专利名称：冷冻设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采用含有R32(化学式CH2F2)制冷剂的工作制冷剂的冷冻设备，涉及与低GWP(地球温暖化系数)相对应，并且能够省能、低成本地达到保护臭氧层和再循环的冷冻设备。
背景技术：
以往，作为冷冻设备，有采用HCFC(ハィドロクロロフルォロカ-ボン)类制冷剂的热泵方式的冷冻设备。这种冷冻设备具有将压缩机、冷凝器、电动阀和蒸发器环状连接的制冷剂回路，同时在冷凝器和电动阀之间具有过冷却热交换器，来自过冷却热交换器的气体制冷剂返回到压缩机的液体喷射器或压缩机的吸入侧。但是，在上述的冷冻设备中，由于将制冷剂旁通，制冷剂循环量降低，所以存在性能系数COP(coefficient of performance)降低的问题。而且，HCFC类制冷剂还存在破坏臭氧层或GWP(地球温暖化系数)增大而使地球环境恶化的问题。
因此，在实现高COP的同时，考虑使用R32制冷剂作为不破坏臭氧层、低GWP的HFC类制冷剂。但是，R32制冷剂由于在制冷剂物性上、排出温度比HCFC类制冷剂高，使冷冻机油劣化，从而存在可靠性降低的问题。
而且，以往在例如使用R22的设备中，在高压汽室型的压缩机的吸入侧处的制冷剂干度X为0.97的情况下，排出温度达到90℃，而在低压汽室型的压缩机中，在吸入侧处的制冷剂干度为0.97的情况下，排出温度达到70℃。
R32制冷剂在压损小、提高COP(性能系数)的另一方面，在制冷剂物性上、与R22、R410A或R407相比，排出温度在理论上上升15℃，实测仅上升10～15℃。因此，对于使用R22、R410A或R407的设备，存在仅将制冷剂置换成R32，将冷冻机油更换成R32用，可靠性或性能将降低的问题。
对于可靠性，当压缩机高温化时，材料劣化和油劣化加剧，长期可靠性降低。特别是，压缩机马达因温度产生的劣化(消磁力的降低)增大，要因使用的材料注意直流马达。
而且，对于性能方面，排出管温度，各种传感器产生的制冷剂控制和电流控制与以往相同的话，则存在性能降低或运行区狭窄的问题。
发明的公开因此，本发明的目的在于提供一种冷冻设备，采用含有R32制冷剂的工作制冷剂，不降低效率地使压缩机的排出温度最佳化，并可提高COP和可靠性。
为了达到上述目的，本发明的冷冻设备包括压缩机、冷凝器、主减压机构和蒸发器呈环状连接的制冷剂回路，配设在上述冷凝器和上述主减压机构之间的过冷却热交换器，经由上述过冷却热交换器将上述制冷剂回路的气体一侧和液体一侧旁通的旁通管，和配设在上述旁通管的上述过冷却热交换器的上游侧上的过冷却用减压机构，其特征是，具备采用R32制冷剂或至少含有70重量％以上的R32制冷剂的混合制冷剂，检测上述压缩机的排出温度的排出温度传感器，判定由上述排出温度传感器检测出的排出温度的排出温度判定部，根据上述排出温度判定部的判定结果控制上述过冷却用减压机构，控制在上述旁通管中流动的制冷剂量的控制部。
根据上述的冷冻设备，从上述压缩机排出的R32制冷剂(或至少含有70重量％以上的R32的混合制冷剂)在冷凝器中冷凝后，由上述主减压机构进行了减压的制冷剂在上述蒸发器中蒸发，返回到压缩机的吸入侧。此时，由上述过冷却用减压机构减压的制冷剂通过旁通管经由过冷却热交换器从制冷剂回路的气体一侧旁通到蒸发器下游的液体一侧，由过冷却热交换器对从冷凝器向主减压机构流动的制冷剂进行过冷却。然后，通过上述排出温度判定部判定由上述排出温度传感器检测出的排出温度，根据其判定结果由上述控制部控制过冷却用减压机构，与排出温度的高低相对应地控制在旁通管中流动的制冷剂量的大小，从而可在排出温度高时增加旁通制冷剂量而降低排出温度。因此，即使采用在制冷剂物性上排出温度比HCFC类制冷剂高的R32(或至少含有70重量％以上的R32的混合制冷剂)，也可以不降低效率地使排出温度最佳化，并可提高COP和可靠性。另外，可以采用电动阀作为上述过冷却用减压机构，通过控制电动阀的开度来控制旁通制冷剂量，还可以采用将电磁阀和毛细管组合作为过冷却用减压机构，通过电磁阀的开闭控制旁通制冷剂量。
一实施例的冷冻设备是在上述的冷冻设备中，上述控制部以下述方式控制上述过冷却用减压机构，即，当上述排出温度判定部判定上述排出温度已超过上限设定值时，使在上述旁通管中流动的制冷剂量增多地控制上述过冷却用减压机构，另一方面，当上述排出温度判定部判定上述排出温度低于下限设定值时，使在上述旁通管中流动的制冷剂量减少地控制上述过冷却用减压机构。
