冷冻循环装置 |
|||||||
| 申请号 | CN201080066443.0 | 申请日 | 2010-04-27 | 公开(公告)号 | CN102859294A | 公开(公告)日 | 2013-01-02 |
| 申请人 | 三菱电机株式会社; | 发明人 | 高山启辅; 岛津裕辅; 鸠村杰; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种冷冻循环装置，该冷冻循环装置使用向超 临界状态 转变的制冷剂，在高压侧成为 超临界状态 ，在该冷冻循环装置中，即使成为过负荷条件时，也能够增大制冷能 力 。冷冻循环装置（100），通过由控制装置（50）控制第二膨胀 阀 （6）的开度以及 散热 器（2）的 传热 面积， 对流 过主制冷剂回路的制冷剂的高压侧压力进行调整。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种冷冻循环装置，其特征在于：具备主制冷剂回路、喷射回路以及控制装置，该主制冷剂回路，由配管依次连接了对制冷剂进行压缩的压缩机、散发由前述压缩机压缩了的制冷剂的热的散热器、在通过了前述散热器的制冷剂与通过前述散热器向前述压缩机中喷射的制冷剂之间进行热交换的内部热交换器的一次侧流路、对通过了前述内部热交换器的一次侧流路的制冷剂进行减压的第一减压装置、以及供由前述第一减压装置减压了的制冷剂蒸发的蒸发器； |
||||||
| 说明书全文 | 冷冻循环装置技术领域背景技术[0002] 作为以往的二氧化碳（CO2）等在超临界区域使用制冷剂的蒸气压缩式冷冻循环，存在这样的蒸气压缩式冷冻循环（例如，参照专利文献1），在该蒸气压缩式冷冻循环中，使从散热器流出了的一方的制冷剂分支，由减压装置减压，并且具备使其与从散热器流出了的另一方的制冷剂进行热交换的冷却器，在压缩机的压缩行程途中喷射一方的制冷剂。记载于专利文献1的蒸气压缩式冷冻循环减小另一方的制冷剂的比焓，增大了冷冻能力。另外，减压装置当冷却器的一方的制冷剂的出口的过热度比规定的过热度大时扩大开度。 [0003] 现有技术文献 [0004] 专利文献 发明内容[0006] 发明所要解决的课题 [0007] 然而，在以往的蒸气压缩式冷冻循环中，存在以下的那样的问题。 [0008] 如成为散热器和蒸发器的入口空气温度变高的过负荷条件，则高压侧压力和低压侧压力变高。于是，有时从散热器分支并且被减压了的一方的制冷剂的压力也变高，成为超临界状态。在记载于专利文献1那样的蒸气压缩式冷冻循环中，在成为了过负荷条件的情况下，有时不能计算冷却器的一方的制冷剂的出口的过热度，变得不能对另一方的制冷剂的比焓进行控制。另外，由于如一方的制冷剂成为超临界状态，则在制冷剂被加热的过程中不伴随潜热变化，所以，不能太期待由冷却器对另一方的制冷剂进行冷却的效果。 [0009] 本发明就是为了解决上述那样的问题而作出的发明，其目的在于提供一种冷冻循环装置，该冷冻循环装置使用向超临界状态转变的制冷剂，在高压侧成为超临界状态，在该冷冻循环装置中，即使在变成了过负荷条件时，也能够增大制冷能力。 [0010] 用于解决课题的手段 [0011] 本发明的冷冻循环装置，其特征在于：具备主制冷剂回路、喷射回路以及控制装置，该主制冷剂回路，由配管依次连接了对制冷剂进行压缩的压缩机、散发由前述压缩机压缩了的制冷剂的热的散热器、在通过了前述散热器的制冷剂与通过前述散热器向前述压缩机中喷射的制冷剂之间进行热交换的内部热交换器的一次侧流路、对通过了前述内部热交换器的一次侧流路的制冷剂进行减压的第一减压装置、以及供由前述第一减压装置减压了的制冷剂蒸发的蒸发器；该喷射回路，由配管依次连接了对通过前述散热器向前述压缩机中喷射的制冷剂进行减压的第二减压装置、前述内部热交换器的二次侧流路、以及前述压缩机的喷射口；该控制装置，通过对前述第二减压装置的开度以及前述散热器的传热面积进行控制，调整流过前述主制冷剂回路的制冷剂的高压侧压力。 [0012] 发明的效果 [0013] 按照本发明的冷冻循环装置，由于通过对第二减压装置的开度以及散热器的传热面积进行控制，能够对流过主制冷剂回路的制冷剂的高压侧压力进行调整，所以，即使在例如制冷运行成为过负荷条件、中间压力成为超临界那样的运行条件下，也能够确实地提高高压侧压力，能够增大制冷能力。附图说明 [0014] 图1为示意地表示本发明的实施方式1的冷冻循环装置的制冷剂回路结构的回路结构图。 [0015] 图2为表示压缩机的截面结构的概略纵剖视图。 [0016] 图3为用于对散热器的形态的一例进行说明的说明图。 [0017] 图4为表示本发明的实施方式1的冷冻循环装置的制冷运行时的制冷剂的变迁的P-h线图。 [0019] 图6为表示了相对于喷射率的能力比与散热器的传热面积的关系的曲线图。 [0020] 图7为表示了相对于喷射率的COP比与散热器的传热面积的关系的曲线图。 [0021] 图8为表示了相对于喷射率的高压侧压力与散热器的传热面积的关系的曲线图。 [0022] 图9为表示本发明的实施方式2的冷冻循环装置的控制装置实施的第二膨胀阀、电磁阀的具体的控制处理的流程的流程图。 具体实施方式[0023] 下面，根据附图对本发明的实施方式进行说明。 [0024] 实施方式1. [0025] 图1为示意地表示本发明的实施方式1的冷冻循环装置100的制冷剂回路结构的回路结构图。图2为表示压缩机1的截面结构的概略纵剖视图。图3为用于对散热器2的形态的一例进行说明的说明图。图4为表示冷冻循环装置100的制冷运行时的制冷剂的变迁的P-h线图。根据图1～图4，对冷冻循环装置100的回路结构以及动作进行说明。 [0026] 实施方式的冷冻循环装置100，被用作配备了使制冷剂循环的冷冻循环的装置，例如冰箱、冰柜、自动售货机、空调装置（例如，家庭用、业务用、车用等）、冷冻装置、热水供给装置等。特别是在使用了高压侧成为超临界状态的制冷剂的冷冻循环装置中效果大。另外，包含图1在内，在以下的图中，各构成部件的大小的关系有时与实际的大小的关系不同。另外，包含图1在内，在以下的图中，标注了相同符号的部分为相同或与其相当的部分，这在说明书的全文中相同。并且，在说明书全文中所表达的构成部分的形态只是例示，不受这些记载限定。 [0027] 冷冻循环装置100至少具有压缩机1、散热器2、内部热交换器3、作为减压装置的第一膨胀阀4、蒸发器5、作为减压装置的第二膨胀阀。并且，通过以配管连接压缩机1、散热器2、内部热交换器3的一次侧流路、第一膨胀阀4以及蒸发器5，形成主制冷剂回路。另外，通过以配管连接压缩机1、散热器2、第二膨胀阀6、内部热交换器3的二次侧流路以及压缩机1的喷射口113，形成喷射回路。并且，冷冻循环装置100具有统管冷冻循环装置100的整体的控制的控制装置50。 [0028] 在实施方式1中，冷冻循环装置100，以使用二氧化碳（CO2）作为制冷剂的装置为例进行说明。二氧化碳与以往的氟利昂类制冷剂相比，具有臭氧层破坏系数为零，温室效应系数小的特性。但是，制冷剂不限于二氧化碳，也可使用向超临界状态转变的其它单一制冷剂、混合制冷剂（例如二氧化碳与二乙醚的混合制冷剂）等作为制冷剂。 [0029] 压缩机1通过电动马达102和被电动马达102驱动的驱动轴103对吸入了的制冷剂进行压缩，使其成为高温·高压的状态。此压缩机1最好由例如可进行容量控制的变频式压缩机等构成。另外，关于压缩机1的详细内容，根据图2在后面说明。 [0030] 散热器2通过使流过主制冷剂回路的制冷剂与热介质（例如，空气、水等）进行热交换，将制冷剂具有的热散发到热介质。散热器2在例如从省略了图示的送风机供给的空气与制冷剂之间进行热交换。此散热器2具有例如使制冷剂通过的传热管及用于使流过该传热管的制冷剂与空气之间的传热面积增大的翅片（未图示），进行制冷剂与空气（外部空气）的热交换，作为冷凝器或气体冷却器起作用。根据情况，也有时不完全气化、汽化，而是形成为液体与气体的二相混合（气液二相制冷剂）的状态。 [0031] 另外，如图3所示，散热器2也可按照制冷剂并列地流动的方式分割成第一散热器2a、第二散热器2b。并且，最好在被分割了的一方的第二散热器2b的制冷剂入口设置作为开闭装置的电磁阀41a，在制冷剂出口设置电磁阀41b。按照这样的结构，根据情况，关闭电磁阀41a、电磁阀41b，能够将流过第二散热器2b的制冷剂切断，所以，能够减小散热器2的传热面积。另外，在图3中，以将散热器2分割成了2个的状态为例进行了表示，但也可分割成3个以上。 [0032] 内部热交换器3使流过散热器2与第一膨胀阀4之间的主制冷剂回路的制冷剂（一次侧）和流过第二膨胀阀6与压缩机1的喷射口113之间的喷射回路的制冷剂（二次侧）进行热交换。