專利名稱：空調(diào)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用替代致冷劑來取代有可能破壞臭氧層的HCFC22致冷劑的空調(diào)裝置。
為了減少或完全廢除有可能破壞臭氧層而造成地球環(huán)境問題的CFC、HCFC致冷劑，空調(diào)機(jī)用的HCFC22也必須改為HFC致冷劑或天然致冷劑。
在現(xiàn)有空調(diào)器中使用這種替代致冷劑時(shí)，HFC134a，由熱物理值所決定的理論致冷系數(shù)(以下簡稱理論COP)超過HCFC22。但是，連接室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)的連接管(以下簡稱連接管)內(nèi)的壓力損失大，所以，實(shí)際機(jī)器的致冷系數(shù)(以下簡稱實(shí)際COP)與HCFC22相比大幅度降低。再者，如果使用氨或丙烷作為致冷劑，則可以達(dá)到的實(shí)際COP幾乎與HCFC22相等。但前者有毒性，后者有可燃性。因此，在一般家庭里安裝使用這些致冷劑的室內(nèi)機(jī)是有問題的。
另一方面，把HFC32和HFC125分別按50％的重量比進(jìn)行混合的致冷劑(以下簡稱HFC32/125(50/50))和CO2，連接管的壓力損失比HCFC22小，但理論COP與HCFC22相比大大減小，空調(diào)器整體的實(shí)際COP趕不上HCFC22。
這樣用替代致冷劑來取代現(xiàn)在空調(diào)機(jī)中所使用的HCFC22，實(shí)際COP達(dá)不到HCFC22的水平，或者即使實(shí)際COP能夠達(dá)到要求，也會(huì)因具有毒性和可燃性而使其作為替代致冷劑使用時(shí)受到限制。
因此，本發(fā)明的目的在于充分利用上述各種致冷劑的特征來制作這樣一種空調(diào)裝置，其實(shí)際COP基本上與使用HCFC22時(shí)相同，而且作為工作致冷劑可以安全地使用。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明具有第1致冷劑回路，其構(gòu)成包括流體驅(qū)動(dòng)機(jī)，室內(nèi)熱交換器以及連接該流體驅(qū)動(dòng)機(jī)和室內(nèi)熱交換器的第1配管，回路內(nèi)充灌了第1致冷劑；第2致冷劑回路，其構(gòu)成包括壓縮機(jī)、室外熱交換器、膨脹裝置以及連接該壓縮機(jī)、室外熱交換器和膨脹裝置的第2配管，回路內(nèi)充灌了第2致冷劑；中間熱交換器，用于使上述第1致冷劑與上述第2致冷劑互相進(jìn)行熱交換。
上述第2致冷劑的壓力損失小于上述第1致冷劑的壓力損失；由上述第2致冷劑的熱物理值所決定的理論致冷系數(shù)(理論COP)大于上述第1致冷劑的理論致冷系數(shù)。
在這種結(jié)構(gòu)的空調(diào)器內(nèi)，具有室內(nèi)熱交換器的第1致冷劑回路內(nèi)所充灌的第1致冷劑，壓力損失小于規(guī)定值，所以，第1致冷劑回路內(nèi)的壓力損失對(duì)COP的影響，與現(xiàn)有空調(diào)器相比大大減小。另一方面，具有室外熱交換器的第2致冷劑回路中所充灌的第2致冷劑，由熱物理值所決定的理論致冷系數(shù)大于規(guī)定值，所以，第2致冷劑回路的致冷系數(shù)增大。因此，可以構(gòu)成僅僅利用致冷劑特性中的優(yōu)點(diǎn)的周期，可以安全而且高效率地進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。
〔實(shí)施例〕下面參照附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施例。


圖1是表示本發(fā)明第1實(shí)施例的空調(diào)器致冷劑回路圖。該致冷劑回路具有兩個(gè)封閉流路，一個(gè)是作為第1致冷劑回路的流路A；另一個(gè)是作為第2致冷劑回路的流路B。流路A利用配管7把室內(nèi)熱交換器1、流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3和中間熱交換器5連接在一起，使用HFC32/125(50/50)作為在內(nèi)部流動(dòng)的致冷劑a。室內(nèi)熱交換器1使致冷劑a和外部的室內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換。流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3是可以正向反向旋轉(zhuǎn)的可逆泵，它可以把致冷劑a的流出方向切換到室內(nèi)熱交換器1側(cè)和中間熱交換器5側(cè)。中間熱交換器5通過隔板9把致冷劑a的通路和在流路B內(nèi)流動(dòng)的致冷劑b的通路隔離開，使致冷劑a和致冷劑b通過隔板9進(jìn)行熱交換。
流路B利用配管19把室外熱交換器11、四通閥13、壓縮機(jī)15、上述中間熱交換器5和膨脹閥17連接在一起，使用HFC134a作為在內(nèi)部流動(dòng)的致冷劑b。室外熱交換器11使致冷劑b和外部的室外空氣進(jìn)行熱交換，四通閥13可以把致冷劑b的流路切換到實(shí)線所示狀態(tài)和虛線所示狀態(tài)。壓縮機(jī)15把致冷劑b變成高溫高壓氣體致冷劑予以排出，膨脹閥17使致冷劑b進(jìn)行膨脹。
流路B的全部構(gòu)件以及中間熱交換器5、流體驅(qū)動(dòng)器3均安裝在室外機(jī)21內(nèi)，室內(nèi)熱交換器1安裝在室內(nèi)機(jī)23內(nèi)。流路A的配管7中包括連接室外機(jī)21和室內(nèi)機(jī)23的連接管25和27。
下面說明這種結(jié)構(gòu)的空調(diào)器的動(dòng)作。
冷氣設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，流路A的致冷劑a向IA方向流動(dòng)；流路B的致冷劑b向IB方向流動(dòng)。這時(shí)以液體狀態(tài)從流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3排出的致冷劑a，通過連接管27流入到室內(nèi)熱交換器1內(nèi)，在這里通過對(duì)空氣進(jìn)行冷卻而部分或全部蒸發(fā)。變成蒸氣或氣液二相狀態(tài)后的致冷劑a通過連接管25流入到中間熱交換器5內(nèi)。在中間熱交換器5內(nèi)，致冷劑a被流路B一側(cè)的處于低溫狀態(tài)的致冷劑b進(jìn)行冷卻，變成液體狀態(tài)，流回到流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3內(nèi)。
