JP2009300001A - Refrigerating cycle device - Google Patents

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Inventor
Yoshihiro Sumida
嘉裕 隅田
Takashi Okazaki
多佳志 岡崎
Tetsuya Yamashita
哲也 山下
Masato Yosomiya
正人 四十宮
Kazuhiko Shiraishi
和彦 白石
Akihiro Nishida
明広 西田
Yuichi Taniguchi
裕一 谷口
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a refrigerating cycle device capable of suppressing degradation in its performance and reliability caused by increase in pressure loss in evaporators even when tetrafluoropropene or a mixed refrigerant including tetrafluoropropene is used as working fluid (refrigerant). <P>SOLUTION: The refrigerating cycle device is provided with a refrigerant circuit in which a compressor 1, a condenser 2, a pressure reducing device 3 and the plurality of evaporators 4a, 4b are interconnected by piping and the refrigerant is circulated. For the refrigerant, tetrafluoropropene or the mixed refrigerant including tetrafluoropropene is used, and the plurality of evaporators 4a, 4b are interconnected in parallel. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は空調や冷凍・冷蔵等の用途に利用する冷凍サイクル装置に関し、特にテトラフルオロプロペン又はテトラフルオロプロペンを含む混合冷媒を作動流体（冷媒）として用いた冷凍サイクル装置に関するものである。   The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus used for applications such as air conditioning and freezing / refrigeration, and more particularly to a refrigeration cycle apparatus using tetrafluoropropene or a mixed refrigerant containing tetrafluoropropene as a working fluid (refrigerant).

従来の冷凍サイクル装置に用いられるＲ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ又はＲ１５２ａ等の冷媒は、地球温暖化係数が高く、冷媒が漏洩等した場合、地球の温室効果を促進するという問題点があった。このため、地球温暖化係数の小さい冷媒を冷凍サイクル装置に使用することが望まれていた。このような冷媒としては、例えば「不飽和な末端炭素が１つ以下のフッ素置換基を有するテトラフルオロプルポエン（ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｐｒｐｏｅｎｅ）およびペンタフルオロプロペン化合物、特に、１，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｚｅ）、２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｙｆ）、および１，２，３，３，３−ペンタフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２２５ｙｅ）、およびそれらの各々の任意のまたは全ての立体異性体」（例えば特許文献１参照）というものが提案されている。   A refrigerant such as R410A, R407C, or R152a used in a conventional refrigeration cycle apparatus has a problem that it has a high global warming potential and promotes the global greenhouse effect when the refrigerant leaks. For this reason, it has been desired to use a refrigerant having a small global warming potential in the refrigeration cycle apparatus. Such refrigerants include, for example, “tetrafluoropurpoene and pentafluoropropene compounds having a fluorine substituent with one or less unsaturated terminal carbons, particularly 1,3,3,3-tetrafluoropropene. (HFO-1234ze), 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf), and 1,2,3,3,3-pentafluoropropene (HFO-1225ye), and any of each of them "All stereoisomers" (see, for example, Patent Document 1) have been proposed.

特表２００６−５１２４２６号公報（段落００２３）JP-T-2006-512426 (paragraph 0023)

テトラフルオロプロペンの地球温暖化係数（以下、ＧＷＰという）は４であり、Ｒ４１０ＡのＧＷＰ（１９７５）の約１／５００である。つまり、テトラフルオロプロペンは、従来から冷凍サイクル装置に使用されているＲ４１０Ａと比較して、地球の温暖化の抑制に優れた冷媒である。   Tetrafluoropropene has a global warming potential (hereinafter referred to as GWP) of 4, which is about 1/500 that of R410A GWP (1975). That is, tetrafluoropropene is a refrigerant excellent in suppressing global warming as compared with R410A conventionally used in refrigeration cycle apparatuses.

なお、地球温暖化係数とは、各温室効果ガスの地球温暖化をもたらす効果の程度を二酸化炭素の当該効果に対する比で表したものであり、気候変動に関する政府間パネル（ＩＰＣＣ）が承認し、締約国会議が合意した値である。この地球温暖化係数は随時更新される値であり、京都議定書では地球温暖化係数を１９５５年のＩＰＣＣの第２次評価報告書による値と決議されている。本願に示す地球温暖化係数は、この京都議定書で決議された値としている。   The global warming potential is the ratio of the effect of each greenhouse gas that causes global warming to the effect of carbon dioxide, which is approved by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) This is the value agreed by the Conference of the Parties. This global warming potential is a value that is updated from time to time, and the Kyoto Protocol determines that the global warming potential is the value from the 1955 IPCC Second Assessment Report. The global warming potential shown in the present application is a value determined by the Kyoto Protocol.

しかしながら、テトラフルオロプロペンは従来の冷媒（例えばＲ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ又はＲ１５２ａ等）と比較して飽和蒸気密度（単位体積中に蒸気状で存在できる冷媒の量）が小さい。このため、従来の冷凍サイクル装置の冷媒回路に従来の冷媒と同量のテトラフルオロプロペンを循環させようとすると、冷媒回路（特に蒸気状冷媒が流れる範囲）で発生する圧力損失が従来よりも増大する。つまり、従来の冷凍サイクル装置にテトラフルオロプロペンを用いると、冷凍サイクル装置の性能低下や信頼性低下を引き起こす。   However, tetrafluoropropene has a lower saturated vapor density (amount of refrigerant that can exist in a vapor form in a unit volume) than conventional refrigerants (eg, R410A, R407C, or R152a). For this reason, when the same amount of tetrafluoropropene as that of the conventional refrigerant is circulated in the refrigerant circuit of the conventional refrigeration cycle apparatus, the pressure loss generated in the refrigerant circuit (especially, the range in which the vapor refrigerant flows) increases compared to the conventional case. To do. That is, when tetrafluoropropene is used in a conventional refrigeration cycle apparatus, it causes a reduction in performance and reliability of the refrigeration cycle apparatus.