根据上述的冷冻设备，当上述排出温度判定部判定上述排出温度超过了上限设定值时，上述控制部使在上述旁通管中流动的制冷剂量增多地控制上述过冷却用减压机构。另一方面，当上述排出温度判定部判定上述排出温度低于下限设定值时，上述控制部使在上述旁通管中流动的制冷剂量减少地控制上述过冷却用减压机构。这样一来，可不降低效率地使排出温度的控制最佳化。
其他实施例的冷冻设备是在上述的冷冻设备中，上述过冷却用减压机构为过冷却用电动阀，具备检测上述冷凝器的冷凝温度的冷凝温度传感器，检测上述蒸发器的蒸发温度的蒸发温度传感器，根据由上述冷凝温度传感器检测出的冷凝温度、由上述蒸发温度传感器检测出的蒸发温度、和上述过冷却用电动阀的开度计算目标排出温度的目标排出温度计算部，上述控制部使上述压缩机的排出温度为上述目标排出温度地控制上述主减压机构。
根据上述的冷冻设备，根据由上述冷凝温度传感器检测出的上述冷凝器的冷凝温度、由上述蒸发温度传感器检测出的上述蒸发器的蒸发温度、和上述过冷却用电动阀的开度，通过上述目标排出温度计算部计算与运行状况(冷风/暖风和压缩机的运行频率等)相适应的目标排出温度。根据由上述目标排出温度计算部计算出的目标排出温度，通过上述控制部控制上述主减压机构，控制在上述制冷剂回路中流动的制冷剂量，从而使压缩机的排出温度为目标排出温度。因此，可控制在与在旁通管中流动的制冷剂量、即过冷却度相对应的最佳的排出温度。
一实施例的冷冻设备是在上述的冷冻设备中，具备检测上述蒸发器的蒸发器出口温度的蒸发器出口温度传感器，上述控制部根据由上述目标排出温度计算部计算出的目标排出温度和由上述蒸发器出口温度传感器检测出的蒸发器出口温度，控制上述主减压机构和上述过冷却用电动阀。
根据上述的冷冻设备，由上述蒸发器出口温度传感器检测蒸发器的蒸发器出口温度，根据由上述目标排出温度计算部计算出的目标排出温度和由上述蒸发器出口温度传感器检测出的蒸发器出口温度，通过上述控制部控制主减压机构和过冷却用减压机构。通过将上述蒸发器出口温度用于压缩机的排出温度控制中，可提高在旁通管中流动的制冷剂量、即过冷却度的控制性。
如
图12中P-H(压力-焓值)曲线图所示，通常，冷动循环中的最高温度为压缩机排出侧的温度。
本发明者通过实验确认，在使用R32制冷剂的情况下，如图13的P-H曲线图中(Td3-Tcu3)线所示，与以往的(Td1-Tcu1)线相比，即使减小过热SH，增大湿度，也可以确保压缩机的可靠性。如图13所示，若增大压缩机吸入侧的湿度，则压缩机排出侧的温度Td从Td1降到Td3，可避免可靠性的降低或性能下降。
另外，若设湿度为x，则湿度x＝1.0时为完全气体状态，湿度x为0时为液态，在x＝0.5、0.6、0.9等时表示两相区域的流动模式。而且，若设干度为y，则y＝1-x。
如图11的可靠性试验结果可知，通过实验可以确认，在以往的采用R22制冷剂的情况下，若不使压缩机吸入侧的干度为0.90以上，则压缩机的可靠性为不可使用的水平，而在R32制冷剂的情况下，只要压缩机吸入侧的干度为0.60以上，则压缩机的可靠性为可使用的水平。
因此，一实施例的冷冻设备为压缩机吸入干度为0.65以上的R32制冷剂或至少含有70重量％以上的R32的干度为0.65以上的混合制冷剂进行压缩。
在本实施例中，由于压缩机吸入干度为0.65以上的R32制冷剂进行压缩，所以从图11的试验结果可知，可不降低压缩机的可靠性地使用R32制冷剂，避免了可靠性或性能降低，并可实现省能和低GWP。另外，在压缩机吸入至少含有70重量％以上的R32的干度为0.65以上的混合制冷剂的情况下，也可以获得同样的效果。
其他实施例的冷冻设备为压缩机吸入干度为0.70以上的R32制冷剂或至少含有70重量％以上的R32的干度为0.70以上的混合制冷剂进行压缩。
在本实施例中，由于压缩机吸入干度为0.70以上的R32制冷剂，所以可进一步提高压缩机的可靠性。另外，在压缩机吸入至少含有70重量％以上的R32的干度为0.70以上的混合制冷剂的情况下，也可以获得同样的效果。
即，只要是至少含有70重量％以上的R32混合制冷剂，则成为凝拟共沸，可发挥R32制冷剂相对于R22制冷剂的长处(省能、低GWP)。
一实施例的冷冻设备为压缩机吸入干度为0.75以上的R32制冷剂或至少含有70重量％以上的R32的干度为0.75以上的混合制冷剂进行压缩。
