CN104053959A - 空气调节装置 - Google Patents
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Abstract
空气调节装置(100)具有:室外侧流量控制装置(第四流量控制装置22),其生成用于向压缩机(1)注射的中压;旁通流量控制装置(第六流量控制装置26),其与室外侧流量控制装置并联地被设置在使室外换热器(3)旁通的旁通配管(25)上,与室外侧流量控制装置一起控制室外换热器(3)的热交换量。
Description
技术领域
本发明涉及利用制冷循环进行制冷制热的空气调节装置,尤其是关于实现了多个室内机能够分别进行制热或制冷、且能够在压缩工序中注射制冷剂的压缩机的利用改善的空气调节装置。
背景技术
以往以来,存在如下空气调节装置,即,在1台或多台室外机上连接多台室内机,能够实施各室内机仅进行制冷的制冷运转、仅进行制热的制热运转、在各室内机中分别同时进行制冷、制热的混合运转。该空气调节装置在低外气温时的制热时,一般来说,压缩机的吸入密度减少,制冷剂流量、制热能力降低。因此,在压缩机的压缩工序的中途,通过注射制冷剂来提高制热能力。例如在专利文献1中公开了具有能够注射的压缩机的冷暖同时空调机的制冷剂回路。
另外,近年来,从地球环境保护的观点出发,作为用于空调的制冷剂,正在研究将现行的R410A制冷剂、R407C制冷剂、R134a制冷剂等地球变暖系数(GWP)高的制冷剂向二氧化碳制冷剂、氨制冷剂、烃类制冷剂、四氟丙烷(HFO)类制冷剂、二氟甲烷(R32)制冷剂等GWP低的制冷剂的切换。在这些GWP低的制冷剂中,R32制冷剂的蒸发、冷凝压力与R410A制冷剂大致相同,并且单位质量、单位体积的制冷能力比R410A制冷剂大,能够实现设备的小型化。
据此,采用R32制冷剂或R32制冷剂和HFO制冷剂等的制冷剂的混合制冷剂是非常由前途的。但是,R32制冷剂与R410A制冷剂相比,具有压缩机的吸入密度小、压缩机的排出温度变高这样的特征。例如,在蒸发温度为5℃、冷凝温度为45℃、压缩机吸入时的制冷剂的过热度为1℃的情况下,R32制冷剂与R410A制冷剂相比,排出温度上升20℃左右。压缩机根据制冷机油、密封材料的保障温度等,确定排出温度的上限值,转换成R32制冷剂、作为成分包含R32制冷剂的混合制冷剂的情况下,需要能够降低排出温度的对策,通过注射对排出温度的降低是有效的。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2009-198099号公报([0044]~[0064],图1等)
发明内容
在专利文献1记载的空气调节装置中,在能够进行冷暖同时运转的制冷剂回路结构中,设置有用于使其具有注射功能的中压控制装置(热源机侧流量控制装置135)、注射配管(注射管161)和注射流量控制装置(注射流量控制装置163)。但是,在专利文献1记载的空气调节装置中,调整室外换热器的热交换量的热交换量控制装置(热源机侧第一电磁开闭阀132、热源机侧第二电磁开闭阀133)和中压控制装置被串联连接,存在因它们的压力损失使制冷制热性能降低、或者为了防止压力损失的增大而使阀口径大型化的课题。
本发明是为了解决上述课题而研发的,其目的是实现一种空气调节装置,即使负载状况变化,也能够稳定地进行室外换热器的热交换量控制或注射控制,保持由排出温度的降低所产生的压缩机的可靠性,并且,能够以效率高的状态运转。
本发明的空气调节装置具有:压缩机,其能够在制冷剂的压缩中途通过注射配管注入中压的制冷剂;室外换热器;流路切换装置,其切换所述室外换热器的连接;注射流量控制装置,其控制向所述压缩机的注射流量;室外侧流量控制装置,其生成用于向所述压缩机注射的中压;旁通流量控制装置,其与所述室外侧流量控制装置并联地被设置在使所述室外换热器旁通的旁通配管,并与所述室外侧流量控制装置一起控制所述室外换热器的热交换量;室内换热器;和室内侧流量控制装置,其调整向所述室内换热器的制冷剂流量,将所述压缩机、所述室外换热器、所述流路切换装置、所述注射流量控制装置、所述室外侧流量控制装置、所述旁通流量控制装置内置于室外机,将所述室内换热器、所述室内侧流量控制装置内置于室内机,将所述室内机与所述室外机并联地连接多个。
发明的效果
根据本发明的空气调节装置,并联地连接室外侧流量控制装置和旁通流量控制装置,从而能够降低从压缩机排出的制冷剂的排出温度,压缩机能够以可靠性高的状态运转的同时,能够实现与室内的负载相应的效率好的运转。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的空气调节装置的制冷剂回路结构的一例的制冷剂回路图。
图2表示R410A、R32和HFO1234yf的混合制冷剂、R32和HFO1234ze的混合制冷剂的相对于R32的比率的排出温度的计算结果。
图3是表示本发明的实施方式1的空气调节装置的不注射的情况下的制冷运转时的制冷剂的迁移的P-h线图。
图4是表示本发明的实施方式1的空气调节装置的注射的情况下的制冷运转时的制冷剂的迁移的P-h线图。
图5是表示本发明的实施方式1的空气调节装置的不注射的情况下的制热运转时的制冷剂的迁移的P-h线图。
图6是表示本发明的实施方式1的空气调节装置的注射的情况下的制热运转时的制冷剂的迁移的P-h线图。
图7是表示本发明的实施方式1的空气调节装置的不注射的情况下的制冷主体运转时的制冷剂的迁移的P-h线图。
图8是表示本发明的实施方式1的空气调节装置的注射的情况下的制冷主体运转时的制冷剂的迁移的P-h线图。
图9是表示本发明的实施方式1的空气调节装置的不注射的情况下的制热主体运转时的制冷剂的迁移的P-h线图。
图10是表示本发明的实施方式1的空气调节装置的注射的情况下的制热主体运转时的制冷剂的迁移的P-h线图。
图11是表示本发明的实施方式1的空气调节装置的制冷剂回路结构的另一例的制冷剂回路图。
图12是表示本发明的实施方式1的空气调节装置所执行的室外换热器的热交换量控制和注射控制的控制流程的流程图。
图13是表示本发明的实施方式1的空气调节装置所执行的室外换热器的热交换量控制的详细的控制流程的流程图。
图14是表示本发明的实施方式1的空气调节装置所执行的注射控制的详细的控制流程的流程图。
图15是表示本发明的实施方式1的空气调节装置的制冷剂回路结构的又一例的制冷剂回路图。
图16是表示选择本发明的实施方式1的空气调节装置的控制方法时的控制流程的流程图。
图17是表示本发明的实施方式2的空气调节装置的制冷剂回路结构的一例的概要回路结构图。
图18是表示本发明的实施方式3的空气调节装置的制冷剂回路结构的一例的概要回路结构图。
图19是表示本发明的实施方式3的空气调节装置的制冷剂回路结构的另一例的概要回路结构图。
图20是表示本发明的实施方式4的空气调节装置的制冷剂回路结构的一例的概要回路结构图。
图21是表示本发明的实施方式5的空气调节装置的制冷剂回路结构的一例的概要回路结构图。
具体实施方式
以下,基于附图说明本发明的实施方式。
实施方式1
图1是表示本发明的实施方式1的空气调节装置100的制冷剂回路结构的一例的制冷剂回路图。基于图1说明空气调节装置100的回路结构。该空气调节装置通过利用制冷循环,能够自由选择各室内机是制冷模式还是制热模式。此外,包含图1,在以下的附图中,各构成部件的大小关系有时与实际不同。
在图1中,空气调节装置100具有室外机(热源机)A、相互并联连接的多台室内机C~E、介于室外机A和室内机C~E之间的中继机B。此外,在本实施方式1中,对在1台热源机上连接1台中继机和3台室内机的情况进行说明,但各个连接台数不限于图示的台数,也可以连接例如2台以上的热源机、2台以上的中继机及2台以上的室内机。
