CN104334980B - 制冷装置 - Google Patents

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Abstract

一种制冷装置,能抑制注入用的热交换器的尺寸变大,并能确保压缩机的排出温度的降低功能。使用R32制冷剂的空调装置(10)包括压缩机(20)、室内热交换器(50)、室外膨胀阀(41)、室外热交换器(30)、分支管(62)、注入用的电动阀(63)、热交换器(64)及高压储罐(80)等。热交换器(64)使在主制冷剂流路(11a)中流动的制冷剂与流过分支管(62)的电动阀(63)的制冷剂进行热交换。第一注入流路(65)将在分支管(62)中流动并从热交换器(64)中流出的制冷剂引导至压缩机(20)。第二注入流路(82)将高压储罐(80)的制冷剂气体成分引导至压缩机(20)。

Description

制冷装置
技术领域
本发明涉及制冷装置,特别地涉及使用R32作为制冷剂的制冷装置。
背景技术
目前,作为空调装置等制冷装置,存在一种使用R32作为制冷剂的装置。在使用R32作为制冷剂的情况下,与使用R410A、R22作为制冷剂的情况相比,存在压缩机的排出温度升高的倾向。认识到该问题而一边使用R32、一边实现制冷剂排出温度的降低的空调装置记载在专利文献1(日本专利特开2009-127902号公报)中。在该空调装置中,使从配置于高压线路的气液分离器流出的一部分液体制冷剂朝压缩机旁通,并利用内部热交换器将该旁通制冷剂改变为闪蒸气体的状态。此外,对成为闪蒸气体的旁通制冷剂进行注入,以降低压缩机的中压状态的制冷剂的焓,并降低压缩机的制冷剂排出温度。
发明内容
发明要解决的技术问题
若使制冷剂从高压的主制冷剂流路旁通并进行减压,并使该制冷剂在内部热交换器中蒸发而供给至压缩机,则确实能降低压缩机的排出温度。
但是,在空调装置的室外单元与室内单元相比位于较高处这样的情况下,在制热运转时从室外单元的气液分离器流出的制冷剂的压力有时会降低。另外,在将室外单元和室内单元连接的制冷剂连通管较长的情况下,也可想象出从气液分离器流出的制冷剂的压力降低的情况。在这样旁通的制冷剂的压力较低的情况下,进入内部热交换器之前的旁通制冷剂的减压余地减小,在内部热交换器中的主制冷剂流路内流动的制冷剂与旁通制冷剂的温度差变小,可能无法确保闪蒸气体的量或干燥度。为了防止上述情况,需要增大内部热交换器的尺寸,从而导致制造成本增大、室外单元的尺寸变大。
本发明的技术问题在于,在包括使在主制冷剂流路中流动的制冷剂与从主制冷剂流路分支的制冷剂进行热交换的热交换器,并将从主制冷剂流路分支后的制冷剂供给至压缩机或吸入配管以降低压缩机的排出温度的制冷装置中,能抑制热交换器的尺寸变大并能确保压缩机的排出温度的降低功能。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明第一技术方案的制冷装置是使用R32作为制冷剂的制冷装置,其包括压缩机、冷凝器、膨胀机构、蒸发器、分支流路、第一开度调节阀、注入用热交换器、第一注入流路、制冷剂贮存箱和第二注入流路。压缩机从吸入流路吸入低压制冷剂,并进行制冷剂的压缩以排出高压制冷剂。冷凝器使从压缩机排出的高压制冷剂冷凝。膨胀机构使从冷凝器流出的高压制冷剂膨胀。蒸发器使膨胀机构中膨胀后的制冷剂蒸发。分支流路是从将冷凝器与蒸发器连接的主制冷剂流路分支的流路。第一开度调节阀设于分支流路,并能进行开度调节。注入用热交换器使在主制冷剂流路中流动的制冷剂与流过分支流路的第一开度调节阀的制冷剂进行热交换。第一注入流路将在分支流路中流动并从注入用热交换器流出的制冷剂引导至压缩机或吸入配管。制冷剂贮存箱设于主制冷剂流路。第二注入流路将积存于制冷剂贮存箱内部的制冷剂的气体成分朝压缩机或吸入配管引导。
在本发明的制冷装置中,配置注入用热交换器及第一注入流路,使从连接冷凝器和蒸发器的主制冷剂流路分支的制冷剂在分支流路的第一开度调节阀中被减压,并在注入用热交换器中被加热。此外,使被减压、加热而成为气液两相的闪蒸气体、饱和气体或过热气体的制冷剂经由第一注入流路朝压缩机或吸入配管流动,以降低压缩机的排出温度。另一方面,还配置制冷剂贮存箱及第二注入流路,因此,也能使积存于制冷剂贮存箱内部的制冷剂的气体成分(饱和气体)经由第二注入流路朝压缩机或吸入配管流动,以降低压缩机的排出温度。这样,具有两个注入的路径,因此,在本发明的制冷装置中,从主制冷剂流路分支的制冷剂的压力较低,即便在注入用热交换器中进行加热都不能确保流动至压缩机的制冷剂的量或干燥度这样的情况下,也能利用来自制冷剂贮存箱的制冷剂降低压缩机的排出温度。另外,能使用任意一种路径,因此,无需增大注入用热交换器的尺寸以便无论是哪种制冷剂状态都可确保流动至压缩机的制冷剂的干燥度,从而能抑制热交换器的尺寸变大,并能确保压缩机的排出温度降低功能。
本发明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,制冷装置还包括控制部。控制部在第一注入控制与第二注入控制之间进行切换,其中,上述第一注入控制是主要使制冷剂流过第一注入流路的控制,上述第二注入控制是主要使制冷剂流过第二注入流路的控制。
此处,当进行第一注入控制时,从连接冷凝器与蒸发器的主制冷剂流路分支的制冷剂在分支流路的第一开度调节阀中被减压,并在注入用热交换器中被加热。此外,使被减压、加热而成为气液两相的闪蒸气体、饱和气体或过热气体的制冷剂经由第一注入流路朝压缩机或吸入配管流动,以起到降低压缩机的排出温度的作用。另一方面,当进行第二注入控制时,积存于制冷剂贮存箱内部的制冷剂的气体成分(饱和气体)经由第二注入流路朝压缩机或吸入配管流动,以起到降低压缩机的排出温度的作用。这样,本发明的制冷装置能在第一注入控制与第二注入控制之间进行切换,其中,上述第一注入控制是主要使制冷剂流过第一注入流路的控制,上述第二注入控制是主要使制冷剂流过第二注入流路的控制。因此,从主制冷剂流路分支的制冷剂的压力较低,即便在注入用热交换器中进行加热都不能确保流动至压缩机的制冷剂的量或干燥度这样的情况下,也能切换至第二注入控制来降低压缩机的排出温度。另外,除了第一注入控制之外,还能进行第二注入控制,因此,无需增大注入用热交换器的尺寸以便无论是哪种制冷剂状态都可确保流动至压缩机的制冷剂的干燥度,从而能抑制热交换器的尺寸变大,并能确保压缩机的排出温度降低功能。
另外,第一注入控制是主要利用在第一注入流路中流动的制冷剂降低压缩机的排出温度的控制。在第一注入控制中,制冷剂几乎不流动至第二注入流路,或者量比第一注入流路少的制冷剂流动至第二注入流路。第二注入控制是主要利用在第二注入流路中流动的制冷剂降低压缩机的排出温度的控制。在第二注入控制中,制冷剂几乎不流动至第一注入流路,或者量比第二注入流路少的制冷剂流动至第一注入流路。
本发明第三技术方案的制冷装置是在第二技术方案的制冷装置的基础上,控制部根据冷凝器与膨胀机构之间的主制冷剂流路的制冷剂压力在第一注入控制与第二注入控制之间进行切换。
此处,在经由第一开度调节阀及注入用热交换器流动至压缩机或吸入配管的制冷剂的压力较低的情况下,不能确保从注入用热交换器流出的制冷剂的量或干燥度,鉴于这点,根据分支流路分支的主制冷剂流路的制冷剂的压力(具体而言为冷凝器与膨胀机构之间的制冷剂的压力)进行第一注入控制与第二注入控制的切换。藉此,即便在几乎不能进行使用第一注入流路的注入的情况下,也能降低压缩机的排出温度。
