CN101545690A - 制冷剂循环装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种制冷剂循环装置,其采用具有凝结用热交换部(283a)、储液部(286)、过冷却用热交换部(283b)的低温处理型凝结器作为在冷却运转模式时发挥散热器作用的室外热交换器(28),且提高冷却运转模式时的COP。另一方面,该制冷剂循环装置设有在加热运转模式时使制冷剂迂回过冷却用热交换部而流动的制冷剂旁通装置(29),且降低在流通于室外热交换器内的制冷剂中产生的压力损失。由此,能够降低压缩机驱动动力且提高加热运转模式时的COP。

Description

制冷剂循环装置
技术领域
本发明涉及可切换地构成冷却热交换对象流体的冷却运转模式和加热热交换对象流体的加热运转模式的制冷剂循环装置。
背景技术
现有的制冷剂循环装置可切换地构成冷却热交换对象流体的冷却运转模式和加热热交换对象流体的加热运转模式。
例如在JP-A-2005-306300中公开的制冷剂循环装置适用于车辆用空调装置,其具备:使制冷剂和作为热交换对象流体的车室内鼓风空气热交换的利用侧热交换器;使制冷剂和外气热交换的室外热交换器;作为切换制冷剂流路的流路切换部的四通阀。该四通阀通过切换制冷剂流路来实现冷却运转模式以及加热运转模式这两种运转模式。
更具体而言,在冷却车室内鼓风空气的冷却运转模式中,切换为使利用侧热交换器作为使制冷剂蒸发的蒸发器而起作用,并且使室外热交换器作为使制冷剂散热的散热器而起作用的制冷剂流路。在加热车室内鼓风空气的加热运转模式中,切换为使利用侧热交换器作为散热器而起作用,并且使室外热交换器作为蒸发器而起作用的制冷剂流路。
为了增大制冷剂循环装置可发挥的制冷能力且提高循环的制冷系数即COP,只要使作为散热器发挥作用的热交换器采用所谓的低温处理型凝结器即可。
所谓低温处理型凝结器,例如在JP-A-2001-108331中公开的热交换器,其具有使制冷剂凝结的凝结用热交换部、将从该凝结用热交换部流出的制冷剂的气液分离的储液部以及将从该储液部流出的饱和液相制冷剂过冷却的过冷却用热交换部。由此,能够降低向蒸发器流入的制冷剂的焓而增大可由蒸发器发挥的制冷能力。
因此,即使在JP-A-2005-306300中公开的制冷剂循环装置中,例如在冷却运转模式时,只要采用低温处理型凝结器作为发挥散热器的室外热交换器,就能够增大可由作为蒸发器起作用的利用侧热交换器发挥的制冷能力且提高COP。
但是,在该制冷剂循环装置中,在将利用侧热交换器作为散热器起作用的加热运转模式时,由于将室外热交换器作为蒸发器而起作用,因此若采用低温处理型凝结器作为室外热交换器,则在加热运转时反而会使COP恶化。
参照图9、图10详细地说明该理由。图9是可切换地构成冷却运转模式和加热运转模式的常见的制冷剂循环装置、以下称为研究用制冷剂循环装置的整体结构图。另外,图9的各符号与在后述的实施方式中进行说明的各部分相对应。
图10是表示研究用制冷剂循环装置的制冷剂状态的莫里尔图。用实线表示制冷运转模式,并用虚线以及单点划线表示供暖运转模式。
在研究用制冷剂循环装置中,通过作为流路切换部的四通阀41,在制冷运转模式时如实线箭头所示切换为以压缩机21、室外热交换器28、减压装置44、利用侧热交换器42、压缩机21的顺序使制冷剂循环的制冷剂流路。另一方面,在供暖运转模式时如虚线箭头所示切换为以压缩机21、利用侧热交换器42、减压装置44、室外热交换器28、压缩机21的顺序使制冷剂循环的制冷剂流路。
在研究用制冷剂循环装置中,采用具有凝结用热交换部283a、储液部286以及过冷却用热交换部283b的低温处理型凝结器作为室外热交换器28。
因此,制冷运转模式如图10的实线所示,能够增加从室外热交换器28流出的制冷剂的过冷却度(△E),且能够增大利用侧热交换器42的入口侧制冷剂的焓和出口侧制冷剂的焓的焓差即制冷能力。其结果是,能够提高制冷运转模式时的COP。
低温处理型凝结器在制冷运转模式下,由于实现使制冷剂凝结的功能,因此通过其内部的制冷剂的密度从入口侧向出口侧慢慢地上升。而且,相比于气相制冷剂以及气液二相制冷剂密度大幅地上升的液相制冷剂通过过冷却用热交换部283b。
因此,在低温处理型凝结器中,从入口侧向出口侧慢慢地缩小制冷剂通路面积,且使过冷却用热交换部283b的制冷剂通路面积最小,由此能够确保合适的热交换面积,且能够确保作为凝结器的单体性能,并且实现作为低温处理型凝结器整体的小型化。
然而,在供暖运转模式下,将低温处理型凝结器作为使制冷剂蒸发的蒸发器使用,且使制冷剂从作为散热器即凝结器使用的情况的出口侧向入口侧流动。即,在供暖运转模式时低温处理型凝结器内流动的制冷剂的流动方向与在制冷运转模式时低温处理型凝结器内流动的制冷剂的流动方向相反。
因此,在供暖运转模式时,使气液二相制冷剂流入低温处理型凝结器中制冷剂通路最为缩小的过冷却用热交换部283b中,如图10的虚线所示相对于制冷运转模式的利用侧热交换器42,室外热交换器28的压力损失大幅地增加。
这样的压力损失的增加使压缩机的驱动动力增加且使供暖运转模式的COP恶化。
另外,对于研究用制冷剂循环装置,即使是在供暖运转模式时低温处理型凝结器内流动的制冷剂的流动方向与在制冷运转模式时低温处理型凝结器内流动的制冷剂的流动方向成为相同方向的制冷剂循环装置,也会因所述压力损失的增加而产生COP的恶化。
其理由是,因为蒸发器实现使制冷剂蒸发的功能,因此通过其内部的制冷剂的密度从入口侧向出口侧慢慢地降低。另一方面,低温处理型凝结器如上所述使制冷剂通路面积从入口侧向出口侧慢慢地缩小,因此如图10的单点划线所示,压力损失从入口侧向出口侧增加。
发明内容
鉴于所述点,本发明的目的在于可切换地构成冷却运转模式和加热运转模式,并且在采用低温处理型凝结器的制冷剂循环装置中的任意一个运转模式下都能提高COP。
根据本发明的一个特征,制冷剂循环装置具备压缩并喷出制冷剂的压缩机、使制冷剂和热交换对象流体热交换的利用侧热交换器、使制冷剂和外气热交换的室外热交换器以及切换制冷剂流路的流路切换部。流路切换部在冷却热交换对象流体的冷却运转模式下,切换为通过室外热交换器使压缩机喷出制冷剂散热,并且使通过利用侧热交换器蒸发的制冷剂向压缩机吸入侧流出的制冷剂流路,且在加热热交换对象流体的加热运转模式下,切换为通过利用侧热交换器使压缩机喷出制冷剂散热,并且使通过室外热交换器蒸发的制冷剂向压缩机吸入侧流出的制冷剂流路。室外热交换器构成为具有在冷却运转模式时使制冷剂凝结的凝结用热交换部、将从凝结用热交换部流出的制冷剂的气液分离的储液部以及将从储液部流出的饱和液相制冷剂过冷却的过冷却用热交换部。进而,制冷剂循环装置具备在加热运转模式时使制冷剂迂回过冷却用热交换部的至少一部分而流动的制冷剂旁通部。
由此,在将室外热交换器作为散热器起作用的冷却运转模式时,由于能够将室外热交换器作为低温处理型凝结器进行利用,因此能够提高冷却运转模式时的COP。
在将室外热交换器作为蒸发器起作用的加热运转模式时,制冷剂旁通部使制冷剂迂回室外热交换器中在冷却运转模式时作为过冷却用热交换部起作用的部位的至少一部分而流动,因此能够降低流通该部位时产生的制冷剂的压力损失。
因此,在加热运转模式时能够抑制向压缩机吸入的制冷剂的压力下降,且减少压缩机的消耗动力。其结果是,能够提高加热运转模式时的COP。即,在冷却运转模式以及加热运转模式的任意一种模式下都能够提高COP。