室外机A和中继机B通过第一制冷剂配管6及第二制冷剂配管7被连接。中继机B和室内机C~E分别通过各个室内机侧的第一室内机侧制冷剂配管6c~6e及室内机侧的第二室内机侧制冷剂配管7c~7e被连接。
第一制冷剂配管6是连接四通切换阀2和中继机B的粗径的配管。室内机侧的第一室内机侧制冷剂配管6c~6e是分别连接室内机C~E的室内换热器5c~5e和中继机B并从第一制冷剂配管6分支的配管。第二制冷剂配管7是比连接室外换热器3和中继机B的第一制冷剂配管6细径的配管。室内机侧的第二室内机侧制冷剂配管7c~7e是分别连接室内机C~E的室内换热器5c~5e和中继机B并从第二制冷剂配管7分支的配管。
[室外机A]
室外机A通常被配置在大厦等建筑物外的空间(例如屋顶等),并通过中继机B向室内机C~E供给冷能或热能。但是,室外机A不限于设置在室外的情况,也可以设置在例如带换气口的机械室等被包围的空间,若能够通过排气管将废热排出到建筑物外,则也可以设置在建筑物的内部,或者也可以使用水冷式的室外机A并设置在建筑物的内部。无论将室外机A设置在什么场所,都不会发生特别的问题。
室外机A内置有在将低压的制冷剂压缩到高压的中途能够注射中压的制冷剂的压缩机1、切换室外机A的制冷剂流通方向的流路切换装置即四通切换阀2、室外换热器3、和储液器4。它们通过第一制冷剂配管6及第二制冷剂配管7被连接。
另外,在室外换热器3的附近设置有控制与制冷剂进行热交换的流体的流量的流量控制装置3-a。此外,以下,作为室外换热器3的一例使用空冷式的室外换热器3进行说明,作为流量控制装置3-a的一例使用室外风扇3-a进行说明,但只要是制冷剂与其他流体进行热交换的方式,也可以采用水冷式(该情况下,流量控制装置3-a是泵)等其他方式。另外,对压缩机1、室外风扇3-a的控制方法和四通切换阀2的切换方法在后面说明。
另外,在室外机A中设置有第一连接配管60a、第二连接配管60b、止回阀18、止回阀19、止回阀20及止回阀21。通过设置第一连接配管60a、第二连接配管60b、止回阀18、止回阀19、止回阀20及止回阀21,无论四通切换阀2的连接方向如何,高压的制冷剂都经由第二制冷剂配管7从室外机A内流出,低压的制冷剂经由第一制冷剂配管6流入室外机A内。
压缩机1吸入热源侧制冷剂并压缩该热源侧制冷剂而处于高温高压的状态,例如由能够控制容量的变频压缩机等构成即可。另外,压缩机1只要是能够注射中压的制冷剂的形式即可,也可以是例如在1台压缩机中直接向处于压缩室内的压缩过程中的制冷剂注射中压的制冷剂的形式、或者使用二级压缩机或两台压缩机使中压的制冷剂与从低级侧的压缩室排出到被吸入高级侧的压缩室之间的制冷剂合流的形式等的任意形式。
四通切换阀2用于切换制热运转时的热源侧制冷剂的流动和制冷运转时的制冷剂的流动。室外换热器(热源机侧换热器)3在制热运转时作为蒸发器发挥功能,在制冷运转时作为冷凝器(或散热器)发挥功能,在从室外风扇3-a供给的空气和热源侧制冷剂之间进行热交换,使该热源侧制冷剂蒸发气化或冷凝液化。储液器4被设置在压缩机1的吸入侧,存储由制热运转时和制冷运转时的不同产生的剩余制冷剂、或者用于过渡性的运转变化的剩余制冷剂。
止回阀18被设置在室外换热器3和中继机B之间的第二制冷剂配管7,仅在规定方向(从室外机A向中继机B的方向)上允许热源侧制冷剂的流动。止回阀19被设置在中继机B和四通切换阀2之间的第一制冷剂配管6,仅在规定方向(从中继机B向室外机A的方向)上允许热源侧制冷剂的流动。止回阀20被设置在第一连接配管60a,在制热运转时使从压缩机1排出的热源侧制冷剂向中继机B流通。止回阀21被设置在第二连接配管60b,在制热运转时使从中继机B返回的热源侧制冷剂向压缩机1的吸入侧流通。
第一连接配管60a在室外机A内,用于连接四通切换阀2和止回阀19之间的第一制冷剂配管6、以及止回阀18和中继机B之间的第二制冷剂配管7。第二连接配管60b在室外机A内,用于连接止回阀19和中继机B之间的第一制冷剂配管6、以及室外换热器3和止回阀18之间的第二制冷剂配管7。
另外,在室外机A中设置有压力计51、压力计52、压力计53、温度计54。压力计51被设置在压缩机1的排出侧,用于测定从压缩机1排出的制冷剂的压力。压力计52被设置在压缩机1的吸入侧,用于测定被吸入压缩机1的制冷剂的压力。压力计53被设置在止回阀18的上游侧,用于测定止回阀18的上游侧的制冷剂的压力、中压。温度计54被设置在压缩机1的排出侧,用于测定从压缩机1排出的制冷剂的温度。由这些检测装置检测的信息(温度信息、压力信息)被发送到综合控制空气调节装置100的动作的控制装置(例如控制装置50),被用于各执行机构的控制。
而且,在室外机A中设置有第四流量控制装置(室外侧流量控制装置)22、注射配管23、第五流量控制装置(注射流量控制装置)24、第三旁通配管25、第六流量控制装置(旁通流量控制装置)26。
第四流量控制装置22被设置在止回阀21、止回阀18与室外换热器3之间,自由开闭。该第四流量控制装置22发挥生成向压缩机1注射的制冷剂的中压的功能。注射配管23是用于将中压的制冷剂向压缩机1注射而设置的配管,从止回阀21、止回阀18与第四流量控制装置22之间的第二制冷剂配管7分支并被连接到压缩机1的省略图示的注射端口。
第五流量控制装置24被设置在注射配管23的中途,自由开闭。通过该第五流量控制装置24调整向压缩机1注射的制冷剂流量。第三旁通配管25是用于使室外换热器3旁通而设置的配管。第六流量控制装置26被设置在第三旁通配管25的中途,自由开闭。通过该第六流量控制装置26调整流入室外换热器3的制冷剂流量。
而且,在空气调节装置100中设置有控制装置50。对该控制装置50的详细说明在后面说明,控制装置50基于空气调节装置100所具有的各种检测器检测的信息(制冷剂压力信息、制冷剂温度信息、室外温度信息及室内温度信息),控制压缩机1的驱动、四通切换阀2的切换、室外风扇3-a的风扇电机的驱动、流量控制装置(第一~第五流量控制装置)的开度、室内风扇5-m的风扇电机的驱动。此外,控制装置50具有存储决定各控制值的函数等的存储器50a。
[中继机B]
中继机B被设置在例如虽然是建筑物的内部但与室内空间不同的空间即天花板里部等空间,将从室外机A供给的冷能或热能传递到室内机C~E。但是,中继机B除此以外还能够设置在具有电梯等的共用空间等。
中继机B内置有第一分支部10、第二分支部11、气液分离装置12、第一旁通配管14a、第二旁通配管14b、第二流量控制装置13、第三流量控制装置15、第一换热器17、第二换热器16、和控制装置50。此外,控制装置50具有与室外机A的控制装置50同样的结构、功能。
第一分支部10与室内机C~E对应,并且使室内机侧的第一室内机侧制冷剂配管6c~6e能够切换地连接到第一制冷剂配管6或第二制冷剂配管7。在该第一分支部10中具有设置在室内机侧的第一室内机侧制冷剂配管6c~6e上的电磁阀8c~8h。室内机侧的第一室内机侧制冷剂配管6c~6e在第一分支部10被分支,被分支的一方经由电磁阀8c~8e连接在第一制冷剂配管6,被分支的另一方经由电磁阀8f~8h连接在第二制冷剂配管7。
电磁阀8c~8h通过被开闭控制,能够切换地连接在室内机侧的第一室内机侧制冷剂配管6c~6e和第一制冷剂配管6、或者第二制冷剂配管7侧。此外,将设置在室内机侧的第一室内机侧制冷剂配管6c上的电磁阀8c、8f称为第一电磁阀,将设置在室内机侧的第一制冷剂配管6d上的电磁阀8d、8g称为第二电磁阀,将设置在室内机侧的第一制冷剂配管6e上的电磁阀8e、8h称为第三电磁阀。
第二分支部11与室内机C~E对应,并将室内机侧的第二制冷剂配管7c~7e连接到下述的中继机B内的第一旁通配管14a及第二旁通配管14b。该第二分支部11具有第一旁通配管14a及第二旁通配管14b的会合部。气液分离装置12被设置在第二制冷剂配管7的中途,用于气液分离经由第二制冷剂配管7流入的制冷剂。而且,被气液分离装置12分离的气相部分向第一分支部10流动,被气液分离装置12分离的液相部分向第二分支部11流动。
