制冷循环装置的制作方法

本实用新型涉及制冷循环装置。

背景技术：

以往，公知有对水进行冷却以及加热而生成冷水以及热水的空冷式热泵冷却器等制冷循环装置。在现有的制冷循环装置中，存在如下情况，即：在低外部空气温度下生成热水时，在作为蒸发器而发挥功能的热源侧的空气热交换器产生霜。若在空气热交换器产生霜，则阻碍外部空气与制冷剂的热交换，从而导致制冷循环装置的加热能力降低。因此，已知进行用于使空气热交换器的霜融解的除霜运转。

在专利文献1中，提出了进行除霜运转的制冷循环装置。在专利文献1的制冷循环装置中，在除霜运转条件成立的情况下，使制冷剂流路反转，使空气热交换器作为冷凝器而发挥功能，从而使空气热交换器的霜融解。另外，在专利文献1的制冷循环装置中，相对于设置在空气热交换器与水热交换器之间的节流机构(膨胀阀)，并联连接有具有电磁阀的旁通回路。而且，构成为在除霜运转开始时将电磁阀打开，使制冷剂向水热交换器侧流动，从而抑制由制冷剂的供给不足而引起的低压压力的降低。

专利文献1:日本特开2012－7800号公报

这里，在具备用于存积剩余制冷剂的高压储罐的现有的制冷循环装置中，在使制冷剂流路反转来进行除霜运转的情况下，在除霜运转的开始时，存积于高压储罐的液体制冷剂通过水热交换器而向压缩机流动，从而存在产生回液的情况。为了抑制这样的朝向压缩机的回液，考虑在压缩机的吸入侧设置储液器，将液体制冷剂存积于储液器。然而，储液器的容量较大，在机械室内需要较大的设置空间，因此会导致装置的大型化以及成本上升。

技术实现要素：

本实用新型是为了解决上述那样的课题而提出的，其目的在于提供一种抑制除霜运转时等的朝向压缩机的回液的制冷循环装置。

本实用新型所涉及的制冷循环装置具备：制冷剂回路，其包括压缩机、流路切换装置、热源侧热交换器、第1节流装置以及利用侧热交换器；以及回液抑制回路，其与第1节流装置并联连接，回液抑制回路包括第2节流装置、开闭阀以及连接在第2节流装置与开闭阀之间的高压储罐。

根据本实用新型所涉及的制冷循环装置，能够在除霜运转开始时或者结束时等抑制朝向压缩机的回液。

附图说明

图1是表示本实用新型的实施方式1中的制冷循环装置的制冷剂回路结构的图。

图2是表示本实用新型的实施方式1中的制冷循环装置的控制结构的图。

图3是表示本实用新型的实施方式1中的除霜运转的流程的流程图。

图4是表示本实用新型的实施方式2中的除霜运转结束时的流程的流程图。

图5是表示现有例子中的制冷循环装置的制冷剂回路结构的图。

具体实施方式

以下，基于附图对本实用新型的制冷循环装置的实施方式进行详细的说明。

实施方式1.

图1是表示本实用新型的实施方式1中的制冷循环装置100的制冷剂回路结构的图。本实施方式的制冷循环装置100被用作对水进行冷却以及加热而生成冷水以及热水的空冷式热泵冷却器。如图1所示，制冷循环装置100具备制冷剂回路，该制冷剂回路包括压缩机11、流路切换装置12、热源侧热交换器13、风扇14、第1节流装置15、以及利用侧热交换器17。另外，制冷循环装置100具备回液抑制回路40，该回液抑制回路40包括第2节流装置18、高压储罐16以及开闭阀19，它们与第1节流装置15并联连接。并且，制冷循环装置100具备对制冷剂回路以及回液抑制回路40进行控制的控制部20(图2)。

