空调装置转让专利

申请号 : CN201180058104.2

文献号 : CN103238034B

文献日 :

基本信息:

PDF:

法律信息:

相似专利:

发明人 : 山下浩司森本裕之石村亮宗若本慎一竹中直史

申请人 : 三菱电机株式会社

摘要 :

利用配管连接低压壳构造的压缩机、第一换热器、第二换热器、第一节流装置、制冷剂流路切换装置和第二节流装置,构成制冷剂循环回路,在喷射配管中流动的制冷剂流入到所述低压壳构造的压缩机中,所述第二节流装置用于使通过第一节流装置而自第二换热器侧流到第一换热器侧的制冷剂成为中压的制冷剂,另外,具有对自喷射配管流入到压缩室中的制冷剂的量进行控制的控制装置,在使第一换热器作为冷凝器发挥功能的情况下,能够使自第一换热器侧流到第二换热器侧的高压的制冷剂的一部分流到喷射配管中,在使第一换热器作为蒸发器发挥功能的情况下,能够使利用第二节流装置形成为中压的制冷剂的一部分流到喷射配管中,在进行制冷制热的任一种运转时,都将压缩机的排出温度控制为不会过高。

权利要求 :

1.一种空调装置,其中,

该空调装置利用配管连接压缩机、制冷剂流路切换装置、第二节流装置、1个以上的第一节流装置、第一换热器及1个以上的第二换热器、第一制冷剂分支部、第二制冷剂分支部及第三节流装置,而构成制冷剂循环回路,所述压缩机在密闭容器内具有压缩室,该压缩室设有供在喷射配管中流动的制冷剂流入的开口部;

所述第一换热器及1个以上的第二换热器用于使制冷剂蒸发或冷凝;

所述1个以上的第一节流装置将所述制冷剂减压;

在使高压的制冷剂在所述第一换热器中通过而使该第一换热器作为冷凝器发挥功能的情况下,和使低压的制冷剂在所述第一换热器中通过而使该第一换热器作为蒸发器发挥功能的情况下,所述制冷剂流路切换装置切换流路;

所述第二节流装置用于使通过所述第一节流装置而自所述第二换热器侧流到所述第一换热器侧的制冷剂,成为低于所述高压且高于所述低压的中压的制冷剂;

所述第一制冷剂分支部使制冷剂从制冷剂自所述第一换热器向所述第一节流装置流动的情况下的制冷剂流路分流;

所述第二制冷剂分支部使制冷剂从制冷剂自所述第一节流装置向所述第一换热器流动的情况下的制冷剂流路分流;

所述第三节流装置设置在所述喷射配管中,

该空调装置具有对自所述喷射配管流入到所述压缩室内的所述制冷剂的量进行控制的控制装置,在所述第一换热器成为冷凝器的情况下,能够使自所述第一换热器侧流到所述第二换热器侧的所述高压的制冷剂的一部分流到所述喷射配管中,在所述第一换热器成为蒸发器的情况下,能够使利用所述第二节流装置成为所述中压的所述制冷剂的一部分流到所述喷射配管中。

2.根据权利要求1所述的空调装置,其特征在于,

在所述第一换热器为冷凝器的情况下,所述制冷剂不经过所述第二节流装置地在所述第一换热器与所述第二换热器之间流动,将所述制冷剂自所述高压侧导入到所述开口部,在所述第一换热器为蒸发器的情况下,所述制冷剂自所述第二换热器经过所述第二节流装置而流向所述第一换热器侧,将由所述第二节流装置产生的来自所述中压侧的所述制冷剂导入到所述开口部。

3.根据权利要求1或2所述的空调装置,其中,

将R32、含有R32和HFO1234yf且所述R32的质量比率为62%以上的混合制冷剂、或含有R32和HFO1234ze且所述R32的质量比率为43%以上的混合制冷剂作为所述制冷剂。

4.根据权利要求1或2所述的空调装置,其中,

该空调装置还具备:

分支配管,其连接所述第一制冷剂分支部和所述第二制冷剂分支部,用于使分流的所述制冷剂经由该分支配管与所述喷射配管的连接口流到所述喷射配管中;

开闭装置,其设置在所述分支配管中,对是否使所述制冷剂自所述第一制冷剂分支部向所述喷射配管通过而进行控制;

逆流防止装置,其在所述分支配管内设置在所述连接口与所述第二制冷剂分支部之间的流路中。

5.根据权利要求4所述的空调装置,其特征在于,

将所述第一制冷剂分支部和所述第二制冷剂分支部配置为,沿与重力方向相反的方向形成制冷剂的流动而使制冷剂分流。

6.根据权利要求4所述的空调装置,其中,

所述第三节流装置包括:

喷射制冷剂节流部,其基于所述控制装置的指示改变流路的开口面积;

喷射制冷剂搅拌装置,其在比所述喷射制冷剂节流部靠制冷剂流入侧的位置,搅拌两相状态的制冷剂。

7.根据权利要求6所述的空调装置,其中,

所述喷射制冷剂节流部与所述喷射制冷剂搅拌装置的距离,为所述第三节流装置的所述制冷剂流入侧的配管的内径的6倍以下。

8.根据权利要求6所述的空调装置,其中,

所述喷射制冷剂搅拌装置具有气孔率为80%以上的多孔质金属。

9.根据权利要求4所述的空调装置,其中,

该空调装置还具有制冷剂–制冷剂换热器,该制冷剂–制冷剂换热器设置在所述喷射配管中,使流入所述第三节流装置的所述制冷剂与自所述第三节流装置流出的所述制冷剂进行热交换。

10.根据权利要求1或2所述的空调装置,其中,

所述第二节流装置包括:

中压制冷剂节流部,其基于所述控制装置的指示改变流路的开口面积;

中压制冷剂搅拌装置,其在比所述中压制冷剂节流部靠制冷剂流入侧的位置,搅拌两相状态的制冷剂。

11.根据权利要求10所述的空调装置,其中,

所述中压制冷剂节流部与所述中压制冷剂搅拌装置的距离,为所述第二节流装置的所述制冷剂流入侧的配管的内径的6倍以下。

12.根据权利要求10所述的空调装置,其中,

所述中压制冷剂搅拌装置具有气孔率为80%以上的多孔质金属。

13.根据权利要求1或2所述的空调装置,其中,

该空调装置还具有中压检测装置,该中压检测装置设置在能检测成为所述中压的压力的位置,检测压力或温度,所述控制装置控制所述第二节流装置的驱动,以使由所述中压检测装置检测到的压力、由所述中压检测装置检测到的温度的饱和压力、或基于由所述中压检测装置检测到的温度或压力的饱和温度接近目标、或限制在作为目标的范围内。

14.根据权利要求4所述的空调装置,其中,

利用2根制冷剂配管连接室外单元和中继单元,所述室外单元收容有所述压缩机、所述制冷剂流路切换装置和所述第一换热器,所述中继单元收容有所述第一节流装置和所述第二换热器,并且,利用供不同于所述制冷剂的热介质循环的配管,连接所述中继单元和加热或冷却空调对象空间的空气的多个室内机,作为运转形态,具有全制冷运转模式和全制热运转模式;在所述全制冷运转模式下,高压的液态制冷剂流到所述2根制冷剂配管的一方制冷剂配管中,低压的气体制冷剂流到另一方制冷剂配管中;在所述全制热运转模式下,高压的气体制冷剂流到所述2根制冷剂配管的一方制冷剂配管中,中压的两相制冷剂或中压的液态制冷剂流到另一方制冷剂配管中,在进行所述全制冷运转模式下的运转时,所述控制装置使所述开闭装置打开,使高压的液态制冷剂自所述第一制冷剂分支部经由所述开闭装置流入所述喷射配管,在进行所述全制热运转模式下的运转时,所述控制装置使所述开闭装置关闭,使所述中压的两相制冷剂或中压的液态制冷剂自所述第二制冷剂分支部流入所述喷射配管。

15.根据权利要求14所述的空调装置,其中,

作为运转形态,还具有主制冷运转模式和主制热运转模式;在所述主制冷运转模式下,高压的两相制冷剂流到所述2根制冷剂配管的一方制冷剂配管中,低压的气体制冷剂流到另一方制冷剂配管中;在所述主制热运转模式下,高压的气体制冷剂流到所述2根制冷剂配管的一方制冷剂配管中,中压的两相制冷剂流到另一方制冷剂配管中,在进行所述主制冷运转模式下的运转时,所述控制装置使所述开闭装置打开,使高压的两相制冷剂自所述第一制冷剂分支部经由所述开闭装置流入所述喷射配管,在进行所述主制热运转模式下的运转时,所述控制装置使所述开闭装置关闭,使中压的两相制冷剂自所述第二制冷剂分支部流入所述喷射配管。

16.根据权利要求4所述的空调装置,其中,

该空调装置还具有用于检测所述压缩机的排出温度的排出温度检测装置,在使所述第一换热器作为冷凝器发挥功能的情况下,所述控制装置控制所述第三节流装置,以使所述排出温度检测装置的检测温度接近目标温度、或不超过目标温度、或限制在目标范围内,在使所述第一换热器作为蒸发器发挥功能的情况下,所述控制装置控制所述第三节流装置、或控制所述第二节流装置和所述第三节流装置,以使所述排出温度检测装置的检测温度接近目标温度、或不超过目标温度、或限制在目标范围内。

17.根据权利要求4所述的空调装置,其中,

该空调装置还具有用于检测所述压缩机的排出温度的排出温度检测装置,和用于检测所述压缩机的高压的高压检测装置,在使所述第一换热器作为冷凝器发挥功能的情况下,所述控制装置控制所述第三节流装置,以使根据所述排出温度检测装置的检测温度和所述高压检测装置的检测压力算出的排出过热度接近目标过热度、或不超过目标过热度、或限制在目标范围内,在使所述第一换热器作为蒸发器发挥功能的情况下,所述控制装置控制所述第三节流装置、或控制所述第二节流装置和所述第三节流装置,以使根据所述排出温度检测装置的检测温度和所述高压检测装置的检测压力算出的排出过热度接近目标过热度、或不超过目标过热度、或限制在目标范围内。

18.根据权利要求14所述的空调装置,其中,

所述控制装置控制所述第三节流装置,以使在进行使附着在所述第一换热器的周围的霜溶化的除霜运转时,通过所述第一换热器而被冷却了的所述制冷剂经由所述喷射配管流入所述压缩室。

19.根据权利要求1或2所述的空调装置,其中,

该空调装置包括:

室内机,其设置在能对空调对象空间进行空气调节的位置,收容有所述第一节流装置和与所述空调对象空间的空气进行热交换的所述第二换热器;

室外单元,其收容有所述压缩机、所述制冷剂流路切换装置、所述第一换热器、所述第二节流装置、所述第三节流装置、所述开闭装置和所述逆流防止装置,该室外单元设置在室外或机械室;

中继单元,其形成为与所述室外单元和所述室内机相互独立;

2根1组的配管,它们连接所述室内机和所述中继单元之间、以及连接所述室外单元和所述中继单元之间,使所述制冷剂经由所述中继单元在所述室外单元与所述室内机之间循环。

20.根据权利要求1或2所述的空调装置,其中,

该空调装置包括:

室内机,其设置在能对空调对象空间进行空气调节的位置,收容有与所述空调对象空间的空气进行热交换的利用侧换热器;

室外单元,其收容有所述压缩机、所述制冷剂流路切换装置、所述第一换热器、所述第二节流装置、所述第三节流装置、所述开闭装置和所述逆流防止装置,该室外单元设置在室外或机械室;

中继单元,其收容有所述第二换热器和所述第一节流装置,形成为与所述室外单元和所述室内机相互独立;

2根1组的制冷剂配管,它们连接所述室外单元和所述中继单元之间,使所述制冷剂循环;

2根1组的配管,它们连接所述室内机和所述中继单元之间,使不同于所述制冷剂的热介质循环,该空调装置利用所述第二换热器使所述制冷剂和所述热介质进行热交换。

说明书 :

空调装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种应用在例如大厦用多联空气调节器等中的空调装置。

背景技术

[0002] 在大厦用多联空气调节器等的空调装置中,有一种空调装置,该空调装置使制冷剂从室外机循环至中继器(中继单元),使水等热介质从中继器循环至室内机,从而使水等热介质在室内机内循环,并且降低热介质的输送动力,实现制冷制热混合运转(例如专利文献1)。
[0003] 也有一种空调装置,该空调装置为了降低压缩机的排出温度,无论冷冻循环的自高压液管向压缩机进行液体喷射的回路和运转状态为怎样的情况,都能将排出温度控制为设定温度(例如专利文献2)。
[0004] 也有一种空调装置,该空调装置使用全球变暖潜势(GWP)比较低的制冷剂R32作为制冷剂,自位于冷冻循环的高压液管内的气液分离器的出口侧向密闭容器内为排出压力氛围的压缩机(高压壳压缩机(high-pressure shell compressor))内进行喷射(导入制冷剂)(例如专利文献3)。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1:WO10/049998号公报(第3页,图1等)
[0008] 专利文献2:日本特开2005–282972(第4页,图1等)
[0009] 专利文献3:日本特开2009–127902(第4页,图1等)