第一旁通配管14a是在中继机B内连结气液分离装置12和第二分支部11的配管。第二旁通配管14b是在中继机B内连结第二分支部11和第一制冷剂配管6的配管。第二流量控制装置13被设置在第一旁通配管14a的中途,自由开闭。第三流量控制装置15被设置在第二旁通配管14b的中途,自由开闭。
第一换热器17是为了使第一旁通配管14a的气液分离装置12和第二流量控制装置13之间的制冷剂、以及第二旁通配管14b的第三流量控制装置15和第一制冷剂配管6之间的制冷剂进行热交换而设置的换热器。第二换热器16是为了使第一旁通配管14a的第二流量控制装置13和第二分支部11之间的制冷剂、以及第二旁通配管14b的第三流量控制装置15和第一换热器17之间的制冷剂进行热交换而设置的换热器。
此外,也可以在第二分支部11设置止回阀等流路切换阀,使从进行制热的室内机流入第二分支部11的制冷剂流入第二换热器16。在该情况下,在输入第三流量控制装置15前的制冷剂可靠地成为单相的液体制冷剂,从而能够实现稳定的流量控制。
[室内机C~E]
室内机C~E分别被设置在能够向室内等空调对象空间供给空调空气的位置,通过经由中继机B被传递的来自室外机A的冷能或热能向空调对象空间供给制冷空气或制热空气。在室内机C~E中分别内置有室内换热器5及第一流量控制装置(室内侧流量控制装置)9。与室内机C~E相应地,也对室内换热器5及第一流量控制装置9分配c~e的附图标记。
另外,在室内换热器5的附近设置有控制与制冷剂进行热交换的流体的流量的流量控制装置5-m。此外,以下,作为室内换热器5的一例使用空冷式的室内换热器5进行说明,作为流量控制装置5-m的一例使用室内风扇5-m进行说明,但只要是制冷剂与其他流体进行热交换的方式,也可以采用水冷式(该情况下,流量控制装置5-m是泵)等其他方式。此外,与室内机C~E相应地,也对室内风扇5-m分配c~e的附图标记。
室内换热器5是在从室内风扇5-m的送风机供给的空气和热介质之间进行热交换,生成用于向空调对象空间供给的制热空气或制冷空气。第一流量控制装置9被设置在中继机B的第二分支部11和室内换热器5之间,自由开闭。通过该第一流量控制装置9,调整流入室内换热器5的制冷剂流量。
[空气调节装置100的特征性结构]
以往以来,室外换热器的热交换量如上述专利文献1记载的那样,将换热器分割,将电磁阀等开闭阀设置在各换热器,通过开闭阀的开闭使换热器的传热面积变化来控制的情况较多。与此相对,在空气调节装置100中,控制用于注射的中压的第四流量控制装置22及控制室外换热器3的热交换量的第六流量控制装置26使用了能够使流路阻力连续变化的结构,通过调整流入室外换热器3的制冷剂的流量来进行室外换热器的热交换量控制。
通过该结构,能够并联地配置第四流量控制装置22和第六流量控制装置26。也就是说,在空气调节装置100中,由于并联地连接第四流量控制装置22和第六流量控制装置26,所以能够减少制冷剂的压力损失,能够以效率高的状态进行运转。此外,简化的方式是,作为第六流量控制装置26,还能够串联地连接毛细管等和电磁阀,通过电磁阀的开闭进行流量调整。
[需要向压缩机1注射的情况]
图2表示R410A、R32和HFO1234yf的混合制冷剂、R32和HFO1234ze的混合制冷剂的相对于R32的比率的排出温度的计算结果。参照图2,研究需要向压缩机1的注射的情况。在该图2中,横轴表示R32比率[wt%],纵轴表示排出温度[℃]。另外,假设压缩机吸入的蒸发温度为5℃、冷凝温度为45℃、吸入SH为3℃、压缩机1的隔热效率为65%。
首先,在低外气制热时被吸入压缩机1的制冷剂的密度降低,回路内的制冷剂流量降低。伴随制冷剂流量的降低,制热能力降低,从而增大注射的制冷剂流量,使制热能力增大是有效的。其次,研究由使用的制冷剂的不同所产生的排出温度的变化。在制冷剂的排出温度变高时,压缩机1的密封材料、制冷机油的劣化、制冷剂的稳定性变差,从而要求将排出温度抑制到例如120℃左右以下。
从图2可知,在以单体使用R32制冷剂的情况下,与R410A相比排出温度上升约20℃程度。在本计算条件下,排出温度不超过120℃,但在进行低外气时的制热运转、高外气时的制冷运转等的压缩机1的压缩比大的运转的情况下,存在超过120℃的可能性。
从图2可知,为了具有与R410A相同程度的可靠性地进行单元设计,R32和HFO1234yf的混合制冷剂的情况下,R32为40wt%以上,R32和HFO1234yf的混合制冷剂的情况下,R32为15wt%以上,在这样的情况下,需要降低排出温度的对策。此时,通过向压缩中途的制冷剂注射来冷却压缩中途的制冷剂是有效的。此外,在能够允许比R410A上升5℃左右的情况下,在R32和HFO1234yf的混合制冷剂中,R32为60wt%以上,在R32和HFO1234yf的混合制冷剂中,R32为25wt%以上。
[运转模式]
以下,对该空气调节装置100执行的各种运转时的运转动作进行说明。空气调节装置100的运转动作具有制冷运转、制热运转、制冷主体运转及制热主体运转这4个模式。
制冷运转是指室内机仅能够进行制冷的运转模式,进行制冷或停止。制热运转是指室内机仅能够进行制热的运转模式,进行制热或停止。制冷主体运转是指按每个室内机能够选择制冷制热的运转模式,制冷负载比制热负载大,室外换热器3被连接在压缩机1的排出侧,是作为冷凝器(散热器)发挥作用的运转模式。制热主体运转是指按每个室内机能够选择制冷制热的运转模式,制热负载比制冷负载大,室外换热器3被连接在压缩机1的吸入侧,是作为蒸发器发挥作用的运转模式。以下,与P-h线图一起说明各运转模式的不注射的情况和注射的情况下的制冷剂的流动。
[制冷运转:不注射的情况]
这里,对室内机C、D、E的全部进行制冷的情况进行说明。在进行制冷的情况下,将四通切换阀2切换成使从压缩机1排出的制冷剂流入室外换热器3。另外,与室内机C、D、E连接的电磁阀8c、8d、8e打开,8f、8g、8h关闭。图3是表示该制冷运转下的制冷剂的迁移的P-h线图。
在该状态下,开始压缩机1的运转。低温低压的气体制冷剂被压缩机1压缩,成为高温高压的气体制冷剂并被排出。在该压缩机1的制冷剂压缩过程中,被压缩成与按压缩机的隔热效率以等熵线隔热压缩制冷剂相比进一步加热制冷剂,用图3的点(a)至点(b)所示的线表示。
从压缩机1排出的高温高压的气体制冷剂经由四通切换阀2流入室外换热器3。此时,制冷剂加热室外空气并且被冷却,成为中温高压的液体制冷剂。室外换热器3中的制冷剂变化考虑到室外换热器3的压力损失时,用图3的点(b)至点(c)所示的稍倾斜的接近水平的直线表示。
从室外换热器3流出的中温高压的液体制冷剂在第二制冷剂配管7、气液分离装置12中被分离,在第一换热器17中与在第二旁通配管14b中流动的制冷剂进行了热交换之后,通过第二流量控制装置13,在第二换热器16中与在第二旁通配管14b中流动的制冷剂进行热交换,而被冷却。此时的冷却过程用图3的点(c)至点(d)表示。
在第一、第二换热器17、16中被冷却的液体制冷剂流入第二分支部11,其一部分被第二旁通配管14b旁通,剩余部分流入室内机侧的第二制冷剂配管7c、7d、7e。被第二分支部11分支的高压的液体制冷剂在室内机侧的第二制冷剂配管7c、7d、7e中流动,并流入室内机C、D、E的第一流量控制装置9c、9d、9e。而且,高压的液体制冷剂在第一流量控制装置9c、9d、9e中被节流并膨胀、减压,成为低温低压的气液二相状态。该第一流量控制装置9c、9d、9e中的制冷剂的变化是以焓恒定而实施的。此时的制冷剂变化用图3的点(d)至点(e)所示的垂直线表示。
