制冷装置制造方法
【专利摘要】一种空调装置(1)，在制冷运转时，制冷剂依次流过压缩机(21)、室外热交换器(23)、膨胀机构(24、26)及室内热交换器(41)，在制热运转时，制冷剂依次流过压缩机(21)、室内热交换器(41)、膨胀机构(26、24)及室外热交换器(23)。此处，室内热交换器(41)是交叉翅片式热交换器，室外热交换器(23)是层叠式热交换器。膨胀机构(24、26)具有：上游侧膨胀机构，该上游侧膨胀机构对制冷剂进行减压；以及下游侧膨胀机构，该下游侧膨胀机构对在上游侧膨胀机构中减压后的制冷剂进行减压，在上游侧膨胀机构与下游侧膨胀机构之间设有制冷剂贮存箱(25)，该制冷剂贮存箱(25)对由上游侧膨胀机构减压后的制冷剂进行贮存。
【专利说明】制冷装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及制冷装置，尤其涉及能进行冷却运转及加热运转的制冷装置。
【背景技术】
[0002]在现有的能进行制冷制热运转的空调装置等制冷装置中，制冷运转(冷却运转)时最佳的制冷剂量与制热运转(加热运转)时最佳的制冷剂量是不同的。因此，在制冷运转时作为散热器起作用的室外热交换器的容积与在制热运转时作为散热器起作用的室内热交换器的容积是不同的。通常，室外热交换器的容积比室内热交换器的容积大，因此，在制热运转时未完全收容于室内热交换器的制冷剂被与压缩机的吸入侧连接的制冷剂贮存箱等暂时贮存。
【发明内容】
[0003]然而，在上述制冷装置中，当专利文献I (日本专利特开平6 — 143991号公报)中记载的高性能的散热器被使用为室外热交换器时，室外热交换器的容积处于室内热交换器的容积以下。因此，在该情况下，在制冷运转时，产生未完全收容于室外热交换器的制冷剂(剩余制冷剂)，其量超过能贮存于制冷剂贮存箱等的量。
[0004]本发明的技术问题在于，在能进行冷却运转及加热运转的制冷装置中，在室外热交换器的容积处于室内热交换器的容积以下的情况下，能收容冷却运转时产生的剩余制冷剂。
[0005]第一技术方案的制冷装置是在冷却运转时、制冷剂依次流过压缩机、室外热交换器、膨胀机构及室内热交换器，并在加热运转时、制冷剂依次流过压缩机、室内热交换器、膨胀机构及室外热交换器的制冷装置。此外，在该制冷装置中，室内热交换器是交叉翅片式热交换器，室外热交换器是层叠式热交换器。而且，膨胀机构具有:上游侧膨胀机构，该上游侧膨胀机构对制冷剂进行减压；以及下游侧膨胀机构，该下游侧膨胀机构对在上游侧膨胀机构中减压后的制冷剂进行减压，在上游侧膨胀机构与下游侧膨胀机构之间设有制冷剂贮存箱，该制冷剂贮存箱对由上游侧膨胀机构减压后的制冷剂进行贮存。
[0006]层叠式热交换器的容积比具有同等热交换性能的交叉翅片式热交换器的容积小。例如，相对于室外热交换器及室内热交换器都是交叉翅片式热交换器的制冷装置，想象出仅将室外热交换器改变为具有同等热交换性能的层叠式热交换器的情况。这样，该层叠式的室外热交换器的容量不仅比交叉翅片式的室外热交换器的容积小，还比与其连接的交叉翅片式的室内热交换器的容量小。
[0007]因此，在上述制冷装置中，通过使室外热交换器的容量比室内热交换器的容量小，从而在冷却运转时产生剩余制冷剂。当上述剩余制冷剂过剩地遍布从具有气相部分的室内热交换器到压缩机的吸入侧为止的部分时，可能会对制冷剂控制产生阻碍。
[0008]因此，此处，在上游侧膨胀机构与下游侧膨胀机构之间设置制冷剂贮存箱，该制冷剂贮存箱对由上游侧膨胀机构减压后的制冷剂进行贮存，因此，将冷却运转时未完全收容于室外热交换器的剩余制冷剂收容至位于室外热交换器下游侧附近的制冷剂贮存箱中。
[0009]藉此，在该制冷装置中，能防止剩余制冷剂遍布从具有气相部分的室内热交换器到压缩机的吸入侧为止的部分，因此，能防止对制冷剂控制产生阻碍。
[0010]第二技术方案的制冷装置是在冷却运转时、制冷剂依次流过压缩机、室外热交换器、膨胀机构及室内热交换器，并在加热运转时、制冷剂依次流过压缩机、室内热交换器、膨胀机构及室外热交换器的制冷装置。此外，在该制冷装置中，室外热交换器的容积为室内热交换器的容积的100%以下。而且，膨胀机构具有:上游侧膨胀机构，该上游侧膨胀机构对制冷剂进行减压；以及下游侧膨胀机构，该下游侧膨胀机构对在上游侧膨胀机构中减压后的制冷剂进行减压，在上游侧膨胀机构与下游侧膨胀机构之间设有制冷剂贮存箱，该制冷剂贮存箱对由上游侧膨胀机构减压后的制冷剂进行贮存。
[0011]当室外热交换器的容积处于室内热交换器的容积以下时，在冷却运转时产生剩余制冷剂。当上述剩余制冷剂过剩地遍布从具有气相部分的室内热交换器到压缩机的吸入侧为止的部分时，可能会对制冷剂控制产生阻碍。
[0012]因此，此处，在上游侧膨胀机构与下游侧膨胀机构之间设置制冷剂贮存箱，该制冷剂贮存箱对由上游侧膨胀机构减压后的制冷剂进行贮存，因此，将冷却运转时未完全收容于室外热交换器的剩余制冷剂收容至位于室外热交换器下游侧附近的制冷剂贮存箱中。
[0013]藉此，在该制冷装置中，能防止剩余制冷剂遍布从具有气相部分的室内热交换器到压缩机的吸入侧为止的部分，因此，能防止对制冷剂控制产生阻碍。
[0014]第三技术方案的制冷装置是在第一技术方案或第二技术方案的制冷装置的基础上，制冷剂是R32。