发明内容

[0010] 发明要解决的问题
[0011] 在专利文献1所述的大厦用多联空气调节器那样的空调装置中,在使用R410A等制冷剂作为制冷剂的情况下,是没有问题的,但是例如在使用R32等作为制冷剂的情况下,当低外部空气温度的制热时等,压缩机的排出温度有时变得过高。因此,存在制冷剂、冷冻机油可能劣化的这一问题。在专利文献1中虽然说明了制冷制热同时运转,但是并未对降低排出温度的方法进行描述。这里,在大厦用多联空气调节器中,在与室外机分开的中继器或室内机中设置有使制冷剂减压的电子式膨胀阀等的节流装置。
[0012] 另外,在专利文献2所述的空调装置中,只说明了自高压液管进行喷射的方法,存在不能应对使冷冻循环的循环通路反向运转的情况(制冷、制热的切换)等的问题。因此,也未应对制冷制热混合运转。
[0013] 在专利文献3所述的空调装置中,公开了使用多个止回阀既在制冷时自高压液管进行喷射,也在制热时自高压液管进行喷射的方法。但是,存在只能应用于电子式膨胀阀等节流装置不设置在室内机内而是设置在室外机内的情况的问题。这里,专利文献3中的压缩机使用高压壳构造的压缩机。另外,也未应对制冷制热混合运转。
[0014] 本发明是为了解决上述问题而做成的,目的在于获得一种空调装置,该空调装置在与室外机分开的中继器或室内机中设置有使制冷剂减压的电子式膨胀阀等节流装置,该空调装置是在进行制热运转时等,使两相状态(气液两相)或液态且低压或中压的制冷剂自中继器或室内机返回到室外机中来的系统,且该空调装置使用了低压壳构造的压缩机,该空调装置具有将排出温度可靠地控制为不会过高,能够防止制冷剂和冷冻机油的劣化的制冷剂回路。
[0015] 用于解决问题的方案
[0016] 本发明的空调装置利用配管连接低压壳构造的压缩机、制冷剂流路切换装置、第二节流装置、1个以上的第一节流装置、和第一换热器及1个以上的第二换热器,而构成制冷剂循环回路,上述低压壳构造的压缩机在密闭容器内具有压缩室,该压缩室设有供在喷射配管中流动的制冷剂流入的开口部,该低压壳构造的压缩机使密闭容器内为低压的制冷剂压力氛围,使密闭容器内的低压制冷剂流入到压缩室内而进行压缩;上述第一换热器和1个以上的第二换热器用于使制冷剂蒸发或冷凝;上述1个以上的第一节流装置将制冷剂减压;在使高压的制冷剂在第一换热器中通过而使该第一换热器作为冷凝器发挥功能的情况下,和使低压的制冷剂在第一换热器中通过而使该第一换热器作为蒸发器发挥功能的情况下,上述制冷剂流路切换装置切换流路;上述第二节流装置用于使通过第一节流装置而自第二换热器侧流到第一换热器侧的制冷剂,成为低于高压且高于低压的中压的制冷剂,该空调装置具有对自喷射配管流入到压缩室内的制冷剂的量进行控制的控制装置,在第一换热器成为冷凝器的情况下,能够使自第一换热器侧流到第二换热器侧的高压的制冷剂的一部分流到喷射配管中,在第一换热器成为蒸发器的情况下,能够使利用第二节流装置成为中压的制冷剂的一部分流到喷射配管中,在使用了R32等那样的容易使温度升高的制冷剂的情况下,在进行制冷制热的任一种运转时,都将压缩机的排出温度控制为不会过高,能够防止制冷剂和冷冻机油的劣化,使该空调装置安全地运转。
[0017] 发明效果
[0018] 本发明的空调装置即使在使用了R32等的使压缩机的排出温度升高的制冷剂的情况下,无论进行使第一换热器作为冷凝器的运转,还是进行使第一换热器作为蒸发器的运转,都能向压缩机的压缩室喷射制冷剂,所以能够将排出温度控制为不会过高,能够防止制冷剂和冷冻机油的劣化,获得能够进行安全运转的空调装置。

附图说明

[0019] 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。
[0020] 图2是本发明的实施方式1的空调装置的回路结构图。
[0021] 图3是本发明的实施方式1的空调装置的使用了混合制冷剂的情况下的R32的质量比率与排出温度的关系图。
[0022] 图4是本发明的实施方式1的空调装置的全制冷运转时的回路结构图。
[0023] 图5是本发明的实施方式1的空调装置的全制冷运转时的p–h线图(压力–焓线图)。
[0024] 图6是本发明的实施方式1的空调装置的全制热运转时的回路结构图。
[0025] 图7是本发明的实施方式1的空调装置的全制冷运转时的p–h线图(压力–焓线图)。
[0026] 图8是本发明的实施方式1的空调装置的主制冷运转时的回路结构图。
[0027] 图9是本发明的实施方式1的空调装置的主制冷运转时的p–h线图(压力–焓线图)。
[0028] 图10是本发明的实施方式1的空调装置的主制热运转时的回路结构图。
[0029] 图11是本发明的实施方式1的空调装置的主制热运转时的p–h线图(压力–焓线图)。
[0030] 图12是本发明的实施方式1的空调装置的节流装置的结构的概略图。
[0031] 图13是本发明的实施方式1的空调装置的除霜运转时的回路结构图。
[0032] 图14是本发明的实施方式2的空调装置的回路结构图。
[0033] 图15是本发明的实施方式2的空调装置的全制冷运转时的回路结构图。
[0034] 图16是本发明的实施方式2的空调装置的全制冷运转时的p–h线图(压力–焓线图)。
[0035] 图17是本发明的实施方式2的空调装置的全制热运转时的回路结构图。
[0036] 图18是本发明的实施方式2的空调装置的全制冷运转时的p–h线图(压力–焓线图)。
[0037] 图19是本发明的实施方式2的空调装置的主制冷运转时的回路结构图。
[0038] 图20是本发明的实施方式2的空调装置的主制冷运转时的p–h线图(压力–焓线图)。
[0039] 图21是本发明的实施方式2的空调装置的主制热运转时的回路结构图。
[0040] 图22是本发明的实施方式2的空调装置的主制热运转时的p–h线图(压力–焓线图)。
[0041] 图23是表示本发明的实施方式3的空调装置的结构的图。

