JP3877207B2 - Hot water supply system for CO2 refrigeration cycle - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮機、ガスクーラ、膨張弁、蒸発器よりなるＣＯ２超臨界冷凍サイクルにおいて、ガスクーラによるガス給湯ラインと圧縮機のオイルクーラによるオイル給湯ラインとの組み合わせにより、直列若しくは並列接続または個別に形成された給湯ラインを備える構成とした、効率的構成よりなるＣＯ２冷凍サイクルの給湯システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記ＣＯ２超臨界冷凍サイクルに使用されるＣＯ２冷媒は、地球環境汚染防止、とりわけ、オゾン層破壊、地球温暖化防止のため、フロンより遥かにその悪影響が少なく、毒性もなく、自然界に多く存在する自然冷媒の一つとしてその存在が注目されるようになり、また、ＣＯ２を冷媒として使用した蒸気圧縮冷凍サイクルが多用される傾向にある。
しかし、ＣＯ２は温度３１．０６℃の低い温度で臨界点に達するので、これを使用する蒸気圧縮冷凍サイクルは、前記臨界点を越えた超臨界域を含むサイクルを形成することになり、一般の蒸気圧縮式冷凍サイクルに見られた凝縮過程を伴うことなく顕熱変化による冷却を受け、超臨界の高圧高温冷媒より高圧低温冷媒となり、ついで、膨張弁による断熱膨張により気液二相混合状態をなし、蒸発器で蒸発させ冷熱を外部に送出している。例えば、特許文献１に示す提案がある。
【０００３】
図７には、圧縮機１０１、ガスクーラ（ガス冷却器または放熱器という）１０２、膨張機１０３、蒸発器１０４よりなるＣＯ２蒸気圧縮式冷凍サイクルの概略構成を示してある。また、図８には、図７の冷凍サイクルにおけるＣＯ２超臨界冷凍サイクルを示すモリエル線図が示してある。
図８に見るように、ＣＯ２冷媒はスクリュー圧縮機である圧縮機１０１で圧縮され、Ａ→Ｂに示すように臨界点Ｋ（臨界温度３１．１℃、臨界圧力ＰＫ＝７５．２８ｋｇ／ｃｍ２）を越えた圧力Ｐ２まで圧縮される。ついで、図のＢ→Ｃに示すように、この圧縮された高圧高温ＣＯ２の顕熱をガスクーラ１０２で大気に放熱し、さらに放熱された高圧低温ＣＯ２を図のＣ→Ｄに示すように膨張弁１０３で等エンタルピ線に沿って膨張させ圧力を降下させる。この圧力降下により気液二相混合の湿り蒸気となってＣＯ２冷媒を蒸発器１０４で液相を気化し冷熱を外部へ放出する。
【０００４】
上記図８に見るように、臨界点Ｋを通る等温線ＴＫの右側であって飽和蒸気線の臨界圧ＰＫ（７５．２８ｋｇ／ｃｍ２）以上の蒸気圧の右側領域では密度の高いガス状態となり、この領域では一般に液化されることなく、ガスクーラを使用しての顕熱冷却により前記等温線ＴＫの左側の液状可能の状態の高圧低温ＣＯ２を得て、次工程の膨張減圧に移行させているが、そのためには前記ガスクーラ単独での冷却には大きな吸熱容量を必要としている。
【０００５】
一方ＣＯ２超臨界冷凍サイクルの場合は圧縮機に吸入される冷媒は高温状態となり潤滑油の劣化の問題があり、圧縮機各部の破損の原因を形成し、冷凍効率の向上とともにこれらの画期的な解決手段の実現が望まれている。
上記高熱化を防ぐために過熱度を低くし、図８の点Ａの状態で運転すると、圧縮機に液相冷媒が流入し、圧縮機の破損の原因を形成する、そのため一般にわずかに飽和蒸気線Ｓｖより右の状態で運転している。
【０００６】
そのため、スクリュー圧縮機においてはオイルクーラを設け、インジェクション冷却部とジャーナル冷却部とより構成している。前者は、圧縮ガスの冷却とシール効果を得るため、圧縮室入口に潤滑油をインジェクションにより噴射し、冷媒ガスとともに吐出された前記潤滑油は油分離器により分離され、分離した油を冷却水や冷媒で冷却する冷却部を設け、後者は、圧縮室のケーシングを冷却水で冷却する冷却部を指し、オイルクーラはその両者により行なう構成にしてある。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−４２３５公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した問題点に鑑みなされたもので、
潤滑油過熱防止のために設けてあるオイルクーラの有効利用を図り、該オイルクーラをガスクーラに併設させ、ガスクーラとの多様的組合せにより、高圧側の高圧高温ＣＯ２冷媒の顕熱冷却をより確実且つ効率的に行う、ＣＯ２冷凍サイクルの給湯システムの提供を目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明の第１の発明であるＣＯ２冷凍サイクルの給湯システムは、
圧縮機、ガスクーラ、膨張弁、蒸発器よりなるＣＯ２冷凍サイクルの前記圧縮機により得られた高圧側の高温超臨界ＣＯ２を放熱冷却させるガスクーラを使用したＣＯ２超臨界冷凍サイクルの給湯システムにおいて、
前記給湯システムは、前記ガスクーラの出口より常温水を供給して入口で中温水を得る向流式のガス給湯ラインと、該ガス給湯ラインを出た中温水を圧縮機のオイルクーラに導入しその出口で高温水を得るようにしたオイル給湯ラインとより構成し、
前記ガス給湯ラインとオイル給湯ラインとを直列接続し、
更に前記ガス給湯ラインとオイル給湯ラインは、温度変化を縦軸にとりエンタルピ変化を横軸にとるＣＯ２温度エンタルピ曲線の下側温度領域に近接して設けられ、ガス給湯ラインの吸熱状況を示す温度エンタルピ直線の中温側端部と、オイルとの熱交換をするオイル給湯ラインの温度エンタルピ直線の中温側端部とを折れ線状に接続し、それぞれの吸熱容量に対応して冷却するＣＯ２エンタルピ変化量を内分比分担をする構成としたことを特徴とする。
【００１０】
上記第１の発明は、ＣＯ２超臨界冷凍サイクルの高圧側の約９０℃の高温超臨界ＣＯ２を放熱冷却させて高圧低温ＣＯ２を得る冷却手段に、ガスクーラによるガス給湯ラインとオイルクーラによるオイル給湯ラインとを直列状に設け、それぞれが受け持つ冷却温度分担区域を決めガス給湯ラインにより５０〜６０℃の中温水を得て、ついでオイル給湯ラインにより７０〜８０℃の高温水を得る構成とするとともに、オイルクーラの有効利用を図ったものである。
そして、前記ガス給湯ラインは向流式を使用し、ガスクーラの高圧側高温超臨界ＣＯ２の出口側より常温水を導入し、入口側より中温水を得るようにしてある。
【００１１】
【００１２】
上記発明は、前記第１の発明における高圧側ＣＯ２の冷却に際して、直列状に接続したガス給湯ラインとオイル給湯ラインのそれぞれの吸熱容量に対応した最適冷却を可能とする仕様につき特定したものである。
圧縮機により約９０℃の吐出温度まで加熱された高圧側の高圧高温ＣＯ２は、前記冷却手段により約３０℃（夏季の場合）又は約１０℃（冬季の場合）に冷却される。
この場合、前記ガス給湯ラインとオイル給湯ラインのそれぞれの吸熱状況を示す温度エンタルピ直線と、高圧高温ＣＯ２が前記冷却手段により冷却される過程を示すＣＯ２温度エンタルピ曲線とを、縦軸に温度変化をとり横軸にエンタルピ変化を示すＴ−Ｈ座標に示す場合に、図２に示すように、ガス給湯ラインの温度エンタルピ直線２１ａとオイル給湯ラインの温度エンタルピ直線２２ａとは前記ＣＯ２温度エンタルピ曲線２０の下側温度領域で折れ線接続させるとともに、それぞれの吸熱容量△ＨＧＣ、△ＨＯＣにより高圧側の高温超臨界ＣＯ２の冷却されるエンタルピ総量Ｈｃを内分比する最適位置関係にあるよう構成する。
【００１３】