从第一流量控制装置9c、9d、9e流出的低温低压的气液二相状态的制冷剂流入室内换热器5c、5d、5e。而且,制冷剂冷却室内空气并且被加热,成为低温低压的气体制冷剂。在室内换热器5c、5d、5e中的制冷剂的变化考虑到压力损失时,用图3的点(e)至点(a)所示的稍倾斜的接近水平的直线表示。
从室内换热器5c、5d、5e流出的低温低压的气体制冷剂分别通过电磁阀8c、8d、8e流入第一分支部10。在第一分支部10中合流的低温低压的气体制冷剂与在第二旁通配管14b的第一、第二换热器17、16中被加热的低温低压的气体制冷剂合流,通过第一制冷剂配管6及四通切换阀2流入压缩机1,并被压缩。
此外,在外气温度低且从压缩机1排出的制冷剂的排出压力降低的情况下,为增大压缩机1的前后差压,操作使室外换热器3旁通的第六流量控制装置26使流入室外换热器3的制冷剂流量变化,控制室外换热器3的热交换量即可。
[制冷运转:进行注射的情况]
在外气温度高的情况、在室内温度低的情况下等,在制冷剂的压缩比变大,不注射时,排出温度变高。对此时的空气调节装置100的动作进行说明。图4是表示该制冷运转下的制冷剂的迁移的P-h线图。此外,关于主流部中的制冷剂的流动,与上述制冷运转、不注射的情况相同,从而省略说明。
在向压缩机1注射的情况下,将注射配管23的第五流量控制装置24控制成打开。于是,在室外换热器3中被冷却的液体制冷剂的一部分被分支到注射配管23,在第五流量控制装置24中被减压。此时的制冷剂变化用图4的点(c)至点(f)表示。在第五流量控制装置24中被减压的制冷剂通过注射配管23被注射到在压缩机1中压缩中途的制冷剂。据此,从压缩机1排出的制冷剂的排出温度降低。
[制热运转:不注射的情况]
这里,对室内机C、D、E的全部进行制热的情况进行说明。进行制热运转的情况下,将四通切换阀2切换成使从压缩机1排出的制冷剂流入第一分支部10。另外,与室内机C、D、E连接的电磁阀8c、8d、8e关闭,8f、8g、8h打开。图5是表示该制热运转下的制冷剂的迁移的P-h线图。
在该状态下,开始压缩机1的运转。低温低压的气体制冷剂通过压缩机1被压缩,成为高温高压的气体制冷剂并被排出。该压缩机的制冷剂压缩过程用图5的点(a)至点(b)所示的线表示。
从压缩机1排出的高温高压的气体制冷剂通过四通切换阀2及第二制冷剂配管7流入第一分支部10。流入第一分支部10的高温高压的气体制冷剂在第一分支部10中被分支,通过电磁阀8f、8g、8h流入室内换热器5c、5d、5e。而且,制冷剂冷却室内空气并且被加热,成为中温高压的液体制冷剂。室内换热器5c、5d、5e中的制冷剂的变化用图5的点(b)至点(c)所示的稍倾斜的接近水平的直线表示。
从室内换热器5c、5d、5e流出的中温高压的液体制冷剂流入第一流量控制装置9c、9d、9e,在第二分支部11中合流,再流入第三流量控制装置15。而且,高压的液体制冷剂在第一流量控制装置9c、9d、9e及第三流量控制装置15、第四流量控制装置22中被节流并膨胀、减压,成为低温低压的气液二相状态。此时的制冷剂变化用图5的点(c)至点(d)所示的垂直线表示。
从第四流量控制装置22流出的低温低压的气液二相状态的制冷剂流入室外换热器3,制冷剂冷却室外空气并且被加热,成为低温低压的气体制冷剂。室外换热器3中的制冷剂变化用图5的点(d)至点(a)所示的稍倾斜的接近水平的直线表示。从室外换热器3流出的低温低压的气体制冷剂通过四通切换阀2流入压缩机1并被压缩。
此外,在外气温度高且吸入压力上升的情况下,为了增大压缩机1的前后差压,操作使室外换热器3旁通的第六流量控制装置26而使流入室外换热器3的制冷剂流量变化来控制室外换热器3的热交换量即可。
[制热运转:进行注射的情况]
对外气温度低且需要制热能力的情况、压缩机1的前后的压缩比变大而不注射时排出温度变高的情况下的空气调节装置100的动作进行说明。图6是表示该制热运转中的制冷剂的迁移的P-h线图。此外,关于主流部中的制冷剂的流动,与上述制热运转、不注射的情况基本相同,从而省略说明。
另外,在不注射的情况下,第三流量控制装置15、第四流量控制装置22的节流的平衡是任意的,但在进行注射的情况下,使向压缩机1注射的制冷剂的压力上升,容易进行流量调整,从而最好从排出压力到第三流量控制装置15的出口(中压)之间的压力差采用1MPa左右,利用第四流量控制装置22调整流入室外换热器3的制冷剂流量。
在室内机C、D、E中循环并返回室外机A的制冷剂(图6的点(e))的一部分流入第四流量控制装置22,剩余的制冷剂流入第五流量控制装置24。流入第四流量控制装置22的主流的制冷剂在第四流量控制装置22中被减压(点(d)),并流入室外换热器3。另一方面,被分支到注射配管23的制冷剂在第五流量控制装置24中被减压(点(f)),并被注射到压缩机1。气液二相状态的制冷剂被注射到压缩机1,据此,制冷剂流量增大,排出温度降低,另外,制热能力增大。
[制冷主体运转:不注射的情况]
这里,对室内机C、D进行制冷、且室内机E进行制热的情况进行说明。在该情况下,将四通切换阀2切换成使从压缩机1排出的制冷剂流入室外换热器3。另外,被连接在室内机C、D、E的电磁阀8c、8d、8h打开,8f、8g、8e关闭。图7是表示该制冷主体运转中的制冷剂的迁移的P-h线图。
在该状态下,开始压缩机1的运转。低温低压的气体制冷剂通过压缩机1被压缩,成为高温高压的气体制冷剂并被排出。该压缩机1的制冷剂压缩过程用图7的点(a)至点(b)所示的线表示。
从压缩机1排出的高温高压的气体制冷剂经由四通切换阀2流入室外换热器3。此时,在室外换热器3中剩下制热所需的热量,制冷剂加热室外空气并且被冷却,成为中温高压的气液二相状态。室外换热器3中的制冷剂变化用图7的点(b)至点(c)所示的稍倾斜的接近水平的直线表示。
从室外换热器3流出的中温高压的气液二相制冷剂通过第二制冷剂配管7,流入气液分离装置12。而且,在气液分离装置12中,被分离成气体制冷剂(点(d))和液体制冷剂(点(e))。
在气液分离装置12中被分离的气体制冷剂(点(d))经由第一分支部10、电磁阀8h流入进行制热的室内换热器5e。而且,制冷剂加热室内空气并且被冷却,成为中温高压的液体制冷剂。室内换热器5e中的制冷剂的变化用图7的点(d)至点(f)所示的稍倾斜的接近水平的直线表示。
另一方面,在气液分离装置12中被分离的液体制冷剂(点(e))流入第一换热器17,与在第二旁通配管14b中流动的低压制冷剂进行热交换而被冷却。第一换热器17中的制冷剂的变化用图7的点(e)至点(g)所示的大致水平的直线表示。
从进行制热的室内换热器5e流出的制冷剂(点(f))通过第一流量控制装置9e,从第一换热器17流出的制冷剂(点(g))通过第二流量控制装置13、第二换热器16,在第二分支部11中合流(点(h))。合流的液体制冷剂的一部分被第二旁通配管14b旁通,剩余的流入进行制冷的室内机C、D的第一流量控制装置9c、9d。而且,高压的液体制冷剂在第一流量控制装置9c、9d中被节流并膨胀、减压,成为低温低压的气液二相状态。该第一流量控制装置9c、9d中的制冷剂的变化是以焓恒定进行的。此时的制冷剂变化用图7的点(h)至点(i)所示的垂直线表示。
从第一流量控制装置9c、9d流出的低温低压的气液二相状态的制冷剂流入进行制冷的室内换热器5c、5d。而且,制冷剂冷却室内空气并且被加热,成为低温低压的气体制冷剂。室内换热器5c、5d中的制冷剂的变化用图7的点(i)至点(a)所示的稍倾斜的接近水平的直线表示。
从室内换热器5c、5d流出的低温低压的气体制冷剂分别通过电磁阀8c、8d流入第一分支部10。在第一分支部10中合流的低温低压的气体制冷剂与第二旁通配管14b的在第一、第二换热器17、16中被加热的低温低压的气体制冷剂合流,并通过第一制冷剂配管6及四通切换阀2流入压缩机1,并被压缩。
此外,在外气温度低、排出压力降低、且制热能力不足的情况下,为了增大压缩机1的前后差压,操作使室外换热器3旁通的第六流量控制装置26而使流入室外换热器3的制冷剂流量变化,来控制室外换热器3的热交换量即可。
