專利名稱：冷凍空調(diào)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種冷凍空調(diào)裝置，使用對于制冷劑沒有相互溶解性或者相互溶解性非常小的冷凍機(jī)油，其中，使從壓縮機(jī)排出到制冷劑回路中的冷凍機(jī)油返回壓縮機(jī)。
背景技術(shù)：
圖11是表示例如日本專利公開公報特開平5-157379號所表示的現(xiàn)有的作為冷凍空調(diào)裝置的冷藏庫的制冷劑回路圖，在圖中，1是壓縮機(jī)，2是熱源側(cè)熱交換器，3是毛細(xì)管的制冷劑減壓裝置，4是利用側(cè)熱交換器，它們通過管線串聯(lián)連接而構(gòu)成冷凍循環(huán)。5是在減壓裝置3和壓縮機(jī)1的吸入管線之間進(jìn)行熱交換的熱交換器。
在該冷藏庫內(nèi)，使用例如HFC134a作為制冷劑，使用對例如HFC134a沒有相互溶解性或相互溶解性非常小的烷基苯油來作為冷凍機(jī)油。
下面使用圖12所示的壓力-焓線圖來對其動作進(jìn)行說明。如上所述在所構(gòu)成的冷藏庫中，被壓縮機(jī)1壓縮的高溫高壓的制冷劑蒸汽(圖中的A點(diǎn))在熱源側(cè)熱交換器2進(jìn)行冷凝，成為氣液兩相制冷劑中的液體制冷劑的量比的干度為0.1程度的氣液兩相制冷劑(圖中B點(diǎn))，由制冷劑的減壓裝置3進(jìn)行減壓，作為低溫低壓的氣液兩相制冷劑流入利用側(cè)熱交換器4(圖中的C點(diǎn))。而且，該制冷劑在利用側(cè)熱交換器4中蒸發(fā)，通過熱交換器5返回壓縮機(jī)1，并再次被壓縮。從壓縮機(jī)1與制冷劑一起被排出的冷凍機(jī)油與蒸汽制冷劑和液體制冷劑一起在制冷劑回路內(nèi)循環(huán)，返回壓縮機(jī)1。
在這樣的冷凍空調(diào)裝置中，由于使用對制冷劑沒有相互溶解性或相互溶解性非常小的，在對壓縮機(jī)1內(nèi)的滑動部的潤滑性、耐磨性上優(yōu)良的烷基苯油來作為冷凍機(jī)油，因此通過使冷凍機(jī)油確實(shí)地返回壓縮機(jī)，就能得到可靠性高的冷凍空調(diào)裝置。
這樣，現(xiàn)有的冷凍空調(diào)裝置其運(yùn)轉(zhuǎn)條件和負(fù)荷條件幾乎是恒定的，在充分確保在制冷劑回路中進(jìn)行循環(huán)的制冷劑流量的情況下，冷凍機(jī)油與制冷劑一起循環(huán)，不會在制冷劑回路內(nèi)的管線和毛細(xì)管內(nèi)過度產(chǎn)生滯留，冷凍機(jī)油流回壓縮機(jī)中。在現(xiàn)有的冷凍空調(diào)裝置中，熱源側(cè)熱交換器2的出口制冷劑的狀態(tài)是氣液兩相制冷劑，不存在僅流過液體制冷劑的液體管線，不需要考慮在液體管線內(nèi)的冷凍機(jī)油的滯留。
由于現(xiàn)有的冷凍空調(diào)裝置按上述那樣構(gòu)成，因此，在運(yùn)轉(zhuǎn)條件和負(fù)荷條件較大變化，制冷劑流量降低，或者，從壓縮機(jī)1排出的冷凍機(jī)油的油量增加時，滯留在制冷劑回路中的油量增加，流回壓縮機(jī)1的油量降低，就會產(chǎn)生在壓縮機(jī)1內(nèi)產(chǎn)生因冷凍機(jī)油不足所引起的潤滑不良等而使壽命大幅度縮短的問題。
當(dāng)大量的冷凍機(jī)油滯留在熱源側(cè)熱交換器2和利用側(cè)熱交換器4的傳熱管內(nèi)時，就會產(chǎn)生傳熱性能降低，或者壓力損耗增加，冷凍空調(diào)裝置的能量效率降低等問題。
而且，在熱源側(cè)熱交換器2的出口部等中存在較長的僅流過液體制冷劑的液體管線，當(dāng)在這樣的冷凍空調(diào)裝置中使用對制冷劑沒有相互溶解性或相互溶解性非常小的冷凍機(jī)油時，就會發(fā)生在該液體管線內(nèi)的冷凍機(jī)油的滯留量增加，流回到壓縮機(jī)1中的油量降低，在壓縮機(jī)1內(nèi)發(fā)生因冷凍機(jī)油不足所引起的潤滑不良等問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種冷凍空調(diào)裝置，即使運(yùn)轉(zhuǎn)條件和負(fù)荷條件變化，以及，即使存在僅流過液體制冷劑的液體管線，也能使從壓縮機(jī)排出的冷凍機(jī)油確實(shí)地流回到壓縮機(jī)中，而且，能夠充分提高能量效率。
本發(fā)明的第一發(fā)明所涉及的冷凍空調(diào)裝置，在使用依次連接壓縮機(jī)、熱源側(cè)熱交換器、減壓裝置、利用側(cè)熱交換器而使制冷劑循環(huán)的制冷劑回路和對制冷劑沒有相互溶解性或相互溶解性非常小的冷凍機(jī)油的冷凍循環(huán)中，液體制冷劑從冷凍循環(huán)的上方流向下方的下降管其制冷劑流速成為使在制冷劑中浮游的上述冷凍機(jī)油下降的流速以上。
