空调机的制作方法

1.本发明涉及一种具有级联热交换器的制冷剂循环系统。


背景技术：

2.在专利文献1(日本专利特开2014-74508号公报)中公开了一种具有级联热交换器的制冷剂循环系统。通过导入级联热交换器，制冷剂循环系统构成二维制冷剂循环，该二维制冷剂循环具有包括热源热交换器的一次侧循环和包括利用热交换器的二次侧循环。


技术实现要素：

发明所要解决的技术问题
3.与不具有级联热交换器的一维制冷剂循环相比，在二维制冷剂循环的二次侧循环中，制冷剂的流速倾向于变慢。在上述情况下，从压缩机流出的冷冻机油不易再次返回到压缩机。解决技术问题所采用的技术方案
4.第一观点的制冷剂循环系统包括：使第一制冷剂循环的蒸气压缩式的一次侧循环；使第二制冷剂循环的蒸气压缩式的二次侧循环；以及级联热交换器，所述级联热交换器使第一制冷剂与第二制冷剂之间进行热交换。一次侧循环具有：热源热交换器，所述热源热交换器用于对第一制冷剂赋予冷热或温热；以及一次侧连通配管，所述一次侧连通配管使级联热交换器与热源热交换器连通。二次侧循环具有：利用热交换器，所述利用热交换器用于利用第二制冷剂从级联热交换器获得的冷热或温热；以及二次侧连通配管，所述二次侧连通配管使级联热交换器与利用热交换器连通。一次侧连通配管具有一次侧气体连通配管和一次侧液体连通配管。二次侧连通配管具有二次侧气体连通配管和二次侧液体连通配管。二次侧气体连通配管的管径比一次侧气体连通配管的管径小，或者二次侧液体连通配管的管径比一次侧液体连通配管的管径小。
5.根据上述结构，二次侧循环中的连通配管的管径比一次侧循环中的连通配管的管径小。因此，由于能加快二次侧循环中制冷剂的流速，因此，从压缩机流出的冷冻机油容易返回到压缩机。
6.第二观点的制冷剂循环系统在第一观点的制冷剂循环系统的基础上，第二制冷剂是二氧化碳。二次侧循环的冷冻能力是4.5kw以上且5.6kw以下。二次侧气体连通配管的管径是7.9mm(5/16英寸)。
7.第三观点的制冷剂循环系统在第一观点的制冷剂循环系统的基础上，第二制冷剂是二氧化碳。二次侧循环的冷冻能力是7.1kw以上且9.0kw以下。二次侧气体连通配管的管径是9.5mm(3/8英寸)。
8.第四观点的制冷剂循环系统在第一观点的制冷剂循环系统的基础上，第二制冷剂是二氧化碳。二次侧循环的冷冻能力是16kw以上且22.4kw以下。二次侧气体连通配管的管径是12.7mm(1/2英寸)。
9.第五观点的制冷剂循环系统在第一观点的制冷剂循环系统的基础上，第二制冷剂是二氧化碳。二次侧循环的冷冻能力是5.6kw以上且8.0kw以下。二次侧液体连通配管的管径是4.8mm(3/16英寸)。
10.第六观点的制冷剂循环系统在第一观点的制冷剂循环系统的基础上，第二制冷剂是二氧化碳。二次侧循环的冷冻能力是11.2kw以上且16kw以下。二次侧液体连通配管的管径是6.4mm(1/4英寸)。
11.第七观点的制冷剂循环系统在第一观点的制冷剂循环系统的基础上，第二制冷剂是二氧化碳。二次侧循环的冷冻能力是16kw以上且28kw以下。二次侧液体连通配管的管径是7.9mm(5/16英寸)。
12.第八观点的制冷剂循环系统在第一观点的制冷剂循环系统的基础上，第二制冷剂是二氧化碳。二次侧循环的冷冻能力是33.5kw以上且45kw以下。二次侧液体连通配管的管径是9.5mm(3/8英寸)。
13.第九观点的制冷剂循环系统在第一观点的制冷剂循环系统的基础上，第二制冷剂是r32。二次侧循环的冷冻能力是16kw以上且22.4kw以下。二次侧气体连通配管的管径是15.9mm(5/8英寸)。
14.第十观点的制冷剂循环系统在第一观点的制冷剂循环系统的基础上，第二制冷剂是r32。二次侧循环的冷冻能力是2.8kw以上且3.6kw以下。二次侧液体连通配管的管径是4.8mm(3/16英寸)。