另外,例如,能通过设置压力计,直接检测出冷凝器与膨胀机构之间的主制冷剂的制冷剂压力。另外,还可根据从压缩机排出的高压制冷剂的压力、吸入流路的低压制冷剂的压力、压缩机的频率求出制冷剂循环量,以运算出主制冷剂流路的膨胀机构中的减压量,并由高低压差和膨胀机构的减压量运算出主制冷剂流路的制冷剂的压力。既可以利用压力计检测出高压制冷剂或低压制冷剂的压力,也能由制冷剂饱和温度等运算出高压制冷剂或低压制冷剂的压力。
此外,关于根据分支流路分支出的主制冷剂流路的制冷剂压力进行的第一注入控制与第二注入控制的切换,除了根据冷凝器与膨胀机构之间的主制冷剂流路的制冷剂压力自身的检测值或推测值进行切换之外,还包括根据与冷凝器与膨胀机构之间的主制冷剂流路的制冷剂压力相关联的检测值进行切换。
本发明第四技术方案的制冷装置是在第二技术方案或第三技术方案的制冷装置的基础上,制冷装置还包括第二开度调节阀。第二开度调节阀设于第二注入流路,并能调节开度。此外,第一注入流路及第二注入流路使制冷剂与压缩机的中压制冷剂合流。控制部在第一注入控制中主要使来自第一注入流路的制冷剂与压缩机的中压制冷剂合流,并在第二注入控制中主要使来自第二注入流路的制冷剂与压缩机的中压制冷剂合流。
此处,使在各注入流路中流动的制冷剂与压缩机的中压制冷剂合流,因此,能抑制压缩机的转速并能确保能力,从而能提高制冷装置的效率。另外,当第一注入控制时,调节第一开度调节阀,当第二注入控制时,调节第二开度调节阀,通过进行恰当的注入,能降低压缩机的排出温度。
本发明第五技术方案的制冷装置是在第二技术方案的制冷装置的基础上,控制部在第一注入控制、第二注入控制及第三注入控制之间进行切换,第三注入控制是使制冷剂在第一注入流路及第二注入流路这两个流路中流动的控制。
此处,除了主要使制冷剂在第一注入流路中流动的第一注入控制和主要使制冷剂在第二注入流路中流动的第二注入控制之外,还准备了第三注入流路控制。此外,控制部在第三注入控制中使制冷剂流动至第一注入流路和第二注入流路。即,在第三注入控制中,使制冷剂从注入用热交换器经由第一注入流路朝压缩机或吸入配管流动,并使制冷剂从制冷剂贮存箱经由第二注入流路朝压缩机或吸入配管流动。这样,准备第一注入控制、第二注入控制及第三注入控制,因此,能根据制冷装置的运转状况、设置状况等,选择恰当的注入控制来提高运转能力或降低压缩机的排出温度。
本发明第六技术方案的制冷装置是在第五技术方案的制冷装置的基础上,在第三注入控制中,控制部根据冷凝器与膨胀机构之间的主制冷剂流路的制冷剂的压力来改变在第一注入流路中流动的制冷剂的量与在第二注入流路中流动的制冷剂的量的比率。
当冷凝器与膨胀机构之间的主制冷剂流路的制冷剂压力降低时,根据注入用热交换器的大小不同,有时从注入用热交换器朝第一注入流路流动的制冷剂的量、干燥度不能达到期望的水平。另外,当主制冷剂流路的制冷剂压力降低时,在冷凝器的高度位置和蒸发位置的高度位置相差很大而使两者的高低差较大这样的情况下,进行在制冷剂贮存箱的内部积存制冷剂的气体成分的控制(会进一步降低压力的控制)有时不是理想的。
但是,在本发明第六技术方案的制冷装置中,在使制冷剂从注入用热交换器和制冷剂贮存箱同时流动至压缩机等的第三注入控制中,根据主制冷剂流路的制冷剂压力改变从注入用热交换器流动至第一注入流路的注入的制冷剂量与从制冷剂贮存箱流动至第二注入流路的注入的制冷剂量的比率。通过这样进行控制,能恰当地实施注入或抑制在制冷装置的其它部位产生基于注入的不良影响。
本发明第七技术方案的制冷装置是在第二技术方案的制冷装置的基础上,控制部在第一注入控制、第二注入控制及非注入控制之间进行切换。非注入控制是使制冷剂既不在第一注入流路中流动、也不在第二注入流路中流动的控制。
此处,在因排出温度较低而无需利用吸入注入、中间注入降低压缩机温度,且因要求低能力而降低压缩机的转速的情况等下,能切换至非注入控制。当进行该切换时,能抑制因吸入注入或中间注入而产生的能力提高及运转效率的降低,从而能确保运转效率并能满足低能力的要求。
发明效果
根据本发明第一技术方案的制冷装置,从主制冷剂流路分支的制冷剂的压力较低,即便在注入用热交换器中进行加热都不能确保流动至压缩机的制冷剂的量或干燥度这样的情况下,也能使用来自制冷剂贮存箱的制冷剂降低压缩机的排出温度。
根据本发明第二技术方案的制冷装置,从主制冷剂流路分支的制冷剂的压力较低,即便在注入用热交换器中进行加热都不能确保流动至压缩机的制冷剂的量或干燥度这样的情况下,也能切换至第二注入控制来降低压缩机的排出温度。
根据本发明第三技术方案的制冷装置,即便在根据制冷剂压力几乎不能进行使用第一注入流路的注入的情况下,也能切换至第二注入控制以恰当地进行压缩机的排出温度的降低动作。
根据本发明第四技术方案的制冷装置,使来自注入流路的制冷剂与压缩机的中压制冷剂合流,因此,能提高制冷装置的效率,另外,还能调节各开度调节阀以进行恰当的注入。
根据本发明第五技术方案的制冷装置,能根据制冷装置的运转状况、设置状况等选择恰当的注入控制以提高运转能力或降低压缩机的排出温度。
根据本发明第六技术方案的制冷装置,能恰当地实施注入或抑制在制冷装置的其它部位产生基于注入的不良影响。
根据本发明第七技术方案的制冷装置,能抑制因吸入注入或中间注入而产生的能力提高及运转效率的降低,从而能确保运转效率并能满足低能力的要求。
附图说明
图1是表示本发明第一实施方式的空调装置的制冷剂配管系统的图。
图2是空调装置的控制部的控制框图。
图3是卷绕于压缩机的隔音件的俯视图。
图4是表示变形例C的空调装置的制冷剂配管系统的图。
图5是表示第二实施方式的空调装置的制冷剂配管系统的图。
图6A是第二实施方式的空调装置的注入控制流程。
图6B是第二实施方式的空调装置的注入控制流程。
图6C是第二实施方式的空调装置的注入控制流程。
图6D是第二实施方式的空调装置的注入控制流程。
具体实施方式
<第一实施方式>
(1)空调装置的整体结构
图1是表示本发明一实施方式的制冷装置即空调装置10的制冷剂配管系统的图。空调装置10是制冷剂配管方式的分体式空调装置,且通过进行蒸汽压缩式的制冷循环运转来对建筑物内的各室进行制冷、制热。空调装置10包括:作为热源单元的室外单元11;多个作为利用单元的室内单元12;以及将室外单元11和室内单元12连接的作为制冷剂连通管的液体制冷剂连通管13及气体制冷剂连通管14。即,图1所示的空调装置10的制冷剂回路是通过连接室外单元11、室内单元12、制冷剂连通管13、14而构成的。制冷剂连通管13、14在较长的情况下为150m或150m以上的长度。用于将多个室内单元12与一个室外单元11连接的制冷剂连通管13、14的总配管长度最大可以是1000m。另外,可想象出因室外单元11和室内单元12的设置场所不同而使两者产生高低差的情况,在室外单元11设置于较低的场所、室内单元12设置于较高的场所的情况下,位于最高位置的室内单元12和室外单元11的高低差最大可以是40m。相反地,在室外单元11设置于建筑物的屋顶等较高的场所、室内单元12设置于较低的场所的情况下,位于最低位置的室内单元12和室外单元11的高低差最大可以是90m。
