制冷循环装置和具有该制冷循环装置的热水供暖装置的制作方法

专利名称：制冷循环装置和具有该制冷循环装置的热水供暖装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及制冷循环装置和具有该制冷循环装置的热水供暖装置。
背景技术：
一般而言，在室外温度为-20°C等极低温条件下进行供暖运转时，根据蒸发压力的降低和高冷凝温度的要求，在一般的制冷循环装置中，压缩机的排出温度极度地上升。特别是在制冷循环装置的运转开始时和负载变动较大等过度的运转状态下，有时受制冷循环内的制冷剂的不均或膨胀阀的开度操作量的影响从压缩机排出的制冷剂温度(排出温度)急剧上升，直至制冷循环达到稳定。例如，在专利文献I中，针对这种压缩机的排出温度的上升，将从冷凝器至膨胀阀 的制冷剂配管和压缩机的吸入制冷剂配管，经由膨胀阀和过冷却热交换器用旁通管连接，将液态制冷剂吸入压缩机。图6是表示专利文献I中记载的现有的制冷循环装置的图。如图6所示，在压缩机101、四通阀102、冷凝器103、桥接电路104、蒸发器105被连接成环状的制冷循环中，冷凝器103与桥接电路104的第一输入端连接。桥接电路104的第一输出端的一方经由过冷却热交换器106和减压机构107与桥接电路104的第二输入端连接，桥接电路104的第二输出端与蒸发器105连接。桥接电路104的第一输出端的另一方，通过旁通管108经由过冷却热交换器106与压缩机101的吸入制冷剂配管连接。在旁通管108的过冷却热交换器106的上游侧，配置有过冷却热交换器用的流量调节阀109。另外，压缩机101的排出管中具有排出温度传感器110。而且，基于用排出温度传感器110检测出的排出温度，调节流量调节阀109的开度，控制流过旁通管108的制冷剂量。先行技术文献专利文献专利文献I :日本特许第3440910号公报

发明内容
发明要解决的课题 但是，在现有的结构中，用于降低排出温度的液态制冷剂一旦通过过冷却热交换器106，液态制冷剂的一部分潜热就会被过冷却热交换器106吸热。因此，存在不能迅速地抑制在负载变动和过渡性的运转状态下产生的排出温度的急剧上升的课题。本发明是为解决所述课题而设立的，目的在于提供一种制冷循环装置，其能够维持制冷循环的稳定运转，并且抑制排出温度的急剧上升。用于解决课题的方法为了解决现有课题，本发明提供一种制冷循环装置，其将压缩机、冷凝器、减压机构、蒸发器依次用配管连接成环状，形成制冷循环，在上述冷凝器与上述减压机构之间配置有过冷却热交换器，在从上述过冷却热交换器至上述减压机构的上述配管，连接有第一旁通管的一端，在上述第一旁通管配置有第一流量调节机构，使从上述第一流量调节机构流出的制冷剂与流过上述过冷却热交换器的制冷剂进行热交换，上述第一旁通管的另一端与上述压缩机连接，或者与从上述蒸发器至上述压缩机的上述配管连接，设置有检测上述压缩机的排出温度的温度传感器，上述制冷循环装置的特征在于，具有第二旁通管，其一端与从上述过冷却热交换器至上述减压机构的上述配管连接，另一端与从上述蒸发器至上述压缩机的上述配管连接，且配置有第二流量调节机构；和控制机构，其根据用上述温度传感器检测出的温度，使上述减压机构和上述第二流量调节机构动作。根据本发明第一方面的制冷循环装置的结构，能够使充分确保了高压液体配管中的过冷却的液态制冷剂，经由第二旁通管直接与压缩机吸入管旁通。另外，能够与流过第二旁通管的制冷剂流量的变更匹配地变更流过减压机构的制冷剂流量，以使流过减压机构和第二旁通管的制冷剂量的总和维持一定。另外，本发明第二方面的制冷循环装置，其特征在于在上述控制机构中，在用上述温度传感器检测出的温度高于第一规定值的情况下，使上述减压机构向关闭方向动作， 并且使上述第二流量调节机构向打开方向动作。根据本发明第二方面的制冷循环装置的结构，与流过第二旁通管的冷流的增加量匹配地减少流过减压机构的制冷剂流量，以使流过减压机构和第二旁通管的制冷剂量的总