具体实施方式

[0042] 实施方式1.
[0043] 根据附图说明本发明的实施方式1。
[0044] 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说明空调装置的设置例。该空调装置能够利用使热源侧制冷剂和热介质循环的冷冻循环(制冷剂循环回路A和热介质循环回路B),供各室内机2自由地选择制冷模式或制热模式作为运转模式。这里,包括图1在内,在以下的附图中,各构成构件的大小的关系有时与实际情况不同。另外,关于以下说明的温度和压力的高低,并不特别以与绝对的值之间的关系来确定高低等,而是根据装置等的状态和动作等中相对确定的关系来进行表述。
[0045] 在图1中,本实施方式的空调装置包括作为室外单元(热源机)的1台室外机1、多台室内机2和设在室外机1与室内机2之间的成为中继单元(中继器)的热介质转换器3。热介质转换器3利用热源侧制冷剂和热介质进行热交换。室外机1和热介质转换器3由传导热源侧制冷剂的制冷剂配管4连接。热介质转换器3和室内机2由传导热介质的配管(热介质配管)5连接。并且,在室外机1内产生的冷能或热能经由热介质转换器3被发送到室内机2。
[0046] 室外机1通常配置在作为大厦等建筑物9的外部空间(例如屋顶等)的室外空间6,该室外机1借助热介质转换器3向室内机2供给冷能或热能。室内机2配置在能够向作为建筑物9的内部空间(例如起居室等)的室内空间7供给制冷用空气或制热用空气的位置,向成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。热介质转换器3构成为作为与室外机1和室内机2相互独立的壳体,能够设置在与室外空间6和室内空间7相互独立的位置。并且,室外机1和室内机2分别由制冷剂配管4和配管5连接,将自室外机1供给的冷能或热能传递到室内机2内。
[0047] 在图1等所示的空调装置中,室外机1与热介质转换器3使用2根制冷剂配管4相连接,热介质转换器3与各室内机2使用2根配管5相连接。这样,在本实施方式的空调装置中,使用2根配管(制冷剂配管4和配管5)连接各单元(室外机1、室内机2和热介质转换器3),从而施工容易进行。
[0048] 这里,在图1中,例示了热介质转换器3设置在建筑物9的内部,但是是设置在作为与室内空间7相互独立的空间的、天花板内等空间(以下简称为空间8)内的状态。除此之外,热介质转换器3也可以设置在具有升降机等的共用空间等内。另外,在图1中例示室内机2为天花板卡式的室内机的情况,但是本发明并不限定于此,也可以是天花板埋入型、天花板悬吊式等,只要是直接或者利用管道等向室内空间7吹出制热用空气或制冷用空气,则可以是任意种类。
[0049] 此外,在图1中,例示室外机1设置在室外空间6的情况,但本发明并不限定于此。例如室外机1也可以设置在带换气口的机械室等所围起来的空间内。另外,只要能够利用排气管道将余热排出到建筑物9外,则也可以将室外机1设置在建筑物9的内部,或者使用水冷式的室外机1而将该室外机1设置在建筑物9的内部。无论将室外机1设置在哪种场所,都不会发生特别的问题。
[0050] 另外,热介质转换器3也可以设置在室外机1附近。但需要注意的是,当从热介质转换器3到室内机2的距离过长时,热介质的输送动力变得太大,所以节能效果降低。此外,并非将室外机1、室内机2和热介质转换器3的连接台数限定为图1等图示的台数,依据设置有本实施方式的空调装置的建筑物9确定台数即可。
[0051] 图2是表示实施方式1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和热介质转换器3借助热介质转换器3所具备的成为第2换热器的热介质间换热器15a和热介质间换热器15b、利用制冷剂配管4而相连接。另外,热介质转换器3和室内机2也是借助热介质间换热器15a和热介质间换热器15b、利用配管5而相连接。关于制冷剂配管4,在后面做详细说明。
[0052] 室外机1
[0053] 压缩机10、四通阀等第1制冷剂流路切换装置11、成为第一换热器的热源侧换热器12和储液器(accumulator)19利用制冷剂配管4串联连接地装设在室外机1中。另外,在室外机1中设有第1连接配管4a、第2连接配管4b、止回阀13a、止回阀13b、止回阀13c和止回阀13d。通过设置第1连接配管4a、第2连接配管4b、止回阀13a、止回阀13b、止回阀13c和止回阀13d,无论室内机2要求何种运转,都能使流入到热介质转换器3中的热源侧制冷剂的流动为恒定方向。
[0054] 压缩机10吸入热源侧制冷剂,将该热源侧制冷剂压缩而使其成为高温高压的状态,压缩机10例如可以由容量可控的变频压缩机等构成。关于压缩机10的构造等,见后述。
[0055] 第1制冷剂流路切换装置11切换制热运转时(全制热运转模式时及主制热运转模式时)的热源侧制冷剂的流动和制冷运转时(全制冷运转模式时及主制冷运转模式时)的热源侧制冷剂的流动。热源侧换热器12在制热运转时作为蒸发器发挥功能,在制冷运转时作为冷凝器(或散热器)发挥功能,在热源侧制冷剂与自省略图示的鼓风机供给的空气之间进行热交换,使该热源侧制冷剂蒸发气化或冷凝液化。储液器19在压缩机10中设置在热源侧制冷剂的吸入侧,储存多余的热源侧制冷剂。
[0056] 止回阀13d设于热介质转换器3与第1制冷剂流路切换装置11之间的制冷剂配管4中,容许热源侧制冷剂只沿规定的方向(自热介质转换器3向室外机1的方向)流动。止回阀13a设于热源侧换热器12与热介质转换器3之间的制冷剂配管4中,容许热源侧制冷剂只沿规定的方向(自室外机1向热介质转换器3的方向)流动。止回阀13b设于第1连接配管4a中,使在制热运转时自压缩机10排出的热源侧制冷剂流通到热介质转换器3中。
止回阀13c设于第2连接配管4b中,使在制热运转时自热介质转换器3返回来的热源侧制冷剂流通到压缩机10的吸入侧。
[0057] 第1连接配管4a在室外机1内连接第1制冷剂流路切换装置11与止回阀13d之间的制冷剂配管4、和止回阀13a与热介质转换器3之间的制冷剂配管4。第2连接配管4b在室外机1内连接止回阀13d与热介质转换器3之间的制冷剂配管4、和热源侧换热器12与止回阀13a之间的制冷剂配管4。
[0058] 另外,在冷冻循环装置中,当热源侧制冷剂的温度升高时,在制冷剂循环回路A内循环的热源侧制冷剂和冷冻机油劣化。因此,设定上限温度。通常,在制冷剂循环回路A中将该上限温度设定为120℃。在冷冻循环回路A内最高的热源侧制冷剂的温度是压缩机10的排出侧的温度(排出温度),所以尽量将排出温度控制为不在120℃以上。在例如使用R410A等制冷剂作为热源侧制冷剂的情况下,在通常运转时,排出温度很少会达到120℃。
但是,在使用R32作为热源侧制冷剂时,在物性上,排出温度增高,所以如后述那样排出温度达到120℃以上的可能性较高。为此,需要利用用于使排出温度下降的方法、结构等实施对策。
[0059] 为此,本实施方式的室外机1具备由分支器和分配器等构成且成为第一分支部件的分支部27a、成为第二分支部件的分支部27b、喷射开闭装置24、逆流防止装置20、成为第二节流装置的节流装置14a、成为第三节流装置的节流装置14b、喷射配管4c和分支配管4d。利用这些装置和配管,在制冷剂循环回路A中构成喷射回路。另外,本实施方式的室外机1具备中压检测装置32、排出制冷剂温度检测装置37、吸入制冷剂温度检测装置38和高压检测装置39。此外,本实施方式的室外机1还具备用于进行制冷剂温度控制等的控制装置50。
[0060] 另外,压缩机10构成为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氛围,将密闭容器内的低压制冷剂吸入到压缩室内而进行压缩的低压壳(low-pressure shell)构造。在压缩机10的压缩室的一部分设有开口部。并且,该室外机1具有自密闭容器的外部经由开口部向压缩室的内部导入热源侧制冷剂的喷射配管4c。通过自喷射配管4c经由开口部向压缩室内导入热源侧制冷剂,能够使自压缩机10排出的热源侧制冷剂的温度或自压缩机10排出的热源侧制冷剂的过热度(排出过热度)下降。
[0061] 并且,控制装置50通过控制喷射开闭装置24、节流装置14a和节流装置14b等,控制自喷射配管4c进行的热源侧制冷剂的导入,使压缩机10的排出温度下降,从而能够使压缩机10安全地运转。后述每当说明运转模式时,说明控制装置50的详细的控制动作。这里,控制装置50由微型计算机等构成,根据由各种检测装置检测到的检测信息和来自遥控器的指示,对各设备进行控制。除了上述促动器的控制以外,例如还控制压缩机10的驱动频率、鼓风机的转速(包括开启/关闭)和第1制冷剂流路切换装置11的切换等,执行后述的各运转模式。
[0062] 接下来,进一步说明在使用R410A作为热源侧制冷剂的情况下、和在使用R32作为热源侧制冷剂的情况下的排出温度的差。例如考虑冷冻循环的蒸发温度为0℃、冷凝温度为49℃、压缩机吸入制冷剂的过热度为0℃的情况。当使用R410A作为热源侧制冷剂而进行了绝热压缩(等熵压缩)时,根据制冷剂的物性使压缩机10的排出温度约为70℃。另一方面,在使用R32作为热源侧制冷剂而进行了绝热压缩(等熵压缩)时,根据制冷剂的物性使压缩机10的排出温度约为86℃。由此,在使用了R32作为热源侧制冷剂的情况下,排出温度比使用了R410A的情况上升约16℃。在实际运转时,在压缩机10中进行多变性(polytrope)压缩,成为比绝热压缩的效率低的运转,所以排出温度变得比上述值更高。即使在使用了例如R410A的情况下,也能频繁地以排出温度大于100℃的状态进行运转。并且,在使用R410A时以排出温度大于104℃的状态进行运转的条件下,在使用R32时超过120℃的排出温度极限,所以需使排出温度下降。
[0063] 例如在将吸入制冷剂直接吸入到压缩室中,将自压缩室排出的热源侧制冷剂排出到压缩室周围的密闭容器内的高压壳构造的压缩机中,通过将比饱和状态潮湿的、两相状态的热源侧制冷剂吸入到压缩机的压缩室中,能够使排出温度下降。
[0064] 但是,在像压缩机10那样使用低压壳构造的结构的情况下,即使使吸入制冷剂潮湿,液态制冷剂只是积留在压缩机10的壳内,不会将两相制冷剂吸入到压缩室内。因而,在使用低压壳构造的压缩机10且使用使排出温度升高的R32等的情况下,为了降低排出温度,自外部将低温的热源侧制冷剂喷射到压缩中途的压缩室内,使热源侧制冷剂的温度下降。并且,这里,利用自喷射配管4c导入制冷剂而使排出温度下降。
[0065] 这里,关于利用控制装置50控制向压缩机10的压缩室进行的喷射,也可以将排出温度控制为目标值(例如100℃),依据外部空气温度改变控制目标值。另外,也可以按照以下方式进行控制:在排出温度超过规定值(例如110℃)之前进行喷射,在排出温度为该规定值以下的情况下,不进行喷射。此外,也可以按照如下方式进行控制:使排出温度处于目标范围内(例如80℃~100℃),在排出温度像要超过目标范围的上限的情况下,增加喷射量,在排出温度像要低于目标范围的下限的情况下,减少喷射量。另外,利用由高压检测装置39检测到的高压侧的压力,和由排出制冷剂温度检测装置37检测到的排出温度,算出排出过热度。可以将喷射量控制为使该排出过热度成为目标值(例如30℃),依据外部空气温度改变控制目标值。
[0066] 另外,也可以按照如下方式进行控制:在排出过热度超过规定值(例如40℃)之前进行喷射,在排出过热度为该规定值以下的情况下,不进行喷射。此外,也可以按照如下方式进行控制:使排出过热度处于目标范围内(例如10℃~40℃),在排出过热度像要超过目标范围的上限的情况下,增加喷射量,在排出过热度像要低于目标范围的下限的情况下,减少喷射量。
[0067] 这里,说明的是在制冷剂循环回路A中循环的热源侧制冷剂为R32的情况,但是在冷凝温度、蒸发温度、过热度、过冷却度和压缩机效率与例如以往的R410A相同时,只要是排出温度比R410A高的制冷剂,则采用任何制冷剂,利用本实施方式的结构都能降低排出温度,取得同样的效果。特别是,若是比R410A高3℃以上的热源侧制冷剂,则效果更大。
[0068] 图3是表示在R32与HFO1234yf的混合制冷剂中、排出温度相对于R32的质量比率的变化的图。HFO1234yf是全球变暖潜势小且以CF3CF=CH2来表示化学式的四氟丙稀系制冷剂。并且,作为与上述说明同样地进行了绝热压缩(等熵压缩)的制冷剂,估算排出温度。
[0069] 根据图3可知,在R32的质量比率为52%时,为与R410A大致相同的排出温度、即约70℃,在R32的质量比率为62%时,为比R410A的排出温度高3℃的约73℃。由此,当在R32与HFO1234yf的混合制冷剂中使用R32的质量比率为62%以上的混合制冷剂的情况下,在利用喷射来使排出温度下降时,效果大。
[0070] 另外,关于R32与全球变暖潜势小且以CF3CH=CHF表示化学式的四氟系制冷剂HFO1234ze的混合制冷剂,与上述说明同样地算出排出温度。此时可知,在R32的质量比率为34%时,为与R410A大致相同的排出温度、即约70℃,在R32的质量比率为43%时,为比R410A的排出温度高3℃的约73℃。由此,当在R32的质量比率为43%以上的情况下利用喷射使排出温度下降时,效果大。
[0071] 这里,使用由NIST(National Institute of Standards and Technology)发售的REFPROP Version8.0进行上述估算等。另外,混合制冷剂中的制冷剂种类不限定于2种,含有少量的其他制冷剂成分的3种以上的混合制冷剂,对排出温度也没有大影响,所以取得同样的效果。例如也可以使用混合有R32、HFO1234yf及含有少量其他制冷剂的混合制冷剂等。另外,如上所述,这里的计算是在假设进行了绝热压缩时进行的计算,由于实际的压缩通过多变性压缩来进行,所以排出温度是比这里记载的温度高几十度以上、例如20℃以上的值。
[0072] 室内机2
[0073] 在室内机2中分别装设有利用侧换热器26。这些利用侧换热器26利用配管5与热介质转换器3的热介质流量调整装置25和第2热介质流路切换装置23相连接。这些利用侧换热器26在热介质与自省略图示的鼓风机供给的空气之间进行热交换,产生用于供给到室内空间7中的制热用空气或制冷用空气。
[0074] 在该图2中,例示了4台室内机2与热介质转换器3相连接的情况,自纸面下侧图示为室内机2a、室内机2b、室内机2c和室内机2d。另外,与室内机2a~室内机2d相对应地,利用侧换热器26从纸面下侧也图示为利用侧换热器26a、利用侧换热器26b、利用侧换热器26c和利用侧换热器26d。另外,与图1同样,室内机2的连接台数也不限定于图2所示的4台。
[0075] 热介质转换器3
[0076] 在热介质转换器3中装设有2个热介质间换热器15、2个节流装置16、2个开闭装置17和2个第2制冷剂流路切换装置18。另外,还装设有2个泵21、4个第1热介质流路切换装置22、4个第2热介质流路切换装置23和4个热介质流量调整装置25。
[0077] 成为第二换热器的2个热介质间换热器15(热介质间换热器15a和热介质间换热器15b),在制冷剂循环回路A中作为冷凝器(散热器)或蒸发器发挥功能。利用热源侧制冷剂和热介质进行热交换,将由室外机1产生且贮存在热源侧制冷剂中的冷能或热能传递给热介质。热介质间换热器15a设在制冷剂循环回路A中的节流装置16a与第2制冷剂流路切换装置18a之间,用于在后述的制冷制热混合运转模式时冷却热介质。另外,热介质间换热器15b设在制冷剂循环回路A中的节流装置16b与第2制冷剂流路切换装置18b之间,用于在后述的制冷制热混合运转模式时加热热介质。
