CN105008820B - 空调装置 - Google Patents
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Abstract
空调装置(100)具备:经由第二节流装置(14a)、与在过冷却热交换器(13)的第一流路中流动的制冷剂进行热交换的过冷却热交换器(13)的第二流路、以及第一开闭装置(19a),与储液器(15)的入口侧流路连接的第一旁通配管(4a);将过冷却热交换器(13)和第一开闭装置(19a)之间的第一旁通配管(4a)分支,经由第二开闭装置(19b),与压缩机(10)的喷射口连接的第二旁通配管(4b);将热源侧热交换器(12)和利用侧热交换器(17)之间的制冷剂配管分支,经由第三节流装置(14b),与压缩机(10)的入口侧和储液器(15)的出口侧之间的制冷剂配管连接的第三旁通配管(4c)。
Description
技术领域
本发明涉及例如适用于大楼用多联式空调等的空调装置。
背景技术
在大楼用多联式空调等空调装置中,当在外部气温是低温时进行制热运转时,由于压缩机的排出温度变得过高,因此无法增大压缩机的频率,不能使其发挥所需要的制热能力。另外,如果使用R32等制冷剂,则在外部气温高而进行制冷运转时,压缩机的排出温度也会变得过高。因此,需要降低压缩机的排出温度,以便能够供给与负荷相应的热量。存在一种为了降低压缩机的排出温度而具有从冷冻循环的高压液管向压缩机的中间进行液体喷射的回路、并且能够无论运转状态如何都能够将排出温度控制为设定温度的空调装置(例如,专利文献1)。
还存在一种在制冷运转和制热运转的任意一方中都能够将冷冻循环的高压状态的液体制冷剂向压缩机的吸入侧喷射的空调装置(例如,专利文献2)。
还存在一种在冷凝器的出口侧具备过冷却热交换器、控制向过冷却热交换器流动的制冷剂流量、来控制压缩机的排出温度的空调装置(例如,专利文献3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2005-282972号公报(第4页、图1等)
专利文献2:日本特开平2-110255号公报(第3页、图1等)
专利文献3:日本特开2001-227823号公报(第4页、图1等)
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1记载的空调装置中,只记载了从高压液管向压缩机的中间喷射的方法,但存在当使冷冻循环的循环路径反向的情况下(制冷、制热的切换)等无法应对的课题。
在专利文献2记载的空调装置中,与室内侧和室外侧这两者的节流装置并联地设置有止回阀,因此,形成在制冷时和制热时都能够对液体制冷剂进行吸入喷射的结构。但是,存在如下课题:为此需要特殊的室内机,不能采用止回阀没有与节流装置并联连接的通常的室内机,不是通用的结构。
在专利文献3记载的空调装置中,用附属于过冷却热交换器的节流装置控制向过冷却热交换器流动的制冷剂的流量,来控制排出温度。因此,不能将排出温度和冷凝器出口的过冷却度这两者分别地控制为目标值,在制冷运转中,不能在保持适当的过冷却度的同时适当地控制排出温度。因此,在连接室外机和室内机的延长配管长的情况下,如果将排出温度控制为目标值,则不能将室外机出口的过冷却度控制为目标值,存在由于延长配管中的压力损失而流入室内机的制冷剂两相化的可能性。因此,在如多联式的空调装置等那样地在室内机中具备节流装置的情况下,如果制冷剂在节流装置的入口侧成为两相,则存在产生声音或控制变得不稳定的课题。
本发明是为了解决上述课题而做出的,其第一目的是得到一种空调装置,该空调装置在制冷运转和制热运转这两者中,能够将压缩机的排出温度控制为适当的温度,并且能够将制冷运转时的从室外机流出的制冷剂的过冷却度保持为适当的值,即使在延长配管长的情况下,也能够使制冷剂以液体制冷剂的状态流入室内机,能够进行稳定的控制。另外,本发明的第二目的是得到一种空调装置,该空调装置在外部气温为低温时的制热运转中,能够使压缩机的排出温度降低,并且,能够发挥所需要的制热能力。
用于解决课题的手段
本发明的空调装置将压缩机、第一热交换器、使高温的制冷剂和低温的制冷剂进行热交换来使高温的制冷剂过冷却的过冷却热交换器的第一流路、第一节流装置、第二热交换器、以及储液器用制冷剂配管连接,使制冷剂在内部循环来构成冷冻循环,所述压缩机具有用于从外部向压缩室的内部导入制冷剂的喷射口,将所述储液器设置在所述压缩机的吸入侧,并具备:第一旁通配管,所述第一旁通配管将所述第一热交换器和所述第二热交换器之间的所述制冷剂配管分支,经由第二节流装置、与在所述过冷却热交换器的所述第一流路中流动的制冷剂进行热交换的所述过冷却热交换器的第二流路、以及第一开闭装置,与所述储液器的入口侧流路连接;第二旁通配管,所述第二旁通配管在所述过冷却热交换器和所述第一开闭装置之间的所述第一旁通配管分支,经由第二开闭装置,与所述压缩机的喷射口连接;以及,第三旁通配管,所述第三旁通配管将所述第一热交换器和所述第二热交换器之间的所述制冷剂配管分支,经由第三节流装置,与所述压缩机的入口侧和所述储液器的出口侧之间的所述制冷剂配管连接。
发明的效果
本发明的空调装置在制冷运转和制热运转这两者中,能够使压缩机的排出温度不变得过高。因此,根据本发明的空调装置,能够防止压缩机的损伤,使压缩机的寿命变长,并且,在外部气温为低温时的制热运转中,能够发挥所需要的制热能力。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的空调装置的设置例的概略图。
图2是表示本发明的实施方式1的空调装置的回路结构的一例的概略回路结构图。
图3是表示本发明的实施方式1的空调装置的制冷运转模式时的制冷剂和热介质的流动的系统回路图。
图4是本发明的实施方式1的空调装置的制冷运转模式时的p-h线图(压力-焓线图)。
图5是表示本发明的实施方式1的空调装置的制热运转模式时的制冷剂和热介质的流动的系统回路图。
图6是本发明的实施方式1的空调装置的制热运转模式时的p-h线图(压力-焓线图)。
图7是在本发明的实施方式1的空调装置的制热运转模式时存在两台停止的室内机的情况下的p-h线图(压力-焓线图)。
具体实施方式
以下,根据附图来说明本发明的实施方式。此外,包含图1在内,在以下的附图中,存在各构成部件的大小关系与实际不同的情况。另外,包含图1在内,在以下的附图中,附以相同符号的部分是相同或相当的部分,这在说明书的全文中是共通的。此外,在说明书全文中示出的构成要素的形态只是例示而已,而本发明不限定于这些记载。
图1是表示本发明的实施方式的空调装置的设置例的概略图。根据图1来说明空调装置的设置例。该空调装置通过利用使制冷剂循环的冷冻循环,从而能够选择制冷模式或制热模式中的任意一方作为运转模式。
在图1中,本实施方式的空调装置具有作为热源机的一台室外机1、和多台室内机2。室外机1和室内机2由供制冷剂导通的延长配管(制冷剂配管)5连接,由室外机1产生的冷能或热能被配送至室内机2。
室外机1通常配置在大楼等建筑物9的外部的空间(例如,屋顶等)即室外空间6,并向室内机2供给冷能或热能。室内机2配置在能够向建筑物9的内部的空间(例如,居室等)即室内空间7供给经温度调节的空气的位置,向作为空调对象空间的室内空间7供给制冷用空气或制热用空气。
如图1所示,在本实施方式的空调装置中,使用两根延长配管5将室外机1和各室内机2分别连接。
此外,在图1中,例示了室内机2是顶棚盒式的情况,但不限定于此,也可以是顶棚埋入型或顶棚悬吊式等,只要是能够将制热用空气或制冷用空气向室内空间7直接地或经由管道等吹出,可以是任何种类的结构。
