JP4863218B2 - Refrigeration cycle equipment - Google Patents
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Description
本発明は、放熱器に散水して性能向上を図る冷凍サイクル装置に関するものである。 The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus that sprinkles water on a radiator to improve performance.
従来から、冷凍サイクルにおいて凝縮器の冷却効果を向上させる空気調和装置用凝縮器の冷却装置が提案されている。 Conventionally, a cooling device for a condenser for an air conditioner that improves the cooling effect of the condenser in a refrigeration cycle has been proposed.
従来例として、冷媒を循環させる圧縮機、冷媒流れを切換える流路切換え手段、放熱器、負荷側熱交換器、を順次配管で接続し、冷媒として少なくとも二酸化炭素を含めた冷媒を循環させて負荷側熱交換器にて冷却運転と加熱運転が切換え可能な冷媒回路と、放熱器および 負荷側熱交換器の少なくともいずれかに設けられ放熱器の一部もしくは負荷側熱交換器の一部の表面に散水する散水装置とを備え、 圧縮機が吐出する高圧冷媒が供給される放熱器もしくは 負荷側熱交換器の一部に散水が行われることを特徴とする冷凍サイクル装置というものが挙げられる(例えば、特許文献1参照)。 As a conventional example, a compressor that circulates refrigerant, a flow path switching means that switches refrigerant flow, a radiator, and a load-side heat exchanger are sequentially connected by a pipe, and a refrigerant including at least carbon dioxide is circulated as a refrigerant to load. A refrigerant circuit that can be switched between a cooling operation and a heating operation in the side heat exchanger, and a part of the radiator or a part of the load side heat exchanger provided in at least one of the radiator and the load side heat exchanger And a refrigeration cycle apparatus characterized in that water is sprayed to a part of a radiator or a load side heat exchanger to which a high-pressure refrigerant discharged from a compressor is supplied. For example, see Patent Document 1).
他の従来例として、圧縮機、空気と冷媒とを熱交換させる放熱器、膨張機構、及び利用側熱交換器が接続されるとともに圧縮機の吐出冷媒を超臨界状態として冷凍サイクルを行う冷媒回路を備えた冷凍装置であって、放熱器の表面に水を散布するための散水手段を備えていることを特徴とするものが挙げられる。(例えば、特許文献2参照) As another conventional example, a refrigerant circuit that performs a refrigeration cycle by connecting a compressor, a heat radiator that exchanges heat between the air and the refrigerant, an expansion mechanism, and a use-side heat exchanger and setting the refrigerant discharged from the compressor to a supercritical state And a refrigeration apparatus comprising a watering means for spraying water on the surface of the radiator. (For example, see Patent Document 2)
このような従来例においては、放熱器に水を散布した際、蒸発しきれなかった水が重力により滴下する流れと、放熱器内部を流れる冷媒の流れ、との関係が考慮されておらず、冷媒流路の分岐パターンや散水ノズルの位置等も考慮されていなかったので、散水による性能向上が十分に得られないという課題があった。特に、冷媒としてCO2を用いる場合には、放熱器での温度勾配が大きく、放熱器内部の冷媒流れ、冷媒流路の分岐パターン、散水ノズル位置がC〇Pや能力向上に及ぼす影響が大きいため、従来の方法では散水による性能向上効果が十分に得られないという課題があった。 In such a conventional example, when water was sprayed on the radiator, the relationship between the flow of water that could not be evaporated by gravity and the flow of refrigerant flowing inside the radiator was not considered, Since the branch pattern of the coolant channel, the position of the watering nozzle, and the like were not taken into consideration, there was a problem that the performance improvement by watering could not be obtained sufficiently. In particular, when CO2 is used as the refrigerant, the temperature gradient in the radiator is large, and the refrigerant flow inside the radiator, the branch pattern of the refrigerant flow path, and the water spray nozzle position have a large effect on COP and capacity improvement. However, the conventional method has a problem that the performance improvement effect by watering cannot be obtained sufficiently.
本発明の目的は、放熱器内部の冷媒流れと散布した水の流れとを考慮し、熱のカスケード利用を行うことにより散水効果を向上させた冷凍サイクル装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a refrigeration cycle apparatus that improves the sprinkling effect by performing cascade use of heat in consideration of the refrigerant flow inside the radiator and the flow of dispersed water.