[0078] 成为第一节流装置的2个节流装置16(节流装置16a、节流装置16b)具有作为减压阀、膨胀阀的功能,使热源侧制冷剂减压而膨胀。节流装置16a在制冷运转时的热源侧制冷剂的流动中设在热介质间换热器15a的上游侧。节流装置16b在制冷运转时的热源侧制冷剂的流动中设在热介质间换热器15b的上游侧。2个节流装置16可以由例如像电子式膨胀阀等那样能改变开度(开口面积)地进行控制的构件构成。
[0079] 2个开闭装置17(开闭装置17a、开闭装置17b)由二通阀等构成,开闭制冷剂配管4。开闭装置17a设于热源侧制冷剂的入口侧的制冷剂配管4。开闭装置17b设于将热源侧制冷剂的入口侧的制冷剂配管4和出口侧的制冷剂配管4连接起来的配管。2个第2制冷剂流路切换装置18(第2制冷剂流路切换装置18a和第2制冷剂流路切换装置18b)由四通阀等构成,根据运转模式而切换热源侧制冷剂的流动。第2制冷剂流路切换装置18a在制冷运转时的热源侧制冷剂的流动中设在热介质间换热器15a的下游侧。第2制冷剂流路切换装置18b在全制冷运转时的热源侧制冷剂的流动中设在热介质间换热器15b的下游侧。
[0080] 2个泵21(泵21a和泵21b)使在配管5内传导的热介质循环。泵21a设于热介质间换热器15a与第2热介质流路切换装置23之间的配管5。泵21b设于热介质间换热器15b与第2热介质流路切换装置23之间的配管5。2个泵21例如可以由容量可控的泵等构成。
[0081] 4个第1热介质流路切换装置22(第1热介质流路切换装置22a~第1热介质流路切换装置22d)由三通阀等构成,切换热介质的流路。第1热介质流路切换装置22设有与室内机2的设置台数相对应的个数(这里为4个)。第1热介质流路切换装置22的三个接口中的一个接口与热介质间换热器15a相连接,三个接口中的一个接口与热介质间换热器15b相连接,三个接口中的一个接口与热介质流量调整装置25相连接,第1热介质流路切换装置22设在利用侧换热器26的热介质流路的出口侧。在图2中,与室内机2相对应地,从纸面下侧图示为第1热介质流路切换装置22a、第1热介质流路切换装置22b、第1热介质流路切换装置22c和第1热介质流路切换装置22d(以下的附图也这样进行图示)。
[0082] 4个第2热介质流路切换装置23(第2热介质流路切换装置23a~第2热介质流路切换装置23d)由三通阀等构成,切换热介质的流路。第2热介质流路切换装置23设有与室内机2的设置台数相对应的个数(这里为4个)。第2热介质流路切换装置23的三个接口中的一个接口与热介质间换热器15a相连接,三个接口中的一个接口与热介质间换热器15b相连接,三个接口中的一个接口与利用侧换热器26相连接,第2热介质流路切换装置23设在利用侧换热器26的热介质流路的入口侧。在图2中,与室内机2相对应地,从纸面下侧图示为第2热介质流路切换装置23a、第2热介质流路切换装置23b、第2热介质流路切换装置23c和第2热介质流路切换装置23d(以下的附图也这样进行图示)。
[0083] 4个热介质流量调整装置25(热介质流量调整装置25a~热介质流量调整装置25d)由能够控制开口面积的二通阀等构成,控制在配管5中流动的流量。热介质流量调整装置25设有与室内机2的设置台数相对应的个数(这里为4个)。热介质流量调整装置25的一个接口与利用侧换热器26相连接,另一个接口与第1热介质流路切换装置22相连接,热介质流量调整装置25设在利用侧换热器26的热介质流路的出口侧。在图2等中,与室内机2相对应地,从纸面下侧图示为热介质流量调整装置25a、热介质流量调整装置25b、热介质流量调整装置25c和热介质流量调整装置25d(以下的附图也这样进行图示)。另外,也可以将热介质流量调整装置25设在利用侧换热器26的热介质流路的入口侧。
[0084] 另外,在热介质转换器3中设有2个热介质间换热器出口温度检测装置31(以下称为第1温度传感器31)、4个利用侧换热器出口温度检测装置34(以下称为第2温度传感器34)、4个热介质间换热器制冷剂温度检测装置35(以下称为第3温度传感器35)和2个热介质间换热器制冷剂压力检测装置36(以下称为压力传感器36)。利用这些检测部件检测到的信息(温度信息和压力信息)输送到控制装置50中,用于压缩机10的驱动频率、省略图示的鼓风机的转速、第1制冷剂流路切换装置11的切换、泵21的驱动频率、第2制冷剂流路切换装置18的切换和热介质的流路的切换等控制。
[0085] 2个第1温度传感器31(第1温度传感器31a、第1温度传感器31b)检测自热介质间换热器15流出的热介质即在热介质间换热器15的出口处的热介质的温度,这2个第1温度传感器31例如可以由热敏电阻等构成。第1温度传感器31a设于泵21a的入口侧处的配管5。第1温度传感器31b设于泵21b的入口侧处的配管5。
[0086] 4个第2温度传感器34(第2温度传感器34a~第2温度传感器34d)设在第1热介质流路切换装置22与热介质流量调整装置25之间,检测自利用侧换热器26流出的热介质的温度,这4个第2温度传感器34可以由热敏电阻等构成。第2温度传感器34设有与室内机2的设置台数相对应的个数(这里为4个)。另外,与室内机2相对应地,自纸面下侧图示为第2温度传感器34a、第2温度传感器34b、第2温度传感器34c和第2温度传感器34d。
[0087] 4个第3温度传感器35(第3温度传感器35a~第3温度传感器35d)设在热介质间换热器15的热源侧制冷剂的入口侧或出口侧,检测向热介质间换热器15流入的热源侧制冷剂的温度或自热介质间换热器15流出的热源侧制冷剂的温度,这4个第3温度传感器35可以由热敏电阻等构成。第3温度传感器35a设在热介质间换热器15a与第2制冷剂流路切换装置18a之间。第3温度传感器35b设在热介质间换热器15a与节流装置16a之间。第3温度传感器35c设在热介质间换热器15b与第2制冷剂流路切换装置18b之间。第3温度传感器35d设在热介质间换热器15b与节流装置16b之间。
[0088] 压力传感器36b与第3温度传感器35d的设置位置同样地,设在热介质间换热器15b与节流装置16b之间,检测在热介质间换热器15b与节流装置16b之间流动的热源侧制冷剂的压力。压力传感器36a与第3温度传感器35a的设置位置同样地,设在热介质间换热器15a与第2制冷剂流路切换装置18a之间,检测在热介质间换热器15a与第2制冷剂流路切换装置18a之间流动的热源侧制冷剂的压力。
[0089] 另外,热介质转换器3具有由微型计算机等构成的省略图示的控制装置。根据由各种检测部件检测到的信息和来自远程控制器的指示,控制泵21的驱动、节流装置16的开度、开闭装置17的开闭、第2制冷剂流路切换装置18的切换、第1热介质流路切换装置22的切换、第2热介质流路切换装置23的切换、热介质流量调整装置25的开度等的热介质转换器3的各装置,执行后述的各运转模式。这里,另外单独设置对热介质转换器3的各装置进行控制的控制装置,但是也可以与上述的控制装置50形成为一体,而只设于室外机1和热介质转换器3的任一方。
[0090] 传导热介质的配管5由与热介质间换热器15a相连接的部分和与热介质间换热器15b相连接的部分构成。配管5与连接于热介质转换器3的室内机2的台数相对应地形成分支(这里各为4个分支)。并且,配管5由第1热介质流路切换装置22和第2热介质流路切换装置23连接。通过控制第1热介质流路切换装置22和第2热介质流路切换装置23,决定使来自热介质间换热器15a的热介质流入到利用侧换热器26中,或使来自热介质间换热器15b的热介质流入到利用侧换热器26中。
[0091] 并且,在空调装置100中,利用制冷剂配管4连接压缩机10、第1制冷剂流路切换装置11、热源侧换热器12、开闭装置17、第2制冷剂流路切换装置18、热介质间换热器15a的制冷剂流路、节流装置16和储液器19,构成制冷剂循环回路A。另外,利用配管5连接热介质间换热器15a的热介质流路、泵21、第1热介质流路切换装置22、热介质流量调整装置25、利用侧换热器26和第2热介质流路切换装置23,构成热介质循环回路B。于是,多台利用侧换热器26并联地与各热介质间换热器15相连接,通过利用流路切换装置进行切换,使热介质循环回路B成为多个系统。
[0092] 因此,在空调装置100中,室外机1和热介质转换器3借助设于热介质转换器3的热介质间换热器15a和热介质间换热器15b相连接,热介质转换器3和室内机2也借助热介质间换热器15a和热介质间换热器15b相连接。由此,在空调装置100中,能够利用热介质间换热器15a和热介质间换热器15b,使在制冷剂循环回路A中循环的热源侧制冷剂与在热介质循环回路B中循环的热介质进行热交换。
[0093] 接下来,说明空调装置100所执行的各运转模式。该空调装置100能够根据来自各室内机2的指示,选择在各室内机2内进行制冷运转或制热运转。因此,空调装置100能使运转的所有的室内机2进行同一运转,并且能使各室内机2分别进行不同的运转。
[0094] 空调装置100所执行的运转模式包括运转的室内机2全都执行制冷运转而只产生制冷负荷时的全制冷运转模式、和运转的室内机2全都执行制热运转而只产生制热负荷时的全制热运转模式。另外,还有各室内机2进行不同的运转而使制冷负荷比较大时的主制冷运转模式、和制热负荷比较大时的主制热运转模式。以下,一并说明各运转模式和热源侧制冷剂及热介质的流动。另外,在自与压缩机10的压缩室的开口部相连接的喷射配管4c向压缩室内喷射制冷剂时,在压缩室的开口部产生压力损失(因为制冷剂在狭窄的流路中流动且液流急速扩大以及急速缩小而产生的压力损失)。但是,该压力损失的有无不影响本发明的效果,为了使动作易于理解,在以下的说明中,忽略在该开口部产生的压力损失(将其视为不存在)。
[0095] 全制冷运转模式
[0096] 图4是表示空调装置100在全制冷运转模式时的制冷剂的流动的制冷剂回路图。在该图4中,以只在利用侧换热器26a和利用侧换热器26b中产生冷能负荷的情况为例说明全制冷运转模式。另外,在图4中,粗线所示的配管表示制冷剂(热源侧制冷剂和热介质)流动的配管。另外,在图4中,用实线箭头表示热源侧制冷剂的流动方向,用虚线箭头表示热介质的流动方向。
[0097] 在图4所示的全制冷运转模式的情况下,在室外机1中,以使自压缩机10排出的热源侧制冷剂向热源侧换热器12流入的方式对第1制冷剂流路切换装置11进行切换。在热介质转换器3中,使泵21a和泵21b进行驱动,打开热介质流量调整装置25a和热介质流量调整装置25b,将热介质流量调整装置25c和热介质流量调整装置25d全闭,使热介质在热介质间换热器15a以及热介质间换热器15b与利用侧换热器26a以及利用侧换热器26b之间循环。
[0098] 首先,说明制冷剂循环回路A中的热源侧制冷剂的流动。
[0099] 低温低压的制冷剂由压缩机10压缩,成为高温高压的气体制冷剂而被排出。自压缩机10排出的高温高压的气体制冷剂经由第1制冷剂流路切换装置11流入到热源侧换热器12中。然后,由热源侧换热器12向室外空气散热且冷凝液化,成为高压液体制冷剂。自热源侧换热器12流出的高压液体制冷剂经过止回阀13a、经由分支部27a而自室外机1流出,经过制冷剂配管4而流入到热介质转换器3中。流入到热介质转换器3中的高压液体制冷剂在经过了开闭装置17a后,形成分支而在节流装置16a和节流装置16b的作用下膨胀,成为低温低压的两相制冷剂。
[0100] 该两相制冷剂分别流入到作为蒸发器发挥作用的热介质间换热器15a和热介质间换热器15b中,从在热介质循环回路B中循环的热介质中吸热,从而将热介质冷却,成为低温低压的气体制冷剂。自热介质间换热器15a和热介质间换热器15b流出的气体制冷剂经由第2制冷剂流路切换装置18a和第2制冷剂流路切换装置18b而自热介质转换器3流出,经过制冷剂配管4而再次向室外机1流入。流入到室外机1中的热源侧制冷剂经由分支部27b、经过止回阀13d,经由第1制冷剂流路切换装置11和储液器19被再次向压缩机10吸入。
[0101] 此时,节流装置16a控制开度(开口面积),以使作为由第3温度传感器35a检测到的温度与由第3温度传感器35b检测到的温度之差而获得的过热度为恒定。同样,节流装置16b控制开度,以使作为由第3温度传感器35c检测到的温度与由第3温度传感器35d检测到的温度之差而获得的过热度为恒定。另外,开闭装置17a打开,开闭装置17b关闭。
[0102] 图5是表示实施方式1的全制冷运转模式时的p–h线图(压力–焓线图)的图。如上所述,在热源侧制冷剂为R32的情况下,压缩机10的排出温度高,所以空调装置100利用喷射回路进行使排出温度下降的动作。利用图4和图5说明此时的动作等。
[0103] 压缩机10将自压缩机10的吸入口吸入的低温低压的气体制冷剂导入到密闭容器内,将充满在密闭容器内的低温低压的气体制冷剂吸入到压缩室(未图示)内。在利用电机(未图示)使压缩室旋转0度~360度的期间内,该压缩室的内部容积持续减小,内部的热源侧制冷剂被压缩,压力和温度上升。成为当电机的旋转角度达到了一定角度时,开口部开口(此时的状态为图5的点F),压缩室的内部与压缩机10外部的喷射配管4c相连通的构造。在全制冷运转模式中,被压缩机10压缩了的热源侧制冷剂在热源侧换热器12中冷凝、液化,成为高压的液态制冷剂(图5的点J),经由止回阀13a到达分支部27a。使喷射开闭装置
24打开,使该高压的液态制冷剂在分支部27a分支,经由喷射开闭装置24、分支配管4d流入喷射配管4c,利用节流装置14b使该液态制冷剂减压而成为低温中压的两相制冷剂(图5的点K),自设于压缩机10的压缩室的开口部流入压缩室内。在压缩室内,使中压的气体制冷剂(图5的点F)和低温中压的两相制冷剂(图5的点K)混合,从而使热源侧制冷剂的温度下降。此时的温度成为与图5的点H相对应的温度。由此,自压缩机10排出的热源侧制冷剂的排出温度下降。进行了喷射的情况下的压缩机10的排出温度成为与图5的点I相对应的温度。另外,未进行喷射的情况下的压缩机10的排出温度成为与图5的点G相对应的温度。由此得知,通过进行喷射,使排出温度从与点G相对应的温度下降为与点I相对应的温度。
[0104] 此时,分支配管4d的从喷射开闭装置24到逆流防止装置20的流路的热源侧制冷剂是高压制冷剂,自热介质转换器3经由制冷剂配管4而返回到室外机1内、到达分支部27b的热源侧制冷剂是低压制冷剂。逆流防止装置20防止自分支配管4d流向分支部27b的热源侧制冷剂,利用逆流防止装置20的作用防止分支配管4d的高压制冷剂与分支部27b的低压制冷剂混合。
[0105] 这里,喷射开闭装置24除了是电磁阀等的切换开闭的装置之外,也可以是在切换制冷剂的通过或非通过时,电子式膨胀阀等的改变开口面积的装置等。逆流防止装置20可以是止回阀,也可以是电磁阀等的切换开闭的装置、电子式膨胀阀等的改变开口面积而切换流路的开闭的装置。另外,在全制冷运转时,热源侧制冷剂不会流到节流装置14a内,所以可以设定为任意开度。在使节流装置14b为电子式膨胀阀等的改变开口面积的装置时,控制装置50控制节流装置14b的开口面积,以防止由排出制冷剂温度检测装置37检测的压缩机10的排出温度过高。作为控制方法,可以在判断为排出温度超过了一定值(例如110℃等)时,以一定的开度量、例如每10脉冲打开地进行控制,也可以控制节流装置14b的开度,以使排出温度达到目标值(例如100℃)。另外,也可以使节流装置14b为毛细管,喷射与压力差相对应的量的热源侧制冷剂。
[0106] 接下来,说明热介质循环回路B中的热介质的流动。
[0107] 在全制冷运转模式中,利用热介质间换热器15a和热介质间换热器15b两方将热源侧制冷剂的冷能传递给热介质,冷却后的热介质在泵21a和泵21b的作用下在配管5内流动。由泵21a和泵21b加压而流出的热介质经由第2热介质流路切换装置23a和第2热介质流路切换装置23b流入到利用侧换热器26a和利用侧换热器26b中。然后,热介质在利用侧换热器26a和利用侧换热器26b中从室内空气中吸热,从而进行室内空间7的制冷。
