热源侧单元以及空调装置的制造方法
【专利摘要】一种通过配管与负荷侧单元(300)连接从而构成制冷剂回路的热源侧单元(100)，具有：对制冷剂进行压缩并排出制冷剂的压缩机(101)；作为蒸发器或者散热器发挥功能的热源侧换热器(103)；将流入的制冷剂分离成液体状的制冷剂和气体状的制冷剂，并且供液体状的制冷剂流出的液体制冷剂流出口与热源侧换热器(103)作为蒸发器发挥功能时的制冷剂流入侧的连接配管(404)连接的气液分离器(116)；将气液分离器(116)中供气体状的制冷剂流出的气体制冷剂流出口与热源侧换热器(103)作为蒸发器发挥功能时的制冷剂流出侧的配管连接的第六连接配管(125)；以及对从第六连接配管(125)通过的制冷剂进行控制的节流装置(117)。
【专利说明】
热源侧单元以及空调装置
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种热源侧单元，所述热源侧单元是能够实施分别在多个室内单元(负荷侧单元)中执行制冷运转或者采暖运转的运转(以下，称作制冷采暖混合运转)的热源侧单元等。
【背景技术】
[0002]以往，存在一种空调装置，所述空调装置在与热源机(热源侧单元)连接的多台负荷侧单元中，能够混合制冷和采暖而同时运转(例如，参照专利文献I)。在这样的空调装置中，以室外换热器根据所需要的制冷负荷或者采暖负荷，作为冷凝器或者冷凝器发挥功能的方式切换流路，并利用中继器对制冷剂向负荷侧单元的供给进行切换。
[0003]在先技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本特开平4-359767号公报(第8页，图1)
【发明内容】
[0006]发明所要解决的课题
[0007]在采暖运转中或者以采暖负荷为主的制冷采暖混合运转中，流入热源侧单元的制冷剂的干度根据运转容量和冷暖比而变化。因此在制冷剂中，气体状的制冷剂(气体制冷剂)和液体状的制冷剂(液体制冷剂)的比例发生变化，但是使全部制冷剂流向室外换热器。由于室外换热器中的压力损失与在室外换热器中流动的制冷剂流量相应地增加，因此伴随制冷剂量的增加，室外换热器中的压力损失变大，压缩机的吸入密度降低。当压缩机的吸入密度降低时，为了发挥相同能力而维持流量，从而使驱动频率变快。因此，其结果是存在消耗电力增加、装置整体的运转的节能效果降低的问题。
[0008]本发明是为了解决上述那样的问题而完成的，其目的是提供一种能够通过降低制冷剂回路中的压力损失来抑制消耗电力的热源侧单元等。
[0009]用于解决课题的方案
[0010]本发明所涉及的热源侧单元与对负荷进行能力供给的负荷侧单元进行配管连接从而构成制冷剂回路，所述热源侧单元具有:压缩机，所述压缩机对制冷剂进行压缩并排出制冷剂;热源侧换热器，所述热源侧换热器作为蒸发器或者散热器发挥功能;气液分离器，所述气液分离器将流入的制冷剂分离成液体状的制冷剂和气体状的制冷剂，并且供液体状的制冷剂流出的液体制冷剂流出口与所述热源侧换热器为蒸发器时的制冷剂流入侧的配管连接;旁通配管，所述旁通配管将气液分离器中供气体状的制冷剂流出的气体制冷剂流出口与热源侧换热器作为蒸发器发挥功能时的制冷剂流出侧的配管连接；以及节流装置，所述节流装置对旁通配管中的制冷剂的通过进行控制。
[0011]发明效果
[0012]根据本发明所涉及的热源侧单元，热源侧单元具有气液分离器、旁通配管以及节流装置，并对不需要从作为蒸发器的室外换热器通过的量的制冷剂进行旁通，从而能够减少在低压流路中产生的压力损失，由此能够抑制压缩机中的制冷剂的吸入密度降低，抑制消耗电力。
【附图说明】
[0013]图1是表示本发明的实施方式所涉及的空调装置的制冷剂回路构成的一个例子的概略构成图。
[0014]图2是表示本发明的实施方式所涉及的空调装置在全采暖运转模式的运转时的制冷剂的流动的制冷剂回路图。
[0015]图3是表示本发明的实施方式所涉及的空调装置在采暖主体运转模式的运转时的制冷剂的流动的制冷剂回路图。
[0016]图4是表示本发明的实施方式所涉及的空调装置的制冷运转比率与干度之间的关系的图。
[0017]图5是表示本发明的实施方式所涉及的空调装置在全制冷运转模式的运转时的制冷剂的流动的制冷剂回路图。
[0018]图6是表示本发明的实施方式所涉及的空调装置在制冷主体运转模式的运转时的制冷剂的流动的制冷剂回路图。
【具体实施方式】
[0019]以下，参照附图等对发明的实施方式所涉及的制冷循环装置进行说明。在此，包含图1在内，在以下的附图中，标注相同的附图标记的要素是相同或者相应的要素，在以下记载的实施方式的全文中通用。并且，在说明书全文中表示的构成要素的形式只是例示，本发明不限定于说明书中记载的形式。特别是构成要素的组合不只限定于各实施方式中的组合，能够将其他实施方式中记载的构成要素应用于另外的实施方式。另外，关于用下标进行区别等的多个相同种类的设备等，在无需特别区别、特定的情况下，有时省略下标地记载。并且，在附图中各构成部件的大小关系有时与实物不同。而且，关于温度、压力等的高低，并非特别按照与绝对的值的关系来对高低等进行确定，而是在系统、装置等的状态、动作等中相对地确定。
[0020]实施方式一