例如,在冷却运转模式时室外热交换器内流动的制冷剂的流动方向与在加热运转模式时室外热交换器内流动的制冷剂的流动方向相同,在加热运转模式时制冷剂旁通部使向凝结用热交换部流入的制冷剂从储液部流出。
由此,即使是在冷却运转模式时室外热交换器内流动的制冷剂的流动方向以及在加热运转模式时室外热交换器内流动的制冷剂的流动方向构成为同一方向的循环结构,也能够在任意一个运转模式时提高COP。
进而,制冷剂旁通部也可以具有使制冷剂从储液部流出的旁通配管以及控制在旁通配管中流通的制冷剂的流通状态的控制阀。
所谓「控制制冷剂的流通状态」是包含使制冷剂在旁通配管内流通的流通状态以及将旁通配管内的制冷剂的流通截断的截断状态的意思。
例如,控制阀具有开闭旁通配管的旁通配管用开闭阀而构成。由此,能够容易地控制在旁通配管中流动的制冷剂的流通状态。
或者,控制阀也可以具有主配管用开闭阀而构成,该主配管用开闭阀配置在从旁通配管中与储液部连接的一侧的相反的端部侧到过冷却用热交换部的主配管上,且开闭主配管。
由此,在加热运转模式时能够防止制冷剂经由从旁通配管中与储液部连接的一侧的相反的端部侧到过冷却用热交换部的主配管向过冷却用热交换部流入。
例如,在冷却运转模式时室外热交换器内流动的制冷剂的流动方向与在加热运转模式时室外热交换器内流动的制冷剂的流动方向是相反方向,且在加热运转模式时,制冷剂旁通部使制冷剂向储液部流入,使流入储液部中的制冷剂从凝结用热交换部流出。
由此,即使是在冷却运转模式时室外热交换器内流动的制冷剂的流动方向以及在加热运转模式时室外热交换器内流动的制冷剂的流动方向构成为相反方向的循环结构,也能够在任意一个运转模式时提高COP。
进而,制冷剂旁通部也可以由使制冷剂向储液部流入的旁通配管以及控制在旁通配管中流通的制冷剂的流通状态的控制阀构成。
例如,控制阀也可以具有开闭旁通配管的旁通配管用开闭阀而构成。或者控制阀也可以具有仅允许在旁通配管中流通的制冷剂向储液部流动的止回阀而构成。由此,能够容易地控制在旁通配管中流动的制冷剂的流通状态。
另外,控制阀也可以具有主配管用开闭阀而构成,该主配管用开闭阀配置在从旁通配管中与储液部连接的一侧的相反的端部侧到过冷却用热交换部的主配管上,且开闭主配管。
由此,在加热运转模式时能够防止制冷剂经由从旁通配管中与储液部连接的一侧的相反的端部侧到过冷却用热交换部的主配管向过冷却用热交换部流入。
进而,也可以将制冷剂旁通部中至少一部分沿室外热交换器的外表面配置,也可以与室外热交换器的构成部件形成为一体。由此,能够实现室外热交换器以及制冷剂旁通部的小型化,且提高搭载性。
或者,也可以将制冷剂旁通部中至少一部分与室外热交换器形成为一体,以抑制在制冷剂旁通部中流通的制冷剂的温度变化。
由此,由于能够抑制在制冷剂旁通部中流通的制冷剂被制冷剂旁通部的配置环境温度加热的现象,因此,能够降低在流通于制冷剂旁通部中的制冷剂中产生的压力损失。其结果是,能够进一步提高加热运转模式时的COP。
附图说明
关于本发明的所述目的以及其他目的、特征以及优点,参照附图且通过以下的详细记述使其变得更加明确。该附图中:
图1是表示包含第1实施方式的冷却运转模式和加热运转模式的制冷剂循环装置的整体结构的简要图。
图2是表示第1实施方式的室外热交换器的剖视图。
图3是表示包含第2实施方式的冷却运转模式和加热运转模式的制冷剂循环装置的整体结构的简要图。
图4是表示第3实施方式的作为空调装置使用的制冷剂循环装置的整体结构的简要图。
图5是表示第3实施方式的室外热交换器的剖视图。
图6是表示第4实施方式的作为空调装置使用的制冷剂循环装置的整体结构的简要图。
图7是表示第5实施方式的作为车辆用空调装置使用的制冷剂循环装置的整体结构的简要图。
图8是表示其他实施方式的室外热交换器的剖视图。
图9是表示研究用制冷剂循环装置的整体结构的简要图。
图10是表示研究用制冷剂循环装置的制冷剂的状态的莫里尔图。
具体实施方式
(第1实施方式)
参照图1、图2对本发明的第1实施方式进行说明。本实施方式将本发明的制冷剂循环装置1适用于住宅等的室内空调以及供给热水。图1是该制冷剂循环装置1的整体结构图。另外,图1的实线箭头表示后述的空调运转模式时的制冷剂的流动,且虚线箭头表示后述的供给热水运转模式的制冷剂的流动。
如图1所示,制冷剂循环装置1具备水循环回路10以及蒸气压缩式的制冷剂循环20,所述水循环回路10使在储热水箱11内储存的供给热水循环,所述蒸气压缩式的制冷剂循环20可切换地构成冷却热交换对象流体的冷却运转模式即空调运转模式和加热热交换对象流体的加热运转模式即供给热水运转模式。
首先,连接在水循环回路10上的储热水箱11具有绝热结构,且是用于将高温的供给热水长时间保温的温水箱,由耐腐蚀性良好的不锈钢等金属形成。
使储存在储热水箱11中的供给热水从设于储热水箱11的上部的出热水口流出,且在未图示的温度调节阀中与来自自来水管的冷水混合而进行温度调节后,供给热水到厨房或者浴室。另外,从设于储热水箱11内的下部的供水口供给自来水。
在水循环回路10上配置有使供给热水循环的电动水泵12。该电动水泵12根据由未图示的控制装置输出的控制信号对其工作进行控制。而且,若控制装置使电动水泵12工作,则供给热水以电动水泵12、后述的水-制冷剂交换器24的水通路24a、储热水箱11以及电动水泵12的顺序循环。
接下来,制冷剂循环20具备:压缩机21、作为利用侧热交换器的水-制冷剂热交换器24以及蒸发器37、固定节流阀25、室外热交换器28、膨胀阀36、作为流路切换部的第1电磁阀26、第2电磁阀33以及第3电磁阀35等。
另外,在该制冷剂循环20中作为制冷剂采用通常的氟利昂系制冷剂,构成高压侧制冷剂压力不超过制冷剂的临界压力的亚临界制冷剂循环。进而,在该制冷剂中混入用于润滑压缩机21的制冷机油,且该制冷机油和制冷剂一起循环。
压缩机21是电动压缩机,其在制冷剂循环20中吸入制冷剂、压缩而喷出,通过电动马达21b驱动喷出容量固定的固定容量型压缩机21a。作为固定容量型压缩机21a,具体而言可以采用涡旋式压缩机构、叶片式压缩机构等各种压缩机构。
电动马达21b根据由控制装置输出的控制信号控制转速,可以采用交流马达、直流马达的任意一种形式。根据该转速控制改变压缩机21的制冷剂喷出能力。因此,电动马达21b构成压缩机21的喷出能力变更部。
在压缩机21的喷出侧连接有将压缩机21喷出制冷剂的流动方向分成两部分的第1分支部22。该第1分支部22由具有3个流入出口的三联接头构成,且将流入出口中的一个作为制冷剂流入口,将两个作为制冷剂流出口。这样的三联接头可以通过将管径不同的配管接合而构成,也可以通过在金属块或树脂块上设置通路直径不同的多个制冷剂通路而构成。
经由第1制冷剂配管23a将水-制冷剂交换器24的制冷剂通路24b入口侧连接到第1分支部22中一个制冷剂流出口上。水-制冷剂热交换器24是利用侧热交换器,其具有供给热水流通的水通路24a和从压缩机21喷出的高温高压制冷剂流通的制冷剂通路24b而构成。而且,在供给热水运转模式时作为将压缩机21喷出制冷剂所具有的热量散热到供给热水中的散热器而发挥功能。
