冷冻循环装置及其控制方法

专利名称：冷冻循环装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及冷冻循环装置，尤其是涉及使用地球暖化系数小的制冷剂的冷冻循环装置。
背景技术：
已往的冷冻循环装置，是用制冷剂配管把压缩中温低压的制冷剂(下面，为了便 于说明，将其称为“中温低压”)的压缩机、使被压缩了的制冷剂(下面，称为“高温高压制 冷剂”)冷凝的冷凝器、使冷凝了的制冷剂(下面，称为“中温高压制冷剂”)膨胀的膨胀阀、 使膨胀了的制冷剂(下面，称为“低温低压制冷剂”)蒸发的蒸发器依次连接而形成(下面， 将该结构称为“主回路”)。这时，为了增大负荷侧的冷冻效果，将中温高压制冷剂冷却，成 为“过冷却(subcool)”状态后，供给到膨胀阀(例如见专利文献1)。另一方面，已往的冷冻循环装置，由于使用R410A等不燃性 HFC (hydrofluorocarbon)制冷剂，所以，制冷剂的温室效应大，是二氧化碳的2000倍左右， 在废弃或维修冷冻循环时等，如果制冷剂意外泄漏，则长期不分解而漂浮在大气中，所以， 加速地球暖化。专利文献1 日本特开平6-331223号公报(第3 4页，图1)

发明内容
专利文献1中公开的发明，设置了绕过膨胀阀和蒸发器的旁通配管(等同于将膨 胀阀的上游和压缩机的上游直接连接的短配管)，并且，在该旁通配管设置旁通的膨胀阀， 使得通过了该旁通的膨胀阀后的低温低压的制冷剂与直接流入膨胀阀的中温高压制冷剂 之间进行热交换，以增大冷冻效果。但是，在专利文献1公开的冷冻循环装置中，虽然能增大冷冻效果，但是，对于制 冷剂的温室效应却完全没有考虑。如上所述，HFC制冷剂泄漏后，由于其化学稳定性，长期不分解地滞留在大气中，会 产生温室效应，从而从保护地球环境的观点考虑，优选使用即使万一排放到大气中也能较 快分解的、地球暖化系数(等同于地球暖化可能性，表示以二氧化碳温室效应为基准的温 室效应程度的值，Global Warming Potential (下面称为“GWP”))的值小的制冷剂。另一 方面，在大气中的分解速度快，意味着具有易于与大气中的氧气反应而分解的一面，就该性 质而言，存在着可燃性的问题。利用可燃性的制冷剂时，根据可燃性程度，确定冷冻循环装置的空调面积、换气 设备的规格、或换气设备的有无等条件。例如，在国际规格中，在设置上无限制的情况下， 确定制冷剂填充量(下面，称为“容许制冷剂量“)为容许制冷剂量Rg]=燃烧下限Rg/ m3]X4[m3]以下。该容许制冷剂量，例如就强燃性的丙烷(地球暖化系数为R410A的1/600左右) 而言，约为150g左右，就弱燃性的二氯甲烷、四氟丙烯而言，约为1200g左右。
因此，GWP低的制冷剂(下面，称为“低GWP制冷剂”)被局限于制冷剂的使用量极 少的家用电冰箱之类的用途。在使用燃烧下限为低值的可燃性制冷剂时，若考虑到万一可 燃性制冷剂泄漏到设置着室内机的被空调空间、设置着陈列柜等冷冻装置的室内空间内的 情况，则不能封入原来需要的量的制冷剂用于发挥所要求的冷冻能力，与已往的HFC制冷 剂相比，冷冻循环装置内的制冷剂量不足。于是，在冷凝器的出口，不形成过冷却状态，而是 直接以气液二相的状态流入膨胀阀，从而气体和液体在时间上以不均勻的比例在膨胀阀的 节流部流动而导致膨胀阀的出入口压力差发生变动，存在冷冻循环装置的运转不稳定的问 题点(问题点1)。另外，低GWP制冷剂，当气体密度小、液相与气相的密度差(下面，称为“气体密度 差”)大时，在蒸发器中，为了保证规定的热交换效率，存在需要把蒸发器入口的液体压力 和蒸发器出口的气体压力的“压力差”设定为规定的值的问题。即，在通过以气液二相状态 流入的制冷剂蒸发来空气、水等冷却的蒸发器中，此时，通过该蒸发，蒸发器内的制冷剂的 流速增大，蒸发器内的制冷剂的压力损失增加，从而需要抑制热交换效率降低、不引起冷冻 循环装置的性能的下降(问题点2)。本发明是为了解决上述问题点1和问题点2而做出的，其目的是提供如下的冷冻 循环装置及其控制方法，可以减小因制冷剂泄漏等引起的温室效应，并且，即使在冷凝器的 出口的制冷剂为气液二相状态的运转中，也可以进行用于使膨胀阀的入口的制冷剂成为过 冷却状态的稳定的制冷剂的流量控制。另外，本发明的目的是提供如下的冷冻循环装置及其控制方法，能够防止蒸发器 的压力损失增大，并能够使入口的液体压力与蒸发器出口的气体压力的“蒸发器压力差”为 最适当的值。本发明的冷冻循环装置，备有压缩机，压缩可燃性制冷剂；冷凝器，使在该压缩 机中被压缩了的可燃性制冷剂冷凝；热交换器，将从该冷凝器排出的可燃性制冷剂过冷却； 膨胀阀，使得被该热交换器过冷却了的可燃性制冷剂膨胀；蒸发器，使得在该膨胀阀中膨胀 了的可燃性制冷剂蒸发；以及控制机构，根据在冷凝器与膨胀阀之间的制冷剂温度或制冷 剂压力，控制热交换器的热交换量。另外，本发明的控制方法，将可燃性制冷剂或有毒性制冷剂作为制冷剂使用，使制 冷剂配管暴露于被冷却空间，并且，限制制冷剂的填充量，以使制冷剂泄漏扩散到被冷却空 间时的制冷剂浓度未达到可燃性浓度或为对人体的有毒容许浓度以下；该控制方法具有如 下步骤检测步骤，检测被冷凝器冷凝后的制冷剂的状态；根据在该检测步骤检测出的制 冷剂的状态，把由依赖于冷冻循环内的制冷剂填充量的冷凝压力所引起而在冷凝器出口侧 成为气液二相状态的制冷剂过冷却，抑制膨胀阀跟前的压力脉动。因此，本发明的冷冻循环装置，即使制冷剂填充量受制冷剂可燃性的限制，在冷 凝器的散热量降低的运转中，由于能使膨胀阀上游侧的制冷剂成为过冷却状态，所以，可以 使冷冻循环装置稳定地运转。另外，由于设置了旁通配管和过热度控制部，所以，可以防止蒸发器中的压力损失 增大。