[0021]图1是表示本发明的实施方式所涉及的空调装置500的制冷剂回路构成的一个例子的概略构成图。基于图1对空调装置500的制冷剂回路构成进行说明。该空调装置500设置于例如大厦、公寓等，能够利用使制冷剂循环的制冷循环(热栗循环)来执行制冷采暖混合运转。
[0022]空调装置500具有:热源侧单元100;多台(在图1中是2台)负荷侧单元300(负荷侧单元300a、300b);以及制冷剂控制单元200。制冷剂控制单元200设置在热源侧单元100与负荷侧单元300之间，通过切换制冷剂的流动，各负荷侧单元300能够选择执行制冷或者采暖。在此，在空调装置500中，热源侧单元100与制冷剂控制单元200通过两根配管(高压配管402、低压配管401)连接，制冷剂控制单元200与负荷侧单元300通过两根配管(液体管406(液体管406a、406b)、气体管405(气体管405a以及405b))连接，从而形成制冷循环。
[0023][热源侧单元100]
[0024]热源侧单元100具有向负荷侧单元300供给冷能或者热能的功能。
[0025]在热源侧单元100装设压缩机101、作为流路切换装置的四通切换阀102、热源侧换热器103以及储能器104。将这些设备串联连接，构成主制冷剂回路的一部分。并且，在热源侧单元100装设止回阀108、止回阀109、止回阀110、止回阀111、止回阀112、止回阀113、止回阀114、止回阀115、第一连接配管120、第二连接配管121、第三连接配管122、第四连接配管123以及第五连接配管124。因此，不管负荷侧单元300的要求如何，都能够使流入制冷剂控制单元200的制冷剂的流动成为恒定方向。第二连接配管121与第五连接配管124通过气液分离器116连接，第六连接配管125与储能器104的一次侧连接，第六连接配管125是旁通配管，并且是气液分离器116的气体侧流出配管。在第六连接配管125上设置有用于调节制冷剂的流量的节流装置117。另外，在热源侧单元100装设有开闭阀1 5 (开闭阀1 5a以及开闭阀105b )、止回阀107以及热源侧风扇106。
[0026]压缩机101吸入低温、低压的气体制冷剂，对制冷剂进行压缩使其成为高温、高压的气体制冷剂，并使制冷剂在系统内循环，由此进行空气调节所涉及的运转。压缩机101例如由能够控制容量的变频型的压缩机等构成即可。但是，压缩机101不限定于能够控制容量的变频型的压缩机。例如也可以由定速型的压缩机、组合了变频型和定速型的压缩机等构成。
[0027]四通切换阀102设置于压缩机101的排出侧，在制冷运转(全制冷运转模式或者制冷主体运转模式)时和采暖运转(全采暖运转模式或者采暖主体运转模式)时对制冷剂流路进行切换。而且，四通切换阀102控制制冷剂的流动，以便热源侧换热器103根据运转模式而作为蒸发器或者冷凝器发挥功能。
[0028]热源侧换热器103(热源侧换热器103a以及热源侧换热器103b)在热介质(例如周围空气、水等)与制冷剂之间进行热交换。在采暖运转时作为蒸发器发挥功能，使制冷剂蒸发、气化。并且，在制冷运转时作为冷凝器(散热器)发挥功能，使制冷剂冷凝、液化。如本实施方式那样，若热源侧换热器103是空冷式换热器，则具有热源侧风扇106等送风机。例如后述的控制装置118对热源侧风扇106的转速进行控制从而对热源侧换热器103的冷凝能力或者蒸发能力进行控制。并且，若热源侧换热器103是水冷式换热器，则对水循环栗(未图示)的转速进行控制从而对热源侧换热器103的冷凝能力或者蒸发能力进行控制。储能器104设置于压缩机101的吸入侧，并具有分离液体制冷剂与气体制冷剂的功能和存储剩余制冷剂的功能。
[0029]第一连接配管120是对止回阀113的下游侧的高压配管402与止回阀112的下游侧的低压配管401进行连接的配管。第五连接配管124是通过气液分离器116将第二连接配管121与低压配管401连接的配管。如后文所述，第五连接配管124主要在采暖运转时供从制冷剂控制单元200流入的制冷剂通过。在此，图1的构成零件的相对位置有时与实际不同。例如气液分离器116设置于比低压配管401的下部高的位置。如此，为了防止油的积存，优选将气液分离器116设置于比低压配管401高的位置。第六连接配管125是通过节流装置117将压缩机101的吸入侧(也是储能器104的流入侧、热源侧换热器103的二次侧(制冷剂流出侧))与气液分离器116的气体侧流出部连接的配管。第二连接配管121是将止回阀113的上游侧的高压配管402与气液分离器116的液体侧流出部连接的配管。[°03°]气液分离器116将液体制冷剂与气体制冷剂分离。而且，气液分离器116具有液体侧流出部和气体侧流出部。液体侧流出部与第二连接配管121连接。另一方面，如前文所述，气体侧流出部通过第六连接配管125并经由节流装置117与储能器104的流入侧连接。节流装置117对从第六连接配管125通过的制冷剂量进行控制。通过对从第六连接配管125通过的制冷剂量进行控制，能够对从热源侧换热器103通过的制冷剂量进行控制。在此，在本实施方式中，节流装置117例如由能够基于来自控制装置118的指示而对开度进行调节的电子膨胀阀等构成。但是，节流装置117的开度也可以固定。并且，也可以组装两台以上的固定节流装置来构成装置或者组装固定节流装置和可变节流装置来构成装置。