例えば、温度２５℃での飽和蒸気密度は、Ｒ４１０Ａが６６ｋｇ／ｍ3 であるのに対し、テトラフルオロプロペンは３２ｋｇ／ｍ3 である。つまり、温度２５℃でのテトラフルオロプロペンの飽和蒸気密度は、Ｒ４１０Ａの飽和蒸気密度の約４８％となる。冷媒配管内に所定質量の蒸気状冷媒が流れる場合、冷媒の流速は蒸気密度に反比例する。このため、同一の冷媒配管を蒸気状のテトラフルオロプロペン又は蒸気状のＲ４１０Ａが流れる場合、テトラフルオロプロペンの流速はＲ４１０Ａの流速の２．０８倍（＝１／０．４８）となる。冷媒配管で発生する配管摩擦損失（圧力損失）は、蒸気流速の約１．７５乗に比例するので、蒸気状のテトラフルオロプロペンが流れる配管で発生する圧力損失は、蒸気状のＲ４１０Ａが流れる配管で発生する圧力損失の３．６０倍（＝２．０８1.75）となる。 For example, the saturated vapor density at a temperature of 25 ° C. is 66 kg / m 3 for R410A, whereas it is 32 kg / m 3 for tetrafluoropropene. That is, the saturated vapor density of tetrafluoropropene at a temperature of 25 ° C. is about 48% of the saturated vapor density of R410A. When a vapor refrigerant having a predetermined mass flows in the refrigerant pipe, the flow rate of the refrigerant is inversely proportional to the vapor density. For this reason, when vaporous tetrafluoropropene or vaporous R410A flows through the same refrigerant pipe, the flow rate of tetrafluoropropene is 2.08 times (= 1 / 0.48) the flow rate of R410A. Since the pipe friction loss (pressure loss) generated in the refrigerant pipe is proportional to about 1.75th power of the vapor flow velocity, the pressure loss generated in the pipe through which the vaporous tetrafluoropropene flows is the pipe through which the vaporous R410A flows. 3.60 times the pressure loss generated at (= 2.08 1.75 ).

特に蒸発器で発生する圧力損失が増加すると、圧縮機の吸入圧力が減少し、圧縮機の吸入できる冷媒量が減少する。圧縮機の吸入できる冷媒量が減少すると、冷媒配管を循環する冷媒量が減少し、冷凍サイクル装置の能力が低下してしまう。冷媒配管を循環する冷媒量を増加させようとすると圧縮機での圧縮比（＝高圧／低圧）を増大させる必要があり、圧縮機への入力の上昇や圧縮機の吐出温度の上昇等、冷凍サイクル装置の性能低下や信頼性低下が発生するという問題点があった。   In particular, when the pressure loss generated in the evaporator increases, the suction pressure of the compressor decreases, and the amount of refrigerant that can be sucked by the compressor decreases. When the amount of refrigerant that can be sucked by the compressor decreases, the amount of refrigerant circulating through the refrigerant pipe decreases, and the capacity of the refrigeration cycle apparatus decreases. In order to increase the amount of refrigerant circulating in the refrigerant pipe, it is necessary to increase the compression ratio (= high pressure / low pressure) in the compressor, and refrigeration such as an increase in the input to the compressor and an increase in the discharge temperature of the compressor There was a problem that the performance and reliability of the cycle device were reduced.

本発明は上述のような課題を解消するためになされたものであり、テトラフルオロプロペン又はテトラフルオロプロペンを含む混合冷媒を作動流体（冷媒）として用いても、蒸発器での圧力損失の増大に起因して発生する冷凍サイクル装置の性能低下や信頼性低下を抑制することができる冷凍サイクル装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems. Even when tetrafluoropropene or a mixed refrigerant containing tetrafluoropropene is used as a working fluid (refrigerant), the pressure loss in the evaporator is increased. It aims at obtaining the refrigerating-cycle apparatus which can suppress the performance fall and reliability fall of the refrigerating-cycle apparatus which originate in it.

本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機、凝縮器、減圧装置、複数の蒸発器が配管接続され、冷媒が循環する冷媒回路を備え、前記冷媒は、テトラフルオロプロペン、又はテトラフルオロプロペンを含む混合冷媒を用い、複数の前記蒸発器のそれぞれは並列に接続されているものである。   The refrigeration cycle apparatus according to the present invention includes a refrigerant circuit in which a compressor, a condenser, a decompression device, and a plurality of evaporators are connected to each other by piping to circulate the refrigerant, and the refrigerant includes tetrafluoropropene or tetrafluoropropene. A mixed refrigerant is used, and each of the plurality of evaporators is connected in parallel.

また、本発明に係る冷凍サイクル装置は、圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器が配管接続され、冷媒が循環する冷媒回路を備え、前記冷媒は、テトラフルオロプロペン、又はテトラフルオロプロペンを含む混合冷媒を用い、前記減圧装置と前記蒸発器との間に設けられた気液分離器と、前記気液分離器と、前記蒸発器と前記圧縮機との間とを接続するバイパス配管と、を有するものである。   Further, the refrigeration cycle apparatus according to the present invention includes a refrigerant circuit in which a compressor, a condenser, a decompression device, and an evaporator are connected by piping and the refrigerant circulates, and the refrigerant includes tetrafluoropropene or tetrafluoropropene. Using a mixed refrigerant, a gas-liquid separator provided between the decompression device and the evaporator, the gas-liquid separator, and a bypass pipe connecting the evaporator and the compressor; It is what has.

