DE69730125T2

DE69730125T2 - Kältegerät und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE69730125T2
Application number: DE69730125T
Authority: DE
Inventors: Shinri Sada; Osamu Sakai-shi TANAKA
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1996-12-27
Filing date: 1997-12-25
Publication date: 2004-12-09
Anticipated expiration: 2017-12-26
Also published as: KR100360966B1; AU719648B2; ES2224282T3; HK1019167A1; TW401507B; EP0887599B1; DE69730125D1; AU5340898A; KR19990087303A; CN1109863C; US6119478A; CN1216607A; PT887599E; EP0887599A1; JPH10197171A; ID20375A; WO1998029699A1; EP0887599A4

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kältegerät, das betreibbar ist, um Wärme zwischen zwei Kältemittelkreisläufen auszutauschen, und ein Verfahren zur Herstellung solch eines Kältegeräts.
STAND DER TECHNIK
Kompressionswärmepumpen, die ein Kältemittel der FCKW-Familie wie z. B. ein R22-Kältemittel verwenden, sind in Kältegeräten für Klimaanlagen oder dergleichen weit verbreitet gewesen. Solch ein Kältegerät weist einen Kältemittelkreislauf auf, der aus einer Kombination aus einem Verdichter, einem wärmequellenseitigen Wärmeaustauscher, einem Expansionsventil und einem nutzungsseitigen Wärmeaustauscher besteht, die durch Kältemittelleitungen miteinander verbunden sind.
In den letzten Jahren hat eine starke Nachfrage nach Klimatisierung (Kühlung und Beheizung) bestanden, vor allem nach großen Klimaanlagen für Bürogebäude oder ähnliches (nachstehend Gebäudeklimaanlage genannt). Eine typische Gebäudeklimaanlage verwendet gewöhnlich eine einzige Außeneinheit und eine Vielzahl von Inneneinheiten, die in einzelnen Räumen eines Gebäudes installiert sind. Die Außeneinheit und die Inneneinheiten sind durch Kältemittelleitungen (Rohrleitungen) miteinander verbunden, die von der Außeneinheit zu jedem Raum im ganzen Gebäude verlaufen.
In jüngster Zeit ist der globale Umweltschutz ins Zentrum des Interesses gerückt, weshalb gefordert wird, umweltfreundliche Kältemittel (z. B. Kältemittel der HFC-Familie) als Ersatzkältemittel für ein aktuell verwendetes Kältemittel der FCKW-Familie (z. B. ein R22-Kältemittel) zu verwenden. Dies bringt die Notwendigkeit mit sich, ein aktuell verwendetes Kältemittel in Gebäudeklimaanlagen durch ein umweltfreundliches Kältemittel zu ersetzen.
In Fällen, wo Kältemittel der HFC-Familie verwendet werden, wird ein synthetisches Öl wie z. B. Esteröl und Etheröl als Kälteöl verwendet. Diese synthetischen Öle weisen im Vergleich zu einem Mineralöl, das konventionell in einem FCKW-Kältegerät verwendet wird, eine schlechte Stabilität auf, weshalb die Wahrscheinlichkeit besteht, daß ein schlammartiges festes Material (Kontamination) abgelagert wird. Die Verwendung eines Ester- oder Etheröls erfordert daher eine strenge Feuchtigkeits- und Kontaminationskontrolle.
Eine große Gebäudeklimaanlage erfordert ein umfangreiches Kältemittelleitungsnetz, da es notwendig ist, eine große Zahl von Kältemittelleitungen von außen zu jedem Raum des Gebäudes vorzusehen. Solch ein Leitungsnetz ist zeit- und kostenaufwendig. Wenn die bestehenden Kältemittelleitungen wiederverwendet werden können, wenn das FCKW durch HFC ersetzt wird, werden dadurch im Vergleich zu Fällen, wo eine neue Klimaanlage gebaut wird, vorteilhafte Reduktionen der Baukosten und -zeit erreicht.
ZU LÖSENDE PROBLEME
Falls ein bestehender Kältemittelkreislauf wiederverwendet wird, ist der Austausch eines Kältemittels der FCKW-Familie durch ein Kältemittel der HFC-Familie im obigen Kältegerät mit den folgenden Problemen verbunden.
Große Gebäudeklimaanlagen erfordern sehr lange Kältemittelleitungen. Daher sollte die Feuchtigkeit und Kontamination über einen sehr großen Bereich hinweg extrem streng kontrolliert werden. Die Ausübung solch einer Kontrolle ist sehr schwierig.
Die bestehenden Kältemittelleitungen müssen gründlich gereinigt werden. Dies ist sehr zeit- und kostenaufwendig.
In manchen Fällen wird ein Kälteöl, das als Verdichterschmieröl benutzt wird, auf der Innenwand der Kältemittelleitung abgelagert. Wenn in einem Kältemittelkreislauf ein Kältemittel eines Typs durch ein Kältemittel eines anderen Typs ersetzt wird, ist es erforderlich, jede Kältemittelleitung gründlich zu reinigen.
Ein konventionelles FCKW-Kältegerät verwendet ein Mineralöl als Kälteöl. Ein HFC-Kältegerät zum anderen verwendet als Kälteöl ein synthetisches Öl (z. B. ein Ester- oder Etheröl). Diese synthetischen Öle weisen im Vergleich zu einem Mineralöl eine schlechte Stabilität auf, und wenn sie mit einem Mineralöl vermischt werden, wird eine Kontamination abgelagert. Dies bedeutet, daß eine geringe Mineralölmenge, die in der Kältemittelleitung zurückbleibt, die Abla gerung einer Kontamination zur Folge hat und daher unerwünschte Wirkungen auf den Kühlbetrieb ausübt. Falls ein Kältemittel der FCKW-Familie durch ein Kältemittel der HFC-Familie ersetzt wird, müssen die Kältemittelleitungen daher gründlich gereinigt werden.
Die vollständige Entfernung eines Mineralöls aus einer Kältemittelleitung durch Reinigung (Ausspülung) ist sehr zeit- und kostenaufwendig.
Ein anderes Problem, das mit dem Austausch eines aktuell verwendeten Kältemittels durch ein neues umweltfreundliches Kältemittel einhergeht, ist die Druckfestigkeit der bestehenden Kältemittelleitungen, da ihre Druckfestigkeit gewöhnlich für das neue Kältemittel, das das alte ersetzen soll, nicht ausreicht. Der Kältemittelleitungsauslegungsdruck beträgt 28 kg/cm² beim R22-Kältemittel, das ein Kältemittel der FCKW-Familie ist. Demgegenüber beträgt er 34 kg/cm² beim R407C-Kältemittel, das ein Kältemittel der HFC-Familie ist. Die Einleitung eines R407C-Kältemittels kann das Problem verursachen, daß die Druckfestigkeit der bestehenden Kältemittelleitung nicht mehr ausreicht. Daher ist es unmöglich, das Kältemittel auf einen Bereich des spezifizierten hohen Druckniveaus zu verdichten. Wenn das Kältemittel auf solch ein hohes Niveau verdichtet wird, ist das Kältegerät nicht betriebssicher.
Die Wiederverwendung bestehender FCKW-Kältemittelleitungen für ein HFC-Kältegerät galt als schwierig.
EP-A-0-675 331 offenbart ein Kältegerät, umfassend einen primären Kältemittelkreislauf, der durch eine Kombination aus einem Verdichter, einem wärmequellenseitigen Wärmeaustauscher, Verdichtungsminderungsmitteln und einer Primärseite eines Kältemittel-Kältemittel-Wärmeaustauschers gebildet wird, die durch eine Primärleitung miteinander verbunden sind; einen sekundären Kältemittelkreislauf, der durch eine Kombination aus einer Sekundärseite des Kältemittel-Kältemittel-Wärmeaustauschers und einen (nutzungs)seitigen Wärmeaustauscher gebildet wird, die durch eine Sekundärleitung miteinander verbunden sind; kältemittelbefördernde Mittel, um das Kältemittel durch den sekundären Kältemittelkreislauf umzuwälzen; und ein sekundärseitiges Kältemittel, das ein Kältemittel der HFC-Familie, der HC-Familie oder der FC-Familie ist, wobei das sekundärseitige Kältemittel mindestens in den sekundären Kältemittelkreislauf gefüllt wird.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der oben beschriebenen Probleme entwickelt, die sich aus der Wiederverwendung der bestehenden FCKW-Kältemittelleitungen für ein HFC-Kältegerät ergeben. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Beseitigung der Notwendigkeit, eine extrem strenge Feuchtigkeits- und Kontaminationskontrolle auszuüben, die konventionell bei Verwendung eines Kältemittels der HFC-Familie notwendig war. Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Wiederverwendung der bestehenden Kältemittelleitungen zu ermöglichen.
Diese Aufgaben werden durch ein Kältegerät erfüllt, das die Merkmale von Anspruch 1 aufweist, und durch ein Verfahren zur Herstellung des Kältegeräts, das die Merkmale von Anspruch 2 oder 3 aufweist.
Um die oben beschriebenen Aufgaben zu erfüllen, wird in der vorliegenden Erfindung eine bestehende Leitung verwendet. Zusätzlich wird ein sekundärer Kältemittelkreislauf vorgesehen, der keinen Verdichter verwendet, der ein Kälteöl benötigt, und ein primärer Kältemittelkreislauf, der mit dem sekundären Kältemittelkreislauf Wärme austauscht.
Ein Aspekt der Erfindung nach Anspruch 1 ist wie folgt. Das erfindungsgemäße Kältegerät ist darin vorteilhaft, daß keine extrem strenge Feuchtigkeits-/Kontaminationskontrolle ausgeübt zu werden braucht, da das kältemittelbefördernde Mittel, das kein Kälteöl benötigt, im sekundären Kältemittelkreislauf verwendet wird, der sehr lang ist. Dies hat eine Verbesserung der Zuverlässigkeit des Kältegeräts zur Folge.
Zusätzlich zum oben beschriebenen Vorteil erlaubt die erfindungsgemäße Vorrichtung die Wiederverwendung der bestehenden Kältemittelleitungen eines vorhandenen Kältegeräts, das mit einem Kältemittel der FCKW-Familie betrieben wird, wenn es auf eine umweltfreundliche Alternative wie z. B. eine Kältemittel der HFC-Familie umgestellt wird. Dies führt zur Senkung der Baukosten und ist zeitsparend.
Zudem ist der zulässige Druck der Primärleitung nach der Erfindung größer als der der Sekundärleitung. Beim erfindungsgemäßen Kältegerät kann die alte (bestehende) Leitung, die den Spezifikationen eines Kältemittels der FCKW- Familie entsprechend ausgelegt wurde, als Sekundärleitung wiederverwendet werden. Selbst in dem Fall, wo keine bestehende Leitung wiederverwendet wird, kann die Größe (Dicke) der Sekundärleitung reduziert werden, wodurch eine Senkung der Materialkosten erreicht wird.
Ferner ist der primäre Kältemittelkreislauf mit einem primärseitigen Kältemittel des gleichen Typs gefüllt wie das sekundärseitige Kältemittel, mit dem der sekundäre Kältemittelkreislauf gefüllt ist.