因此,在本实施方式的供给热水运转模式中,供给热水成为热交换对象流体。进而,水-制冷剂热交换器24的水通路24a的供给热水的流动方向以及制冷剂通路24b的制冷剂的流动方向成为相互对置的方向。由此,能够确保在水通路24a中流通的供给热水和在制冷剂通路24b中流通的制冷剂之间的温度差而提高热交换功率。
在水-制冷剂热交换器24的制冷剂通路24b的出口侧连接有固定节流阀25。该固定节流阀25是在供给热水运转模式时使由制冷剂通路24b流出的制冷剂减压膨胀的第1减压部。作为该固定节流阀25可以采用毛细管、节流孔等。
另一方面,经由第2制冷剂配管23b将第1电磁阀26连接到第1分支部22中其他制冷剂流出口上。该第1电磁阀26是开闭第2制冷剂配管23b而切换制冷剂流路的流路切换部,且根据由控制装置输出的控制信号对其工作进行控制。
而且,控制装置若关闭第1电磁阀26,则向第1分支部22流入的制冷剂中总流量向第1制冷剂配管23a侧流出,若打开第1电磁阀26,则向第1分支部22流入的制冷剂中大致总流量向压力损失少于第1制冷剂配管23a侧的第2制冷剂配管23b侧流出。
将固定节流阀25以及第1电磁阀26的制冷剂出口侧分别连接到第1合流部27的制冷剂流入口上。该第1合流部27的基本结构与第1分支部22相同。即,第1合流部27将3个流入出口中的2个作为制冷剂流入口,将1个作为制冷剂流出口。
在第1合流部27的制冷剂流出口上连接有室外热交换器28的凝结用热交换部283a的流入口285a。该室外热交换器28配置在室外,且使在内部流通的制冷剂和由鼓风扇28a送来的外气进行热交换。鼓风扇28a是电动式鼓风机,其根据由控制装置输出的控制电压控制转速即鼓风空气量。
参照图2对室外热交换器28进行详细说明。图2是室外热交换器28的示意剖视图。另外,图2的实线箭头表示空调运转模式时的制冷剂的流动,虚线箭头表示供给热水运转模式的制冷剂的流动,且上下方向的各箭头表示搭载在制冷剂循环装置1上的状态的各方向。
如图2所示,室外热交换器28将内部流过制冷剂的多个管281多根层叠,且将促进制冷剂和空气的热交换的风扇282配置在邻接的管281之间。作为该管281可以采用通过挤压成形等形成的单孔或者多孔的扁平管等。另外,作为风扇282可以采用呈波状弯曲的波纹风扇。
而且,由该管281和风扇282的层叠构造体构成大致呈矩形状的热交换核心部283。在管281和风扇282的层叠方向的热交换核心部283的两端侧配置有与管281平行延伸而作为加强热交换核心部283的加强部件的侧板284。
在管281的长度方向两端侧连接一对散热器上下贮水箱285,其在管的281的层叠方向上延伸而配置,向管281分配制冷剂以及从管281收集制冷剂。在该散热器上下贮水箱285上形成有与管281相同数目的狭缝孔,且经由该狭缝孔与全部的管281连通。
在一方的散热器上下贮水箱285上设有使从第1合流部27流出的制冷剂流入的流入口285a以及使制冷剂流出的流出口285b,在另一方的散热器上下贮水箱285上以与另一方的散热器上下贮水箱285的内部连通的方式接近配置有分离制冷剂的气液而储存剩余制冷剂的储液部即调制器部286。
在各散热器上下贮水箱285的内部配置有将散热器上下贮水箱285内的内部空间隔开的多个隔板287。通过该多个隔板287,从流入口285a流入的制冷剂如箭头所示在热交换核心部283内蜿蜒流动,并且将热交换核心部283分隔成2个热交换部。
这两个热交换部中位于流入口285a侧的热交换部,在空调运转模式时使从流入口285a流入的制冷剂和从鼓风扇28a送来的外气热交换,构成使制冷剂凝结的凝结用热交换部283a。而且,从凝结用热交换部283a流出的制冷剂从另一方的散热器上下贮水箱285流入储液部286中。
位于流出口285b侧的热交换部,在空调运转模式时使从储液部286流出的饱和液相制冷剂和从鼓风扇28a送来的外气热交换,构成过冷却制冷剂的过冷却用热交换部283b。而且,通过过冷却用热交换部283b后的制冷剂从流出口285b流出。
因此,本实施方式的室外热交换器28作为所谓的低温处理型热交换器而构成,所述低温处理型热交换器具有在空调运转模式时使制冷剂凝结的凝结用热交换部283a、将从凝结用热交换部283a流出的制冷剂的气液分离的储液部286以及将从储液部286流出的饱和液相制冷剂过冷却的过冷却用热交换部283b。
另外,在该室外热交换器28中,由于在空调运转模式时实现使制冷剂凝结的功能,因此通过其内部的制冷剂的密度从流入口285a侧向流出口285b侧慢慢地上升。因此,在本实施方式中,如图2所示为使制冷剂通路面积从流入口285a侧向流出口285b侧慢慢地缩小而配置隔板287。
进而,在本实施方式的室外热交换器28上连接有制冷剂旁通装置29,其在供给热水运转模式时使制冷剂迂回过冷却用热交换部283b而流动。制冷剂旁通装置29具有:旁通配管29a,其使来自储液部286的制冷剂不经过过冷却用热交换部283b而直接流出;作为控制阀的旁通配管用开闭阀29b,其控制在旁通配管29a中流动的制冷剂的流通状态。
旁通配管29a是制冷剂配管,其经由旁通配管用开闭阀29b连接在设于储液部286的最上部的连通孔中,且沿储液部286以及过冷却用热交换部283b的底面侧的侧板284延伸。进而,通过设置于过冷却用热交换部283b的底面侧的侧板284上的卡止用爪部284a进行卡止,由此一体地结合在室外热交换器28上。
旁通配管用开闭阀29b是开闭旁通配管29a的电磁阀,通过由控制装置输出的控制电压对其工作进行控制。另外,设定旁通配管29a以及旁通配管用开闭阀29b的制冷剂通路面积,以使在旁通配管用开闭阀29b开阀的状态下流过旁通配管29a的制冷剂中产生的压力损失充分低于在流过过冷却用热交换部283b的制冷剂中产生的压力损失。
在室外热交换器28的流出口285b上如图1所示连接有将室外热交换器28流出制冷剂的流动方向分为两部分的第2分支部30。该第2分支部30的基本结构与第1分支部22相同。
在第2分支部30中一方的制冷剂流出口上经由第3制冷剂配管31a连接有第2合流部32的一方的制冷剂流入口。该第2合流部32的基本结构与第1合流部27相同。而且,在第2合流部32的另一方的制冷剂流入口上连接有制冷剂旁通装置29的旁通配管29a。
进而,在第2合流部32的制冷剂流出口上连接有与第1电磁阀26相同结构的第2电磁阀33。该第2电磁阀33是开闭第3制冷剂配管31a而切换制冷剂流路的流路切换部。
第2电磁阀33的制冷剂出口侧分离第2电磁阀33通过制冷剂的气液,连接在作为储存剩余制冷剂的低压侧气液分离器的储液器34上。进而,在储液器34的气相制冷剂出口上连接有压缩机21的吸入口。
另一方面,在第2分支部30中另一方的制冷剂流出口上,经由第4制冷剂配管31b连接有与第1电磁阀26、第2电磁阀33相同结构的第3电磁阀35。该第3电磁阀35是开闭第4制冷剂配管31b而切换制冷剂流路的流路切换部。
在第3电磁阀35的制冷剂出口侧连接有电气式膨胀阀36。该电气式膨胀阀36,在空调运转模式时是变化节流开度而使第3电磁阀35通过制冷剂减压膨胀的第2减压部,同时也是调整向电气式膨胀阀36下游侧流出的制冷剂流量的流量调整部。
更具体而言,该电气式膨胀阀36通过由步进电动机构成的电动驱动器机构以及由该电动驱动器机构驱动的阀机构构成,阀机构的节流开度能够根据电动驱动器机构的工作角度以每微小量进行微细调整。
