熱泵裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及使用了具有雙氣缸或兩個壓縮部的壓縮機的熱栗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]—直以來，在空調(diào)機、供熱水機等熱栗設(shè)備中，通常進(jìn)行使用了制冷劑壓縮機的蒸汽壓縮式制冷循環(huán)。也就是說，熱栗設(shè)備搭載了用管道連接制冷劑壓縮機、冷凝器、減壓單元、蒸發(fā)器而形成的蒸汽壓縮機式制冷循環(huán)，并能夠執(zhí)行與用途(例如空調(diào)用途或供熱水用途等)相應(yīng)的運轉(zhuǎn)。
[0003]此外，近年來，從防止地球變暖的觀點出發(fā)，1997年在京都議定書中加進(jìn)溫室效應(yīng)氣體的排放限制，2005年作為國際法生效。為了實現(xiàn)二氧化碳排放量的削減和節(jié)能化，在空調(diào)制冷制熱領(lǐng)域中，正不斷推進(jìn)熱栗設(shè)備的普及促進(jìn)來取代以往的供熱水制熱器、以及熱栗設(shè)備的進(jìn)一步的高效化。
[0004]在各國促進(jìn)了空調(diào)設(shè)備的節(jié)能規(guī)定的強化，特別是在最新的新規(guī)格中，與以往規(guī)格相比，具有用接近于實際負(fù)荷的運轉(zhuǎn)條件來評價節(jié)能性能的特征。以往，日本國內(nèi)的節(jié)能性能的表示為在額定條件下用制冷制熱平均COP(Coefficient of Performance:性能系數(shù))的效率評價表示，但從2011年起，變更為根據(jù)添加了中間條件的制冷制熱4個條件的C0P算出的APF(Annual Performance Factor:全年能源消耗率)表示。并且，在歐洲，從2012年起，采用了如下方法:用根據(jù)添加了低負(fù)荷條件的制冷4個條件、制熱4個條件分別評價算出制冷SEER (Seasonal Energy Efficiency Rat1:季節(jié)能效比)、制熱SCOP (Seasonal Coefficient of Performance:季節(jié)性能系數(shù))的新規(guī)格來表示節(jié)能性能。
[0005]在這里，低負(fù)荷條件是指室外氣溫與室內(nèi)溫度的溫差小，為了保持室內(nèi)溫度恒定所需要的熱量小的條件。為如下狀態(tài):蒸汽壓縮機式制冷循環(huán)的高壓(Pd)與低壓(Ps)的差異小，且在穩(wěn)定狀態(tài)下需要的熱量也小(例如額定功率的25%以下)。如果除去運轉(zhuǎn)開始時，則穩(wěn)定運轉(zhuǎn)時所需要的功率為額定條件的10%至50%左右，與額定運轉(zhuǎn)的時間相比，從低負(fù)荷條件起以中間條件運轉(zhuǎn)的時間較長。因此，為了實質(zhì)地評價全年的節(jié)能性能，針對在以往規(guī)格中被排除在評價對象之外的低負(fù)荷條件改善C0P成為新的課題。
[0006]另外，雖然從很早以前起，使用了接通-斷開控制作為調(diào)整制冷制熱能力的手段，但存在溫度調(diào)節(jié)變動幅度、振動噪音變大這樣的問題、能量損耗大等問題。為了解決這些問題，使壓縮機驅(qū)動電動機的轉(zhuǎn)速可變的變頻(inverter)控制逐漸普及。
[0007]近年來，空調(diào)機被要求縮短啟動時間、在低室外氣溫環(huán)境下具有高制熱能力，從而需要一定以上的額定功率。在另一方面，由于住宅的高氣密高隔熱化逐漸推進(jìn)，因此，穩(wěn)定運轉(zhuǎn)時所需要的能力變小，運轉(zhuǎn)能力范圍變大。因此，要求在更大的運轉(zhuǎn)范圍、轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)維持高效率，僅用以往的利用變頻的轉(zhuǎn)速控制難以用低速的低負(fù)荷能力來維持高效率。