[0108] 随后,热介质自利用侧换热器26a和利用侧换热器26b流出而流入到热介质流量调整装置25a和热介质流量调整装置25b中。此时,利用热介质流量调整装置25a和热介质流量调整装置25b的作用,将热介质的流量控制为在供应室内所需的空调负荷时所需的流量,使热介质流入到利用侧换热器26a和利用侧换热器26b中。自热介质流量调整装置25a和热介质流量调整装置25b流出的热介质经过第1热介质流路切换装置22a和第1热介质流路切换装置22b向热介质间换热器15a和热介质间换热器15b流入,被再次向泵21a和泵21b吸入。
[0109] 另外,在利用侧换热器26的配管5内,热介质沿从第2热介质流路切换装置23经由热介质流量调整装置25流向第1热介质流路切换装置22的方向流动。另外,将利用第1温度传感器31a检测到的温度与利用第2温度传感器34检测到的温度之差、或利用第1温度传感器31b检测到的温度与利用第2温度传感器34检测到的温度之差保持为目标值地进行控制,从而能够供应室内空间7中所需的空调负荷。热介质间换热器15的出口温度可以使用第1温度传感器31a或第1温度传感器31b的任一方的温度,也可以使用这两方的平均温度。此时,第1热介质流路切换装置22和第2热介质流路切换装置23为中间开度,以确保向热介质间换热器15a和热介质间换热器15b两方流动的流路。
[0110] 在执行全制冷运转模式时,不必使热介质流向没有热负荷的利用侧换热器26(包括温度传感器关闭的情况),所以利用热介质流量调整装置25关闭流路,防止热介质流向利用侧换热器26。在图8中,在利用侧换热器26a和利用侧换热器26b中有热负荷,所以使热介质在该利用侧换热器26a、26b中流动,但是在利用侧换热器26c和利用侧换热器26d中没有热负荷,将对应的热介质流量调整装置25c和热介质流量调整装置25d全闭。并且,在自利用侧换热器26c、利用侧换热器26d产生了热负荷的情况下,打开热介质流量调整装置25c、热介质流量调整装置25d,使热介质循环即可。
[0111] 全制热运转模式
[0112] 图6是表示空调装置100在全制热运转模式时的制冷剂的流动的制冷剂回路图。在该图6中,以只在利用侧换热器26a和利用侧换热器26b中产生热能负荷的情况为例,说明全制热运转模式。另外,在图6中,粗线所示的配管表示制冷剂(热源侧制冷剂和热介质)流动的配管。另外,在图6中,用实线箭头表示热源侧制冷剂的流动方向,用虚线箭头表示热介质的流动方向。
[0113] 在图6所示的全制热运转模式的情况下,在室外机1中,以使自压缩机10排出的热源侧制冷剂不经由热源侧换热器12地向热介质转换器3流入的方式对第1制冷剂流路切换装置11进行切换。在热介质转换器3中,使泵21a和泵21b进行驱动,打开热介质流量调整装置25a和热介质流量调整装置25b,使热介质流量调整装置25c和热介质流量调整装置25d为全闭,使热介质在热介质间换热器15a以及热介质间换热器15b与利用侧换热器26a以及利用侧换热器26b之间循环。
[0114] 首先,说明制冷剂循环回路A中的热源侧制冷剂的流动。
[0115] 低温低压的热源侧制冷剂由压缩机10压缩,成为高温高压的气体制冷剂而被排出。自压缩机10排出的高温高压的气体制冷剂经过第1制冷剂流路切换装置11,在第1连接配管4a中传导,通过止回阀13b、分支部27a而自室外机1流出。自室外机1流出的高温高压的气体制冷剂经过制冷剂配管4而流入到热介质转换器3中。流入到热介质转换器3中的高温高压的气体制冷剂被分支,经过第2制冷剂流路切换装置18a和第2制冷剂流路切换装置18b,分别流入到热介质间换热器15a和热介质间换热器15b中。
[0116] 流入到热介质间换热器15a和热介质间换热器15b中的高温高压的气体制冷剂向在热介质循环回路B中循环的热介质散热,且冷凝液化,成为高压的液体制冷剂。自热介质间换热器15a和热介质间换热器15b流出的液体制冷剂在节流装置16a和节流装置16b的作用下膨胀,成为中温中压的两相制冷剂或液态制冷剂。该两相制冷剂或液态制冷剂经过开闭装置17b而自热介质转换器3流出,经过制冷剂配管4而再次流向室外机1。流入到室外机1中的热源侧制冷剂经由分支部27b流入第2连接配管4b,经过节流装置14a而被节流装置14a节流,成为低温低压的两相制冷剂,通过止回阀13c而流入到作为蒸发器发挥作用的热源侧换热器12中。
[0117] 然后,流入到热源侧换热器12中的热源侧制冷剂在热源侧换热器12中从室外空气中吸热,成为低温低压的气体制冷剂。自热源侧换热器12流出的低温低压的气体制冷剂经由第1制冷剂流路切换装置11和储液器19,被再次向压缩机10吸入。
[0118] 此时,节流装置16a控制开度,以使过冷却度(subcool)成为恒定,该过冷却度是将利用压力传感器36检测到的压力换算成饱和温度而得到的值与利用第3温度传感器35b检测到的温度之差。同样,节流装置16b控制开度,以使过冷却度为恒定,该过冷却度是将利用压力传感器36检测到的压力换算成饱和温度而得到的值与利用第3温度传感器35d检测到的温度之差。另外,开闭装置17a关闭,开闭装置17b打开。另外,在能够测量热介质间换热器15的中间位置的温度的情况下,也可以代替压力传感器36地使用该中间位置的温度,能够便宜地构成系统。
[0119] 图7是表示实施方式1的全制热运转模式时的p–h线图(压力–焓线图)的图。与全制冷运转模式同样,在热源侧制冷剂为R32的情况下,压缩机10的排出温度高,所以空调装置100利用喷射回路进行使排出温度下降的动作。利用图6和图7说明此时的动作等。
[0120] 压缩机10将自压缩机10的吸入口吸入的低温低压的气体制冷剂导入到密闭容器内,将充满在密闭容器内的低温低压的气体制冷剂吸入到压缩室(未图示)内。在利用电机(未图示)使压缩室旋转0度~360度的期间内,该压缩室的内部容积持续减小,内部的热源侧制冷剂被压缩,压力和温度上升。成为当电机的旋转角度达到了一定角度时,开口部开口(此时的状态为图7的点F),压缩室的内部与压缩机10外部的喷射配管4c相连通的构造。
[0121] 在全制热运转模式中,自热介质转换器3经由制冷剂配管4返回到室外机1中来的热源侧制冷剂经由分支部27b流入节流装置14a。利用节流装置14a的作用将节流装置14a的上游侧的热源侧制冷剂的压力控制为中压状态(图7的点J)。利用节流装置14a使处于中压状态的两相制冷剂或液态制冷剂在分支部27b分支,流入分支配管4d而经由逆流防止装置20流向喷射配管4c。随后,被节流装置14b减压而成为压力下降了一些的低温中压的两相制冷剂(图7的点K),自设于压缩机10的压缩室的开口部流入压缩室内。在压缩室内,使中压的气体制冷剂(图7的点F)与低温中压的两相制冷剂(图7的点K)混合,从而使热源侧制冷剂的温度下降。此时的温度成为与图7的点H相对应的温度。由此,自压缩机10排出的热源侧制冷剂的排出温度下降。进行了喷射的情况下的压缩机10的排出温度成为与图7的点I相对应的温度。另外,未进行喷射的情况下的压缩机10的排出温度成为与图7的点G相对应的温度。由此得知,通过进行喷射,排出温度从与点G相对应的温度下降到与点I相对应的温度。
[0122] 这里,在多数情况(只要未将中压控制为相当高的值)下,两相状态的热源侧制冷剂流入分支部27b,所以最好尽量均匀地分配两相制冷剂。因此,分支部27b成为在使热源侧制冷剂沿与重力方向相反的方向流动的状态下使热源侧制冷剂分流的那种分支部27b的构造、配置。通过成为这种构造、配置,能够均匀地分配两相制冷剂。
[0123] 另外,在全制热运转模式中,喷射开闭装置24关闭,防止高压状态的热源侧制冷剂自分支部27a与经过逆流防止装置20而过来的中压状态的热源侧制冷剂混合。喷射开闭装置24除了是电磁阀等的切换开闭的装置之外,也可以是电子式膨胀阀等的在切换制冷剂的通过或非通过时改变开口面积的装置等。
[0124] 另外,逆流防止装置20可以是止回阀,也可以是电磁阀等的切换开闭的装置、电子式膨胀阀等的改变开口面积而切换流路的开闭的装置。另外,节流装置14a最好是电子式膨胀阀等的改变开口面积的装置。在使用电子式膨胀阀时,将节流装置14a的上游侧的中压控制为任意的压力。例如在将利用中压检测装置32检测到的中压控制为恒定值时,由节流装置14b进行的排出温度的控制是稳定的。但是,节流装置14a并不限定于电子膨胀阀。可以将小型的电磁阀等的开闭阀组合起来而能够选择多种开口面积,也可以由毛细管构成而依据热源侧制冷剂的压损形成中压。在形成为这些结构的情况下,虽然控制性有一些降低,但是能够将排出温度控制为目标的温度。
[0125] 中压检测装置32可以根据不仅利用压力传感器、还利用温度传感器检测到的温度,由例如控制装置50通过运算而运算出中压。另外,在将节流装置14b设为电子式膨胀阀等的改变开口面积的装置时,控制装置50控制节流装置14b的开口面积,以防止由排出制冷剂温度检测装置37检测的压缩机10的排出温度过高。作为控制方法,可以在判断为排出温度超过了一定值(例如110℃等)时,以一定的开度量、例如每10脉冲打开地进行控制,也可以控制节流装置14b的开度,以使排出温度达到目标值(例如100℃)。另外,也可以使节流装置14b为毛细管,喷射与压力差相对应的量的热源侧制冷剂。
[0126] 另外,在全制热运转模式中,热介质间换热器15a和热介质间换热器15b共同加热热介质。因此,当节流装置16a和节流装置16b在能控制过冷却度的范围内时,也可以将节流装置14a的上游侧的热源侧制冷剂的压力(中压)控制为比较高。当将中压控制为比较高时,能够增大该中压与压缩室内的压力的压力差,所以能够增加向压缩室喷射的热源侧制冷剂的量。因而,在外部空气温度较低的情况下,也能向压缩室供给用于降低排出温度的充分的喷射量。
[0127] 另外,由控制装置50进行的节流装置14a和节流装置14b的控制并不限定于此。例如也可以使节流装置14b为全开,只利用节流装置14a控制压缩机10的排出温度。这样,具有使控制简单化,并且能够使用便宜的装置作为节流装置14b的优点。
[0128] 接下来,说明热介质循环回路B中的热介质的流动。
[0129] 在全制热运转模式中,利用热介质间换热器15a和热介质间换热器15b两方将热源侧制冷剂的热能传递给热介质,加热后的热介质在泵21a和泵21b的作用下在配管5内流动。由泵21a和泵21b加压而流出的热介质经由第2热介质流路切换装置23a和第2热介质流路切换装置23b,流入到利用侧换热器26a和利用侧换热器26b中。然后,热介质在利用侧换热器26a和利用侧换热器26b中向室内空气散热,从而进行室内空间7的制热。
[0130] 随后,热介质自利用侧换热器26a和利用侧换热器26b流出,流入到热介质流量调整装置25a和热介质流量调整装置25b中。此时,利用热介质流量调整装置25a和热介质流量调整装置25b的作用,将热介质的流量控制为在供应室内所需的空调负荷时所需的流量而使热介质流入到利用侧换热器26a和利用侧换热器26b中。自热介质流量调整装置25a和热介质流量调整装置25b流出的热介质经过第1热介质流路切换装置22a和第1热介质流路切换装置22b,向热介质间换热器15a和热介质间换热器15b流入,被再次向泵21a和泵21b吸入。
[0131] 另外,在利用侧换热器26的配管5内,热介质沿从第2热介质流路切换装置23经由热介质流量调整装置25流向第1热介质流路切换装置22的方向流动。另外,将利用第1温度传感器31a检测到的温度与利用第2温度传感器34检测到的温度之差、或利用第1温度传感器31b检测到的温度与利用第2温度传感器34检测到的温度之差保持为目标值地进行控制,从而能够供应室内空间7所需的空调负荷。热介质间换热器15的出口温度可以使用第1温度传感器31a或第1温度传感器31b的任一方的温度,也可以使用这两方的平均温度。
[0132] 此时,第1热介质流路切换装置22和第2热介质流路切换装置23例如为中间开度,以确保向热介质间换热器15a和热介质间换热器15b两方流入的流路。另外,本来可以根据利用侧换热器26a的入口与出口的温度差来进行控制,但利用侧换热器26的入口侧的热介质温度与由第1温度传感器31b检测到的温度是大致相同的温度,通过使用第1温度传感器31b,能够减少温度传感器的数量,便宜地构成系统。
[0133] 在执行全制热运转模式时,不必使热介质流向没有热负荷的利用侧换热器26(包括温度传感器关闭的情况),所以利用热介质流量调整装置25关闭流路,防止热介质流向利用侧换热器26。在图6中,在利用侧换热器26a和利用侧换热器26b中有热负荷,所以使热介质在该利用侧换热器26a、26b中流动,但是在利用侧换热器26c和利用侧换热器26d中没有热负荷,使对应的热介质流量调整装置25c和热介质流量调整装置25d为全闭。并且,在自利用侧换热器26c、利用侧换热器26d产生了热负荷的情况下,打开热介质流量调整装置25c、热介质流量调整装置25d,使热介质循环即可。
[0134] 主制冷运转模式
[0135] 图8是表示空调装置100在主制冷运转模式时的制冷剂的流动的制冷剂回路图。在该图8中,以由利用侧换热器26a产生冷能负荷,由利用侧换热器26b产生热能负荷的情况为例,说明主制冷运转模式。另外,在图8中,粗线所示的配管表示制冷剂(热源侧制冷剂和热介质)循环的配管。另外,在图8中,用实线箭头表示热源侧制冷剂的流动方向,用虚线箭头表示热介质的流动方向。
[0136] 在图8所示的主制冷运转模式的情况下,在室外机1中,使以使自压缩机10排出的热源侧制冷剂向热源侧换热器12流入的方式对第1制冷剂流路切换装置11进行切换。在热介质转换器3中,使泵21a和泵21b进行驱动,打开热介质流量调整装置25a和热介质流量调整装置25b,使热介质流量调整装置25c和热介质流量调整装置25d为全闭,使热介质分别在热介质间换热器15a与利用侧换热器26a之间、热介质间换热器15b与利用侧换热器26b之间循环。
[0137] 首先,说明制冷剂循环回路A中的热源侧制冷剂的流动。
[0138] 低温低压的热源侧制冷剂由压缩机10压缩,成为高温高压的气体制冷剂而被排出。自压缩机10排出的高温高压的气体制冷剂经由第1制冷剂流路切换装置11而流入到热源侧换热器12中。然后,该气体制冷剂在热源侧换热器12中向室外空气散热且冷凝,成为两相制冷剂。自热源侧换热器12流出的两相制冷剂经过止回阀13a、经由分支部27a而自室外机1流出,经过制冷剂配管4而流入到热介质转换器3中。流入到热介质转换器3中的两相制冷剂经过第2制冷剂流路切换装置18b而流入到作为冷凝器发挥作用的热介质间换热器15b中。
[0139] 流入到热介质间换热器15b中的两相制冷剂向在热介质循环回路B中循环的热介质散热,且冷凝液化,成为液体制冷剂。自热介质间换热器15b流出的液体制冷剂在节流装置16b的作用下膨胀,成为低压两相制冷剂。该低压两相制冷剂经由节流装置16a流入到作为蒸发器发挥作用的热介质间换热器15a中。流入到热介质间换热器15a中的低压两相制冷剂从在热介质循环回路B中循环的热介质中吸热,从而将热介质冷却,并且成为低压的气体制冷剂。该气体制冷剂自热介质间换热器15a流出,经由第2制冷剂流路切换装置18a自热介质转换器3流出,经过制冷剂配管4而再次流向室外机1。流入到室外机1中的制冷剂经由分支部27b、经过止回阀13d,经由第1制冷剂流路切换装置11和储液器19而被再次向压缩机10吸入。
[0140] 此时,节流装置16b控制开度,以使作为由第3温度传感器35a检测到的温度与由第3温度传感器35b检测到的温度之差获得的过热度为恒定。另外,节流装置16a全开,开闭装置17a关闭,开闭装置17b关闭。另外,节流装置16b也可以控制开度,以使过冷却度为恒定,该过冷却度是将利用压力传感器36检测到的压力换算成饱和温度而得到的值与利用第3温度传感器35d检测到的温度之差。另外,也可以使节流装置16b全开,利用节流装置16a控制过热度或过冷却度。