另一方面，在冷氣設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，流路B內(nèi)被壓縮機(jī)15壓縮后排出的蒸氣狀致冷劑b，通過切換流路處于虛線狀態(tài)的四通閥13而流入到室外熱交換器11內(nèi)。在室外熱交換器11內(nèi)致冷劑b被空氣進(jìn)行冷卻，部分或全部冷凝。變成液體或氣液二相狀態(tài)的的致冷劑b通過膨脹閥17進(jìn)行膨脹，變成氣液二相狀態(tài)，流入到中間熱交換器5內(nèi)。在該中間熱交換器5內(nèi)，致冷劑b如上所述對(duì)致冷劑a進(jìn)行冷卻，變成蒸氣狀態(tài)。變成蒸氣狀態(tài)后的致冷劑b經(jīng)過四通閥13返回到壓縮機(jī)15。
在暖氣設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，流路A的致冷劑a向IIA方向流動(dòng)；流路B的致冷劑b向IIB方向流動(dòng)。這時(shí)由流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3排出的液體狀態(tài)致冷劑a流入到中間熱交換器5內(nèi)，被流路B一例處于高溫狀態(tài)下的致冷劑b加熱，部分或全部蒸發(fā)。變成蒸氣或氣液二相狀態(tài)的致冷劑a通過連接管25流入到室內(nèi)熱交換器1內(nèi)。在室內(nèi)熱交換器1中致冷劑a由于對(duì)空氣進(jìn)行加熱而冷凝。變成液體狀態(tài)后的致冷劑a通過連接管27返回到流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3內(nèi)。這樣，致冷劑a在冷氣暖氣兩種運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)均以液體狀態(tài)流入到流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3內(nèi)，所以，能夠使液泵流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3高效率地進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。
另一方面，在暖氣設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在流路B內(nèi)被壓縮機(jī)15壓縮后排出的蒸氣狀態(tài)致冷劑b，通過切換流路處于實(shí)線所示狀態(tài)的四通閥13，流入到中間熱交換器5內(nèi)。在中間熱交換器5內(nèi)，如上所述，致冷劑b對(duì)致冷劑a進(jìn)行加熱，而后部分或全部冷凝。變成液體或氣液二相狀態(tài)的致冷劑b通過膨脹閥17進(jìn)行膨脹，變成氣液二相狀態(tài)，流入到室外熱交換器11內(nèi)。在室外熱交換器11內(nèi)，致冷劑b被空氣加熱變成蒸氣狀態(tài)，通過四通閥13返回到壓縮機(jī)15內(nèi)。
但是，流路A的作用是利用流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3使致冷劑a進(jìn)行循環(huán)，把熱量從室內(nèi)熱交換器1傳送到中間熱交換器5(冷氣設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí))，或者把熱量從中間熱交換器5傳送到室內(nèi)熱交換器1(暖氣設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí))。從流路A的流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3的出口到入口的配管內(nèi)的致冷劑壓力損失越小，流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3的負(fù)荷越輕。尤其是流路A中的配管7包含連接室外機(jī)21和室內(nèi)機(jī)23的較長連接管25、27，所以，有效地減小壓力損失。
表1列出了各種HFC致冷劑和天然致冷劑的壓力損失。
表1
采用5℃飽和蒸氣的連接管部分(各10米)從表中可以看出在流路A中采用的致冷劑a為HFC32/125(50//50)時(shí)的壓力損失為12.1kpa(千帕斯卡)，比流路B內(nèi)使用的致冷劑bHFC134a的壓力損失29.3kpa小得多。所以，如本實(shí)施例所示，當(dāng)使用HFC32/125(50/50)作為致冷劑a時(shí)，與使用HFC134a時(shí)相比，流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3的負(fù)荷要小得多。
另外，在表1中HFC32的壓力損失很小，僅為8.3kpa，所以，通過使用HFC23作為流路A的致冷劑a，可以進(jìn)一步減小對(duì)流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3的輸入。
另一方面，流路B安裝在室外機(jī)21內(nèi)，配管19的長度較短，因此，壓力損失對(duì)流路B的實(shí)際COP的影響，與現(xiàn)有空調(diào)器相比要小得多。所以，如果選擇理論COP大的致冷劑作為致冷劑b而不考慮壓力損失，那么流路B的實(shí)際COP也將增大。
表2列出了HFC致冷劑和天然致冷劑的理論COP比較表2
蒸發(fā)溫度5℃，冷凝溫度45℃。
從該表中可以看出HFC134a的理論COP為5.52，比HFC32/125(50/50)的理論COP4.92大得多。所以，如本實(shí)施例所示，若使用HFC134a作為流路B內(nèi)的致冷劑b，則流路B的實(shí)際COP比使用HFC32/125(50/50)時(shí)大得多。