在图1中,例示了室外机1设置于室外空间6的情况,但不限定于此。例如,室外机1也可以设置于带有换气口的机械室等被包围的空间,只要能够用排气管道将废热向建筑物9的外部排出,也可以设置在建筑物9的内部,或者,也可以采用水冷式的室外机1,设置在建筑物9的内部。无论将室外机1设置在怎样的场所,都不会产生特别大的问题。
另外,室外机1和室内机2的连接台数不限定于图1中图示的台数,而是与设置有本实施方式的空调装置的建筑物9相应地确定台数即可。
图2是表示本实施方式的空调装置(以下称为空调装置100)的回路结构的一例的概略回路结构图。根据图2,说明空调装置100的详细结构。如图2所示,室外机1和室内机2由延长配管5连接。
[室外机1]
压缩机10、四通阀等制冷剂流路切换装置11、热源侧热交换器12、和储液器15由制冷剂配管串联地连接地搭载在室外机1中。另外,在室外机1中,设置有第一旁通配管4a、第二旁通配管4b、第三旁通配管4c、节流装置14a、节流装置14b、节流装置14c、开闭装置19a、开闭装置19b、过冷却热交换器13、和液体分离器18。
压缩机10吸入制冷剂,将该制冷剂压缩成为高温高压的状态,由例如能够控制容量的变频压缩机等构成即可。此外,在对压缩机10的内部的制冷剂进行压缩的压缩室的侧面具备喷射口,所述喷射口能够将制冷剂从压缩机10的外部导入压缩室的内部。
另外,压缩机10例如也可以使用低压腔结构的压缩机,所述低压腔结构的压缩机在密闭容器内具有压缩室,密闭容器内成为低压的制冷剂压力气氛,将密闭容器内的低压制冷剂吸入压缩室并压缩。
并且,在压缩机10的喷射口连接有第二旁通配管4b。
制冷剂流路切换装置11对制热运转时的制冷剂的流动、和制冷运转时的制冷剂的流动进行切换。
热源侧热交换器12在制热运转时作为蒸发器发挥作用,在制冷运转时作为冷凝器(或散热器)发挥作用,在从省略图示的送风机被供给的空气和制冷剂之间进行热交换,并将该制冷剂蒸发气化或冷凝液化。
储液器15设置在压缩机10的吸入侧,储存在制冷剂回路中剩余的制冷剂。
第一旁通配管4a将位于节流装置14b的上游侧的第三旁通配管4c和位于储液器15的上游侧的制冷剂配管经由节流装置14a、过冷却热交换器13、和开闭装置19a连接。在制冷运转时,该第一旁通配管4a在将由冷凝器(热源侧热交换器12)冷凝、液化了的制冷剂利用节流装置14a的作用减压之后,经由过冷却热交换器13和开闭装置19a,作为低压的过热气体制冷剂向储液器15的上游侧旁通。
第二旁通配管4b将过冷却热交换器13和开闭装置19a之间的第一旁通配管4a、和设置于压缩机10的压缩室的喷射口经由开闭装置19b连接。在外部气温为低温时的制热运转中,为了提高制热能力,该第二旁通配管4b在将由液体分离器18分离的第一中压的液体制冷剂利用节流装置14a的作用减压之后,经由过冷却热交换器13和开闭装置19b,作为比第一中压压力低的第二中压且干燥度大的两相制冷剂向压缩机10的压缩室的内部喷射。
第三旁通配管4c将液体分离器18、以及储液器15与压缩机10之间制冷剂配管经由节流装置14b连接。在制冷运转时和制热运转时,该第三旁通配管4c在将高压或中压的液体制冷剂利用节流装置14b的作用减压,作为低压的两相制冷剂向储液器15与压缩机10之间的流路旁通。
节流装置14a具有作为减压阀或膨胀阀的功能,将制冷剂减压使其膨胀。节流装置14a设置于过冷却热交换器13的上游侧的第一旁通配管4a。节流装置14a由开度能够可变地控制的、例如电子式膨胀阀等构成即可。
节流装置14b具有作为减压阀或膨胀阀的功能,将制冷剂减压使其膨胀。节流装置14b设置于第三旁通配管4c。节流装置14b由开度能够可变地控制的、例如电子式膨胀阀等构成即可。
节流装置14c具有作为减压阀或膨胀阀的功能,将制冷剂减压使其膨胀。节流装置14c设置在热源侧热交换器12和液体分离器18之间的制冷剂配管。节流装置14c由开度能够可变地控制的、例如电子式膨胀阀等构成即可。
开闭装置19a由二通阀、电磁阀、电子式膨胀阀等构成,对第一旁通配管4a进行开闭。开闭装置19a设置于过冷却热交换器13的下游侧的第一旁通配管4a。
开闭装置19b由二通阀、电磁阀、电子式膨胀阀等构成,对第二旁通配管4b进行开闭。开闭装置19b设置于第二旁通配管4b。
过冷却热交换器13例如由双管式热交换器等构成,在通过节流装置14c与液体分离器18之间的制冷剂配管的制冷剂、和通过节流装置14a与开闭装置19a之间的第一旁通配管4a的制冷剂之间进行热交换。此外,过冷却热交换器13不限定于双管式热交换器,只要能够对通过从热源侧热交换器12开始直到制冷运转时的室外机1的出口的制冷剂配管的制冷剂和通过第一旁通配管4a的制冷剂进行热交换,可以是任意的结构。
液体分离器18从在制冷剂配管中流动的制冷剂中分离液体制冷剂。在该液体分离器18连接有第三旁通配管4c。
此外,第一中压是指,比压缩机10的排出侧的高压低且比第二中压高的压力,所述第二中压是第二旁通配管4b的下游侧的压力,是压缩机10的压缩室的喷射口的压力。
另外,第二中压是指,比第一中压压力低的、第二旁通配管4b的下游侧的压力,是压缩机10的压缩室的喷射口的压力。
此外,在室外机1中,设置有各种检测装置(排出制冷剂温度检测装置21、高压检测装置22、低压检测装置23、液体制冷剂温度检测装置24、过冷却热交换器入口制冷剂温度检测装置25、过冷却热交换器出口制冷剂温度检测装置26)。由这些检测装置检测到的信息(温度信息、压力信息)被送向设置于室外机1的控制装置50,这些信息被用于对压缩机10的驱动频率、制冷剂流路切换装置11的切换、节流装置14a的开度、节流装置14b的开度、节流装置14c的开度、省略图示的向热源侧热交换器12送风的送风机的转速、开闭装置19a的开闭、开闭装置19b的开闭等的控制。
排出制冷剂温度检测装置21设置于压缩机10的排出流路,检测从压缩机10排出的制冷剂的温度,例如由热敏电阻等构成即可。
高压检测装置22设置于压缩机10的排出流路,检测从压缩机10排出的制冷剂的压力,例如由压力传感器等构成即可。
低压检测装置23设置于压缩机10的吸入流路,检测被吸入压缩机10的制冷剂的压力,例如由热敏电阻等构成即可。
液体制冷剂温度检测装置24设置于过冷却热交换器13和制冷运转时的室外机1的出口之间的制冷剂配管,检测流过设置位置的制冷剂的温度,例如由热敏电阻等构成即可。
过冷却热交换器入口制冷剂温度检测装置25设置于节流装置14a和过冷却热交换器13之间的第一旁通配管4a,检测流过设置位置的制冷剂的温度,例如由热敏电阻等构成即可。
过冷却热交换器出口制冷剂温度检测装置26设置于过冷却热交换器13和开闭装置19a之间的第一旁通配管4a,检测流过设置位置的制冷剂的温度,例如由热敏电阻等构成即可。
另外,控制装置50由微型计算机等构成,根据各种检测装置的检测信息和来自遥控器的指示,对压缩机10的驱动频率、制冷剂流路切换装置11的切换、节流装置14a~14c的开度、附属于热源侧热交换器12的省略图示的送风机的转速、开闭装置19a的开闭的切换、开闭装置19b的开闭的切换等进行控制,实行后述的各运转模式。
如上所述,压缩机10具有第二旁通配管4b连接的喷射口,能够向压缩机10的压缩室的内部喷射从高压或第一中压减压了的、比第一中压压力低的第二中压且干燥度大的两相制冷剂。通过向压缩机10的压缩室的内部喷射两相状态的制冷剂,从而能够降低压缩机10的排出温度,能够增大压缩机10的频率,因此,在外部气温为低温时的制热运转中,能够提高制热能力。
另外,在制热运转时,利用过冷却热交换器13的作用,能够增大蒸发器(热源侧热交换器12)的出口制冷剂和入口制冷剂的焓差,因此,能够以低压(压缩机10的吸入压力)高的状态运转,能够进一步提高制热能力。