和维持一定。其结果是，在来自压缩机的排出温度急剧上升的情况下，通过液体旁通也能够使排出温度迅速地降低，从而提高可靠性。另外，即使为了抑制排出温度上升而使液体旁通量增加，由于将流入压缩机的制冷剂流量维持一定，所以能够抑制制冷循环的高低压变化。即，能够稳定地维持制冷循环，能够地将制冷循环装置的效率降低抑制在最小限度。另外，本发明第三方面的制冷循环装置，其特征在于在上述控制机构中，在用上述温度传感器检测出的温度低于第二规定值的情况下，使上述减压机构向打开方向动作，并且使上述第二流量调节机构向关闭方向动作。根据本发明第三方面的制冷循环装置的结构，能够使充分确保了高压液体配管中的过冷却的液态制冷剂，与流过第二旁通管的制冷剂流量的减少量匹配地增加流过减压机构的制冷剂流量，以使流过减压机构和第二旁通管的制冷剂量的总和维持一定。其结果是，能够抑制液态制冷剂向构成制冷剂回路的压缩机的返回。因此，能够防止湿压缩，从而提高可靠性。另外，即使减少液体旁通量，由于将流入压缩机的制冷剂流量维持一定，所以也能够抑制压缩机吸入压力的变化。即，由于能够抑制液体旁通引起的制冷循环的高低压的变化，所以能够稳定地维持制冷循环。由此，能够将热水供暖装置的效率降低抑制在最小限度。本发明第四方面提供一种热水供暖装置，尤其是通过使本发明第一至第三方面的制冷循环装置的散热器，成为通过制冷剂与水的热交换对水进行加热的热交换器，不仅能够适用于散热器为制冷剂对于空气热交换器的情况，还适用于制冷剂对于水热交换器的情况。除此之外，能够获得与发明第一或第二方面同样的效果。发明效果
根据本发明，能够提供一种制冷循环装置，其能够维持制冷循环的稳定运转，并且抑制排出温度的急剧上升。


图I是本发明的实施方式I的制冷循环装置的电路图。图2是该流量调节阀的控制流程图。图3是该流量调节阀的控制开始时的控制概念图。图4是该排出温度变化和流量调节阀的开度控制的概念图。图5是该流量调节阀的控制中的控制概念图。 图6是现有的制冷循环装置的电路图。符号说明3压缩机5冷凝器(散热器)6膨胀阀(减压机构)7蒸发器8过冷却热交换器9第一旁通管11第一流量调节阀(第一流量调节机构)12第二流量调节阀(第二流量调节机构)13第二旁通管15排出温度传感器16控制机构
具体实施例方式下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。但是，并不由本实施方式限定本发明。图I是本发明的第一实施方式的制冷循环装置的电路图，图2是流量调节阀的控制流程图，图3是流量调节阀的控制开始时的控制概念图，图4是排出温度变化和流量调节阀的开度控制的概念图，图5是流量调节阀的控制中的控制概念图。作为制冷剂，例如可以使用R407C等非共沸混合制冷剂、R410A等近共沸混合制冷剂或单一制冷剂等。在图I中，本实施方式的制冷循环装置包括室外机I和室内机2。制冷循环，将压缩制冷剂的压缩机3、切换制冷剂的流动方向的四通阀4、使高温高压的制冷剂冷凝液化的冷凝器(散热器)5 (将室内机2作为供暖运转使用的情况)、使高压液态制冷剂减压膨胀的膨胀阀6 (减压机构)、使低温二相制冷剂蒸发气化的蒸发器7 (将室内机2作为供暖运转使用的情况)，依次用配管连接成环状而形成。