制冷装置

申请号 CN201380015601.3 申请日 2013-03-26 公开(公告)号 CN104185765A 公开(公告)日 2014-12-03
申请人 大金工业株式会社; 发明人 奥田则之; 濑户口隆之; 古本启介;
摘要 一种 空调 装置(1),在制冷运转时,制冷剂依次流过 压缩机 (21)、室外 热交换器 (23)、膨胀机构(24)及 室内热交换器 (41),在制热运转时,制冷剂依次流过压缩机(21)、室内热交换器(41)、膨胀机构(24)及室外热交换器(23)。此外,在空调装置(1)中,使用R32作为制冷剂,室外热交换器(23)的容积为室内热交换器(41)的容积以下,在室外热交换器(23)与膨胀机构(24)之间设有对制冷剂进行贮存的制冷剂贮存箱(25)。
权利要求

1.一种制冷装置(1),在冷却运转时,制冷剂依次流过压缩机(21)、室外热交换器(23)、膨胀机构(24)及室内热交换器(41),在加热运转时,制冷剂依次流过所述压缩机、所述室内热交换器、所述膨胀机构及所述室外热交换器,其特征在于,
使用R32作为制冷剂,
所述室外热交换器的容积为所述室内热交换器的容积以下,
在所述室外热交换器与所述膨胀机构之间设有对制冷剂进行贮存的制冷剂贮存箱(25)。
2.如权利要求1所述的制冷装置1,其特征在于,
所述制冷剂贮存箱(25)被设成在所述冷却运转时成为制冷循环中的高压部分,并在所述加热运转时成为制冷循环中的低压部分。
3.如权利要求1或2所述的制冷装置(1),其特征在于,
所述室外热交换器(23)是使用扁平管作为导热管的热交换器。
4.如权利要求3所述的制冷装置(1),其特征在于,
所述室外热交换器(23)是具有以隔着间隔层叠的方式排列的多个所述扁平管和被相邻的所述扁平管夹住的翅片的热交换器。
5.如权利要求3所述的制冷装置(1),其特征在于,
所述室外热交换器(23)是具有以隔着间隔层叠的方式排列的多个所述扁平管和形成有供所述扁平管插入的缺口的翅片的热交换器。
6.如权利要求1或2所述的制冷装置(1),其特征在于,
所述室外热交换器(23)及所述室内热交换器(41)是交叉翅片式热交换器,所述室外热交换器的导热管径被设定成比所述室内热交换器的导热管径细。
7.如权利要求1至6中任一项所述的制冷装置(1),其特征在于,
还设有旁通管(30),该旁通管(30)将积存于所述制冷剂贮存箱(25)内的制冷剂的气体成分引导至所述压缩机(21)或所述压缩机吸入侧的制冷剂管。
8.如权利要求7所述的制冷装置(1),其特征在于,
所述旁通管(30)具有流量调节机构(30a)。
9.如权利要求1至8中任一项所述的制冷装置(1),其特征在于,所述制冷剂贮存箱(25)是气液分离器。

说明书全文

制冷装置

技术领域

[0001] 本发明涉及制冷装置,尤其涉及使用R32作为制冷剂并能进行冷却运转及加热运转的制冷装置。

背景技术

[0002] 作为现有的能进行制冷制热运转的空调装置等制冷装置,如专利文献1(日本专利特开2001-194015号公报)记载的那样,有一种使用R32作为制冷剂的制冷装置。在该制冷装置中,在制冷运转(冷却运转)时,制冷剂依次流过气液分离器(制冷剂贮存箱)、压缩机、室外热交换器、膨胀(膨胀机构)、室内热交换器。另外,在制热运转(加热运转)时,制冷剂依次流过制冷剂贮存箱、压缩机、室内热交换器、膨胀机构、室外热交换器。此外,在该制冷装置中,冷却运转时的最佳制冷剂量与加热运转时的最佳制冷剂量不同。因此,在冷却运转时作为散热器起作用的室外热交换器的容积与在加热运转时作为散热器起作用的室内热交换器的容积是不同的。通常,室外热交换器的容积比室内热交换器的容积大,因此,在加热运转时室内热交换器收容不下的制冷剂被与压缩机的吸入侧连接的制冷剂贮存箱等暂时贮存。

发明内容

[0003] 然而,在上述制冷装置中,使用R32作为制冷剂,因此,在低温条件下,存在为了润滑压缩机而与制冷剂一起封入的冷冻机油的溶解度变得非常小的倾向。因此,当处于制冷循环的低压时,因制冷剂温度的降低而使冷冻机油的溶解度大幅降低,制冷剂即R32和冷冻机油在处于制冷循环中的低压的制冷剂贮存箱内分离成两层,冷冻机油不易返回至压缩机。
[0004] 另外,在上述制冷装置中,当专利文献2(日本专利特开平6-143991号公报)中记载的高性能的散热器被用作室外热交换器时,室外热交换器的容积处于室内热交换器的容积以下。因此,在该情况下,在制冷运转时,产生室外热交换器收容不下的制冷剂(剩余制冷剂),其量超过能贮存于制冷剂贮存箱等的量。
