冷凍空調(diào)裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種冷凍空調(diào)裝置，其可通過(guò)簡(jiǎn)易的結(jié)構(gòu)，抑制向壓縮機(jī)的返液，實(shí)現(xiàn)抑制年耗電量。由氣體側(cè)連接配管(7)以及液體側(cè)連接配管(8)連接室外機(jī)(61)和室內(nèi)機(jī)(62)，構(gòu)成將壓縮機(jī)(1)、四通閥(8)、室內(nèi)熱交換器(6)、制冷劑熱交換器(4)、膨脹閥(3)、室外熱交換器(2)、蓄積器(9)依次連接的制冷劑回路(20)，制冷劑熱交換器(4)使其與室外機(jī)液體管連接部(11)之間的高壓側(cè)制冷劑和蓄積器(9)的出口側(cè)的低壓側(cè)制冷劑進(jìn)行熱交換。
【專(zhuān)利說(shuō)明】冷凍空調(diào)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及由配管連接作為熱源側(cè)裝置的室外機(jī)和從室外機(jī)分離的作為負(fù)荷側(cè)裝置的室內(nèi)機(jī)的冷凍空調(diào)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，在使室外機(jī)和室內(nèi)機(jī)分離并由配管連接而構(gòu)成的冷凍空調(diào)裝置中，以往的室外機(jī)由配管連接壓縮機(jī)、作為流路切換裝置的四通閥、作為熱源側(cè)熱交換器的室外熱交換器、膨脹閥、作為負(fù)荷側(cè)熱交換器的室內(nèi)熱交換器以及作為制冷劑緩沖容器的蓄積器而構(gòu)成。
[0003]雖然希望僅液體制冷劑流入膨脹閥，但是，當(dāng)在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不能由室外熱交換器得到足夠的熱交換量的情況下、途中的配管壓損大的情況下，制冷劑在膨脹閥入口成為二相。在這種情況下，膨脹閥的控制不穩(wěn)定，另外，產(chǎn)生出現(xiàn)制冷劑聲音等問(wèn)題。
[0004]另外，在制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中，由室外熱交換器氣化了的制冷劑在壓縮機(jī)停止中其大多數(shù)成為液體。由此，在再次開(kāi)始制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，從室外熱交換器流出了的二相制冷劑沒(méi)有由蓄積器完全地分離成氣液，液體制冷劑被吸入壓縮機(jī)。在這種情況下，存在導(dǎo)致因排出溫度下降造成的性能下降、因壓縮機(jī)內(nèi)的油濃度的下降造成的可靠性的下降、因液體壓縮造成的壓縮機(jī)的短壽命化這樣的問(wèn)題。
[0005]作為解決這些問(wèn)題的手段，有設(shè)置制冷劑熱交換器的技術(shù)，上述制冷劑熱交換器在室外熱交換器和膨脹閥之間的配管與蓄積器和壓縮機(jī)之間的配管之間進(jìn)行熱交換(例如，參見(jiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中，在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，使從室外熱交換器流出了的高溫高壓制冷劑與從蓄積器流出了的低溫低壓制冷劑由制冷劑熱交換器進(jìn)行熱交換而冷卻，據(jù)此，作為完全的液體制冷劑流入膨脹閥，謀求降低在膨脹閥產(chǎn)生的制冷劑聲音。
[0006]另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中，設(shè)置從壓縮機(jī)排出口到壓縮機(jī)吸入口的旁通回路，在再次開(kāi)始制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，將設(shè)置在旁通回路上的膨脹閥打開(kāi)。據(jù)此，從壓縮機(jī)排出了的制冷劑的一部分在旁通回路穿過(guò)，從吸入口被吸入壓縮機(jī)，加熱沒(méi)有由蓄積器充分地分離而被吸入壓縮機(jī)的液體制冷劑，使之氣化，謀求消除再次開(kāi)始制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的回液。
[0007]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0009]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)平8 - 178450號(hào)公報(bào)(摘要)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]用于解決課題的手段