本発明によれば、複数の蒸発器を並列に接続したので、つまり冷媒が流れることができる蒸発器の有効断面積が増加したので、テトラフルオロプロペン又はテトラフルオロプロペンを含む混合冷媒を作動流体（冷媒）として用いても、蒸発器での圧力損失の増大を抑制できる。したがって、冷凍サイクル装置の性能低下や信頼性低下を抑制することができる。   According to the present invention, since a plurality of evaporators are connected in parallel, that is, the effective cross-sectional area of the evaporator through which the refrigerant can flow is increased, tetrafluoropropene or a mixed refrigerant containing tetrafluoropropene is added to the working fluid ( Even if it is used as a refrigerant, an increase in pressure loss in the evaporator can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress a decrease in performance and reliability of the refrigeration cycle apparatus.

また、本発明によれば、蒸発器と圧縮機との間と気液分離器とを接続するバイパス配管を設けたので、気液分離器に流入した冷媒の一部（主に蒸気状冷媒）を蒸発器に流入させることなく圧縮機に吸入させることができるため、テトラフルオロプロペン又はテトラフルオロプロペンを含む混合冷媒を作動流体（冷媒）として用いても、蒸発器での圧力損失の増大を抑制できる。また、蒸発器には主に液状冷媒を流入させるので、蒸発器の熱交換効率の低下も抑制できる。したがって、冷凍サイクル装置の性能低下や信頼性低下を抑制することができる。   In addition, according to the present invention, since the bypass pipe for connecting the vaporizer and the compressor and the gas-liquid separator is provided, a part of the refrigerant flowing into the gas-liquid separator (mainly vapor refrigerant) Can be sucked into the compressor without flowing into the evaporator, so even if tetrafluoropropene or a mixed refrigerant containing tetrafluoropropene is used as the working fluid (refrigerant), the increase in pressure loss in the evaporator is suppressed. it can. Moreover, since a liquid refrigerant is mainly flowed into an evaporator, the fall of the heat exchange efficiency of an evaporator can also be suppressed. Therefore, it is possible to suppress a decrease in performance and reliability of the refrigeration cycle apparatus.

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。冷凍サイクル装置１００の冷媒回路は、圧縮機１、凝縮器２、減圧装置３、蒸発器４ａ及び蒸発器４ｂが冷媒配管で接続されることにより構成されている。圧縮機１は、例えばスクロール式圧縮機である。凝縮器２は、例えばプレートフィンアンドチューブ熱交換器である。減圧装置３は、例えば電子式膨張弁である。蒸発器４ａ及び蒸発器４ｂは、例えばプレートフィンアンドチューブ熱交換器である。蒸発器４ａと蒸発器４ｂは、減圧装置３と圧縮機１との間に並列に接続されている。この冷凍サイクル装置１００は、例えば２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｙｆ）等のテトラフルオロプロペン、又はこのテトラフルオロプロペンを含む混合冷媒を作動流体（冷媒）として用いている。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram of the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The refrigerant circuit of the refrigeration cycle apparatus 100 is configured by connecting the compressor 1, the condenser 2, the decompression device 3, the evaporator 4a, and the evaporator 4b with refrigerant piping. The compressor 1 is, for example, a scroll compressor. The condenser 2 is, for example, a plate fin and tube heat exchanger. The decompression device 3 is, for example, an electronic expansion valve. The evaporator 4a and the evaporator 4b are, for example, plate fin and tube heat exchangers. The evaporator 4 a and the evaporator 4 b are connected in parallel between the decompression device 3 and the compressor 1. The refrigeration cycle apparatus 100 uses, for example, tetrafluoropropene such as 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf) or a mixed refrigerant containing this tetrafluoropropene as a working fluid (refrigerant).

（動作説明）
次に本発明の冷凍サイクル装置１００の動作について説明する。
低温低圧の蒸気状冷媒は、圧縮機１により圧縮され、高温高圧の冷媒となって吐出される。圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は凝縮器２に流入する。そして、凝縮器２で空気や水に放熱しながら凝縮液化し、高圧液状冷媒となる。凝縮器２から出た高圧の液状冷媒は減圧装置３に流入する。そして、高圧の液状冷媒は減圧装置３で絞られて膨張（減圧）し、低温低圧の気液二相状態になる。減圧装置３を出た低温低圧で気液二相状態の冷媒は２つに分岐される。 (Description of operation)
Next, operation | movement of the refrigerating-cycle apparatus 100 of this invention is demonstrated.
The low-temperature and low-pressure vapor refrigerant is compressed by the compressor 1 and discharged as a high-temperature and high-pressure refrigerant. The high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 1 flows into the condenser 2. Then, it is condensed and liquefied while dissipating heat to the air or water in the condenser 2 to become a high-pressure liquid refrigerant. The high-pressure liquid refrigerant coming out of the condenser 2 flows into the decompression device 3. Then, the high-pressure liquid refrigerant is squeezed and expanded (depressurized) by the decompression device 3, and becomes a low-temperature and low-pressure gas-liquid two-phase state. The refrigerant in the gas-liquid two-phase state at low temperature and low pressure leaving the decompression device 3 is branched into two.

分岐された低温低圧で気液二相状態の冷媒の一部は、蒸発器４ａに流入する。そして、蒸発器４ａで空気や水に放熱しながら、低温低圧の蒸気状冷媒となる。一方、分岐された低温低圧で気液二相状態の冷媒の残りの一部は、蒸発器４ｂに流入する。そして、蒸発器４ｂで空気や水に放熱しながら、低温低圧の蒸気状冷媒となる。蒸発器４ａ及び蒸発器４ｂのそれぞれを出た低温低圧の蒸気状冷媒は合流し、圧縮機１に吸入される。そして、再び圧縮機１により圧縮され、高温高圧の冷媒となって吐出される。なお、減圧装置３の開度は、圧縮機１が吸入する冷媒の過熱度が所定の温度（例えば５℃）となるように調整される。   A part of the branched low-temperature low-pressure refrigerant in the gas-liquid two-phase state flows into the evaporator 4a. And it becomes a low-temperature, low-pressure vapor-like refrigerant while radiating heat to air or water by the evaporator 4a. On the other hand, the remaining part of the branched low-temperature and low-pressure refrigerant in the gas-liquid two-phase state flows into the evaporator 4b. And it becomes a low-temperature and low-pressure vapor-like refrigerant while dissipating heat to air or water by the evaporator 4b. The low-temperature and low-pressure vapor refrigerants exiting each of the evaporator 4a and the evaporator 4b join together and are sucked into the compressor 1. Then, it is compressed again by the compressor 1 and discharged as a high-temperature and high-pressure refrigerant. The opening degree of the decompression device 3 is adjusted so that the degree of superheat of the refrigerant sucked by the compressor 1 becomes a predetermined temperature (for example, 5 ° C.).