压缩机11例如是通过由逆变器所控制的马达(未图示)来驱动的容积式压缩机。流路切换装置12是对制冷剂的流动方向进行切换的装置，例如由四通阀构成。流路切换装置12在冷却运转时，如图1的实线所示那样对制冷剂的流路进行切换，在加热运转时，如图1的虚线所示那样对制冷剂的流路进行切换。

热源侧热交换器13是与室外的空气进行热交换的空气热交换器，例如由包括导热管和多个翅片的交叉翅片式的翅片管型热交换器构成。热源侧热交换器13在冷却运转时作为制冷剂的冷凝器而发挥功能，在加热运转时作为制冷剂的蒸发器而发挥功能。风扇14是向热源侧热交换器13供给空气的送风机，例如由通过风扇马达(未图示)进行驱动的螺旋桨式风扇构成。风扇14具有如下功能，即：吸入室外空气，并将通过热源侧热交换器13而在与制冷剂之间进行了热交换的空气向室外排出。

第1节流装置15具有使制冷剂减压而膨胀的功能，例如由电子膨胀阀构成。第1节流装置15以串联的方式连接在热源侧热交换器13与利用侧热交换器17之间。利用侧热交换器17是与利用侧的水进行热交换的水热交换器，例如由板式热交换器构成。利用侧热交换器17在冷却运转时作为制冷剂的蒸发器而发挥功能，在加热运转时作为制冷剂的冷凝器而发挥功能。

高压储罐16具有存积剩余制冷剂的功能，其以串联的方式连接在第2节流装置18与开闭阀19之间。第2节流装置18具有使制冷剂减压而膨胀的功能，例如由电子膨胀阀构成。第2节流装置18以串联的方式连接在热源侧热交换器13与高压储罐16之间。开闭阀19例如由电磁阀构成，其以串联的方式连接在高压储罐16与利用侧热交换器17 之间。第2节流装置18、高压储罐16以及开闭阀19以串联的方式连接而构成回液抑制回路40，并与第1节流装置15并联连接。

此外，在制冷循环装置100所能使用的制冷剂中，存在单一制冷剂、近似共沸混合制冷剂、非共沸混合制冷剂等。在近似共沸混合制冷剂中，存在作为HFC制冷剂的R410A、R404A等。该近似共沸混合制冷剂除了具有与非共沸混合制冷剂相同的特性之外，还具有R22的约1.6倍的动作压力的特性。在非共沸混合制冷剂中，存在作为HFC(氢氟烃) 制冷剂的R407C等。该非共沸混合制冷剂是沸点不同的制冷剂的混合物，因此具有液相制冷剂与气相制冷剂的组成比率不同的特性。

另外，在制冷循环装置100设置有各种传感器。详细而言，在热源侧热交换器13设置有对热源侧热交换器13的温度进行检测的热交温度传感器31。热交温度传感器31对附着于热源侧热交换器13的霜的温度进行检测，例如设置于热源侧热交换器13内的导热管。另外，在利用侧热交换器17的出入口，分别设置有对制冷剂的温度进行检测的入口温度传感器32以及出口温度传感器33。基于由入口温度传感器32以及出口温度传感器33检测出的制冷剂温度，利用控制部20来控制第1节流装置15以及第2节流装置18。并且，在制冷循环装置100的配置于室外的部分，设置有用于对外部空气温度进行检测的外部空气温度传感器34。此外，虽然在图1中并未图示，但制冷循环装置100可以具备对制冷剂的吸入压力进行检测的传感器、对制冷剂的排出温度进行检测的传感器、对热源侧热交换器13的出入口处的制冷剂的温度进行检测的传感器等。

图2是表示制冷循环装置100的控制结构的图。控制部20对制冷循环装置100的各部进行控制，其由微型计算机或者DSP(Digital Signal Processor数字信号处理器)等构成。控制部20基于包括热交温度传感器31、入口温度传感器32、出口温度传感器33、以及外部空气温度传感器34的各种传感器的检测结果，来控制压缩机11的旋转频率、流路切换装置12的切换、风扇14的送风量、第1节流装置15和第2节流装置18的开度、以及开闭阀19的开闭等。

