专利名称：冷冻装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种冷冻装置，尤其涉及一种具有蒸汽压缩式制冷剂回路的冷冻装置。
背景技术：
作为过去具有蒸汽压缩式制冷剂回路的冷冻装置的空调装置，有一种常应用于高层建筑的空气调节。该类空调装置主要包含热源单元，多个利用单元，将这些单元之间连接的制冷气体连接配管以及制冷液体连接配管。由于该空调装置的制冷气体连接配管以及制冷液体连接配管要将热源单元与多个利用单元连接，因而使配管长度很长，形成了途中多弯曲多分歧的复杂配管形状。因此，更新空调装置时，大多只更新热源单元以及利用单元，而继续沿用已有装置的制冷气体连接配管以及制冷液体联接配管。
另外，以往的空调装置大多采用R22一类的HCFC系制冷剂。在构成该种空调装置制冷剂回路的配管、机器等内，必须采用强度能够适应工作制冷剂在常温下饱和压力的部件。然而，考虑到近年来的环境问题，已开始将HCFC系制冷剂替换成HFC系制冷剂或HC系制冷剂。因此，应用于高层建筑中的空调装置把以R22作为工作制冷剂的已有装置的热源单元以及利用单元更新为以与R22的饱和压力特性相近的HFC系制冷剂R407C为工作制冷剂的装置，并继续沿用已有装置的制冷气体连接配管与制冷液体连接配管。
另一方面，上述空调装置中，希望能提升冷冻效率并降低消耗电力，为了满足该需求，考虑采用饱和压力特性高于R22与R407C的HFC系制冷剂R410A与R32等。然而，如果将R41A和R32等制冷剂作为工作制冷剂使用，不仅是热源单元以及利用单元，连制冷气体连接配管以及制冷液体连接配管都必须更新为强度适应其饱和压力特性的配管，因此会增加设置工程等的复杂性。
作为解决该问题的空调装置，特开2002-106984号公报记载了一种空调装置。该空调装置具有包含压缩机、热源侧主热交换器以及利用侧热交换器的制冷剂回路；与热源侧热交换器并列连接的热源侧辅助热交换器。该空调装置在制冷运转时，若压缩机排出侧的制冷剂压力上升，就将压缩机排出侧的制冷剂导入热源侧辅助热交换器并使之凝结，以降低从包含制冷液体连接配管在内的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。这样就可以更新为以R410A作为工作制冷剂的热源单元以及利用单元，同时继续沿用使用R22等工作制冷剂的已有装置的制冷液体连接配管。
然而上述空调装置的热源侧辅助热交换器是为了调节制冷运转时包含制冷剂连接配管在内的热源侧热交换器与利用侧热交换器之间的制冷剂回路的制冷剂压力而设的，而不是为了调节制热运转时的制冷气体连接配管的制冷剂压力。因此，制热运转时必须首先确保各利用单元的制热能力，且要使压缩机的排出压力低于制冷气体连接配管的运转容许压力。具体说来，为了确保各利用单元的制热能力，必须使压缩机排出侧的制冷气体温度保持在规定温度，同时运转时要确保压缩机的排出压力低于制冷气体连接配管的运转容许压力。
然而，由于R410A具有高于R22等的饱和压力特性，在压缩机吸入温度相同的情况下，即使通过压缩机升压至相同的排出压力，也只能获得低于R22等的排出温度。因此，必须尽量将压缩机的排出压力提高到接近制冷气体连接配管的运转容许压力，以确保制热运转。另一方面，在将压缩机的排出压力提高至接近制冷气体连接配管的运转容许压力而进行运转时，要求能够灵活应对制热负荷变更等急剧的压力变化，尤其要求能够灵活应对压力上升。
另一方面，上述空调装置中，希望提高冷冻效率并降低消耗电力。为了满足该需求，考虑采用饱和压力特性高于R22和R407C的HFC系制冷剂R40A和R32等。然而若将R410A和R32等制冷剂作为工作制冷剂使用，不仅是热源单元以及利用单元，连制冷气体连接配管和制冷液体连接配管都必须更新为强度适应其饱和压力特性的配管，导致设置工程的复杂性增加。
另外，不仅是在如上述那样继续沿用以R22和R407C等为工作制冷剂的已有空调装置的制冷气体连接配管与制冷液体连接配管、同时更新为以饱和压力特性高于R22或R407C的R410A或R32等制冷剂为工件制冷剂的热源单元及利用单元的场合，而且即使是在设置新的空调装置的场合，有时也会无法准备具有R410A和R32等高压饱和压力特性的制冷气体连接配管与制冷液体连接配管。在这种场合，由于是将压缩机的排出压力提高至接近制冷气体连接配管的运转容许压力后运转，因此也要求灵活应对制热负荷变更等急剧的压力变化，尤其要求灵活应对压力上升。
发明内容
本发明目的在于提供一种包含蒸汽压缩式制冷剂回路的冷冻装置，当在压缩机中经过压缩的制冷剂被送往利用侧热交换器时，能够稳定控制制冷剂压力。