[0008]因此，使用了以機械方式使排除容積可變的單元(機械式容量控制)的制冷劑壓縮機再次受到關(guān)注。例如，在專利文獻(xiàn)1中，公開了如下結(jié)構(gòu):在雙氣缸的滾動活塞式旋轉(zhuǎn)壓縮機中，在低負(fù)荷時使一方的壓縮部為非壓縮狀態(tài)而將制冷劑循環(huán)流量減半。在該結(jié)構(gòu)中，由于能夠不使電動機的轉(zhuǎn)速下降地運轉(zhuǎn)，所以能夠使壓縮機效率提高。作為其具體的手段，公開了如下手段(休止運轉(zhuǎn)方式):在設(shè)為非壓縮狀態(tài)時，通過將高壓導(dǎo)入一方的缸室內(nèi)，并且將葉片(翼)背面的背壓室設(shè)為中間壓，從而利用高壓與中間壓的壓力差使葉片(翼)從滾動活塞分離而成為非壓縮狀態(tài)。
[0009]另外，在專利文獻(xiàn)2中，公開了在專利文獻(xiàn)1的雙氣缸(與雙缸型同義)旋轉(zhuǎn)壓縮機中具有切換單元和控制單元的制冷循環(huán)裝置的發(fā)明，所述切換單元對使兩個壓縮部中的一個為非壓縮狀態(tài)的單獨運轉(zhuǎn)和使兩個壓縮部雙方為壓縮狀態(tài)的并列運轉(zhuǎn)進(jìn)行切換控制。在該制冷循環(huán)裝置中，其特征在于，具備控制單元，所述控制單元根據(jù)變頻電路(invertercircuit)的輸出頻率控制由上述切換單元進(jìn)行的切換，并且根據(jù)制冷循環(huán)的冷凝器溫度使其切換點變化。
[0010]另外，在專利文獻(xiàn)3中公開了在內(nèi)部高壓的密閉外殼內(nèi)收納了電動元件和由該電動元件驅(qū)動的多個壓縮部的多氣缸旋轉(zhuǎn)壓縮機。在專利文獻(xiàn)3中，在多個壓縮部中的至少一個壓縮部的葉片背面?zhèn)仍O(shè)置有向外側(cè)拉拽該葉片的彈簧，并且在另一壓縮部的葉片的背面?zhèn)?后端部側(cè))設(shè)置有向內(nèi)側(cè)推壓葉片的彈簧。在起動時，由于排出壓力與吸入壓力的差壓小，在葉片上設(shè)置了拉伸彈簧的壓縮部側(cè)，拉伸彈簧的提升的力比向內(nèi)側(cè)推壓葉片的力大。也就是說，拉伸彈簧的提升的力克服向內(nèi)側(cè)推壓葉片的力，葉片從滾動活塞分離而成為非壓縮狀態(tài)。該技術(shù)是為了延長起動時的輕負(fù)荷運轉(zhuǎn)時間而平緩、順暢地進(jìn)行起動。
[0011]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0012]專利文獻(xiàn)
[0013]專利文獻(xiàn)1:日本特開平1-247786號公報(第3頁、圖1、圖2)
[0014]專利文獻(xiàn)2:日本特開平4-6349號公報(第5頁、圖1_圖3)
[0015]專利文獻(xiàn)3:日本實開昭61-159691號公報(第4頁、第5頁、圖1-圖3)
[0016]專利文獻(xiàn)4:日本實開昭55-180908號公報
[0017]專利文獻(xiàn)5:日本特開昭60-113084號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]發(fā)明所要解決的課題
[0019]在專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2的雙氣缸旋轉(zhuǎn)壓縮機中，為了在低負(fù)荷時使一方的壓縮部成為非壓縮狀態(tài)，也就是說，為了切換作用于葉片的后端部的壓力，需要在密閉外殼外設(shè)置電磁式四通閥等切換單元及引導(dǎo)切換壓力的管道等。在專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2的雙氣缸旋轉(zhuǎn)壓縮機中，存在如下問題:與以往的雙氣缸旋轉(zhuǎn)壓縮機相比，與需要設(shè)置這樣的切換單元及管道相應(yīng)地，導(dǎo)致大型化和成本增加。