このように構成された冷凍サイクル装置１００においては、蒸発器４ａと蒸発器４ｂとを、減圧装置３と圧縮機１との間に並列に接続している。このため、蒸発器４ａ及び蒸発器４ｂのそれぞれに流れる冷媒の流速は、一個の蒸発器を使用している冷凍サイクル装置と比較して、１／２となる。蒸発器で発生する圧力損失は、冷媒の流速の１．７５乗に概略比例するので、蒸発器４ａ及び蒸発器４ｂのそれぞれで発生する圧力損失は、従来の冷凍サイクル装置（蒸発器１個の場合）の３０％（＝０．５1.75×１００）となる。 In the refrigeration cycle apparatus 100 configured as described above, the evaporator 4 a and the evaporator 4 b are connected in parallel between the decompression device 3 and the compressor 1. For this reason, the flow rate of the refrigerant flowing through each of the evaporator 4a and the evaporator 4b is ½ compared to the refrigeration cycle apparatus using one evaporator. Since the pressure loss generated in the evaporator is roughly proportional to the 1.75th power of the refrigerant flow rate, the pressure loss generated in each of the evaporator 4a and the evaporator 4b is the same as that of the conventional refrigeration cycle apparatus (one evaporator). 30% (= 0.5 1.75 × 100).

上述のように、テトラフルオロプロペンを作動流体（冷媒）として使用した場合に冷媒配管で発生する圧力損失は、従来使用していたＲ４１０Ａの場合と比較して約３．６倍増加する。しかしながら、本実施の形態１の冷凍サイクル装置１００では、蒸発器４ａ及び蒸発器４ｂを並列に使用し、１つの蒸発器を流れる蒸気流速を小さくしている。このため、蒸発器４ａ及び蒸発器４ｂのそれぞれでの圧力損失は、従来の冷凍サイクル装置（作動流体がＲ４１０Ａで、蒸発器が１個の冷凍サイクル装置）と同等になる。したがって、蒸発器４ａ及び蒸発器４ｂでの圧力損失の増大を抑制できる。つまり、冷凍サイクル装置１００の性能低下や信頼性低下を抑制することができる。   As described above, when tetrafluoropropene is used as a working fluid (refrigerant), the pressure loss generated in the refrigerant pipe is increased by about 3.6 times compared to the case of R410A that has been conventionally used. However, in the refrigeration cycle apparatus 100 of the first embodiment, the evaporator 4a and the evaporator 4b are used in parallel, and the flow velocity of the steam flowing through one evaporator is reduced. For this reason, the pressure loss in each of the evaporator 4a and the evaporator 4b is equivalent to the conventional refrigeration cycle apparatus (the working fluid is R410A and the evaporator is one refrigeration cycle apparatus). Therefore, an increase in pressure loss in the evaporator 4a and the evaporator 4b can be suppressed. That is, it is possible to suppress a decrease in performance and reliability of the refrigeration cycle apparatus 100.

なお、本実施の形態１では、２個の蒸発器（蒸発器４ａ及び蒸発器４ｂ）を並列に接続した例について説明したが、これに限るものではなく、３個又はそれ以上の蒸発器を並列に接続しても同様の効果を発揮する。   In the first embodiment, an example in which two evaporators (evaporator 4a and evaporator 4b) are connected in parallel has been described. However, the present invention is not limited to this, and three or more evaporators are used. The same effect is exhibited even when connected in parallel.

また、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置は、作動流体として２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｙｆ）を用いたが、これに限ることは無く、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（１，３，３，３テトラフルオロペンタン）でも同様の効果を発揮する。また、ＨＦＯ−１２３４ｆｙとＲ１３４ａ、Ｒ１２５、及びＲ３２等の内少なくとも１つの冷媒とを混合した混合冷媒を用いてもよい。   In the refrigeration cycle apparatus according to the first embodiment, 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf) is used as the working fluid. However, the present invention is not limited to this, and HFO-1234ze (1 , 3,3,3 tetrafluoropentane) exhibit the same effect. Further, a mixed refrigerant obtained by mixing HFO-1234fy and at least one refrigerant such as R134a, R125, and R32 may be used.

実施の形態２．
蒸発器４ａ及び蒸発器４ｂのそれぞれの冷媒流れ上流側配管に減圧装置を設けることによって、より効率よく冷凍サイクル装置を運転することが可能となる。なお、本実施の形態２において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。 Embodiment 2. FIG.
By providing a decompression device in each refrigerant flow upstream pipe of the evaporator 4a and the evaporator 4b, the refrigeration cycle apparatus can be operated more efficiently. In the second embodiment, items that are not particularly described are the same as those in the first embodiment, and the same functions and configurations are described using the same reference numerals.