そして、上記ガス給湯ラインとオイル給湯ラインの折れ線接続をして最適位置関係を形成した、ガス給湯ラインの温度エンタルピ直線２１ａとオイル給湯ラインの温度エンタルピ直線２２ａは、前記ＣＯ２温度エンタルピ曲線２０に接触又は交叉することなく、より近接した位置に設定される。
【００１４】
また、本第２発明は、圧縮機、ガスクーラ、膨張弁、蒸発器よりなるＣＯ２冷凍サイクルの前記圧縮機により得られた高圧側の高温超臨界ＣＯ２を放熱冷却させるガスクーラを使用したＣＯ２超臨界冷凍サイクルの給湯システムにおいて、
前記給湯システムは、前記ガスクーラの出口より常温水を供給して入口で中温水を得る向流式のガス給湯ラインと、該ガス給湯ラインを出た中温水を圧縮機のオイルクーラに導入しその出口で高温水を得るようにしたオイル給湯ラインとより構成し、
前記ガス給湯ラインとオイル給湯ラインとを直列接続し、
更に前記ガス給湯ラインは、ＣＯ２温度エンタルピ曲線の変極点の下部付近で第１ガスラインと第２ガスラインに分割して折れ線接続させ、第２ガスラインが前記ＣＯ２温度エンタルピ曲線に接触ないし交叉する事無くその下側の近接位置に位置させるとともに、高温側端部をオイル給湯ラインの低温側端部に折れ線接続をさせ、前記ＣＯ２温度エンタルピ曲線の下側温度領域に多折給湯ラインを形成する構成にしても良い。
【００１５】
上記第２発明は、
図３に示すように、前記ガス給湯ラインの温度エンタルピ直線をＣＯ２温度エンタルピ曲線２０の変極点Ｆの下側付近で第１ガスライン２１ａＸと第２ガスライン２１ａＹに分割折れ線接続をさせ、第２ガスラインの温度エンタルピ直線２１ａＹは前記ＣＯ２温度エンタルピ曲線２０に対し略切線状に設ける構成としたもので、このような多折給湯ラインの形成により前記位置関係をより最適化したものである。
【００１６】
また、本発明の第３の発明であるＣＯ２冷凍サイクルの給湯システムは、
圧縮機、ガスクーラ、膨張弁、蒸発器よりなるＣＯ２冷凍サイクルの前記圧縮機により得られた高圧側の高温超臨界ＣＯ２を放熱冷却させるガスクーラを使用したＣＯ２超臨界冷凍サイクルの給湯システムにおいて、
前記給湯システムを形成する給湯ラインは、高圧側の高温ＣＯ２の放熱をするガス給湯ラインと圧縮機オイルの熱交換をするオイル給湯ラインとより構成し、
前記ガス給湯ラインとオイル給湯ラインには、それぞれの所定給湯水による個別給湯若しくは直並列給湯をさせ、
更に前記ガス給湯ラインを、ＣＯ２温度エンタルピ曲線の変極点の下部付近で低温側の第１ガスラインと高温側の第２ガスラインに分割し、
前記第１ガスラインにより変極点までのＣＯ２温度エンタルピ曲線の熱量の回収により中温給湯水を得るよう水量制御をし、
前記第２ガスラインとオイル給湯ラインは、ＣＯ２冷媒のガスクーラ入口側より下流側に向けそれぞれを併設させ、ＣＯ２温度エンタルピ曲線の高温域の熱量を回収させるとともに、ＣＯ２冷媒のガスクーラ入口温度に出来るだけ近接する高温給湯水を得るよう水量制御をして、
前記中温給湯水と高温給湯水とを混合して所定温度の給湯を可能としたことを特徴とする。
【００１７】
上記発明は、前記第１の発明とはその構成内容を異にする第２の発明について記載されたもので、第１の発明の給湯システムはガス給湯ラインとオイル給湯ラインとを直列状に構成したものであるが、第２の発明においてはそれぞれの給湯ラインを独立させ個別の自立した給湯ラインを形成させ、それらを適宜組み合わせて並列ないし直並列させる構成にしてある。
なお、前記ガス給湯ラインは適宜分割しても良い。
【００１８】
【００１９】
上記第３発明は、図５に示すように、前記ガス給湯ラインの温度エンタルピ直線をＣＯ２温度エンタルピ曲線２０の変極点Ｆの下側付近で第１ガスライン２１ａＸＸと第２ガスライン２１ａＹＹに分割して個別の給湯ラインを形成させ、
前記第１ガスライン２１ａＸＸにより変極点ＦまでのＣＯ２温度エンタルピ曲線の熱量を回収させ、該回収により中温給湯を可能とする水量制御をし、
前記第２ガスライン２１ａＹＹとオイル給湯ライン２２ａは、ＣＯ２冷媒のガスクーラ入口側よりガスクーラに沿って下流側に向けそれぞれを併設させ、ＣＯ２温度エンタルピ曲線２０の高温域の熱量を回収させるとともに、ＣＯ２冷媒のガスクーラ入口温度に出来るだけ近接する高温給湯水を得るよう水量制御をして、前記中温給湯水と高温給湯水とを混合して所定温度の給湯を可能としたものである。
【００２０】
本発明の場合は、他の発明のように各給湯ラインがＣＯ２温度エンタルピ曲線２０の下部の温度領域で折れ線接続せずに、その両端の低温部と高温部に給湯ラインを個別に配設する構成にしてあるため、各給湯ラインは前記ＣＯ２温度エンタルピ曲線に出来る限り接近した状況での熱の授受を行うことができ、高い給湯効率を上げることができる。
【００２１】
そして上記第１乃至第３の発明における、
前記オイル給湯ラインは、インジェクション給湯ラインとジャーナル給湯ラインに分岐し、分岐した二つのラインを直列接続した構成が好ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の第１の発明のＣＯ２冷凍サイクルの給湯システムの概略構成を示す図で、図２は図１の直列接続する第１の実施例を示す図で、ガス給湯ラインとオイル給湯ラインの吸熱エンタルピによる分割給湯の状況を示す図である。図３は図１の第２の実施例を示す図である。図４は本発明の第２の発明のＣＯ２冷凍サイクルの給湯システムの概略構成を示す図で、図５は図４の一実施例を示す図で、図６は図４の別の実施例を示す図である。
【００２３】
図１、図４に見るように、本発明のＣＯ２冷凍サイクルの給湯システムは、当該冷凍サイクルのガスクーラと、スクリュー圧縮機の加熱オイルを冷却するオイルクーラとの二つの組合せにより形成された冷却手段を有効に利用した給湯システムに係わるもので、図１に示す第１の発明は前記ガスクーラとオイルクーラとを直列状に接続する構成を備えたシステムである。
【００２４】
図１に示すＣＯ２冷凍サイクルの給湯システムは、ＣＯ２超臨界冷凍サイクル１０のガスクーラ１２のガス給湯ライン１２ａと、オイルクーラ１３のオイル給湯ライン１３ａとの直列状接続により構成する。
【００２５】
図２は、図１の直列接続するガス給湯ライン１２ａとオイル給湯ライン１３ａがそれぞれの吸熱能力に対応して高圧高温ＣＯ２のエンタルピを分割給湯する状況を示す図で、ＣＯ２超臨界冷凍サイクル１０の高圧側の高温ＣＯ２は、圧縮機１１の吐出側温度（約９０℃）よりガスクーラ１２の出口温度（夏季は約３０℃、冬季は約１０℃）まで冷却されるが、その温度変化（縦軸）に対するエンタルピ変化（横軸）の状況をＣＯ２温度エンタルピ曲線２０で示してあり、
また、上記ＣＯ２温度エンタルピ曲線２０の下部温度領域には、前記高圧側のＣＯ２冷媒を冷却するガス給湯ライン１２ａとオイル給湯ライン１３ａの吸熱能力を表すガス温度エンタルピ直線２１ａとオイル温度エンタルピ直線２２ａが示してある。
【００２６】
なお、上記ガス給湯ライン１２ａは常温の給水を受けその出口で中温水まで加熱され、加熱された中温水はオイル給湯ライン１３ａに受け継がれその出口で約８５℃の高温給湯水を得る構成にしてあるので、前記ガス温度エンタルピ直線２１ａの下端Ａは給水温度ｔ（夏季は約２５℃、冬季は約５℃）で始まり、中間の折れ線状継なぎ点Ｃを経由して得られた中温水は、オイル温度エンタルピ直線２２ａに接続されその出口Ｂで温度約８５℃の高温の給湯水を得る位置関係を持つ構成にしてある。
【００２７】
ところで、上記構成の最適位置関係は前記折れ線状継なぎ点Ｃの位置設定に係わり、
その継なぎ点Ｃは図示のように、ＣＯ２の冷却に要する総エンタルピ量Ｈｃに対する、ガス温度エンタルピ直線２１ａの吸熱エンタルピ△ＨＧＣと、オイル温度エンタルピ直線２２ａの吸熱エンタルピ△ＨＯＣとの内分比分割点により構成するのが好適である。
