CN1196901C - 复式制冷装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种以R32为制冷剂而能获得高制冷系数的防地球暖化的节能型复式制冷装置。该装置在具有一个具有压缩机(23)、冷凝器(22)和膨胀机构(26)的室外机、具有带蒸发器(2)的多台室内机的制冷剂回路中作为制冷剂使R32循环地进行制冷循环。与该制冷剂回路有关的R32的填充量在120克-300克/千瓦(制冷功率)的范围内。与该制冷剂回路有关的R32的填充量在84克-300克/升(冷凝器容积)的范围内。

Description

复式制冷装置
技术领域
本发明涉及有许多对室内机和室外机的复式制冷装置，确切地说，本发明涉及将R32(化学式CH2F2)或含有至少70重量％的R32的混合制冷剂用作代替R22(化学式CHClF2)的制冷剂的复式制冷装置。
背景技术
与使用制冷剂进行制冷循环的制冷装置和空调机有关的地球环保问题有以下几个方面：(1)臭氧层保护(2)节能化(3)应付地球温室效应(抑制二氧化碳等排出)(4)资源再利用(回收使用)等。
在地球环保问题中并且尤其是从臭氧层保护的观点出发，过去所用的R22(HFC22)的臭氧破坏系数ODP高并因而不是适当的制冷剂。而作为R22的替代制冷剂，候补地例举出R410A(HFC32∶HFC125＝50∶50(重量比))或R407C(HFC∶HFC125∶HFC134a＝23∶25∶52(重量比))。因而，在使用R410A和R407C进行制冷循环的制冷装置中，能够得到与R22一样的制冷系数COP的材料已被投入实用当中。
另一方面，与节能有关地，公开了一些空调机必须在公元2004年9月底前将COP提高约4％的法规(基于与能量使用合理化有关的法律的通商产业省告示第190号)。因此，从节能观点出发，也必须使用COP值高的制冷剂。
而且，对防止地球暖化的要求也变得越来越严格。在制冷装置和空调机中，利用被称为总当量暖化影响TEWI的地球暖化指标来评价制冷装置和空调机。由于TEWI表现为地球暖化系数GWP与COP的倒数之和，所以为了防止地球暖化，必须选择具有小GWP且大COP的制冷剂来减小TEWI。
为了防止地球暖化，地球暖化系数GWP值小的R32例如是适当的制冷剂。R32的GWP与R22、R410A和R407C相比大约为1/3，因此它非常有效地防止了地球暖化。
另一方面，与R32的COP有关地，R407C与R410A的COP大致与R22的COP值相等，而R32的COP值大于R22的COP值。就是说，在利用R32进行制冷循环的制冷装置中，虽然人们因R32的特性而从理论上期待高的COP，但为此得不到实际上明显高出R22的COP的结果。而且，与使用R22的场合相比，存在着压力增大且输出温度提高等现象。除此之外，由于R32具有微燃性，所以存在着难于得到安全性认同的问题。因此，在本行业中，没有将作为取代型制冷剂的R32投入实用当中。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种以R32为制冷剂而能够获得高制冷系数COP的并可应对地球暖化的节能型复式制冷装置。
根据本发明人的以下见解制定出本发明，即制冷装置的COP随制冷剂量(制冷剂回路的整个填充量)而变的倾向在R32与R410A等其它制冷剂之间因制冷剂类型的不同而大相径庭。就是说，如图1A所示，例如在使用R410A的场合下，在如图所示的范围内，COP与制冷剂量增多有关地缓慢增大并成逐渐饱和的趋势。相反，在使用R32的场合下，COP相对制冷剂量的变化表现出峰值，当制冷剂离开赋予该峰值的范围时，存在着COP急剧降低的趋势。过去，与使用R410A的场合相比，在采用R32的场合下无法获得高COP的原因是，R410A的制冷剂量可以在比较大的范围内使用(在图1A的例子中，1200克-1300克)。在此要注意的这样的事实，即在使用R32并改变制冷剂量的场合下的COP的峰值要比按最佳制冷剂(在图1A的例子中，1200克-1300克)使用R410A时的COP高出许多。由此可见，如果使用R 32并将制冷剂量设定在适当范围内，则能够获得高的COP。
此外，R32能够获得比传统的R22和R410A低许多的GWP并且同时具有高的COP，所以，能够得到比R22和R410A低的TEWI值，由此可见，R32表现出出色的防地球暖化特性。
本发明的复式制冷装置在具有一个具有压缩机、冷凝器和膨胀机构的室外机、具有带蒸发器的多台室内机的制冷剂回路中作为制冷剂使R32循环地进行制冷循环，其中，与该制冷剂回路有关的所述R32的填充量在120克-300克/1千瓦制冷功率的范围内。