図２は、本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。冷凍サイクル装置１００の冷媒回路は、圧縮機１、凝縮器２、減圧装置３ａ、減圧装置３ｂ、蒸発器４ａ及び蒸発器４ｂが冷媒配管で接続されることにより構成されている。圧縮機１は、例えばスクロール式圧縮機である。凝縮器２は、例えばプレートフィンアンドチューブ熱交換器である。減圧装置３ａ及び減圧装置３ｂは、例えば電子式膨張弁である。蒸発器４ａ及び蒸発器４ｂは、例えばプレートフィンアンドチューブ熱交換器である。蒸発器４ａと蒸発器４ｂは、凝縮器２と圧縮機１との間に並列に接続されている。また、蒸発器４ａ及び蒸発器４ｂのそれぞれの冷媒流れ上流側配管には、減圧装置３ａ及び減圧装置３ｂが設けられている。この冷凍サイクル装置１００は、例えば２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｙｆ）等のテトラフルオロプロペン、又はこのテトラフルオロプロペンを含む混合冷媒を作動流体（冷媒）として用いている。   FIG. 2 is a refrigerant circuit diagram of the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. The refrigerant circuit of the refrigeration cycle apparatus 100 is configured by connecting the compressor 1, the condenser 2, the decompression device 3a, the decompression device 3b, the evaporator 4a, and the evaporator 4b with refrigerant piping. The compressor 1 is, for example, a scroll compressor. The condenser 2 is, for example, a plate fin and tube heat exchanger. The decompression device 3a and the decompression device 3b are, for example, electronic expansion valves. The evaporator 4a and the evaporator 4b are, for example, plate fin and tube heat exchangers. The evaporator 4 a and the evaporator 4 b are connected in parallel between the condenser 2 and the compressor 1. Moreover, the decompression device 3a and the decompression device 3b are provided in the refrigerant flow upstream pipes of the evaporator 4a and the evaporator 4b, respectively. The refrigeration cycle apparatus 100 uses, for example, tetrafluoropropene such as 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf) or a mixed refrigerant containing this tetrafluoropropene as a working fluid (refrigerant).

（動作説明）
次に本発明の冷凍サイクル装置１００の動作について説明する。
低温低圧の蒸気状冷媒は、圧縮機１により圧縮され、高温高圧の冷媒となって吐出される。圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は凝縮器２に流入する。そして、凝縮器２で空気や水に放熱しながら凝縮液化し、高圧液状冷媒となる。凝縮器２から出た高圧の液状冷媒は２つに分岐される。 (Description of operation)
Next, operation | movement of the refrigerating-cycle apparatus 100 of this invention is demonstrated.
The low-temperature and low-pressure vapor refrigerant is compressed by the compressor 1 and discharged as a high-temperature and high-pressure refrigerant. The high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 1 flows into the condenser 2. Then, it is condensed and liquefied while dissipating heat to the air or water in the condenser 2 to become a high-pressure liquid refrigerant. The high-pressure liquid refrigerant coming out of the condenser 2 is branched into two.

分岐された高圧の液状冷媒の一部は、減圧装置３ａに流入する。そして、この高圧の液状冷媒は減圧装置３ａで絞られて膨張（減圧）し、低温低圧の気液二相状態になる。減圧装置３ａを出た低温低圧で気液二相状態の冷媒は蒸発器４ａに流入する。そして、蒸発器４ａで空気や水に放熱しながら、低温低圧の蒸気状冷媒となる。一方、分岐された高圧の液状冷媒の残りの一部は、減圧装置３ｂに流入する。そして、この高圧の液状冷媒は減圧装置３ｂで絞られて膨張（減圧）し、低温低圧の気液二相状態になる。減圧装置３ｂを出た低温低圧で気液二相状態の冷媒は蒸発器４ｂに流入する。そして、蒸発器４ｂで空気や水に放熱しながら、低温低圧の蒸気状冷媒となる。蒸発器４ａ及び蒸発器４ｂのそれぞれを出た低温低圧の蒸気状冷媒は合流し、圧縮機１に吸入される。そして、再び圧縮機１により圧縮され、高温高圧の冷媒となって吐出される。   A part of the branched high-pressure liquid refrigerant flows into the decompression device 3a. The high-pressure liquid refrigerant is squeezed and expanded (depressurized) by the decompression device 3a to be in a low-temperature and low-pressure gas-liquid two-phase state. The low-temperature and low-pressure refrigerant in the gas-liquid two-phase state that exits the decompression device 3a flows into the evaporator 4a. And it becomes a low-temperature, low-pressure vapor-like refrigerant while radiating heat to air or water by the evaporator 4a. On the other hand, the remaining part of the branched high-pressure liquid refrigerant flows into the decompression device 3b. The high-pressure liquid refrigerant is squeezed and expanded (depressurized) by the decompression device 3b to be in a low-temperature and low-pressure gas-liquid two-phase state. The low-temperature and low-pressure refrigerant in the gas-liquid two-phase state that exits the decompression device 3b flows into the evaporator 4b. And it becomes a low-temperature and low-pressure vapor-like refrigerant while dissipating heat to air or water by the evaporator 4b. The low-temperature and low-pressure vapor refrigerants exiting each of the evaporator 4a and the evaporator 4b join together and are sucked into the compressor 1. Then, it is compressed again by the compressor 1 and discharged as a high-temperature and high-pressure refrigerant.

なお、減圧装置３ａの開度は、蒸発器４ａ出口での冷媒の過熱度が所定の温度（例えば５℃）となるように調整される。また、減圧装置３ｂの開度は、蒸発器４ｂ出口での冷媒の過熱度が所定の温度（例えば５℃）となるように調整される。   The opening degree of the decompression device 3a is adjusted so that the degree of superheat of the refrigerant at the outlet of the evaporator 4a becomes a predetermined temperature (for example, 5 ° C.). The opening of the decompression device 3b is adjusted so that the degree of superheat of the refrigerant at the outlet of the evaporator 4b becomes a predetermined temperature (for example, 5 ° C.).