この発明によれば、圧縮機、放熱器、膨張弁、蒸発器およびこれらを順次接続する接続配管で接続した冷媒回路と、前記放熱器に散水する散水装置とを備え、冷媒を循環させる冷凍サイクル装置において、前記放熱器は冷媒を前記放熱器の下部から流入させて上部から流出させ、前記散水装置から前記放熱器上に散布された水が前記放熱器上を上部から下部に向かって流れ、前記放熱器内の冷媒流れと対向流となることを特徴とする冷凍サイクル装置が得られる。 According to the present invention, a refrigeration cycle comprising a compressor, a radiator, an expansion valve, an evaporator, and a refrigerant circuit connected by a connecting pipe that sequentially connects these, and a watering device that sprinkles the radiator, and circulates the refrigerant. In the apparatus, the radiator flows in the refrigerant from the lower part of the radiator and flows out from the upper part, and the water sprayed on the radiator from the watering device flows on the radiator from the upper part to the lower part, A refrigeration cycle apparatus characterized by being in a counterflow with the refrigerant flow in the radiator is obtained.
この発明の冷凍サイクル装置によれば、熱源源側熱交換器は、放熱器下部から温度が高い冷媒が流入し、熱交換しながら上部へ向かい、放熱器上部から温度が下がった冷媒が流出するよう冷媒流路が構成されていることにより、放熱器に水を散布した際、蒸発しきれなかった水が重力により滴下する流れと、放熱器内部を流れる冷媒の流れが対向流となるため、熱のカスケード利用を行うことができ、散水効果を増加させることができる。また、水の蒸発率を向上させることで、蒸発せずに捨てる水を少なくするものである。 According to the refrigeration cycle apparatus of the present invention, in the heat source side heat exchanger, a refrigerant having a high temperature flows from the lower part of the radiator, moves upward while exchanging heat, and a refrigerant having a lowered temperature flows from the upper part of the radiator. Since the refrigerant flow path is configured, when water is sprayed on the radiator, the flow of water that could not be evaporated and the flow of the refrigerant flowing inside the radiator are opposed to each other, Cascade utilization of heat can be performed and the watering effect can be increased. In addition, by increasing the evaporation rate of water, the amount of water discarded without evaporating is reduced.
実施の形態1.
以下本発明の実施の形態1における冷凍サイクル装置について説明する。図1は本発明の実施の形態1に係る冷凍サイクル装置を示す図である。本実施形態の冷凍サイクル装置は、室外機101と室内機102、および室外機101と室内機102を接続する接続配管104を備えた冷媒回路105と、散水装置103とにより構成され、冷媒回路105には冷媒として例えばCO2が封入され高圧側が超臨界状態で運転されている。
The refrigeration cycle apparatus in
室外機101は、冷媒を循環させる圧縮機1と、放熱器2と、膨張弁3と、これら圧縮機1、放熱器2および膨張弁3を順次接続する接続配管104と、放熱器2内部の冷媒と熱交換させる室外空気を送風する室外ファン5とにより構成され、室外ファン5は放熱器2の近傍に設けられている。
The
室内機102は、蒸発器4と、蒸発器4の内部の冷媒と熱交換させる室内空気を送付する室内ファン6とにより構成され、室内ファン6は蒸発器4の近傍に設けられている。
The
放熱器2および蒸発器4はいずれもフィン・アンド・チューブ熱交換器で構成され、フィン24が鉛直方向に設置され、このフィン24に垂直となるよう水平に伝熱管25が配置されている。
Both the
図2は、実施の形態1に係る放熱器2に散水した際の放熱器2とその周囲の状態を描いた概略図であり図2(A)は側面図、図2(B)は正面図である。放熱器2は、図1、2に示されているように、分岐部21と合流部22とを備えている。分岐部21においては、伝熱管25が入口から2つに分岐してそれぞれ冷媒が並列に流れる2つの分岐流路25aおよび25bとなっている。合流部22においては、2つの分岐流路25aおよび25bが合流して1つの流路25cを冷媒が流れるようになっている。合流部22は分岐部21よりも上部に配置され、伝熱管25内の冷媒流路は合流部22内部では冷媒が下から上に流れるよう構成されている。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the