接下来，对制冷循环装置100的动作进行说明。首先，对制冷循环装置100的冷却运转时的动作进行说明。在冷却运转时，利用流路切换装置12如图1的实线所示那样切换制冷剂的流路。另外，开闭阀19以打开的状态被固定，第1节流装置15以及第2节流装置18借助控制部 20并基于过热度而被控制开度。具体而言，控制部20决定第1节流装置15以及第2节流装置18的开度，以使得根据由入口温度传感器32 以及出口温度传感器33所检测出的温度而求得的过热度(压缩机11的吸入过热度)成为目标值(例如3℃～5℃)。

被压缩机11压缩以及排出的高温高压的气体制冷剂通过流路切换装置12而向热源侧热交换器13流入。流入至热源侧热交换器13的高温高压的制冷剂对室外空气等散热，从而冷凝并成为高压的液体制冷剂。从热源侧热交换器13流出的高压的液体制冷剂向第1节流装置15 流入，并且膨胀以及减压而成为低温低压的气液二相制冷剂。从第1节流装置15流出的气液二相制冷剂向利用侧热交换器17流入。另外，此时，剩余制冷剂通过第2节流装置18而存积于高压储罐16。流入到利用侧热交换器17的气液二相制冷剂与水进行热交换并蒸发，从而成为低温低压的气体制冷剂。从利用侧热交换器17流出的气体制冷剂被吸入至压缩机11并被再次压缩。

接下来，对加热运转时的动作进行说明。在加热运转时，利用流路切换装置12如图1的虚线所示那样切换制冷剂的流路。另外，开闭阀 19以打开的状态被固定，第1节流装置15以及第2节流装置18借助控制部20并基于过冷却度而被控制开度。具体而言，控制部20决定第1 节流装置15以及第2节流装置18的开度，以使得根据由入口温度传感器32以及出口温度传感器33检测出的温度而求得的利用侧热交换器17 出口的过冷却度成为目标值(例如3℃～5℃)。

被压缩机11压缩并排出的高温高压的气体制冷剂通过流路切换装置12而向利用侧热交换器17流入。流入到利用侧热交换器17的高温高压的制冷剂对水散热，从而冷凝并成为高压的液体制冷剂。从利用侧热交换器17流出的高压的液体制冷剂向第1节流装置15流入，并且膨胀以及减压而成为低温低压的气液二相制冷剂。从第1节流装置15流出的气液二相制冷剂向热源侧热交换器13流入。另外，此时，剩余制冷剂存积于高压储罐16。流入至热源侧热交换器13的气液二相制冷剂与室外空气进行热交换并蒸发，从而成为低温低压的气体制冷剂。从热源侧热交换器13流出的气体制冷剂被吸入至压缩机11并被再次压缩。

另外，对于制冷循环装置100而言，在上述加热运转时，在热源侧热交换器13产生了霜的情况下，进行用于使热源侧热交换器13的霜融解的除霜运转。详细而言，控制部20如果在加热运转时判断为热源侧热交换器13的除霜运转开始条件成立，则切换流路切换装置12，进行使热源侧热交换器13作为冷凝器而发挥功能的冷却运转。另外，此时，控制部20控制第2节流装置18以及开闭阀19，从而抑制存积于高压储罐16的液体制冷剂通过利用侧热交换器17向压缩机11流动而产生回液的情况。

图3是表示本实施方式的除霜运转的流程的流程图。如图3所示，首先，利用控制部20来判断在加热运转时除霜运转开始条件是否成立 (S1)。这里，当由设置于热源侧热交换器13的热交温度传感器31检测出的热交温度、或者由外部空气温度传感器34检测出的外部空气温度低于规定的温度(例如0℃)的情况下，判断为在热源侧热交换器13 产生了霜，除霜运转开始条件成立。然后，在除霜运转开始条件成立的情况下(S1：是)，将第2节流装置18完全关闭(S2)，也将开闭阀19 关闭(S3)。由此，高压储罐16内的压力被保持在高压的状态下，液体制冷剂存积于高压储罐16内。然后，在该状态下，流路切换装置12进行切换，从而开始进行除霜运转(S4)。

