热交换装置以及热泵装置的制造方法_4

文档序号:8399203阅读:来源:国知局
喷射器11被送往第一提取器12,且分离为制冷剂液体与制冷剂蒸气。在第一提取器12中存积的制冷剂液体通过第一泵13而向第一热交换器14压力输送(点E —点F)。制冷剂液体在第一热交换器14中被冷却(点F —点G)。第一热交换器14将由第一泵13升压后的制冷剂液体冷却至过冷区域。被冷却后的制冷剂液体作为驱动流向喷射器11供给(点G —点D)。制冷剂液体的一部分也可以从第一提取器12或配管15a向蒸发器21返回(点E —点A)。
[0096]另外,由点D、点E以及点G可以理解,从喷射器11喷出的制冷剂混合物的压力比被喷射器11吸入的制冷剂蒸气的压力高,且比向喷射器11供给的制冷剂液体的压力低。换言之,喷射器11的出口处的压力比喷射器11的向第二喷嘴41的入口处的压力高,且比喷射器11的向第一喷嘴40的入口处的压力低。通过这样的压力关系,能够有效地提高制冷剂的压力。根据本实施方式,能够使喷射器11作为冷凝器发挥功能。
[0097]喷射器11的出口处的压力例如处于6?100kPaA的范围。喷射器11的向第二喷嘴41的入口处的压力例如处于5?15kPaA的范围。喷射器11的向第一喷嘴40的入口处的压力例如处于300?1500kPaA的范围。
[0098]对图3A与图3B进行比较可以了解,在图3B的循环中压缩机31应承担的做功比在图3A的循环中压缩机131以及压缩机132应承担的做功小。即,根据本实施方式,能够减少压缩机31中的压力比。例如,在使用水作为制冷剂的情况下,通过向喷射器11供给具有几百kPa?几MPa的范围的压力的制冷剂液体作为驱动流,从而能够将压缩机31中的压力比减少约30%。
[0099]在图3B的循环中,第一热交换器14处的散热量看似增加。然而,由于制冷剂液体的循环量减少,因而在图3A的循环与图3B的循环之间散热量没有大的差别。另外,在图3B的循环中,虽然第一泵13的做功增加,然而考虑到压缩机31的做功的减少,则热泵装置200的效率(COP coefficient of performance)等同于现有的制冷循环装置100的效率或者超过现有的制冷循环装置100的效率。
[0100]另外,根据本实施方式的热泵装置200,能够容易地生成更高温的制冷剂液体。即,能够从气候比较温暖的地区到沙漠地区、热带地区等外部气温非常高的地区在广泛的地区内将热泵装置200用于制冷用途。另外,在将热泵装置200用于供暖用途的情况下,也能得到如下效果。即,为了防止在压缩机31的电动机中使用的永久磁体的消磁,压缩机31的喷出制冷剂的温度可能会受到制限。然而,根据本实施方式,通过喷射器11能够生成更高温的制冷剂液体,因而能够一边抑制压缩机31的喷出制冷剂的温度一边进行高温供暖。另夕卜,不仅是供暖用途,在将热泵装置200用于供应热水用途的情况下,也能够应对更高温的热水供应。
[0101]需要说明的是,在蒸发器21中存积的制冷剂液体通过泵22向第二热交换器23压力输送,在第二热交换器23处从室内空气等热介质吸热后,返回蒸发器21。蒸发器21的制冷剂液体通过减压下的沸腾而蒸发,且蒸发后的制冷剂蒸气被吸入压缩机31。
[0102]在本实施方式的热泵装置200中,使用常温下的饱和蒸气压为负压的制冷剂。若列举含有水作为主成分的制冷剂为例,则制冷剂蒸气的体积大至制冷剂液体的体积的约10万倍。因此,若制冷剂蒸气进入液体路径15,则需要非常大的泵动力。
[0103]根据本实施方式,在喷射器11中生成的制冷剂混合物被送往第一提取器12,且在第一提取器12中从制冷剂混合物提取出制冷剂液体。在第一提取器12的液体出口与第一热交换器14的入口之间,在液体路径15上设有第一泵13。在第一提取器12中提取出的制冷剂液体通过第一泵13而被送往第一热交换器14。根据这样的结构,由制冷剂液体充满从第一提取器12经由第一热交换器14而到达喷射器11的液体路径15之中,从而能够通过第一泵13将制冷剂液体向第一热交换器14以及喷射器11持续地压力输送。换言之,能够防止制冷剂蒸气进入液体路径15。
[0104](变形例I)
[0105]如图4所示,变形例I的热泵装置201具有与参照图1说明了的热泵装置200的第一热交换单元10不同结构的第一热交换单元10B。具体而言,热泵装置201还具备第二泵16。热泵装置201的其他结构与参照图1说明了的热泵装置200相同。