Beim erfindungsgemäßen Kältegerät wird in der ganzen Klimaanlage der gleiche Kältemitteltyp verwendet, was den Aufbau der Anlage vereinfacht.
Das kältemittelbefördernde Mittel (M) ist bevorzugt so geformt, daß es kein Kühlöl benötigt.
Solch eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist darin vorteilhaft, daß sie keiner Ausübung einer Feuchtigkeits-/Kontaminationskontrolle im sekundären Kältemittelkreislauf (7) bedarf.
Das kältemittelbefördernde Mittel (M) ist bevorzugt so geformt, daß es das sekundärseitige Kältemittel in der Flüssigphase einsaugt und ausstößt, um dieses sekundärseitige Kältemittel umzuwälzen.
In solch einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung legt das kältemittelbefördernde Mittel (M) eine Bewegungskraft auf ein flüssigphasiges sekundärseitiges Kältemittel an. Die Leistung des kältemittelbefördernden Mittels (M) wird dadurch im Vergleich zu Fällen, in denen das kältemittelbefördernde Mittel (M) eine Bewegungskraft auf ein gasphasiges sekundärseitiges Kältemittel anlegt, geringer.
Das kältemittelbefördernde Mittel (M) ist bevorzugt so geformt, daß das sekundärseitige Kältemittel im sekundären Kältemittelkreislauf (20) in der Gasphase gekühlt wird, um zu kondensieren und dadurch einen niedrigen Druck zu erzeugen, während das sekundärseitige Kältemittel im sekundären Kältemittelkreislauf (20) in der Flüssigphase erwärmt wird, um zu verdampfen und dadurch einen hohen Druck zu erzeugen, wodurch dieses sekundärseitige Kältemittel durch die erzeugten niedrigen und hohen Drucke umgewälzt wird.
Solch einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß wird durch den Kondensierungs- und Verdampfungsvorgang des sekundärseitigen Kältemittels eine Bewegungskraft im sekundärseitigen Kältemittel erzeugt, wodurch es dem kältemittelbefördernden Mittel (M) möglich ist, das sekundärseitige Kältemittel ohne die Hilfe einer Kältemittelpumpe umzuwälzen.
Eine weitere Ausführungsform ist wie folgt aufgebaut, wobei:

(a) der primäre Kältemittelkreislauf (10) so geformt ist, daß seine Kältemittelumlaufrichtung umkehrbar ist;
(b) die Sekundärleitung (21) eine Gasleitung (41) umfaßt, die den oberen Abschnitt des R-R-Wärmeaustauschers (2) mit einem der Enden des nutzungsseitigen Wärmeaustauschers (22) verbindet, und eine Flüssigkeitsleitung (42), die den unteren Abschnitt dieses R-R-Wärmeaustauschers (2) mit dem anderen Ende des nutzungsseitigen Wärmeaustauschers (22) verbindet; und
(c) dieses kältemittelbefördernde Mittel (M) aufweist: erste Öffnungs-/Schließmittel (43), um die Gasleitung (41) zu öffnen und zu schließen; zweite Öffnungs-/Schließmittel (44), um die Flüssigkeitsleitung (42) zu öffnen und zu schließen; und durchlässigkeitssteuernde Mittel (50), um die alternierende Öffnung und Schließung der ersten und zweiten Öffnungs-/Schließmittel (43) und (44) so zu steuern, daß wenn eines der Mittel (43) und (44) im geöffneten Zustand ist, das andere Mittel im geschlossenen Zustand ist, und um das sekundärseitige Kältemittel durch Ändern der Umlaufrichtung eines primärseitigen Kältemittels in den primären Kältemittelkreislauf (10) zu befördern, so daß ein sekundärseitiges Kältemittel im R-R-Wärmeaustauscher (2) vom primärseitigen Kältemittel erwärmt oder gekühlt wird, und wodurch eine Druckdifferenz zwischen diesem primärseitigen Kältemittel im R-R-Wärmeaustauscher (2) und einem sekundärseitigen Kältemittel im nutzungsseitigen Wärmeaustauscher (22) erzeugt wird.

Solch einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entsprechend werden im sekundärseitigen Kältemittel im R-R-Wärmeaustauscher (2) hohe und niedrige Drucke erzeugt, um das sekundärseitige Kältemittel umzuwälzen, wodurch das sekundärseitige Kältemittel umlaufen kann, ohne daß im sekundären Kältemittelkreislauf (20) eine mechanische Antriebsquelle wie z. B. eine Pumpe vorgesehen werden muß. Dadurch ist es möglich, die Kühlleistung zu erhöhen, und die Systemzuverlässigkeit wird verbessert.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein Verfahren nach Anspruch 2 zur Herstellung eines Kältegeräts bereit.
Diesem erfindungsgemäßen Verfahren entsprechend wird die bestehende Kältemittelleitung wiederverwendet, wodurch es möglich ist, in kurzer Zeit eine Kältemittelleitung für ein Kältemittel der HFC-Familie zu installieren.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein anderes Verfahren nach Anspruch 3 zur Herstellung eines Kältegeräts bereit.
Diesem erfindungsgemäßen Verfahren entsprechend wird nur die bestehende Kältemittelleitung wiederverwendet, und die nutzungsseitige Einheit (B) mit einer Kapazität, die für eine angelegte Wärmelast geeignet ist, wird installiert.
Erfindungsgemäß ist der zulässige Druck der Primärleitung (11) größer als der der Sekundärleitung (21).
Daher kann die alte (bestehende) Leitung, die den Spezifikationen eines Kältemittels der FCKW-Familie entsprechend ausgelegt wurde, als Sekundärleitung (21) wiederverwendet werden, um ein umweltfreundliches Kältegerät zu bilden.
Erfindungsgemäß ist der primäre Kältemittelkreislauf (10) mit einem Kältemittel des gleichen Typs gefüllt wie das sekundärseitige Kältemittel im sekundären Kältemittelkreislauf (20).
Daher wird in der ganzen Klimaanlage der gleiche Kältemitteltyp verwendet, wodurch der Aufbau des Systems vereinfacht werden kann.
WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung weist die folgenden Wirkungen auf.
Der primäre Kältemittelkreislauf (10), dessen Länge relativ kurz ist, und der sekundäre Kältemittelkreislauf (20), dessen Länge relativ lang ist, werden hergestellt, und es ist möglich, das kältemittelbefördernde Mittel (M) (das kein Kälteöl benötigt) im sekundären Kältemittelkreislauf (20) anzuordnen, der den größten Teil der Systemleitungslänge ausmacht. Solch eine Anordnung beseitigt die Notwendigkeit der Ausübung einer extrem strengen Feuchtigkeits-/Kontaminationskontrolle. Dadurch wird eine Verbesserung in der Systemzuverlässigkeit erreicht.
Zusätzlich zum obigen kann die bestehenden Leitung eines vorhandenen Kältegeräts, das mit einem Kältemittel der FCKW-Familie betrieben wird, für ein Kältemittel der HFC-Familie wiederverwendet werden. Auf diese Weise werden Reduktionen der Systemherstellungskosten und der Systembauzeit erreicht.
Ferner kann die alte (bestehende) Leitung, die den Spezifikationen eines Kältemittels der FCKW-Familie entsprechend ausgelegt wurde, als die Sekundärleitung wiederverwendet werden.
In dem Fall, wo nicht nur die Primärleitung, sondern auch die Sekundärleitung neu installiert wird, ist es zudem möglich, die Dicke der Sekundärleitung zu verringern, wodurch eine Senkung der Materialkosten erreicht wird.
Ferner verwenden der primäre und der sekundäre Kältemittelkreislauf das gleiche Kältemittel, wodurch der Gesamtaufbau des Systems vereinfacht wird.
Wenn das kältemittelbefördernde Mittel einer bevorzugten Ausführungsform entsprechend kein Kälteöl verwendet, wird verhindert, daß ein synthetisches Öl sich mit einem Kälteöl wie z. B. einem Mineralöl vermischt. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, eine Feuchtigkeits-/Kontaminationskontrolle auszuüben.
Zusätzlich zum obigen ist es nicht erforderlich, ein Restkälteöl aus der zweiten Leitung zu entfernen. Die zweite Leitung kann leicht in kurzer Zeit gereinigt werden. Dies ist kostensenkend.
Wenn das kältemittelbefördernde Mittel einer bevorzugten Ausführungsform entsprechend so aufgebaut ist, daß es das sekundärseitige Kältemittel in der Flüssigphase einsaugt und ausstößt, um dieses sekundärseitige Kältemittel umzuwälzen, legt das kältemittelbefördernde Mittel eine Bewegungskraft auf das sekundärseitige Kältemittel in der Flüssigphase an. Die Leistung des kältemittelbefördernden Mittels wird im Vergleich zu Fällen, wo das kältemittelbefördernde Mittel eine Bewegungskraft auf das sekundärseitige Kältemittel in der Gasphase anlegt, kleiner.
Wenn einer anderen bevorzugten Ausführungsform entsprechend das kältemittelbefördernde Mittel so geformt ist, daß das sekundärseitige Kältemittel in der Gasphase und im sekundären Kältemittelkreislauf gekühlt wird, um zu kondensieren und dadurch einen niedrigen Druck zu erzeugen, während das sekundärseitige Kältemittel im sekundären Kältemittelkreislauf in der Flüssigphase erwärmt wird, um zu verdampfen und dadurch einen hohen Druck zu erzeugen, wodurch das sekundärseitige Kältemittel durch die erzeugten niedrigen und hohen Drucke umgewälzt wird, erzeugt das kältemittelbefördernde Mittel (M) im sekundärseitigen Kältemittel niedrige und hohe Drucke, ohne daß eine mechanische Antriebsquelle wie z. B. ein Pumpe im sekundären Kältemittelkreislauf (20) vorgesehen werden muß. Die Klimaanlage (6) ist deshalb energiesparend.
Zusätzlich zum obigen können einen Zahl der Faktoren, die einen Systemfehler bewirken können, und die Zahl der Komponenten, die nicht normal funktionieren können, im siebten Lösungsmittel reduziert werden. Dadurch wird die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems verbessert.
Da im sekundärseitigen Kältemittel niedrige und hohe Drucke erzeugt werden, ist das Layout der Installation zudem weniger stark eingeschränkt, wodurch eine hohe Zuverlässigkeit und Flexibilität erreicht wird.
Die endothermen und wärmeabstrahlenden Vorgänge des sekundären Kältemittelkreislaufs (20) können auf stabile Weise durchgeführt werden. Selbst wenn der sekundäre Kältemittelkreislauf (20) eine große Länge aufweist, kann die Umwälzung des Kältemittels hinreichend ausgeführt werden. Selbst bei bestehenden Leitungen, die groß sind, kann ausreichend Leistung erhalten werden.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform (oben „zusätzliche Ausführungsform" genannt), werden im sekundärseitigen Kältemittel im R-R-Wärmeaustauscher (2) niedrige und hohe Drucke erzeugt. Dies vereinfacht nicht nur den Aufbau des kältemittelbefördernden Mittels (M), sondern auch den Aufbau des sekundären Kältemittelkreislaufs (20).
