專利名稱：復式制冷裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及有許多對室內機和室外機的復式制冷裝置，確切地說，本發(fā)明涉及將R32(化學式CH2F2)或含有至少70重量％的R32的混合制冷劑用作代替R22(化學式CHClF2)的制冷劑的復式制冷裝置。
在地球環(huán)保問題中并且尤其是從臭氧層保護的觀點出發(fā)，過去所用的R22(HFC22)的臭氧破壞系數(shù)ODP高并因而不是適當?shù)闹评鋭６鳛镽22的替代制冷劑，候補地例舉出R410A(HFC32∶HFC125＝50∶50(重量比))或R407C(HFC∶HFC125∶HFC134a＝23∶25∶52(重量比))。因而，在使用R410A和R407C進行制冷循環(huán)的制冷裝置中，能夠得到與R22一樣的制冷系數(shù)COP的材料已被投入實用當中。
另一方面，與節(jié)能有關地，公開了一些空調機必須在公元2004年9月底前將COP提高約4％的法規(guī)(基于與能量使用合理化有關的法律的通商產業(yè)省告示第190號)。因此，從節(jié)能觀點出發(fā)，也必須使用COP值高的制冷劑。
而且，對防止地球暖化的要求也變得越來越嚴格。在制冷裝置和空調機中，利用被稱為總當量暖化影響TEWI的地球暖化指標來評價制冷裝置和空調機。由于TEWI表現(xiàn)為地球暖化系數(shù)GWP與COP的倒數(shù)之和，所以為了防止地球暖化，必須選擇具有小GWP且大COP的制冷劑來減小TEWI。
為了防止地球暖化，地球暖化系數(shù)GWP值小的R32例如是適當?shù)闹评鋭?。R32的GWP與R22、R410A和R407C相比大約為1/3，因此它非常有效地防止了地球暖化。
另一方面，與R32的COP有關地，R407C與R410A的COP大致與R22的COP值相等，而R32的COP值大于R22的COP值。就是說，在利用R32進行制冷循環(huán)的制冷裝置中，雖然人們因R32的特性而從理論上期待高的COP，但為此得不到實際上明顯高出R22的COP的結果。而且，與使用R22的場合相比，存在著壓力增大且輸出溫度提高等現(xiàn)象。除此之外，由于R32具有微燃性，所以存在著難于得到安全性認同的問題。因此，在本行業(yè)中，沒有將作為取代型制冷劑的R32投入實用當中。
根據(jù)本發(fā)明人的以下見解制定出本發(fā)明，即制冷裝置的COP隨制冷劑量(制冷劑回路的整個填充量)而變的傾向在R32與R410A等其它制冷劑之間因制冷劑類型的不同而大相徑庭。就是說，如

圖1A所示，例如在使用R410A的場合下，在如圖所示的范圍內，COP與制冷劑量增多有關地緩慢增大并成逐漸飽和的趨勢。相反，在使用R32的場合下，COP相對制冷劑量的變化表現(xiàn)出峰值，當制冷劑離開賦予該峰值的范圍時，存在著COP急劇降低的趨勢。過去，與使用R410A的場合相比，在采用R32的場合下無法獲得高COP的原因是，R410A的制冷劑量可以在比較大的范圍內使用(在圖1A的例子中，1200克-1300克)。在此要注意的這樣的事實，即在使用R32并改變制冷劑量的場合下的COP的峰值要比按最佳制冷劑(在圖1A的例子中，1200克-1300克)使用R410A時的COP高出許多。由此可見，如果使用R32并將制冷劑量設定在適當范圍內，則能夠獲得高的COP。
此外，R32能夠獲得比傳統(tǒng)的R22和R410A低許多的GWP并且同時具有高的COP，所以，能夠得到比R22和R410A低的TEWI值，由此可見，R32表現(xiàn)出出色的防地球暖化特性。