このように構成された冷凍サイクル装置１００においては、実施の形態１と同様に蒸発器４ａと蒸発器４ｂとを、減圧装置３と圧縮機１との間に並列に接続している。このため、蒸発器４ａ及び蒸発器４ｂのそれぞれでの圧力損失は、従来の冷凍サイクル装置（作動流体がＲ４１０Ａで、蒸発器が１個の冷凍サイクル装置）と同等になる。したがって、蒸発器４ａ及び蒸発器４ｂでの圧力損失の増大を抑制できる。つまり、冷凍サイクル装置の性能低下や信頼性低下を抑制することができる。   In the refrigeration cycle apparatus 100 configured as described above, the evaporator 4 a and the evaporator 4 b are connected in parallel between the decompression device 3 and the compressor 1 as in the first embodiment. For this reason, the pressure loss in each of the evaporator 4a and the evaporator 4b is equivalent to the conventional refrigeration cycle apparatus (the working fluid is R410A and the evaporator is one refrigeration cycle apparatus). Therefore, an increase in pressure loss in the evaporator 4a and the evaporator 4b can be suppressed. That is, it is possible to suppress a decrease in performance and reliability of the refrigeration cycle apparatus.

さらに、蒸発器４ａ及び蒸発器４ｂのそれぞれの冷媒流れ上流側配管には、減圧装置３ａ及び減圧装置３ｂが設けられているので、蒸発器４ａ及び蒸発器４ｂのそれぞれを流れる冷媒の流量を減圧装置３ａ及び減圧装置３ｂのそれぞれで最適に制御することが出来る。このため、蒸発器４ａ及び蒸発器４ｂのそれぞれの伝熱状態を常に最適に維持することが出来る。したがって、より効率よく冷凍サイクル装置を運転することが可能となる。また、圧縮機１への液バック運転の発生を防ぐことも出来るので、信頼性の高い冷凍サイクル装置を得ることが出来る。   Further, since the decompression device 3a and the decompression device 3b are provided in the refrigerant flow upstream pipes of the evaporator 4a and the evaporator 4b, the flow rate of the refrigerant flowing through each of the evaporator 4a and the evaporator 4b is decompressed. Each of the device 3a and the decompression device 3b can be optimally controlled. For this reason, each heat transfer state of the evaporator 4a and the evaporator 4b can always be maintained optimally. Therefore, the refrigeration cycle apparatus can be operated more efficiently. Moreover, since generation | occurrence | production of the liquid back driving | operation to the compressor 1 can also be prevented, a highly reliable refrigeration cycle apparatus can be obtained.

なお、本実施の形態２では、２個の蒸発器（蒸発器４ａ及び蒸発器４ｂ）を並列に接続した例について説明したが、これに限るものではなく、３個又はそれ以上の蒸発器を並列に接続してもよい。各蒸発器の冷媒流れ上流側配管に減圧装置を設けることにより、上記同様の効果を発揮する冷凍サイクル装置を得ることができる。   In the second embodiment, an example in which two evaporators (evaporator 4a and evaporator 4b) are connected in parallel has been described. However, the present invention is not limited to this, and three or more evaporators are used. You may connect in parallel. By providing a decompression device in the refrigerant flow upstream pipe of each evaporator, a refrigeration cycle apparatus that exhibits the same effect as described above can be obtained.

また、本実施の形態２に係る冷凍サイクル装置は、作動流体として２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｙｆ）を用いたが、これに限ることは無く、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ（１，３，３，３テトラフルオロペンタン）でも同様の効果を発揮する。また、ＨＦＯ−１２３４ｆｙとＲ１３４ａ、Ｒ１２５、及びＲ３２等の内少なくとも１つの冷媒とを混合した混合冷媒を用いてもよい。   In the refrigeration cycle apparatus according to the second embodiment, 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf) is used as the working fluid. However, the present invention is not limited to this, and HFO-1234ze (1 , 3,3,3 tetrafluoropentane) exhibit the same effect. Further, a mixed refrigerant obtained by mixing HFO-1234fy and at least one refrigerant such as R134a, R125, and R32 may be used.

実施の形態３．
蒸発器と圧縮機との間と気液分離器とを接続するバイパス配管を設けることによっても、蒸発器での圧力損失の増大を抑制できる。なお、本実施の形態３において、特に記述しない項目については実施の形態１又は実施の形態２と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。 Embodiment 3 FIG.
An increase in pressure loss in the evaporator can also be suppressed by providing a bypass pipe connecting the evaporator and the compressor and the gas-liquid separator. In Embodiment 3, items that are not particularly described are the same as those in Embodiment 1 or Embodiment 2, and the same functions and configurations are described using the same reference numerals.

図３は、本発明の実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。冷凍サイクル装置１００の冷媒回路は、圧縮機１、凝縮器２、減圧装置３、及び蒸発器４が冷媒配管で接続されることにより構成されている。圧縮機１は、例えばスクロール式圧縮機である。凝縮器２は、例えばプレートフィンアンドチューブ熱交換器である。減圧装置３は、例えば電子式膨張弁である。蒸発器４は、例えばプレートフィンアンドチューブ熱交換器である。   FIG. 3 is a refrigerant circuit diagram of the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. The refrigerant circuit of the refrigeration cycle apparatus 100 is configured by connecting the compressor 1, the condenser 2, the decompression device 3, and the evaporator 4 with refrigerant piping. The compressor 1 is, for example, a scroll compressor. The condenser 2 is, for example, a plate fin and tube heat exchanger. The decompression device 3 is, for example, an electronic expansion valve. The evaporator 4 is, for example, a plate fin and tube heat exchanger.

また、この冷凍サイクル装置１００の冷媒回路には、気液分離器５、バイパス配管１０及びバイパス配管用流量制御弁１１が設けられている。気液分離器５は、減圧装置３と蒸発器４との間に設けられている。バイパス配管１０は、一方の端部が気液分離器５に接続され、他方の端部が蒸発器４と圧縮機１との間に接続されている。このバイパス配管１０には、バイパス配管１０に流入する冷媒量（蒸発器４に流入する冷媒量）を調整するバイパス配管用流量制御弁１１が設けられている。ここで、バイパス配管用流量制御弁１１が、本発明のバイパス配管用流量制御装置に相当する。   The refrigerant circuit of the refrigeration cycle apparatus 100 is provided with a gas-liquid separator 5, a bypass pipe 10, and a bypass pipe flow control valve 11. The gas-liquid separator 5 is provided between the decompression device 3 and the evaporator 4. The bypass pipe 10 has one end connected to the gas-liquid separator 5 and the other end connected between the evaporator 4 and the compressor 1. The bypass pipe 10 is provided with a bypass pipe flow control valve 11 that adjusts the amount of refrigerant flowing into the bypass pipe 10 (the amount of refrigerant flowing into the evaporator 4). Here, the bypass pipe flow control valve 11 corresponds to the bypass pipe flow control device of the present invention.