Mit dem ersten erfindungsgemäßen Verfahren kann die bestehende Leitung wirksam genutzt werden. Eine Kältemittelleitung wie z. B. eine HFC-Kältemittelleitung kann in kurzer Zeit installiert werden.
Mit dem zweiten erfindungsgemäßen Verfahren kann die bestehende Leitung wirksam genutzt werden, und es ist möglich, eine Inneneinheit mit einer Kapazität zu installieren, die für ein Kältemittel wie ein Kältemittel der HFC-Familie und eine angelegte Wärmelast geeignet ist.
Mit den erfindungsgemäßen Verfahren ist es zudem möglich, ein Kältegerät zu bauen, in dem die bestehende Leitung, die für ein Kältemittel der FCKW-Familie ausgelegt wurde, in der Sekundärleitung (21) wiederverwendet wird, und es ist möglich, den Aufbau des Gesamtsystems zu vereinfachen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Kältemittelkreislaufdiagramm einer Klimaanlage nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Kältemittelkreislaufdiagramm einer bestehenden Klimaanlage.
3 ist ein Kältemittelkreislaufdiagramm einer Klimaanlage nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein Kältemittelkreislaufdiagramm einer Klimaanlage nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unten Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
AUFBAU
Zuerst wird auf 1 Bezug genommen, wo eine Klimaanlage (5) einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt wird. Die Klimaanlage (5) ist ein Kältegerät, das eine einzige Außeneinheit (A) und eine Vielzahl von Inneneinheiten (B) umfaßt. Der Kältemittelkreislauf der Klimaanlage (5) umfaßt einen primären Kältemittelkreislauf (10) und einen sekundären Kältemittelkreislauf (20).
13 ist ein Verdichter, 14 ist ein Vierwegeumschaltventil. 12 ist ein Außenwärmeaustauscher, der der wärmequellenseitige Wärmeaustauscher ist. 15 ist ein elektrisches Expansionsventil, das ein Verdichtungsminderungsmittel ist. 2 ist ein Kältemittel-Kältemittel-Wärmeaustauscher (R-R-Wärmeaustauscher), der eine Primärseite (2a) aufweist. Diese Komponenten (13), (14), (12), (15) und (2a) sind durch eine Primärleitung (11) miteinander verbunden, um den primären Kältemittelkreislauf (10) zu bilden. Der primäre Kältemittelkreislauf (10) ist mit einem R407C-Kältemittel als primärseitiges Kältemittel gefüllt, das ein Kältemittel der HFC-Familie ist. Die Maße der Primärleitung (11) werden auf der Basis des R407C-Auslegungsdrucks (d. h., 34 kg/cm²) so festgelegt, daß sie nicht beschädigt wird, bis ihr Innendruck über einen bestimmten zulässigen Druck (P1) hinausgeht.
23 ist eine Kältemittelpumpe als kältemittelbeförderndes Mittel (M). 24 ist ein Vierwegewählventil, das zum Ändern einer Stromrichtung verwendet wird. 25 ist ein Stromregelventil, das durch ein elektrisches Expansionsventil gebildet wird. 22 ist ein Innenwärmeaustauscher als nutzungsseitiger Wärmeaustauscher. 2b ist die Sekundärseite des R-R-Wärmeaustauschers (2). Diese Komponenten (23), (24), (22) und die Sekundärseite (2b) sind durch eine Sekundärleitung (21) miteinander verbunden, um den sekundären Kältemittelkreislauf (20) zu formen. Das Durchflußregelventil (25) und der Innenwärmeaustauscher (22) sind in jeder Inneneinheit (B) angeordnet.
Die Inneneinheiten (B) sind miteinander parallelgeschaltet. Das Durchflußregelventil (25) und der Innenwärmeaustauscher (22) einer Inneneinheit (B) sind durch die Sekundärleitung (21) mit dem Durchflußregelventil (25) und dem Innenwärmeaustauscher (22) der nächsten Inneneinheit (B) parallelgeschaltet. Der sekundäre Kältemittelkreislauf (20) ist mit dem gleichen Kältemittel als sekundärseitiges Kältemittel gefüllt wie der primäre Kältemittelkreislauf (10) (d. h. ein R407C-Kältemittel). Die Maße der Sekundärleitung (21) werden auf der Basis des R22-Auslegungsdrucks (d. h. 28 kg/cm²) so festgelegt, daß sie nicht beschädigt wird, bis ihr Innendruck über einen bestimmten zulässigen Druck (P2) hinausgeht. Der zulässige Druck (P2) ist niedriger als der zulässige Druck (P1) der Primärleitung (11).
Der primäre Kältemittelkreislauf (10), der R-R-Wärmeaustauscher (2), das Vierwegeumschaltventil (24) und die Kältemittelpumpe (23) sind in der Außeneinheit (A) angeordnet. Die Außeneinheit (A) und die Inneneinheiten (B) sind durch die Sekundärleitung (21) miteinander verbunden.
HERSTELLUNGSVERFAHREN
Ein Verfahren zur Herstellung der Klimaanlage (5) der vorliegenden Erfindung wir nun im folgenden beschrieben. Der sekundäre Kältemittelkreislauf (20) der Klimaanlage (5) wird gebildet, indem ein Abschnitt einer bestehenden Klimaanlage (36) wiederverwendet wird, wie in 2 gezeigt. Die bestehende Klimaanlage (36) ist ein System, das ein R22-Kältemittel verwendet.
Der sekundäre Kältemittelkreislauf (20) von 1 ohne die Kältemittelpumpe (23), das Vierwegeumschaltventil (24) und den R-R-Wärmeaustauscher (2) formt einen Wiederverwendungskreislauf (20A), der Bestandteil der bestehenden Klimaanlage (36) von 2 ist.
Wie oben erwähnt, ist die bestehende Klimaanlage (36) ausgelegt, um mit einem R22-Kältemittel betrieben zu werden. Wie in 2 gezeigt, umfaßt die Klimaanlage (36) eine Außeneinheit (D), die eine wärmequellenseitige Einheit ist, und eine Vielzahl von Inneneinheiten (B), die nutzungsseitige Einheiten sind. Die Außeneinheit (D) weist einen wärmequellenseitigen Kreislauf (30) auf. Der wärmequellenseitige Kreislauf (30) besteht aus einer Kombination aus einem Verdichter (33), einem Vierwegeumschaltventil (34), einem Außenwärmeaustauscher (31) und einem elektrischen Expansionsventil (35), die durch eine Kältemittelleitung (21c) miteinander verbunden sind.
Der Wiederverwendungskreislauf (20A) wird wiederverwendet, um als der sekundäre Kältemittelkreislauf (20) der neuen Klimaanlage (5) zu dienen. Die Kältemittelleitung (21b) ist mit jeder Inneneinheit (B) verbunden, um den Wiederverwendungskreislauf (20A) zu formen. Der Wiederverwendungskreislauf (20A) ist durch die Kältemittelleitung (21b) mit dem wärmequellenseitigen Kreislauf (30) verbunden.
Die Kältemittelleitungen der bestehenden Klimaanlage (36), die die Kältemittelleitung (21c) des wärmequellenseitigen Kreislaufs (30), die Kältemittelleitung (21b) des Wiederverwendungskreislauf (20A), das Durchflußregelventil (25) und den Innenwärmeaustauscher (22) einschließen, sind auf der Basis des R22-Auslegungsdrucks (d. h. 28 kg/cm²) aufgebaut. Die Kältemittelleitungen (21c) und (21b), das Durchflußregelventil (25) und der Innenwärmeaustauscher (22) sind so ausgelegt, daß sie nicht beschädigt werden, bis der zulässige Druck (P1) erreicht wird.
Die Klimaanlage (5), die neu installiert wird, wird wie folgt eingebaut. Zuerst wird das alte R22-Kältemittel aus dem Kältemittelkreislauf der bestehenden Klimaanlage (36) ausgebaut. Die Kältemittelleitung (21b), die den wärmequellenseitigen Kreislauf (30) und den Wiederverwendungskreislauf (20A) miteinander verbindet, wird an einer Schnittstelle (21d) geschnitten. Der Kreislauf 30 wird entsorgt.
Danach werden die Kältemittelleitung (21b) im Wiederverwendungskreislauf (20A), das Durchflußregelventil (25) und der Innenwärmeaustauscher (22) gereinigt.
Wenn der obige Reinigungsschritt abgeschlossen ist, wird die Außeneinheit (A), die den primären Kältemittelkreislauf (10) aufweist, installiert (die Außeneinheit (A) wurde im Werk fertiggestellt, einer Qualitätskontrolle unterzogen und zum Installationsort transportiert).
Wenn der Schritt der Installation der Außeneinheit (A) abgeschlossen ist, wird die Kältemittelleitung (21a), die von der Außeneinheit (A) aus verläuft, an der Schnittstelle (21d) mit der Kältemittelleitung (21b) im Wiederverwendungskreislauf (20A) verbunden. Das Leitungsnetz des sekundären Kältemittelkreislaufs (20) ist nun durch diesen Anschluß fertiggestellt.
Dann wird der sekundäre Kältemittelkreislauf (20) auf Luftdichtigkeit hin geprüft. Der sekundäre Kältemittelkreislauf (20) wird mit einer bestimmten Menge an R407C gefüllt. Die Klimaanlage (5) ist nun fertiggestellt.
In der vorliegenden Ausführungsform werden die Kältemittelleitung (21b) im Wiederverwendungskreislauf (20A), das Durchflußregelventil (25) und der Innenwärmeaustauscher (22) einer Reinigung unterzogen. Solch eine Reinigung kann eine einfache sein und ausgelassen werden. Mit anderen Worten, der sekundäre Kältemittelkreislauf (20) benötigt kein Kälteöl und es besteht keine Notwendigkeit, ein Kälteöl zu entfernen.
AUSLEGUNGSDRUCK
Der Auslegungsdruck der Primär- und Sekundärleitung (11) und (21) in der Klimaanlage (5) der vorliegenden Ausführungsform ist wie im folgenden beschrieben.
Wenn die Klimaanlage (5) im Überlastzustand den Kühlbetrieb durchführt, wird ein Höchstdruck, zum Beispiel 34 kg/cm², auf die Primärleitung (11) angelegt, und der Auslegungsdruck der Primärleitung (11) wird daher auf der Basis des Höchstdrucks (34 kg/cm²) festgelegt. Die Sättigungstemperatur des R407C-Kältemittels bei einem Druck von 34 kg/cm² beträgt etwa 70 Grad Celsius.
Wenn die Klimaanlage (5) den Heizbetrieb durchführt, wird ein Höchstdruck auf die Sekundärleitung (21) angelegt. Es kann angenommen werden, daß die Kondensationstemperatur bei solch einem Heizbetrieb bei einer Temperatur im Bereich von etwa 40 Grad Celsius bis etwa 50 Grad Celsius liegt. Ein Sättigungsdruck für solch eine Kondensationstemperatur (d. h., von etwa 17 kg/cm² bis etwa 22 kg/cm²) wird auf die Sekundärleitung (21) angelegt. Demnach beträgt der Höchstdruck, der auf die Sekundärleitung (21) angelegt wird, etwa 22 kg/cm². Obwohl der Auslegungsdruck der Sekundärleitung (21) in der Klimaanlage (5) auf 28 kg/cm² festgelegt ist, kann jede der bestehenden Kältemittelleitungen, die einen Auslegungsdruck aufweist, der über den vorgenann ten Höchstdruck (22 kg/cm²) hinausgeht, als Sekundärleitung (21) wiederverwendet werden.