在本实施例中，由于压缩机吸入干度为0.75以上的R32制冷剂，所以从图11的试验结果可知，可将压缩机的可靠性提高的最高水平。另外，在压缩机吸入至少含有70重量％以上的R32的干度为0.75以上的混合制冷剂的情况下，也可以获得同样的效果。
其他实施例为在上述的冷冻设备中，具备检测上述压缩机的排出管温度，根据该排出管温度控制压缩机吸入的制冷剂的干度的控制机构。
在本实施例中，由于根据压缩机的排出管温度控制压缩机吸入的制冷剂的干度，所以能够以简单的控制机构进行干度控制。
一实施例为在上述的冷冻设备中，具备检测过热，根据该过热控制压缩机吸入的制冷剂的干度的控制机构。
在本实施例中，由于根据过热控制压缩机吸入的制冷剂的干度，所以可更加高精度地控制吸入侧的干度，实现可靠性的提高。
其他实施例为在上述的冷冻设备中，具备检测过冷度，根据该过冷度控制压缩机吸入的制冷剂的干度的控制机构。在本实施例中，由于根据过冷度控制压缩机吸入的制冷剂的干度，所以可更加高精度地控制吸入侧的干度，实现可靠性的提高。
一实施例为在上述的冷冻设备中，具备控制蒸发器的出口的过热度的控制机构。在本实施例中，通过控制蒸发器的出口的过热度，增加蒸发器出口的湿度，可防止蒸发器(室内机)的风扇转子结露。
其他实施例为压缩机是高压汽室型，在暖风的低温运行时(例如外气(-5℃)以下)，该压缩机吸入干度为0.68以上的R32制冷剂或至少含有70重量％以上的R32的干度为0.68以上的混合制冷剂进行压缩，将该压缩机的排出温度设定成80～90℃。
在本实施例中，由于使高压汽室型的压缩机吸入侧处的R32制冷剂的干度为0.68以上，使排出温度为80～90℃，所以可不降低压缩机的可靠性地使用R32制冷剂，可避免可靠性或性能的降低，实现省能和低GWP。
一实施例为压缩机是低压汽室型，在暖风的低温运行时(例如外气(-5℃)以下)，该压缩机吸入干度为0.65以上的R32制冷剂或至少含有70重量％以上的R32的干度为0.65以上的混合制冷剂进行压缩，将该压缩机的排出温度设定成60～70℃。
在本实施例中，由于使低压汽室型压缩机吸入侧处的R32制冷剂的干度为0.65以上，使排出温度为60～70℃，所以可不降低压缩机的可靠性地使用R32制冷剂，可避免可靠性或性能的降低，实现省能和低GWP。
附图的简单说明图1为作为本发明第1实施例的冷冻装置的热泵方式空调机的回路图。
图2为说明上述空调机的控制装置动作的流程图。
图3为上述空调机的莫里尔热力学计算图。
图4为本发明第2实施例的空调机的回路图。
图5为说明上述空调机的控制装置动作的流程图。
图6为不具有桥接回路的空调机的回路图。
图7为采用电磁阀和毛细管作为过冷却用减压机构的空调机的回路图。
图8为采用喷射回路的空调机的回路图。
图9为作为本发明的制冷机实施例的空调机实施例的制冷剂回路图。
图10为说明上述实施例的控制部动作的流程图。
图11为表示按制冷剂的干度进行压缩机的可靠性评价试验结果的图表。
图12为表示实际的制冷机中莫里尔热力学计算图一例的附图。
图13为表示莫里尔热力学计算图中的过热SH和过冷度SC的附图。
实施发明的优选方式以下，根据图示的实施例对本发明的冷冻设备进行详细说明。
(第1实施例)图1为表示作为本发明第1实施例的热泵式空调机大致结构的回路图，1为压缩机，2为与上述压缩机1的排出侧相连接的四通切换阀，3为一端与上述四通切换阀2相连接的室外热交换器，4为作为整流机构的桥接回路，5为室内热交换器，6为经由四通切换阀2与上述室内热交换器5相连接的储能器。
而且，上述桥接回路4具有仅容许制冷剂向一方向流动的单向阀4A、4B、4C、4D，并具有两个输入、输出口以及输入口、输出口各一个。室外热交换器3连接在上述桥接回路4一方上的输入、输出口上，室内热交换器5连接在另一方的输入、输出口上。单向阀4A沿着容许来自上述室外热交换器3的制冷剂流动的方向连接在一方的输入、输出口上，单向阀4B沿着容许来自室内热交换器5的制冷剂流动的方向连接在另一方的输入、输出口上，同时，使单向阀4A、4B相互配合地连接在输出口上。另一方面，单向阀4C沿着容许制冷剂向上述室内热交换器5流动的方向连接在连接有单向阀4B的输入、输出口上，单向阀4D沿着容许制冷剂向室外热交换器3流动的方向连接在连接有单向阀4A的输入、输出口上，同时，单向阀4C、4D相互配合地连接在输入口上。