[0141] 图9是表示实施方式1的全制冷运转模式时的p–h线图(压力–焓线图)的图。如上所述,在热源侧制冷剂为R32的情况下,压缩机10的排出温度高,所以空调装置100利用喷射回路进行使排出温度下降的动作。利用图8和图9说明此时的动作等。
[0142] 压缩机10将自压缩机10的吸入口吸入的低温低压的气体制冷剂导入到密闭容器内,将充满在密闭容器内的低温低压的气体制冷剂吸入到压缩室(未图示)内。在利用电机(未图示)使压缩室旋转0度~360度的期间内,该压缩室的内部容积持续减小,内部的热源侧制冷剂被压缩,压力和温度上升。成为当电机的旋转角度达到了一定角度时,开口部开口(此时的状态为图9的点F),压缩室的内部与压缩机10外部的喷射配管4c相连通的构造。在全制冷运转模式中,被压缩机10压缩了的热源侧制冷剂在热源侧换热器12中冷凝,成为高压的两相制冷剂(图9的点J),经由止回阀13a到达分支部27a。使喷射开闭装置24打开,使该高压的两相制冷剂在分支部27a分支,经由喷射开闭装置24和分支配管4d流入喷射配管4c,利用节流装置14b使该两相制冷剂减压而成为低温中压的两相制冷剂(图9的点K),自设于压缩机10的压缩室的开口部流入压缩室内。在压缩室内,使中压的气体制冷剂(图9的点F)和低温中压的两相制冷剂(图9的点K)混合,从而使热源侧制冷剂的温度下降。此时的温度成为与图9的点H相对应的温度。由此,自压缩机10排出的热源侧制冷剂的排出温度下降。进行了喷射的情况下的压缩机10的排出温度成为与图9的点I相对应的温度。另外,未进行喷射的情况下的压缩机10的排出温度成为与图9的点G相对应的温度。由此得知,通过进行喷射,使排出温度从与点G相对应的温度下降为与点I相对应的温度。
[0143] 这里,两相状态的热源侧制冷剂流入分支部27a,所以最好尽量均匀地分配热源侧制冷剂。因此,分支部27a成为在使热源侧制冷剂沿与重力方向相反的方向流动的状态下使热源侧制冷剂分流的那种分支部27a的构造、配置。通过成为这种构造、配置,能够均匀地分配两相制冷剂。
[0144] 此时,分支配管4d的从喷射开闭装置24到逆流防止装置20的流路的热源侧制冷剂是高压制冷剂,自热介质转换器3经由制冷剂配管4而返回到室外机1内、到达分支部27b的热源侧制冷剂是低压制冷剂。逆流防止装置20防止自分支配管4d流向分支部27b的热源侧制冷剂,利用逆流防止装置20的作用防止分支配管4d的高压制冷剂与分支部27b的低压制冷剂混合。
[0145] 这里,喷射开闭装置24除了是电磁阀等的切换开闭的装置之外,也可以是电子式膨胀阀等的在切换制冷剂的通过或非通过时改变开口面积的装置等。逆流防止装置20可以是止回阀,也可以是电磁阀等的切换开闭的装置、电子式膨胀阀等的改变开口面积而切换流路的开闭的装置。另外,在主制冷运转时,热源侧制冷剂不会流到节流装置14a内,所以可以设定为任意开度。在将节流装置14b设为改变电子式膨胀阀等的开口面积的装置时,控制装置50控制节流装置14b的开口面积,以防止由排出制冷剂温度检测装置37检测的压缩机10的排出温度过高。作为控制方法,可以在判断为排出温度超过了一定值(例如110℃等)时,以一定的开度量、例如每10脉冲打开地进行控制,也可以控制节流装置14b的开度,以使排出温度达到目标值(例如100℃)。另外,也可以使节流装置14b为毛细管,喷射与压力差相对应的量的热源侧制冷剂。
[0146] 接下来,说明热介质循环回路B中的热介质的流动。
[0147] 在主制冷运转模式中,利用热介质间换热器15b将热源侧制冷剂的热能传递给热介质,加热后的热介质在泵21b的作用下在配管5内流动。另外,在主制冷运转模式中,利用热介质间换热器15a将热源侧制冷剂的冷能传递给热介质,冷却后的热介质在泵21a的作用下在配管5内流动。由泵21a和泵21b加压而流出的热介质经由第2热介质流路切换装置23a和第2热介质流路切换装置23b,流入到利用侧换热器26a和利用侧换热器26b中。
[0148] 在利用侧换热器26b中,热介质向室内空气散热,从而进行室内空间7的制热。另外,在利用侧换热器26a中,热介质从室内空气中吸热,从而进行室内空间7的制冷。此时,利用热介质流量调整装置25a和热介质流量调整装置25b的作用,将热介质的流量控制为在供应室内所需的空调负荷时所需的流量而使该热介质流入到利用侧换热器26a和利用侧换热器26b中。通过利用侧换热器26b且温度下降了一些的热介质,经过热介质流量调整装置25b和第1热介质流路切换装置22b,向热介质间换热器15b流入,被再次向泵21b吸入。通过利用侧换热器26a且温度上升了一些的热介质经过热介质流量调整装置25a和第1热介质流路切换装置22a,向热介质间换热器15a流入,被再次向泵21a吸入。
[0149] 在该期间内,高温的热介质和低温的热介质利用第1热介质流路切换装置22和第2热介质流路切换装置23的作用,不混合地分别向具有热能负荷和冷能负荷的利用侧换热器26导入。另外,在利用侧换热器26的配管5内,在制热侧及制冷侧,热介质均沿从第2热介质流路切换装置23经由热介质流量调整装置25流向第1热介质流路切换装置22的方向流动。另外,在制热侧,将利用第1温度传感器31b检测到的温度与利用第2温度传感器34检测到的温度之差保持为目标值地进行控制,从而能够供应室内空间7所需的空调负荷,在制冷侧,将利用第2温度传感器34检测到的温度与利用第1温度传感器31a检测到的温度之差保持为目标值地进行控制,从而能够供应室内空间7所需的空调负荷。
[0150] 在执行主制冷运转模式时,不必使热介质流向没有热负荷的利用侧换热器26(包括温度传感器关闭的情况),所以利用热介质流量调整装置25关闭流路,防止热介质流向利用侧换热器26。在图8中,在利用侧换热器26a和利用侧换热器26b中有热负荷,所以使热介质在该利用侧换热器26a、26b中流动,但在利用侧换热器26c和利用侧换热器26d中没有热负荷,使对应的热介质流量调整装置25c和热介质流量调整装置25d为全闭。并且,在自利用侧换热器26c、利用侧换热器26d产生了热负荷的情况下,打开热介质流量调整装置25c、热介质流量调整装置25d,使热介质循环即可。
[0151] 主制热运转模式
[0152] 图10是表示空调装置100在主制热运转模式时的制冷剂的流动的制冷剂回路图。在该图10中,以由利用侧换热器26a产生热能负荷,由利用侧换热器26b产生冷能负荷的情况为例,说明主制热运转模式。另外,在图10中,粗线所示的配管表示制冷剂(热源侧制冷剂和热介质)循环的配管。另外,在图10中,用实线箭头表示热源侧制冷剂的流动方向,用虚线箭头表示热介质的流动方向。
[0153] 在图10所示的主制热运转模式的情况下,在室外机1中,以使自压缩机10排出的热源侧制冷剂不经由热源侧换热器12地向热介质转换器3流入的方式对第1制冷剂流路切换装置11进行切换。在热介质转换器3中,使泵21a和泵21b进行驱动,打开热介质流量调整装置25a和热介质流量调整装置25b,使热介质流量调整装置25c和热介质流量调整装置25d为全闭,使热介质分别在热介质间换热器15a以及热介质间换热器15b与利用侧换热器26a以及利用侧换热器26b之间循环。
[0154] 首先,说明制冷剂循环回路A中的热源侧制冷剂的流动。
[0155] 低温低压的制冷剂由压缩机10压缩,成为高温高压的气体制冷剂而被排出。自压缩机10排出的高温高压的气体制冷剂经过第1制冷剂流路切换装置11,在第1连接配管4a中传导,通过止回阀13b、经由分支部27a而自室外机1流出。自室外机1流出的高温高压的气体制冷剂经过制冷剂配管4而流入到热介质转换器3中。流入到热介质转换器3中的高温高压的气体制冷剂经过第2制冷剂流路切换装置18b,流入到作为冷凝器发挥作用的热介质间换热器15b中。
[0156] 流入到热介质间换热器15b中的气体制冷剂向在热介质循环回路B中循环的热介质散热且冷凝液化,成为液体制冷剂。自热介质间换热器15b流出的液体制冷剂在节流装置16b的作用下膨胀,成为中压两相制冷剂。该中压两相制冷剂经由节流装置16a流入到作为蒸发器发挥作用的热介质间换热器15a中。流入到热介质间换热器15a中的中压两相制冷剂从在热介质循环回路B中循环的热介质中吸热,从而蒸发,将热介质冷却。该低压两相制冷剂自热介质间换热器15a流出,经由第2制冷剂流路切换装置18a自热介质转换器3流出,经过制冷剂配管4而再次流入室外机1。
[0157] 流入到室外机1中的热源侧制冷剂经由分支部27b流入第2连接配管4b,通过节流装置14a而被节流装置14a节流,成为低温低压的两相制冷剂,经过止回阀13c而流入作为蒸发器发挥作用的热源侧换热器12。并且,流入到热源侧换热器12中的热源侧制冷剂在热源侧换热器12的作用下自室外空气吸热,成为低温低压的气体制冷剂。自热源侧换热器12流出的低温低压的气体制冷剂经由第1制冷剂流路切换装置11和储液器19被再次向压缩机10吸入。
[0158] 此时,节流装置16b控制开度,以使过冷却度为恒定,该过冷却度是将利用压力传感器36检测到的压力换算成饱和温度而得到的值与利用第3温度传感器35b检测到的温度之差。另外,节流装置16a全开,开闭装置17a关闭,开闭装置17b关闭。另外,也可以使节流装置16b全开,利用节流装置16a控制过冷却度。
[0159] 图11是表示实施方式1的主制热运转模式时的p–h线图(压力–焓线图)的图。如上所述,在热源侧制冷剂为R32的情况下,压缩机10的排出温度高,所以空调装置100利用喷射回路进行使排出温度下降的动作。利用图10和图11说明此时的动作等。
[0160] 压缩机10将自压缩机10的吸入口吸入的低温低压的气体制冷剂导入到密闭容器内,将充满在密闭容器内的低温低压的气体制冷剂吸入到压缩室(未图示)内。在利用电机(未图示)使压缩室旋转0度~360度的期间内,该压缩室的内部容积持续减小,内部的热源侧制冷剂被压缩,压力和温度上升。当电机的旋转角度达到了一定角度时,开口部开口(此时的状态为图11的点F),形成为压缩室的内部与压缩机10外部的喷射配管4c相连通的构造。
[0161] 在主制热运转模式中,自热介质转换器3经由制冷剂配管4返回到室外机1中来的热源侧制冷剂经由分支部27b流入节流装置14a。利用节流装置14a的作用将节流装置14a的上游侧的热源侧制冷剂的压力控制为中压状态(图11的点J)。利用节流装置14a使处于中压状态的两相制冷剂在分支部27b分支,流入分支配管4d而经由逆流防止装置20流向喷射配管4c。随后,被节流装置14b减压而成为压力下降了一些的低温中压的两相制冷剂(图11的点K),自设于压缩机10的压缩室的开口部流入压缩室内。在压缩室内,使中压的气体制冷剂(图11的点F)与低温中压的两相制冷剂(图11的点K)混合,从而使热源侧制冷剂的温度下降。此时的温度成为与图11的点H相对应的温度。由此,自压缩机10排出的热源侧制冷剂的排出温度下降。进行了喷射的情况下的压缩机10的排出温度成为与图11的点I相对应的温度。另外,未进行喷射的情况下的压缩机10的排出温度成为与图11的点G相对应的温度。由此得知,通过进行喷射,排出温度从与点G相对应的温度下降到与点I相对应的温度。
[0162] 这里,两相状态的热源侧制冷剂流入分支部27b,所以最好尽量均匀地分配两相制冷剂。因此,分支部27b成为在使热源侧制冷剂沿与重力方向相反的方向流动的状态下使热源侧制冷剂分流的那种分支部27b的构造、配置。通过成为这种构造、配置,能够均匀地分配两相制冷剂。
[0163] 另外,在主制热运转模式中,喷射开闭装置24关闭,防止高压状态的热源侧制冷剂自分支部27a与经过逆流防止装置20而过来的中压状态的热源侧制冷剂混合。喷射开闭装置24除了是电磁阀等的切换开闭的装置之外,也可以是电子式膨胀阀等的在切换制冷剂的通过或非通过时改变开口面积的装置等。
[0164] 另外,逆流防止装置20可以是止回阀,也可以是电磁阀等的切换开闭的装置、电子式膨胀阀等的改变开口面积而切换流路的开闭的装置。另外,节流装置14a最好是电子式膨胀阀等的改变开口面积的装置。在使用电子式膨胀阀时,将节流装置14a的上游侧的中压控制为任意的压力。例如在将利用中压检测装置32检测到的中压控制为恒定值时,由节流装置14b进行的排出温度的控制是稳定的。但是,节流装置14a并不限定于电子膨胀阀。可以将小型的电磁阀等的开闭阀组合起来而能够选择多种开口面积,也可以由毛细管构成而依据热源侧制冷剂的压损形成中压。在形成为这些结构的情况下,虽然控制性有一些降低,但是能够将排出温度控制为目标的温度。
[0165] 中压检测装置32可以根据不仅利用压力传感器、还利用温度传感器检测到的温度,由例如控制装置50通过运算而运算出中压。另外,在使节流装置14b为电子式膨胀阀等的改变开口面积的装置时,控制装置50控制节流装置14b的开口面积,以防止由排出制冷剂温度检测装置37检测的压缩机10的排出温度过高。作为控制方法,可以在判断为排出温度超过了一定值(例如110℃等)时,以一定的开度量、例如每10脉冲打开地进行控制,也可以控制节流装置14b的开度,以使排出温度达到目标值(例如100℃)。另外,也可以使节流装置14b为毛细管,喷射与压力差相对应的量的热源侧制冷剂。
[0166] 这里,在主制热运转模式中,在热介质间换热器15a中使热介质冷却。因此,不能将节流装置14a的上游侧的热源侧制冷剂的压力(中压)控制为太高。当不能提高中压时,喷射到压缩室中的热源侧制冷剂的量减少,排出温度的降低量减小。但是,由于需要防止热介质的冻结,所以在外部空气温度较低(例如外部空气温度为–5℃以下)时,不执行主制热运转模式下的运转。另外,在外部空气温度较高时,排出温度不怎么高。因此,喷射量也不必相应增加,所以没有问题。能够利用节流装置14a在热介质间换热器15a中冷却热介质,喷射量也设定为能将用于降低排出温度的充分的量供给到压缩室中的中压,从而能够安全地运转。
[0167] 另外,由控制装置50进行的节流装置14a、节流装置14b的控制并不限定于此。例如也可以使节流装置14b为全开,只利用节流装置14a控制压缩机10的排出温度。这样,具有使控制简单化,并且能够使用便宜的装置作为节流装置14b的优点。但需要注意的是,在该情况下,不再能自如地控制中压,需要注意中压和排出温度两方地进行节流装置14a的控制。
[0168] 接下来,说明热介质循环回路B中的热介质的流动。
[0169] 在主制热运转模式中,利用热介质间换热器15b将热源侧制冷剂的热能传递给热介质,加热后的热介质在泵21b的作用下在配管5内流动。另外,在主制热运转模式中,利用热介质间换热器15a将热源侧制冷剂的冷能传递给热介质,冷却后的热介质在泵21a的作用下在配管5内流动。由泵21a和泵21b加压而流出的热介质经由第2热介质流路切换装置23a和第2热介质流路切换装置23b,流入到利用侧换热器26a和利用侧换热器26b中。
[0170] 在利用侧换热器26b中,热介质从室内空气中吸热,从而进行室内空间7的制冷。另外,在利用侧换热器26a中,热介质向室内空气散热,从而进行室内空间7的制热。此时,利用热介质流量调整装置25a和热介质流量调整装置25b的作用,将热介质的流量控制为在供应室内所需的空调负荷时所需的流量而使该热介质流入到利用侧换热器26a和利用侧换热器26b中。通过利用侧换热器26b且温度上升了一些的热介质经过热介质流量调整装置25b和第1热介质流路切换装置22b,流入到热介质间换热器15a中,被再次向泵21a吸入。通过利用侧换热器26a且温度下降了一些的热介质经过热介质流量调整装置25a和第1热介质流路切换装置22a,向热介质间换热器15b流入而被再次向泵21b吸入。