若开始进行除霜运转，则利用流路切换装置12如图1的实线所示那样切换制冷剂的流路，从而热源侧热交换器13与冷却运转时相同地作为冷凝器而发挥功能。而且，基于吸入过热度，控制第1节流装置15 的开度(S5)。接下来，判断压缩机11的吸入过热度是否大于阈值B(S6)。这里，压缩机11的吸入过热度作为由出口温度传感器33检测出的利用侧热交换器17的出口制冷剂温度、与由入口温度传感器32检测出的利用侧热交换器17入口制冷剂温度之差而被求出。另外，阈值B是用于判断充分施加了压缩机11的吸入过热度的情况的值，例如被设定为 5℃。

然后，在压缩机11的吸入过热度大于阈值B的情况下(S6：是)，将第2节流装置18打开(S7)，也将开闭阀19打开(S8)。之后，基于吸入过热度，控制第1节流装置15以及第2节流装置18的开度(S9)，从而继续进行除霜运转。然后，判断除霜运转结束条件是否成立(S10)，当除霜运转结束条件不成立的情况下(S10：否)，继续进行除霜运转。这里，利用控制部20，在由设置于热源侧热交换器13的热交温度传感器31检测出的温度或者由外部空气温度传感器34检测出的温度高于规定的温度(例如10℃)的情况下，判断为热源侧热交换器13的霜已融解，从而除霜运转结束条件成立。另一方面，在除霜运转结束条件成立的情况下(S10：是)，对流路切换装置12(S11)进行切换。由此，除霜运转结束，再次开始加热运转。

如以上那样，在本实施方式中，在除霜运转开始条件成立后(S1：是)且在除霜运转开始(S4)前，将第2节流装置18以及开闭阀19关闭，从而能够抑制存积于高压储罐16的液体制冷剂的朝向压缩机11的回液。另外，在压缩机11的吸入过热度处于阈值以上的情况(即处于不产生回液的状态的情况)下，通过将第2节流装置18以及开闭阀19 打开来进行通常控制，从而能够进行除霜运转。

图5是表示现有例子中的制冷循环装置200的制冷剂回路结构的图。如图5所示，现有的制冷循环装置200由压缩机1、四通阀2、空气热交换器3、风扇4、膨胀阀5、高压储罐6以及水热交换器7构成。膨胀阀5以串联的方式连接在空气热交换器3与水热交换器7之间，进行在制冷剂回路中流动的制冷剂的减压以及流量控制。另外，高压储罐 6设置在膨胀阀5与水热交换器7之间，存积剩余制冷剂。在图5所示的现有例子的制冷循环装置200的情况下，如果使制冷剂流路反转来进行除霜运转，则在除霜运转的开始时，存积于高压储罐6的液体制冷剂通过水热交换器7而向压缩机1流动，从而产生回液。与此相对，在本实施方式中，如上述那样具备回液抑制回路40，利用控制部20来控制第2节流装置18以及开闭阀19，从而能够抑制回液。

实施方式2.

接着，对本实用新型的实施方式2进行说明。在上述实施方式1中，形成为为了抑制除霜运转开始时的回液的产生而对第2节流装置18以及开闭阀19进行控制的结构。这里，不仅在除霜运转开始时，在除霜运转结束时，也存在存积于热源侧热交换器13的液体制冷剂向压缩机1 返回而产生回液的情况。因此，在实施方式2中，在当除霜运转结束时对第2节流装置18以及开闭阀19进行控制来抑制回液的产生这一点上，与实施方式1不同。对于本实施方式的制冷循环装置100的制冷剂回路结构以及控制结构，与图1以及图2所示的实施方式1的制冷剂回路结构以及控制结构相同。

