CN102109202A

CN102109202A - 空气调节器

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Publication number: CN102109202A
Application number: CN2010106229980A
Authority: CN
Inventors: 板倉俊二
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2009-12-25
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2030-12-17
Also published as: EP2339269A3; CN102109202B; EP2339269B1; JP2011133177A; US20110154847A1; ES2715928T3; EP2339269A2; AU2010246508A1

Abstract

在空气调节器中，消除液体向压缩机返回，不考虑双管换热器内的低压二相制冷剂的状态，使旁路用膨胀阀开度控制容易。空气调节器包含制冷循环(1A)，在室外换热器(30)和双管换热器(60)之间设有暖气时用膨胀阀(51)，在室内换热器(40)和双管换热器之间设有冷气时用膨胀阀(52)，在液体侧制冷剂管道(50)流过高压液体制冷剂，使得高压液体制冷剂的一部分在旁路用膨胀阀(62)减压，成为低压二相制冷剂，在双管换热器使高压液体制冷剂和低压二相制冷剂进行热交换，使双管换热器的低压制冷剂流出口(60a)通过第一止回阀(71)与室外换热器和暖气时用膨胀阀之间的制冷剂管道部分(50a)连接，通过第二止回阀(72)与室内换热器和冷气时用膨胀阀之间的制冷剂管道部分(50b)连接。

Description

空气调节器

技术领域

本发明涉及一种具有可逆的制冷循环的空气调节器，更详细地说，涉及在连接室外换热器和室内换热器的液体侧的制冷剂管道内具有双管换热器的空气调节器。

背景技术

作为适用于空气调节器的制冷循环之一，为了谋求增大过冷度，设有双管换热器的制冷循环为人们所公知。在这种制冷循环中，使得冷凝在冷凝器的高压液体制冷剂一部分分流减压，在双管换热器与主流的高压液体制冷剂进行热交换，通过图3说明其一例。

该以往技术例涉及的制冷循环1B作为基本构成，包含压缩机10，四通阀20，室外换热器30，以及室内换热器40，通过四通阀20，压缩机10的排出侧与室外换热器30或室内换热器40之中某一方连接。

即，冷气运转时，压缩机10的排出侧与室外换热器30连接，室外换热器30起着作为冷凝器的功能，室内换热器40起着作为蒸发器的功能。暖气运转时，与上述相反，压缩机10的排出侧与室内换热器40连接，室内换热器40起着作为冷凝器的功能，室外换热器30起着作为蒸发器的功能。

不管哪种情况，在从四通阀20到室外换热器30、室内换热器40的管道中，流动着气体制冷剂，另外，从四通阀20到蓄能器12的管道中，也流动着气体制冷剂，因此，这些管道作为气体侧制冷剂管道。

与此相反，在连接室外换热器30和室内换热器40的制冷剂管道中，主要流动被冷凝的液体制冷剂，因此，连接室外换热器30和室内换热器40的制冷剂管道通常称为液体侧制冷剂管道50。

在液体侧制冷剂管道50设有双管换热器60。另外，在双管换热器60和室外换热器30之间设有暖气时用膨胀阀51，在双管换热器60和室内换热器40之间设有冷气时用膨胀阀52。

双管换热器60由例如同轴配置的内管及外管构成，在其内管流动着高压液体制冷剂。旁路(by-pass)管道61从液体侧制冷剂管道50分叉，与外管连接，在旁路管道61设有旁路用膨胀阀62。

设在室内换热器40两侧的二通阀53、三通阀54是设置空气调节器时用于将室内换热器40连接到制冷循环的连接阀。

冷气运转时，暖气时用膨胀阀51全开，冷气时用膨胀阀52节流为所定开度，制冷剂按图示实线箭头那样流动。暖气运转时，冷气时用膨胀阀52全开，暖气时用膨胀阀51节流为所定开度，制冷剂按图示虚线箭头那样流动。

不管哪种情况，在双管换热器60内管，流动着在室外换热器30或室内换热器40被冷凝的高压液体制冷剂(主流)。外管内，流动着从主流的高压液体制冷剂分流、在旁路用膨胀阀62减压的低压二相制冷剂，和主流的高压液体制冷剂进行热交换而蒸发，同时冷却主流的高压液体制冷剂。这种场合，控制旁路用膨胀阀62的开度，使得高压液体制冷剂的过冷却度(过冷却程度)成为目标过冷却度。

如上所述，低压二相制冷剂通过与高压液体制冷剂的热交换而蒸发，成为低压气体制冷剂，回到压缩机10的吸入管道11(例如参照专利文献1：日本专利申请公开No.2006-23073公报)。