また、フィン24は、放熱器2の複数の分岐流路25aおよび25bを有する分岐部21と合流部22とに連続して延びたものではあるが、フィン24の分岐部21と合流部22との間の部分には、熱移動を遮断する例えば熱遮断スリット23が設けられている。この熱遮断スリット23は、高温部と低温部との間で分岐部同士間での熱移動を防止するために用いることもできる。
Further, the
散水装置103は、図3に示すように、大流量散水ノズル31Aと、小流量散水ノズル31Bと、散水量調整弁32と、それらを接続する給水配管36、温度センサ34、湿度センサ35、散水量制御装置33とを備えている。外気温度と湿度を温度センサ34と湿度センサ35により検知し、検知値に応じて散水量を散水量制御装置33で調整する。給水配管36は一端が例えば水道管37に接続され、他端は散水量調整弁32を介して散水ノズル31A及び31Bに接続されている。
As shown in FIG. 3, the
放熱器2に散布する水の量は、散水量調整弁32により調整される。散水量制御装置33は、温度センサ34、湿度センサ35での検知値をもとに散水量調整弁32を制御し、室外温度が低いときや室外湿度が高い場合には散水効果が低いため散水量を減らし、もしくは水の散布を停止し、無駄な散水を行わないようにする。
The amount of water sprayed on the
散水装置103は、放熱器2の分岐部21よりも上部に配置されている合流部22だけに水を散布する。このため、冷媒温度が低下し熱交換しにくくなっている合流部に集中して水を散布するため、合流部の放熱が行われ易くなる。この放熱器上部の合流部に集中散水することで、合流部で蒸発しきれずに滴下する滴下水を用いて放熱器下部を冷却し、熱のカスケード利用ができる。加えて、滴下水は放熱器下部の乾いたフィンで蒸発するため、未蒸発水をなくすことができる。
The water sprinkler 103 spreads water only to the
本実施の形態では、散水ノズル31を水平に配置(図4に示すように、散水ノズル31の中心軸31cが放熱器2の主面に対して垂直)して合流部22に集中的に散水するため、図1〜図3に示すように、大流量散水ノズル31Aおよび小流量散水ノズル31Bの配置を千鳥配置としている。千鳥配置とは、複数の散水ノズルを重力方向に多列に配置する場合、上部散水ノズルと下部散水ノズルとの垂直方向位置がずれていて食い違いになって、ジグザグとなり、上部散水ノズル間に下部散水ノズルが配置される散水ノズル配置の形態である。加えて本実施の形態では、上部散水ノズルの散布水量が下部散水ノズルの散布水量に比べて多くなるよう、上部に大流量散水ノズル31Aが配置され、下部に小流量散水ノズル31Bが配置されている。
In the present embodiment, the
図4は散水した際の放熱器2の濡れ状態の図を示す。散水ノズル31から散布された水は、フィン24に到達する前に空気中で蒸発する水と、フィン接触後に蒸発する水と、蒸発しきれずにフィン表面を滴下する水に別れ、フィン24上には噴霧液滴が直接付着する付着面902と、蒸発しきれずにフィン表面を滴下する水により形成される濡れ面901と、濡れ面901が滴下水量が少ない両端部から蒸発して乾いた乾面903とが形成される。結果的に、図4に示すように下底が短い台形の濡れ面901が形成される。このことから、放熱器2下部では、乾面903が存在することになる。
FIG. 4 shows a diagram of the wet state of the
本実施の形態では、熱交換器下部の乾面903を濡れ面901にするよう、小流量散水ノズル31Bを大流量散水ノズル31Aの下部に配置する千鳥配置とし、下部散水ノズル31Bを上部散水ノズル31Aの間隔を埋めるように配置し薄く広く水を散布しているので、少ない散水量で均一に熱交換器のフィン24に濡れ面901を形成する事ができる。
In the present embodiment, a small flow rate
冷凍サイクルの運転動作を図1および図5に基づいて説明する。図5は二酸化炭素を冷媒とした冷凍サイクルにおいて、冷房能力を一定として放熱器2に散水した場合と、散水しない場合の実験結果をP−h線図に示したものである。
The operation of the refrigeration cycle will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a Ph diagram showing experimental results when water is sprayed on the
放熱器2に水を散布しないときのサイクルは破線アで示される。圧縮機1から吐出された高温・高圧のガス冷媒R1は、放熱器2で放熱し、高温高圧の液冷媒R2となる。液冷媒R2は膨張弁3で減圧し、低圧の気液二相冷媒R3となり、蒸発器4で熱交換して低圧ガス冷媒R4となり、圧縮機1に吸引される一般的な冷凍サイクルとなっている。
A cycle when water is not sprayed on the
散水した場合のサイクルは実線イで示される。散水により放熱器2の伝熱性能が向上するため、散水なしの点線アの場合に比べて高圧が低下し、散水なしの場合に比べて放熱器2出入口のエンタルピ差がΔHからΔH'へと増加する。
The cycle when water is sprayed is indicated by a solid line a. Since the heat transfer performance of the
高圧が低下することから圧縮機の入力が減少するとともに、放熱器2出入口のエンタルピ差が増加することから、COPが向上する。
Since the high pressure is reduced, the input of the compressor is reduced, and the enthalpy difference at the entrance and exit of the
高圧側が超臨界状態となる装置では、暖房運転時には室内の吹込み空気温度が低いため熱交換器出口温度が低下して比較的高いCOPを得ることができるものの、冷房運転時には室外の吹込み空気温度が暖房運転時に比べて高いため放熱器2出口温度が高くなり、高いCOPを得ることができない。つまり、冷房運転時には、放熱器2の出口冷媒温度が外気温よりも高くならざるを得ず、利用側熱交換器となる蒸発器の出入口でのエンタルピ差が小さくなる。