内部热交换器3将一方的制冷剂的流入口与供流出了散热器2后分支了的一方的制冷剂（二次侧的制冷剂）流动的配管13连接，将另一方的制冷剂的流入口与供流出了散热器2后分支了的另一方的制冷剂（一次侧的制冷剂）流动的配管12连接。在配管13上设置了第二膨胀阀6，对流入内部热交换器3的一方的制冷剂进行减压。由此，二次侧的制冷剂这一方的温度变得比一次侧的制冷剂低，所以，在内部热交换器3中，一次侧的制冷剂被冷却，二次侧的制冷剂被加热。 [0033] 第一膨胀阀4为对流过主制冷剂回路的制冷剂进行减压使其膨胀的阀，最好由开度能够可变地控制的阀，例如电子式膨胀阀等构成。 [0034] 蒸发器5通过使流过主制冷剂回路的制冷剂与热介质（例如，空气、水等）进行热交换，由制冷剂吸收热介质具有的热。散热器2在例如从省略了图示的送风机供给的空气与制冷剂之间进行热交换。此蒸发器5具有例如使制冷剂通过的传热管以及用于增大流过传热管的制冷剂与空气之间的传热面积的翅片（未图示），进行在制冷剂与空气（室内空气）之间的热交换，使制冷剂蒸发而使其气（气体）化。 [0035] 第二膨胀阀6为对流过喷射回路的制冷剂减压而使其膨胀的膨胀阀，最好由开度能够可变地控制的膨胀阀，例如电子式膨胀阀等构成。 [0036] 在主制冷剂回路中连接各构成设备的制冷剂配管，由压缩机1的排出配管16、散热器2的制冷剂出口侧的配管11、内部热交换器3的一次侧入口的配管12、以及蒸发器5的制冷剂出口侧的配管14构成。喷射回路上的制冷剂配管，由从配管11分支、与内部热交换器3的二次侧入口连接的配管13以及连接内部热交换器3的二次侧出口与压缩机1的喷射口113的配管15构成。 [0037] 另外，在冷冻循环装置100中设置有作为第一压力检测单元的压力传感器21、作为第一温度检测单元的温度传感器31、作为第二压力检测单元的压力传感器22、作为温度检测单元的温度传感器23、以及作为第二温度检测单元的温度传感器32。由这些各种检测单元检测出的信息（压力信息、温度信息）被送往控制装置50，用于构成了冷冻循环装置100的各设备的控制。 [0038] 压力传感器21被设在散热器2的制冷剂出口的配管11上，对散热器2的制冷剂出口侧的制冷剂压力进行检测。温度传感器31被设在散热器2的外表面等散热器2的近旁，对进入散热器2的空气等热介质的温度进行检测，最好由例如热敏电阻等构成。压力传感器22被设在蒸发器5的制冷剂出口的配管14上，对蒸发器5的制冷剂出口侧的制冷剂压力进行检测。温度传感器23被设在蒸发器5的制冷剂出口的配管14上，对蒸发器5的制冷剂出口侧的制冷剂温度进行检测，最好由例如热敏电阻等构成。温度传感器32被设在蒸发器5的外表面等蒸发器5的近旁，对进入蒸发器5的空气等热介质的温度进行检测，最好由例如热敏电阻等构成。 [0039] 另外，压力传感器21、温度传感器31、压力传感器22、温度传感器23以及温度传感器32的设置位置不限于在图1中表示了的位置，只要为分别能够对从散热器2出来了的制冷剂的压力、进入散热器2的热介质的温度、从蒸发器5出来了的制冷剂的压力、从蒸发器5出来了的制冷剂的温度、进入蒸发器5的热介质的温度进行检测的位置即可。另外，控制装置50对压缩机1的驱动频率、设在散热器2以及蒸发器5近旁的省略了图示的送风机的转速、第一膨胀阀4的开度、第二膨胀阀6的开度进行控制，如果设置了电磁阀41a及电磁阀41b，则还对电磁阀41a及电磁阀41b的开闭进行控制。 [0040] 根据图2，对压缩机1的结构以及动作进行说明。 [0041] 压缩机1在构成压缩机1的外轮廓的壳体101的内部中，收纳作为驱动源的电动马达102，由电动马达102进行旋转驱动的驱动轴103，安装在驱动轴103的前端部上、随驱动轴103一起旋转驱动的摆动涡旋盘104，以及被配置在摆动涡旋盘104的上侧、形成有与摆动涡旋盘104的涡旋体啮合的涡旋体的固定涡旋盘105等而构成。另外，在壳体101上连接有使制冷剂流入壳体101内的流入配管106、与排出配管16连接的流出配管112、以及与配管15连接的喷射配管114。 [0042] 在壳体101的内部、在摆动涡旋盘104以及固定涡旋盘105的涡旋体的最外周部上，形成有与流入配管106导通了的低压空间107。在壳体101的内部上方形成有与流出配管112导通了的高压空间111。通过摆动涡旋盘104的涡旋体与固定涡旋盘的涡旋体相互地啮合，形成多个容积相对地变化的压缩室（例如，压缩室108、压缩室109）。压缩室109表示在摆动涡旋盘104以及固定涡旋盘105的大致中央部形成的压缩室。