在电气式膨胀阀36的制冷剂出口侧连接有配置于室内的蒸发器37。该蒸发器37是在空调运转模式时作为吸热用热交换器发挥功能的利用侧热交换器,其使由电气式膨胀阀36减压膨胀后的低压制冷剂和由鼓风扇37a送来的室内鼓风空气热交换,蒸发低压制冷剂而发挥吸热作用。
因此,在本实施方式的空调运转模式中,将室内鼓风空气作为热交换对象流体。另外,鼓风扇37a是电动式鼓风机,其和蒸发器37一起配置在室内,根据由控制装置输出的控制电压对转速即鼓风空气量进行控制。进而,将蒸发器37的制冷剂出口侧连接到压缩机21的制冷剂吸入口侧。
接下来对本实施方式的电气控制部的概要进行说明。控制装置由微机以及其周围电路等构成,在其输出侧连接有水循环回路10的电动水泵12、压缩机21的电动马达21b、制冷剂旁通装置29的旁通配管用开闭阀29b、第1电磁阀26、第2电磁阀33、第3电磁阀35、电气式膨胀阀36等,且对这些设备的工作进行控制。
另外,在控制装置的输入侧连接有对由水-制冷剂热交换器24的水通路24a流出的供给热水温度进行检测的供给热水温度传感器、对由蒸发器37流出的制冷剂的温度进行检测的制冷剂温度传感器、对由蒸发器37流入的制冷剂的压力进行检测的制冷剂压力传感器、检测外气温的外气温传感器、检测室内空气温度的内气温传感器等,且将这些传感器组的检测信号输入到控制装置中。
进而,在控制装置的输入侧连接有未图示的操作板,在该操作板上设有制冷剂循环装置1的工作开关、空调运转模式以及供给热水运转模式的选择开关、室内温度的室内温度设定开关、供给热水机的供给热水温度设定开关等,将它们的操作信号输入到控制装置中。
接下来,对所述结构的本实施方式的工作进行说明。本实施方式的制冷剂循环装置1,如上所述,能够将冷却室内鼓风空气的空调运转模式以及加热供给热水的供给热水运转模式这两个运转模式进行切换。
A.空调运转模式(冷却运转模式)
空调运转模式在接通操作板的制冷剂循环装置1的工作开关的状态下,若由选择开关选择空调运转模式则执行。在空调运转模式下,控制装置使水循环回路10的电动水泵12停止,打开第1电磁阀26、第3电磁阀35,关闭第2电磁阀33以及旁通配管用开闭阀29b。
因此,向第1分支部22流入的制冷剂中大致全部流量流向压力损失少于第1制冷剂配管23a侧的第2制冷剂配管23b侧。进而,控制装置按照所述的传感器组的检测信号,使压缩机21的电动马达21b旋转并且改变电气式膨胀阀36的节流开度。
更具体而言,控制装置按照制冷剂温度传感器、外气温传感器以及内气温传感器的检测值以及由室内温度设定开关的设定温度计算出的目标室内鼓风空气温度,控制电动马达21b的转速,根据制冷剂温度传感器以及制冷剂压力传感器的检测值,控制电气式膨胀阀36的节流开度,以使由蒸发器37流出的制冷剂的过热度在预先规定的范围内。
由此,构成如图1的实线箭头所示,制冷剂以压缩机21、第1分支部22、第1电磁阀26、第1合流部27、室外热交换器28的凝结用热交换部283a、储液部286、过冷却用热交换部283b、第2分支部30、第3电磁阀35、电气式膨胀阀36、蒸发器37、压缩机21的顺序进行循环的蒸气压缩式制冷剂循环。
因此,由压缩机21压缩的制冷剂经室外热交换器28与外气热交换而被冷却,且由电气式膨胀阀36减压膨胀。进而,由电气式膨胀阀36减压后的低压制冷剂流入到蒸发器37中,从由鼓风扇37a送来的室内鼓风空气吸热而蒸发。由此,冷却室内鼓风空气。将从蒸发器37流出的制冷剂吸入到压缩机21中再次压缩。
在本实施方式的空调运转模式中,能够使通过室外热交换器28内的制冷剂以凝结用热交换部283a、储液部286、过冷却用热交换部283b的顺序通过。由此,能够降低向蒸发器37流入的制冷剂的焓而增大可由蒸发器37发挥的制冷能力,能够提高循环的COP。
B.供给热水运转模式(加热运转模式)
供给热水运转模式在接通操作板的制冷剂循环装置1的工作开关的状态下,若由选择开关选择供给热水运转模式则执行。在供给热水运转模式下,控制装置使第1电磁阀26、第3电磁阀35关闭,打开旁通配管用开闭阀29b以及第2电磁阀33。
因此,从室外热交换器28的凝结用热交换部283a向储液部286流入的制冷剂中大致全部流量向压力损失少于过冷却用热交换部283b侧的制冷剂旁通装置29的旁通配管29a侧流动。
进而,控制装置按照所述的传感器组的检测信号,使压缩机21的电动马达21b旋转并且使水循环回路10的电动水泵12工作。更具体而言,控制装置以使供给热水温度传感器的检测值接近于供给热水温度设定开关的设定温度的方式控制电动水泵12的工作。
由此,构成如图1的虚线箭头所示,制冷剂以压缩机21、第1分支部22、水-制冷剂热交换器24、固定节流阀25、第1合流部27、室外热交换器28的凝结用热交换部283a、储液部286、旁通配管29a、第2合流部32、第2电磁阀33、储液器34、压缩机21的顺序进行循环的蒸气压缩式制冷剂循环。
因此,由压缩机21压缩的制冷剂经水-制冷剂热交换器24与供给热水热交换而散热。由此,加热供给热水。从水-制冷剂热交换器24的制冷剂通路24b流出的制冷剂通过固定节流阀25减压膨胀,向室外热交换器28的凝结用热交换部283a流入,从鼓风扇28a的鼓风空气吸热而蒸发。
然后,从室外热交换器28的凝结用热交换部283a向储液部286流入的制冷剂经由旁通配管29a流入到储液器34中。进而,由储液器34气液分离后的气相制冷剂被吸入到压缩机21中再次压缩。
在本实施方式的供给热水运转模式中,能够使通过室外热交换器28内的制冷剂以凝结用热交换部283a、储液部286、旁通配管29a的顺序通过。因此,相比于以凝结用热交换部283a、储液部286、过冷却用热交换部283b的顺序通过的情况,能够大幅地降低制冷剂通过室外热交换器28内时产生的压力损失。
其结果是,能够抑制压缩机21吸入制冷剂的压力下降,减少压缩机21的消耗动力,能够提高COP。
如上所述,根据本实施方式,可切换地构成冷却运转模式和加热运转模式。另外,在采用低温处理型凝结器的制冷剂循环装置中,即使是在冷却运转模式时室外热交换器28内流动的制冷剂的流动方向以及在加热运转模式时室外热交换器28内流动的制冷剂的流动方向构成同一方向的循环结构,也能够在任意一个运转模式时提高COP。
进而,在本实施方式中,由于将制冷剂旁通装置29的旁通配管29a与室外热交换器28一体结合,因此能够提高室外热交换器28以及制冷剂旁通装置29的小型化和搭载性。
并且,由于将旁通配管29a与室外热交换器28构成为一体,因此能够抑制在旁通配管29a中流通的制冷剂被制冷剂旁通装置29的配置环境温度加热的现象,从而能够降低因在旁通配管29a中流通的制冷剂的体积膨胀而导致的压力损失。其结果是,能够进一步提高加热运转模式时的COP。
(第2实施方式)
本实施方式相对于第1实施方式的制冷剂循环装置1,如图3的整体结构图所示添加了主配管用开闭阀29c来作为制冷剂旁通装置29的控制阀。另外,在本实施方式以下的实施方式中,对与第1实施方式相同或者等同的部分标注同一符号,省略其说明。
该主配管用开闭阀29c是电磁阀,其配置在从旁通配管29a中第2合流部32侧的端部到过冷却用热交换部283b的主配管、即连接从第2合流部32与过冷却用热交换部283b间的主配管上,且开闭该主配管。进而,该主配管用开闭阀29c根据由控制装置输出的控制电压对其工作进行控制。