此外,从外部导入制冷剂的第三旁通配管4c与压缩机10的吸入侧和储液器15之间的流路连接,能够向压缩机10的吸入侧喷射从高压或第一中压减压了的低压两相状态的制冷剂。通过向压缩机10的吸入侧喷射两相状态的制冷剂,从而能够在使用R32等压缩机10的排出温度成为高温的制冷剂的情况下降低压缩机10的排出温度。
控制装置50通过控制节流装置14a、节流装置14b、节流装置14c、开闭装置19a、开闭装置19b等,从而能够控制向储液器15的吸入侧喷射的制冷剂的流量和喷射的有无、经由第二旁通配管4b向压缩机10的压缩室的内部喷射的制冷剂的流量和喷射的有无、经由第三旁通配管4c向压缩机10的吸入侧喷射的制冷剂的流量和喷射的有无。此外,关于具体的控制动作,在后述的各运转模式的动作说明中进行说明。
此外,如上所述,控制装置50根据各种检测装置的检测信息和来自遥控器的指示,进行室外机1的各执行器的控制,在上述的执行器的控制以外,还控制压缩机10的驱动频率、附属于热源侧热交换器12的送风机的转速(包括开关ON/OFF)、制冷剂流路切换装置11的切换等,来实行后述的各运转模式。
[室内机2]
利用侧热交换器17和节流装置16分别串联地连接地搭载在室内机2中。该利用侧热交换器17由延长配管5与室外机1连接。利用侧热交换器17在从省略图示的送风机供给的空气和热介质之间进行热交换,生成用于向室内空间7供给的制热用空气或制冷用空气。节流装置16作为减压阀或膨胀阀发挥作用,将制冷剂减压并使其膨胀。节流装置16由开度能够可变地控制的、例如电子式膨胀阀等构成即可。
在图2中,例示了连接有四台室内机2的情况,从纸面下方开始图示了室内机2a、室内机2b、室内机2c、和室内机2d。另外,关于利用侧热交换器17,也与室内机2a~2d相应地,从纸面下侧开始图示了利用侧热交换器17a、利用侧热交换器17b、利用侧热交换器17c、利用侧热交换器17d。此外,关于节流装置16,也与室内机2a~2d相应地,从纸面下侧开始图示了节流装置16a、节流装置16b、节流装置16c、节流装置16d。此外,与图1同样地,室内机2的连接台数不限定于图2所示的四台。
另外,在室内机2中,设置有各种检测装置(利用侧热交换器液体制冷剂温度检测装置27、利用侧热交换器气体制冷剂温度检测装置28、利用侧热交换器中间制冷剂温度检测装置29)。由这些检测装置检测到的信息(温度信息)被送向设置于室内机2的控制装置(省略图示),被用于室内机2的执行器的控制。该控制装置由微型计算机等构成,根据各种检测装置的检测信息和来自遥控器的指示,控制附属于利用侧热交换器17的省略图示的送风机的转速、节流装置16的开度等,通过与控制装置50协作来实行后述的各运转模式。
利用侧热交换器液体制冷剂温度检测装置27设置于节流装置16与利用侧热交换器17之间的制冷剂配管,检测流过设置位置的制冷剂的温度,例如由热敏电阻等构成即可。关于利用侧热交换器液体制冷剂温度检测装置27,也与室内机2a~2d相应地,从纸面下侧开始图示了利用侧热交换器液体制冷剂温度检测装置27a、利用侧热交换器液体制冷剂温度检测装置27b、利用侧热交换器液体制冷剂温度检测装置27c、利用侧热交换器液体制冷剂温度检测装置27d。
利用侧热交换器气体制冷剂温度检测装置28设置在与利用侧热交换器液体制冷剂温度检测装置27相反侧的利用侧热交换器17的出入口,检测流过设置位置的制冷剂的温度,例如由热敏电阻等构成即可。关于利用侧热交换器气体制冷剂温度检测装置28,也与室内机2a~2d相应地,从纸面下侧开始图示了利用侧热交换器气体制冷剂温度检测装置28a、利用侧热交换器气体制冷剂温度检测装置28b、利用侧热交换器气体制冷剂温度检测装置28c、利用侧热交换器气体制冷剂温度检测装置28d。
利用侧热交换器中间制冷剂温度检测装置29设置在利用侧热交换器17的中间位置,检测流过设置位置的制冷剂的温度,例如由热敏电阻等构成即可。关于利用侧热交换器中间制冷剂温度检测装置29,与室内机2a~2d相应地,也从纸面下侧开始图示了利用侧热交换器中间制冷剂温度检测装置29a、利用侧热交换器中间制冷剂温度检测装置29b、利用侧热交换器中间制冷剂温度检测装置29c、利用侧热交换器中间制冷剂温度检测装置29d。此外,也可以不设置利用侧热交换器中间制冷剂温度检测装置29。关于设置利用侧热交换器中间制冷剂温度检测装置29的情况和不设置的情况的控制动作,在后叙述。
在本实施方式中,热源侧热交换器12相当于本发明的“第一热交换器”。
在本实施方式中,利用侧热交换器17(17a~17d)相当于本发明的“第二热交换器”。
在本实施方式中,节流装置16(16a~16d)相当于本发明的“第一节流装置”。
在本实施方式中,节流装置14a相当于本发明的“第二节流装置”。
在本实施方式中,节流装置14b相当于本发明的“第三节流装置”。
在本实施方式中,节流装置14c相当于本发明的“第四节流装置”。
下面说明空调装置100实行的各运转模式。该空调装置100根据来自各室内机2的指示将室外机1的运转模式确定为制冷运转模式或制热运转模式中的一方。即,空调装置100能够使全部的室内机2进行相同运转(制冷运转或制热运转),来进行室内的温度调节。此外,在制冷运转模式、制热运转模式中的任一方中,都能自由地进行各室内机2的运转/停止。
在空调装置100实行的运转模式中,有驱动的全部的室内机2实行制冷运转(也包括停止)的制冷运转模式、和驱动的全部的室内机2实行制热运转(也包括停止)的制热运转模式。以下,关于各运转模式,与制冷剂和热介质的流动共同地进行说明。
[制冷运转模式]
图3是表示空调装置100的制冷运转模式时的制冷剂的流动的制冷剂回路图。在该图3中,以在全部的利用侧热交换器17产生冷能负荷的情况为例,说明制冷运转模式。此外,在图3中,由粗线表示的配管表示制冷剂流动的配管,用实线箭头表示制冷剂的流动方向。
在图3所示的制冷运转模式的情况下,在室外机1中,将制冷剂流路切换装置11切换为使得从压缩机10排出的制冷剂向热源侧热交换器12流入。使开闭装置19a成为开状态,使开闭装置19b成为闭状态。
低温低压的制冷剂被压缩机10压缩,成为高温高压的气体制冷剂从压缩机10排出。从压缩机10排出的高温高压的气体制冷剂经由制冷剂流路切换装置11流入热源侧热交换器12。然后,在热源侧热交换器12中向室外空气放热并冷凝液化,成为高压液体制冷剂。从热源侧热交换器12流出的高压液体制冷剂通过成为全开状态的节流装置14c和过冷却热交换器13的第一流路(在制冷剂配管中流动的制冷剂的导通流路)。
通过了过冷却热交换器13的第一流路的制冷剂被液体分离器18分支成两个流路。被分支的一方的制冷剂通过液体分离器18从室外机1流出。被分支的另一方的制冷剂经由第三旁通配管4c向第一旁通配管4a流动。向第一旁通配管4a流动制冷剂流入节流装置14a,被减压成为低温低压的两相制冷剂,并通过过冷却热交换器13的第二流路(在第一旁通配管4a中流动的制冷剂的导通流路)。通过了第二流路的制冷剂经由开状态的开闭装置19a,与储液器15的上游侧的流路合流。
此外,过冷却热交换器13在通过第一流路的高温的制冷剂和通过第二流路的低温的制冷剂之间进行热交换。即,在过冷却热交换器13中,通过第一流路的制冷剂被通过第二流路的制冷剂冷却,通过第二流路的制冷剂被通过第一流路的制冷剂加热。另外,如上所述,过冷却热交换器13例如使用双管式的热交换器,但不限定于双管式的热交换器,只要能够在通过第一流路的制冷剂和通过第二流路的制冷剂之间进行热交换,可以是任何结构。
