CN1464964A - 热泵装置 - Google Patents

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Abstract

具有包括压缩机1、气体冷却器3、减压装置5与蒸发器7的制冷循环，且构成为能由上述气体冷却器3将水加热的热泵装置，其特征在于，上述压缩机1，采用将在第一级压缩到中间压力的制冷剂通过机壳11内导入第二级中而在此第二级中则将此中间压力制冷剂压缩到高压再排出的双级压缩型压缩机，同时具有将上述压缩机1的第一级的中间压力制冷剂绕过气体冷却器3与减压装置5导入蒸发器7的除霜回路33。

Description

热泵装置
技术领域
本发明涉及采用双级压缩型压缩机的热泵装置。
背景技术
周知具有包括压缩机、气体冷却器、减压装置与蒸发器的制冷循环，能构成为将此气体冷却器加热的水提供使用的热泵式给热水装置。
这种装置历来在制冷循环中是把含氯的氟里昂(HCFC22等)用作制冷剂，而这从保护臭氧层的观点考虑，正对其使用加以限制，但即令是作为上述致冷剂替代物的不含氯的氟里昂(HFC)，由于其地球暖化系数高，在防止地球变暖的京都会议(COP3)中，已被指认为限制使用物质。
为此，不用氟里昂这类合成物而将自然界存在的物质用作制冷循环中制冷剂的工作正积极开展，特别是已进行研究将CO2致冷剂用于制冷循环中。
在使用CO2制冷剂时，由于制冷循环的高压侧成为超临界的迁临界循环(Transcritical cycle)，在热泵式的给热水装置供给热水情形，可以期望于水的升温幅度大的加热过程中获得高的制冷系数。
与以上所述相反，必须以高压压缩制冷剂，故近年内对压缩机采用的是内部中间压力双级压缩型压缩机。
此种压缩机中多数情形下是将构成制冷循环的设备等作为热泵装置设于户外，例如在冬季等多数情形下需要对蒸发器进行除霜作业。
在上述情形下，使压缩机排出的致冷剂绕过气体冷却器与减压装置，供给蒸发器，利用制冷剂的热来加热此蒸发器进行除霜的热气除霜作业虽属普通，但并未提出有使用双级压缩型压缩机时的除霜回路。
为此，本发明的目的在于解决上述已有技术中存在的问题，提供能在使用双级压缩型压缩机中可进行高效除霜作业的热泵装置。
发明内容
本发明的热泵装置具有包括压缩机、气体冷却器、减压装置与蒸发器的制冷循环，取可由上述气体冷却器加热水的结构，其特征在于，上述压缩机采用将在第一级压缩到中间压力的制冷剂的全部或其一部分由机壳内导入第二级而在此第二级中将此中间压力制冷剂压缩到高压而排出的双级压缩型压缩机，且具有将上述压缩机第一级的中间压力制冷剂绕过上述气体冷却器与上述减压装置而导向上述蒸发器的除霜回路。
本发明的权利要求1记述的热泵装置的特征在于，它还具有将上述压缩机的第二级的高压制冷剂绕过上述气体冷却器与上述减压装置导向上述蒸发器的高压除霜回路。
本发明的权利要求1或2记述的热泵装置的特征在于，在上述制冷循环中充填使用在高压侧于超临界区域内工作的制冷剂。
本发明的权利要求1至3中任一项记述的热泵装置的特征在于，上述制冷剂为CO2制冷剂。
本发明的权利要求1至4中任一项记述的热泵装置的特征在于，在上述除霜回路中设有能对压缩机的机壳内抽真空的开关阀。
本发明的权利要求1至5中任一项记述的热泵装置的特征在于，上述第一级的中间压力制冷剂的油混合比小于上述第二级的高压制冷剂的油混合比。
本发明的热泵装置具有包括压缩机、气体冷却器、减压装置与蒸发器的制冷循环，取可由上述气体冷却器加热水的结构，其特征在于，在上述制冷循环中充填使用在高压侧于超临界区域内工作的制冷剂，上述压缩机采用将在第一级压缩到中间压力的制冷剂的全部或其一部分由机壳内导入第二级而在此第二级中将此中间压力制冷剂压缩到高压而排出的双级压缩型压缩机，且具有将上述压缩机第一级的中间压力制冷剂和/或第二级的高压制冷剂绕过上述气体冷却器与上述减压装置而导向上述蒸发器的除霜回路。
本发明的权利要求7记述的热泵装置的特征在于，上述制冷剂是CO2是制冷剂。
本发明的权利要求7或8中任一项记述的热泵装置的特征在于，在上述除霜回路中设有能对压缩机的机壳内抽真空的开关阀。
本发明的权利要求7至9中任一项记述的热泵装置的特征在于，上述第一级的中间压力制冷剂的油混合比小于上述第二级的高压制冷剂的油混合比。
根据本发明，能在使用内部中间压力双级压缩型压缩机时作高效除霜运转。
附图说明
图1是示明本发明的热泵装置一实施形式的回路图，图2是示明另一实施形式的回路图，图3是示明又一实施形式的回路图，图4是示明又另一实施形式的回路图。
具体实施形式
下面根据附图说明本发明一实施形式。
图1示明采用双节压缩型旋转式压缩机的热泵装置。1表示压缩机，在此压缩机1中，通过以实线所示的制冷剂管道，顺次连接着气体冷却器(高压侧热交换器)3、减压装置(膨胀阀)5、蒸发器(低压侧热交换器)7、形成制冷循环。