[0011]在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中，通過(guò)設(shè)置制冷劑熱交換器，消除了在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，制冷劑在膨脹閥入口成為二相的問(wèn)題。但是，僅設(shè)置制冷劑熱交換器，由于下面的理由，不能消除制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的從蓄積器回液的問(wèn)題。即，在將制冷劑熱交換器設(shè)置在室外熱交換器和膨脹閥之間的情況下，由于在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，室外熱交換器成為冷凝器，所以，從冷凝器流出并向制冷劑熱交換器流入的制冷劑和從蓄積器流出并向制冷劑熱交換器流入的制冷劑的溫度差大，因此，能夠由制冷劑熱交換器得到足夠的熱交換量，對(duì)防止回液有效。
[0012]但是，在制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于制冷劑熱交換器位于膨脹閥的下游側(cè)，所以，由膨脹閥減壓了的制冷劑和從蓄積器流出了的制冷劑由制冷劑熱交換器進(jìn)行熱交換，兩制冷劑的溫度差小，因此，不能充分加熱從蓄積器流出的制冷劑，不能防止回液。由此，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中，需要另行設(shè)置旁通回路，結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，成本高。
[0013]若假設(shè)在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中不設(shè)置旁通回路，則在制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，液體制冷劑被吸入壓縮機(jī)，排出溫度下降，不能由室內(nèi)熱交換器進(jìn)行充分的熱交換。這樣的室內(nèi)熱交換器中的熱交換量的下降牽涉到制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的性能下降。由此，在像家庭以及店鋪用的空調(diào)設(shè)備那樣，制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的性能與制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的性能相比貢獻(xiàn)于年耗電量的比例大的用途的情況下，年耗電量有可能下降。
[0014]這樣，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I的技術(shù)中，在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，制冷劑熱交換器有效地發(fā)揮作用，但是，制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，不能得到足夠的作用。而且，由于在制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，不能由制冷劑熱交換器得到足夠的加熱量，所以，氣液二相制冷劑被吸入壓縮機(jī)，存在導(dǎo)致因壓縮機(jī)可靠性的下降、因制熱運(yùn)轉(zhuǎn)性能下降造成的年耗電量的增加的可能性。
[0015]本發(fā)明是鑒于相關(guān)點(diǎn)做出的發(fā)明，其目的是得到一種通過(guò)簡(jiǎn)易的結(jié)構(gòu)抑制向壓縮機(jī)的返液，且可實(shí)現(xiàn)抑制年耗電量的冷凍空調(diào)裝置。
[0016]用于解決課題的手段
[0017]本發(fā)明的冷凍空調(diào)裝置具備:室外機(jī)，其具有壓縮機(jī)、流路切換裝置、制冷劑緩沖容器、熱源側(cè)熱交換器、減壓裝置和制冷劑熱交換器；以及室內(nèi)機(jī)，其具有負(fù)荷側(cè)熱交換器，由氣體側(cè)連接配管以及液體側(cè)連接配管連接室外機(jī)和室內(nèi)機(jī)，構(gòu)成依次連接了壓縮機(jī)、流路切換裝置、負(fù)荷側(cè)熱交換器、制冷劑熱交換器、減壓裝置、熱源側(cè)熱交換器、制冷劑緩沖容器的制冷劑回路，制冷劑熱交換器對(duì)作為液體側(cè)連接配管的室外機(jī)側(cè)的連接部的室外機(jī)液體管連接部和減壓裝置之間的高壓側(cè)制冷劑與制冷劑緩沖容器的出口側(cè)的低壓側(cè)制冷劑進(jìn)行熱交換。
[0018]發(fā)明效果
[0019]根據(jù)本發(fā)明，能夠通過(guò)簡(jiǎn)潔的結(jié)構(gòu)，在制冷制熱兩運(yùn)轉(zhuǎn)中由制冷劑熱交換器得到足夠的熱交換量，能夠抑制向壓縮機(jī)的回液。另外，在制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，能夠由室內(nèi)熱交換器得到足夠的熱交換量，可以抑制年耗電量。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式I的冷凍空調(diào)裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0021]圖2是表示圖1的冷凍空調(diào)裝置的制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的焓和壓力的關(guān)系的P — h線(xiàn)圖。