In an apparatus in which the high pressure side is in a supercritical state, the temperature of the indoor blown air is low during heating operation, so that the heat exchanger outlet temperature can be lowered to obtain a relatively high COP. However, during the cooling operation, outdoor blown air is used. Since the temperature is higher than that during heating operation, the temperature at the outlet of the
本実施の形態では、放熱器2の表面に入口空気よりも温度が低い水を散水する手段を備え、放熱器となっている放熱器2に水を散布することによる放熱量を増加させることができる。その結果、蒸発器となる蒸発器4の冷媒入口エンタルピを増加させ、冷却能力やCOPを向上させることができる。
In this embodiment, the surface of the
加えて超臨界状態となるCO2の大きな特徴として、フロン系冷媒と比較して、図5に示すように放熱器出口部分の等温度線の間隔が広い(比熱が大きい)ことが挙げられる。この特徴によりCO2は、同一温度低下に対するエンタルピ変化がフロン系冷媒に比べて大きい。よって本実施の形態では、この放熱器2出口部分となる合流部22に集中的に散水を行い、蒸発しきれない滴下水も有効利用し、熱のカスケード利用が行われる散水の効果を最大限発揮できるので、蒸発しきれずに無駄に捨ててしまっている水を少なくすことができる。
In addition, a major feature of CO2 that is in a supercritical state is that, as shown in FIG. 5, the interval between the isothermal lines at the radiator outlet is wider (specific heat is larger) than that of the fluorocarbon refrigerant. Due to this characteristic, CO2 has a larger enthalpy change with respect to the same temperature drop than that of a fluorocarbon refrigerant. Therefore, in this embodiment, water is intensively sprayed at the
本発明の特徴である熱のカスケード利用について図6、7を参照しながら説明を行う。図6は、横軸に温度、縦軸に放熱器の高さをとり本実施の形態における水と冷媒の温度の推移を示したものである。水の温度推移は矢印aで示され、放熱器の高さが低くなるに従い温度が上昇する。本実施の形態では、冷媒の温度推移は矢印bで示され、放熱器2の分岐が2つあり矢印bは2本存在する。冷媒温度は放熱器の高さが高くなるに従い低下する。空気の入口温度はCで示され一定値である。
The use of heat cascade, which is a feature of the present invention, will be described with reference to FIGS. FIG. 6 shows changes in water and refrigerant temperatures in the present embodiment, with the horizontal axis representing temperature and the vertical axis representing the radiator height. The temperature transition of water is indicated by an arrow a, and the temperature rises as the height of the radiator decreases. In the present embodiment, the temperature transition of the refrigerant is indicated by an arrow b, the
本実施の形態では、冷媒温度と空気の温度差が得にくい放熱器2出口部分である合流部22に、空気よりも温度の低い水を集中的に散水しているため、空気と熱交換させている場合よりも合流部22出口の冷媒温度を下げることができる。加えて、放熱器2下部から温度の高い冷媒が流入し、放熱器2上部に配置された合流部22から温度の低下した冷媒が流出するようにしているので、合流部22に散水した際、滴下水の流れと冷媒が対向流となり、熱交換効率を高めることができる。
In the present embodiment, water having a temperature lower than that of air is intensively sprinkled at the
以上のことから本実施の形態では、複数の分岐流路を持つ熱交換器において、冷媒温度の低下した部分に温度の低い水を散水し、冷媒温度の高い部分を空気で冷却することで効率よく冷却し、熱のカスケード利用を図ることができる。 From the above, in the present embodiment, in the heat exchanger having a plurality of branch flow paths, water is sprayed at a low temperature in the portion where the refrigerant temperature is lowered, and the portion where the refrigerant temperature is high is cooled with air. Cool well and can use heat cascade.