Der Klimaanlage (5) der vorliegenden Ausführungsform entsprechend ist vorgesehen, daß der Auslegungsdruck der Sekundärleitung (21) unter dem der Primärleitung (11) liegt.
ARBEITSWEISE
Die Arbeitsweisen der Klimaanlage (5) werden im folgenden beschrieben.
KÜHLUNG
Der Kühlbetrieb der Klimaanlage (5) wird nun beschrieben. Im Kühlbetrieb wird das Vierwegeumschaltventil (14) des primären Kältemittelkreislaufs (10) so geschaltet, daß das primärseitige Kältemittel (C1) in die Richtung strömt, die durch die durchgezogenen Pfeile in 1 angezeigt wird. Dementsprechend wird das Vierwegeumschaltventil (24) des sekundären Kältemittelkreislaufs (20) so geschaltet, daß das sekundärseitige Kältemittel (C2) in die Richtung strömt, die durch die durchgezogenen Pfeile in 1 angezeigt wird.
Im primären Kältemittelkreislauf (10) wird ein primärseitiges Hochdruckkältemittel (C1) vom Verdichter (13) ausgestoßen, durchläuft das Vierwegeumschaltventil (14) und strömt in den Außenwärmeaustauscher (12), wie durch die durchgezogenen Pfeile in 1 dargestellt. Das primärseitige Kältemittel (C1) kondensiert im Außenwärmeaustauscher (12), im elektrischen Expansionsventil (15) druckgemindert, um zu expandieren, und wird zu einem zweiphasigen Kältemittel mit niedriger Temperatur. Dieses zweiphasige Kältemittel (C1) strömt durch die Primärseite (2a) des R-R-Wärmeaustauschers (2). Im R-R-Wärmeaustauscher (2) tauscht das primärseitige Kältemittel (C1) mit dem sekundärseitigen Kältemittel (C2) Wärme aus, das im sekundären Kältemittelkreislauf (20) strömt, und verdampft dadurch, wobei das sekundärseitige Kältemittel (C2) vom primärseitigen Kältemittel (C1) gekühlt wird. Danach durchläuft das verdampfte primärseitige Kältemittel (C1) das Vierwegeumschaltventil (14) und kehrt zum Verdichter (13) zurück. Das primärseitige Kältemittel (C1) wird wieder verdichtet und vom Verdichter (13) ausgestoßen, um den Umlaufzyklus zu wiederholen.
Im sekundären Kältemittelkreislauf (20) tritt das sekundärseitige Kältemittel (C2) in der Flüssigphase aus der Kältemittelpumpe (23) aus, durchläuft das Vierwegeumschaltventil (24) und zweigt zu jeder Inneneinheit (B) ab. Das sekundärseitige Kältemittel (C2) tritt in die Inneneinheit (B) ein, läuft durch das Durchflußregelventil (25) und strömt in den Innenwärmeaustauscher (22). Das sekundärseitige Kältemittel (C2) verdampft im Innenwärmeaustauscher (22), um die Raumluft zu kühlen. Dann strömt das verdampfte sekundärseitige Kältemittel (C2) durch die Sekundärleitung (21) und strömt in die Sekundärseite (2b) des R-R-Wärmeaustauschers (2). Im R-R-Wärmeaustauscher (2) wird das sekundärseitige Kältemittel (C2) vom primärseitigen Kältemittel (C1) gekühlt und kondensiert, um ein flüssiges Kältemittel zu werden. Nach dem Durchlauf der Sekundärseite (2b) des R-R-Wärmeaustauschers (2) und dann des Vierwegeumschaltventils (14) strömt dieses flüssigphasige sekundärseitige Kältemittel (C2) in die Kältemittelpumpe (23). Das sekundärseitige Kältemittel (C2) wird wieder von der Kältemittelpumpe (23) ausgestoßen, um den Umlaufzyklus zu wiederholen.
Der Raum, in dem die Inneneinheit (B) installiert ist, wird gekühlt.
HEIZUNG
Nun wird der Heizbetrieb der Klimaanlage (5) beschrieben. Im Heizbetrieb wird das Vierwegeumschaltventil (14) des primären Kältemittelkreislaufs (10) so geschaltet, daß das primärseitige Kältemittel (C1) in die Richtung strömt, die durch die gestrichelten Pfeile in 1 angezeigt wird. Dementsprechend wird das Vierwegeumschaltventil (24) des sekundären Kältemittelkreislaufs (20) so geschaltet, daß das sekundärseitige Kältemittel (C2) in die Richtung strömt, die durch die gestrichelten Pfeile in 1 angezeigt wird.
Im primären Kältemittelkreislauf (10) tritt das primärseitige Hochdruckkältemittel (C1) aus dem Verdichter (13) aus, durchläuft das Vierwegeumschaltventil (14) und strömt durch die Primärseite (2a) des R-R-Wärmeaustauschers (2), wie durch die gestrichelten Pfeile in 1 dargestellt. Im R-R-Wärmeaustauscher (2) tauscht das primärseitige Kältemittel (C1) mit dem sekundärseitige Kältemittel (C2), das durch den sekundären Kältemittelkreislauf (20) strömt, Wärme aus und kondensiert dadurch, wobei das sekundärseitige Kältemittel (C2) vom primärseitigen Kältemittel (C1) erwärmt wird. Danach verläßt das kondensierte primärseitige Kältemittel (C1) den R-R-Wärmeaustauscher (2), wird im elektrischen Expansionsventil (15) druckgemindert, um zu expandieren, und wird zu einem zweiphasigen Kältemittel. Dieses zweiphasige primärseitige Kältemittel (C1) verdampft im Außenwärmeaustauscher (12), durchläuft das Vierwegeumschaltventil (14) und wird zum Verdichter (13) zurückgeleitet. Das primärseitige Kältemittel (C1) wird im Verdichter (13) wieder verdichtet und daraus ausgestoßen, um den Umlaufzyklus zu wiederholen.
Im sekundären Kältemittelkreislauf (20) tritt das sekundärseitige Kältemittel (C2) aus der Kältemittelpumpe (23) aus, durchläuft das Vierwegeumschaltventil (24) und tritt in die Sekundärseite (2b) des R-R-Wärmeaustauschers (2) ein. Im R-R-Wärmeaustauscher (2) wird das sekundärseitige Kältemittel (C2) vom primärseitigen Kältemittel (C1) erwärmt, um zu verdampfen. Danach läuft das verdampfte sekundärseitige Kältemittel (C2) durch die Sekundärseite (2b) des R-R-Wärmeaustauschers (2) und dann durch die Sekundärleitung (21) und zweigt zu jeder Inneneinheit (B) ab. In jeder Inneneinheit (B) strömt das sekundärseitige Kältemittel (C2) in den Innenwärmeaustauscher (22). Im Innenwärmeaustauscher (22) kondensiert das sekundärseitige Kältemittel (C2), wodurch es die Raumluft erwärmt. Nach dem Verlassen des Innenwärmeaustauschers (22) läuft das kondensierte sekundärseitige Kältemittel (C2) durch das Durchflußregelventil (25), wo seine Durchflußmenge geregelt wird. Danach durchläuft das sekundärseitige Kältemittel (C2) das Vierwegeumschaltventil (24) und strömt in die Kältemittelpumpe (23). Das sekundärseitige Kältemittel (C2) wird wieder von der Kältemittelpumpe (23) ausgestoßen, um den Umlaufzyklus zu wiederholen. Jeder Raum, in dem die Inneneinheit (B) installiert ist, wird beheizt.
WIRKUNGEN
In der Klimaanlage (5) der vorliegenden Ausführungsform ist der Verdichter (13), der ein Kälteöl benötigt, nur im primären Kältemittelkreislauf (10) angeordnet, und im sekundären Kältemittelkreislauf (20) ist kein Verdichter angeordnet. Nur der primäre Kältemittelkreislauf (10), der relativ kurze Leitungen aufweist, ist einer strengen Feuchtigkeits-/Kontaminationskontrolle unterworfen. Die Feuchtigkeits-/Kontaminationskontrolle des sekundären Kältemittelkreislaufs (20) mit einer relativ langen Leitungslänge kann vereinfacht werden. Die Feuchtigkeits-/Kontaminationskontrolle kann in der ganzen Klimaanlage (5) leicht durchgeführt werden, wodurch die Systemzuverlässigkeit erhöht wird.
Im sekundären Kältemittelkreislauf (20), der die Ausführung von Bauarbeiten erfordert und bei dem es schwer ist, eine strenge Feuchtigkeits-/Kontaminationskontrolle auszuüben, ist solch eine strenge Kontrolle nicht mehr erforderlich. Andererseits wird der primäre Kältemittelkreislauf (10) im Werk vor seiner Installation vor Ort vorbereitet, wodurch es möglich ist, den primären Kältemittelkreislauf (10) im Werk einer strengen Feuchtigkeits-/Kontaminationskontrolle zu unterziehen.
Die bestehende Leitung (21b) und der Innenwärmeaustauscher (22) in der R22-Klimaanlage (36) werden jeweils als R407C-Sekundärleitung (21) und als R407C-Innenwärmeaustauscher (22) wiederverwendet. Dadurch wird nicht nur eine Reduktion der Arbeitsausführungskosten, sondern auch eine Reduktion der Arbeitsausführungszeit erreicht.
Da der sekundäre Kältemittelkreislauf (20) mit keinem Verdichter versehen ist, wird kein Kälteöl benötigt. Dies verhindert, daß ein synthetisches Öl und ein Mineralöl miteinander vermischt werden, wodurch die Feuchtigkeits-/Kontaminationskontrolle vereinfacht wird.
Selbst wenn ein Kälteöl wie ein Mineralöl in der Sekundärleitung (21) bleibt, wird keine Kontamination abgelagert, wodurch die Notwendigkeit entfällt, das in der Sekundärleitung (21) verbliebene Kälteöl zu entfernen. Folglich kann die Reinigung der Sekundärleitung (21) leicht und schnell durchgeführt werden. Dadurch wird eine Senkung der Reinigungskosten erreicht.
Der primäre und der sekundäre Kältemittelkreislauf (10) und (20) verwenden ein Kältemittel der gleichen HFC-Familie, R407C. Dies vereinfacht den Aufbau des Gesamtsystems.
Dem sekundärseitigen Kältemittel (C2) in der Flüssigphase wird durch die Kältemittelpumpe (23) Bewegungskraft verliehen, wodurch die Antriebsleistung im Vergleich zu den Fällen verringert werden kann, in denen dem sekundärseitigen Kältemittel (C2) in der Gasphase Bewegungskraft verliehen wird.
ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM
Wie in 3 gezeigt, wendet die Wärmeübertragungseinheit (M) in einer Klimaanlage (6) einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein sogenanntes antriebsloses Wärmeübertragungsverfahren an.
