專利名稱：用于寒冷地區(qū)的熱泵空調(diào)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是1996年2月2日遞交的名稱為“用于寒冷地區(qū)的熱泵空調(diào)機(jī)”的第96102111.X號專利申請的分案申請。
本發(fā)明涉及進(jìn)行房間加熱及房間制冷的熱泵空調(diào)機(jī)，特別涉及適合在冬季室外氣溫很低的寒冷地區(qū)使用的房間加熱效率高的熱泵空調(diào)機(jī)。
空氣熱源式熱泵空調(diào)機(jī)作為進(jìn)行房間加熱及房間制冷的空調(diào)機(jī)已經(jīng)普及。作為空氣熱源式熱泵空調(diào)機(jī)的例子，有使用由壓縮機(jī)、室外空氣熱交換器、室外送風(fēng)機(jī)、減壓裝置等構(gòu)成的室外機(jī)組，和由室內(nèi)空氣熱交換器、室內(nèi)送風(fēng)機(jī)、減壓裝置等構(gòu)成的室內(nèi)機(jī)組組合而成的室外空氣熱源式熱泵空調(diào)機(jī)。同時使用此室外熱源式熱泵空調(diào)機(jī)和煤油作為面向寒冷地區(qū)使用的房間加熱機(jī)有多種提案。其一例記載在日本專利特開平3-211367號公報或日本冷凍協(xié)會雜志第69卷第800號第14頁～16頁上。在此煤油兼用空調(diào)機(jī)中，在冬季當(dāng)室外空氣溫度高的清況下使用空氣熱源式熱泵空調(diào)機(jī)，在室外空氣溫度低的情況下使用煤油。
另外，在日本專利特開平3-59349號公報上揭示了利用了冷凍循環(huán)的低溫側(cè)的冷凍機(jī)上，具有在渦旋壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹器和向渦旋壓縮機(jī)的機(jī)構(gòu)部中噴射液態(tài)制冷劑的制冷劑回路的例子。
室外空氣熱源式熱泵空調(diào)機(jī)普及的原因在于只要使用開關(guān)就能很容易地進(jìn)行房間加熱或房間制冷。但是，室外空氣熱源式熱泵空調(diào)機(jī)具有若室外空氣溫度降低則房間加熱能力降低，制冷系數(shù)(＝房間加熱能力/電力輸入)也下降的缺點(diǎn)。因而，在已有的室外空氣熱源式熱泵空調(diào)機(jī)中，室外空氣溫度在某溫度，一般是在-10℃以下，強(qiáng)制執(zhí)行停止控制，或由于房間加熱能力下降室內(nèi)空氣溫度下降，而不能作為房間加熱機(jī)使用。
進(jìn)而還存在若室外空氣溫度低，制冷系數(shù)低，房間加熱費(fèi)用增加的問題。
另一方面，作為要解決室外空氣熱源式熱泵空調(diào)機(jī)的此問題，而同時使用室外空氣熱源式熱泵空調(diào)機(jī)和煤油的上述已有技術(shù)記載的方法，必須在因室外空氣溫度低而切換至煤油房間加熱時補(bǔ)給煤油。這與只使用電的室外空氣熱源式熱泵空調(diào)機(jī)相比，在使用方便方面非常遜色。而且，由于空調(diào)機(jī)的構(gòu)成復(fù)雜，使原始成本增大。
另外，在上述已有技術(shù)的最后記載的方法中，是在冷凍機(jī)中在渦旋壓縮機(jī)中采用液體噴射回路，但在利用低溫室外空氣構(gòu)成進(jìn)行房間加熱的冷凍循環(huán)這一點(diǎn)絲毫未加考慮。
本發(fā)明的目的是提供一種即使室外空氣溫度很低時也能發(fā)揮高的房間加熱能力，且房間加熱費(fèi)用也與煤油加熱房間相同的室外空氣熱源式熱泵空調(diào)機(jī)。即，提供一種即使室外空氣溫度在未到-15℃的低溫下也能發(fā)揮高的房間加熱能力和高的制冷系數(shù)，且可以得到舒適的室內(nèi)環(huán)境溫度的室外空氣熱源式熱泵空調(diào)機(jī)。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種把重點(diǎn)放在適合于寒冷地區(qū)的房間加熱能力上的室外空氣熱源式熱泵空調(diào)機(jī)。
本發(fā)明的進(jìn)一步的另一目的在于提供利用潔凈能源的寒冷地區(qū)用熱泵空調(diào)機(jī)。
另外，本發(fā)明以用簡單的構(gòu)成以低價提供寒冷地區(qū)用室外空氣熱源式熱泵空調(diào)機(jī)為目的。
進(jìn)而，本發(fā)明還以提供即使室外空氣溫度很低也能發(fā)揮高的房間加熱能力，且房間加熱費(fèi)用也與煤油加熱相當(dāng)?shù)氖彝饪諝鉄嵩词綗岜眉訜岱块g專用機(jī)為目的。