更具体而言,本实施方式的主配管用开闭阀29c配置在主配管中连接第2分支部30和过冷却用热交换部283b之间的配管上。另外,控制装置在空调运转模式时打开主配管用开闭阀29c,在供给热水运转模式时关闭主配管用开闭阀29c。因此,本实施方式的空调运转模式时的工作与第1实施方式完全相同。
另一方面,供给热水运转模式时,由于主配管用开闭阀29c闭阀,因此从室外热交换器28的凝结用热交换部283a向储液部286流入的制冷剂中全部流量向旁通配管29a侧流动。
因此,本实施方式不仅能够获得与第1实施方式相同的效果,而且在供给热水运转模式时,能够可靠地防止制冷剂向过冷却用热交换部283b流入,且能够避免制冷剂在过冷却用热交换部283b中积存而不能流出的所谓熟睡现象(寝み現象),或者能够避免制冷机油在过冷却用热交换部283b积存而导致压缩机21的润滑不良等问题。
(第3实施方式)
接下来,参照图4、图5对本发明的第3实施方式进行说明。本实施方式中将本发明的制冷剂循环装置2适用于室内空调用的空调装置。图4是制冷剂循环装置2的整体结构图。另外,图4的实线箭头表示后述的冷却运转模式时制冷剂的流动,虚线箭头表示后述的除湿运转模式时以及加热运转模式时制冷剂的流动。
该制冷剂循环装置2具备蒸气压缩式的制冷剂循环40,其可切换地构成冷却作为热交换对象流体的室内鼓风空气的冷却运转模式、加热室内鼓风空气的加热运转模式以及除湿运转模式等。
该制冷剂循环40将电气式四通阀41连接在压缩机21的制冷剂喷出侧。该电气式四通阀41是根据由控制装置输出的控制信号对其工作进行控制的流路切换部。
具体而言,电气式四通阀41切换同时连接压缩机21喷出口侧和室外热交换器28的凝结用热交换部283a之间以及后述的利用侧热交换器42的第2热交换部42b和储液器34之间的制冷剂流路、即用图4的实线箭头表示的回路和同时连接压缩机21喷出口侧和第2热交换部42b之间以及凝结用热交换部283a和储液器34之间的制冷剂流路、即用图4的虚线箭头表示的回路。
如用图4的实线箭头表示的制冷剂流路所示,在冷却运转模式的压缩机21制冷剂喷出口侧经由电气式四通阀41连接有室外热交换器28的凝结用热交换部283a。该室外热交换器28的基本结构与第1实施方式相同。在室外热交换器28上与第1实施方式相同地连接有制冷剂旁通装置29。
该制冷剂循环40如后所述,由于冷却运转模式时室外热交换器28内流动的制冷剂的流动方向与除湿运转模式时以及加热运转模式时室外热交换器28内流动的制冷剂的流动方向成为相反方向,因此制冷剂旁通装置29的旁通配管29a能够实现不通过过冷却用热交换部283b,而使制冷剂直接由后述的三联接头43侧向储液部286流入的功能。
进而,本实施方式废除了旁通配管用开闭阀29b,而采用仅允许在旁通配管29a内流动的制冷剂从三联接头43侧向储液部286侧流动的止回阀29d作为控制在旁通配管29a内流动的制冷剂的流通状态的控制阀。
在室外热交换器28的过冷却用热交换部283b上连接有三联接头43的一个流入出口。该三联接头43的基本结构与第1实施方式的第1分支部22、第1合流部27等相同。进而,在三联接头43的其他流入出口上连接有旁通配管29a以及电气式膨胀阀44的一端。该电气式膨胀阀44的基本结构与第1实施方式的电气式膨胀阀36相同。
在电气式膨胀阀44的另一端侧连接有利用侧热交换器42的第1热交换部42a。利用侧热交换器42是热交换器,其具有分别在室内配置,且串联连接的两个第1热交换部42a、第2热交换部42b,并使在其内部流通的制冷剂和由鼓风扇42c送来的室内鼓风空气进行热交换。
第1热交换部42a、第2热交换部42b为使室内鼓风空气以第1热交换部42a、第2热交换部42b的顺序流动,相对于室内鼓风空气的流动方向串联配置。即,第1热交换部42a设置在室内鼓风空气的流动方向的风上侧,第2热交换部42b设置在风下侧。
在第1热交换部42a和第2热交换部42b之间配置有带全开功能的电气式膨胀阀45。电气式膨胀阀45的基本结构与电气式膨胀阀44相同,但是该电气式膨胀阀45若成为全开状态则不实现作为减压部的功能,而仅发挥作为制冷剂通路的功能。
在本实施方式的控制装置的输出侧连接有压缩机21的电动马达21b、电气式膨胀阀44、45、电气式四通阀41等,控制装置对这些设备的工作进行控制。另一方面,在控制装置的输入侧除空调控制用的各种传感器组之外还连接有操作板,该操作板设有制冷剂循环装置2的工作开关、冷却运转模式、除湿运转模式以及加热运转模式的选择开关、室内温度的室内温度设定开关等。
接下来,对所述结构的本实施方式的工作进行说明。本实施方式的制冷剂循环装置2如上所述,可切换冷却室内鼓风空气的冷却运转模式、除湿而加热室内鼓风空气的除湿运转模式、加热室内鼓风空气的加热运转模式这3个运转模式。
A.冷却运转模式
冷却运转模式在接通操作板的制冷剂循环装置2的工作开关的状态下,若由选择开关选择冷却运转模式则执行。冷却运转模式下,控制装置切换电气式四通阀41而使压缩机21喷出口侧和室外热交换器28的凝结用热交换部283a之间以及利用侧热交换器42的第2热交换部42b和储液器34之间同时连接。
因此,从压缩机21经由凝结用热交换部283a向储液部286流入的制冷剂中全部流量,在止回阀29d的作用下流入到过冷却用热交换部283b中。进而,控制装置将电气式膨胀阀44设为节流状态,将电气式膨胀阀45设为全开状态,使压缩机21的电动马达21b旋转。
由此,构成如图4的实线箭头所示制冷剂以压缩机21、电气式四通阀41、室外热交换器28的凝结用热交换部283a、储液部286、过冷却用热交换部283b、三联接头43、电气式膨胀阀44、利用侧热交换器42的第1热交换部42a、电气式膨胀阀45、第2热交换部42b、电气式四通阀41、储液器34、压缩机21的顺序进行循环的蒸气压缩式制冷剂循环。
因此,由压缩机21压缩的制冷剂通过室外热交换器28与外气热交换而冷却,且通过电气式膨胀阀44减压膨胀。进而,由电气式膨胀阀44减压后的低压制冷剂向利用侧热交换器42的第1热交换部42a流入,且从鼓风扇42c的鼓风空气吸热而蒸发。由此,冷却室内鼓风空气。
进而,从第1热交换部42a流出的制冷剂向第2热交换部42b流入,且从由第1热交换部42a冷却的室内鼓风空气吸热而蒸发。由此,进一步冷却室内鼓风空气。从利用侧热交换器42流出的制冷剂经由电气式四通阀41向储液器34流入。进而,由储液器34气液分离后的气相制冷剂被吸入到压缩机21中再次压缩。
在本实施方式的冷却运转模式中,能够使通过室外热交换器28内的制冷剂以凝结用热交换部283a、储液部286、过冷却用热交换部283b的顺序通过。由此,可以降低向利用侧热交换器42流入的制冷剂的焓,增大可由利用侧热交换器42发挥的制冷能力,且能够提高COP。
B.除湿运转模式
除湿运转模式在接通操作板的制冷剂循环装置2的工作开关的状态下,若由选择开关选择除湿运转模式则执行。在除湿运转模式下,控制装置切换电气式四通阀41而使压缩机21喷出口侧和利用侧热交换器42的第2热交换部42b之间以及室外热交换器28的凝结用热交换部283a和储液器34之间同时连接。
进而,控制装置将电气式膨胀阀44以及电气式膨胀阀45设为节流状态,使压缩机21的电动马达21b旋转。因此,从电气式膨胀阀44流出的制冷剂中大致总流量流向压力损失少于过冷却用热交换部283b侧的制冷剂旁通装置29的旁通配管29a侧。