但是，在上述以往技术例中，由于使得在双管换热器60通过与高压液体制冷剂热交换而蒸发的气体制冷剂回到压缩机10的吸入管道11侧，因此，控制旁路用膨胀阀62，使得高压液体制冷剂的过冷却度成为目标过冷却度，此外，存在以下那样的问题。

参照图4的莫里尔图(焓-熵图)，说明冷气运转场合。在图4中，实线是在液体侧制冷剂管道50流动的高压液体制冷剂的主流，点划线是旁路管道61流动的旁流。

尤其，根据设置空气调节器场所状况，需要增长用于连接室外机和室内机的管道场合，为了使得制冷剂到达室内换热器40状态为最优(使得室内机能力发挥最大)，需要图4A那样的过冷却。

图4A表示制冷剂在最优状态下循环的制冷循环，将过冷却度设为A，制冷剂在最优状态下到达室内换热器40，即使主流和旁流混合，也为气相状态。

即，从主流被分流、在旁路用膨胀阀62减压的低压二相制冷剂在双管换热器60内蒸发，成为c1的过热状态。主流在室内换热器40蒸发，在a1状态回到压缩机10，在压缩机10的吸入侧，a1和c1混合，成为b1状态。

另一方面，如图4B所示，到达室内机的制冷剂不是最优，因此，向双管换热器60的旁流量多，使得过冷却度(过冷却程度)从A深到A’(图4B所示左方向)场合，主流在室内换热器40充分热交换，成为气相a2。

但是，若分流的全部制冷剂不能蒸发，则以无过热度(c2)的二相状态返回，因此，在压缩机10的吸入侧混合的制冷剂成为包含液体制冷剂的二相状态(b2)，成为液体返回。

于是，为了不液体返回，使得b2为气相状态，需要使得过冷却度(过冷却程度)浅(A’→A，图4B所示右方向)，若那样，制冷剂没有以最优状态到达室内换热器40，性能(COP)变差。

这样，在上述以往技术例中，由于担心液体向压缩机10返回，监视旁流的双管换热器60的出口温度，抑制旁路流量。其结果，产生没有达到目标过冷却度场合。另外，蒸发器(例如室内换热器40)的制冷剂循环量仅仅主流部分，有时热交换量不足。

作为使得旁流全部蒸发作为气体制冷剂的方法之一，有增大双管换热器60的方法，但是，管道系统成为大型不合适。

发明内容

因此，本发明就是鉴于上述以往技术所存在的问题而提出来的，本发明的课题在于，提供在制冷循环设有双管换热器的空气调节器中、消除液体向压缩机返回、不考虑在双管换热器内的低压二相制冷剂的状态、使得旁路用膨胀阀开度控制容易的空气调节器。

为了解决上述课题，本发明提供一种空气调节器，包含制冷循环，室外换热器和室内换热器通过四通阀与压缩机的排出侧选择地连接，在室外换热器和室内换热器之间的作为液体侧的制冷剂管道内，设有双管换热器，在上述室外换热器和上述双管换热器之间设有暖气时用膨胀阀，在上述室内换热器和上述双管换热器之间设有冷气时用膨胀阀，在上述液体侧制冷剂管道流过高压液体制冷剂，使得上述高压液体制冷剂的一部分在旁路用膨胀阀减压，成为气液二相的低压制冷剂，在上述双管换热器使得上述高压液体制冷剂和上述气液二相的低压制冷剂进行热交换；其特征在于：

上述双管换热器的低压制冷剂流出口分叉为二分路，其中一分路通过第一阀装置与上述室外换热器和上述暖气时用膨胀阀之间的上述制冷剂管道连接，同时，另一分路通过第二阀装置与上述室内换热器和上述冷气时用膨胀阀之间的上述制冷剂管道连接。

在本发明中，上述制冷循环的冷气运转时，上述暖气时用膨胀阀全开，上述冷气时用膨胀阀节流为所定的开度，在上述双管换热器进行热交换的上述低压制冷剂与通过上述第二阀装置在上述冷气时用膨胀阀减压的制冷剂一起供给蒸发器侧的上述室内换热器。

又，上述制冷循环的暖气运转时，上述冷气时用膨胀阀全开，上述暖气时用膨胀阀节流为所定的开度，在上述双管换热器进行热交换的上述低压制冷剂与通过上述第一阀装置在上述暖气时用膨胀阀减压的制冷剂一起供给蒸发器侧的上述室内换热器。