為了實現(xiàn)上述目的的本發(fā)明的第1狀態(tài)是至少順序連接熱源側(cè)熱交換器，減壓裝置，使用側(cè)熱交換器，渦旋形壓縮機(jī)，形成冷凍循環(huán)，設(shè)置有向該渦旋壓縮機(jī)的壓縮機(jī)構(gòu)部中噴射液態(tài)制冷劑的制冷劑回路。
第2狀態(tài)是從室外空氣溫度不足-15℃的室外空氣中汲取熱能進(jìn)行房間加熱運(yùn)轉(zhuǎn)的面向寒冷地區(qū)的熱泵空調(diào)機(jī)，就是至少按順序連接熱源側(cè)熱交換器，減壓裝置，使用側(cè)熱交換器、渦旋形壓縮機(jī)，形成冷凍循環(huán)。
第3狀態(tài)是從室外空氣溫度不滿-15℃的室外空氣中汲取熱能進(jìn)行房間加熱運(yùn)轉(zhuǎn)的面向寒冷地區(qū)的熱泵空調(diào)機(jī)，至少是按順序連接熱源側(cè)熱交換器、減壓裝置、使用側(cè)熱交換器、渦旋式壓縮機(jī)，構(gòu)成冷凍循環(huán)，并具備有向上述渦旋壓縮機(jī)的壓縮機(jī)構(gòu)部分中噴射循環(huán)于此冷凍循環(huán)內(nèi)的液態(tài)制冷劑的一部分的制冷劑回路。
理想的是將上述渦旋壓縮機(jī)的渦旋的渦旋數(shù)設(shè)置成3以上。
理想的是在前述渦旋壓縮機(jī)的渦旋機(jī)構(gòu)部上設(shè)置排泄閥。
進(jìn)而更理想的是前述渦旋壓縮機(jī)是轉(zhuǎn)速可變的渦旋壓縮機(jī)，設(shè)置有此渦旋壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速控制裝置。
再有理想的是將前述熱源側(cè)熱交換器的傳熱面積設(shè)置成前述使用側(cè)熱交換器的傳熱面積的3倍以上。
第4狀態(tài)是將室外空氣作為熱源，在室外空氣不滿-15℃時能進(jìn)行房間加熱運(yùn)轉(zhuǎn)的空氣熱源泵空調(diào)機(jī)，至少按順序配管連接室外空氣熱交換器、電動式制冷劑控制閥、室內(nèi)熱交換器、四通閥、渦旋形壓縮機(jī)，形成冷凍循環(huán)，具備有向該室外熱交換器輸送室外空氣的室外送風(fēng)機(jī)、向該室內(nèi)熱交換器輸送室內(nèi)空氣的室內(nèi)送風(fēng)機(jī)、向該渦旋壓縮機(jī)的壓縮機(jī)構(gòu)部中噴射循環(huán)于前述冷凍循環(huán)內(nèi)的液態(tài)制冷劑的液態(tài)制冷劑噴射回路、控制前述渦旋壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)控制裝置、控制上述室外送風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的室外送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)控制裝置、控制前述室內(nèi)送風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的室內(nèi)送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制裝置、控制前述電動式制冷劑控制閥的開度的制冷劑控制閥控制裝置。
理想的是將前述室外熱交換器的傳熱面積設(shè)置成前述室內(nèi)熱交換器的傳熱面積的3倍以上。
另外，至少可以由前述室外空氣交換器和前述渦旋形壓縮機(jī)構(gòu)成室外機(jī)組，由室內(nèi)空氣熱交換器和室內(nèi)送風(fēng)機(jī)構(gòu)成室內(nèi)機(jī)組。
進(jìn)而也可以將一臺前述室外機(jī)組和多個前述室內(nèi)機(jī)組組合起來。
第5狀態(tài)是將室外空氣作為熱源，在室外空氣溫度不滿-15℃時能進(jìn)行房間加熱運(yùn)轉(zhuǎn)的面向寒冷地區(qū)的熱泵空調(diào)機(jī)，具備至少將室外空氣熱交換器、電動式制冷劑控制閥、四通閥、渦旋壓縮機(jī)按順序配管連接形成的第1循環(huán)，和將室內(nèi)熱交換器和熱媒體輸送裝置按順序配管連接形成的第2循環(huán)，和將循環(huán)于前述第1循環(huán)的制冷劑和循環(huán)于前述第2循環(huán)的流體進(jìn)行熱交換的中間熱交換器，設(shè)置有向前述渦旋壓縮機(jī)的壓縮機(jī)構(gòu)部中噴射循環(huán)于前述第1循環(huán)的液態(tài)制冷劑的制冷劑回路。