[0005] 这样,在使用R32作为制冷剂并能进行冷却运转及加热运转的制冷装置中,因制冷剂贮存箱与压缩机的吸入侧连接而产生朝压缩机的回油问题,另外,在室外热交换器的容积处于室内热交换器的容积以下的情况下,也产生剩余制冷剂的问题。
[0006] 本发明的技术问题在于,在使用R32作为制冷剂并能进行冷却运转及加热运转的制冷装置中,在室外热交换器的容积处于室内热交换器的容积以下的情况下,能收容冷却运转时产生的剩余制冷剂,并能使冷冻机油返回至压缩机。
[0007] 第一技术方案的制冷装置是在冷却运转时制冷剂依次流过压缩机、室外热交换器、膨胀机构及室内热交换器,并在加热运转时制冷剂依次流过压缩机、室内热交换器、膨胀机构及室外热交换器的制冷装置。此外,在该空调装置中,使用R32作为制冷剂,室外热交换器的容积为室内热交换器的容积以下,在室外热交换器与膨胀机构之间设有对制冷剂进行贮存的制冷剂贮存箱。另外,第二技术方案的制冷装置是在第一技术方案的制冷装置的基础上,制冷剂贮存箱被设成在冷却运转时成为制冷循环中的高压部分,并在加热运转时成为制冷循环中的低压部分。
[0008] 在该制冷装置中,使用R32作为制冷剂,因此,担心朝压缩机的回油问题,不过,在室外热交换器与膨胀机构之间设置了制冷剂贮存箱,因此,与在压缩机的吸入侧设置制冷剂贮存箱的情况相比,冷冻机油容易返回至压缩机。而且,在该制冷装置中,由于室外热交换器的容量为室内热交换器的容量以下,因此在制冷运转时会产生剩余制冷剂,但该剩余制冷剂可收容于制冷剂贮存箱,因此,可防止对制冷剂控制产生阻碍。
[0009] 藉此,在该空调装置中,尽管使用R32作为制冷剂,且室外热交换器的容积处于室内热交换器的容积以下,也能收容在冷却运转时产生的剩余制冷剂,并能使冷冻机油返回至压缩机。
[0010] 第三技术方案的制冷装置是在第一技术方案或第二技术方案的制冷装置的基础上,室外热交换器是使用扁平管作为导热管的热交换器。另外,第四技术方案的制冷装置是在第三技术方案的制冷装置的基础上,室外热交换器是具有以隔着间隔层叠的方式排列的多个扁平管和被相邻的扁平管夹住的翅片的热交换器。另外,第五技术方案的制冷装置是在第三技术方案的制冷装置的基础上,室外热交换器是具有以隔着间隔层叠的方式排列的多个扁平管和形成有供扁平管插入的缺口的翅片的热交换器。
[0011] 在该制冷装置中,通过使用扁平管作为导热管,室外热交换器的容量处于室内热交换器的容量以下,因此,降低了制冷装置内的制冷剂量。另外,在该制冷装置中,虽然在冷却运转时产生剩余制冷剂,但能将该剩余制冷剂收容于制冷剂贮存箱,因此,能防止对制冷剂控制产生阻碍。
[0012] 第六技术方案的制冷装置是在第一技术方案或第二技术方案的制冷装置的基础上,室外热交换器及室内热交换器是交叉翅片式热交换器,室外热交换器的导热管径被设定成比室内热交换器的导热管径细。
[0013] 在该制冷装置中,与上述第一技术方案或第二技术方案的制冷装置相同,室外热交换器的容量处于室内热交换器的容量以下,因此,可降低制冷装置内的制冷剂量。另外,在该制冷装置中,虽然在冷却运转时产生剩余制冷剂,但能将该剩余制冷剂收容于制冷剂贮存箱,因此,能防止对制冷剂控制产生阻碍。
[0014] 第七技术方案的制冷装置是在第一技术方案至第六技术方案中任一技术方案的制冷装置的基础上,还设有旁通管,该旁通管将积存于制冷剂贮存箱内的制冷剂的气体成分引导至压缩机或压缩机的吸入管。
[0015] 在该制冷装置中,在加热运转时,即在室外热交换器作为蒸发器起作用时,制冷剂在室外热交换器的入口前侧的制冷剂贮存箱中被分离为液体和气体,气体成分流向旁通路。其结果是,无助于蒸发的气体成分并不流入室外热交换器,因此,相应地减小了在室外热交换器中流动的制冷剂流量,可抑制制冷剂在室外热交换器中的压损失(即减压损失)。
[0016] 第八技术方案的制冷装置是在第七技术方案的制冷装置的基础上,旁通管具有流量调节机构。
[0017] 在压缩机的运转频率较高的情况下,气液两相状态的制冷剂可能会从制冷剂贮存箱经由旁通管而返回至压缩机或压缩机的吸入管,并被吸入压缩机。
[0018] 然而,在该空调装置中,在旁通管中设有流量调节机构,因此,气液两相状态的制冷剂的液体成分被减压而蒸发。
[0019] 藉此,在该制冷装置中,能防止液体成分返回至压缩机或压缩机的吸入管。
