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混合制冷剂制备装置和方法、混合制冷剂容器及使用、混合气液的混合制冷剂容器及使用

摘要

本发明提供一种用于实现在混合制冷剂装置的制造时向细分容器填充时的均匀化、在热泵循环中填充混合制冷剂时的组成的均匀化、在热泵循环运转时的混合制冷剂的组成的均匀化的装置和方法。装置具有:原料容器,将混合制冷剂在分离为液相和气相的状态下保存;气液混合装置,将液相和气相均匀混合;泵,从原料容器分别计量并导入混合制冷剂的液相和气相,并将其转移到气液混合装置;以及泵,在使气液混合装置运转预定时间后,将气液混合装置内的混合制冷剂计量并转移到细分容器。在热泵循环的配管途中设置混合制冷剂容器,进行制冷剂填充,即使在填充完成后的热泵运转时,也能使制冷剂在混合制冷剂容器内循环。另外,混合制冷剂容器具有气液混合功能。

著录项

  • 公开/公告号CN114846286A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2022-08-02

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 CPM控股有限公司;

    申请/专利号CN202080089474.1

  • 发明设计人 小谷一;

    申请日2020-12-22

  • 分类号F25B45/00(2006.01);F25B1/00(2006.01);C09K5/04(2006.01);

  • 代理机构北京商专永信知识产权代理事务所(普通合伙) 11400;北京商专永信知识产权代理事务所(普通合伙) 11400;

  • 代理人杨阳;黄谦

  • 地址 日本国东京都

  • 入库时间 2023-06-19 16:12:48

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2022-08-19

    实质审查的生效 IPC(主分类):F25B45/00 专利申请号:2020800894741 申请日:20201222

    实质审查的生效

  • 2022-08-02

    公开

    国际专利申请公布

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过混合多种物质来制备热泵系统中所使用的制冷剂时调整其混合比率进行制备的装置、用于容纳混合制冷剂的容器、以及用于将混合制冷剂填充到热泵系统的方法。

背景技术

专利文献1公开了一种烃混合制冷剂的制备方法。基本工艺如下:将原料容器的填充压力最低的原料最初导入到已抽真空的混合容器,并且将第二次之后导入的原料调整成使原料容器的填充压力比之前刚导入的原料容器的填充压力高0.3兆帕以上并进行导入。

专利文献2公开了一种能够实现节能、防止全球变暖、大幅降低制冷剂废弃处理成本以及减少制冷剂填充量的烃混合制冷剂。

专利文献3公开了一种可以事先预测非共沸制冷剂的组成比率的变化并且恢复填充当初的组成比率、并且能够防止制冷回路的性能低下于未然的补充用混合制冷剂及其制备方法。

专利文献4公开了一种可以使二液分离后的非共沸混合制冷剂均匀分散的热泵系统。具体地,具有下方传热管、上方传热管、将它们连接的连接管。

专利文献5公开了一种即使剩余量减少也不使组成变化、并且在进行填充的情况下无需进行剩余量检查的制冷剂容器。具体地,可以在容器主体的底部处形成钢瓶口,并在内部划分为下室和上室,并且在容器主体内装入可上下移动的隔壁活塞。

专利文献6公开了一种可以将非共沸混合制冷剂在不引起组成变化且不引起压缩机故障的情况下进行填充的方法。具体地,将钢瓶通过三通阀连接到用于将压缩机和室内热交换器连接的制冷剂配管,对空调进行制冷运转并调整电动膨胀阀,实现过热度控制运转,之后从钢瓶将非共沸混合制冷剂在液状态下进行填充。

专利文献7公开了一种用于将非共沸混合制冷剂在不引起组成变化且不引起压缩机故障的情况下进行填充的方法。具体地,将钢瓶连接到在压缩机的吸入侧配设的蓄能器的入口侧,并在进行制冷运转的同时,将液状态的非共沸混合制冷剂按与蓄能器的容量对应的预定量从钢瓶填充到制冷剂回路内。

专利文献8公开了一种用于细分填充非共沸混合制冷剂的方法。具体地,将制冷剂贮槽中的细分用制冷剂的气相或液相在与具有与该细分用制冷剂基本上同等组成的调整用制冷剂的气相导通的同时进行细分填充。

专利文献9公开了一种用于将在转移填充时引起的组成变化保持在制冷剂性能的容许范围内的填充方法。具体地,从供给侧容器中的液相进行提取并进行转移填充。

专利文献10公开了一种用于将在转移填充时引起的组成变化保持在制冷剂性能的容许范围内的填充方法。具体地,在40℃以下,从供给侧容器中的液相进行提取并进行转移填充。

专利文献11公开了在制冷循环中设置有气液混合装置。由此,实现了运转效率的提高。作为专利文献1中的气液混合装置,提出了使用干燥度调整用减压装置、制冷剂导入导出管、U字管。

专利文献12公开了一种用于使制冷剂中所含的杂质重合结合的装置。利用设置在圆筒状的壳体的内表面处的螺旋槽切断杂质,并与制冷剂组成重新结合。

专利文献13公开了一种热泵系统中的搅拌装置。在圆筒状的壳体的内部以可上下移动的方式设置有螺旋弹簧。

专利文献14公开了一种在热泵系统中使用的液化促进装置。在由两个镶板闭塞的圆筒状的壳体的内部设置有包括圆锥部的弹簧,并且弹簧的圆锥部的底表面中的绕组位于镶板的底表面的附近。

专利文献15公开了一种制冷空调系统中的制冷剂处理装置。在圆筒的内部形成有螺旋槽,并且在管部的外周表面处形成有螺旋槽。

专利文献16公开了一种具有设置有可振动且可摆动的弹簧的结构的液化促进装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本再表2011/132306号公报

专利文献2:日本再表2009/081673号公报

专利文献3:日本特开2008-274183号公报

专利文献4:日本特开2007-155175号公报

专利文献5:日本特开2000-035195号公报

专利文献6:日本特开平11-270933号公报

专利文献7:日本特开平11-211290号公报

专利文献8:日本特开平11-124569号公报

专利文献9:日本特开平10-197108号公报

专利文献10:日本特开平10-160296号公报

专利文献11:日本特许第3055854号公报

专利文献12:日本特开2014-161812号公报

专利文献13:日本特开2015-212601号公报

专利文献14:日本特许第5945377号公报

专利文献15:日本特开2017-142061号公报

专利文献16:日本特许第6300339号公报

发明内容

发明要解决的问题

在专利文献1至专利文献10中可以看出,在混合制冷剂中存在的问题是,当进行细分时,并且当填充到热泵系统时,引起组成变化。

特别地,在专利文献1和专利文献8中可以看出,需要注意在出厂时一个一个钢瓶内的组成不发生差异。

此外,在专利文献5、专利文献6、专利文献7、专利文献9和专利文献10中可以看出,存在的问题是,将从钢瓶移动到热泵系统时引起的组成变化保持在容许范围内。

另一方面,在专利文献4中可以看出,还存在的问题是,当热泵系统运转时混合制冷剂应进行均匀分散。

同样的问题在专利文献11中也可以看出。以在热泵循环中循环的流体是气体和液体的混合物为前提,通过混合该气液,可以实现液化促进,进而可以实现热泵的运转效率的提高。

此外,在专利文献12至15中提出了一种搅拌装置,该搅拌装置具有在圆筒状的容器内部设置有螺旋槽或螺旋弹簧的结构。

另外,专利文献16公开了一种具有设置有能够振动和摆动的弹簧的结构的液化促进装置。

本发明的发明人注意到:第一,出厂时放入容器内的混合制冷剂的组成是明确的;第二、在向热泵系统填充时不引起组成变化;第三,在热泵系统的运转时应进行混合制冷剂的均匀化;以及在这三个步骤中混合制冷剂的组成的均匀化会成为问题。