技术方案1所述的冷冻装置具有主制冷剂回路与辅助制冷剂回路。主制冷剂回路包含压缩机、热源侧热交换器和利用侧热交换器。辅助制冷剂回路设置在主制冷剂回路的压缩机与利用侧热交换器之间，可使在压缩机中经过压缩后被送往利用侧热交换器的制冷剂的一部分凝结后返回主制冷剂回路。
该冷冻装置利用辅助制冷剂回路，可使在压缩机中经过压缩后被送往利用侧热交换器的制冷剂的一部分凝结后返回主制冷剂回路，从而可降低被送往利用侧热交换器的制冷剂的压力。因此，能够稳定控制被送往利用侧热交换器的制冷剂的压力。
技术方案2所述的冷冻装置是在技术方案1中，辅助制冷剂回路具有分流回路；冷凝器；合流回路。分流回路用于使在前述压缩机中经过压缩被送往利用侧热交换器的制冷剂的一部分从前述主制冷剂回路分流。冷凝器可使分流的制冷剂凝结。合流回路使凝结后的制冷剂返回前述主制冷剂回路。
该冷冻装置利用冷凝器使制冷剂凝结，从而可确实地降低制冷剂压力。
技术方案3所述的冷冻装置是在技术方案2中，辅助制冷剂回路还具备可使流向冷凝器的制冷剂流体流通/遮断的开闭机构。
该冷冻装置由于具有开闭机构，可适时使流向冷凝器的制冷剂流体流通/遮断，以使制冷剂凝结。因此，能够稳定控制被送往利用侧热交换器的制冷剂的压力。
技术方案4所述的冷冻装置是在技术方案2或3中，在主制冷剂回路或辅助制冷剂回路中设有用于检测冷凝器与利用侧热交换器之间制冷剂压力的压力检测机构。
由于该冷冻装置中设有检测冷凝器与利用侧热交换器之间的制冷剂压力的压力检测机构，因此能根据压力变化相应变更冷凝器的凝结负荷，从而能够稳定控制被送往利用侧热交换器的制冷剂的压力。
技术方案5所述的冷冻装置是在技术方案2～4任一项中，辅助制冷剂回路中还具备旁通回路，该旁通回路可将冷凝器分路而使制冷剂从压缩机流向利用侧热交换器。在主制冷剂回路与分流回路间的连接部和主制冷剂回路与合流回路间的连接部之间还设有只允许流体从利用侧热交换器流向合流回路的防倒流机构。
该冷冻装置可在将制冷剂从压缩机送往利用侧热交换器时，使制冷剂通过辅助制冷剂回路流动，而在将制冷剂从利用侧热交换器送往压缩机时，使制冷剂通过主制冷剂回路的防倒流机构流动。
技术方案6所述的冷冻装置是在技术方案2～5任一项中，冷凝器是以流动在主制冷剂回路中的制冷剂作为冷却源的热交换器。
由于该冷冻装置以流动在主制冷剂回路中的制冷剂作为冷却源使用，因此不需要其他冷却源。
技术方案7所述的冷冻装置是在技术方案1～6任一项中，流动在主制冷剂回路以及辅助制冷剂回路中的制冷剂具有高于R407C的饱和压力特性。
该冷冻装置由于可利用辅助制冷剂回路使从压缩机被送往利用侧热交换器的制冷气体的一部分凝结，由此使被送往利用侧热交换器的制冷气体减压，因此即使构成压缩机与利用侧热交换器之间的回路的配管、设备等的运转容许压力有的只允许在低于R407C的常温饱和压力时使用，也可将饱和压力特性高于R407C的制冷剂作为工作制冷剂使用。因此，在例如以R22与R407C作为工作制冷剂的已有制冷装置中，即使更新为以饱和压力特性高于R407C的制冷剂为工作制冷剂的新空调装置，仍然可沿用已有装置的压缩机与利用侧热交换器之间的制冷气体连接配管。
图1是说明本发明冷冻装置一例的空调装置的制冷剂回路的概略图。
图2是制冷运转时的空调装置的冷冻循环莫利埃线图。
图3是制热运转时的空调装置的冷冻循环莫利埃线图。
图4是说明本发明变形例1空调装置的制冷剂回路的概略图。
图5是说明本发明变形例2空调装置的制冷剂回路的概略图。
具体实施例方式
以下根据
作为本发明冷冻装置一例的空调装置。
(1)空调装置的整体构造图1是说明本发明冷冻装置一例的空调装置的制冷剂回路的概略图。空调装置1包含1台热源单元2；与之并列连接的多台(本实施例中为2台)利用单元5；连接热源单元2与利用单元5的制冷液体连接配管6以及制冷气体连接配管7，该空调装置例如应用于高层建筑的制冷和制热。
本实施例中，空调装置1以饱和压力特性高于R22和R404C等的R410A作为工作制冷剂。不过，工作制冷剂的种类并不限为R410A，也可采用R32等。另外，本实施例的空调装置1是将使用R22和R407C等制冷剂的已有空调装置的热源单元以及利用单元更新为热源单元2以及利用单元5。即，制冷液体连接配管6以及制冷气体连接配管7沿用已有制冷液体连接配管以及制冷气体连接配管，只能在R22和R407C等的饱和压力特性以下运转。因此使用R410A和R32等具有高压饱和压力特性的工作制冷剂时，必须在制冷液体连接配管6以及制冷气体连接配管7的容许运转压力以下运转。具体说来，制冷液体连接配管6以及制冷气体连接配管7必须在运转压力不超出与R22和R407C的常温下饱和压力对应的约3MPa范围内运转。另外，构成热源单元2以及利用单元5的设备、配管等必须设计为能适应R410A常温下的饱和压力(约4MPa)。
