本公開涉及熱交換裝置和熱泵裝置。

背景技術(shù)：

以往，熱交換裝置被使用于在空氣調(diào)節(jié)裝置、冷凍冷藏庫(kù)、熱水器等設(shè)備中應(yīng)用的制冷循環(huán)裝置。在專利文獻(xiàn)1中公開了一種使用水作為對(duì)地球環(huán)境的負(fù)擔(dān)極小的制冷劑的制冷循環(huán)裝置。在圖6中示出專利文獻(xiàn)1所公開的制冷循環(huán)裝置。

如圖6所示，制冷循環(huán)裝置100具備蒸發(fā)器110、冷凝器120、連結(jié)配管130以及連結(jié)配管150。蒸發(fā)器110的上部通過連結(jié)配管130連接于冷凝器120的上部。在連結(jié)配管130設(shè)置有壓縮機(jī)140。蒸發(fā)器110的下部通過連結(jié)配管150連接于冷凝器120的下部。蒸發(fā)器110連接有蒸發(fā)器側(cè)液體路徑160。在蒸發(fā)器側(cè)液體路徑160設(shè)置有負(fù)載180和冷水泵220。冷凝器120連接有冷凝器側(cè)液體路徑170。在冷凝器側(cè)液體路徑170設(shè)置有冷卻塔210和冷卻水泵230。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特許第4454456號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

即，本公開提供一種熱交換裝置，具備：

制冷劑蒸氣供給源，其供給制冷劑蒸氣；

散熱器，其對(duì)輸入的制冷劑液進(jìn)行冷卻，并輸出所述制冷劑液；

噴射器，其接受從所述制冷劑蒸氣供給源供給的所述制冷劑蒸氣和從 所述散熱器輸出的所述制冷劑液，生成所述制冷劑蒸氣與所述制冷劑液的制冷劑混合流；

提取器，其接受從所述噴射器輸出的所述制冷劑混合流，從所述制冷劑混合流中分離出所述制冷劑液并儲(chǔ)存，并且將所存儲(chǔ)的所述制冷劑液輸出；

液體路徑，其構(gòu)成為環(huán)狀，所述提取器、所述散熱器以及所述噴射器依次設(shè)置于該液體路徑，所述制冷劑液在該液體路徑中循環(huán)；

第1泵，其是速度型泵，設(shè)置于所述提取器的出口與所述散熱器的入口之間的所述液體路徑，將所述制冷劑液從所述提取器向所述散熱器壓送；以及

第2泵，其是容積型泵，設(shè)置于所述液體路徑的從所述第1泵的排出口到所述噴射器的所述制冷劑液的入口的區(qū)間。

根據(jù)上述技術(shù)，能夠降低從第1泵(速度型泵)到提取器的高度，所以能夠使熱交換裝置小型化。因此，能夠在抑制熱交換裝置的大型化的同時(shí)，提高熱交換裝置的性能。

附圖說明

圖1是實(shí)施方式1中的熱交換裝置的結(jié)構(gòu)圖。

圖2是噴射器的剖面圖。

圖3是實(shí)施方式2中的熱交換裝置的結(jié)構(gòu)圖。

圖4是實(shí)施方式3中的熱泵裝置的結(jié)構(gòu)圖。

圖5是實(shí)施方式4中的熱泵裝置的結(jié)構(gòu)圖。

圖6是以往的制冷循環(huán)裝置的結(jié)構(gòu)圖。

標(biāo)號(hào)說明

11：制冷劑蒸氣供給源

12：噴射器

13：提取器

14：第1泵

15：第2泵

16：散熱器

17：第1液體路徑

18：第3泵

19：蒸發(fā)器

31：壓縮機(jī)(制冷劑蒸氣供給源)

32：回液路徑

200、300：熱交換裝置

400、500：熱泵裝置

具體實(shí)施方式

由于全球變暖等環(huán)境意識(shí)得到了提高，所以正在尋求進(jìn)一步提高熱交換裝置或熱泵裝置的性能。然而，用于提高熱交換裝置或熱泵裝置的性能的技術(shù)往往會(huì)招致裝置的大型化。

(作為本公開的基礎(chǔ)的見解)