この冷凍サイクル装置１００は、例えば２，３，３，３−テトラフルオロプロペン（ＨＦＯ−１２３４ｙｆ）等のテトラフルオロプロペン、又はこのテトラフルオロプロペンを含む混合冷媒を作動流体（冷媒）として用いている。   The refrigeration cycle apparatus 100 uses, for example, tetrafluoropropene such as 2,3,3,3-tetrafluoropropene (HFO-1234yf) or a mixed refrigerant containing this tetrafluoropropene as a working fluid (refrigerant).

（動作説明）
次に本発明の冷凍サイクル装置１００の動作について説明する。
低温低圧の蒸気状冷媒は、圧縮機１により圧縮され、高温高圧の冷媒となって吐出される。圧縮機１から吐出された高温高圧の冷媒は凝縮器２に流入する。そして、凝縮器２で空気や水に放熱しながら凝縮液化し、高圧液状冷媒となる。凝縮器２から出た高圧の液状冷媒は、減圧装置３に流入する。そして、この高圧の液状冷媒は減圧装置３で絞られて膨張（減圧）し、低温低圧の気液二相状態になる。減圧装置３を出た低温低圧で気液二相状態の冷媒は気液分離器５に流入し、液状冷媒と蒸気状冷媒に分離される。 (Description of operation)
Next, operation | movement of the refrigerating-cycle apparatus 100 of this invention is demonstrated.
The low-temperature and low-pressure vapor refrigerant is compressed by the compressor 1 and discharged as a high-temperature and high-pressure refrigerant. The high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 1 flows into the condenser 2. Then, it is condensed and liquefied while dissipating heat to the air or water in the condenser 2 to become a high-pressure liquid refrigerant. The high-pressure liquid refrigerant discharged from the condenser 2 flows into the decompression device 3. The high-pressure liquid refrigerant is squeezed and expanded (depressurized) by the decompression device 3 to be in a low-temperature and low-pressure gas-liquid two-phase state. The low-temperature and low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant that exits the decompression device 3 flows into the gas-liquid separator 5 and is separated into liquid refrigerant and vapor refrigerant.

気液分離器５で分離された液状冷媒は、蒸発器４に流入する。そして、蒸発器４で空気や水に放熱しながら、低温低圧の蒸気状冷媒となる。一方、気液分離器５で分離された蒸気状冷媒は、バイパス配管１０に流入する。その後、バイパス配管１０から流出した蒸気状冷媒と蒸発器４から流出した蒸気状冷媒は合流し、圧縮機１に吸入される。そして、再び圧縮機１により圧縮され、高温高圧の冷媒となって吐出される。   The liquid refrigerant separated by the gas-liquid separator 5 flows into the evaporator 4. And while it is radiating heat to air and water with the evaporator 4, it becomes a low-temperature and low-pressure vapor refrigerant. On the other hand, the vapor refrigerant separated by the gas-liquid separator 5 flows into the bypass pipe 10. Thereafter, the vapor refrigerant flowing out of the bypass pipe 10 and the vapor refrigerant flowing out of the evaporator 4 merge and are sucked into the compressor 1. Then, it is compressed again by the compressor 1 and discharged as a high-temperature and high-pressure refrigerant.

例えば、減圧装置３を通過した低温低圧で気液二相冷媒の乾き度は通常０．２程度である。つまり、全冷媒流量のうち、８０％が液状冷媒、２０％が蒸気状冷媒となる。したがって、本実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００では、２０％の冷媒（蒸気状）がバイパス配管１０を通って（蒸発器４に流入せず）圧縮機１に吸引され、８０％の冷媒（液状）が蒸発器４に流入する。   For example, the dryness of the gas-liquid two-phase refrigerant at a low temperature and low pressure that has passed through the decompression device 3 is usually about 0.2. That is, 80% of the total refrigerant flow is a liquid refrigerant and 20% is a vapor refrigerant. Therefore, in the refrigeration cycle apparatus 100 according to the third embodiment, 20% of the refrigerant (vapor form) is sucked into the compressor 1 through the bypass pipe 10 (without flowing into the evaporator 4), and 80% of the refrigerant. (Liquid) flows into the evaporator 4.

蒸発器で発生する圧力損失は、冷媒の流速の１．７５乗に概略比例するので、本実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００（冷媒回路に気液分離器を設けたもの）の蒸発器４で発生する圧力損失は、従来の冷凍サイクル装置（冷媒回路に気液分離器を設けていないもの）の６８％（＝０．８1.75×１００）となる。つまり、本実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００（冷媒回路に気液分離器を設けたもの）は、従来の冷凍サイクル装置（冷媒回路に気液分離器を設けていないもの）のと比較して、蒸発器４の圧力損失を約３２％低減することができる。 Since the pressure loss generated in the evaporator is approximately proportional to the 1.75th power of the refrigerant flow rate, the evaporator of the refrigeration cycle apparatus 100 (the refrigerant circuit is provided with a gas-liquid separator) according to the third embodiment. The pressure loss generated in 4 is 68% (= 0.8 1.75 × 100) of the conventional refrigeration cycle apparatus (without a gas-liquid separator in the refrigerant circuit). That is, the refrigeration cycle apparatus 100 according to the third embodiment (having a gas-liquid separator in the refrigerant circuit) is compared with a conventional refrigeration cycle apparatus (having no gas-liquid separator in the refrigerant circuit). Thus, the pressure loss of the evaporator 4 can be reduced by about 32%.