[制冷主体运转:进行注射的情况]
对制冷剂的压缩比变大、不注射时排出温度变高的情况下的空气调节装置100的动作进行说明。图8是表示该制冷主体运转中的制冷剂的迁移的P-h线图。此外,关于主流部中的制冷剂的流动,与不注射的情况基本相同,从而省略说明。
在向压缩机1进行注射的情况下,将注射配管23的第五流量控制装置24控制成打开。于是,在室外换热器3中被冷却的制冷剂的一部分被分支到注射配管23,并在第五流量控制装置24中被减压(图8的点(j))。在第五流量控制装置24中被减压的气液二相的制冷剂通过注射配管23,在压缩机1中被注射到压缩中途的制冷剂。据此,从压缩机1排出的制冷剂的排出温度降低。
[制热主体运转:不注射的情况]
这里,对室内机C进行制冷、室内机D、E进行制热的情况进行说明。在该情况下,将四通切换阀2切换成使从压缩机1排出的制冷剂流入第一分支部10。另外,与室内机C、D、E连接的电磁阀8f、8d、8e关闭,8c、8g、8h打开。另外,为了减小进行制冷的室内机C和室外换热器3的压力差,流量控制装置22被控制成全开或第二制冷剂配管7的蒸发压力以饱和温度换算成为0℃左右。图9是表示该制热主体运转中的制冷剂的迁移的P-h线图。
在该状态下,开始压缩机1的运转。低温低压的气体制冷剂通过压缩机1被压缩,成为高温高压的气体制冷剂并被排出。该压缩机的制冷剂压缩过程用图9的点(a)至点(b)所示的线表示。
从压缩机1排出的高温高压的气体制冷剂经由四通切换阀2及第二制冷剂配管7流入第一分支部10。流入第一分支部10的高温高压的气体制冷剂在第一分支部10中被分支,通过电磁阀8g、8h流入进行制热的室内机D、E的室内换热器5d、5e。而且,制冷剂加热室内空气并且被冷却,成为中温高压的液体制冷剂。室内换热器5d、5e中的制冷剂的变化用图9的点(b)至点(c)所示的稍倾斜的接近水平的直线表示。
从室内换热器5d、5e流出的中温高压的液体制冷剂流入第一流量控制装置9d、9e,并在第二分支部11中合流。在第二分支部11中合流的高压的液体制冷剂的一部分流入与进行制冷的室内机C连接的第一流量控制装置9c。而且,高压的液体制冷剂在第一流量控制装置9c中被节流并膨胀、减压,成为低温低压的气液二相状态。此时的制冷剂变化用图9的点(c)至点(d)所示的垂直线表示。
从第一流量控制装置9c流出的低温低压且气液二相状态的制冷剂流入进行制冷的室内换热器5c。而且,制冷剂冷却室内空气并且被加热,成为低温低压的气体制冷剂。此时的制冷剂变化用图9的点(d)至点(e)所示的稍倾斜的接近水平的直线表示。从室内换热器5c流出的低温低压的气体制冷剂通过电磁阀8c流入第一制冷剂配管6。
另一方面,从进行制热的室内换热器5d、5e流入第二分支部11的高压的液体制冷剂的剩余部分流入第三流量控制装置15。而且,高压的液体制冷剂在第三流量控制装置15中被节流并膨胀(减压),成为低温低压的气液二相状态。此时的制冷剂变化用图9的点(c)至点(f)所示的垂直线表示。从第三流量控制装置15流出的低温低压且气液二相状态的制冷剂流入第一制冷剂配管6,并与从进行制冷的室内换热器5c流入的低温低压的蒸气状制冷剂合流(图9的点(g))。
在第一制冷剂配管6中合流的低温低压且气液二相状态的制冷剂流入室外换热器3。而且,制冷剂从室外空气吸热,成为低温低压的气体制冷剂。此时的制冷剂变化用图9的点(g)至点(a)所示的稍倾斜的接近水平的直线表示。从室外换热器3流出的低温低压的气体制冷剂通过四通切换阀2流入压缩机1,并被压缩。
[制热主体运转:进行注射的情况]
对制冷剂的压缩比变大、不注射时排出温度变高的情况下的空气调节装置100的动作进行说明。图10是表示该制热主体运转中的制冷剂的迁移的P-h线图。此外,关于主流部中的制冷剂的流动,与不注射的情况相同,从而省略说明。
另外,第四流量控制装置22的节流是为了使向压缩机1注射的制冷剂的压力上升和确保进行制冷的室内机的能力,以第一制冷剂配管6的蒸发温度被控制成0℃左右。此时,在室内机中循环并流入室外机的气液二相的制冷剂(图10的点(h))的一部分流入第四流量控制装置22,剩余的制冷剂流入第五流量控制装置24。流入第四流量控制装置22的主流的制冷剂被减压(图10的点(i)),并流入室外换热器3。另一方面,被分支的制冷剂在第五流量控制装置24中被减压(点(j)),并被注射到压缩机1。气液二相的制冷剂被注射到压缩机,据此,制冷剂流量增大,排出温度降低,另外,制热能力增大。
[进行除霜运转的情况]
这里,对在室外换热器3上着霜并进行除霜运转的情况进行研究。为了效率好地进行除霜,需要减小外气温度和制冷剂的温度的温度差,防止散热,缩短除霜时间并缩短向外气散热的时间。尤其,R32或R32和HFO1234yf、HFO1234ze制冷剂的混合制冷剂与R410A制冷剂的情况相比,排出温度上升,从而通过注射降低排出温度,使制冷剂流量增大而使除霜能力提高是有效的。
[空气调节装置100的其他回路结构]
如上所述,在空气调节装置100中,无论运转模式如何,能够抑制流量控制装置(第四流量控制装置22、第六流量控制装置26)对压力损失的影响,并且,能够进行室外换热器3的热交换量控制及注射控制,并能够降低压缩机1的排出温度,压缩机1能够以可靠性高的状态运转。
另外,在空气调节装置100中,在制冷主体运转时、制热主体运转时,进行注射时,根据负载条件,注射气体成分多的气液二相的制冷剂。为了可靠地降低排出温度,优选液量多的一方。据此,空气调节装置100也可以采用如图11所示地设置有气液分离装置32及第三换热器33的回路结构。图11是表示空气调节装置100的制冷剂回路结构的另一例的制冷剂回路图。
气液分离装置32被设置在止回阀18和止回阀21、与第四流量控制装置22和第五流量控制装置24、与第五流量控制装置26之间,即,被设置在注射配管23的连接位置。气液分离装置32用于将中压状态的制冷剂分支成以主流流动的制冷剂和进行注射的制冷剂。而且,将注射配管23连接到气液分离装置32的液相部分即可。第三换热器33被设置在止回阀18、止回阀21与气液分离装置32之间的主流的制冷剂和在注射配管23中流动的制冷剂能够进行热交换的位置。
通过设置气液分离装置32及第三换热器33,空气调节装置100的蒸发器的能力进一步改善,制冷制热性能进一步提高。
[压缩机1等执行机构的控制]
最后,对空气调节装置100的构成要素即压缩机1等的执行机构的控制进行研究。在空气调节装置100中,如上所述,具有测定制冷剂的排出压力的压力计51、测定吸入压力的压力计52、测定中压的压力计53、测定制冷剂的排出温度的温度计54。此外,也可以代替压力计53设置温度计,从所测定的饱和温度进行压力换算并推算。
压缩机1的驱动频率、室外换热器3所具有的室外风扇3-a的转速被控制成参考压力计51、52的测定值并且以各室内机的制冷制热能力成为规定能力。此时,也可以从压缩机1的前后压力推定室内机的能力是否能够达到规定能力。这是因为,室内机的容量一般来说被设计成在规定的冷凝温度、蒸发温度(例如制热时,冷凝温度为40℃,制冷时,蒸发温度为10℃)下能够发挥必要能力,从而通过控制压缩机1的排出压力、吸入压力,能够调整室内机的制冷制热能力。
在空气调节装置100中,如上所述,在室外机A及中继机B中分别设置具有存储器50a的控制装置50。控制装置50彼此能够通过无线或有线通信地被连接。在本结构中,控制装置50分别被设置在室外机A、中继机B,但将控制构件集中在1个单元,在各单元间互通控制值来进行执行机构的控制,也没有问题。此外,在以下的说明中,有时将2个控制装置50总称为控制装置50。