為了提高熱交換裝置或熱泵裝置的性能，需要有用于高效地提高制冷劑的壓力的技術(shù)。于是，作為用于高效地提高制冷劑的壓力的技術(shù)，本申請(qǐng)的發(fā)明人研究了將冷凝器替換成冷凝噴射器和提取器的技術(shù)。提取器擔(dān)負(fù)從自冷凝噴射器排出的兩相狀態(tài)的制冷劑流中僅提取出制冷劑液的作用。通過用冷凝噴射器將從壓縮機(jī)排出的制冷劑高效地升壓而使其冷凝，能夠減少壓縮機(jī)的做功，由此提高系統(tǒng)的COP(Coefficient Of Performance：性能系數(shù))。

然而，本申請(qǐng)的發(fā)明人在采用了上述技術(shù)的系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)與以往的系統(tǒng)相比，需要10倍以上的泵排出壓力。即，為了提高系統(tǒng)的COP，需要使泵和噴射器的升壓效率超過壓縮機(jī)的升壓效率。然而，為了在維持高的泵效率的狀態(tài)下增大泵排出壓力，抑制泵的氣蝕(cavitation)所需的壓頭(必需吸入壓頭：NPSHr(Net Positive Suction Head required))會(huì)大幅增加。若所需的泵排出壓力變成10倍，則必需吸入壓頭也會(huì)變成大約 10倍。該NPSHr需要通過從泵的吸入口到提取器內(nèi)部的液面的高度(水位壓頭)來確保。例如，在專利文獻(xiàn)1所記載的以往的制冷循環(huán)裝置中，確保了1m的水位壓頭。在專利文獻(xiàn)1所記載的以往的制冷循環(huán)裝置中將冷凝器120替換成了噴射器和提取器的情況下，需要10m以上的水位壓頭。這會(huì)招致系統(tǒng)的大型化。

如上所述，本申請(qǐng)的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了如下的新的問題：在將冷凝器替換成冷凝噴射器和提取器來實(shí)現(xiàn)構(gòu)成為通過泵動(dòng)力將制冷劑蒸氣供給源的制冷劑蒸氣高效地升壓和冷凝的熱交換裝置時(shí)，難以做到既維持高的泵效率又防止系統(tǒng)的大型化。本申請(qǐng)的發(fā)明人以該新的問題為線索而想到了以下所說明的各技術(shù)方案的發(fā)明。

本公開的第1技術(shù)方案的熱交換裝置，具備：

制冷劑蒸氣供給源，其供給制冷劑蒸氣；

散熱器，其對(duì)輸入的制冷劑液進(jìn)行冷卻，并輸出所述制冷劑液；

噴射器，其接受從所述制冷劑蒸氣供給源供給的所述制冷劑蒸氣和從所述散熱器輸出的所述制冷劑液，生成所述制冷劑蒸氣與所述制冷劑液的制冷劑混合流；

提取器，其接受從所述噴射器輸出的所述制冷劑混合流，從所述制冷劑混合流中分離出所述制冷劑液并儲(chǔ)存，并且將所存儲(chǔ)的所述制冷劑液輸出；

液體路徑，其構(gòu)成為環(huán)狀，所述提取器、所述散熱器以及所述噴射器依次設(shè)置于該液體路徑，所述制冷劑液在該液體路徑中循環(huán)；

第1泵，其是速度型泵，設(shè)置于所述提取器的出口與所述散熱器的入口之間的所述液體路徑，將所述制冷劑液從所述提取器向所述散熱器壓送；以及

第2泵，其是容積型泵，設(shè)置于所述液體路徑的從所述第1泵的排出口到所述噴射器的所述制冷劑液的入口的區(qū)間。

根據(jù)第1技術(shù)方案，第1泵的升壓幅度可設(shè)定成與第2泵的NPSHr相當(dāng)?shù)纳龎悍取Ｓ捎诘?泵的NPSHr與噴射器的必需壓力相比足夠小， 所以對(duì)第1泵要求的升壓幅度也小，第1泵的NPSHr也小。因此，通過使用速度型泵作為第1泵，能夠以小的NPSHr進(jìn)行高效的升壓。另外，由于第2泵吸入以與第2泵的NPSHr相當(dāng)?shù)纳龎悍壬龎汉蟮闹评鋭┮?，所以在?泵中因氣蝕而引起性能下降的風(fēng)險(xiǎn)也降低。因此，通過使用高效的容積型泵作為第2泵，能夠高效地將制冷劑液升壓至噴射器的必需壓力。因此，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠在通過降低從第1泵到提取器的高度來謀求熱交換裝置的小型化的同時(shí)，高效地將制冷劑液升壓至噴射器的必需壓力。