[0015]在制冷装置中使用R32作为制冷剂时，在低温条件下，存在为了润滑压缩机而与制冷剂一起封入的制冷机油的溶解度变得非常小的倾向。因此，当处于制冷循环的低压时，因制冷剂温度的降低而导致制冷机油的溶解度大幅降低。此处，例如，在压缩机的吸入侧具有制冷剂贮存箱的现有制冷装置中，当使用R32作为制冷剂时，在处于制冷循环中的低压的制冷剂贮存箱内，制冷剂和制冷机油分离成两层，使制冷机油难以返回至压缩机。
[0016]然而，在该制冷装置中，如上所述，在上游侧膨胀机构与下游侧膨胀机构之间设置制冷剂贮存箱，因此，与在压缩机的吸入侧设置制冷剂贮存箱的情况相比，制冷机油容易返回至压缩机。
[0017]这样，在该制冷装置中，通过在上游侧膨胀机构与下游侧膨胀机构之间设置制冷剂贮存箱，因此，不仅能消除因通过使用层叠式热交换器等作为室外热交换器等使室外热交换器的容积处于室内热交换器的容积以下而产生的剩余制冷剂的问题，还能消除因使用R32作为制冷剂而产生的朝压缩机的回油问题。
[0018]第四技术方案的制冷装置是在第一技术方案至第三技术方案中的任一技术方案的制冷装置的基础上，室外热交换器是具有以隔着间隔层叠的方式排列的多个扁平管和被相邻的扁平管夹住的翅片的层叠式热交换器。
[0019]在该制冷装置中，与上述第一技术方案至第三技术方案中的任一技术方案的制冷装置相同，室外热交换器的容量处于室内热交换器的容量以下，因此，可降低制冷装置内的制冷剂量。另外，在该制冷装置中，虽然在冷却运转时产生剩余制冷剂，但能将该剩余制冷剂收容于制冷剂贮存箱，因此，能防止对制冷剂控制产生阻碍。[0020]第五技术方案的制冷装置是在第一技术方案至第三技术方案中的任一技术方案的制冷装置的基础上，室外热交换器是具有以隔着间隔层叠的方式排列的多个扁平管和形成有供扁平管插入的缺口的翅片的层叠式热交换器。
[0021]在该制冷装置中，与上述第一技术方案至第三技术方案中的任一技术方案的制冷装置相同，室外热交换器的容量处于室内热交换器的容量以下，因此，可降低制冷装置内的制冷剂量。另外，在该制冷装置中，虽然在冷却运转时产生剩余制冷剂，但能将该剩余制冷剂收容于制冷剂贮存箱，因此，能防止对制冷剂控制产生阻碍。
[0022]第六技术方案的制冷装置是在第一技术方案至第三技术方案中的任一技术方案的制冷装置的基础上，室外热交换器是具有成形为蛇行形状的扁平管和被夹在扁平管的彼此相邻的面之间的翅片的层叠式热交换器。
[0023]在该制冷装置中，与上述第一技术方案或第二技术方案的制冷装置相同，室外热交换器的容量处于室内热交换器的容量以下，因此，可降低制冷装置内的制冷剂量。另外，在该制冷装置中，虽然在冷却运转时产生剩余制冷剂，但能将该剩余制冷剂收容于制冷剂贮存箱，因此，能防止对制冷剂控制产生阻碍。
[0024]第七技术方案的制冷装置是在第二技术方案的制冷装置的基础上，制冷剂是R32。
[0025]在制冷装置中使用R32作为制冷剂时，在低温条件下，存在为了润滑压缩机而与制冷剂一起封入的制冷机油的溶解度变得非常小的倾向。因此，当处于制冷循环的低压时，因制冷剂温度的降低而导致制冷机油的溶解度大幅降低。此处，例如，在压缩机的吸入侧具有制冷剂贮存箱的现有制冷装置中，当使用R32作为制冷剂时，在处于制冷循环中的低压的制冷剂贮存箱内，制冷剂和制冷机油分离成两层，使制冷机油难以返回至压缩机。
[0026]然而，在该制冷装置中，如上所述，在上游侧膨胀机构与下游侧膨胀机构之间设置制冷剂贮存箱，因此，与在压缩机的吸入侧设置制冷剂贮存箱的情况相比，制冷机油容易返回至压缩机。
[0027]这样，在该制冷装置中，通过在上游侧膨胀机构与下游侧膨胀机构之间设置制冷剂贮存箱，因此，不仅能消除因通过将室外热交换器的容积设为室内热交换器的容积以下而产生的剩余制冷剂的问题，还能消除因使用R32作为制冷剂而产生的朝压缩机的回油问题。
[0028]第八技术方案的制冷装置是在第二技术方案或第七技术方案的制冷装置的基础上，室外热交换器及室内热交换器是交叉翅片式热交换器，室外热交换器的导热管径被设定成比室内热交换器的导热管径细。
[0029]在该制冷装置中，与上述第二技术方案的制冷装置相同，室外热交换器的容量处于室内热交换器的容量以下，因此，可降低制冷装置内的制冷剂量。另外，在该制冷装置中，虽然在冷却运转时产生剩余制冷剂，但能将该剩余制冷剂收容于制冷剂贮存箱，因此，能防止对制冷剂控制产生阻碍。
[0030]第九技术方案的制冷装置是在第一技术方案至第八技术方案中任一技术方案的制冷装置的基础上，还设有旁通管，该旁通管将积存于制冷剂贮存箱内的制冷剂的气体成分引导至压缩机或压缩机的吸入管。
[0031 ] 在该制冷装置中，在上游侧膨胀机构中减压后的制冷剂在制冷剂贮存箱中被分离为液体成分和气体成分，气体成分流向旁通管。[0032]藉此，在该制冷装置中，在加热运转时，无助于蒸发的气体成分不会流入作为制冷剂的蒸发器起作用的室外热交换器，因此，能相应地使在作为制冷剂的蒸发器起作用的室外热交换器中流动的制冷剂的流量减少，并能降低制冷循环中的减压损失。
[0033]第十技术方案的制冷装置是在第九技术方案的制冷装置的基础上，旁通管具有流量调节机构。
[0034]在压缩机的运转频率较高的情况下，气液两相状态的制冷剂可能会从制冷剂贮存箱经由旁通管而返回至压缩机或压缩机的吸入管，并被吸入压缩机。
[0035]然而，在该空调装置中，在旁通管中设有流量调节机构，因此，气液两相状态的制冷剂的液体成分被减压而蒸发。