図7に、散水をしない場合の冷媒の温度推移Aと、放熱器2入口部に散水した場合の冷媒の温度推移Bと、本実施の形態である対向流で散水を行った場合の冷媒の温度推移Cを示す。
FIG. 7 shows the temperature transition A of the refrigerant when water is not sprayed, the temperature transition B of the refrigerant when water is sprayed to the
散水をしない場合、Aで示されるように冷媒の温度は空気温度以下には下がらない。Bでは温度の高い放熱器2入口部を散水により冷やしているため入口付近で温度は急激に下がるものの、出口部付近では放熱器2内部を流れる冷媒温度は空気の入口温度以下に下げることはできない。
When watering is not performed, as shown by A, the temperature of the refrigerant does not drop below the air temperature. In B, since the inlet part of the
本発明のように、放熱器2の出口側に散水したCの場合、温度の高い放熱器2入口の冷媒はそれに応じた温度の高い空気と熱交換させ、冷媒温度が空気温度に近づいた放熱器2出口の冷媒は入口空気よりもさらに温度の低い水と熱交換することができるため、熱交換量を多くすることができ、空気入口温度以下まで冷媒を冷やすことができる。その結果、効率良い熱のカスケード利用が実施される。
In the case of C sprinkled on the outlet side of the
本実施の例では、蒸発しきれなかった水が重力により滴下する流れと、放熱器2内部を流れる冷媒の流れが対向流となるように放熱器2を構成している。そのため、図6に示すように水温(a)は放熱器2上部で低く、下部に滴下するほど高くなり、最終的には蒸発させることができる。放熱器内部を流れる冷媒温度(b)は、放熱器2の下部で高く、上部に流れるほど低くなる。よって、通常では冷媒温度と空気温度との温度差が小さくなり熱交換しにくい冷媒温度の低い部分に低温の水を散水することで効率良く冷媒を冷却することができる。
In the present embodiment, the
また一般的に、二酸化炭素はフロン系の冷媒と比較して臨界温度が低いため容易に超臨界サイクルとなり、また毒性や引火性もないため安全に取り扱うことができる。また、フロン系の冷媒と比較してオゾン破壊係数や地球温暖化係数も低いため、地球環境に優しい冷凍装置を提供することができる。 In general, carbon dioxide has a critical temperature lower than that of chlorofluorocarbon-based refrigerants, so it easily becomes a supercritical cycle, and can be safely handled because it has neither toxicity nor flammability. In addition, since the ozone depletion coefficient and the global warming coefficient are lower than those of chlorofluorocarbon-based refrigerants, it is possible to provide a refrigeration apparatus that is friendly to the global environment.
図8は放熱器2の伝熱管25を2列に配列した場合の放熱器構成を示す。本実施の形態では1列熱交換器の例を示したが、図8(a)、(b)に示すように2列以上の伝熱管25を持つ放熱器2としても良い。この場合、2列目以降の伝熱管25の冷媒の流れも水の流れと対向流となるよう図8(a)のように冷媒流路を配置すればよい。あるいは、図8(b)に示すように最終出口部の冷媒流れが水の流れと対向流となるようにすれば良い。
FIG. 8 shows a radiator configuration when the
また、2列以上で列間の熱移動がある場合には、図8(b)に示すように、各列での熱の移動を防止するため、フィン24の高温部と低温部の間に熱移動を遮断するもの、例えば縦方向に熱遮断スリット23を設けてもよい。
Also, when there is heat transfer between rows in two or more rows, as shown in FIG. 8B, in order to prevent heat transfer in each row, between the high temperature portion and the low temperature portion of the
以上のように本実施の形態では、熱源源側熱交換器は、放熱器下部から温度が高い冷媒が流入し、熱交換しながら上部へ向かい、放熱器上部から温度が下がった冷媒が流出するよう冷媒流路が構成されていることにより、放熱器2に水を散布した際、蒸発しきれなかった水が重力により滴下する流れと、放熱器内部を流れる冷媒の流れが対向流となるため、熱のカスケード利用を行うことができ、散水効果を増加させることができる。
As described above, in the present embodiment, in the heat source side heat exchanger, the refrigerant having a high temperature flows from the lower part of the radiator, moves toward the upper part while exchanging heat, and the refrigerant having the lowered temperature flows from the upper part of the radiator. Since the refrigerant flow path is configured as described above, when water is sprayed on the
また本実施の形態では、放熱器2入口の冷媒流路が複数に分岐し、冷媒は分岐された放熱器2で放熱したあと合流し、合流した冷媒が再度放熱器2に入り放熱する構成、つまり放熱器2が複数の分岐流路を有した分岐部21と合流部22から成り、分岐部21で放熱したあと合流部22で放熱する構成であるため、合流部22を通る冷媒流量が分岐部の冷媒流量よりも増加する。そのため、合流部22を通る冷媒速度が増加し、熱伝達率が増加し、合流部での熱交換量が増加する。本発明では、上記のような構成を持つ放熱器2に散水し、放熱器2内部の冷媒を空気温度よりも低い水と熱交換量させるので、熱交換量を増加させることができる。以上のことから、本発明では従来よりも散水の効果を高くすることができ、冷凍サイクル効率を向上させることができるという効果がある。
Further, in the present embodiment, the refrigerant flow path at the inlet of the
また本実施の形態では、熱交換して温度の低下した冷媒が内部を通る放熱器合流部を分岐部よりも上部に配置していること、合流部の冷媒流路が下から上に冷媒が流れる構成となっていることから、放熱器に散水を行った際、蒸発せずに重力で滴下する水の流れと冷媒の流れが対向流となり、熱のカスケード利用ができるという効果がある。 Further, in the present embodiment, the radiator joining portion through which the refrigerant whose temperature has decreased due to heat exchange passes is arranged above the branching portion, and the refrigerant flow path of the joining portion is from below to above. Since it is configured to flow, when water is sprayed on the radiator, the flow of water that is dropped by gravity without evaporating and the flow of refrigerant become counterflows, and there is an effect that heat can be used in cascade.