在本公開的第2技術(shù)方案中，例如，第1技術(shù)方案的熱交換裝置還具備第3泵，該第3泵是速度型泵，設(shè)置于所述液體路徑的從所述第1泵的排出口到所述第2泵的吸入口的區(qū)間。根據(jù)第2技術(shù)方案，由于能夠進(jìn)一步降低第1泵的升壓幅度，所以能夠使第1泵的NPSHr變得更小，能夠使熱交換裝置進(jìn)一步小型化。

在本公開的第3技術(shù)方案中，例如，第1技術(shù)方案或第2技術(shù)方案的熱交換裝置的所述第2泵設(shè)置于從所述第1泵的排出口到所述散熱器的入口之間的所述液體路徑。

在本公開的第4技術(shù)方案中，例如，第1技術(shù)方案～第3技術(shù)方案中任一技術(shù)方案的熱交換裝置的所述第1泵處于所述液體路徑中的在鉛垂方向上最低的位置。

在本公開的第5技術(shù)方案中，例如，第1技術(shù)方案～第4技術(shù)方案中任一技術(shù)方案的熱交換裝置的所述第1泵和第2泵在鉛垂方向上位于同一高度。

在本公開的第6技術(shù)方案中，例如，第1技術(shù)方案～第5技術(shù)方案中任一技術(shù)方案的熱交換裝置的所述第1泵的必需吸入壓頭比所述第2泵的必需吸入壓頭小，且所述第1泵的升壓幅度比所述第2泵的必需吸入壓頭大。

在本公開的第7技術(shù)方案中，例如，第1技術(shù)方案～第6技術(shù)方案的熱交換裝置的所述第2泵的泵效率比所述第1泵的泵效率高。此外，“第2 泵的泵效率比所述第1泵的泵效率高”是指第2泵的最大效率比第1泵的最大效率高。

在本公開的第8技術(shù)方案中，例如，第1技術(shù)方案～第7技術(shù)方案的熱交換裝置的所述制冷劑在20℃±15℃下的飽和蒸氣壓比大氣壓低。

本公開的第9技術(shù)方案的熱泵裝置具備第1技術(shù)方案～第8技術(shù)方案中任一技術(shù)方案的熱交換裝置，所述制冷劑蒸氣供給源是對(duì)輸入的制冷劑蒸氣進(jìn)行壓縮并向所述噴射器輸出的壓縮機(jī)。根據(jù)第3技術(shù)方案，能夠得到與第1技術(shù)方案相同的效果。

在本公開的第10技術(shù)方案中，例如，第9技術(shù)方案的熱泵裝置還具備：蒸發(fā)器，其生成應(yīng)該向所述壓縮機(jī)供給的所述制冷劑蒸氣；和回液路徑，其將所述提取器與所述蒸發(fā)器連接，用于使質(zhì)量與從所述蒸發(fā)器輸出并經(jīng)由所述壓縮機(jī)和所述噴射器被供給到所述提取器的所述制冷劑蒸氣的質(zhì)量相等的所述制冷劑液從所述提取器返回所述蒸發(fā)器。若通過回液路徑取得蒸發(fā)器的制冷劑液的量與提取器的制冷劑液的量的平衡，則能夠使熱泵裝置穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)。

以下，參照附圖對(duì)本公開的實(shí)施方式進(jìn)行說明。本公開不限定于以下的實(shí)施方式。

(實(shí)施方式1)

如圖1所示，本實(shí)施方式的熱交換裝置200具備制冷劑蒸氣供給源11、噴射器12、提取器13、第1泵14、第2泵15、散熱器16以及第1液體路徑17。第1液體路徑17構(gòu)成為環(huán)狀，包括配管17a～17e。第1液體路徑17通過由配管17a～17e依次將噴射器12、提取器13、第1泵14、第2泵15以及散熱器16連接成環(huán)狀而構(gòu)成。

制冷劑蒸氣供給源11只要能夠?qū)⒅评鋭┱魵?氣相的制冷劑)向噴射器12供給即可，沒有特別的限定。制冷劑蒸氣供給源11例如是作為熱泵裝置的構(gòu)成要素的壓縮機(jī)。制冷劑蒸氣供給源11也可以是利用工廠排熱使制冷劑(例如水)汽化并作為制冷劑蒸氣輸出的蒸發(fā)器。

