专利名称：冷冻装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及冷冻装置，特别是具有蒸气压缩式制冷剂回路的冷冻装置。
背景技术：
作为传统的设有蒸气压缩式制冷剂回路的冷冻装置之一，有用于楼房等的空气调节的空气调节装置。这样的空气调节装置主要具有热源机组；多个利用机组；在这些机组间连接的制冷剂气体连接配管及制冷剂液体连接配管。该空气调节装置的制冷剂气体连接配管及制冷剂液体连接配管是为连接热源机组和多个利用机组而设置，所以具有管道长、途中存在许多弯曲和分支的复杂的管道形状。为此，在更新空气调节装置时，大多只是更新热源机组及利用机组，而继续使用原有的制冷剂气体连接配管及制冷剂液体连接配管。
此外，传统的空气调节装置大多使用R22之类的HCFC系制冷剂。而构成这种空气调节装置的制冷剂回路的配管、机器等则要具有与工作制冷剂在常温下的饱和压力相适应的强度。但是，近年从环境问题考虑，正在将HCFC制冷剂转换为HFC系制冷剂或HC系制冷剂的组合。因此，用于楼房等空气调节的空气调节装置便将使用R22作为工作制冷剂的已有装置的热源机组及利用机组更新为使用饱和压力与R22近似的HFC系制冷剂R407C作为工作制冷剂的装置，并且继续使用已有装置的制冷剂气体连接配管及制冷剂液体连接配管。
另一方面，在上述空气调节装置中，希望提高冷冻效率降低电力消耗。为了满足这种需求，考虑使用具有比R22和R407高的饱和压力特性的HFC系制冷剂R410A和R32等。可是，如果要将410A或R32等制冷剂作为工作制冷剂使用，不仅是热源机组及利用机组，连制冷剂气体连接配管和制冷剂液体连接配管也必须更新为具有与这些饱和压力特性相适应的强度的配管，因此，设置施工等比以往更费事。
作为可解决该问题的空气调节装置，有公开于特开2002-106984号公报所记载的空气调节装置。该空气调节装置具有包括压缩机、热源侧热交换器及利用侧热交换器在内的制冷剂回路；以及与热源侧热交换器并列连接的热源侧辅助热交换器。而该空气调节装置在制冷运转时，当压缩机排出侧的制冷剂压力上升时，压缩机排出侧的制冷剂就会导入热源侧辅助热交换器进行冷凝，可以使从包括制冷剂液体连接配管在内的压缩机排出侧到利用侧热交换器之间的制冷剂回路的制冷剂压力降低。由此，既可以更新为用R410A作为工作制冷剂的热源机组及利用机组，又可继续使用原来的使用R22等作为工作制冷剂的的制冷剂液体连接配管。
但是，上述空气调节装置在压力上升时，通过使热源侧辅助热交换器工作而使制冷剂的冷凝能力暂时增加，以控制压缩机排出压力的上升，因此在热源侧热交换器和热源侧辅助热交换器的制冷剂冷凝温度未能充分降低时，在从包括制冷剂液体连接配管在内的热源侧热交换器到利用侧热交换器之间的制冷剂回路中流动的制冷剂压力即被减压到制冷剂液体连接配管的运转允许压力以下，有时只能冷凝到饱和状态或气液二相状态。因此，有可能降低各利用机组的制冷能力。
另外，如上所述，不仅是那些制冷剂气体连接配管和制冷剂液体连接配管与用R22或R407C等制冷剂的已有空气调节装置相同、而工作制冷剂更新为具有比R22和R407更高饱和压力特性的R410A和R32等的热源机组及利用机组，即使是在新设置空气调节装置时，有时也不能准备具有R410A和R32等高饱和压力特性的制冷剂气体连接配管和制冷剂液体连接配管。即使是在这样的情况下，在将被热源侧热交换器冷凝过的制冷剂减压后送往利用侧热交换器时，还必需防止利用机组的冷冻能力下降。
发明内容
本发明的目的在于在包括蒸气压缩式制冷剂回路的冷冻装置中，防止在将被热源侧热交换器冷凝过的制冷剂减压后送往利用侧热交换器时利用侧热交换器的冷冻能力下降。
技术方案1的冷冻装置是将具有压缩机和热源侧热交换器的热源机组及具有利用侧热交换器的利用机组，经过允许运转压力比构成热源机组的零件低的制冷剂连接配管连接，以构成蒸气压缩式主制冷剂回路，其特点是，具有第1膨胀机构和冷却器，第1膨胀机构用于将在所述热源侧热交换器冷凝后送往利用侧热交换器的制冷剂减压到压力低于制冷剂连接配管的允许运转压力，冷却器用于将在所述热源侧热交换器冷凝后送往所述利用侧热交换器的制冷剂冷却。
该冷冻装置可以将在热源侧热交换器冷凝的制冷剂经第1膨胀机构减压及经冷却器冷却后送往利用侧热交换器。因此，可以在将送往利用侧热交换器的制冷剂减压到低于制冷剂连接配管的运转允许压力的同时，保持过冷却状态。由此，可防止在将由热源侧热交换器冷凝的制冷剂减压后送往利用侧热交换器时利用侧热交换器的冷冻能力下降。
技术方案2的冷冻装置是在技术方案1中，还具有为了检测由第1膨胀机构减压后的制冷剂压力的压力检测机构。
该冷冻装置可以通过压力检测机构检测由第1膨胀机构减压后的制冷剂压力，所以可将第1膨胀机构与利用侧热交换器之间的制冷剂压力调节到所定的压力值。由此，可以防止在将由热源侧热交换器冷凝的制冷剂减压后送往利用侧热交换器时利用侧热交换器的冷冻能力下降。
