專利名稱：熱泵裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及采用雙級壓縮型壓縮機的熱泵裝置。
背景技術：
周知具有包括壓縮機、氣體冷卻器、減壓裝置與蒸發(fā)器的制冷循環(huán)，能構(gòu)成為將此氣體冷卻器加熱的水提供使用的熱泵式給熱水裝置。
這種裝置歷來在制冷循環(huán)中是把含氯的氟里昂(HCFC22等)用作制冷劑，而這從保護臭氧層的觀點考慮，正對其使用加以限制，但即令是作為上述致冷劑替代物的不含氯的氟里昂(HFC)，由于其地球暖化系數(shù)高，在防止地球變暖的京都會議(COP3)中，已被指認為限制使用物質(zhì)。
為此，不用氟里昂這類合成物而將自然界存在的物質(zhì)用作制冷循環(huán)中制冷劑的工作正積極開展，特別是已進行研究將CO2致冷劑用于制冷循環(huán)中。
在使用CO2制冷劑時，由于制冷循環(huán)的高壓側(cè)成為超臨界的遷臨界循環(huán)(Transcritical cycle)，在熱泵式的給熱水裝置供給熱水情形，可以期望于水的升溫幅度大的加熱過程中獲得高的制冷系數(shù)。
與以上所述相反，必須以高壓壓縮制冷劑，故近年內(nèi)對壓縮機采用的是內(nèi)部中間壓力雙級壓縮型壓縮機。
此種壓縮機中多數(shù)情形下是將構(gòu)成制冷循環(huán)的設備等作為熱泵裝置設于戶外，例如在冬季等多數(shù)情形下需要對蒸發(fā)器進行除霜作業(yè)。
在上述情形下，使壓縮機排出的致冷劑繞過氣體冷卻器與減壓裝置，供給蒸發(fā)器，利用制冷劑的熱來加熱此蒸發(fā)器進行除霜的熱氣除霜作業(yè)雖屬普通，但并未提出有使用雙級壓縮型壓縮機時的除霜回路。
為此，本發(fā)明的目的在于解決上述已有技術中存在的問題，提供能在使用雙級壓縮型壓縮機中可進行高效除霜作業(yè)的熱泵裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的熱泵裝置具有包括壓縮機、氣體冷卻器、減壓裝置與蒸發(fā)器的制冷循環(huán)，取可由上述氣體冷卻器加熱水的結(jié)構(gòu)，其特征在于，上述壓縮機采用將在第一級壓縮到中間壓力的制冷劑的全部或其一部分由機殼內(nèi)導入第二級而在此第二級中將此中間壓力制冷劑壓縮到高壓而排出的雙級壓縮型壓縮機，且具有將上述壓縮機第一級的中間壓力制冷劑繞過上述氣體冷卻器與上述減壓裝置而導向上述蒸發(fā)器的除霜回路。
本發(fā)明的權利要求1記述的熱泵裝置的特征在于，它還具有將上述壓縮機的第二級的高壓制冷劑繞過上述氣體冷卻器與上述減壓裝置導向上述蒸發(fā)器的高壓除霜回路。
本發(fā)明的權利要求1或2記述的熱泵裝置的特征在于，在上述制冷循環(huán)中充填使用在高壓側(cè)于超臨界區(qū)域內(nèi)工作的制冷劑。
本發(fā)明的權利要求1至3中任一項記述的熱泵裝置的特征在于，上述制冷劑為CO2制冷劑。
本發(fā)明的權利要求1至4中任一項記述的熱泵裝置的特征在于，在上述除霜回路中設有能對壓縮機的機殼內(nèi)抽真空的開關閥。
本發(fā)明的權利要求1至5中任一項記述的熱泵裝置的特征在于，上述第一級的中間壓力制冷劑的油混合比小于上述第二級的高壓制冷劑的油混合比。