15.第十一观点的制冷剂循环系统在第一观点的制冷剂循环系统的基础上，第二制冷剂是r32。二次侧循环的冷冻能力是14kw以上且16kw以下。二次侧液体连通配管的管径是7.9mm(5/16英寸)。
16.第十二观点的制冷剂循环系统在第一观点的制冷剂循环系统的基础上，第二制冷剂是r32。二次侧循环的冷冻能力是28kw以上且33.5kw以下。二次侧液体连通配管的管径是9.5mm(3/8英寸)。
17.第十三观点的制冷剂循环系统在第一观点的制冷剂循环系统的基础上，第二制冷剂是r454b。二次侧循环的冷冻能力是9.0kw以上且11.2kw以下。二次侧气体连通配管的管径是15.9mm(5/8英寸)。
18.第十四观点的制冷剂循环系统在第一观点的制冷剂循环系统的基础上，第二制冷剂是r454b。二次侧循环的冷冻能力是16.0kw以上且22.4kw以下。二次侧气体连通配管的管径是19.1mm(3/4英寸)。
19.第十五观点的制冷剂循环系统在第一观点的制冷剂循环系统的基础上，第二制冷剂是r454b。二次侧循环的冷冻能力是16kw以上且22.4kw以下。二次侧液体连通配管的管径是9.5mm(3/8英寸)。
20.第十六观点的制冷剂循环系统在第一观点的制冷剂循环系统的基础上，第二制冷剂是r454b。二次侧循环的冷冻能力是45kw以上且56kw以下。二次侧液体连通配管的管径是12.7mm(1/2英寸)。
21.第十七观点的制冷剂循环系统在第一观点的制冷剂循环系统的基础上，第二制冷剂是r454b。二次侧循环的冷冻能力是85kw以上且109kw以下。二次侧液体连通配管的管径是15.9mm(5/8英寸)。
22.第十八观点的制冷剂循环系统在第一观点至第十七观点中的任一观点的制冷剂循环系统的基础上，二次侧气体连通配管的管径是一次侧气体连通配管的管径的90％以下，或者二次侧液体连通配管的管径是一次侧液体连通配管的管径的90％以下。
23.第十九观点的制冷剂循环系统在第一观点至第十八观点中的任一观点的制冷剂循环系统的基础上，二次侧循环的压缩比比一次侧循环的压缩比小。
附图说明
24.图1是表示第一实施方式的制冷剂循环系统100的图。
具体实施方式
25.(1)整体结构图1表示制冷剂循环系统100。制冷剂循环系统100用于从热源获得冷热或温热，并将冷热或温热提供给用户。在此，“从热源获得冷热”是指向热源散热。“从热源获得温热”是指从热源吸热。“将冷热提供给用户”是指从用户所处的环境吸热。此外，“将温热提供给用户”是指向用户所处的环境散热。
26.制冷剂循环系统100具有一台热源单元10、一台级联单元30和一台利用单元50。
27.通过对热源单元10和级联单元30进行连接，以构成一次侧循环20。一次侧循环20是使第一制冷剂循环的蒸气压缩式的回路。
28.通过对级联单元30和利用单元50进行连接，以构成二次侧循环40。二次侧循环40是使第二制冷剂循环的蒸气压缩式的回路。第一制冷剂和第二制冷剂既可以是相同的制冷剂，也可以是不同的制冷剂。
29.(2)详细结构(2-1)热源单元10热源单元10从作为热源的外部气体获得冷热或温热。热源单元10具有压缩机11、四通切换阀12、热源热交换器13、热源膨胀阀14、过冷却膨胀阀15、过冷却热交换器16、液体截止阀18和气体截止阀19。
30.压缩机11将作为第一制冷剂的低压气体制冷剂吸入并对其进行压缩，并排出高压气体制冷剂。四通切换阀12在制冷运转时进行图1的实线所示的连接，在制热运转时进行图1的虚线所示的连接。热源热交换器13在第一制冷剂与外部气体之间进行热交换。热源热交换器13在制冷运转时作为冷凝器发挥作用，在制热运转时作为蒸发器发挥作用。热源膨胀阀14对第一制冷剂的流量进行调节。而且，热源膨胀阀14作为使第一制冷剂减压的减压装置发挥作用。