本發(fā)明的第二發(fā)明所涉及的冷凍空調(diào)裝置，改變下降管的內(nèi)徑來調(diào)整流過下降管的制冷劑流速。
本發(fā)明的第三發(fā)明所涉及的冷凍空調(diào)裝置，改變壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)來調(diào)整流過下降管的制冷劑流速。
本發(fā)明的第四發(fā)明所涉及的冷凍空調(diào)裝置，使包含在冷凍循環(huán)中進(jìn)行循環(huán)的冷凍機(jī)油即烷基苯類油的作為液體制冷劑的碳?xì)浞锏牧魉贋?.08m/s以上。
本發(fā)明的第五發(fā)明所涉及的冷凍空調(diào)裝置，把在處于液體制冷劑從冷凍循環(huán)的上方流向下方的下降管中的制冷劑中浮游流動的冷凍機(jī)油的油滴進(jìn)行細(xì)微化。
本發(fā)明的第六發(fā)明所涉及的冷凍空調(diào)裝置，通過設(shè)在下降管的上方中的細(xì)微化元件來使油滴細(xì)微化。
本發(fā)明的第七發(fā)明所涉及的冷凍空調(diào)裝置，通過設(shè)置了僅通過成為必要的大小以下的油滴的孔的板來使油滴細(xì)微化。
本發(fā)明的第八發(fā)明所涉及的冷凍空調(diào)裝置，使對在冷凍循環(huán)內(nèi)進(jìn)行循環(huán)的制冷劑相互溶解性非常小的冷凍機(jī)油的含有量成為液體制冷劑的溶解率以下。
本發(fā)明的第九發(fā)明所涉及的冷凍空調(diào)裝置，使通過設(shè)在壓縮機(jī)排出管線的中途的油分離器來從制冷劑分離出的冷凍機(jī)油返回壓縮機(jī)。
本發(fā)明的第十發(fā)明所涉及的冷凍空調(diào)裝置，在連接從熱源側(cè)熱交換器出口到減壓裝置入口的管線的中途設(shè)置油分離器，設(shè)置使從制冷劑分離出來的冷凍機(jī)油返回壓縮機(jī)的冷凍循環(huán)。
本發(fā)明的第十一發(fā)明所涉及的冷凍空調(diào)裝置，在使冷凍機(jī)油從油分離器返回壓縮機(jī)的回油管的中途設(shè)置阻止油分離器內(nèi)的制冷劑流出到壓縮機(jī)側(cè)的開閉器。
本發(fā)明的第十二發(fā)明所涉及的冷凍空調(diào)裝置，增大從熱源側(cè)熱交換器出來的制冷劑的過冷卻度來降低油分離器內(nèi)的液體制冷劑溫度。
本發(fā)明的第十三發(fā)明所涉及的冷凍空調(diào)裝置，使在冷凍循環(huán)中進(jìn)行循環(huán)的冷凍機(jī)油的烷基苯類油的液體制冷劑的碳?xì)浞锏娜芙饴蕿?.8％以下。
本發(fā)明的第十四發(fā)明所涉及的冷凍空調(diào)裝置，油分離器內(nèi)的液體制冷劑溫度通過設(shè)在油分離器內(nèi)或者設(shè)在比油分離器上游的熱交換器來進(jìn)行冷卻而降溫。
本發(fā)明的第十五發(fā)明所涉及的冷凍空調(diào)裝置，設(shè)置作為本體容器徑部的油分離器，使包含作為在油分離器中流過的碳?xì)浞锏闹评鋭┖妥鳛橥榛筋愑偷睦鋬鰴C(jī)油的制冷劑的流速為0.08m/s以下。
本發(fā)明的這些和其他的目的、優(yōu)點(diǎn)及特征將通過結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例的描述而得到進(jìn)一步說明。在這些附圖中


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施例1的冷凍空調(diào)裝置的制冷劑回路圖；圖2是表示圖1的冷凍空調(diào)裝置的動作的壓力-焓線圖；圖3是表示圖1的冷凍空調(diào)裝置的液體管線內(nèi)的冷凍機(jī)油的流動狀況的概念圖；圖4是表示油滴直徑與流動極限速度的關(guān)系的關(guān)系圖；圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施例2的冷凍空調(diào)裝置的制冷劑回路圖；圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施例3的液體管線的截面圖；圖7是表示向液體制冷劑的烷基苯油的溶解率的關(guān)系線圖；圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施例5的冷凍空調(diào)裝置的制冷劑回路圖；圖9是表示本發(fā)明的實(shí)施例6的冷凍空調(diào)裝置的制冷劑回路圖；圖10是表示本發(fā)明的實(shí)施例7的冷凍空調(diào)裝置的制冷劑回路圖；圖11是現(xiàn)有的冷凍空調(diào)裝置的制冷劑回路圖；圖12是表示圖11的冷凍空調(diào)裝置的動作的壓力與焓線圖具體實(shí)施方式