本發(fā)明的熱泵裝置具有包括壓縮機、氣體冷卻器、減壓裝置與蒸發(fā)器的制冷循環(huán)，取可由上述氣體冷卻器加熱水的結(jié)構(gòu)，其特征在于，在上述制冷循環(huán)中充填使用在高壓側(cè)于超臨界區(qū)域內(nèi)工作的制冷劑，上述壓縮機采用將在第一級壓縮到中間壓力的制冷劑的全部或其一部分由機殼內(nèi)導入第二級而在此第二級中將此中間壓力制冷劑壓縮到高壓而排出的雙級壓縮型壓縮機，且具有將上述壓縮機第一級的中間壓力制冷劑和/或第二級的高壓制冷劑繞過上述氣體冷卻器與上述減壓裝置而導向上述蒸發(fā)器的除霜回路。
本發(fā)明的權利要求7記述的熱泵裝置的特征在于，上述制冷劑是CO2是制冷劑。
本發(fā)明的權利要求7或8中任一項記述的熱泵裝置的特征在于，在上述除霜回路中設有能對壓縮機的機殼內(nèi)抽真空的開關閥。
本發(fā)明的權利要求7至9中任一項記述的熱泵裝置的特征在于，上述第一級的中間壓力制冷劑的油混合比小于上述第二級的高壓制冷劑的油混合比。
根據(jù)本發(fā)明，能在使用內(nèi)部中間壓力雙級壓縮型壓縮機時作高效除霜運轉(zhuǎn)。


圖1是示明本發(fā)明的熱泵裝置一實施形式的回路圖，圖2是示明另一實施形式的回路圖，圖3是示明又一實施形式的回路圖，圖4是示明又另一實施形式的回路圖。
具體實施形式下面根據(jù)

本發(fā)明一實施形式。
圖1示明采用雙節(jié)壓縮型旋轉(zhuǎn)式壓縮機的熱泵裝置。1表示壓縮機，在此壓縮機1中，通過以實線所示的制冷劑管道，順次連接著氣體冷卻器(高壓側(cè)熱交換器)3、減壓裝置(膨脹閥)5、蒸發(fā)器(低壓側(cè)熱交換器)7、形成制冷循環(huán)。
在上述制冷循環(huán)中使用CO2制冷劑。CO2制冷劑的臭氧破壞系數(shù)為0而地球暖化系數(shù)為1，因而對環(huán)境的負荷小，且無毒性與可燃性同時價廉。應用這種CO2制冷劑時，制冷循環(huán)的高壓側(cè)成為超臨界的遷臨界循環(huán)(Transcritical Cycle)，因而能如熱泵式給熱水裝置中給熱水的情形那樣，可以期望在水的升溫幅度大的加熱過程有高的制冷系數(shù)(COP)。
與以上所述相反，必須將制冷劑壓縮到高壓，而壓縮機1則采用內(nèi)部中間壓力雙級壓縮型壓縮機。
此內(nèi)部中間壓力雙級壓縮型壓縮機1構(gòu)成為具有在機殼11內(nèi)部的電動機部2和由此電動機部2驅(qū)動的壓縮部13。此壓縮部13具有二級壓縮結(jié)構(gòu)，包括第一級壓縮部15和第二級壓縮部17。
從第一級壓縮部15的吸入口15A吸入的制冷劑于此壓縮部15壓縮至中間壓力P1后，一旦從排出口15B完全排入到機殼11內(nèi)后，經(jīng)此機殼11內(nèi)部，再通過管道21導引到第二級壓縮部17的吸入口17A，在此第二級壓縮部17壓縮成高壓P2，由排出口17B排出。
上述氣體冷卻器3由CO2制冷劑流過的制冷劑盤管9與為水流過的水盤管10組成，此水盤管10經(jīng)水管道與圖示中省略的熱水槽連接。水管上連接有未圖示的循環(huán)泵，由此循環(huán)泵驅(qū)動，使熱水槽中的水沿氣體冷卻器3循環(huán)，在此被加熱而將熱水貯存于熱水槽中。
上述熱泵裝置是作為熱泵單元設于戶外的，故需對附著于蒸發(fā)器7的霜進行除霜處理。
為此，本實施形式中設有使壓縮機1的第二級17的高壓P2制冷劑繞過氣體冷卻器3與減壓裝置5以導入蒸發(fā)器7的，包括有除霜用電磁閥31和分流管32的熱氣體除霜回路33。在這種由熱氣體進行除霜的作業(yè)中將分流管32中所設的通常為關閉的除霜用電磁閥31打開。
