[发明专利]热泵装置

说明书

技术领域

本发明涉及使用了具有双气缸或两个压缩部的压缩机的热泵装置。

背景技术

一直以来，在空调机、供热水机等热泵设备中，通常进行使用了制冷剂压缩机的蒸汽压缩式制冷循环。也就是说，热泵设备搭载了用管道连接制冷剂压缩机、冷凝器、减压单元、蒸发器而形成的蒸汽压缩机式制冷循环，并能够执行与用途(例如空调用途或供热水用途等)相应的运转。

此外，近年来，从防止地球变暖的观点出发，1997年在京都议定书中加进温室效应气体的排放限制，2005年作为国际法生效。为了实现二氧化碳排放量的削减和节能化，在空调制冷制热领域中，正不断推进热泵设备的普及促进来取代以往的供热水制热器、以及热泵设备的进一步的高效化。

在各国促进了空调设备的节能规定的强化，特别是在最新的新规格中，与以往规格相比，具有用接近于实际负荷的运转条件来评价节能性能的特征。以往，日本国内的节能性能的表示为在额定条件下用制冷制热平均COP(Coefficient of Performance：性能系数)的效率评价表示，但从2011年起，变更为根据添加了中间条件的制冷制热4个条件的COP算出的APF(Annual Performance Factor：全年能源消耗率)表示。并且，在欧洲，从2012年起，采用了如下方法：用根据添加了低负荷条件的制冷4个条件、制热4个条件分别评价算出制冷SEER(Seasonal Energy Efficiency Ratio：季节能效比)、制热SCOP(Seasonal Coefficient of Performance：季节性能系数)的新规格来表示节能性能。

在这里，低负荷条件是指室外气温与室内温度的温差小，为了保持室内温度恒定所需要的热量小的条件。为如下状态：蒸汽压缩机式制冷循环的高压(Pd)与低压(Ps)的差异小，且在稳定状态下需要的热量也小(例如额定功率的25％以下)。如果除去运转开始时，则稳定运转时所需要的功率为额定条件的10％至50％左右，与额定运转的时间相比，从低负荷条件起以中间条件运转的时间较长。因此，为了实质地评价全年的节能性能，针对在以往规格中被排除在评价对象之外的低负荷条件改善COP成为新的课题。

另外，虽然从很早以前起，使用了接通-断开控制作为调整制冷制热能力的手段，但存在温度调节变动幅度、振动噪音变大这样的问题、能量损耗大等问题。为了解决这些问题，使压缩机驱动电动机的转速可变的变频(inverter)控制逐渐普及。

近年来，空调机被要求缩短启动时间、在低室外气温环境下具有高制热能力，从而需要一定以上的额定功率。在另一方面，由于住宅的高气密高隔热化逐渐推进，因此，稳定运转时所需要的能力变小，运转能力范围变大。因此，要求在更大的运转范围、转速范围内维持高效率，仅用以往的利用变频的转速控制难以用低速的低负荷能力来维持高效率。

因此，使用了以机械方式使排除容积可变的单元(机械式容量控制)的制冷剂压缩机再次受到关注。例如，在专利文献1中，公开了如下结构：在双气缸的滚动活塞式旋转压缩机中，在低负荷时使一方的压缩部为非压缩状态而将制冷剂循环流量减半。在该结构中，由于能够不使电动机的转速下降地运转，所以能够使压缩机效率提高。作为其具体的手段，公开了如下手段(休止运转方式)：在设为非压缩状态时，通过将高压导入一方的缸室内，并且将叶片(翼)背面的背压室设为中间压，从而利用高压与中间压的压力差使叶片(翼)从滚动活塞分离而成为非压缩状态。

另外，在专利文献2中，公开了在专利文献1的双气缸(与双缸型同义)旋转压缩机中具有切换单元和控制单元的制冷循环装置的发明，所述切换单元对使两个压缩部中的一个为非压缩状态的单独运转和使两个压缩部双方为压缩状态的并列运转进行切换控制。在该制冷循环装置中，其特征在于，具备控制单元，所述控制单元根据变频电路(inverter circuit)的输出频率控制由上述切换单元进行的切换，并且根据制冷循环的冷凝器温度使其切换点变化。