AUFBAU
Die Klimaanlage (6) der zweiten Ausführungsform weist einen primären Kältemittelkreislauf (10) auf, dessen Aufbau mit dem Gegenstück der Klimaanlage (5) der ersten Ausführungsform identisch ist. Gleiche Bezugszeichen werden verwendet, um gleiche Komponenten darzustellen, und die Beschreibung dieser Komponenten wird ausgelassen.
Der sekundäre Kältemittelkreislauf (20) weist einen Aufbau auf, der durch eine Kombination des Innenwärmeaustauschers (22), des Durchflußregelventils (25) und des R-R-Wärmeaustauschers (2) gebildet wird, die durch die Sekundärleitung (21) miteinander verbunden sind, die sich aus einer Gasleitung (41) und einer Flüssigkeitsleitung (42) zusammensetzt. Das Durchflußregelventil (25) und der Innenwärmeaustauscher (22) sind in der Inneneinheit (B) angeordnet, und der R-R-Wärmeaustauscher (2) ist in der Außeneinheit (A) angeordnet.
Die Gasleitung (41) ist mit dem oberen Endabschnitt des Innenwärmeaustauschers (22) und mit dem oberen Endabschnitt der Sekundärseite (2b) des R-R-Wärmeaustauschers (2) verbunden ist. Die Gasleitung (41) ist mit einem ersten elektromagnetischen Ventil (43) versehen.
Die Flüssigkeitsleitung (42) ist andererseits mit dem unteren Endabschnitt des Innenwärmeaustauschers (22) und mit dem unteren Endabschnitt der Sekundärseite (2b) des R-R-Wärmeaustauschers (2) verbunden. Die Flüssigkeitsleitung (42) ist mit einem zweiten elektromagnetischen Ventil (44) versehen.
Das erste und zweite elektromagnetische Ventil (43) und (44) sind beide in der Außeneinheit (A) angeordnet. Die elektromagnetischen Ventile (43) und (44) stellen Strömungswegsteuermittel für die kältemittelbefördernde Einheit (M) dar.
Das kältemittelbefördernde Mittel (M) weist eine Steuerung (50) auf, die als Durchlässigkeitssteuermittel betreibbar ist. Die Steuerung (50) ist so aufgebaut, daß sie die Öffnung und Schließung des ersten und zweiten elektromagneti schen Ventils (43) und (44) auf alternierende Weise steuert. Mit anderen Worten, wenn eines der elektromagnetischen Ventile (43) und (44) im geöffneten Zustand ist, ist das andere elektromagnetische Ventil im geschlossenen Zustand. Die Steuerung (50) ist so aufgebaut, daß das sekundärseitige Kältemittel (C2) umgewälzt wird, durch Ändern eines Umlaufwegs des primärseitigen Kältemittels (C1) im primären Kältemittelkreislauf (10), indem das sekundärseitige Kältemittel (C2) im R-R-Wärmeaustauscher (2) mit dem primärseitigen Kältemittel (C1) erwärmt oder gekühlt wird, und durch Erzeugen einer Druckdifferenz zwischen dem sekundärseitigen Kältemittel (C2) im R-R-Wärmeaustauscher (2) und dem sekundärseitigen Kältemittel (C2) im Innenwärmeaustauscher (22).
Mit anderen Worten, das kältemittelbefördernde Mittel (M) ist so aufgebaut, daß (i) das gasphasige sekundärseitige Kältemittel (C2) im sekundären Kältemittelkreislauf (20) im R-R-Wärmeaustauscher (2) gekühlt wird und kondensiert, wodurch ein niedriger Druck erzeugt wird, (ii) das flüssigphasige sekundärseitige Kältemittel (C2) im sekundären Kältemittelkreislauf (20) im R-R-Wärmeaustauscher (2) erwärmt wird und verdampft, wodurch ein hoher Druck erzeugt wird, und (iii) das sekundärseitige Kältemittel (C2) durch die so erzeugten niedrigen und hohen Drucke umgewälzt wird.
HERSTELLUNGSVERFAHREN
Auch in der Klimaanlage (6) nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Abschnitt der bestehenden Klimaanlage (36), die mit R22 betrieben wurde, vom sekundären Kältemittelkreislauf (20) wiederverwendet. Ein Verfahren zur Herstellung der Klimaanlage (6) wird im folgenden beschrieben.
Wie bei der ersten Ausführungsform wird der wärmequellenseitige Kreislauf (30) der bestehenden Klimaanlage (36) ausgebaut. Danach wird die Kältemittelleitung (21b) im Wiederverwendungskreislauf (20A) der bestehenden Klimaanlage (36) gereinigt, und die Außeneinheit (A), die den primären Kältemittelkreislauf (10), das erste elektromagnetische Ventil (43) und das zweite elektromagnetische Ventil (44) aufweist, wird installiert.
Wenn die Installation der Außeneinheit (A) abgeschlossen ist, werden eine Kältemittelleitung (41a), die vom ersten elektromagnetischen Ventil (43) aus verläuft, und eine Kältemittelleitung (42a), die vom zweiten elektromagnetischen Ventil (44) verläuft, an der Schnittstelle (21d) mit dem Wiederverwendungskreislauf (20A) verbunden.
Ein spezifizierter Luftdichtigkeitstest wird am sekundären Kältemittelkreislauf (20) durchgeführt. Dann wird der sekundäre Kältemittelkreislauf (20) mit einer bestimmten Menge an R407C-Kältemittel gefüllt.
ARBEITSWEISE
Der Kühl- und Heizbetrieb der Klimaanlage (6) wird im folgenden getrennt beschrieben.
KÜHLUNG
Zuerst wird der Kühlbetrieb beschrieben. Im primären Kältemittelkreislauf (10) wird das Vierwegeumschaltventil (14) so geschaltet, daß das primärseitige Kältemittel (C1) in die Richtung strömt, die durch die durchgezogenen Pfeile in 3 angezeigt wird, und die Öffnung des elektrischen Expansionsventils (15) wird auf einen spezifizierten Öffnungsgrad geregelt. Zum anderen wird im sekundären Kältemittelkreislauf (20) das erste elektromagnetische Ventil (43) geöffnet und das zweite elektromagnetische Ventil (44) geschlossen.
In solch einem Zustand wird der Verdichter (13) im primären Kältemittelkreislauf (10) betrieben.
Wie durch die durchgezogenen Pfeile von 3 angezeigt, tritt das primärseitige Kältemittel (C1), das ein Gaskältemittel mit hoher Temperatur und niedrigem Druck ist, aus dem Verdichter (13) aus, durchläuft das Vierwegeumschaltventil (14) und tauscht im Außenwärmeaustauscher (12) Wärme mit der Außenluft aus, wodurch das primärseitige Kältemittel (C1) kondensiert. Danach wird das kondensierte primärseitige Kältemittel (C1) im elektrischen Expansionsventil (15) druckgemindert, um zu expandieren, und strömt in die Primärseite (2a) des R-R-Wärmeaustauschers (2). Im R-R-Wärmeaustauscher (2) tauscht das primärseitige Kältemittel (C1) mit dem sekundärseitigen Kältemittel (C2), das im sekundären Kältemittelkreislauf (20) strömt, Wärme aus, mit anderen Worten, das primärseitige Kältemittel (C1) entzieht die Wärme aus dem sekundärseitigen Kältemittel (C2), wodurch das primärseitige Kältemittel (C1) verdampft. Danach läuft das verdampfte primärseitige Kältemittel (C1) durch die Primärseite (2a) des R-R-Wärmeaustauschers (2) und dann durch das Vierwegeumschaltventil (14), um zum Verdichter (13) zurückzukehren. Das primärseitige Kältemittel (C1) wird im Verdichter (13) wieder verdichtet und aus diesem ausgestoßen, um den Umlaufzyklus zu wiederholen.
Im sekundären Kältemittelkreislauf (20) zum anderen tauscht das sekundärseitige Kältemittel (C2) im R-R-Wärmeaustauscher (2) mit dem primärseitigen Kältemittel (C1) Wärme aus und kondensiert, wodurch die Sekundärseite (2b) des R-R-Wärmeaustauschers (2) einem Abfall des Kältemitteldrucks ausgesetzt wird. Der Kältemitteldruck des Innenwärmeaustauschers (22) übersteigt den des R-R-Wärmeaustauschers (2). Diese Kältemitteldruckdifferenz zwischen den Wärmeaustauschern (22) und (2) dient als Antriebskraft, und wie durch die durchgezogenen Pfeile in 3 angezeigt, wird das sekundärseitige Kältemittel (C2), das die Gasphase im Innenwärmeaustauscher (22) ist, durch die Gasleitung (41) zur Sekundärseite (2b) des R-R-Wärmeaustauschers (2) abgezogen. Im R-R-Wärmeaustauscher (2) wird das gasphasige sekundärseitige Kältemittel (C2) vom primärseitige Kältemittel (C1) gekühlt, um zu kondensieren, wird zu einem flüssigen Kältemittel, und wird an der Sekundärseite (2b) des R-R-Wärmeaustauschers (2) gehalten.
Nach dem Abzug des sekundärseitigen Kältemittels (C2) schalten der primäre und sekundäre Kältemittelkreislauf (10) und (20) beide zu einem Kältemittelversorgungsvorgang um. Das heißt, im primären Kältemittelkreislauf (10) wird das Vierwegeumschaltventil (14) so geschaltet, das das primärseitige Kältemittel (C1) in die Richtung strömt, die durch die gestrichelten Pfeile angezeigt wird, und die Öffnung des elektrischen Expansionsventils (15) wird auf einen spezifizierten Öffnungsgrad geregelt. Im sekundären Kältemittelkreislauf (20) wird das erste elektromagnetische Ventil (43) geschlossen, und das zweite elektromagnetische Ventil (44) ist geöffnet.
In solch einem Zustand wird der Kältemittelversorgungsvorgang durchgeführt. Im primären Kältemittelkreislauf (10) wird das primärseitige Kältemittel (C1), das ein Gaskältemittel mit hoher Temperatur und hohem Druck ist, wie durch die gestrichelten Pfeile in 3 angezeigt vom Verdichter (13) ausgestoßen, läuft durch das Vierwegeumschaltventil (14) und strömt in die Primärseite (2a) des R-R-Wärmeaustauschers (2). Im R-R-Wärmeaustauscher (2) tauscht das primärseitige Kältemittel (C1) mit dem sekundärseitigen Kältemittel (C2) Wärme aus, wobei das primärseitige Kältemittel (C1) Wärme an das sekundärseitige Kältemittel (C2) abgibt und kondensiert. Dann verläßt das kondensierte primärseitige Kältemittel (C1) die Primärseite (2a) des R-R-Wärmeaustauschers (2) aus und wird im elektrischen Expansionsventil (15) druckgemindert, um zu expandieren, und strömt durch den Außenwärmeaustauscher (12). Im Außenwärmeaustauscher (12) tauscht das primärseitige Kältemittel (C1) Wärme mit der Außenluft aus und verdampft. Dann läuft das primärseitige Kältemittel (C1) durch das Vierwegeumschaltventil (14) und wird in den Verdichter (13) zurückgeleitet. Das primärseitige Kältemittel (C1) wird im Verdichter (13) wieder verdichtet und wird daraus ausgestoßen, um den Umlaufzyklus zu wiederholen.