[0022]圖3是表示圖1的冷凍空調(diào)裝置的制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的制冷劑的流動(dòng)的圖。
[0023]圖4是表示圖3的制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的焓和壓力的關(guān)系的P — h線(xiàn)圖。
[0024]圖5是表示制冷劑溫度差和熱交換器性能的關(guān)系的圖。
[0025]圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I的冷凝器出口過(guò)冷卻度和COP以及排出溫度的關(guān)系的圖(其I)。
[0026]圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I的冷凝器出口過(guò)冷卻度和COP以及排出溫度的關(guān)系的圖(其2)。
[0027]圖8是本發(fā)明的實(shí)施方式I的膨脹閥控制的說(shuō)明圖。
[0028]圖9是表示與圖8的各區(qū)域相應(yīng)地劃分了過(guò)冷卻度SC —排出溫度特性的各區(qū)段的圖。
[0029]圖10是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I的冷凍空調(diào)裝置的膨脹閥控制的流程的流程圖。
[0030]圖11是本發(fā)明的實(shí)施方式2的冷凍空調(diào)裝置的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]實(shí)施方式1.[0032]<冷凍空調(diào)裝置的結(jié)構(gòu)概要>
[0033]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式的冷凍空調(diào)裝置的結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，冷凍空調(diào)裝置100具備室外機(jī)61和從室外機(jī)61分離的室內(nèi)機(jī)62。室外機(jī)61和室內(nèi)機(jī)62由液體管(液體側(cè)連接配管)5以及氣體管(氣體側(cè)連接配管)7連接，構(gòu)成后述的制冷劑回路20。室外機(jī)61向熱源例如大氣等進(jìn)行散熱或吸熱。室內(nèi)機(jī)62向負(fù)荷例如室內(nèi)空氣進(jìn)行散熱或吸熱。另外，雖然圖1表示了僅具備一臺(tái)室內(nèi)機(jī)62的結(jié)構(gòu)，但是，也可以是多臺(tái)。
[0034]<室外機(jī)的構(gòu)成>
[0035]室外機(jī)61具備壓縮機(jī)1、作為流路切換裝置的四通閥8、與熱源側(cè)介質(zhì)進(jìn)行熱交換的室外熱交換器(熱源側(cè)熱交換器)2、作為制冷劑緩沖容器的蓄積器9、作為減壓裝置的膨脹閥3、和制冷劑熱交換器4，它們由制冷劑配管連接。室外機(jī)61還具備作為將大氣、水等熱源側(cè)介質(zhì)向室外熱交換器2輸送的裝置的室外風(fēng)扇31。下面,按順序?qū)?gòu)成室外機(jī)61的各設(shè)備進(jìn)行說(shuō)明。
[0036](壓縮機(jī))
[0037]壓縮機(jī)I例如是全密閉式壓縮機(jī)，是可根據(jù)來(lái)自控制裝置50的指令由變頻器使轉(zhuǎn)速可變的壓縮機(jī)。通過(guò)對(duì)壓縮機(jī)I進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制，調(diào)整在制冷劑回路20中循環(huán)的制冷劑流量，能夠調(diào)整在室內(nèi)機(jī)62的散熱或吸熱量，例如在負(fù)荷側(cè)為室內(nèi)空氣的情況下，恰當(dāng)?shù)乇３质覂?nèi)空氣溫度。
[0038](四通閥)
[0039]四通閥8用于切換流路，以便使從壓縮機(jī)I排出的氣體制冷劑流向室外熱交換器2或室內(nèi)熱交換器6。通過(guò)由四通閥8切換流路，例如能夠使室外熱交換器2作為冷凝器(散熱器)發(fā)揮功能或作為蒸發(fā)器發(fā)揮功能。
[0040](室外熱交換器)
[0041]室外熱交換器2例如是翅片管型熱交換器，進(jìn)行制冷劑和從室外風(fēng)扇31供給的作為熱源側(cè)介質(zhì)的外氣的熱交換。另外，在室外熱交換器2中與制冷劑進(jìn)行熱交換的熱源側(cè)介質(zhì)并不限于外氣(空氣)，也能夠?qū)⒗缢?、防凍液等作為熱源?lái)利用。在這種情況下，室外熱交換器2使用板熱交換器，熱源側(cè)輸送裝置不是使用室外風(fēng)扇31，而是使用泵。另外，也可以是室外熱交換器2通過(guò)將熱交換配管埋進(jìn)地中，利用地?zé)岫軌蛘旯┙o穩(wěn)定的溫度的熱源。
[0042](膨脹閥)
[0043]膨脹閥3例如使用開(kāi)度可變的電磁閥。進(jìn)行膨脹閥3的開(kāi)度調(diào)整，以便使冷凝器出口過(guò)冷卻度或蒸發(fā)器出口過(guò)熱度盡可能小，據(jù)此，能夠調(diào)整制冷劑流量，以便能夠有效地利用室外熱交換器2以及室內(nèi)熱交換器6。另外，通過(guò)并聯(lián)地排列多個(gè)毛細(xì)管那樣的固定節(jié)流裝置，也可以進(jìn)行制冷劑流量調(diào)整。