此外,在图1所示的制冷剂回路内封入有制冷剂,如后所述,进行制冷剂在被压缩、冷却、冷凝、减压并加热、蒸发之后再次被压缩这样的制冷循环运转。作为制冷剂,使用R32。R32是变暖潜能值较小的低GWP制冷剂,其是HFC类制冷剂的一种。另外,作为冷冻机油,使用相对于R32具有稍许相溶性的醚类合成油。
(2)空调装置的详细结构
(2-1)室内单元
室内单元12设置于各室的天花板或侧壁,并通过制冷剂连通管13、14与室外单元11连接。室内单元12主要具有减压器即室内膨胀阀42和作为利用侧热交换器的室内热交换器50。
室内膨胀阀42是用于将制冷剂减压的膨胀机构,其是能进行开度调节的电动阀。室内膨胀阀42的一端与液体制冷剂连通管13连接,其另一端与室内热交换器50连接。
室内热交换器50是作为制冷剂的蒸发器或冷凝器起作用的热交换器。室内热交换器50的一端与室内膨胀阀42连接,其另一端与气体制冷剂连通管14连接。
室内单元12包括用于将室内空气吸入至单元内并再次供给至室内的室内风扇55,使室内空气与在室内热交换器50中流动的制冷剂彼此进行热交换。
另外,室内单元12具有各种传感器、室内控制部90b,该室内控制部90b对构成室内单元12的各部分的动作进行控制。室内控制部90b具有为了进行室内单元12的控制而设的微型计算机、存储器等,能与用于个别操作室内单元12的遥控器(未图示)之间进行控制信号等的交换,或与后述室外单元11的室外控制部90a之间经由传送线90c进行控制信号等的交换。作为各种传感器,设有室内液体管温度传感器97、室内气体管温度传感器98。室内液体管温度传感器97安装于将室内膨胀阀42和室内热交换器50连接的制冷剂配管。室内气体管温度传感器98安装于从室内热交换器50延伸至气体制冷剂连通管14的制冷剂配管。
(2-2)室外单元
室外单元11设置于存在有供室内单元12配置的各室的建筑物的外部或建筑物的地下室等,并经由制冷剂连通管13、14与室内单元12连接。室外单元11主要具有压缩机20、四通切换阀15、室外热交换器30、室外膨胀阀41、桥式回路70、高压储罐80、第一注入用电动阀63、注入用热交换器64、第二注入用电动阀84、液体侧截止阀17及气体侧截止阀18。
压缩机20是由压缩机用电动机驱动的密闭式压缩机。在本实施方式中,压缩机20仅有一台,但并不限定于此,也可按照室内单元12的连接台数等并列连接两台以上的压缩机。压缩机20通过压缩机附属容器28从吸入流路27吸入气体制冷剂。在压缩机20的排出侧的制冷剂配管29上安装有对排出制冷剂压力进行检测的排出压力传感器91和对排出制冷剂温度进行检测的排出温度传感器93。另外,在吸入流路27中安装有对吸入至压缩机20的制冷剂的温度进行检测的吸入温度传感器94。另外,该压缩机20包括中间注入端口23,但在后面说明中间注入端口23。
四通切换阀15是用于切换制冷剂的流动方向的机构。在制冷运转时,为了使室外热交换器30作为由压缩机20压缩后的制冷剂的冷凝器起作用,且使室内热交换器50作为在室外热交换器30中冷却后的制冷剂的蒸发器起作用,四通切换阀15连接压缩机20的排出侧的制冷剂配管29和室外热交换器30的一端,并连接压缩机20的吸入侧的吸入流路27(包括压缩机附属容器28)和气体侧截止阀18(参照图1的四通切换阀15的实线)。另外,在制热运转时,为了使室内热交换器50作为由压缩机20压缩的制冷剂的冷凝器起作用,且使室外热交换器30作为在室内热交换器50中冷却后的制冷剂的蒸发器起作用,四通切换阀15连接压缩机20的排出侧的制冷剂配管29和气体侧截止阀18,并连接吸入流路27和室外热交换器30的一端(参照图1的四通切换阀15的虚线)。在本实施方式中,四通切换阀15是与吸入流路27、压缩机20的排出侧的制冷剂配管29、室外热交换器30及气体侧截止阀18连接的四通阀。
室外热交换器30是作为制冷剂的冷凝器或蒸发器起作用的热交换器。室外热交换器30的一端与四通切换阀15连接,其另一端与室外膨胀阀41连接。在将室外热交换器30和室外膨胀阀41连接的制冷剂配管中安装有对流过此处的制冷剂的温度进行检测的室外液体管温度传感器95。
室外单元11具有用于将室外空气吸入至单元内并再次排出至室外的室外风扇35。室外风扇35使室外空气与在室外热交换器30中流动的制冷剂彼此进行热交换,其由室外风扇用电动机驱动旋转。另外,室外热交换器30的热源并不限定于室外空气,也可以是水等其它热介质。
室外膨胀阀41是用于将制冷剂减压的膨胀机构,其是能进行开度调节的电动阀。室外膨胀阀41的一端与室外热交换器30连接,其另一端与桥式回路70连接。
桥式回路70具有四个止回阀71、72、73、74。入口止回阀71是仅允许从室外热交换器30流向高压储罐80的制冷剂的流动的止回阀。出口止回阀72是仅允许从高压储罐80流向室内热交换器50的制冷剂的流动的止回阀。入口止回阀73是仅允许从室内热交换器50流向高压储罐80的制冷剂的流动的止回阀。出口止回阀74是仅允许从高压储罐80经由室外膨胀阀41流向室外热交换器30的制冷剂的流动的止回阀。即,入口止回阀71、73起到了使制冷剂从室外热交换器30及室内热交换器50中的一方流动至高压储罐80的功能,出口止回阀72、74起到了使制冷剂从高压储罐80流动至室外热交换器30及室内热交换器50中的另一方的功能。
高压储罐80是作为制冷剂贮存箱起作用的容器,其设于室外膨胀阀41与液体侧截止阀17之间。在制冷运转时和制热运转时均供高压制冷剂流入的高压储罐80中所积存的剩余制冷剂的温度被保持得比较高,因此,不产生包含冷冻机油在内的剩余制冷剂发生两层分离而使冷冻机油集中于上部这样的不良情况。
另外,在高压储罐80的内部空间中的下部通常存在液体制冷剂,并在上部通常存在气体制冷剂,第二注入流路82从该内部空间的上部朝压缩机20延伸。第二注入流路82起到了将积存于高压储罐80内部的制冷剂的气体成分引导至压缩机20的作用。在第二注入流路82设有能进行开度调节的第二注入用电动阀84。
在高压储罐80的出口和桥式回路70的出口止回阀72、74之间设有注入用热交换器64。另外,分支管62从连接高压储罐80的出口和注入用热交换器64的主制冷剂流路11a的一部分分支。主制冷剂流路11a是连接室外热交换器30和室内热交换器50的液体制冷剂的主流路。高压储罐80设于主制冷剂流路11a中的室外膨胀阀41与液体侧截止阀17之间。
在分支管62上设有能调节开度的第一注入用电动阀63。另外,分支管62与注入用热交换器64的第二流路64b连接。即,当第一注入用电动阀63打开时,从主制冷剂流路11a朝分支管62分支的制冷剂在第一注入用电动阀63中被减压,并流动至注入用热交换器64的第二流路64b。
第一注入用电动阀63中减压而流动至注入用热交换器64的第二流路64b的制冷剂与在注入用热交换器64的第一流路64a中流动的制冷剂进行热交换。注入用热交换器64的第一流路64a构成主制冷剂流路11a的一部分。在该注入用热交换器64中进行热交换之后,在分支管62及第二流路64b中流动来的制冷剂被第一注入流路65朝压缩机20输送。在第一注入流路65中安装有对流过注入用热交换器64的第二流路64b的热交换后的制冷剂的温度进行检测的第一注入用温度传感器96。
注入用热交换器64是采用二重管结构的内部热交换器,如上所述,在主流路即主制冷剂流路11a中流动的制冷剂与用于注入的从主制冷剂流路11a分支的制冷剂之间进行热交换。注入用热交换器64的第一流路64a的一端与高压储罐80的出口连接,另一端与桥式回路70的出口止回阀72、74连接。