如上所述，在本實(shí)施例中，空調(diào)器的致冷劑流路由流路A和流路B構(gòu)成，采用配管壓力損失比HFC134a小得多的致冷劑HFC32/125(50/50)作為在流路A內(nèi)流動(dòng)的致冷劑a；采用理論COP比HFC32/125(50/50)大得多的致冷劑HFC134a作為流路B內(nèi)流動(dòng)的致冷劑b，因此，與現(xiàn)有空調(diào)器內(nèi)單獨(dú)使用HFC134a，和HFC32/125(50/50)的任一情況相比，可以獲得更高的實(shí)際COP。
再者，表1中所列的CO2、HFC125、HFC32的重量比為50％以下的HFC32/125(25/75)、HFC32的重量比為10％以上25％以下的HFC32/134a(25/75)等，由于配管部分的壓力損失均小于HFC134a，所以若將其用作致冷劑a，則也可獲得與本實(shí)施例相同的效果，只不過程度不同而已。另外，在這些致冷劑以外，如果是配管部分的壓力損失小于HFC134a的致冷劑，則可以用作致冷劑a來發(fā)揮本發(fā)明的效果。此外，HFC32/125和HFC32/134a中的HFC32的重量比上限值由混合致冷劑的可燃性極限所決定，所以，在當(dāng)前情況下，在HFC32/125時(shí)HFC32的上限值定為50％；在HFC32/134a時(shí)HFC32的上限值定為25％。但是，根據(jù)將來的調(diào)查結(jié)果，該上限值可能提高，屆時(shí)新的可燃性上限值將成為本發(fā)明的HFC32的上限值。
在表2中所列的氨、丙烷、HFC32、HFC32的重量比為50以上的HFC32/125、HFC32的重量比為25％以下的HFC32/134a，由于其理論COP大于HFC32/125(50/50)，所以，若將其用作致冷劑b，則也可獲得與本實(shí)施例相同的效果，只不過程度不同而已。再者，除了這些致冷劑外，如果是理論COP大于HFC32/125(50/50)的其他致冷劑，那么也可以用作致冷劑b以發(fā)揮本發(fā)明的效果。
為了更明確地表示出上述圖1所示第1實(shí)施例的效果，計(jì)算出采用第1實(shí)施例的空調(diào)器在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的致冷系數(shù)(COP)，示于表3。
表3
如上所述，能有效地替代HCFC22的HFC134a致冷劑，僅根據(jù)熱物理值計(jì)算出的COP為5.86，與HCFC22的COP相等，但是，由于其壓力損失大，所以加上10米長的連接管的壓力損失后計(jì)算出的COP為4.26，比HCFC22的COP5.48小得多，相當(dāng)于在同樣條件下的HCFC22的COP的78％。另一方面，HFC32/125(50/50)，僅根據(jù)熱物理值計(jì)算出的COP為5.18，和HCFC22的88％一樣稍低，但是壓力損失比HFC134a小，所以，加上10米長的連接管后計(jì)算出的COP為5.01，與HFC134a相比，減小得不多。但盡管如此，也只不過相當(dāng)于同一條件下的HCFC22的COP的91％。
然而，在該第1實(shí)施例中，同時(shí)利用了HFC134a的理論COP高的優(yōu)點(diǎn)和HFC32/15(50/50)的壓力損失小的優(yōu)點(diǎn)，所以，即使把中間熱交換器5中的1℃溫度所造成的損失量包含在內(nèi)進(jìn)行計(jì)算的情況下，加上10米長的連接管進(jìn)行計(jì)算時(shí)的COP也達(dá)到5.61，即可以獲得很高的COP值，不僅遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于HFC134a和HFC32/125(50/50)中的任一個(gè)的COP，而且也比HCFC22的相同條件下的COP大2％。
圖2是表示該發(fā)明的第2實(shí)施例的空調(diào)器致冷劑回路圖。其中，與上述第1實(shí)施例相同的構(gòu)成部分標(biāo)注同樣的符號(hào)。與第1實(shí)施例不同的地方是(1)流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3是僅在一個(gè)方向上驅(qū)動(dòng)流體的泵，在流路A內(nèi)設(shè)置了四通閥29作為切換閥，用于把從流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3中排出的流體的流路切換到實(shí)線所示狀態(tài)和虛線所示狀態(tài)。
(2)室內(nèi)熱交換器1有2臺(tái)，形成多路系統(tǒng)空調(diào)器，其連接室內(nèi)機(jī)23和室外機(jī)21的連接管25、27分別對(duì)應(yīng)于2臺(tái)室內(nèi)熱交換器1，送出路和返回路均分成兩條。
(3)使用氨作為在流路B內(nèi)流動(dòng)的致冷劑b。
上述結(jié)構(gòu)的空調(diào)器中流路B的動(dòng)作與上述圖1的第1實(shí)施例相同。
另一方面，在流路A中，冷氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)致冷劑a流向IA的方向。以液體狀態(tài)從流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3中流出的致冷劑a，通過切換到實(shí)線狀態(tài)的四通閥29，分流到2條連接管27、27內(nèi)，分別流入2臺(tái)室內(nèi)熱交換器1、1內(nèi)。在室內(nèi)熱交換器1、1內(nèi)，致冷劑a通過對(duì)空氣進(jìn)行冷卻而部分或全部蒸發(fā)。變成蒸氣或氣液二相狀態(tài)后的致冷劑a通過連接管25、25后進(jìn)行合流，流入到中間熱交換器5內(nèi)。在中間熱交換器5內(nèi)，致冷劑a被在流路B中以低溫狀態(tài)向IR方向流動(dòng)的致冷劑b進(jìn)行冷卻，凝縮，變成液體狀態(tài)的致冷劑a經(jīng)過四通閥29返回到流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3內(nèi)。