图1是说明本发明的实施方式1的冷冻循环装置的结构的制冷剂回路图。图2是说明本发明的实施方式2的冷冻循环装置的控制方法的、表示控制机构的 过冷却度控制及过热度控制的流程图。图3是说明本发明的实施方式1的冷冻循环装置中的运转动作的、表示制冷剂流 动的制冷剂回路图。图4是说明本发明的实施方式1的冷冻循环装置中的运转动作的、表示制冷剂的 迁移的p-h线图(莫里尔图)。图5是说明本发明的实施方式3的冷冻循环装置的结构的制冷剂回路图。图6是说明本发明的实施方式3的冷冻循环装置中的运转动作的、表示制冷剂流 动的制冷剂回路图。图7是说明本发明的实施方式3的冷冻循环装置中的运转动作的、表示制冷剂的 迁移的P-h线图(莫里尔图)。图8是说明本发明的实施方式4的冷冻循环装置的结构的制冷剂回路图。图9是说明本发明的实施方式1的冷冻循环装置的热交换器的流动方向的长度与 制冷剂的温度的关系的示意图。图10是说明本发明的实施方式1的冷冻循环装置的热交换器的流动方向的长度 与制冷剂的温度的关系的示意图。图11是表示本发明的实施方式1的冷冻循环装置的热交换器内的制冷剂的流路 的一例的制冷剂回路图。图12是表示本发明的实施方式1的冷冻循环装置的流入蒸发器的制冷剂的流量 与冷冻循环装置的效率系数的关系的曲线图。符号说明1...压缩机，2...冷凝器，3...膨胀阀，4...蒸发器，5...旁通配管，5a...传热
管，5b...传热管，5c...传热管，5d...传热管，5e...开闭阀，5f...开闭阀，5g...传热管， 5h...传热管，6...旁通膨胀阀，7...热交换器，8...气液分离器，9...气体流量控制阀， 10...气体配管，11...过热度控制部，12...高温高压配管，23...中温高压配管，34...低 温低压配管，41...中温低压配管，100...冷冻循环装置(实施方式1)，200...冷冻循环 装置(实施方式幻，300...冷冻循环装置(实施方式4)，P34...蒸发器入口压力传感器， P41...蒸发器出口压力传感器，P89...气体流量控制阀入口压力传感器，P91...气体流量 控制阀出口压力传感器，T71...过热度传感器，T73...过冷却度传感器。
具体实施例方式[实施方式1](冷冻循环)图1是说明本发明的实施方式1的冷冻循环装置的结构的制冷剂回路图。在图 1中，冷冻循环装置100具有主回路，该主回路备有压缩制冷剂的压缩机1、将被压缩的制 冷剂冷凝的冷凝器2、使冷凝了的制冷剂膨胀的膨胀阀(电子膨胀阀等流量控制阀、毛细管 等)3、使膨胀了的制冷剂蒸发的蒸发器4、连接压缩机1和冷凝器2的高温高压配管12、连接冷凝器2和膨胀阀3的中温高压配管23、连接膨胀阀3和蒸发器4的低温低压配管34、 以及连接蒸发器4和压缩机1的中温低压配管41。另外，除了上述主回路外，还具有旁通回路(准确地说是构成回路的一部分，但为 了便于说明，称其为“回路”)。该旁通回路备有绕过膨胀阀3和蒸发器4(等同于将冷凝器 2的下游与压缩机1的上游直接连接)即连接中温高压配管23和中温低压配管41的旁通 配管5、和设置在旁通配管5上的旁通膨胀阀(电子膨胀阀等流量控制阀、毛细管等)6。另外，在本说明中，修饰高温高压配管、低温低压制冷剂等的“高温、中温、低温”、 “高压、低压”是为了便于说明而使用的，其各自并不由规定的绝对的值区分。另外，高温高 压配管12中的压力和中温高压配管23中的压力是相同的或不同的，中温高压配管23中的 温度和中温低压配管41中的温度是相同的或不同的。另外，把高温高压配管12等构成主 回路的配管统称为或分别称为“循环配管”。图1所示的冷冻循环用于家用空调机、具有多个室内机的产业用空调机、设置在 陈列柜或冷藏设施中的冷冻装置等。具有蒸发器4的负荷侧装置设置在被空调空间或被冷 却空间即室内设置空间，蒸发器4及其连接配管通过格栅等暴露于被冷却空间。具有压缩 机1、冷凝器2、膨胀阀3、旁通配管5等的热源侧装置，典型的方式是设置在室外，负荷侧装 置和热源侧装置由符合设置条件的各种长短配管连接。另外，膨胀阀3也可以不设置在热 源侧装置，而设置在负荷侧装置。在这样的冷冻循环装置中，若考虑制冷剂万一泄漏并扩散到被冷却空间内时的安 全性而设计制冷剂填充量，则把被空调空间或被冷冻空间的容积与所用制冷剂的燃烧下限 (燃烧下限浓度)或考虑到对人体产生影响的毒性浓度容许值相乘的值，作为容许制冷剂 量。另外，在安全度高的设计中，考虑了制冷剂在局部滞留的情况，有时也把设定容积定为 被空调空间的容积以下的4m3。因此，可充填在冷冻循环装置中的制冷剂量受到限制，在已 往的冷冻循环装置中，不能确保足够的制冷剂填充量，容易形成为气液二相的制冷剂从冷 凝器出口流出的状态。(热交换器)另外，设有热交换器7，该热交换器7用于在流经中温高压配管23的中温高压制冷 剂与流经旁通配管5的旁通膨胀阀6的下游的制冷剂(下面，有时称为“旁通低温低压制冷 剂”)之间进行热交换。(控制机构)在主回路中，在膨胀阀3的上游(中温高压配管23的热交换器7的下游)设有过 冷却度传感器T73 (过冷却度检测部)。过冷却度传感器T73只要能测定流经中温中压配管 23的制冷剂(主流)的过冷却度，可以是任何传感器，例如，可以采用检测中温中压配管23 内的制冷剂压力的压力传感器和检测制冷剂温度的温度传感器。过冷却度控制部11a，根据 过冷却度传感器T73的检测值，控制膨胀阀3的开度等来控制膨胀阀3上游的过冷却度。在蒸发器4的上游(低温低压配管34的膨胀阀3的下游)设有蒸发器入口压力 传感器P34，在蒸发器4的下游(中温低压配管41的压缩机1的上游)设有蒸发器出口压 力传感器P41。另外，在旁通配管5，在热交换器7的下游(与主回路合流的合流点的上游)设有 过热度传感器T71。过热度传感器T71(过热度检测部)只要能检测流经旁通配管5的制冷剂(副流)的过热度，可以是任何传感器，例如，在热交换器7的出口侧旁通配管5备有检测 制冷剂温度的温度传感器和测定制冷剂压力的压力传感器，根据这些检测值，测定过热度。 过热度控制部11b，根据过热度传感器T71的检测值，调节旁通膨胀阀6的开度等来控制旁 通配管5的过热度。另外，过冷却度控制部Ila和过热度控制部lib是控制冷冻循环装置的控制机构 的一部分，它们不必作为分体的装置，可以总合成一个控制装置(微型计算机和软件组)。(制冷剂)在冷冻循环装置100中使用的制冷剂是地球暖化系数小的制冷剂，是温室效应比 HFC制冷剂小的可燃性制冷剂，例如是以丙烷、二氯甲烷、氯代甲烷、二氟乙烷、四氟丙烯等为 主要成分的制冷剂。另外，上述“四氟丙烯”是指包含各种同分异构体的全部的四氟丙烯。(实施方式2控制方法)下面，参照图2说明实施方式1所示的冷冻循环装置的控制机构对膨胀阀3和旁 通膨胀阀6的控制。图2是说明本发明的实施方式2的冷冻循环装置的控制方法的、表示控制机构的 过冷却度控制及过热度控制的流程图。 