實(shí)施例1圖1是表示本發(fā)明的一個實(shí)施例的制冷劑回路圖，與現(xiàn)有裝置相同的部分使用相同標(biāo)號。在圖中，20是室外機(jī)，由壓縮機(jī)1、切換制暖和制冷時的流動的四通閥6、在制暖時作為蒸發(fā)器工作而在制冷時作為冷凝器工作的熱源側(cè)熱交換器2、作為減壓裝置3的電子式膨脹閥所構(gòu)成。21是室內(nèi)機(jī)，由在制冷時作為蒸發(fā)器工作而在制暖時作為冷凝器工作的利用側(cè)熱交換器4所構(gòu)成。室外機(jī)20和室內(nèi)機(jī)21由兩條管線15、16所連接，構(gòu)成冷凍循環(huán)。室內(nèi)機(jī)21一般設(shè)在比室外機(jī)20高的位置上。
在該冷凍空調(diào)裝置內(nèi)，使用以50∶50的比例混合作為碳?xì)浞锏亩淄?稱為HFC32)和五氟化乙烷(稱為HFC125)的制冷劑(以下稱為R410A)來作為制冷劑，而且，使用與例如與R410A的相互溶解性非常小的并且其比重小于液體制冷劑的比重的烷基苯油來作為冷凍機(jī)油。
下面使用圖2所示的壓力-焓線圖來對其工作進(jìn)行說明。首先，在制暖時，如圖1的實(shí)線箭頭所示的那樣，被壓縮機(jī)1所壓縮的高溫高壓的制冷劑蒸汽(相當(dāng)于圖2的A點(diǎn))通過管線16而由作為冷凝器工作的利用側(cè)熱交換器4進(jìn)行冷凝液化(相當(dāng)于圖2的B點(diǎn))。該液體制冷劑通過管線15被作為電子式膨脹閥的制冷劑的減壓裝置3減壓，而成為低溫低壓的氣液兩相制冷劑，流入作為蒸發(fā)器工作的熱源側(cè)熱交換器2(相當(dāng)于圖2的C點(diǎn))。而且，該制冷劑由熱源側(cè)熱交換器2進(jìn)行蒸發(fā)，通過四通閥6而返回壓縮機(jī)1，再次被壓縮。
另一方面，在制冷時，如圖1的虛線箭頭所示，被壓縮機(jī)1壓縮的高溫高壓的制冷劑蒸汽(相當(dāng)于圖2的A點(diǎn))由作為冷凝器工作的熱源側(cè)熱交換器2進(jìn)行冷凝液化(相當(dāng)于圖2的B點(diǎn))。該液體制冷劑被作為電子式膨脹閥的制冷劑的減壓裝置3減壓，而成為低溫低壓的氣液兩相制冷劑，通過管線15流入作為蒸發(fā)器工作的利用側(cè)熱交換器4(相當(dāng)于圖2的C點(diǎn))。而且，該制冷劑由利用側(cè)熱交換器4進(jìn)行蒸發(fā)，通過管線16和四通閥6返回壓縮機(jī)1，并再次被壓縮。
由于在該冷凍空調(diào)裝置內(nèi)作為冷凍機(jī)油而使用的烷基苯油與制冷劑R410A的相互溶解性非常小，而且，烷基苯油的比重小于R410A的液體制冷劑的比重，則在上升的液體管線中，與制冷劑進(jìn)行分離而在與液體制冷劑相同的方向上平滑流動，而在下降的液體管線中，當(dāng)液體制冷劑流速較小時，與液體制冷劑相分離的冷凍機(jī)油因浮力而上升，就能在與制冷劑相反的方向上流動。
因此，在該實(shí)施例中，從制暖時的利用側(cè)熱交換器4到制冷劑的減壓裝置3之間的管線15和制冷時的熱源側(cè)熱交換器2與制冷劑的減壓裝置3之間的管線為僅流過液體制冷劑的液體管線，在這些管線內(nèi)，液體制冷劑從上方流向下方的下降管的管線內(nèi)徑為這樣的內(nèi)徑當(dāng)液體制冷劑下降時，成為使液體制冷劑中作為油滴而浮游的冷凍機(jī)油下降的流速以上的內(nèi)徑。
圖3中表示了實(shí)驗地分析在該下降的液體管線中分離而流動的冷凍機(jī)油的流動狀況。圖3可以看出下降的液體管線中的冷凍機(jī)油的流動狀況，因此，可以看出冷凍機(jī)油一部分成為油膜，而沿著管線的內(nèi)壁流動，但是，其大部分成為油滴而在液體制冷劑中流動。可以看出，其油滴直徑(圖中用d表示)是大小混雜的，小的油滴的下降速度比較快，而大的油滴的下降速度比較慢。而且，可以看出，當(dāng)使下降的液體制冷劑流速緩慢降低時，就會存在停止在液體制冷劑中的油滴和與液體制冷劑的流動方向相反而上升的油滴。
圖4是這樣的圖用高速攝象機(jī)記錄該下降管中的流動，當(dāng)下降的液體制冷劑流速變化時，從攝象機(jī)讀取靜止的油滴直徑，來表示該液體制冷劑流速與此時靜止的油滴直徑的關(guān)系。圖4的橫軸是油滴直徑，縱軸表示其油滴靜止時的液體制冷劑的平均流速(制冷劑體積流量/管截面積)。即，縱軸的制冷劑流速表示了各種直徑的油滴靜止時的制冷劑流速，表示出了如果是該制冷劑流速以上則油滴與液體制冷劑一起下降而流動的流速(以下稱為流動極限速度)。