[0044](蓄積器)
[0045]蓄積器9具有將從蒸發(fā)器流出的二相制冷劑進(jìn)行氣液分離的功能。由此，通過(guò)使制冷劑在流入壓縮機(jī)I前在蓄積器9通過(guò)，能夠抑制液體制冷劑被吸入壓縮機(jī)I。由此，蓄積器9有助于防止壓縮機(jī)I中的液體壓縮、防止因壓縮機(jī)I內(nèi)的油濃度的下降造成的軸燒結(jié)等，提高可靠性。另一方面，蓄積器9還將應(yīng)向壓縮機(jī)I返回的冷凍機(jī)油分離。由此，在蓄積器9內(nèi)的吸入配管(未圖示出)配置用于使必要量的冷凍機(jī)油返回壓縮機(jī)I的孔、管道，使冷凍機(jī)油返回壓縮機(jī)1，在冷凍機(jī)油溶于制冷劑的情況下，若干的液體制冷劑與冷凍機(jī)油一起返回壓縮機(jī)I。
[0046](制冷劑熱交換器)
[0047]制冷劑熱交換器4被設(shè)置在作為液體管5的室外機(jī)側(cè)連接部的室外機(jī)液體管連接部11和膨脹閥3之間。制冷劑熱交換器4進(jìn)行在室外機(jī)液體管連接部11和膨脹閥3之間流動(dòng)的中溫制冷劑和在蓄積器9和壓縮機(jī)I的吸入側(cè)之間流動(dòng)的制冷劑的熱交換。通過(guò)在制冷劑熱交換器4中的熱交換，能夠使從蓄積器9流出的液體制冷劑氣化。在作為構(gòu)造方式為二重管的情況下，一般在外側(cè)流動(dòng)中溫制冷劑，在內(nèi)側(cè)流動(dòng)低溫制冷劑。此外，也存在使用層疊式的板熱交換器的情況。另外，下面，也存在將向制冷劑熱交換器4流動(dòng)的制冷劑中的從蓄積器9側(cè)流入制冷劑熱交換器4的制冷劑稱(chēng)為低壓側(cè)制冷劑，將另一方的制冷劑稱(chēng)為高壓側(cè)制冷劑的情況。
[0048]〈室內(nèi)機(jī)的構(gòu)成〉
[0049]室內(nèi)機(jī)62具備與負(fù)荷側(cè)介質(zhì)進(jìn)行熱交換的室內(nèi)熱交換器(負(fù)荷側(cè)熱交換器)6和作為輸送作為負(fù)荷側(cè)介質(zhì)的室內(nèi)空氣的裝置的室內(nèi)風(fēng)扇32。下面，按順序?qū)?gòu)成室內(nèi)機(jī)62的各設(shè)備進(jìn)行說(shuō)明。
[0050](室內(nèi)熱交換器)
[0051]室內(nèi)熱交換器6例如與室外熱交換器2同樣,例如由翅片管型熱交換器構(gòu)成,進(jìn)行制冷劑和從室內(nèi)風(fēng)扇32供給的作為負(fù)荷側(cè)介質(zhì)的室內(nèi)空氣的熱交換。另外，在室內(nèi)熱交換器6中與制冷劑進(jìn)行熱交換的負(fù)荷側(cè)介質(zhì)并不限于室內(nèi)空氣，也能夠?qū)⒗缢⒎纼鲆旱茸鳛闊嵩磥?lái)利用。在這種情況下，室內(nèi)熱交換器6使用板熱交換器，負(fù)荷側(cè)輸送裝置不是使用室內(nèi)風(fēng)扇32而是使用泵。
[0052](連接配管)
[0053]液體管5和氣體管7是連接室外機(jī)61和室內(nèi)機(jī)62的連接配管，具有連接所需要的規(guī)定的長(zhǎng)度。另外，一般來(lái)說(shuō)，氣體管7的配管徑比液體管5大。液體管5被連接在室外機(jī)61的室外機(jī)液體管連接部11和室內(nèi)機(jī)62的室內(nèi)機(jī)液體管連接部13之間，另外，氣體管7被連接在室外機(jī)61的室外機(jī)氣體管連接部12和室內(nèi)機(jī)62的室內(nèi)機(jī)氣體管連接部14之間。通過(guò)像這樣由液體管5以及氣體管7連接室外機(jī)61和室內(nèi)機(jī)62，構(gòu)成制冷劑按照壓縮機(jī)1、四通閥8、室內(nèi)熱交換器6、制冷劑熱交換器4的高壓側(cè)、膨脹閥3、室外熱交換器2、四通閥8、蓄積器9、制冷劑熱交換器4的低壓側(cè)的順序循環(huán)的制冷劑回路20。
[0054]<傳感器類(lèi)以及控制裝置>[0055]接著，對(duì)冷凍空調(diào)裝置100所具備的傳感器類(lèi)以及控制裝置50進(jìn)行說(shuō)明。
[0056]在室外機(jī)61中，在壓縮機(jī)I的排出側(cè)設(shè)置有檢測(cè)從壓縮機(jī)I排出的制冷劑的溫度(下面，稱(chēng)為排出溫度)的作為排出溫度檢測(cè)裝置的排出溫度傳感器41。另外，在室外熱交換器2設(shè)置有檢測(cè)在室外熱交換器2流動(dòng)的制冷劑的溫度(即，與制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的冷凝溫度或制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的蒸發(fā)溫度對(duì)應(yīng)的制冷劑溫度)的室外熱交換器飽和溫度傳感器42。而且，在室外熱交換器2的液體側(cè)設(shè)置有檢測(cè)制冷劑的溫度的室外熱交換器溫度傳感器43。