在暖氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，把四通閥29切換到流路變成虛線的狀態(tài)，使致冷劑a向IIA方向流動(dòng)。從流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3中流出的液體狀致冷劑a，通過四通閥29流入中間熱交換器5，被在流路B中以高溫狀態(tài)向IIB方向流動(dòng)的致冷劑b加熱，部分或全部蒸發(fā)。變成蒸氣或氣液二相狀態(tài)的致冷劑a分流到2條連接管25、25內(nèi)，然后流入室內(nèi)熱交換器1、1內(nèi)。在室內(nèi)熱交換器1中致冷劑a通過對(duì)空氣加熱而進(jìn)行冷凝。冷凝成液體狀的致冷劑a通過連接管27、27后進(jìn)行合流，經(jīng)過四通閥29流回到流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3內(nèi)。
這樣一來，致冷劑a在冷氣運(yùn)轉(zhuǎn)和暖氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)均以液體狀態(tài)流入到流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3內(nèi)。所以，能使采用液體泵的流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3高效率地進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。
在上述第2實(shí)施例中，由于使用了與第1實(shí)施例相同的、壓力損失較小的HFC32/125(50/50)作為流路A的致冷劑a；使用了理論COP比HFC32/125(50/50)大的氨作為流路B的致冷劑b，所以可以獲得與第1實(shí)施例相同的效果。具有2臺(tái)以上室內(nèi)熱交換器的多路系統(tǒng)空調(diào)器，特別是大樓用的多路系統(tǒng)空調(diào)器，由于連接室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)的配管很長，所以本實(shí)施例的效果也更大。
再者，雖然使用具有毒性的氨作為致冷劑b，但由于流路B安裝在室外機(jī)21內(nèi)，而室外機(jī)21是安裝在室外的，所以發(fā)生漏瀉時(shí)的危險(xiǎn)性也比較小。尤其，大樓用的多路系統(tǒng)空調(diào)器，室外機(jī)多半安裝在屋頂?shù)鹊胤?，危險(xiǎn)性就更小。
但是，在空調(diào)器中，壓縮機(jī)內(nèi)使用的潤滑油的一部分會(huì)排出到流路內(nèi)，該潤滑油的回流性能與壓縮機(jī)的可靠性有很大關(guān)系。在本實(shí)施例中，壓縮機(jī)15僅設(shè)置在流路B內(nèi)，所以，潤滑油僅在配管較短的流路B內(nèi)循環(huán)，因此，潤滑油的回流性能提高，能使壓縮機(jī)的可靠性提高。尤其，對(duì)于像多路系統(tǒng)空調(diào)器那樣連接管較長的空調(diào)器，這種效果更大。
圖3是表示本發(fā)明第3實(shí)施例的空調(diào)器致冷劑回路圖。圖中，對(duì)于和第1實(shí)施例相同的結(jié)構(gòu)部分，標(biāo)注同樣的符號(hào)。與第1實(shí)施例的不同點(diǎn)如下
(1)流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3是壓縮機(jī)，在流路A內(nèi)設(shè)置了四通閥29，用于把從流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3中排出的流體的流路切換到實(shí)線狀態(tài)和虛線狀態(tài)。
(2)使用HFC32/134a(25/75)作為致冷劑a；使用HFC32/134a(10/90)作為致冷劑b，二者均為非共沸混合致冷劑。
(3)在中間熱交換器5內(nèi)，把流路設(shè)計(jì)成致冷劑a和致冷劑b能形成完全對(duì)向流。
上述結(jié)構(gòu)的空調(diào)器內(nèi)的流路B的動(dòng)作與上述圖1的第1實(shí)施例相同。
另一方面，在流路A中，冷氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)致冷劑a向IA方向流動(dòng)。以蒸氣狀態(tài)從流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3中流出的致冷劑a通過流路處于虛線狀態(tài)的四通閥29，流入中間熱交換器5內(nèi)。在中間熱交換器5內(nèi)，致冷劑a被致冷劑b冷卻，致冷劑b在流路B內(nèi)向IB方向流動(dòng)，與致冷劑a形成互相對(duì)流，結(jié)果使致冷劑a部分或全部冷凝。變成液體或氣液二相狀態(tài)的致冷劑a通過連接管25流入到室內(nèi)熱交換器1內(nèi)，在此對(duì)空氣進(jìn)行冷卻，而本身進(jìn)行蒸發(fā)。變成蒸氣狀態(tài)的致冷劑a通過連接管27后，再經(jīng)過四通閥29返回到流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3內(nèi)。
在暖氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，把四通閥29切換到實(shí)線狀態(tài)，致冷劑a向IIA方向流動(dòng)。從流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3排出的蒸氣狀致冷劑a經(jīng)過四通閥29，再通過連接管27流入到室內(nèi)熱交換器1內(nèi)。在室內(nèi)熱交換器1內(nèi)，致冷劑a對(duì)空氣進(jìn)行加熱，從而部分或全部冷凝。變成液體或氣液二相狀態(tài)的致冷劑a劑通過連接管25，流入到中間熱交換器5內(nèi)，被致冷劑b加熱，進(jìn)行蒸發(fā)，這時(shí)在流路B內(nèi)致冷劑b向IIB方向流動(dòng)，與致冷劑a形成對(duì)流。變成蒸氣狀態(tài)的致冷劑a通過四通閥29返回到流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3內(nèi)。