[0020] 另外,在该制冷装置中,在加热运转时,流过流量调节机构的制冷剂与在室外热交换器中蒸发之后、流向压缩机或压缩机的吸入管的制冷剂合流。此时,在流量调节机构为电动膨胀阀的情况下,能通过控制阀开度来将即将吸入压缩机的制冷剂状态调节为更佳。而且,通过控制流量调节机构的阀开度,能使返回至压缩机的制冷剂的流量增加或减少,因此,能根据室内热交换器侧的制冷负载对制冷剂的循环流量、即在室内热交换器中流动的制冷剂的流量进行控制。
[0021] 第九技术方案的制冷装置是在第一技术方案至第八技术方案中任一技术方案的制冷装置的基础上,制冷剂贮存箱是气液分离器。
[0022] 在该制冷装置中,由气液分离器构成的制冷剂贮存箱同时起到了对液体成分进行积存的功能以及将液体成分和气体成分分离的功能这两个功能。
[0023] 藉此,在该制冷装置中,无需同时设置具有制冷剂贮存功能的设备和具有气液分离功能的设备,因此,有助于简化装置结构。附图说明
[0024] 图1是作为本发明一实施方式的制冷装置的空调装置的示意结构图。
[0025] 图2是室内热交换器的示意主视图。
[0026] 图3是室外热交换器的外观立体图。
[0027] 图4是按能力表示室外热交换器容积/室内热交换器容积比的图表。
[0028] 图5是作为变形例1的制冷装置的空调装置的示意结构图。
[0029] 图6是变形例2的制冷剂贮存箱的示意剖视图。
[0030] 图7是变形例3的室外热交换器的外观立体图。
[0031] 图8是变形例3的室外热交换器的纵剖图。

具体实施方式

[0032] 以下,根据附图对本发明的制冷装置的实施方式及其变形例进行说明。另外,本发明的制冷装置的具体结构并不限于下述实施方式及其变形例,能在不脱离发明要点的范围内进行变更。
[0033] (1)空调装置的结构
[0034] 图1是作为本发明一实施方式的制冷装置的空调装置1的示意结构图。
[0035] 空调装置1是能通过进行蒸汽压缩式的制冷循环来进行作为冷却运转的制冷运转及作为加热运转的制热运转的制冷装置。空调装置1主要是通过将室外单元2与室内单元4连接在一起而构成的。此处,室外单元2与室内单元4经由液体制冷剂连通管5及气体制冷剂连通管6而连接在一起。即,空调装置1的蒸汽压缩式制冷剂回路10是通过室外单元2与室内单元4经由制冷剂连通管5、6连接在一起而构成的。在该制冷剂回路10中封入有HFC类制冷剂的一种即R32。另外,在制冷剂回路10中与制冷剂一起封入有用于对压缩机21(后述)进行润滑的冷冻机油。此处,作为冷冻机油,可使用相对于R32具有稍许相溶性的醚类合成油、相对于R32具有非相溶性的矿物油、烷基苯类合成油等。
[0036] <室内单元>
[0037] 室内单元4设置于室内,构成了制冷剂回路10的一部分。室内单元4主要具有室内热交换器41。
[0038] 室内热交换器41是在制冷运转时作为制冷剂的蒸发器起作用以冷却室内空气,并在制热运转时作为制冷剂的散热器起作用以加热室内空气的热交换器。室内热交换器41的液体侧与液体制冷剂连通管5连接,室内热交换器41的气体侧与气体制冷剂连通管6连接。
[0039] 如图2所示,室内热交换器41是交叉翅片式热交换器,其主要具有导热翅片411和导热管412。此处,图2是室内热交换器41的主视图。导热翅片411是较薄的制的平板,在导热翅片411上形成有多个通孔。导热管412具有:插入导热翅片411的通孔的直管412a;以及将相邻的直管412a的端部彼此连接的U字管412b、412c。直管412a在被插入导热翅片411的通孔之后进行扩管加工,从而与导热翅片411紧贴。直管412a和第一U字管412b一体形成,第二U字管412c在直管412a插入导热翅片411的通孔并进行扩管加工之后,通过焊接、钎焊等与直管411a的端部连接。
[0040] 另外,室内单元4具有室内扇42,该室内风扇42用于将室内空气吸入室内单元4内,并使该室内空气在室内热交换器41中与制冷剂进行热交换,之后,将其作为供给空气供给到室内。此处,作为室内风扇42,使用由室内风扇电动机43驱动的离心风扇、多叶片风扇等。
[0041] 另外,室内单元4具有对构成室内单元4的各部分的动作进行控制的室内侧控制部44。此外,室内侧控制部44具有用于进行室内单元4的控制的微型计算机、存储器等,能与遥控器(未图示)之间进行控制信号等的交换、或与室外单元2之间经由传送线8a进行控制信号等的交换。
[0042] <室外单元>
[0043] 室外单元2设置于室外,构成了制冷剂回路10的一部分。室外单元2主要具有压缩机21、切换机构22、室外热交换器23、膨胀机构24、制冷剂贮存箱25、液体侧截止阀27、气体侧截止阀28。