在图2中，首先，过冷却度控制部1 Ia和过热度控制部1 lb,分别对过冷却度目标值 SCo、过热度目标值SHo设定初始值(例如SCo = 5°C，SHo = 2V ) (Si)。该初始值是根据 设置条件、冷冻装置的类型而适当调节的值(O以上的正值)，预先存储在非易失性存储器 等中。另外，过热度控制部lib把蒸发器压力差目标值△ Po设定为适合于冷冻循环装置的 系统规格的值，即性能相应于蒸发器的冷冻能力变(最)高的值。(过冷却度控制)接着，过冷却度控制部11a，进行如下说明的过冷却度控制。过冷却度控制部11a， 从设置在从热交换器7到膨胀阀3的路径(中温高压配管23的旁通配管5的分支点下游) 中的过冷却度传感器T73的温度传感器和压力传感器，作为制冷剂状态的信息，取得冷凝 器出口温度Th和冷凝器温度出口压力Pc的检测值(S》。过冷却度控制部11a，根据取得的 冷凝器温度出口压力Pc，算出冷凝出口饱和温度Tcs (S3)，根据该值和冷凝器出口温度Th， 求出过冷却度SC( = Tcs-Th) (S4)。冷凝出口饱和温度Tcs可以根据图4所示那样的p_h 线图把相当于饱和液线的点预先存储在以Th、Pc为参数的图表中，也可以把Th、Pc代入规 定的计算方法(计算式)而求出。另外，冷凝器出口饱和温度Tcs可以通过根据冷凝器2 内的气液二相部的温度求出饱和温度Tc而确定。接着，过冷却度控制部11a，根据检测出的过冷却度SC与过冷却度目标值SCo的 差，控制制冷剂的过冷却度(S5 7)。具体地说，算出过冷却度SC与目标值的差ASC( = SC-SCo) (S5)，当过冷却度SC低于目标值(例如Δ SC≥-1°C )时，过冷却度控制部Ila减 小膨胀阀3的开度，调整为比现在的开度稍小的开度(S6)。反之，当过冷却度SC高于目标 值(例如ASOrC)时，过冷却度控制部Ila增大膨胀阀3的开度(S7)。另一方面，当 过冷却度SC接近目标值时，直接转移到后面的过热度控制。通过上述的过冷却度控制，当过冷却度小于规定值时，过冷却度控制部Ila减小 膨胀阀3的开度，膨胀阀的出入口压力差增加，冷凝器出口压力Pc上升。于是，冷凝器2和 热交换器内的制冷剂和被加热介质的温度差增大，在冷凝器2和热交换器7中，中温高压制冷剂的温度下降，并且，热交换器7中的冷热的传递量增加，中温高压制冷剂的温度下降， 过冷却度上升。另一方面，当上述过冷却度大于规定值时，进行与上述相反的动作，中温高 压制冷剂的过冷却度下降。这样，对因冷冻循环内的制冷剂填充量不足等而引起在冷凝器 出口侧成为气液二相状态的制冷剂进行过冷却，所以，可以有效地抑制在制冷剂通过膨胀 阀3时因气相和液相反复交替而产生的压力脉动。(过热度控制)接着，控制机构用以下说明的过热度控制部lib进行过热度控制。过热度控制部 lib,从过热度传感器T71的温度传感器和压力传感器，作为制冷剂状态的信息，取得热交 换器7的低压侧的出口温度Tl和出口压力Pl的检测值(S8)。接着，过热度控制部11b，从 热交换器的低压侧出口压力Pl取得热交换器7的低压侧出口饱和温度Tls(S9)，检测热交 换器 的低压侧出口过热度SH(SH = Tls-Tl) (SlO)。这里，饱和温度Tls的计算与冷凝器 饱和温度Tcs同样，可以根据P_h线图从Tl、Pl确定，或者用预定的计算方法算出。接着，过热度控制部11b，根据检测出的过热度SH与过热度目标值SHo的差，控制 制冷剂的过热度(Sll 13)。具体地说，检测过热度SH与目标值的差ASH( = SH-SHo) (Sll)，当过热度SH低于目标值(例如，Δ SH彡-1°C )时，过热度控制部lib减小旁通膨胀 阀6的开度，调整为比现在的开度稍小的开度(S12)。反之，当过热度SH高于目标值(例 如，ASH彡1°C)时，过热度控制部lib增大旁通膨胀阀6的开度(S13)。另一方面，当过 热度SH接近目标值时，直接转移到后面的过热度目标值控制。通过进行上述的过热度控制，可以抑制液体制冷剂返回压缩机1，另外，通过进行 下述的过热度目标的调节，可以减少蒸发器4、延长配管中产生的压力损失的问题。(过热度目标值控制) 下面，说明过热度目标值控制。控制机构，在过热度控制后，接着进行用于减小压 力损失的过热度目标值控制。首先，过热度控制部lib从设置在通往蒸发器4的路径(低 温低压配管34)的蒸发器入口压力传感器P34取得蒸发器入口压力(Pein)的检测值，从设 置在从蒸发器4通往压缩机1的路径(中温低压配管41)的蒸发器出口压力传感器P41取 得蒸发器出口压力(Peout)的检测值(S14)。另外，也可以用从蒸发器的入口温度算出饱和 压力的方法取得。然后，根据这些检测值，检测蒸发器压力差Δ Pe ( Δ Pe = Pein-Peout) (S15)，以使 该蒸发压力差APe接近蒸发器压力差目标值ΔΡο的方式，调节过热度目标值。S卩，过热度 控制部11b，判断蒸发压力差ΔΡ与目标值的差Λ(ΛΡ) = Δ Pe-Δ P0(S16)，当差A(AP) 小于规定值时(Δ ( Δ P)彡-0. OlMpa)，使过热度目标值SHo增加规定值(例如1°C ) (S17)。 另外，当差Δ (ΔΡ)大于规定值时(ΔΡ彡0.0 IMPa)，过热度控制部lib使过热度目标值SHo 减小规定值(例如1°C )，当接近目标值时，保持现在的过热度目标值SHo，结束过热度目标 值控制。若过热度目标值控制结束，则控制机构根据通过未图示的运转开关、网络下达的 停止运转指令的有无，判断是否停止运转(S19)，在不停止时，返回到步骤S2，反复进行上 述的过冷却控制、过热度控制以及过热度目标控制。根据该过热度目标控制，若蒸发器压力差Δ P大于目标值，则过热度目标值SHo被 设定得更小，在过热度控制中被控制的旁通膨胀阀6的开度增大，所以，流过旁通配管5的制冷剂量增加，流过主回路的制冷剂(通过了膨胀阀3的低温低压制冷剂)的量相应地减 少。结果，可使蒸发器入口压力Pein降低，减少压力损失。在上面的说明中，过热度目标值SHo的调节幅度是固定值，采用一边看状况一边 渐渐调节的方法。但是，也可以是当蒸发器入口压力(Pe)和蒸发器出口压力(Pa)的差即 蒸发器压力差(AP = Pein-Peout)越大，将过热度目标值SHo设定得越小(即加大调节幅 度)，增大在过热度控制中被控制的旁通膨胀阀6的开度。