Währenddessen wird im sekundären Kältemittelkreislauf (20) das sekundärseitige Kältemittel (C2) im R-R-Wärmeaustauscher (2) vom primärseitigen Kältemittel (C1) erwärmt, wodurch die Sekundärseite (2b) des R-R-Wärmeaustauschers (2) einem Anstieg im Kältemitteldruck ausgesetzt wird und der Kältemitteldruck des R-R-Wärmeaustauschers (2) den des Innenwärmeaustauschers (22) übersteigt. Die resultierende Kältemitteldruckdifferenz, die zwischen den Wärmeaustauschern (2) und (22) erzeugt wird, dient als Antriebskraft, und wie durch die gestrichelten Pfeile in 3 angezeigt, wird das sekundärseitige Kältemittel (C2), das im R-R-Wärmeaustauscher (2) in der Flüssigphase ist, gezwungen, sich über den unteren Abschnitt des R-R-Wärmeaustauschers (2) und die Flüssigkeitsleitung (42) zum Innenwärmeaustauscher (22) hin zu bewegen. Dieses vom R-R-Wärmeaustauscher (2) ausgestoßene flüssigphasige sekundärseitige Kältemittel (C2) läuft das durch Durchflußregelventil (25) und durch den Innenwärmeaustauscher (22). Im Innenwärmeaustauscher (22) tauscht das sekundärseitige Kältemittel (C2) mit der Raumluft Wärme aus und verdampft, wodurch die Raumluft gekühlt wird.
Nachdem der obige Kältemittelversorgungsvorgang eine spezifizierte Zeit lang durchgeführt wurde, schalten der primäre und sekundäre Kältemittelkreislauf (10) und (20) beide vom Kältemittelversorgungsvorgang zum Kältemittelabzugsvorgang um. Dann werden der Versorgungsvorgang und der Abzugsvorgang auf alternierende Weise durchgeführt, wodurch das sekundärseitige Kältemittel (C2) im sekundären Kältemittelkreislauf (20) umläuft und der Raum gekühlt wird.
HEIZUNG
Nun wird der Heizbetrieb beschrieben. Das Vierwegeumschaltventil (14) wird so geschaltet, daß das primärseitige Kältemittel (C1) in die Richtung strömt, die durch die durchgezogenen Pfeile in 3 angezeigt wird, und die Öffnung des elektrischen Expansionsventils (15) im primären Kältemittelkreislauf (10) wird auf einen spezifizierten Öffnungsgrad geregelt. Im sekundären Kältemittelkreislauf (20) wird das erste elektromagnetische Ventil (43) geschlossen, und das zweite elektromagnetische Ventil (44) wird geöffnet.
In solch einem Zustand wird der Kältemittelabzugsvorgang durchgeführt. Wie durch die durchgezogenen Pfeile angezeigt, wird im primären Kältemittelkreislauf (10) das primärseitige Kältemittel (C1), das ein Gaskältemittel mit hoher Temperatur und hohem Druck ist, vom Verdichter (13) ausgestoßen, kondensiert im Außenwärmeaustauscher (22), wird im elektrischen Expansionsventil (15) druckgemindert, um zu expandieren, und strömt durch die Primärseite (2a) des R-R-Wärmeaustauschers (2). Im R-R-Wärmeaustauscher (2) tauscht das primärseitige Kältemittel (C1) Wärme mit dem sekundärseitigen Kältemittel (C2) aus, wodurch das primärseitige Kältemittel (C1) verdampft. Danach lauft das primärseitige Kältemittel (C1) durch die Primärseite (2a) des R-R-Wärmeaustauschers (2), durchläuft das Vierwegeumschaltventil (14) und kehrt zum Verdichter (13) zurück. Das primärseitige Kältemittel (C1) wird im Verdichter (13) wieder verdichtet und wird daraus ausgestoßen, um den Umlaufzyklus zu wiederholen.
Währenddessen wird im sekundären Kältemittelkreislauf (20) das sekundärseitige Kältemittel (C2) im R-R-Wärmeaustauscher (2) vom primärseitigen Kältemittel (C1) gekühlt. Dadurch wird die Sekundärseite (2b) des R-R-Wärmeaustauschers (2) einem Abfall im Kältemitteldruck ausgesetzt, und der Kältemitteldruck des Innenwärmeaustauschers (22) wird größer als der des R-R-Wärmeaustauschers (2). Die resultierende Kältemitteldruckdifferenz, die zwischen den Wärmeaustauschern (2) und (22) erzeugt wird, dient als Antriebskraft, und wie durch die strichgepunkteten Pfeile in 3 angezeigt, wird das flüssige Kältemittel im Innenwärmeaustauscher (22) durch die Flüssig keitsleitung (42) zur Sekundärseite (2b) des R-R-Wärmeaustauschers (2) hin abgezogen.
Nach dem Kältemittelabzugsvorgang schalten der primäre und sekundäre Kältemittelkreislauf (10) und (20) beide zum Kältemittelversorgungsvorgang um. Mit anderen Worten, im primären Kältemittelkreislauf (10) wird das Vierwegeumschaltventil (14) so geschaltet, daß das primärseitige Kältemittel (C1) in eine Richtung strömt, die durch die gestrichelten Pfeile angezeigt wird, und die Öffnung des elektrischen Expansionsventils (15) wird auf einen spezifizierten Öffnungsgrad geregelt. Im sekundären Kältemittelkreislauf (20) zum anderen wird das erste elektromagnetische Ventil (43) geöffnet, und das zweite elektromagnetische Ventil (44) wird geschlossen.
In solch einem Zustand wird der Kältemittelversorgungsvorgang durchgeführt. Mit anderen Worten, im primären Kältemittelkreislauf (10) wird das primärseitige Kältemittel (C1), wie durch die gestrichelten Pfeile in 3 angezeigt, vom Verdichter (13) ausgestoßen, kondensiert im R-R-Wärmeaustauscher (2), und wird im elektrischen Expansionsventil (15) druckgemindert, um zu expandieren. Danach verdampft das primärseitige Kältemittel (C1) im Außenwärmeaustauscher (12), durchläuft das Vierwegeumschaltventil (14) und kehrt zum Verdichter (13) zurück, um den Umlaufzyklus zu wiederholen.
Währenddessen tauscht im sekundären Kältemittelkreislauf (20) das sekundärseitige Kältemittel (C2) im R-R-Wärmeaustauscher (2) mit dem primärseitigen Kältemittel (C1) Wärme aus, wodurch das sekundärseitige Kältemittel (C2) verdampft. Dadurch wird die Sekundärseite (2b) des R-R-Wärmeaustauschers (2) einem Anstieg im Kältemitteldruck ausgesetzt, und der Kältemitteldruck im R-R-Wärmeaustauscher (2) wird größer als der des Innenwärmeaustauschers (22). Die resultierende Kältemitteldruckdifferenz, die zwischen dem R-R-Wärmeaustauscher (2) und dem Innenwärmeaustauscher (22) erzeugt wird, dient als Antriebskraft, und wie durch die strichgepunkteten Pfeile mit zweifachem Punkt in 3 angezeigt, läuft das sekundärseitige Kältemittel (C2), das im R-R-Wärmeaustauscher (2) in der Gasphase ist, durch die Gasleitung (41) vom oberen Abschnitt des R-R-Wärmeaustauschers (2) und wird dem Innenwärmeaustauscher (22) zugeführt. Im Innenwärmeaustauscher (22) tauscht das gasphasige sekundärseitige Kältemittel (C2) mit der Raumluft Wärme aus und kondensiert. Dadurch wird die Raumluft erwärmt.
Der Versorgungsvorgang und der Abzugsvorgang werden auf alternierende Weise so durchgeführt, daß das sekundärseitige Kältemittel (C2) im sekundären Kältemittelkreislauf (20) umläuft und der Raum beheizt wird.
WIRKUNGEN
Wie oben beschrieben, erreicht die Klimaanlage (6) der zweiten Ausführungsform die gleichen Wirkungen wie die Klimaanlage (5) der ersten Ausführungsform.
Der Klimaanlage (6) der zweiten Ausführungsform entsprechend ist es möglich, das sekundärseitige Kältemittel (C2) umzuwälzen, ohne daß eine mechanische Antriebsquelle wie z. B. eine Pumpe im sekundären Kältemittelkreislauf (20) vorgesehen werden muß. Dies ermöglicht eine Verringerung des Stromverbrauchs. Die Klimaanlage (6) der zweiten Ausführungsform ist daher energiesparend.
Sowohl die Zahl der Faktoren, die einen Systemausfall bewirken können, als auch die Zahl der Komponenten, die nicht normal funktionieren können, können verringert werden. Die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems kann erhöht werden.
Hohe und niedrige Drucke werden im sekundärseitigen Kältemittel (C2) erzeugt. Die Einschränkungen hinsichtlich des Systeminstallationsorts werden weniger streng, wodurch eine hohe Systemzuverlässigkeit und Flexibilität erreicht wird.
Die endothermen und wärmeabstrahlenden Vorgänge des sekundären Kältemittelkreislaufs (20) werden auf stabile Weise durchgeführt. Selbst wenn der sekundäre Kältemittelkreislauf (20) eine große Länge hat, kann die Umwälzung des Kältemittels hinreichend durchgeführt werden. Selbst im Falle großer bestehender Leitungen kann die gewünschte Leistung erhalten werden.
Die Wärmeübertragungsvorrichtung (M) für das sekundärseitige Kältemittel (C2) wird vom primären Kältemittelkreislauf (10) mitgenutzt, wodurch ein vereinfachter Aufbau erreicht wird.
DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM
Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben. Eine Klimaanlage, die der dritten Ausführungsform der Erfindung entsprechend aufgebaut ist, ist mit der Klimaanlage (5) der ersten Ausführungsform oder mit der Klimaanlage (6) der zweiten Ausführungsform vergleichbar, wobei der sekundäre Kältemittelkreislauf (20) mit einem R407C-Kältemittel und der primäre Kältemittelkreislauf (10) mit einem Kältemittel der HFC-Familie wie z. B. ein R410A-Kältemittel gefüllt ist.
Davon abgesehen weist die Klimaanlage der dritten Ausführungsform einen Aufbau und eine Arbeitsweise auf, die mit jeder der Klimaanlagen (5) und (6) identisch sind.
Daher kann die Klimaanlage der dritten Ausführungsform die gleichen Wirkungen bieten wie die, die von der Klimaanlage (5) oder der Klimaanlage (6) erreicht werden.
Der Klimaanlage der dritten Ausführungsform entsprechend verwenden der primäre Kältemittelkreislauf (10) und der sekundäre Kältemittelkreislauf (20) ferner verschiedene Kältemittel (wie oben erwähnt, verwendet der erste Kreislauf ein R410A-Kältemittel als primärseitiges Kältemittel, und der letzte Kreislauf verwendet als sekundärseitiges Kältemittel ein R407C-Kältemittel). Dies erlaubt es, für den sekundären Kältemittelkreislauf (20) ein der Innenklimatisierungslast entsprechendes sekundärseitiges Kältemittel zu wählen. Da der sekundäre Kältemittelkreislauf (20). Da der sekundäre Kältemittelkreislauf (20) ein R407C-Kältemittel als sekundärseitiges Kältemittel verwendet, ist die Druckfestigkeit der Sekundärleitung (21) ausreichend, um eine Beschädigung zu vermeiden.
VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM
In 4 wird eine Klimaanlage (6) nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Wie in 4 zu sehen, ist in der Klimaanlage (6) der vierten Ausführungsform die Wärmeübertragungseinheit (M) der zweiten Ausführungsform vom primären Kältemittelkreislauf (10) getrennt vorgesehen. Mit anderen Worten, die Sekundärseite (2b) des R-R-Wärmeaustauschers (2) in der zweiten Ausführungsform ist so aufgebaut, daß das sekundärseitige Kältemittel (C2) kondensiert und verdampft, wie in der ersten Ausführungsform.
AUFBAU
Der primäre Kältemittelkreislauf (10) der vierten Ausführungsform ist gleich aufgebaut wie sein Gegenstück der Klimaanlage (6) der zweiten Ausführungsform. Gleichen Elementen wurden daher gleiche Bezugszeichen zugewiesen, und die Beschreibung dieser Komponenten wird ausgelassen.
Die Wärmeübertragungseinheit (M) ist in die Außeneinheit (A) integriert und umfaßt einen Behälter (60) und einen Kompressions- und Dekompressionsmechanismus (61) (C/D-Mechanismus). Der Behälter (60) ist so aufgebaut, daß er daß er das sekundärseitige Kältemittel (C2) in der Flüssigphase aufnimmt. Vom Boden des Behälters (60) aus verläuft eine Verbindungsleitung, die mit der Flüssigkeitsleitung (42) des sekundären Kältemittelkreislaufs (20) in der Außeneinheit (A) verbunden ist. Das erste und zweite elektromagnetische Ventil (43) und (44) sind relativ zu einem Punkt der Flüssigkeitsleitung (42), an dem die Verbindung mit dem Behälter hergestellt wird, gegenüberliegend angeordnet. Der C/D-Mechanismus (61) ist so aufgebaut, daß (i) das sekundärseitige Kältemittel (C2) in der Gasphase gekühlt wird und im Tank (60) kondensiert, um einen niedrigen Druck zu erzeugen, (ii) das sekundärseitige Kältemittel (C2) in der Flüssigphase erwärmt wird und im Tank (60) verdampft, und (iii) das sekundärseitige Kältemittel (C2) durch die so erzeugten niedrigen und hohen Drucke umgewälzt wird.
Der C/D-Mechanismus (61) wird durch einen Dampfverdichtungskältezyklus mit umkehrbarer Kältemittelumlaufrichtung implementiert. Mit anderen Worten, ein Verdichter, ein Vierwegeumschaltventil, ein wärmequellenseitiger Wärmeaustauscher, ein Expansionsmechanismus und ein nutzungsseitiger Wärmeaustauscher sind aufeinanderfolgend miteinander verbunden, um den C/D-Mechanismus (61) zu bilden. Der nutzungsseitige Wärmeaustauscher ist so geformt, daß er das sekundärseitige Kältemittel (C2) kühlt oder erwärmt.
HERSTELLUNGSVERFAHREN
Die Klimaanlage (6) nach der vierten Ausführungsform und die Klimaanlage der zweiten Ausführungsform sind gleich aufgebaut. Der wärmequellenseitige Kreislauf (30) der bestehenden Klimaanlage (36) wird ausgebaut. Die Außeneinheit (A), die Komponenten einschließlich des Behälters (60) aufweist, wird installiert. Dann wird der Wiederverwendungskreislauf (20A) der bestehenden Klimaanlage (36) durch die Gasleitung (41) und die Flüssigkeitsleitung (42) mit der Außeneinheit (A) verbunden.
ARBEITSWEISE
Die Arbeitsweise der Klimaanlage (6) der vierten Ausführungsform wird im folgenden beschrieben.
KÜHLUNG
Erst wird der Kühlbetrieb der Klimaanlage (6) beschrieben. Der primäre Kältemittelkreislauf (10) wird auf die gleiche Weise wie sein Gegenstück der ersten Ausführungsform betrieben. Wie durch die durchgezogenen Pfeile in 4 angezeigt, wird das primärseitige Kältemittel (C1) vom Verdichter (13) ausgestoßen, kondensiert im Außenwärmeaustauscher (12), verdampft an der Primärseite (2a) des R-R-Wärmeaustauschers (2) und wird zum Verdichter (13) zurückgeleitet, um den Umlaufzyklus zu wiederholen.
Im sekundären Kältemittelkreislauf (20) wird das erste elektromagnetische Ventil (43) geöffnet, und das zweite elektromagnetische Ventil (44) wird geschlossen. In solch einem Zustand kondensiert ein Teil des sekundärseitigen Kältemittels (C2), der im Behälter (60) enthalten ist, indem er vom C/D-Mechanismus (61) gekühlt wird. Dadurch nimmt der Innendruck des Behälters (60) ab, und der Kältemitteldruck des Innenwärmeaustauschers (22) wird größer als der des Behälters (60). Die resultierende Kältemitteldruckdifferenz, die zwischen dem Innenwärmeaustauscher (22) und dem Behälter (60) erzeugt wird, dient als Antriebskraft, und wie durch die durchgezogenen und gestrichelten Pfeile in 4 angezeigt, wird das sekundärseitige Kältemittel (C2), das im Innenwärmeaustauscher (22) in der Gasphase ist, durch die Sekundärseite (2b) des R-R-Wärmeaustauschers (2) zum Behälter (60) abgezogen, wobei das sekundärseitige Kältemittel (C2) in der Gasphase an der Sekundärseite (2b) des R-R-Wärmeaustauschers (2) vom primärseitigen Kältemittel (C1) gekühlt wird, um zu kondensieren. Das sekundärseitige Kältemittel (C2) wird zu einem flüssigen Kältemittel, das dann im Behälter (60) aufgenommen wird.
Danach wird vom Abzugsvorgang zum Versorgungsvorgang umgeschaltet. Im primären Kältemittelkreislauf (10) werden die obigen Vorgänge fortgesetzt, und im sekundären Kältemittelkreislauf (20) wird das erste elektromagnetische Ventil (43) geschlossen, und das zweite elektromagnetische Ventil (44) wird geöffnet.
In solch einem Zustand wird ein Teil des sekundärseitigen Kältemittels (C2) im Behälter (60) vom C/D-Mechanismus (61) erwärmt, wodurch der Teil (C2) verdampft. Der Innendruck des Behälters (60) nimmt zu, und der Kältemitteldruck des Behälters (60) übersteigt den des Innenwärmeaustauschers (22). Die resultierende Kältemitteldruckdifferenz zwischen dem Behälter (60) und dem Innenwärmeaustauscher (22) dient als Antriebskraft, und wie durch die gestrichelten Pfeile in 4 dargestellt, wird das sekundärseitige Kältemittel (C2) im Behälter (60) in der Flüssigphase zum Innenwärmeaustauscher (22) hin gepreßt. Im Innenwärmeaustauscher (22) tauscht das sekundärseitige Kältemittel (C2) mit der Raumluft Wärme aus und verdampft, wodurch die Raumluft gekühlt wird.
Wie oben beschrieben, wird der Abzugs- und Versorgungsvorgang auf alternierende Weise durchgeführt, wodurch der Umlauf des sekundärseitigen Kältemittels (C2) im sekundären Kältemittelkreislauf (20) bewirkt wird, um die Raumluft zu kühlen.
HEIZUNG
Nun wird der Heizbetrieb beschrieben. Der primäre Kältemittelkreislauf (10) der vorliegenden Ausführungsform wird auf gleiche Weise betrieben wie das Gegenstück der ersten Ausführungsform. Wie durch die gestrichelten Pfeile von 4 angezeigt, wird das primärseitige Kältemittel (C1) vom Verdichter (13) ausgestoßen, kondensiert an der Primärseite (2a) des R-R-Wärmeaustauschers (2), verdampft im Außenwärmeaustauscher (12) und wird zum Verdichter (13) zurückgeleitet, um den obigen Umlaufzyklus zu wiederholen.
Im sekundären Kältemittelkreislauf (20) wird das erste elektromagnetische Ventil (43) geschlossen, und das zweite elektromagnetische Ventil (44) wird geöffnet. In solch einem Zustand kondensiert ein Teil des sekundärseitigen Kältemittels (C2), der im Behälter (60) enthalten ist, indem er durch den C/D- Mechanismus (61) gekühlt wird. Dadurch nimmt der Innendruck des Behälters (60) ab, und der Kältemitteldruck des Innenwärmeaustauschers (22) wird größer als der Kältemitteldruck des Behälters (60). Die resultierende Kältemitteldruckdifferenz, die zwischen dem Innenwärmeaustauscher (22) und dem Behälter (60) erzeugt wird, dient als Antriebskraft, und wie durch die strichgepunkteten Pfeile in 4 angezeigt, wird das sekundärseitige Kältemittel (C2) im Innenwärmeaustauscher (22) in der Flüssigphase zum Behälter (60) abgezogen.
Dann wird vom Abzugsvorgang zum Versorgungsvorgang umgeschaltet. Im primären Kältemittelkreislauf (10) wird der obige Vorgang fortgesetzt, und im sekundären Kältemittelkreislauf (20) wird das erste elektromagnetische Ventil (43) geöffnet, und das zweite elektromagnetische Ventil (44) wird geschlossen.
In solch einem Zustand wird ein Teil des sekundärseitigen Kältemittels (C2) im Behälter (60) vom C/D-Mechanismus (61) erwärmt, wodurch das sekundärseitige Kältemittel (C2) verdampft. Der Innendruck des Behälters (60) nimmt zu, und der Kältemitteldruck des Behälters (60) wird größer als der des Innenwärmeaustauschers (22). Die resultierende Kältemitteldruckdifferenz, die zwischen dem Behälter (60) und dem Innenwärmeaustauscher (22) erzeugt wird, dient als Antriebskraft, und wie durch die strichgepunkteten Pfeile und die strichgepunkteten Pfeile mit zweifachem Punkt in 4 angezeigt, läuft das sekundärseitige Kältemittel (C2) im Behälter (60) in der Flüssigphase durch die Sekundärseite (2b) des R-R-Wärmeaustauschers (2) und wird durch die Gasleitung (41) dem Innenwärmeaustauscher (22) zugeführt, wobei das flüssigphasige sekundärseitige Kältemittel (C2) auf der Sekundärseite (2b) des R-R-Wärmeaustauschers (2) vom primärseitigen Kältemittel (C1) erwärmt wird, um ein Gaskältemittel zu werden. Das dem Innenwärmeaustauscher (22) zugeführte gasphasige sekundärseitige Kältemittel (C2) tauscht mit der Raumluft Wärme aus und kondensiert, wodurch die Raumluft erwärmt wird.
Der Kältemittelabzugs- und -versorgungsvorgang wird wie oben beschrieben auf alternierende Weise durchgeführt, wodurch der Umlauf des sekundärseitigen Kältemittels (C2) im sekundären Kältemittelkreislauf (20) bewirkt wird, um den Raum zu beheizen.