室内机2具有冷凝器5，室外机I具有压缩机3、四通阀4、膨胀阀6、蒸发器7。另外，通过切换四通阀4，能够从通常供暖运转向供冷运转切换，或者从通常供暖运转向除霜运转切换。另外，在冷凝器5与膨胀阀6之间，配置有过冷却热交换器8。过冷却热交换器8配置于室外机I。在从过冷却热交换器8至膨胀阀6的配管，连接有第一旁通管9的一端。在第一旁通管9，配置有第一流量调节机构11。第一流量调节机构11对流入第一旁通管9的旁通制冷剂量进行调节。第一旁通管9的另一端与从蒸发器7至压缩机3的配管连接。第一旁通管9的另一端也可以与压缩机3的压缩室连接。从第一流量调节机构11流出的制冷剂，与流过过冷却热交换器8的制冷剂进行热交换后，被供给到压缩机3的吸入配管10。在过冷却热交换器8中，在从冷凝器5流出的高压制冷剂和从第一流量调节机构11流出的低压旁通制冷剂之间进行热交换。在从过冷却热交换器8至膨胀阀6的配管，连接有第二旁通管13的一端。在第二旁通管13配置有第二流量调节机构12。第二流量调节机构12调节流入第二旁通管13的 旁通制冷剂量。第二旁通管13的另一端与从蒸发器7至压缩机3的配管连接。第二旁通管13的另一端也可以与压缩机3的压缩室连接。从第二流量调节机构13流出的制冷剂，不与流过过冷却热交换器8的制冷剂进行热交换，而被供给到压缩机3的吸入配管10。在压缩机3的排出配管14，设置有检测压缩机3的排出温度的温度传感器15。控制机构16根据温度传感器15的检测温度，分别控制第二流量调节阀12的开度和膨胀阀6的开度。膨胀阀6的开度根据第二流量调节阀12的开度控制量来控制。首先，在图I所示的制冷循环中，从压缩机3排出的高压气体制冷剂从排出配管14到达四通阀4。在将室内机2作为供暖运转使用的情况下，高压气体制冷剂流入到冷凝器5进行散热而冷凝液化。冷凝液化后的高压液态制冷剂通过过冷却热交换器8被过冷却，通过膨胀阀6被减压膨胀，成为低温低压的二相制冷剂。接着，该低温低压的二相制冷剂流入到蒸发器7进行蒸发气化。之后再次通过四通阀4，从吸入管10被吸入到压缩机3。控制机构16调节第一流量调节阀11的开度，以使第一旁通管9的出口状态成为饱和气体制冷剂。由此，充分地发挥过冷却热交换器8的性能，充分确保连接过冷却热交换器8和膨胀阀6的制冷剂配管中的液态制冷剂的过冷却。另一方面，在从过冷热交换器8和减压机构(膨胀阀6)之间分支，经由第二流量调节机构(第二流量调节阀12)连接于压缩机3与蒸发器7之间的第二旁通管13中，利用设置于排出配管14的温度传感器15检测压缩机3的排出温度，达到预先设定的规定温度以上时，利用控制机构16，将配置于第二旁通管13的中途的第二流量调节阀12打开规定的开度，与第二流量调节阀12的开度相应地，利用控制机构16使膨胀阀6关闭规定开度。另外，在相同的第二旁通管13中，通过设置于排出配管14的排出温度传感器15检测压缩机3的排出温度，在成为预先设定的规定温度以下时，利用控制机构16，将配置于第二旁通管13的中途的第二流量调节阀12关闭规定开度，与第二流量节阀12的开度相应地，利用控制机构16使膨胀阀6打开规定开度。接着，使用图2至图5说明对排出温度的变化的控制动作和作用。本实施方式的制冷循环装置，在通常运转时，使旁通制冷剂流过第一旁通管9使用过冷却热交换器8进行运转。