如圖2所示，噴射器12具有第1噴嘴23、第2噴嘴25、混合部27 以及擴(kuò)散部28。第1噴嘴23通過配管17e連接于散熱器16。從散熱器16流出的制冷劑液(液相的制冷劑)通過配管17e而作為驅(qū)動(dòng)流被供給到第1噴嘴23。第2噴嘴25通過配管26b(蒸氣路徑)連接于制冷劑蒸氣供給源11。從第1噴嘴23噴射的液態(tài)制冷劑的溫度通過散熱器16而降低。從第1噴嘴23一邊加速一邊噴射出的制冷劑液和從第2噴嘴25一邊膨脹和加速一邊噴射出的制冷劑蒸氣在混合部27混合。然后，產(chǎn)生第1冷凝和第2冷凝，第1冷凝是起因于制冷劑液與制冷劑蒸氣之間的溫度差的冷凝，第2冷凝是起因于基于制冷劑液與制冷劑蒸氣之間的能量的輸送和制冷劑液與制冷劑蒸氣之間的動(dòng)量的輸送的升壓效果的冷凝。從制冷劑蒸氣供給源11供給的制冷劑蒸氣通過配管26b而連續(xù)地被吸入第2噴嘴25。另外，經(jīng)過2個(gè)階段的冷凝過程而生成干燥度(干度)小的制冷劑混合流。擴(kuò)散部28通過使制冷劑混合流減速來使靜壓恢復(fù)。在這樣的構(gòu)造的噴射器12中，制冷劑的溫度和壓力上升。

另外，噴射器12具備針型閥29和伺服致動(dòng)器30。針型閥29和伺服致動(dòng)器30是用于調(diào)整作為驅(qū)動(dòng)流的制冷劑液的流量的流量調(diào)整器。通過針型閥29，能夠變更第1噴嘴23的頂端的孔口(orifice)的截面積。通過伺服致動(dòng)器30，能夠調(diào)節(jié)針型閥29的位置。由此，能夠調(diào)整在第1噴嘴23流動(dòng)的制冷劑液的流量。

提取器13從噴射器12接受制冷劑混合流，從制冷劑混合流中提取出制冷劑液，并進(jìn)行存儲(chǔ)。也就是說，提取器13擔(dān)負(fù)將制冷劑液和制冷劑蒸氣分離的作用。從提取器13基本上僅取出制冷劑液。提取器13例如由具有絕熱性的耐壓容器形成。但是，只要能夠提取制冷劑液即可，提取器13的結(jié)構(gòu)沒有特別的限定。

第1液體路徑17是使從提取器13輸出的制冷劑液經(jīng)由散熱器16和噴射器12而返回提取器13的路徑。第1路徑17構(gòu)成為環(huán)狀。提取器13、散熱器16以及噴射器12依次設(shè)置于第1路徑17。制冷劑液在第1路徑17中循環(huán)。

第1泵14設(shè)置于提取器13與散熱器16之間(詳細(xì)而言，提取器13 的出口與散熱器16的入口之間)的第1液體路徑17。第1泵14將從提取器13輸出的制冷劑液向散熱器16壓送。

在本實(shí)施方式中，第1泵14是速度型泵。速度型泵是對(duì)輸入的流體(制冷劑液)賦予速度，對(duì)所賦予的速度進(jìn)行靜壓恢復(fù)從而提高壓力，并將該流體送出的泵。速度型泵的例子包括離心泵、斜流泵、軸流泵等。第1泵14配置于從第1泵14的吸入口到提取器13的內(nèi)部的制冷劑液的液面的高度H比第1泵14的NPSHr大的位置。

第2泵15設(shè)置于第1液體路徑17的從第1泵14的排出口到噴射器12的液入口(制冷劑液的入口、驅(qū)動(dòng)流的入口)的區(qū)間。在本實(shí)施方式中，第2泵15設(shè)置于第1泵14的排出口與散熱器16的入口之間的第1液體路徑17。在第2泵15配置于這樣的位置的情況下，能夠盡可能地減少?gòu)牡?泵14的排出口到第2泵15的吸入口的區(qū)間內(nèi)的壓力損失。其結(jié)果，第2泵15引起氣蝕(cavitation)的可能性進(jìn)一步降低。另外，在起動(dòng)時(shí)等過渡期第2泵15吸入氣相的制冷劑的可能性也降低。但是，第2泵15也可以設(shè)置于散熱器16的出口與噴射器12的液入口之間的第1液體路徑17。也就是說，第2泵15也可以位于散熱器16的下游側(cè)。