這樣，致冷劑a在冷氣運(yùn)轉(zhuǎn)和暖氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)均以蒸氣狀態(tài)流入到流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3內(nèi)，所以，可以使采用壓縮機(jī)的流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3高效率地進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。
在上述空調(diào)器內(nèi)，使用配管部分壓力損失比HFC134a小的HFC32/134a(25/75)作為致冷劑a；使用理論COP比HFC32/125(50/50)大的HFC32/134a(10/90)作為致冷劑b，所以，可以獲得與上述第1實(shí)施例相同的效果。
另外，在選擇上述致冷劑a和致冷劑b時(shí)，由于致冷劑a和致冷劑b均為非共沸混合致冷劑，所以在相變(化)時(shí)產(chǎn)生溫度梯度。另一方面，在冷氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)和暖氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，均在中間熱交換器5內(nèi)形成致冷劑a和致冷劑b(互相)完全對(duì)流的形式，所以，即使在相變(化)時(shí)產(chǎn)生溫度梯度，也能在中間熱交換器5內(nèi)實(shí)現(xiàn)致冷劑a和致冷劑b的高效率熱交換。
再者，即使在第1和第2實(shí)施例中，也可在選擇非共沸混合致冷劑作為致冷劑a和致冷劑b時(shí)，和上述第3實(shí)施例一樣，其構(gòu)成只要在冷氣暖氣兩種運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)均可在中間熱交換器5中形成充分(完全)對(duì)流(逆流)即可。
圖4是表示本發(fā)明的第4實(shí)施例的空調(diào)器的致冷劑回路圖。其中，對(duì)于和上述第1實(shí)施例相同的構(gòu)成部分，標(biāo)注相同的符號(hào)。與第1實(shí)施例的不同點(diǎn)是(1)流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3是僅向一個(gè)方向驅(qū)動(dòng)流體的氣泵。
(2)在流路A內(nèi)設(shè)置致冷劑加熱器31。致冷劑加熱器31是以民用煤氣、丙烷、石油等為燃料，對(duì)致冷劑a進(jìn)行加熱的燃燒器。
(3)未設(shè)置流路B的四通閥13。
(4)用CO2作為致冷劑a；用丙烷作為致冷劑b。
冷氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)作，流路A和流路B均與第1實(shí)施例相同，流路A的致冷劑加熱器31調(diào)到停止?fàn)顟B(tài)。
另一方面，暖氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，流路B的壓縮機(jī)15停止運(yùn)行，不讓流路B內(nèi)的致冷劑b進(jìn)行循環(huán)。也就是只讓流路A工作。流路A內(nèi)的致冷劑aCO2在32℃以上處于超臨界壓力狀態(tài)(壓力達(dá)到臨界壓力以上的狀態(tài))，致冷劑a以氣體狀態(tài)，在流路A內(nèi)向IIA方向(與冷氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的IA相同的方向)進(jìn)行循環(huán)。從采用氣泵的流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3中的排出的致冷劑a由致冷劑加熱器31進(jìn)行加熱，達(dá)到100℃左右的高溫。達(dá)到高溫后的制冷劑a通過連接管27流入到室內(nèi)熱交換器1內(nèi)。在室內(nèi)熱交換器1內(nèi)，致冷劑a對(duì)空氣進(jìn)行加熱，溫度降低到20℃左右。變成低溫的致冷劑a通過連接管25、中間熱交換器5，返回到流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3內(nèi)。由于流路B一側(cè)的致冷劑b處于停止循環(huán)狀態(tài)，所以，中間熱交換器5不起熱交換作用。
在這種空調(diào)器內(nèi)，由于使用配管部分壓力損失比HFC134a小的CO2作為致冷劑a；使用理論COP比HFC32/125(50/50)大的丙烷作為致冷劑b，所以，在使流路A和流路B一起工作的冷氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可以獲得與第1實(shí)施例相同的效果。
另一方面，在暖氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)由于只有致冷劑a進(jìn)行循環(huán)，所以，來自致冷劑加熱器31的熱量經(jīng)過室內(nèi)熱交換器1傳送到空氣中。在把致冷劑加熱器安裝到現(xiàn)有空調(diào)器內(nèi)時(shí)，考慮到致冷劑加熱內(nèi)的致冷劑漏瀉問題，不能采用理論COP大的可燃性致冷劑。因此，在冷氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)難以提高COP。然而，在本實(shí)施例中，致冷劑丙烷僅在室外熱交換器中進(jìn)行循環(huán)，所以在安全方面沒有影響。而且，由于理論COP值大，所以可以提高冷氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的COP值。
再者，在上述第4實(shí)施例中。可以對(duì)單向旋轉(zhuǎn)泵不配置四通閥，而使用像CO2那樣的在暖氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行相變(化)的致冷劑作為致冷劑a。這時(shí)，液體狀的致冷劑a從液體驅(qū)動(dòng)機(jī)3中流出，在致冷劑加熱器31中加熱，部分或全部蒸發(fā)。變成蒸氣或氣液二相狀態(tài)的致冷劑a，通過連接管27流入到室內(nèi)熱交換器1內(nèi)。在室內(nèi)熱交換器1內(nèi)，致冷劑a對(duì)空氣加熱，從而冷凝。變成液體狀態(tài)的致冷劑a通過連接管25和不起熱交換器作用的中間熱交換器5，仍以液體狀態(tài)流入到流體驅(qū)動(dòng)機(jī)內(nèi)。