另外，蒸发器压力差(ΔΡ)小 时，过热度目标值SHo设定为比现在的过热度大，减小旁通膨胀阀6的开度，抑制多余的制 冷剂流动。(运转动作)下面，说明实施方式1所示的冷冻循环装置100的运转动作。图3和图4是说明本发明的实施方式1的冷冻循环装置的运转动作的图。图3是 表示制冷剂流动的制冷剂回路图。图4是表示制冷剂迁移的p-h线图(莫里尔图)。图1 图4中相同的部分，注以相同的标记，其一部分的说明从略，并且，图4所示的a f的制冷 剂状态分别表示图3中a f所示的部位的制冷剂状态。(压缩动作)首先，中温低压的蒸汽状制冷剂被压缩机1压缩，成为高温高压的蒸汽状制冷剂 后排出。该压缩机1的制冷剂压缩过程，假设没有与周围进行热量转移，用图4中从状态a 到状态b所示的等熵线表示。(冷凝动作)从压缩机排出的高温高压制冷剂流入冷凝器2，向空气、水中散热而冷凝、成为气 液二相状态的中温高压制冷剂。冷凝器中的制冷剂的变化是在压力几乎恒定的状况下进行 的。考虑到冷凝器中的配管阻力产生的压力损失，这时的制冷剂变化用图4中从状态b到 状态c所示的稍稍倾斜的、接近水平的直线表示。(过冷却动作)从冷凝器2出来的气液二相状态的中温高压制冷剂流入热交换器7，与流经旁通 配管5的低温低压制冷剂进行热交换(从在旁通膨胀阀6中膨胀了的制冷剂中吸收冷热) 的同时进一步冷凝，成为液体状的中温高压制冷剂。这时，热交换器7中的中温高压制冷剂 的变化是在压力几乎恒定的状况下进行的。考虑到热交换器7的压力损失，该制冷剂的变 化用图4中从状态c到状态d所示的稍稍倾斜的、接近水平的直线表示。(膨胀动作)该液体状的中温高压制冷剂的一部分流入旁通配管5，在旁通膨胀阀6中被节流、 膨胀(减压)而成为低温低压的气液二相状态。旁通膨胀阀6中的制冷剂变化是在焓恒定 的状况下进行的。这时的制冷剂变化用图4中从状态d到状态f所示的垂直线表示。另一方面，从热交换器7出来的液体状的中温高压制冷剂之中未流入旁通配管5 的部分，在膨胀阀3中被节流、膨胀(减压)而成为低温低压的气液二相状态。膨胀阀3中 的制冷剂变化，是在焓一定的状况下进行的。这时的制冷剂变化用图4中从状态d到状态 e所示的垂直线表示。(蒸发动作)从旁通膨胀阀6出来的气液二相状态的低温低压制冷剂流入热交换器7，与从冷凝器2出来的中温高压制冷剂进行热交换，并且，夺取冷热而成为蒸汽状的中温低压制冷 剂。热交换器7中的低温低压制冷剂的变化是在压力几乎恒定的状况下进行的。考虑到热 交换器7的压力损失，这时的制冷剂变化用图4中从状态f到状态a所示的稍稍倾斜的、接 近水平的直线表示。另一方面，从膨胀阀3出来的气液二相状态的低温低压制冷剂流入蒸发器4，一边 与空气等进行热交换一边蒸发、气化而成为蒸汽状的中温低压制冷剂。蒸发器4中的制冷 剂的变化是在压力几乎恒定的状况下进行的。考虑到蒸发器4的压力损失，这时的制冷剂 的变化用图4中从状态e到状态a所示的稍稍倾斜的、接近水平的直线表示。(压力降低)从蒸发器4出来的蒸汽状的中温低压制冷剂与从旁通配管5出来的蒸汽状制冷剂 混合，流入压缩机1，被压缩。另外，即将流入压缩机1的蒸汽状的中温低压制冷剂，由于通过中温低压配管41， 所以，与刚刚从蒸发器4出来的中温低压制冷剂相比，其压力稍有降低，但是在图4中用相 同的状态a表示。同样地，即将流入膨胀阀3的液体状的中温高压制冷剂，在通过中温高压 配管23的热交换器7和膨胀阀3之间的期间，稍稍散热，所以，与刚刚从热交换器7出来 的中温高压液体状制冷剂相比，其压力稍有降低，但是在图4中用相同的状态c表示。因通过配管所引起的制冷剂的压力降低等而造成的压力损失，在以下的实施方式 中也是同样的，除了必要的情形外，其说明从略。(流量控制)如上所述，在用于冷冻循环装置的低GWP制冷剂具有可燃性或弱燃性的性质时， 容许制冷剂量受到抑制，冷凝器2的热交换量(配管长度等)小，所以，冷凝器2的出口的 中温高压制冷剂可能成为气液二相状态。但是，在上述结构的冷冻循环装置100中，即使在冷凝器2的出口的中温高压制冷 剂成为气液二相状态那样的运转中，由于膨胀阀3和旁通膨胀6的入口的中温高压制冷剂 能被控制为过冷却状态，所以能进行稳定的制冷剂的流量控制(膨胀)。这是由于对高温高压制冷剂与空气等进行热交换的冷凝器2和对中温高压制冷 剂与低温低压制冷剂进行热交换的热交换器7中的、每单位制冷剂的量的热交换能力的差 引起的。例如，在夏季运转时，冷凝器2中的高温高压制冷剂与空气的温度差约为5 15°C 左右，与此相对，热交换器7中的中温高压制冷剂与低温低压制冷剂的温度差约为30 40°C左右。因此，热交换器7中的每单位面积的热交换量是冷凝器2中的每单位面积的热 交换量2 8倍左右大，所以，能够用更少的制冷剂量进行大的热交换，虽然是短配管，但也 可以增大中温高压制冷剂的过冷却度。另外，如果制冷剂通过膨胀阀3、7使气相和液相反复出现，则由于气相和液相中 的小孔等的通过阻力不同而产生压力脉动。该压力脉动引起制冷剂流动声音增大、由压力 损失增加而导致的冷冻循环装置的性能降低，并且，在脉动大时，对压缩机1、冷凝器2、膨 胀阀3、热交换器7、及其连接配管、连接部间歇地作用着负荷，该压力脉动引起的连接部的 疲劳等有可能造成制冷剂泄漏。把具有可燃性、毒性的制冷剂作为工作制冷剂使用时，防止 制冷剂泄漏尤为重要，必须提高这些部件的耐久性。而根据本实施方式的过冷却控制，可 以抑制膨胀阀3、7的压力脉动，有效地降低制冷剂泄漏的危险性。另外，可以预想到高安全率而不必过度提高配管连接部等的耐久规格。另外，根据该实施方式，可以抑制蒸发器压力差(ΔΡ，蒸发器4的出入口的压力 差)的增大。另外，在蒸发器4的流量降低了时，可以减小流过旁通配管5的制冷剂的流量，可 以抑制蒸发器4的热交换性能的降低，所以，可以取得高效地运转冷冻循环装置100的效^ ο另外，过热度的目标值，如实施方式1那样，是根据采用蒸发器入口压力传感器 P34和蒸发器出口压力传感器P41的蒸发器压力差(ΔΡ)而设定的，但本发明并不局限于 此，例如，根据压缩机1的频率和压缩机1的吸入压力等进行设定，也可得到同样的效果。另外，在实施方式1中，过冷却度传感器T73和过热度传感器T71，例如，根据冷凝 器2内、热交换器7内的饱和温度和出口温度求得过热度，也可得到同样的效果。