[0020]在專利文獻(xiàn)3的雙氣缸旋轉(zhuǎn)壓縮機的情況下，在起動時，由于葉片的后端部的壓力上升，向內(nèi)側(cè)推壓葉片的力比由拉伸彈簧提升的力大，葉片從滾動活塞分離而成為非壓縮狀態(tài)。也就是說，在專利文獻(xiàn)3的雙氣缸旋轉(zhuǎn)壓縮機的情況下，能夠自動切換壓縮狀態(tài)和非壓縮狀態(tài)，而不使用專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2那樣的密閉外殼外的管道，在這方面是有效的。
[0021]然而，專利文獻(xiàn)3本來是以稍微緩和起動時的急劇的壓力上升、負(fù)荷上升為目的的技術(shù)，針對在單獨運轉(zhuǎn)及并列運轉(zhuǎn)雙方中穩(wěn)定地進(jìn)行控制這方面并未研究。也就是說，存在不能穩(wěn)定地控制運轉(zhuǎn)模式這樣的問題。
[0022]在雙氣缸旋轉(zhuǎn)壓縮機中，在切換單獨運轉(zhuǎn)和并列運轉(zhuǎn)時，需要與運轉(zhuǎn)模式相匹配地控制變頻電路的輸出頻率，以使雙氣缸旋轉(zhuǎn)壓縮機的能力不發(fā)生變化。因此，為了穩(wěn)定地控制運轉(zhuǎn)模式，需要判別當(dāng)前的運轉(zhuǎn)模式是單獨運轉(zhuǎn)還是并列運轉(zhuǎn)，但在專利文獻(xiàn)3中，針對這方面未進(jìn)行任何研究。
[0023]本發(fā)明鑒于這樣的事實而做出，其目的在于得到一種能夠判別當(dāng)前的運轉(zhuǎn)模式是單獨運轉(zhuǎn)還是并列運轉(zhuǎn)并能夠穩(wěn)定地控制運轉(zhuǎn)模式的熱栗裝置。
[0024]用于解決問題的方案
[0025]本發(fā)明的熱栗裝置將雙氣缸壓縮機、散熱側(cè)熱交換器、減壓機構(gòu)、以及吸熱側(cè)熱交換器連接而構(gòu)成，所述雙氣缸壓縮機具有電動機及由電動機驅(qū)動的兩個壓縮部，并具有根據(jù)運轉(zhuǎn)條件將運轉(zhuǎn)模式切換為使兩個壓縮部的一個為非壓縮狀態(tài)的單獨運轉(zhuǎn)或者使兩個壓縮部雙方為壓縮狀態(tài)的并列運轉(zhuǎn)這兩個運轉(zhuǎn)模式的結(jié)構(gòu)，其特征在于，具備:變頻驅(qū)動控制裝置，所述變頻驅(qū)動控制裝置向雙氣缸壓縮機的電動機供給驅(qū)動電力；運轉(zhuǎn)模式檢測判別單元，所述運轉(zhuǎn)模式檢測判別單元基于從變頻驅(qū)動控制裝置取得的電信號，判別當(dāng)前的運轉(zhuǎn)模式；以及能力控制裝置，所述能力控制裝置基于運轉(zhuǎn)模式檢測判別單元的判別結(jié)果，確定電動機的旋轉(zhuǎn)頻率以使目標(biāo)對象物的溫度接近設(shè)定值，來控制變頻驅(qū)動控制裝置。
[0026]發(fā)明的效果
[0027]根據(jù)本發(fā)明，能夠得到一種能夠判別當(dāng)前的運轉(zhuǎn)模式是單獨運轉(zhuǎn)還是并列運轉(zhuǎn)并能夠穩(wěn)定地控制運轉(zhuǎn)模式的熱栗裝置。
【附圖說明】
[0028]圖1是表示本發(fā)明實施方式1的熱栗裝置所具備的雙氣缸旋轉(zhuǎn)壓縮機100的結(jié)構(gòu)的概略縱剖視圖，表示第一壓縮部10為穩(wěn)定壓縮狀態(tài)，第二壓縮部20為休止?fàn)顟B(tài)。
[0029]圖2是表不圖1的雙氣缸旋轉(zhuǎn)壓縮機100的結(jié)構(gòu)的概略橫剖視圖，(a)表不第一壓縮部10的概略橫剖視圖，(b)表示第二壓縮部20的概略橫剖視圖。