[0036]藉此，在该制冷装置中，能防止液体成分返回至压缩机或压缩机的吸入管。
[0037]另外，在该制冷装置中，在加热运转时，流过流量调节机构的制冷剂与在室外热交换器中蒸发之后、流向压缩机或压缩机的吸入管的制冷剂合流。此时，在流量调节机构为电动膨胀阀的情况下，能通过控制阀开度来将即将吸入压缩机之前的制冷剂状态进一步调节为最佳。而且，通过控制流量调节机构的阀开度，能使返回至压缩机的制冷剂的流量增加、减少，因此，能根据室内热交换器侧的制冷负载对制冷剂的循环流量、即在室内热交换器中流动的制冷剂的流量进行控制。
[0038]第^ 技术方案的制冷装置是在第一技术方案至第十技术方案中任一技术方案的制冷装置的基础上，制冷剂贮存箱是气液分离器。
[0039]在该制冷装置中，由气液分离器构成的制冷剂贮存箱同时起到了对液体成分进行积存的功能以及将液体成分和气体成分分离的功能这两个功能。
[0040]藉此，在该制冷装置中，无需同时设置具有制冷剂贮存功能的设备和具有气液分离功能的设备，因此，有助于简化装置结构。
【专利附图】
【附图说明】
[0041]图1是作为本发明一实施方式的制冷装置的空调装置的示意结构图。
[0042]图2是室内热交换器的示意主视图。
[0043]图3是室外热交换器的外观立体图。
[0044]图4是按能力表不室外热交换器容积/室内热交换器容积比的图表。
[0045]图5是变形例I的制冷剂贮存箱的示意剖视图。
[0046]图6是变形例2的室外热交换器的外观立体图。
[0047]图7是变形例2的室外热交换器的纵剖图。
【具体实施方式】
[0048]以下，根据附图对本发明的制冷装置的实施方式及其变形例进行说明。另外，本发明的制冷装置的具体结构并不限于下述实施方式及其变形例，能在不脱离发明要点的范围中进行变更。
[0049](I)空调装置的结构
[0050]图1是作为本发明一实施方式的制冷装置的空调装置I的示意结构图。
[0051]空调装置I是能通过进行蒸汽压缩式的制冷循环来进行作为冷却运转的制冷运转及作为加热运转的制热运转的制冷装置。空调装置I主要是通过将室外单元2与室内单元4连接在一起而构成的。此处，室外单元2与室内单元4经由液体制冷剂连通管5及气体制冷剂连通管6而连接在一起。即，空调装置I的蒸汽压缩式制冷剂回路10是通过室外单元2与室内单元4经由制冷剂连通配管5、6连接在一起而构成的。
[0052]<室内单元>
[0053]室内单元4设置于室内，构成了制冷剂回路10的一部分。室内单元4主要具有室内热交换器41。
[0054]室内热交换器41是在制冷运转时作为制冷剂的蒸发器起作用以冷却室内空气，并在制热运转时作为制冷剂的散热器起作用以加热室内空气的热交换器。室内热交换器41的液体侧与液体制冷剂连通管5连接，室内热交换器41的气体侧与气体制冷剂连通管6连接。
[0055]如图2所示，室内热交换器41是交叉翅片式热交换器，其主要具有导热翅片411和导热管412。此处，图2是室内热交换器41的主视图。导热翅片411是较薄的铝制的平板，在导热翅片411上形成有多个通孔。导热管412具有:插入导热翅片411的通孔的直管412a ；以及将相邻的直管412a的端部彼此连接的U字管412b、412c。直管412a通过在被插入导热翅片411的通孔之后被扩管加工而与导热翅片411紧贴。直管412a和第一 U字管412b —体形成，第二 U字管412c在直管412a插入导热翅片411的通孔并被进行扩管加工之后，通过焊接、钎焊等与直管411a的端部连接。
[0056]另外，室内单元4具有室内风扇42，该室内风扇42用于将室内空气吸入室内单元4内，并使该室内空气在室内热交换器41中与制冷剂进行热交换，之后，将其作为供给空气供给到室内。此处，作为室内风扇42，使用由室内风扇电动机43驱动的离心风扇、多叶片风扇等。
[0057]另外，室内单元4具有对构成室内单元4的各部分的动作进行控制的室内侧控制部44。此外，室内侧控制部44具有用于进行室内单元4的控制的微型计算机、存储器等，能与遥控器(未图示)之间进行控制信号等的交换、或与室外单元2之间经由传送线8a进行控制信号等的交换。
[0058]<室外单元>
[0059]室外单元2设置于室外，构成了制冷剂回路10的一部分。室外单元2主要具有压缩机21、切换机构22、室外热交换器23、第一膨胀机构24、制冷剂贮存箱25、第二膨胀机构26、液体侧截止阀27、气体侧截止阀28。
[0060]压缩机21是将制冷循环中的低压制冷剂压缩成高压的设备。压缩机21是利用由逆变器控制的压缩机电动机21a对旋转式、涡旋式等容积式的压缩要素(未图示)进行旋转驱动的密闭式结构。压缩机21在吸入侧连接着吸入管31，并在排出侧连接着排出管32。吸入管31是将压缩机21的吸入侧和切换机构22的第一端口 22a连接的制冷剂管。在吸入管31设有储罐29。排出管32是将压缩机21的排出侧和切换机构22的第二端口 22b连接的制冷剂管。