在本发明中，上述第一阀装置及上述第二阀装置可以使用将上述低压制冷剂流出口作为高压侧开阀的止回阀或者根据外部信号进行开关的电磁阀。

按照本发明，通过使得双管换热器流出的低压制冷剂流向蒸发器侧，即使在双管换热器没有完全蒸发，也能在蒸发器蒸发，回到压缩机，因此，能消除液体返回压缩机。

又，在旁路用膨胀阀控制中，没有必要考虑在双管换热器内的低压制冷剂状态，可以将高压液体制冷剂的过冷却度控制成为目标过冷却度，因此，旁路用膨胀阀的控制变得容易。

又，使得多量低压制冷剂流过双管换热器，因此，能增大高压液体制冷剂的过冷却度，由此，能期待提高制冷循环的性能。

附图说明

图1是表示适用本发明的空气调节器的制冷循环的实施形态的制冷剂回路图。

图2是上述制冷循环的莫里尔图。

图3是表示以往的制冷循环的制冷剂回路图。

图4A是在上述以往的制冷循环的双管换热器中过热度消除场合的莫里尔图。

图4B是在上述以往的制冷循环的双管换热器中过热度没有消除场合的莫里尔图。

具体实施形态

下面，根据图1及图2说明本发明的实施形态，但是，本发明并不局限于此。在以下所述实施形态中，技术上对构成要素，种类，组合，相对安装等作了各种限定，但这些仅仅是例举，本发明并不局限于此。

在本实施形态说明中，对于在上述参照图3说明的以往技术例中不需要变更的构成要素，使用相同参照符号。

如图1所示，本实施形态涉及的制冷循环1A作为基本构成，包含压缩机10，四通阀20，室外换热器30，以及室内换热器40。压缩机10既可以是转子式压缩机，也可以是涡旋式压缩机。

压缩机10的排出侧通过四通阀20与室外换热器30及室内换热器40的某一方连接，在连接室外换热器30和室内换热器40的液体侧制冷剂管道50，安装着双管换热器60。

在室外换热器30和双管换热器60之间设有暖气时用膨胀阀51，在室内换热器40和双管换热器60之间设有冷气时用膨胀阀52。

双管换热器60由例如同轴配置的内管及外管构成，在其内管流动着在室外换热器30或室内换热器40冷凝的高压液体制冷剂。在该内管流动的高压液体制冷剂是主流。

旁路管道61从液体侧制冷剂管道50分叉，与双管换热器60的外管连接。在旁路管道61设有旁路用膨胀阀62，由旁路管道61分流的高压液体制冷剂的一部分被减压，成为低压二相制冷剂，流过外管内。也可以使得高压液体制冷剂流过外管侧，使得低压二相制冷剂流过内管侧。

根据本发明，双管换热器60的低压制冷剂流出口60a通过第一止回阀71与室外换热器30和暖气时用膨胀阀51之间的制冷剂管道部分50a连接，同时，通过第二止回阀72与室内换热器40和冷气时用膨胀阀52之间的制冷剂管道部分50b连接。

在各止回阀71、72中流动的顺方向都是从低压制冷剂流出口60a向制冷剂管道部分50a、50b方向。也可以使用由外部信号进行开关的电磁阀代替止回阀。

冷气运转时，四通阀20切换为图示实线状态，暖气时用膨胀阀51全开，冷气时用膨胀阀52节流为所定开度，制冷剂按图示实线箭头那样循环。

即，从压缩机10排出的高压气体制冷剂经由四通阀20到室外换热器30，在室外换热器30冷凝，成为高压液体制冷剂，在双管换热器60进一步被冷却。

在双管换热器60消除过冷却度的高压液体制冷剂在旁路管道61部分分流，一方(主流侧)送向冷气时用膨胀阀52，另一方(分流)送向旁路用膨胀阀62。

分流在旁路用膨胀阀62减压，成为气液的低压二相制冷剂，在双管换热器60与高压液体制冷剂进行热交换而蒸发。

冷气运转时，室外换热器30侧的管道部分50a是比低压制冷剂流出口60a高的高压，室内换热器40侧的管道部分50b是比低压制冷剂流出口60a低的低压。

因此，蒸发的气体制冷剂通过第二止回阀72到上述制冷剂管道部分50b，与在冷气时用膨胀阀52减压的主流侧制冷剂合流，送向蒸发器侧的室内换热器40，与室内空气热交换而蒸发，通过吸入管道11和蓄能器12，回到压缩机10。