通过第一旁通配管4a的制冷剂的流量由节流装置14a的开度(开口面积)调整。将节流装置14a的开度(开口面积)控制为使得过冷却热交换器出口制冷剂温度检测装置26的检测温度与过冷却热交换器入口制冷剂温度检测装置25的检测温度的温度差、即在过冷却热交换器13的第二流路中的过冷却热交换器13的前后的温度差(过热度)接近目标值。此外,也可以将节流装置14a的开度(开口面积)控制为使得过冷却热交换器13的第一流路的下游侧的过冷却度接近目标值。
流出室外机1的高温高压的液体制冷剂通过延长配管5,流入各个室内机2(2a~2d)。流入室内机2的高温高压的液体制冷剂在节流装置16(16a~16d)中膨胀,成为低温低压的两相制冷剂,流入作为蒸发器发挥作用的各个利用侧热交换器17(17a~17d)。流入利用侧热交换器17的制冷剂从在利用侧热交换器17的周围流通的空气吸热,成为低温低压的气体制冷剂。然后,低温低压的气体制冷剂从室内机2流出,通过延长配管5再次向室外机1流入,通过制冷剂流路切换装置11,在与在第一旁通配管4a中流通并向储液器15的上游侧旁通的制冷剂合流后,向储液器15流入,之后,向压缩机10被再次吸入。
此时,将节流装置16a~16d的开度(开口面积)控制为使得利用侧热交换器气体制冷剂温度检测装置28的检测温度与利用侧热交换器液体制冷剂温度检测装置27的检测温度的温度差(过热度)接近目标值。
此外,过冷却热交换器13是为了在延长配管5长(例如100m等)的情况下可靠地使制冷剂过冷却而设置。在延长配管5长的情况下,延长配管5内的压力损失变大,制冷剂的过冷却度小,存在在到达室内机2之前成为两相制冷剂的可能性。如果两相制冷剂流入室内机2,则两相制冷剂会流入节流装置16。节流装置具有当两相制冷剂流入时在周围产生声音的性质。节流装置16由于配置在向室内空间7输送经温度调节的空气的室内机2内,因此,存在产生的声音向室内空间7泄漏,使居住者产生不快感的情况。
另外,如果两相制冷剂流入节流装置16,则节流装置16的控制也变得不稳定。因此,需要使确实地过冷却了的液体状态的制冷剂流入节流装置16,而设置有过冷却热交换器13。在第一旁通配管4a上设置有节流装置14a,如果增加节流装置14a的开度(开口面积),使向过冷却热交换器13的第二流路流动的低温低压的两相制冷剂的流量增加,则过冷却热交换器13的第一流路的出口制冷剂的过冷却度增加。另一方面,如果减少节流装置14a的开度(开口面积),降低向过冷却热交换器13的第二流路流动的低温低压的两相制冷剂的流量,则过冷却热交换器13的第一流路的出口制冷剂的过冷却度下降。
即,通过调整节流装置14a的开度(开口面积),从而能够将过冷却热交换器13的第一流路的出口制冷剂的过冷却度控制为适当的值。但是,从可靠性的角度出发,在通常的运转中,不希望使压缩机10吸入大量混有液体制冷剂的干燥度小的制冷剂,因此,第一旁通配管4a与储液器15的入口侧(上游侧)连接。储液器15用于储存剩余制冷剂,从第一旁通配管4a向储液器15的入口侧(上游侧)旁通的制冷剂的大半储存在储液器15的内部,能够防止大量的液体制冷剂返回压缩机10。
以上是基本的制冷运转模式下的制冷剂的动作,作为制冷剂,在使用R32等比R410A压缩机10的排出温度高的制冷剂的情况下,为了防止冷冻机油的劣化和压缩机10的烧损,需要降低排出温度。因此,在空调装置100中,从液体分离器18将液体制冷剂的一部分分支,向第三旁通配管4c流通。向第三旁通配管4c流动的制冷剂在节流装置14b中被减压成为两相制冷剂之后,流入储液器15与压缩机10之间的流路(在储液器15的下游侧且压缩机10的上游侧的流路)。这样,能够降低被吸入压缩机10的制冷剂的温度,能够与该吸入制冷剂的温度降低量相应地降低压缩机10的排出制冷剂的温度,能够安全地使用。
此外,如上所述,第三旁通配管4c与储液器15和压缩机10之间的配管连接。将制冷剂向储液器15和压缩机10之间的流路喷射是为了使压缩机10直接吸入大量包含液体的干燥度小的制冷剂。储液器15储存剩余制冷剂,如第一旁通配管4a那样地向储液器15的入口侧(上游侧)旁通的制冷剂的大半储存在储液器15中,只有其一部分制冷剂流入压缩机10。但是,在压缩机10的排出温度高的情况下,需要降低压缩机10的排出温度,为此,需要向储液器15的下游侧且压缩机10的上游侧的流路喷射制冷剂液。
因此,在空调装置100中,将第三旁通配管4c与储液器15和压缩机10之间的流路连接。并且,利用节流装置14b的开度(开口面积)调整通过第三旁通配管4c的制冷剂的流量。如果增加节流装置14b的开度(开口面积),增加在第三旁通配管4c中流动的制冷剂的流量,则压缩机10的排出温度降低。另一方面,如果减少节流装置14b的开度(开口面积),减少在第三旁通配管4c中流动的制冷剂的流量,则压缩机10的排出温度增加(上升)。因此,通过调整节流装置14b的开度(开口面积),能够使排出制冷剂温度检测装置21的检测值即排出温度接近目标值。
经由第三旁通配管4c的喷射在排出温度高时进行。因此,在制冷运转模式下,在热源侧热交换器12的周围的温度(外部气体温度)高的状态下,高压变高、排出温度也变高,因此,通过经由第三旁通配管4c的喷射来抑制排出温度,成为使制冷剂流向第一旁通配管4a、并且也进行经由第三旁通配管4c的喷射的状态。另一方面,在外部气体温度低的状态下,从压缩机10排出的制冷剂的排出温度不变高,因此,不需要经由第三旁通配管4c的喷射,使节流装置14b成为全闭或制冷剂不流动的小的开度,使得不发生经由第三旁通配管4c的喷射。
下面利用图4的p-h线图(压力-焓线图)说明喷射的动作的详细情况。图4是空调装置100的制冷运转模式时的p-h线图(压力-焓线图)。
在制冷运转模式中,被吸入压缩机10并由压缩机10压缩了的制冷剂(图4的点I)在热源侧热交换器12中冷凝液化而成为高压的液体制冷剂(图4的点J)。该高压的液体制冷剂在过冷却热交换器13中由向第一旁通配管4a分支的制冷剂冷却而过冷却度增加(图4的点L),并流入液体分离器18。在液体分离器18中向第三旁通配管4c分支的一部分的液体制冷剂由节流装置14b减压(图4的点M),向储液器15和压缩机10之间的流路喷射,并与从储液器15到达压缩机10的制冷剂合流。
另一方面,通过液体分离器18的高压两相制冷剂流出室外机1,通过延长配管5,流入室内机2。流入室内机2的高压两相制冷剂由节流装置16(16a~16d)减压(图4的点K),在利用侧热交换器17(17a~17d)中蒸发。流出利用侧热交换器17的制冷剂流出室内机2,通过延长配管5而流入室外机1。流入室外机1的制冷剂通过制冷剂流路切换装置11,在与在第一旁通配管4a中流通并向储液器15的上游侧旁通的制冷剂合流之后,流入储液器15(图4的点F)。
然后,流出储液器15的制冷剂经由第三旁通配管4c与喷射至储液器15和压缩机10之间的流路的制冷剂合流,并被冷却(图4的点H)。然后,该制冷剂被吸入压缩机10。
在用低压腔型的压缩机构成压缩机10的情况下,在压缩机10内,被吸入的制冷剂和油流入下部,在中间部配置有马达,当在压缩室中被压缩了的高温高压的制冷剂从上部排出至密闭容器内的排出室之后,从压缩机10排出。因此,压缩机10的金属制的密闭容器具有暴露于高温高压的制冷剂的部分和暴露于低温低压的制冷剂的部分,因此,密闭容器的温度成为其中间的温度。另外,由于电流向马达流动,因此马达发热。
因此,被吸入压缩机10的低温低压的制冷剂由压缩机10的密闭容器和马达加热,温度上升,之后(在不进行吸入喷射的情况下,是图4的点F),被吸入压缩室。然后,在进行了向压缩机10的吸入侧的喷射的情况下,通过了蒸发器的低温低压的气体制冷剂与被喷射的低温两相的制冷剂合流,以两相状态被吸入压缩机10。该两相制冷剂由压缩机10的密闭容器和马达加热并蒸发,成为比不进行喷射的情况温度低的低温低压的制冷剂(图4的点H),并被吸入压缩室。