理想的是前述室外機(jī)組是5馬力，前述室內(nèi)機(jī)組設(shè)置成相當(dāng)3馬力。
進(jìn)而在以上記敘中理想是的前述渦旋壓縮機(jī)壓力在4.5至8間成為最高效率。
在本發(fā)明的室外空氣熱源熱泵中，在房間加熱時，使制冷劑按渦旋壓縮機(jī)、使用側(cè)熱交換器、減壓裝置、室外空氣熱交換器、渦旋壓縮機(jī)的順序循環(huán)，向壓縮機(jī)構(gòu)部中噴射在使用側(cè)熱交換器中冷凝成的液態(tài)制冷劑的一部分。另外，對應(yīng)于室內(nèi)空氣溫度的狀況控制渦旋壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速。在室外氣溫低時，邊通過液態(tài)噴射進(jìn)行壓縮機(jī)冷卻，邊使渦旋壓縮機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，可以進(jìn)行高房間加熱能力運(yùn)轉(zhuǎn)，得到針對寒冷地區(qū)的熱泵空調(diào)機(jī)。進(jìn)而，由于在此低室外溫度時渦旋壓縮機(jī)可以在高壓力下運(yùn)轉(zhuǎn)，因而通過增加渦旋的圈數(shù)，或在渦旋壓縮機(jī)的排泄口設(shè)置閥，就可以實現(xiàn)高效率運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，伴隨渦旋壓縮機(jī)的高壓力比化的高溫化通過將從液態(tài)噴射回路供給的液態(tài)制冷劑提供給壓縮機(jī)內(nèi)，就可以適宜地保持壓縮機(jī)驅(qū)動電機(jī)的線圈溫度，制冷劑排泄溫度。
通過如此構(gòu)成室外空氣熱源熱泵空調(diào)機(jī)，即使室外空氣溫度不足-15℃，也能通過高壓力比運(yùn)轉(zhuǎn)壓縮機(jī)進(jìn)行高效率運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，由于壓縮機(jī)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)可以發(fā)揮高的房間加熱能力。即，不用煤油和其它電以外的能源，得到針對室外溫度不足-15℃的寒冷地區(qū)的熱泵空調(diào)機(jī)。另外，因為不使壓縮機(jī)溫度過高，所以可以得到高的可靠性。
進(jìn)而，由于是適合寒冷地區(qū)的構(gòu)成，即由于增加室外機(jī)熱交換器的傳熱面積，因而可以得到房間加熱能力提高了的熱泵空調(diào)機(jī)。


圖1是展示扎幌的氣象數(shù)據(jù)的圖。
圖2是本發(fā)明的室外空氣熱源熱泵空調(diào)機(jī)的一實施例的構(gòu)成圖。
圖3是在本發(fā)明中使用的渦旋壓縮機(jī)的一實施例的縱斷面圖。
圖4是在本發(fā)明中使用的渦旋壓縮機(jī)的固定渦旋和旋轉(zhuǎn)渦旋部的一實施例的橫面圖。
圖5是展示渦旋壓縮機(jī)的特性例子的曲線圖。
圖6是展示在圖2中展示的空調(diào)機(jī)的控制系統(tǒng)的一實施例的方框圖。
圖7是在莫里爾熱力學(xué)計算圖上展示房間加熱運(yùn)轉(zhuǎn)時的冷凍循環(huán)的說明圖。
圖8是展示室外空氣溫度和房間加熱能力關(guān)系的說明圖。
圖9是展示壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率和壓縮機(jī)的壓力比的關(guān)系的說明圖。
圖10是展示房間加熱能力和實際的房間負(fù)荷的關(guān)系的說明圖。
圖11是展示分離型空調(diào)機(jī)的室外機(jī)組和室內(nèi)機(jī)組的配置的圖。
圖12是房間加熱專用空調(diào)機(jī)的一實施例的構(gòu)成圖。
圖13是連接多臺室內(nèi)機(jī)組的空調(diào)機(jī)的一實施例的構(gòu)成圖。
圖14是為了進(jìn)行室內(nèi)加熱和制冷而使用二次媒體的空調(diào)機(jī)的一實施例的構(gòu)成圖。
圖15是展示根據(jù)本發(fā)明的室外機(jī)組和室內(nèi)機(jī)組的組合的例子。
圖16是展示室外溫度比較高時的室外機(jī)組和室內(nèi)機(jī)組的組合例子的圖。