压缩室108表示在与压缩室109相比处于外侧的在压缩过程中间形成的压缩室。 [0043] 在固定涡旋盘105的大致中央部设置有将压缩室109与高压空间111导通的流出口110。在固定涡旋盘105的压缩过程中间部设置有将压缩室108与喷射配管114导通的喷射口113。另外，在壳体101内配设有用于阻止摆动涡旋盘104的在偏心回旋运动中的自转运动的、省略了图示的十字滑环。此十字滑环起到阻止摆动涡旋盘104的自转运动，并且使得可进行公转运动的作用。 [0044] 另外，固定涡旋盘105被固定在壳体101内。另外，摆动涡旋盘104相对于固定涡旋盘105按照不自转的方式进行公转运动。并且，电动马达102至少由固定保持在壳体101内部的定子和可旋转地配设在定子的内周面侧的、固定在驱动轴103上的转子构成。定子具有通过被通电对转子进行旋转驱动的功能。转子具有通过定子被通电进行旋转驱动，使驱动轴103旋转的功能。 [0045] 对压缩机1的动作简单地进行说明。 [0046] 如对电动马达102通电，则在构成电动马达102的定子和转子产生转矩，驱动轴103旋转。在驱动轴103的前端部上安装有摆动涡旋盘104，摆动涡旋盘104进行公转运动。 随着摆动涡旋盘104的回旋运动，压缩室朝中心一边使容积减少一边移动，制冷剂被压缩。 [0047] 流过构成喷射回路的配管15的制冷剂，从喷射配管114流入压缩机1中。另一方面，流过配管14的制冷剂从流入配管106流入压缩机1中。从流入配管106流入了的制冷剂流入低压空间107中，被封入压缩室中，逐渐被压缩。然后，如压缩室到达处于压缩过程的中间位置的压缩室108，则制冷剂从喷射口113流入压缩室108中。 [0048] 即，从喷射配管114流入了的制冷剂和从流入配管106流入了的制冷剂，在压缩室108中被混合。其后，被混合了的制冷剂逐渐被压缩，到达压缩室109。到达了压缩室109的制冷剂，经由流出口110以及高压空间111后，经流出配管112排出到壳体101外，流通过排出配管16。 [0049] 参照图1以及图4对冷冻循环装置100的运行动作进行说明。另外，在图1中表示的记号A～I，与在图4中表示的记号A～I对应。在这里，对于冷冻循环装置100的制冷剂回路等中的压力的高低，并非根据与成为基准的压力的关系确定，而是将由在压缩机1中的升压、在第一膨胀阀4、第二膨胀阀6中的减压等获得的相对的压力表示为高压、低压。另外，关于温度的高低也相同。并且，在实施方式1中，对将散热器2设为室外热交换器、将蒸发器5设为室内热交换器的情况下的制冷运行进行说明。即，制冷剂在散热器2与室外空气进行热交换，在蒸发器5与室内空气进行热交换。 [0050] 首先，低压的制冷剂被吸入压缩机1中。被吸入于压缩机中的低压的制冷剂，被压缩而成为中压的制冷剂（从状态A到状态H）。在压缩机1的压缩行程的中间，从构成了喷射回路的配管15喷射中间压力的制冷剂（状态G），在压缩机1的内部混合（状态I）。在压缩机1中，被混合了的制冷剂进一步被压缩，成为高温高压的制冷剂（从状态I到状态B）。在压缩机1中被压缩了的高温高压的制冷剂，从压缩机1被排出，流入散热器2中。 [0051] 流入于散热器2的制冷剂，与被供给到散热器2的室外空气进行热交换，散发热量，向室外空气传热而成为低温高压的制冷剂（从状态B到状态C）。此低温高压的制冷剂从散热器2流出，一方的制冷剂由第二膨胀阀6减压而成为中间压力的制冷剂，经配管13流入内部热交换器3。从散热器2流出、被分流了的另一方的制冷剂，不改变状态地经配管12流入内部热交换器3。流入于内部热交换器的制冷剂相互地进行热交换。一方的制冷剂被加热（从状态F到状态G），被喷射到压缩机1。另一方的制冷剂被冷却（从状态C到状态D），流入第一膨胀阀4中。 [0052] 流入于第一膨胀阀4的制冷剂被减压，成为低温，成为干度低的状态（从状态D到状态E）。从第一膨胀阀4流出了的制冷剂，在蒸发器5中从室内空气吸热而蒸发，仍然为低压，成为干度高的状态（从状态E到状态A）。由此，室内空气被冷却。从蒸发器5流出了的制冷剂再次被吸入压缩机1中。通过重复前述动作，室内的空气的热被传递给室外的空气，室内被制冷。 [0053] 〈能力和流量的控制〉 [0054] 压缩机1为由变频器控制转速的、被进行容量控制的类型，制冷能力由压缩机1的转速控制。流过蒸发器5的制冷剂流量，根据蒸发器5的制冷剂出口过热度，由第一膨胀阀4的开度进行调整。