則ち、この場合は、ガス温度エンタルピ直線（Ａ−Ｃ）２１ａとオイル温度エンタルピ直線（Ｃ−Ｂ）２２ａは前記内分比点Ｃで折れ線接続され、前記ＣＯ２温度エンタルピ曲線２０の下側温度領域で前記曲線に接触ないし交叉することのない位置関係を維持する構成とし、ガスクーラ１２とオイルクーラ１３との直列状接続により高圧側ＣＯ２の顕熱冷却を行うとともに、ガスクーラに給水した常温水より約８５℃の高温給湯水を得る構成にしてある。
【００２８】
第２の発明に対応する図３において、ガス給湯ライン１２ａを折れ線状に二分割して、二分割した高温側給湯ラインの出口にオイル給湯ラインを折れ線接続して、図に示すように当該ＣＯ２温度エンタルピ曲線２０の下側温度領域に多折給湯ラインＡ−Ｄ−Ｅ−Ｂを形成させたものである。
前記ガス給湯ライン１２ａの二分割された第１ガス温度エンタルピ直線２１ａＸと第２ガス温度エンタルピ直線２１ａＹとの継なぎ点Ｄは、前記ＣＯ２温度エンタルピ曲線２０の変極点Ｆの近接位置に設け、そして前記第２ガス温度エンタルピ直線２１ａＹには点Ｅを介して折れ線接続するオイル温度エンタルピ直線２２ｂを接続して、多折給湯ラインＡ−Ｄ−Ｅ−ＢをＣＯ２温度エンタルピ曲線２０の下側温度領域で該曲線の湾曲に対応させ、効率的に熱の授受を行う構成にしてある。
【００２９】
図４に示す第３の発明は、ガス給湯ライン１２ａとオイル給湯ライン１３ａを、それぞれ所定給湯水施設を持つ独立した個別給湯ラインより構成し、構成されたそれぞれの独立給湯ラインを並列または直列接続させ、それをさらに組合せたものである。
なお、前記ガス給湯ライン１２ａは更に複数個に分割しても良い。
【００３０】
図４のオイル給湯ライン１３ａにおいて、図に見るように、スクリュー圧縮機１１に設けてある前記オイルクーラ１３はインジェクション冷却部１４とジャーナル冷却部１５とより構成する。
そして、前記インジェクション冷却部１４は、圧縮ガスの冷却とシール効果を得るため、圧縮室入口に潤滑油を図示していないインジェクションにより噴射し、冷媒ガスとともに吐出された前記潤滑油を油分離器１１ａで分離し、分離した油をインジェクション冷却部１４へ導入してインジェクション給湯ライン１４ａを形成するとともに、
前記ジャーナル冷却部１５は、圧縮室のケーシングを冷却水により冷却する冷却部よりなり、ジャーナル給湯ライン１５ａを形成し、上記形成されたインジェクション給湯ライン１４ａとジャーナル給湯ライン１５ａとを直列接続する構成にしてある。
なお、上記オイルクーラ１３の構造は図１のオイルクーラ１３にも適用できる。
【００３１】
図５に見るように、ガス給湯ライン１２ａの温度エンタルピ直線をＣＯ２温度エンタルピ曲線２０の変極点Ｆの下側付近で第１ガスライン２１ａＸＸと第２ガスライン２１ａＹＹに分割して個別の独立給湯ラインを形成させたものである。
そして、前記第１ガスライン２１ａＸＸにより変極点ＦまでのＣＯ２温度エンタルピ曲線２０の熱量の回収を行い、該回収により中温給湯を可能とする水量制御をし、
一方前記第２ガスライン２１ａＹＹとオイル給湯ライン２２ａは、ＣＯ２冷媒のガスクーラ入口側よりガスクーラに沿って下流側に向けそれぞれを併設させ、ＣＯ２温度エンタルピ曲線２０の高温域の熱量を回収させるとともに、ＣＯ２冷媒のガスクーラ入口温度に出来るだけ近接する高温給湯水を得るよう水量制御をして、前記中温給湯水と高温給湯水とを混合して所定温度の給湯を可能としたものである。
【００３２】
本実施例の場合は、他の実施例のように各給湯ラインがＣＯ２温度エンタルピ曲線２０の下部の温度領域で折れ線接続せずに、その両端の低温部と高温部に給湯ラインを個別に配設する構成にしてあるため、各給湯ラインは前記ＣＯ２温度エンタルピ曲線に出来る限り接近した状況での熱の授受を可能として高い給湯効率を上げることができる。
【００３３】
図６に示すように、本給湯システムは、スクリュー圧縮機１１と油分離器１１ａとガスクーラ１２とオイルクーラ１３等を含む構成よりなり、前記ガスクーラ１２は４個の直列ガスクーラＧＣ１、ＧＣ２、ＧＣ３、ＧＣ４とよりなる分割構成とし、オイルクーラ１３は二組みの直列インジェクション冷却部が形成するＯＣ１、ＯＣ２より構成する。
なお、太線実線ラインは当該ＣＯ２超臨界冷凍サイクルのＣＯ２冷媒の流れを示し、太線点線ラインは同じく圧縮機１１の潤滑油の流れを示してある。
この場合は、前記ガスクーラ１２は二組ずつ直列状に結合したものを二組用意し、負荷の状況に応じ、その一組を使用して、
ａ、配管２５より給水を導入して、配管２６→ＧＣ４→ＧＣ３→配管２６ａ→タンク１６の経路を経てタンク１６に貯留後ポンプ１８ｂにより配管２９を経由してタンク１７に約５５℃の中温水を供給する。
ｂ、又は、配管２５より給水を導入して、配管２６→ＧＣ４→ＧＣ３→配管２６ａ→タンク１６→ポンプ１８ａ→配管２８→ＧＣ２→ＧＣ１→配管２８ａを経由してタンク１７に約８０℃の高温水を供給する。
ｃ、一方、配管２５よりの給水を、配管３０を経由、オイルクーラ１３へ導入して、配管３１より約８０℃の高温水を得て、タンク１７へ貯留する構成にしてある。図６に示すように図４の発明の場合は冷凍容量の変動に対応して多様性を持たせている。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は、上記構成により、下記効果を奏する。
潤滑油過熱防止のために設けてあるオイルクーラの有効利用を図り、該オイルクーラをガスクーラに併設させ、ガスクーラとの多様的組合せにより、高圧側の高圧高温ＣＯ２冷媒の顕熱冷却をより確実且つ効率的に行い、且つ効率的給湯を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のＣＯ２冷凍サイクルの給湯システムの概略構成を示す図である。
【図２】 図１の直列接続する給湯ラインにおける第１の発明を示す図で、ガス給湯ラインとオイル給湯ラインの吸熱量による分割給湯の状況を示す図である。
【図３】 図１の直列接続する給湯ラインにおける第２の発明を示す図である。
【図４】 本発明の第３の発明のＣＯ２冷凍サイクルの給湯システムの概略構成を示す図である。
【図５】 図４の給湯ラインにおける第３の発明を示す図である。
【図６】 図４の別の実施例を示す図である。
【図７】 従来のＣＯ２超臨界冷凍サイクルの概略構成を示す図である。
【図８】 図７のＣＯ２冷媒の状態変化を示すモリエル線図である。
【符号の説明】
１０ ＣＯ２超臨界冷凍サイクル
１１ スクリュー圧縮機
１１ａ 油分離器
１２ ガスクーラ
１２ａ ガス給湯ライン
１３ オイルクーラ
１３ａ オイル給湯ライン
１４ インジェクション冷却部
１４ａ インジェクション給湯ライン
１５ ジャーナル冷却部
１５ａ ジャーナル給湯ライン
２０ ＣＯ２温度エンタルピ曲線
２１ａ ガス温度エンタルピ直線（ガス給湯ラインの温度エンタルピ直線）
２２ａ、２２ｂ オイル温度エンタルピ直線（オイル給湯ラインの温度エンタルピ直線）
２１ａＸ ガス第１温度エンタルピ直線（第１ガスライン）
２１ａＹ ガス第２温度エンタルピ直線（第２ガスライン）
２１ａＸＸ 第１ガスライン
２１ａＹＹ 第２ガスライン
２５、２６、２６ａ、２８、２８ａ、２９、３０、３１ 配管
１６、１７ タンク