以下，用圖面說明本發(fā)明的實施例。
首先，圖1表示作為冬季室外空氣溫度很低的地區(qū)的代表例的扎幌的室外空氣溫度的發(fā)生頻度。從圖1可知室外空氣溫度能達(dá)到-18℃。但是由于此數(shù)據(jù)是過去的平均值，因而，最低室外空氣溫度比-18℃更低，另外在北海道的旭川等地由于溫度更低，所以在選定空調(diào)機(jī)時必須將-20℃作為最低室外空氣溫度。
在此背景下，在圖2中展示了針對寒冷地區(qū)的經(jīng)改進(jìn)后的熱泵空調(diào)機(jī)的一實施例的構(gòu)成圖。在圖2中，1是渦旋形壓縮機(jī)、2是四通閥、3是室外空氣熱交換器、4是室外制冷劑控制閥、5是蓄能器、6是液態(tài)噴射制冷控制閥、7是儲蓄罐、8是室外送風(fēng)機(jī)、9是溫度傳感器、10是壓力傳感器、11及12是溫度傳感器、20是熱氣體旁路閥，由它們構(gòu)成室外機(jī)組。而在室外機(jī)組上安裝著運(yùn)算控制裝置、壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制裝置、制冷劑控制閥驅(qū)動裝置、室外送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)控制裝置等的控制裝置。
另外，101是室內(nèi)熱交換器、102是室內(nèi)送風(fēng)機(jī)、103是室內(nèi)制冷劑控制閥、104是室內(nèi)空氣溫度傳感器，由它們構(gòu)成室內(nèi)機(jī)組。而在室內(nèi)機(jī)組上安裝著運(yùn)算控制裝置、室內(nèi)送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)控制裝置、制冷劑控制閥驅(qū)動裝置等，進(jìn)而還具備具有熱泵的起動和房間加熱/制冷的選擇、室內(nèi)溫度的設(shè)定等的功能的遙控器。在此，13和14是連接室外機(jī)組和室內(nèi)機(jī)組的配管。
在房間加熱運(yùn)轉(zhuǎn)時，制冷劑按照壓縮機(jī)1、四通閥2、連接配管13、室內(nèi)熱交換器101、室內(nèi)制冷劑控制閥103、連接配管14、儲蓄罐7、室外制冷劑控制閥4、室外空氣熱交換器3、四通閥2、蓄能器5的順序循環(huán)，室外制冷劑控制閥4起到膨脹閥作用，室內(nèi)空氣熱交換器101成為制冷劑冷凝器，從而加熱室內(nèi)。另外，在室內(nèi)熱交換器101中凝結(jié)的液態(tài)制冷劑的一部分通過制冷劑控制閥6，向壓縮機(jī)1中噴射。另一方面，在房間制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時，制冷劑按照壓縮機(jī)1、四通閥2、室外熱交換器3、制冷劑控制閥4、儲蓄罐7、連接配管14、室內(nèi)制冷劑控制閥103、室內(nèi)熱交換器101、連接配管13、四通閥2、蓄能器5的順序循環(huán)，室內(nèi)制冷劑控制閥103起到膨脹閥的作用，室內(nèi)熱交換器101成為制冷劑蒸發(fā)器，從而制冷室內(nèi)。另外，在室外熱交換器3中凝結(jié)的制冷劑的部分通過制冷劑控制閥6，向壓縮機(jī)1中噴射。
按著，圖3是在圖2中所使用的渦旋壓縮機(jī)的一實施例的縱斷面圖。在圖3中，50是腔體，50b是腔體上蓋，50c是腔體下蓋，51是固定渦旋卷，55是旋轉(zhuǎn)渦旋卷，56是框架，57是軸，58是O形環(huán)，59是電機(jī)，61是旋轉(zhuǎn)渦旋軸承，62是主軸承，63是下軸承，64是制冷劑吸入管，65是逆止閥，66是制冷劑排出口，67是反壓力室，68a、68b是反壓力口，69a、69b是液態(tài)噴射口，70是吸入室，71是排泄室，72a、72b是排出氣體制冷劑通路，74是排出管，75是供油管，76是供油通路，78、78a、78b的液態(tài)噴射管。
制冷劑被從吸入管64吸入流入吸入室70，在由固定渦旋51和旋轉(zhuǎn)渦旋55形成的壓縮室內(nèi)被壓縮，從排出口66排出到排泄室，而后通過制冷通路72a，72b流入到電機(jī)室73，從排泄管74排出。另外，來自液態(tài)噴射管78的制冷劑被從液態(tài)噴射口69a、69b導(dǎo)入壓縮室。