[0031]在此，如图1所示，将第二连接配管121与高压配管402的合流部作为合流部a。并且，将第一连接配管120与高压配管402的合流部作为合流部b(比合流部a靠下游侧)。将第五连接配管124与低压配管401的合流部作为合流部C。并且，将第一连接配管120与低压配管401的合流部作为合流部d(比合流部c靠下游侧)。
[0032]并且，气液分离器116也可以不设置于第五连接配管124而设置在低压配管401上。只是如图1等所示，如果气液分离器116设置在从低压配管401分支并与合流部a连接的配管上，则在热源侧换热器103作为冷凝器发挥功能的情况下(制冷运转时)，能够抑制因气液分离器116的压力损失而导致的低压侧的压力下降。
[0033]止回阀112设置于合流部c与合流部d之间，仅允许从制冷剂控制单元200向热源侧单元100的方向的制冷剂的流动。止回阀113设置在合流部a与合流部b之间，仅允许从热源侧单元100向制冷剂控制单元200的方向的制冷剂的流动。止回阀115设置于第一连接配管120，仅允许从合流部d向合流部b的方向的制冷剂的流动。止回阀114设置于第二连接配管121，仅允许从合流部c向合流部a的方向的制冷剂的流动。
[0034]第三连接配管122将止回阀109的下游侧的高压配管402与止回阀108的下游侧的连接配管403连接。第四连接配管123将止回阀109的上游侧的连接配管404与止回阀108的上游侧的连接配管403连接。
[0035]在此，如图1所示，将第四连接配管123与连接配管404的合流部作为合流部e。并且，将第四连接配管123与高压配管402的合流部作为合流部f (比合流部e靠下游)。将第四连接配管123与连接配管403的合流部作为合流部g。将第三连接配管122与连接配管404的合流部作为合流部h(比合流部g靠下游)。并且，将第六连接配管125与储能器104的吸入侧配管的合流部作为合流部i。
[0036]止回阀108设置在合流部g与合流部h之间，仅允许从四通切换阀102向热源侧换热器103的方向的制冷剂的流动。止回阀109设置在合流部e与合流部f之间，仅允许从热源侧换热器103向制冷剂控制单元200的方向的制冷剂的流动。止回阀107设置在热源侧换热器103a与止回阀109之间，仅允许从热源侧换热器103a向止回阀109的方向的制冷剂的流动。
[0037]开闭阀105a以及105b设置于热源侧换热器103a以及103b的上游部，通过控制开闭，使制冷剂导通或者不导通。通过控制开闭阀105a的开闭来对制冷剂向热源侧换热器103a以及103b的流动进行控制。
[0038]并且，热源侧单元100具有对从压缩机101排出的制冷剂的压力(高压压力)进行检测的高压传感器141。并且，热源侧单元100具有对吸入压缩机101的制冷剂的压力(低压压力)进行检测的低压传感器142。高压传感器141以及低压传感器142将检测到的压力所涉及的信号输送到对空调装置500的动作进行控制的控制装置118。控制装置118基于高压压力以及低压压力，进行压缩机101的驱动频率、送风机的转速以及四通切换阀102的切换控制等。
[0039]控制装置118以热源侧单元100所具有的设备为中心进行空调装置500的控制。在此，控制装置118例如由微机等构成。例如具有中央处理器(CPU，Central ProcessingUnit)等控制运算处理机构。并且，控制装置118具有存储机构(未图示)，并具有将控制等所涉及的处理顺序作为程序的数据。而且，控制运算处理机构执行基于程序的数据的处理，实现对构成热源侧单元100的设备等的控制。在此，在本实施方式中，在热源侧单元100内设置控制装置118，只要能够进行设备等的控制，设置部位不受限制。
[0040][制冷剂控制单元200]
[0041 ] 制冷剂控制单元200存在于热源侧单元100与负荷侧单元300之间，并根据负荷侧单元300的运转状况对制冷剂的流动进行切换。在此，在图1中，在制冷剂控制单元200所具有的几个设备的附图标记之后标注“a”或者“b”。这表示与后文说明的“负荷侧单元300a”连接或者与“负荷侧单元300b”连接。而且，在以下的说明中，有时省略了附图标记之后附加的下标“a”或者“b”。进行省略的情况还包括与“负荷侧单元300a”或者“负荷侧单元300b”连接的任意设备的情况。
[0042]制冷剂控制单元200通过高压配管402以及低压配管401分别与热源侧单元100连接，并通过液体管406以及气体管405分别与负荷侧单元300连接。在制冷剂控制单元200装设有气液分离器211、第一开闭阀212(第一开闭阀212&、21213)、第二开闭阀213(第二开闭阀213a、213b)、第一节流装置214、第二节流装置215、第一制冷剂换热器216以及第二制冷剂换热器217。并且，在制冷剂控制单元200设置有连接配管220，所述连接配管220从第二制冷剂换热器217的一次侧(经由了第一节流装置214的制冷剂流动的一侧)的下游侧的配管分支并与低压配管401连接。
[0043]气液分离器211设置于高压配管402，并具有将流向高压配管402的二相制冷剂分离成气体制冷剂和液体制冷剂的功能。被气液分离器211分离的气体制冷剂通过连接配管221被供给到第一开闭阀212，液体制冷剂被供给到第一制冷剂换热器216。