[0171] 在该期间内,高温的热介质和低温的热介质利用第1热介质流路切换装置22和第2热介质流路切换装置23的作用,不混合地分别向具有热能负荷、冷能负荷的利用侧换热器26导入。另外,在利用侧换热器26的配管5内,在制热侧及制冷侧,热介质均沿从第2热介质流路切换装置23经由热介质流量调整装置25流向第1热介质流路切换装置22的方向流动。另外,在制热侧,将利用第1温度传感器31b检测到的温度与利用第2温度传感器34检测到的温度之差保持为目标值地进行控制,从而能够供应室内空间7所需的空调负荷,在制冷侧,将利用第2温度传感器34检测到的温度与利用第1温度传感器31a检测到的温度之差保持为目标值地进行控制,从而能够供应室内空间7所需的空调负荷。
[0172] 在执行主制热运转模式时,不必使热介质流向没有热负荷的利用侧换热器26(包括温度传感器关闭的情况),所以利用热介质流量调整装置25关闭流路,防止热介质流向利用侧换热器26。在图10中,由于在利用侧换热器26a和利用侧换热器26b中有热负荷,所以使热介质在该利用侧换热器26a、26b中流动,但在利用侧换热器26c和利用侧换热器26d中没有热负荷,使对应的热介质流量调整装置25c和热介质流量调整装置25d为全闭。并且,在自利用侧换热器26c、利用侧换热器26d产生了热负荷的情况下,打开热介质流量调整装置25c、热介质流量调整装置25d,使热介质循环即可。
[0173] 节流装置14a或/和节流装置14b
[0174] 按照以上方式进行各运转模式的动作和向压缩机10的压缩室的喷射。因而,在全制热运转模式和主制热运转模式时,两相状态的制冷剂流入节流装置14a。另外,在全制冷运转模式时,液态制冷剂流入节流装置14b,在主制冷运转模式、全制热运转模式和主制热运转模式时,两相状态的热源侧制冷剂流入节流装置14b。在使用了电子式膨胀阀作为节流装置14a或/和节流装置14b(这里记载为节流装置14)的情况下,当两相状态的热源侧制冷剂流入时,在气体制冷剂和液态制冷剂以分离的方式流动的情况下,在节流部分别产生气体流动的状态和液体流动的状态,节流装置的出口侧的压力有时不稳定。特别是,在干燥度低的情况下,气体制冷剂和液态制冷剂发生分离,压力变得不稳定的倾向大。
[0175] 图12是表示节流装置14a或/和节流装置14b的构造的图。在图12中,各节流装置14由流入管41、流出管42、节流部(中压制冷剂节流部、喷射制冷剂节流部)43、阀芯44、电机45和搅拌装置46构成。搅拌装置(中压制冷剂搅拌装置、喷射制冷剂搅拌装置)46插入在流入管41内。自流入管41流入的两相制冷剂到达搅拌装置46,在搅拌装置46的作用下,气体制冷剂和液态制冷剂被搅拌而大致均匀地混合。气体制冷剂和液态制冷剂大致均匀地混合而成的两相制冷剂在节流部43被阀芯44节流,减压,自流出管42流出。此时,利用电机45控制阀芯44的位置,控制在节流部43处的节流量。控制装置50控制电机
45。通过形成为该种构造,能够不会使压力不稳定地进行两相制冷剂的流量控制。
[0176] 这里,搅拌装置46只要是能形成使气体制冷剂和液态制冷剂大致均匀地混合的状态的装置,则可以是任意装置。例如当使用发泡金属时,能够实现上述状态。发泡金属是具有与海绵等树脂发泡体相同的三维网眼状构造的多孔质体的金属,在金属多孔质体中,气孔率(空隙率)最大(80%~97%)。当使两相制冷剂经过该发泡金属流通时,受三维性的网眼状构造的影响,热源侧制冷剂中的气体微细化,被搅拌而具有与液体均匀混合的效果。另外,在流体力学的领域清楚的是:在将配管的内径设为D,将配管的长度设为L的情况下,在配管的内部的流动从具有扰乱流动的构造的部位到达L/D为8~10的距离时,扰乱流动的影响消失,成为如原来状态那样的流动。因此,将节流装置14的流入管的内径设为D,将从搅拌装置46到节流部43的长度设为L,将搅拌装置46设置在L/D为6以下的位置。由此,能使搅拌装置46搅拌了的两相制冷剂保持被搅拌后的状态不变地到达节流部43,能使控制稳定。
[0177] 制冷剂配管4
[0178] 如上所述,本实施方式的空调装置100具备若干运转模式。在这些运转模式中,热源侧制冷剂在连接室外机1和热介质转换器3的制冷剂配管4中流动。
[0179] 配管5
[0180] 在本实施方式的空调装置100所执行的若干运转模式中,水、防冻溶液等热介质在连接热介质转换器3和室内机2的配管5中流动。
[0181] 接下来,说明除霜运转。
[0182] 在全制热运转模式和主制热运转模式中,冰点下的低温低压的热源侧制冷剂在成为蒸发器的热源侧换热器12的配管的内部流动。因此,在热源侧换热器12的周围的空气温度较低的情况下,在热源侧换热器12的周围发生结霜。当热源侧换热器12发生结霜时,霜层成为热阻,且供热源侧换热器12的周围的空气流动的流路缩窄,空气难以流动。因此,妨碍热源侧制冷剂与空气的热交换,使设备的制热能力和运转效率下降。因此,在热源侧换热器12的结霜加重的情况下,进行使热源侧换热器12的周围的霜溶化的除霜运转。
[0183] 图13是表示空调装置100的进行除霜运转时的制冷剂的流动的制冷剂回路图。基于图13说明本实施方式中的除霜运转。
[0184] 热源侧制冷剂由压缩机10压缩而被加热,自压缩机10排出,经由第1制冷剂流路切换装置11流入热源侧换热器12。并且,在热源侧换热器12中散热,使附着在热源侧换热器12周围的霜溶化。自热源侧换热器12流出的热源侧制冷剂经过止回阀13a到达分支部27a,在分支部27a被分流。
[0185] 在分支部27a分流出的一方液流自室外机1流出,经过制冷剂配管4而流入热介质转换器3。流入到热介质转换器3中的热源侧制冷剂经由处于打开状态的开闭装置17a和处于打开状态的开闭装置17b,自热介质转换器3流出,经过制冷剂配管4再次向室外机1流入。流入到室外机1中的热源侧制冷剂经由分支部27b、经过止回阀13d、经由第1制冷剂流路切换装置11和储液器19被再次向压缩机10吸入。此时,节流装置16a和节流装置16b成为全闭或者不能使热源侧制冷剂流动的小开度,使热源侧制冷剂不会流到热介质间换热器15a和热介质间换热器15b中。
[0186] 另外,在分支部27a分流出的另一方液流流入分支配管4d,经由打开状态的喷射开闭装置24流入喷射配管4c,经由全开状态的节流装置14b被喷射到压缩机10的压缩室中,与经过储液器19被吸入到压缩机10中的热源侧制冷剂(在分支部27a分流出的一方液流)合流。
[0187] 另外,在图13中,使泵21b进行动作而使热介质在具有制热需求的利用侧换热器26(26a、26b)中循环。这样,在除霜运转中,也能利用热介质所积蓄的热能使制热运转继续进行。另外,在全制热运转后进行除霜时,也可以使泵21a进行动作,也可以在除霜运转的过程中,使泵21a和泵21b停止动作而使制热运转停止。
[0188] 如上所述,在除霜运转中,一边使附着在热源侧换热器12的周围的霜溶化,一边利用分支部27a使热源侧制冷剂形成分支,将一部分的热源侧制冷剂喷射到压缩机10的压缩室内。这样,能够易于将压缩机10的余热直接传递到热源侧制冷剂,进行高效率的除霜运转。另外,能够使在与室外机1分开的热介质转换器3中循环的制冷剂流量减少喷射流量的量,所以能够降低压缩机10的动力。
[0189] 如上所述,采用实施方式1,无论是将热源侧换热器作为冷凝器的全制冷运转、主制冷运转、还是将热源侧换热器作为蒸发器的全制热运转、主制热运转的哪一种运转模式,都能利用节流装置14a、14b等使热源侧制冷剂通过喷射配管4c而喷射到低压壳构造的压缩机1中,所以例如即使在使用了使压缩机1的排出温度升高的热源侧制冷剂的情况下,也能在任一运转模式(运转形态)下将排出温度控制为不过高,防止热源侧制冷剂和冷冻机油的劣化,能够获得可进行安全运转的空调装置100。特别是,对于像全球变暖潜势低于R410A且在环境保护方面有效的R32,R32的质量比率为62%以上的含有HFO1234yf的混合制冷剂,或R32的质量比率为43%以上的含有HFO1234ze的混合制冷剂那样使排出温度高于R410A的热源侧制冷剂,是有效的。
[0190] 利用分支部27a、27b,使自热源侧换热器12侧流入热介质转换器3(热介质间换热器15)侧的热源侧制冷剂,和自热介质转换器3侧流入热源侧换热器12侧的热源侧制冷剂分支,经由分支配管4d流入喷射配管4c,从而无论哪种运转模式,都能喷射热源侧制冷剂。并且,成为在使热源侧制冷剂沿与重力方向相反的方向流动的状态下使该热源侧制冷剂分流的那种分支部27a、27b的构造、配置,从而能使两相制冷剂更加均匀地分支。
[0191] 另外,关于节流装置14a、14b,通过设置搅拌装置46而能够搅拌两相制冷剂。此时,由于使节流部43与搅拌装置46的距离为流入管的内径的6倍以下,所以能够维持搅拌效果不变地使两相制冷剂在节流装置14内通过。并且,搅拌装置46具有气孔率为80%以上的多孔质金属(发泡金属),所以能以简单的结构搅拌热源侧制冷剂。
[0192] 并且,在进行除霜运转时,使通过了热源侧换热器12的一部分的热源侧制冷剂在喷射配管4c内通过,经由开口部返回到压缩机10中,从而能够易于将压缩机10的余热直接传递到热源侧制冷剂,所以能够进行高效率的除霜运转。另外,能使流到热介质转换器3侧的热源侧制冷剂的量减少,所以能够降低除霜运转时的压缩机10的动力。此时,能使热源侧制冷剂不流到热介质间换热器15a和热介质间换热器15b地进行循环,所以即使在除霜运转过程中,也能在热介质循环回路B侧利用热介质所积蓄的热能使制热运转继续进行。
[0193] 另外,说明了将压力传感器36a设置于第二制冷剂流路切换装置18a与在制冷制热混合运转时作为制冷侧发挥作用的热介质间换热器15a之间的流路内,将压力传感器36b设置于节流装置16b与在制冷制热混合运转时作为制热侧发挥作用的热介质间换热器
15b之间的流路内的情况。在将上述压力传感器36a、36b设置在上述那样的位置时,即使在热介质间换热器15a、15b具有压力损失的情况下,也能高精度地运算饱和温度。但是,冷凝侧的压力损失小,所以也可以将压力传感器36b设置在热介质间换热器15b与节流装置16b之间的流路内,运算精度也不会相应变差。另外,虽然蒸发器的压力损失比较大,但是在使用能推测压力损失的量或者压力损失少的热介质间换热器的情况等,也可以将压力传感器
36a设置在热介质间换热器15a与第二制冷剂流路切换装置18a之间的流路内。
[0194] 在空调装置100中,当在利用侧换热器26中只产生制热负荷或制冷负荷的情况下,使对应的第1热介质流路切换装置22和第2热介质流路切换装置23为中间开度,使热介质在热介质间换热器15a和热介质间换热器15b两方中流动。由此,能够将热介质间换热器15a和热介质间换热器15b两方用于制热运转或制冷运转,所以传热面积增大,能够进行高效率的制热运转或制冷运转。
[0195] 另外,当在利用侧换热器26中混合产生制热负荷和制冷负荷的情况下,将与进行制热运转的利用侧换热器26相对应的第1热介质流路切换装置22和第2热介质流路切换装置23切换为与加热用的热介质间换热器15b相连接的流路,将与进行制冷运转的利用侧换热器26相对应的第1热介质流路切换装置22和第2热介质流路切换装置23切换为与冷却用的热介质间换热器15a相连接的流路,从而能够在各室内机2中自如进行制热运转和制冷运转。
[0196] 另外,在实施方式中说明的第1热介质流路切换装置22和第2热介质流路切换装置23,是将三通阀等的切换三方流路的装置、开闭阀等的进行两方流路的开闭的装置组合2个等、能够切换流路的装置即可。另外,也可以将步进马达驱动式的混合阀等的改变三方流路的流量的装置、和电子式膨胀阀等的改变两方流路的流量的装置以组合2个的方式等用作第1热介质流路切换装置22和第2热介质流路切换装置23。在该情况下,也能防止由流路的突然的开闭而发生的水击。此外,在实施方式中,以热介质流量调整装置25为二通阀的情况为例进行了说明,但是也可以将热介质流量调整装置25设为具有三方流路的控制阀,而与绕过利用侧换热器26的旁通管一并设置。
[0197] 另外,热介质流量调整装置25可以使用步进马达驱动式且能控制在流路中流动的流量的装置,可以使用二通阀,也可以使用将三通阀的一端封闭后形成的装置。另外,作为热介质流量调整装置25,也可以使用开闭阀等的对两方流路进行开闭的装置,反复打开/关闭而控制平均流量。
[0198] 另外,虽然将第2制冷剂流路切换装置18表示为四通阀,但并不限定于此,第2制冷剂流路切换装置18也可以构成为使用多个两方流路切换阀、三方流路切换阀,使热源侧制冷剂以同样方式流动。
[0199] 另外,自不必说,即使在只连接1个利用侧换热器26和热介质流量调整装置25的情况下,同样的做法也成立,此外即使设置多个进行同一动作的装置作为热介质间换热器15和节流装置16,当然也没问题。此外,以将热介质流量调整装置25内置在热介质转换器
3中的情况为例进行了说明,但并不限定于此,热介质流量调整装置25也可以内置在室内机2中,也可以与热介质转换器3和室内机2相互独立地构成。
[0200] 作为热介质,例如可以使用载冷剂(防冻剂)、水、载冷剂与水的混合液、水与防腐效果强的添加剂的混合液等。因而,在空调装置100中,即使热介质经由室内机2泄漏到室内空间7中,由于热介质使用的安全性高的物质,所以仍帮助提高安全性。
[0201] 另外,通常大多将鼓风机安装于热源侧换热器12和利用侧换热器26a~26d,通过鼓风而促进冷凝或蒸发,但本发明并不限定于此,例如作为利用侧换热器26a~26d,也可以用利用了辐射的辐射加热器那样的换热器,作为热源侧换热器12,也可以用利用水、防冻剂使热量移动的水冷式类型的装置,只要是能够进行散热或者吸热的构造,则可以使用任意的换热器。
[0202] 另外,这里,以利用侧换热器26a~26d为4个的情况为例进行了说明,但也可以连接若干利用侧换热器。
[0203] 另外,以热介质间换热器15a、15b为2个的情况为例进行了说明,但是本发明当然不限定于此,只要构成为能够冷却或/和加热热介质,则也可以设置若干热介质间换热器。
[0204] 另外,泵21a、21b并不仅限于各为1个,也可以并列排列多个小容量的泵。
[0205] 实施方式2.
[0206] 图14是表示实施方式2的空调装置100的回路结构的一例的概略回路结构图。在发明的实施方式2中,基于各附图进行说明。以下,以与实施方式1不同的部分为中心进行说明。在本实施方式的空调装置100中,在与压缩机10的压缩室的开口部相连的喷射配管4c中,安装有制冷剂–制冷剂换热器(制冷剂间换热器)28。制冷剂–制冷剂换热器28进行被节流装置14b减压前的热源侧制冷剂与减压后的热源侧制冷剂的热交换。
[0207] 接下来,按照空调装置100执行的每个运转模式,说明动作。这里,空调装置100的热介质的流动与实施方式1相同。因而,说明空调装置100中的热源侧制冷剂的流动中与实施方式1不同的部分。
[0208] 全制冷运转模式
[0209] 图15是表示实施方式2的空调装置100的全制冷运转模式时的制冷剂的流动的制冷剂回路图。如图15所示,低温低压的热源侧制冷剂被压缩机10压缩,成为高温高压的气体制冷剂而被排出。自压缩机10排出的高温高压的气体制冷剂经由第1制冷剂流路切换装置11流入热源侧换热器12。并且,该气体制冷剂在热源侧换热器12中向室外空气散热、冷凝液化,成为高压的液态制冷剂。自热源侧换热器12流出的高压的液态制冷剂经过止回阀13a、经由分支部27a自室外机1流出,经过制冷剂配管4流入热介质转换器3。流入到热介质转换器3中的高压液态制冷剂在经过了开闭装置17a后分支,在节流装置16a和节流装置16b的作用下膨胀,成为低温低压的两相制冷剂。