这样，将配管31的一端连接在上述桥接回路4的输出口上，将配管31的另一端连接在过冷却热交换器11的外管11a的另一端上。另一方面，将配管32的一端连接在上述桥接回路4的输入口上，将配管32的另一端连接在过冷却热交换器11的外管11a的另一端上。上述配管32上配设有作为主减压机构的主电动阀EV1。然后，将上述配管31经由配设有作为过冷却用减压机构的旁通电动阀EV2的旁通管33连接在过冷却热交换器11的内管11b的一端上。另一方面，将上述过冷却热交换器11的内管11b的另一端经由旁通管34连接在四通切换阀2和储能器6之间。这样一来，上述桥接回路4无论通过冷风运行和暖风运行的切换制冷剂在室外热交换器3和室内热交换器5之间向任一方流动，制冷剂均仅从过冷却热交换器11向主电动阀EV1的方向流动。
在由上述压缩机1、四通切换阀2、室外热交换器3、主电动阀EV1、室内热交换器5和储能器6构成制冷剂回路的同时，采用R32制冷剂作为工作介质。
而且，上述空调机具备检测压缩机1排出侧的排出温度的排出温度传感器21，设置在室外热交换器3上、作为检测室外热交换器3的制冷剂温度的冷凝温度传感器或蒸发温度传感器的温度传感器22，设置在室内热交换器5上、作为检测室内热交换器5的制冷剂温度的蒸发温度传感器或冷凝温度传感器的温度传感器23，接收来自各温度传感器22、23、24的信号而进行冷风、暖风运行的控制的控制部10。另外，上述控制部10由微型机和输入输出电路等构成，具有控制压缩机1，主电动阀EV1和旁通电磁阀EV2等的控制部10a，判定温度传感器21检测的排出温度的排出温度判定部10b，根据温度传感器21～23检测的排出温度、冷凝温度和蒸发温度计算目标排出温度的目标排出温度计算部10c。
在上述结构的空调机中，进行冷风运行的情况下，当四通切换阀2位于实线所示的切换位置，启动压缩机1时，来自压缩机1的高温、高压的排出制冷剂沿四通切换阀2、室外热交换器3、桥接回路4的单向阀4A、过冷却热交换器11、和电动阀13流动。然后，在上述电动阀13处减压的制冷剂沿桥接回路4的单向阀4D、室内热交换器5、四通切换阀2流动，从四通切换阀2返回储能器6。此时，在上述过冷却热交换器11中冷却流入电动阀13的制冷剂。而且，在具有蒸发器功能的室内热交换器5中，低温、低压的液态制冷剂蒸发，蒸发后的气体制冷剂从制冷剂出口一侧排出。
在进行暖风运行的情况下，当四通切换阀2位于虚线所示的切换位置，启动压缩机1时，来自压缩机1的高温、高压的排出制冷剂沿四通切换阀2、室内热交换器6、单向阀5B、过冷却热交换器11、和电动阀13流动。然后，在上述电动阀13处减压的制冷剂沿桥接回路4的单向阀4C、室外热交换器3、四通切换阀2流动，从四通切换阀2返回储能器6。此时，上述过冷却热交换器11上游侧的高温、高压的液态制冷剂因旁通电动阀EV2而膨胀，成为低温、低压的气体制冷剂，在过冷却热交换器11内流动，冷却流入电动阀13的制冷剂。
如上所述，由于上述桥接回路4，在冷风、暖风运行时，过冷却热交换器11始终配置在电动阀13的上游侧，通过其过冷却热交换器11增大流入电动阀13的制冷剂的过冷却，提高运行效率。
以下，根据图2的流程图说明上述控制部10的动作。另外，在图2中，虽然将对冷风运行进行说明。但在暖风运行时，仅将冷凝器和蒸发器互换，并将检测冷凝温度Tc和蒸发温度Te的温度传感器22、23互换而进行同样的处理。
在图2中，冷风运行开始时，在步骤S1检测排出温度Td、冷凝温度Tc和蒸发温度Te。即，由温度传感器21检测压缩机1排出侧的排出温度Td，由温度传感器22检测作为冷凝器的室外热交换器3的冷凝温度Tc和作为蒸发器的室内热交换器5的蒸发温度Te。
然后，进入步骤S2，由控制装置10的排出温度判定部10b判定排出温度Td是否超过了上限设定值，当判定排出温度Td超过了上限设定值时，进入步骤S3，将旁通电动阀EV2打开规定的开度，进入步骤S4。
另一方面，当在步骤S2判定排出温度Td为上限设定值以下时，进入步骤S11，由排出温度判定部10b判定排出温度Td是否低于下限设定值，当判定排出温度Td低于下限设定值时，进入步骤S12，另一方面，当判定排出温度Td为下限设定值以上时，进入步骤S4。
然后，在步骤S12判定是否在旁通运行中，当判定为是旁通运行中时，进入步骤S13，将旁通电动阀EV2从现在的开度关闭规定的开度。另一方面，当在步骤S12中判定为不是旁通运行中时，进入步骤S4。