本發(fā)明的復式制冷裝置在具有一個具有壓縮機、冷凝器和膨脹機構的室外機、具有帶蒸發(fā)器的多臺室內機的制冷劑回路中作為制冷劑使R32循環(huán)地進行制冷循環(huán)，其中，與該制冷劑回路有關的所述R32的填充量在120克-300克/1千瓦制冷功率的范圍內。
這樣，當與該制冷劑回路有關的所述R32的填充量在120克-300克/1千瓦制冷功率的范圍內時，得到了高COP。
本發(fā)明的復式制冷裝置在具有一個具有壓縮機、冷凝器和膨脹機構的室外機、具有帶蒸發(fā)器的多臺室內機的制冷劑回路中作為制冷劑使R32循環(huán)地進行制冷循環(huán)，其中，與該制冷劑回路有關的所述R32的填充量在84克-300克/1升冷凝器容積的范圍內。
這樣，當與該制冷劑回路有關的所述R32的填充量在84克-300克/1升冷凝器容積的范圍內時，得到了高COP。
本發(fā)明的復式制冷裝置在具有一個具有壓縮機、冷凝器和膨脹機構的室外機、具有帶蒸發(fā)器的多臺室內機的制冷劑回路中使含有至少70重量％的R32的混合制冷劑循環(huán)地進行制冷循環(huán)，其中，與該制冷劑回路有關的所述R32的填充量在370克-700克/1千瓦制冷功率的范圍內。
這樣，在使用含有至少70重量％的R32的混合制冷劑的場合下，當與制冷劑回路有關的R32的填充量在260克-700克/1升冷凝器容積的范圍內時，得到了高COP。
本發(fā)明的復式制冷裝置在具有一個具有壓縮機、冷凝器和膨脹機構的室外機、具有帶蒸發(fā)器的多臺室內機的制冷劑回路中使含有至少70重量％的R32的混合制冷劑循環(huán)地進行制冷循環(huán)，其中，與該制冷劑回路有關的所述R32的填充量在260克-700克/1升冷凝器容積的范圍內。
這樣，在使用含有至少70重量％的R32的混合制冷劑的場合下，當與制冷劑回路有關的R32的填充量在260克-700克/1升冷凝器容積的范圍內時，得到了高COP。
圖2表示根據(jù)一適用于本發(fā)明的實施形式的復式熱泵型空調機的大致結構。
圖3A、3B比較地示出了在功率相同(壓縮機功率一樣)時使用R32時的COP以及使用R410A時的COP。
圖4A、4B、4C表示所述空調機的室內熱交換器容積與室外熱交換器容積的設定值。
圖5表示R32和R125混合制冷劑的R32含量與能量效率。
圖6表示在R32和R410A情況下的在冷氣機時和暖風機時的制冷劑填充量的COP。
圖7表示與R32、R410A和R22各制冷劑的制冷功率有關的集液器和儲液器的容積。
圖2表示根據(jù)適用于本發(fā)明的一個實施形式的復式熱泵型空調機的大致結構。該空調機是這樣的裝置，即利用制冷劑配管41、42將單臺室外機20與多臺室內機1連接起來而構成制冷劑回路，作為制冷劑使R32在該制冷劑回路中循環(huán)。在室內機1中安裝有室內熱交換器2。另一方面，在室外機20中安裝有壓縮并輸出制冷劑(R32)的壓縮機23、用于切換制冷劑流道的四路轉換閥25、室外熱交換器22、電動膨脹閥26、對回流制冷劑進行氣液分離的集液器24。
在進行制冷循環(huán)的冷氣機運轉時，根據(jù)四路轉換閥25的切換設定并按照圖2的實線所示，由壓縮機23輸出的制冷劑通過配管21、四路轉換閥25和配管33被送往起到冷凝器作用的室外熱交換器22。在室外熱交換器22被冷凝的制冷劑經(jīng)過配管36、縮小流道地使制冷劑膨脹的膨脹閥26以及配管42被送往起到蒸發(fā)器作用的室內熱交換器2。此外，在室內熱交換器2中被氣化的制冷劑通過配管41、配管34、四路轉換閥25、配管32、集液器24、配管35返回壓縮機23。另一方面，在熱風機運轉時，切換四路轉換閥25，并且如圖2的虛線所示，由壓縮機23輸出的制冷劑通過配管31、四路轉換閥25、配管34和配管41被送往起到冷凝器作用的室內熱交換器2。在室內熱交換器2中被冷凝的制冷劑通過配管42、完全打開的膨脹閥26、配管36被送往起蒸發(fā)器作用的室外熱交換器。此外，在室內熱交換器22中被氣化的制冷劑通過配管33、四路轉換閥25、配管32、集液器24和配管35返回壓縮機23。