[0044]第一开闭阀212用于按照运转模式对制冷剂向负荷侧单元300的供给进行控制，并设置在连接配管221与气体管405之间。即，第一开闭阀212的一侧与气液分离器211连接，另一侧与负荷侧单元300的室内换热器312连接，通过开闭来对是否使制冷剂通过进行控制。
[0045]第二开闭阀213也用于按照运转模式对制冷剂向负荷侧单元300的供给进行控制，并设置在气体管405与低压配管401之间。即，第二开闭阀213的一侧与低压配管401连接，另一侧与负荷侧单元300的室内换热器312连接，通过控制开闭来使制冷剂导通或者不导通。
[0046]第一节流装置214设置于将气液分离器211与液体管406连接的配管，即设置在第一制冷剂换热器216与第二制冷剂换热器217之间，并具有作为减压阀、膨胀阀的功能，使制冷剂减压膨胀。该第一节流装置214由能够可变地控制开度的装置构成即可，例如由使用电子式膨胀阀的精细的流量控制装置、毛细管等廉价的制冷剂流量调节构件等构成即可。
[0047]第二节流装置215在连接配管220中设置于第二制冷剂换热器217的二次侧的上游侧，并具有作为减压阀、膨胀阀的功能，使制冷剂减压膨胀。该第二节流装置215与第一节流装置214同样地，由能够可变地控制开度的装置构成即可，例如由使用电子式膨胀阀的精细的流量控制装置、毛细管等廉价的制冷剂流量调节构件等构成即可。
[0048]第一制冷剂换热器216对在一次侧(被气液分离器211分离的液体制冷剂所流动的一侧)流动的制冷剂与在二次侧(在连接配管220中经由第二节流装置215之后从第二制冷剂换热器217流出的制冷剂所流动的一侧)流动的制冷剂之间执行热交换。
[0049]第二制冷剂换热器217对在一次侧(第一节流装置214的下游侧)流动的制冷剂与在二次侧(第二节流装置215的下游侧)流动的制冷剂之间进行热交换。
[0050]通过将第一节流装置214、第二节流装置215、第一制冷剂换热器216以及第二制冷剂换热器217装设于制冷剂控制单元200，利用第一制冷剂换热器216以及第二制冷剂换热器217对在主回路(一次侧)中流动的制冷剂和在连接配管220 (二次侧)中流动的制冷剂之间进行热交换，从而获取在主回路中流动的制冷剂的过冷却。根据第二节流装置215的开度控制旁通量，以在第二制冷剂换热器217的一次侧出口获取适当的过冷却。
[0051 ][负荷侧单元300]
[0052]负荷侧单元300将来自热源侧单元100的冷能或者热能供给至制冷负荷或者采暖负荷。例如，在图1中，在“负荷侧单元300a”所具有的各设备的附图标记之后附加“a”，在“负荷侧单元300b”所具有的各设备的附图标记之后附加“b”进行图示。而且，在以下的说明中，有时省略附图标记之后的“a”、“b”，但在负荷侧单元300a、负荷侧单元300b都具有各设备。
[0053]在负荷侧单元300中，室内换热器312(室内换热器312a、312b)和室内节流装置311(室内节流装置311a、311b)串联连接地装设。并且，在室内换热器312设置用于供给空气的省略图示的送风机即可。但是，室内换热器312也可以利用制冷剂和不同于水等制冷剂的热介质执行热交换。
[0054]室内换热器312在热介质(例如，周围空气、水等)与制冷剂之间进行热交换，在采暖运转时作为冷凝器(散热器)使制冷剂冷凝、液化，在制冷运转时作为蒸发器使制冷剂蒸发、气化。室内换热器312通常与在图中省略的风扇匹配地构成，根据风扇的转速对冷凝能力或者蒸发能力进行控制。
[0055]室内节流装置311具有作为减压阀、膨胀阀的功能，使制冷剂减压膨胀。该室内节流装置311由能够可变地控制开度的装置构成即可，例如由使用电子式膨胀阀的精细的流量控制装置、毛细管等廉价的制冷剂流量调节构件等构成即可。
[0056]在负荷侧单元300至少设置有:对室内节流装置311和室内换热器312之间的制冷剂配管的温度进行检测的温度传感器314(温度传感器314a以及314b);以及对室内换热器312和第一开闭阀212以及第二开闭阀213之间的制冷剂配管的温度进行检测的温度传感器313(温度传感器313a以及313b)。由这些各种检测构件检测到的信息(温度信息)被输送到对空调装置500的动作进行控制的控制装置118，并用于各种执行器的控制。即，来自温度传感器313以及温度传感器314的信息用于设置在负荷侧单元300的室内节流装置311的开度和省略图示的送风机的转速等的控制。
[0057]在此，压缩机101能够将吸入的制冷剂压缩成高压状态即可，对压缩机101的类型没有特别限定。例如，能够利用往复式、旋转式、涡旋式、或者螺旋式等各种类型构成压缩机
101。并且，气液分离器116只要能够将二相制冷剂分离为气相和液相即可，不限定方式和形状，例如能够采用重力分离、离心分离等方式。而且，对气液分离器116的分离效率也不作限定，根据系统中能够容许的液体回流量、制冷剂的循环量、作为目标的性能值以及目标成本等选择即可。而且，空调装置500所使用的制冷剂的种类没有特别的限定，例如也可以使用二氧化碳、碳氢化合物、氦气等自然制冷剂、HFC410A、HFC407C、HFC404A等不含氯的替代制冷剂、或者已有的产品中所使用的R22、R134a等氟类制冷剂中的任意种类。