然后，在步骤S4由目标排出温度计算部10c计算目标排出温度Tk。上述目标排出温度Tk是根据在步骤S1中检测出的冷凝温度Tc、蒸发温度Te和旁通电动阀EV2的开度计算的。
然后，进入步骤S5，判定在步骤S1检测出的排出温度Td是否超过了目标排出温度Tk，当判定排出温度Td超过了目标排出温度Tk时，进入步骤S6，打开主电动阀EV1。另一方面，当在步骤S5判定排出温度Td为目标排出温度Tk以下时，进入步骤S7，关闭主电动阀EV1。
图3表示上述空调机中以纵轴为压力P，横轴为焓值I的莫里尔热力学计算图。图3中，为了比较，对没有过冷却热交换器的情况(无旁通)和有过冷却热交换器11的情况(有旁通)进行说明。
首先，没有上述过冷却热交换器情况下的通常的循环如图3中实线所示地变化。而具有上述过冷却热交换器11情况下的带热交换器的循环如图3中实线(或粗实线)所示地变化。即，通过压缩机1使上述压缩机1输入侧的状态A(蒸发器出口)的制冷剂变化成高压状态B，使其状态为B的制冷剂通过在室外热交换器3的冷凝而变化成焓值小的状态C(分支)。进而通过过冷却热交换器11将上述室外热交换器3出口侧的制冷剂冷却成为状态Di。
然后，通过电动阀EV1处的膨胀使被上述过冷却热交换器11冷却的制冷剂变化成压力降低的状态E，并使该状态的制冷剂通过在室内热交换器5处的蒸发和在压力大致一定的状态下来自大气的吸收热而变化成焓值增大的状态A。进而通过使上述室内热交换器5的出口侧和过冷却热交换器11的旁通管的出口侧合流，从状态A成为状态Y，压缩机1的排出温度降低。
如上所述，由排出温度判定部10d判定由上述排出温度传感器21检测出的排出温度Td，根据其判定结果控制过冷却用电动阀EV2，与排出温度的高低相对应地控制流过旁通管33、34的制冷剂量的大小，因而能够在排出温度高时增加旁通制冷剂量，降低排出温度。因此，即使采用制冷剂物性上排出温度比HCFC类制冷剂高的R32制冷剂，也可以不降低效率地使压缩机1的排出温度最佳化，可提高COP和可靠性。
根据由上述排出温度判定部10b将排出温度与上限设定值和下限设定值进行比较的结果，通过控制部10a控制过冷却用电动阀EV2，可靠地控制在旁通管33、34中流动的制冷剂量，因而可进行最佳排出温度的控制。
而且，根据冷凝温度Tc、蒸发温度Te和过冷却用电动阀EV2的开度，由目标排出温度计算部10c计算与运行状况(冷风/暖风和压缩机的运行频率等)相适应的目标排出温度Tk，根据其目标排出温度Tk，由控制部10a控制主电动阀EV1的开度，所以可与过冷却用电动阀EV2的控制相适应地进一步可靠地进行压缩机1的排出温度的控制。
(第2实施例)图4为表示作为本发明第2实施例的冷冻设备的热泵式空调机大致结构的回路图，除了温度传感器24、25和控制装置10的动作之外，其结构与第1实施例的空调机相同，对相同的结构部赋予相同的符号而将说明省略。
如图4所示，这种空调机具备有设置在室外热交换器3上、作为蒸发器出口温度传感器的温度传感器24，和设置在室内热交换器5上、作为蒸发器出口温度传感器的温度传感器25。上述温度传感器24、25安装在室外热交换器3、室内热交换器5各自的从气体一侧起为热交换器整体的1/3以内的位置上。
而且，上述控制部10由微型机和输入、输出回路等构成，具有控制压缩机1、主电动阀EV1和旁通电动阀EV2等的控制部10a，将由温度传感器21检测出的排出温度与上限设定值和下限设定值进行比较的排出温度判定部10b，根据由温度传感器21～23检测出的排出温度、冷凝温度和蒸发温度计算目标排出温度的目标排出温度计算部10c，根据温度传感器22或温度传感器23检测出的蒸发温度计算目标蒸发器出口温度的目标蒸发器出口温度计算部10d。
在上述结构的空调机中，上述控制部10的动作与第1实施例的空调机的图2的流程图中步骤S1～S4、S11～S13相同，仅步骤S5～S7不同。将这种不同动作的流程示于图5。
在图2的步骤S4中计算了目标排出温度Tk后，在图5的步骤S21检测蒸发器出口温度Ts。在这种情况下，在冷风运行中，由温度传感器25检测成为蒸发器的室内热交换器5的出口侧制冷剂温度，另一方面，在暖风运行中，由温度传感器24检测成为蒸发器的室外热交换器3的出口侧制冷剂温度。
然后，在步骤S22通过目标蒸发器出口温度计算部10d计算目标蒸发器出口温度Tj。该目标蒸发器出口温度Tj由下式求出，Tj＝蒸发温度Te+A(A由根据冷风/暖风的运行条件和压缩机的运行频率作成的图表决定)。