１８ａ、１８ｂ ポンプ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In the CO 2 supercritical refrigeration cycle including a compressor, a gas cooler, an expansion valve, and an evaporator, the present invention can be connected in series or in parallel or individually depending on the combination of the gas hot water supply line using the gas cooler and the oil hot water supply line using the compressor oil cooler. The present invention relates to a hot water supply system for a CO 2 refrigeration cycle having an efficient configuration, including a hot water supply line formed in the above.
[0002]
[Prior art]
CO 2 refrigerant used in the CO 2 supercritical refrigeration cycle, the prevention of global environmental pollution, inter alia, ozone depletion, prevention of global warming, much its adverse effects less than Freon, no toxicity, many in nature The presence of one of the existing natural refrigerants has attracted attention, and vapor compression refrigeration cycles using CO 2 as a refrigerant tend to be frequently used.
However, since CO 2 reaches a critical point at a low temperature of 31.06 ° C., a vapor compression refrigeration cycle using this will form a cycle that includes a supercritical region beyond the critical point. It is cooled by sensible heat change without the condensation process seen in the vapor compression refrigeration cycle, and becomes a high-pressure and low-temperature refrigerant rather than a supercritical high-pressure and high-temperature refrigerant, and then a gas-liquid two-phase mixed state by adiabatic expansion by an expansion valve It is evaporated by the evaporator and the cold heat is sent to the outside. For example, there is a proposal shown in Patent Document 1.
[0003]
FIG. 7 shows a schematic configuration of a CO 2 vapor compression refrigeration cycle including a compressor 101, a gas cooler (referred to as a gas cooler or a radiator) 102, an expander 103, and an evaporator 104. FIG. 8 is a Mollier diagram showing the CO 2 supercritical refrigeration cycle in the refrigeration cycle of FIG.
As shown in FIG. 8, the CO 2 refrigerant is compressed by a compressor 101 which is a screw compressor, and as shown in A → B, a critical point K (critical temperature 31.1 ° C., critical pressure P K = 75.28 kg / Compressed to a pressure P 2 exceeding cm 2 ). Next, as shown in B → C in the figure, the sensible heat of the compressed high pressure / high temperature CO 2 is radiated to the atmosphere by the gas cooler 102, and the radiated high pressure / low temperature CO 2 is further shown in C → D in the figure. The expansion valve 103 is expanded along the isenthalpy line to reduce the pressure. Due to this pressure drop, the gas-liquid two-phase mixed wet steam is generated, the CO 2 refrigerant is vaporized in the evaporator 104 and the cold heat is released to the outside.
[0004]
As seen in FIG. 8, a high density in the right side area of the critical pressure P K (75.28kg / cm 2) or more vapor pressure of the saturated vapor line to a right side of the isotherm T K passing through the critical point K Gas a state, in general without being liquefied in this region to obtain a high-pressure low-temperature CO 2 liquid possible states of the left of the isotherms T K by sensible cooling using gas cooler, the expansion pressure reduction in the next step For this purpose, a large heat absorption capacity is required for cooling the gas cooler alone.