在本實(shí)施方式中，第2泵15是容積型泵。容積型泵是對(duì)于輸入的流體(制冷劑液)使容積變化來提高壓力，從而送出該流體的泵。容積型泵的例子包括活塞泵、柱塞泵、齒輪泵、羅茨泵、葉片泵、回轉(zhuǎn)泵等。

在本實(shí)施方式中，第1泵14位于第1液體路徑17中的在鉛垂方向上最低的位置。鉛垂方向上的第1泵14與第2泵15的位置關(guān)系沒有特別的限定。但是，優(yōu)選的是第2泵15在鉛垂方向上處于與第1泵14相同的高度。

根據(jù)本實(shí)施方式，制冷劑液在第1泵14中被升壓至第2泵15不會(huì)引起氣蝕的壓力。對(duì)第1泵14要求的最重要的性能是不容易以小的NPSHr引起氣蝕。也就是說，作為第1泵14，速度型泵比容積型泵更適合。速度型泵雖然難以將制冷劑液升壓至高的壓力，但不容易以小的NPSHr引起氣蝕。另一方面，對(duì)第2泵15要求的最重要的性能是高效和能夠?qū)⒅评鋭? 液升壓至高的壓力。也就是說，作為第2泵15，容積型泵比速度型泵更適合。第1泵14的NPSHr比第2泵15的NPSHr小。(第1泵14的NPSHr)/(第2泵15的NPSHr)的值例如是0.1左右。

散熱器16由翅管式熱交換器、管殼式熱交換器、冷卻塔等公知的熱交換器形成。

接著，對(duì)熱交換裝置200的工作進(jìn)行說明。

首先，噴射器12接受從制冷劑蒸氣供給源11排出的制冷劑蒸氣和從散熱器16輸出的制冷劑液，生成制冷劑混合流。由噴射器12生成的制冷劑混合流被輸入到提取器13。在提取器13中，提取制冷劑液并儲(chǔ)存。儲(chǔ)存于提取器13的制冷劑液經(jīng)由第1泵14、第2泵15以及散熱器16被供給到噴射器12。為了抑制由配管的壓損引起的有效壓頭的損失，第1泵14配置于提取器13的出口與散熱器16的入口之間的第1液體路徑17。儲(chǔ)存于提取器13的制冷劑液首先被吸入第1泵14，在第1泵14中被升壓。由第1泵14升壓后的制冷劑液通過在第1泵14的出口與噴射器12的液入口之間的第1液體路徑17配置的第2泵15而進(jìn)一步被升壓。第2泵15也可以配置于散熱器16的出口與噴射器12的液入口之間的第1液體路徑17。

在本實(shí)施方式中，由提取器13提取出的制冷劑液在被第1泵14升壓后，進(jìn)一步被第2泵15升壓。第1泵14的升壓幅度可以設(shè)定成與第2泵15的NPSHr相當(dāng)?shù)纳龎悍取Ｓ捎诘?泵15的NPSHr與噴射器12的必需壓力相比足夠小，所以對(duì)第1泵14要求的升壓幅度也小，第1泵14的NPSHr也小。因此，通過使用速度型泵作為第1泵14，能夠以小的NPSHr進(jìn)行高效的升壓。另外，由于第2泵15吸入以與第2泵15的NPSHr相當(dāng)?shù)纳龎悍壬龎汉蟮闹评鋭┮?，所以在?泵15中因氣蝕而引起性能下降的風(fēng)險(xiǎn)也降低。因此，通過使用高效率的容積型泵作為第2泵15，能夠高效地將制冷劑液升壓至噴射器12的必需壓力。因此，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠在通過降低從第1泵14到提取器13的高度來謀求熱交換裝置200的小型化的同時(shí)，高效地將制冷劑液升壓至噴射器12的必需壓力。

(實(shí)施方式2)

如圖3所示，本實(shí)施方式的熱交換裝置300除了具備參照?qǐng)D1說明的熱交換裝置200的結(jié)構(gòu)之外，還具備第3泵18。在本實(shí)施方式中，第1液體路徑17構(gòu)成為環(huán)狀，包括配管17a～17f。第1液體路徑17通過由配管17a～17f依次將噴射器12、提取器13、第1泵14、第3泵18、散熱器16以及第2泵15連接成環(huán)狀而構(gòu)成。