在上述制冷循环中使用CO2制冷剂。CO2制冷剂的臭氧破坏系数为0而地球暖化系数为1，因而对环境的负荷小，且无毒性与可燃性同时价廉。应用这种CO2制冷剂时，制冷循环的高压侧成为超临界的迁临界循环(Transcritical Cycle)，因而能如热泵式给热水装置中给热水的情形那样，可以期望在水的升温幅度大的加热过程有高的制冷系数(COP)。
与以上所述相反，必须将制冷剂压缩到高压，而压缩机1则采用内部中间压力双级压缩型压缩机。
此内部中间压力双级压缩型压缩机1构成为具有在机壳11内部的电动机部2和由此电动机部2驱动的压缩部13。此压缩部13具有二级压缩结构，包括第一级压缩部15和第二级压缩部17。
从第一级压缩部15的吸入口15A吸入的制冷剂于此压缩部15压缩至中间压力P1后，一旦从排出口15B完全排入到机壳11内后，经此机壳11内部，再通过管道21导引到第二级压缩部17的吸入口17A，在此第二级压缩部17压缩成高压P2，由排出口17B排出。
上述气体冷却器3由CO2制冷剂流过的制冷剂盘管9与为水流过的水盘管10组成，此水盘管10经水管道与图示中省略的热水槽连接。水管上连接有未图示的循环泵，由此循环泵驱动，使热水槽中的水沿气体冷却器3循环，在此被加热而将热水贮存于热水槽中。
上述热泵装置是作为热泵单元设于户外的，故需对附着于蒸发器7的霜进行除霜处理。
为此，本实施形式中设有使压缩机1的第二级17的高压P2制冷剂绕过气体冷却器3与减压装置5以导入蒸发器7的，包括有除霜用电磁阀31和分流管32的热气体除霜回路33。在这种由热气体进行除霜的作业中将分流管32中所设的通常为关闭的除霜用电磁阀31打开。
进行这种除霜作业后，压缩机1的高压制冷剂输送给蒸发器7，使蒸发器7加热而除去附着的霜。
本实施形式能在使用内部中间压力双级压缩型压缩机1时以良好的效率进行除霜作业。
在除霜作业中，高压P2的制冷剂导入到气体冷却器3中，因而除霜作业时气体冷却器3的温度下降得少，故通常可缩短变换到再启动时稳定运转的时间。
但在进行上述除霜作业时，由于压缩机1的高压P2的制冷剂直接供给于蒸发器7，机壳11的内压变得比排出压P2高，于是制冷剂浸入机壳11内，压缩机1的叶片将不再有背压，有时会发生所谓的叶片跳动或是产生异常声音。机壳11的内压之所以升高，例如是由于压缩机1的第一级的放泄容积大于第二级的放泄容积，或是由于制冷剂循环路径的阻力平衡破坏。当制冷剂侵入机壳11之内，制冷剂循环量不足，不能充分地除霜。
图2示明另一实施形式。
在此另一实施形式中，设有用来将压缩机1的第一级15的中间压力P1制冷剂绕过气体冷却器3与减压装置5导入蒸发器7的，包含除霜用电磁阀131与分流管132的热气除霜回路133。在此除霜作业中，设于分流管132中通常为关闭的除霜用电磁阀131打开。
此时，由于中间压力P1的制冷剂导入蒸发器7，机壳11的内压不会升高到大于排出压力P2，由于这两者的压差小，就能防止制冷剂侵入机壳11之内或因叶片跳动而引起压缩机1发生异常声音。
另一方面，在这种压缩机1中，于第一级排出的中间压力P1的制冷剂中所含冻机油的混合比例与第二级排出的高压P2的致冷剂中所含冷冻机油的混合比是不同的。具体地说，中间压力P1的制冷剂中所含冷冻机油的混合比一般低于高压P2的制冷剂中所含冷冻机油的混合比。
因此，本实施形式与图1所示的相比，能够减少除霜作业中冷冻机油的排出量，充分确保机壳内的余存冷冻机油量，从而能提高压缩机1的耐用性。
图3示明又一实施形式。
在此实施形式中，除图2的除霜回路133之外，还设有用于将压缩机1的第二级17的高压P2的制冷剂绕过气体冷却器3与减压装置5导入蒸发器7的，包含除霜用中间电磁阀231与分流管232热气除霜回路233。在除霜作业中，通常时关闭的这两个除霜用电磁阀131、231即打开。本实施形式能取得与图2的实施形式相同的效果。
但在组装这种热泵装置时，是在将已达内部中间压力的压缩机1的机壳儿内部抽真空后，将制冷剂封入此制冷循环之内。在将其抽真空时，当从第一级的吸入口或是从第二级的排出口的某一方或是从此两方抽真空，其中任何一种抽真空方式，其操作都是很困难的。
这一实施形式由于在分流管323中设有除霜用中间电磁阀231，故能由此抽真空。因而，在机壳11内抽真空变得容易，能减少制冷循环内杂质气体的残余量，减少制冷循环内循环的冷冻机油耐久性的恶化而提高压缩机1的耐用性。
图4示明又另一实施形式
此实施形式与图3实施形式的结构基本相同，相异的结构在于，压缩机1中第一级的制冷剂不是全部而是以其一部分供给于机壳11内，余剩部分则是从第一级的排出口15B经管道51直接供给第二级的吸入口17A。本结构能取得与上述实施形式基本相同的效果，而本压缩机也可以采用图1的除霜回路与图2的除霜电路等。
上面根据实施形式说明了本发明，但显然本发明不局限于这些实施形式。
工业上利用的可能性
如上所述，本发明适用于使用内部中间压力双级压缩型压缩机时能以高效进行除霜作业的热泵装置。