[0058]在图1中，例示了将对空调装置500的动作进行控制的控制装置118装设于热源侧单元100的情况，也可以将控制装置118设置于制冷剂控制单元200或者负荷侧单元300的任意单元。并且，也可以将控制装置118设置于热源侧单元100、制冷剂控制单元200以及负荷侧单元300的外部。并且，也可以根据功能将控制装置118分成多个，并分别设置于热源侧单元100、制冷剂控制单元200以及负荷侧单元300。在这种情况下，通过无线或者有线连接各控制装置使之能够通信即可。
[0059]接下来对空调装置500执行的运转动作进行说明。
[0060]在空调装置500中，例如接收来自设置于室内等的遥控器等的制冷要求、采暖要求。空调装置500根据要求进行四个运转模式中的任意的空气调节动作。四个运转模式包括:负荷侧单元300为全部制冷运转要求、即全制冷运转模式；制冷运转要求和采暖运转要求混合，且判断为应通过制冷运转处理的负荷多的制冷主体运转模式；制冷运转要求和采暖运转要求混合，且判断为采暖负荷多的采暖主体运转模式；以及全部的负荷侧单元300为全部采暖运转要求、即全采暖运转模式。
[0061 ]首先，对采暖运转(全采暖运转模式或者采暖主体运转模式的运转)进行说明。
[0062][全采暖运转模式]
[0063]图2是表示本发明的实施方式一所涉及的空调装置500在全采暖运转模式时的制冷剂的流动的图。基于图2对全采暖运转模式时的空调装置500的运转动作进行说明。
[0064]压缩机101对低温、低压的制冷剂进行压缩，并排出高温、高压的气体制冷剂。从压缩机101排出的高温、高压的气体制冷剂通过四通切换阀102，经由止回阀115向高压配管402流动。而且，该制冷剂从热源侧单元100流出。从热源侧单元100流出的高温、高压的气体制冷剂经由制冷剂控制单元200的气液分离器211，从连接配管221通过。在全采暖运转模式中，第一开闭阀212为打开状态，第二开闭阀213为关闭状态。因此，高温、高压的气体制冷剂通过第一开闭阀212以及气体管405到达负荷侧单元300。
[0065]流入负荷侧单元300的气体制冷剂流入室内换热器312(室内换热器312a以及室内换热器312b)。室内换热器312作为冷凝器发挥功能，因此制冷剂与周围的空气进行热交换而冷凝、液化。此时，通过制冷剂向周围散热，室内等空调对象空间受到采暖。然后，从室内换热器312流出的液体制冷剂由室内节流装置311 (室内节流装置311a以及室内节流装置31 Ib)减压，从负荷侧单元300流出。
[0066]由室内节流装置311减压的液体制冷剂在液体管4O6(液体管4O6a以及液体管406b)中流动，并流入制冷剂控制单元200。流入制冷剂控制单元200的液体制冷剂经由第二节流装置215并经由连接配管220到达低压配管401。在低压配管401中流动的制冷剂从制冷剂控制单元200流出之后返回到热源侧单元100。
[0067]返回到热源侧单元100的制冷剂流入气液分离器116。在此分离成气体制冷剂和液体制冷剂。分离的气体制冷剂从第六连接配管125通过并经由节流装置117流向储能器104。而由气液分离器116分离的液体制冷剂从第二连接配管121通过并经由止回阀114以及止回阀110到达热源侧换热器103(热源侧换热器103a以及热源侧换热器103b)。此时开闭阀105(开闭阀105a以及开闭阀105b)打开。热源侧换热器103作为蒸发器发挥功能，因此制冷剂与周围的空气进行热交换从而制冷剂蒸发、气化。然后，从热源侧换热器103流出的制冷剂经由四通切换阀102流入储能器104。而且，压缩机101吸入储能器104内的气体制冷剂使其在系统内循环，从而制冷循环成立。在以上的流程中，空调装置500执行全采暖运转模式中的运转。
[0068]在此，对在全采暖运转模式中，控制装置118所进行的对节流装置117的控制进行说明。在全采暖运转中，将气液分离器116的入口处的制冷剂的干度设为X。此时，若将气液分离器116的入口制冷剂流量设为Gr，则气体制冷剂量Gg满足Gg=Gr.X。
[0069]干度X例如能够基于由高压传感器141和温度传感器314计算出的负荷侧换热器出口焓ho、由低压传感器142验算出的饱和液焓h1、以及饱和气体焓hg，通过下式(I)的关系式求出。
[0070]【数式I】
[0071]x=(ho-hl)/ (hg-hl)---(l)
[0072]若将从气液分离器116至合流部i的流路阻力设为Cvg，则流路阻力Cvg通过下式
(2)表示。并且，若将从第二连接配管121经由热源侧换热器103到达合流部i的流路阻力设为Cvl，则流路阻力Cvl通过下式(3)表示。
[0073]【数式2】
[0074]Cvg = a.Gg/Pg/ Δ Pg1/2...(2)
[0075]【数式3】
[0076]Cvl=P.Gl/pl/ΔΡΙ172...(3)
[0077]在此，APg= ΔΡ1。并且，液体制冷剂量Gl满足Gl=Gr.(I —x)。因此，在理想地气液完全分离，仅气体制冷剂从第六连接配管经由节流装置117流向合流部i，仅液体制冷剂从第二连接配管121经由热源侧换热器103流向合流部i时，下式(4)成立。
[0078]【数式4】