(2)利用单元的结构利用单元5主要由利用侧膨胀阀51、利用侧热交换器52以及连接它们的配管构成。本实施例中，利用侧膨胀阀51是连接于利用侧热交换器52的液体的电动膨胀阀，用于对制冷剂压力或流量的调节。本实施例中，利用侧热交换器52是CROSS FIN TUBE式热交换器，用于与室内空气进行热交换。本实施例中，利用单元5具有风扇(无图示)，用于将室内空气吸入单元并送出，可使室内空气与流动在利用侧热交换器52中的制冷剂进行热交换。
(3)热源单元的构成热源单元2主要由以下部件构成压缩机21；油分离器22；四路切换阀23；热源侧热交换器24；桥接回路25；储罐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；及连接上述部件的配管。
本实施例中，压缩机21是电动机驱动的涡旋式压缩机，用于对吸入的制冷气体进行压缩。
油分离器22设置在压缩机21的排出侧，是对压缩·排出的制冷气体中所含的油进行气液分离用的容器。在油分离器22中分离的油通过回油管43返回压缩机21的吸入侧。
四路切换阀23是在进行制冷运转与制热运转切换时对制冷剂流向进行切换的阀门，在制冷运转时，将油分离器22的出口与热源侧热交换器24的气体侧连接，并且将压缩机21的吸入侧与制冷气体连接配管7连接(参照图1中四路切换阀的实线)，制热运转时，将油分离器22的出口与制冷气体连接配管7侧连接，并且将压缩机21的吸入侧与热源侧热交换器24的气体侧连接(参照图1中四路切换阀的虚线)。
热源侧热交换器24在本实施例中为交叉翅片管式热交换器，用于将空气作为热源而与制冷剂进行热交换。本实施例中，热源单元2具有将屋外空气吸入单元内并送出的风扇(无图示)，可使屋外空气与流动在热源侧热交换器24内的制冷剂进行热交换。
储罐26是用于暂时储存流动在蓄热源侧热交换器24与利用侧热交换器52之间的制冷剂的容器。储罐26在容器上部设有入口，在容器下部设有出口。储罐26的入口以及出口分别经过桥接回路25而连接于热源侧热交换器24与冷却器28之间的制冷剂回路。另外，在储罐26的出口与桥接回路25之间连接着热源侧膨胀阀27。本实施例中，热源侧膨胀阀27是用于调节热源侧热交换器24与利用侧热交换器52之间的制冷剂压力以及流量的电动膨胀阀。
桥接回路25由连接在热源侧热交换器24与冷却器28之间的4个止回阀25a～25d构成，在流动于热源侧热交换器24与利用侧热交换器52之间的制冷剂回路中的制冷剂从热源侧热交换器24流入储罐26的场合或从利用侧热交换器52流入储罐26的场合，桥接回路25可使制冷剂从储罐26的入口侧流入储罐26内，并使制冷液体从储罐26的出口返回热源侧热交换器24与利用侧热交换器52之间的制冷剂回路。具体说来，止回阀25a将从利用侧热交换器52侧流向热源侧热交换器24的制冷剂流引导到储罐26的入口。止回阀25b则将从热源侧热交换器24流向利用侧热交换器52侧的制冷剂流引导到储罐26的入口。止回阀25c则使从储罐26的出口通过热源侧膨胀阀27流动的制冷剂返回到利用侧热交换器52侧。止回阀25d则使从储罐26的出口通过热源侧膨胀阀27流动的制冷剂返回热源侧热交换器24侧。因此，从热源侧热交换器24与利用侧热交换器52之间的制冷剂回路流入储罐26的制冷剂始终从储罐26的入口流入，且始终从储罐26的出口返回热源侧热交换器24与利用侧热交换器52之间的制冷剂回路。
冷却器28是用于将在热源侧热交换器24中被凝结后送往利用侧热交换器52的制冷剂进行冷却的热交换器。另外，在冷却器28的利用侧热交换器52侧(出口侧)设有用于检测利用侧热交换器52与热源侧膨胀阀27之间的制冷剂压力(减压后的制冷剂压力)的第1压力检测机构31。本实施例中，第1压力检测机构31为压力传感器。对热源侧膨胀阀27的开度进行调节，以使用第1压力检测机构31所测定的制冷剂压力值达到规定压力值。
液体侧隔离阀30以及气体侧隔离阀41分别与制冷液体连接配管6以及制冷气体连接配管7连接。制冷液体连接配管6将利用单元5的利用侧热交换器52的液体侧与热源单元2的热源侧热交换器24的液体侧之间进行连接。制冷气体连接配管7将利用单元5的利用侧热交换器52的气体侧与热源单元2的四路切换阀23之间进行连接。在此，将依次连接上述利用侧膨胀阀51、利用侧热交换器52、压缩机21、油分离器22、四路切换阀23、热源侧热交换器24、桥接回路25、储罐26、热源侧膨胀阀27、冷却器28、液体侧隔离阀30以及气体侧隔离阀41的制冷剂回路作为空调装置1的主制冷剂回路10。
以下说明设置在热源单元2内的第1辅助制冷剂回路29以及第2辅助制冷剂回路42。