[0005]
On the other hand, in the case of the CO 2 supercritical refrigeration cycle, the refrigerant sucked into the compressor is in a high temperature state, and there is a problem of deterioration of the lubricating oil, which causes damage to each part of the compressor. Realization of a practical solution is desired.
If the degree of superheat is lowered to prevent the above high temperature and the operation is performed at the point A in FIG. 8, the liquid phase refrigerant flows into the compressor and causes the compressor to be damaged. We are driving in the right state than S v.
[0006]
For this reason, the screw compressor is provided with an oil cooler, and is composed of an injection cooling section and a journal cooling section. In the former, in order to obtain a cooling effect and a sealing effect of the compressed gas, the lubricating oil is injected into the compression chamber inlet by injection, and the lubricating oil discharged together with the refrigerant gas is separated by an oil separator. A cooling unit for cooling with a refrigerant is provided, the latter indicates a cooling unit for cooling the casing of the compression chamber with cooling water, and the oil cooler is configured to perform both.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-4235
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above problems,
Achieving effective utilization of the oil cooler is provided for the lubricant prevent overheating, to features of the oil cooler to the gas cooler, the variety combination of a gas cooler, more reliable sensible cooling of the high-pressure high-temperature CO 2 refrigerant at the high pressure side An object of the present invention is to provide a hot water supply system for a CO 2 refrigeration cycle that is efficiently performed.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
Then, the hot water supply system of the CO 2 refrigeration cycle which is the first invention of the present invention is:
Compressors, gas cooler, an expansion valve, CO 2 supercritical refrigeration cycle hot water supply system using the gas cooler to the high-temperature supercritical CO 2 high-pressure side obtained by the compressor of the CO 2 refrigeration cycle consisting of an evaporator is radiated cooled In
The hot water supply system, countercurrent and gas water line to obtain the medium-temperature water at the inlet to supply cold water from the outlet of the gas cooler is introduced into the oil cooler of the compressors hot water in exiting the gas water line It consists of an oil hot water line that gets hot water at its outlet,
The gas hot water line and the oil hot water line are connected in series ,
Further, the gas hot water supply line and the oil hot water supply line are provided close to the lower temperature region of the CO 2 temperature enthalpy curve in which the temperature change is on the vertical axis and the enthalpy change is on the horizontal axis, and indicates the endothermic state of the gas hot water line. CO 2 enthalpy change that connects the enthalpy straight line end of the enthalpy straight line and the temperature enthalpy straight line end of the oil hot water line that exchanges heat with oil in a polygonal line, and cools in accordance with each heat absorption capacity It is characterized in that the amount is divided into internal ratios.
[0010]
In the first invention, the cooling means for obtaining high-pressure and low-temperature CO 2 by radiating and cooling high-temperature supercritical CO 2 at about 90 ° C. on the high-pressure side of the CO 2 supercritical refrigeration cycle is provided by a gas hot water line and an oil cooler. An oil hot water supply line is provided in series, a cooling temperature sharing area for each is determined, medium hot water of 50-60 ° C. is obtained by the gas hot water line, and then hot water of 70-80 ° C. is obtained by the oil hot water line; In addition, the oil cooler is effectively used.
The gas hot water supply line uses a countercurrent type, and normal temperature water is introduced from the outlet side of the high pressure side high temperature supercritical CO 2 of the gas cooler, and medium temperature water is obtained from the inlet side.
[0011]
[0012]
Upper Symbol onset Ming, on cooling of the high pressure side CO 2 in the first aspect of the present invention were identified per specification that enables optimum cooling corresponding to each of the endothermic capacity of the gas water line and the oil hot-water supply line connected in series form Is.
The high-pressure, high-temperature CO 2 heated to the discharge temperature of about 90 ° C. by the compressor is cooled to about 30 ° C. (in the summer) or about 10 ° C. (in the winter) by the cooling means.
In this case, a temperature enthalpy line indicating the endothermic situation of each of the gas hot water supply line and the oil hot water supply line and a CO 2 temperature enthalpy curve indicating a process in which the high-pressure high-temperature CO 2 is cooled by the cooling means are plotted on the vertical axis. As shown in FIG. 2, the temperature enthalpy straight line 21a of the gas hot water supply line and the temperature enthalpy straight line 22a of the oil hot water supply line are the CO 2 temperature enthalpy as shown in FIG. A configuration is adopted in which a polygonal line is connected in the lower temperature region of the curve 20 and an optimal positional relationship is established for internally dividing the total amount of enthalpy Hc cooled by the high-temperature supercritical CO 2 on the high-pressure side by the respective heat absorption capacities ΔHGC and ΔHOC. To do.
[0013]
Then, the gas hot water line temperature enthalpy straight line 21a and the oil hot water hot line temperature enthalpy straight line 22a, which are formed by connecting the gas hot water line and the oil hot water line in a broken line, form the CO 2 temperature enthalpy curve 20. It is set at a closer position without contact or crossing.
[0014]
Further, the present second invention, compressors, gas cooler, an expansion valve, using a gas cooler to the high-temperature supercritical CO 2 high-pressure side obtained by the compressor of the CO 2 refrigeration cycle consisting of an evaporator is radiated cooled CO 2 In the hot water supply system of the supercritical refrigeration cycle,
The hot water supply system, countercurrent and gas water line to obtain the medium-temperature water at the inlet to supply cold water from the outlet of the gas cooler is introduced into the oil cooler of the compressors hot water in exiting the gas water line It consists of an oil hot water line that gets hot water at its outlet,
The gas hot water line and the oil hot water line are connected in series ,
Further, the gas hot water supply line is divided into a first gas line and a second gas line near the lower part of the inflection point of the CO 2 temperature enthalpy curve, and the second gas line is in contact with the CO 2 temperature enthalpy curve. It is located at the lower proximity position without crossing, and the high temperature side end is connected to the low temperature side end of the oil hot water line by a broken line, and the multi-fold hot water line is placed in the lower temperature region of the CO 2 temperature enthalpy curve. It may be configured to form.
[0015]
The second invention described above ,
As shown in FIG. 3, the temperature enthalpy line of the gas hot water line is connected to the first gas line 21aX and the second gas line 21aY in the vicinity of the lower side of the inflection point F of the CO 2 temperature enthalpy curve 20, The temperature enthalpy straight line 21aY of the two gas lines is configured so as to be substantially cut with respect to the CO 2 temperature enthalpy curve 20, and the positional relationship is further optimized by forming such a multi-fold hot water supply line. .
[0016]
Moreover, the hot water supply system for the CO 2 refrigeration cycle according to the third aspect of the present invention is:
Compressors, gas cooler, an expansion valve, CO 2 supercritical refrigeration cycle hot water supply system using the gas cooler to the high-temperature supercritical CO 2 high-pressure side obtained by the compressor of the CO 2 refrigeration cycle consisting of an evaporator is radiated cooled In
The hot water supply line forming the hot water supply system is composed of a gas hot water line for radiating high-temperature CO 2 on the high pressure side and an oil hot water line for exchanging heat of the compressor oil,
In the gas hot water supply line and oil hot water supply line, let individual hot water supply with each predetermined hot water supply or direct parallel hot water supply ,
Further, the gas hot water line is divided into a low temperature side first gas line and a high temperature side second gas line near the lower part of the inflection point of the CO 2 temperature enthalpy curve,
Control the amount of water so as to obtain medium temperature hot water by collecting the amount of heat of the CO 2 temperature enthalpy curve up to the turning point by the first gas line,
The second gas line and the oil hot water supply line are respectively provided downstream from the gas cooler inlet side of the CO 2 refrigerant to recover the heat quantity in the high temperature region of the CO 2 temperature enthalpy curve, and the gas cooler inlet temperature of the CO 2 refrigerant Control the amount of water to obtain hot hot water as close as possible,
Characterized in that allowed the hot water of a predetermined temperature by mixing the medium-temperature hot water and high temperature hot water.
