制冷循环装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及制冷循环装置。
【背景技术】
[0002]以往的制冷循环装置中，广泛使用氟利昂、氟利昂替代物等卤代烃作为制冷剂。但是，这些制冷剂具有破坏臭氧层、地球温室效应等问题。因此，提出了使用作为对地球环境负荷极小的制冷剂的水的制冷循环装置。
[0003]在专利文献I中，作为那样的制冷循环装置，公开了制冷专用的空气调节装置。专利文献I的空气调节装置能够基于使用自然制冷剂来实现环境负荷的减少。另外，水的潜热量比以往的制冷剂大，因此，专利文献I的空气调节装置能够以低的质量流量发挥与以往的空气调节装置同等的能力。即，在制冷专用的空气调节装置的用途中，使用水作为制冷剂的制冷循环装置能够实现高的COP (Coefficient of Performance，性能系数)。
[0004]【现有技术文献】
[0005]【专利文献】
[0006]【专利文献I】日本特开2008-122012号公报(图1)
【发明内容】
[0007]但是，以往技术的制冷循环装置，可能出现如下情况:在蒸发器及冷凝器的各自中，添加剂相对于制冷剂的比率未被调整为对于制冷循环装置的顺利运转而言优选的值。
[0008]鉴于上述情况，本公开提供一种技术，用于将添加剂相对于制冷剂的比率调整为对制冷循环装置的顺利运转而言优选的值。
[0009]S卩，本公开的制冷循环装置，
[0010]是使用制冷剂成分与添加剂的混合物作为制冷剂的制冷循环装置，具备:
[0011]蒸发器，其储存制冷剂液，并且使所述制冷剂液蒸发而生成制冷剂蒸气；
[0012]冷凝器，其使所述制冷剂蒸气冷凝而生成制冷剂液；
[0013]压缩机，其设置在所述蒸发器与所述冷凝器之间，对所述制冷剂蒸气进行压缩；
[0014]蒸气路径，其经由所述压缩机将所述蒸发器与所述冷凝器连结，从所述蒸发器向所述冷凝器引导所述制冷剂蒸气；
[0015]返回路径，其从所述冷凝器向所述蒸发器引导所述制冷剂液；以及
[0016]分离机构，其设置在所述返回路径，使所述添加剂从自所述冷凝器向所述蒸发器供给的所述制冷剂液分离。
[0017]根据本公开，在蒸发器及冷凝器的各自中，能够将添加剂相对于制冷剂的比率调整为对于制冷循环装置的顺利运转而言优选的值。
【附图说明】
[0018]图1是第I实施方式的制冷循环装置的结构图。
[0019]图2是第2实施方式的制冷循环装置的结构图。
[0020]图3A是第3实施方式的制冷循环装置的结构图。
[0021]图3B是第3实施方式的变形例的制冷循环装置的结构图。
[0022]图4是第4实施方式的制冷循环装置的结构图。
[0023]图5是第5实施方式的制冷循环装置的结构图。
[0024]图6是第6实施方式的制冷循环装置的结构图。
[0025]图7是第7实施方式的制冷循环装置的结构图。
[0026]图8是第8实施方式的制冷循环装置的结构图。
[0027]图9是第9实施方式的制冷循环装置的结构图。
[0028]图1OA是第10实施方式的制冷循环装置的结构图。
[0029]图1OB是第10实施方式的变形例的制冷循环装置的结构图。
[0030]图1lA是第11实施方式的制冷循环装置的结构图。
[0031]图1lB是第11实施方式的变形例的制冷循环装置的结构图。
[0032]图12A是第12实施方式的制冷循环装置的结构图。
[0033]图12B是第12实施方式的变形例的制冷循环装置的结构图。
[0034]图13是第13实施方式的制冷循环装置的结构图。
[0035]图14是第14实施方式的制冷循环装置的结构图。
[0036]图15是第15实施方式的制冷循环装置的结构图。
[0037]图16A是表示储存在蒸发器的制冷剂液的饱和蒸气压与储存在冷凝器的制冷剂液的饱和蒸气压相一致的情况下的单一的饱和蒸气压曲线Ckef的图表。
[0038]图16B是表示储存在冷凝器的制冷剂液的特定温度下的饱和蒸气压比储存在蒸发器的制冷剂液的特定温度下的饱和蒸气压低的情况下的饱和蒸气压曲线Cra及饱和蒸气压曲线Ceva的图表。