然后,本发明的发明人重复实验,认为存在这样的可能性:通过适当使用搅拌装置和液化促进装置,可以改善所有这三个问题。然后,终于完成有用的发明。

本发明的目的是提供一种用于实现在混合制冷剂装置的制备时向细分容器填充时的均匀化、在热泵循环中填充混合制冷剂时的组成的均匀化、在运转热泵循环时的混合制冷剂的组成的均匀化的装置和方法。

用于解决问题的手段

根据本发明的混合制冷剂制备装置,具有:

原料容器,用于将混合制冷剂在分离为液相和气相的状态下进行保存;

气液混合装置,用于将液相和气相均匀混合;

液相阀,用于将所述混合制冷剂的液相从所述原料容器导入到所述气液混合装置内;

气相阀,用于将所述混合制冷剂的气相从所述原料容器导入到所述气液混合装置内;以及

导入阀,用于在运转了所述气液混合装置预定时间之后,将所述气液混合装置内的混合制冷剂转移到细分容器。

由此,可以将填充到细分容器中的混合制冷剂的组成比率保持在预定的容许范围内。

根据本发明的混合制冷剂制备方法,具有以下步骤:

用于将混合制冷剂的液相和气相分别导入到气液混合装置内的步骤;

用于运转所述气液混合装置预定时间的步骤;以及

用于将所述气液混合装置内的混合制冷剂转移到细分容器进行填充的步骤。

由此,可以将填充到细分容器中的混合制冷剂的组成比率保持在预定的容许范围内。

根据本发明的混合制冷剂容器,用于将在单独的热泵循环中使用的混合制冷剂以适于该热泵循环的分量、且以合适的组成比率进行保存,其特征在于,

具有在该热泵循环的配管途中可连接的两个处于可控制开闭的状态的出入口,并且为了即使在运转该热泵循环时也能够在安装的状态下运转,具有用于引导成使从两个出入口中的一个进入的流体在所述容器内运动之后从所述两个出入口中的另一个离开的结构。

由此,不仅当将混合制冷剂导入到热泵循环时,而且当运转该热泵循环时,制冷剂(和机械油)通过该混合制冷剂容器内部。因此,当初位于该混合制冷剂容器内的混合制冷剂全都没有浪费、且以适当的组成比率被填充到该热泵循环。

根据本发明的混合制冷剂容器使用方法,具有以下步骤:

旁路设置步骤,用于在热泵循环的配管途中设置旁路;

混合制冷剂容器连接步骤,用于在设置有该旁路的部分的配管途中连接所述混合制冷剂容器的两个出入口;

抽真空步骤,用于使用所述旁路从所述热泵循环进行抽真空;

旁路封闭步骤,用于关闭所述旁路,并切换到所述混合制冷剂容器侧;

填充步骤,用于以不会对所述热泵循环内的压缩机等设备产生不良影响的方式,分阶段打开所述混合制冷剂容器的阀,并在所述热泵循环中填充所述混合制冷剂容器内的混合制冷剂;以及

运转步骤,用于运转所述热泵循环,以便即使在运转所述热泵循环时,也使所述混合制冷剂通过所述混合制冷剂容器内部。

由此,不仅当将混合制冷剂导入到热泵循环时,而且当运转该热泵循环时,制冷剂(和机械油)通过该混合制冷剂容器内部。因此,当初位于该混合制冷剂容器内的混合制冷剂全都没有浪费、且以适当的组成比率被填充到该热泵循环。

根据本发明的具有气液混合功能的混合制冷剂容器,用于将在单独的热泵循环中使用的混合制冷剂以适于该热泵循环的分量、且以合适的组成比率进行保存,其特征在于,具有这样的结构:

具有在该热泵循环的配管途中可连接的两个处于可控制开闭的状态的出入口,

而且在其内部具有气液混合功能。

由此,不仅当将混合制冷剂导入到该热泵循环时,而且当运转该热泵循环时,不仅制冷剂(和机械油)通过该混合制冷剂容器内部,而且当通过时进行气液混合,保持当制冷剂在热泵循环内循环时的组成比率处于良好状态。因此,不仅当初位于该混合制冷剂容器内的混合制冷剂全都没有浪费、且以适当的组成比率被填充到该热泵循环,而且可以实现热泵循环内的均匀化。

根据本发明的具有气液混合功能的混合制冷剂容器使用方法,具有以下步骤:

旁路设置步骤,用于在热泵循环的配管途中设置旁路;

混合制冷剂容器连接步骤,用于在设置有该旁路的部分的配管途中连接所述混合制冷剂容器的两个出入口;

抽真空步骤,用于使用所述旁路从所述热泵循环进行抽真空;

旁路封闭步骤,用于关闭所述旁路,并切换到所述混合制冷剂容器侧;

填充步骤,用于以不会对所述热泵循环内的压缩机等设备产生不良影响的方式,分阶段打开所述混合制冷剂容器的阀,并在所述热泵循环中填充所述混合制冷剂容器内的混合制冷剂;以及

气液混合运转步骤,用于运转所述热泵循环,以便即使在运转所述热泵循环时,也使所述混合制冷剂通过所述混合制冷剂容器内部,并实现气液混合功能。

由此,不仅当将混合制冷剂导入到该热泵循环时,而且当运转该热泵循环时,制冷剂(和机械油)通过该混合制冷剂容器内部,进行气液混合。因此,不仅当初位于该混合制冷剂容器内的混合制冷剂全都没有浪费、且以适当的组成比率被填充到该热泵循环,而且可以实现热泵循环内的均匀化。

发明的效果

根据本发明的混合制冷剂制备装置、混合制冷剂制备方法、混合制冷剂容器、混合制冷剂容器使用方法、具有气液混合功能的混合制冷剂容器、以及具有气液混合功能的混合制冷剂容器使用方法在通过搅拌和混合制冷剂(和含有冷冻机油的流体)并促进液化来使混合制冷剂的组成均匀化的主题下,在混合制冷剂的改进出厂时、在向热泵的填充时、在热泵的运转时一贯地将混合比率保持为适当的状态。因此,具有提高热泵的运转效率进而削减能量的效果。

附图说明

图1是示出本发明的混合制冷剂制备装置的实施方式的图。

图2是示出构成混合旋转体的两个圆板、小室的形状和组装方法的图。

图3是示出混合旋转体的结构和流体流动的截面图。

图4是示出关于小室的形状的变型例的图。

图5是示出在圆筒状的容器的两端处设置有镶板、并设置有贯穿该镶板的管体、并在圆筒状的部分的内部设置有能够振动(和摆动)的螺旋弹簧的具有气液混合功能的混合制冷剂容器的一例的图。

图6是示出在圆筒状的容器的两端处设置有镶板、并设置有贯穿该镶板的管体、并在圆筒状的部分的内部处设置有能够振动(和摆动)的螺旋弹簧、并将三个导流单元体重叠而成的导流单元体连接到从下部延伸的管体而得到的具有气液混合功能的混合制冷剂容器的一例的图。

图7是示出具有将三个导流单元体重叠而成的导流单元体收纳在内部而得到的圆筒容器、和包围其周边的外槽的具有气液混合功能的混合制冷剂容器的一例的图。

图8是示出具有将三个导流单元体重叠而成的导流单元体收纳在内部而得到的圆筒容器、包围其周边的能够振动(和摆动)的螺旋弹簧、以及包围其周边的外槽的具有气液混合功能的混合制冷剂容器的一例的图。