[0044] 压缩机21是将制冷循环中的低压制冷剂压缩成高压的设备。压缩机21是利用由逆变器控制的压缩机电动机21a对旋转式、涡旋式等容积式的压缩要素(未图示)进行旋转驱动的密闭式结构。压缩机21在吸入侧连接着吸入管31,并在排出侧连接着排出管32。吸入管31是将压缩机21的吸入侧和切换机构22的第一端口22a连接的制冷剂管。在吸入管31设有储罐29。排出管32是将压缩机21的排出侧和切换机构22的第二端口22b连接的制冷剂管。
[0045] 切换机构22是用于对制冷剂回路10中的冷剂的流动方向进行切换的机构。切换机构22在制冷运转时进行以下切换:使室外热交换器23作为在压缩机21中压缩后的制冷剂的散热器起作用,且使室内热交换器41作为在室外热交换器23中散热后的制冷剂的蒸发器起作用。即,切换机构22在制冷运转时进行以下切换:使第二端口22b和第三端口22c连通,且使第一端口22a与第四端口22d连通。藉此,压缩机21的排出侧(此处为排出管32)与室外热交换器23的气体侧(此处为第一气体制冷剂管33)连接(参照图1的切换机构22的实线)。而且,压缩机21的吸入侧(此处为吸入管31)与气体制冷剂连通管6侧(此处为第二气体制冷剂管34)连接(参照图1的切换机构22的实线)。另外,切换机构22在制热运转时进行以下切换:使室外热交换器23作为在室内热交换器41中散热后的制冷剂的蒸发器起作用,且使室内热交换器41作为在压缩机21中压缩后的制冷剂的散热器起作用。即,切换机构22在制热运转时进行以下切换:使第二端口22b和第四端口22d连通,且使第一端口22a与第三端口22c连通。藉此,压缩机21的排出侧(此处为排出管
32)与气体制冷剂连通管6侧(此处为第二气体制冷剂管34)连接(参照图1的切换机构
22的虚线)。而且,压缩机21的吸入侧(此处为吸入管31)与室外热交换器23的气体侧(此处为第一气体制冷剂管33)连接(参照图1的切换机构22的虚线)。第一气体制冷剂管33是将切换机构22的第三端口22c与室外热交换器23的气体侧连接的制冷剂管。第二气体制冷剂管33是将切换机构22的第四端口22d与气体制冷剂连通管6侧连接的制冷剂管。此处,切换机构22是四通切换阀。
[0046] 室外热交换器23是在制冷运转时作为将室外空气作为冷却源的制冷剂的散热器起作用、并在制热运转时作为将室外空气作为加热源的制冷剂的蒸发器起作用的热交换器。室外热交换器23的液体侧与液体制冷剂管35连接,气体侧与第一气体制冷剂管33连接。液体制冷剂管35是将室外热交换器23的液体侧与液体制冷剂连通管7一侧连接的制冷剂管。
[0047] 如图3所示,室外热交换器23是使用扁平管作为导热管的热交换器。更具体而言,室外热交换器23是层叠式热交换器,其主要具有扁平管231、波形翅片232及集管233a、233b。此处,图3是室外热交换器23的外观立体图。扁平管231由铝或铝合金成形,且具有成为导热面的平面部231a和供制冷剂流动的多个内部流路(未图示)。扁平管231以在使平面部231a朝向上下的状态下隔着间隔(通风空间)层叠的方式排列有多层。波形翅片232是被折曲成波形的铝制或铝合金制的翅片。波形翅片232配置于由上下相邻的扁平管231夹住的通风空间中,且谷部及峰部与扁平管231的平面部231a接触。另外,谷部、峰部与平面部231a通过钎焊等接合在一起。集管233a、233b与在上下方向上排列配置多层的扁平管231的两端连接。集管233a、233b具有对扁平管231进行支承的功能、将制冷剂引导至扁平管231的内部流路的功能、使从内部流路流出的制冷剂集合的功能。在室外热交换器23作为制冷剂的散热器起作用的情况下,从第一集管233a的第一出入口234流入的制冷剂被大致均等地分配至最上层的扁平管231的各内部流路,并朝第二集管233b流动。到达第二集管233b的制冷剂被均等地分配至第二层的扁平管231的各内部流路,并朝第一集管233a流动。以后,奇数层的扁平管231内的制冷剂朝第二集管233b流动,偶数层的扁平管231内的制冷剂朝第一集管233a流动。此外,最下层且偶数层的扁平管231内的制冷剂朝第一集管233a流动,在第一集管233a处集合,并从第一集管233a的第二出入口235流出。在室外热交换器23作为制冷剂的蒸发器起作用的情况下,制冷剂从第一集管