在该通常运转时，利用温度传感器15对排出温度Td进行检测(步骤101)。此时，利用过冷却热交换器8，确保连接过冷却热交换器8和膨胀阀6的配管内的制冷剂充分过冷却。接着，对排出温度Td和预先设定的第一设定温度TdH进行比较(步骤102)。此时，第一设定温度TdH是根据压缩机3的规格设定的。优选设定为常用排出温度或比上限排出温度低规定温度的温度，即，使用压缩机3时不会引起可靠性降低的温度。在步骤102中，在检测出的排出温度Td不到第一设定温度TdH的情况下，判断制冷循环装置是否正在持续运转(步骤103)，在是运转中的情况下，再次返回步骤101，对排出温度Td进行检测。在检测出的排出温度Td在第一设定温度TdH以上的情况下，将第二流量调节阀12打开规定开度，根据第二流量调节阀12的开度，将膨胀阀6关闭规定开度(步骤104)。 步骤104的动作如图3所示。在图3中，对于膨胀阀6和第二流量调节阀12，横轴表示阀开度，纵轴表示制冷剂流量。第二流量调节阀12从关闭状态的PLSLO打开至规定开度PLSLl。而且，膨胀阀6的打开动作与该第二流量调节阀12的打开动作匹配地进行。第二流量调节阀12的开度从PLSLO变化至PLSLl，从而产生流量变化量Gl。因此，膨胀阀6使开度从PLSSO向PLSSl变化来进行关闭动作，以产生与流量变化量Gl相等的流量变化量Gs (其中为绝对值)。接着，进行步骤103的动作带来的排出温度的变化状态的判定(步骤105)。在步骤105中，在排出温度Td为设定温度TdH以上的状态下，排出温度Td处于上升状态时，第二流量调节阀12打开规定开度，膨胀阀6关闭规定开度(步骤106)。相反，在步骤105中，排出温度Td处于下降状态时，第二流量调节阀12关闭规定开度，膨胀阀6打开规定开度(步骤107)。在此，图4表示排出温度的变化。以排出温度Td处于下降状态的情况为例进行说明时，如图4所示，比较规定时间dT后的排出温度Td的变化量dTd，在变化量不足0°C时，判断为处于下降状态。图5表示步骤107中的动作。第二流量调节阀12向关闭方向控制规定开度。另一方面，膨胀阀6向打开方向控制规定开度。即，第二流量调节阀12从开度PLSLl向开度？1^1^2进行厶61的关闭动作。膨胀阀6从开度PLSSl向PLSS2进行Λ Gs的打开动作，以使第二流量调节阀12的流量变化量在反方向上相等。接着，进行该排出温度Td的检测，进行与第二设定温度TdL的比较(步骤108)。在步骤108中，排出温度Td为第二设定温度TdL以上的情况下，重复步骤105至步骤107。在排出温度Td不到第二设定温度TdL的情况下，进行排出温度Td的变化状态的判定(步骤109)。步骤109中的变化状态的判定，是与步骤105相同的判定动作。基于步骤109的判定结果，在排出温度Td处于下降状态的情况下，第二流量调节阀12关闭规定开度。另一方面，膨胀阀6打开规定开度(步骤110)。在步骤110之后，进行步骤103的运转确认，在停止的情况下结束控制。相反，在处于上升状态的情况下，第二流量调节阀12打开规定开度。另一方面，膨胀阀6关闭规定开度(步骤111)。在步骤111之后，进行步骤103的运转确认，在停止的情况下结束控制。如上所述，通过重复步骤101至步骤111，在负载变动时等排出温度的急剧上升中，也能够利用第二旁通管13使液态制冷剂从散热器5与减压机构6之间的高压液态制冷剂配管向压缩机3的吸入管旁流。因此，能够使排出温度迅速地降低。并且，在第二旁通管13的制冷剂流量过剩的情况下，将第二流量调节阀12控制为向关闭方向，将膨胀阀6控制为向打开方向，所以也能够抑制液态制冷剂向压缩机返回，提高可靠性。另外，第二旁通管13的入口的制冷剂状态，由于是充分地确保了通过过冷却热交换器8后的过冷却的液态制冷剂，所以即使在低外界气温条件和供热负载急剧增加时，也能够使液态制冷剂从冷凝器5与减压机构6之间的高压液态制冷剂配管向压缩机3的吸入管旁流。因此，可以在宽泛的运转范围内，降低排出温度，进而能够提高压缩机3的可靠性。