[0079](Cvg/Cvl)^{x/(l-x)}...(4)
[0080]流路阻力Cvl由从第二连接配管121经由热源侧换热器103至合流部i的状态决定。因此，能够通过事先评价、计算等求出。而且，在同一单元的情况下流路阻力Cvl恒定。在此，虽然也可以能够控制与运转中的干度对应的开度(即流路阻力CVg)地形成可变的节流，但在运转中流入气液分离器116的制冷剂的干度大致恒定。因此，在使节流装置117形成固定节流的情况下，只要根据流入气液分离器116的制冷剂的干度，满足式(4)即可。
[0081 ][采暖主体运转模式]
[0082]图3是表示本发明的实施方式一所涉及的空调装置500在采暖主体运转模式时的制冷剂的流动的图。进行制冷的负荷侧单元300和进行采暖的负荷侧单元300混合存在，且在采暖的负荷大的情况下，进行采暖主体运转模式的运转。基于图3，对采暖主体运转模式时的空调装置500的运转动作进行说明。在此，对负荷侧单元300a进行采暖、负荷侧单元300b进行制冷的情况的采暖主体运转模式的运转进行说明。
[0083]到制冷剂通过进行采暖的负荷侧单元300a为止，制冷剂的流动与全采暖运转模式中的运转相同。利用室内换热器312a的热交换而液化并通过液体管406a的液体制冷剂被第二制冷剂换热器217实施过冷却。然后，经由液体管406b到达进行制冷的负荷侧单元300b。流入负荷侧单元300b的制冷剂由室内节流装置31 Ib减压。由室内节流装置31 Ib减压的制冷剂流入室内换热器312b。室内换热器312b作为蒸发器发挥功能，因此制冷剂与周围的空气进行热交换而蒸发、气化。此时，通过制冷剂从周围吸热，室内受到制冷。然后，从负荷侧单元300b流出的制冷剂经由第二开闭阀213b在连接配管220中流动。该制冷剂为了通过第二制冷剂换热器217获取过冷却，与经由第一节流装置214和第二节流装置215流向连接配管220的制冷剂合流，到达低压配管401。
[0084]从低压配管401通过而返回到热源侧单元100的制冷剂经由止回阀114以及止回阀110到达热源侧换热器103(热源侧换热器103a以及热源侧换热器103b)。在此，开闭阀105(开闭阀105a以及开闭阀105b)为打开状态。热源侧换热器103作为蒸发器发挥功能，因此制冷剂与周围的空气进行热交换从而制冷剂蒸发、气化。然后，从热源侧换热器103流出的制冷剂经由四通切换阀102流向储能器104。而且，压缩机101吸入储能器104内的制冷剂使其在系统内循环，由此制冷循环成立。在以上的流程中，空调装置500执行采暖主体运转模式。
[0085]图4是表示本发明的实施方式一所涉及的空调装置500的制冷运转比率与干度之间的关系的图。对在采暖主体运转模式中控制装置118所进行的对节流装置117的控制进行说明。节流装置117所需要的流路阻力Cvl能够通过上述式(3)求出。此时，根据图4，采暖主体运转模式中的气液分离器116的入口干度X是由采暖负荷与制冷负荷的比率决定的值。
[0086]若将制冷负荷Qc相对于全负荷Qt(=采暖负荷Qh+制冷负荷Qc)的比例作为制冷负荷率，则在制冷负荷Qc与采暖负荷Qh相等时(制冷负荷率=0.5时)，成为全热回收运转，气液分离器116的入口干度为I。而且，随着制冷负荷率逐渐变小，成为气液分离器116的入口干度接近在全采暖运转模式中运转时的制冷剂的干度的运转。在采暖主体模式的运转中，控制装置118控制节流装置117的开度，以流动与该制冷负荷率对应的干度的制冷剂中所包含的气体制冷剂。
[0087]作为求出制冷负荷率的方法，例如能够对实际的负荷侧单元300的吸入温度与排出温度的差以及根据风量设定值而制冷的负荷侧单元300以及采暖的负荷侧单元300的各自的能力进行运算来作为制冷负荷率。并且，例如能够简单地根据采暖的负荷侧单元300的能力代码和制冷的负荷侧单元300的能力代码来进行运算。例如，通过形成开度能够改变的节流装置117，能够进行与采暖主体运转时的制冷负荷率对应的开度控制。在推断干度X为I以上的情况下，能够通过在控制范围内使节流装置117的开度全开来减小在制冷剂回路的低压侧产生的压力损失。
[0088]接下来，对制冷运转(全制冷运转模式或者制冷主体运转模式中的运转)进行说明。
[0089][全制冷运转模式]
[0090]图5是表示本发明的实施方式一所涉及的空调装置500在全制冷运转模式时的制冷剂的流动的图。基于图3，对全制冷运转模式时的空调装置500的运转动作进行说明。
[0091]压缩机101对低温、低压的制冷剂进行压缩，排出高温、高压的气体制冷剂。从压缩机101排出的高温、高压的气体制冷剂从四通切换阀102通过并流向热源侧换热器103。热源侧换热器103作为冷凝器发挥功能，因此制冷剂与周围的空气进行热交换而冷凝、液化。然后，从热源侧换热器103流出的液体制冷剂从连接配管404通过并经由止回阀113从热源侧单元100流出。[OO92 ] 从热源侧单元1 O流出的高压液体制冷剂经由制冷剂控制单元2 O O的气液分离器211流入第一制冷剂换热器216的一次侧(制冷剂流入侧)。流入第一制冷剂换热器216的一次侧的液体制冷剂借助制冷剂对第一制冷剂换热器216的二次侧(制冷剂流出侧)实施过冷却。该过冷却度变大的液体制冷剂被第一节流装置214节流到中间压。然后，该液体制冷剂流向第二制冷剂换热器217，进一步增大过冷却度。然后该液体制冷剂分流，一部分在液体管406a以及406b中流动，并从制冷剂控制单元200流出。