233a的第二出入口235流入,在朝与作为制冷剂的散热器起作用的情况相反的方向流过扁平管231及集管233a、233b之后,从第一集管233a的第一出入口234流出。此外,在室外热交换器23作为制冷剂的散热器起作用的情况下,在扁平管231内流动的制冷剂朝经由波形翅片232流过通风空间的气流散热。此外,在室外热交换器23作为制冷剂的蒸发器起作用的情况下,在扁平管231内流动的制冷剂从经由波形翅片232流过通风空间的气流吸热。
此处,作为室外热交换器23,使用上述层叠式热交换器,因此,室外热交换器23的容量比室内热交换器41的容量小。关于这点,以商用空调机为例,并使用图4进行说明。此处,图4是按能力表示室外热交换器容积/室内热交换器容积比的图表。在图4中,◇表示商用空调机的普通类型(交叉翅片式室外热交换器),◆表示商用空调机的室外热交换器细径类型(层叠式室外热交换器),△表示家用空调机的普通类型(交叉翅片式室外热交换器),▲表示家用空调机的室外热交换器细径类型(层叠式室外热交换器)。根据图4,相对于室外热交换器和室内热交换器均是交叉翅片式热交换器的情况,当仅将室外热交换器改变为具有同等热交换性能的层叠式热交换器时,室外热交换器容量/室内热交换器容积比低于1.0。
这意味着层叠式热交换器的容积不仅比交叉翅片式的室外热交换器的容积小,而且也比与其连接的交叉翅片式的室内热交换器41的容积小。因此,在空调装置1中,在制冷运转时,产生剩余制冷剂。因此,在空调装置1中,将该剩余制冷剂收容于制冷剂贮存箱25。另外,根据图4,当室外热交换器容量/室内热交换器容积比为0.3~0.9时,使用收容剩余制冷剂的制冷剂贮存箱25是较为理想的,但即便在室外热交换器容量/室内热交换器容积比为
1.0的情况下,通过使用制冷剂贮存箱25,也能进行稳定的制冷剂控制。
[0048] 膨胀机构24是在制冷运转时、将暂时贮存于制冷剂贮存箱25的制冷循环中的高压制冷剂减压为制冷循环中的低压的设备。另外,膨胀机构24还是在制热运转时、将室内热交换器41中散热后的制冷循环中的高压制冷剂减压为制冷循环中的低压的设备。膨胀机构24设于液体制冷剂管35的靠液体侧截止阀27的部分。此处,作为膨胀机构24,使用电动膨胀阀。
[0049] 制冷剂贮存箱25设于室外热交换器23与膨胀机构24之间。制冷剂贮存箱25是能对在制冷运转时成为制冷循环中的高压、且在室外热交换器23中散热后的制冷循环中的高压制冷剂进行积存的容器。另外,制冷剂贮存箱25是能对在制热运转时成为制冷循环中的低压、且在膨胀机构24中减压后的制冷循环中的低压制冷剂进行积存的容器。例如,若在室内热交换器41作为制冷剂的散热器起作用的制热运转时室内热交换器41能收容的液体制冷剂量为1100cc,在室外热交换器23作为制冷剂的散热器起作用的制冷运转时室外热交换器23能收容的液体制冷剂量为800cc,则在制冷运转时室外热交换器23收容不下而剩余的300cc液体制冷剂暂时收容于制冷剂贮存箱25。
[0050] 液体侧截止阀27及气体侧截止阀28是设于与外部的设备、配管(具体而言是液体制冷剂连通管5及气体制冷剂连通管6)连接的连接口的阀。液体侧截止阀26设于液体制冷剂管35的端部。气体侧截止阀27设于第二气体制冷剂管34的端部。
[0051] 另外,室外单元2具有室外风扇36,该室外风扇36用于将室外空气吸入室外单元2内,并使该室外空气在室外热交换器23中与制冷剂进行热交换,之后,将其排出到外部。
此处,作为室外风扇36,使用了由室外风扇电动机37驱动的螺旋桨风扇等。
[0052] 此外,室外单元2具有对构成室外单元2的各部分的动作进行控制的室外侧控制部38。此外,室外侧控制部38具有用于对室外单元2进行控制的微型计算机、存储器等,从而能在其与室内单元4的室内侧控制部43之间经由传送线8a进行控制信号等的交换。即,利用室内侧控制部44、室外侧控制部38和连接控制部38、44之间的传送线8a来构成进行空调装置1整体的运转控制的控制部8。
[0053] 控制部8能根据各种运转设定、各种传感器的检测值等对各种设备及阀21a、22、24、26、37、43等的动作进行控制。
[0054] <制冷剂连通管>
[0055] 制冷剂连通配管5、6是在将空调装置1设置于建筑物等的设置场所时在现场进行布设的制冷剂管,能根据设置场所、室外单元与室内单元的组合等设置条件而使用具有各种长度和管径的制冷剂管。
[0056] 如上所述,通过将室外单元2、室内单元4、制冷剂连通管5、6连接在一起来构成空调装置1的制冷剂回路10。在作为冷却运转的制冷运转时,制冷剂回路10进行使制冷剂依次流过压缩机21、室外热交换器23、制冷剂贮存箱25、膨胀机构24及室内热交换器41的制冷循环。另外,在作为加热运转的制热运转时,制冷剂回路10进行使制冷剂依次流过压缩机21、室内热交换器41、膨胀机构24、制冷剂贮存箱25及室外热交换器23的制冷循环。此外,空调装置1能利用由室内侧控制部44和室外侧控制部38构成的控制部8进行制冷运转及制热运转等各种运转。