[0030]圖3是表示圖1的雙氣缸旋轉(zhuǎn)壓縮機100的第二壓縮部20的第二葉片24附近的主要部分放大圖。
[0031]圖4是表示圖1的雙氣缸旋轉(zhuǎn)壓縮機100的第二壓縮部20的第二葉片24附近的主要部分放大圖。
[0032]圖5是表示圖1的雙氣缸旋轉(zhuǎn)壓縮機100中的、第二葉片24的位置與由作用于該第二葉片24的壓力產(chǎn)生的推壓力的關(guān)系的圖。
[0033]圖6是用于說明作用于圖1的雙氣缸旋轉(zhuǎn)壓縮機100的第二葉片24的推壓力與提升力的關(guān)系的說明圖。
[0034]圖7是表示本發(fā)明實施方式1的熱栗裝置200的基本結(jié)構(gòu)的圖。
[0035]圖8是表示本發(fā)明實施方式1的熱栗裝置200的控制電路的概略圖。
[0036]圖9是表示圖7的雙氣缸旋轉(zhuǎn)壓縮機100的轉(zhuǎn)矩變動的圖，(a)表示單獨運轉(zhuǎn)時，(b)表示并列運轉(zhuǎn)時。
[0037]圖10是表示圖7的雙氣缸旋轉(zhuǎn)壓縮機的電動機8為6極電機的情況下的單獨運轉(zhuǎn)時的特性的圖，(a)表示電機電流波形，(b)表示各頻率成分的強度。
[0038]圖11是表示圖7的雙氣缸旋轉(zhuǎn)壓縮機100的電動機8為6極電機的情況下的并列運轉(zhuǎn)時的特性的圖，(a)表示電機電流波形，(b)表示各頻率成分的強度。
[0039]圖12是本發(fā)明實施方式2的熱栗裝置200所具備的雙氣缸旋轉(zhuǎn)壓縮機100的保持機構(gòu)的概略側(cè)視圖，(a)表示壓縮狀態(tài)，(b)表示非壓縮狀態(tài)(休止?fàn)顟B(tài))。
[0040]圖13是表示本發(fā)明實施方式2的熱栗裝置200的控制電路的概略圖。
[0041]圖14是表示圖7的雙氣缸旋轉(zhuǎn)壓縮機100的單獨運轉(zhuǎn)時的特性的圖，(a)表示根據(jù)電流算出的轉(zhuǎn)矩變動波形，(b)表示各頻率成分的強度。
[0042]圖15是表示圖7的雙氣缸旋轉(zhuǎn)壓縮機100的并列運轉(zhuǎn)時的特性的圖，(a)表示根據(jù)電流算出的轉(zhuǎn)矩變動波形，(b)表示各頻率成分的強度。
【具體實施方式】
[0043]以下，基于【附圖說明】本發(fā)明的熱栗裝置的一例。在以下說明中，首先，說明熱栗裝置所具備的雙氣缸旋轉(zhuǎn)壓縮機100。此外，在以下所示的附圖中，各構(gòu)成部件的大小關(guān)系有時與實際情況不同。另外，在縱剖視圖及橫剖視圖中，排出口 18、28以及氣缸吸入流路17、27的三維位置關(guān)系不一定一致。
[0044]實施方式1
[0045][雙氣缸旋轉(zhuǎn)壓縮機100的結(jié)構(gòu)]
[0046]圖1是表示本發(fā)明實施方式1的熱栗裝置所具備的雙氣缸旋轉(zhuǎn)壓縮機100的結(jié)構(gòu)的概略縱剖視圖，表示第一壓縮部10為穩(wěn)定壓縮狀態(tài)，第二壓縮部20為休止?fàn)顟B(tài)。另外，圖2是表示圖1的雙氣缸旋轉(zhuǎn)壓縮機100的結(jié)構(gòu)的概略橫剖視圖，(a)表示第一壓縮部10的概略橫剖視圖，(b)表示第二壓縮部20的概略橫剖視圖。此外，圖1及圖2表示第一壓縮部10成為壓縮狀態(tài)，第二壓縮部20成為非壓縮狀態(tài)(休止?fàn)顟B(tài))的雙氣缸旋轉(zhuǎn)壓縮機100。
[0047]圖3及圖4是表示圖1的雙氣缸旋轉(zhuǎn)壓縮機100的第二壓縮部20的第二葉片24附近的主要部分放大圖。此外，圖3是表示第二壓縮部20正在進(jìn)行制冷劑壓縮動作的狀態(tài)下的第二葉片24附近的圖，(a)表示第二葉片24附近的橫剖視圖，(b)表示第二葉片24附近的縱剖視圖。另