图4是表示本实施方式中的除霜运转结束时的流程的流程图。如图 4所示，判断除霜运转结束条件是否成立(S21)，在除霜运转结束条件不成立的情况下(S21：否)，继续进行除霜运转直至除霜运转结束条件成立为止。另一方面，在除霜运转结束条件成立的情况下(S21：是)，将开闭阀19关闭(S22)，将第2节流装置18完全打开(S23)。由此，高压储罐16内的压力成为高压的状态。然后，在该状态下，待机至经过规定时间为止(S24)。此时，压缩机11的旋转频率被保持，从而在高压储罐16内存积有热源侧热交换器13的液体制冷剂。然后，在经过了规定时间的情况下(S24：是)，对流路切换装置12进行切换，从而除霜运转结束(S25)。之后，将开闭阀19打开(S26)，从而再次开始加热运转。

如以上那样，在本实施方式中，构成为：在除霜运转结束的条件成立的情况下(S21：是)，且是在除霜运转结束(S25)前，将第2节流装置18打开，并将开闭阀19关闭，从而将存积于热源侧热交换器13 的液体制冷剂存积至高压储罐16。由此，在除霜运转结束时，抑制存积于热源侧热交换器13的液体制冷剂向压缩机11回液的情况。

以上是本实用新型的实施方式的说明，但本实用新型并不限定于上述实施方式的结构，能够在其技术思想的范围内进行各种变形或者组合。例如，在上述实施方式中，如图1所示，对制冷循环装置100具备 1台压缩机11、1台热源侧热交换器13以及1台利用侧热交换器17的情况进行了说明，但并不特别地限定它们的台数。例如，也可以具备2 台以上的压缩机11、热源侧热交换器13以及利用侧热交换器17。另外，在上述实施方式中，以制冷循环装置100是对水进行冷却以及加热而生成冷水以及热水的空冷式热泵冷却器的情况为例进行了说明，但并不限定于此，也可以将本实用新型应用于室内的制冷以及制热所使用的空调装置。

另外，在上述实施方式中，构成为基于由入口温度传感器32以及出口温度传感器33检测出的制冷剂温度来进行吸入过热度控制以及过冷却度控制，但并不限定于此，也可以基于其他的温度传感器或者压力传感器来进行吸入过热度控制以及过冷却度控制。另外，不仅进行吸入过热度控制以及过冷却度控制，也可以进行排出过热度控制等其他的控制。另外，除霜运转开始条件以及除霜运转结束条件也并不限定于上述实施方式所记载的条件，也可以使用其他的条件。

另外，对于上述实施方式1以及实施方式2中的回液抑制用的控制，可以仅实施其中一方，另外也可以在除霜运转开始时以及除霜运转结束时这两者中实施。并且，由于具备本实用新型的回液抑制回路40，从而即便在除霜运转时以外的期间，也能够在低外部空气温度下的加热(制热)运转结束时等、液体制冷剂存积于热源侧热交换器13的状态下，抑制下次启动时可能产生的回液。在该情况下，与实施方式2中的除霜运转结束时相同，在加热运转的结束前，将第2节流装置18与开闭阀 19打开，从而将存积于热源侧热交换器13的液体制冷剂存积至高压储罐16。由此，在下次启动时，抑制存积于热源侧热交换器13的液体制冷剂向压缩机11回液的情况。

附图标记的说明

1、11...压缩机；2...四通阀；3...空气热交换器；4、14...风扇；5... 膨胀阀；6、16...高压储罐；7...水热交换器；12...流路切换装置；13... 热源侧热交换器；14...风扇；15...第1节流装置；17...利用侧热交换器； 18...第2节流装置；19...开闭阀；20...控制部；31...热交温度传感器；32... 入口温度传感器；33...出口温度传感器；34...外部空气温度传感器；40... 回液抑制回路；100、200...制冷循环装置。