技术方案3的冷冻装置是在技术方案2中，压力检测机构为压力传感器。
该冷冻装置由于压力检测机构为压力传感器，所以在冷冻装置的运转中，可以始终监视第1膨胀机构与利用侧热交换器之间的制冷剂压力。
技术方案4的冷冻装置是在技术方案2中，冷却器设在第1膨胀机构与利用侧热交换器之间。而且压力检测机构是设于第1膨胀机构与冷却器之间的热敏电阻。
用该冷冻装置时，在热源侧热交换器冷凝过的制冷剂被第1膨胀机构减压后成为饱和状态的制冷剂液体或二相流的制冷剂，并在送往冷却器而冷却到过冷却状态后，被送往利用侧热交换器。这里，设于第1膨胀机构和冷却器之间、由热敏电阻构成的压力检测机构对由第1膨胀机构减压后的制冷剂温度进行检测。由于被检测的制冷剂温度是饱和状态或气液二相状态的制冷剂温度，所以可从该温度换算出制冷剂的饱和压力。即，是用压力检测机构间接地检测由第1膨胀机构减压后的制冷剂压力。由此，可以稳定地控制第1膨胀机构和利用侧热交换器之间的制冷剂压力。
技术方案5的冷冻装置是在技术方案1或2中，主制冷剂回路具有将在热源侧热交换器冷凝过的制冷剂储存后将制冷剂送到第1膨胀机构的储液器。
该冷冻装置可以用储液器导入在热源侧热交换器冷凝过的制冷剂液体并暂时储存。由此，在热源侧热交换器冷凝过的制冷剂液体不会积存在热源侧热交换器内，可促进排出。
技术方案6的冷冻装置是在技术方案1或2中，冷却器是以在主制冷剂回路内流动的制冷剂作为冷却源的热交换器。
该冷冻装置以在主制冷剂回路内流动的制冷剂作为冷却源使用，所以不需要其它的冷却源。
技术方案7的冷冻装置是在技术方案6中，主制冷剂回路具有辅助制冷剂回路，该辅助制冷剂回路用于将在热源侧热交换器冷凝过的制冷剂的一部分减压后导入冷却器以与在主制冷剂回路流动的制冷剂进行热交换后，使经过热交换的制冷剂返回压缩机的吸入侧。
该冷冻装置由于将辅助制冷剂回路作为冷却器的冷却源使用，该辅助制冷剂回路可将在热源侧热交换器冷凝过的制冷剂的一部分减压到可返回吸入侧的制冷剂压力，所以可得到比在主制冷剂回路流动的制冷剂的温度低得多的冷却源。由此，可以将在主制冷剂回路流动的制冷剂冷却到过冷却状态。
技术方案8的冷冻装置是在技术方案7中，辅助制冷剂回路具有设在热源侧热交换器与冷却器之间的第2膨胀机构、及设在冷却器的出口侧的由热敏电阻构成的温度检测机构。
该冷冻装置由于具有第2膨胀机构和温度检测机构，所以可以根据由设在冷却器出口的温度检测机构测定的制冷剂温度来调节第2膨胀机构，以调节在冷却器流动的制冷剂流量。由此，能可靠地冷却在主制冷剂回路流动的制冷剂，同时使冷却器出口的制冷剂蒸发后返回压缩机。
技术方案9的冷冻装置是在技术方案1～8的任意一项中，在主制冷剂回路及所述辅助制冷剂回路流动的制冷剂具有比R407C高的饱和压力特性。
该冷冻装置可以将在热源侧热交换器冷凝过的制冷剂液体由第1膨胀机构减压后送往利用侧热交换器，所以即使是构成第1膨胀机构与利用侧热交换器之间的回路的配管、机器等的运转允许压力中有只能使用R407C在常温下的饱和压力程度的，也可将具有比R407C高的饱和压力特性的制冷剂作为工作制冷剂而使用。由此，即使是在将以R22或R47C为工作制冷剂的已有空气调节装置更新为工作制冷剂具有比R407C高的饱和压力特性的新设空气调节装置时，仍可继续使用已有装置的热源侧热交换器与利用侧热交换器之间的制冷剂液体连接配管。
图1是作为本发明一例冷冻装置的空气调节装置的制冷剂回路简图。
图2是制冷运转时空气调节装置的冷冻循环的莫里尔图。
图3是制热运转时空气调节装置的冷冻循环的莫里尔图。
图4是本发明变形例1的空气调节装置的制冷剂回路的简图。
图5是本发明变形例1的空气调节装置的制冷剂回路的简图。
具体实施例方式
以下，结合
作为本发明冷冻装置一例的空气调节装置。
(1)空气调节装置的整体构成图1是作为本发明一例冷冻装置的空气调节装置的制冷剂回路简图。空气调节装置1具有1台热源机组2、与之并列连接的多台(本实施形态为2台)利用机组5、用于连接热源机组2和利用机组5的制冷剂液体连接配管6及制冷剂气体连接配管7，是譬如用作楼房等的制冷制热的装置。
空气调节装置1在本实施形态中是将具有比R22或R47C等高的饱和压力特性的R410A作为工作制冷剂而使用。但工作制冷剂的种类不限于R41，也可以是R32等。另外，在本实施形态中，空气调节装置1是将已有的使用R22和R407C等的空气调节装置的热源机组及利用机组更新为热源机组2及利用机组5。即，制冷剂液体连接配管6及制冷剂气体连接配管7是继续使用原有的制冷剂液体连接配管及制冷剂气体连接配管，只可在R22和R407C的饱和压力特性以下运转。因此，使用R410A和R32等具有高饱和压力特性的工作制冷剂时，必须在制冷剂液体连接配管6及制冷剂气体连接配管7的允许运转压力以下运转。具体地说，就是制冷剂液体连接配管6及制冷剂气体连接配管7必须在不超过与R22和R407的常温饱和压力相对应的约3Mpa的运转压力的范围内使用。不过，构成热源机组2及利用机组5的机器、配管等可与R410A的常温饱和压力(约4MPa)相对应而设计。