图9是示出设置有将三个导流单元体重叠而成的导流单元体收纳在内部而得到的圆筒容器、和包围其周边的外槽、并在外槽的内部且在圆筒容器的外侧设置有能够振动(和摆动)的螺旋弹簧的具有气液混合功能的混合制冷剂容器的一例的图。

图10是针对热泵系统(热泵循环)中的具有气液混合功能的混合制冷剂容器的作用分别示出制冷时和制热时的图。

具体实施方式

以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。图中的附图标记相同的部分具有相同的结构和功能。

<实施方式>

《混合制冷剂制备装置》

《使用旋转式气液混合装置》

图1是示出根据本发明的混合制冷剂制备装置的实施方式的图。当将混合制冷剂从原料容器150填充到细分容器160时,使用旋转式气液混合装置101,以将混合比率保持在容许范围内。

本实施方式中的旋转式气液混合装置101具有搅拌层110,并且通过使安装在连接到旋转驱动源(电机)120的旋转轴125上的混合旋转体130旋转,将搅拌层110内的流体均匀混合。关于混合旋转体130的结构,参照图2至图4进行说明,但具有多个蜂窝状的小室。

图2是示出构成混合旋转体130的两个圆板即大径圆板131、小径圆板132、小室的形状以及组装方法的图。在图2的上方所示的大径圆板131和下方所示的小径圆板132各自具有多个蜂窝状的小室,将它们打开的方向彼此相对来将两个圆板组合,并用螺栓和螺母拧紧。此时,蜂窝状的小室错开并重叠。然后,能够安装在旋转轴125上,并且在两个圆板131、132的中央处形成有连通孔,从而流体能够通过。对于该连通孔,在图2所示的例子中,大径圆板的连通孔小,小径圆板的连通孔大。小径圆板132的直径略小于大径圆板131的直径。

图3是示出混合旋转体130的详细结构和流体流动的截面图。如图3所示,从混合旋转体的中央部的下方吸入流体(气相和液相混合而成的制冷剂),流体通过多个小室向周边部前进。此时,流体多次碰撞小室的壁,从而通过剪切效果均匀混合。搅拌层110的内部的流体在被适当均匀混合之后,从出口被取出并被填充到细分容器160。

图4是示出关于小室的形状的变型例的图。图4的(a)是关于正三角形的重复形状的图。图4的(b)是关于正方形的重复形状的图。图4的(c)是关于正八边形的重复形状的图。图4的(d)是关于正六边形的重复形状的图。

另外,也可以使用将多组(例如三组)混合旋转体130重叠而成的混合旋转体。当重叠使用时,可以以大径圆板之间、小径圆板之间彼此相接的方式重叠。

《混合制冷剂制备方法》

参照图1,对根据本发明的混合制冷剂制备方法进行说明。在原料容器150中,将混合制冷剂在分离为液相和气相的状态下进行保存。在原料容器150的上端部处设置有气相阀151,旋转式气液混合装置101和配管通过该气相阀151连接。此外,配管连接成将原料中的成为液相的部分从原料容器150的液相的部分供给到旋转式气液混合装置101,并且在配管的途中设置有液相阀153。

在气相阀151和液相阀153的附近设置有压力计或流量计(省略图示),通过分别打开气相阀151和液相阀153,可以知道多少气相和液相分别流入旋转式气液混合装置101。当针对成为目标的混合制冷剂的组成比率所需要的量的气相和液相分别进入旋转式气液混合装置101时,分别关闭气相阀151和液相阀153。此时,也关闭通向细分容器的导入阀159。

然后,使旋转驱动源120工作,从而使混合旋转体130通过旋转轴125旋转。通过进行预定时间的运转,旋转式气液混合装置101内的流体(气相和液相)均匀混合。此时,旋转式气液混合装置101和气相阀151之间的配管、旋转式气液混合装置101和液相阀153之间的配管、以及旋转式气液混合装置101和导入阀159之间的配管各自的内部中的流体也进行均匀混合。

这样,通过打开导入阀159,可以将变得均匀的混合制冷剂转移到细分容器160。一旦适量的混合制冷剂进入细分容器160,就可以重复放入到别的容器,并使用合适的组成比率的混合制冷剂充满若干个细分容器。通过在导入阀159的附近设置压力计或流量计,能够将适量的混合制冷剂转移到细分容器。

《设置有圆筒状壳、在其两端处设置有镶板、并设置有贯穿该镶板的管体、并在圆筒状壳的内侧设置有能够振动(和摆动)的螺旋弹簧的具有气液混合功能的混合制冷剂容器》

图5是示出在圆筒状壳510的两端处设置有镶板520、530、并设置有分别贯穿该镶板520、530的上部管体60和下部管体70、并在圆筒状壳的内侧设置有能够振动(和摆动)的螺旋弹簧550的具有气液混合功能的混合制冷剂容器501的一例的截面图。

图5所示的具有气液混合功能的混合制冷剂容器501不具有上述的蜂窝状的小室。替代地,在圆筒状壳510的内侧具有弹簧550。螺旋弹簧550是缠绕成螺旋状的弹簧(螺旋缠绕弹簧)。螺旋弹簧550的外径小于圆筒状壳510的内径。螺旋弹簧550的尺寸被调整成,在螺旋弹簧550和圆筒状壳510的内壁之间产生间隙(例如0.1mm至5mm)。由于该间隙,螺旋弹簧550能够自由振动(和若干摆动)。

在圆筒状壳510的上部处设置有上部镶板520,并在圆筒状壳510的下部处设置有下部镶板530,形成密闭空间。该密闭空间具有容许流体在10兆帕的高压下流动的强度。在上部镶板520处设置有上部管体60。在下部镶板处设置有下部管体70。上部管体60和下部管体70执行用于使流体出入具有气液混合功能的混合制冷剂容器的出入口的功能。它们配置在彼此错开的位置,使得流入的流体不会直接流出。在上部管体60和下部管体70处分别设置有导入阀158、159,在保存混合制冷剂的状态下,两个导入阀158、159关闭。

根据上述的混合制冷剂制备方法,将单独(固有)的热泵循环整体所需的混合制冷剂适量且以适当的组成比率保存在具有气液混合功能的混合制冷剂容器501中。

两个导入阀158、159相当于具有在该热泵循环的配管途中可连接的两个处于可控制开闭的状态的出入口。然后,具有这样的结构:为了即使在运转该热泵循环时也能够在安装的状态下运转该容器,引导成使从所述两个出入口中的一个进入的流体在所述容器内运动之后从所述两个出入口中的另一个离开。在图5中,例如,从上部管体60流入的流体使螺旋弹簧550振动,撞击下部镶板530并反弹,再次使螺旋弹簧550振动,并碰撞上部镶板520。通过多次重复这样的运动,出入于下部管体70。

反之,在流体从下部管体70流入的情况下,撞击上部镶板520并反弹,使螺旋弹簧550振动和摆动,撞击下部镶板520并反弹,并使螺旋弹簧550振动和摆动。通过多次重复该运动,出入于上部管体60。

这样,具有这样的结构:为了即使在运转热泵循环时也能够在安装的状态下运转,引导成使从所述两个出入口中的一个进入的流体在所述容器内运动之后从所述两个出入口中的另一个离开。