液体侧截止阀17是与用于在室外单元11与室内单元12之间交换制冷剂的液体制冷剂连通管13连接的阀。气体侧截止阀18是与用于在室外单元11与室内单元12之间交换制冷剂的气体制冷剂连通管14连接的阀,其与四通切换阀15连接。此处,液体侧截止阀17及气体侧截止阀18是包括维修端口的三通阀。
压缩机附属容器28配置于四通切换阀15与压缩机20之间的吸入流路27,当包括较多液体成分的制冷剂过渡性地流入时,起到了防止液体制冷剂被吸入至压缩机20的作用。此处,设置压缩机附属容器28,但除此之外,也可将用于防止朝压缩机20的回液的储罐配置于吸入流路27。
如上所述,在压缩机20上设有中间注入端口23。中间注入端口23是用于使制冷剂从外部流入压缩机20中的压缩中途的中压制冷剂的制冷剂导入用端口。和该中间注入端口23连接的中间注入配管23a与上述第一注入流路65及第二注入流路82连接。当第一注入用电动阀63打开时,制冷剂从第一注入流路65朝中间注入端口23流动而进行中间注入,当第二注入用电动阀84打开时,制冷剂从第二注入流路82朝中间注入端口23流动而进行中间注入。另外,也能将压缩机20设为以下结构以代替两台压缩机串联配置的结构:将连接低级压缩机的排出端口和高级压缩机的吸入端口的制冷剂配管与中间注入配管23a相连。
另外,在压缩机20上卷绕有如图3所示的隔音件20a。在隔音件20a上形成有用于避开中间注入配管23a的缺口20b。此外,当在中间注入配管23a的周围配置有室外单元11的壳体构件等其它构件时,若缺口20b周围的隔音件20a的各部分被一体化,则难以进行隔音件20a的装拆,鉴于这点,隔音件20a被一分为二。具体而言,隔音件20a被分割为主体部20c和小片部20d。小片部20d利用多个面紧固件20e安装于主体部20c。当因维修等原因而将隔音件20a从压缩机20拆下时,首先,从主体部20c拆下小片部20d,接着,使主体部20c朝图3的左侧滑动而从压缩机20及中间注入配管23a拆下隔音件20a。
另外,室外单元11具有各种传感器、室外控制部90a。室外控制部90a具有为了对室外单元11进行控制而设的微型计算机、存储器等,从而能在其与室内单元12的室内控制部90b之间经由传送线8a进行控制信号等的交换。作为各种传感器,除了上述排出压力传感器91、排出温度传感器93、吸入温度传感器94、室外液体管温度传感器95及第一注入用温度传感器96之外,还配置有储罐出口压力传感器92和对外部气体温度进行检测的室外空气温度传感器99。储罐出口压力传感器92安装于高压储罐80的出口和注入用热交换器64之间的主制冷剂流路11a的一部分,其是对从高压储罐80流出的制冷剂的压力进行检测的传感器。
(2-3)制冷剂连通管
制冷剂连通管13、14是当将室外单元11及室内单元12设置于设置部位时在现场进行布设的制冷剂配管。
(2-4)控制部
作为进行空调装置10的各种运转控制的控制元件的控制部90由如图1所示经由传送线90c而连接的室外控制部90a及室内控制部90b构成。如图2所示,控制部90接收上述各种传感器91~99、……的检测信号,并根据这些检测信号等控制各种设备20、35、41、55、63、84、……。
在控制部90中,作为功能部,包括:进行将室内热交换器50用作蒸发器的制冷运转时的制冷运转控制部、进行将室内热交换器50用作冷凝器的制热运转时的制热运转控制部、用于在制冷运转和制热运转中进行注入控制的注入控制部等。
(3)空调装置的动作
接着,对本实施方式的空调装置10的动作进行说明。另外,以下说明的各种运转中的控制由作为运转控制元件起作用的控制部90进行。
(3-1)制冷运转的基本动作
在制冷运转时,四通切换阀15处于图1的实线所示的状态,即处于来自压缩机20的排出气体制冷剂流动至室外热交换器30且吸入流路27与气体侧截止阀18连接的状态。室外膨胀阀41处于全开状态,对室内膨胀阀42进行开度调节。另外,截止阀17、18处于打开状态。
在该制冷剂回路的状态下,从压缩机20排出的高压气体制冷剂经由四通切换阀15而被输送至作为制冷剂的冷凝器起作用的室外热交换器30,并与由室外风扇35供给来的室外空气进行热交换而被冷却。室外热交换器30中冷却而液化的高压制冷剂在注入用热交换器64中变为过冷却状态,并经由液体制冷剂连通管13而被输送至各室内单元12。输送至各室内单元12的制冷剂由室内膨胀阀42分别减压而成为低压的气液两相状态的制冷剂,在作为制冷剂的蒸发器起作用的室内热交换器50中与室内空气进行热交换、蒸发而成为低压的气体制冷剂。此外,室内热交换器50中加热后的低压气体制冷剂经由气体制冷剂连通管14而被输送至室外单元11,并经由四通切换阀15而再次被吸入至压缩机20。这样,进行室内的制冷。
在室内单元12中的仅一部分室内单元12进行运转的情况下,停止的室内单元12的室内膨胀阀42处于停止开度(例如全闭)。在该情况下,制冷剂几乎不流过停止运转的室内单元12内,仅运转中的室内单元12进行制冷运转。
(3-2)制热运转的基本动作
在制热运转时,四通切换阀15处于图1的虚线所示的状态,即处于压缩机20的排出侧的制冷剂配管29与气体侧截止阀18连接且吸入流路27与室外热交换器30连接的状态。对室外膨胀阀41及室内膨胀阀42进行开度调节。另外,截止阀17、18处于打开状态。
在该制冷剂回路的状态下,从压缩机20排出的高压气体制冷剂经由四通切换阀15及气体制冷剂连通管14而被输送至各室内单元12。此外,输送至各室内单元12的高压气体制冷剂在作为制冷剂的冷凝器起作用的室内热交换器50中分别与室内空气进行热交换而冷却之后,流过室内膨胀阀42,经由液体制冷剂连通管13而输送至室外单元11。在制冷剂与室内空气进行热交换而被冷却时,室内空气被加热。输送至室外单元11的高压制冷剂在高压储罐80中被气液分离,高压液体制冷剂在注入用热交换器64中变为过冷却状态,由室外膨胀阀41减压而成为低压的气液两相状态的制冷剂,并流入作为制冷剂的蒸发器起作用的室外热交换器30。流入室外热交换器30的低压的气液两相状态的制冷剂与由室外风扇35供给来的室外空气进行热交换而被加热、蒸发,进而成为低压的制冷剂。从室外热交换器30流出的低压气体制冷剂经由四通切换阀15而再次被吸入至压缩机20。这样,进行室内的制热。
(3-3)各运转中的注入控制
控制部90的一个功能部即注入控制部在制冷运转、制热运转时选择性地进行使制冷剂主要朝第一注入流路65流动的第一注入控制和使制冷剂主要朝第二注入流路82流动的第二注入控制中的某一控制。这些注入控制是因使用R32作为制冷剂、压缩机20的排出温度有升高的倾向而为了降低排出温度所进行的控制,其使用第一注入流路65/第二注入流路82朝压缩机20的中间注入端口23输送制冷剂,以降低压缩机20的排出温度。朝中间注入端口23输送来的中压制冷剂的温度比压缩机20内的压缩中途的中压制冷剂的温度低,因此,压缩机20的排出温度降低。
控制部90通常进行第一注入控制。第一注入控制是通过主要使制冷剂流动至第一注入流路65而进行中间注入的控制。在该第一注入控制中,第一注入用电动阀63作为膨胀阀起作用,其开度通常根据第一注入用温度传感器96的检测温度Tsh进行调节。此时,以在第一注入流路65中流动的制冷剂变为过热气体的方式、即以变为适度过热的制冷剂气体的方式,进行第一注入用电动阀63的开度调节。藉此,压缩机20的排出温度下降,空调装置10的运转效率上升。