(2)利用机组的构成利用机组5主要由利用侧膨胀阀51、利用侧热交换器52及连接它们的配管构成。在本实施形态中，利用侧膨胀阀51是为了进行制冷剂压力的调节和制冷剂流量的调节等而与利用侧热交换器52的液体侧连接的电动膨胀阀。在本实施形态中，利用侧热交换器52是交叉翅片式热交换器，是为和室内的空气进行热交换的。在本实施形态中，利用机组5具有将室内的空气往机组内取入、送出的风机(无图示)，并可使室内的空气与在利用侧热交换器52流动的制冷剂进行热交换。
(3)热源机组的构成热源机组2主要由压缩机21、油分离器22、四通转换阀23、热源侧热交换器24、电桥电路25、储液器26、热源侧膨胀阀27、冷却器28、第1辅助制冷剂回路29、液体侧隔离阀30、气体侧隔离阀41、第2辅助制冷剂回路42、连接这些的配管而构成。
压缩机2在本实施形态中是电动机驱动的涡旋式压缩机，用于将吸入的制冷剂气体体压缩。
油分离器22设在压缩机22的排出侧，是为了将包含在压缩、排出的制冷剂气体体中的油进行气液分离的容器。在油分离器22中分离的油通过回油管43返回到压缩机21的吸入侧。
四通转换阀23是为了在进行制冷运转和制热运转转换时，转换制冷剂流动方向的阀。在制冷运转时，可在将油分离器22的出口和热源侧热交换器24的气体侧连接的同时将压缩机21的吸入侧和制冷剂气体连接配管7侧连接(参照图1的四通转换阀的实线)，在制热运转时，可在将油分离器22的出口和制冷剂气体连接配管7连接的同时将压缩机21的吸入侧和热源侧热交换器24连接(参照图1的四通转换阀的虚线)。
热源侧热交换器24，在本实施形态中是交叉翅片管式热交换器，用于将空气作为热源与制冷剂进行热交换。在本实施形态中，热源机组2具有将室外的空气往机组内取入、送出的风机(无图示)，可使室外的空气与在热源侧热交换器24流动的制冷剂进行热交换。
储液器26是用于将在热源侧热交换器24与利用侧热交换器52之间流动的制冷剂暂时储存的容器。储液器26在容器上部具有入口，在容器下部具有出口。储液器26的入口及出口分别通过电桥电路25与热源侧热交换器24和冷却器28之间的制冷剂回路连接。另外，在储液器26的出口与电桥电路25之间连接有热源膨胀阀27。在本实施形态中，热源侧膨胀阀27是为了进行热源侧热交换器24与利用侧热交换器52之间的制冷剂压力调节或制冷剂流量调节等的电动膨胀阀。
电桥电路25是由在热源侧热交换器24和冷却器28之间连接的4个单向阀25a～25d构成的回路，无论是在热源侧热交换器24和利用侧热交换器52之间的制冷剂回路中流动的制冷剂从热源侧热交换器24侧流入储液器26，还是从利用侧热交换器52侧流入储液器26，都能使制冷剂从储液器26的入口侧流入储液器26内，且使制冷剂液体从储液器26的出口返回到热源侧热交换器24和利用侧热交换器52之间的制冷剂回路。具体地说，单向阀25a将从利用侧热交换器52侧向热源侧热交换器24流动的制冷剂导向储液器26的入口。单向阀25b将从热源侧热交换器24侧向利用侧热交换器52流动的制冷剂导向储液器26的入口。单向阀25c可使从储液器26的出口通过热源侧膨胀阀27而流动的制冷剂返回利用侧热交换器52侧。单向阀25d可使从储液器26的出口通过热源侧膨胀阀27而流动的制冷剂返回热源侧热交换器24侧。这样，从热源侧热交换器24和利用侧热交换器52之间的制冷剂回路流入储液器26的制冷剂始终是从储液器26的入口流入，并从储液器26的出口返回热源侧热交换器24和利用侧热交换器25之间的制冷剂回路。
冷却器28是将在热源侧热交换器24冷凝后送往利用侧热交换器52的制冷剂加以冷却的热交换器。另外，在冷却器28的利用侧热交换器52侧(出口侧)设有对利用侧热交换器52和热源侧膨胀阀27之间的制冷剂压力(减压后的制冷剂压力)进行检测的第1压力检测机构31。在本实施形态中，第1压力检测机构31是压力传感器。热源侧膨胀阀27进行开度调节，以使第1压力检测机构31测定的制冷剂压力值为所定的压力值。
液体侧隔离阀30及气体侧隔离阀41分别与制冷剂液体连接配管6及制冷剂气体连接配管7连接。制冷剂液体连接配管6将利用机组5的利用侧热交换器52的液体侧与热源机组2的热源侧热交换器24的液体侧之间进行连接。制冷剂气体连接配管7将利用机组5的利用侧热交换器52的气体侧与热源机组2的四通转换阀23之间进行连接。这里，将由以上说明的利用侧膨胀阀51、利用侧热交换器52、压缩机21、油分离器23、热源侧热交换器4、电桥电路25、储液器26、热源侧膨胀阀27、冷却器28、液体侧隔离阀30及气体侧隔离阀41依次连接而成的制冷剂回路作为空气调节装置1的主制冷剂回路10。