当运转热泵循环时,通过压缩机使内部的流体以0.2兆帕至10兆帕的压力在配管内流动。该流体被认为包括混合制冷剂和冷冻机油。随着该流体通过该容器,混合制冷剂容器501具有的弹簧550由于上下左右自由振动,因而起到抑制在高压下流动的流体的脉动(脉动压力波动)并使压力均匀化的作用。另外,由于自由振动的弹簧550与流体在各个方向上碰撞,因而利用此时的剪切作用破坏了团块结构,并且制冷剂和冷冻机油均匀混合。这被认为起到以下作用:不仅混合制冷剂以本来的适当比率执行功能,而且可以防止冷冻机油等粘在流体的热泵循环中设置的热交换器内部而妨碍热交换,从而改善混合制冷剂的热交换效率。随着流体在热泵系统的配管路径中多次重复循环,可以增加该效果。

当将该具有气液混合功能的混合制冷剂容器501设置在热泵循环中时,依次执行旁路设置步骤、混合制冷剂容器连接步骤、抽真空步骤、旁路封闭步骤、填充步骤、以及运转步骤。

旁路设定步骤是用于在热泵循环的配管途中的部位(设置具有气液混合功能的混合制冷剂容器的部位)设置旁路的步骤。

混合制冷剂容器连接步骤是用于在设置有该旁路的部分的配管途中连接所述混合制冷剂容器的两个出入口的步骤。此时,混合制冷剂容器内的流体通过的路径和所述旁路为平行的路径。在旁路和混合制冷剂容器的路径交叉的部分(两个位置)处分别设置有三通阀。然后,实现以下两者择一:通过操作两个三通阀,旁路部分成为构成热泵循环的配管的一部分,并且混合制冷剂容器内的路径被关闭;或者旁路部分被关闭,并且混合制冷剂容器内的路径成为构成热泵循环的配管的一部分。

抽真空步骤是用于达到使用所述两个三通阀来关闭混合制冷剂容器内的路径的状态、并达到使旁路成为热泵循环的一部分的状态、并使用旁路从所述热泵循环进行抽真空的步骤。此时,通过在旁路的途中连接真空泵,可以执行抽真空。

旁路封闭步骤是使用三通阀关闭旁路、并切换成使混合制冷剂容器内的流体路径成为构成热泵循环的配管的一部分的步骤。此时,由于在混合制冷剂容器的出入口(与管体60、70连接的部分)处安装有导入阀158、159,因而导入阀158、159最初关闭。导入阀158、159构成为能够以可以分阶段开闭的方式进行连续调整。

填充步骤是用于以不会对所述热泵循环内的压缩机等设备产生不良影响的方式分阶段打开所述混合制冷剂容器的阀(导入阀158、159)、并将所述混合制冷剂容器内的混合制冷剂填充到所述热泵循环的步骤。

运转步骤是用于运转所述热泵循环以便当运转所述热泵循环时使所述混合制冷剂通过所述混合制冷剂容器内部。当运转热泵时,由压缩机压缩的流体在高压力下在热泵循环中移动。随着该流体通过混合制冷剂容器内部,利用其运动能量使弹簧250振动(和摆动),并在各个方向上与流体碰撞,因而产生剪切效果。由此,进行混合制冷剂的均匀化,并且使热泵循环以适当的组成比率进行循环。

《在圆筒状的容器的两端处设置有镶板、并设置有贯穿该镶板的管体、并在圆筒状的部分的内部处设置有能够振动(和摆动)的螺旋弹簧、并将导流单元体重叠而成的导流单元体连接到从下部延伸的管体而得到的具有气液混合功能的混合制冷剂容器》

图6是示出在圆筒状壳610的两端处设置有镶板620、630、并设置有分别贯穿该镶板620、630的管体60、70(上部管体60、下部管体70)、并在圆筒状壳610的内部处设置有能够振动(和摆动)的螺旋弹簧650、并将三个导流单元体(图2所示的混合旋转体130,即,将在大径圆板和小径圆板之间设置有多个小室而得到的两组混合旋转体以小径圆板之间彼此相接的方式重叠而成的混合旋转体)21、22、23重叠而成的导流单元体连接到从下部延伸的管体(下部管体70)而得到的具有气液混合功能的混合制冷剂容器的一例的图。在图2中,由于使用电机进行旋转,因而称为混合旋转体,但在此,由于是在静止的状态下使用,因而称为导流单元体。

图6所示的具有气液混合功能的混合制冷剂容器601与图5所示的具有气液混合功能的混合制冷剂容器501的不同点是,将三个导流单元体(21,22,23)重叠而成的导流单元体连接到下部管体70来设置。以下方面与图5所示的具有气液混合功能的混合制冷剂容器501相同,即,在圆筒状壳610的内侧具有螺旋弹簧650;螺旋弹簧650的外径小于圆筒状壳610的内径;螺旋弹簧650的尺寸被调整成,在螺旋弹簧650和圆筒状壳610的内壁之间产生间隙(例如0.1mm至5mm);以及由于具有该间隙,螺旋弹簧650能够自由振动(和若干摆动)。

在此,导流单元体与图2所示的混合旋转体一样在中央部处具有连通孔,并且即使在三个导流单位体21、22、23重叠的状态下,流体也可以流过这三个导流单元体。流体的一部分通过小室之后进入连通孔,而另一部分直接通过连通孔。

此外,如图6所示,三个导流单位体重叠而成的导流单元体由圆筒状的壳体包围。可以在该圆筒状的壳体中适当地设置孔并形成流体流动的路径。也就是说,从连通孔通过小室朝向外侧的流体的一部分可以从圆筒状的壳体离开到外部。

具有气液混合功能的混合制冷剂容器601通过设置有镶板620、630而形成为压力容器,这也与具有气液混合功能的混合制冷剂容器501相同。以下方面也与具有气液混合功能的混合制冷剂容器501相同,即,上部管体60和下部管体70执行作为流体的出入口的功能;错开设置成使从一个口流入的流体不会直接从另一个口离开;分别设置有导入阀158、159;以及在保持混合制冷剂的状态下,两个导入阀关闭。

根据上述的混合制冷剂制备方法,将单独(固有)的热泵循环整体所需的混合制冷剂适量且以适当的组成比率保存在具有气液混合功能的混合制冷剂容器601中,这也与具有气液混合功能的混合制冷剂容器501相同。

两个导入阀158、159相当于具有在该热泵循环的配管途中可连接的两个处于可控制开闭的状态的出入口。然后,具有这样的结构:为了即使在运转该热泵循环时也能够在安装的状态下运转该容器,引导成使从所述两个出入口中的一个进入的流体在所述容器内运动之后从所述两个出入口中的另一个离开。在图6中,例如,从上部管体60流入的流体使螺旋弹簧650振动,撞击下部镶板630并反弹,再次使螺旋弹簧650振动,并碰撞上部镶板620。通过多次重复这样的运动之后,通过导流单元体21、22、23,出入于下部管体70。此时,当在包围导流单元体的圆筒状的壳体中设置有孔的情况下,也具有通过该孔的流体的移动。

反之,在流体从下部管体70流入的情况下,通过导流单元体21、22、23撞击上部镶板620并反弹,使螺旋弹簧650振动和摆动,撞击下部镶板620并反弹,并使螺旋弹簧650振动和摆动。通过多次重复该运动,出入于上部管体60。与上述一样,当在包围导流单元体的圆筒状的壳体中设置有孔的情况下,也具有通过该孔的流体的移动。

在图6中示出为具有这样的结构:将三个导体单元体重叠而成的部分收纳在圆筒状的壳体中,进入导流单元体之一的流体全部通过该三个导流单元体元并流出到另一个导体单元体。对于该圆筒状的壳体,设置若干孔并使流体通过的实施例也是能够实现的。当流体通过三个导流单元体时阻力过大的情况下,通过在该圆筒状的壳体中设置若干孔,能够进行调整。此外,通过在包围导流单元体的圆筒状的壳体中的多处位置设置孔,可以实现从导流单元体的中心部(具有连通孔的部分)通过小室朝向外侧的流体的流动,预计到流体碰撞小室的壁并被剪切的效果。