第1辅助制冷剂回路29的作用是，使储罐26的出口的一部分制冷剂经过减压后导入冷却器28并与流向利用侧热交换器52的制冷剂进行热交换，然后，使经过热交换的制冷剂返回压缩机21的吸入侧。具体说来，第1辅助制冷剂回路29具有从连接储罐26的出口与热源侧膨胀阀27的回路分流出而通向冷却器28的第1分流回路29a；设置在第1分流回路29a中的辅助侧膨胀阀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；设置在第1合流回路29c中的第1温度检测机构29d。
辅助侧膨胀阀29b是对流向冷却器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是用于测定冷却器28出口的制冷剂温度的热敏电阻。辅助侧膨胀阀29b的开度根据第1温度检测机构29d所测定的制冷剂温度进行调节。具体说来，通过第1温度检测机构29d与附图中没有表示的热源侧热交换器24的制冷剂温度间的过热度控制来进行调节。由此使冷却器28出口的制冷剂完全蒸发后返回压缩机21的吸入侧。
第2辅助制冷剂回路42设置在主制冷剂回路10的四路切换阀23与利用侧热交换器52之间，可使在压缩机21中经过压缩后被送往利用侧热交换器52的制冷剂的一部分凝结后返回主制冷剂回路10。第2辅助制冷剂回路42主要具有使在压缩机21中经过压缩后被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分流的第2分流回路42a；能够使分流出来的制冷剂凝结的冷凝器42b；可使经过凝结的制冷剂返回主制冷剂回路10的第2合流回路42c。本实施例中，冷凝器42b是以空气为热源而与制冷剂进行热交换的热交换器。
另外，在冷凝器42b的第2合流回路42c侧设有使流向冷凝器42b的制冷剂流体流通/遮断的冷凝器开闭阀42d。冷凝器开闭阀42d是能够调节流入冷凝器42b的制冷剂流量的电动膨胀阀。
另外，在第2合流回路42c中设有用于检测冷凝器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。在本实施例中，第2压力检测机构42e为压力传感器。调节冷凝器开闭阀42d的开度，使第2压力检测机构42e所测定的制冷剂压力值在规定压力值以下。
第2辅助制冷剂回路42还具有旁通回路42f，可将冷凝器42b分路，使制冷剂从压缩机21流向利用侧热交换器52。在主制冷剂回路10与第2分流回路42a的连接部和主制冷剂回路10与第2合流回路42c的连接部这两个连接部之间，设有只允许流体从利用侧热交换器52流向合流回路42c的防倒流机构44。本实施例中，防倒流机构44为止回阀。旁通回路42f中设有与冷凝器开闭阀42d以及冷凝器42b的压力损失相当的毛细管42g，从而能够通过调节冷凝器开闭阀42d的开度来确保流入冷凝器42b的制冷剂流量。
(4)空调装置的运转接下来利用图1～图3说明空调装置1的运转。其中图2是制冷运转时，空调装置1的冷冻循环莫利埃线图，图3是制热运转时，空调装置1的冷冻循环莫利埃线图。
①制冷运转首先，说明制冷运转。制冷运转时，四路切换阀23为图1中实线所示的状态，即，压缩机21的排出侧与热源侧热交换器24的气体侧连接、且压缩机21的吸入侧与利用侧热交换器52的气体侧连接的状态。另外，液体侧隔离阀30和气体侧隔离阀41打开，并调节利用侧膨胀阀51的开度，以对制冷剂减压。热源侧膨胀阀27处于开度状态状态，以将第1压力检测机构31的制冷剂压力控制在规定值。辅助侧膨胀阀29由于对第1温度检测机构29d与未图示的热源侧热交换器24的制冷剂温度之间的过热度控制而处于开度调节状态。在此，第2辅助制冷剂回路42的冷凝器开闭阀42d被关闭。由此使从利用侧膨胀阀51流向压缩机21的制冷剂主要通过防倒流机构44流动。
在该主制冷剂回路10以及辅助制冷剂回路29、42的状态下，若起动热源单元2的风扇(无图示)、利用单元5(无图示)以及压缩机21，制冷气体就被吸入压缩机21并从压力Ps1压缩至Pd1后，被送往油分离器22而分离成油与制冷气体(参照图2中点A1、B1)。然后，被压缩的制冷气体经由四路切换阀23送往热源侧热交换器24，与外气进行热交换并凝结(参照图2中点C1)。凝结后的制冷液体通过桥接回路的止回阀25b流入储罐26。接着，制冷液体暂时积存在储罐26后，在热源侧膨胀阀27中从高于制冷剂连接配管6的运转容许压力Pa1的压力Pd1减压到低于压力Pa1的压力Pe1(参照图2中点D1)。此时，被减压的制冷剂变为气液二相的状态。被减压的制冷剂在冷却器28中与流动在第1辅助制冷剂回路29侧的制冷剂进行热交换后被冷却，成为过冷却液(参照图2中点E1)，并经由液体侧隔离阀30以及制冷液体连接配管6被送往利用单元5侧。