圖5是表示本發(fā)明第5實(shí)施例的空調(diào)器致冷劑回路圖。圖中，對(duì)于和上述第1實(shí)施例相同的構(gòu)成，標(biāo)注同一符號(hào)。與第1實(shí)施例的不同點(diǎn)是(1)設(shè)置了旁通路37，用于連接配管33和配管35，配管33連接流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3和中間熱交換器5；配管35連接中間熱交換器5連接管25和室外機(jī)21；在旁通路37內(nèi)設(shè)置了只允許從配管33向配管35流通的單向閥39；在配管33上設(shè)置了只允許從中間熱交換器5向流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3流通的單向閥41。
(2)在單向閥39向配管33一側(cè)的旁通路37內(nèi)，設(shè)置了致冷劑加熱器31。致冷劑加熱器31是以民用煤氣、丙烷、石油等為燃料，對(duì)致冷劑進(jìn)行加熱的燃燒器。
(3)未設(shè)置流路B的四通閥13。
(4)用HFC32/125(25/75)作為致冷劑a；用HFC32/125(75/25)作為致冷劑b。
流路B的作用在冷氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)與第1實(shí)施例相同。另一方面，在暖氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)與上述圖4的第4實(shí)施例相同，壓縮機(jī)15停止運(yùn)行，不讓致冷劑b循環(huán)。
在流路A內(nèi)，冷氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)致冷劑a向IA方向流動(dòng)。這時(shí)，從流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3排出，經(jīng)過室內(nèi)熱交換器1流入到配管25內(nèi)的致冷劑a，由于單向閥39的作用，不能流入旁通路37，而流入中間熱交換器5內(nèi)。所以，在冷氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的流路A的動(dòng)作與第1實(shí)施例相同。
另一方面，在暖氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，使采用可逆泵的流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3按照與冷氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)相反的方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。這樣一來，從流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3中排出的致冷劑a流入配管33一側(cè)。但由于單向閥41的作用，使其不能流入中間熱交換器5，而是如IIA所示流入旁通路37內(nèi)。這樣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于致冷劑加熱器31進(jìn)行工作，所以致冷劑a被加熱，一部分或全部蒸發(fā)。變成蒸氣或氣液二相狀態(tài)的致冷劑a，通過連接管25流入室內(nèi)熱交換器1內(nèi)。在室內(nèi)熱交換器1內(nèi)，制冷劑a對(duì)空氣加熱，而本身冷凝成液體狀態(tài)，通過連接管27流入流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3內(nèi)。
上述單向閥39、41的作用分別是在冷氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)使致冷劑a流入中間熱交換器5；在暖氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)使致冷劑a流入旁通流路37，所以，構(gòu)成了具有這樣一種功能的控制閥；它使致冷劑a流入中間熱交換器5和旁通流路37中的某一側(cè)。
在上述空調(diào)器內(nèi)，由于使用配管部分壓力損失比HFC134a小的HFC32/125(25/70)作為致冷劑a；使用理論COP比HFC32/125(50/50)大的HFC32/125(75/25)作為致冷劑b，所以，在冷氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可以獲得與第1實(shí)施例相同的效果。
另一方面，在暖氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通過對(duì)致冷劑加熱而進(jìn)行暖氣運(yùn)轉(zhuǎn)，而且致冷劑a從中間熱交換器5的旁路通過，所以能有效地把從致冷劑加熱器31獲得的熱量有效地傳送到室內(nèi)熱交換器1內(nèi)，可以使暖氣運(yùn)轉(zhuǎn)效率高而且方便。
再者，在本實(shí)施例中，由于使用可燃性極低的HFC32/125(25/75)作為由致冷劑加熱器31加熱的致冷劑a；使用COP值大的HFC32/125(75/25)作為致冷劑b，所以，能夠制成既不降低冷氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的COP值，又能安全地地對(duì)致冷劑加熱的空調(diào)器。
圖6是表示本發(fā)明第6實(shí)施例的空調(diào)器致冷劑回路圖。圖中，對(duì)于和上述第1實(shí)施例相同的構(gòu)成，標(biāo)注同一符號(hào)。與第1實(shí)施例的不同點(diǎn)是(1)流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3是僅向一個(gè)方向排出流體的泵，在流路A內(nèi)設(shè)置了四通閥29，用來把從流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3中排出的流體的流路切換到實(shí)線狀態(tài)和虛線狀態(tài)。