这样,具有气液混合功能的混合制冷剂容器601也具有这样的结构:为了即使在运转该热泵循环时也能够在安装的状态下运转,引导成使从所述两个出入口中的一个进入的流体在所述容器内运动之后从所述两个出入口中的另一个离开。

具有气液混合功能的混合制冷剂容器601在以下方面与具有气液混合功能的混合制冷剂容器501相同,即,当运转热泵循环时,抑制脉动;通过利用剪切效果减小制冷剂和冷冻机油的混合物的颗粒(团块)的尺寸,提高热交换器中的热交换效率;以及通过多次反复循环,提高该效果。

将具有气液混合功能的混合制冷剂容器601设置在热泵循环中时的步骤与上述的具有气液混合功能的混合制冷剂容器501相同。

《包括导流单元体和外槽的具有气液混合功能的混合制冷剂容器》

图7是示出具有将三个导流单元体重叠而成的导流单元体收纳在内部而得到的圆筒容器785、和包围其周边的外槽790、连接到导入阀159的下部管体70连接到导流单元体23的下部、上部管体60将导流单元体21和外槽790连接、以及设置有从外槽780连接到导入阀158的外槽配管780的具有气液混合功能的混合制冷剂容器701的一例的图。

以下方面与图6所示的具有气液混合功能的混合制冷剂容器601相同,即,三个导流单元体21、22、23重叠;然后,具有包围其周围的圆筒容器785;以及在该圆筒容器中可以适当设置有孔。

外槽790构成为可以使例如10兆帕的流体在内部流动的压力容器。外槽790的尺寸设计成具有尽可能收纳单独的热泵循环所需的所有混合制冷剂的体积。对于规模大的热泵循环,能够设计大型的外槽。

可以根据上述的混合制冷剂制备方法,将单独(固有)的热泵循环整体所需的混合制冷剂适量且以适当的组成比率保存在具有气液混合功能的混合制冷剂容器701中。

此外,两个导入阀158、159相当于具有在该热泵循环的配管途中可连接的两个处于可控制开闭的状态的出入口。然后,具有这样的结构:为了即使在运转该热泵循环时也能够在安装的状态下运转该容器,引导成使从所述两个出入口中的一个进入的流体在所述容器内运动之后从所述两个出入口中的另一个离开。在图7中,例如,从外槽配管780通过导入阀158进入外槽790的流体从上部管体60通过导流单元体21、22、23,经由下部管体70和导入阀159离开。此外,从上部管体60流入导流单元体21、22、23的流体的另一部分通过构成导流单元体的大量小室从圆筒容器785中开设的孔返回到外槽790,并再次从上部管体60通过导流单元体21、22、23,这样重复多次之后,通过下部管体70和导入阀159离开。

反之,在流体从下部管体70流入的情况下,流体的一部分通过导流单元体21、22、23、然后是上部管体60进入外槽790,流体的另一部分通过导流单元体21、22、23的小室经由设置在圆筒容器785中的孔进入外槽790。然后,外槽790内的流体通过外槽配管780和导入阀158离开。

对于在圆筒容器785中设置多少个孔,无论流体流动的方向如何,都调整成出现由流体通过导流单元体21、22、23的小室引起的剪切效果。

这样,具有这样的结构:为了即使在运转热泵循环时也能够在安装的状态下运转,引导成使从所述两个出入口中的一个进入的流体在所述容器内运动之后从所述两个出入口中的另一个离开。

当运转热泵循环时,通过压缩机使内部的流体以0.2兆帕至10兆帕的压力在配管内流动。该流体被认为包括混合制冷剂和冷冻机油。随着该流体通过该容器,混合制冷剂容器701具有的导流单元体21、22、23由于作用成使流体与大量小室的壁碰撞并通过,因而起到抑制在高压下流动的流体的脉动(脉动压力变动)并使压力均匀化的作用。另外,由于小室的壁与流体在各个方向上发生碰撞,因而利用此时的剪切效果破坏了团块结构,并且制冷剂和冷冻机油均匀混合。这被认为起到以下作用:不仅混合制冷剂以本来的适当比率执行功能,而且可以防止冷冻机油等作为大团块粘在热泵循环中设置的热交换器内部而妨碍热交换,从而改善混合制冷剂的热交换效率。随着流体在热泵系统的配管路径中多次重复循环,可以增加该效果。

当将该具有气液混合功能的混合制冷剂容器701设置在热泵循环中时,可以与前述的具有气液混合功能的混合制冷剂容器501、601一样进行。

《具有将三个导流单元体重叠而成的导流单元体收纳在内部而得到的圆筒容器、包围其周边的能够振动(和摆动)的螺旋弹簧、以及包围其周边的外槽的具有气液混合功能的混合制冷剂容器》

图8是示出具有将三个导流单元体21、22、23重叠而成的导流单元体收纳在内部而得到的圆筒容器865、包围其周边的能够振动(和摆动)的螺旋弹簧850、包围螺旋弹簧850的中槽875、以及包围中槽875的周边的外槽的具有气液混合功能的混合制冷剂容器801的一例的图。

以下方面与图6所示的具有气液混合功能的混合制冷剂容器601和图7所示的具有气液混合功能的混合制冷剂容器701相同,即,三个导流单元体21、22、23重叠;然后,具有包围其周围的圆筒容器865;以及在该圆筒容器中可以适当设置有孔。

外槽890构成为可以使例如10兆帕的流体在内部流动的压力容器。外槽890的尺寸设计成具有尽可能收纳单独的热泵循环所需的所有混合制冷剂的体积。对于规模大的热泵循环,能够设计大型的外槽。

可以根据上述的混合制冷剂制备方法,将单独(固有)的热泵循环整体所需的混合制冷剂适量且以适当的组成比率保存在具有气液混合功能的混合制冷剂容器801中。

此外,两个导入阀158、159相当于具有在该热泵循环的配管途中可连接的两个处于可控制开闭的状态的出入口。然后,具有这样的结构:为了即使在运转该热泵循环时也能够在安装的状态下运转该容器,引导成使从所述两个出入口中的一个进入的流体在所述容器内运动之后从所述两个出入口中的另一个离开。在图7中,例如,从外槽配管780通过导入阀158进入外槽790的流体从上部管体60通过导流单元体21、22、23,经由下部管体70和导入阀159离开。此外,从上部管体60流入导流单元体21、22、23的流体的另一部分通过构成导流单元体的大量小室从圆筒容器785中开设的孔返回到外槽790,并再次从上部管体60通过导流单元体21、22、23,这样重复多次之后,通过下部管体70和导入阀159离开。

反之,在流体从下部管体70流入的情况下,流体的一部分通过导流单元体21、22、23、然后是上部管体60进入外槽790,流体的另一部分通过导流单元体21、22、23的小室经由设置在圆筒容器785中的孔进入外槽890。然后,外槽890内的流体通过外槽配管880和导入阀158离开。

对于在圆筒容器885中设置多少个孔,然后在中槽875中开设多少个孔,无论流体流动的方向如何,都调整成出现由流体通过导流单元体21、22、23的小室引起的剪切效果。

这样,具有这样的结构:为了即使在运转热泵循环时也能够在安装的状态下运转,引导成使从所述两个出入口中的一个进入的流体在所述容器内运动之后从所述两个出入口中的另一个离开。