由此,构成如图4的虚线箭头所示制冷剂以压缩机21、电气式四通阀41、利用侧热交换器42的第2热交换部42b、电气式膨胀阀45、第1热交换部42a、电气式膨胀阀44、三联接头43、旁通配管29a、止回阀29d、室外热交换器28的储液部286、凝结用热交换部283a、电气式四通阀41、储液器34、压缩机21的顺序进行循环的蒸气压缩式制冷剂循环。
因此,由压缩机21压缩的制冷剂经由利用侧热交换器42的第2热交换部42b与通过了第1热交换部42a的室内鼓风空气热交换而散热。由此,加热室内鼓风空气。从第2热交换部42b流出的制冷剂通过电气式膨胀阀45减压膨胀,向第1热交换部42a流入,从鼓风扇42c的鼓风空气吸热而蒸发。
此处,如上所述第1热交换部42a相对于第2热交换部42b设置于室内鼓风空气的风上侧,因此第1热交换部42a将室内鼓风空气除湿,其后第2热交换部42b将室内鼓风空气加热。由此,实现除湿加热运转。
进而,从第1热交换部42a流出的制冷剂通过电气式膨胀阀44进一步减压膨胀,从三联接头43经由旁通配管29a向室外热交换器28的储液部286流入。由此,向储液部286流入的制冷剂通过凝结用热交换部283a从由鼓风扇28a送来的外气吸热而蒸发。
从凝结用热交换部283a流出的制冷剂经由电气式四通阀41向储液器34流入。进而,由储液部气液分离后的气相制冷剂被吸入到压缩机21中再次压缩。
在本实施方式的除湿运转模式下,能够使通过室外热交换器28内的制冷剂以旁通配管29a、储液部286、凝结用热交换部283a的顺序通过,因此相比于以过冷却用热交换部283b、储液部286、凝结用热交换部283a的顺序通过的情况,能够大幅地降低制冷剂通过室外热交换器28内时产生的压力损失。
其结果是,能够抑制压缩机21吸入制冷剂的压力降低,降低压缩机21的消耗动力,因此能够提高COP。
C.加热运转模式
加热运转模式在接通操作板的制冷剂循环装置2的工作开关的状态下,若由选择开关选择加热运转模式则执行。在加热运转模式下,控制装置与除湿运转模式同样地切换电气式四通阀41,将电气式膨胀阀44设为节流状态,将电气式膨胀阀45设为全开状态,并使压缩机21的电动马达21b旋转。
由此,如图4的虚线所示,构成与除湿运转模式同样的制冷剂循环的蒸气压缩式制冷剂循环。
因此,由压缩机21压缩的制冷剂通过利用侧热交换器42的第2热交换部42b以及第1热交换部42a与室内鼓风空气热交换而散热。由此,加热室内鼓风空气。从第1热交换部42a流出的制冷剂与除湿运转模式同样地流动,被吸入到压缩机21中再次压缩。
在本实施方式的加热运转模式中,与除湿运转模式同样,由于能够使通过室外热交换器28内的制冷剂以旁通配管29a、储液部286、凝结用热交换部283a的顺序通过,因此能够抑制压缩机21吸入制冷剂的压力下降,减少压缩机21的消耗动力,因此能够提高COP。
此处,根据图5对各运转模式的室外热交换器28内的制冷剂的流动进行说明。图5的实线箭头表示冷却运转模式时的制冷剂的流动,虚线箭头表示除湿运转模式时以及加热运转模式时的制冷剂的流动。
由图5明确可知,在本实施方式中,冷却运转模式时室外热交换器28内流动的制冷剂的流动方向,相对于除湿运转模式时以及加热运转模式时室内热交换器28内流动的制冷剂的流动方向成为相反方向。
如上所述若根据本实施方式,则可切换地构成冷却运转模式和加热运转模式。另外,在采用低温处理型凝结器的制冷剂循环装置中,即使是冷却运转模式时室外热交换器28内流动的制冷剂的流动方向以及加热运转模式时室外热交换器28内流动的制冷剂的流动方向成为相反方向的循环结构,也能在任意一个运转模式时提高COP,获得与第1实施方式相同的效果。
(第4实施方式)
本实施方式相对于第3实施方式的制冷剂循环装置2,如图6的整体结构图所示追加了与第2实施方式相同的主配管用开闭阀29c来作为制冷剂旁通装置29的控制阀。
该主配管用开闭阀29c是电磁阀,其配置在从旁通配管29a中三联接头43侧的端部到过冷却用热交换部283b的主配管、即连接三联接头43和过冷却用热交换部283b之间的配管上,且开闭该主配管。进而,该主配管用开闭阀29c根据由控制装置输出的控制电压对其工作进行控制。
另外,控制装置在冷却运转模式时将主配管用开闭阀29c打开,在除湿运转模式时以及加热运转模式时将主配管用开闭阀29c关闭。因此,制冷剂循环2的冷却运转模式时的工作与第3实施方式完全相同。
另一方面,在除湿运转模式以及加热运转模式时,由于主配管用开闭阀29c闭阀,因此从电气式膨胀阀44流出的溶剂的全部流量向制冷剂旁通装置29的旁通配管29a流动。
因此,在本实施方式中,不仅能够获得与第3实施方式相同的效果,而且与第2实施方式同样地在除湿运转模式以及加热运转模式时,能够可靠地防止制冷剂向过冷却用热交换部283b流入,且与第2实施方式同样地能够避免熟睡现象或者压缩机21的润滑不良等问题。
(第5实施方式)
接下来,参照图7对本发明的第5实施方式进行说明。本实施方式将本发明的制冷剂循环装置3适用于不搭载车辆行驶用的发动机的电气汽车或燃料电池车,或者停车时发动机停止的混合车的车辆用空调装置。
图7是制冷剂循环装置3的整体结构图。另外,图7的实线箭头表示后述的冷却运转模式时的制冷剂的流动,虚线箭头表示后述的加热运转模式时的制冷剂的流动。
该制冷剂循环装置3具有蒸气压缩式的制冷剂循环50,其可切换地构成冷却作为热交换对象流体的室内鼓风空气的冷却运转模式、加热室内鼓风空气的加热运转模式。
在本实施方式中,在压缩机21的制冷剂喷出侧连接有散热器51。散热器51是利用侧热交换器,其配置在车室内,且使在其内部流通的制冷剂和蒸发器37通过后的被冷却的车室内鼓风空气热交换而加热车室内鼓风空气。在散热器51的制冷剂出口侧连接有电气式三通阀52。该电气式三通阀52是根据由控制装置输出的控制信号控制其工作的流路切换部。
具体而言,电气式三通阀52切换连接散热器51出口侧和第1三联接头53之间的制冷剂流路、即用图7的实线箭头表示的回路以及连接散热器51出口侧和电气式膨胀阀54之间的制冷剂流路、即用图7的虚线箭头表示的回路。另外,本实施方式的各三联接头的基本结构与第1实施方式的第1分支部22等相同,且电气式膨胀阀54的基本结构与第1实施方式的电气式膨胀阀36相同。
在第1三联接头53的其他流入出口上经由作为流路切换部的第4电磁阀55连接有储液器34,且在另一个其他流入出口上连接有室外热交换器28的凝结用热交换部283a。另外,本实施方式的各电磁阀的基本结构与第1实施方式的第1电磁阀26、第2电磁阀33、第3电磁阀35等相同。进而,在本实施方式的室外热交换器28上连接有与第3实施方式相同的制冷剂旁通装置29。
在室外热交换器28的过冷却用热交换部283b上连接有第2三联接头56。在第2三联接头56的其他流入出口上经由第3三联接头57连接有制冷剂旁通装置29的旁通配管29a以及电气式膨胀阀54。另外,在第2三联接头56的另一个其他流入出口上经由第4三联接头58连接有作为流路切换部的第5电磁阀59的一端以及第6电磁阀60的一端。