第3泵18設(shè)置于第1泵14與第2泵15之間的第1液體路徑17。詳細(xì)而言，第3泵18設(shè)置于第1液體路徑17的從第1泵14的排出口到第2泵15的吸入口的區(qū)間。更詳細(xì)而言，第3泵18設(shè)置于從第1泵14的排出口到散熱器16的入口的第1液體路徑17的區(qū)間。第3泵18是速度型泵。另外，也可以在第1泵14與第2泵15之間的第1液體路徑17還設(shè)置有1個(gè)或多個(gè)泵。也就是說，在第1液體路徑17的從第1泵14的排出口到第2泵15的吸入口的區(qū)間，也可以沿著制冷劑液的的流動(dòng)方向依次配置有包括第3泵18～第N泵(N是4以上的整數(shù))的多個(gè)泵。這些泵可以是速度型泵。

在熱交換裝置300中，第2泵15配置于散熱器16的出口與噴射器12的液入口之間。但是，第2泵15也可以配置于上述第N泵的排出口與散熱器16的入口之間。即，第3泵18和追加的泵可以與散熱器16的位置無關(guān)地配置于第1泵14的排出口與第2泵15的吸入口之間。

根據(jù)本實(shí)施方式，在第1液體路徑17配置有多個(gè)速度型泵。若使速度型泵多級(jí)化，則會(huì)從各個(gè)泵向通過的流體(制冷劑液)提供速度。因此，與僅設(shè)置有1個(gè)速度型泵的情況相比，能夠大幅提高多級(jí)化的速度型泵整體的效率。多個(gè)速度型泵的合計(jì)NPSHr比第2泵15的NPSHr小。(多個(gè)速度型泵的合計(jì)NPSHr)/(第2泵15的NPSHr)的值例如是0.1以下。

根據(jù)本實(shí)施方式，由于能夠進(jìn)一步降低第1泵14的升壓幅度，所以能夠使第1泵14的NPSHr變得更小，能夠使熱交換裝置300進(jìn)一步小型化。

(變形例)

在圖1所示的熱交換裝置200和圖3所示的熱交換裝置300中，也可以填充有常溫(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：20℃±15℃/JIS Z8703)下的飽和蒸氣壓 為負(fù)壓(絕對(duì)壓比大氣壓低的壓力)的制冷劑。作為這樣的制冷劑，可舉出包含水、醇或醚作為主要成分的制冷劑。在熱交換裝置200、300運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，熱交換裝置200、300內(nèi)部的壓力比大氣壓低。制冷劑蒸氣供給源11的出口的壓力例如處于5～15kPaA的范圍。作為制冷劑，也可以出于防止凍結(jié)等理由而使用包含水作為主要成分且在換算成質(zhì)量％時(shí)混合有10～40％的乙二醇、ナイブライン(日本注冊(cè)商標(biāo))、無機(jī)鹽類等的制冷劑?！爸饕煞帧笔侵冈谫|(zhì)量比下包含最多的成分。在熱交換裝置200、300中填充有如上所述的制冷劑的情況下，與填充有常溫下的飽和蒸氣壓為正壓的制冷劑的情況相比，系統(tǒng)具有大型化的傾向。因此，本說明書所公開的技術(shù)對(duì)于使用了常溫下的飽和蒸氣壓為負(fù)壓的制冷劑的系統(tǒng)會(huì)帶來更顯著的效果。

(實(shí)施方式3)

圖4是實(shí)施方式3中的熱泵裝置的結(jié)構(gòu)圖。本實(shí)施方式的熱泵裝置400(制冷循環(huán)裝置)具備第1熱交換單元40、第2熱交換單元42、壓縮機(jī)31以及蒸氣路徑26。第1熱交換單元40和第2熱交換單元42分別形成散熱側(cè)回路和吸熱側(cè)回路。由第2熱交換單元42生成的制冷劑蒸氣經(jīng)由壓縮機(jī)31和蒸氣路徑26被供給到第1熱交換單元40。

壓縮機(jī)31、蒸氣路徑26的下游部分26b以及第1熱交換單元40與參照?qǐng)D1說明的熱交換裝置200對(duì)應(yīng)。也就是說，熱泵裝置400具備熱交換裝置200。壓縮機(jī)31與制冷劑蒸氣供給源11對(duì)應(yīng)，對(duì)輸入的制冷劑蒸氣進(jìn)行壓縮并向噴射器12輸出。因此，在熱泵裝置400中也能得到在之前的實(shí)施方式1中說明的效果相同的效果。