以下说明设在热源机组2的第1辅助制冷剂回路29及第2辅助制冷剂回路42。
第1辅助制冷剂回路29用于在将储液器26的出口的制冷剂的一部分减压以导入冷却器28而与向利用侧热交换器52流动的制冷剂进行热交换后，使经过热交换的制冷剂返回压缩机21的吸入侧。具体地说，第1辅助制冷剂回路29具有从连接储液器26的出口和热源侧膨胀阀27的回路分支而通往冷却器28的第1分支回路29a、设在第1分支回路29a的辅助侧膨胀阀29b、从冷却器28的出口与压缩机21的吸入侧合流的第1合流回路29c、设在第1合流回路29c的第1温度检测机构29d。
辅助侧膨胀阀29b是用于对流向冷却器28的制冷剂流量进行调节的电动膨胀阀。第1温度检测机构29d是为了测量冷却器28出口的制冷剂温度而设的热敏电阻。辅助侧膨胀阀29d的开度是根据第1温度检测机构29d测量的制冷剂温度而进行调节。具体地说，是由第1温度检测机构29d和无图示的热源侧热交换器24的制冷剂温度的过热度控制而进行调节。由此使冷却器28出口的制冷剂完全蒸发后返回到压缩机21的吸入侧。
第2辅助制冷剂回路42是设在主制冷剂回路10的四通转换阀23和利用侧热交换器52之间，可使在压缩机21压缩后送往利用侧热交换器52的制冷剂的一部分冷凝后返回主制冷剂回路10。第2辅助制冷剂回路42主要具有将在压缩机21压缩后送往利用侧热交换器52的制冷剂的一部分从主制冷剂回路10分支的第2分支回路42a、可使分支后的制冷剂冷凝的冷凝器42b、可使冷凝后的制冷剂返回主制冷剂回路10的第2合流回路42c。在本实施形态中，冷凝器42b是以空气作为热源而与制冷剂进行热交换的热交换器。
在冷凝器42b的第2合流回路42c侧设有使通往冷凝器42b的制冷剂流流通/断开的冷凝器开闭阀42d。冷凝器开闭阀42d是可调节流入冷凝器42b的制冷剂流量的电动膨胀阀。
在第2合流回路42c设有检测冷凝器42b的第2合流回路42c侧(出口侧)的制冷剂压力的第2压力检测机构42e。在本实施形态中，第2压力检测机构42e是压力传感器。冷凝器开闭阀42d受到开度调节，以使第2压力检测机构42e测定的制冷剂压力值为所定的压力值以下。
此外，第2辅助制冷剂回路42还具有将冷凝器42分流、以使制冷剂从压缩机21流向利用侧热交换器52的分流回路42f。而且在与主制冷剂回路10的第2分支回路42a间的连接部和与第2合流回路42c间的连接部之间设有只允许从利用侧热交换器52往压缩机21流动的止回机构44。在本实施形态中，止回机构44是单向阀。在分流回路42设有相当于冷凝器开闭阀42d及冷凝器42b的压力损失的毛细管42g，以通过冷凝器开闭阀42d的开度调节来确保流入冷凝器42b的制冷剂流量。
(4)空气调节装置的动作以下，结合图1～图3说明空气调节装置1的动作。这里，图2是空气调节装置1在制冷运转时的冷冻循环的莫里尔图，图3是空气调节装置1在制热运转时的冷冻循环的莫里尔图。
①制冷运转首先，说明制冷运转。制冷运转时，四通转换阀23是如图1的实线所示的状态，即，压缩机21的排出侧与热源侧热交换器24的气体侧连接，而压缩机24的吸入侧与利用侧热交换器52的气体侧连接。另外，液体侧隔离阀30、气体侧隔离阀41打开，利用侧膨胀阀51为使制冷剂减压而受到开度调节。热源侧膨胀阀27为将第1压力检测机构31的制冷剂压力控制在所定的压力值而经过开度调节。辅助侧膨胀阀29b因第1温度检测机构29d和无图示的热源侧热交换器24的制冷剂温度的过热度控制的作用而受到开度调节。这里，第2辅助制冷剂回路42的冷凝器开闭阀42d被关闭。由此，从利用侧热交换器52流向压缩机21的制冷剂主要是通过止回机构44而流动。
在该主制冷剂回路10及辅助制冷剂回路29、42的状态下，一旦热源机组2的风机(无图示)、利用机组5的风机(无图示)及压缩机21启动，制冷剂气体即被吸入压缩机21并从压力PS1压缩到Pd1后，被送到油分离器22并被气液分离成为油和制冷剂气体(参照图2的点A1、B1)。之后，经过压缩的制冷剂气体经由四通转换阀23被送到热源侧热交换器24，与外气热交换后冷凝(参照图2的点C1)。该冷凝后的制冷剂液体通过电桥电路25的单向阀25b流入储液器26。而制冷剂液体在被临时储存于储液器26后，在热源侧膨胀阀27中从比制冷剂液体连接配管6的运转允许压力Pa1高的压力Pd1减压到比压力Pa1低的压力Pe1(参照图2的点D1)。此时，减压后的制冷剂成为气液二相的状态。该减压后的制冷剂在冷却器28中与在第1辅助制冷剂回路29侧流动的制冷剂进行热交换而冷却成为过冷却液(参照图2的点E1)，并经由液体侧隔离阀30及制冷剂液体连接配管6送到利用机组5。