在上述实施方式中，通过控制膨胀阀3的开度而进行过冷却度控制，但过冷却度 控制并不局限于该方法，也可以通过旁通膨胀阀6的开度调节、压缩机1的旋转频率控制来 实施。另外，也可以将它们与冷凝器2的风扇转速控制组合起来。过热度控制并不局限于调节旁通膨胀阀6的开度的方法，也可以通过膨胀阀3的 开度调节、压缩机1的旋转频率控制来实施。另外，也可以将这些方法与冷凝器2的风扇转 速控制组合起来。在进行过冷却度控制时，也可以用旁通膨胀阀6等控制过冷却度，在膨胀阀3使用 毛细管等节流装置。另外，也可采用温度式膨胀阀作为膨胀阀3，用感温筒检测该温度式膨 胀阀的上游侧配管、及其它温度，物理地驱动温度式膨胀阀的开口部。此时，过冷却度控制 是利用温度式膨胀阀和旁通膨胀阀6的组合来进行的，该旁通膨胀阀6通过控制机构来控 制开度。另外，相反，也可以在旁通膨胀阀6使用毛细管等的开度固定的节流装置，用膨 胀阀3进行过冷却控制。也可以使用温度式膨胀阀。在用膨胀阀3、旁通膨胀阀6的任一方的开度进行过冷却度控制及过热度控制时， 可以重视压力脉动抑制等、优先进行过冷却控制，也可以重视压力损失的减小、进行过热度 控制。图2所示的流程图说明的各设定值是一个例子，可根据系统规格、设定的使用条 件等设定适当的值。另外，蒸发器压力差目标值ΔΡο不是固定值，可以根据压缩机频率及蒸发器风量 (风扇转速)动态地计算与现在的蒸发器4的冷冻能力相应的值。这时，过热度控制部11b， 在图Ia的S16之前，设定符合现在的冷冻能力的蒸发器压力差目标值ΔΡο。[实施方式3](冷冻循环)图5是说明本发明的实施方式3的冷冻循环装置的结构的制冷剂回路图。在图5 中，冷冻循环装置200，在冷冻循环装置100 (实施方式1)中的低温低压配管34增设了气液 分离器8，并且，设有把在气液分离器8中分离了的气体(蒸汽)供给压缩机1的配管(下 面，称为“气体配管”)10。在气体配管10的中途设有流量控制阀(下面，称为“气体流量控制阀”)9，分别在气体流量控制阀9的上游侧设置了气体流量控制阀入口压力传感器P89，在气体流量控制 阀9的下游侧设置了气体流量控制阀出口压力传感器P91。除了上述结构外，其余与冷冻循环装置100 (实施方式1)相同，对相同的部分注以 相同标记，其说明从略。(旁通配管)即，在绕过膨胀阀3和蒸发器4的旁通配管5设置了旁通膨胀阀6，旁通配管5的一 部分在旁通膨胀阀6的下游形成了热交换器7，在旁通配管5的、热交换器7的下游设置了 过热度传感器T71。具备这些部件的旁通配管5与冷冻循环装置100的旁通配管5相同。(气体配管)气液分离器8把从膨胀阀3流出的低温低压制冷剂分离成蒸汽和液体，把分离出 的蒸汽送到气体配管10，把分离出的液体经过低温低压配管34送到蒸发器4。在气体配管10的中途设置了气体流量控制阀9。上游侧的气体流量控制阀入口压 力传感器P89检测在气液分离器8中被分离出的蒸汽的压力，下游侧的气体流量控制阀出 口压力传感器P91检测在气体流量控制阀9中膨胀了的制冷剂的压力。(控制要领)下面，说明膨胀阀3、旁通膨胀阀6和气体流量控制阀9的动作。膨胀阀3进行控制，以使由设置在从热交换器7到膨胀阀3的路径(中温高压配 管23的一部分)的热交换器7的下游的过冷却度传感器T73所检测到的中温高压制冷剂 的过冷却度为规定值以上。即，上述过冷却度小于规定值时，减小膨胀阀3的开度，反之，在 大于规定值时，加大开度。另外，旁通膨胀阀6，根据用过热度传感器T71检测到的、旁通配管5的热交换器7 的下游的低温低压制冷剂的过热度，进行控制。过热度越小，越减小旁通膨胀阀6的开度， 反之，过热度越大，越加大开度。另外，气体流量控制阀9，根据分别设置在气体流量控制阀9的前后(出入口)的 气体流量控制阀入口压力传感器P89的检测压力值(pi)和气体流量控制阀出口压力传感 器P91的检测压力值(p2)，进行控制。S卩，计算求出两者的压力差(下面，为了便于说明，称为“气体流量控制阀压力 差”)Δp，气体流量控制阀压力差(Δρ = pl-p2)越大，越加大气体流量控制阀9的开度，反 之，压力差越小，越减小开度。(运转动作)下面，说明冷冻循环装置200的运转动作。图6和图7是说明本发明的实施方式3的冷冻循环装置的运转动作的图。图6是 表示制冷剂流动的制冷剂回路图。图7是表示制冷剂迁移的ρ-h线图(莫里尔图)。与图 5中的部分相同的部分，注以相同标记，其一部分的说明从略。并且，图7所示的a h的制 冷剂状态分别是图6中a h所示的部位的制冷剂状态。(压缩动作)首先，蒸汽状的中温低压制冷剂在压缩机1中被压缩，成为高温高压制冷剂后排 出。压缩机1中的制冷剂压缩过程，假设没有与周围进行热量转移，则用图7中从状态a到 状态b所示的等熵线表示。
(冷凝动作)从压缩机1排出的高温高压制冷剂流入冷凝器2，向空气、水中放出温热(散热) 而冷凝，成为气液二相状态的中温高压制冷剂。在冷凝器2中的制冷剂的变化是在压力几 乎恒定的状况下进行的。考虑到冷凝器的压力损失，这时的制冷剂变化用图7中从状态b 到状态c所示的稍稍倾斜的、接近水平的直线表示。(热交换动作)从冷凝器2出来的气液二相状态的中温高压制冷剂流入热交换器7，与流经旁通 配管5的低温低压制冷剂进行热交换(吸收冷热)的同时进一步冷凝，进而成为温度低的 中温高压的液体状制冷剂。热交换器7中的中温高压制冷剂的变化是在压力几乎恒定的状 况下进行的。考虑到热交换器7的压力损失，该制冷剂的变化用图7中从状态c到状态d 所示的稍稍倾斜的、接近水平的直线表示。(旁通配管中的膨胀动作)从热交换器7流出的液体状的中温高压制冷剂的一部分流入旁通配管5。然后，在 旁通膨胀阀6中被节流、膨胀(减压)而成为气液二相状态的低温低压制冷剂。旁通膨胀 阀6中的制冷剂的变化是在焓恒定的状况下进行的。这时的制冷剂变化用图7中从状态d 到状态g所示的垂直线表示。从旁通膨胀阀6出来的气液二相状态的低温低压制冷剂流入热交换器7，夺取从 冷凝器2出来的中温低压制冷剂的温热(进行热交换)的同时成为温度更高的蒸汽状的中 温低压制冷剂。热交换器7中的低温低压制冷剂的变化是在压力几乎恒定的状况下进行的。考虑 到热交换器7的压力损失，这时的制冷剂的变化用图7中从状态g到状态a所示的稍稍倾 斜的、接近水平的直线表示。(主回路中的膨胀动作)另一方面，从热交换器7出来的剩余的高压的液体状制冷剂，在膨胀阀3中被节 流、膨胀(减压)而成为低温低压的气液二相状态。在膨胀阀3中的制冷剂变化是在焓恒 定的状况下进行的。这时的制冷剂变化用图7中从状态d到状态e所示的垂直线表示。(气液分离动作)从膨胀阀3出来的气液二相状态的低温低压制冷剂流入气液分离器8，分离成为 蒸汽和液体。这时的蒸汽用饱和蒸汽线上的状态h表示，液体用饱和液体线上的状态f表示。