[0057]室外熱交換器2在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)成為冷凝器(散熱器)，制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的冷凝器出口過(guò)冷卻度通過(guò)從室外熱交換器溫度傳感器43的檢測(cè)值減去室外熱交換器飽和溫度傳感器42的檢測(cè)值求出。這樣，由室外熱交換器飽和溫度傳感器42以及室外熱交換器溫度傳感器43構(gòu)成過(guò)冷卻度檢測(cè)裝置。另外，過(guò)冷卻度檢測(cè)裝置并不限于該結(jié)構(gòu)，也可以做成設(shè)置檢測(cè)來(lái)自壓縮機(jī)I的排出壓力的傳感器，從室外熱交換器溫度傳感器43的檢測(cè)值減去從該傳感器的檢測(cè)值換算的制冷劑飽和氣體溫度來(lái)求出的結(jié)構(gòu)。
[0058]另外，在室內(nèi)機(jī)62中，在室內(nèi)熱交換器6設(shè)置有檢測(cè)在室內(nèi)熱交換器6流動(dòng)的制冷劑的溫度(即，與制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的蒸發(fā)溫度或制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的冷凝溫度對(duì)應(yīng)的制冷劑溫度)的室內(nèi)熱交換器飽和溫度傳感器44。另外，在室內(nèi)熱交換器6的液體側(cè)設(shè)置有檢測(cè)制冷劑的溫度的室內(nèi)熱交換器溫度傳感器45。
[0059]室內(nèi)熱交換器6在制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)成為冷凝器(散熱器)，制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的冷凝器出口過(guò)冷卻度通過(guò)從室內(nèi)熱交換器溫度傳感器45的檢測(cè)值減去室內(nèi)熱交換器飽和溫度傳感器44的檢測(cè)值求出。這樣，由室內(nèi)熱交換器飽和溫度傳感器44以及室內(nèi)熱交換器溫度傳感器45構(gòu)成過(guò)冷卻度檢測(cè)裝置。另外，過(guò)冷卻度檢測(cè)裝置并不限于該結(jié)構(gòu)，也可以做成設(shè)置檢測(cè)來(lái)自壓縮機(jī)I的排出壓力的傳感器，從室內(nèi)熱交換器溫度傳感器45的檢測(cè)值減去由該傳感器的檢測(cè)值換算的制冷劑飽和氣體溫度來(lái)求出的結(jié)構(gòu)。
[0060]控制裝置50由微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成，具備CPU、RAM以及ROM等，在ROM中存儲(chǔ)控制程序以及與后述的流程圖對(duì)應(yīng)的程序等?？刂蒲b置50根據(jù)來(lái)自各傳感器的檢測(cè)值，控制壓縮機(jī)1、膨脹閥3、室外風(fēng)扇31以及室內(nèi)風(fēng)扇32。另外，控制裝置50通過(guò)四通閥8的切換來(lái)進(jìn)行制冷運(yùn)轉(zhuǎn)或制熱運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，控制裝置50可以設(shè)置于室外機(jī)61，也可以設(shè)置于室內(nèi)機(jī)62，另外，也可以做成分為室內(nèi)控制裝置和室外控制裝置地構(gòu)成，相互進(jìn)行聯(lián)合處理的結(jié)構(gòu)。
[0061]接著，依次對(duì)本實(shí)施方式的制冷劑回路20中的制熱運(yùn)轉(zhuǎn)以及制冷運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行說(shuō)明。
[0062]<制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的制冷劑的動(dòng)作>
[0063]圖2是表示圖1的冷凍空調(diào)裝置中的制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的焓和壓力的關(guān)系的P — h線(xiàn)圖。橫軸表示洽[kj/kg],縱軸表示壓力[Mpa]。圖2中點(diǎn)Al?點(diǎn)Il表示的各制冷劑狀態(tài)與圖1所示的本實(shí)施方式I的冷凍循環(huán)裝置中的點(diǎn)Al?點(diǎn)Il的制冷劑的各狀態(tài)對(duì)應(yīng)。另外，圖1的箭頭表示制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的制冷劑的流動(dòng)。
[0064]制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，四通閥8被切換為由圖1的實(shí)線(xiàn)所示的狀態(tài)。而且，從壓縮機(jī)I排出的高溫高壓制冷劑(Al)在四通閥8通過(guò)，從室外機(jī)氣體管連接部12流入氣體管7。由于氣體管7具有規(guī)定的長(zhǎng)度，所以，流入到氣體管7內(nèi)的制冷劑因氣體管7內(nèi)的摩擦損失而被減壓，此后，從室內(nèi)機(jī)氣體管連接部14流入室內(nèi)機(jī)62，成為狀態(tài)(BI)的制冷劑。狀態(tài)(BI)的制冷劑向室內(nèi)熱交換器6流入。由于室內(nèi)熱交換器6在制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)作為散熱器工作，所以，流入到室內(nèi)熱交換器6的制冷劑與來(lái)自室內(nèi)風(fēng)扇32的室內(nèi)空氣熱交換，進(jìn)行散熱，溫度下降，一般情況下成為過(guò)冷卻狀態(tài)的液體制冷劑(Cl)，從室內(nèi)熱交換器6流出。