这样，当与该制冷剂回路有关的所述R32的填充量在120克-300克/1千瓦制冷功率的范围内时，得到了高COP。
本发明的复式制冷装置在具有一个具有压缩机、冷凝器和膨胀机构的室外机、具有带蒸发器的多台室内机的制冷剂回路中作为制冷剂使R32循环地进行制冷循环，其中，与该制冷剂回路有关的所述R32的填充量在84克-300克/1升冷凝器容积的范围内。
这样，当与该制冷剂回路有关的所述R32的填充量在84克-300克/1升冷凝器容积的范围内时，得到了高COP。
本发明的复式制冷装置在具有一个具有压缩机、冷凝器和膨胀机构的室外机、具有带蒸发器的多台室内机的制冷剂回路中使含有至少70重量％的R32的混合制冷剂循环地进行制冷循环，其中，与该制冷剂回路有关的所述R32的填充量在370克-700克/1千瓦制冷功率的范围内。
这样，在使用含有至少70重量％的R32的混合制冷剂的场合下，当与制冷剂回路有关的R32的填充量在260克-700克/1升冷凝器容积的范围内时，得到了高COP。
本发明的复式制冷装置在具有一个具有压缩机、冷凝器和膨胀机构的室外机、具有带蒸发器的多台室内机的制冷剂回路中使含有至少70重量％的R32的混合制冷剂循环地进行制冷循环，其中，与该制冷剂回路有关的所述R32的填充量在260克-700克/1升冷凝器容积的范围内。
这样，在使用含有至少70重量％的R32的混合制冷剂的场合下，当与制冷剂回路有关的R32的填充量在260克-700克/1升冷凝器容积的范围内时，得到了高COP。
附图说明
图1A、1B表示改变制冷剂量(制冷剂量回路的整个填充量)地测定以R32为制冷剂时的COP以及以R410A为制冷剂时的COP的结果，其中图1A表示冷气机运转时的结果，图1B表示暖风机运转时的结果。
图2表示根据一适用于本发明的实施形式的复式热泵型空调机的大致结构。
图3A、3B比较地示出了在功率相同(压缩机功率一样)时使用R32时的COP以及使用R410A时的COP。
图4A、4B、4C表示所述空调机的室内热交换器容积与室外热交换器容积的设定值。
图5表示R32和R125混合制冷剂的R32含量与能量效率。
图6表示在R32和R410A情况下的在冷气机时和暖风机时的制冷剂填无量的COP。
图7表示与R32、R410A和R22各制冷剂的制冷功率有关的集液器和储液器的容积。
具体实施形式
以下，根据如图所示的实施形式来详细说明本发明的制冷装置。
图2表示根据适用于本发明的一个实施形式的复式热泵型空调机的大致结构。该空调机是这样的装置，即利用制冷剂配管41、42将单台室外机20与多台室内机1连接起来而构成制冷剂回路，作为制冷剂使R32在该制冷剂回路中循环。在室内机1中安装有室内热交换器2。另一方面，在室外机20中安装有压缩并输出制冷剂(R32)的压缩机23、用于切换制冷剂流道的四路转换阀25、室外热交换器22、电动膨胀阀26、对回流制冷剂进行气液分离的集液器24。
在进行制冷循环的冷气机运转时，根据四路转换阀25的切换设定并按照图2的实线所示，由压缩机23输出的制冷剂通过配管21、四路转换阀25和配管33被送往起到冷凝器作用的室外热交换器22。在室外热交换器22被冷凝的制冷剂经过配管36、缩小流道地使制冷剂膨胀的膨胀阀26以及配管42被送往起到蒸发器作用的室内热交换器2。此外，在室内热交换器2中被气化的制冷剂通过配管41、配管34、四路转换阀25、配管32、集液器24、配管35返回压缩机23。另一方面，在热风机运转时，切换四路转换阀25，并且如图2的虚线所示，由压缩机23输出的制冷剂通过配管31、四路转换阀25、配管34和配管41被送往起到冷凝器作用的室内热交换器2。在室内热交换器2中被冷凝的制冷剂通过配管42、完全打开的膨胀阀26、配管36被送往起蒸发器作用的室外热交换器。此外，在室内热交换器22中被气化的制冷剂通过配管33、四路转换阀25、配管32、集液器24和配管35返回压缩机23。
为了评价该空调机的制冷系数COP，本发明人如此进行了各种设定，即如图4A、4B所示，根据从2.2千瓦到5.0千瓦的不同功率级，改变室内热交换器2的容积和室外热交换器22的容积。图4C示出了此时的室外热交换器22的容积与室内热交换器2的容积之比。而根据室内热交换器2的容积与室外热交换器22的容积设定，制冷剂回路的整个容积也改变了。
例如，5.0千瓦级的空调机的室外热交换器22的容积被设定为1.45升，其室内热交换器2的容积被设定为0.47升。在5.0千瓦级空调机中，使制冷剂量(制冷剂回路的整个填充量)变化地来测定COP，并且获得了如图1A、1B所示的结果。图1A表示冷气机运转时的COP，图1B表示暖风机运转时的COP。如图1A所示，在冷气机运转的情况下，当R32的制冷剂量为960克时，COP高达2.7-2.8的峰值。与此相反，在采用R410A的功率相同的5.0千瓦空调机中，COP最高为2.2(制冷剂量为1300克时)。