且，被送往利用单元5的制冷液体在利用侧膨胀阀51减压后(参照图2中点F1)、在利用侧热交换器52与室内空气进行热交换后蒸发(参照图2中点A1)。蒸发的制冷气体经由制冷气体连接配管7、气体侧隔离阀41、防倒流机构44以及四路切换阀23，再次被吸入压缩机21。在此，用第1压力检测机构31测定的压力由于对热源侧膨胀阀27的开度调节而被控制在规定压力值(即压力Pe1)。另外，积存在储罐26的一部分制冷液体被设置在第1辅助制冷剂回路29的第1分流回路29a中的辅助侧膨胀阀29b减压至接近压力Ps1附近后，被导入冷却器28，与流动在主制冷剂回路10侧的制冷剂进行热交换并被蒸发。且，被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。这样，就将制冷剂压力减压至压力Pe1，该压力Pe1低于制冷液体连接配管6的运转容许压力Pa1，同时使制冷剂达到充分过冷却状态后供给利用侧热交换器52，作制冷运转②制热运转接下来，说明制热运转。制热运转时，四路切换阀23如图1的虚线所示状态，即，压缩机21的排出侧与利用侧热交换器52的气体侧，压缩机21的吸入侧与热源侧热交换器24气体侧连接的状态。另外，液体侧隔离阀30及气体侧隔离阀41打开，调节利用侧膨胀阀51以及热源侧膨胀阀25的开度，以对制冷剂减压。在此，辅助侧膨胀阀29b被关闭，第1辅助制冷剂回路进入不使用状态。第2辅助制冷剂回路42的冷凝器开闭阀42d处于开调节度状态，以将第2压力检测机构42e的制冷剂压力控制在规定的压力值。
在该主制冷剂回路10以及辅助制冷剂回路29、42的状态下，若起动热源单元2的风扇(无图示)、利用单元5(无图示)以及压缩机21，制冷气体就被吸入压缩机21并从压力Ps2压缩至压力Pd2后，被送往油分离器22而被分离成油与制冷气体(参照图3中点A2、B2)。然后，被压缩的制冷气体经由四路切换阀23送往利用单元5侧。在此，制冷气体的流动被设置在四路切换阀23与气体侧隔离阀41之间的防倒流机构44截断，而经由第2辅助制冷剂回路42流向利用单元5侧。
制冷气体流入第2分流回路42a后，分为通过第2辅助制冷剂回路42的旁通回路42f返回第2合流回路42c的气流与通过冷凝器42b以及冷凝器开闭阀42d返回合流回路42c的气流。流动在旁通回路42f中的制冷气体被毛细管42g稍稍减压并返回第2合流回路42c(参照图3中点C2)。另一方面，与冷凝器开闭阀42d的开度对应的流量的制冷气体流入冷凝器42b，与外气进行热交换而凝结成制冷液体后返回第2合流回路42c(参照图3中点H2、I2)。返回第2合流回路42c后被混合的制冷气体在冷凝器42b中凝结而减少体积，由此减压，从流动在第2分流回路42a中的制冷气体的压力Pd2变为低于制冷气体连接配管7的容许压力Pa2的压力Pe2后返回主制冷剂回路10，并被送往利用侧热交换器52(参照图3中点D2)。在此，冷凝器开闭阀42d被调节开度，以使压力根据设置在第2合流回路42c的第2压力检测机构42e所测定的制冷剂压力而变为压力Pe2，实现冷凝器42b中制冷气体的凝结量、即送往利用侧热交换器52的制冷气体的压力控制。另外，通过减压控制减压后的制冷气体的状态(图3中点D3)处于压缩机21的制冷剂压缩工程的线上(图3中点A2与点B2的连线上)附近。这表示通过减压控制，可得到与用压缩机21压缩至压力Pe2时的制冷剂温度大致相同的温度。由此使送往利用侧热交换器52的制冷气体以与被压缩机21压缩至压力Pe2时的制冷剂温度相同的制冷剂温度输送。
送往利用侧热交换器52的制冷气体在如上述一样减压至压力Pe2后返回主制冷剂回路10，通过气体侧隔离阀41以及制冷气体连接配管7被送往利用单元5。且，被送往利用单元5的制冷气体在利用侧热交换器52与室内空气进行热交换并凝结(参照图3中点E2)。凝结后的制冷液体在利用侧膨胀阀51减压至压力Pf2后(参照图3中点F2)，经由制冷液体连接配管6被送往热源单元2。且，送往热源单元2的制冷液体在热源侧膨胀阀25减压至压力Ps2后(参照图3中点G2)，在热源侧热交换器24中与外气进行热交换并被蒸发(参照图3中点A2)。被蒸发的制冷气体经由四路切换阀23，再次被吸入压缩机21。这样，就将制冷剂压力减压至压力Pe2，该压力Pe1低于制冷气体连接配管7运转容许压力Pa2，同时将制冷气体的温度调节至用压缩机21压缩后得到的制冷剂温度相同的制冷剂温度后供给利用侧热交换器52，进行制热运转。
(5)本实施例空调装置的特征本实施例的空调装置1具有以下特征。