[0065]從室內(nèi)熱交換器6流出的液體制冷劑從室內(nèi)機(jī)液體管連接部13向液體管5流入。流入液體管5的制冷劑在通過(guò)液體管時(shí)與在通過(guò)氣體管時(shí)同樣，因摩擦損失而被減壓，從室外機(jī)液體管連接部11流入室外機(jī)61。而且，流入到室外機(jī)61的制冷劑(Dl)由制冷劑熱交換器4與來(lái)自蓄積器9的制冷劑進(jìn)行熱交換，被進(jìn)一步冷卻，成為狀態(tài)(El)的制冷劑。由制冷劑熱交換器4冷卻了的狀態(tài)(El)的制冷劑被膨脹閥3減壓，成為氣液二相制冷劑(Fl)，向室外熱交換器2流入。由于室外熱交換器2在制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)作為蒸發(fā)器工作，所以，流入到室外熱交換器2的制冷劑與來(lái)自室外風(fēng)扇31的室外空氣熱交換，吸熱、蒸發(fā)，成為飽和氣體或干燥度高的二相制冷劑(Gl)，從室外熱交換器2流出。
[0066]從室外熱交換器2流出了的制冷劑(Gl)在四通閥8通過(guò)，向蓄積器9流入。在蓄積器9中，將以氣液二相流入了的制冷劑氣液分離，但是，由于液體制冷劑還與冷凍機(jī)油一起從設(shè)置在蓄積器9上的回油孔(未圖示出)被吸入，所以，從蓄積器9流出干燥度高的氣液二相制冷劑(Hl)。從蓄積器9流出了的低溫的氣液二相制冷劑(Hl)流入制冷劑熱交換器4，與在室外機(jī)液體管連接部11和膨脹閥3之間流動(dòng)的制冷劑熱交換，吸熱、蒸發(fā)，成為氣體制冷劑(Il)，被吸入壓縮機(jī)I。
[0067]<在制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)由制冷劑熱交換器4進(jìn)行熱交換的理由>
[0068]接著，對(duì)在制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)由制冷劑熱交換器4進(jìn)行熱交換的理由進(jìn)行說(shuō)明。在制冷劑熱交換器4中，通過(guò)從蓄積器9流出的低壓低溫的制冷劑(Hl)和在室外機(jī)液體管連接部11和膨脹閥3之間流動(dòng)的高壓中溫的制冷劑(Dl)的溫度差進(jìn)行熱交換。例如，在向制冷劑熱交換器4流入的高壓制冷劑(Dl)的制冷劑溫度為25°C，低壓制冷劑(Hl)的制冷劑溫度為0°C的情況下，存在25°C的溫度差。由此，從蓄積器9流出的低壓二相制冷劑通過(guò)與比本身高25°C的高溫的制冷劑進(jìn)行熱交換而被加熱，被氣化。
[0069]<制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的制冷劑的動(dòng)作>
[0070]圖3是表示圖1的冷凍空調(diào)裝置中的制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的制冷劑的流動(dòng)的圖。圖4是表示圖3的制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的焓和壓力的關(guān)系的P — h線(xiàn)圖。橫軸表示焓[kj/kg]，縱軸表示壓力[Mpa]。圖4中的點(diǎn)A2?點(diǎn)12表示的各制冷劑狀態(tài)與圖3所示的點(diǎn)A2?點(diǎn)12的制冷劑的各狀態(tài)對(duì)應(yīng)。
[0071]在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，四通閥8被切換為由圖3的實(shí)線(xiàn)所示的狀態(tài)。從壓縮機(jī)I排出了的高溫高壓制冷劑(A2)在四通閥8通過(guò)，向室外熱交換器2流入。流入室外熱交換器2的制冷劑(B2)是與從壓縮機(jī)I排出了的高溫高壓制冷劑(A2)相比大致沒(méi)有改變的制冷劑狀態(tài)。由于室外熱交換器2在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)作為散熱器工作，所以，流入到室外熱交換器2的制冷劑與來(lái)自室外風(fēng)扇31的外氣(大氣)熱交換并散熱，溫度下降，一般情況下，成為過(guò)冷卻狀態(tài)的液體制冷劑(C2)，從室內(nèi)熱交換器6流出。