[0039]图17是第16实施方式的制冷循环装置的结构图。
[0040]附图标记说明
[0041]2蒸气路径
[0042]3返回路径
[0043]4、9调整路径
[0044]6分离机构
[0045]10吸热循环路
[0046]11散热循环路
[0047]12、14、51、52 泵
[0048]13第I热交换器
[0049]15第2热交换器
[0050]21蒸发器
[0051]22压缩机
[0052]23冷凝器
[0053]31返回路径的上游部分
[0054]32返回路径的下游部分(第I下游部分)
[0055]33返回路径的下游部分(第2下游部分)
[0056]34、44、95 旁通路径
[0057]41调整路径的上游部分
[0058]42调整路径的下游部分(第I下游部分)
[0059]43调整路径的下游部分(第2下游部分)
[0060]64、65、66 三通阀
[0061]81、85、86、97流量调整机构
[0062]100、102、104、106、108、110、112、114、116、118、120、122、124、126、128 制冷循环装置
【具体实施方式】
[0063](作为本公开的基础的见解)
[0064]制冷循环装置的制冷剂经常含有制冷剂成分以外的添加剂。例如，专利文献I中所述的制冷循环装置的情况下，可考虑使用水(制冷剂成分)与用于防止水冻结的添加剂的混合物作为制冷剂。但是，这样的添加剂的溶液的饱和蒸气压存在与制冷剂成分的饱和蒸气压差异大的情况。由于饱和蒸气压的差，在制冷循环装置的特定的部分(例如，蒸发器及冷凝器)，添加剂相对于制冷剂的比率有可能逐渐变化为对于顺利运转而言不优选的值。
[0065]若如专利文献I的制冷循环装置(空气调节装置)那样使用水作为制冷剂，则在需要使制冷剂的温度降低至冰点下的运转条件下制冷剂冻结。因此，在大气温度低时无法进行供暖运转。另外，无法在冷却对象物的温度低于冰点下的条件下将制冷循环装置作为制冷机使用。
[0066]若使用不冻液与水的混合物作为制冷剂，则能够在低温下运转。但是，作为一般的不冻液的乙二醇溶液及醋酸钾溶液具有比水低的饱和蒸气压。因此，若使用不冻液与水的混合物作为制冷剂，则在蒸发器中水优先蒸发，水占据制冷剂蒸气的大部分。其结果，随着运转时间的经过，储存在蒸发器的制冷剂液中的不冻液的浓度(准确地说是乙二醇的浓度或醋酸钾的浓度)上升，储存在冷凝器的制冷剂液中的不冻液的浓度降低。若在这样的状态下停止运转，则冷凝器的中的制冷剂液会冻结，冷凝器、配管等零件有可能损坏。
[0067]作为应对该问题的方法，可考虑以下的方法。即，在蒸发器中的不冻液的浓度上升或冷凝器中的不冻液的浓度降低了的时刻，暂时停止运转(例如供暖运转)，将储存在蒸发器的制冷剂液的一部分与储存在冷凝器的制冷剂液的一部分相互交换。由此，能够使储存在蒸发器的制冷剂液中的不冻液的浓度及储存在冷凝器的制冷剂液中的不冻液的浓度初始化。但是，该方法由于制冷剂液的交换而产生大量的热损失。在交换制冷剂液之后，到再次运转为止需要长时间，因此系统效率降低。
[0068]基于上述见解，本发明人想到了以下说明的各方案的发明。
[0069]本公开的第I方案的制冷循环装置，
[0070]是使用制冷剂成分与添加剂的混合物作为制冷剂的制冷循环装置，具备:
[0071]蒸发器，其储存制冷剂液，并且使所述制冷剂液蒸发而生成制冷剂蒸气；
[0072]冷凝器，其使所述制冷剂蒸气冷凝而生成制冷剂液；
[0073]压缩机，其设置在所述蒸发器与所述冷凝器之间，对所述制冷剂蒸气进行压缩；
[0074]蒸气路径，其经由所述压缩机将所述蒸发器与所述冷凝器连结，从所述蒸发器向所述冷凝器引导所述制冷剂蒸气；
[0075]返回路径，其从所述冷凝器向所述蒸发器引导所述制冷剂液；以及
[0076]分离机构，其设置在所述返回路径，使所述添加剂从自所述冷凝器向所述蒸发器供给的所述制冷剂液分离。