另外，根据第二旁通管13的第二流量调节阀12的制冷剂流量，将膨胀阀6控制为向反方向，能够减小流过膨胀阀6和第二旁通管13的制冷剂量的总和的变化量。因此，能够抑制旁流时的高低压变化，稳定地维持制冷循环，能够将本申请的制冷循环装置的效率降低抑制在最小限度。进而，第一旁通管9不一定必须从过冷却热交换器8与膨胀阀6之间分支，也可以在散热器5与过冷却热交换器8之间从制冷剂回路2分支。另外，第一旁通管9的连接部不一定必须为压缩机3的吸入配管，在具有注射机构的压缩机的情况下，例如与注射端口连接即可。产业上的利用可能性如上所述，本发明的制冷循环装置，在负载变动时等排出温度急剧上升时，也能够在维持制冷循环的稳定并且抑制排出温度的上升，也能够适用于普通空调机、热泵热水供暖机、业务用冷冻机、热泵热水器等用途。
权利要求
1. 将压缩机、冷凝器、减压机构、蒸发器依次用配管连接成环状，形成制冷循环， 在所述冷凝器与所述减压机构之间配置有过冷却热交換器， 在从所述过冷却热交換器至所述减压机构的所述配管，连接有第一旁通管的一端， 在所述第一旁通管配置有第一流量调节机构， 使从所述第一流量调节机构流出的制冷剂与流过所述过冷却热交換器的制冷剂进行热交換， 所述第一旁通管的另一端与所述压缩机连接，或者与从所述蒸发器至所述压缩机的所述配管连接， 设置有检测所述压缩机的排出温度的温度传感器，所述制冷循环装置具有 第二旁通管，其一端与从所述过冷却热交換器至所述减压机构的所述配管连接，另ー端与从所述蒸发器至所述压缩机的所述配管连接，且配置有第二流量调节机构；和 控制机构，其根据用所述温度传感器检测出的温度，使所述减压机构和所述第二流量调节机构动作。
2.如权利要求I所述的制冷循环装置，其特征在于 在所述控制机构中，在用所述温度传感器检测出的温度高于第一规定值的情况下，使所述减压机构向关闭方向动作，并且使所述第二流量调节机构向打开方向动作。
3.如权利要求I或权利要求2所述的制冷循环装置，其特征在于 在所述控制机构中，在用所述温度传感器检测出的温度低于第二规定值的情况下，使所述减压机构向打开方向动作，并且使所述第二流量调节机构向关闭方向动作。
4.ー种热水供暖装置，其特征在干 其使权利要求I 3中任一项所述的制冷循环装置中的所述散热器，成为通过制冷剂与水的热交换对水进行加热的热交換器。
全文摘要
本发明的制冷循环装置，将压缩机(3)、冷凝器(4)、减压机构(5)、蒸发器(7)依次用配管连接成环状，形成制冷循环，所述制冷循环装置具有第二旁通管(13)，其一端与从过冷却热交换器(8)至减压机构(5)的配管连接，另一端与从蒸发器(7)至压缩机(3)的配管连接，配置有第二流量调节机构(12)；和控制机构(16)，其根据用温度传感器(15)检测出的温度，使减压机构(5)和第二流量调节机构(12)动作，对于压缩机排出温度的急剧的上升，也能够边维持制冷循环的稳定运转边降低排出温度。
文档编号F25B1/00GK102840712SQ20121021186
公开日2012年12月26日 申请日期2012年6月21日 优先权日2011年6月22日
发明者日下道美, 青山繁男, 森胁俊二 申请人:松下电器产业株式会社