蒸发器5的制冷剂出口过热度，根据制冷剂的饱和温度和温度传感器 23检测的温度计算，该制冷剂的饱和温度基于压力传感器22检测的压力由控制装置50运算。蒸发器5的过热度，如过大，则在蒸发器5中的传热性能恶化，如过小，则向压缩机1流入大量的制冷剂液，存在压缩机1破损的危险，所以，最好设为大概2～10℃的程度。 [0055] 〈内部热交换器的效果〉 [0056] 在冷冻循环装置100中，因为从散热器2流出后流入第一膨胀阀4之前的制冷剂在内部热交换器3中进一步被冷却，所以，即使是如二氧化碳那样在高压侧成为超临界状态的那样的制冷剂，也能够增大在蒸发器5中的制冷剂焓差。另外，在冷冻循环装置100中，在压缩机1的压缩行程的途中喷射由内部热交换器3加热了的中间压力的制冷剂。因此，冷冻循环装置100，在压缩机1中以中间压力对制冷剂进行冷却，能够防止压缩机1的排出温度过度变高，能够防止对冷冻机油、密封面等施加大的负担。 [0057] 〈由喷射产生的高压上升效果〉 [0058] 在冷冻循环装置100中，因为在压缩机1的压缩行程途中喷射制冷剂，所以，获得以下的那样的效果。如设在压缩机1中从低压吸入的制冷剂流量为Gsuc，喷射的制冷剂流量为Ginj，从压缩机1排出的制冷剂流量为Gdis，则下述式（1）的关系成立。 [0059] 式（1）Gdis＝Gsuc+Ginj [0060] 因此，因为向压缩机1喷射制冷剂，所以，进入散热器2的制冷剂流量增加。因此，散热器2的散热量增加。 [0061] ＜在过负荷条件下的制冷运行＞ [0062] 在这里，对冷冻循环装置100在过负荷条件下进行制冷运行的情况进行说明。过负荷条件为在夏季等室外、室内空气温度都变高的条件，作为例子，为室外空气温度45℃、室内空气温度35℃左右的情况的条件。对室外温度以及室内温度处于这样的情况下的制冷运行进行说明。 [0063] 在图4的P-h线图上，用虚线表示在过负荷条件下的制冷运行的状态的一例（不喷射的情况）。如图表示的那样，高压侧压力成为11.5MPa。因为室外空气温度高达45℃，所以，散热器2的制冷剂不能充分地冷却，变高为约49℃。另外，如高压侧压力成为超临界状态，则由等温线的影响，在高压侧压力不足够高的情况下，散热能力小，在蒸发器中的焓差变小。另一方面，在蒸发器5中，由室内空气温度变高成为35℃的影响，蒸发温度变高成为约20℃（在饱和压力下，约5.5MPa）。 [0064] 在这样的过负荷条件下，如要由内部热交换器3对流入第一膨胀阀4的制冷剂进行冷却，增大在蒸发器5中的焓差，则存在以下的那样的问题。如设中间压力PM为高压侧压力PH和低压侧压力PL的几何平均值，由可由下述式（2）表示。 [0065] [数1] [0066] 式（2） [0067] 根据该式（2），如设高压侧压力PH为11.5MPa，设低压侧压力PL为5.5MPa，则中间压力PM成为约8.0MPa，变得比临界点压力7.38MPa高。 [0068] 即，因为中间压力的制冷剂成为超临界状态，在内部热交换器3中不能伴随潜热变化，所以，不能对流入第一膨胀阀4的制冷剂充分地冷却。另外，如要由例如第二膨胀阀6的开度对内部热交换器3的冷却能力进行控制，则中间压力的制冷剂成为超临界状态，不具有饱和温度，所以，不能根据从第二膨胀阀6到内部热交换器3之间的配管13的制冷剂温度对中间压力的制冷剂的饱和温度进行检测，不能根据与出口温度的差进行过热度的运算，难以对冷却能力进行控制。 [0069] 〈对策〉 [0070] 因此，冷冻循环装置100，当运行状态成为过负荷条件时，在压缩机1的压缩行程的途中喷射由内部热交换器3加热了的中间压力的制冷剂，并且对散热器2进行分割，减小传热面积，使在散热器2中的高压侧压力上升，增加散热量，增大制冷能力。 [0071] 〈散热器的分割方法〉 [0072] 对减小散热器2的传热面积的方法进行说明。如前述那样，散热器2，按照制冷剂并列地流动的方式被分割成了第一散热器2a、第二散热器2b，当减小传热面积的时候，关闭电磁阀41a、电磁阀41b，制冷剂仅向第一散热器2a流动。 [0073] 〈高压侧压力上升的原理〉 [0074] 说明高压侧压力上升的原理。如前述那样，如在压缩机1的压缩行程的途中喷射制冷剂，则流过散热器2的制冷剂流量增加，散热量增加。为了增大在散热器2中的散热量，按照使高压侧压力上升，增大制冷剂与空气的温度差，增大在散热器2中的制冷剂焓差的方式使冷冻循环变化。