送到利用机组5的制冷剂液体在利用侧膨胀阀5 1减压后(参照图2的点F1)，在利用侧热交换器52与室内空气热交换后蒸发(参照图2的点A1)。该蒸发的制冷剂气体经由制冷剂气体连接配管7、气体侧隔离阀41、止回机构44及四通转换阀23，再度被吸入压缩机22。这里，在第1压力检测机构31测量的压力因热源侧膨胀阀27的开度调节而被控制在所定的压力值(即压力Pe1)。另外，储存于储液器26的一部分制冷剂液体被设在第1辅助制冷剂回路29的第1分支回路29a的辅助侧膨胀阀29b减压到压力Ps1附近，然后被导入冷却器28并与在主制冷剂回路1侧流动的制冷剂进行热交换后蒸发。蒸发的制冷剂通过第1合流回路29c返回压缩机21的吸入侧。由此，就将制冷剂压力减压调节到比制冷剂液体连接配管6的运转允许压力Pa1低的压力Pe1的，同时使制冷剂液体成为充分的过冷却状态后供给利用侧热交换器52进行制冷运转。
②制热运转以下说明制热运转。制热运转时，四通转换阀23是如图1虚线所示的状态，即，压缩机21的排出侧与利用侧热交换器52的气体侧连接，而压缩机21的吸入侧与热源侧热交换器24的气体侧连接。另外，液体侧隔离阀30、气体侧隔离阀41打开，利用侧膨胀阀51及热源侧膨胀阀25受到开度调节，以将制冷剂减压。这里，辅助侧膨胀阀29b被关闭，成为不使用第1辅助制冷剂回路的状态。第2辅助制冷剂回路42的冷凝器开闭阀42d为将第2压力检测机构42e的制冷剂压力控制在所定的压力值而已经过开度调节。
在该主制冷剂回路10及辅助制冷剂回路29、42的状态下，一旦热源机组2的风机(无图示)、利用机组5的风机(无图示)及压缩机21启动，制冷剂气体即被吸入压缩机21并从压力PS2压缩到Pd2，然后被送到油分离器22而被气液分离成为油和制冷剂气体(参照图3的点A2、B2)。之后，经过压缩的制冷剂气体经由四通转换阀23送到利用机组5侧。这里，制冷剂气体由于设在四通转换阀23与气体侧隔离阀41之间的止回机构44而断流，经由第2辅助制冷剂回路42而流向利用机组5侧。
制冷剂气体流入第2分支回路42a后，被分流为通过第2辅助制冷剂回路42的分流回路42f返回第2合流回路42c的支流和通过冷凝器42b及冷凝器开闭阀42d返回合流回路42c的支流。在分流回路42f中流动的制冷剂气体被毛细管42g稍微减压后返回第2合流回路42c(参照图3的点C2)。另一方面，在冷凝器42b中流入与冷凝器开闭器42d的开度对应的流量的制冷剂气体，与外气热交换而被冷凝成为制冷剂液体后返回第2合流回路42c(参照图3的点H2、I2)。返回第2合流回路并被混合的制冷剂气体，由于冷凝器42b中的制冷剂气体冷凝使制冷剂气体体积减少而产生的减压作用，从在第2分支回路42a中流动的制冷剂气体的压力Pa2变成比制冷剂气体连接配管7的运转允许压力Pa2低的压力Pd2的制冷剂气体后，返回主制冷剂回路10并被送到利用侧热交换器52(参照图3的点D2)。这里，冷凝器开闭器42d根据设于第2合流回路42c的第2压力检测机构42e测定的制冷剂压力而受到开度调节，以成为压力Pe2，实现冷凝器42b中制冷剂气体的冷凝量、即送往利用侧热交换器52的制冷剂气体的压力控制。另外，通过该减压控制而减压后的制冷剂气体的状态(图3的点D2)位于压缩机21的制冷剂压缩工序的线上(连接图3的点A2和点B2的线上)附近。这表示由于该减压控制可以得到与用压缩机压缩到Pe2时的制冷剂温度大致相同的温度。由此，要送往利用侧热交换器52的制冷剂气体的制冷剂温度与用压缩机21压缩到压力Pe2时的制冷剂温度相同。
要送到利用侧热交换器52的制冷剂气体在如上述那样减压到压力Pe2后返回主制冷剂回路10，并通过气体侧隔离阀41及制冷剂气体连接配管7送到利用机组5。而送到利用机组5的制冷剂气体在利用侧热交换器52与室内空气热交换后冷凝(参照图3的点E2)。该冷凝后的制冷剂液体由利用侧膨胀阀51减压到压力Pf2后(参照图3的点F2)，经由制冷剂连接配管6送到热源机组2。送到热源机组2的制冷剂液体由热源侧膨胀阀25减压到压力Ps2后(参照图3的点G2)，由热源侧热交换器24与外气热交换后蒸发(参照图3A2)。该蒸发的制冷剂气体经由四通转换阀23再度被压缩机21吸入。这样，在将制冷剂压力减压调节到比制冷剂液体连接配管7的运转允许压力Pa2低的压力Pe2的同时，将制冷剂气体的制冷剂温度调节到与用压缩机21压缩而得到的制冷剂温度相同后供给利用侧热交换器52进行制热运转。
(5)本实施形态空气调节装置的特征本实施形态的空气调节装置1具有以下特征。
