1.本公开涉及一种具有级联热交换器的制冷剂循环系统。


背景技术：

2.在专利文献1(日本专利特开2014-74508号公报)中公开了一种具有级联热交换器的制冷剂循环系统。


技术实现要素：

发明所要解决的技术问题
3.有时，在制热运转中制冷剂循环系统所需的制冷剂量与制冷运转中制冷剂循环系统所需的制冷剂量之间存在差异。级联热交换器的容积与利用热交换器的容积的差值是上述差异的原因。在差值大的情况下，为了进行制热运转或制冷运转中需要更多的制冷剂的运转，制冷剂循环系统不得不预先收纳大量的制冷剂。然而，对于减少向制冷剂循环系统填充的制冷剂量存在需求。解决技术问题所采用的技术方案
4.第一观点的制冷剂循环系统包括：使第一制冷剂循环的蒸气压缩式的一次侧循环；使第二制冷剂循环的蒸气压缩式的二次侧循环；以及使第一制冷剂与第二制冷剂之间进行热交换的级联热交换器。二次侧循环具有二次侧热交换器，二次侧热交换器用于利用第二制冷剂从级联热交换器获得的冷热或温热。二次侧热交换器具有扁平多孔管。
5.根据上述结构，二次侧热交换器具有扁平多孔管。具有扁平多孔管的类型的热交换器的容积往往较小。因此，由于级联热交换器的容积与二次侧热交换器的容积的差值较小，因此，能够减少向制冷剂循环系统填充的制冷剂量。
6.在第一观点的制冷剂循环系统的基础上，在第二观点的制冷剂循环系统中，扁平多孔管具有孔径为0.05mm以上且2.0mm以下的制冷剂流路。
7.在第一观点或第二观点的制冷剂循环系统的基础上，在第三观点的制冷剂循环系统中，级联热交换器是板式热交换器。
8.在第一观点至第三观点中任一观点的制冷剂循环系统的基础上，在第四观点的制冷剂循环系统中，级联热交换器具有使第一制冷剂流过的第一制冷剂通路和使第二制冷剂流过的第二制冷剂通路。二次侧热交换器的容积即第一容积v1与级联热交换器的第二制冷剂通路的容积即第二容积v2满足下述关系：
9.[数学式1]
[0010]
在第一观点至第四观点中任一观点的制冷剂循环系统的基础上，第五观点的制冷剂循环系统包括多个二次侧循环和多个级联热交换器。
附图说明
[0011]
图1是表示第一实施方式的制冷剂循环系统100的图。图2是表示第二实施方式的制冷剂循环系统100’的图。
具体实施方式
[0012]
＜第一实施方式＞(1)整体结构图1表示制冷剂循环系统100。制冷剂循环系统100用于从热源获得冷热或温热，并将冷热或温热提供给用户。
[0013]
制冷剂循环系统100具有一台热源单元10、一台级联单元30和一台利用单元50。
[0014]
通过连接热源单元10与级联单元30进行，构成蒸气压缩式的一次侧循环20。一次侧循环20是供第一流体循环的回路。第一流体是制冷剂。
[0015]
通过连接级联单元30与利用单元50，构成蒸气压缩式的二次侧循环40。二次侧循环40是供第二流体循环的回路。第二流体是制冷剂。第一流体和第二流体既可以是相同的制冷剂，也可以是不同的制冷剂。
[0016]
(2)详细结构(2-1)热源单元10热源单元10从作为热源的外部气体获得冷热或温热。热源单元10具有压缩机11、四通切换阀12、热源热交换器13、热源膨胀阀14、过冷膨胀阀15、过冷热交换器16、液体截止阀18和气体截止阀19。
[0017]
压缩机11将第一流体即低压气体制冷剂吸入并对其进行压缩，并排出高压气体制冷剂。四通切换阀12在制冷运转时进行图1的实线所示的连接，在制热运转时进行图1的虚线所示的连接。热源热交换器13在第一流体与外部气体之间进行热交换。热源热交换器13在制冷运转时作为冷凝器发挥作用，在制热运转时作为蒸发器发挥作用。热源膨胀阀14对第一流体的流量进行调节。而且，热源膨胀阀14作为使第一流体减压的减压装置发挥作用。
[0018]
过冷膨胀阀15对循环的第一流体进行减压并制作出冷却用气体。过冷热交换器16通过使循环的第一流体与冷却用气体进行热交换，以向第一流体提供过冷度。
[0019]
液体截止阀18、气体截止阀19在热源单元10的设置工程等情况下将供第一流体循环的流路阻断。