此时，在散热器2中，因为制冷剂出口温度不能变得比空气入口温度低，所以，制冷剂出口温度大体受空气入口温度支配。另外，通过使得制冷剂仅向第一散热器2a流动，传热面积变小，因冷冻循环的平衡需要而使制冷剂与空气的温度差增大，因此，高压侧压力进一步上升。 [0075] 〈散热器分割+喷射的组合效果〉 [0076] 然而，如仅是减小散热器2的传热面积，则虽然制冷剂与空气的温度差变大，高压侧压力变高，但是，因为散热量不变得很大，所以，不能增大在散热器2中的制冷剂焓差。因此，如前述那样，通过在压缩机1的压缩行程的途中喷射制冷剂，能够增大散热量。即，冷冻循环装置100，因为在压缩机1的压缩行程的途中喷射制冷剂，并且减小散热器2的传热面积，所以，使高压侧压力上升，使散热量增加。 [0077] 〈若高压侧压力上升则制冷能力变大的原理〉 [0078] 通过增大高压侧压力，使散热量增加，获得以下的效果。在图4所示P-h线图上，超临界状态的制冷剂，在等温线上具有压力越高则焓越低的性质。特别是，温度变得越高则相对于压力的焓的变化越大。另外，如前述那样，在散热器2中的制冷剂出口温度，受空气入口温度支配。因此，通过越是散热器2的空气入口温度，即室外空气温度变高的条件，则越增大高压侧压力，从而散热量增加。由此，蒸发器5的制冷剂入口焓也变低，在蒸发器5中的制冷剂焓差变大，所以，能够使制冷能力增加。 [0079] 图5为表示控制装置50实施的第二膨胀阀6、电磁阀41a、电磁阀41b的具体的控制处理的流程的流程图。下面，根据图5，对第二膨胀阀6、电磁阀41a、电磁阀41b的具体的操作方法进行说明。 [0080] 当冷冻循环装置100正进行制冷运行时，控制装置50，根据来自压力传感器21的信息，检测高压侧压力PH，根据来自压力传感器22的信息，检测低压侧压力PL（步骤201）。根据该高压侧压力PH和低压侧压力PL，控制装置50运算中间压力PM（步骤202）。此中间压力PM，由前述的式（2）求出。另外，也可在从第二膨胀阀6的制冷剂出口到喷射回路的配管15上另行设置压力传感器，直接对中间压力PM进行检测。 [0081] 控制装置50判定中间压力PM是否比临界点压力PCR高（步骤203）。另外，二氧化碳的临界点压力PCR，如前述那样为约7.38MPa。在判定了中间压力PM比临界点压力PCR高的情况下（步骤203；是），控制装置50判定电磁阀41a、电磁阀41b是否已打开（步骤204）。如电磁阀41a、电磁阀41b已打开（步骤204；是），则控制装置50将电磁阀41a、电磁阀41b关闭，使得制冷剂仅向第一散热器2a流动（步骤205）。其后，控制装置50，设定目标高压侧压力PHM(步骤206)。关于此目标高压侧压力PHM，在后面进行说明。 [0082] 在设定了目标高压侧压力PHM后，控制装置50再次对高压侧压力PH进行检测（步骤207）。然后，控制装置50判定高压侧压力PH是否比目标高压侧压力PHM高（步骤208）。如高压侧压力PH比目标高压侧压力PHM高（步骤208；是），则控制装置50为了降低高压侧压力PH，按照使得第二膨胀阀6的开度变小的方式进行操作（步骤209）。另一方面，如高压侧压力PH比目标高压侧压力PHM低（步骤208；否），则控制装置50，为了增大高压侧压力PH，按照使得第二膨胀阀6的开度变大的方式进行操作（步骤210）。其后，返回到步骤201。 [0083] 顺便提及，在判定了中间压力PM比临界点压力PCR低的情况下（步骤203；否），控制装置50判定电磁阀41a、电磁阀41b是否已关闭（步骤211）。如电磁阀41a、电磁阀41b已关闭（步骤211；是），则控制装置50开放电磁阀41a、电磁阀41b，使得制冷剂向第二散热器2b流动（步骤212）。其后，返回到步骤201。控制装置50重复以上的动作，实施增大制冷能力的运行。 [0084] 〈关于高压目标值和散热器分割比〉 [0085] 在这里，对目标高压侧压力PHM进行说明。图6为表示了相对于喷射率的能力比与散热器2的传热面积的关系的曲线图。图7为表示了相对于喷射率的COP比与散热器2的传热面积的关系的曲线图。图8为表示了相对于喷射率的高压侧压力与散热器2的传热面积的关系的曲线图。在这里，喷射率被定义为喷射的制冷剂流量Ginj相对于在压缩机1中从低压吸入的制冷剂流量Gsuc的比，即Ginj/Gsuc。