控制装置50基于室内机C~E的遥控器的设定和室内的当前温度进行室内风扇5c-m~5e-m的风扇电机的运转、停止等驱动控制。另外,控制装置50依据室内机C~E的制冷制热的运转容量,根据运转模式,进行处于中继机B的流量控制装置的开度、电磁阀的切换。而且,控制装置50进行压缩机1的驱动、四通切换阀2的切换、室外风扇3-a的风扇电机的驱动控制。
图12是表示空气调节装置100所执行的室外换热器3的热交换量控制和注射控制的控制流程的流程图。图13是表示室外换热器3的热交换量控制的详细情况的控制流程的流程图。图14是表示注射控制的详细情况的控制流程的流程图。图15是表示空气调节装置100的制冷剂回路结构的又一例的制冷剂回路图。基于图12~15,对空气调节装置100所执行的室外换热器3的热交换量控制和注射控制进行说明。
首先,对室外换热器3的热交换量控制,参照图12、图13进行说明。空气调节装置100开始运转时(图12的步骤S1),控制装置50执行室外换热器3的热交换量控制(图12的步骤S2、图13的步骤S101)。室外换热器3的热交换量使用室外风扇3-a、下述图15所示的室外换热器3前后的开闭阀27-1、27-2、27-3、第六流量控制装置26、第四流量控制装置22进行控制。
控制装置50判断当前被选择的运转模式是什么(图13的步骤S102)。而且,控制装置50开始与被选择的运转模式相应的控制(图13的步骤S103、步骤S121)。在制冷运转或制冷主体运转模式被选择的情况下,控制装置50基于排出压力开始各执行机构的控制(图13的步骤S104~步骤S119)。另一方面,在选择制热运转或制热主体运转模式的情况下,控制装置50基于吸入压力开始各执行机构的控制(图13的步骤S121~步骤S136)。
此外,在图13的步骤S105~步骤S112、步骤S113~步骤S119、步骤S121~步骤S129、步骤S130~步骤S136中,各个执行机构的控制值变更时的执行机构的优先顺序也可以在前或在后,但设定排出压力或吸入压力的目标值,向与当前值之差施加增益,变更各执行机构的控制值即可。另外,也可以同时变更2个以上的执行机构。
而且,在低外气的制冷运转或制冷主体运转时,进行室外换热器3的流量控制时,在室外换热器3的传热管中存在大量的液体制冷剂,存在制冷剂回路整体的制冷剂不足的可能性。因此,如图15所示,将室外换热器3的制冷剂的出入口分成多个口,在一个室外换热器3-2的前后配置将制冷剂从开闭阀27-1、27-2及室外换热器3-2排出到储液器4的旁通配管14c及开闭阀27-3即可。而且,在判断为回路内的制冷剂量不足的情况下,若关闭开闭阀27-1及27-2,打开开闭阀27-3,则能够将滞留在室外换热器3-2内的制冷剂供给到制冷剂回路中。
此外,第六流量控制装置26进行旁通控制是处于室外换热器3中的热交换量变得过多的情况,即使关闭开闭阀27-1及27-2,室外换热器3中的热交换量也不足。另外,在制热运转、制热主体运转的情况下,驱动循环所需的制冷剂少,从而不需要使室外换热器3减半,也可以在执行机构的控制时,也可以跳过图13的步骤S126、S127、S132、S133。
以下,对用于制热能力改善、排出温度降低的注射控制,参照图12、图14进行说明。控制装置50在结束室外换热器3的热交换量控制时,执行注射控制(图12的步骤S3、图14的步骤S201)。
首先,为了进行注射,需要使注射配管23的压力比压缩机1的压缩室内的压力高。在制冷运转或制冷主体运转的情况下,流入注射配管23的第五流量控制装置24的制冷剂的压力大致接近排出压力,从而不需要控制中压,只要使第四流量控制装置22全开即可(图14的步骤S202~步骤S205)。但是,在为了进行室外换热器3的热交换量控制而控制第四流量控制装置22的情况下,保持其开度。
另一方面,在制热运转或制热主体运转的情况下,在使第四流量控制装置22全开时,中压变得与吸入压力大致相同,存在不能进行必要的注射的可能性。因此,在制热运转时,操作第四流量控制装置22,以使中压成为规定值(例如与排出压力的压力差用饱和温度换算为15℃左右)的方式,在制热主体运转时,考虑到室内机进行制冷的情况,以中压的饱和温度用饱和温度换算成为0℃~5℃左右的方式进行设定即可(图14的步骤S206~步骤S211)。
以下,例如压缩机1的排出温度(温度计54的测定值)成为规定值(例如110℃以上)的情况下,操作第五流量控制装置24来进行由注射实施的排出温度控制(图14的步骤S212)。此时的排出温度的控制例如以排出温度与冷凝温度之差成为20℃~50℃的方式进行控制即可。
这里,对室外换热器3的热交换量控制和发生注射控制的状况进行研究。图16是表示选择空气调节装置100的控制方法时的控制流程的流程图。需要室外换热器3的热交换量控制的条件是不需要根据室内的负载条件、外气温度条件使室外风扇3-a全速工作的条件。此时,压缩比小,排出温度不是很高。另外,在制热运转、制热主体运转中,也是外气温度高的条件,从而也可以不需要使制热能力增加,不用注射。
另一方面,需要注射的条件是压缩比变大的条件,室外风扇3-a全速工作,第六流量控制装置26成为全闭,尽可能地减小压缩比地控制。由此可知,如图16所示,也可以根据室内负载条件、外气温度条件切换室外换热器3的热交换量控制和注射控制。
[表1]
判定条件
表1表示在以外气温度变更控制方法的情况下的判定方法的一例。在制冷运转中,在以外气温度的阈值x1[℃]成为30℃至40℃之间的方式进行设定,作为运转数据之一的外气温度变高、且循环的排出压力变高的情况下,判定为排出温度变高,进行注射控制,在除此以外的情况下,进行室外换热器3的热交换量控制即可。一般来说,在外气温度大于30℃的状况下,难以考虑利用室内机进行制热,从而在制冷主体运转中,仅进行室外换热器3的热交换量控制即可。
另一方面,在制热、制热主体运转中,在例如以使x2[℃]、x3[℃]分别成为0℃至10℃左右的方式预先设定,外气温度高、吸入压力高的情况下,判断为排出温度低、且制热能力充足,可以进行室外换热器3的控制。另外,在外气温度低、吸入压力低的情况下,判断为排出温度高、且制热能力也不足,可以进行注射控制。此外,除了外气温度以外,作为运转数据还可以将室内负载(室内温度、室内机的制冷制热的运转台数)、空气调节装置内的压力、温度、压缩机频率加入判定基准,能够进行更稳定的控制。
以上,根据空气调节装置100,在任意的运转模式时,都能够降低排出温度,压缩机1以可靠性高的状态运转的同时,能够实现与室内的负载相应的效率好的运转。
实施方式2
图17是表示本发明的实施方式2的空气调节装置200的制冷剂回路结构的一例的概要回路结构图。基于图17,对空气调节装置200进行说明。此外,在该实施方式2中,以与上述实施方式1的不同点为中心进行说明,关于制冷剂回路结构等与实施方式1相同的部分,省略说明。另外,关于空气调节装置200所执行的各运转模式及各运转模式下的控制,与实施方式1的空气调节装置100相同,则省略说明。
空气调节装置200的室外机A中的注射配管23及第三旁通配管25的结构与实施方式1的空气调节装置100不同。空气调节装置200成为切换室外换热器3的热交换量控制、注射流量控制的结构。
注射配管23是与注射配管23同样地为了将中压的制冷剂注射到压缩机1而设置的配管。但是,注射配管23与注射配管23不同,从第三旁通配管25分支并被连接在压缩机1的省略图示的注射端口。而且,在注射配管23上设置有开闭阀24-2。该开闭阀24-2通过被控制开闭而控制向压缩机1的注射流量。
第三旁通配管25是为了使室外换热器3旁通而设置的配管。但是,在第三旁通配管25上,与第四流量控制装置22并联地设置有能够控制室外换热器3的旁通流量的流量控制装置24-1(26-1)、开闭阀26-2。
以上,根据空气调节装置200,与实施方式1的空气调节装置100同样地,在任意的运转模式时,降低排出温度,压缩机1能够以可靠性高的状态运转的同时,能够实现与室内的负载相应的效率好的运转。另外,根据空气调节装置200,能够根据目的切换室外换热器3的热交换量控制、注射流量控制。