①制冷运转时的特征本实施形态的空气调节装置1可以将在热源侧热交换器24冷凝的制冷剂经热源侧膨胀阀27减压操作及冷却器28的冷却操作后送到利用侧热交换器52。因此，可以在将要送往利用侧热交换器52的制冷剂减压的同时保持过冷却状态。另外，由于可以用第1压力检测机构31对用热源侧膨胀阀27减压后的制冷剂压力进行检测，所以可将热源侧膨胀阀27和利用侧热交换器52之间的制冷剂压力调节到所定的压力值(图2的压力Pe1)。由此，在将由热源侧热交换器24冷凝后的制冷剂经减压后送往利用侧热交换器52时，可以稳定地控制制冷剂压力，同时防止利用侧热交换器52的制冷能力降低。在本实施形态中，如图2所示，减压后的热函差he1比用热源侧膨胀阀27减压前的热函差hd1大，所以每个制冷剂单位流量的制冷能力大。
由于空气调节装置1的第1压力检测机构31为压力传感器，所以在制冷运转中，可以经常监视热源侧膨胀阀27和利用侧热交换器52之间的制冷剂压力，提高控制制冷剂压力的可靠性。
另外，空气调节装置1可以用热源侧膨胀阀27将在热源侧热交换器24冷凝后的制冷剂液体减压到比制冷剂液体连接配管6的运转允许压力Pa1低的压力Pe1后送往利用侧热交换器52，所以即使如本实施形态那样，构成热源侧膨胀阀27和利用侧热交换器52之间的回路的配管、机器等的运转允许压力只能是R407C在常温下的饱和压力程度以下，也可将具有比R407C高的饱和压力特性的制冷剂作为工作制冷剂使用。由此，在如本实施形态那样将R22或R47C作为工作制冷剂使用的已有空气调节装置中，即使是更新为工作制冷剂具有比R407C更高的饱和压力特性的新空气调节装置1，也可以继续使用已有装置的制冷剂连接配管6。
由于空气调节装置1具有将在热源侧热交换器24冷凝的制冷剂储存后送到热源侧膨胀阀27的储液器26，所以在热源侧热交换器24冷凝的制冷剂液体不会原封不动地储存在热源侧热交换器24，而可以促进排出。由此，可以减少热源侧热交换器24内的液体，促进热交换。
由于空气调节装置1可以在过冷却状态下将制冷剂液体送到利用侧热交换器52，所以无论是如本实施形态那样分支为多个利用机组5，还是具有从热源机组2到利用机组5的高低差，制冷剂都可以保持液态而不易产生偏流。
由于空气调节装置1的冷却器28是以在主制冷剂回路流动10内的制冷剂为冷却源的热交换器，所以不需要其它的冷却源。在本实施形态中，是将由第1辅助制冷剂回路29导入冷却器28的制冷剂作为冷却源。第1辅助制冷剂回路29将在热源侧热交换器24冷凝的制冷剂的一部分减压到可返回压缩机21的吸入侧的制冷剂压力，以此作为冷却源使用，并可得到比在主制冷剂回路10侧流动的制冷剂温度低得多的冷却源，因此可将在主制冷剂回路10侧流动的制冷剂冷却到过冷却状态。再有，第1辅助制冷剂回路29具有辅助侧膨胀阀29b和设于冷却器28的出口的第1温度检测机构29d，所以可根据第1温度检测机构29d测定的制冷剂温度进行辅助侧膨胀阀29b的开度调节，以调节在冷却器28流动的制冷剂流量。由此，能可靠地将在主制冷剂回路10流动的制冷剂冷却，同时使冷却器28出口的制冷剂蒸发后返回压缩机21。
②制热运转时的特征本实施形态的空气调节装置1在制热运转时，可以用第2辅助制冷剂回路42使在压缩机21压缩后要送往利用侧热交换器52的制冷剂的一部分冷凝，以使要送往利用侧热交换器52的制冷剂压力降低。由此，可稳定地控制要送往利用侧热交换器52的制冷剂的压力。在本实施形态中，第2辅助制冷剂回路42具有冷凝器42b，用该冷凝器42b可使要送往利用侧热交换器52的制冷剂冷凝而减少制冷剂气体的体积，由此进行减压，所以能可靠且反应快地使制冷剂压力降低。另外，第2辅助制冷剂回路42具有可使通往冷凝器42b的制冷剂流流通和断流的冷凝器开闭阀42d，所以还可适时地使通往冷凝器42b的制冷剂流流通或断流。再有，在第2辅助制冷剂回路42的第2合流回路42c设有对冷凝器42b和利用侧热交换器52之间的制冷剂压力进行检测的第2压力检测机构42e，所以可稳定地控制送往利用侧热交换器52的制冷剂压力。
一旦用第2辅助制冷剂回路42进行压力控制，减压控制后的状态(参照图3的点D2)即位于压缩机21的压缩工序的的线上(图3中连接A2和B2的线上)附近。由于该减压控制，可使要送到利用侧热交换器52的制冷剂气体温度变为与用压缩机21压缩到Pe2时的制冷剂温度同等的制冷剂温度，所以容易确保所希望的制热负荷。
另外，空气调节装置1还具有设于第2辅助制冷剂回路42的分流回路42f和设于主制冷剂回路10的止回机构44，所以在将制冷剂从压缩机21送往利用侧热交换器52时，可以使制冷剂通过辅助制冷剂回路42流动，在将制冷剂从利用侧热交换器52送往压缩机21时，可以使制冷剂通过主制冷剂回路10的止回机构44流动。由此，可以转换制冷运转时和制热运转时制冷剂气体的流道。