另外，能力和COP的基准设为不分割散热器2，传热面积为100％，不进行喷射的情况。 [0086] 从图6可知，越增大喷射率，而且越减小散热器2的传热面积，则能力比变得越大。这是因为，如从图8可以看出的那样，越增大喷射率，而且，越减小散热器2的传热面积，则高压侧压力变得越高。 [0087] 然而，从图7可以得知，对于喷射率和散热器2的传热面积的大小，存在COP的最大值。从P-h线图的等温线可以得知，虽然如前述那样，如增大高压侧压力，则制冷能力增加，但如高压侧压力变高某种程度，则焓的下降相对于压力上升变小。同时，因为压缩机1的压缩行程的压力差增大，在压缩机1中的必要的动力增加，所以，存在COP的最大值。 [0088] 为了如前述那样增大能力比，而且不使COP恶化，存在合适的高压侧压力。冷冻循环装置100，因为在室内空气温度变高的过负荷条件下特别有效，所以，需要按照尽可能地增大制冷能力，降低室内空气温度的方式进行运行。因此，从图6～图8可以得知，如设散热器2的传热面积为约85％，喷射率为约0.15，高压侧压力为约14.2MPa，则与传热面积100％、喷射率0的运行条件相比，COP成为100％，所以，不使COP下降，能够增大制冷能力约35％。 [0089] 即，在冷冻循环装置100中，最好设第一散热器2a的传热面积为散热器2整体的约85％，设目标高压侧压力PHM为14.2MPa。另外，散热器2的传热面积的比例、目标高压侧压力PHM的值表示特别优选的值，但不限于这些值。 [0090] 以上，实施方式1的冷冻循环装置100，当处于室内空气温度变高的过负荷条件时，能够增大制冷能力，所以，能够更快地降低室内温度。 [0091] 另外，虽然以检测高压侧压力和低压侧压力，进行增大制冷能力的控制的情况为例进行了说明，但也可根据例如温度传感器31检测的散热器2的入口空气温度和温度传感器32检测的蒸发器5的入口空气温度进行增大制冷能力的控制。这是因为，当散热器2的入口空气温度高时，散热器2的制冷剂出口温度当然变高，需要增大制冷能力。另外，是因为，若蒸发器入口空气温度变高，则制冷剂的蒸发温度当然变高，所以，室内空气温度与低压侧压力存在相关关系。 [0092] 并且，虽然对中间压力成为超临界压力时的动作进行了说明，但即使中间压力在临界点压力以下，若将高压侧压力作为目标值对第二膨胀阀6的开度进行调整，则也能够确实地增大制冷能力。 [0093] 实施方式2. [0094] 在实施方式1中，虽然使得当中间压力成为超临界状态时，增大制冷能力，但在实施方式2中，使得当冷冻循环装置起动时，增大制冷能力。实施方式2的冷冻循环装置的基本的结构以及动作，与实施方式1的冷冻循环装置100相同。另外，在实施方式2中，以与上述实施方式1的不同点为中心进行说明，使用与在实施方式1中使用了的符号相同的符号进行说明。 [0095] 图9为表示本发明的实施方式2的冷冻循环装置的控制装置50实施的第二膨胀阀6、电磁阀41a、电磁阀41b的具体的控制处理的流程的流程图。根据图9，对第二膨胀阀6、电磁阀41a、电磁阀41b的具体的操作方法进行说明。 [0096] 如冷冻循环装置开始制冷运行，则控制装置50首先设定目标室内空气温度Tam（步骤301）。关于目标室内空气温度Tam，在后面进行说明。 [0097] 然后，控制装置50根据来自温度传感器32的信息对室内空气温度Ta进行检测（步骤302）。控制装置50判定室内空气温度Ta是否比目标室内空气温度Tam高（步骤303）。在室内空气温度Ta比目标室内空气温度Tam高的情况下（步骤303；是），控制装置50判定电磁阀41a、电磁阀41b是否已打开（步骤304）。 [0098] 若电磁阀41a、电磁阀41b已打开（步骤304；是），则控制装置50关闭电磁阀41a、电磁阀41b，使得制冷剂仅向第一散热器2a流动（步骤305）。其后，控制装置50设定目标高压侧压力PHM(步骤306)。 [0099] 在设定了目标高压侧压力PHM后，控制装置50对高压侧压力PH进行检测（步骤307）。然后，控制装置50判定高压侧压力PH是否比目标高压侧压力PHM高（步骤308）。如高压侧压力PH比目标高压侧压力PHM高（步骤308；是），则控制装置50为了降低高压侧压力PH而按照使得第二膨胀阀6的开度变小的方式操作（步骤309）。另一方面，如高压侧压力PH比目标高压侧压力PHM低（步骤308；否），则控制装置50为了增大高压侧压力PH而按照使第二膨胀阀6的开度变大的方式操作（步骤310）。