然后，在步骤S23判定排出温度Td是否超过了目标排出温度Tk，当判定排出温度Td超过了目标排出温度Tk时，进入步骤S24，另一方面，当判定排出温度Td为目标排出温度Tk以下时，进入步骤S28。
然后，在步骤S24判定蒸发器出口温度Ts是否超过了目标蒸发器出口温度Tj，当判定蒸发器出口温度Ts超过了目标蒸发器出口温度Tj时，进入步骤S25，通过控制部10a将主电动阀EV1从现在的开度再打开指定开度。另一方面，当在步骤S24判定蒸发器出口温度Ts为目标蒸发器出口温度Tj以下时，进入步骤S26，通过控制部10a将主电动阀EV1从现在的开度关闭指定开度，同时在步骤S27将旁通电动阀EV2从现在的开度再打开指定开度。然后返回图2的步骤S1。
另一方面，在步骤S28判定蒸发器出口温度Ts是否超过了目标蒸发器出口温度Tj，当判定蒸发器出口温度Ts为目标蒸发器出口温度Tj以下时，进入步骤S29，通过控制部10a将主电动阀EV1从现在的开度关闭指定开度。另一方面，当在步骤S28判定蒸发器出口温度Ts超过了目标蒸发器出口温度Tj时，进入步骤S30，通过控制部10a将主电动阀EV1从现在的开度再打开指定开度，同时在步骤S31将旁通电动阀EV2从现在的开度关闭指定开度。然后返回图2的步骤S1。
这样，在上述空调机中，具有与第1实施例的空调机相同的效果，同时通过将蒸发器出口温度Ts用于压缩机1的排出温度控制中，可提高在旁通管中流动的制冷剂量、即过冷却度的控制性。
在上述第1、第2实施例中，作为冷冻设备对空调机进行了说明，但本发明也适用于其他的冷冻设备。
而且，在上述第1、第2实施例中，对作为采用了R32的冷冻设备的空调机进行了说明，但用于冷冻设备中的制冷剂并不仅限于此，也可以是至少含有70重量％以上的R32的混合制冷剂。例如，既可以是R32制冷剂和CO2的混合制冷剂，R32制冷剂相对于CO2为70重量％以上、90重量％以下的混合制冷剂，也可以是R32制冷剂和R22的混合制冷剂，R32制冷剂相对于R22制冷剂为70重量％以上、90重量％以下的混合制冷剂。
而且，在上述第1、第2实施例中，对具备图1、图4所示的制冷剂回路和过冷却回路的作为冷冻设备的空调机进行了说明，但冷冻设备的结构当然并不仅限于此。例如，也可以如图6所示，结构为从图1的结构中除去桥接回路的冷冻设备。在这种情况下，仅在暖风运行时打开过冷却用电动阀EV2，将制冷剂旁通。而且，还可以如图7所示，结构为采用电磁阀61和毛细管62作为过冷却用减压机构以取代图1的过冷却用电动阀的冷冻设备。而且还可以如图8所示，具备经由旁通管35将来自过冷却热交换器11的气体制冷剂注入压缩机71的中间压部分的喷射回路。另外，在图6～图8中，与图1的冷冻设备相同的结构部赋予相同的附图标记。
(第3实施例)图9中示出作为本发明的冷冻设备的第3实施例的空调机制冷剂回路。该实施例使用R32制冷剂，具有顺序连接了压缩机101，四通切换阀104，室外热交换器102，膨胀阀103，阀126，室内热交换器105，阀125，气液分离器106、和储能器107的制冷剂回路。另外，具有室外热交换器102的室外单元121由联络配管连接在室内单元122上。
本实施例具有由微型机构成的控制部108，该控制部108与安装在压缩机101的吸入侧配管上的温度传感器113，安装在排出侧配管上的温度传感器112，安装在室外热交换器102上的温度传感器117，安装在室内热交换器105上的温度传感器115，检测室外气温的温度传感器111，和检测室内温度的温度传感器116相连接。
参照图10的流程对本实施例的控制部108的动作加以说明。首先，在步骤S101，判断空调机是否使用了R32制冷剂，当判断使用了R32制冷剂时，进入下一步骤S102。是否使用了R32制冷剂的判断也可以根据预先输入的信息判断。而且，在步骤S101判断为否的情况下，进入步骤S105，继续进行以往的控制。以往的控制是例如根据由温度传感器112获得的排出管温度Tdis进行的压缩机101和膨胀阀103的控制。
然后，在上述步骤S102，判断排出管温度Tdis是否为135℃～125℃内的指定值以上，若判断为上述指定值以上时，进入步骤S103，若判断不是为上述指定值以上时，进入步骤S105。