Claims (10)

1.热泵装置，它具有包括压缩机、气体冷却器、减压装置与蒸发器的制冷循环，且可由上述气体冷却器加热水，其特征在于，上述压缩机采用将在第一级压缩到中间压力的制冷剂的全部或其一部分由机壳内导入第二级而在此第二级中将此中间压力制冷剂压缩到高压而排出的双级压缩型压缩机，且具有将上述压缩机第一级的中间压力制冷剂绕过上述气体冷却器与上述减压装置而导向上述蒸发器的除霜回路。
2.权利要求1记述的热泵装置，其特征在于，它还具有将上述压缩机第二级的高压制冷剂绕过上述气体冷却器与上述减压装置导向上述蒸发器的高压除霜回路。
3.权利要求1或2记述的热泵装置，其特征在于，在上述制冷循环中充填使用在高压侧于超临界区域内工作的制冷剂。
4.权利要求1至3中任一项记述的热泵装置，其特征在于，上述制冷剂为CO2制冷剂。
5.权利要求1至4中任一项记述的热泵装置，其特征在于，在上述除霜回路中设有能对压缩机的机壳内抽真空的开关阀。
6.权利要求1至5中任一项记述的热泵装置，其特征在于，上述第一级的中间压力制冷剂的油混合比小于上述第二级的高压制冷剂的油混合比。
7.热泵装置，它具有包括压缩机、气体冷却器、减压装置与蒸发器的制冷循环，且可由上述气体冷却器加热水，其特征在于，在上述制冷循环中充填使用在高压侧于超临界区域内工作的制冷剂，上述压缩机采用将在第一级压缩到中间压力的制冷剂的全部或其一部分由机壳内导入第二级而在此第二级中将此中间压力制冷剂压缩到高压而排出的双级压缩型压缩机，且具有将上述压缩机第一级的中间压力制冷剂和/或第二级的高压制冷剂绕过上述气体冷却器与上述减压装置而导向上述蒸发器的除霜回路。
8.权利要求7记述的热泵装置，其特征在于，上述制冷剂是CO2制冷剂。
9.权利要求7或8中任一项记述的热泵装置，其特征在于，在上述除霜回路中设有能对压缩机的机壳内抽真空的开关阀。
10.权利要求7至9中任一项记述的热泵装置，其特征在于，上述第一级的中间压力制冷剂的油混合比小于上述第二级的高压制冷剂的油混合比。
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