①制冷运转时的特征用本实施例中的空调装置1，可在将热源侧热交换器24中被凝结的制冷剂经过热源侧膨胀阀27的减压操作以及冷却器28的冷却操作后送往利用侧热交换器52。因此，可在将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，由于可利用第1压力检测机构31测出用热源侧膨胀阀27减压后的制冷剂压力，因此可将热源侧膨胀阀27与利用侧热交换器52之间的制冷剂压力调节至规定压力值(图2中压力Pe1)。因此在对热源侧热交换器24中被凝结的制冷剂减压后送往利用侧热交换器52时，可稳定地控制制冷剂压力，同时防止利用侧热交换器52中的制冷能力降低。本实施例中，如图2所示，由于在热源侧膨胀阀27减压后的热函差hE1大于减压前的热函差hD1，因此每一制冷剂单位流量的制冷能力增大。
另外，空调装置1的第1压力检测机构31是压力传感器，因此在制冷运转中，可始终监视热源侧膨胀阀27与利用侧热交换器52之间的制冷剂压力，制冷剂压力控制的可靠性高。
另外，空调装置1可将在热源侧热交换器24凝结的制冷剂用热源侧膨胀阀27减压至压力Pe1，该压力Pe1低于制冷液体连接配管6的运转容许压力Pa1，然后送往利用侧热交换器52，因此即使如本实施例那样，构成热源侧膨胀阀27与利用侧热交换器52之间的回路的配管、设备等的运转容许压力有的只允许低于R407C在常温下的饱和压力，也可使用饱和压力特性高于R407C的制冷剂作为工作制冷剂。因此，即使如本实施例那样，在以R22或R407C作为工作制冷剂的已有空调装置中，更新为以饱和压力特性高于R407C的制冷剂作为工作制冷剂的新的空调装置1，仍然可沿用已有装置的制冷液体连接配管6。
另外，由于空调装置1具有将在热源侧热交换器24凝结的制冷剂积存后将制冷剂送往热源侧膨胀阀27的储罐26，因此在热源侧热交换器24凝结的制冷剂不会一直积存在热源侧热交换器24内，可促进排出。这样就能够减少热源侧热交换器24没入液体中的部分，可促进热交换。
另外，空调装置1由于可将制冷液体在过冷却状态下送往利用侧热交换器52，因此即使如本实施例那样向多个利用单元5分流或是从热源单元2至利用单元5存在高低差的情况下，也能够使制冷剂保持液体状因而不易产生制冷剂偏流。
另外，空调装置1的冷却器28是以流动在主制冷剂回路10内的制冷剂作为冷却源的热交换器，因此不需要其他冷却源。在本实施例中，将被第1辅助制冷剂回路29导入冷却器28的制冷剂作为冷却源。由于第1辅助制冷剂回路29的冷却器的冷却源使用可减压为使在热源侧热交换器24凝结的一部分制冷剂返回压缩机21吸入侧的制冷剂压力的制冷剂，冷却源的温度远低于流动在主制冷剂回路10内的制冷剂，因此能使流动在主制冷剂回路10内的制冷剂冷却至过冷却状态。又由于第1辅助制冷剂回路29具有辅助侧膨胀阀29b与设置在冷却器28的出口的第1温度检测机构29d，因此可根据第1温度检测机构29d所测定的制冷剂温度来调节辅助侧膨胀阀29b的开度，以调节流动在制冷器28内的制冷剂流量。由此可使流动在主制冷剂回路10内的制冷剂确实冷却，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例中的空调装置1在制热运转时可利用第2辅助制冷剂回路42使在压缩机21中压缩后被送往利用侧热交换器52的一部分制冷剂凝结，以降低被送往利用侧热交换器52的制冷剂的压力。由此能够稳定地控制被送往利用侧热交换器52制冷剂的压力。本实施例中，由于第2辅助制冷剂回路42具有冷凝器42b，利用该冷凝器42b可使被送往利用侧热交换器52的制冷剂凝结，以减小制冷气体体积从而达到减压目的，因此能够确实且适应性良好地降低制冷剂压力。另外，由于第2辅助制冷剂回路42具有能够使流向冷凝器42b的制冷剂流体流通/遮断的冷凝器开闭阀42d，可适时使流向冷凝器42b的制冷剂流体流通/遮断。且由于第2辅助制冷剂回路42的第2合流回路42c中设有用于检测冷凝器42b与利用侧热交换器52之间的制冷剂压力的压力检测机构42e，因而能够稳定地控制被送往利用侧热交换器52的制冷剂的压力。
采用第2辅助制冷剂回路42的压力控制，减压控制后的状态(参照图3的点D2)就位于压缩机21的压缩工程的线上(图3中点A2与点B2的连线上)附近。通过减压控制，可使被送往利用侧热交换器52的制冷气体的温度与被压缩机21压缩至压力Pe2时的制冷剂温度相同，因此很容易确保所期望的制热负荷。
另外，由于空调装置1在第2辅助制冷剂回路42中设有旁通回路42f，在在主制冷剂回路10设有防倒流机构44，因此可在将制冷剂从压缩机21送往利用侧热交换器52时使制冷剂通过第2辅助制冷剂回路42流动，而在将制冷剂从利用侧热交换器52送往压缩机21时使制冷剂通过主制冷剂回路10的防倒流机构44流动。由此能够切换制冷运转时与制热运转时制冷剂的流路。