当运转热泵循环时,通过压缩机使内部的流体以0.2兆帕至10兆帕的压力在配管内流动。该流体被认为包括混合制冷剂和冷冻机油。随着该流体通过该容器,螺旋弹簧850起到抑制流体脉动的作用。此外,混合制冷剂容器801具有的导流单元体21、22、23由于作用成使流体与大量小室的壁碰撞并通过,因而起到抑制在高压下流动的流体的脉动(脉动压力变动)并使压力均匀化的作用。另外,由于小室的壁与流体在各个方向上发生碰撞,因而利用此时的剪切效果破坏了团块结构,并且制冷剂和冷冻机油均匀混合。这被认为起到以下作用:不仅混合制冷剂以本来的适当比率执行功能,而且可以防止冷冻机油等作为大团块粘在热泵循环中设置的热交换器内部而妨碍热交换,从而改善混合制冷剂的热交换效率。随着流体在热泵系统的配管路径中多次重复循环,可以增加该效果。

当将该具有气液混合功能的混合制冷剂容器801设置在热泵循环中时,可以与前述的具有气液混合功能的混合制冷剂容器501、601、701一样进行。

《设置有将三个导流单元体重叠而成的导流单元体收纳在内部而得到的圆筒容器、和包围其周边的外槽、并在外槽的内部且在圆筒容器的外侧设置有能够振动(和摆动)的螺旋弹簧的具有气液混合功能的混合制冷剂容器》

图9是示出设置有将三个导流单元体21、22、23重叠而成的导流单元体收纳在内部而得到的圆筒容器965、和包围其周边的外槽990、并在外槽990的内部且在圆筒容器965的外侧设置有能够振动(和摆动)的螺旋弹簧950的具有气液混合功能的混合制冷剂容器901的一例的图。

以下方面与图6所示的具有气液混合功能的混合制冷剂容器601、图7所示的具有气液混合功能的混合制冷剂容器701、以及图8所示的具有气液混合功能的混合制冷剂容器801相同,即,三个导流单元体21、22、23重叠;然后,具有包围其周围的圆筒容器965;以及在该圆筒容器中可以适当设置有孔。

外槽990构成为可以使例如10兆帕的流体在内部流动的压力容器。外槽990的尺寸设计成具有尽可能收纳单独的热泵循环所需的所有混合制冷剂的体积。对于规模大的热泵循环,能够设计大型的外槽。

可以根据上述的混合制冷剂制备方法,将单独(固有)的热泵循环整体所需的混合制冷剂适量且以适当的组成比率保存在具有气液混合功能的混合制冷剂容器901中。

此外,两个导入阀158、159相当于具有在该热泵循环的配管途中可连接的两个处于可控制开闭的状态的出入口。然后,具有这样的结构:为了即使在运转该热泵循环时也能够在安装的状态下运转该容器,引导成使从所述两个出入口中的一个进入的流体在所述容器内运动之后从所述两个出入口中的另一个离开。在图9中,例如,从外槽配管980通过导入阀158进入外槽990的流体的一部分使螺旋弹簧850振动和摆动,从上部管体60通过导流单元体21、22、23,经由下部管体70和导入阀159离开。此外,从上部管体60流入导流单元体21、22、23的流体的另一部分通过构成导流单元体的大量小室从圆筒容器965中开设的孔返回到外槽990,并再次从上部管体60通过导流单元体21、22、23,这样重复多次之后,通过下部管体70和导入阀159离开。

反之,在流体从下部管体70流入的情况下,流体的一部分通过导流单元体21、22、23、然后是上部管体60进入外槽990,流体的另一部分通过导流单元体21、22、23的小室经由设置在圆筒容器965中的孔进入外槽990。然后,外槽990内的流体通过外槽配管980和导入阀158离开。

对于在圆筒容器965中设置多少个孔,无论流体流动的方向如何,都调整成出现由流体通过导流单元体21、22、23的小室引起的剪切效果。

这样,具有这样的结构:为了即使在运转热泵循环时也能够在安装的状态下运转,引导成使从所述两个出入口中的一个进入的流体在所述容器内运动之后从所述两个出入口中的另一个离开。

当运转热泵循环时,通过压缩机使内部的流体以0.2兆帕至10兆帕的压力在配管内流动。该流体被认为包括混合制冷剂和冷冻机油。随着该流体通过该容器,螺旋弹簧850起到抑制流体脉动的作用。此外,混合制冷剂容器901具有的导流单元体21、22、23由于作用成使流体与大量小室的壁碰撞并通过,因而起到抑制在高压下流动的流体的脉动(脉动压力变动)并使压力均匀化的作用。另外,由于小室的壁与流体在各个方向上发生碰撞,因而利用此时的剪切效果破坏了团块结构,并且制冷剂和冷冻机油均匀混合。这被认为起到以下作用:不仅混合制冷剂以本来的适当比率执行功能,而且可以防止冷冻机油等作为大团块粘在热泵循环中设置的热交换器内部而妨碍热交换,从而改善混合制冷剂的热交换效率。随着流体在热泵系统的配管路径中多次重复循环,可以增加该效果。

用于将该具有气液混合功能的混合制冷剂容器901设置在热泵循环中的作业可以与前述的具有气液混合功能的混合制冷剂容器501、601、701和801一样进行。

《热泵系统》

本发明的装置可以在将电用作能量的热泵、将气体用作能量的热泵等进行热交换的热泵、以及可以用于使制冷剂和冷冻机油循环的热泵中广泛利用。

热泵系统包括空调机、冷冻机、冷藏机、热水器、冷冻仓库、冷却器等多种形式。不限于消耗电力的装置,也能够适用于气体热泵等使用其他能量的装置。此外,不仅在新设计热泵系统的情况下,而且也能够以后在现有的热泵系统中追加设置。

热泵系统是一种用于从低温物体吸取热量并将其提供给高温物体的装置。该装置以进一步冷却低温物体和进一步加热高温物体为目的来使用。用于通过切换进行制冷和制热双方的装置也是热泵。

本说明书中所说的流体是在热泵循环中在压缩机内、配管内、热交换器内等循环的流体。包括制冷剂和冷冻机油。流体根据是热泵循环内的哪个工序而采取气体状态、液体状态、气液混合状态中的哪个状态。制冷剂目前从保护地球环境的观点出发不再使用氟利昂,而是使用被称为替代氟利昂的物质。

图10是针对热泵系统(热泵循环)中的具有气液混合功能的混合制冷剂容器的作用分别示出制冷时和制热时的图。

在图10中,以一般的空调机为例示意性示出了热泵循环,并且示出了以下情况:将根据本发明的装置与旁路40平行设置,并能够根据三通阀42、43的作用,选择流经热泵循环内的配管的流体是通过旁路40,还是通过(具有气液混合功能的)混合制冷剂容器160、(501、601、701、801、901)。图10的(a)示出了制冷时的流体的流动方向为逆时针方向。图10的(b)示出了制热时的流体的流动方向为顺时针方向。

热泵循环在说到制冷时,包括四个构成要素:压缩部83、冷凝部(室外机84)、膨胀部81以及蒸发部(室内机82)。流体在用于将这些构成要素之间连接的密闭的配管内循环。图10的(a)和图10的(b)中的黑色箭头表示流体的流动方向。白色箭头表示作为热交换器的冷凝部(制冷时为室外机84、制热时为室内机82)和蒸发部(制冷时为室内机82、制冷时为室外机84)中的热量移动。虚线箭头表示室内和室外之间的热量移动。LT是低温,HT是高温。