因此,如果进行喷射,则从压缩机10排出的制冷剂的排出温度也下降(图4的点I),与不进行喷射的情况的压缩机10的排出温度(图4的点G)相比,排出温度变低。通过像这样进行动作,在使用R32等压缩机10的排出温度成为高温的制冷剂的情况下等,能够降低压缩机10的排出温度,能够安全地使用。
此外,在本实施方式的图4等p-h线图中,按照被吸入压缩机10的制冷剂(图4的点H)好像是过热气体制冷剂的方式进行图示,但点H的位置由流出储液器15的制冷剂的内能(流量与焓(点F)的积)和通过第三旁通配管4c的制冷剂的内能(流量与焓(点M)的积)的关系决定。在通过第三旁通配管4c的制冷剂的流量小的情况下,过热气体制冷剂被吸入压缩机10,在通过第二旁通配管4b的制冷剂的流量大的情况下,两相制冷剂被吸入压缩机10。实际上,只要使少量的制冷剂向第三旁通配管4c流动,点H就变成两相,多半的情况下通过使压缩机10吸入两相制冷剂来降低压缩机10的排出温度。
此外,节流装置14a优选电子式膨胀阀等能够使开口面积变化的部件,如果使用电子式膨胀阀,能够任意地控制通过过冷却热交换器13的第二流路的制冷剂的流量,流出室外机1的制冷剂的过冷却度的控制性好。但是,节流装置14a不限定于此,也可以将小型的电磁阀等开闭阀组合,以便能够对开口面积进行多个选择;也可以作为毛细管与制冷剂的压力损失相应地形成过冷却度,控制性稍微变差,但能够将过冷却度控制为目标值。
另外,使节流装置14b是电子式膨胀阀等能够使开口面积变化的部件,控制节流装置14b的开口面积,以便使排出制冷剂温度检测装置21检测到的压缩机10的排出温度不变得过高。
另外,开闭装置19a和开闭装置19b进行流路的开闭,使用电磁阀等,但不限定与此,也可以是能够封闭流路且能够调整开度(开口面积)的电子式膨胀阀,只要能够进行流路的开闭,可以是任何部件。关于开闭装置19a和开闭装置19b的结构,在后述的制热运转模式下也是同样的。
另外,节流装置14a和节流装置14b都与相同的液体分离器18的液体的取出配管(第一旁通配管4a、第三旁通配管4c)连接。如果使两相制冷剂流入节流装置,则动作变得不稳定,并且产生制冷剂声音,所以需要使液体制冷剂流入。因此,构成为使从液体分离器18被分离的液体制冷剂流入。此时,既可以设置两个液体分离器18,使各自取出的液体制冷剂流入节流装置14a和节流装置14b,也可以在将液体从一个液体分离器18取出之后,将其分支,以便能够向节流装置14a和节流装置14b这两者供给液体制冷剂,按照这样进行配管连接,则能够廉价地构成系统。
在实行制冷运转模式时,由于不需要使制冷剂流向没有热负荷的利用侧热交换器17(包括热切断状态),因此使运转停止。此时,与停止的室内机2相对应的节流装置16成为全闭或制冷剂不流动的小的开度。
如上所述,空调装置100在制冷剂回路中具备第一旁通配管4a和第三旁通配管4c,将从液体分离器18分离并经由过冷却热交换器13和节流装置14a的制冷剂所流动的第一旁通配管4a与储液器15的上游侧的流路连接,将从液体分离器18分离并由节流装置14b流量调整了的制冷剂不通过过冷却热交换器13地流动的第三旁通配管4c与储液器15和压缩机10之间的流路连接。
通过这样,根据空调装置100,能够分别地进行流出室外机1的制冷剂的过冷却度的调节和由向压缩机10的吸入侧的喷射量的调节进行的排出温度的控制,因此,即使在延长配管5长的情况下,也能够可靠地使流入室内机2的制冷剂成为具有过冷却度的状态。除此之外,根据空调装置100,在压缩机10的排出温度高的条件下,能够可靠地进行控制,使得压缩机10的排出温度不超过上限。
[制热运转模式]
图5是表示空调装置100的制热运转模式时的制冷剂的流动的制冷剂回路图。在该图5中,以在全部的利用侧热交换器17中产生热能负荷的情况为例,来说明制热运转模式。此外,在图5中,用粗线表示的配管表示制冷剂流动的配管,用实线箭头表示制冷剂的流动方向。
在图5所示的制热运转模式的情况下,在室外机1中,将制冷剂流路切换装置11切换为使从压缩机10排出的制冷剂不经由热源侧热交换器12地向室内机2流入。使开闭装置19a成为闭状态,使开闭装置19b在进行喷射时成为开状态,在不进行喷射的情况下成为闭状态。
低温低压的制冷剂被压缩机10压缩,成为高温高压的气体制冷剂并从压缩机10排出。从压缩机10排出的高温高压的气体制冷剂通过制冷剂流路切换装置11,从室外机1流出。从室外机1流出的高温高压的气体制冷剂通过延长配管5,流入各个室内机2(2a~2d)。流入室内机2的高温高压的气体制冷剂流入各个利用侧热交换器17(17a~17d),向在利用侧热交换器17的周围流通的空气放热并冷凝液化,成为高温高压的液体制冷剂。从利用侧热交换器17流出的液体制冷剂在节流装置16(16a~16d)中膨胀,成为第一中压的两相制冷剂,并从室内机2流出。从室内机2流出的第一中压的两相制冷剂通过延长配管5再次向室外机1流入。
此时,节流装置16a~16d的开度(开口面积)被控制为使利用侧热交换器中间制冷剂温度检测装置29的检测温度和利用侧热交换器液体制冷剂温度检测装置27的检测温度的温度差(过冷却度)接近目标值。此外,如上所述,并不一定需要利用侧热交换器中间制冷剂温度检测装置29,也可以不设置。在不设置利用侧热交换器中间制冷剂温度检测装置29的情况下,在设置于室外机1的控制装置50中,对作为高压检测装置22的检测压力的高压进行饱和温度换算,求出冷凝温度。然后,将求出的冷凝温度通过通信从室外机1的控制装置50发送至设置于室内机2的控制装置(未图示),室内机2的控制装置控制节流装置16,使得收到的冷凝温度和利用侧热交换器液体制冷剂温度检测装置27的检测温度的温度差(过冷却度)接近目标值。
在液体分离器18中,流入室外机1的第一中压的两相制冷剂的一部分的液体制冷剂被分离。一部分的液体制冷剂被分离而剩余的第一中压的两相制冷剂通过过冷却热交换器13的第一流路,通过节流装置14c而膨胀,成为低温低压的两相制冷剂,并流入热源侧热交换器12。流入热源侧热交换器12的低温低压的两相制冷剂从在热源侧热交换器12的周围流动的空气吸热,蒸发而成为低温低压的气体制冷剂,经由制冷剂流路切换装置11和储液器15,被再次吸入压缩机10。
另外,在液体分离器18中被分离的液体制冷剂由节流装置14a减压而成为第二中压的两相制冷剂。该第二中压的两相制冷剂通过过冷却热交换器13的第二流路,成为干燥度大的两相制冷剂,经由第二旁通配管4b和开状态的开闭装置19b,从设置于压缩机10的压缩室的喷射口,向压缩室的内部喷射。
此外,第二旁通配管4b与设置于压缩机10的压缩室的喷射口连接。通过将制冷剂从设置于压缩机10的压缩室的喷射口向压缩室的内部喷射,从而能够将包含液体的两相制冷剂直接地导入压缩机10。当将制冷剂向储液器15的入口侧(上游侧)旁通时,制冷剂的大半部分储存在储液器15中,只有其一部分流入压缩机10。