接著，圖4是使固定渦旋和旋轉(zhuǎn)渦旋組合時的橫斷面圖，51a是固定渦旋卷，55b是旋轉(zhuǎn)渦旋卷，其它的標(biāo)號中同樣的標(biāo)號表示與圖3中說明的部位是同一部件。卷線圈數(shù)是3.5圈。被吸入的制冷劑在隨著由固定渦旋卷51a和旋轉(zhuǎn)渦旋卷55b形成的壓縮室，由于旋轉(zhuǎn)渦旋的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動縮小而被壓縮，從排出口66排出。
接著，圖5是展示壓縮機(jī)的絕熱效率和壓力比的關(guān)系的一例的圖。在圖5中，實線A是渦旋卷的圈數(shù)是3.5，進(jìn)行液態(tài)噴射的渦旋壓縮機(jī)的特性例，點(diǎn)劃線B是渦旋匣的圈數(shù)是2.5，不進(jìn)行液態(tài)噴射的渦旋壓縮機(jī)的特性例。從圖5可知，實線的渦旋卷的圈數(shù)是3.5的渦旋壓縮機(jī)對應(yīng)于點(diǎn)劃線所示的渦旋卷的圈數(shù)為2.5的渦旋壓縮機(jī)來說，在高壓力比區(qū)域為高效率。即，在本發(fā)明中即使室外溫度未滿-15℃，由于空調(diào)機(jī)作為熱泵工作，因而使壓縮機(jī)的壓力比增高。但是，當(dāng)壓縮機(jī)的壓力比高時，如后述那樣壓縮機(jī)內(nèi)的溫度變得過高，引起壓縮機(jī)異常。因此，為了避免此現(xiàn)象，通過向壓縮機(jī)內(nèi)部輸送儲存在儲蓄室7中的制冷劑冷卻壓縮機(jī)。
再有，在圖5中說明了關(guān)于渦旋數(shù)大的渦旋壓縮機(jī)，但是即使渦旋數(shù)少，也能通過在壓縮機(jī)構(gòu)部分的排出口66上設(shè)置閥來實現(xiàn)在高壓力比區(qū)域中的高放率運(yùn)轉(zhuǎn)。
接著，圖6是控制圖2所示的空氣熱源熱泵空調(diào)機(jī)的房間加熱運(yùn)轉(zhuǎn)的控制系統(tǒng)的方框圖。壓縮機(jī)1由轉(zhuǎn)速控制裝置即反相器控制裝置驅(qū)動，通過由溫度傳感器104檢測出的室內(nèi)空氣溫度和室內(nèi)空氣溫度控制標(biāo)準(zhǔn)的差控制轉(zhuǎn)速。另外，液態(tài)噴射制冷劑控制閥通過由溫度傳感器9檢測出的壓縮機(jī)的排出側(cè)溫度和標(biāo)準(zhǔn)排出溫度的差控制。進(jìn)而，室外制冷劑控制閥將室外空氣熱交換器的溫度傳感器12和11的溫度差控制在標(biāo)準(zhǔn)溫度差，即控制室外空氣熱交換器的制冷劑出口的制冷劑過熱度。
圖7是將圖2所示的空氣熱源熱泵空調(diào)機(jī)進(jìn)行房間加熱運(yùn)轉(zhuǎn)的情況展示在莫里爾熱力學(xué)計算圖上的圖。在圖7中，B代表壓縮機(jī)出口，C代表室內(nèi)空氣熱交換器出口，D代表室外制冷劑控制閥出口，E代表室外空氣熱交換器出口，F(xiàn)代表壓縮機(jī)入口，G代表液態(tài)制冷劑控制閥出口，A代表F點(diǎn)的制冷劑和G點(diǎn)的制冷劑混合后。另外，單點(diǎn)劃線F→H→B是不噴射液體的情況。與不噴射液體的情況相對應(yīng)，通過進(jìn)行液態(tài)噴射能降低排出溫度，另外可以降低壓縮機(jī)電機(jī)的線圈溫度。
圖8是本發(fā)明的空氣熱源熱泵空調(diào)機(jī)的特性例子，表示室外空氣溫度和房間加熱能力的關(guān)系。參變量是壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速。在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速一定的情況下，室外空氣溫度越低，房間加熱能力越低，但是提高壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速就能提高房間加熱能力。另外，通過調(diào)整壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速就可以在室外溫度從0℃到-20℃之間使房間加熱能力為一定。因而，可以發(fā)揮與使用不被室外溫度左右的煤油的房間加熱機(jī)同等的房間加熱能力。
圖9是本發(fā)明的空氣熱源熱泵空調(diào)機(jī)的特性例子，是展示壓縮機(jī)頻度和壓力比的關(guān)系的圖。室外空氣溫度是-20℃。壓縮機(jī)頻率為80HZ的情況下，壓力比約為15，壓縮機(jī)成為高壓力比運(yùn)轉(zhuǎn)，但是由使渦旋壓縮機(jī)的渦旋圈數(shù)多于3.5，并且進(jìn)行液態(tài)噴射，因而可以得到圖5所示的高房間加熱能力運(yùn)轉(zhuǎn)。