如從圖4所看到的那樣，由于小直徑的油滴其浮力較小，則流動極限速度比較小，即使制冷劑液體流速較小，也能與液體制冷劑一起平滑下降，但是，當(dāng)油滴直徑變大時，其浮力變大，則流動極限速度也變大。(圖中黑圓點(diǎn))當(dāng)油滴直徑變?yōu)榧s2mm以上時，流動極限速度開始降低，而這是因為油滴從球形向扁平體變化，從下降的液體制冷劑受到的流體力增加了。(圖中黑方點(diǎn))從該結(jié)果可以知道，在液體管線中產(chǎn)生的油滴的流動極限速度隨其油滴直徑而變化，而當(dāng)確保0.08m/s以上的液體制冷劑流速時，無論哪種直徑的油滴產(chǎn)生，都能平滑流動。
因此，在該實(shí)施例中，由于使制暖時的從利用側(cè)熱交換器4到制冷劑的減壓裝置3之間的管線15和制冷時的熱源側(cè)熱交換器2與制冷劑的減壓裝置3之間的管線等的下降液體管線為液體制冷劑流速成為0.08m/s以上的內(nèi)徑，因而，在液體制冷劑中作為油滴浮游的冷凍機(jī)油平滑地與液體制冷劑一起下降，不會在液體管線中產(chǎn)生滯留，而能夠回流到壓縮機(jī)1中，因此，在壓縮機(jī)1中不會發(fā)生油量不足的問題，從而能夠得到可靠性高的冷凍空調(diào)裝置。
實(shí)施例2圖5是表示本發(fā)明的另一個實(shí)施例的冷凍空調(diào)裝置的制冷劑回路圖，壓縮機(jī)1構(gòu)成為可以通過逆變器7來改變轉(zhuǎn)數(shù)，根據(jù)負(fù)荷條件來控制壓縮機(jī)1的轉(zhuǎn)數(shù)，而增減制冷劑流量，能夠發(fā)揮與負(fù)載匹配的能力。與圖1所示的部分相同的構(gòu)成部分使用相同的標(biāo)號，而省略其重復(fù)的說明。
當(dāng)負(fù)荷減小時，通過逆變器7來使壓縮機(jī)1的轉(zhuǎn)數(shù)降低，在冷卻回路中循環(huán)的制冷劑流量減少，而降低制暖能力或制冷能力。在該實(shí)施例中，把該壓縮機(jī)1的轉(zhuǎn)數(shù)的最小值設(shè)定為這樣的轉(zhuǎn)數(shù)使制暖時的從利用側(cè)熱交換器4到制冷劑的減壓裝置3之間的管線15和制冷時的熱源側(cè)熱交換器2與制冷劑的減壓裝置3之間的管線等的下降液體管線內(nèi)的制冷劑流速為在液體制冷劑中浮游的冷凍機(jī)油平滑流動的流動極限速度以上，即液體制冷劑流速成為0.08m/s以上。
因此，即使壓縮機(jī)1的轉(zhuǎn)數(shù)降低，制冷劑流量減少，下降液體管線內(nèi)的制冷劑流速也能確保處于在液體制冷劑中浮游的冷凍機(jī)油平滑流動的流動極限速度以上，因此，冷凍機(jī)油不會在液體管線中產(chǎn)生滯留，能夠回流到壓縮機(jī)1中，在壓縮機(jī)1內(nèi)不會發(fā)生油量不足的問題，而能夠得到可靠性高的冷凍空調(diào)裝置。
實(shí)施例3圖6是表示本發(fā)明的另一個實(shí)施例的下降液體管線的截面圖，8是設(shè)在該液體管線內(nèi)的油滴的細(xì)微化元件。該油滴的細(xì)微化元件8由開有多個直徑(圖中用d表示)的小孔的圓盤構(gòu)成。在該油滴的細(xì)微化元件8的上游側(cè)的液體管線內(nèi)，存在各種直徑的油滴，而在這些油滴通過油滴細(xì)微化元件8時，被進(jìn)行細(xì)微化，僅有油滴直徑為用d表示的細(xì)微化元件的孔的直徑以下的油滴能夠通過，除此之外，大于細(xì)微化元件的孔的直徑的較大的油滴分解成小的油滴而流動。
這樣，通過在下降液體管線內(nèi)設(shè)置油滴的細(xì)微化元件8，在液體管線內(nèi)流動的油滴的直徑變小，冷凍機(jī)油易于與液體制冷劑一起沿相同方向流動，因此，冷凍機(jī)油不會發(fā)生在液體管線內(nèi)的滯留，而能夠回流到壓縮機(jī)1中，不會在壓縮機(jī)1內(nèi)發(fā)生油量不足的問題，而能夠得到可靠性高的冷凍空調(diào)裝置。
在上述實(shí)施例中，雖然表示了由開有多個直徑d的小孔的圓盤來構(gòu)成作為油滴的細(xì)微化元件8的例子，但是，并不僅限于此，可以由圓盤狀的篩孔和燒結(jié)金屬構(gòu)成。
可以在下降液體管線內(nèi)以預(yù)定間隔設(shè)置多個該油滴的細(xì)微化元件8，由此，能夠進(jìn)一步發(fā)揮其效果。
實(shí)施例4使用圖1所示的冷凍空調(diào)裝置的制冷劑回路圖來說明本發(fā)明的另一個實(shí)施例。在該實(shí)施例中，由于從壓縮機(jī)1排出到制冷劑回路中的油量為對液體制冷劑的冷凍機(jī)油的溶解率以下，因此，冷凍機(jī)油不會從制冷劑中分離出來，而使用能夠一直確保適度潤滑性的壓縮機(jī)1。