在图10中,在用于将室外机84和膨胀部81之间连接的配管上设置有(具有气液混合功能的)混合制冷剂容器160(501,601,701,801,901)。用于设置(具有气液混合功能的)混合制冷剂容器160(501,601,701,801,901)的部位可以是热泵循环的配管上的任何位置。图10中的设置位置是例示。

在图10的(a)和图10的(b)中,在热泵循环的配管上设置有上部三通阀42和下部三通阀43,它们可以分别通过上部电磁阀或上部电动阀(省略图示)、下部电磁阀或下部电动阀(省略图示)进行切换。该两个阀的切换由控制装置(省略图示)进行,结果,能够择一地选择配管内的流体是通过旁路管40,还是通过(具有气液混合功能的)混合制冷剂容器160(501,601,701,801,901)。

三通阀是在三个方向上具有流体的出入口的阀。也被称为三向阀。电磁阀具有通过使用电磁体(螺线管)的磁力移动被称为柱塞的铁片来开闭阀的机构。也称为螺旋管阀。电动阀用于使用电动机开闭阀。

《室内制冷时的循环》

在图1的(a)的室内制冷时的循环中,压缩部83在密闭容器内包括用于压缩低压的气体制冷剂的压缩机。在收纳压缩机的密闭容器内,通常设置有用于储存冷冻机油(压缩机油)的储油器(图中的底部分)。气体制冷剂被压缩而成为高压且高温的气体。该气体制冷剂在与冷冻机油混合之后,从压缩部83向冷凝部(室外机84)排出。冷凝部包括电容器。在制冷时,室外机84作为冷凝部进行热交换。流入冷凝部的高温高压的气体流体通过向外部放热而冷凝并成为低温的液体流体。该液体流体理想地是溶解(或均匀混合)冷冻机油而成的液体制冷剂。

然而,当制冷剂在冷凝部(室外机84)中从气体变为液体时,冷冻机油的一部分有时会分离而不溶解(均匀混合)在制冷剂中。此外,融合的冷冻机油的油相有时会限制液体制冷剂。此外,几乎已经通过冷凝部(室外机84)的制冷剂有时会作为高温气体残留。由于这种现象,从冷凝部(室外机84)流出的液体流体可能会包含分离后的冷冻机油、在冷冻机油的油相中捕获的液体制冷剂和/或气体制冷剂。

分离后的冷冻机油由于在冷凝部(室外机84)的热交换时滞留在热交换器的各个部位处,因而可以说会降低热交换效率。使用根据本发明的具有气液混合功能的混合制冷剂容器501、601、701、801、901,当流体在上部三通阀42和下部三通阀43之间通过具有气液混合功能的混合制冷剂容器时,流体使螺旋弹簧振动和摆动,或与蜂窝状的小室的壁碰撞,从而通过剪切效果,将冷冻机油和制冷剂以细微化的状态下进行混合,因而该流体在热泵内反复循环,从而冷冻机油不会滞留在热交换器内,提高了热交换效率。

在图10的(a)所示的室内制冷时,本发明的具有气液混合功能的混合制冷剂容器501、601、701、801、901被插入到冷凝部(室外机84)和膨胀部81之间。导入阀158连接到作为室外机84的冷凝部的出口侧,并且导入阀159连接到膨胀部81的入口侧。从冷凝部84流出的流体当通过上部三通阀42被引导到导入阀158时,在具有气液混合功能的混合制冷剂容器内部被充分赋予剪切效果,并被混合。由此,分离后的冷冻机油处于与液体制冷剂均匀混合的状态,在冷冻机油的油相中被捕获的液体溶剂被释放,残留的气体制冷剂温度下降并成为液体制冷剂。之后,从具有气液混合功能的混合制冷剂容器501、601、701、801、901流出的流体被输送到膨胀部81。

膨胀部81包括膨胀阀或毛细管等。低温高压的液体流体通过细孔或管,从而成为低压且低温的液体。之后,该流体被输送到蒸发部(室内机82)。蒸发部包括蒸发器。在图10的(a)所示的室内制冷时,室内机82作为蒸发部进行热交换。流入蒸发部的低温低压的液体流体通过从外部吸收热量而蒸发并成为高温的气体流体。由此,室内的空气被冷却。之后,气体流体返回到压缩部83。

即使在该室内机82(蒸发部)中进行热交换时,也如上所述通过剪切效果将冷冻机油和制冷剂在细微化的状态下进行混合,因而提高了热交换效率。

《室内制热时的循环》

在图10的(b)的室内制热时的循环中,流体的循环方向与图10的(a)的制冷时相反。在热泵系统中,使用公知的阀(例如四通阀)来进行流体的循环方向的切换(省略图示和说明)。在制热时,从压缩部83排出的高温高压的气体流体被输送到作为冷凝部进行热交换的室内机82。流入冷凝部(室内机82)的高温高压的气体流体通过向外部放热而冷凝并成为低温的液体流体。由此,室内的空气被加热。

这里,当制冷剂在冷凝部(室内机82)中从气体变为液体时,与图10的(a)的制冷时的循环相同,从冷凝部流出的液体流体可能会包含分离后的冷冻机油、在冷冻机油的油相中被捕获的液体制冷剂和/或气体制冷剂。在制热时,从冷凝部(室内机82)流出的液体流体进一步被输送到膨胀部81,成为低压且低温的液体。即使在通过膨胀部81之后,分离后的冷冻机油、被捕获的液体制冷剂和/或气态制冷剂也可能会残留。

如上所述,当通过剪切效果将冷冻机油和制冷剂在细微化的状态下混合时,可以期待提高热交换效率。

在图10的(b)所示的室内制热时,本发明的具有气液混合功能的混合制冷剂容器设置在膨胀部81和蒸发部(室外机84)之间。具有气液混合功能的混合制冷剂容器的导入阀159连接到膨胀部81的出口侧,并且具有气液混合功能的混合制冷剂容器的导入阀158连接到作为室外机84的蒸发部的入口侧。从膨胀部81流出的流体在具有气液混合功能的混合制冷剂容器内充分均匀混合。分离后的冷冻机油处于与液体制冷剂均匀混合的状态,在冷冻机油的油相中被捕获的液体溶剂被释放,残留的气体制冷剂温度下降并成为液体制冷剂。之后,从具有气液混合功能的混合制冷剂容器流出的流体被输送到蒸发部(室外机84)。

在图10的(b)所示的室内制热时,室外机84作为蒸发部进行热交换。流入蒸发部的低温低压的液体流体通过从外部吸收热量而蒸发并成为高温的气体流体。之后,气体流体返回到压缩部83。如上所述,当通过剪切效果将冷冻机油和制冷剂在细微化的状态下混合时,即使在制热时的室外机中的热交换中,也可以期待提高热交换效率。

如图10的(a)和图10的(b)所示,本发明的具有气液混合功能的混合制冷剂容器被插入在构成热泵系统的配管的路径上。由于实际的配管是通过将多个管部件连接而形成的,因而通过取下例如一个管部件并与本发明的具有气液混合功能的混合制冷剂容器更换来连接,可以容易地安装具有气液混合功能的混合制冷剂容器。如图10的(a)和图10的(b)所示,例如可以设置在室外机附近的室外配管处。此时,以描绘适当大小的平滑曲线的方式进行配管,以使配管内的流体顺畅地流动。

如图10所示,通过设置旁路40并设置三通阀42、43,也可以容易地进行用于将具有气液混合功能的混合制冷剂容器更换为新的具有气液混合功能的混合制冷剂容器的作业。这无论是在想要改变制冷剂的组成的情况下,还是在想要变更构成气液混合功能的结构的情况下都是有用的。