また本実施の形態では、冷媒温度が低下し熱交換しにくくなっている合流部に集中して水を散布するため、合流部の放熱が行われ易くなる。合流部は分岐部よりも上部に配置される構造をとっており、この放熱器上部の合流部に集中散水することで、合流部で蒸発しきれずに滴下する滴下水を用いて放熱器下部を冷却し、熱のカスケード利用ができる。加えて、滴下水は放熱器下部の乾いたフィンで蒸発するため、未蒸発水をなくすことができる。 Moreover, in this Embodiment, since water is concentrated and sprayed on the confluence | merging part where refrigerant | coolant temperature falls and it is difficult to heat-exchange, it becomes easy to perform the thermal radiation of a confluence | merging part. The merging part has a structure that is arranged above the branch part, and by concentrating water on the merging part at the upper part of this radiator, the lower part of the radiator is used by dripping water that does not evaporate at the merging part. Cool and use heat cascade. In addition, since the dripping water evaporates with the dry fins at the bottom of the radiator, the unevaporated water can be eliminated.
また本実施の形態では、フィン24に放熱器2の高温部と低温部の間の熱移動を遮断するスリットを設けたので、高温部から低温部(熱交換器出口部)への熱移動がなくなるという効果がある。
In the present embodiment, since the
また、本実施の形態では散水ノズルが千鳥配置されているので、熱交換器下部で増大していた乾面を的確に濡れ面にし、かつ散布した水を最大限に利用することができるという効果がある。 In addition, since the watering nozzles are arranged in a staggered manner in the present embodiment, the dry surface that has increased at the bottom of the heat exchanger can be accurately made a wet surface, and the sprayed water can be used to the maximum extent. There is.
また、本実施の形態では放熱器2上部フィンにかかる水量が放熱器2下部フィンにかかる水量に比べて多いので、放熱器2上部で滴下する水を下部で有効に利用できる上、未蒸発水を最小限にし、過剰な散水を抑制することができるという効果がある。
Further, in this embodiment, since the amount of water applied to the upper fin of the
また、本実施の形態では外気温度と外気湿度を検知し、検知値に応じて散水量を調整したので、散水手段による過剰な散水を抑制することもできるという効果がある。 Further, in the present embodiment, since the outside air temperature and the outside air humidity are detected and the water spray amount is adjusted according to the detected value, there is an effect that excessive water spraying by the water spraying means can be suppressed.
また、本実施の形態では冷媒回路の冷媒として、フロン系冷媒よりも放熱器出口部分の等温度線の間隔が広い二酸化炭素が用いられているため、同一温度変化でのエンタルピ変化を大きくすることができ、大きな散水効果を得ることができるという効果がある。 Further, in the present embodiment, carbon dioxide, which has a wider interval of isothermal lines at the outlet of the radiator than the chlorofluorocarbon refrigerant, is used as the refrigerant in the refrigerant circuit, so that the enthalpy change at the same temperature change is increased. It is possible to obtain a great watering effect.
実施の形態2.