在圖7中表示了測定當(dāng)在R410A的液體制冷劑中添加烷基苯油時油分離而開始白濁的量比(＝烷基苯油的質(zhì)量/(烷基苯油的質(zhì)量+制冷劑質(zhì)量))的溶解率的結(jié)果。圖中的縱軸是液體制冷劑溫度，橫軸表示向R410A中的烷基苯油的溶解率。如從該圖看到的那樣，烷基苯油稍微溶解在R410A的液體制冷劑中，其溶解率隨液體制冷劑溫度的降低而變小。在從壓縮機(jī)排出到制冷劑回路中的油量為該溶解率以下時，在液體管線中，烷基苯油都溶解在液體制冷劑中。由此，冷凍機(jī)油不會滯留在液體管線內(nèi)，在壓縮機(jī)1內(nèi)不會發(fā)生油量不足的問題。
在室內(nèi)空調(diào)中，液體管線的制冷劑溫度的最低值為30℃程度，在此條件下，從圖7可以看出烷基苯油的0.8％以上溶解到R410A的液體制冷劑中。但是，通過使從壓縮機(jī)1排出到制冷劑回路內(nèi)的油循環(huán)率(＝油質(zhì)量流量/(油質(zhì)量流量+制冷劑質(zhì)量流量))為0.8％以下，在液體管線內(nèi)，烷基苯油全都溶解在液體制冷劑中，冷凍機(jī)油不會滯留，因此，在壓縮機(jī)1內(nèi)不會發(fā)生油量不足的問題。
實(shí)施例5圖8是表示本發(fā)明的另一個實(shí)施例的冷凍空調(diào)裝置的制冷劑回路圖，在壓縮機(jī)1的排出管線的中途設(shè)有油分離器9，該油分離器9的下部通過作為毛細(xì)管的冷凍機(jī)油的減壓裝置10而與壓縮機(jī)1的吸入管線相連接，以使由油分離器9分離的冷凍機(jī)油返回壓縮機(jī)1中。在該實(shí)施例中，即使從壓縮機(jī)1排出的油量成為向液體制冷劑的冷凍機(jī)油的溶解率即0.8％以上，通過油分離器的作用，而使向制冷劑回路流出的油量成為0.8％以下。
因此，由于向制冷劑回路流出的油量始終為向液體制冷劑的冷凍機(jī)油的溶解率以下，因而在液體管線內(nèi)，冷凍機(jī)油全都溶解在液體制冷劑中，由于冷凍機(jī)油不會滯留，則在壓縮機(jī)1內(nèi)不會發(fā)生油量不足的問題。
作為提高油分離器9內(nèi)的油分離效率的方法，可以加大油分離器9的本體容器直徑來減小油分離器9內(nèi)的蒸汽制冷劑流速，而能夠提高油分離器9內(nèi)的油分離效率。
實(shí)施例6圖9是表示另一個實(shí)施例的冷凍空調(diào)裝置的制冷劑回路圖，在熱源側(cè)熱交換器2與作為電氣式膨脹閥的制冷劑的減壓裝置3之間的管線中設(shè)置油分離器9。油分離器9的上部通過作為電磁閥的開閉器11和作為毛細(xì)管的冷凍機(jī)油的減壓裝置10與壓縮機(jī)1的吸入管線相連接，以使駐留在油分離器9的上部的冷凍機(jī)油返回壓縮機(jī)1中。
下面對其動作進(jìn)行說明。首先，在制冷時，被壓縮機(jī)1所壓縮的高溫高壓的制冷劑蒸汽由作為冷凝器工作的熱源側(cè)熱交換器2進(jìn)行冷凝液化，流入油分離器9。在從壓縮機(jī)1流向制冷劑回路的油量為圖7所示的向液體制冷劑中的烷基苯油的溶解率以上的情況下，在油分離器9內(nèi)冷凍機(jī)油與液體制冷劑分離，比液體制冷劑的比重小的烷基苯油的冷凍機(jī)油滯留在油分離器9內(nèi)的上部。由于在制冷時使開閉器11成為打開狀態(tài)，滯留在油分離器9的上部的冷凍機(jī)油通過開閉器11和冷凍機(jī)油的減壓裝置10而返回壓縮機(jī)1中。由于能夠削減在從油分離器9出來的液體制冷劑中包含的油量，就能防止由于流入作為蒸發(fā)器工作的利用側(cè)熱交換器4內(nèi)而滯留在傳熱管15內(nèi)的油而引起的傳熱性能的降低。
如圖7所示的那樣，向液體制冷劑中的烷基苯油的溶解率隨液體制冷劑溫度的降低而降低，因此，如果降低油分離器9內(nèi)的液體制冷劑溫度，就能使在油分離器9內(nèi)分離的油量增加。即，通過降低減壓裝置的開度而使制冷劑填充量變多，來增加過冷卻度，由此，增大了由制冷劑的熱源側(cè)熱交換器2的出口溫度與冷凝溫度之差所表示的過冷卻度，來減小油分離器9內(nèi)的液體制冷劑溫度，由此，就能提高油分離器9內(nèi)的油分離效率。
另一方面，在制暖時，由壓縮機(jī)1所壓縮的高溫高壓的制冷劑蒸汽通過管線16而由作為冷凝器工作的利用側(cè)熱交換器4進(jìn)行冷凝液化。該液體制冷劑通過作為下降管的管線15，而由作為電子式膨脹閥的制冷劑的減壓裝置3進(jìn)行減壓，而成為低溫低壓的氣液兩相制冷劑，流入油分離器9。在制暖時，由于氣液兩相制冷劑流入到油分離器9中，不能分離冷凍機(jī)油，因此，使開閉器11成為關(guān)閉狀態(tài)，制冷劑從油分離器流出到壓縮機(jī)1中，而使能量效率降低，而防止了由于液體壓縮而破壞壓縮機(jī)1的問題。