控制部90在第一注入控制中监视由排出温度传感器93检测出的压缩机20的排出温度Tdi,当该排出温度Tdi超过第一上限值时,停止基于第一注入用温度传感器96的检测温度Tsh对第一注入用电动阀63进行的开度调节,并转移至基于排出温度传感器93的检测温度Tdi对第一注入用电动阀63进行的开度调节。此时,以在第一注入流路65中流动的制冷剂变为湿润气体(闪蒸气体)的方式对第一注入用电动阀63进行开度调节。当排出温度传感器93的检测温度Tdi低于第一上限值时,再次返回至基于第一注入用温度传感器96的检测温度Tsh对第一注入用电动阀63进行的开度调节。另一方面,当排出温度传感器93的检测温度Tdi高于比第一上限值高的第二上限值时,压缩机20的下降控制开始而降低转速,此外,当检测温度Tdi进一步高于比第二上限值高的第三上限值时,控制部90发出压缩机20的停止指令。
如上所述,基本上通过第一注入控制实现压缩机20的排出温度的降低、空调装置10的运转效率的提高,但控制部90利用储罐出口压力传感器92始终对主制冷剂流路11a的与分支管62连接的连接点附近的制冷剂的压力Ph2(室外液体管压力Ph2)进行监视。此外,当主制冷剂流路11a的室外液体管压力Ph2低于阈值时,控制部90从第一注入控制切换至第二注入控制。这是因为:当室外液体管压力Ph2降低时,为了使在第一注入流路65中流动的制冷剂成为过热气体就不得不极度减小第一注入用电动阀63的开度,从而无法确保注入量(流入中间注入端口23的制冷剂量)。在室外液体管压力Ph2低于阈值时进行的第二注入控制中,第一注入用电动阀63被关闭,取而代之的是打开第二注入用电动阀84,积存于高压储罐80内部的制冷剂的气体成分经由第二注入流路82从中间注入端口23被供给至压缩机20。室外液体管压力Ph2较低,因此,从室内单元12朝室外单元11返回来的制冷剂较多地发生闪蒸,在高压储罐80中存在制冷剂的气体成分。
在该第二注入控制中,也可不关闭第一注入用电动阀63,而是继续基于第一注入用温度传感器96的检测温度Tsh对第一注入用电动阀63进行开度调节。然而,室外液体管压力Ph2低于阈值,因此,在第二注入控制中,在第二注入流路82中流动的制冷剂的量比在第一注入流路65中流动的制冷剂的量大。另外,在第二注入控制中,第二注入用电动阀84的开度根据排出温度传感器93的检测温度Tdi进行调节。
另外,即便在空调装置10启动时,在处于运转状态的室内单元12的数量较少的情况下,也可想象出压缩机20的排出温度升高的情况,因此,在规定条件时进行中间注入。具体而言,根据外部气体温度的条件、热开启容量(打开室内膨胀阀42而使制冷剂流动的室内单元12的容量的合计)的条件,判断是否需要进行中间注入。在该启动时进行中间注入的情况下,以压缩机20不会进行液体压缩的方式,进行逐渐增大第一注入用电动阀63的开度的控制。
(4)空调装置的特征
(4-1)
在本实施方式的空调装置10中,当进行第一注入控制时,主要是从主制冷剂流路11a分支的制冷剂在分支管62的第一注入用电动阀63中被减压,并在注入用热交换器64中被加热。此外,减压、加热而成为气液两相的闪蒸气体、饱和气体或过热气体的制冷剂经由第一注入流路65而朝压缩机20流动,并起到降低压缩机20的排出温度的作用。另一方面,当进行第二注入控制时,主要是积存于高压储罐80内部的制冷剂的气体成分(饱和气体)经由第二注入流路82而朝压缩机20流动,起到降低压缩机20的排出温度的作用。这样,空调装置10能在主要使制冷剂流动至第一注入流路65的第一注入控制与主要使制冷剂流动至第二注入流路的第二注入控制之间进行切换。
因此,在从主制冷剂流路11a分支的室外单元11的液体制冷剂的压力较低,即便在注入用热交换器64中进行加热都不能确保从第一注入流路65流动至压缩机20的制冷剂的量情况下,也能切换至第二注入控制以降低压缩机20的排出温度。另外,除了第一注入控制之外,还能进行第二注入控制,因此,无需极端地增大注入用热交换器64的尺寸以便无论是哪种制冷剂状态都可确保流动至压缩机20的制冷剂的干燥度,从而能抑制注入用热交换器64的尺寸变大,并能确保压缩机20的排出温度降低功能。
(4-2)
在本实施方式的空调装置10中,将制冷运转时所需的制冷剂量封入制冷剂回路,因此,在制热运转时,虽然还取决于负载状况,但朝室外单元11返回来的高压制冷剂容易发生闪蒸。但是,在欲经由第一注入用电动阀63及注入用热交换器64朝压缩机20流动的制冷剂的压力(在第一注入用电动阀63中减压前的制冷剂的压力)较低的情况下,可想象出不能确保从注入用热交换器64流出的制冷剂的量、干燥度的情况。
鉴于此,在空调装置10中,根据分支管62分支的主制冷剂流路11a的制冷剂的压力进行第一注入控制和第二注入控制的切换。具体而言,利用储罐出口压力传感器92,对主制冷剂流路11a的与分支管62连接的连接点附近的制冷剂的压力Ph2(室外液体管压力Ph2)始终进行监视,当主制冷剂流路11a的室外液体管压力Ph2低于阈值时,控制部90从第一注入控制切换至第二注入控制。储罐出口压力传感器92设置于主制冷剂流路11a中的在制冷运转中起到冷凝器的作用的室外热交换器30与起到膨胀机构的作用的室内膨胀阀42之间的部分。另外,储罐出口压力传感器92设置于主制冷剂流路11a中的在制热运转中起到冷凝器的作用的室内热交换器50与起到膨胀机构的作用的室外膨胀阀41之间的部分。即,在空调装置10中,根据冷凝器与膨胀机构之间的主制冷剂流路11a的制冷剂的压力进行第一注入控制和第二注入控制的切换。
藉此,即便是几乎不能进行使用第一注入流路65的中间注入的状况,也能使积存于高压储罐80内部的制冷剂的气体成分经由第二注入流路82而朝压缩机20的中间注入端口23供给,以使压缩机20的排出温度降低。在该空调装置10中,尤其在制热运转时,可想象出从第一注入控制切换至第二注入控制的情况。
另外,控制部90基本上通过第一注入控制来实现压缩机20的排出温度的降低和空调装置10的运转效率的提高。这是因为:通过第一注入用电动阀63的开度调节,既能使流过第一注入流路65而被中间注入的制冷剂成为过热气体,也能使其成为湿润气体(闪蒸气体)。此外,在第一注入控制中,当排出温度Tdi超过第一上限值时,控制部90中止基于第一注入用温度传感器96的检测温度Tsh对第一注入用电动阀63进行的开度调节,并转移至基于排出温度传感器93的检测温度Tdi对第一注入用电动阀63进行的开度调节,使冷却效果较高的湿润气体流过第一注入流路65而被中间注入。另外,第二注入控制在返回至室外单元11的高压制冷剂的压力降低的情况下能用高压储罐80简单地确保气体,因而可以说是较为理想的控制,但另一方面,第二注入控制仅能对饱和气体进行中间注入,因此冷却效果较小。此外,为了进行第二注入控制,在故意降低返回至室外单元11的高压制冷剂的压力的情况下,当室内膨胀阀42未被完全关闭时,压差会使制冷剂较多地流动至制热运转中停止的室内单元12和处于热关闭状态的室内单元12,从而会因多余制热而产生无用的能量消耗。因此,在本实施方式的空调装置10中,基本上通过第一注入控制来实现压缩机20的排出温度的降低和空调装置10的运转效率的提高。
(4-3)