進行這種除霜作業(yè)后，壓縮機1的高壓制冷劑輸送給蒸發(fā)器7，使蒸發(fā)器7加熱而除去附著的霜。
本實施形式能在使用內(nèi)部中間壓力雙級壓縮型壓縮機1時以良好的效率進行除霜作業(yè)。
在除霜作業(yè)中，高壓P2的制冷劑導入到氣體冷卻器3中，因而除霜作業(yè)時氣體冷卻器3的溫度下降得少，故通?？煽s短變換到再啟動時穩(wěn)定運轉(zhuǎn)的時間。
但在進行上述除霜作業(yè)時，由于壓縮機1的高壓P2的制冷劑直接供給于蒸發(fā)器7，機殼11的內(nèi)壓變得比排出壓P2高，于是制冷劑浸入機殼11內(nèi)，壓縮機1的葉片將不再有背壓，有時會發(fā)生所謂的葉片跳動或是產(chǎn)生異常聲音。機殼11的內(nèi)壓之所以升高，例如是由于壓縮機1的第一級的放泄容積大于第二級的放泄容積，或是由于制冷劑循環(huán)路徑的阻力平衡破壞。當制冷劑侵入機殼11之內(nèi)，制冷劑循環(huán)量不足，不能充分地除霜。
圖2示明另一實施形式。
在此另一實施形式中，設有用來將壓縮機1的第一級15的中間壓力P1制冷劑繞過氣體冷卻器3與減壓裝置5導入蒸發(fā)器7的，包含除霜用電磁閥131與分流管132的熱氣除霜回路133。在此除霜作業(yè)中，設于分流管132中通常為關閉的除霜用電磁閥131打開。
此時，由于中間壓力P1的制冷劑導入蒸發(fā)器7，機殼11的內(nèi)壓不會升高到大于排出壓力P2，由于這兩者的壓差小，就能防止制冷劑侵入機殼11之內(nèi)或因葉片跳動而引起壓縮機1發(fā)生異常聲音。
另一方面，在這種壓縮機1中，于第一級排出的中間壓力P1的制冷劑中所含凍機油的混合比例與第二級排出的高壓P2的致冷劑中所含冷凍機油的混合比是不同的。具體地說，中間壓力P1的制冷劑中所含冷凍機油的混合比一般低于高壓P2的制冷劑中所含冷凍機油的混合比。
因此，本實施形式與圖1所示的相比，能夠減少除霜作業(yè)中冷凍機油的排出量，充分確保機殼內(nèi)的余存冷凍機油量，從而能提高壓縮機1的耐用性。
圖3示明又一實施形式。
在此實施形式中，除圖2的除霜回路133之外，還設有用于將壓縮機1的第二級17的高壓P2的制冷劑繞過氣體冷卻器3與減壓裝置5導入蒸發(fā)器7的，包含除霜用中間電磁閥231與分流管232熱氣除霜回路233。在除霜作業(yè)中，通常時關閉的這兩個除霜用電磁閥131、231即打開。本實施形式能取得與圖2的實施形式相同的效果。
但在組裝這種熱泵裝置時，是在將已達內(nèi)部中間壓力的壓縮機1的機殼兒內(nèi)部抽真空后，將制冷劑封入此制冷循環(huán)之內(nèi)。在將其抽真空時，當從第一級的吸入口或是從第二級的排出口的某一方或是從此兩方抽真空，其中任何一種抽真空方式，其操作都是很困難的。
這一實施形式由于在分流管323中設有除霜用中間電磁閥231，故能由此抽真空。因而，在機殼11內(nèi)抽真空變得容易，能減少制冷循環(huán)內(nèi)雜質(zhì)氣體的殘余量，減少制冷循環(huán)內(nèi)循環(huán)的冷凍機油耐久性的惡化而提高壓縮機1的耐用性。