[0057] (2)空调装置的动作
[0058] 如上所述,空调装置1能进行制冷运转及制热运转。以下,对空调装置1的制冷运转时及制热运转时的动作进行说明。
[0059] <制热运转>
[0060] 在制热运转时,切换机构22处于图1的虚线所示的状态下,即进行使第二端口22b和第四端口22d连通且使第一端口22a与第三端口22c连通的切换。
[0061] 在该制冷剂回路10中,制冷循环中的低压制冷剂被吸入至压缩机21,并在被压缩至制冷循环中的高压之后被排出。
[0062] 从压缩机21排出后的高压制冷剂经由切换机构22、气体侧截止阀28及气体制冷剂连通管6而被输送至室内热交换器41。
[0063] 被输送至室内热交换器41的高压制冷剂在室内热交换器41中与室内空气进行热交换而散热。藉此,室内空气被加热。此处,室内热交换器41的容量比室外热交换器23的容量大,因此,在制热运转时,几乎所有的液体制冷剂都收容于室内热交换器41。
[0064] 室内热交换器41中散热后的高压制冷剂经由液体制冷剂连通管5及液体侧截止阀27而被输送至膨胀机构24。
[0065] 输送至膨胀机构24的制冷剂被膨胀机构24减压至制冷循环中的低压,然后,被输送至制冷剂贮存箱25,并积存于制冷剂贮存箱25内。此外,制冷剂贮存箱25的制冷剂被输送至室外热交换器23。
[0066] 被输送至室外热交换器23后的低压制冷剂在室外热交换器23中与由室外风扇36供给来的室外空气进行热交换而蒸发。
[0067] 在室外热交换器23中蒸发后的低压制冷剂经由切换机构22而被再次吸入压缩机21。
[0068] <制冷运转>
[0069] 在制冷运转时,切换机构22处于图1的实线所示的状态下,即进行使第二端口22b和第三端口22c连通且使第一端口22a与第四端口22d连通的切换。
[0070] 在该制冷剂回路10中,制冷循环中的低压制冷剂被吸入至压缩机21,并在被压缩至制冷循环中的高压之后被排出。
[0071] 从压缩机21排出后的高压制冷剂经由切换机构22而被输送至室外热交换器23。
[0072] 被输送至室外热交换器23的高压制冷剂在室外热交换器23中与室外空气进行热交换而散热。
[0073] 在室外热交换器23中散热后的高压制冷剂被输送至制冷剂贮存箱25。此处,室外热交换器23的容量处于室内热交换器41的容量以下,因此,在制冷运转时,室外热交换器23不能收容全部液体制冷剂。因此,室外热交换器23收容不下的液体制冷剂积存于制冷剂贮存箱25,制冷剂贮存箱25被制冷循环中的高压液体制冷剂充满。制冷剂贮存箱25的液体制冷剂在被膨胀机构24减压为制冷循环中的低压之后,经由液体侧截止阀27及液体制冷剂连通管5而输送至室内热交换器41。
[0074] 被输送至室内热交换器41的低压制冷剂在室内热交换器41中与室内空气进行热交换而蒸发。藉此,室内空气被冷却。
[0075] 在室内热交换器51中蒸发后的低压制冷剂经由气体制冷剂连通管6、气体侧截止阀28及切换机构22而被再次吸入压缩机21。
[0076] (3)空调装置的特征
[0077] 在本实施方式的空调装置1中,具有以下特征。
[0078] 在空调装置1中,如上所述,使用R32作为制冷剂。因此,担心压缩机21的回油问题。另外,在空调装置1中,如上所述,室内热交换器41是交叉翅片式热交换器,室外热交换器23是使用扁平管231作为导热管的层叠式热交换器,室外热交换器23的容积为室内热交换器41的容积的100%以下。因此,在冷却运转时产生剩余制冷剂,可能对制冷剂控制产生阻碍。
[0079] 对此,在空调装置1中,如上所述,在室外热交换器23与膨胀机构24之间设置制冷剂贮存箱25,制冷剂贮存箱25在制冷运转时成为制冷循环中的高压部分,并在制热运转时成为制冷循环的低压部分。
[0080] 因此,在空调装置1中,与在压缩机21的吸入侧设置制冷剂贮存箱的情况相比,冷冻机油容易返回至压缩机21,可消除朝压缩机21的回油问题。而且,在空调装置1中,因室外热交换器23的容量处于室内热交换器41的容量以下而在制冷运转时产生的剩余制冷剂收容于制冷剂贮存箱25,因此,能防止对制冷剂控制产生阻碍。