為了評價該空調機的制冷系數(shù)COP，本發(fā)明人如此進行了各種設定，即如圖4A、4B所示，根據(jù)從2.2千瓦到5.0千瓦的不同功率級，改變室內熱交換器2的容積和室外熱交換器22的容積。圖4C示出了此時的室外熱交換器22的容積與室內熱交換器2的容積之比。而根據(jù)室內熱交換器2的容積與室外熱交換器22的容積設定，制冷劑回路的整個容積也改變了。
例如，5.0千瓦級的空調機的室外熱交換器22的容積被設定為1.45升，其室內熱交換器2的容積被設定為0.47升。在5.0千瓦級空調機中，使制冷劑量(制冷劑回路的整個填充量)變化地來測定COP，并且獲得了如圖1A、1B所示的結果。圖1A表示冷氣機運轉時的COP，圖1B表示暖風機運轉時的COP。如圖1A所示，在冷氣機運轉的情況下，當R32的制冷劑量為960克時，COP高達2.7-2.8的峰值。與此相反，在采用R410A的功率相同的5.0千瓦空調機中，COP最高為2.2(制冷劑量為1300克時)。
這樣一來，在采用R32的場合下，當通過實驗來求出在各條件下賦予COP峰值的制冷劑量范圍時，復式空調機的單一制冷劑R32的填充量處于120克-300克/1千瓦制冷功率的范圍內，由此能夠獲得高的COP。單一制冷劑R32的對復式空調機制冷劑回路的填充量處于84克-300克/1升冷凝器容積的范圍內并因而能夠獲得高COP。
此外，在2.2千瓦-5.0千瓦的相同功率(壓縮機功率相同)場合下，如果將使用R32時的COP與使用R410A時的COP進行比較，則得到如圖3A、3B所示的結果。使用R32時的制冷劑量與使用R410A時的制冷劑量相比最好在60重量％-80重量％的范圍內。如圖3A所示，以使用R410A時的COP為基準(100％)，使用R32時的COP為108.1(％)。如圖3B所示，與使用R410A時的COP為4.00相比，使用R32時的COP為4.33。由此可見，如果使用R32并將制冷劑量設定在適當范圍內，則與使用R410A的場合相比，獲得了高許多的COP。這樣，除了與制冷劑物理性能有關的改善外，提高COP的主要因素例如還有與壓降減小有關的改善、與提高制冷劑傳熱有關的改善。
此外，從圖1A、1B中求出了最適于賦予使用R32時的COP的峰值的制冷劑量在冷氣機運轉時為960克并且在暖風機運轉時為840克。另一方面，由此求出了使用R410A時的最佳制冷劑量在冷氣機運轉時為1300克并且在暖風機運轉時為1100克。根據(jù)這樣的結果，在使用R32的場合下，與使用R410A時相比，冷/暖的最佳制冷劑量的比率接近1。因此，能夠省掉冷/暖的制冷劑調節(jié)容器，并且能夠實現(xiàn)集液器的小容量化。
圖6利用圖1A、1B地示出了在冷氣機時和暖風機時的最佳制冷劑量之差。如圖6所示，R32的在冷氣機時的最佳制冷劑量與在暖風機時的最佳制冷劑量之差小于R410A。而且，R32能夠用比R410A更少的制冷劑填充量獲得高COP。就是說，R32的傳熱能力要與R410A更高。因此，與R410A相比，R32的在冷氣機時的最佳制冷劑量與在暖風機時的最佳制冷劑量之差要小并能夠用比R410A更少的制冷劑填充量獲得高COP，因此，能夠減少空調機所用的制冷劑量。圖7示出了與R32、R410A、R22各制冷劑的制冷功率有關的集液器和儲液器的容積。如圖7所示，在制冷功率為4千瓦以下的空調機中，不再需要集液器和儲液器。就是說，在使用R32的空調機中，由于不需要集液器和儲液器，所以，在能夠降低空調機的制造成本的同時，也可以實現(xiàn)空調機小型化。