[0061]切换机构22是用于对制冷剂回路10中的冷剂的流动方向进行切换的机构。切换机构22进行以下切换:在制冷运转时，使室外热交换器23作为在压缩机21中压缩后的制冷剂的散热器起作用，且使室内热交换器41作为在室外热交换器23中散热后的制冷剂的蒸发器起作用。即，切换机构22进行以下切换:在制冷运转时，使第二端口 22b和第三端口22c连通，且使第一端口 22a与第四端口 22d连通。藉此，压缩机21的排出侧(此处为排出管32)与室外热交换器23的气体侧(此处为第一气体制冷剂管33)连接(参照图1的切换机构22的实线)。而且，压缩机21的吸入侧(此处为吸入管31)与气体制冷剂连通管6侧(此处为第二气体制冷剂管34)连接(参照图1的切换机构22的实线)。另外，切换机构22进行以下切换:在制热运转时，使室外热交换器23作为在室内热交换器41中散热后的制冷剂的蒸发器起作用，且使室内热交换器41作为在压缩机21中压缩后的制冷剂的散热器起作用。即，切换机构22进行以下切换:在制热运转时，使第二端口 22b和第四端口 22d连通，且使第一端口 22a与第三端口 22c连通。藉此，压缩机21的排出侧(此处为排出管32)与气体制冷剂连通管6侧(此处为第二气体制冷剂管34)连接(参照图1的切换机构22的虚线)。而且，压缩机21的吸入侧(此处为吸入管31)与室外热交换器23的气体侧(此处为第一气体制冷剂管33)连接(参照图1的切换机构22的虚线)。第一气体制冷剂管33是将切换机构22的第三端口 22c与室外热交换器23的气体侧连接的制冷剂管。第二气体制冷剂管33是将切换机构22的第四端口 22d与气体制冷剂连通管6侧连接的制冷剂管。此处，切换机构22是四通切换阀。
[0062]室外热交换器23是在制冷运转时作为将室外空气作为冷却源的制冷剂的散热器起作用、并在制热运转时作为将室外空气作为加热源的制冷剂的蒸发器起作用的热交换器。室外热交换器23的液体侧与液体制冷剂管35连接，气体侧与第一气体制冷剂管33连接。液体制冷剂管35是将室外热交换器23的液体侧与液体制冷剂连通管7 —侧连接的制冷剂管。
[0063]如图3所示，室外热交换器23是层叠式热交换器，其主要具有扁平管231、波形翅片232及集管233a、233b。此处，图3是室外热交换器23的外观立体图。扁平管231由铝或铝合金成形，具有成为导热面的平面部231a和供制冷剂流动的多个内部流路(未图示)。扁平管231以在使平面部231a朝向上下的状态下隔着间隔(通风空间)层叠的方式排列有多层。波形翅片232是被折曲成波形的铝制或铝合金制的翅片。波形翅片232配置于由上下相邻的扁平管231夹住的通风空间中，且谷部及峰部与扁平管231的平面部231a接触。另外，谷部、峰部与平面部231a通过钎焊等接合在一起。集管233a、233b与在上下方向上排列配置多层的扁平管231的两端连结。集管233a、233b具有对扁平管231进行支承的功能、将制冷剂引导至扁平管231的内部流路的功能、使从内部流路流出的制冷剂集合的功能。在室外热交换器23作为制冷剂的散热器起作用的情况下，从第一集管233a的第一出入口 234流入的制冷剂被大致均等地分配至最上层的扁平管231的各内部流路，并朝第二集管233b流动。到达第二集管233b的制冷剂被均等地分配至第二层的扁平管231的各内部流路，并朝第一集管233a流动。以后，奇数层的扁平管231内的制冷剂朝第二集管233b流动，偶数层的扁平管231内的制冷剂朝第一集管233a流动。此外，最下层且偶数层的扁平管231内的制冷剂朝第一集管233a流动，在第一集管233a处集合，并从第一集管233a的第二出入口 235流出。在室外热交换器23作为制冷剂的蒸发器起作用的情况下，制冷剂从第一集管233a的第二出入口 235流入，在朝与作为制冷剂的散热器起作用的情况相反的方向流过扁平管231及集管233a、233b之后，从第一集管233a的第一出入口 234流出。此夕卜，在室外热交换器23作为制冷剂的散热器起作用的情况下，在扁平管231内流动的制冷剂朝经由波形翅片232流过通风空间的气流散热。此外，在室外热交换器23作为制冷剂的蒸发器起作用的情况下，在扁平管231内流动的制冷剂从经由波形翅片232流过通风空间的气流吸热。此处，通过使用上述层叠式热交换器以作为室外热交换器23，使室外热交换器23的容量比室内热交换器41的容量小。关于这点，举例出商用空调机，并使用图4进行说明。此处，图4是按能力表示室外热交换器容积/室内热交换器容积比的图表。在图4中，?表示商用空调机的普通类型(交叉翅片式室外热交换器)，?表示商用空调机的室外热交换器细径类型(层叠式室外热交换器)，Λ表示家用空调机的普通类型(交叉翅片式室外热交换器)，▲表示家用空调机的室外热交换器细径类型(层叠式室外热交换器)。根据图4，相对于室外热交换器和室内热交换器均是交叉翅片式热交换器的情况，当仅将室外热交换器改变为具有同等热交换性能的层叠式热交换器时，室外热交换器容量/室内热交换器容积比低于1.0。这意味着层叠式热交换器的容量不仅比交叉翅片式的室外热交换器的容积小，而且也比与其连接的交叉翅片式的室内热交换器41的容量小。因此，在空调装置I中，在制冷运转时，产生剩余制冷剂。因此，在空调装置I中，将该剩余制冷剂收容于制冷剂贮存箱25。另外，根据图4，当室外热交换器容量/室内热交换器容积比为0.3~0.9时，使用收容剩余制冷剂的制冷剂贮存箱25是较为理想的，但即便在室外热交换器容量/室内热交换器容积比为1.0的情况下，通过使用制冷剂贮存箱25，也能进行稳定的制冷剂控制。
[0064]第一膨胀机构24是在制冷运转时、将在室外热交换器23中散热后的制冷剂减压为制冷循环中的中间压的作为上游侧膨胀机构起作用的设备，另外，第一膨胀机构24是在制热运转时、将在作为上游侧膨胀机构的第二膨胀机构26中减压后暂时贮存于制冷剂贮存箱25的制冷剂减压为制冷循环中的低压的作为下游侧膨胀机构起作用的设备。第一膨胀机构24设于液体制冷剂管35的靠室外热交换器23的部分。此处，作为第一膨胀机构24，使用电动膨胀阀。