如图3所示，空气调节装置1可以通过第2辅助制冷剂回路42使从压缩机21送往利用侧热交换器52的制冷剂气体的一部分冷凝，以使送往利用侧热交换器52的制冷剂气体减压到比制冷剂气体连接配管7的运转允许压力Pa2低的压力Pe2，所以即使是如本实施形态那样，构成压缩机21和利用侧热交换器52之间的回路的配管、机器等的运转允许压力只能是R407C在常温下的饱和压力程度，也可将具有比R407C高的饱和压力特性的制冷剂作为工作制冷剂而使用。由此，在如本实施形态那样将R22或R47C作为工作制冷剂使用的已有的空气调节装置中，即使是更新为所用工作制冷剂具有比R407C高的饱和压力特性的新空气调节装置1，也可以继续使用已有装置的制冷剂连接配管7。
(6)变形例1前述实施形态是在空气调节装置1的热源机组2内的冷却器28和液体侧隔离阀30之间设有由压力传感器构成的第1压力检测机构31，但也可如图4所示，空气调节装置101的热源机组102在电桥电路25和冷却器28之间设有由热敏电阻构成的第1压力检测机构131。空气调节装置101的其它构成与空气调节装置1相同，故省略说明。
采用空气调节装置101，在热源侧热交换器24冷凝的制冷剂由热源侧膨胀阀27减压成为饱和状态的制冷剂液体或二相流的制冷剂，并送往冷却器28冷却到过冷却状态后，被送往利用侧热交换器52。这里，设于热源侧膨胀阀27和冷却器28之间、由热敏电阻构成的第1压力检测机构131对在热源侧膨胀阀27减压后的制冷剂温度进行测定。由于该被测定的制冷剂温度是饱和状态或气液二相状态的制冷剂的温度，所以可从该温度换算成制冷剂的饱和压力。即，是用第1压力检测机构131间接地测定由热源侧膨胀阀27减压后的制冷剂压力。由此，与前述实施形态同样，可以稳定地控制热源侧膨胀阀27和利用侧热交换器52之间的制冷剂压力。
(7)变形例2在前述实施形态中，在空气调节装置1的热源机组2内的第2辅助制冷剂回路42具有空冷式冷凝器42b，但是，也可如图5所示，空气调节装置201包括设有第2辅助制冷剂回路242的热源机组202，该第2辅助制冷剂回路242设有以在主制冷剂回路流动210的制冷剂为冷却源的冷凝器242b。这里，冷凝器242b的冷却源与冷却器28的冷却源同样，是在第1辅助制冷剂回路229的辅助侧膨胀阀229减压的制冷剂。
第1辅助制冷剂回路229主要由第1分支回路229a和第1合流回路229c构成，第1分支回路229a从将储液器26的出口和热源侧膨胀阀27连接的回路分支而通往冷却器28及冷凝器242b，第1合流回路229c从冷却器28的出口及冷凝器242b的出口与压缩机21的吸入侧合流。第1分支回路229a具有主分支回路229a、设在主分支回路229a的辅助侧膨胀阀229b、设在辅助侧膨胀阀229b的下流侧并与冷却器28的入口连接的冷却器侧分支回路229c、设在辅助侧膨胀阀229b的下流侧并与冷凝器242b的入口连接的冷凝器侧分支回路229e。冷却器侧分支回路229c具有使通往冷却器28的制冷剂流流通/断流的分支开闭阀229d。冷凝器侧分支回路229e使通往冷凝器242b的制冷剂流流通/断流的分支开闭阀229f。第1合流回路229c具有与压缩机21的吸入侧合流的主合流回路229i、从冷却器28的出口与主合流回路229i合流的冷却器侧合流回路229c、从冷凝器242b的出口与主合流回路229i合流的冷凝器侧合流回路229h、设于主合流回路229i的第1温度检测机构229j。另外，空气调节装置201的其它构成与空气调节装置1相同，故省略说明。
空气调节装置201为了可以使用冷却器28而将分支开闭阀229d置于开，为了不使用冷凝器242b而将分支开闭阀229f置于闭，然后通过制冷运转，可以进行与空气调节装置1同样的制冷运转。另外，为了不使用冷却器28而将分支开闭阀229d置于闭，为了可以使用冷凝器242b而将分支开闭阀229f置于开，然后，通过制热运转可以进行与空气调节装置1同样的制热运转。即，通过根据运转方式进行分支开闭阀229d、229f的切换操作，可以稳定地进行主制冷剂回路21的压力控制。
(8)其它以上，结合附图对本发明实施形态作了说明，但具体的构成不限于这些实施形态，在不脱离本发明宗旨的范围内可变更。
①在前述实施形态中，作为空气调节装置的热源机组是使用以外气为热源的空冷式热源机组，但也可以使用水冷式或冰储热式的热源机组。
②在前述实施形态中，第2压力检测机构是使用压力传感器，但也可以是压力开关。这样，控制反应快。另外，冷凝器开闭阀也可以不是电动膨胀阀，而是无节流功能的电磁阀。这样与使用感电动膨胀阀的情况相比虽然不能得到灵活地控制反应，但可得到迅速的控制反应。
③在前述实施形态中，分流回路中设有毛细管，但只要能够确保压力损失即可，因此也可只缩小分流回路部分的配管径。
④在前述实施形态中，压缩机的排出压力始终比制冷剂液体连接配管和制冷剂气体连接配管的压力高，但也可以与压缩机的变频器控制等的容量控制组合起来控制。譬如，通常采用压缩机的容量控制，使得用压缩机的排出压力传感器等测定的制冷剂压力比制冷剂液体连接配管和制冷剂气体连接配管的允许运转压力低，并且只在第1及第2压力检测机构检测出的压力接近制冷剂液体连接配管和制冷剂气体连接配管的允许运转压力时，才打开热源侧膨胀阀和冷凝器开闭阀，以使制冷剂压力降低。