因此，在該實(shí)施例中，在制冷時從作為冷凝器的熱源側(cè)熱交換器2的出口的液體制冷劑中分離出冷凍機(jī)油而返回壓縮機(jī)1，因此，油不會滯留在在蒸發(fā)器內(nèi)，就能得到能量效率高的冷凍空調(diào)裝置。在制暖時，由于防止了制冷劑從油分離器9向壓縮機(jī)流出，就能防止能量效率的降低，并且能夠得到不會由液體壓縮而破壞壓縮機(jī)1的冷凍空調(diào)裝置。
實(shí)施例7圖10是表示另一個實(shí)施例的冷凍空調(diào)裝置的制冷劑回路圖，具有設(shè)在熱源側(cè)熱交換器2與作為電氣式膨脹閥的制冷劑的減壓裝置3之間的油分離器9，而且，在油分離器的上部，通過作為電磁閥的開閉器11和作為毛細(xì)管的冷凍機(jī)油的減壓裝置10與壓縮機(jī)1的吸入管線相連接，而使駐留在油分離器9的上部的冷凍機(jī)油返回到壓縮機(jī)1中。與實(shí)施例6相對，其特征在于，在熱源側(cè)熱交換器2與油分離器9之間的管線中設(shè)置為了在制冷時降低進(jìn)入到油分離器中的液體制冷劑的溫度的熱交換器22。
下面對其動作進(jìn)行說明。首先，在制冷時，包含被壓縮機(jī)1所壓縮的高溫高壓的冷凍機(jī)油的制冷劑蒸汽由作為冷凝器工作的熱源側(cè)熱交換器2進(jìn)行冷凝，而成為液化的液體制冷劑，流入油分離器9。從壓縮機(jī)1流向制冷劑回路的油量為圖7所示的向液體制冷劑中的烷基苯油的溶解率以上的情況下，在油分離器9內(nèi)冷凍機(jī)油與液體制冷劑相分離，比液體制冷劑的比重小的烷基苯油的冷凍機(jī)油滯留在油分離器9內(nèi)的上部。由于在制冷時使開閉器11成為打開狀態(tài)，滯留在油分離器9的上部的冷凍機(jī)油通過開閉器11和冷凍機(jī)油的減壓裝置10而返回壓縮機(jī)1中。
而且，由于使開閉器11’成為打開狀態(tài)，則處于油分離器9的下部的液體制冷劑的一部分通過作為毛細(xì)管的減壓裝置10’進(jìn)行汽化，而得到低溫狀態(tài)，經(jīng)過熱交換器22而返回壓縮機(jī)1。此時，通過上述熱交換器22來降低由上述熱源側(cè)熱交換器2冷凝而液化的液體制冷劑的溫度，而流入油分離器9，來促進(jìn)冷凍機(jī)油的分離，減小從油分離器9出來的制冷劑中的冷凍機(jī)油的含有量，由此，就能在到達(dá)作為以后的蒸發(fā)器工作的利用側(cè)熱交換器4為止的期間，大幅度削減從液體制冷劑分離的冷凍機(jī)油的量。而且，如果調(diào)整到不低于油分離器9內(nèi)的液體制冷劑的溫度的溫度上，在從油分離器9出來的液體制冷劑中包含的冷凍機(jī)油不會在從油分離器9至利用側(cè)熱交換器4之間進(jìn)行分離。
其中，可以在設(shè)在熱源側(cè)熱交換器2與油分離器9之間的管線中的熱交換器22上設(shè)置應(yīng)用雙重管的結(jié)構(gòu)等，但是，除此之外，還可以使低溫制冷劑通過熱交換器本體的管線沿著外部，通過在內(nèi)部插入到線圈中，而能夠得到相同的效果。
另一方面，在制暖時，由壓縮機(jī)1所壓縮的高溫高壓的制冷劑蒸汽通過管線16而由作為冷凝器工作的利用側(cè)熱交換器4進(jìn)行冷凝液化。該液體制冷劑通過作為下降管的管線15，由作為電子式膨脹閥的制冷劑的減壓裝置3進(jìn)行減壓，而成為低溫低壓的氣液兩相制冷劑，流入油分離器9。在制暖時，由于氣液兩相制冷劑流入到油分離器9中，不能分離冷凍機(jī)油，因此，使開閉器11、11’成為關(guān)閉狀態(tài)，制冷劑從油分離器流出到壓縮機(jī)1中，而使能量效率降低，從而防止了由于液體壓縮而破壞壓縮機(jī)1的問題。
這樣，在該實(shí)施例中，與實(shí)施例6相比較，在制冷時，從作為冷凝器的熱源側(cè)熱交換器2的出口的液體制冷劑中分離出冷凍機(jī)油而返回壓縮機(jī)1，同時，能夠大幅度削減流入到作為蒸發(fā)器工作的利用側(cè)熱交換器4內(nèi)的冷凍機(jī)油的量，因此，就能防止由于滯留在傳熱管15內(nèi)的油所引起的傳熱性能的降低，而能夠得到能量效率高的冷凍空調(diào)裝置。在制暖時，與實(shí)施例6相同，由于防止了制冷劑從油分離器9流向壓縮機(jī)，就能防止能量效率的降低，并且，得到不會因液體壓縮而破壞壓縮機(jī)1的冷凍空調(diào)裝置。
在上述實(shí)施例中，表示了能夠任意調(diào)整室內(nèi)溫度的室內(nèi)空調(diào)等的空調(diào)機(jī)的情況，但是，并不僅限于此，可以用于冷藏車以及預(yù)制裝配式冷凍和冷藏庫、家用冷藏庫，在這些情況下，能夠得到同樣的效果。
如上述那樣，本發(fā)明的第一發(fā)明所涉及的冷凍空調(diào)裝置，在使用依次連接壓縮機(jī)、熱源側(cè)熱交換器、減壓裝置、利用側(cè)熱交換器而使制冷劑循環(huán)的制冷劑回路和對上述制冷劑沒有相互溶解性或相互溶解性非常小的冷凍機(jī)油的冷凍循環(huán)中，液體制冷劑在從上述冷凍循環(huán)的上方流向下方的下降管中的制冷劑流速成為使在制冷劑中浮游的上述冷凍機(jī)油下降的流速以上，由此，在液體管線內(nèi)的冷凍機(jī)油的滯留不會發(fā)生，向壓縮機(jī)的油的返回良好。