このように構成された冷凍サイクル装置１００においては、減圧装置３と蒸発器４との間に気液分離器５を設け、蒸発器４に流入する冷媒は液状冷媒のみとしているので、蒸発器４内を流れる冷媒流量を低減でき、蒸発器４での冷媒圧力損失を小さくすることが可能となる。したがって、冷凍サイクル装置の性能低下や信頼性低下を抑制することができる。   In the refrigeration cycle apparatus 100 configured as described above, the gas-liquid separator 5 is provided between the decompression device 3 and the evaporator 4, and only the liquid refrigerant flows into the evaporator 4. The flow rate of the refrigerant flowing inside can be reduced, and the refrigerant pressure loss in the evaporator 4 can be reduced. Therefore, it is possible to suppress a decrease in performance and reliability of the refrigeration cycle apparatus.

また、本実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００には、バイパス配管１０に流入する冷媒量（蒸発器４に流入する冷媒量）を調整するバイパス配管用流量制御弁１１が設けられている。このため、冷凍サイクル装置１００の運転条件が変化しても、最適な冷媒量を蒸発器４に流入させることができる。つまり、蒸発器４の伝熱状態を常に最適に維持することが出来る。したがって、冷凍サイクル装置の性能低下や信頼性低下をより抑制することができる。なお、蒸発器４に流入させる冷媒量によっては、蒸発器４に、液状冷媒とともに蒸気状冷媒が流入してもよい。また、蒸発器４に流入させる冷媒量によっては、バイパス配管１０に、蒸気状冷媒とともに液状冷媒が流入してもよい。   The refrigeration cycle apparatus 100 according to the third embodiment is provided with a bypass pipe flow control valve 11 that adjusts the amount of refrigerant flowing into the bypass pipe 10 (the amount of refrigerant flowing into the evaporator 4). For this reason, even if the operating conditions of the refrigeration cycle apparatus 100 change, an optimal amount of refrigerant can be caused to flow into the evaporator 4. That is, the heat transfer state of the evaporator 4 can always be maintained optimally. Therefore, it is possible to further suppress performance degradation and reliability degradation of the refrigeration cycle apparatus. Depending on the amount of refrigerant flowing into the evaporator 4, a vapor refrigerant may flow into the evaporator 4 together with the liquid refrigerant. Further, depending on the amount of the refrigerant flowing into the evaporator 4, a liquid refrigerant may flow into the bypass pipe 10 together with the vapor refrigerant.

なお、本実施の形態３に係る冷凍サイクル装置１００は蒸発器を一個設けたものについて説明したが、実施の形態１又は実施の形態２のような複数の蒸発器を並列に設けた構成の冷凍サイクル装置としてもよい。   The refrigeration cycle apparatus 100 according to the third embodiment has been described as having one evaporator, but a refrigeration having a configuration in which a plurality of evaporators as in the first or second embodiment are provided in parallel. A cycle device may be used.

実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。3 is a refrigerant circuit diagram of the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態２に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。6 is a refrigerant circuit diagram of a refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態３に係る冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。6 is a refrigerant circuit diagram of a refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 3. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１ 圧縮機、２ 凝縮器、３（３ａ，３ｂ） 減圧装置、４（４ａ，４ｂ） 蒸発器、５ 気液分離器、１０ バイパス配管、１１ バイパス配管用流量制御弁、１００ 冷凍サイクル装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compressor, 2 Condenser, 3 (3a, 3b) Depressurizer, 4 (4a, 4b) Evaporator, 5 Gas-liquid separator, 10 Bypass piping, 11 Bypass piping flow control valve, 100 Refrigerating cycle device.

Claims (4)

圧縮機、凝縮器、減圧装置、複数の蒸発器が配管接続され、冷媒が循環する冷媒回路を備え、
前記冷媒は、テトラフルオロプロペン、又はテトラフルオロプロペンを含む混合冷媒を用い、
複数の前記蒸発器のそれぞれは並列に接続されていることを特徴とする冷凍サイクル装置。 A compressor, a condenser, a decompression device, a plurality of evaporators are connected by piping, and a refrigerant circuit in which a refrigerant circulates is provided.
The refrigerant is tetrafluoropropene or a mixed refrigerant containing tetrafluoropropene,
Each of the said several evaporator is connected in parallel, The refrigerating-cycle apparatus characterized by the above-mentioned. 前記減圧装置は、
複数の前記蒸発器のそれぞれの冷媒流れ上流側配管に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。 The decompressor is
The refrigeration cycle apparatus according to claim 1, wherein the refrigeration cycle apparatus is provided in a refrigerant flow upstream side pipe of each of the plurality of evaporators. 圧縮機、凝縮器、減圧装置、蒸発器が配管接続され、冷媒が循環する冷媒回路を備え、
前記冷媒は、テトラフルオロプロペン、又はテトラフルオロプロペンを含む混合冷媒を用い、
前記減圧装置と前記蒸発器との間に設けられた気液分離器と、
前記気液分離器と、前記蒸発器と前記圧縮機との間とを接続するバイパス配管と、
を有することを特徴とする冷凍サイクル装置。 A compressor, a condenser, a decompression device, and an evaporator are connected by piping, and a refrigerant circuit in which the refrigerant circulates is provided.
The refrigerant is tetrafluoropropene or a mixed refrigerant containing tetrafluoropropene,
A gas-liquid separator provided between the decompression device and the evaporator;
A bypass pipe connecting between the gas-liquid separator and the evaporator and the compressor;
A refrigeration cycle apparatus comprising: 前記バイパス配管には、バイパス配管用流量制御装置が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の冷凍サイクル装置。   The refrigeration cycle apparatus according to claim 3, wherein the bypass pipe is provided with a flow control device for bypass pipe.
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