[0093]从制冷剂控制单元200流出的液体制冷剂流入负荷侧单元300a、300b。流入负荷侧单元300a、330b的液体制冷剂由室内节流装置311a、301b节流，成为低温的气液二相制冷剂。该低温的气液二相制冷剂流入室内换热器312a、312b。室内换热器312a以及312b作为蒸发器发挥功能，因此制冷剂与周围的空气进行热交换而蒸发、气化。此时，通过制冷剂从周围吸热，室内受到冷却。然后，从负荷侧单元300a以及300b流出的制冷剂经由第二开闭阀213a、213b，与为了通过第二制冷剂换热器217获取过冷却经由第一节流装置214和第二节流装置215流向连接配管220的制冷剂合流，到达低压配管401。
[0094]在低压配管401中流动的制冷剂从制冷剂控制单元200流出后，返回到热源侧单元100。返回到热源侧单元100的气体制冷剂经由止回阀112、四通切换阀102以及储能器104再次被吸入压缩机101。
[0095]另一方面，通过打开节流装置117，能够使气体制冷剂经由气液分离器116并经由第六连接配管125流向储能器104。在全制冷运转时，将气液分离器116的一次侧控制成过热度>0，因此不必利用气液分离器116来分离气液。因此，利用止回阀114，气液分离器116的液体侧流出管不供制冷剂通过。通过打开节流装置117，流路能够形成经由止回阀112、四通切换阀102流向储能器104的路径和经由节流装置117返回到储能器104的路径。在流路中产生的压力损失与流量的1.75次方成正比。因此，通过将路径形成为两个，各路径中的流量降低，在全制冷运转模式的运转中，能够降低低压侧的压力损失，从而能够抑制消耗电力。在以上的流程中，空调装置500执行全制冷运转模式。
[0096]在此，对节流装置117的控制动作进行说明。在全制冷运转模式的运转中，流入负荷侧单元300的制冷剂具有过热度，因此与采暖主体运转时的制冷负荷率为0.5以上的情况相同，将节流装置117的开度设为最大。能够通过将节流装置117的开度设为最大来减小在低压侧的止回阀112以及四通切换阀102中产生的压力损失，从而抑制消耗电力。
[0097][制冷主体运转模式]
[0098]图6是表示本发明的实施方式一所涉及的空调装置500在制冷主体运转模式时的制冷剂的流动的图。在进行制冷的负荷侧单元300和进行采暖的负荷侧单元300混合且制冷所涉及的负荷大的情况下，进行制冷主体运转模式的运转。基于图6，对制冷主体运转模式时的空调装置500的运转动作进行说明。在此，对负荷侧单元300a进行制冷、负荷侧单元300b进行采暖的情况的制冷主体运转模式的运转进行说明。
[0099]压缩机101对低温、低压的制冷剂进行压缩，排出高温、高压的气体制冷剂。从压缩机101排出的高温、高压的气体制冷剂经由四通切换阀102流入热源侧换热器103。热源侧换热器103作为冷凝器发挥功能，因此制冷剂与周围的空气进行热交换而冷凝、二相化。然后，从热源侧换热器103流出的气液二相制冷剂通过高压配管402经由止回阀113从热源侧单元100流出。
[0100]从热源侧单元100流出的气液二相制冷剂流入制冷剂控制单元200的气液分离器211。流入气液分离器211的气液二相制冷剂由气液分离器211分离成气体制冷剂和液体制冷剂。气体制冷剂从气液分离器211流出之后，流入连接配管221。流入第二连接配管121的气体制冷剂经由第一开闭阀212b在气体管405b中流动，并流入负荷侧单元300b。流入负荷侧单元300b的气体制冷剂从室内换热器312b通过并向周围散热，由此对空调空间进行采暖，并且自身冷凝、液化，从室内换热器312b流出。从室内换热器312b流出的液体制冷剂由室内节流装置31 Ib节流到中间压力。
[0101 ]由室内节流装置31 Ib节流的中间压力的液体制冷剂在液体管406b中流动，与被气液分离器211分离，并经由第一制冷剂换热器216、第一节流装置214的液体制冷剂合流之后，流入第二制冷剂换热器217。流入第二制冷剂换热器217的液体制冷剂进一步增大过冷却度，在液体管406a中流动，从制冷剂控制单元200流出。从制冷剂控制单元200流出的液体制冷剂流入负荷侧单元300a。流入负荷侧单元300a的液体制冷剂由室内节流装置31 Ia节流，成为低温的气液二相制冷剂。该低温的气液二相制冷剂流入室内换热器312a，从周围夺取热量，由此对空调空间进行制冷，并且自身蒸发、气化，从室内换热器312a流出。
[0102]从室内换热器312a流出的气体制冷剂在气体管405a中流动并从负荷侧单元300a流出之后，流入制冷剂控制单元200。流入制冷剂控制单元200的制冷剂经由第二开闭阀213a与为了通过第二制冷剂换热器217获得过冷却经由第一节流装置214和第二节流装置215流向连接配管220的制冷剂合流，到达低压配管401。
[0103]在低压配管401中流动的制冷剂从制冷剂控制单元200流出之后，返回到热源侧单元100。返回到热源侧单元100的气体制冷剂经由止回阀112、四通切换阀102以及储能器104再次被吸入压缩机101。在以上的流程中，空调装置500执行制冷主体运转模式。
