flow dividing section that divides the refrigerant is provided.
the second branch portion is configured so that the refrigerant that has passed through the first branch portion and the second flow path flows into the second branch portion,
The second branch portion has a smaller pressure loss than the first branch portion.
The refrigeration cycle device according to claim 3.
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