以下、実施の形態2の冷凍サイクル装置について説明する。冷凍サイクル装置の構成は、実施の形態1と同様であるため、詳細な説明は省略し、異なる部分のみ下記に示す。
Hereinafter, the refrigeration cycle apparatus of
実施の形態1では放熱器を複数流路に分岐しているが、本実施の形態では、図9に示すように、放熱器2の伝熱管25は、複数流路に分岐することなく、温度の高い冷媒が放熱器2下部から流入して、上部へ流れ、温度の低下した冷媒が放熱器2上部から流出するよう構成されている。従って放熱器2は分岐部と合流部とを持っていない。また、実施の形態1では冷媒として二酸化炭素を用いていたが、本実施の形態ではフロン系冷媒を用いている。
In the first embodiment, the radiator is branched into a plurality of flow paths. However, in this embodiment, as shown in FIG. 9, the
実施の形態1では散水装置103の散水ノズル31を水平に配置し、合流部22に集中的に散水するため、散水ノズルを千鳥配置としているのに対し、本実施の形態では散水ノズル31は室外機101の上方に設置され、放熱器2の下部に比べて上部ほど多く水がかかるよう傾斜配置(散水ノズル31の中心軸31cが垂直面内で放熱器2の主面に対して傾斜した配置)されている。この例においても図4と同様の散水の付着面902、濡れ面901および乾面903が形成される。
In the first embodiment, the watering
散水ノズルが傾斜配置されているため散水ノズルから噴出される液滴が楕円状に広がって水滴同士が重なる領域が減少し、水滴の付着により濡れ状態となる付着面902が大きくなり、濡れ面901との合計の面積が大きくなり、乾面903が小さくなる。従って散水効果が高くなり、かつ未蒸発の滴下水が減少して効率の高い散水が可能となる。
Since the water spray nozzles are inclined, the droplets ejected from the water spray nozzles spread in an elliptical shape and the area where the water droplets overlap each other is reduced, and the
冷凍サイクルの運転動作を図1および図10に基づいて説明する。図10は、能力一定の条件で冷房運転を行った際、放熱器2に散水した場合と散水しなかった場合のサイクルをP−h線図にプロットしたものである。
The operation of the refrigeration cycle will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a Ph diagram plotting the cycle when water is sprayed on the
放熱器2に散水しないときのサイクルを点線アで示す。圧縮機1から吐出された高温・高圧のガス冷媒R1は、放熱器2で放熱し、高温高圧の液冷媒R2となる。液冷媒R2は膨張弁3で減圧し、低圧の気液二相冷媒R3となり、蒸発器4で熱交換して低圧ガス冷媒R4となり、圧縮機1に吸引される冷凍サイクルとなる。
A cycle when water is not sprayed on the
散水した場合のサイクルは実線イで表される。散水により放熱器2の伝熱性能が向上し、内部の冷媒温度が下がるため、散水なしの場合に比べて高圧が低下し、過冷却度が増加する(R2')。過冷却度が増加することから、放熱器2出入口のエンタルピ差がΔHからΔH'へと増加する。
The cycle when water is sprayed is represented by a solid line a. Sprinkling improves the heat transfer performance of the
また、高圧が低下することから圧縮機の入力が減少して、放熱器2出入口のエンタルピ差が増加することから、COPが向上する。
Further, since the high pressure is reduced, the input of the compressor is reduced, and the enthalpy difference at the entrance and exit of the
図9に示す本実施の形態では伝熱管25が1列の放熱器2の例を示したが、図8(a)、(b)に示すように2列以上の伝熱管25を持つ放熱器2としても良い。この場合、2列目以降の伝熱管25の冷媒の流れも水の流れと対向流となるよう図8(a)のように冷媒流路を配置すればよい。あるいは、図8(b)に示すように最終出口部の冷媒流れが水の流れと対向流となるようにすれば良い。
In the present embodiment shown in FIG. 9, an example in which the
また、2列以上で列間の熱移動がある場合には、図8(b)に示すように、各列での熱の移動を防止するため、フィン24の高温部と低温部の間に熱移動を遮断するもの、例えば縦方向に熱遮断スリット23を設けてもよい。
Also, when there is heat transfer between rows in two or more rows, as shown in FIG. 8B, in order to prevent heat transfer in each row, between the high temperature portion and the low temperature portion of the
以上のように、本実施の形態では、熱源側熱交換器である放熱器2は、放熱器2下部から温度が高い冷媒が流入し、熱交換しながら上部へ向かい、放熱器2上部から流出するよう放熱器2冷媒流路が構成されていることにより、放熱器2に水を散布した際、蒸発しきれなかった水が重力により滴下する流れと、放熱器2を流れる冷媒の流れが対向流となるため、熱のカスケード利用を行うことができ、散水効果を増加させることができるという効果がある。
As described above, in the present embodiment, in the
また、本実施の形態では、2列以上の伝熱管を用いて列間の熱移動がある場合には、熱源側熱交換の高温部と低温部の間に熱移動を遮断するもの、例えば熱遮断スリットを設けても良く、高温部から低温部(熱交換器出口部)への熱移動によるロスがなくなるという効果がある。 In the present embodiment, when there is heat transfer between rows using two or more heat transfer tubes, the heat transfer between the high temperature portion and the low temperature portion of the heat source side heat exchange, for example, heat A blocking slit may be provided, and there is an effect that loss due to heat transfer from the high temperature portion to the low temperature portion (heat exchanger outlet portion) is eliminated.