31.过冷却膨胀阀15使循环的第一制冷剂减压并制造冷却用气体。过冷却热交换器16通过使循环的第一制冷剂与冷却用气体进行热交换，以对第一制冷剂赋予过冷却度。
32.液体截止阀18、气体截止阀19在热源单元10的设置工程等情况下将供第一制冷剂循环的流路截断。
33.(2-2)级联单元30级联单元30用于在第一制冷剂与第二制冷剂之间进行热交换。
34.级联单元30具有一次侧膨胀阀31、二次侧膨胀阀32、压缩机33、四通切换阀34、级
联热交换器35、液体截止阀38和气体截止阀39。
35.一次侧膨胀阀31对在一次侧循环20中循环的第一制冷剂的量进行调节。而且，一次侧膨胀阀31使第一制冷剂减压。
36.二次侧膨胀阀32对在二次侧循环40中循环的第二制冷剂的量进行调节。而且，二次侧膨胀阀32使第二制冷剂减压。
37.压缩机33将作为第二制冷剂的低压气体制冷剂吸入并对其进行压缩，并排出高压气体制冷剂。四通切换阀34作为切换装置发挥作用，在制冷运转时进行图1的实线所示的连接，在制热运转时进行图1的虚线所示的连接。
38.级联热交换器35用于在第一制冷剂与第二制冷剂之间进行热交换。级联热交换器35例如是板式热交换器。级联热交换器35具有第一制冷剂通路351和第二制冷剂通路352。第一制冷剂通路351供第一制冷剂经过。第二制冷剂通路352供第二制冷剂经过。级联热交换器35在制冷运转时作为第一制冷剂的蒸发器且第二制冷剂的冷凝器发挥作用，在制热运转时作为第一制冷剂的蒸发器且第二制冷剂的冷凝器发挥作用。
39.液体截止阀38、气体截止阀39在级联单元30的设置工程等情况下将供第二制冷剂循环的流路截断。
40.(2-3)利用单元50利用单元50用于向用户提供冷热或温热。利用单元50具有利用热交换器51和利用膨胀阀52。利用热交换器51用于使用户利用冷热或温热。利用热交换器51是微通道式热交换器，具有扁平多孔管。利用膨胀阀52对在二次侧循环40中循环的第二制冷剂的量进行调节。而且，利用膨胀阀52作为使第二制冷剂减压的减压装置发挥作用。
41.(2-4)一次侧连通配管一次侧连通配管包括一次侧液体连通配管21和一次侧气体连通配管22。一次侧液体连通配管21对热源单元10的液体截止阀18与级联单元30进行连接。一次侧气体连通配管22对热源单元10的气体截止阀19与级联单元30进行连接。
42.(2-5)二次侧连通配管二次侧连通配管包括二次侧液体连通配管41和二次侧气体连通配管42。二次侧液体连通配管41对级联单元30的液体截止阀38与利用单元50进行连接。二次侧气体连通配管42对级联单元30的气体截止阀39与利用单元50进行连接。
43.(3)动作(3-1)制冷运转(3-1-1)一次侧循环20的动作压缩机11将作为第一制冷剂的低压气体制冷剂吸入并排出高压气体制冷剂。高压气体制冷剂经由四通切换阀12到达热源热交换器13。热源热交换器13使高压气体制冷剂冷凝，由此制作高压液体制冷剂。此时，作为第一制冷剂的制冷剂向外部气体释放热量。高压液体制冷剂经过全开的热源膨胀阀14，并经过过冷却热交换器16，经由液体截止阀18和一次侧液体连通配管21到达一次侧膨胀阀31。设定有适当的开度的一次侧膨胀阀31使高压液体制冷剂减压，由此制作低压气液两相制冷剂。低压气液两相制冷剂进入级联热交换器35的第一制冷剂通路351。级联热交换器35使低压气液两相制冷剂蒸发，由此制作低压气体制冷剂。此时，第一制冷剂从第二制冷剂吸收热量。低压气体制冷剂从第一制冷剂通路351流
出，经过一次侧气体连通配管22和气体截止阀19，经由四通切换阀12，并吸入到压缩机11。
