CN1212352A

CN1212352A - 热泵型空调装置

Info

Publication number: CN1212352A
Application number: CN98119634A
Authority: CN
Inventors: 小松满; 上仓正教; 青山贡; 伊藤浩二; 石木良和; 茂田孝治
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-09-19
Filing date: 1998-09-18
Publication date: 1999-03-31
Also published as: TW416000B; JPH1194385A; KR19990029909A

Abstract

一种热泵型空调装置包含:压缩机、空气侧热交换器、水侧热交换器、膨胀阀和四通阀,以及包含非共沸点混合制冷剂。其中,水侧热交换器的构成使得通过交替地将制冷剂和水提供到由多个板隔离的空间以便进行热交换;用于制冷剂的流动端口形成在水侧热交换器的上部和下部;膨胀阀使得阀特性根据制冷剂的流动方向而不同,通过转换四通阀,使在制冷运行和加热运行时流经空气侧热交换器的制冷剂的方向固定在一个方向。

Description

热泵型空调装置

本发明涉及一种利用非共沸点混合制冷剂作为制冷剂的热泵型空调装置。

已经有一种常规的热泵型空调装置，其这样构成，即通过利用管线将压缩机、空气侧热交换器、水侧热交换器、膨胀阀和四通阀连接，以及通过转换四通阀按照这样的顺序连接，即空气侧热交换器、膨胀阀、和水侧热交换器连接使制冷剂反向流动；以此构成制冷剂循环，因此实现制冷运行和加热运行。按照这种制冷剂循环，在制冷运行和加热运行转换的情况下，通过空气侧热交换器流动的制冷剂的方向相反。在这种情况下，根据热交换器的结构与需冷却的液体和需加热的液体相对应的气流总是处于一个方向。因此，无论在制冷时还是加热时制冷剂和空气的流动变成彼此沿相同方向并行流动。

在这种公知的热泵型空调装置中，当使用非共沸点的混合制冷剂时，由于该非共沸点的混合制冷剂相当于这样一种制冷剂，其具有的温度倾向是这样构成的，即在饱和汽管线上的凝结温度是最高的，而饱合液体管线上的凝结温度是最低的，这是在制冷剂循环的凝结阶段中的气体和液体混合区(两相区)中具有相同凝结压力的状态中出现的，在该情况下，通过空气侧热交换器流动的制冷剂和气流的方向是彼此并行的，存在的问题是与单一制冷剂或共沸点制冷剂相比较，使热交换器中的换热被降低，作为热泵型空调装置的制冷和加热容量明显降低。

因此，在使用非共沸点制冷剂的情况下，为了保证性能与单一制冷剂或共沸点制冷剂几乎相同，考虑使制冷剂和空气的流动彼此相反，对于该非共沸点混合制冷剂的温度倾斜分布特性在制冷和加热运行的两种时期中要予以考虑。作为一种与上述相关的结构，在未经审查的日本专利公报第9-196489号中介绍了一种结构。该热泵型空调装置通过利用管线连接压缩机、室内热交换器、室外热交换器、减压(reducing)机构以及四通阀，以形成制冷剂循环，这样构成使通过室内热交换器流动的制冷剂的方向与在通过转换四通阀在制冷运行和加热运行两种时期的气流相反。然而，由于热泵型空调装置采用：两个用于制冷运行的毛细管，一个用于加热运行的毛细管以及一个用作减压机构的止回阀，使得结构复杂、费用提高。此外，室外热交换器的构成不与水换热而是与空气换热，使得在水侧热交换器中使用非共沸点混合制冷剂的情况下，没有对此予以充分考虑。

本发明的目的在于，在一种使用非共沸点混合制冷剂的热泵型空调装置中，利用一种价廉的和紧凑的结构得到分别适合于制冷运行和加热运行的制冷性能和加热性能，这种制冷剂包含至少两种混合在一起的具有不同沸腾温度的制冷剂。