[0104]在此，对节流装置117的控制动作进行说明。在制冷主体运转模式的运转中，也与全制冷运转模式的运转同样地，由于将负荷侧单元300的入口状态的干度控制为I，因此在控制范围内使节流装置117全开即可。由此，能够通过减小在止回阀112和四通切换阀102产生的压力损失来抑制压缩机101的吸入密度降低，从而实现节能运转。
[0105]实施方式二
[0106]在上述实施方式中，气体制冷剂从成为旁通配管的第六连接配管125通过。本发明不限定于此，例如为了对从热源侧换热器103通过的制冷剂量进行控制，也可以控制节流装置117的开度使液体制冷剂的一部分从第六连接配管125通过。即，不必理想地通过气液分离器116完全实现气液分离，能够在系统允许一部分液体从第六连接配管经由节流装置117流向合流部i的情况下、相反地允许一部分气体从第二连接配管121经由热源侧换热器103流向合流部i的情况下、或者两者都允许的情况下，对通过式(4)求出的流路阻力Cvg进行校正并作为目标。
[0107]实施方式三
[0108]在上述实施方式一中，基于热源侧风扇106的转速对开闭阀105a以及105b进行控制。例如，如果热源侧换热器103是水冷式换热器，则也可以监控水循环栗的控制值(频率、消耗电力、电流)等，对开闭阀105a以及105b进行控制。
[0109]并且，在实施方式一中，示出了具有一台热源侧单元100、一台制冷剂控制单元200以及两台负荷侧单元300的空调装置500的例子，对各单元的台数没有特别限定。并且，在实施方式一中，以将本发明应用于在负荷侧单元300中能够制冷和采暖混合地运转的空调装置500的情况为例进行了说明，不作特别限定。例如，还能够将本发明应用于通过能力供给来对负荷进行加热的制冷循环装置、制冷系统等利用制冷循环构成制冷剂回路的其他装置等。
[0110]附图标记说明
[0111]100热源侧单元，101压缩机，102四通切换阀，103，103a，103b热源侧换热器，104储能器，105，105a，105b 开闭阀，106 热源侧风扇，107，108，109，110，111，112，113，114，115 止回阀，116气液分离器，117节流装置，118控制装置，120第一连接配管，121第二连接配管，122第三连接配管，123第四连接配管，124第五连接配管，125第六连接配管，141高压传感器，142低压传感器，200制冷剂控制单元，211气液分离器，212，212a，212b第一开闭阀，213，213a，213b第二开闭阀，214第一节流装置，215第二节流装置，216第一制冷剂换热器，217第二制冷剂换热器，220连接配管，221连接配管，300，300a，300b负荷侧单元，311，31 Ia，31 Ib室内节流装置，312，312&，31215室内换热器，313，313&，31313，314，314&，31413温度传感器，401低压配管，402高压配管，403连接配管，404连接配管，405，405a，405b气体管，406，406a，406b液体管，500空调装置。
【主权项】
1.一种热源侧单元，所述热源侧单元与对负荷进行能力供给的负荷侧单元进行配管连接从而构成制冷剂回路，所述热源侧单元具有: 压缩机，所述压缩机对制冷剂进行压缩并排出制冷剂； 热源侧换热器，所述热源侧换热器作为蒸发器或者散热器发挥功能； 气液分离器，所述气液分离器将流入的制冷剂分离成液体状的制冷剂和气体状的制冷剂，并且供液体状的制冷剂流出的液体制冷剂流出口与所述热源侧换热器为蒸发器时的制冷剂流入侧的配管连接； 旁通配管，所述旁通配管将该气液分离器中供气体状的制冷剂流出的气体制冷剂流出口与所述热源侧换热器作为蒸发器发挥功能时的制冷剂流出侧的配管连接;以及 节流装置，所述节流装置对所述旁通配管中的所述制冷剂的通过进行控制。2.根据权利要求1所述的热源侧单元， 所述热源侧单元还具有流路切换装置，所述流路切换装置基于所述热源侧换热器的功能对制冷剂的流动进行切换， 在所述热源侧换热器作为冷凝器发挥功能时，将所述气液分离器以及所述旁通配管相对于从所述流路切换装置通过的流路并联连接，以便将从所述负荷侧单元流入的制冷剂的一部分分支从而对所述流路切换装置进行旁通。3.根据权利要求1或2所述的热源侧单元， 所述热源侧单元还具有干度检测装置，所述干度检测装置对所述气液分离器的制冷剂流入侧的制冷剂的干度进行检测， 基于所述干度检测装置的检测所涉及的所述制冷剂的干度，对所述节流装置的开度进行控制。4.根据权利要求1或2所述的热源侧单元，根据所述制冷剂的干度对所述节流装置的开度进行控制，所述制冷剂的干度基于所述负荷侧单元对所述负荷供给的能力获得。5.根据权利要求1至4中任一项所述的热源侧单元，将所述节流装置控制成从所述气体制冷剂流出口也能够流出液体状的制冷剂。6.—种空调装置，对多个负荷侧单元与权利要求1至5中任一项所述的热源侧单元进行配管连接从而构成制冷剂回路。
【文档编号】F25B1/00GK105899884SQ201480072377
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年3月20日
【发明人】冈野博幸
【申请人】三菱电机株式会社