[0020]
(2-2)级联单元30级联单元30用于使第一流体与第二流体之间进行热交换。
[0021]
级联单元30具有一次侧膨胀阀31、二次侧膨胀阀32、压缩机33、四通切换阀34、级联热交换器35、液体截止阀38和气体截止阀39。
[0022]
一次侧膨胀阀31对在一次侧循环20中循环的第一流体的量进行调节。而且，一次侧膨胀阀31使第一流体减压。
[0023]
二次侧膨胀阀32对在二次侧循环40中循环的第二流体的量进行调节。而且，二次侧膨胀阀32使第二流体减压。
[0024]
压缩机33将第二流体即低压气体制冷剂吸入并对其进行压缩，并排出高压气体制冷剂。四通切换阀34作为切换装置发挥作用，在制冷运转时进行图1的实线所示的连接，在
制热运转时进行图1的虚线所示的连接。
[0025]
级联热交换器35用于使第一流体与第二流体之间进行热交换。级联热交换器35例如是板式热交换器。级联热交换器35具有第一流体通路351以及第二流体通路352。第一流体通路351供第一流体流过。第二流体通路352供第二流体流过。级联热交换器35在制冷运转时作为第一流体的蒸发器且第二流体的冷凝器发挥作用，在制热运转时作为第一流体的蒸发器且第二流体的冷凝器发挥作用。
[0026]
液体截止阀38、气体截止阀39在级联单元30的设置工程等情况下将供第二流体循环的流路阻断。
[0027]
(2-3)利用单元50利用单元50用于向用户提供冷热或温热。利用单元50具有利用热交换器51和利用膨胀阀52。利用热交换器51用于使用户利用冷热或温热。利用热交换器51是微通道式热交换器，具有扁平多孔管。扁平多孔管具有例如孔径为0.05mm以上且2.0mm以下的制冷剂流路。利用膨胀阀52对在二次侧循环40中循环的第二流体的量进行调节。而且，利用膨胀阀52作为使第二流体减压的减压装置发挥作用。
[0028]
(3)动作(3-1)制冷运转(3-1-1)一次侧循环20的动作压缩机11将第一流体即低压气体制冷剂吸入并排出高压气体制冷剂。高压气体制冷剂经由四通切换阀12到达热源热交换器13。热源热交换器13使高压气体制冷剂冷凝，由此制作出高压液体制冷剂。此时，第一流体即制冷剂向外部气体释放热量。高压液体制冷剂流过被设置成全开的热源膨胀阀14，流过过冷热交换器16，并经由液体截止阀18到达一次侧膨胀阀31。设定成适当的开度的一次侧膨胀阀31对高压液体制冷剂进行减压，由此制作出低压气液两相制冷剂。低压气液两相制冷剂进入级联热交换器35的第一流体通路351。级联热交换器35使低压气液两相制冷剂蒸发，由此制作出低压气体制冷剂。此时，第一流体从第二流体吸收热量。低压气体制冷剂离开第一流体通路351，流过气体截止阀19，并经由四通切换阀12被吸入压缩机11。
[0029]
离开热源膨胀阀14的高压液体制冷剂的一部分通过设定成适当的开度的过冷膨胀阀15减压，成为气液两相的冷却用气体。冷却用气体流过过冷热交换器16。此时，冷却用气体通过使高压液体制冷剂变冷而赋予过冷度。冷却用气体离开过冷热交换器16，并与来自四通切换阀12的低压气体制冷剂混合，并向压缩机11被吸入。
[0030]
(3-1-2)二次侧循环40的动作压缩机33将第二流体即低压气体制冷剂吸入并排出高压气体制冷剂。高压气体制冷剂经由四通切换阀34进入级联热交换器35的第二流体通路352。级联热交换器35使高压气体制冷剂冷凝，由此制作出高压液体制冷剂。此时，第二流体向第一流体释放热量。高压液体制冷剂离开第二流体通路352，流过液体截止阀38，到达二次侧膨胀阀32。设定成适当的开度的二次侧膨胀阀32对高压液体制冷剂进行减压，由此制作出低压气液两相制冷剂。低压气液两相制冷剂到达利用膨胀阀52。设定成适当的开度的利用膨胀阀使低压气液两相制冷剂的压力进一步下降。低压气液两相制冷剂到达利用热交换器51。利用热交换器51使低压气液两相制冷剂蒸发，由此制作出低压气体制冷剂。此时，第二流体即制冷剂从用户所
在的环境吸收热量。低压气体制冷剂离开利用热交换器51，流过气体截止阀39，并经由四通切换阀12被吸入压缩机33。