圖10是計算適合于將本發(fā)明的空氣熱源熱泵空調(diào)機(jī)設(shè)置在建筑內(nèi)的實際的房間的情況下的特性的圖。在圖10中，雙點(diǎn)劃線表示房間加熱負(fù)荷。在室外空氣溫度為-20℃時，設(shè)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速為80HZ，如果附加電加熱器2.1KW，則空氣熱源熱泵空調(diào)機(jī)的能力也達(dá)到約9000Kcal/h。在此，房間加熱負(fù)荷在室外空氣溫度是15℃、0℃、-20℃時，就是空氣熱源熱泵空調(diào)機(jī)的能力的9000Kcal/h。在實際使用狀態(tài)中，控制壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速使房間加熱能力與房間加熱負(fù)荷一致。在圖10展示的空氣熱源熱泵空調(diào)機(jī)的情況下，對應(yīng)于室外空氣溫度在-10℃以上的房間加熱負(fù)荷，設(shè)定壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率為40HZ進(jìn)行斷續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。由于未改變室外空氣熱交換器以及室內(nèi)空氣熱交換器的傳熱面積，因此，若壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率減小，壓力比也減小，效率提高，可以節(jié)省電力運(yùn)轉(zhuǎn)。
表1 一年間運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用的核算例
關(guān)于如上述那樣構(gòu)成的本發(fā)明的一實施例，將核算出全年運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用的例子展示于表1。為了參考，比較展示將煤油房間加熱機(jī)和制冷專用空調(diào)機(jī)組合后的系統(tǒng)。本發(fā)明的空調(diào)機(jī)的年費(fèi)用與比較對象系統(tǒng)相比約高10％，但用一次能量換算則約少15％，可以省能源化。
在圖10中，展示了附加電加熱器的能力，但是作為房間加熱對象的房屋的加熱負(fù)荷小的情況下，沒有電加熱器也能充分提高室內(nèi)空氣溫度。
圖11展示了室外機(jī)組和室內(nèi)機(jī)組分離的機(jī)組的一例。室外機(jī)組由室外空氣熱交換器3、用送風(fēng)機(jī)8等構(gòu)成的熱交換器送風(fēng)機(jī)室和構(gòu)成于壓縮機(jī)外的另一壓縮室構(gòu)成。不用說也可以使2室一體化。在圖11中，作為室內(nèi)機(jī)組展示了將機(jī)體嵌裝于天花板內(nèi)的所謂的頂裝式，但不用說也可以是安裝于墻壁上的形式等的其它形式也同樣適用于本發(fā)明。
表2室外熱交換器和室內(nèi)熱交換器的面積例
表2展示了本發(fā)明空調(diào)機(jī)具備的室外及室內(nèi)熱交換器的傳熱面積的例子。室外熱交換器的傳熱面積和室內(nèi)熱交換器的傳熱面積的比率，先有技術(shù)是不足2倍，而為了充分發(fā)揮本發(fā)明的效果而設(shè)置成3倍左右。當(dāng)然即使是2倍左右也能發(fā)揮本發(fā)明的效果是不用說的。
接著在圖12以下展示本發(fā)明的熱泵空調(diào)機(jī)的變形例。圖12是房間加熱專用空調(diào)機(jī)的例子。在圖12中，1是渦旋形壓縮機(jī)，3是室外空氣熱交換器，4是室外制冷劑控制閥，5是蓄能器，6是液態(tài)噴射制冷劑控制閥，8是室外送風(fēng)機(jī)，9是溫度傳感器，10是壓力傳感器，11、12是溫度傳感器，由它們構(gòu)成室外機(jī)組。而在室外機(jī)組上安裝有運(yùn)算控制裝置，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制裝置，制冷劑控制閥驅(qū)動裝置，室外送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制裝置等的控制裝置。