在本实施方式的空调装置10中,使在各注入流路65、82中流动的制冷剂与压缩机20内的中压制冷剂合流,因此,能一边抑制压缩机20的转速,一边确保能力,从而提高了运转效率。
(5)变形例
(5-1)变形例A
在上述实施方式的空调装置10中,利用储罐出口压力传感器92对主制冷剂流路11a的与分支管62连接的连接点附近的制冷剂的压力Ph2(室外液体管压力Ph2)始终进行监视,根据该室外液体管压力Ph2进行第一注入控制与第二注入控制的切换,但也能以不设置储罐出口压力传感器92的方式推测出室外液体管压力。例如,也可根据从压缩机20排出的高压制冷剂的压力(排出压力传感器91的检测值)、吸入流路27的低压制冷剂的压力、压缩机20的运转频率求出制冷剂循环量,以运算出室外膨胀阀41、室内膨胀阀42中的减压量,并由该减压量和高低压差运算出主制冷剂流路11a的注入用热交换器64附近的制冷剂压力。既可以设置压力计来对吸入流路27的低压制冷剂的压力进行检测,也可由制冷剂饱和温度等运算出吸入流路27的低压制冷剂的压力。
(5-2)变形例B
在上述实施方式中,根据主制冷剂流路11a的与分支管62连接的连接点附近的制冷剂压力(室外液体管压力Ph2)进行第一注入控制和第二注入控制的切换,但也能根据与室外液体管压力Ph2相关联的检测值进行切换,而不是根据室外液体管压力Ph2自身的检测值、推测值来进行切换。例如,在根据第一注入用电动阀63中被减压、注入用热交换器64中热交换后的制冷剂的压力及温度(第一注入用温度传感器96的检测值)判断出利用第一注入流路65进行中间注入会导致制冷剂流量和制冷剂干燥度超出期望范围的情况下,也能意识到室外液体管压力Ph2降低而从第一注入控制转移至第二注入控制。
(5-3)变形例C
在上述实施方式的空调装置10中,进行将在各注入流路65、82中流动的制冷剂吸入至压缩机20的中间注入端口23的中间注入,但如图4所示,也能通过将在各注入流路65、82中流动的制冷剂吸入至吸入流路27来降低压缩机20的排出温度。
图4所示的空调装置110是将上述实施方式的空调装置10的室外单元11置换为室外单元111后的装置。室外单元111是将上述室外单元11的压缩机20置换为压缩机120、并将第一注入流路65及第二注入流路82的连接对象改为吸入流路27后的装置。
室外单元111的压缩机120是经由压缩机附属容器28从吸入流路27吸入气体制冷剂、并将压缩后的高压制冷剂排出至制冷剂配管29的装置,其未包括中间注入端口。另外,在室外单元111中,将从高压储罐80朝压缩机120延伸的第二注入流路82的前端以及从注入用热交换器64朝压缩机120延伸的第一注入流路65的前端连接至合流配管,并将该合流配管27a的前端如图4所示连接至吸入流路27。藉此,在各注入流路65、82中流动而来的制冷剂与在吸入流路27中流动的低压气体制冷剂合流,并被吸入至压缩机120。即便在该情况下,也能通过注入控制降低压缩机120的排出温度。另外,与上述实施方式相同地进行第一注入控制和第二注入控制的切换,另外,还能起到与上述实施方式相同的效果。
<第二实施方式>
(1)空调装置的结构
在第二实施方式的空调装置中,将使用R32作为制冷剂的上述第一实施方式的空调装置10的室外单元11置换为图5所示的室外单元211。在该第二实施方式的空调装置中,室外单元211配置于比室内单元12低的位置,室外单元211的高度位置与室内单元12中的位于最高处的室内单元的高度位置相差很大,两者的高低差变大。以下,以对与第一实施方式的室外单元11重复的一部分零件标注相同的符号并省略说明的形式对室外单元211进行说明。
室外单元211主要具有压缩机20、四通切换阀15、室外热交换器30、室外膨胀阀41、桥式回路70、高压储罐280、第一注入用电动阀263、注入用热交换器264、第二注入用电动阀284、中间注入开闭阀266、吸入注入开闭阀268、液体侧截止阀17及气体侧截止阀18。
压缩机20、压缩机附属容器28、吸入流路27、压缩机20的排出侧的制冷剂配管29、排出温度传感器93、中间注入端口23、四通切换阀15、液体侧截止阀17、气体侧截止阀18、室外热交换器30、室外膨胀阀41、室外风扇35及桥式回路70与第一实施方式相同,因此,省略说明。
高压储罐280是作为制冷剂贮存箱起作用的容器,其设于室外膨胀阀41与液体侧截止阀17之间。在制冷运转时和制热运转时均供高压制冷剂流入的高压储罐280中所积存的剩余制冷剂的温度被保持得比较高,因此,不产生包含冷冻机油在内的剩余制冷剂发生两层分离而使冷冻机油集中于上部这样的不良情况。在从高压储罐280的下部朝注入用热交换器264延伸的储罐出口配管上配置有储罐出口压力传感器292。储罐出口配管是后述主制冷剂流路211a的一部分。储罐出口压力传感器292是对高压的液体制冷剂的压力值(高压值)进行检测的传感器。
在高压储罐280的内部空间中的下部通常存在液体制冷剂,并在上部通常存在气体制冷剂,但旁通流路282从该内部空间的上部朝压缩机20延伸。旁通流路282是起到了将积存于高压储罐280内部的制冷剂的气体成分引导至压缩机20的作用的配管。在旁通流路282上设有能进行开度调节的第二注入用旁通电磁阀284。当打开该第二注入用旁通电动阀284时,通过注入共用管202,使气体制冷剂流动至后述中间注入流路265或吸入注入流路267。
在高压储罐280的出口和桥式回路70的出口止回阀72、74之间设有注入用热交换器264。另外,分支管262从连接高压储罐280的出口和注入用热交换器264的主制冷剂流路211a的一部分分支。主制冷剂流路211a是连接室外热交换器30和室内热交换器50的液体制冷剂的主流路。
在分支管262上设有能调节开度的第一注入用电动阀263。另外,分支管262与注入用热交换器264的第二流路264b连接。即,当注入用电动阀263打开时,从主制冷剂流路211a朝分支管262分支的制冷剂在第一注入用电动阀263中被减压,并流动至注入用热交换器264的第二流路264b。
第一注入用电动阀263中减压而流动至注入用热交换器264的第二流路264b的制冷剂与在注入用热交换器264的第一流路264a中流动的制冷剂进行热交换。在该注入用热交换器264中进行热交换之后流经分支管262的制冷剂经由注入共用管202流动至后述中间注入流路265或吸入注入流路267。另外,在分支管262的注入用热交换器264的下游侧安装有对在注入用热交换器264中热交换器后的制冷剂温度进行检测的注入用温度传感器296。
注入用热交换器264是采用二重管结构的内部热交换器,其第一流路264a的一端与高压储罐280的出口连接,第一流路264a的另一端与桥式回路70的出口止回阀72、74连接。
注入共用管202是将从高压储罐280延伸出的旁通流路282及从主制冷剂流路211a经由注入用热交换器264延伸出的分支管262的各前端与中间注入开闭阀266及吸入注入开闭阀268连接的配管。当第一注入用电动阀263和第二注入用旁通电动阀284中的至少一个打开、且中间注入开闭阀266或吸入注入开闭阀268打开时,制冷剂在注入共用管202中流动,以进行中间注入或吸入注入。
中间注入流路265从与注入共用管202连接的中间注入开闭阀266朝压缩机20延伸。具体而言,中间注入流路265的一端与中间注入开闭阀266连接,中间注入流路265的另一端与压缩机20的中间注入端口23连接。