分离出的液体状的低温低压制冷剂流入蒸发器4，被空气等夺取冷热(热交换)的 同时蒸发、汽化，成为蒸汽状的中温低压制冷剂。蒸发器4中的制冷剂的变化是在压力几乎 恒定的状况下进行的。考虑到蒸发器4的压力损失，这时的制冷剂的变化，用图7中从状态 f到状态a所示的稍稍倾斜的、接近水平的直线表示。另一方面，在气液分离器8中分离出的蒸汽，在气体流量控制阀9中被节流、膨胀 (减压)而成为低温低压的蒸汽状制冷剂。气体流量控制阀9中的制冷剂的变化是在焓恒 定的状况下进行的。这时的制冷剂的变化是在图7中从状态h到状态a所示的焓恒定的状 况下进行的。从蒸发器4出来的蒸汽状的中温低压制冷剂，与从旁通配管5出来的中温低压制冷剂及从气体配管10出来的低温低压制冷剂混合，流入压缩机1，被压缩。在这样构成的冷冻循环装置中，可以减少流入蒸发器的制冷剂蒸汽的流量，可以 减小蒸发器中的制冷剂的压力损失，提高冷冻循环装置的效率。[实施方式4](冷冻循环)图8是说明本发明的实施方式4的冷冻循环装置的结构的制冷剂回路图。在图8 中，冷冻循环装置300，撤去了冷冻循环装置100(实施方式1)所具备的在主回路上设置的 蒸发器入口压力传感器P34及蒸发器出口压力传感器P41、和设置在旁通配管5的过热度传 感器T71以及过热度控制部lib。除了上述结构外，其余结构与冷冻循环装置100相同，对 相同的部分注以相同标记，其说明从略。(旁通配管)S卩，在绕过膨胀阀3和蒸发器4的旁通配管5设置了旁通膨胀阀6，旁通配管5的 一部分在旁通膨胀阀6的下游形成了热交换器7。(控制要领)下面，说明膨胀阀3、旁通膨胀阀6的动作。膨胀阀3进行控制，以使由设置在从热交换器7到膨胀阀3的路径(中温高压配 管23的一部分)的热交换器7的下游的过冷却度传感器T73所检测到的中温高压制冷剂 的过冷却度为规定值以上。即，上述过冷却度小于规定值时，减小膨胀阀3的开度，反之，大 于规定值时，加大开度。这时，也可以控制旁通膨胀阀6来代替膨胀阀3。例如，上述过冷却度小于规定值 时，打开旁通膨胀阀6的开度，反之，大于规定值时，关闭开度。另外，也可以控制膨胀阀3和旁通膨胀阀6这二者。例如，上述过冷却度小于规定 值时，减小膨胀阀3的开度并加大旁通膨胀阀6的开度，反之，大于规定值时，打开膨胀阀3 的开度并关闭旁通膨胀阀6的开度。(运转动作)冷冻循环装置300的运转动作，与冷冻循环装置100相同，所以其说明从略(见图 3和图4)。因此，如上所述，在冷冻循环装置300中所使用的低GWP制冷剂具有可燃性或弱燃 性的性质时，从容许制冷剂量被抑制、冷凝器2的热交换量(配管长度等)小，可预测冷凝 器2的出口的中温高压制冷剂会成为气液二相状态。但是，在上述结构的冷冻循环装置300 中，即使在冷凝器2的出口的中温高压制冷剂为气液二相状态的运转中，由于膨胀阀3和旁 通膨胀阀6的入口的中温高压制冷剂能被控制为过冷却状态，所以，可进行稳定的制冷剂 流量控制(膨胀)。另外，在冷冻循环装置300中，不实行根据蒸发器压力差(ΔΡ)来设定过热度的目 标值的控制，而是可以代替蒸发器压力差(ΔΡ)，根据压缩机1的频率和压缩机1的吸入压 力等来设定过热度的目标值。[其它实施方式]本发明并不局限于实施方式1 4中说明的方式，也包含以下的变化。(1)在实施方式1 4中，说明了可燃性制冷剂循环的方式，而本发明并不局限于此，也可以采用根据毒性、温室效应等程度来限制制冷剂的填充量的其它低GWP制冷剂，以 代替以可燃性为理由的限制。这时，也可以得到与上述实施方式1 4中说明的效果同样 的效果。(2)在实施方式1 4中，说明了将旁通配管5的下游侧或气体配管10的下游侧 分别与压缩机1的上游侧(等同于中温低压配管41)连接的方式，而本发明并不局限于此， 也可以连接在压缩机1内的压缩过程的中途，把从旁通配管5或气体配管10流过来的制冷 剂混合后返回到压缩机1的内部，即，把从旁通配管5或气体配管10流过来的制冷剂与从 中温低压配管41流过来的已成某种程度的压缩状态的制冷剂混合，即使这样也可得到同 样的效果。(3)在实施方式1 4中，以通过过冷却度传感器T73检测出的中温高压制冷剂的 过冷却度为规定值以上的方式控制膨胀阀3，根据检测值进行控制，但也可以设定开度的上 限和下限。根据这样的结构，除了上述效果外，还可以防止过剩的制冷剂流入旁通配管5、过 度节流引起的冷冻循环的动作不良，并且，可以防止液体回流到压缩机1。(4)根据在变更充填的制冷剂的情况、根据延长配管的长度等，也可以变更过冷却 度、压力差的控制目标值。例如，当制冷剂填充量减少时、延长配管加长时，把过冷却度的 控制目标值设定为较小的值。反之，当制冷剂填充量增多时、延长配管变短时，把过冷却度 的控制目标值设定为较大的值。(5)充填了低压侧的制冷剂的气体密度不同的制冷剂时，也可以变更压力差的控 制目标值。根据这样构成的冷冻循环装置，即使利用不同的低GWP制冷剂时、延长配管的长 度不同时，也可得到与实施方式1 3的效果同样的效果。(6)在实施方式1 3中，是从蒸发器4流出的中温低压制冷剂被直接吸入压缩机 1的结构，但也可以为了防止液体回流到压缩机1，在压缩机1的上游(中温低压配管41) 设置储液器。(7)在实施方式1 3中，没有设置捕集制冷剂中的杂质的过滤器、捕集制冷剂中 的水分的干燥器、把从压缩机1排出的冷冻机油分离并返回压缩机1的油分离器、用于循环 配管等连接工作的停止阀(开闭阀)等“制冷剂回路部件”，但也可以设置这些制冷剂回路 部件，确保冷冻循环装置100、200、300的可靠性。(8)在实施方式1 2中，对热交换器7中的制冷剂的流动方向没有特别说明，但 是，可以根据制冷剂的种类，切换流动方向。图9和图10是说明本发明的实施方式1的冷冻循环装置的热交换器7的流动方 向的长度与制冷剂温度的关系的示意图，图9是相向流，图10是并行流。图9示意性地表示说明一边蒸发一边温度上升的制冷剂的相向流形式的热交换 器内的动作，横轴表示构成热交换器7的配管的长度(等同于制冷剂的流动方向的长度)， 纵轴表示制冷剂的温度。即，高温侧的制冷剂从入口 A流入，夺取温热而冷却，然后从出口 B流出。另一方面，低温侧的制冷剂从入口 C流入，吸收温热的同时蒸发，温度上升，然后 从出口 D流出。因此，升温后期阶段的低温侧的制冷剂与降温初期阶段的高温侧的制冷剂 进行热交换，升温初期阶段的低温侧的制冷剂与降温后期阶段的高温侧的制冷剂进行热交换。