[0031]
(3-2)制热运转(3-2-1)一次侧循环20的动作压缩机11将第一流体即低压气体制冷剂吸入并排出高压气体制冷剂。高压气体制冷剂经由四通切换阀12流过气体截止阀19并进入级联热交换器35的第一流体通路351。级联热交换器35使高压气体制冷剂冷凝，由此制作出高压液体制冷剂。此时，第一流体向第二流体释放热量。高压液体制冷剂流过被设置成全开的一次侧膨胀阀31，接着，流过液体截止阀18以及过冷热交换器16，到达热源膨胀阀14。设定成适当的开度的热源膨胀阀14对高压液体制冷剂进行减压，由此制作出低压气液两相制冷剂。低压气液两相制冷剂到达热源热交换器13。热源热交换器13使低压气液两相制冷剂蒸发，由此制作出低压气体制冷剂。此时，第一流体即制冷剂从外部气体吸收热量。低压气体制冷剂流过四通切换阀12被吸入到压缩机11。
[0032]
(3-2-2)二次侧循环40的动作压缩机33将第二流体即低压气体制冷剂吸入并排出高压气体制冷剂。高压气体制冷剂经由四通切换阀34流过气体截止阀39并到达利用热交换器51。利用热交换器51使高压气体制冷剂冷凝，由此制作出高压液体制冷剂。此时，第二流体即制冷剂向用户所在的环境释放热量。高压液体制冷剂到达利用膨胀阀52。设定成适当的开度的利用膨胀阀52对高压液体制冷剂进行减压，由此制作出低压气液两相制冷剂。低压气液两相制冷剂流过液体截止阀38并到达二次侧膨胀阀32。设定成适当的开度的二次侧膨胀阀32使低压气液两相制冷剂的压力进一步下降。低压气液两相制冷剂进入级联热交换器35的第二流体通路352。级联热交换器35使低压气液两相制冷剂蒸发，由此制作出低压气体制冷剂。此时，第二流体从第一流体吸收热量。低压气体制冷剂离开第二制冷剂通路352，流过四通切换阀34，并被吸入压缩机33。
[0033]
(4)热交换器的规格利用热交换器51的容积是第一容积v1。级联热交换器35的第二流体通路352的容积是第二容积v2。第一容积v1与第二容积v2存在下述关系：
[0034]
[数学式1]
[0035]
优选，第一容积v1与第二容积v2存在下述关系：
[0036]
[数学式2]
[0037]
(5)特征(5-1)利用热交换器51具有扁平多孔管。具有扁平多孔管的类型的热交换器的容积往往较小。因此，由于级联热交换器35的容积与利用热交换器51的容积的差值较小，因此，能够
减少向制冷剂循环系统100填充的制冷剂量。
[0038]
(5-2)利用热交换器51的扁平多孔管具有孔径为0.05mm以上且2.0mm以下的制冷剂流路。因此，利用热交换器51的容积往往较小。因此，由于级联热交换器35的容积与利用热交换器51的容积的差值较小，因此，能够减少向制冷剂循环系统100填充的制冷剂量。
[0039]
(5-3)级联热交换器35是板式热交换器。因此，在第一流体与第二流体之间能够进行高效的热交换。
[0040]
(5-4)第一容积v1与第二容积v2存在下述关系：
[0041]
[数学式1]因此，由于级联热交换器35的容积与利用热交换器51的容积的差值较小，所以能够减少向制冷剂循环系统100填充的制冷剂量。
[0042]
(6)变形例在上述实施方式中，利用单元50的台数是一台。作为替代，利用单元的台数也可以是两台以上。在该情况下，在上述数学式中，第一容积v1是所有利用单元的利用热交换器的容积的总和。
[0043]
＜第二实施方式＞(1)整体结构图2表示制冷剂循环系统100’。与第一实施方式的不同点在于，制冷剂循环系统100’具有一台热源单元10、两台级联单元30a、30b、四台利用单元50a、50b、50c、50d。
[0044]
通过连接热源单元10与级联单元30a、30b，构成蒸气压缩式的一次侧循环20。一次侧循环20是供第一流体循环的回路。第一流体是制冷剂。
[0045]
通过连接级联单元30a与利用单元50a、50b，构成蒸气压缩式的二次侧循环40a。通过连接级联单元30b与利用单元50c、50d，构成另一蒸气压缩式的二次侧循环40b。二次侧循环40a、40b是供第二流体循环的回路。第二流体是制冷剂。第一流体和第二流体既可以是相同的制冷剂，也可以是不同的制冷剂。