根据本发明提供的一种热泵型空调装置，包含通过管线连接起来的压缩机、空气侧热交换器，水侧热交换器、膨胀阀和四通阀，以便形成制冷剂循环；以及使用一种非共沸点的混合制冷剂，其包含至少两种作为在制冷剂循环中流动的一种制冷剂而混合在一起的具有不同沸腾温度的制冷剂，其中水侧热交换器的构成使得通过交替地将制冷剂和水提供到由多个板隔离的空间，从而进行热交换；用于制冷剂的流动端口形成在水侧热交换器的上部和下部；以及膨胀阀的构成使得根据制冷剂的流动方向使阀特性不同；在通过转换四通阀，在制冷运行和加热运行的两个情况下流经空气侧热交换器的制冷剂的方向固定为一个方向，因此，使空气流动方向和制冷剂流动方向总是彼此相反的，在制冷运行时和加热运行时形成的流经膨胀阀的制冷剂的方向处于相反的方向，以及形成的流经水侧热交换器的制冷剂的方向在制冷运行时为由下部到上部的方向，而在加热运行时为由上部到下部的方向。

图1是一示意图，表示在根据本发明的热泵型空调装置中的制冷循环；

图2是一分解透视图，表示用于制冷循环的水侧热交换器；以及

图3是一示意图，表示用于制冷剂循环的膨胀阀的横断面。

下面参照图1到图3介绍根据本发明的一个实施例。

图1是一示意图，表示在根据本发明的热泵型空调装置中的制冷循环。制冷循环是通过利用管线将压缩机1、空气侧热交换器2、水侧热交换器3、膨胀阀4和四通阀5、6、7连接起来形成的。空气侧热交换器2的构成为装设多个彼此并行的制冷剂管，使利用送风机引入的空气的方向和制冷剂的方向彼此相反。如图2中所示，水侧热交换器3的构成为将多个竖直长方形的板3a彼此沿水平方向叠装，并按这样一种方式即将制冷剂和水交替地流经由彼此并排的每一个板3a限定的空间形成一流动通道。用于制冷剂的流动端口3b和用于在水侧热交换器3中的水的流动端口3c分别形成在彼此并排的构成热交换器侧表面的各板的上端和下端部分。如图3所示，膨胀阀4的构成，使得在制冷运行时的制冷剂的流动方向和在加热运行时的流动方向之间流动阻力是彼此不同的，因此，具有的阀特性适合于在制冷运行和加热运行时的每次制冷循环。在这种情况下，四通阀5、6和7处表示的实线和虚线分别表示在制冷运行和加热运行时的状态。此外，在图1中用实线箭头和虚线箭头分别表示在制冷运行和加热运行时的制冷剂的流动方向。作为一种通过制冷剂循环流动的制冷剂，使用包含至少两种具有不同沸腾温度及混合在一起的制冷剂的一种非共沸点混合制冷剂。

在制冷运行的情况下，高温和高压的以及在压缩机1中经压缩的气体制冷剂通过四通阀5和7中用实线表示的通道并流入空气侧热交换器2。这时，该制冷剂气体沿与由送风机引入的空气相反的方向流动以便进行热交换，并变成高温和高压的液体制冷剂。该高温和高压的液体制冷剂通过四通阀6中实线表示的通道，并沿实线所示的方向流到膨胀阀4，从而降低压力，并流入在水侧热交换器3的下端部分处的流动端口3b。然后，与通过水侧热交换器3的水进行热交换，因此变成低温和低压的制冷剂，并由在上端部分的流动端口3b流出。在这一水侧热交换器3中，制冷剂由下端部分上升到上端部分，并与该与之邻近流动的水进行热交换，因此，由包含气相和液相的两相混合状态变成为气相状态。由水侧热交换器3流出的低温和低压制冷剂形成这样的制冷剂循环，即通过四通阀5中的实线表示的通道并返回到压缩机1。