[0017]
The above invention is described with respect to a second invention having a different configuration from that of the first invention, and the hot water supply system of the first invention comprises a gas hot water line and an oil hot water line in series. However, in the second aspect of the present invention, each hot water supply line is made independent to form individual self-supporting hot water supply lines, which are appropriately combined and arranged in parallel or in series.
The gas hot water supply line may be appropriately divided.
[0018]
[0019]
In the third invention, as shown in FIG. 5, the temperature enthalpy line of the gas hot water line is divided into a first gas line 21aXX and a second gas line 21aYY near the lower side of the inflection point F of the CO 2 temperature enthalpy curve 20. To form individual hot water lines,
The amount of heat of the CO 2 temperature enthalpy curve up to the inflection point F is recovered by the first gas line 21aXX, and the amount of water is controlled to enable medium temperature hot water supply by the recovery,
The second gas line 21aYY and the oil hot water supply line 22a are provided side by side from the gas cooler inlet side of the CO 2 refrigerant toward the downstream side along the gas cooler, and collect the heat amount in the high temperature region of the CO 2 temperature enthalpy curve 20, The amount of water is controlled so as to obtain high temperature hot water supply as close as possible to the gas cooler inlet temperature of the CO 2 refrigerant, and the medium temperature hot water and high temperature hot water are mixed to enable hot water supply at a predetermined temperature.
[0020]
In the case of the present invention , each hot water supply line is not connected at the lower temperature region of the CO 2 temperature enthalpy curve 20 as in the other inventions , and hot water supply lines are individually arranged at the low temperature portion and the high temperature portion at both ends thereof. Therefore, each hot water supply line can transfer heat in a state as close as possible to the CO 2 temperature enthalpy curve, and can increase high hot water supply efficiency.
[0021]
And in the first to third invention,
The oil hot water line is preferably branched into an injection hot water line and a journal hot water line, and the two branched lines are connected in series.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings. However, as long as there is no specific description, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are merely illustrative examples and not intended to limit the scope of the present invention. .
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a hot water supply system for a CO 2 refrigeration cycle according to a first aspect of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a first embodiment of FIG. It is a figure which shows the condition of the divided hot water supply by the heat absorption enthalpy of a hot water supply line. FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a hot water supply system for a CO 2 refrigeration cycle according to the second invention of the present invention, FIG. 5 is a diagram showing one embodiment of FIG. 4, and FIG. 6 is another embodiment of FIG. FIG.
[0023]
As shown in FIGS. 1 and 4, the hot water supply system for the CO 2 refrigeration cycle of the present invention is a cooling formed by two combinations of a gas cooler of the refrigeration cycle and an oil cooler for cooling the heated oil of the screw compressor. The first invention shown in FIG. 1 is a system having a configuration in which the gas cooler and the oil cooler are connected in series.
[0024]
The CO 2 refrigeration cycle hot water supply system shown in FIG. 1 is configured by a serial connection of a gas hot water supply line 12 a of the gas cooler 12 of the CO 2 supercritical refrigeration cycle 10 and an oil hot water supply line 13 a of the oil cooler 13.
[0025]
FIG. 2 is a diagram showing a situation in which the gas hot water supply line 12a and the oil hot water supply line 13a connected in series in FIG. 1 divide hot water of high pressure and high temperature CO 2 in accordance with the respective heat absorption capacities, and the CO 2 supercritical refrigeration cycle. The high-temperature CO 2 on the high pressure side of 10 is cooled from the discharge side temperature (about 90 ° C.) of the compressor 11 to the outlet temperature of the gas cooler 12 (about 30 ° C. in summer and about 10 ° C. in winter). The enthalpy change (horizontal axis) with respect to (vertical axis) is shown by the CO 2 temperature enthalpy curve 20,
Further, in the lower temperature region of the CO 2 temperature enthalpy curve 20, a gas temperature enthalpy straight line 21a and an oil temperature enthalpy straight line representing the heat absorption capability of the gas hot water supply line 12a and the oil hot water supply line 13a for cooling the high pressure side CO 2 refrigerant. 22a is shown.
[0026]
The gas hot water supply line 12a receives normal temperature water supply and is heated up to medium temperature water at its outlet, and the heated medium temperature water is transferred to the oil hot water supply line 13a to obtain high temperature hot water at about 85 ° C. at the outlet. Therefore, the lower end A of the gas temperature enthalpy straight line 21a starts at the feed water temperature t (about 25 ° C in summer and about 5 ° C in winter), and the medium temperature water obtained via the intermediate broken line junction C is The oil temperature enthalpy straight line 22 a is connected to the oil temperature enthalpy straight line 22 a and has a positional relationship for obtaining hot hot water having a temperature of about 85 ° C. at the outlet B.
[0027]
By the way, the optimum positional relationship of the above configuration is related to the position setting of the broken line joining point C,
As shown in the figure, the connecting point C is an internal ratio of the endothermic enthalpy ΔHGC of the gas temperature enthalpy straight line 21a and the endothermic enthalpy ΔHOC of the oil temperature enthalpy straight line 22a with respect to the total enthalpy amount Hc required for CO 2 cooling. It is preferable to configure with division points.
In other words, in this case, the gas temperature enthalpy line (A-C) 21a and the oil temperature enthalpy line (C-B) 22a are connected by a polygonal line at the internal ratio point C, and the lower side of the CO 2 temperature enthalpy curve 20 It is configured to maintain a positional relationship that does not contact or cross the curve in the temperature region, and sensible heat cooling of the high-pressure side CO 2 is performed by connecting the gas cooler 12 and the oil cooler 13 in series, and the room temperature supplied to the gas cooler It is configured to obtain hot hot water at about 85 ° C. from water.
[0028]
In FIG. 3 corresponding to the second invention , the gas hot water supply line 12a is divided into two polygonal lines, and an oil hot water supply line is connected to the outlet of the two divided high temperature side hot water supply lines. A multi-fold hot water supply line A-D-E-B is formed in the lower temperature region of the two- temperature enthalpy curve 20.
A connecting point D between the first gas temperature enthalpy straight line 21aX and the second gas temperature enthalpy straight line 21aY divided into two parts of the gas hot water supply line 12a is provided in the vicinity of the inflection point F of the CO 2 temperature enthalpy curve 20; The second gas temperature enthalpy straight line 21aY is connected to an oil temperature enthalpy straight line 22b connected through a point E so that the multi-fold hot water supply line A-D-E-B is located below the CO 2 temperature enthalpy curve 20. It is configured to efficiently exchange heat in correspondence with the curve of the curve in the temperature range.