WIRKUNGEN
Wie oben beschrieben, erreicht die Klimaanlage (6) nach der vierten Ausführungsform die gleichen Wirkungen wie die Klimaanlage (5) nach der zweiten Ausführungsform.
In der Klimaanlage (6) nach der vierten Ausführungsform ist die Wärmeübertragungseinheit (M) vom primären Kältemittelkreislauf (10) getrennt vorgesehen. Dies gewährleistet den Umlauf des sekundärseitigen Kältemittels (C2).
WEITERE AUSFÜHRUNGSFORMEN
In jeder der Klimaanlagen (5) und (6) nach der ersten bis vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden nicht nur die Kältemittelleitung (21b), sondern auch die Inneneinheiten (B) wiederverwendet. Es ist eine Variante möglich, bei welcher nur die bestehende Kältemittelleitung (21b) als Sekundärleitung (21) wiederverwendet wird und die bestehenden Inneneinheiten (B) durch neue R407C-Inneneinheiten (B) ersetzt werden.
Das obige wird nun beschrieben. Die Außeneinheit (D) und die Inneneinheiten (B) werden aus der bestehenden Klimaanlage (36) ausgebaut. Ein Ende des verbleibenden Teils der bestehenden Kältemittelleitung (21b) wird mit der neuen Außeneinheit (A) verbunden, und das andere Ende wird mit den neuen Inneneinheiten (B) verbunden.
In solch einem Fall ist es möglich, die bestehende Leitung wirksam zu nutzen. Darüber hinaus ist es möglich, eine Inneneinheit mit einer Kapazität zu installieren, die für ein Kältemittel der HFC-Familie und die angelegte Wärmelast geeignet ist.
Anders als die Klimaanlage (36) von 2 schließt das bestehende Kältegerät eines ein, das einen Expansionsmechanismus nur in der Außeneinheit aufweist, und eines, das einen Expansionsmechanismus nur in jeder Inneneinheit aufweist.
In jeder der Klimaanlagen (5) und (6) nach der ersten bis vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein R407-Kältemittel im primären und sekundären Kältemittelkreislauf (10) und (20) verwendet. Doch auch ein anderes Kältemittel der HFC-Familie wie z. B. R410A, ein Kältemittel der HC-Familie und ein Kältemittel der FC-Familie kann verwendet werden.
In jeder der Klimaanlagen (5) und (6) nach der ersten, zweiten und vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können der primäre und sekundäre Kältemittelkreislauf (10) und (20) verschiedene Kältemittel verwenden.
In jeder der Klimaanlagen (5) und (6) nach der ersten bis vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Wärmeaustausch zwischen dem primärseitigen Kältemittel (C1) und dem sekundärseitigen Kältemittel (C2) direkt durch den R-R-Wärmeaustauscher (2) durchgeführt. Doch ein solcher Wärmeaustausch zwischen dem primärseitigen und sekundärseitigen Kältemittel (C1) und (C2) kann auch indirekt durch ein Wärmemedium wie Wasser und Sole erfolgen.
Die vorliegende Erfindung ist besonders vorteilhaft, wenn die bestehende Leitung (21b) als die Sekundärleitung (21) wiederverwendet wird, wie in den Klimaanlagen (5) und (6) nach der ersten bis vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Es ist anzumerken, daß die vorliegende Erfindung nicht auf das obige beschränkt ist. Die Primärleitung (11) und die Sekundärleitung (21) können beide neu installiert werden.
Im obigen Fall kann der Auslegungsdruck der Sekundärleitung (21) niedriger gemacht werden als der der Primärleitung (11). Mit anderen Worten, die Druckfestigkeit der Sekundärleitung (21) kann kleiner gemacht werden als die der Primärleitung (11). Wenn der zulässige Druck der Sekundärleitung (21) kleiner ist als der der Primärleitung (11), kann die Dicke der Sekundärleitung (21) verringert werden, wodurch eine Senkung der Materialkosten erreicht wird.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Kältegerät sein, daß nur durch die Außeneinheit (wärmequellenseitige Einheit) (A) gebildet wird. Wie in 1, 3 und 4 gezeigt, weist solch ein Kältegerät den R-R-Wärmeaustauscher (2) und den primären Kältemittelkreislauf (10) auf, und ein Verbindungsmittel (7) zum Verbinden des R-R-Wärmeaustauschers (2) mit dem Innenwärmeaustauscher (22), um den sekundären Kältemittelkreislauf (20) zu bilden, ist im R-R-Wärmeaustauscher (2) angeordnet.
Wie in 1, 3 und 4 gezeigt, ist das Verbindungsmittel (7) Bestandteil der Sekundärleitung (21) und wird durch einen äußeren Endabschnitt der Kältemittelleitung (21a) gebildet, die von der Außeneinheit (A) aus verläuft. Mit dem Verbindungsmittel (7), das an der Schnittstelle (21d) des Wiederverwendungskreislaufs (20A) angeschlossen wird, bildet das Kältegerät eine der Klimaanlagen (5) und (6), die der ersten bis vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entsprechend hergestellt sind.
Die Klimaanlage (5) der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist mit der Kältemittelpumpe (23) versehen. Anstelle der Kältemittelpumpe (23) kann ein ölloser Verdichter verwendet werden, der kein Kälteöl benötigt.
Der C/D-Mechanismus (61) in der Wärmeübertragungseinheit (M) der vierten Ausführungsform wird durch einen unabhängigen Kältezyklus implementiert. Doch es können verschiedene andere Wärmequellen verwendet werden. Zum Beispiel kann Boilerabwärme und die Wärme und Kälte des primären Kältemittelkreislaufs (10) verwendet werden.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Das erfindungsgemäße Kältegerät und die Verfahren zu seiner Herstellung finden Anwendungen auf dem Gebiet der Klimaanlagen, die für große Gebäude geeignet sind, insbesondere für Fälle, in denen bestehende Leitungen wiederverwendet werden.

Claims

Kältegerät, umfassend: (a) einen primären Kältemittelkreislauf (10), der durch eine Kombination aus einem Verdichter (13), einem wärmequellenseitigen Wärmeaustauscher (12), Verdichtungsminderungsmittel (15) und einer Primärseite (2a) eines Kältemittel-Kältemittel (R-R)-Wärmeaustauschers (2) gebildet wird, die durch eine Primärleitung (11) miteinander verbunden sind, wobei dieser primäre Kältemittelkreislauf (10) mit einem primärseitigen Kältemittel gefüllt ist; (b) einen sekundären Kältemittelkreislauf (20), der durch eine Kombination aus einer Sekundärseite (2b) des R-R-Wärmeaustauschers (2) und einen nutzungsseitigen Wärmeaustauscher (22) gebildet wird, die durch eine Sekundärleitung (21) miteinander verbunden sind, wobei dieser sekundäre Kältemittelkreislauf (20) mit einem sekundärseitigen Kältemittel gefüllt ist, das ein Kältemittel der HFC-Familie, der HC-Familie oder der FC-Familie ist und vom gleichen Typ ist wie das primärseitige Kältemittel; und (c) Kältemittelbefördernde Mittel (M), um das sekundärseitige Kältemittel durch den sekundären Kältemittelkreislauf (20) umzuwälzen, wobei der zulässige Druck der Primärleitung (11) größer ist als der der Sekundärleitung (21).
Verfahren zur Herstellung des Kältegeräts nach Anspruch 1, umfassend die Schritte des: (a) Entfernens des alten Kältemittels aus einem bestehenden Kältemittelkreislauf, der durch eine Kombination aus einem Verdichter (33), einem wärmequellenseitigen Wärmeaustauscher (31), Verdichtungsminderungsmittel (35) und einem nutzungs seitigen Wärmeaustauscher (22) gebildet wird, die durch Kältemittelleitungen (21a) und (21b) miteinander verbunden sind; (b) Entfernens des Verdichters (33) und des Wärmeaustauschers (31) aus dem bestehenden Kältemittelkreislauf; (c) Verbindens, mit einem verbleibenden Abschnitt (20A) des bestehenden Kältemittelkreislaufs, einer Sekundärseite (2b) eines Kältemittel-Kältemittel (R-R)-Wärmeaustauschers (2) in einem primären Kältemittelkreislauf (10), der vorbereitet wird, indem ein Verdichter (13), ein wärmequellenseitiger Wärmeaustauscher (12), der Verdichtungsminderer (35) und eine Primärseite (2a) des R-R-Wärmeaustauschers (2) durch eine Primärleitung (11) miteinander verbunden werden und mit einem primärseitigen Kältemittel befüllt werden, um aus der Sekundärseite (2b) des R-R-Wärmeaustauschers (2) und einer nutzungsseitigen Einheit (B) und einer Sekundärleitung (21), deren zulässiger Druck kleiner ist als der der Primärleitung (11), einen sekundären Kältemittelkreislauf (20) zu bilden. (d) Befüllens dieses sekundären Kältemittelkreislaufs (20) mit einem sekundärseitigen Kältemittel, das ein Kältemittel der HFC-Familie, der HC-Familie oder der FC-Familie ist und vom gleichen Typ ist wie das primärseitige Kältemittel.
Verfahren zur Herstellung des Kältegeräts nach Anspruch 1, umfassend die Schritte des: (a) Entfernens des alten Kältemittels aus einem bestehenden Kältemittelkreislauf, der durch eine Kombination aus einer wärmequellenseitigen Einheit (D) und einer nutzungsseitigen Einheit (B) gebildet wird, die durch eine bestehende Kältemittelleitung (21b) miteinander verbunden sind; (b) Entfernens der Einheiten (D) und (B) aus dem bestehenden Kältemittelkreislauf, wobei die bestehende Kältemittelleitung (21b) zwischen den Einheiten (D) und (B) gelassen wird; (c) Verbindens, mit einem der Enden eines verbleibenden Abschnitts der bestehenden Kältemittelleitung (21b), einer Sekundärseite (2b) eines Kältemittel-Kältemittel (R-R)-Wärmeaustauschers (2) in einem primären Kältemittelkreislauf (10), der vorbereitet wird, indem ein Verdichter (13), ein wärmequellenseitiger Wärmeaustauscher (12), der Verdichtungsminderer (35) und eine Primärseite (2a) des R-R-Wärmeaustauschers (2) durch eine Primärleitung (11) miteinander verbunden werden und mit einem primärseitigen Kältemittel befüllt werden, und des Verbindens, mit dem anderen Ende des verbleibenden Abschnitts der bestehenden Kältemittelleitung (21b), einer neuen nutzungsseitigen Einheit (B), um aus der Sekundärseite (2b) des R-R-Wärmeaustauschers (2), der neuen nutzungsseitigen Einheit (B) und einer sekundärseitigen Leitung (21), deren zulässiger Druck kleiner ist als der der primärseitigen Leitung (11), einen sekundären Kältemittelkreislauf (20) zu bilden; und (d) Befüllens dieses sekundären Kältemittelkreislaufs (20) mit einem sekundärseitigen Kältemittel, das ein Kältemittel der HFC-Familie, der HC-Familie oder der FC-Familie ist und vom gleichen Typ ist wie das primärseitige Kältemittel.