[0081] 藉此,在空调装置1中,使用R32作为制冷剂,尽管室外热交换器23的容积是否处于室内热交换器41的容积以下,也能收容在制冷运转时产生的剩余制冷剂,并能使冷冻机油返回至压缩机21。
[0082] (4)变形例1
[0083] 在上述实施方式(参照图1)中,如图5所示,也可以设置用于将积存于制冷剂贮存箱25内的制冷剂的气体成分引导至压缩机21或压缩机21的吸入管31的旁通管30。
[0084] 具体而言,例如,在制热运转时刚要进入制冷剂贮存箱25的制冷剂中含有流过膨胀机构24时产生的气体成分。因此,该制冷剂在进入制冷剂贮存箱25之后被分离为液体成分和气体成分,在下部侧贮存液体制冷剂,在上部侧贮存气体制冷剂。此外,在制冷剂贮存箱25中分离后的气体制冷剂经由旁通管30而朝压缩机21的吸入管31流动。另外,制冷剂贮存箱25中分离出的液体制冷剂在膨胀机构24中被减压之后,朝室外热交换器23流动。此处,旁通管30被设成将制冷剂贮存箱25的上部和吸入管31的中途部分之间连接。在旁通管30的中途设有流量调节机构30a。此处,作为流量调节机构30a,使用电动膨胀阀。另外,旁通管30的出口也可不与吸入管31的中途部分连接,而是与压缩机21直接连接。另外,流量调节机构30a与其它设备及阀21a、22、24、26、37、43等同样地被控制部8控制。具体而言,在制热运转时,流量调节机构30a被控制为打开状态,在制冷运转时,流量调节机构30a被控制为关闭状态。
[0085] 藉此,在制热运转时,在室内热交换器41中散热之后被输送至膨胀机构24的高压制冷剂由膨胀机构24减压至制冷循环中的低压,然后,被输送至制冷剂贮存箱25。即将流入制冷剂贮存箱25的制冷剂中包含有在膨胀机构24中减压时产生的气体成分,但在流入制冷剂贮存箱25之后,其被分离为液体成分和气体成分,在下部侧贮存有制冷循环中的液体制冷剂,在上部侧贮存有制冷循环中的低压气体制冷剂。此外,此时如上所述,旁通管30的流量调节机构30a被控制为打开状态,因此,制冷剂贮存箱25的气体制冷剂经由旁通管30而流向压缩机21的吸入管31。制冷剂贮存箱25的液体制冷剂被输送至室外热交换器
23。此外,被输送至室外热交换器23后的低压制冷剂在室外热交换器23中与由室外风扇
36供给来的室外空气进行热交换而蒸发。此时,通过制冷剂贮存箱25中的气液分离操作以及使气液分离后的气体制冷剂经由旁通管30而被吸入压缩机21的操作,使流入室外热交换器23的制冷剂减少。因此,在室外热交换器23中流动的制冷剂的流量减少,并能相应地减小压力损失,因此,能降低制冷循环中的减压损失。
[0086] 另一方面,在制冷运转时,如上所述,旁通管30的流量调节机构30a被控制为关闭状态,因此,积存于制冷剂贮存箱25的液体制冷剂不会流动至旁通管30。制冷剂贮存箱25的液体制冷剂在被膨胀机构24减压为制冷循环中的低压之后,经由液体侧截止阀27及液体制冷剂连通管5而输送至室内热交换器41。
[0087] 此外,在本变形例的空调装置1中,如上所述,设有用于将积存于制冷剂贮存箱25内的制冷剂的气体成分引导至压缩机21或压缩机21的吸入管31的旁通管30,因此,除了上述实施方式的作用效果之外,还能获得以下的作用效果。
[0088] <A>
[0089] 在空调装置1中,制热运作时在膨胀机构24中减压后的制冷剂在制冷剂贮存箱25中被分离为液体成分和气体成分,气体成分流向旁通管30。
[0090] 藉此,在空调装置1中,在制热运转时,无助于蒸发的气体成分不会流入作为制冷剂的蒸发器起作用的室外热交换器23,因此,能相应地使在作为制冷剂的蒸发器起作用的室外热交换器23中流动的制冷剂的流量减少,能降低制冷循环中的减压损失。
[0091] <B>
[0092] 在压缩机21的运转频率较高的情况下,气液两相状态的制冷剂可能会从制冷剂贮存箱25经由旁通管30而返回至压缩机21或压缩机21的吸入管31,并被吸入压缩机21。
[0093] 然而,在空调装置1中,在旁通管30中设有流量调节机构30a,因此,气液两相状态的制冷剂的液体成分被减压而蒸发。
[0094] 藉此,在空调装置1中,能防止液体成分返回至压缩机21或压缩机21的吸入管31。
[0095] <C>
[0096] 另外,在空调装置1中,在制热运转时,流过流量调节机构30a的制冷剂与在室内热交换器41或室外热交换器23中蒸发之后、流向压缩机21或压缩机21的吸入管31的制冷剂合流。此时,在流量调节机构30a为电动膨胀阀的情况下,能通过控制阀开度来将即将吸入压缩机21的制冷剂状态调节为更佳。而且,通过控制流量调节机构30a的阀开度,能使返回至压缩机21的制冷剂的流量增加或减少,因此,能根据室内热交换器41侧的制冷负载来对制冷剂的循环流量、即在室内热交换器41中流动的制冷剂的流量进行控制。