[0029]
In the third invention shown in FIG. 4, the gas hot water supply line 12a and the oil hot water supply line 13a are constituted by independent individual hot water supply lines each having a predetermined hot water supply facility, and the configured independent hot water supply lines are connected in parallel or in series. And it is a further combination.
The gas hot water supply line 12a may be further divided into a plurality.
[0030]
4, the oil cooler 13 provided in the screw compressor 11 includes an injection cooling unit 14 and a journal cooling unit 15. As shown in FIG.
The injection cooling unit 14 injects the lubricating oil into the compression chamber by injection (not shown) and obtains the lubricating oil discharged together with the refrigerant gas in order to obtain the cooling and sealing effect of the compressed gas. And the separated oil is introduced into the injection cooling unit 14 to form an injection hot water supply line 14a,
The journal cooling unit 15 includes a cooling unit that cools the casing of the compression chamber with cooling water, forms a journal hot water supply line 15a, and connects the formed injection hot water supply line 14a and the journal hot water supply line 15a in series. It is.
The structure of the oil cooler 13 can also be applied to the oil cooler 13 of FIG.
[0031]
As shown in FIG. 5, the temperature enthalpy straight line of the gas hot water supply line 12a is divided into a first gas line 21aXX and a second gas line 21aYY in the vicinity of the lower side of the inflection point F of the CO 2 temperature enthalpy curve 20 to provide individual independent hot water supply. A line is formed.
Then, the amount of heat of the CO 2 temperature enthalpy curve 20 up to the inflection point F is recovered by the first gas line 21aXX, and the amount of water is controlled to enable medium temperature hot water supply by the recovery,
On the other hand, the second gas line 21aYY and the oil hot water supply line 22a are provided side by side from the gas cooler inlet side of the CO 2 refrigerant toward the downstream side along the gas cooler, and recover the heat quantity in the high temperature region of the CO 2 temperature enthalpy curve 20. The amount of water is controlled so as to obtain high temperature hot water supply as close as possible to the gas cooler inlet temperature of the CO 2 refrigerant, and the medium temperature hot water and high temperature hot water are mixed to enable hot water supply at a predetermined temperature.
[0032]
In the case of the present embodiment, each hot water supply line is not connected to a broken line in the temperature region below the CO 2 temperature enthalpy curve 20 as in the other embodiments, and the hot water supply lines are individually connected to the low temperature portion and the high temperature portion at both ends. Since it is configured to be disposed, each hot water supply line can transfer heat in a state as close as possible to the CO 2 temperature enthalpy curve, and high hot water supply efficiency can be increased.
[0033]
As shown in FIG. 6, the hot water supply system includes a screw compressor 11, an oil separator 11a, a gas cooler 12, an oil cooler 13, and the like. The gas cooler 12 includes four serial gas coolers GC1, GC2, GC3, The oil cooler 13 is composed of OC1 and OC2 formed by two sets of serial injection cooling sections.
Incidentally, the heavy solid line lines indicate the flow of the CO 2 refrigerant in the CO 2 supercritical refrigeration cycle, a thick line dotted line are also shown the flow of the lubricating oil in the compressor 11.
In this case, two sets of the gas cooler 12 connected in series are prepared in pairs, and depending on the load situation, one set is used.
a. Supply water from the pipe 25, store in the tank 16 through the path of the pipe 26 → GC4 → GC3 → the pipe 26a → the tank 16, and then store in the tank 17 through the pipe 29 by the pump 18b to the tank 17 at about 55 ° C. Supply.
b, or water is introduced from the pipe 25, and the pipe 17 → GC4 → GC3 → pipe 26a → tank 16 → pump 18a → pipe 28 → GC2 → GC1 → pipe 28a to the tank 17 at a high temperature of about 80 ° C. Supply water.
c. On the other hand, water supplied from the pipe 25 is introduced into the oil cooler 13 via the pipe 30 to obtain hot water at about 80 ° C. from the pipe 31 and stored in the tank 17. As shown in FIG. 6, in the case of the invention of FIG. 4, diversity is given corresponding to the fluctuation of the freezing capacity.
[0034]
【The invention's effect】
According to the above configuration, the present invention has the following effects.
Achieving effective utilization of the oil cooler is provided for the lubricant prevent overheating, to features of the oil cooler to the gas cooler, the variety combination of a gas cooler, more reliable sensible cooling of the high-pressure high-temperature CO 2 refrigerant at the high pressure side And it can perform efficiently and can perform efficient hot water supply.
[Brief description of the drawings]
1 is a diagram showing a schematic configuration of a hot water supply system of C O 2 refrigeration cycle of the present invention.
[2] a diagram showing a first invention in series connection to the hot water supply line in FIG. 1 is a diagram illustrating a state of division hot water by the heat absorption amount of the gas water line and the oil hot-water supply line.
FIG. 3 is a diagram showing a second invention in the hot water supply line connected in series in FIG. 1;
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a hot water supply system for a CO 2 refrigeration cycle according to a third aspect of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a third invention in the hot water supply line of FIG. 4;
6 is a diagram showing another embodiment of FIG. 4;
FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional CO 2 supercritical refrigeration cycle.