44.从热源膨胀阀14流出的高压液体制冷剂的一部分通过设定有适当的开度的过冷却膨胀阀15而被减压，并成为气液两相的冷却用气体。冷却用气体经过过冷却热交换器16。此时，冷却用气体通过使高压液体制冷剂变冷而赋予过冷却度。冷却用气体从过冷却热交换器16流出，并与从四通切换阀12流来的低压气体制冷剂混合，并向压缩机11吸入。
45.(3-1-2)二次侧循环40的动作压缩机33将作为第二制冷剂的低压气体制冷剂吸入并排出高压气体制冷剂。高压气体制冷剂经由四通切换阀34进入级联热交换器35的第二制冷剂通路352。级联热交换器35使高压气体制冷剂冷凝，由此制作高压液体制冷剂。此时，第二制冷剂向第一制冷剂释放热量。高压液体制冷剂从第二制冷剂通路352流出，并到达二次侧膨胀阀32。设定有适当的开度的二次侧膨胀阀32使高压液体制冷剂减压，由此制作低压气液两相制冷剂。低压气液两相制冷剂经过液体截止阀38和二次侧液体连通配管41到达利用膨胀阀52。设定有适当的开度的利用膨胀阀52使低压气液两相制冷剂的压力继续下降。低压气液两相制冷剂到达利用热交换器51。利用热交换器51使低压气液两相制冷剂蒸发，由此制作低压气体制冷剂。此时，作为第二制冷剂的制冷剂从用户所在的环境吸收热量。低压气体制冷剂从利用热交换器51流出，经过二次侧气体连通配管42和气体截止阀39，经由四通切换阀12，并吸入到压缩机33。
46.(3-2)制热运转(3-2-1)一次侧循环20的动作压缩机11将作为第一制冷剂的低压气体制冷剂吸入并排出高压气体制冷剂。高压气体制冷剂经由四通切换阀12，经过气体截止阀19和一次侧气体连通配管22进入级联热交换器35的第一制冷剂通路351。级联热交换器35使高压气体制冷剂冷凝，由此制作高压液体制冷剂。此时，第一制冷剂向第二制冷剂释放热量。高压液体制冷剂经过全开的一次侧膨胀阀31，接着，经过一次侧液体连通配管21、液体截止阀18和过冷却热交换器16，到达热源膨胀阀14。设定有适当的开度的热源膨胀阀14使高压液体制冷剂减压，由此制作低压气液两相制冷剂。低压气液两相制冷剂到达热源热交换器13。热源热交换器13使低压气液两相制冷剂蒸发，由此制作低压气体制冷剂。此时，作为第一制冷剂的制冷剂从外部气体吸收热量。低压气体制冷剂经过四通切换阀12吸入到压缩机11。
47.(3-2-2)二次侧循环40的动作压缩机33将作为第二制冷剂的低压气体制冷剂吸入并排出高压气体制冷剂。高压气体制冷剂经由四通切换阀34，并经过气体截止阀39和二次侧气体连通配管42到达利用热交换器51。利用热交换器51使高压气体制冷剂冷凝，由此制作高压液体制冷剂。此时，作为第二制冷剂的制冷剂向用户所在的环境释放热量。高压液体制冷剂到达利用膨胀阀52。设定有适当的开度的利用膨胀阀52使高压液体制冷剂减压，由此制作低压气液两相制冷剂。低压气液两相制冷剂经过二次侧液体连通配管41和液体截止阀38到达二次侧膨胀阀32。设定有适当的开度的二次侧膨胀阀32使低压气液两相制冷剂的压力继续下降。低压气液两相制冷剂进入级联热交换器35的第二制冷剂通路352。级联热交换器35使低压气液两相制冷剂蒸发，由此制作低压气体制冷剂。此时，第二制冷剂从第一制冷剂吸收热量。低压气体制冷剂从第二制冷剂通路352流出，经过四通切换阀34，并吸入到压缩机33。
48.(4)二次侧连通配管的管径在表1至表6中示出了二次侧连通配管的管径的例子。在“马力”和“制冷能力”一栏示出了以不同的单位记载应实现的能力的数值。在“一维”一栏中示出了为了在一维循环中实现以“冷冻能力”示出的能力所需的、气体连通配管和液体连通配管的管径。在“二维”一栏中示出了为了在二维循环中实现以“冷冻能力”示出的能力所需的、二次侧气体连通配管42和二次侧液体连通配管41的管径。