[0210] 该两相制冷剂分别流入到作为蒸发器发挥作用的热介质间换热器15a和热介质间换热器15b中,自在热介质循环回路B中循环的热介质吸热,从而将热介质冷却,并且成为低温低压的气体制冷剂。自热介质间换热器15a和热介质间换热器15b流出的气体制冷剂,经由第2制冷剂流路切换装置18a和第2制冷剂流路切换装置18b自热介质转换器3流出,经过制冷剂配管4再次流向室外机1。流入到室外机1中的热源侧制冷剂经由分支部27b、经过止回阀13d、经由第1制冷剂流路切换装置11和储液器19被再次向压缩机10吸入。
[0211] 图16是表示实施方式2的全制冷运转模式时的p–h线图(压力–焓线图)的图。利用图15和图16说明空调装置100使用喷射回路使排出温度下降的动作等。在压缩机10的压缩室内,在利用电机(未图示)使吸入的低温低压的气体制冷剂旋转0度~360度的期间内,压缩室的内部容积持续减小,内部的热源侧制冷剂被压缩,压力和温度上升。在电机的旋转角度达到一定角度时,开口部开口(此时的状态为图16的点F),压缩室的内部与压缩机10外部的喷射配管4c相连通。
[0212] 被压缩机10压缩了的热源侧制冷剂在热源侧换热器12中冷凝、液化,成为高压的液态制冷剂(图16的点J),经由止回阀13a到达分支部27a。使喷射开闭装置24打开,使该高压液态制冷剂在分支部27a分支,而经由喷射开闭装置24和分支配管4d流入喷射配管4c。并且,经由制冷剂–制冷剂换热器28,被节流装置14b减压而成为低温中压的两相制冷剂。制冷剂–制冷剂换热器28进行被节流装置14b减压前的热源侧制冷剂与减压后的热源侧制冷剂的热交换。流入到节流装置14b中之前的热源侧制冷剂在制冷剂–制冷剂换热器28中,被减压后压力和温度下降了的热源侧制冷剂冷却(温度成为与图16的点J’相对应的温度)。该热源侧制冷剂在被节流装置14b减压后(图16的点K’),在制冷剂–制冷剂换热器28中被减压前的热源侧制冷剂加热(图16的点K),流入压缩室。当两相状态的热源侧制冷剂流入节流装置14b时,该节流装置14b有时不再能进行稳定的控制。这样,即使因为制冷剂封入量较少等原因而使热源侧换热器12出口处的过冷却度较低,也能将液态制冷剂可靠地供给到节流装置14b中,进行稳定的控制。
[0213] 全制热运转模式
[0214] 图17是表示空调装置100的全制热运转模式时的制冷剂的流动的制冷剂回路图。低温低压的热源侧制冷剂被压缩机10压缩,成为高温高压的气体制冷剂而被排出。自压缩机10排出的高温高压的气体制冷剂经过第1制冷剂流路切换装置11,在第1连接配管4a中传导,通过止回阀13b和分支部27a而自室外机1流出。自室外机1流出的高温高压的气体制冷剂经过制冷剂配管4流入热介质转换器3。流入到热介质转换器3中的高温高压的气体制冷剂分支,经过第2制冷剂流路切换装置18a和第2制冷剂流路切换装置18b,分别流入热介质间换热器15a和热介质间换热器15b。
[0215] 流入到热介质间换热器15a和热介质间换热器15b中的高温高压的气体制冷剂,向在热介质循环回路B中循环的热介质散热、冷凝液化,成为高压的液态制冷剂。自热介质间换热器15a和热介质间换热器15b流出的液态制冷剂,在节流装置16a和节流装置16b的作用下膨胀,成为中温中压的两相制冷剂或液态制冷剂。该两相制冷剂或液态制冷剂经过开闭装置17b自热介质转换器3流出,经过制冷剂配管4再次向室外机1流入。流入到室外机1中的热源侧制冷剂经由分支部27b流入第2连接配管4b,经过节流装置14a而被节流装置14a节流,成为低温低压的两相制冷剂,通过止回阀13c流入作为蒸发器发挥作用的热源侧换热器12。
[0216] 并且,流入到热源侧换热器12中的热源侧制冷剂在热源侧换热器12中自室外空气吸热,成为低温低压的气体制冷剂。自热源侧换热器12流出的低温低压的气体制冷剂经由第1制冷剂流路切换装置11和储液器19再次向压缩机10吸入。
[0217] 图18是表示实施方式2的全制热运转模式时的p–h线图(压力–焓线图)的图。利用图17和图18说明空调装置100使用喷射回路使排出温度下降的动作等。在压缩机10的压缩室中,在利用电机(未图示)使吸入的低温低压的气体制冷剂旋转0度~360度的期间内,压缩室的内部容积持续减小,内部的热源侧制冷剂被压缩,压力和温度上升。当电机的旋转角度达到一定角度时,开口部开口(此时的状态为图18的点F),压缩室的内部与压缩机10外部的喷射配管4c相连通。
[0218] 自热介质转换器3经由制冷剂配管4返回到室外机1中来的热源侧制冷剂经由分支部27b流入节流装置14a。利用节流装置14a的作用将空调装置100的热源侧制冷剂的流动的压力控制为中压状态(图18的点J)。被节流装置14a控制为中压状态的两相制冷剂或液态制冷剂在分支部27b分支,流入分支配管4d,经由逆流防止装置20流向喷射配管4c。随后,该两相制冷剂或液态制冷剂经由制冷剂–制冷剂换热器28流入节流装置14b而被减压,成为压力下降了一些的低温中压的两相制冷剂。制冷剂–制冷剂换热器28进行被节流装置14b减压前的热源侧制冷剂与减压后的热源侧制冷剂的热交换。流入到节流装置14b中之前的热源侧制冷剂在制冷剂–制冷剂换热器28中,被减压后压力和温度下降了的热源侧制冷剂冷却(温度成为与图18的点J’相对应的温度)。热源侧制冷剂在被节流装置14b减压后(图18的点K’),在制冷剂–制冷剂换热器28中被减压前的热源侧制冷剂加热(图18的点K),流入压缩室。当两相状态的热源侧制冷剂流入节流装置14b时,该节流装置14b有时不再能够进行稳定的控制。这样,能够使中压的两相状态的热源侧制冷剂成为中压的液态制冷剂而流入节流装置14b,能够进行稳定的控制。
[0219] 主制冷运转模式
[0220] 图19是表示空调装置100的主制冷运转模式时的制冷剂的流动的制冷剂回路图。低温低压的热源侧制冷剂被压缩机10压缩,成为高温高压的气体制冷剂而被排出。自压缩机10排出的高温高压的气体制冷剂经由第1制冷剂流路切换装置11流入热源侧换热器
12。并且,该气体制冷剂在热源侧换热器12内向室外空气散热、冷凝,成为两相制冷剂。自热源侧换热器12流出的两相制冷剂经过止回阀13a、经由分支部27a自室外机1流出,经过制冷剂配管4流入热介质转换器3。流入到热介质转换器3中的两相制冷剂经过第2制冷剂流路切换装置18b流入到作为冷凝器发挥作用的热介质间换热器15b。
[0221] 流入到热介质间换热器15b中的两相制冷剂向在热介质循环回路B中循环的热介质散热、冷凝液化,成为液态制冷剂。自热介质间换热器15b流出的液态制冷剂在节流装置16b的作用下膨胀,成为低压两相制冷剂。该低压两相制冷剂经由节流装置16a流入到作为蒸发器发挥作用的热介质间换热器15a中。流入到热介质间换热器15a中的低压两相制冷剂自在热介质循环回路B中循环的热介质吸热,从而将热介质冷却,并且成为低压的气体制冷剂。该气体制冷剂自热介质间换热器15a流出,经由第2制冷剂流路切换装置18a自热介质转换器3流出,经过制冷剂配管4再次流向室外机1。流入到室外机1中的热源侧制冷剂经由分支部27b、经过止回阀13d、经由第1制冷剂流路切换装置11和储液器19被再次向压缩机10吸入。
[0222] 图20是表示实施方式2的主制冷运转模式时的p–h线图(压力–焓线图)的图。利用图19和图20说明空调装置100使用喷射回路使排出温度下降的动作等。在压缩机10的压缩室内,在利用电机(未图示)使吸入的低温低压的气体制冷剂旋转0度~360度的期间内,该压缩室的内部容积持续减小,内部的热源侧制冷剂被压缩,压力和温度上升。当电机的旋转角度达到一定角度时,开口部开口(此时的状态为图20的点F),压缩室的内部与压缩机10外部的喷射配管4c相连通。
[0223] 被压缩机10压缩了的热源侧制冷剂在热源侧换热器12中冷凝,成为高压的两相制冷剂(图20的点J),经由止回阀13a到达分支部27a。使喷射开闭装置24打开,使该高压两相制冷剂在分支部27a形成分支,而经由喷射开闭装置24和分支配管4d流入喷射配管4c。随后,该高压两相制冷剂经由制冷剂–制冷剂换热器28而被节流装置14b减压,成为低温中压的两相制冷剂。制冷剂–制冷剂换热器28进行被节流装置14b减压前的热源侧制冷剂与减压后的热源侧制冷剂的热交换。流入到节流装置14b中之前的热源侧制冷剂在制冷剂–制冷剂换热器28中,被减压后压力和温度下降了的热源侧制冷剂冷却(温度成为与图20的点J’相对应的温度)。该热源侧制冷剂在被节流装置14b减压后(图20的点K’),在制冷剂–制冷剂换热器28中被减压前的热源侧制冷剂加热(图20的点K),流入压缩室。当两相状态的热源侧制冷剂流入节流装置14b时,该节流装置14b有时不再能够进行稳定的控制。这样,能够使高压两相状态的热源侧制冷剂形成为高压液态制冷剂而流入节流装置14b,能够进行稳定的控制。
[0224] 主制热运转模式
[0225] 图21是表示空调装置100的主制热运转模式时的制冷剂的流动的制冷剂回路图。低温低压的热源侧制冷剂被压缩机10压缩,成为高温高压的气体制冷剂而被排出。自压缩机10排出的高温高压的气体制冷剂经过第1制冷剂流路切换装置11,在第1连接配管4a中传导,经过止回阀13b、经由分支部27a而自室外机1流出。自室外机1流出的高温高压的气体制冷剂经过制冷剂配管4流入热介质转换器3。流入到热介质转换器3中的高温高压的气体制冷剂经过第2制冷剂流路切换装置18b,而流入到作为冷凝器发挥作用的热介质间换热器15b中。
[0226] 流入到热介质间换热器15b中的气体制冷剂向在热介质循环回路B中循环的热介质散热、冷凝液化,成为液态制冷剂。自热介质间换热器15b流出的液态制冷剂在节流装置16b的作用下膨胀,成为中压两相制冷剂。该中压两相制冷剂经由节流装置16a而流入到作为蒸发器发挥作用的热介质间换热器15a中。流入到热介质间换热器15a中的中压两相制冷剂自在热介质循环回路B中循环的热介质吸热,从而蒸发,将热介质冷却。该中压两相制冷剂自热介质间换热器15a流出,经由第2制冷剂流路切换装置18a自热介质转换器3流出,经过制冷剂配管4而再次向室外机1流入。
[0227] 流入到室外机1中的热源侧制冷剂经由分支部27b而流入第2连接配管4b,经过节流装置14a而被节流装置14a节流,成为低温低压的两相制冷剂,经过止回阀13c而流入到作为蒸发器发挥作用的热源侧换热器12中。并且,流入到热源侧换热器12中的热源侧制冷剂在热源侧换热器12中自室外空气吸热,成为低温低压的气体制冷剂。自热源侧换热器12流出的低温低压的气体制冷剂经由第1制冷剂流路切换装置11和储液器19而被再次向压缩机10吸入。
[0228] 图22是表示实施方式2的主制热运转模式时的p–h线图(压力–焓线图)的图。利用图21和图22说明空调装置100使用喷射回路使排出温度下降的动作等。在压缩机10的压缩室内,在利用电机(未图示)使吸入的低温低压的气体制冷剂旋转0度~360度的期间内,该压缩室的内部容积持续减小,内部的热源侧制冷剂被压缩,压力和温度上升。当电机的旋转角度达到一定角度时,开口部开口(此时的状态为图22的点F),压缩室的内部与压缩机10外部的喷射配管4c相连通。
[0229] 自热介质转换器3经由制冷剂配管4返回到室外机1中来的热源侧制冷剂,经由分支部27b而流入节流装置14a。利用节流装置14a的作用将空调装置100中的热源侧制冷剂的流动的压力控制为中压状态(图22的点J)。被节流装置14a控制为中压状态的两相制冷剂在分支部27b分支,流入分支配管4d,经由逆流防止装置20流向喷射配管4c。随后,经由制冷剂–制冷剂换热器28流入节流装置14b而被减压,成为压力下降了的低温中压的两相制冷剂。制冷剂–制冷剂换热器28进行被节流装置14b减压前的热源侧制冷剂与减压后的热源侧制冷剂的热交换。流入到节流装置14b中之前的热源侧制冷剂在制冷剂–制冷剂换热器28中,被减压后压力和温度下降了的热源侧制冷剂冷却(温度成为与图22的点J’相对应的温度),液化。该热源侧制冷剂在被节流装置14b减压后(图22的点K’),在制冷剂–制冷剂换热器28中被减压前的热源侧制冷剂加热(图22的点K),流入压缩室。当两相状态的热源侧制冷剂流入节流装置14b时,该节流装置14b有时不再能够进行稳定的控制。这样,能够使中压两相状态的热源侧制冷剂成为中压的液态制冷剂而流入节流装置14b,能够进行稳定的控制。
[0230] 如上所述,采用实施方式2的空调装置100,除了能够获得实施方式1中的效果之外,由于设有制冷剂–制冷剂换热器28,使流入到节流装置14b中的制冷剂成为液态制冷剂,所以能够防止晃动(hunting)等,进行稳定的控制。
[0231] 实施方式3.
[0232] 在上述实施方式中,以如下系统为例进行说明,即,将压缩机10、第一制冷剂流路切换装置11、热源侧换热器12、节流装置14a、节流装置14b、开闭装置17和逆流防止装置20收容在室外机1中。此外,将利用侧换热器26收容在室内机2中,将热介质间换热器15和节流装置16收容在热介质转换器3中。并且,利用2根一组的配管连接室外机1和热介质转换器3,使热源侧制冷剂在室外机1与热介质转换器3之间循环,利用2根一组的配管连接室内机2和热介质转换器3,使热介质在室内机2与热介质转换器3之间循环,利用热介质间换热器15使热源侧制冷剂和热介质进行热交换,但本发明并不限定于此。
[0233] 图23是表示实施方式3的空调装置的结构的图。例如也可以将本发明应用在如下的直膨系统中,取得同样的效果,即,将压缩机10、第一制冷剂流路切换装置11、热源侧换热器12、节流装置14a、节流装置14b、开闭装置17和逆流防止装置20收容到室外机1内。另外,将成为蒸发器或冷凝器而使空调对象空间的空气与制冷剂进行热交换的负荷侧换热器26和节流装置16收容到室内机2中,具有与室外机1和室内机2相互独立地形成的成为中继单元的中继器3A,利用2根一组的配管连接室外机1和中继器3A,分别利用2根一组的配管连接室内机2和中继器3A,使制冷剂经由中继器3A在室外机1与室内机2之间循环,能够进行全制冷运转、全制热运转、主制冷运转和主制热运转。
[0234] 附图标记说明
[0235] 1、室外机(室外单元);2、2a、2b、2c、2d、室内机;3、热介质转换器(中继单元);3A、中继器;4、制冷剂配管;4a、4b、连接配管;4c、喷射配管;4d、分支配管;5、(供水、防冻剂等热介质流动)配管;6、室外空间;7、室内空间;8、(天花板内等的不同于室外空间和室内空间的)空间;9、(大厦等)建筑物;10、压缩机;11、第一制冷剂流路切换装置;12、热源侧换热器;13a、13b、13c、13d、止回阀;14a、14b、节流装置;15a、15b、热介质间换热器;16a、16b、节流装置;17a、17b、开闭装置;18a、18b、第二制冷剂流路切换装置;19、储液器;20、逆流防止装置(止回阀);21a、21b、泵(热介质送出装置);22a、22b、22c、22d、热介质流路切换装置;23a、23b、23c、23d、热介质流路切换装置;24、喷射开闭装置;25a、25b、25c、25d、热介质流量调整装置;26a、26b、26c、26d、利用侧换热器;27a、27b、分支部;28、制冷剂–制冷剂换热器;31、31a、31b、热介质间换热器出口温度检测装置;32、中压检测装置;34、34a、34b、34c、
34d、利用侧换热器出口温度检测装置;35、35a、35b、35c、35d、热介质间换热器制冷剂温度检测装置;36、36a、36b、热介质间换热器制冷剂压力检测装置;37、排出制冷剂温度检测装置;38、吸入制冷剂温度检测装置;39、高压检测装置;41、流入管;42、流出管;43、节流部;
44、阀芯;45、电机;46、搅拌装置;50、控制装置;100、空调装置;A、制冷剂循环回路;B、热介质循环回路。