这样，在构成热交换器7的配管的整个区域(等同于热交换的整个工序)中，可 以减少高温(高压)侧的制冷剂与低温(低压)侧的制冷剂的温度差(几乎恒定)，可高效 地进行热交换。另外，图9中表示平行的2条直线，但该直线有时不平行，或者有时是圆弧 形。在冷冻循环装置200、300中也同样，其说明从略。图10表示如下情况下的动作，在本发明的实施方式1的冷冻循环装置的旁通配管 5的旁通膨胀阀6的下游配置了使制冷剂膨胀的毛细管，热交换器7由该毛细管和中温高压 配管23的一部分构成。即，在旁通配管5中，从旁通膨胀阀6流出的低温低压制冷剂，从入 口 E流入上述毛细管(等同于热交换器7)，温度和压力渐渐下降，然后从出口流出。另一方面，在中温高压配管23中，中温高压制冷剂从入口 A流入，从出口 B流出。 这期间，中温高压制冷剂从低温低压制冷剂吸收冷热，温度渐渐下降。这样，在构成热交换器7的配管的整个区域(等同于热交换的整个工序)中，可以 减少高温(高压)侧的制冷剂与低温(低压)侧的制冷剂的温度差(几乎恒定)，可高效地 进行热交换。另外，在图9中表示平行的2条直线，但该直线有时不平行，或者有时是圆弧 形。在冷冻循环装置200、300中也同样，其说明从略。(9)在实施方式1 3中，没有说明热交换器7内的制冷剂的分支，但是，也可以把 通过低温低压制冷剂的旁通配管5的一部分分支为多个传热管，成为具有用于变更制冷剂 实际流过的传热管(等同于传热管数)的分支数可变部的热交换器。图11是制冷剂回路 图，表示本发明的实施方式1的冷冻循环装置的热交换器内的、制冷剂流路的一例。在图11(a)中，中温高压配管23—边弯曲一边沿箭头方向(图中，穿插水平方向 的流动的同时大致从上向下的方向)流过虚线的路径。另一方面，低温低压制冷剂流过的旁通配管5的旁通膨胀阀6的下游侧被分支。 即，旁通配管5在热交换器7的入口分支为传热管fe和传热管5d。在传热管5d上设置开 闭阀5e，在开闭阀k的下游分支为传热管恥和传热管5c。另外，传热管如和传热管恥 在热交换器7的出口，与设置着开闭阀5f的传热管5g汇合。另外，传热管5g在开闭阀5f 的下游与传热管证汇合，该传热管证从旁通配管5的热交换器7形成下游的部分。因此，当低温低压制冷剂的压力损失大时，打开开闭阀k和开闭阀5f，低温低压 制冷剂分流到传热管fe、传热管恥和传热管5c三个路径上，在该三个路径中并行地流动 (图 11(a))。另一方面，当低温低压制冷剂的压力损失小时，关闭开闭阀^和开闭阀5f，低温 低压制冷剂依次地流过传热管fe、传热管恥和传热管5c，在一个路径流动(图11 (b))。根据这样构成的冷冻循环装置，可以防止热交换器7中的低温低压制冷剂的压力 损失的增大，并且，当流量少、压力损失小时，可以减少分支数，提高流速，提高热交换效率。上面表示了分支为三个路径的情形，但并不局限于此。另外，流经传热管fe、5b、5c 的制冷剂的方向和流经中温高压配管23的制冷剂的方向，并不局限于图示方向，只要是适 当地相向流或并行流动即可。另外，在冷冻循环装置200、300中也同样，所以其说明从略。(10)下面，说明实施方式1 4的蒸发器4中的传热与压力损失的关系。图12是表示本发明的实施方式1的冷冻循环装置的、流入蒸发器的制冷剂的流量 与冷冻循环装置的效率系数的关系的曲线图。另外，效率系数是表示冷冻能力与冷冻循环 装置100电气输入的比。
蒸发器4的传热性能和蒸发器4的压力损失与流入蒸发器4的制冷剂流量成比 例，制冷剂流量越多，传热性能越高，压力损失越大。图12中的2条实线，分别表示冷冻循 环装置100的冷冻能力为100%时的效率系数与制冷剂流量的关系、以及冷冻循环装置100 的冷冻能力为50%时的效率系数与制冷剂流量的关系。制冷剂流量越大，蒸发器的传热性 能越高，性能越高，压力损失也越大，结果，存在着与各冷冻能力对应的最佳的动作点(压 力损失)(图中用黑点表示最佳动作点)。另外，在冷冻循环装置200、300中也同样，所以其 说明从略。在上述实施方式中，是将压力传感器和温度传感器组合起来作为过冷却度传感器 使用的，但是，过冷却度传感器只要能直接检测或间接地推定过冷却度，无论是哪种传感器 都可以。例如，在使用环境比较稳定时，可以测定压力或温度的任一方，另一方可以使用在 其使用环境中的推定值。另外，也可以把压缩机转速、排出压力、排出温度的检测值、冷凝温 度用于过冷却度的计算，或者也可以把压缩机的吸入压力、蒸发器出口压力或蒸发温度的 检测值等用于过热度的计算。另外，过冷却度控制，只要根据温度传感器、压力传感器的检测值等制冷剂状态、 或者冷冻循环的运转状态，作为结果，将过冷却度控制在适当的范围即可，过冷却度不一定 要计算。对于过热度控制也同样，只要能控制过热度，不一定要计算其值。进行过冷却的热交换器，也可以使用旁通配管以外的装置，只要能使制冷剂过冷 却即可。例如，也可以采用利用与冷冻循环内的其它的冷热部分进行热交换的方法、其他的 冷冻循环的节能器等附加装置。产业上的利用可能性
本发明的冷冻循环装置，即使在制冷剂填充量受限制的情形下，也能进行稳定的运转， 所以，可作为使用各种各样的低GWP制冷剂的各种冷冻循环装置被广泛使用。
权利要求
1.一种冷冻循环装置，其特征在于，该冷冻循环装置备有压缩机，压缩可燃性制冷 剂；冷凝器，使在该压缩机中被压缩了的可燃性制冷剂冷凝；热交换器，将从该冷凝器排出 的可燃性制冷剂过冷却；膨胀阀，使被该热交换器过冷却了的可燃性制冷剂膨胀；蒸发器， 使在该膨胀阀中膨胀了的可燃性制冷剂蒸发；以及控制机构，根据在上述冷凝器与上述膨 胀阀之间的制冷剂温度或制冷剂压力，控制上述热交换器的热交换量。
2.如权利要求1所述的冷冻循环装置，其特征在于，封入了由可燃性制冷剂的燃烧下 限所决定的被空调空间的容许制冷剂量以下的制冷剂。
3.如权利要求1所述的冷冻循环装置，其特征在于，封入了由可燃性制冷剂的燃烧下 限所决定的冷冻循环装置的被冷冻空间的容许制冷剂量以下的制冷剂。