[0106]第二泵16在第一热交换器14的出口与喷射器11之间设于液体路径15上。从第一热交换器14流出的制冷剂液体通过第二泵16向喷射器11压力输送。在本变形例中,液体路径15通过配管15b?15e形成。通过第二泵16的工作,而使第一泵13的负荷减轻。
[0107]在热泵装置201中,第一泵13的出口压力比第二泵16的出口压力小。另外,第二泵16的泵压头(pump head)设定为比第一泵13的泵压头高。换言之,第二泵16的入口压力与出口压力之差比第一泵13的入口压力与出口压力之差大。根据这样的压力关系,能够抑制要送往第一热交换器14的制冷剂液体的压力。因此,能够抑制第一热交换器14的耐压强度。另外,由于分多次提高制冷剂液体的压力,因而泵13以及泵16各自的升压幅度比较小。从而,能够避免泵13以及泵16的高速旋转以及大型化,进而能够将高效率的泵用作为泵13以及泵16。
[0108](变形例2)
[0109]如图5所示,变形例2的热泵装置202具有与参照图1说明了的热泵装置200的第一热交换单元10不同结构的第一热交换单元10C。具体而言,热泵装置202还具备第二泵16以及第二提取器17。热泵装置202的其他结构与参照图1说明了的热泵装置200相同。
[0110]第二泵16与在变形例I中说明了的泵相同,且在第二提取器17的液体出口与喷射器11之间设于液体路径15上,以将在第二提取器17中存积的制冷剂液体向喷射器11压力输送。
[0111]第二提取器17在第一热交换器14的出口与第二泵16的入口之间设于液体路径15上。根据第二提取器17,能够从自第一热交换器14流出的制冷剂提取出制冷剂液体,以向第二泵16选择性地供给制冷剂液体。即,第二提取器17承担着作为对制冷剂液体与制冷剂蒸气进行分离的气液分离器的作用。从第二提取器17基本上仅取出制冷剂液体。第二提取器17例如由具有隔热性的耐压容器形成。但是,只要能够提取出制冷剂液体,则第二提取器17的结构没有特别限定。在本变形例中,液体路径15由配管15b?15f形成。根据这样的结构,即便从第一热交换器14流出的制冷剂为气液二相状态,第二泵16也能够仅吸入制冷剂液体,从而向喷射器11稳定地供给制冷剂液体。即,根据本变形例,能够使热泵装置202更稳定地运转。
[0112]另外,若除了第一提取器12以外还设置第二提取器17,则还能够得到如下的效果。在热泵装置202的运转停止时,制冷剂由于重力而在热泵装置202的大致下半部的部分存积。在此,基于排气的必要性的理由,第一热交换器14在铅垂方向的上部具有出口。因而,在热泵装置202起动时,从第一热交换器14排出气体(制冷剂蒸气)。若该气体被第二泵16吸入,则第二泵16可能变得难以对制冷剂进行压力输送。然而,若设置第二提取器17,则第二提取器17作为气液分离器而发挥功能,在热泵装置202起动时也选择性地将制冷剂液体向第二泵16供给,因而第二泵16能够正常地起动,进而热泵装置202能够稳定地起动。
[0113](变形例3)
[0114]如图6所示,变形例3的热泵装置203具有与参照图1说明了的热泵装置200的第一热交换单元10不同结构的第一热交换单元10D。具体而言,在热泵装置203中,第一泵13在第一热交换器14的出口与喷射器11的入口之间设于液体路径15上。喷射器11的第一喷嘴40与第一泵13通过配管15d连接。热泵装置203的其他结构与参照图1说明了的热泵装置200相同。
[0115]在第一泵13的作用下,存积在第一提取器12中的制冷剂液体经由第一热交换器14被向喷射器11压力输送。第一泵13的喷出压力比大气压低。第一泵13的位置配置为:使得从该第一泵13的吸入口到第一提取器12中的制冷剂液体的液面为止的高度以及考虑了第一热交换器14中的制冷剂液体的温度降低的有效净正吸入压头大于必需净正吸入压头(required NPSH)。通过在第一热交换器14中对要由第一泵13吸入的制冷剂液体进行冷却,由此第一泵13的有效净正吸入压头增加。从而,能够降低施加于第一泵13的位置水头。在此情况下,能够使第一热交换单元10小型化。
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