(2)對(duì)流路A的室內(nèi)機(jī)21內(nèi)的連接管25上，設(shè)置了致冷劑加熱器31。致冷劑加熱器31是以民用煤氣、丙烷和石油等為燃料，對(duì)致冷劑a進(jìn)行加熱的燃燒器。
(3)使用HFC125作為致冷劑a；使用HFC32作為致冷劑b。
流路B的動(dòng)作與第1實(shí)施例相同。
在流路A中，冷氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)致冷劑a向IA方向流動(dòng)。以液體狀態(tài)從流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3中排出的致冷劑a，經(jīng)過處于實(shí)線狀態(tài)的四通閥29，通過連接管27，流入室內(nèi)熱交換器1內(nèi)。在室內(nèi)熱交換器1內(nèi)，致冷劑a通過對(duì)空氣進(jìn)行冷卻而部分或全部蒸發(fā)。變成蒸氣或氣液二相狀態(tài)的致冷劑a，通過連接管25后流入中間熱交換器5內(nèi)。在中間熱交換器內(nèi)，致冷劑a被流路B內(nèi)向IB方向流動(dòng)的致冷劑b冷卻而進(jìn)行凝縮。變成液體狀態(tài)的致冷劑a通過四通閥29返回到流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3內(nèi)。
在暖氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，把四通閥29切換到虛線狀態(tài)，致冷劑a向IIA方向流動(dòng)。從流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3中排出的液體狀致冷劑a，經(jīng)過四通閥29流入到中間熱交換器5內(nèi)，被在流路B內(nèi)向IIR方向流動(dòng)的致冷劑b加熱，從而部分或全部蒸發(fā)。
這時(shí)致冷劑a處于蒸氣或干燥度大的氣液二相狀態(tài)，也就是在暖氣負(fù)荷小的情況下，致冷劑加熱器31不工作，從中間熱交換器5中流出的致冷劑a，通過連接管25，流入到室內(nèi)熱交換器1內(nèi)。在室內(nèi)熱交換器1中，致冷劑a通過對(duì)空氣加熱而進(jìn)行冷凝。變成液體狀的致冷劑a通過連接管27后，經(jīng)過四通閥29返回到液體驅(qū)動(dòng)機(jī)3內(nèi)。
另一方面，在外部大氣溫度低和起動(dòng)時(shí)室內(nèi)溫度低這種暖氣負(fù)荷大的情況下，如果不加大壓縮機(jī)15的輸入而進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的話，從中間熱交換器5中流出的致冷劑a將變成干燥度小的氣液二相狀態(tài)。在這種情況下，使致冷劑加熱器31工作，對(duì)致冷劑a進(jìn)行加熱，使其全部或大部分蒸發(fā)。因此，而變成蒸氣或干燥度大的氣液二相狀態(tài)的致冷劑a，通過連接管25流入到室內(nèi)熱交換器1內(nèi)。在室內(nèi)熱交換器1內(nèi)，致冷劑a通過對(duì)空氣加熱而進(jìn)行冷凝。變成液體狀態(tài)的致冷劑a，通過連接管27后，經(jīng)過四通閥29返回到流體驅(qū)動(dòng)機(jī)3內(nèi)。
致冷劑加熱器31是否工作，決定于安裝室內(nèi)機(jī)23的室內(nèi)的溫度和室內(nèi)機(jī)的設(shè)定溫度的關(guān)系。也就是說，室內(nèi)溫度與設(shè)定溫度相比，低到規(guī)定值以下時(shí)，使致冷劑加熱器31工作，否則就不工作。
在上述空調(diào)器內(nèi)，由于使用配管部分壓力損失比HFC134a小的HFC125作為致冷劑a；使用理論COP值比HFC32/125(50/50)和FHC125(理論COP4.66)大的HFC32作為致冷劑b。所以可以獲得與第1實(shí)施例相同的效果。另一方面，當(dāng)暖氣負(fù)荷大的暖氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在來自流路B的致冷劑b的熱量上又加上了來自致冷劑加熱器31的熱量，所以不增加對(duì)流路B的壓縮機(jī)15的輸入，即可獲得較高的暖氣機(jī)能力。
再者，當(dāng)把致冷劑加熱器安裝到現(xiàn)有空調(diào)器內(nèi)時(shí)，考慮到在致冷劑加熱器內(nèi)的致冷劑漏瀉問題，不能使用具有可燃性的致冷劑，因此難以提高冷氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的COP值。然而，在本實(shí)施例中，和上述第4實(shí)施例一樣，可以使用可燃性高的致冷劑HFC32作為致冷劑b，因此，能夠提高冷氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的COP值。
在上述第1—第6的各個(gè)實(shí)施例中，用圖示方式僅說用了空調(diào)器的主要零件(構(gòu)成部分)。然而，即使加上其他輔助零件，也不會(huì)影響本發(fā)明的主要目的。例如，輔助零件在流路A內(nèi)有對(duì)循環(huán)的致冷劑的量進(jìn)行調(diào)節(jié)用的致冷劑罐、對(duì)蒸發(fā)、冷凝溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)用的壓力控制裝置、防止蒸氣流入泵內(nèi)用的氣液分離器。、防止液體流入壓縮機(jī)用的蓄液器等。另外，輔助零件還包括控制裝置和敏感元件等。另一方面，在流路B內(nèi)，輔助零件有像現(xiàn)有空調(diào)器內(nèi)的蓄液器、致冷劑罐、各種閥門、控制用敏感元件、裝置等。