[0065]第二膨胀机构26是在制冷运转时、将在作为上游侧膨胀机构的第一膨胀机构24中减压后暂时贮存于制冷剂贮存箱25的制冷剂减压为制冷循环中的低压的作为下游侧膨胀机构起作用的设备。另外，第二膨胀机构26是在制热运转时、将在室外热交换器41中散热后的制冷剂减压为制冷循环中的中间压的作为上游侧膨胀机构起作用的设备。第二膨胀机构26设于液体制冷剂管35的靠液体侧截止阀27的部分。此处，作为第二膨胀机构26，使用电动膨胀阀。
[0066] 制冷剂贮存箱25设于第一膨胀机构24与第二膨胀机构26之间，是能将由作为上游侧膨胀机构起作用的第一膨胀机构24或第二膨胀机构26减压后的制冷剂作为剩余制冷剂加以积存的容器。例如，若在室内热交换器41作为制冷剂的散热器起作用的制热运转时室内热交换器41能收容的液体制冷剂量为llOOcc，在室外热交换器23作为制冷剂的散热器起作用的制冷运转时室外热交换器23能收容的液体制冷剂量为800cc，则在制冷运转时室外热交换器23收容不下而剩余的300cc液体制冷剂暂时收容于制冷剂贮存箱25。另外，例如，在即将进入制冷剂贮存箱25之前的制冷剂中包含有在作为上游侧膨胀机构起作用的第一膨胀机构24或第二膨胀机构26中减压时产生的气体成分。因此，该制冷剂在进入制冷剂贮存箱25之后被分离为液体成分和气体成分，在下部侧贮存液体制冷剂，在上部侧贮存气体制冷剂。此外，在制冷剂贮存箱25中分离后的气体制冷剂经由旁通管30而朝压缩机21的吸入管31流动。另外，在制冷剂贮存箱25中分离后的液体制冷剂在作为上游侧膨胀机构起作用的第二膨胀机构26或第一膨胀机构24中减压之后、朝室外热交换器23流动。此处，旁通管30被设成将制冷剂贮存箱25的上部和吸入管31的中途部分之间连接。在旁通管30的中途设有流量调节机构30a。此处，作为流量调节机构30a，使用电动膨胀阀。另外，旁通管30的出口也可不与吸入管31的中途部分连接，而是与压缩机21直接连接。
[0067]液体侧截止阀27及气体侧截止阀28是设于与外部的设备、配管(具体而言是液体制冷剂连通配管5及气体制冷剂连通配管6)连接的连接口的阀。液体侧截止阀26设于液体制冷剂管35的端部。气体侧截止阀27设于第二气体制冷剂管34的端部。
[0068]另外，室外单元2具有室外风扇36，该室外风扇36用于将室外空气吸入室外单元2内，并使该室外空气在室外热交换器23中与制冷剂进行热交换，之后，将其排出到外部。此处，使用了由室外风扇电动机37驱动的螺旋桨风扇等，以作为室外风扇36。
[0069]此外，室外单元2具有对构成室外单元2的各部分的动作进行控制的室外侧控制部38。此外，室外侧控制部38具有用于对室外单元2进行控制的微型计算机、存储器等，从而能在其与室内单元4的室内侧控制部43之间经由传送线8a进行控制信号等的交换。SP，利用室内侧控制部44、室外侧控制部38和连接控制部38、44之间的传送线8a来构成进行空调装置I整体的运转控制的控制部8。
[0070]控制部8能根据各种运转设定、各种传感器的检测值等对各种设备及阀21a、22、
24、26、30a、37、43等的动作进行控制。
[0071]<制冷剂连通管>
[0072]制冷剂连通配管5、6是在将空调装置I设置于建筑物等的设置场所时在现场被施工的制冷剂管，其能根据设置场所、室外单元与室内单元的组合等的设置条件而使用具有各种长度和管径的制冷剂管。
[0073]如上所述，通过将室外单元2、室内单元4、制冷剂连通管5、6连接在一起来构成空调装置I的制冷剂回路10。制冷剂回路10在作为冷却运转的制冷运转时、进行制冷剂依次流过压缩机21、室外热交换器23、作为上游侧膨胀机构的第一膨胀机构24、制冷剂贮存箱
25、作为下游侧膨胀机构的第二膨胀机构26及室内热交换器41的制冷循环。另外，制冷剂回路10在作为加热运转的制热运转时、进行制冷剂依次流过压缩机21、室内热交换器41、作为上游侧膨胀机构的第二膨胀机构26、制冷剂贮存箱25、作为下游侧膨胀机构的第一膨胀机构24及室外热交换器23的制冷循环。此外，空调装置I能利用由室内侧控制部44和室外侧控制部38构成的控制部8进行制冷运转及制热运转等各种运转。
[0074](2)空调装置的动作
[0075]如上所述，空调装置I能进行制冷运转及制热运转。以下，对空调装置I的制冷运转时及制热运转时的动作进行说明。
[0076]<制热运转>
[0077]在制热运转时，切换机构22处于图1的虚线所示的状态下、即进行使第二端口 22b和第四端口 22d连通且使第一端口 22a与第三端口 22c连通的切换。
[0078]在该制冷剂回路10中，制冷循环中的低压制冷剂被吸入压缩机21，并在压缩至高压之后被排出。
[0079]从压缩机21排出后的高压制冷剂经由切换机构22、气体侧截止阀28及气体制冷剂连通管6而被输送至室内热交换器41。[0080]被输送至室内热交换器41的高压制冷剂在室内热交换器41中与室内空气进行热交换而散热。藉此，室内空气被加热。此处，室内热交换器41的容量比室外热交换器23的容量大，因此，在制热运转时，几乎所有的液体制冷剂收容于室内热交换器41。