在步骤S103，通过检测过热SH(参照图13)检测压缩机101吸入侧的制冷剂湿度。即，检测作为从温度传感器113获得的压缩机101吸入侧的温度Tsuc和从温度传感器117或115获得的蒸发器温度(冷风时室内热交换器105的温度Tin)的差值的过热SH。然后，进行使压缩机101的转速增加的操作或打开膨胀阀103的操作的至少一种操作，使过热SH减少，增加湿度。因此，降低压缩机排出侧的制冷剂温度，避免可靠性降低或性能降低。
然后，进入步骤S104，判断上述过热SH是否为0.85～0.75内的指定值以上，若判断为上述指定值以上时，进入步骤S105，继续进行以往的控制。
另一方面，在步骤S104，若判断上述过热SH不是为0.85～0.75内的上述指定值以上(湿度过剩)时，进入步骤S106，减少压缩机101的转速，减少制冷剂的循环量。因此，仅使上述过热SH增加指定的值，即可减少湿度，将干度保持在适当值(0.85～0.75)。
然后，进入步骤S107，在次执行步骤S103、S104，使过热仅减少指定的值，进行排出管温度降低的操作，在过热降低到适当值(0.85～0.75)的情况下，返回步骤S106，使过热增加。另一方面，在步骤S107，若判断过热已为上述适当值(0.85～0.75)以上，进入步骤S108，缩小膨胀阀103，使过热减少，使湿度增加，降低排出温度Tdis，之后进入步骤S109。
在步骤S109再次进行步骤S103、S104的动作。即，进行使过热减少的操作，降低排出管温度，之后，若过热SH为可靠性充分的指定值(0.85～0.75)以上，则进入步骤S105，若过热SH未达到上述指定值，则返回步骤S106，再次执行使过热增加的操作。
这样，在本实施例中，当排出管温度达到指定值以上时，减少过热SH，增加湿度，降低排出管温度(步骤S102、S103)。然后，若判断该过热SH不足时，减少压缩机101的转速，使过热增加以使干度增加，直到可充分确保压缩机101的可靠性的适当值(0.85～0.75)。
通过这种控制，在可充分确保压缩机101的可靠性的范围内，降低压缩机101吸入的R32制冷剂的干度(过热)，可降低排出温度，避免可靠性(压缩机润滑性、磨损等)的降低或性能(暖风低温性能)降低，并可实现省能和低GWP。
另外，在上述实施例中，将干度(过热)的适当值设定成0.85～0.75的范围内，但也可以设定成0.65以上、0.70以上或0.75以上。而且，在上述实施例中，是根据过热控制压缩机101和膨胀阀103，也可以根据压缩机的排出管温度或过冷度(SC)控制压缩机和膨胀阀。而且，在上述实施例中，使用了R32制冷剂单体，但在使用至少含有70重量％以上的R32的混合制冷剂的情况下也可以获得同样的效果。
即，若是至少含有70重量％以上的R32的混合制冷剂，则成为凝拟共沸，可发挥R32制冷剂相对于R22制冷剂的长处(省能、低GWP)。
而且，作为压缩机，有高压汽室型和低压汽室型。高压汽室型是指压缩机的马达位于排出气体等的高压氛围中，低压汽室型是指压缩机的马达位于低压气体或液体等低压氛围下的状态的压缩机形式。在采用低压汽室型的压缩机的情况下，与采用高压汽室型的压缩机的情况相比，压缩机的排出温度仅低15℃～20℃。因此，在采用R32制冷剂的空调机中，在采用低压汽室型压缩机的情况下，将压缩机吸入的制冷剂的干度设定成0.65～0.95，将压缩机的排出温度控制在60～70℃。这样，可避免压缩机的可靠性或性能降低，同时可以在低GWP和省能的状态下实现低成本的空调机。
而且，在上述实施例中，控制部108控制成为蒸发器的室内热交换器105的出口处的制冷剂的过热度，增加室内热交换器105出口处的制冷剂湿度，防止室内热交换器105的风扇转子结露。另外，该结露的防止控制也可以用于R32和R125分别含有50wt％的混合制冷剂中，还可以适用于使用R407C(R32/R125/R134a23/25/52wt％)的情况下。
权利要求
1.一种冷冻设备，包括压缩机(1)、冷凝器(3、5)、主减压机构(EV1)和蒸发器(5、3)呈环状连接的制冷剂回路，配设在上述冷凝器(3、5)和上述主减压机构(EV1)之间的过冷却热交换器(11)，经由上述过冷却热交换器(11)将上述制冷剂回路的气体一侧和液体一侧旁通的旁通管(33、34)，和配设在上述旁通管(33、34)的上述过冷却热交换器(11)的上游侧上的过冷却用减压机构，其特征是，具备采用R32制冷剂或至少含有70重量％以上的R32制冷剂的混合制冷剂，检测上述压缩机(1)的排出温度的排出温度传感器(21)，判定由上述排出温度传感器(21)检测出的排出温度的排出温度判定部(10b)，根据上述排出温度判定部(10b)的判定结果控制上述过冷却用减压机构，控制在上述旁通管中流动的制冷剂量的控制部(10a)。