其后，返回到步骤302。 [0100] 顺便提及，在判定了室内空气温度Ta比目标室内空气温度Tam低的情况下（步骤303；否），控制装置50判定电磁阀41a、电磁阀41b是否已关闭（步骤311）。如电磁阀41a、电磁阀41b已关闭（步骤311；是），则控制装置50开放电磁阀41a、电磁阀41b，使得制冷剂向第二散热器2b流动（步骤312）。其后，转移到定时控制（步骤313）。定时控制指根据控制装置50的指令实施的通常的制冷运行。前述的目标室内空气温度Tam，只要设为作为例如标准的制冷运行的室内空气温度的27℃即可。 [0101] 根据以上说明，实施方式2的冷冻循环装置，当室内温度比标准的制冷运行的室内空气温度高时，能够增大高压侧压力，提高制冷能力，所以，能够更快地降低室内空气温度。因此，能够进一步获得利用者的舒适性。 [0102] 另外，在实施方式2的冷冻循环装置中，目标高压侧压力PHM、第一散热器2a的传热面积相对于散热器2整体的传热面积的比例等，与在实施方式1说明了的情况同样地确定即可。另外，实施方式2的冷冻循环装置，因为使得当在步骤303中室内空气温度变得比目标室内空气温度低时，转移到步骤313的定时控制，所以，不会过度增大高压侧压力而对室内空气过度冷却，或无用地消耗电力。 [0103] 另外，实施方式1以及实施方式2的冷冻循环装置，说明了由设在了蒸发器5的制冷剂出口的压力传感器22对低压侧压力进行检测的情况，但也可在第一膨胀阀4的制冷剂出口到蒸发器5的制冷剂入口之间另行设置温度传感器来代替压力传感器22，从该温度传感器检测的制冷剂的饱和温度运算低压侧压力。 [0104] 按照实施方式1以及实施方式2的冷冻循环装置，因为使得以高压侧压力为目标值对第二膨胀阀6的开度进行调整，所以，即使在如过负荷条件那样中间压力成为超临界状态，变得不能计算饱和压力的那样的条件下，也能够确实地增大制冷能力。 [0105] 另外，在实施方式1以及实施方式2中，虽然仅对冷冻循环装置的制冷运行时的动作进行了说明，但也可设置例如对制冷剂的流路进行切换的四通阀等，使得能够实施由散热器2对室内空气进行加热的制热运行。即使在已使得能够进行制热运行的情况下，若进行在实施方式1以及实施方式2中说明了的运行动作，则也能够增大制热能力。 [0106] 在实施方式1以及实施方式2中，作为例子，说明了为了切断流过第二散热器2b的制冷剂，设置了作为二通阀的电磁阀41a、电磁阀41b的情况，但不限于此，例如也可使第二散热器2b的制冷剂出口侧为止回阀，只要为切断制冷剂的装置即可。 [0107] 另外，在实施方式1以及实施方式2中，虽然说明了散热器2以及蒸发器5为与空气进行热交换的热交换器的情况，但不限于此，也可为与空气以外的热介质，例如水、盐水等进行热交换的热交换器。 [0108] 在实施方式1以及实施方式2中，虽然通过向压缩机1进行喷射，以及减小散热器2的传热面积，使高压侧压力上升，但不限于此。作为减小散热器2的传热面积的替代方案，也可例如减小用于强制地使空气在散热器2的外表面通过的风扇（未图示）的风量，也可减小使水、盐水等其它热介质循环的泵（未图示）的流量。由此，也能够提高散热器2的压力。 [0109] 另外，在实施方式1以及实施方式2中，以向压缩机1的压缩室108中喷射中间压力的制冷剂的情况为例进行了说明，但也可将例如压缩机1的压缩机构作为二级压缩，使得向连接低级侧压缩室与后级侧压缩室的路径喷射。并且，也可将压缩机1形成为由多个压缩机进行二级压缩的结构。 [0110] 符号的说明 [0111] 1 压缩机，2 散热器，2a 第一散热器，2b 第二散热器，3 内部热交换器，4 第一膨胀阀，5 蒸发器，6 第二膨胀阀，11 配管，12 配管，13 配管，14 配管，15 配管，16 排出配管，21 压力传感器，22 压力传感器，23 温度传感器，31 温度传感器，32 温度传感器，41a 电磁阀，41b 电磁阀，50 控制装置，100 冷冻循环装置，101 壳体，102 电动马达，103 驱动轴，104 摆动涡旋盘，105 固定涡旋盘，106 流入配管，107 低压空间，108 压缩室，109 压缩室，110 流出口，111 高压空间，112 流出配管，113 喷射口，114 喷射配管。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