4.如权利要求1至3中任一项所述的冷冻循环装置，其特征在于，该冷冻循环装置备有旁通配管，该旁通配管连接上述压缩机的上游配管和上述热交换器的下游配管； 旁通膨胀阀，该旁通膨胀阀设在该旁通配管并且使从流经上述下游配管的可燃性制冷 剂的主流分支的副流膨胀；以及过冷却度检测部，该过冷却度检测部检测上述膨胀阀的入口侧的可燃性制冷剂的主流 的过冷却度；上述热交换器与上述旁通配管的旁通膨胀阀下游侧热连接；上述控制机构，根据上述过冷却度检测部的检测结果，控制上述膨胀阀或上述旁通膨 胀阀中至少一方的开度，以使上述主流的过冷却度成为规定值以上。
5.如权利要求1至3中任一项所述的冷冻循环装置，其特征在于，该冷冻循环装置备有旁通配管，该旁通配管连接上述压缩机的上游配管和上述热交换器的下游配管；以及 旁通膨胀阀，该旁通膨胀阀设在该旁通配管并且使从流经上述下游配管的可燃性制冷 剂的主流分支的副流膨胀；上述热交换器与上述旁通配管的旁通膨胀阀下游侧热连接； 上述控制机构，对上述主流进行过冷却度控制，对上述副流进行过热度控制。
6.如权利要求5所述的冷冻循环装置，其特征在于，上述控制机构，根据上述主流的温 度，控制上述膨胀阀的开度；根据上述副流的温度，控制上述旁通膨胀阀的开度。
7.如权利要求5所述的冷冻循环装置，其特征在于，上述控制机构，根据上述主流的过 冷却度，控制上述膨胀阀的开度，根据上述副流的加热度，控制上述旁通膨胀阀的开度。
8.如权利要求5所述的冷冻循环装置，其特征在于，上述控制机构，使流入上述旁通配 管的可燃性制冷剂的流量增大，使上述热交换器出口与上述膨胀阀之间的可燃性制冷剂的 过冷却度上升。
9.如权利要求4所述的冷冻循环装置，其特征在于，该冷冻循环装置备有蒸发器上游压力传感器、蒸发器下游压力传感器和过热度检测 部；该蒸发器上游压力传感器检测上述蒸发器的上游侧配管内的制冷剂压力；该蒸发器下 游压力传感器检测上述蒸发器的下游侧配管内的制冷剂压力；该过热度检测部检测上述旁 通配管内的上述热交换器的下游的可燃性制冷剂的过热度；上述控制机构备有过热度控制部，该过热度控制部，根据上述蒸发器上游压力传感器检测的压力值和上述蒸发器下游压力传感器检测的压力值，设定上述旁通配管内的可燃性 制冷剂的过热度的控制目标值；上述控制机构控制上述旁通流量控制阀，使上述过热度检 测部检测到的过热度为上述过热度控制部设定的控制目标值。
10.如权利要求1所述的冷冻循环装置，其特征在于，该冷冻循环装置具有过冷却度控 制部，该过冷却度控制部，根据可燃性制冷剂的种类或延长配管的长度二者之中的一方或 双方，变更上述膨胀阀的入口的可燃性制冷剂的过冷却度的控制目标值。
11.如权利要求4所述的冷冻循环装置，其特征在于，上述控制机构控制流经上述旁通 配管的可燃性制冷剂的流量，当上述旁通配管的入口的可燃性制冷剂的压力与上述旁通配 管的出口的可燃性制冷剂的压力的压力差、或者上述蒸发器的入口的可燃性制冷剂的压力 与上述蒸发器的出口的可燃性制冷剂的压力的压力差二者之中的一方或双方越大，使上述 旁通膨胀阀增加流经上述旁通配管的可燃性制冷剂的流量。
12.如权利要求4所述的冷冻循环装置，其特征在于，上述热交换器中的上述副流的流 动方向与上述主流的流动方向是相向的。
13.如权利要求4所述的冷冻循环装置，其特征在于，在上述旁通配管的上述旁通膨胀阀的下游，配置着使可燃性制冷剂膨胀的毛细管；上 述热交换器，由上述毛细管和连接上述冷凝器及上述膨胀阀的连接配管的一部分构成；流经上述毛细管的可燃性制冷剂的流动方向和流经上述连接配管的可燃性制冷剂的 流动方向是并行的。
14.如权利要求4所述的冷冻循环装置，其特征在于，上述旁通配管的一部分，在上述热交换器的入口分支为多个传热管；在上述热交换器的出口，汇合上述多个传热管；该冷冻循环装置备有变更上述多个传热管中、可燃性制冷剂通过的传热管的分支数可 变部。
15.如权利要求4所述的冷冻循环装置，其特征在于，该冷冻循环装置具有气液分离器，该气液分离器设置在上述膨胀阀与上述蒸发器之间；气体配管，该气体配管使被该气液分离器分离出的蒸汽状的可燃性制冷剂流入上述压 缩机；气体流量控制阀，该气体流量控制阀设置在该气体配管，控制可燃性制冷剂的流量。
16.如权利要求15所述的冷冻循环装置，其特征在于，该冷冻循环装置备有气体流量控制阀上游压力传感器和气体流量控制阀下游压力传 感器；该气体流量控制阀上游压力传感器检测上述气体配管的上述气体流量控制阀的上游 的可燃性制冷剂的压力，该气体流量控制阀下游压力传感器检测上述气体配管的上述气体 流量控制阀的下游的可燃性制冷剂的压力；根据上述气体流量控制阀上游压力传感器检测的压力值和上述气体流量控制阀下游 压力传感器检测的压力值，控制上述气体流量控制阀。
17.—种冷冻循环的控制方法，将可燃性制冷剂或有毒性制冷剂作为制冷剂使用，使制 冷剂配管暴露于被冷却空间，并且，限制制冷剂的填充量，以使制冷剂泄漏扩散到上述被冷 却空间时的制冷剂浓度未达到可燃性浓度或为对人体的有毒容许浓度以下；其特征在于，该控制方法具有如下步骤检测步骤，检测被冷凝器冷凝后的制冷剂的状态；根据在该检测步骤检测出的制冷剂的状态，把由依赖于上述冷冻循环内的制冷剂填充 量的冷凝压力所引起而在上述冷凝器的出口侧成为气液二相状态的制冷剂过冷却，抑制上 述膨胀阀跟前的压力脉动。
全文摘要
在可燃性的制冷剂循环的冷冻循环装置(100)中，备有旁通配管(5)，以在从冷凝器(2)到流量控制阀(3)的循环配管中流动的制冷剂的一部分绕过流量控制阀(3)和蒸发器(4)的方式连接；旁通流量控制阀(6)，控制流经旁通配管(5)的制冷剂流量；热交换器(7)，使从旁通控制阀(6)流出并流经旁通配管(5)的制冷剂与从冷凝器(2)流出并流经循环配管的制冷剂进行热交换；和过冷却度传感器(T73)，检测流量控制阀(3)入口的制冷剂的过冷却度；控制流量控制阀(3)或旁通流量控制阀(6)的至少一方，以使流量控制阀(3)入口的制冷剂的过冷却度为规定值以上。
文档编号F25B1/00GK102066851SQ20088012979
公开日2011年5月18日 申请日期2008年11月11日 优先权日2008年6月13日
发明者亩崎史武, 仓持威, 若本慎一, 饭岛等 申请人:三菱电机株式会社