[0081]在室内热交换器41中散热后的高压制冷剂经由液体制冷剂连通管5及液体侧截止阀27而被输送至作为上游侧膨胀机构起作用的第二膨胀机构26。
[0082]输送至第二膨胀机构26的制冷剂被第二膨胀机构26减压至中间压，然后，被输送至制冷剂贮存箱25。即将流入制冷剂贮存箱25之前的制冷剂中包含有在第二膨胀机构26中减压时产生的气体成分，但在流入制冷剂贮存箱25之后，其被分离为液体成分和气体成分，在下部侧贮存有液体制冷剂，在上部侧贮存有气体制冷剂。此外，此时，旁通管30的流量调节机构30a被控制为打开状态，因此，制冷剂贮存箱25的气体制冷剂经由旁通管30而流向压缩机21的吸入管31。制冷剂贮存箱25的液体制冷剂在被作为下游侧膨胀机构的第一膨胀机构24减压为低压之后，被输送至室外热交换器23。
[0083]被输送至室外热交换器23后的低压制冷剂在室外热交换器23中与由室外风扇36供给来的室外空气进行热交换而蒸发。此时，通过制冷剂贮存箱25中的气液分离操作以及使气液分离后的气体制冷剂经由旁通管30而被吸入压缩机21的操作使流入室外热交换器23的制冷剂减少。因此，在室外热交换器23中流动的制冷剂的流量减少，并相应地减小压力损失，因此，能降低制冷循环中的减压损失。
[0084]在室外热交换器23中蒸发后的低压制冷剂经由切换机构22而被再次吸入压缩机21。
[0085]<制冷运转>
[0086]在制冷运转时，切换机构22处于图1的实线所示的状态下、即进行使第二端口 22b和第三端口 22c连通且使第一端口 22a与第四端口 22d连通的切换。
[0087]在该制冷剂回路10中，制冷循环中的低压制冷剂被吸入压缩机21，并在压缩至高压之后被排出。
[0088]从压缩机21排出后的高压制冷剂经由切换机构22而被输送至室外热交换器23。
[0089]被输送至室外热交换器23的高压制冷剂在室外热交换器23中与室外空气进行热交换而散热。
[0090]在室外热交换器23中散热后的高压制冷剂被输送至作为上游侧膨胀机构起作用的第一膨胀机构24，并被第一膨胀机构24减压至中间压，然后被输送至制冷剂贮存箱25。此处，室外热交换器23的容量处于室内热交换器41的容量以下，因此，在制冷运转时，室外热交换器23不能收容全部液体制冷剂。因此，室外热交换器23收容不下的液体制冷剂积存于制冷剂贮存箱25，制冷剂贮存箱25被液体制冷剂充满。即将流入制冷剂贮存箱25之前的制冷剂中包含有在第一膨胀机构24中减压时产生的气体成分，但在流入制冷剂贮存箱25之后，其被分离为液体成分和气体成分，在下部侧贮存有液体制冷剂，在上部侧贮存有气体制冷剂。此外，此时，旁通管30的流量调节机构30a被控制为打开状态，因此，制冷剂贮存箱25的气体制冷剂经由旁通管30而流向压缩机21的吸入管31。制冷剂贮存箱25的液体制冷剂在被作为下游侧膨胀机构起作用的第二膨胀机构26减压为低压之后，经由液体侧截止阀27及液体制冷剂连通管5而输送至室内热交换器41。
[0091]被输送至室内热交换器41的低压制冷剂在室内热交换器41中与室内空气进行热交换而蒸发。藉此，室内空气被冷却。此时，通过制冷剂贮存箱25中的气液分离操作以及使气液分离后的气体制冷剂经由旁通管30而被吸入压缩机21的操作使流入室内热交换器41的制冷剂减少。因此，在室内热交换器41中流动的制冷剂的流量减少，并相应地减小压力损失，因此，能降低制冷循环中的减压损失。
[0092]在室内热交换器51中蒸发后的低压制冷剂经由气体制冷剂连通管6、气体侧截止阀28及切换机构22而被再次吸入压缩机21。
[0093](3)空气调节装置的特征
[0094]在本实施方式的空调装置I中，具有以下特征。
[0095]< A >
[0096]在空调装置I中，如上所述，室内热交换器41为交叉翅片式热交换器，室外热交换器23为层叠式热交换器，室外热交换器23的容积为室内热交换器41的容积的100%以下。
[0097]因此，在空调装置I中，在作为冷却运转的制冷运转时，产生剩余制冷剂。当上述剩余制冷剂过剩地遍布从具有气相部分的室内热交换器41到压缩机21的吸入侧为止的部分时，可能会对制冷剂控制产生阻碍。
[0098]因此，在空调装置I中，如上所述，在作为上游侧膨胀机构的第一膨胀机构24及第二膨胀机构26中的一方与作为下游侧膨胀机构的第一膨胀机构24及第二膨胀机构26中的另一方之间设置制冷剂贮存箱25，该制冷剂贮存箱25对由上游侧膨胀机构减压后的制冷剂进行贮存。此外，在空调装置I中，将在制冷运转时未完全收容于室外热交换器23的剩余制冷剂收容至位于室外热交换器23下游侧附近的制冷剂贮存箱25中。
[0099]藉此，在空调装置I中，能防止剩余制冷剂过剩地遍布从具有气相部分的室内热交换器41到压缩机21的吸入侧为止的部分，因此，能防止对制冷剂控制产生阻碍。
[0100]< B >
[0101]在空调装置I中，如上所述，设有旁通管30。旁通管30将积存于制冷剂贮存箱25内的制冷剂的气体成分引导至压缩机21或压缩机21的吸入管31。
[0102]在空调装置I中，在作为上游侧膨胀机构的第一膨胀机构24及第二膨胀机构26中的一方中减压后的制冷剂在制冷剂贮存箱25中被分离为液体成分和气体成分，气体成分流向旁通管30。
[0103]藉此，在空调装置I中，在制热运转时，无助于蒸发的气体成分不会流入作为制冷剂的蒸发器起作用的室外热交换器23，因此，能相应地使在作为制冷剂的蒸发器起作用的室外热交换器23中流动的制冷剂的流量减少，能降低制冷循环中的减压损失。