另外，空调装置1如图3所示，由于可利用第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的一部分制冷气体凝结，由此将制冷剂压力减压至压力Pe2，该压力Pe2低于制冷气体连接配管7的运转容许压力Pa2，因此即使如本实施例那样，构成压缩机21与利用侧热交换器52之间回路的配管、设备等的运转容许压力有的只允许低于R407C在常温下的饱和压力时，也可使用饱和压力特性高于R407C的制冷剂作为工作制冷剂。因此，即使如本实施例那样在以R22或R407C为工作制冷剂的已有制冷装置中更新为以饱和压力特性高于R407C的制冷剂为工作制冷剂的新的空调装置1，仍然可沿用已有装置的制冷气体连接配管7。
(6)变形例1前述实施例是在空调装置1的热源单元2内的冷却器28与液体侧隔离阀30之间设有由压力传感器构成的第1压力检测机构31，但也如图4那样，在空调装置101的热源单元102内的桥接回路25与冷却器28之间设置由热敏电阻构成的第1压力检测机构131。该空调装置101的其他构成与空调装置1相同，故省略说明。
采用空调装置101，在热源侧热交换器24中被凝结的制冷剂通过热源侧膨胀阀27减压后成为饱和状态制冷液体和二相流制冷剂，被送往冷却器28后被冷却至过冷却状态，然后被送往利用侧热交换器24。在此，由设置在热源侧膨胀阀27与冷却器28之间的热敏电阻构成的第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。由于被测定的制冷剂温度是饱和状态或气液二相状态下的制冷剂的温度，因此可从该温度换算得到制冷剂的饱和压力。即，利用第1压力检测机构131间接地测定在热源侧膨胀阀27减压后的制冷剂压力。因此，与前述实施例相同，能够稳定地控制热源侧膨胀阀27与利用侧热交换器52之间的制冷剂压力。
(7)变形例2前述实施例中，空调装置1热源单元2内的第2辅助制冷剂回路42具有风冷式冷凝器42b，但也可如图5那样，空调装置201的热源单元202设置第2辅助制冷剂回路242，该第2辅助制冷剂回路242具有以流动在主制冷剂回路210中的制冷剂为冷却源的冷凝器242b。在此，冷凝器242b的冷却源与冷却器28的冷却源相同，是在第1辅助制冷剂回路229的辅助侧膨胀阀229b减压的制冷剂。
第1辅助制冷剂回路229主要由以下部件构成从连接储罐26的出口与热源侧膨胀阀27的回路分流而通向冷却器28以及冷凝器242b的第1分流回路229a；从冷却器28的出口以及冷凝器242b的出口起与压缩机21的吸入侧合流的第1合流回路229c。第1分流回路229a具有主分流回路229a；设置在主分流回路229a中的辅助侧膨胀阀229b；设置在辅助侧膨胀阀229b下流侧并连接于冷却器28的入口的冷却器侧分流回路229c；设置在辅助侧膨胀阀229b的下流侧并连接于冷凝器242b的入口的冷凝器侧分流回路229e。冷却器侧分流回路229c具有使流向冷却器28的制冷剂流通/遮断的分流开闭阀229d。另外，冷凝器侧分流回路229e具有使流向冷凝器242b的制冷剂流体流通/遮断的分流开闭阀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的出口起与主合流回路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；设置在主合流回路229i中的第1温度检测机构229j。空调装置201的其他构成与空调装置1相同，故省略说明。
空调装置201中，为了能够使用冷却器28而打开分流开闭阀229d，并为了不使用冷凝器242b而并关闭分流开闭阀229f，然后进行制冷运转，由此可进行与空调装置1同样的制冷运转。另外，为了不使用冷却器28而关闭分流开闭阀229d，并为了使用冷凝器242b而打开分流开闭阀229f，然后进行制热运转，由此可进行与空调装置1同样的制热运转。即，通过根据运转模式而对分流开闭阀229d、229f进行切换操作，可对主制冷剂回路210进行稳定的压力控制。
(8)其他实施例以上参照
了本发明的实施例，然而具体构造并不局限于这些实施例，在不偏离发明主旨的范围内都是可以变更的。
①前述实施例是使用以外气作为空调装置热源单元的空冷式热源单元，然而使用水冷式或冰蓄热式热源单元也是可行的。
②前述实施例中，在第2压力检测机构中使用压力传感器，然而也可使用压力作用开关，这样能加快控制反应。另外，冷凝器开闭阀并不局限于电动膨胀阀，也可使用没有节流功能的电磁阀。这样能得到比电动膨胀阀更顺利的控制反应，从而获得更快的控制反应。
③前述实施例是在旁通回路中设有毛细管，然而只要确保压力损失即可，因此也可只缩小旁通回路部分的配管管径。