⑤在前述实施形态中，是将已有的使用R22和R407C等的空气调节装置的热源机组及利用机组更新为热源机组2及利用机组5，并且继续使用只可在R22和R407C的的饱和压力特性以下运转的已有制冷剂液体连接配管及制冷剂气体连接配管，但不限于此。譬如在新设置空气调节装置时，有时未能准备具有R410A或R32等高饱和压力特性的制冷剂气体连接配管和和制冷剂液体连接配管，在这种情况下，也能与前述实施形态同样地采用本发明。这样就可采用能够在现场准备的制冷剂气体连接配管和制冷剂液体连接配管，构成以具有R410A或R32等高饱和压力特性的制冷剂为工作制冷剂的空气调节装置。
利用本发明，可将在热源侧热交换器冷凝的制冷剂在经过第1膨胀机构的减压操作及冷却器的冷却操作后送到利用侧热交换器，所以在将由热源侧热交换器冷凝后的制冷剂减压后送到利用侧热交换器时，可以防止利用侧热交换器的冷冻能力下降。
权利要求
1.一种冷冻装置(1、101、201)，具有压缩机(21)和热源侧热交换器(24)的热源机组(2、102、202)与具有利用侧热交换器(52)的利用机组(5)，经过允许运转压力比构成所述热源机组的零件低的制冷剂连接配管(6)而连接，构成蒸气压缩式主制冷剂回路(10、110、210)，其特征在于，具有将在所述热源侧热交换器冷凝后被送往所述利用侧热交换器的制冷剂减压到压力比所述制冷剂连接配管的允许运转压力低的第1膨胀机构(27)；将在所述热源侧热交换器冷凝后被送往利用侧热交换器的制冷剂冷却的冷却器(28)。
2.根据权利要求1所述的冷冻装置(1、101、201)，其特征在于，还具有对用所述第1膨胀机构减压后的制冷剂压力进行检测的压力检测机构(31、131)。
3.根据权利要求2所述的冷冻装置(1、201)，其特征在于，所述压力检测机构(31)是压力传感器。
4.根据权利要求2所述的冷冻装置(101)，其特征在于，所述冷却器(28)设在所述第1膨胀机构(27)与所述利用侧热交换器(52)之间，所述压力检测机构(131)是设在所述第1膨胀机构与所述冷却器之间的热敏电阻。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的冷冻装置(1、101、201)，其特征在于，所述主制冷剂回路(1、110、210)具有将在所述热源侧热交换器(24)冷凝过的制冷剂储存后将制冷剂送到所述第1膨胀机构(27)的储液器(26)。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的冷冻装置(1、101、201)，其特征在于，所述冷却器(28)是以在所述主制冷剂回路(10、110、210)内流动的制冷剂作为冷却源的热交换器。
7.根据权利要求6所述的冷冻装置(1、101、201)，其特征在于，所述主制冷剂回路(10、110、210)具有将在所述热源侧热交换器(24)冷凝过的制冷剂的一部分减压后导入所述冷却器(28)、以与在所述主制冷剂回路流动的制冷剂进行热交换后、使经过热交换的制冷剂返回所述压缩机(21)的吸入侧的辅助制冷剂回路(29、229)。
8.根据权利要求7所述的冷冻装置(1、101、201)，其特征在于，所述辅助制冷剂回路(29、229)具有设在所述热源侧热交换器(24)与所述冷却器(28)之间的第2膨胀机构(29b、229b)、及设在所述冷却器出口侧的由热敏电阻构成的温度检测机构(29d、229j)。
9.根据权利要求1～8中任意一项所述的冷冻装置(1、101、201)，其特征在于，在所述主制冷剂回路(10、110、210)及所述辅助制冷剂回路(29、229)流动的制冷剂具有比R407C高的饱和压力特性。
全文摘要
一种包括蒸气压缩式制冷剂回路的冷冻装置，在将由热源侧热交换器冷凝的制冷剂减压后送到利用侧热交换器时，可以防止利用侧热交换器的冷冻能力下降。空气调节装置(1)具有已有装置的制冷剂液体连接配管(6)及制冷剂气体连接配管(7)、主制冷剂回路(10)、热源侧膨胀阀(27)、冷却器(28)、第1压力检测机构(31)。主制冷剂回路(10)包括压缩机(21)、热源侧热交换器(24)、利用侧热交换器(52)。热源侧膨胀阀(27)将在热源侧热交换器(24)冷凝后送到利用侧热交换器(52)的制冷剂减压。冷却器(28)将在热源侧热交换器(24)冷凝后送到利用侧热交换器(52)的制冷剂冷却。第1压力检测机构(31)对由热源侧膨胀阀(27)减压后的制冷剂的压力进行检测。
文档编号F25B13/00GK1568416SQ0380128
公开日2005年1月19日 申请日期2003年7月22日 优先权日2002年8月2日
发明者松冈弘宗, 水谷和秀 申请人:大金工业株式会社