在上述图10的(a)和图10的(b)中,示出了将本发明的具有气液混合功能的混合制冷剂容器应用于热泵系统的基本形式的例子。在实际的热泵系统中存在很多应用形式。本发明的具有气液混合功能的混合制冷剂容器也能够应用于在基本形态上附加了各种构成要素而得到的热泵系统。例如,即使在包括用于将气液二相状态的制冷剂进行分离的气液分离器的系统中,也可以并用本发明的具有气液混合功能的混合制冷剂容器。此外,例如,即使在代替膨胀部而设置有喷射器和气液分离器的系统中,也可以并用本发明的具有气液混合功能的混合制冷剂容器。

《在制冷时和制热时,对流体流动的方向相反的应对》

对于将三个导体单元体重叠来使用的具有气液混合功能的混合制冷剂容器601、701、801、901,如前所述,可以调整成,通过在包围导流单元体的圆筒容器和中槽中适当地开孔,即使在流体的流动方向相反的情况下也可以获得相同的效果。

在流体的流动方向相反的情况下,在获得相同的效果是困难的情况下,也能够实现以下的变型实施例:通过四通阀和电动阀(电磁阀)的组合,变更配管的连接,使得在制热时和制冷时,具有气液混合功能的混合制冷剂容器内的流体的流动方向相同。

《螺旋弹簧的间距》

优选的是,前述的螺旋弹簧550、650、850和950例如是靠近弹簧安装部的部分的间距窄、并且未固定的中间部的间距宽的不等间距的螺旋弹簧,即,宽→窄→宽、或窄→宽→窄。这是因为,螺旋弹簧的作用可以认为通过发出各种声音(超声波)来期待通过超声波产生的搅拌效果和剪切效果,因而认为期望的是发出各种频率的声音。

《适用于压力容器的材料》

本发明的具有气液混合功能的混合制冷剂容器的各构成要素的材料只要是能够用于热泵系统的配管的材料即可,没有特别限定,而可以使用适合于压力容器的材料。例如,采用钢制。

<螺旋弹簧的作用和机理>

可以认为,可以通过声音的谐音共鸣(缩放共鸣)来说明作用和机理。

在根据本发明的具有气液混合功能的混合制冷剂容器中,当数兆帕的流体流入时,对螺旋弹簧施加冲击。然后,通过该冲击使弹簧振动和摆动。随着该振动和摆动传递,产生声音(不限于可听范围,包括较低声音或较高声音的可能性)。由于流体的流入是连续的,因而该声音也持续地继续产生。

另一方面,当制冷剂与冷冻机油混合时,分子团相互碰撞时也会产生声音。这两种声音可以是谐音(谐波)的关系。由弹簧的振动和摆动产生的声音的谐音(谐波)在制冷剂和冷冻机油的分子团相互碰撞时进行谐音共鸣(缩放共鸣)。由此,进行流体的混合搅拌,进而进行液化促进。

这里,缩放共鸣是在数十倍频程上的谐波(谐音)中进行共鸣的现象。这是在“蛋白质的音乐”(深川洋一著,Chikuma Primer Books)中使用的概念。

共振和共鸣是相似的概念,但在本说明书中,将它们分开考虑。例如,当固定在相同木制框架(固体)上的两根弦振动一根时,另一根也会振动。在这种情况下,振动通过称为木框架的固体传递,因而是共振。另一方面,声音通过水、空气等(流体)传播并因此振动是共鸣。

在根据本发明的液化促进装置的情况下,振动从弹簧传播到制冷剂分子和冷冻机油分子是通过流体进行。因此,应称为共鸣。因此,可以认为,声音的谐音共鸣或缩放共鸣起作用。

在根据本发明的液化促进装置中,当着眼于流体的宏观行为时,流体由于其高的压力而对弹簧施加冲击,起到使弹簧振动和摆动的作用。另一方面,当着眼于流体的微观行为时,流体中包含的制冷剂和冷冻机油的团块(若干分子粘在一起的团块)通过谐音共鸣或缩放共鸣而受力以减小该团块的尺寸。由此,受到剪切效果,制冷剂和冷冻机油减小其团块,进行均匀混合。

<效果>

在0.2兆帕至10兆帕的压力下,含有制冷剂和冷冻机油的流体通过根据本发明的具有气液混合功能的混合制冷剂容器。由此,根据本发明的具有气液混合功能的混合制冷剂容器具有的螺旋弹簧受到冲击而产生振动和摆动。这种振动和摆动引起各种频率的波。产生富含许多谐波的波。当将该波视为声波时,可以将许多谐波视为许多谐音。这些谐波(谐音)在分子级上作用于制冷剂和冷冻机油的团块,取得用于减小团块的尺寸的剪切效果。此时,可以认为,发生由谐波引起的共振或由谐音引起的共鸣的现象。即,在弹簧中,对应于发生振动和摆动,也会继续产生由分子级的谐波引起的共振或由谐音引起的共鸣。由此,剪切效果均匀地分布在整个制冷剂和冷冻机油中。

此外,蜂窝状的小室与流体在各个方向上发生碰撞,并发挥减小团块的剪切效果。

这样,进行制冷剂和冷冻机油的均匀混合。

通过具有气液混合功能的混合制冷剂容器的剪切效果,使制冷剂和冷冻机油混合均匀。然后,可以提高替代氟利昂的热交换效率。本发明的具有气液混合功能的混合制冷剂容器,无论在热泵循环中使用的制冷剂和冷冻机油的种类如何,都可以取得效果。特别地,通过应用于与特定氟利昂相比与冷冻机油的相容性差的替代氟利昂,可以大幅改善替代氟利昂的热交换效率。

此外,根据本发明的具有气液混合功能的混合制冷剂容器,可以提供作为即使用作替代氟利昂的混合制冷剂有时难以均匀混合也会以适当的组成比率进行保存的合适容器。

<电力削减、能量削减>

本发明的装置可以在将电用作能量的热泵、将气体用作能量的热泵等进行热交换的热泵、以及可以用于使制冷剂和冷冻机油循环的热泵中广泛利用,取得了能量削减效果。

附图标记说明

21,22,23 导流单元体

40 旁路

42、43 三通阀

60、70 管体(上部管体、下部管体)

81 膨胀部

82 室内机(制冷时的蒸发部,制热时的冷凝部)

83 压缩部

84 室外机(制冷时的冷凝部,制热时的冷凝部)

101 (具有旋转部的)气液混合装置

110 搅拌槽

120 旋转驱动源

125 旋转轴

130 混合旋转体

131 大径圆板

132 小径圆板

150 原料容器

151 气相阀

153 液相阀

158,159 导入阀

160 细分容器

501 (使用弹簧的)具有气液混合功能的混合制冷剂容器

510 圆筒状壳

520 上部镶板

530 下部镶板

601 (使用弹簧、并设置有导流单元体的)具有气液混合功能的混合制冷剂容器

610 圆筒状壳

620 上部镶板

630 下部镶板

650 螺旋弹簧

701 (包括导流单元体和外槽的)具有气液混合功能的混合制冷剂容器

780 外槽配管

785 圆筒容器

790 外槽

801 (包括导流单元体、螺旋弹簧、中槽和外槽的)具有气液混合功能的混合制冷剂容器

850 螺旋弹簧

865 圆筒容器

875 中槽

880 外槽配管

890 外槽

901 (包括导流单元体、螺旋弹簧和外槽的)具有气液混合功能的混合制冷剂容器

950 螺旋弹簧

965 圆筒容器

980 外槽配管

990 外槽。

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