④前述实施例中，运转时压缩机的排出压力始终高于制冷液体连接配管或制冷气体连接配管，然而也可结合通过压缩机逆变控制等进行的容量控制。比如通常情况下，由于压缩机的容量控制，将用压缩机的排出压力传感器等测定的制冷剂压力控制在低于制冷液体连接配管或制冷气体连接配管的容许运转压力，且只有在第1以及第2压力检测机构检测出的压力接近制冷液体连接配管或制冷气体连接配管的容许运转压力时，才打开热源膨胀阀或冷凝器开闭阀以降低制冷压力等。
⑤前述实施例中，是将已有的使用R22或R407C等的空调装置热源单元以及利用单元更新为热源单元2以及利用单元5，并沿用只能在R22或R407C等的饱和压力特性以下运转的已有制冷液体连接配管以及制冷气体连接配管，然而并不局限于此。比如即使在设置新的空调装置的场合，有时也会无法准备具有R410A或R32等高压的饱和压力特性的制冷气体连接配管或制冷液体连接配管，因此即使在这种场合，也和前述实施例一样能够适用本发明。因此，可采用能够在现场准备的制冷气体连接配管或制冷液体连接配管来就构成用R410A或R32等具有高压饱和压力特性的制冷剂为工作制冷剂的空调装置。
产业上的利用可能性使用本发明，可利用辅助制冷剂回路，使在压缩机中经过压缩后被送往利用侧热交换器的一部分制冷剂凝结，从而降低制冷剂压力，因此可稳定地控制被送往利用侧热交换器的制冷剂的压力。
权利要求
1.一种冷冻装置(1、101、201)，其特征在于，具有包含压缩机(21)、热源侧热交换器(24)、利用侧热交换器器(52)的主制冷剂回路(10、110、210)；设置在所述主制冷剂回路的所述压缩机与所述利用侧热交换器之间、能够使在所述压缩机中经过压缩而被送往所述利用侧热交换器的制冷剂的一部分凝结后返回主制冷剂回路的辅助制冷剂回路(42、242)。
2.如权利要求1所述的冷冻装置(1、101、201)，其特征在于，所述辅助制冷剂回路(42、242)具有将在所述压缩机(21)中经过压缩而被送往所述利用侧热交换器(52)的制冷剂的一部分从所述主制冷剂回路(10、110、210)分流的分流回路(42a)；可使分流后的制冷剂凝结的冷凝器(42b)；可使凝结后的制冷剂返回所述主制冷剂回路的合流回路(42c)。
3.如权利要求2所述的冷冻装置(1、101、201)，其特征在于，所述辅助制冷剂回路(42、242)还具有可使流向所述冷凝器(42b、242b)的制冷剂流流通或中断的开闭机构(42d)。
4.如权利要求2或3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)或所述辅助制冷剂回路(42、242)中设有用于检测所述冷凝器(42b、242b)与所述利用侧热交换器(52)之间的制冷剂压力的压力检测机构(42e)。
5.如权利要求2～4中任一项所述的冷冻装置(1、101、201)，其特征在于，所述辅助制冷剂回路(42、242)还具有旁通回路(42f)，该旁通回路可将所述冷凝器(42b、242b)分路，使从所述压缩机(21)流向所述利用侧热交换器(52)的制冷剂流通，所述主制冷剂回路(10、110、210)还具有只允许制冷剂流从所述利用侧热交换器流向所述压缩机的防倒流机构(44)，该防倒流机构(44)设在与所述主制冷剂回路的所述分流回路(42a)间的连接部和与所述主制冷剂回路的所述合流回路(42c)间的连接部之间。
6.如权利要求2～5中任一项所述的冷冻装置(201)，其特征在于，所述冷凝器(242b)是以在所述主制冷剂回路(210)中流动的制冷剂作为冷却源的热交换器。
7.如权利要求1～6中任一项所述的冷冻装置(1、110、201)，其特征在于，在所述主制冷剂回路(10、110、210)以及所述辅助制冷剂回路(42、242)中流动的制冷剂具有高于R407C的饱和压力特性。
全文摘要
本发明的空调装置(1)具有已有装置的制冷液体连接配管(6)及制冷气体连接配管(7)、主制冷剂回路(10)、第2辅助制冷剂回路(42)。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)。第2辅助制冷剂回路(42)设在主制冷剂回路(10)的压缩机(21)与利用侧热交换器(52)之间，可使在压缩机(21)压缩后送往利用侧热交换器(52)的制冷剂的一部分凝结后返回主制冷剂回路(10)。本发明可在包括蒸气压缩式制冷剂回路的冷冻装置中，在将压缩机压缩后的制冷剂送往利用侧热交换器之际，稳定地控制制冷剂压力。
文档编号F25B13/00GK1672002SQ03817570
公开日2005年9月21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