FIG. 8 is a Mollier diagram showing changes in the state of the CO 2 refrigerant in FIG. 7;
[Explanation of symbols]
10 CO 2 supercritical refrigeration cycle 11 screw compressor 11a oil separator 12 gas cooler 12a gas water line 13 oil cooler 13a oil hot-water supply line 14 injection cooler 14a Injection hot water supply line 15 journal cooling section 15a journal hot water line 20 CO 2 temperature enthalpy curve 21a Gas temperature enthalpy line (Gas hot water line temperature enthalpy line)
22a, 22b Oil temperature enthalpy straight line (temperature enthalpy straight line of oil hot water supply line)
21aX gas first temperature enthalpy straight line (first gas line)
21aY Gas second temperature enthalpy straight line (second gas line)
21aXX 1st gas line 21aYY 2nd gas line 25, 26, 26a, 28, 28a, 29, 30, 31 Piping 16, 17 Tank 18a, 18b Pump

Claims (4)

圧縮機、ガスクーラ、膨張弁、蒸発器よりなるＣＯ２冷凍サイクルの前記圧縮機により得られた高圧側の高温超臨界ＣＯ２を放熱冷却させるガスクーラを使用したＣＯ２超臨界冷凍サイクルの給湯システムにおいて、
前記給湯システムは、前記ガスクーラの出口より常温水を供給して入口で中温水を得る向流式のガス給湯ラインと、該ガス給湯ラインを出た中温水を圧縮機のオイルクーラに導入しその出口で高温水を得るようにしたオイル給湯ラインとより構成し、
前記ガス給湯ラインとオイル給湯ラインとを直列接続し、
更に前記ガス給湯ラインとオイル給湯ラインは、温度変化を縦軸にとりエンタルピ変化を横軸にとるＣＯ２温度エンタルピ曲線の下側温度領域に近接して設けられ、ガス給湯ラインの吸熱状況を示す温度エンタルピ直線の中温側端部と、オイルとの熱交換をするオイル給湯ラインの温度エンタルピ直線の中温側端部とを折れ線状に接続し、それぞれの吸熱容量に対応して冷却するＣＯ２エンタルピ変化量を内分比分担をする構成としたことを特徴とするＣＯ２冷凍サイクルの給湯システム。 Compressors, gas cooler, an expansion valve, CO 2 supercritical refrigeration cycle hot water supply system using the gas cooler to the high-temperature supercritical CO 2 high-pressure side obtained by the compressor of the CO 2 refrigeration cycle consisting of an evaporator is radiated cooled In
The hot water supply system, countercurrent and gas water line to obtain the medium-temperature water at the inlet to supply cold water from the outlet of the gas cooler is introduced into the oil cooler of the compressors hot water in exiting the gas water line It consists of an oil hot water line that gets hot water at its outlet,
The gas hot water line and the oil hot water line are connected in series ,
Further, the gas hot water supply line and the oil hot water supply line are provided close to the lower temperature region of the CO 2 temperature enthalpy curve in which the temperature change is on the vertical axis and the enthalpy change is on the horizontal axis, and indicates the endothermic state of the gas hot water line. CO 2 enthalpy change that connects the enthalpy straight line end of the enthalpy straight line and the temperature enthalpy straight line end of the oil hot water line that exchanges heat with oil in a polygonal line, and cools in accordance with each heat absorption capacity C O 2 refrigeration cycle hot water supply system you characterized in that a configuration in which the interior division ratio sharing amount. 圧縮機、ガスクーラ、膨張弁、蒸発器よりなるＣＯ２冷凍サイクルの前記圧縮機により得られた高圧側の高温超臨界ＣＯ２を放熱冷却させるガスクーラを使用したＣＯ２超臨界冷凍サイクルの給湯システムにおいて、
前記給湯システムは、前記ガスクーラの出口より常温水を供給して入口で中温水を得る向流式のガス給湯ラインと、該ガス給湯ラインを出た中温水を圧縮機のオイルクーラに導入しその出口で高温水を得るようにしたオイル給湯ラインとより構成し、
前記ガス給湯ラインとオイル給湯ラインとを直列接続し、
更に前記ガス給湯ラインを、ＣＯ２温度エンタルピ曲線の変極点の下部付近で低温側より第１ガスラインと第２ガスラインに分割して折れ線接続させ、第２ガスラインが前記ＣＯ２温度エンタルピ曲線に接触ないし交叉する事無くその下側の近接位置に位置させるとともに、その高温側端部をオイル給湯ラインの低温側端部に折れ線接続させ、前記ＣＯ２温度エンタルピ曲線の下側温度領域に多折給湯ラインを形成したことを特徴とするＣＯ２冷凍サイクルの給湯システム。 Compressors, gas cooler, an expansion valve, CO 2 supercritical refrigeration cycle hot water supply system using the gas cooler to the high-temperature supercritical CO 2 high-pressure side obtained by the compressor of the CO 2 refrigeration cycle consisting of an evaporator is radiated cooled In
The hot water supply system, countercurrent and gas water line to obtain the medium-temperature water at the inlet to supply cold water from the outlet of the gas cooler is introduced into the oil cooler of the compressors hot water in exiting the gas water line It consists of an oil hot water line that gets hot water at its outlet,
The gas hot water line and the oil hot water line are connected in series ,
Further, the gas hot water line is divided into a first gas line and a second gas line from the low temperature side near the lower part of the inflection point of the CO 2 temperature enthalpy curve, and is connected by a broken line, and the second gas line is connected to the CO 2 temperature enthalpy curve. The high temperature side end is connected to the low temperature side end of the oil hot water line with a broken line without touching or crossing, so that it can be placed in the lower temperature region of the CO 2 temperature enthalpy curve. C O 2 refrigeration cycle hot water supply system you characterized in that the formation of the fold hot water supply line. 圧縮機、ガスクーラ、膨張弁、蒸発器よりなるＣＯ２冷凍サイクルの前記圧縮機により得られた高圧側の高温超臨界ＣＯ２を放熱冷却させるガスクーラを使用したＣＯ２超臨界冷凍サイクルの給湯システムにおいて、
前記給湯システムを形成する給湯ラインは、高圧側の高温ＣＯ２の放熱をするガス給湯ラインと圧縮機オイルの熱交換をするオイル給湯ラインとより構成し、
前記ガス給湯ラインとオイル給湯ラインには、それぞれの所定給湯水による個別給湯若しくは直並列給湯をさせ、
更に前記ガス給湯ラインを、ＣＯ２温度エンタルピ曲線の変極点の下部付近で低温側の第１ガスラインと高温側の第２ガスラインに分割し、
前記第１ガスラインにより変極点までのＣＯ２温度エンタルピ曲線の熱量の回収により中温給湯水を得るよう水量制御をし、
前記第２ガスラインとオイル給湯ラインは、ＣＯ２冷媒のガスクーラ入口側より下流側に向けそれぞれを併設させ、ＣＯ２温度エンタルピ曲線の高温域の熱量を回収させるとともに、ＣＯ２冷媒のガスクーラ入口温度に出来るだけ近接する高温給湯水を得るよう水量制御をして、
前記中温給湯水と高温給湯水とを混合して所定温度の給湯を可能としたことを特徴とするＣＯ２冷凍サイクルの給湯システム。 Compressors, gas cooler, an expansion valve, CO 2 supercritical refrigeration cycle hot water supply system using the gas cooler to the high-temperature supercritical CO 2 high-pressure side obtained by the compressor of the CO 2 refrigeration cycle consisting of an evaporator is radiated cooled In
The hot water supply line forming the hot water supply system is composed of a gas hot water line for radiating high-temperature CO 2 on the high pressure side and an oil hot water line for exchanging heat of the compressor oil,
In the gas hot water supply line and oil hot water supply line, let individual hot water supply with each predetermined hot water supply or direct parallel hot water supply ,
Further, the gas hot water line is divided into a low temperature side first gas line and a high temperature side second gas line near the lower part of the inflection point of the CO 2 temperature enthalpy curve,
Control the amount of water so as to obtain medium temperature hot water by collecting the amount of heat of the CO 2 temperature enthalpy curve up to the turning point by the first gas line,
The second gas line and the oil hot water supply line are respectively provided downstream from the gas cooler inlet side of the CO 2 refrigerant to recover the heat quantity in the high temperature region of the CO 2 temperature enthalpy curve, and the gas cooler inlet temperature of the CO 2 refrigerant Control the amount of water to obtain hot hot water as close as possible,
Hot water supply system of the C O 2 refrigeration cycle, characterized in that allowed the hot water of a predetermined temperature by mixing the medium-temperature hot water and high temperature hot water. 前記オイル給湯ラインは、インジェクション給湯ラインとジャーナル給湯ラインに分岐し、分岐した二つのラインを直列接続したことを特徴とする請求項１乃至３いずれか１記載のＣＯ２冷凍サイクルの給湯システム。The hot water supply system for a CO 2 refrigeration cycle according to any one of claims 1 to 3 , wherein the oil hot water supply line is branched into an injection hot water supply line and a journal hot water supply line, and the two branched lines are connected in series.
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