[0104]< C >
[0105]在压缩机21的运转频率较高的情况下，气液两相状态的制冷剂可能会从制冷剂贮存箱25经由旁通管30而返回至压缩机21或压缩机21的吸入管31，并被吸入压缩机21。
[0106]然而，在空调装置I中，在旁通管30中设有流量调节机构30a，因此，气液两相状态的制冷剂的液体成分被减压而蒸发。
[0107]藉此，在空调装置I中，能防止液体成分返回至压缩机21或压缩机21的吸入管31。
[0108]< D >
[0109]另外，在空调装置I中，在制热运转时，流过流量调节机构30a的制冷剂与在室内热交换器41或室外热交换器23中蒸发之后、流向压缩机21或压缩机21的吸入管31的制冷剂合流。此时，在流量调节机构30a为电动膨胀阀的情况下，能通过控制阀开度来将即将吸入压缩机21之前的制冷剂状态进一步调节为最佳。而且，通过控制流量调节机构30a的阀开度，能使返回至压缩机21的制冷剂的流量增加、减少，因此，能根据室内热交换器41侧的制冷负载来对制冷剂的循环流量、即在室内热交换器41中流动的制冷剂的流量进行控制。
[0110](4)变形例 I
[0111]在上述实施方式中，采用了对制冷剂进行贮存的容器以作为制冷剂贮存箱25，但并不限定于此，例如也可采用图5所示的旋风方式的气液分离器。
[0112]本变形例的制冷剂贮存箱25主要具有圆筒容器251、第一连接管252、第二连接管253及第三连接管254。
[0113]第一连接管252与圆筒容器251的圆周侧壁的切线方向连接，并使圆筒容器251的内部与作为下游侧膨胀机构的第二膨胀机构26或第一膨胀机构24连通。第二连接管253与圆筒容器251的底壁连接，并使圆筒容器251的内部与作为上游侧膨胀机构的第一膨胀机构24或第二膨胀机构26连通。第三连接管254与圆筒容器251的上壁连接，并使圆筒容器251的内部与旁通路30连通。
[0114]根据上述结构，经由第一连接管252流入圆筒容器251的中间压的制冷剂沿着圆筒容器251的圆周侧壁的内周面251a以产生涡旋的方式流动，此时，在该内周面251a附着液体制冷剂，液体制冷剂和气体制冷剂被高效地分离。
[0115]液体制冷剂因重力而下降，积存于下部侧，并经由第二连接管253从圆筒容器251流出。另一方面，气体制冷剂一边回旋一边上升，积存于上部侧，并经由第三连接管254而从圆筒容器251流出。
[0116]如上所述，在本变形例中，采用了旋风方式的气液分离器以作为制冷剂贮存箱25，因此，能高效地进行气液分离。另外，由气液分离器构成的制冷剂贮存箱25起到了对液体制冷剂进行积存的制冷剂贮存功能以及对液体成分和气体成分进行分离的功能这两个功能，藉此，无需同时设置制冷剂贮存容器和气液分离器，因此，有助于简化装置结构。
[0117](5)变形例 2
[0118]在上述实施方式及变形例I中，例示出了室外热交换器23具有多根扁平管231和波形翅片232的层叠式热交换器。该室外热交换器23被排列成多根扁平管231隔着间隔重叠，波形翅片232被相邻的扁平管231夹住。
[0119]然而，室外热交换器23并不限定于上述实施方式及变形例I的结构，例如图6及图7所示，也可以是具有被排列成隔着间隔重叠的多根扁平管231和形成有供扁平管231插入的缺口 236a的翅片236的层叠式热交换器。
[0120]即便在该情况下，也能获得与上述实施方式及变形例I相同的作用效果。
[0121](6)变形例 3
[0122]在上述实施方式及变形例I中，例示出了室外热交换器23具有多根扁平管231和波形翅片232的层叠式热交换器。该室外热交换器23被排列成多根扁平管231隔着间隔重叠，波形翅片232被相邻的扁平管231夹住。
[0123]然而，室外热交换器23并不限定于上述实施方式及变形例I的结构，例如，也可采用扁平管成形为蛇行形状、翅片被加在扁平管的彼此相邻的面之间的结构。
[0124]即便在该情况下，也能获得与上述实施方式及变形例1、2相同的作用效果。
[0125](7)变形例 4
[0126]在上述实施方式及变形例I?3中，室外热交换器23是具有多根扁平管231和波形翅片232或形成有缺口 236a的翅片236的层叠式热交换器，但并不限定于此。例如，在制冷运转时用水冷却室外热交换器23这样的制冷装置的情况下，也可采用室外热交换器23及室内热交换器41均是交叉翅片式热交换器、室外热交换器23的导热管径比室内热交换器41的导热管径细的结构。
[0127]即便在该情况下，也能获得与上述实施方式及变形例I?3相同的作用效果。
[0128](8)变形例 5
[0129]在上述实施方式及变形例I?4中，能使用各种制冷剂以作为封入制冷剂回路10的制冷剂，例如，可考虑使用HFC类制冷剂的一种即R32以作为该一种制冷剂。