实施方式3
图18是表示本发明的实施方式3的空气调节装置300的制冷剂回路结构的一例的概要回路结构图。基于图18,对空气调节装置300进行说明。此外,在该实施方式3中,以与上述实施方式1及实施方式2的不同点为中心进行说明,关于制冷剂回路结构等与实施方式1及实施方式2相同的部分,省略说明。另外,关于空气调节装置300所执行的各运转模式及各运转模式下的控制,与实施方式1的空气调节装置100相同,从而省略说明。
空气调节装置300在制冷、制冷主体、制热、制热主体的全部运转模式下,使流入室外机A的室外换热器3的制冷剂的方向为恒定方向,但与实施方式1的空气调节装置100不同。随之,第四流量控制装置22、止回阀21的设置位置与实施方式1的空气调节装置100不同。另外,设置有止回阀28、止回阀29、止回阀30、止回阀31这点,与实施方式1的空气调节装置100不同。
另外,第二连接配管60b被连接在止回阀28和第四流量控制装置22之间。而且,第二制冷剂配管7被连接在四通切换阀2和止回阀28之间、以及室外换热器3和止回阀18之间。而且,注射配管23连接第二连接配管60b和压缩机1的注射端口。止回阀18的上游侧的第二制冷剂配管7通过配管60c被连接在止回阀30和第五流量控制装置24之间的注射配管23。
第四流量控制装置22被连接在室外换热器3的相对于与止回阀18连接的配管(室外换热器的下游侧)来说的另一个配管上。止回阀28被设置在四通切换阀2和第四流量控制装置22之间,仅允许从四通切换阀2向第四流量控制装置22的制冷剂的流通。止回阀21被设置在连接在止回阀28和第四流量控制装置22之间的第二连接配管60b上,仅允许从第一制冷剂配管6向第四流量控制装置22的制冷剂的流通。止回阀29被设置在对四通切换阀2和止回阀28之间、以及室外换热器3和止回阀18之间进行连接的第二制冷剂配管7上,仅允许从室外换热器3的下游侧向四通切换阀2的制冷剂的流通。
在第五流量控制装置24的上游侧的注射配管23上设置有止回阀30。该止回阀30是用于制热、制热主体运转时的注射,仅允许从第一制冷剂配管6向注射配管23的制冷剂的流通。在第五流量控制装置24的上游侧的配管60c上设置有止回阀31。该止回阀31用于制冷、制冷主体运转时的注射,仅允许从室外换热器3的下游侧向注射配管23的制冷剂的流通。
通过采用这样的结构,在空气调节装置300中,能够使室外换热器3内的制冷剂的流动成为恒定方向。而且,若无论运转模式如何,都使制冷剂和空气的流动成为对流,则能够以空气和制冷剂的温度差小的状态效率好地运转。此外,无论冷凝器、蒸发器如何,操作制冷剂的流向以成为对流的效果,就因非共沸性所产生的温度梯度的混合制冷剂而言特别好。
图19是表示本发明的实施方式3的空气调节装置400的制冷剂回路构成的另一例的概要回路结构图。基于图19,对空气调节装置400进行说明。此外,关于空气调节装置100所执行的各运转模式及各运转模式下的控制,与实施方式1的空气调节装置100相同,从而省略说明。
在空气调节装置400中,关于空气调节装置300的止回阀18、止回阀21,分别由串联连接的止回阀18-1和止回阀18-2、以及止回阀21-1和21-2构成。而且,在空气调节装置400中,止回阀18-1、18-2之间的连接配管以在止回阀21-1、21-2之间的连接配管中合流的方式被连接。另外,在空气调节装置400中,与图11所示的结构同样地配置有气液分离装置32、第三换热器33。
通过采用这样的结构,在空气调节装置400中,通过排出温度的可靠的降低、蒸发器能力的改善,制冷制热性能提高。
以上,根据实施方式3的空气调节装置,与实施方式1的空气调节装置100同样地,在任意的运转模式时,都能够降低排出温度,压缩机1以可靠性高的状态运转的同时,能够实现与室内的负载相应的效率好的运转。另外,根据实施方式3的空气调节装置,能够实现与回路结构相应的运转。
实施方式4
图20是表示本发明的实施方式4的空气调节装置500的制冷剂回路结构的一例的概要回路结构图。基于图20,对空气调节装置500进行说明。此外,在该实施方式4中,以与上述实施方式1~3的不同点为中心进行说明,关于制冷剂回路结构等与实施方式1~3相同的部分,省略说明。另外,关于空气调节装置500所执行的各运转模式及各运转模式下的控制,与实施方式1的空气调节装置100相同,则省略说明。
在空气调节装置500中,在中继机B中设置有中间换热器40a、40b。在各中间换热器40a、40b中,制冷剂与通过泵41a、41b被驱动的第二制冷剂进行热交换,得到热水、冷水。此外,作为第二制冷剂使用防冻液(载冷剂)、水、防冻液和水的混合液、水和防腐蚀效果高的添加剂的混合液等,在图中的粗线部中流动。也就是说,空气调节装置500构成为2个制冷剂回路在中间换热器40a、40b中进行热交换。
从中继机B的中间换热器40a、40b到室内机C~E的热输送通过载冷剂进行。即,从中继机B通过第二室内机侧制冷剂配管7c~7e向室内机C~E供给载冷剂,进行制冷、制热,载冷剂通过第一室内机侧制冷剂配管6c~6e返回中继机B。此外,第二室内机侧制冷剂配管7c~7e和第一室内机侧制冷剂配管6c~6e中的载冷剂的密度几乎相同,从而配管的粗细两者也可以相同。
另外,在中继机B中设置有选择室内机C~E的第二室内机侧制冷剂配管7c~7e和中间换热器40a、40b的连接的电磁阀42c~42h。另外,在中继机B中设置有选择室内机C~E的第一室内机侧制冷剂配管6c~6e和中间换热器40a、40b的连接的电磁阀42i~42n。而且,在电磁阀42c~42h和室内机C~E之间,设置有调整流入室内机C~E的载冷剂的流量的流量控制装置43c~43e。
此外,这里,以具有两个中间换热器40a、40b的情况为例进行说明,但中间换热器的台数不限于此,只要能够构成为冷却和/或加热第二制冷剂,设置几个中间换热器都行。另外,各个泵41a、41b都不限于一个,也可以并联、串联地排列多个小容量的泵来使用。
在空气调节装置500中,在室内机C~E全部进行制冷的制冷运转中,中间换热器40a、40b为了制得冷水,作为蒸发器发挥作用。此时的制冷循环侧的P-h线图在不注射的情况下与图3相同,在注射的情况下与图4相同。另外,在空气调节装置500中,在室内机C~E全部进行制热的制热运转中,中间换热器40a、40b为了制得热水,作为散热器发挥作用。此时的制冷循环侧的P-h线图在不注射的情况下与图5相同,在注射的情况下与图6相同。
而且,在空气调节装置500中,利用室内机C~E同时进行制冷制热的情况下,中间换热器40a、40b的任意一方作为蒸发器发挥作用而制得冷水,另一方作为冷凝器发挥作用而制得热水。此时,根据制冷负载和制热负载的比率,切换四通切换阀2的连接,室外换热器3进行蒸发器或散热器的选择,来进行制冷主体运转或制热主体运转。此时的制冷循环侧的P-h线图在制冷主体运转中不注射的情况下与图7相同,在注射的情况下与图8相同,在制热主体运转中不注射的情况下与图9相同,在注射的情况下与图10相同。制冷循环侧的工作与实施方式1、3几乎相同。
以上,在空气调节装置500中,泵41a、41b、室内换热器5c~5e及中间换热器40a、40b被连接而形成使第二制冷剂循环的循环回路,室内换热器5c~5e对第二制冷剂和室内的空气进行热交换。据此,根据空气调节装置500,即使制冷剂从配管泄漏,也能够抑制制冷剂侵入空调对象空间,能够作成更安全的结构。