在第5电磁阀59的另一端经由温度式膨胀阀61连接有蒸发器37。温度式膨胀阀61是将感温部61a和可变节流机构部61b收容在一个壳内的众所周知的内部均压式膨胀阀,其中,感温部61a根据蒸发器37出口侧制冷剂的温度以及压力对蒸发器37出口侧制冷剂的过热度进行检测,可变节流机构部61b调整节流通路面积即制冷剂流量以使蒸发器37出口侧制冷剂的过热度在预先设定的规定范围内。
在第6电磁阀的另一端连接有蒸发器37。在蒸发器37的出口侧经由温度式膨胀阀36的感温部61a连接有储液器34。
进而,在本实施方式中,在配置于车室内的蒸发器37的空气流动的下游侧和散热器51的空气流动的上游侧配置有空气混合门62。空气混合门62是使由蒸发器37冷却的室内鼓风空气中通过散热器51的风量的比例变化的门部。而且,通过使该空气混合门62的开度变化而调整室内鼓风空气的温度。
空气混合门62由未图示的驱动用驱动器驱动,且能够连续地调整其旋转位置即开度。驱动用驱动器根据由控制装置输出的控制信号对其工作进行控制。
另外,接下来在本实施方式的控制装置的输出侧连接有压缩机21的电动马达21b、旁通配管用开闭阀29b、电气式三通阀52、电气式膨胀阀54、第4电磁阀55、第5电磁阀59、第6电磁阀60、空气混合门62的驱动用驱动器等,且控制装置对这些设备的工作进行控制。
另一方面,在控制装置的输入侧除空调控制用的各种传感器组之外还连接有操作板,该操作板设有制冷剂循环装置3的工作开关、冷却运转模式以及加热运转模式的切换开关、车室内温度设定开关等。
接下来对所述结构的本实施方式的工作进行说明。本实施方式的制冷剂循环装置3,如上所述可切换冷却室内鼓风空气的冷却运转模式以及加热室内鼓风空气的加热运转模式。
A.冷却运转模式
冷却运转模式在接通操作板的制冷剂循环装置3的工作开关的状态下,若由选择开关选择冷却运转模式则执行。冷却运转模式下,控制装置切换电气式三通阀52而使散热器51出口侧和第1三联接头53之间连接,且关闭旁通配管用开闭阀29b以及第4电磁阀55、第6电磁阀60,并打开第5电磁阀59。
因此,向第1三联接头53流入的制冷剂中全部流量向室外热交换器28的凝结用热交换部283a流入。进而,控制装置使压缩机21的电动马达21b旋转,并且为使室内鼓风空气的温度接近于由车室内温度设定开关设定的设定温度而向空气混合门62的驱动用驱动器输出控制信号。
由此,构成如图7的实线箭头所示制冷剂以压缩机21、散热器51、电气式三通阀52、第1三联接头53、室外热交换器28的凝结用热交换部283a、储液部286、过冷却用热交换部283b、第2三联接头56、第4三联接头58、第5电磁阀59、温度式膨胀阀61、蒸发器37、温度式膨胀阀61的感温部61a、储液器34、压缩机21的顺序进行循环的蒸气压缩式制冷剂循环。
因此,由压缩机21压缩的制冷剂经由散热器51与通过了蒸发器37的被冷却的室内鼓风空气热交换而冷却,进而,通过室外热交换器28与外气热交换而冷却,且通过温度式膨胀阀61减压膨胀。由温度式膨胀阀61减压后的低压制冷剂向蒸发器37流入,且从由鼓风扇37a送来的室内鼓风空气吸热而蒸发。
此时,如上所述,由于调整空气混合门62的开度,因此由蒸发器37冷却后的室内鼓风空气的一部分通过散热器51再次加热,进行室内鼓风空气的温度调整。进而,从蒸发器37流出的制冷剂经由温度式膨胀阀61的感温部61a向储液器34流入。由储液器34气液分离后的气相制冷剂被吸入到压缩机21中再次压缩。
在本实施方式的冷却运转模式中,能够使通过室外热交换器28内的制冷剂以凝结用热交换部283a、储液部286、过冷却用热交换部283b的顺序通过。由此,能够降低向蒸发器37流入的制冷剂的焓,增大可由蒸发器37发挥的制冷能力。其结果是,能够提高COP。
B.加热运转模式
加热运转模式在接通操作板的制冷剂循环装置3的工作开关的状态下,若由选择开关选择加热运转模式则执行。在加热运转模式下,控制装置切换电气式三通阀52而使散热器51出口侧和电气式膨胀阀54之间连接,且打开旁通配管用开闭阀29b以及第4电磁阀55,并关闭第5电磁阀59、第6电磁阀60。
进而,控制装置将电气式膨胀阀54设为节流状态,且使压缩机21的电动马达21b旋转。因此,向第3三联接头57流入的制冷剂中大致总流量向压力损失少于过冷却用热交换部283b侧的制冷剂旁通装置29的旁通配管29a侧流动。
由此,构成如图7的虚线箭头所示制冷剂以压缩机21、散热器51、电气式三通阀52、电气式四通阀54、第3三联接头57、旁通配管29a、室外热交换器28的储液部286、凝结用热交换部283a、第1三联接头53、第4电磁阀55、储液器34、压缩机21的顺序进行循环的蒸气压缩式制冷剂循环。
因此,由压缩机21压缩的制冷剂通过散热器51与室内鼓风空气热交换而散热。由此,加热室内鼓风空气。从散热器51流出的制冷剂通过电气式膨胀阀54减压膨胀,流入到室外热交换器28的储液部286中。然后,向储液部286流入的制冷剂通过凝结用热交换部283a从由鼓风扇28a送来的外气吸热而蒸发。
从凝结用热交换部283a流出的制冷剂经由第1三联接头53以及第4电磁阀55向储液器34流入。进而,由储液器气液分离后的气相制冷剂被吸入到压缩机21中再次压缩。
在本实施方式的加热运转模式中,能够使通过室外热交换器28内的制冷剂以旁通配管29a、储液部286、凝结用热交换部283a的顺序通过,因此相对于以过冷却用热交换部283b、储液部286、凝结用热交换部283a的顺序通过的情况,能够大幅地降低制冷剂通过室外热交换器28内时产生的压力损失。
其结果是,能够抑制压缩机21吸入制冷剂的压力下降,减少压缩机21的消耗动力,因此能够提高COP。
如上所述若根据本实施方式,则可切换地构成冷却运转模式和加热运转模式。另外,在采用低温处理型凝结器的制冷剂循环装置中,即使是冷却运转模式时室外热交换器28内流动的制冷剂的流动方向以及加热运转模式时室外热交换器28内流动的制冷剂的流动方向成为相反方向的循环结构,也能在任意一个运转模式时提高COP,获得与第1实施方式相同的效果。
另外,在所述的冷却运转模式以及加热运转模式中,不打开第6电磁阀60,而在除湿加热运转时将该第6电磁阀60打开。
虽然在所述的制冷模式时进行除湿加热运转,但是一般在除湿加热运转时,由于外气温较低,因此温度式膨胀阀61的感温部61a受外气温的影响导致有时检测出的过热度低于实际的蒸发器37流出制冷剂的过热度。因此,将可变节流机构部61b全闭,不向蒸发器37供给制冷剂。
因而,通过将第6电磁阀60打开预定的时间,且强制地升高蒸发器37流出制冷剂的过热度,而使感温部61a自身的温度上升。由此,抑制感温部61a受到外气温的影响,使温度式膨胀阀61正常工作,实现除湿加热运转。
(其他实施方式)
本发明不局限于所述的实施方式,可以如下所述进行各种变形。
(1)本发明的制冷剂循环装置的应用不局限于在所述的实施方式中记载的循环结构,还可以适用于各种循环结构。例如,也可以适用于研究用制冷剂循环装置。
(2)虽然所述的第2实施方式对采用了旁通配管用开闭阀29b以及主配管用开闭阀29c这两个开闭阀作为制冷剂旁通装置29的控制阀的实例进行了说明,但是制冷剂旁通装置29的控制阀并不局限于此。
例如,也可以废除第2实施方式的旁通配管用开闭阀29b、主配管用开闭阀29c以及第2合流部32,而在配置第2合流部32的部位上设置与第5实施方式的电气式三通阀52相同结构的电气式三通阀。同样,也可以废除所述的第4实施方式的止回阀29d、主配管用开闭阀29c以及三联接头43,而在配置三联接头43的部位上设置电气式三通阀。