该冷气运转时，制冷循环的制冷剂流量由冷气时用膨胀阀52调整，控制旁路用膨胀阀62的阀开度，使得高压液体制冷剂的过冷却度成为目标过冷却度。

暖气运转时，四通阀20切换为图示虚线状态，冷气时用膨胀阀52全开，暖气时用膨胀阀51节流为所定开度，制冷剂按图示虚线箭头那样循环。

即，从压缩机10排出的高压气体制冷剂经由四通阀20到室内换热器40，在室内换热器40冷凝，成为高压液体制冷剂。

此后，在到达双管换热器60前的旁路管道61部分分流，一方(主流侧)流过双管换热器60的内管，到达暖气时用膨胀阀51。另一方(分流)送向旁路用膨胀阀62。

分流在旁路用膨胀阀62减压，成为气液的低压二相制冷剂，在双管换热器60与主流侧的高压液体制冷剂进行热交换而蒸发。

暖气运转时，室内换热器40侧的管道部分50b是比低压制冷剂流出口60a高的高压，室外换热器30侧的管道部分50a是比低压制冷剂流出口60a低的低压。

因此，蒸发的气体制冷剂通过第一止回阀71到上述制冷剂管道部分50a，与在暖气时用膨胀阀51减压的主流侧制冷剂合流，送向蒸发器侧的室外换热器30，与室外空气热交换而蒸发，通过吸入管道11和蓄能器12，回到压缩机10。

该暖气运转时，制冷循环的制冷剂流量由暖气时用膨胀阀51调整，控制旁路用膨胀阀62的阀开度，也使得高压液体制冷剂的过冷却度成为目标过冷却度。

如上所述，根据本发明，不管在冷气运转时还是暖气运转时，从双管换热器60流出的低压制冷剂从冷气时用膨胀阀52或暖气时用膨胀阀51的下游侧向着蒸发器流动，因此，没有必要使得气液的低压二相制冷剂在双管换热器60内完全蒸发。因此，能增大高压液体制冷剂的目标过冷却度，使得多量的低压二相制冷剂流过双管换热器60。

参照图2的莫里尔图，说明本发明的制冷循环(冷气运转场合)。在图2中，实线是在液体侧制冷剂管道50流动的高压液体制冷剂的主流，点划线是旁路管道61流动的旁流。

在Δ点吸入压缩机10，被压缩的制冷剂成为高温高压x点，在室外换热器30冷凝(α)，在双管换热器60与后述的旁流(γ-f)热交换，成为过冷却状态(β点)，在电子膨胀阀52减压(d点)。

另一方面，在旁流回路中，在双管换热器60进行热交换的主流的一部分在旁路管道61分流，在电子膨胀阀62减压后(γ点)，与主流(α-β)进行热交换(f点)。主流和旁流合流(e点)，流入室内换热器40，在室内换热器40蒸发，吸入压缩机10(Δ点)。

在本发明中，这样，在双管换热器60使用的旁流不是直接回到压缩机10的吸入侧，而是和主流一起在室内换热器40进行热交换，不产生无用的制冷剂，因此，性能(COP)得到改善。另外，不用担心液体返回，因此，在以最优状态向室内换热器40供给制冷剂之前能过冷却。

另外，在以往技术中，为了使得不发生液体返回，需要正确控制双管换热器用电子膨胀阀和制冷循环整体的电子膨胀阀双方，但是，按照本发明，不会产生液体返回，因此，能大幅度使得上述电子膨胀阀的控制程序简单化。

上面参照附图说明了本发明的实施例，但本发明并不局限于上述实施形态。在本发明技术思想范围内可以作种种变更，它们都属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种空气调节器，包含制冷循环，室外换热器和室内换热器通过四通阀与压缩机的排出侧选择地连接，在室外换热器和室内换热器之间的作为液体侧的制冷剂管道内，设有双管换热器，在上述室外换热器和上述双管换热器之间设有暖气时用膨胀阀，在上述室内换热器和上述双管换热器之间设有冷气时用膨胀阀，在上述液体侧制冷剂管道流过高压液体制冷剂，使得上述高压液体制冷剂的一部分在旁路用膨胀阀减压，成为气液二相的低压制冷剂，在上述双管换热器使得上述高压液体制冷剂和上述气液二相的低压制冷剂进行热交换；其特征在于：

2.按照权利要求1所述的空气调节器，其特征在于：

上述制冷循环的冷气运转时，上述暖气时用膨胀阀全开，上述冷气时用膨胀阀节流为所定的开度，在上述双管换热器进行热交换的上述低压制冷剂与通过上述第二阀装置在上述冷气时用膨胀阀减压的制冷剂一起供给蒸发器侧的上述室内换热器。

3.按照权利要求1所述的空气调节器，其特征在于：

上述制冷循环的暖气运转时，上述冷气时用膨胀阀全开，上述暖气时用膨胀阀节流为所定的开度，在上述双管换热器进行热交换的上述低压制冷剂与通过上述第一阀装置在上述暖气时用膨胀阀减压的制冷剂一起供给蒸发器侧的上述室内换热器。

4.按照权利要求1所述的空气调节器，其特征在于：

上述第一阀装置及上述第二阀装置由将上述低压制冷剂流出口作为高压侧开阀的止回阀构成。

5.按照权利要求1所述的空气调节器，其特征在于：

上述第一阀装置及上述第二阀装置由根据外部信号进行开关的电磁阀构成。