[0046]
(2)详细结构(2-1)热源单元10热源单元10具有与第一实施方式的热源单元10相同的结构。
[0047]
(2-2)级联单元30a、30b级联单元30a、30b具有与第一实施方式的级联单元30相同的结构。
[0048]
第一级联单元30a具有级联热交换器35。该级联热交换器35的第二流体通路352的容积是v21。
[0049]
第二级联单元30b具有级联热交换器35。该级联热交换器35的第二流体通路352的容积是v22。此处，所有级联热交换器35的第二流体通路352的容积的总和即第二容积v2满足
下述关系：
[0050]
[数学式3]v2＝v21+v22。
[0051]
(2-3)利用单元50a、50b、50c、50d利用单元50a、50b、50c、50d具有与第一实施方式的利用单元50a相同的结构。
[0052]
第一利用单元50a具有利用热交换器51。该利用热交换器51的容积是v11。
[0053]
第二利用单元50b具有利用热交换器51。该利用热交换器51的容积是v12。
[0054]
第三利用单元50c具有利用热交换器51。该利用热交换器51的容积是v13。
[0055]
第四利用单元50d具有利用热交换器51。该利用热交换器51的容积是v14。
[0056]
此处，所有利用热交换器51的容积的总和即第一容积v1满足下述关系：
[0057]
[数学式4]v1＝v11+v12+v13+v14。
[0058]
(3)热交换器的规格(3-1)第一二次侧循环40a以成立下述关系的方式设计热交换器的容积。
[0059]
[数学式5]
[0060]
优选，以成立下述关系的方式设计热交换器的容积。
[0061]
[数学式6]
[0062]
(3-2)第二二次侧循环40b以成立下述关系的方式设计热交换器的容积。
[0063]
[数学式7]
[0064]
优选，以成立下述关系的方式设计热交换器的容积。
[0065]
[数学式8]
[0066]
(3-3)制冷剂循环系统100’整体以成立下述关系的方式设计热交换器的容积。
[0067]
[数学式1]
[0068]
优选，以成立下述关系的方式设计热交换器的容积。
[0069]
[数学式2]
[0070]
(4)特征在第二实施方式中，关于多个二次侧循环40a、40b，采用第一实施方式中采用的利用热交换器51以及级联热交换器35。因此，由于级联热交换器35的容积与利用热交换器51的容积的差值较小，因此，能够减少向制冷剂循环系统100填充的制冷剂量。
[0071]
(5)变形例(5-1)变形例2a在上述实施方式中，级联单元30a、30b的台数是两台。作为替代，级联单元的台数也可以是三台以上。
[0072]
(5-2)变形例2b在上述实施方式中，利用单元50a、50b、50c、50d具有的四台利用热交换器51与第一实施方式相同地具有扁平多孔管。作为替代，也可以是，四个利用热交换器51的一部分具有扁平多孔管，且四个利用热交换器51的一部分是交叉翅片式热交换器。
[0073]
(5-3)变形例2c也可将第一实施方式的各变形例应用于第二实施方式。
[0074]
＜结语＞以上，对本公开的实施方式进行了说明，但应当理解的是，能够在不脱离权利要求书所记载的本公开的主旨以及范围的情况下进行形态和细节的多种变更。符号说明
[0075]
10：热源单元；20：一次侧循环；30：级联单元；30a：级联单元；30b：级联单元；35：级联热交换器；35a：级联热交换器；35b：级联热交换器；40：二次侧循环；40a：二次侧循环；40b：二次侧循环；50：利用单元；50a：利用单元；50b：利用单元；50c：利用单元；50d：利用单元；51：利用热交换器(二次侧热交换器)；351：第一流体通路；352：第二流体通路；
v1：第一容积；v2：第二容积。现有技术文献专利文献
[0076]
专利文献1：日本特开2014-74508号公报。