本發(fā)明的第二發(fā)明所涉及的冷凍空調(diào)裝置，改變上述下降管的內(nèi)徑來調(diào)整制冷劑流速，由此，不進(jìn)行復(fù)雜的機(jī)器的安裝和變更，就能使液體制冷劑流動的下降管中的制冷劑流速成為使在制冷劑中浮游的上述冷凍機(jī)油下降的流速以上。
本發(fā)明的第三發(fā)明所涉及的冷凍空調(diào)裝置，改變壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)來調(diào)整制冷劑流速，由此，不變更制冷劑回路的基本設(shè)計，就能使液體制冷劑流動的下降管中的制冷劑流速成為使在制冷劑中浮游的上述冷凍機(jī)油下降的流速以上。
本發(fā)明的第四發(fā)明所涉及的冷凍空調(diào)裝置，使作為包含在冷凍循環(huán)中進(jìn)行循環(huán)的冷凍機(jī)油的烷基苯類油的液體制冷劑的碳?xì)浞锏牧魉贋?.08m/s以上，由此，在液體管線內(nèi)作為油滴浮游的冷凍機(jī)油即使在下降管中也能確實(shí)地與液體制冷劑一起流動，液體管線內(nèi)的冷凍機(jī)油不會發(fā)生滯留。
本發(fā)明的第五發(fā)明所涉及的冷凍空調(diào)裝置，把在處于液體制冷劑從冷凍循環(huán)的上方流向下方的下降管中的制冷劑中浮游而流動的冷凍機(jī)油的油滴進(jìn)行細(xì)微化，由此，即使液體制冷劑的流速緩慢，油滴也能與液體制冷劑一起流動，而不會在液體管線內(nèi)滯留。
本發(fā)明的第六發(fā)明所涉及的冷凍空調(diào)裝置，通過設(shè)在下降管的上方中的細(xì)微化元件來使油滴細(xì)微化，由此，能夠以下降管內(nèi)的流速流動，而不會在下降管內(nèi)帶來冷凍機(jī)油的滯留。
本發(fā)明的第七發(fā)明所涉及的冷凍空調(diào)裝置，通過設(shè)有僅通過成為必要的大小以下的油滴的孔的板來使油滴細(xì)微化，由此，難于形成液體制冷劑的流動阻力，就能減少壓力損耗，不會產(chǎn)生冷凍機(jī)油的滯留。
本發(fā)明的第八發(fā)明所涉及的冷凍空調(diào)裝置，使對在冷凍循環(huán)內(nèi)進(jìn)行循環(huán)的制冷劑相互溶解性非常小的冷凍機(jī)油的含有量成為液體制冷劑的溶解率以下，而且，由于在液體管線內(nèi)冷凍機(jī)油不會成為油滴，則在管線內(nèi)冷凍機(jī)油不會分離滯留。
本發(fā)明的第九發(fā)明所涉及的冷凍空調(diào)裝置，使通過設(shè)在壓縮機(jī)排出管線的中途的油分離器從制冷劑分離出的冷凍機(jī)油返回壓縮機(jī)，由此，就能防止壓縮機(jī)內(nèi)的油的不足，不會降低相對于壓縮機(jī)內(nèi)的滑動部的潤滑性、耐磨性。
本發(fā)明的第十發(fā)明所涉及的冷凍空調(diào)裝置，在連接從熱源側(cè)熱交換器出口到減壓裝置入口的管線的中途設(shè)置油分離器，設(shè)置使從制冷劑分離出來的冷凍機(jī)油返回壓縮機(jī)的冷凍循環(huán)，并且，由于能夠防止在制冷時冷凍機(jī)油流入利用側(cè)熱交換器，則不會引起熱交換器的效率降低，并且，由于向壓縮機(jī)的油返回變得良好，就能防止驅(qū)動部的磨耗。
本發(fā)明的第十一發(fā)明所涉及的冷凍空調(diào)裝置，在使冷凍機(jī)油從油分離器返回壓縮機(jī)的回油管的中途設(shè)置阻止油分離器內(nèi)的制冷劑流出到壓縮機(jī)側(cè)的開閉器，由此，就能防止在制暖時制冷劑短路而流入壓縮機(jī)中，而不會損害能量效率。
本發(fā)明的第十二發(fā)明所涉及的冷凍空調(diào)裝置，增大從熱源側(cè)熱交換器出來的制冷劑的過冷卻度來降低油分離器內(nèi)的液體制冷劑溫度，由此，提高冷凍機(jī)油的分離能力，在冷凍循環(huán)內(nèi)冷凍機(jī)油難于分離而形成油滴。
本發(fā)明的第十三發(fā)明所涉及的冷凍空調(diào)裝置，使向作為在冷凍循環(huán)中進(jìn)行循環(huán)的冷凍機(jī)油的烷基苯類油的液體制冷劑的碳?xì)浞锏娜芙饴蕿?.8％以下，由此，在冷凍循環(huán)中冷凍機(jī)油不會分離而產(chǎn)生油滴，而不會帶來管線內(nèi)冷凍機(jī)油滯留引起的能量效率的損失。