101是室內(nèi)熱交換器，102是室內(nèi)送風(fēng)機(jī)，104是室內(nèi)空氣溫度傳感器，由它們構(gòu)成室內(nèi)機(jī)組。而在室內(nèi)機(jī)組上安裝有運(yùn)算控制裝置，室內(nèi)送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制裝置等，進(jìn)而，還具備具有熱泵的起動和房間加熱/制冷的選擇、室內(nèi)溫度的設(shè)定等的功能的遙控器。這里，13及14是連接室外機(jī)組和室內(nèi)機(jī)組的配管。
在此空調(diào)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時，制冷劑按照壓縮機(jī)1，連接配管13，室內(nèi)熱交換器101，連接配管14，制冷劑控制閥4，室外熱交換器3，蓄能器5的順序循環(huán)，室內(nèi)熱交換器成為制冷劑冷凝器，加熱室內(nèi)。另外，在室內(nèi)熱交換器101中凝結(jié)后的制冷劑的一部分通過制冷劑控制閥6，向壓縮機(jī)1中噴射。
圖13是本發(fā)明的熱泵空調(diào)機(jī)的另一變形例，是展示在一臺室外機(jī)組上連接多臺室內(nèi)機(jī)組情況的圖。在圖13中，15是制冷劑分流器，111、112、113是室內(nèi)空氣熱交換器，121、122、123是室內(nèi)制冷劑控制閥，131、132、133、141、142、143是制冷劑溫度傳感器，151、152、153是室內(nèi)空氣溫度傳感器。在房間加熱時，制冷劑按慮線箭頭方向循環(huán)，室內(nèi)熱交換器111、112、113變?yōu)橹评鋭├淠鬟M(jìn)行房間加熱運(yùn)轉(zhuǎn)。另一方面，在房間制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時，制冷劑按實現(xiàn)箭頭方向循環(huán)，室內(nèi)熱交換器111、112、113變?yōu)橹评鋭┱舭l(fā)器進(jìn)行制冷運(yùn)轉(zhuǎn)。
圖14是本發(fā)明的熱泵空調(diào)機(jī)的進(jìn)一步另一變形例，在室內(nèi)側(cè)具備使第2熱媒體循環(huán)的系統(tǒng)。在圖14中，201是使循環(huán)于室外熱交換器路徑中的制冷劑和循環(huán)于室內(nèi)熱交換器路徑中的承進(jìn)行熱交換的中間熱交換器，202是泵，203、204是使水和室內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換的室內(nèi)熱交換器，205、206是室內(nèi)送風(fēng)機(jī)。在房間加熱運(yùn)轉(zhuǎn)時，制冷劑按虛線箭頭方向循環(huán)，熱交換器201變?yōu)橹评鋭├淠?，加熱水。被加熱的水由?02送到室內(nèi)熱交換器進(jìn)行室內(nèi)加熱。另一方面，在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時，制冷劑按實現(xiàn)箭頭方向循環(huán)，熱交換器201變成制冷劑蒸發(fā)器，冷卻水。被冷卻的水由泵202送至室內(nèi)熱交換器進(jìn)行室內(nèi)制冷。
在以上說明的實施例中，使用HCFC系列制冷媒體的R22作為制冷劑，但是由于此制冷劑破壞臭氧，因此逐步受到限制，將來不能使用。在本發(fā)明的空氣熱源熱泵空調(diào)機(jī)中，也可以使用不破壞臭氧的制冷劑，可以適用HFC系列制冷劑(例如R134a)，HFC系列制冷劑的混合制冷劑(例如除R407C、RH10A外)。另外，也可以適用非炔雌醇(ノンフロソ)復(fù)合制劑(例如除丙烷外)。
下面用圖15、圖16說明本發(fā)明進(jìn)一步的另一變形例。這兩圖展示室外機(jī)組和室內(nèi)機(jī)組的組合例，圖15是將室內(nèi)機(jī)組相當(dāng)3馬力機(jī)組，室外機(jī)組相當(dāng)5馬力機(jī)組組合成的室外空氣熱源熱泵空調(diào)機(jī)。由于室外機(jī)組使用相當(dāng)5馬力的機(jī)組，因此在房間加熱運(yùn)轉(zhuǎn)中，即使室外空氣溫度低到-20℃也能發(fā)揮高的房間加熱能力。
