[发明专利]二氧化碳热泵式热水供给装置

说明书

技术领域

本发明涉及二氧化碳热泵式热水供给装置。

背景技术

将二氧化碳用于工作制冷剂的二氧化碳热泵式热水供给装置具备利用空气的热将在制冷剂管内部流动的液体制冷剂蒸发成气体制冷剂的蒸发器。以往，以蒸发器的高性能化为目的进行了各种研究。例如，提出有以下装置：在以其长度方向与空气流正交的方式排列的制冷剂管大致呈直角地贯穿作为空气侧的导热面的翅片组的、所谓交叉翅片管式的蒸发器中，将制冷剂管的外径设置在4.6mm～6.0mm，将全体热交换器排成三列（参照专利文献1）。根据具备这样的蒸发器的二氧化碳热泵式热水供给装置，能够在解决零件数量增加这一制造性等的问题的同时实现高性能化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2006—194476号公报。

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在具备以往的蒸发器（例如，参照专利文献1）的二氧化碳热泵式热水供给装置中，虽然指定了使得该蒸发器性能最佳的合适的制冷剂管径，但是没有关于制冷剂流路的分岔数的记载。在此，当相比于本来所应具有的值过小地设定了蒸发器的流路分岔数时，蒸发器出入口之间的制冷剂侧压力损失增大。另一方面，当过大地设定了流路分岔数时，制冷剂管内的流动方式不再是导热率高的环状流，而成为导热率低的层状流。也就是说，存在以下课题：在流路分岔数过小或者过大的任一种情况下都不能够获得充分的性能。此外，当装入蒸发器的热泵循环的加热能力增强时，制冷剂管内的流动方式成为层状流的极限的流路分岔数发生变化，因此，还需要选择与加热能力对应的流路分岔数。

因此，本发明的课题在于，提供一种二氧化碳热泵式热水供给装置，所述二氧化碳热泵式热水供给装置具备能够根据加热能力使性能最大化的蒸发器。

解决所述课题的本发明涉及一种二氧化碳热泵式热水供给装置，通过呈环状地至少连接压缩机、水制冷剂热交换器、膨胀阀以及蒸发器等各要素并在流路内部密封入二氧化碳制冷剂而构成，所述二氧化碳热泵式热水供给装置的特征在于，所述蒸发器是通过以大致直角地贯穿的方式固定作为空气侧的导热面的翅片组、和由在与空气流正交的方向上排列的多个蒸发器制冷剂流路构成的蒸发器制冷剂流路组，来在空气与制冷剂之间进行热交换的交叉翅片管式的蒸发器，所述蒸发器制冷剂流路的内径为4.3mm～4.9mm，当将二氧化碳热泵式热水供给装置的针对水的加热能力设为Q、将所述蒸发器制冷剂流路的流路分岔数设为P的情况下，满足以下关系式（1）：P≤64/33×Q...（1）。

另外，优选这样的二氧化碳热泵式热水供给装置中具有以下构成：当将所述蒸发器制冷剂流路的所述流路分岔数设为P的情况下，满足下式（2）：

P≤4/3×Q...（2）（在所述（2）式中，Q是二氧化碳热泵式热水供给装置的针对水的加热能力）。

另外，优选这样的二氧化碳热泵式热水供给装置中具有以下构成：所述蒸发器制冷剂流路的所述流路分岔数P是满足所述（2）式的自然数的最大值。

另外，优选这样的二氧化碳热泵式热水供给装置中具有以下结构：在所述蒸发器的制冷剂出口部，以接近的方式配置多个所述蒸发器制冷剂流路。

另外，优选这样的二氧化碳热泵式热水供给装置中具有以下构成：满足下式（3）：

L_ed/D_ed^0.28＜0.169Q^0.36...（3）

（L_ed是从膨胀阀至分配器的分岔点的分岔前流路的长度，D_ed是所述膨胀阀的下游侧的分岔前流路的内径，Q是二氧化碳热泵式热水供给装置的针对水的加热能力）。

本发明的效果如下。

根据本发明，能够提供一种具备能够根据加热能力使得性能最大化的蒸发器的二氧化碳热泵式热水供给装置。

附图说明

图1是本发明的实施方式的二氧化碳热泵式热水供给装置的系统图。

图2是本发明的实施方式的二氧化碳热泵式热水供给装置的蒸发器的立体图。

图3是表示本发明的实施方式的二氧化碳热泵式热水供给装置的膨胀阀的下游侧的流动的示意图。

图4是表示形成二氧化碳制冷剂的喷雾流、气泡流的气液混合区域与形成二氧化碳制冷剂的环状流的气液分离区域的转变点的测定结果的图表。

图5是针对二氧化碳制冷剂的流动方式线图，横轴是制冷剂干燥度，纵轴是质量速度（kg/m²s）。