而且，盡管在這個實施形式中描述的是熱泵型空調機，但本發(fā)明當然不局限于此。本發(fā)明能夠廣泛地適用于以R32為制冷劑來進行制冷循環(huán)的裝置。
當然，本發(fā)明的原理不局限于R32這一種制冷劑，它也可以擴張地適用于至少為70重量％地含有R32的混合制冷劑。
根據(jù)本發(fā)明人的實驗，當在復式空調機中使用至少為70重量％地含有R32的混合制冷劑時，在制冷劑回路的混合制冷劑中的R32的填充量在370克-700克/1千瓦制冷功率的范圍內的情況下，能夠獲得高COP。當在復式空調機中使用至少為70重量％地含有R32的混合制冷劑時，在制冷劑回路的混合制冷劑中的R32的填充量在260克-700克/1升冷凝器容積的范圍內的情況下，能夠獲得高COP。
而且，作為混合制冷劑，例如考慮使用R32和R125的混合物。在R32和R125的混合物的情況下，如圖5所示，在R32占到70重量％前的區(qū)域成為液體成分和所產生蒸氣成分相同的共沸區(qū)域，除此之外的區(qū)域是非共沸區(qū)域。這樣，隨著R32含量的提高而明確顯示出了R32的特性，在非共沸區(qū)域內，更加突現(xiàn)出R32的特性。即，當R32含量在70重量％以上時，能量效率提高顯著并能夠獲得高COP。
這樣，如圖1A、1B和圖5所示，與過去的R22等制冷劑相比，含有至少70重量％的R32的混合制冷劑的COP大致是一樣的或者更高。
權利要求
1.復式制冷裝置，它在具有一個具有壓縮機(23)、冷凝器(22)和膨脹機構(26)的室外機、具有帶蒸發(fā)器(2)的多臺室內機的制冷劑回路中作為制冷劑使R32循環(huán)地進行制冷循環(huán)，其特征在于，與該制冷劑回路有關的所述R32的填充量在120克-300克/1千瓦制冷功率的范圍內。
2.復式制冷裝置，它在具有一個具有壓縮機(23)、冷凝器(22)和膨脹機構(26)的室外機、具有帶蒸發(fā)器(2)的多臺室內機的制冷劑回路中作為制冷劑使R32循環(huán)地進行制冷循環(huán)，其特征在于，與該制冷劑回路有關的所述R32的填充量在84克-300克/1升冷凝器容積的范圍內。
3.復式制冷裝置，它在具有一個具有壓縮機(23)、冷凝器(22)和膨脹機構(26)的室外機、具有帶蒸發(fā)器(2)的多臺室內機的制冷劑回路中使含有至少70重量％的R32的混合制冷劑循環(huán)地進行制冷循環(huán)，其特征在于，與該制冷劑回路有關的所述R32的填充量在370克-700克/1千瓦制冷功率的范圍內。
4.復式制冷裝置，它在具有一個具有壓縮機(23)、冷凝器(22)和膨脹機構(26)的室外機、具有帶蒸發(fā)器(2)的多臺室內機的制冷劑回路中使含有至少70重量％的R32的混合制冷劑循環(huán)地進行制冷循環(huán)，其特征在于，與該制冷劑回路有關的所述R32的填充量在260克-700克/1升冷凝器容積的范圍內。
全文摘要
提供一種以R32為制冷劑而能獲得高制冷系數(shù)的防地球暖化的節(jié)能型復式制冷裝置。該裝置在具有一個具有壓縮機(23)、冷凝器(22)和膨脹機構(26)的室外機、具有帶蒸發(fā)器(2)的多臺室內機的制冷劑回路中作為制冷劑使R32循環(huán)地進行制冷循環(huán)。與該制冷劑回路有關的R32的填充量在120克－300克/千瓦(制冷功率)的范圍內。與該制冷劑回路有關的R32的填充量在84克－300克/升(冷凝器容積)的范圍內。
文檔編號F25B9/00GK1455855SQ01815464
公開日2003年11月12日 申請日期2001年9月10日 優(yōu)先權日2000年9月11日
發(fā)明者平良繁治 申請人:大金工業(yè)株式會社