[0072]從室外熱交換器2流出了的制冷劑被膨脹閥3減壓，成為氣液二相制冷劑(D2)，向制冷劑熱交換器4流入。流入到制冷劑熱交換器4的氣液二相制冷劑與來(lái)自蓄積器9的制冷劑熱交換而被冷卻，成為狀態(tài)(E2)的制冷劑，從制冷劑熱交換器4流出。從制冷劑熱交換器4流出了的制冷劑(E2)在室外機(jī)液體管連接部11通過(guò)，向液體管5流入。由于液體管5具有規(guī)定的長(zhǎng)度，所以，流入到液體管5的制冷劑因液體管5內(nèi)的摩擦損失而進(jìn)一步被減壓，此后，從室內(nèi)機(jī)液體管連接部13向室內(nèi)機(jī)62流入，成為狀態(tài)(F2)的制冷劑。狀態(tài)(F2)的制冷劑向室內(nèi)熱交換器6流入。由于室內(nèi)熱交換器6在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)作為蒸發(fā)器工作，所以，流入到室內(nèi)熱交換器6的制冷劑(F2)與來(lái)自室內(nèi)風(fēng)扇32的室內(nèi)空氣熱交換，吸熱、蒸發(fā)，成為飽和氣體或干燥度高的二相制冷劑(G2)，從室內(nèi)熱交換器6流出。
[0073]從室內(nèi)熱交換器6流出了的制冷劑(G2)在室內(nèi)機(jī)氣體管連接部14通過(guò)，向氣體管7流入。氣體管7也具有與液體管5同等的長(zhǎng)度，流入到氣體管7的制冷劑在通過(guò)氣體管時(shí)因摩擦損失而被減壓，在室內(nèi)機(jī)氣體管連接部14以及四通閥8通過(guò)，向蓄積器9流入。雖然在蓄積器9中，以氣液二相流入了的制冷劑被氣液分離，但是，由于液體制冷劑還與冷凍機(jī)油一起從設(shè)置在蓄積器9上的回油孔被吸入，所以，從蓄積器9流出干燥度高的氣液二相制冷劑(H2)。從蓄積器9流出了的低溫的氣液二相制冷劑(H2)向制冷劑熱交換器4流入，與在膨脹閥3和室外機(jī)液體管連接部11之間流動(dòng)的制冷劑進(jìn)行熱交換，吸熱、蒸發(fā)化，成為氣體制冷劑(12)，被吸入壓縮機(jī)I。
[0074]<制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)由制冷劑熱交換器進(jìn)行熱交換的理由>
[0075]接著，對(duì)在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)在制冷劑熱交換器4產(chǎn)生熱交換的理由進(jìn)行說(shuō)明。在制冷劑熱交換器4中，通過(guò)從蓄積器9流出的低壓低溫的制冷劑(H2)和在室外機(jī)液體管連接部11和膨脹閥3之間流動(dòng)的中壓中溫的制冷劑(E2)的溫度差進(jìn)行熱交換。從作為冷凝器工作的室外熱交換器2流向制冷劑熱交換器4的制冷劑在由被設(shè)置在制冷劑熱交換器4的上游的膨脹閥3減壓(減溫)后，流入制冷劑熱交換器4。由此，與制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)那樣從冷凝器直接流入制冷劑熱交換器4的情況相比，壓力下降，因此，在制冷劑熱交換器4中不能得到制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的程度的溫度差。
[0076]但是,在制冷劑熱交換器4流出并從室外機(jī)液體管連接部11流向室內(nèi)機(jī)62的制冷劑(E2)在室外機(jī)液體管連接部11的下游側(cè)的構(gòu)成元件，也就是液體管5、室內(nèi)熱交換器
6、氣體管7等通過(guò)，據(jù)此，壓力因摩擦損失進(jìn)一步降低。由此，由膨脹閥3減壓后的制冷劑(D2)從圖4可知，與從蓄積器9流出并流入制冷劑熱交換器4的制冷劑(H2)相比，壓力高。由此，在制冷劑熱交換器4中，能夠確保能夠加熱來(lái)自蓄積器9的制冷劑而氣化的溫度差。例如，在由膨脹閥3減壓后的制冷劑(D2)的制冷劑溫度為25°C，從蓄積器9流出的制冷劑(H2)的制冷劑溫度為5°C的情況下，制冷劑溫度差為20°C。由此，能夠?qū)男罘e器9流出的氣液二相制冷劑氣化。
[0077](制冷劑熱交換器4的設(shè)計(jì))
[0078]接著，對(duì)用于不產(chǎn)生向壓縮機(jī)I的回液、不產(chǎn)生在制冷劑熱交換器4中過(guò)剩的熱交換等的制冷劑熱交換器4的設(shè)計(jì)進(jìn)行說(shuō)明。
[0079]首先，對(duì)為將從蓄積器9流出的制冷劑氣化(提案書(shū)中為加熱)所需要的制冷劑熱交換器4的性能、制冷劑熱交換器4中的高壓側(cè)制冷劑的入口溫度TM和制冷劑熱交換器4中的低壓側(cè)制冷劑的入口溫度TL的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。在制冷劑熱交換器4中的熱交換量Qslhx能夠通過(guò)導(dǎo)熱系數(shù)AK(傳熱面積A和傳熱系數(shù)K的乘積)和制冷劑溫度差ΛΤ( =TM — TL)，用式(I)表示。
[0080][數(shù)式I]
[0081]Qslhk = AKX (TM-TS).....(I)
[0082]另外，在制冷劑熱交換器4的熱交換量Qslhx也能夠通過(guò)制冷劑熱交換器4的低壓側(cè)的制冷劑流量Gr和制冷劑熱交換器4的低壓側(cè)的出入口焓差ΛΗ( = H(H) — H(I))用式(2)表示。另外，H(H)是低壓側(cè)入口焓，H(I)是低壓側(cè)出口焓。
[0083][數(shù)式2]
[0084]Qslhk = GrX (H(I)-H(H)).....(2)
[0085]通過(guò)上述式⑴和式(2)，導(dǎo)熱系數(shù)AK、制冷劑溫度差ΛΤ( = TM — TL)、制冷劑流量Gr、制冷劑熱交換器4的低壓側(cè)的出入口焓差ΛΗ( = Η⑶一 H(I))的各自的關(guān)系能夠由式⑶表示。