また、本実施の形態では、放熱器上部フィンにかかる水量が放熱器下部フィンにかかる水量に比べて多いので、放熱器上部で滴下する水を下部で有効に利用して、未蒸発水を最小限にし、過剰な散水を極力抑制することができる。 Further, in this embodiment, the amount of water applied to the radiator upper fin is larger than the amount of water applied to the radiator lower fin. It is possible to limit excessive water spraying as much as possible.
また、本実施の形態では、散水ノズルを傾斜配置したので、空気と熱交換しにくい放熱器2出口から順に多い水量で冷却することができるという効果がある。
Moreover, in this Embodiment, since the watering nozzle was inclined and arrange | positioned, there exists an effect that it can cool by the water quantity in order from the
散水ノズルを傾斜配置するので、放熱器上部のフィンにかかる水量が放熱器下部にかかる水量に比べて多くなり、空気と熱交換しにくい放熱器出口から順に多い水量で冷却することができ、加えて放熱器2上部で蒸発しきれずに滴下する水を下部で有効に利用できるため、未蒸発水を最小限にし、過剰な散水を抑制することができる。
Since the watering nozzle is inclined, the amount of water applied to the fins at the top of the radiator is larger than the amount of water applied to the bottom of the radiator, and cooling can be performed with a large amount of water in order from the radiator outlet where heat exchange with the air is difficult. Since the water that does not evaporate at the upper part of the
また本実施の形態では、外気温度と外気湿度を検知し、検知値に応じて散水量を調整するので、散水手段による過剰な散水を抑制することができる。 Further, in the present embodiment, the outside air temperature and the outside air humidity are detected, and the amount of water spray is adjusted according to the detected value, so that excessive water spraying by the water spraying means can be suppressed.
1 圧縮機、2 放熱器、3 膨張弁、4 蒸発器、5 室外ファン、6 室内ファン、21 分岐部、22 合流部、23 熱遮断スリット、24 フィン、25 伝熱管、25a、25b 分岐流路、25 伝熱管、31 散水ノズル、31A 大流量散水ノズル、31B 小流量散水ノズル、32散水量調整弁、33 散水量制御装置、34 室外温度センサ、35A、35B センサ、101 室外機、102 室内機、103 散水装置、104 接続配管、105 冷媒回路、901 濡れ面。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記放熱器は冷媒を前記放熱器の下部から流入させて上部から流出させ、前記散水装置から前記放熱器上に散布された水が前記放熱器上を上部から下部に向かって流れ、前記放熱器内の冷媒流れと対向流となり、
前記放熱器は、フィンが連続して延びるように設けられている合流部及び分岐部を有し、前記分岐部は、並列に流れる複数の分岐流路を有し、前記合流部は、前記複数の分岐流路が合流された流路を冷媒が流れるものであり、少なくとも合流部の伝熱管が下から上に冷媒が流れるよう構成され、
前記合流部が前記分岐部よりも上部に配置されており、
前記散水装置は、前記合流路に水を散布しその水を前記分岐部に滴下させる、
冷凍サイクル装置。 In a refrigeration cycle apparatus comprising a compressor, a radiator, an expansion valve, an evaporator and a refrigerant circuit connected by a connecting pipe that sequentially connects these, and a watering device that sprinkles water to the radiator, and circulates the refrigerant,
The radiator allows the refrigerant to flow from the lower part of the radiator and flow out from the upper part, and the water sprayed on the radiator from the watering device flows on the radiator from the upper part to the lower part, and the radiator It becomes counter flow with the refrigerant flow in the inside ,
The radiator has a junction part and a branch part provided so that fins extend continuously, the branch part has a plurality of branch flow paths that flow in parallel, and the junction part includes the plurality of junction parts. The refrigerant flows through the flow path where the branch flow paths are merged, and at least the heat transfer tube of the merge portion is configured so that the refrigerant flows from the bottom to the top ,
The merging portion is disposed above the branching portion ;
The watering device sprays water on the combined flow path and drops the water on the branch part.
Refrigeration cycle equipment.
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