[0130]然而，在制冷装置中使用R32作为制冷剂时，在低温条件下，存在为了润滑压缩机21而与制冷剂一起封入的制冷机油的溶解度变得非常小的倾向。因此，当处于制冷循环的低压时，因制冷剂温度的降低而导致制冷机油的溶解度大幅降低。在制冷剂回路10中，在制冷运转时，从流过作为下游侧膨胀机构起作用的第二膨胀机构26之后起经由室内热交换器41直至被吸入压缩机21为止之间的回路部分处于制冷循环的低压。另外，在制冷运转时，从流过作为下游侧膨胀机构起作用的第一膨胀机构24之后起经由室外热交换器23直至被吸入压缩机21为止之间的回路部分处于制冷循环的低压。另外，作为将R32用作制冷剂的情况下的制冷机油，可考虑相对于R32具有稍许相溶性的醚类合成油、相对于R32具有非相溶性的矿物油、烷基苯类合成油等。此外，在醚类合成油的情况下，当温度降低至一5°C左右时，相溶性消失，在矿物油、烷基苯类合成油的情况下，即便在比醚类合成油更高的温度条件下也不具有相溶性。此处，例如，在压缩机的吸入侧具有制冷剂贮存箱的现有制冷装置中，当使用R32作为制冷剂时，在处于制冷循环中的低压的制冷剂贮存箱内，制冷剂和制冷机油分离成两层，使制冷机油难以返回至压缩机。
[0131]然而，在本变形例的制冷装置I中，如上述实施方式及变形例I?4记载的那样，在作为上游侧膨胀机构及下游侧膨胀机构的第一及第二膨胀机构24、26间设置制冷剂贮存箱25，因此，与在压缩机21的吸入侧设置制冷剂贮存箱的情况相比，难以产生压缩机21的吸入侧处的两层分离，制冷机油容易返回至压缩机21。
[0132]这样，在本变形例的制冷装置I中，在作为上游侧膨胀机构及下游侧膨胀机构的第一及第二膨胀机构24、26间设置制冷剂贮存箱25，因此，不仅能消除因通过使用层叠式热交换器作为室外热交换器23等使室外热交换器23的容积处于室内热交换器41的容积以下而产生的剩余制冷剂的问题，还能消除因使用R32作为制冷剂而产生的朝压缩机21的回油问题。
[0133]工业上的可利用性
[0134]本发明可广泛适用于能进行冷却运转及加热运转的制冷装置中。
[0135](符号说明)
[0136]I空调装置(制冷装置)
[0137]21压缩机[0138]23室外热交换器
[0139]24、26膨胀机构
[0140]25制冷剂贮存箱
[0141]30旁通管
[0142]30a流量调节机构
[0143]41室内热交换器
[0144]现有技术文献
[0145]专利文献
[0146]专利文献1:日本专利特开平6-143991号公报
【权利要求】
1.一种制冷装置(I)，在冷却运转时，制冷剂依次流过压缩机(21)、室外热交换器(23)、膨胀机构(24、26)及室内热交换器(41)，并在加热运转时，制冷剂依次流过所述压缩机、所述室内热交换器、所述膨胀机构及所述室外热交换器，其特征在于， 所述室内热交换器是交叉翅片式热交换器，所述室外热交换器是层叠式热交换器， 所述膨胀机构具有: 上游侧膨胀机构，该上游侧膨胀机构对制冷剂进行减压；以及下游侧膨胀机构，该下游侧膨胀机构对在所述上游侧膨胀机构中减压后的制冷剂进行减压， 在所述上游侧膨胀机构与所述下游侧膨胀机构之间设有制冷剂贮存箱(25)，该制冷剂贮存箱(25)对由所述上游侧膨胀机构减压后的制冷剂进行贮存。
2.一种制冷装置(I)，在冷却运转时，制冷剂依次流过压缩机(21)、室外热交换器(23)、膨胀机构(24、26)及室内热交换器(41)，并在加热运转时，制冷剂依次流过所述压缩机、所述室内热交换器、所述膨胀机构及所述室外热交换器，其特征在于， 所述室外热交换器的容积为所述室内热交换器的容积的100%以下， 所述膨胀机构具有: 上游侧膨胀机构，该上游侧膨胀机构对制冷剂进行减压；以及下游侧膨胀机构，该 下游侧膨胀机构对在所述上游侧膨胀机构中减压后的制冷剂进行减压， 在所述上游侧膨胀机构与所述下游侧膨胀机构之间设有制冷剂贮存箱(25)，该制冷剂贮存箱(25)对由所述上游侧膨胀机构减压后的制冷剂进行贮存。
3.如权利要求1或2所述的制冷装置(I)，其特征在于， 制冷剂是R32。
4.如权利要求1至3中任一项所述的制冷装置(I)，其特征在于， 所述室外热交换器(23)是具有以隔着间隔层叠的方式排列的多个扁平管和被相邻的所述扁平管夹住的翅片的层叠式热交换器。
5.如权利要求1至3中任一项所述的制冷装置(I)，其特征在于， 所述室外热交换器(23)是具有以隔着间隔层叠的方式排列的多个扁平管和形成有供所述扁平管插入的缺口的翅片的层叠式热交换器。
6.如权利要求1至3中任一项所述的制冷装置(I)，其特征在于， 所述室外热交换器(23)是具有成形为蛇行形状的扁平管和被夹在所述扁平管的彼此相邻的面之间的翅片的层叠式热交换器。
7.如权利要求2所述的制冷装置(I)，其特征在于， 制冷剂是R32。
8.如权利要求2或7所述的制冷装置(I)，其特征在于， 所述室外热交换器(23)及所述室内热交换器(41)是交叉翅片式热交换器， 所述室外热交换器的导热管径被设定成比所述室内热交换器的导热管径细。
9.如权利要求1至8中任一项所述的制冷装置(I)，其特征在于， 还设有旁通管(30)，该旁通管(30)将积存于所述制冷剂贮存箱(25)内的制冷剂的气体成分引导至所述压缩机(21)或所述压缩机吸入侧的制冷剂管。
10.如权利要求9所述的制冷装置(I)，其特征在于，所述旁通管(30)具有流量调节机构(30a)。
11.如权利要求1至10中任一项所述的制冷装置(I)，其特征在于，所述制冷剂贮存箱(2 5)是气液分离器。
【文档编号】F25B39/00GK103998875SQ201280062572
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2012年12月19日 优先权日:2011年12月20日
【发明者】濑户口隆之, 谷本启介, 奥田则之, 奥井隆宗, 下田顺一, 山田刚 申请人:大金工业株式会社