吸入注入流路267从与注入共用管202连接的中间吸入开闭阀268朝吸入流路27延伸。具体而言,吸入注入流路267的一端与吸入注入开闭阀268连接,吸入注入流路267的另一端与吸入流路27中的将压缩机附属容器28和压缩机20连接的配管连接。
中间注入开闭阀266及吸入注入开闭阀268是打开状态和关闭状态进行切换的电磁阀。
(2)空调装置的动作
接着,对第二实施方式的空调装置的动作进行说明。另外,以下说明的各种运转中的控制由作为运转控制元件起作用的控制单元211的控制部进行。
(2-1)制冷运转的基本动作
在制冷运转时,四通切换阀15处于图5的实线所示的状态,即处于来自压缩机20的排出气体制冷剂流动至室外热交换器30且吸入流路27与气体侧截止阀18连接的状态。室外膨胀阀41处于全开状态,对室内膨胀阀42进行开度调节。另外,截止阀17、18处于打开状态。
在该制冷剂回路的状态下,从压缩机20排出的高压气体制冷剂经由四通切换阀15而被输送至作为制冷剂的冷凝器起作用的室外热交换器30,并与由室外风扇35供给来的室外空气进行热交换而被冷却。室外热交换器30中冷却而液化的高压制冷剂在注入用热交换器264中变为过冷却状态,并被输送至各室内单元12。各室内单元12的动作与上述第一实施方式相同。从各室内单元12返回至室外单元11的低压气体制冷剂经由四通切换阀15而再次被吸入至压缩机20。基本而言,就这样进行室内的制冷。
(2-2)制热运转的基本动作
在制热运转时,四通切换阀15处于图5的虚线所示的状态,即处于压缩机20的排出侧的制冷剂配管29与气体侧截止阀18连接且吸入流路27与室外热交换器30连接的状态。对室外膨胀阀41及室内膨胀阀42进行开度调节。另外,截止阀17、18处于打开状态。
在该制冷剂回路的状态下,从压缩机20排出的高压气体制冷剂经由四通切换阀15及气体制冷剂连通管14而被输送至各室内单元12。各室内单元12的动作与上述第一实施方式相同。再次返回至室外单元11的高压制冷剂经由高压储罐280而在注入用热交换器264中变为过冷却状态,并朝室外膨胀阀41流动。在室外膨胀阀41中被减压而成为低压的气液两相状态的制冷剂流入作为蒸发器起作用的室外热交换器30。流入室外热交换器30的低压的气液两相状态的制冷剂与由室外风扇35供给来的室外空气进行热交换而被加热、蒸发,进而成为低压的制冷剂。从室外热交换器30流出的低压气体制冷剂经由四通切换阀15而再次被吸入至压缩机20。基本而言,就这样进行室内的制热。
(2-3)各运转中的注入控制
控制部在制冷运转、制热运转时以运转能力的提高、压缩机20的排出温度的降低为目的,原则上进行中间注入或吸入注入。中间注入是指利用中间注入流路265将从注入用热交换器264和/或高压储罐280朝注入共用管202流动的制冷剂注入至压缩机20的中间注入端口23。吸入注入是指利用吸入注入流路265将从注入用热交换器267和/或高压储罐280朝注入共用管202流动的制冷剂注入至吸入流路27并吸入至压缩机20。中间注入和吸入注入均具有降低压缩机20的排出温度的效果。另外,中间注入还具有提高运转能力的效果。
控制部根据被逆变器控制的压缩机20的转速(或者频率)、从压缩机20排出并由排出温度传感器93检测出的制冷剂的排出温度Tdi、由注入用热交换器264下游侧的注入用温度传感器296检测出的注入制冷剂温度等进行注入控制。具体而言,执行进行中间注入的中间注入控制或进行吸入注入的吸入注入控制。另外,在不应该进行中间注入和吸入注入的条件时,控制部在不进行任一注入的非注入状态下进行运转。换言之,控制部选择性地进行中间注入控制、吸入注入控制及完全不实施注入的非注入控制。
接着,参照图6A~图6D对控制部的注入控制的流程进行说明。
首先,在步骤S21中,对压缩机20的转速比规定的阈值大还是小进行判断。规定的阈值例如是非常小的转速,其被设定为无法设定为比其更小的转速的值或当转速降低至比其低时会导致压缩机用电动机的效率降低的值。
(2-3-1)中间注入控制
在步骤S21中判断出压缩机20的转速处于阈值以上时,转移至步骤S22,并判断是处于制冷运转中还是处于制热运转中。此处,若是处于制热运转中,则进行主要使从高压储罐280引出的气体制冷剂流动至中间注入流路265的中间注入。
(2-3-1-1)制热时的中间注入控制
当在步骤S22中判断为处于制热运转中时,转移至步骤S23,对由排出温度传感器93检测出的压缩机20的排出制冷剂的排出温度Tdi是否比第一上限值高进行判断。例如,第一上限值被设定为95℃。此处,若是“否”,则转移至步骤S24,将中间注入开闭阀266设为打开状态,并将吸入注入开闭阀268设为关闭状态。当已经处于上述状态时,维持上述状态。另外,在步骤S24中,对第一注入用电动阀263及第二注入用旁通电动阀284各自的开度进行调节。排出温度Tdi处于平常范围,因此,第一注入用电动阀263根据基本的制热运转的控制进行开度调节,以使从高压储罐280流出并在主制冷剂流路211a中流动的制冷剂具有规定的过冷度。另外,对第二注入用旁通电动阀284进行开度调节,以使高压储罐280的气体制冷剂流动至中间注入流路265。另一方面,在步骤S23中,当判断为排出温度Tdi比第一上限值高时,转移至步骤S25。此处,需要降低排出温度Tdi,因此,根据该排出温度Tdi对第一注入用电动阀263及第二注入用旁通电动阀284各自的开度进行调节。具体而言,在步骤S25中,以尽快使排出温度Tdi低于第一上限值的方式进行使中间注入的气体制冷剂变得湿润的湿润控制。即,为了提高中间注入的冷却效果,以中间注入的气体制冷剂变为气液两相的闪蒸气体的方式对第一注入用电动阀263等的开度进行调节。
(2-3-1-2)制冷时的中间注入控制
当在步骤S22中判断为处于制冷运转中时,转移至步骤S26,对排出温度Tdi是否比第一上限值高进行判断。此处,若排出温度Tdi比第一上限值高,则转移至步骤S27,为了进行使中间注入的气体制冷剂变得湿润的湿润控制而主要使制冷剂从注入用热交换器264朝中间注入流路265流动。具体而言,在步骤S27中,将中间注入开闭阀266设为打开状态,并将吸入注入开闭阀268设为关闭状态,此外,根据排出温度Td1控制第一注入用电动阀263的开度。另外,在步骤S27中,根据需要打开第二注入用旁通电动阀284。在该步骤S27中,气液两相的湿润气体制冷剂从注入用热交换器264被中间注入至压缩机20,因此,能期待升高的排出温度Tdi急剧降低。
在步骤S26中,当判断出排出温度Tdi比第一上限值低、无需降低排出温度Tdi时,使用来自高压储罐280的制冷剂及来自注入用热交换器264的制冷剂这两者来进行中间注入。具体而言,经由步骤S28、步骤S29转移至步骤S30,将中间注入开闭阀266设为打开状态,并将吸入注入开闭阀268设为关闭状态,此外,还调节第一注入用电动阀263的开度及第二注入用旁通电动阀284的开度。在步骤S28中,对高压储罐280的出口的储罐出口压力传感器292检测出的液体制冷剂的高压值是否比阈值低进行判断。该阈值是根据空调装置的室外单元211和室内单元12的高低差(设置部位的高度差)等被初始设定的值,并被设定为以下值:若高压值比该阈值低,则制冷剂在流过室内单元12的室内膨胀阀42之前变为闪蒸气体的状态、而导致通过声音变大。在步骤S28中判断为高压值比阈值低时,需要提高高压值,因此,增加在稍微节流的状态下的室外膨胀阀41的开度,缓和室外膨胀阀41中的减压程度。藉此,高压储罐280的制冷剂气体成分减少,注入制冷剂量全体中的来自高压储罐280的气体制冷剂量减小,来自高压储罐280的注入比率减小。另一方面,若在步骤S28中高压值高于阈值,则就以这样的注入比率转移至步骤S30。在步骤S30中,如上所述中间注入开闭阀266打开,从高压储罐280流动而来的制冷剂及从注入用热交换器264流动而来的制冷剂这两者都从中间注入流路265流动至压缩机20的中间注入端口23。此外,在步骤S30中,根据注入用热交换器264下游侧的注入用制冷剂的温度Tsh进行注入用电动阀263的开度调节,另外,根据注入比率与室外膨胀阀41的开度联动地进行第二注入用旁通电动阀284的开度调节。