[0086][數(shù)式3]
【權(quán)利要求】
1.一種冷凍空調(diào)裝置，其特征在于，具備: 室外機(jī)，其具有壓縮機(jī)、流路切換裝置、制冷劑緩沖容器、熱源側(cè)熱交換器、減壓裝置和制冷劑熱交換器；以及 室內(nèi)機(jī)，其具有負(fù)荷側(cè)熱交換器， 由氣體側(cè)連接配管以及液體側(cè)連接配管連接前述室外機(jī)和前述室內(nèi)機(jī)，構(gòu)成依次連接了前述壓縮機(jī)、前述流路切換裝置、前述負(fù)荷側(cè)熱交換器、前述制冷劑熱交換器、前述減壓裝置、前述熱源側(cè)熱交換器、前述制冷劑緩沖容器的制冷劑回路， 前述制冷劑熱交換器對(duì)作為前述液體側(cè)連接配管的前述室外機(jī)側(cè)的連接部的室外機(jī)液體管連接部和前述減壓裝置之間的高壓側(cè)制冷劑與前述制冷劑緩沖容器的出口側(cè)的低壓側(cè)制冷劑進(jìn)行熱交換。
2.如權(quán)利要求1所述的冷凍空調(diào)裝置，其特征在于，對(duì)于前述制冷劑熱交換器，作為前述制冷劑熱交換器的傳熱面積和傳熱系數(shù)的積的導(dǎo)熱系數(shù)AK與在前述制冷劑熱交換器的低壓側(cè)通過(guò)的前述低壓側(cè)制冷劑的制冷劑流量Gr之比具有
1.40 X IO2/ (TM — TL) ( AK/Gr ≤ 1.52 X IO5/ (TM — TL)的關(guān)系
TM:制冷劑熱交換器的高壓側(cè)制冷劑的入口溫度
TL:制冷劑熱交換器的低壓側(cè)制冷劑的入口溫度。
3.如權(quán)利要求1或2所述的冷凍空調(diào)裝置，其特征在于，具備: 排出溫度檢測(cè)裝置，其檢測(cè)前述壓縮機(jī)的排出制冷劑的排出溫度；和過(guò)冷卻度檢測(cè)裝置，其檢測(cè)前述熱源側(cè)熱交換器以及前述負(fù)荷側(cè)熱交換器中作為冷凝器發(fā)揮功能的熱交換器出口的制冷劑的過(guò)冷卻度， 與由前述排出溫度檢測(cè)裝置檢測(cè)的排出溫度和由前述過(guò)冷卻度檢測(cè)裝置檢測(cè)的過(guò)冷卻度相應(yīng)地控制前述減壓裝置的開(kāi)度。
4.如權(quán)利要求3所述的冷凍空調(diào)裝置，其特征在于，將當(dāng)前的運(yùn)轉(zhuǎn)條件中的過(guò)冷卻度-排出溫度特性劃分為包括目標(biāo)排出溫度的第I排出溫度范圍、比前述第I排出溫度范圍高的第2排出溫度范圍和比前述第I排出溫度范圍低的第3排出溫度范圍，上述目標(biāo)排出溫度被選定成COP成為最大，進(jìn)而，將前述第I排出溫度范圍和前述第2排出溫度范圍劃分成比目標(biāo)過(guò)冷卻度小的范圍和前述目標(biāo)過(guò)冷卻度以上的范圍，共劃分成5個(gè)區(qū)域，上述目標(biāo)過(guò)冷卻度被選定成COP成為最大， 在由前述排出溫度檢測(cè)裝置檢測(cè)的排出溫度和由前述過(guò)冷卻度檢測(cè)裝置檢測(cè)的過(guò)冷卻度，在前述5個(gè)區(qū)域中， 在屬于處在前述第I排出溫度范圍且比前述目標(biāo)過(guò)冷卻度低的范圍的區(qū)域、處在前述第2排出溫度范圍且比前述目標(biāo)過(guò)冷卻度低的范圍的區(qū)域和前述第3排出溫度范圍的區(qū)域這3個(gè)區(qū)域中的任意一個(gè)的情況下，收縮前述減壓裝置的開(kāi)度， 在屬于處在前述第I排出溫度范圍且為前述目標(biāo)過(guò)冷卻度以上的范圍的區(qū)域的情況下，放開(kāi)前述減壓裝置的開(kāi)度， 在屬于處在前述第2排出溫度范圍且為前述目標(biāo)過(guò)冷卻度以上的范圍的區(qū)域的情況下，將前述減壓裝置的開(kāi)度固定。
5.如權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的冷凍空調(diào)裝置，其特征在于，具備旁通回路，所述旁通回路從前述室外機(jī)液體管連接部和前述減壓裝置之間分支，經(jīng)流量調(diào)整閥在前述制冷劑緩沖容器和前述壓縮機(jī)之間合流。
6.如權(quán)利要求5所述的冷凍空調(diào)裝置，其特征在于，在前述壓縮機(jī)的排出制冷劑的排出溫度成為預(yù)先設(shè)定的排出溫度上限值以上的情況下，進(jìn)行控制，以便打開(kāi)前述流量調(diào)整閥，使前述排出溫度不足前述排出溫度上限值。
7.如權(quán)利要求5或6所述的冷凍空調(diào)裝置，其特征在于，具備內(nèi)部熱交換器，所述內(nèi)部熱交換器對(duì)前述室外機(jī)液體管連接部和前述旁通回路的分支點(diǎn)之間的制冷劑和前述旁通回路的前述流量調(diào)整閥的下游側(cè)的制冷劑進(jìn)行熱交換。
【文檔編號(hào)】F25B13/00GK103958986SQ201180075146
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月29日
【發(fā)明者】加藤央平, 梁池悟, 吉村潔, 柴廣有 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社