對(duì)于第1熱交換單元40，可引用與實(shí)施方式1的熱交換裝置200有關(guān)的說明。

第2熱交換單元42具有蒸發(fā)器19、泵20(蒸發(fā)器側(cè)泵)以及熱交換器21。蒸發(fā)器19儲(chǔ)存制冷劑液，通過使制冷劑液蒸發(fā)來生成應(yīng)該被壓縮機(jī)31壓縮的制冷劑蒸氣。蒸發(fā)器19、泵20以及熱交換器21通過配管22a～22c而連接成環(huán)狀。蒸發(fā)器19例如由具有絕熱性的耐壓容器形成。配管22a～22c形成使儲(chǔ)存于蒸發(fā)器19的制冷劑液經(jīng)由熱交換器21而循環(huán)的 第2液體路徑22。泵20設(shè)置于蒸發(fā)器19的液出口與熱交換器21的入口之間的第2液體路徑22。由泵20對(duì)儲(chǔ)存于蒸發(fā)器19的制冷劑液進(jìn)行升壓，并向熱交換器21壓送。泵20的排出壓力比大氣壓低。泵20配置于從該泵20的吸入口到蒸發(fā)器19中的制冷劑液的液面的高度He比必需吸入壓頭(NPSHr)大的位置。

熱交換器21由翅片式熱交換器、管殼式熱交換器等公知的熱交換器形成。

在本實(shí)施方式中，蒸發(fā)器19是在內(nèi)部使通過在第2液體路徑22中循環(huán)而被加熱后的制冷劑液直接蒸發(fā)的熱交換器。儲(chǔ)存于蒸發(fā)器19的制冷劑液與在第2液體路徑22中循環(huán)的制冷劑液直接接觸。也就是說，蒸發(fā)器19中的一部分制冷劑液被熱交換器21加熱，被用作對(duì)飽和狀態(tài)的制冷劑液進(jìn)行加熱的熱源。配管22a的上游端優(yōu)選連接于蒸發(fā)器19的下部。配管22c的下流端優(yōu)選連接于蒸發(fā)器19的中間部。此外，第2熱交換單元42也可以構(gòu)成為儲(chǔ)存于蒸發(fā)器19的制冷劑液不會(huì)與在第2液體路徑22中循環(huán)的其他制冷劑液混合。例如，在蒸發(fā)器19具有管殼式熱交換器那樣的熱交換構(gòu)造的情況下，能夠由在第2液體路徑22中循環(huán)的熱介質(zhì)對(duì)儲(chǔ)存于蒸發(fā)器19的制冷劑液加熱而使其蒸發(fā)。在熱交換器21中流動(dòng)用于加熱儲(chǔ)存于蒸發(fā)器19的制冷劑液的熱介質(zhì)。

蒸氣路徑26具有上游部分26a和下游部分26b。在蒸氣路徑26配置有壓縮機(jī)31。蒸發(fā)器19的上部通過蒸氣路徑26的上游部分26a而連接于壓縮機(jī)31的吸入口。壓縮機(jī)31的排出口通過蒸氣路徑26的下游部分26b而連接于噴射器12的第2噴嘴25。壓縮機(jī)31是離心式壓縮機(jī)或容積式壓縮機(jī)。在蒸氣路徑26也可以設(shè)置有多個(gè)壓縮機(jī)。壓縮機(jī)31通過上游部分26a而從第2熱交換單元42的蒸發(fā)器19吸入制冷劑蒸氣，并將其壓縮。壓縮后的制冷劑蒸氣通過下游部分26b而被供給到噴射器12。

根據(jù)本實(shí)施方式，在噴射器12中提高制冷劑的溫度和壓力。由于能夠減少壓縮機(jī)31應(yīng)該承擔(dān)的做功，所以能夠在大幅削減壓縮機(jī)31中的壓縮比的同時(shí)，達(dá)成與以往相同或者以往以上的熱泵裝置400的效率。另外， 也能夠使熱泵裝置400小型化。