本發(fā)明的第十四發(fā)明所涉及的冷凍空調(diào)裝置，油分離器內(nèi)的液體制冷劑溫度通過設(shè)在油分離器內(nèi)或者設(shè)在油分離器上游的熱交換器來進(jìn)行冷卻而降溫，由此，在制冷時從作為冷凝器的熱源側(cè)熱交換器的出口的液體制冷劑中分離出冷凍機(jī)油并返回到壓縮機(jī)中，同時，能夠大幅度削減流入作為蒸發(fā)器工作的利用側(cè)熱交換器內(nèi)的冷凍機(jī)油的量，因此，就能防止由在傳熱管內(nèi)滯留的油引起的傳熱性能的降低，而能夠得到能量效率高的冷凍空調(diào)裝置。
本發(fā)明的第十五發(fā)明所涉及的冷凍空調(diào)裝置，設(shè)置作為本體容器徑部的油分離器，使包含作為在油分離器中流過的碳?xì)浞锏闹评鋭┖妥鳛橥榛筋愑偷睦鋬鰴C(jī)油的制冷劑的流速為0.08m/s以下，由此，在冷凍循環(huán)中，油不會分離而成為油滴，而不會帶來因在管線內(nèi)冷凍機(jī)油滯留所引起的能量效率的損失。
權(quán)利要求
1.一種冷凍空調(diào)裝置，在使用依次連接壓縮機(jī)、熱源側(cè)熱交換器、減壓裝置、利用側(cè)熱交換器而使制冷劑循環(huán)的制冷劑回路和對上述制冷劑沒有相互溶解性或相互溶解性非常小的冷凍機(jī)油的冷凍循環(huán)中，使對在上述冷凍循環(huán)內(nèi)進(jìn)行循環(huán)的冷凍機(jī)油的含有量成為冷凍循環(huán)溫度中的液體制冷劑的溶解率以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凍空調(diào)裝置，其特征在于，制冷劑回路包括使通過設(shè)在壓縮機(jī)排出管線的中途的油分離器來從制冷劑分離出的冷凍機(jī)油返回壓縮機(jī)的回路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凍空調(diào)裝置，其特征在于，制冷劑回路在連接從熱源側(cè)熱交換器出口到減壓裝置入口的管線的中途具有油分離器，設(shè)置使從制冷劑分離出來的冷凍機(jī)油返回壓縮機(jī)的回路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凍空調(diào)裝置，其特征在于，制冷劑回路在使冷凍機(jī)油從油分離器返回壓縮機(jī)的回油管的中途設(shè)置阻止油分離器內(nèi)的制冷劑流出到壓縮機(jī)側(cè)的開閉器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凍空調(diào)裝置，其特征在于，調(diào)整在冷凍循環(huán)內(nèi)進(jìn)行循環(huán)的冷凍機(jī)油的向液體制冷劑的溶解率，使從熱源側(cè)熱交換器出來的制冷劑所投入的油分離器內(nèi)的液體制冷劑溫度低于通過油分離器以后的制冷劑回路中的下降管的液體制冷劑溫度，并使熱源側(cè)熱交換器出口中的制冷劑的過冷卻度高以便處于溶解范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凍空調(diào)裝置，其特征在于，在冷凍循環(huán)內(nèi)進(jìn)行循環(huán)的冷凍機(jī)油的含有量，在作為制冷劑的碳?xì)浞锖妥鳛槔鋬鰴C(jī)油的烷基苯類油中，成為0.8％以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的冷凍空調(diào)裝置，其特征在于，油分離器內(nèi)的液體制冷劑溫度通過設(shè)在油分離器內(nèi)或者設(shè)在油分離器上游的熱交換器來進(jìn)行冷卻而降溫。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凍空調(diào)裝置，其特征在于，制冷劑回路設(shè)置作為本體容器徑部的油分離器，使包含作為在其中流過的碳?xì)浞锏闹评鋭┖妥鳛橥榛筋愑偷睦鋬鰴C(jī)油的制冷劑的流速為0.08m/s以下。
全文摘要
一種冷凍空調(diào)裝置,在使用依次連接壓縮機(jī)、熱源側(cè)熱交換器、減壓裝置、利用側(cè)熱交換器而使制冷劑循環(huán)的制冷劑回路和對上述制冷劑沒有相互溶解性或相互溶解性非常小的冷凍機(jī)油的冷凍循環(huán)中,使對在上述冷凍循環(huán)內(nèi)進(jìn)行循環(huán)的冷凍機(jī)油的含有量成為冷凍循環(huán)溫度中的液體制冷劑的溶解率以下。
文檔編號F25B49/02GK1389682SQ0210855
公開日2003年1月8日 申請日期2002年3月27日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月19日
發(fā)明者隅田嘉裕, 中山雅弘, 鈴木聰, 舟山功, 森下國博 申請人:三菱電機(jī)株式會社