在加热运行的情况下，四通阀5、6和7转换到由虚线所示的位置上。相应地，经压缩机1压缩的高温和高压气体制冷剂通过四道阀5中虚线表示的通道，并流入在水侧热交换器3的上端部分中的流动端口3b。这时，制冷剂气体与通过水侧热交换器3流动的水进行热交换，因此，变成高温高压液体制冷剂，并由在上端部分的流动端口3b流出。在这一水侧热交换器中，制冷剂由上端部分下流到下端部分，并与该与之相邻流动的水进行热交换，因此，由气相状态变成液相状态。在此之后，高温和高压液体制冷剂沿与在制冷运行时的方向相反的方向流到膨胀阀4(如虚线所示)，因此降低了压力，通过由四通阀6和7中虚线表示的通道流动，并流入空气侧热交换器2。然后进行这样的制冷剂循环，即按照在制冷运行时相同的方式沿与由送风机引入的空气相反的方向流动，从而进行热交换，变成低温低压制冷剂，通过四通阀6中用虚线表示的通道，返回到压缩机1中。

根据这一实施例，如在图1中用实线箭头和虚线箭头所表示的，通过转换3个四通阀5、6和7，能够使通过空气侧热交换器2流动的制冷剂的方向在制冷运行和加热运行两种时期都处在一个方向上。这时，可以使空气的流动方向和制冷剂的流动方向总是彼此相反的。因此，能够提高与制冷剂进行热交换的空气与制冷剂之间的温度差，使得即使在利用非共沸点的混合制冷剂的情况下，也能够保证像在使用单一制冷剂或共沸点制冷剂的情况下相同的充分的制冷和加热性能。此外，在实现反向流动时，由于制冷剂在制冷运行时和加热运行之间由相反的方向流到膨胀阀4，以及膨胀阀4的构成使得在制冷运行时和加热运行时根据制冷剂的流动方向，其阀特性适合于每一个制冷剂循环，故可以得到适合于制冷运行和加热运行的低耗费的制冷和加热性能。此外，关于水侧热交换器3，由于其结构是这样构成的，即，使制冷剂和水交替地流到由多个要进行热交换的板3a限定的空间，可以提高热交换性能以及装置可以做得紧凑。在实现板型热交换器3时，由于其结构是这样的，即，使在水侧热交换器3内的制冷剂在制冷运行时由下部流动到上部，而在加热运行时，由上部流动到下部，平缓地实现了在制冷运行时由包含气相和液相的两相状态向气相状态的转换，以及在加热运行时由气相状态到液相状态的转换，使得可以对于制冷运行和加热运行都可以实现适当的制冷运行和加热运行的性能。

根据本发明，提供一种利用非共沸点混合制冷剂的热泵型空调装置，该制冷剂包含至少两种具有不同沸腾温度的混合在一起的制冷剂，作为一种制冷剂通过制冷循环进行流动，其中利用一种价廉的和紧凑的结构达到分别适合于制冷运行和加热运行的制冷性能和加热性能。

Claims

1．一种热泵型空调装置，包含利用管线连接起来的压缩机、空气侧热交换、水侧热交换器、膨胀阀和四通阀，从而构成制冷剂循环；以及使用一种包含至少两种具有不同沸腾温度的混合在一起的制冷剂的非共沸点混合制冷剂，作为在所述制冷剂循环中流动的制冷剂；其中所述水侧热交换器的构成，使得通过交替地将制冷剂和水提供到由多个板间隔的空间进行热交换；用于制冷剂的流动端口形成在所述水侧热交换器中的上部和下部；所述膨胀阀的构成，使得根据制冷剂的流动方向，阀特征性是不同的；通过转换所述四通阀，使在制冷运行时和加热运行时通过空气侧热交换器流动的制冷剂的方向固定在一个方向上，因此，总是使空气的流动方向和制冷剂的流动方向彼此相反，通过所述膨胀阀流动的制冷剂的方向在制冷运行时和在加热运行时按照相反的方向，通过所述水侧热交换器流动的制冷剂的方向是这样形成的，在制冷运行时方向为由下部到上部，在加热运行时方向为由上部到下部。

2．如权利要求1所述的热泵型空调装置，其中所述水侧热交换器的构成，使制冷剂和水交替地流到由多个竖直彼比并排的长方形板限定的空间中以便进行热交换；以及用于在所述水侧热交换器的制冷剂和水的流动端口分别形成在构成热交换器中的彼此并行的侧表面的板的上端部分和下端部分。

3．如权利要求1所述的热泵型空调装置，其中三个所述四通阀的连接用以实现制冷循环，以及通过转换三个四通阀转换制冷运行和加热运行。