49.二维循环中的一次侧气体连通配管22和一次侧液体连通配管21的管径与“一维”一栏示出的管径相等。
50.关于管径，在表中以毫米单位标记的数值是指以基于英寸单位的标准制造的管。即，4.8mm指3/16英寸。6.4mm指1/4英寸。7.9mm指5/16英寸。9.5mm指3/8英寸。12.7mm指1/2英寸。15.9mm指5/8英寸。19.1mm指3/4英寸。22.2mm指7/8英寸。25.4mm指1英寸。28.6mm指9/8英寸。31.8mm指5/4英寸。38.1mm指3/2英寸。44.5mm指7/4英寸。50.8mm指2英寸。63.5mm指5/2英寸。
51.(4-1)制冷剂是二氧化碳的情况在表1中示出了使用二氧化碳作为制冷剂的制冷剂循环系统100中的、二次侧气体连通配管42和二次侧液体连通配管41的管径。
52.[表1]二次侧连通配管的管径(制冷剂：co2)
[0053]
在二次侧循环40的冷冻能力为4.5kw以上且5.6kw以下的情况下，二次侧气体连通配管42的管径是7.9mm。该管径比同等能力的一维循环中的气体连通配管的管径9.5mm小。
[0054]
在二次侧循环40的冷冻能力为7.1kw以上且9.0kw以下的情况下，二次侧气体连通配管42的管径是9.5mm。该管径比同等能力的一维循环中的气体连通配管的管径12.7mm小。
[0055]
在二次侧循环40的冷冻能力为16kw以上且22.4kw以下的情况下，二次侧气体连通配管42的管径是12.7mm。该管径比同等能力的一维循环中的气体连通配管的管径15.9mm小。
[0056]
在二次侧循环40的冷冻能力为5.6kw以上且8.0kw以下的情况下，二次侧液体连通配管41的管径是4.8mm。该管径比同等能力的一维循环中的液体连通配管的管径6.4mm小。
[0057]
在二次侧循环40的冷冻能力为11.2kw以上且16kw以下的情况下，二次侧液体连通配管41的管径是6.4mm。该管径比同等能力的一维循环中的液体连通配管的管径7.9mm小。
[0058]
在二次侧循环40的冷冻能力为16kw以上且28kw以下的情况下，二次侧液体连通配管41的管径是7.9mm。该管径比同等能力的一维循环中的液体连通配管的管径9.5mm小。
[0059]
在二次侧循环40的冷冻能力为33.5kw以上且45kw以下的情况下，二次侧液体连通配管41的所述管径是9.5mm。该管径比同等能力的一维循环中的液体连通配管的管径12.7mm小。
[0060]
(4-2)制冷剂是r32的情况在表2中示出了使用r32作为制冷剂的制冷剂循环系统100中的、二次侧气体连通配管42和二次侧液体连通配管41的管径。
[0061]
[表2]二次侧连通配管的管径(制冷剂：r32)
[0062]
在二次侧循环40的冷冻能力为16kw以上且22.4kw以下的情况下，二次侧气体连通配管42的管径是15.9mm。该管径比同等能力的一维循环中的气体连通配管的管径19.1mm小。
[0063]
在二次侧循环40的冷冻能力为2.8kw以上且3.6kw以下的情况下，二次侧液体连通配管41的管径是4.8mm。该管径比同等能力的一维循环中的液体连通配管的管径6.4mm小。
[0064]
在二次侧循环40的冷冻能力为14kw以上且16kw以下的情况下，二次侧液体连通配管的管径是7.9mm。该管径比同等能力的一维循环中的液体连通配管的管径9.5mm小。
[0065]
在二次侧循环40的冷冻能力为28kw以上且33.5kw以下的情况下，二次侧液体连通配管的管径是9.5mm。该管径比同等能力的一维循环中的液体连通配管的管径12.7mm小。
[0066]
(4-3)制冷剂是r454b的情况在表3中示出了使用r454b作为制冷剂的制冷剂循环系统100中的、二次侧气体连通配管42和二次侧液体连通配管41的管径。