下面在圖16中展示了將室內(nèi)機(jī)組相當(dāng)3馬力的機(jī)組，和室外機(jī)組相當(dāng)于3馬力的機(jī)組組合后的室外空氣熱源熱泵空調(diào)機(jī)。在將本發(fā)明的室外空氣熱源熱泵用在最低室外空氣溫度為-10℃的氣象條件的地區(qū)的情況下，不需要室外機(jī)組很大。這樣一來，通過根據(jù)所使用的地區(qū)更換室外機(jī)組的容量，就可以得到與房間加熱負(fù)荷相適應(yīng)的適宜容量的空調(diào)機(jī)。
如上所述如果根據(jù)本發(fā)明，則即使室外空氣溫度不滿-15℃，特別是-20℃時，也能發(fā)揮與室外空氣溫度為0℃的情況相同的房間加熱能力，可以得到舒適的室內(nèi)空氣溫度。不用說在夏季也可進(jìn)行制冷運(yùn)轉(zhuǎn)。
進(jìn)而，本發(fā)明的空氣熱源熱泵空調(diào)機(jī)在房間加熱和制冷所需要的費(fèi)用，與在房間加熱時使用煤油，在房間制冷時使用冷凍循環(huán)的空調(diào)機(jī)相同。進(jìn)而，用一次能量換算可以得出省能源的核算結(jié)果。
另外，如果根據(jù)本發(fā)明，由于不使用煤油和氣體，因而是環(huán)境污染少的潔凈能源系統(tǒng)。
再有，由于不需要復(fù)雜的構(gòu)成，因而可以得到價廉的熱泵空調(diào)機(jī)。
如果根據(jù)本發(fā)明，可以得到將針對寒冷地區(qū)的房間加熱能力作為重點(diǎn)的室外空氣熱源式熱泵空調(diào)機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種針對寒冷地區(qū)的熱泵空調(diào)機(jī)，具備制冷環(huán)路，該制冷環(huán)路具有包括渦旋式壓縮機(jī)、四通閥、熱源側(cè)熱交換器和制冷劑控制閥的室外機(jī)、以及使用側(cè)熱交換器，并經(jīng)由液態(tài)噴射膨脹閥向所述渦旋式壓縮機(jī)噴射液態(tài)制冷劑，其特征在于所述渦旋式壓縮機(jī)被控制成在室外空氣溫度處于0度到20度左右的范圍的情況下室外空氣溫度越低其轉(zhuǎn)數(shù)越大，所述液態(tài)噴射膨脹閥根據(jù)所述渦旋式壓縮機(jī)的排出側(cè)溫度和標(biāo)準(zhǔn)排出溫度之間的差而被控制，即使室外空氣溫度在-15度以下也能將所述使用側(cè)熱交換器用作冷凝器，控制所述四通閥和制冷劑控制閥以便加熱室內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針對寒冷地區(qū)的熱泵空調(diào)機(jī)，其特征在于所述熱源側(cè)熱交換器的傳熱面積是所述使用側(cè)熱交換器的傳熱面積的2倍以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針對寒冷地區(qū)的熱泵空調(diào)機(jī)，其特征在于所述渦旋式壓縮機(jī)被高壓力比化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針對寒冷地區(qū)的熱泵空調(diào)機(jī)，其特征在于在所述渦旋式壓縮機(jī)的排出口設(shè)置了節(jié)流閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的針對寒冷地區(qū)的熱泵空調(diào)機(jī)，其特征在于所述壓縮機(jī)的渦旋數(shù)設(shè)置成3以上。
全文摘要
本發(fā)明以提供即使室外空氣溫度不足－15℃也能進(jìn)行房間加熱的空氣熱源熱泵空調(diào)機(jī)為目的，其構(gòu)成是，按照渦旋壓縮機(jī)1，四通閥2，室內(nèi)空氣熱交換器101，儲蓄罐7，室外制冷劑控制閥4，室外空氣熱交換器3的順序配管連接。在儲蓄罐7和渦旋壓縮機(jī)1之間通過液態(tài)噴射制冷劑控制閥6設(shè)置向渦旋壓縮機(jī)1噴射液態(tài)制冷劑的旁通流路。進(jìn)而，設(shè)渦旋壓縮機(jī)為可變速型，通過轉(zhuǎn)速控制裝置控制渦旋壓縮機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，就可以得到高的房間加熱能力。
文檔編號F25B1/00GK1526997SQ20041003969
公開日2004年9月8日 申請日期1996年2月2日 優(yōu)先權(quán)日1995年2月3日
發(fā)明者小國研作, 安田弘, 中山進(jìn), 高橋岑夫, 小林喜雄, 鈴木干雄, 原田文雄, 夫, 雄 申請人:株式會社日立制作所