另外，在第1—6的實(shí)施例中說明的各種流體驅(qū)動(dòng)機(jī)、各種致冷劑a、各種致冷劑b、室內(nèi)熱交換器的臺(tái)數(shù)、致冷劑加熱的有無等的組合方式不僅限于第1—6的實(shí)施例中說明的組合，還可通過其他組合方式也能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。例如，也可以是利用壓縮機(jī)作為流體驅(qū)動(dòng)機(jī)，具有多個(gè)室內(nèi)熱交換器的多路系統(tǒng)空調(diào)器、以及利用HFC134a作為致冷劑b，而且備有致冷劑加熱器的空調(diào)器。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在具有流體驅(qū)動(dòng)機(jī)、室內(nèi)熱交換器的第1致冷劑回路內(nèi)，使用壓力損失小的第1致冷劑，同時(shí)在具有壓縮機(jī)、室外熱交換器和膨脹裝置的第2致冷劑回路內(nèi)，使用由熱物理值決定的理論致冷系數(shù)大的第2致冷劑，在第1、第2的各個(gè)致冷劑回路內(nèi)設(shè)置中間熱交換器，以此使第1、第2的各致冷劑互相進(jìn)行熱交換，從而可以構(gòu)成僅利用致冷劑特性中的優(yōu)點(diǎn)的周期，可以安全而高效率地進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。
圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施例的空調(diào)器致冷劑回路圖。
圖2是表明本發(fā)明的第2實(shí)施例的空調(diào)器致冷劑回路圖。
圖3是表示本發(fā)明的第3實(shí)施例的空調(diào)器致冷劑回路圖。
圖4是表示本發(fā)明的第4實(shí)施例的空調(diào)器致冷劑回路圖。
圖5是表示本發(fā)明的第5實(shí)施例的空調(diào)器致冷劑回路圖。
圖6是表示本發(fā)明的第6實(shí)施例的空調(diào)器致冷劑回路圖。
權(quán)利要求
1.一種空調(diào)器，其特征在于包括內(nèi)部灌封第1致冷劑的第1致冷劑回路，其構(gòu)成部分有流體驅(qū)動(dòng)機(jī)、室內(nèi)熱交換器、以及對(duì)該流體驅(qū)動(dòng)機(jī)和室內(nèi)熱交換器進(jìn)行連接的第1配管；內(nèi)部灌封第2致冷劑的第2致冷劑回路，其構(gòu)成部分有壓縮機(jī)、室外熱交換器和膨脹裝置、以及對(duì)該壓縮機(jī)、室外熱交換器和膨脹裝置進(jìn)行連接的第2配管；以及使上述第1致冷劑和上述第2致冷劑到互相進(jìn)行熱交換的中間熱交換器；上述第2致冷劑的壓力損失小于上述第1致冷劑的壓力損失；由上述第2致冷劑熱物理值決定的理論致冷系數(shù)(理論COP)大于上述第1致冷劑的理論致冷系數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的空調(diào)器，其進(jìn)一步的特征在于，上述第1致冷劑是HFC32和HFC125的混合致冷劑，HFC32的重量比規(guī)定為50％以下；上述第2致冷劑是HFC134a、氨或HFC32的重量比超過50％的HFC32和HFC125的混合致冷劑中的某一種。
3.如權(quán)利要求1所述的空調(diào)器，其進(jìn)一步的特征在于，上述第1致冷劑是HFC125；上述第2致冷劑是HFC32。
4.如權(quán)利要求1所述的空調(diào)器，其進(jìn)一步的特征在于，上述第1致冷劑的CO2；上述第2致冷劑是碳?xì)浠衔铩?br> 5.如權(quán)利要求1所述的空調(diào)器，其進(jìn)一步特征在于，上述第1致冷劑和上述第2致冷劑均為HFC32和HFC134a的混合物，其混合組成比各不相同。
6.如權(quán)利要求1所述的空調(diào)器，其進(jìn)一步的特征在于，在上述第1致冷劑回路內(nèi)并聯(lián)2臺(tái)以上的室內(nèi)熱交換器。
7.如權(quán)利要求1所述的空調(diào)器，其進(jìn)一步特征在于，上述第1致冷劑回路和第2致冷劑回路，分別具有第1流路和第2流路，其中的上述第1致冷劑和上述第2致冷劑在上述中間熱交換器中的流動(dòng)方向正好相反。
8.如權(quán)利要求1所述的空調(diào)器，其進(jìn)一步特征在于，上述流體驅(qū)動(dòng)機(jī)是排出口和吸入口可以逆轉(zhuǎn)的可逆泵。
9.如權(quán)利要求1所述的空調(diào)器，其進(jìn)一步的特征在于，在第1致冷劑回路內(nèi)設(shè)置了這樣一種切換閥，它可以把上述流體驅(qū)動(dòng)機(jī)所排出的流體的流動(dòng)方向切換到室內(nèi)熱交換器一側(cè)和中間熱交換器一側(cè)。
10.如權(quán)利要求1所述的空調(diào)器，其進(jìn)一步的特征在于，上述流體驅(qū)動(dòng)機(jī)是壓縮機(jī)。
11.如權(quán)利要求1所述的空調(diào)器，其進(jìn)一步的特征在于，在上述第1致冷劑回路的配管中間設(shè)置了對(duì)第1致冷劑進(jìn)行加熱的致冷劑加熱器。
12.如權(quán)利要求1所述的空調(diào)器，其進(jìn)一步的特征在于，在第1致冷劑回路內(nèi)連接一條旁通流路，使回路從中間熱交換器的旁邊通過，在該旁通流路內(nèi)設(shè)置對(duì)第1致冷劑進(jìn)行加熱的致冷劑加熱器，同時(shí)，設(shè)置了這樣一種控制閥，它使第1致冷劑流過上述旁通流路或中間熱交換器。
全文摘要
一種空調(diào)器，取代破壞臭氧的致冷劑，包括流路A和B；流路A用配管7把流體驅(qū)動(dòng)機(jī)和室內(nèi)熱交換器連接，其內(nèi)有致冷劑a；流路B用配管19把壓縮機(jī)、外熱交換器和膨脹管連接，其內(nèi)有致冷劑b，在配管7、19中間設(shè)交換器5，使致冷劑a和b熱交換。致冷劑a是配管7內(nèi)的壓力損失小于HFC134a的HFC32和HFC125各占50％的混合致冷劑。致冷劑b是HFC134a，其熱物理值決定的理論致冷系數(shù)大于HFC32和HFC125各占50％的混合致冷劑。
文檔編號(hào)F25D17/02GK1117568SQ95104330
公開日1996年2月28日 申請(qǐng)日期1995年3月30日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月30日
發(fā)明者古浜功吉, 依野哲夫, 小津政雄 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