2.根据权利要求1所述的冷冻设备，其特征是，上述控制部(10a)以下述方式控制上述过冷却用减压机构，即，当上述排出温度判定部(10b)判定上述排出温度已超过上限设定值时，使在上述旁通管(33、34)中流动的制冷剂量增多地控制上述过冷却用减压机构，另一方面，当上述排出温度判定部(10b)判定上述排出温度低于下限设定值时，使在上述旁通管中流动的制冷剂量减少地控制上述过冷却用减压机构。
3.根据权利要求1所述的冷冻设备，其特征是，上述过冷却用减压机构为过冷却用电动阀(EV2)，具备检测上述冷凝器(3、5)的冷凝温度的冷凝温度传感器(22、23)，检测上述蒸发器(5、3)的蒸发温度的蒸发温度传感器(23、22)，根据由上述冷凝温度传感器(22、23)检测出的冷凝温度、由上述蒸发温度传感器(23、22)检测出的蒸发温度、和上述过冷却用电动阀(EV2)的开度计算目标排出温度的目标排出温度计算部(10c)，上述控制部(10a)使上述压缩机(1)的排出温度为上述目标排出温度地控制上述主减压机构(EV1)。
4.根据权利要求3所述的冷冻设备，其特征是，具备检测上述蒸发器(3、5)的蒸发器出口温度的蒸发器出口温度传感器(24、25)，上述控制部(10)根据由上述目标排出温度计算部(10c)计算出的目标排出温度和由上述蒸发器出口温度传感器(24、25)检测出的蒸发器出口温度，控制上述主减压机构(EV1)和上述过冷却用电动阀(EV2)。
5.一种冷冻设备，其特征是，压缩机(101)吸入干度为0.65以上的R32制冷剂或至少含有70重量％以上的R32的干度为0.65以上的混合制冷剂进行压缩。
6.一种冷冻设备，其特征是，压缩机(101)吸入干度为0.70以上的R32制冷剂或至少含有70重量％以上的R32的干度为0.70以上的混合制冷剂进行压缩。
7.一种冷冻设备，其特征是，压缩机(101)吸入干度为0.75以上的R32制冷剂或至少含有70重量％以上的R32的干度为0.75以上的混合制冷剂进行压缩。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的冷冻设备，其特征是，具备检测上述压缩机(101)的排出管温度，根据该排出管温度控制压缩机吸入的制冷剂的干度的控制机构(108)。
9.根据权利要求5至7中任一项所述的冷冻设备，其特征是，具备检测过热(SH)，根据该过热控制压缩机(101)吸入的制冷剂的干度的控制机构(108)。
10.根据权利要求5至7中任一项所述的冷冻设备，其特征是，具备检测过冷度(SC)，根据该过冷度控制压缩机(101)吸入的制冷剂的干度的控制机构(108)。
11.根据权利要求5至7中任一项所述的冷冻设备，其特征是，具备控制蒸发器(105、102)的出口的过热度的控制机构(108)。
12.一种冷冻设备，其特征是，压缩机为高压汽室型，该压缩机吸入干度为0.68以上的R32制冷剂或至少含有70重量％以上的R32的干度为0.68以上的混合制冷剂进行压缩，将该压缩机的排出温度设定成80～90℃。
13.一种冷冻设备，其特征是，压缩机为低压汽室型，该压缩机吸入干度为0.65以上的R32制冷剂或至少含有70重量％以上的R32的干度为0.65以上的混合制冷剂进行压缩，将该压缩机的排出温度设定成60～70℃。
全文摘要
一种冷冻设备,具备压缩机1、室内热交换器3、主电动阀EV1和室内热交换器5呈环状连接的制冷剂回路,采用R32制冷剂或至少含有70重量%以上的R32制冷剂的混合制冷剂。在室内热交换器3和主电动阀EV1之间配设过冷却热交换器11,通过旁通管33、34,经由过冷却热交换器11将制冷剂回路的气体一侧和液体一侧旁通。在旁通管33的过冷却热交换器11的上游侧配设过冷却用电动阀EV2。通过排出温度判定部10b判定由排出温度传感器21检测出的排出温度,根据其判定结果控制过冷却用电动阀EV2的开度,控制在旁通管33、34中流动的制冷剂量。因此,采用含有R32制冷剂的工作介质,可不降低效率地使压缩机的排出温度最佳化,并可提高COP和可靠性。
文档编号F25B13/00GK1379854SQ00814514
公开日2002年11月13日 申请日期2000年10月12日 优先权日1999年10月18日
发明者平良繁治, 田中顺一郎, 芝池幸治 申请人:大金工业株式会社