(3)虽然所述的第5实施方式对采用了旁通配管用开闭阀29b作为制冷剂旁通装置29的控制阀的实例进行了说明,但当然也可以废除该旁通配管用开闭阀29b,而采用与第3实施方式相同的止回阀29d。
进而,若与第2、4实施方式同样地追加主配管用开闭阀29c,则能够可靠地防止在加热运转模式时制冷剂向过冷却用热交换部283b流入,且避免熟睡现象或者压缩机21的润滑不良等问题。
(4)虽然所述实施方式对加热运转模式时制冷剂旁通部29使制冷剂迂回过冷却用热交换部283b的全部而流动的实例进行了说明,但当然也可以迂回过冷却用热交换部283b的一部分。此时,只要在过冷却用热交换部283b的途中连接旁通配管29a即可。
(5)在所述的实施方式中虽然对将旁通配管29a卡止在过冷却用热交换部283b的底面侧,由此将室外热交换器28和制冷剂旁通装置29一体地构成的实例进行了说明,但室外热交换器28和制冷剂旁通装置29的一体化并不局限于此。
例如,如图8所示,也可以在形成作为室外热交换器28的构成部件的储液部286的外壳的主体部上设置贯通孔,且将其作为旁通配管29a的一部分使用。由此,能够提高室外热交换器28以及制冷剂旁通装置29的小型化以及搭载性,并且能够抑制在旁通配管29a中流通的制冷剂的温度变化,减少因在旁通配管29a中流通的制冷剂的体积膨胀导致的压力损失。
(6)虽然所述的实施方式对采用了电动压缩机的实例进行了说明,但压缩机并不局限于此。例如也可以采用由发动机传递驱动力的压缩机。进而,作为压缩机也可以采用能够根据喷出容量的变化而调整制冷剂喷出能力的可变容量型压缩机。
(7)虽然所述实施方式对采用了通常的氟利昂系制冷剂作为制冷剂的实例进行了说明,但制冷剂的种类并不局限于此。例如若是在循环的高压侧使制冷剂凝结的循环结构,则也可以采用碳化氢系制冷剂等。
(8)虽然所述的各实施方式对将本发明的制冷剂循环装置适用于空调供给热水装置、空调装置的实例进行了说明,但本发明的制冷剂循环装置的应用并不局限于此。例如也可以适用于业务用冷藏.冷藏装置、自动贩卖机用冷却装置、带冷藏功能的陈列柜等的制冷剂循环装置。
虽然本发明将合适的实施例作为参考进行了叙述,但可以理解为本发明并不局限于这些实施例或者结构。也可以认为本发明包含各种变形例以及同等范围内的变形。此外,也可以理解为合适的各种组合或方式、或者仅包含其中一个要素、其以上或其以下的其他组合或者方式也在本发明的范畴或者思想范围之内。

Claims (13)

1.一种制冷剂循环装置(1、2、3),其具备:
压缩机(21),其压缩并喷出制冷剂;
利用侧热交换器(24、37、42、51),其使制冷剂和热交换对象流体进行热交换;
室外热交换器(28),其使制冷剂和外气进行热交换;
流路切换部(26、33、35、41、52、55、59),其切换制冷剂流路,
所述制冷剂循环装置(1、2、3)的特征在于,
所述流路切换部(26、33、35、41、52、55、59)在冷却所述热交换对象流体的冷却运转模式下,切换为通过所述室外热交换器(28)使所述压缩机(21)喷出制冷剂散热,并且使通过所述利用侧热交换器(37、42)蒸发的制冷剂向所述压缩机(21)吸入侧流出的制冷剂流路,且在加热所述热交换对象流体的加热运转模式下,切换为通过所述利用侧热交换器(24、42、51)使所述压缩机喷出制冷剂散热,并且使通过所述室外热交换器(28)蒸发的制冷剂向所述压缩机(21)吸入侧流出的制冷剂流路,
所述室外热交换器(28)构成为具有在所述冷却运转模式时使制冷剂凝结的凝结用热交换部(283a)、将从所述凝结用热交换部(283a)流出的制冷剂的气液分离的储液部(286)以及将从所述储液部(286)流出的饱和液相制冷剂过冷却的过冷却用热交换部(283b),
所述制冷剂循环装置(1、2、3)具备在所述加热运转模式时使制冷剂迂回所述过冷却用热交换部(283b)的至少一部分而流动的制冷剂旁通部(29)。
2.根据权利要求1所述的制冷剂循环装置(1),其中,
在所述冷却运转模式时所述室外热交换器(28)内流动的制冷剂的流动方向与在所述加热运转模式时所述室外热交换器(28)内流动的制冷剂的流动方向相同,
在所述加热运转模式时,所述制冷剂旁通部(29)使向所述凝结用热交换部(283a)流入的制冷剂从所述储液部(286)流出。
3.根据权利要求2所述的制冷剂循环装置(1),其中,
所述制冷剂旁通部(29)具有使制冷剂从所述储液部(286)流出的旁通配管(29a)以及控制在所述旁通配管(29a)中流通的制冷剂的流通状态的控制阀(29b、29c)。
4.根据权利要求3所述的制冷剂循环装置(1),其中,
所述控制阀具有开闭所述旁通配管(29a)的旁通配管用开闭阀(29b)而构成。
5.根据权利要求4所述的制冷剂循环装置(1),其中,
进而,所述控制阀具有主配管用开闭阀(29c)而构成,该主配管用开闭阀(29c)配置在从所述旁通配管(29a)中与所述储液部(286)连接的一侧的相反的端部侧到所述过冷却用热交换部(286b)的主配管上,且开闭所述主配管。
6.根据权利要求1所述的制冷剂循环装置(2、3),其中,
在所述冷却运转模式时所述室外热交换器(28)内流动的制冷剂的流动方向与在所述加热运转模式时所述室外热交换器(28)内流动的制冷剂的流动方向是相反方向,
在所述加热运转模式时,所述制冷剂旁通部(29)使制冷剂向所述储液部(286)流入,使流入所述储液部(286)的制冷剂从所述凝结用热交换部(283a)流出。
7.根据权利要求6所述的制冷剂循环装置(2、3),其中,
所述制冷剂旁通部(29)由使制冷剂向所述储液部(286)流入的旁通配管(29a)以及控制在所述旁通配管(29a)中流通的制冷剂的流通状态的控制阀(29b、29c、29d)构成。
8.根据权利要求7所述的制冷剂循环装置(3),其中,
所述控制阀具有开闭所述旁通配管(29a)的旁通配管用开闭阀(29b)而构成。
9.根据权利要求7所述的制冷剂循环装置(2),其中,
所述控制阀具有仅允许在所述旁通配管(29a)中流通的制冷剂向所述储液部(286)流动的止回阀(29d)而构成。
10.根据权利要求8或者9所述的制冷剂循环装置(2、3),其中,
进而,所述控制阀具有主配管用开闭阀(29c)而构成,该主配管用开闭阀(29c)配置在从所述旁通配管(29a)中与所述储液部(286)连接的一侧的相反侧的端部到所述过冷却用热交换部(283b)的主配管上,且开闭所述主配管。
11.根据权利要求1到9中任意一项所述的制冷剂循环装置(1、2、3),其中,
所述制冷剂旁通部(29)中至少一部分沿所述室外热交换器(28)的外表面配置。
12.根据权利要求1到9中任意一项所述的制冷剂循环装置(1、2、3),其中,
所述制冷剂旁通部(29)中至少一部分与所述室外热交换器(28)的构成部件形成为一体。
13.根据权利要求1到9中任意一项所述的制冷剂循环装置(1、2、3),其中,
所述制冷剂旁通部(29)中至少一部分与所述室外热交换器(28)形成为一体,以抑制在所述制冷剂旁通部(29)中流通的制冷剂的温度变化。
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