但是,在压缩机10的排出温度高的情况下,需要降低压缩机10的排出温度,为此,将第二旁通配管4b与设置于压缩机10的压缩室的喷射口连接,向压缩机10的压缩室喷射制冷剂液体。并且,利用节流装置14a的开度(开口面积)调整通过第二旁通配管4b的制冷剂的流量。当增加节流装置14a的开度(开口面积),增加在第二旁通配管4b中流动的制冷剂的流量时,压缩机10的排出温度降低。另一方面,当减少节流装置14a的开度(开口面积),减少在第二旁通配管4b中流动的制冷剂的流量时,压缩机10的排出温度提高。因此,通过调整节流装置14a的开度(开口面积),从而能够使压缩机10的排出温度变化。此外,在制热运转时,也可以进行排出温度控制,但在多数情况下是进行排出过热度的控制。这是因为,在经由过冷却热交换器13喷射的情况下,进行排出过热度控制与进行排出温度控制的情况相比,能够喷射更多的制冷剂量,低温制热时的制热能力提高。另一方面,在制冷时,如果使喷射量过大,则向蒸发器流动的制冷剂流量下降,制冷能力下降,因此,采用排出温度控制更能够使喷射量少,是优选的。关于排出过热度控制,在后叙述。
以上是基本的制热运转模式下的制冷剂的动作,经由第二旁通配管4b,将干燥度大的两相制冷剂向压缩机10的压缩室的内部喷射。通过这样,压缩机10的排出温度降低,因此,能够增大压缩机10的频率,在外部气体温度低的制热运转时等,能够提高制热能力。另外,在过冷却热交换器13中,能够利用在第二旁通配管4b中流动的制冷剂将向热源侧热交换器12流动的制冷剂冷却,能够增大蒸发器(热源侧热交换器12)的出口制冷剂的焓与入口制冷剂的焓的差。因此,能够将压缩机10的低压保持得稍高,能够进一步提高制热能力。
因此,在空调装置100中,在制热运转时,不使用第三旁通配管4c,而是使用设置有过冷却热交换器13的第二旁通配管4b,向压缩机10喷射制冷剂。但是,在制热能力足够大的状态下,在发生排出温度变得过高的运转状态的情况下,也可以用第三旁通配管4c向压缩机10的吸入侧喷射制冷剂。
在这里,节流装置14c发挥将节流装置16和节流装置14a之间的制冷剂的压力控制为第一中压的作用。通过将节流装置16和节流装置14c之间的制冷剂、即液体分离器18内的制冷剂的压力保持为第一中压,能够确保第二旁通配管4b的前后差压,能够向压缩机10的压缩室的内部可靠地喷射制冷剂。此外,将节流装置14c的开度(开口面积)控制为使得将液体制冷剂温度检测装置24的检测温度换算为饱和压力得到的第一中压接近目标值。
另外,在制热运转模式下,在热源侧热交换器12的周围的温度(外部气体温度)低、低外部气温制热的情况等,由于低压变低排出温度变高,因此需要经由第二旁通配管4b的喷射。在外部气体温度高时的制热运转中,不需要经由第二旁通配管4b的喷射,使节流装置14a成为全闭或制冷剂不流动的小的开度、或者使开闭装置19b成为闭状态,使得经由第二旁通配管4b的喷射不发生。此外,不进行喷射的情况下的第二旁通配管4b的流路的封闭也可以不由开闭装置19b进行,而是由节流装置14a进行。
下面根据图6的p-h线图(压力-焓线图)说明喷射的动作的详细情况。图6是空调装置100的制热运转模式时的p-h线图(压力-焓线图)。
在制热运转模式下,被吸入压缩机10并由压缩机10压缩了的制冷剂(图6的点I)经由制冷剂流路切换装置11流出室外机1,通过延长配管5而流入室内机2。流入室内机2的制冷剂在利用侧热交换器17中冷凝之后,在节流装置16中膨胀,经由延长配管5返回室外机1,并流入液体分离器18。此时,通过节流装置14c的作用,节流装置14c的上游侧的制冷剂的压力被控制为第一中压状态(图6的点J)。
利用节流装置14c而成为第一中压的两相制冷剂中的、由液体分离器18分支了的液体制冷剂被节流装置14a减压而成为第二中压的两相制冷剂(图6的点M)。该第二中压的两相制冷剂在过冷却热交换器13的第二流路中流动,被在过冷却热交换器13的第一流路中流动的第一中压的制冷剂加热而成为干燥度大的两相制冷剂(图6的点P)。然后,该两相制冷剂经由第二旁通配管4b从设置于压缩机10的压缩室的喷射口向压缩室喷射。
另一方面,通过液体分离器18的第一中压的制冷剂在过冷却热交换器13的第一流路中流动,被在过冷却热交换器13的第二流路中流动的第二中压的制冷剂冷却而焓变小(图6的点L)。然后,该制冷剂由节流装置14c减压,成为低压的两相制冷剂(图6的点K),在热源侧热交换器12中蒸发之后,经由制冷剂流路切换装置11流入储液器15(图6的点F)。流出储液器15的制冷剂被吸入压缩机10,被压缩至第二中压(图6的点N),与经由第二旁通配管4b被喷射的制冷剂(图6的点P)合流,并被冷却(图6的点H)。
在用低压腔型的压缩机构成压缩机10的情况下,压缩机10的金属制的密闭容器具有暴露于高温高压的排出制冷剂的部分和暴露于低温低压的吸入制冷剂的部分,因此,密闭容器的温度成为其中间的温度。另外,由于电流向马达流动,所以马达发热。因此,被吸入压缩机10的低温低压的制冷剂被压缩机10的密闭容器和马达加热而温度上升,之后(在不进行喷射的情况下是图6的点F),被吸入压缩室。另一方面,在向压缩机10的压缩室的内部喷射制冷剂的情况下,被吸入压缩机10并被压缩至第二中压的气体制冷剂(图6的点N)与向压缩室喷射的两相制冷剂合流并被冷却。因此,成为比不进行喷射的情况温度低的制冷剂(图6的点H),进一步被继续压缩,成为高压的气体制冷剂。
因此,如果进行喷射,则从压缩机10排出的制冷剂的排出温度也下降(图6的点I),与不进行喷射的情况下的压缩机10的排出温度(图6的点G)相比,排出温度降低。通过这样进行动作,在外部气体温度低的制热运转时等,能够降低压缩机10的排出温度地使用,能够安全地使用。
此外,节流装置14c优选电子式膨胀阀等能够使开口面积变化的部件,如果使用电子式膨胀阀,则能够将节流装置14c的上游侧的第一中压控制为任意的压力,排出温度的控制稳定。但是,节流装置14c不限定与此,既可以将小型的电磁阀等的开闭阀组合以便能够对开口面积进行多个选择,也可以作为毛细管与制冷剂的压力损失相应地形成中压,控制性稍微变差,但能够将排出温度控制为目标值。
另外,说明了第一中压通过对液体制冷剂温度检测装置24的检测温度进行饱和压力换算来求得的情况,这样能够廉价地构成系统,但是当然不限定与此,也可以使用压力传感器。另外,使节流装置14a成为电子式膨胀阀等能够使开口面积变化的部件,控制节流装置14a的开口面积,使得根据排出制冷剂温度检测装置21的检测温度和高压检测装置22的检测压力计算出的压缩机10的排出过热度进入目标的范围内。
另外,第一旁通配管4a和第二旁通配管4b这两者与过冷却热交换器13的节流装置14a相反侧的流路连接,利用开闭装置19a和开闭装置19b来切换在过冷却热交换器13中流动的制冷剂的流路。
也可以设置两个节流装置14a和两个过冷却热交换器13,分别与第一旁通配管4a和第二旁通配管4b连接,但通过第一旁通配管4a的流动在制冷运转时产生,通过第二旁通配管4b的流动在制热运转时产生,不同时产生。因此,通过使用一组液体分离器18、节流装置14a、和过冷却热交换器13,利用开闭装置19a和开闭装置19b,切换通过第一旁通配管4a的流动和通过第二旁通配管4b的流动,能够廉价地构成系统。此外,在设置两个节流装置14a和两个过冷却热交换器13的情况下,也可以设置两个液体分离器18。
在实行制热运转模式时,不需要使制冷剂向没有热负荷的利用侧热交换器17(包含热切断状态)流动。但是,在制热运转模式下,如果使与没有制热负荷的利用侧热交换器17相对应的节流装置16成为全闭或制冷剂不流动的小的开度,则存在如下可能性:制冷剂在不运转的利用侧热交换器17的内部被周围空气冷却而冷凝,导致制冷剂积存,在制冷剂回路整体上制冷剂不足。因此,在制热运转时,使与没有热负荷的利用侧热交换器17相对应的节流装置16的开度(开口面积)成为全开等大的开度,来防止制冷剂的积存。
此外,在存在停止的室内机2的情况下,如上所述地控制节流装置16,因此,产生通过停止的室内机2的制冷剂的流动。此时,在没有热负荷的利用侧热交换器17中,制冷剂不冷凝,因此,通过在对应的节流装置16中将高温高压的气体制冷剂减压,从而p-h线图(压力-焓线图)与先前的说明不同。利用图7的p-h线图(压力-焓线图)说明该情况下的动作。图7是在空调装置100的制热运转模式时存在停止的室内机2的情况下的p-h线图(压力-焓线图)。