[0077]根据第I方案，在返回路径设置有分离机构，在分离机构中将添加剂从制冷剂液分离。添加剂的浓度降低了的制冷剂液被从冷凝器向蒸发器供给。其结果，在蒸发器及冷凝器的各自中，能够将添加剂相对于制冷剂(制冷剂液)的比率调整为对于制冷循环装置的顺利运转而言优选的值。详细而言，能够抑制蒸发器中的添加剂的浓缩及冷凝器中的添加剂的稀释。另外，能够一边使制冷循环装置在额定值或额定值附近持续运转，一边调整蒸发器及冷凝器各自的添加剂的浓度。这样，第I方案的制冷循环装置能够执行长时间的稳定的运转，并且能够发挥优异的系统效率。
[0078]此外，经过蒸气路径从蒸发器向冷凝器供给的添加剂的量有可能大于经过返回路径从冷凝器向蒸发器供给的添加剂的量。在该情况下，有可能需要将储存在蒸发器的制冷剂液的一部分与储存在冷凝器的制冷剂液的一部分交换。但是，通过分离机构，能够抑制添加剂从冷凝器返回蒸发器，所以与在返回路径没有设置分离机构的情况相比较，能不进行制冷剂液的交换而持续运转的时间切实地延长。因此，根据第I方案，能够切实地提高系统效率。
[0079]在第2方案中，例如，第I方案的制冷循环装置的所述分离机构是全量过滤方案的过滤装置。全量过滤方案的过滤装置具有优异的从制冷剂液分离添加剂的能力。
[0080]在第3方案中，例如，第I或第2方案的制冷循环装置还具备流量调整机构，所述流量调整机构设置在所述返回路径。通过流量调整机构，能够根据需要来调整返回路径中的制冷剂液的流量。
[0081]在第4方案中，例如，第I?第3方案的任一方案的制冷循环装置还具备:旁通路径，其绕过所述分离机构，从所述冷凝器向所述蒸发器引导所述制冷剂液；以及流量调整机构，其对经由所述分离机构从所述冷凝器向所述蒸发器供给的所述制冷剂液的量及经由所述旁通路径从所述冷凝器向所述蒸发器供给的所述制冷剂液的量进行调整。通过旁通路径及流量调整机构，例如，在冷凝器中添加剂过度浓缩了时，能够向蒸发器供给添加剂的浓度比透过液高的制冷剂液。
[0082]在第5方案中，例如，第I?第4方案的任一方案的制冷循环装置还具备调整路径，所述调整路径具有阀，从所述蒸发器向所述冷凝器引导所述制冷剂液。即使返回路径中的制冷剂液的流量及添加剂的浓度与蒸气路径中的制冷剂蒸气的流量及添加剂的浓度不同，若使用调整路径，也能够使制冷循环装置持续稳定运转。
[0083]在第6方案中，例如，第I?第5方案的任一方案的制冷循环装置还具备泵，所述泵设置在所述返回路径。泵提供使制冷剂液在返回路径流动所需要的驱动压。
[0084]在第7方案中，例如，第I方案的制冷循环装置的所述分离机构是错流方案的过滤装置，所述返回路径具有:(al)上游部分，其从所述冷凝器向所述分离机构引导要在所述分离机构中处理的所述制冷剂液；(a2)第I下游部分，其从所述分离机构向所述蒸发器引导所述添加剂的浓度降低了的所述制冷剂液；以及(a3)第2下游部分，其从所述分离机构向所述冷凝器引导所述添加剂的浓度升高了的所述制冷剂液。错流方式的过滤装置与全量过滤方式的过滤装置相比较，过滤部难以发生堵塞，能够长期发挥稳定的性能及高可靠性。
[0085]在第8方案中，例如，第7方案的制冷循环装置还具备流量调整机构，所述流量调整机构设置在所述返回路径。通过流量调整机构，能够根据需要来调整返回路径中的制冷剂液的流量。
[0086]在第9方案中，例如，第7或第8方案的制冷循环装置还具备:旁通路径，其绕过所述分离机构，从所述冷凝器向所述蒸发器引导所述制冷剂液；以及流量调整机构，其对经由所述分离机构从所述冷凝器向所述蒸发器供给的所述制冷剂液的量及经由所述旁通路径从所述冷凝器向所述蒸发器供给的所述制冷剂液的量进行调整。根据第9方案，能够直接从冷凝器向蒸发器供给制冷剂液。
[0087]在第10方案中，例如，第7?第9方案的任一方案的制冷循环装置还具备调整路径，所述调整路径具有阀，从所述蒸发器向所述冷凝器引导所述制冷剂液。通过调整路径，能够使与制冷剂成分的移动相关的收支及与添加剂的移动相关的收支接近零。
[0088]在第11方案中，例如，第2方案的制冷循环装置还具备调整路径，所述调整路径经由所述分离机构从所述蒸发器向所述冷凝器引导所述制冷剂液，所述返回路径具有:上游部分，其从所述冷凝