这样一来，在采用R32的场合下，当通过实验来求出在各条件下赋予COP峰值的制冷剂量范围时，复式空调机的单一制冷剂R32的填充量处于120克-300克/1千瓦制冷功率的范围内，由此能够获得高的COP。单一制冷剂R32的对复式空调机制冷剂回路的填充量处于84克-300克/1升冷凝器容积的范围内并因而能够获得高COP。
此外，在2.2千瓦-5.0千瓦的相同功率(压缩机功率相同)场合下，如果将使用R32时的COP与使用R410A时的COP进行比较，则得到如图3A、3B所示的结果。使用R32时的制冷剂量与使用R410A时的制冷剂量相比最好在60重量％-80重量％的范围内。如图3A所示，以使用R410A时的COP为基准(100％)，使用R32时的COP为108.1(％)。如图3B所示，与使用R410A时的COP为4.00相比，使用R32时的COP为4.33。由此可见，如果使用R32并将制冷剂量设定在适当范围内，则与使用R410A的场合相比，获得了高许多的COP。这样，除了与制冷剂物理性能有关的改善外，提高COP的主要因素例如还有与压降减小有关的改善、与提高制冷剂传热有关的改善。
此外，从图1A、1B中求出了最适于赋予使用R32时的COP的峰值的制冷剂量在冷气机运转时为960克并且在暖风机运转时为840克。另一方面，由此求出了使用R410A时的最佳制冷剂量在冷气机运转时为1300克并且在暖风机运转时为1100克。根据这样的结果，在使用R32的场合下，与使用R410A时相比，冷/暖的最佳制冷剂量的比率接近1。因此，能够省掉冷/暖的制冷剂调节容器，并且能够实现集液器的小容量化。
图6利用图1A、1B地示出了在冷气机时和暖风机时的最佳制冷剂量之差。如图6所示，R32的在冷气机时的最佳制冷剂量与在暖风机时的最佳制冷剂量之差小于R410A。而且，R32能够用比R410A更少的制冷剂填充量获得高COP。就是说，R32的传热能力要与R410A更高。因此，与R410A相比，R32的在冷气机时的最佳制冷剂量与在暖风机时的最佳制冷剂量之差要小并能够用比R410A更少的制冷剂填充量获得高COP，因此，能够减少空调机所用的制冷剂量。图7示出了与R32、R410A、R22各制冷剂的制冷功率有关的集液器和储液器的容积。如图7所示，在制冷功率为4千瓦以下的空调机中，不再需要集液器和储液器。就是说，在使用R32的空调机中，由于不需要集液器和储液器，所以，在能够降低空调机的制造成本的同时，也可以实现空调机小型化。
而且，尽管在这个实施形式中描述的是热泵型空调机，但本发明当然不局限于此。本发明能够广泛地适用于以R32为制冷剂来进行制冷循环的装置。
当然，本发明的原理不局限于R32这一种制冷剂，它也可以扩张地适用于至少为70重量％地含有R32的混合制冷剂。
根据本发明人的实验，当在复式空调机中使用至少为70重量％地含有R32的混合制冷剂时，在制冷剂回路的混合制冷剂中的R32的填充量在370克-700克/1千瓦制冷功率的范围内的情况下，能够获得高COP。当在复式空调机中使用至少为70重量％地含有R32的混合制冷剂时，在制冷剂回路的混合制冷剂中的R32的填充量在260克-700克/1升冷凝器容积的范围内的情况下，能够获得高COP。
而且，作为混合制冷剂，例如考虑使用R32和R125的混合物。在R32和R125的混合物的情况下，如图5所示，在R32占到70重量％前的区域成为液体成分和所产生蒸气成分相同的共沸区域，除此之外的区域是非共沸区域。这样，随着R32含量的提高而明确显示出了R32的特性，在非共沸区域内，更加突现出R32的特性。即，当R32含量在70重量％以上时，能量效率提高显著并能够获得高COP。
这样，如图1A、1B和图5所示，与过去的R22等制冷剂相比，含有至少70重量％的R32的混合制冷剂的COP大致是一样的或者更高。

Claims (2)

1、复式制冷装置，它在具有一个具有压缩机(23)、冷凝器(22)和膨胀机构(26)的室外机和带有蒸发器(2)的多台室内机的制冷剂回路中使含有至少70重量％的R32的混合制冷剂循环地进行制冷循环，其特征在于，与该制冷剂回路有关的所述R32的填充量在260克-700克/1升冷凝器容积的范围内。
2、如权利要求1所述的复式制冷装置，其特征在于，与该制冷剂回路有关的所述R32的填充量在370克-700克/1千瓦制冷功率的范围内。
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