在存在停止的室内机2的情况的制热运转模式下,被吸入压缩机10并由压缩机10压缩了的制冷剂(图7的点I)经由制冷剂流路切换装置11流出室外机1,通过延长配管5并流入室内机2。流入室内机2的制冷剂在具有制热负荷的利用侧热交换器17中被冷凝之后,在节流装置16中膨胀而成为第一中压(图7的点J),经由延长配管5返回室外机1。
另一方面,为了防止制冷剂向利用侧热交换器17的积存,使向没有制热负荷的利用侧热交换器17流动的制冷剂不冷凝、而是保持气体制冷剂的状态通过利用侧热交换器17。然后,该制冷剂由节流装置16减压而成为第一中压(图7的点I1),经由延长配管5返回室外机1。
在这中途,在延长配管5的任意位置,冷凝并被节流的第一中压的液体制冷剂和没有被冷凝地减压了的第一中压的气体制冷剂混合,成为第一中压的两相制冷剂(图7的点J1),并流入室外机1的液体分离器18。流入液体分离器18的第一中压的两相制冷剂由于液体分离器18的作用,液体制冷剂的一部分被分支(图7的点JL)。分支了的液体制冷剂被节流装置14a减压而成为比第一中压低的第二中压的两相制冷剂(图7的点M)。然后,该制冷剂在过冷却热交换器13的第二流路中流动,被在过冷却热交换器13的第一流路中流动的第一中压的制冷剂加热而成为干燥度大的两相制冷剂(图7的点P)。然后,该制冷剂经由第二旁通配管4b,从设置于压缩机10的压缩机的喷射口导入压缩室的内部。
另一方面,通过液体分离器18且干燥度稍微增加的第一中压的制冷剂(图7的点J2)在过冷却热交换器13的第一流路中流动,被在过冷却热交换器13的第二流路中流动的第二中压的制冷剂冷却而焓变小(图7的点L)。然后,该制冷剂由节流装置14c减压,成为低压的两相制冷剂(图7的点K)。然后,该制冷剂在热源侧热交换器12中蒸发之后,经由制冷剂流路切换装置11,流入储液器15(图7的点F)。流出储液器15的制冷剂被吸入压缩机10,被压缩至第二中压(图7的点N),与经由第二旁通配管4b被喷射的制冷剂合流,并被冷却(图7的点H)。
在节流装置中流动的制冷剂的流量即使是相同开度(开口面积)时,也根据制冷剂的密度而不同。两相制冷剂是密度小的气体制冷剂和密度大的液体制冷剂混合存在的制冷剂,如果流入节流装置的制冷剂从液体制冷剂变为两相制冷剂,则制冷剂的密度大幅度变化,用于使压缩机10的排出温度下降一定量的适当流量的开度(开口面积)差别很大。
这样的话,伴随着室内机2的发动和停止,不得不使节流装置14a的开度大幅度变化,不能进行稳定的控制。因此,在空调装置100中,通过设置液体分离器18,由此,即使在存在停止的室内机2的情况下,也能用液体分离器18只分离液体状态的制冷剂,能够只使液体制冷剂流入节流装置14a,能够进行稳定的控制。
将节流装置14a的开度(开口面积)控制为,使得根据排出制冷剂温度检测装置21的检测温度和高压检测装置22的检测压力计算出的压缩机10的排出过热度进入目标的范围内。根据外部气体温度,应喷射的制冷剂的流量的最适值不同,因此,如果使排出过热度的目标值根据外部气体温度变化,则效率提高。通过控制排出过热度,从而能够防止排出温度变得过高。此外,既可以使排出过热度的目标值不根据外部气体温度变化而是相同的值,也可以使排出过热度的目标值是固定值例如40℃,或者是目标范围例如20℃到40℃之间。另外,也可以控制节流装置14a的开度,使得排出制冷剂温度检测装置21的检测温度即排出温度成为目标值。
另外,制冷剂流路切换装置11通常使用四通阀,但不限定与此,也可以使用多个两向流路切换阀或三向流路切换阀,构成为以相同的方式使制冷剂流动。
另外,以连接有四台室内机2的情况为例进行了说明,但无需赘言,室内机2的连接台数可以连接任意台,同样的情况也成立。但是,在只连接有一台室内机2的情况下,由于不存在制热运转中的停止室内机,因此也可以不设置液体分离器18。
另外,当在制热运转时的各室内机2的入口侧的流路中具备开闭流路的开闭阀来防止制冷剂向制热运转时的停止室内机的积存的情况下,由于不发生通过停止的室内机2的制冷剂的流动,因此也可以不设置液体分离器18。
此外,液体分离器18只要是具有一个入口流路和两个出口流路、对于从入口流路流入的两相状态的制冷剂将液体制冷剂的一部分分离并使分离了的液体制冷剂和剩余的两相制冷剂分别从两个出口流路流出的部件,可以是任何的结构。另外,即使从两相制冷剂分离液体制冷剂的分离效率不是100%,在取出液体制冷剂的流路中,少许气体制冷剂混入液体制冷剂,但只要气体制冷剂的混入度是不对节流装置的控制造成大的影响的程度即可。另外,如果使液体分离器18安装在制热运转时的过冷却热交换器13的上游侧,则不受制热运转时的过冷却热交换器13的第一流路中的压力损失的影响,提高了液体制冷剂温度检测装置24的第一中压的测定精度,提高了排出温度的控制精度。
另外,在连接有多台室外机1,以多台室外机1的制冷剂回路在室外机1的外部合流的方式进行配管连接的情况下也是相同的,同样的情况也成立。
另外,以压缩机10使用低压腔型的压缩机的情况为例进行了说明,当然,也可以使用高压腔型的压缩机,能够发挥同样的效果,在所述高压腔型的压缩机中,吸入制冷剂被直接吸入压缩室并被压缩,从压缩室排出的制冷剂在向密闭容器内喷出之后,从压缩机10排出。
另外,以切换制冷和制热的类型的空调装置为例进行了说明,但不限定与此,也可以使用同时制冷制热类型的空调装置,利用同样的方法,发挥同样的效果,在所述同时制冷制热类型的空调装置中,在室外机1和室内机2之间设置中继机,制冷剂从室外机1经由中继机循环至室内机2,在中继机中产生冷能和热能这两者,向有制冷需要的室内机2供给冷的制冷剂,向有制热需要的室内机2供给热的制冷剂。
另外,以制冷剂从室外机1循环至室内机2的空调装置为例进行了说明,但不限定与此,也可以是如下的空调装置,利用同样的方法,发挥同样的效果,在所述空调装置中,在室外机1和室内机2之间设置中继机,制冷剂在室外机1和中继机之间循环,在中继机中使制冷剂和水或载冷剂等热介质进行热交换,使热介质在中继机和室内机2之间循环。另外,该类型的空调装置既可以是在中继机中只生成冷水或热水中的任意一方的空调装置,也可以是在中继机中能够生成冷水和热水两者的空调装置。
作为制冷剂,在使用R32等排出温度高的制冷剂时效果好,除了R32以外,也可以使用R32与全球变暖潜能值小的、化学式用CF3CF=CH2表示的四氟丙烯类制冷剂即HFO1234yf或HFO1234ze的混合制冷剂(非共沸混合制冷剂)。在使用R32作为制冷剂的情况下,与使用R410A的情况相比,在相同运转状态下,排出温度上升约20℃,因此,需要降低排出温度来使用,吸入喷射的效果好。在R32和HFO1234yf的混合制冷剂中,在R32的质量比率是62%(62wt%)以上的情况下,与使用R410A制冷剂的情况相比排出温度变高3℃以上,如果利用吸入喷射降低排出温度,则效果好。
另外,在R32和HFO1234ze的混合制冷剂中,在R32的质量比率是43%(43wt%)以上的情况下,与使用R410A制冷剂的情况相比排出温度变高3℃以上,如果利用吸入喷射降低排出温度,则效果好。另外,混合制冷剂中的制冷剂种类不限定与此,使用少量含有其它制冷剂成分的混合制冷剂也不会对排出温度造成大的影响,能发挥同样的效果。例如,也可以使用R32、HFO1234yf和少量含有其它制冷剂的混合制冷剂等,只要是排出温度比R410A高的制冷剂,都需要降低排出温度,具有同样的效果。