圖4示明又另一實施形式此實施形式與圖3實施形式的結(jié)構(gòu)基本相同，相異的結(jié)構(gòu)在于，壓縮機1中第一級的制冷劑不是全部而是以其一部分供給于機殼11內(nèi)，余剩部分則是從第一級的排出口15B經(jīng)管道51直接供給第二級的吸入口17A。本結(jié)構(gòu)能取得與上述實施形式基本相同的效果，而本壓縮機也可以采用圖1的除霜回路與圖2的除霜電路等。
上面根據(jù)實施形式說明了本發(fā)明，但顯然本發(fā)明不局限于這些實施形式。
工業(yè)上利用的可能性如上所述，本發(fā)明適用于使用內(nèi)部中間壓力雙級壓縮型壓縮機時能以高效進行除霜作業(yè)的熱泵裝置。
權利要求
1.熱泵裝置，它具有包括壓縮機、氣體冷卻器、減壓裝置與蒸發(fā)器的制冷循環(huán)，且可由上述氣體冷卻器加熱水，其特征在于，上述壓縮機采用將在第一級壓縮到中間壓力的制冷劑的全部或其一部分由機殼內(nèi)導入第二級而在此第二級中將此中間壓力制冷劑壓縮到高壓而排出的雙級壓縮型壓縮機，且具有將上述壓縮機第一級的中間壓力制冷劑繞過上述氣體冷卻器與上述減壓裝置而導向上述蒸發(fā)器的除霜回路。
2.權利要求1記述的熱泵裝置，其特征在于，它還具有將上述壓縮機第二級的高壓制冷劑繞過上述氣體冷卻器與上述減壓裝置導向上述蒸發(fā)器的高壓除霜回路。
3.權利要求1或2記述的熱泵裝置，其特征在于，在上述制冷循環(huán)中充填使用在高壓側(cè)于超臨界區(qū)域內(nèi)工作的制冷劑。
4.權利要求1至3中任一項記述的熱泵裝置，其特征在于，上述制冷劑為CO2制冷劑。
5.權利要求1至4中任一項記述的熱泵裝置，其特征在于，在上述除霜回路中設有能對壓縮機的機殼內(nèi)抽真空的開關閥。
6.權利要求1至5中任一項記述的熱泵裝置，其特征在于，上述第一級的中間壓力制冷劑的油混合比小于上述第二級的高壓制冷劑的油混合比。
7.熱泵裝置，它具有包括壓縮機、氣體冷卻器、減壓裝置與蒸發(fā)器的制冷循環(huán)，且可由上述氣體冷卻器加熱水，其特征在于，在上述制冷循環(huán)中充填使用在高壓側(cè)于超臨界區(qū)域內(nèi)工作的制冷劑，上述壓縮機采用將在第一級壓縮到中間壓力的制冷劑的全部或其一部分由機殼內(nèi)導入第二級而在此第二級中將此中間壓力制冷劑壓縮到高壓而排出的雙級壓縮型壓縮機，且具有將上述壓縮機第一級的中間壓力制冷劑和/或第二級的高壓制冷劑繞過上述氣體冷卻器與上述減壓裝置而導向上述蒸發(fā)器的除霜回路。
8.權利要求7記述的熱泵裝置，其特征在于，上述制冷劑是CO2制冷劑。
9.權利要求7或8中任一項記述的熱泵裝置，其特征在于，在上述除霜回路中設有能對壓縮機的機殼內(nèi)抽真空的開關閥。
10.權利要求7至9中任一項記述的熱泵裝置，其特征在于，上述第一級的中間壓力制冷劑的油混合比小于上述第二級的高壓制冷劑的油混合比。
全文摘要
具有包括壓縮機1、氣體冷卻器3、減壓裝置5與蒸發(fā)器7的制冷循環(huán)，且構(gòu)成為能由上述氣體冷卻器3將水加熱的熱泵裝置，其特征在于，上述壓縮機1，采用將在第一級壓縮到中間壓力的制冷劑通過機殼11內(nèi)導入第二級中而在此第二級中則將此中間壓力制冷劑壓縮到高壓再排出的雙級壓縮型壓縮機，同時具有將上述壓縮機1的第一級的中間壓力制冷劑繞過氣體冷卻器3與減壓裝置5導入蒸發(fā)器7的除霜回路33。
文檔編號F25B1/10GK1464964SQ02802618
公開日2003年12月31日 申請日期2002年7月2日 優(yōu)先權日2001年7月2日
發(fā)明者山崎晴久, 向山洋 申請人:三洋電機株式會社