[0067]
[表3]
二次侧连通配管的管径(制冷剂：r454b)
[0068]
在二次侧循环40的冷冻能力为9.0kw以上且11.2kw以下的情况下，二次侧气体连通配管42的管径是15.9mm。该管径比同等能力的一维循环中的气体连通配管的管径19.1mm小。
[0069]
在二次侧循环40的冷冻能力为16.0kw以上且22.4kw以下的情况下，二次侧气体连通配管42的管径是19.1mm。该管径比同等能力的一维循环中的气体连通配管的管径22.2mm小。
[0070]
在二次侧循环40的冷冻能力为16kw以上且22.4kw以下的情况下，二次侧液体连通配管41的管径是9.5mm。该管径比同等能力的一维循环中的液体连通配管的管径12.7mm小。
[0071]
在二次侧循环40的冷冻能力为45kw以上且56kw以下的情况下，二次侧液体连通配管41的管径是12.7mm。该管径比同等能力的一维循环中的液体连通配管的管径15.9mm小。
[0072]
在二次侧循环40的冷冻能力为85kw以上且109kw以下的情况下，二次侧液体连通配管41的管径是15.9mm。该管径比同等能力的一维循环中的液体连通配管的管径19.1mm小。
[0073]
(4-4)制冷剂是r1234yf的情况在表4中示出了使用r1234yf作为制冷剂的制冷剂循环系统100中的、二次侧气体连通配管42和二次侧液体连通配管41的管径。
[0074]
[表4]二次侧连通配管的管径(制冷剂：r1234yf)
[0075]
(4-5)制冷剂是r1234ze的情况在表5中示出了使用r1234ze作为制冷剂的制冷剂循环系统100中的、二次侧气体连通配管42和二次侧液体连通配管41的管径。
[0076]
[表5]二次侧连通配管的管径(制冷剂：r1234ze)
[0077]
(4-6)制冷剂是混合制冷剂的情况在表6中示出了使用由r32、r1234yf以及r1123构成的混合制冷剂的制冷剂循环系统100中的、二次侧气体连通配管42和二次侧液体连通配管41的管径。在此，混合制冷剂中的r32、r1234yf和r1123的比率分别是21.5％、18.5％和60％。
[0078]
[表6]二次侧连通配管的管径(制冷剂：r32/r1234yf/r1123(21.5％/18.5％/60％)混合)
[0079]
(5)特征(5-1)二次侧循环40中的连通配管的管径比一次侧循环20中的连通配管的管径小。因此，由于能加快二次侧循环中制冷剂的流速，因此，从压缩机流出的冷冻机油容易返回到压缩机。
[0080]
(5-2)也可以二次侧气体连通配管42的管径是一次侧气体连通配管22的管径的90％以下、或者二次侧液体连通配管41的管径是一次侧液体连通配管21的管径的90％以下。
[0081]
(5-3)最好是二次侧循环40的压缩比比一次侧循环20的压缩比小。
[0082]
(6)变形例在前述的实施方式中，制冷剂循环系统100具有一台热源单元10、一台级联单元30和一台利用单元50。也可以取而代之，制冷剂循环系统100具有一台热源单元10、多台级联单元30和多台利用单元50。
[0083]
＜结语＞以上，对本公开的实施方式进行了说明，但应当理解的是，能够在不脱离权利要求书所记载的本公开的主旨以及范围的情况下进行形态和细节的多种改变。符号说明
[0084]
10：热源单元；13：热源热交换器；20：一次侧循环；21：一次侧液体连通配管；22：一次侧气体连通配管；30级联单元；35：级联热交换器；40：二次侧循环；41：二次侧液体连通配管；42：二次侧气体连通配管；50：利用单元；52：利用膨胀阀；100制冷剂循环系统。现有技术文献专利文献
[0085]
专利文献1：日本专利特开2014-74508号公报。