另外,如上述实施方式1~3那样地,利用制冷剂进行从中继机B到室内机C~E的热输送时,第一流量控制装置9c~9e被设置在室内换热器5c~5e附近。另一方面,根据实施方式4,在用载冷剂进行热输送的情况下,即使因作为载冷剂配管的第一室内机侧制冷剂配管6c~6e、第二室内机侧制冷剂配管7c~7e内的压力损失,也不会发生载冷剂的温度变化,能够在中继机B内设置流量控制装置43c~43e。而且,若在中继机B内设置流量控制装置43c~43e,进行载冷剂的往返的温度差控制,则流量控制装置43c~43e等的控制阀从室内的空调对象空间远离,从而能够降低控制阀的驱动、阀通过时的制冷剂的流动音等向室内机传播的噪音。
另外,由于能够利用中继机B一并进行流量控制,所以室内机C~E中的控制利用室内的遥控器的状况、温度传感器关闭或室外机是否进行除霜等信息仅进行风扇的控制即可。而且,利用制冷剂进行从室外机A到中继机B的热输送,据此,能够使载冷剂的驱动所使用的泵小型化,进一步降低载冷剂的输送动力而实现节能。另外,能够降低压缩机1的排出温度,压缩机1能够以可靠性高的状态运转。此外,这里,室外机A的回路结构以空气调节装置300为基准,但也可以采用空气调节装置100、200或400的回路结构。
以上,根据实施方式4的空气调节装置500,与实施方式1的空气调节装置100同样地,在任意的运转模式时,都能够降低排出温度,压缩机1以可靠性高的状态运转的同时,能够实现与室内的负载相应的效率好的运转。
实施方式5
图21是表示本发明的实施方式5的空气调节装置600的制冷剂回路结构的一例的概要回路结构图。基于图21,对空气调节装置600进行说明。此外,在该实施方式5中,以与上述实施方式1~4的不同点为中心进行说明,关于制冷剂回路结构等与实施方式1~4相同的部分,省略说明。另外,关于空气调节装置600所执行的各运转模式及各运转模式下的控制,与实施方式1的空气调节装置100相同,从而省略说明。
在空气调节装置600中,连接室外机A和中继机B的配管从2条变成3条这方面与实施方式1~4的空气调节装置不同。以连接室外机A的压缩机1的排出配管和中继机B的第一分支部10的方式设置第三制冷剂配管34,第二制冷剂配管7被连接在第二分支部11。也就是说,在空气调节装置600中,从压缩机1排出的制冷剂通过第三制冷剂配管34被供给到进行制热的室内机这点与实施方式1~4的空气调节装置不同。此外,关于制冷剂的流动,与实施方式1中的利用图3~10说明的流动大致相同,从而省略。
以上,根据实施方式5的空气调节装置600,与实施方式1的空气调节装置100同样地,在任意的运转模式时,都能够降低排出温度,压缩机1以可靠性高的状态运转的同时,能够实现与室内的负载相应的效率好的运转。
在实施方式1~5中,以室内机为3台的情况为例进行了说明,但连接几台都行。另外,在实施方式1~5中,以包含储液器4的情况为例进行了说明,但也可以不设置储液器4。
附图标记的说明
1压缩机,2四通切换阀,3室外换热器,3-1室外换热器,3-2室外换热器,3-a流量控制装置(室外风扇),4储液器,5室内换热器,5c室内换热器,5d室内换热器,5e室内换热器,5-m流量控制装置(室内风扇),5c-m流量控制装置(室内风扇),5d-m流量控制装置(室内风扇),5e-m流量控制装置(室内风扇),6第一制冷剂配管,6c第一室内机侧制冷剂配管,6d第一室内机侧制冷剂配管,6e第一室内机侧制冷剂配管,7第二制冷剂配管,7c第二室内机侧制冷剂配管,7d第二室内机侧制冷剂配管,7e第二室内机侧制冷剂配管,8a电磁阀,8b电磁阀,8c电磁阀,8d电磁阀,8e电磁阀,8f电磁阀,8g电磁阀,8h电磁阀,8i电磁阀,8j电磁阀,9第一流量控制装置,9c第一流量控制装置,9d第一流量控制装置,9e第一流量控制装置,10第一分支部,11第二分支部,12气液分离装置,13第二流量控制装置,14a第一旁通配管,14b第二旁通配管,14c旁通配管,15第三流量控制装置,16第二换热器,17第一换热器,18止回阀,18-1止回阀,18-2止回阀,19止回阀,20止回阀,21止回阀,21-1止回阀,21-2止回阀,22第四流量控制装置(室外侧流量控制装置),23注射配管,24第五流量控制装置(注射流量控制装置),24-1流量控制装置,24-2开闭阀,25第三旁通配管,26第六流量控制装置(旁通流量控制装置),26-1流量控制装置,26-2开闭阀,27-1开闭阀,27-2开闭阀,27-3开闭阀,28止回阀,29止回阀,30止回阀,31止回阀,32气液分离装置,33第三换热器,34第三制冷剂配管,40a中间换热器,40b中间换热器,41a泵,41b泵,42c电磁阀,42d电磁阀,42e电磁阀,42f电磁阀,42g电磁阀,42h电磁阀,42i电磁阀,42j电磁阀,42k电磁阀,42l电磁阀,42m电磁阀,42n电磁阀,43c流量控制装置,43d流量控制装置,43e流量控制装置,50控制装置,50a存储器,51压力计,52压力计,53压力计,54温度计,60a第一连接配管,60b第二连接配管,60c配管,100空气调节装置,200空气调节装置,300空气调节装置,400空气调节装置,500空气调节装置,600空气调节装置,A室外机,B中继机,C室内机,D室内机,E室内机。
Claims (9)
1.一种空气调节装置,其特征在于,具有:
压缩机,其能够在制冷剂的压缩中途通过注射配管注入中压的制冷剂;
室外换热器;
流路切换装置,其切换所述室外换热器的连接;
注射流量控制装置,其控制向所述压缩机的注射流量;
室外侧流量控制装置,其生成用于向所述压缩机注射的中压;
旁通流量控制装置,其与所述室外侧流量控制装置并联地被设置在使所述室外换热器旁通的旁通配管,并与所述室外侧流量控制装置一起控制所述室外换热器的热交换量;
室内换热器;和
室内侧流量控制装置,其调整向所述室内换热器的制冷剂流量,
将所述压缩机、所述室外换热器、所述流路切换装置、所述注射流量控制装置、所述室外侧流量控制装置、所述旁通流量控制装置内置于室外机,
将所述室内换热器、所述室内侧流量控制装置内置于室内机,
将所述室内机与所述室外机并联地连接多个。
2.如权利要求1所述的空气调节装置,其特征在于,还具有中继机,所述中继机介于所述室外机和所述室内机之间,并且切换制冷剂流路而能实现制冷制热混合运转,以便所述室内机分别进行制冷或制热。
3.如权利要求1或2所述的空气调节装置,其特征在于,根据规定条件切换如下控制:
所述室外侧流量控制装置及所述旁通流量控制装置的所述室外换热器的热交换量的控制;和
所述室外侧流量控制装置、所述旁通流量控制装置及所述注射流量控制装置的向所述压缩机的注射流量的控制。
4.如权利要求3所述的空气调节装置,其特征在于,根据外气温度,室内温度、所述室内机的制冷制热的运转台数、所述空气调节装置内的压力、温度、所述压缩机的频率中的至少一个运转数据,切换所述室外换热器的热交换量的控制和向所述压缩机的注射流量的控制。
5.如权利要求1~4中任一项所述的空气调节装置,其特征在于,无论所述室外换热器是作为冷凝器进行工作的情况还是作为蒸发器进行工作的情况,在所述室外换热器内流动的制冷剂的流动方向都成为恒定方向。
6.如权利要求1~5中任一项所述的空气调节装置,其特征在于,
所述室外侧流量控制装置及所述旁通流量控制装置由流路阻力能够连续地变化的结构构成,
所述热交换量控制是通过使流入所述室外换热器的制冷剂的流量连续地变化而进行的。
7.如权利要求1~6中任一项所述的空气调节装置,其特征在于,作为热源用的制冷剂,使用了二氟甲烷或包含二氟甲烷及四氟丙烷且二氟甲烷的质量比率为15%以上的混合制冷剂。
8.如权利要求1~7中任一项所述的空气调节装置,其特征在于,向所述压缩机的注射流量的控制被控制成从所述压缩机排出的制冷剂的排出温度不超过110℃。
9.如权利要求2~8中任一项所述的空气调节装置,其特征在于,
在所述室外换热器作为蒸发器工作的运转模式中,
在没有进行制冷的室内机的情况和至少一台室内机进行制冷的情况下,中压的目标值不同。
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