另外,通常,大多在热源侧热交换器12和利用侧热交换器17a~17d安装有送风机,利用送风促进冷凝或蒸发,但不限定与此,例如作为利用侧热交换器17a~17d,可以使用利用辐射的板式加热器那样的设备,而作为热源侧热交换器12,可以使用利用水或防冻液来移动热量的水冷式类型的设备,只要是能够放热或吸热的结构,可以使用任何设备。
根据上述,空调装置100在制冷运转和制热运转这两者下,能够使压缩机10的排出温度不变得过高。因此,根据空调装置100,能够防止压缩机10的损伤,延长压缩机10的寿命,并且,在外部气温为低温时的制热运转中,能够发挥所需要的制热能力。
附图标记说明
1室外机、2室内机、2a室内机、2b室内机、2c室内机、2d室内机、4a第一旁通配管、4b第二旁通配管、4c第三旁通配管、5延长配管、6室外空间、7室内空间、9建筑物、10压缩机、11制冷剂流路切换装置、12热源侧热交换器、13过冷却热交换器、14a节流装置、14b节流装置、14c节流装置、15储液器、16节流装置、16a节流装置、16b节流装置、16c节流装置、16d节流装置、17利用侧热交换器、17a利用侧热交换器、17b利用侧热交换器、17c利用侧热交换器、17d利用侧热交换器、18液体分离器、19a开闭装置、19b开闭装置、21排出制冷剂温度检测装置、22高压检测装置、23低压检测装置、24液体制冷剂温度检测装置、25过冷却热交换器入口制冷剂温度检测装置、26过冷却热交换器出口制冷剂温度检测装置、27利用侧热交换器液体制冷剂温度检测装置、27a利用侧热交换器液体制冷剂温度检测装置、27b利用侧热交换器液体制冷剂温度检测装置、27c利用侧热交换器液体制冷剂温度检测装置、27d利用侧热交换器液体制冷剂温度检测装置、28利用侧热交换器气体制冷剂温度检测装置、28a利用侧热交换器气体制冷剂温度检测装置、28b利用侧热交换器气体制冷剂温度检测装置、28c利用侧热交换器气体制冷剂温度检测装置、28d利用侧热交换器气体制冷剂温度检测装置、29利用侧热交换器中间制冷剂温度检测装置、29a利用侧热交换器中间制冷剂温度检测装置、29b利用侧热交换器中间制冷剂温度检测装置、29c利用侧热交换器中间制冷剂温度检测装置、29d利用侧热交换器中间制冷剂温度检测装置、50控制装置、100空调装置。
Claims (11)
1.一种空调装置,其特征在于,
将压缩机、第一热交换器、使高温的制冷剂和低温的制冷剂进行热交换来使高温的制冷剂过冷却的过冷却热交换器的第一流路、第一节流装置、第二热交换器、以及储液器用制冷剂配管连接,使制冷剂在内部循环,来构成冷冻循环,
关于所述压缩机,
具有用于将制冷剂从外部导入压缩室的内部的喷射口,
将所述储液器设置在所述压缩机的吸入侧,
并具备:
第一旁通配管,所述第一旁通配管将所述第一热交换器和所述第二热交换器之间的所述制冷剂配管分支,经由第二节流装置、与在所述过冷却热交换器的所述第一流路中流动的制冷剂进行热交换的所述过冷却热交换器的第二流路、以及第一开闭装置,与所述储液器的入口侧流路连接;
第二旁通配管,所述第二旁通配管将所述过冷却热交换器和所述第一开闭装置之间的所述第一旁通配管分支,经由第二开闭装置,与所述压缩机的喷射口连接;
第三旁通配管,所述第三旁通配管将所述第一热交换器和所述第二热交换器之间的所述制冷剂配管分支,经由第三节流装置,与所述压缩机的入口侧和所述储液器的出口侧之间的所述制冷剂配管连接,以及
液体分离器,所述液体分离器从在所述第一热交换器和所述第二热交换器之间流动的制冷剂中取出液体制冷剂的一部分,
将所述第一旁通配管和所述第三旁通配管与所述液体分离器的液体制冷剂的取出口连接。
2.根据权利要求1所述的空调装置,其特征在于,使所述压缩机的排出温度比使用R410A时的所述压缩机的排出温度高的制冷剂在所述制冷剂配管的内部循环,
具备对所述压缩机的出口侧流路的制冷剂的温度进行检测的排出温度检测装置,
并具备控制装置,所述控制装置调整所述第二节流装置或所述第三节流装置的开度,来控制在所述第二旁通配管中流动的制冷剂的流量或在所述第三旁通配管中流动的制冷剂的流量,并控制所述排出温度检测装置的检测温度即排出温度或根据所述排出温度计算出的值。
3.根据权利要求2所述的空调装置,其特征在于,
在使所述第一热交换器作为冷凝器发挥作用、并使所述第二热交换器作为蒸发器发挥作用的制冷运转中,
所述控制装置以所述排出温度检测装置的检测温度即排出温度或根据所述排出温度计算出的值为基础,调整所述第三节流装置的开度,来控制向所述第三旁通配管流动的制冷剂的流量。
4.根据权利要求3所述的空调装置,其特征在于,
在所述制冷运转中,至少当在所述第一热交换器处与所述制冷剂进行热交换的所述第一热交换器的周围的空气温度高的情况下,所述控制装置使制冷剂向所述第一旁通配管流动,并且使制冷剂也向所述第三旁通配管流动。
5.根据权利要求3或4所述的空调装置,其特征在于,
在所述制冷运转中,所述控制装置调整所述第三节流装置的开度,来控制所述排出温度检测装置的检测温度即排出温度。
6.根据权利要求2所述的空调装置,其特征在于,
在使所述第一热交换器作为蒸发器发挥作用、并使所述第二热交换器作为冷凝器发挥作用的制热运转中,在位于所述第二热交换器的下游侧的所述第一节流装置和所述第一热交换器之间设置第四节流装置,
在所述制热运转中,
所述控制装置以所述排出温度检测装置的检测温度即排出温度或根据所述排出温度计算出的值为基础,调整所述第二节流装置的开度,来控制向所述第二旁通配管流动的制冷剂的流量,所述第二节流装置使从所述第四节流装置的上游侧分支的制冷剂流入。
7.根据权利要求6所述的空调装置,其特征在于,
在所述制热运转中,至少当在所述第一热交换器处与所述制冷剂进行热交换的所述第一热交换器的周围的空气温度低的情况下,所述控制装置使制冷剂向所述第二旁通配管流动。
8.根据权利要求6或7所述的空调装置,其特征在于,
具备对所述压缩机的出口侧流路的制冷剂的压力进行检测的高压压力检测装置,
在所述制热运转中,所述控制装置调整所述第二节流装置的开度,来控制根据所述排出温度和所述高压压力检测装置的检测压力计算出的排出过热度。
9.根据权利要求1所述的空调装置,其特征在于,
使所述压缩机的排出温度比使用R410A时的所述压缩机的排出温度高的制冷剂在所述制冷剂配管的内部循环,
具有使所述第一热交换器作为冷凝器发挥作用并使所述第二热交换器作为蒸发器发挥作用的制冷运转、以及
使所述第一热交换器作为蒸发器发挥作用并使所述第二热交换器作为冷凝器发挥作用的制热运转,
具备对所述压缩机的出口侧流路的制冷剂的温度进行检测的排出温度检测装置、以及
对所述压缩机的出口侧流路的压力进行检测的高压压力检测装置,
并具备控制装置,
在所述制冷运转中,
所述控制装置调整所述第三节流装置的开度,控制向所述第三旁通配管流动的制冷剂的流量,来控制所述排出温度检测装置的检测温度即排出温度,
在所述制热运转中,所述控制装置调整所述第二节流装置的开度,控制向所述第二旁通配管流动的制冷剂的流量,来控制根据所述排出温度和所述高压压力检测装置的检测压力计算出的排出过热度。
10.根据权利要求2所述的空调装置,其特征在于,
使R32或R32含有62%以上的混合制冷剂在所述制冷剂配管的内部循环。
11.根据权利要求1~4中任一项所述的空调装置,其特征在于,
将所述压缩机、所述储液器、所述过冷却热交换器、所述第二节流装置、所述第三节流装置、所述第一热交换器、所述第一旁通配管、所述第二旁通配管、以及所述第三旁通配管收容在室外机中。
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