[0097] (5)变形例2
[0098] 在上述变形例1中,采用了对制冷剂进行贮存的容器以作为制冷剂贮存箱,但并不限定于此,例如也可采用如图6所示的旋风方式的气液分离器。
[0099] 本变形例的制冷剂贮存箱25主要具有圆筒容器251、第一连接管252、第二连接管253及第三连接管254。
[0100] 第一连接管252在圆筒容器251的圆周侧壁的切线方向上与圆筒容器251的圆周侧壁连接,并使圆筒容器251的内部与膨胀机构24连通。第二连接管253与圆筒容器251的底壁连接,并使圆筒容器251的内部与室外热交换器23连通。第三连接管254与圆筒容器251的上壁连接,并使圆筒容器251的内部与旁通管30连通。
[0101] 根据上述结构,在制热运转时,经由第一连接管252流入圆筒容器251的制冷循环中的低压制冷剂沿着圆筒容器251的圆周侧壁的内周面251a以产生涡旋的方式流动,此时,在该内周面251a附着液体制冷剂,液体制冷剂和气体制冷剂被高效地分离。
[0102] 液体制冷剂因重力而下降,积存于下部侧,并经由第二连接管253从圆筒容器251流出。另一方面,气体制冷剂一边回旋一边上升,积存于上部侧,并经由第三连接管254而从圆筒容器251流出。
[0103] 如上所述,在本变形例中,采用了旋风方式的气液分离器以作为制冷剂贮存箱25,因此,能高效地进行气液分离。另外,由气液分离器构成的制冷剂贮存箱25起到了对液体制冷剂进行积存的制冷剂贮存功能以及对液体成分和气体成分进行分离的功能这两个功能,藉此,无需同时设置制冷剂贮存容器和气液分离器,因此,有助于简化装置结构。
[0104] (6)变形例3
[0105] 在上述实施方式及变形例1、2中,作为将扁平管231用作导热管的室外热交换器23的一例,例示了具有多个扁平管231和波形翅片232的层叠式热交换器。该室外热交换器23的多根扁平管231被排列成隔着间隔重叠,波形翅片232被相邻的扁平管231夹住。
[0106] 然而,室外热交换器23并不限定于上述实施方式及变形例1、2的结构,例如图7及图8所示,也可以是具有被排列成隔着间隔重叠的多根扁平管231和形成有供扁平管231插入的缺口236a的翅片236的层叠式热交换器。
[0107] 即便在该情况下,也能获得与上述实施方式及变形例1、2相同的作用效果。
[0108] (7)变形例4
[0109] 在上述实施方式及变形例1、2中,作为将扁平管231用作导热管的室外热交换器23的一例,例示了具有多个扁平管231和波形翅片232的层叠式热交换器。该室外热交换器23的多根扁平管231被排列成隔着间隔重叠,波形翅片232被相邻的扁平管231夹住。
[0110] 然而,室外热交换器23并不限定于上述实施方式及变形例1、2的结构,例如,也可采用扁平管成形为蛇行形状、翅片被夹在扁平管的彼此相邻的面之间的结构。
[0111] 即便在该情况下,也能获得与上述实施方式及变形例1、2相同的作用效果。
[0112] (8)变形例5
[0113] 在上述实施方式及变形例1~4中,室外热交换器23是具有多根扁平管231和波形翅片232或形成有缺口236a的翅片236的层叠式热交换器,但并不限定于此。例如,在制冷运转时用冷却室外热交换器23这样的制冷装置的情况下,也可采用室外热交换器23及室内热交换器41均是交叉翅片式热交换器、室外热交换器23的导热管径比室内热交换器41的导热管径细的结构。
[0114] 即便在该情况下,也能获得与上述实施方式及变形例1~4相同的作用效果。
[0115] 工业上的可利用性
[0116] 本发明可广泛应用于使用R32作为制冷剂并能进行冷却运转及加热运转的制冷装置中。
[0117] 符号说明
[0118] 1 空调装置(制冷装置)
[0119] 21 压缩机
[0120] 23 室外热交换器
[0121] 24 膨胀机构
[0122] 25 制冷剂贮存箱
[0123] 30 旁通管
[0124] 30a 流量调节机构
[0125] 41 室内热交换器
[0126] 现有技术文献
[0127] 专利文献
[0128] 专利文献1:日本专利特开2001-194015号公报
[0129] 专利文献2:日本专利特开平6-143991号公报
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