熱泵裝置400還具備用于使制冷劑從第1熱交換單元40返回第2熱交換單元42的回液路徑32(回液管)。在本實(shí)施方式中，提取器13和蒸發(fā)器19通過回液路徑32而連接，以使得能將儲(chǔ)存于提取器13的制冷劑向蒸發(fā)器19輸送。典型地，提取器13的下部和蒸發(fā)器19的下部通過回液路徑32而連接。制冷劑液通過回液路徑32而從提取器13返回蒸發(fā)器19。在回液路徑32也可以設(shè)置有毛細(xì)管、膨脹閥等膨脹機(jī)構(gòu)。

回液路徑32被配置成將提取器13與蒸發(fā)器19連接，并使質(zhì)量與由壓縮機(jī)31從蒸發(fā)器19向提取器13運(yùn)送的制冷劑蒸氣量(質(zhì)量流量)相等的制冷劑液從提取器13返回蒸發(fā)器19返回。若通過回液路徑32取得蒸發(fā)器19的制冷劑液的量與提取器13的制冷劑液的量的平衡，則能夠使熱泵裝置400穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)。但是，在儲(chǔ)存于蒸發(fā)器19和提取器13的制冷劑液的量與通過熱泵裝置400的運(yùn)轉(zhuǎn)而運(yùn)送的制冷劑蒸氣量相比足夠大的情況下，也可以省略回液路徑32。

此外，回液路徑32可以從第1熱交換單元40的任意位置分支。例如，回液路徑32可以從連接噴射器12和提取器13的配管17a分支，也可以從提取器13的上部分支。第1熱交換單元40可以構(gòu)成為能夠適當(dāng)排出多余的制冷劑，第2熱交換單元42可以構(gòu)成為能夠適當(dāng)補(bǔ)充制冷劑。

在熱泵裝置400中，與熱交換裝置200同樣，可使用常溫下的飽和蒸氣壓為負(fù)壓的制冷劑。

(實(shí)施方式4)

圖5是實(shí)施方式4中的熱泵裝置的結(jié)構(gòu)圖。本實(shí)施方式的熱泵裝置500(制冷循環(huán)裝置)具備第1熱交換單元41、第2熱交換單元42、壓縮機(jī)31以及蒸氣路徑26。第1熱交換單元41和第2熱交換單元42分別形成散熱側(cè)回路和吸熱側(cè)回路。由第2熱交換單元42生成的制冷劑蒸氣經(jīng)由壓縮機(jī)31和蒸氣路徑26被供給到第1熱交換單元41。

壓縮機(jī)31、蒸氣路徑26的下游部分26b以及第1熱交換單元41與參照?qǐng)D3說明的熱交換裝置300對(duì)應(yīng)。也就是說，熱泵裝置500具備熱交換 裝置300。壓縮機(jī)31與制冷劑蒸氣供給源11對(duì)應(yīng)，對(duì)輸入的制冷劑蒸氣進(jìn)行壓縮，并向噴射器12輸出。因此，在熱泵裝置500中也能得到與在上述實(shí)施方式2中說明的效果相同的效果。

對(duì)于第1熱交換單元41，可引用與實(shí)施方式2的熱交換裝置300有關(guān)的說明。另外，第2熱交換單元42的詳情與在實(shí)施方式3中說明的相同。

對(duì)于熱泵裝置500，與熱交換裝置300同樣，可使用常溫下的飽和蒸氣壓為負(fù)壓的制冷劑。

如以上所說明，本說明書中所公開的熱交換裝置和熱泵裝置具備第1泵14(速度型泵)和第2泵15(容積型泵)。第1泵14的升壓幅度可設(shè)定成與第2泵15的NPSHr相當(dāng)?shù)纳龎悍?。由于?泵15的NPSHr與噴射器12的必需壓力相比足夠小，所以第1泵14所要求的升壓幅度也小，第1泵14的NPSHr也小。因此，能夠降低從第1泵14到提取器13的高度。也就是說，能夠降低熱交換裝置或熱泵裝置的高度而使系統(tǒng)整體小型化。

根據(jù)本說明書所公開的技術(shù)，能夠提供小型且高效率的熱泵裝置。也就是說，在設(shè)置空間小的建筑物中也能夠使用熱泵裝置400、500進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)。另外，不僅是空調(diào)用途，在將熱泵裝置400、500用于供給熱水的情況下，也能夠進(jìn)行更高溫的熱水供給。

本說明書所公開的熱交換裝置和熱泵裝置可適用于利用蒸氣的溫水制熱裝置、家用空調(diào)、商用空調(diào)等空氣調(diào)節(jié)裝置、熱水器等。