(2-3-2)用于维持低能力的控制
上述步骤S22~步骤S30是在步骤S21中判断为压缩机20的转速处于阈值以上时的控制,但由于还存在降低压缩机20的转速以采用更低能力的余地,因此,基本上可实现基于注入的运转能力提高。因此,选择中间注入,而不是吸入注入。
但是,在步骤S21中判断为压缩机20的转速比阈值小时,这意味着压缩机20已经降低至低能力,提高运转能力是与用户要求相背驰的,因此,进行使低能力状态的压缩机20维持在这样的能力的控制。
(2-3-2-1)吸入注入控制
当在步骤S21中判断为压缩机20的转速比阈值小时,转移至步骤S31,对排出温度Tdi是否比第一上限值高进行判断。此处,若排出温度Tdi比第一上限值高,则需要降低排出温度Tdi,因此,转移至步骤S33或步骤S34,并进行吸入注入。
(2-3-2-1-1)制热时的吸入注入控制
在步骤S31中判断为排出温度Tdi比第一上限值高,此外还在步骤S32中判断为处于制热运转中时,进行主要使来自高压储罐280的制冷剂从吸入注入流路267流动至吸入流路27的吸入注入。具体而言,在步骤S33中,将中间注入开闭阀266设为关闭状态,并将吸入注入开闭阀268设为打开状态。此外,根据排出温度Tdi,以在制热运转中积存于高压储罐280的气体制冷剂较多地流动至吸入注入流路267的方式调节第二注入用旁通电动阀284的开度,另外,还以使从注入用热交换器264流动至吸入注入流路267的制冷剂变为闪蒸气体的方式调节第一注入用电动阀263的开度。
(2-3-2-1-2)制冷时的吸入注入控制
在步骤S31中判断为排出温度Tdi比第一上限值高,此外还在步骤S32中判断为处于制冷运转中时,进行主要使来自注入用热交换器264的制冷剂流动至吸入注入流路267的吸入注入。具体而言,在步骤S34中,将中间注入开闭阀266设为关闭状态,并将吸入注入开闭阀268设为打开状态。此外,根据排出温度Tdi,以从注入用热交换器264流动至吸入注入流路267的制冷剂变为闪蒸气体的方式调节第一注入用电动阀263的开度。另外,在步骤S34中,根据需要打开第二注入用旁通电动阀284。
(2-3-2-2)非注入控制
在步骤S31中,当判断为排出温度Tdi比第一上限值低、无需降低排出温度Tdi时,进行采用非注入状态的选择。即,既不需要进行用于降低排出温度Tdi的吸入注入及中间注入,也不需要进行用于提高运转能力的中间注入,停止这些注入是理想的,因此,采用非注入状态。在步骤S35中,控制部将中间注入开闭阀266及吸入注入开闭阀268设为关闭状态,并将第一注入用电动阀263的开度及第二注入用旁通电动阀284的开度设为最小开度。当最小开度为零时,第一注入用电动阀263的开度及第二注入用旁通电动阀284处于全关闭状态。
这样,在第二实施方式的空调装置中,在因排出温度Td较低而无需利用吸入注入和中间注入降低压缩机20的温度,且因要求低能力而减小压缩机20的转速的情况下,选择、执行非注入控制。藉此,能抑制因吸入注入或中间注入而产生的能力提高及运转效率的降低,在第二实施方式的空调装置中,能确保运转效率并能满足低能力的要求。
符号说明
10 空调装置(制冷装置)
11a、111a 主制冷剂流路
20 压缩机
27 吸入流路
30 室外热交换器(冷凝器、蒸发器)
41 室外膨胀阀(膨胀机构)
42 室内膨胀阀(膨胀机构)
50 室内热交换器(蒸发器、冷凝器)
62、262 分支管(分支流路)
63、263 第一注入用电动阀(第一开度调节阀)
64、264 注入用热交换器
65、265 第一注入流路
80、280 高压储罐(制冷剂贮存箱)
82、282 第二注入流路
84 第二注入用电动阀(第二开度调节阀)
284 第二注入用旁通电动阀(第二开度调节阀)
90 控制部
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2009-127902号公报

Claims (3)

1.一种制冷装置(10),使用R32作为制冷剂,其特征在于,包括:
压缩机(20),该压缩机(20)从吸入流路(27)吸入低压制冷剂,并进行制冷剂的压缩以排出高压制冷剂;
冷凝器(30、50),该冷凝器(30、50)使从所述压缩机排出的高压制冷剂冷凝;
膨胀机构(42、41),该膨胀机构(42、41)使从所述冷凝器流出的高压制冷剂膨胀;
蒸发器(50、30),该蒸发器(50、30)使在所述膨胀机构中膨胀后的制冷剂蒸发;
分支流路(62、162),该分支流路(62、162)从将所述冷凝器与所述蒸发器连接的主制冷剂流路(11a、111a)分支;
第一开度调节阀(63、263),该第一开度调节阀(63、263)设于所述分支流路(62、162),并能调节开度;
注入用热交换器(64、264),该注入用热交换器(64、264)使在所述主制冷剂流路中流动的制冷剂与流过所述分支流路的所述第一开度调节阀的制冷剂进行热交换;
第一注入流路(65、265),该第一注入流路(65、265)将在所述分支流路中流动并从所述注入用热交换器流出的制冷剂朝所述压缩机或所述吸入流路引导;
制冷剂贮存箱(80、280),该制冷剂贮存箱(80、280)设于所述主制冷剂流路;
第二注入流路(82、282),该第二注入流路(82、282)将积存于所述制冷剂贮存箱内部的制冷剂的气体成分朝所述压缩机或所述吸入流路引导;以及
控制部(90),该控制部(90)在第一注入控制与第二注入控制之间进行切换,其中,所述第一注入控制是主要使制冷剂流过所述第一注入流路的控制,所述第二注入控制是主要使制冷剂流过所述第二注入流路的控制,
所述控制部根据所述冷凝器与所述膨胀机构之间的所述主制冷剂流路的制冷剂压力在所述第一注入控制与所述第二注入控制之间进行切换。
2.如权利要求1所述的制冷装置,其特征在于,
所述制冷装置还包括第二开度调节阀(84、284),该第二开度调节阀(84、284)设于所述第二注入流路(82、282),并能调节开度,
所述第一注入流路及所述第二注入流路使制冷剂与所述压缩机的中压制冷剂合流,
所述控制部在所述第一注入控制中主要使来自第一注入流路的制冷剂与所述压缩机的中压制冷剂合流,并在所述第二注入控制中主要使来自第二注入流路的制冷剂与所述压缩机的中压制冷剂合流。
3.如权利要求1所述的制冷装置,其特征在于,
所述控制部在所述第一注入控制、所述第二注入控制及非注入控制之间进行切换,其中,所述非注入控制是使制冷剂既不在所述第一注入流路中流动、也不在所述第二注入流路中流动的控制。
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