CN101014813A - 冷冻装置 - Google Patents

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Abstract

包括进行蒸气压缩式冷冻循环的制冷剂回路(20)。在成为对应于运转条件的最佳性能系数的湿状态下将制冷剂吸入压缩机(31)中。而且，若该运转条件变化，则通过调节膨胀阀(23)的开度将压缩机(31)的吸入制冷剂调整为性能系数成为对应于新的运转条件的最佳性能系数的湿状态。

Description

冷冻装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种冷冻装置，特别涉及一种能够在最佳COP(性能系数)下运转的冷冻装置。
背景技术
[0002]到目前为止，如在日本特开2003-106609号公报中所公开的那样，制冷剂循环而进行蒸气压缩式冷冻循环的冷冻装置已为人所知。在这种冻装置中，形成有压缩机、冷凝器、膨胀阀以及
蒸发器相连接而构成制冷剂回路(20)。所述膨胀阀(23)的开度被调节而使已具有规定的过热度的气体制冷剂吸入到压缩机中。这样一来，压缩机便进行湿润压缩而能够防止损坏压缩机。
[0003]-解决问题-
但是，在现有的冷冻装置中，因为过热状态的高温气体制冷剂被吸入压缩机，所以喷出温度成为高温，压缩机的效率下降。从冷冻装置的性能系数(COP)来考虑的话，不能说是最佳的。
[0004]另一方面，本来只要不损坏压缩机，让压缩机吸入湿状态的制冷剂没有什么问题，到目前为止都是为保险起见让压缩机过剩地吸入了处于干状态的制冷剂。
[0005]这里，本案发明人对使吸入压缩机的制冷剂的干度(湿状态)和性能系数之间的关系进行了一下分析，发现：性能系数成为最高的制冷剂的干度(湿状态)。因此，本发明的目的在于：将成为最高或者接近最高的性能系数的适当的湿状态的制冷剂吸入压缩机中，谋求节能运转。
[0006]本发明所采取的技术方案如下所示。
[0007]第一方面的技术方案以包括具有压缩机(31)进行冷冻循环的制冷剂回路(20)的冷冻装置为前提。该技术方案是这样的，在那时的运转状态下成为最佳性能系数(COP)的湿状态下将制冷剂吸入到所述压缩机(31)中。
[0008]在所述技术方案中，制冷剂在制冷剂回路(20)中循环而进行蒸气压缩式冷冻循环。例如，如图3和图4所示，设定了在以冷冻循环的高压压力和低压压力或者压缩机的压缩效率等作为运转条件而设定的各个运转状态下成为最佳的性能系数(COP)的制冷剂的干度(湿状态)。因为已设定的干度的制冷剂被吸入所述压缩机(31)中，所以能在最高的性能系数下可靠地进行运转。
[0009]第二方面的技术方案以包括具有压缩机(31)进行冷冻循环的制冷剂回路(20)的冷冻装置为前提。该技术方案是这样的，在进行制冷运转的时候，将制冷剂以过热状态吸入所述压缩机
(31)中，在进行制暖运转的时候，将制冷剂以湿状态吸入所述压缩机(31)中。
[0010]在所述技术方案中，制冷剂在制冷剂回路(20)中循环而进行蒸气压缩式冷冻循环。至少在通常的制暖运转时，一直是湿状态亦即干度不到1.00的制冷剂被吸入压缩机(31)中，所以从图3和图4所示的模拟结果可知，和将干度1.00以上的过热状态的制冷剂吸入的情况相比，性能系数(COP)明显上升。结果是，能够谋求装置的节能。若将各个运转条件下性能系数成为最高的那一最佳干度的制冷剂吸入压缩机(31)中，则能够谋求进一步的节能。
[0011]第三方面的技术方案以包括具有压缩机(31)进行冷冻循环的制冷剂回路(20)的冷冻装置为前提。该技术方案是这样的，设定出所述压缩机(31)的在那时的运转状态下性能系数(COP)成为最佳的目标喷出温度，在所述压缩机(31)的喷出温度成为目标喷出温度的湿状态下将制冷剂吸入所述压缩机(31)中。
[0012]在所述技术方案中，制冷剂在制冷剂回路(20)中循环而进行蒸气压缩式冷冻循环。设定出对应于冷冻循环的高压压力和低压压力或者压缩机(31)的压缩效率等运转条件性能系数成为最佳的压缩机(31)的目标喷出温度。也就是说，若制冷剂的干度较低，则压缩机(31)的喷出温度变低。相反，若制冷剂的干度较高，则压缩机(31)的喷出温度变高。正因为如此，才决定对应于各个运转条件下制冷剂的干度的压缩机(31)的喷出温度。于是，如图3及图4所示，决定出在各个运转条件下性能系数成为最佳的制冷剂的干度(湿状态)，压缩机(31)的对应于该制冷剂的干度的目标喷出温度也就设定好了。因此，若在所述压缩机(31)的喷出温度成为目标喷出温度的湿状态下将制冷剂吸入压缩机(31)中，即能在最佳的性能系数下可靠地进行运转。
[0013]在所述第一到第三方面的技术方案中，因为湿状态的制冷剂被吸入压缩机(31)中，所以和过热状态的制冷剂被吸入的情况相比，压缩机(31)的喷出温度下降。因此，能够防止所述压缩机(31)的电动机被异常加热，而且还能抑制由于冷冻机油的高温所造成的恶化。结果是，对压缩机(31)的可靠性提高。
[0014]第四方面的技术方案是这样的，在所述第一到第三方面的技术方案中的任一方面的技术方案中，在所述制冷剂回路(20)中设置有膨胀阀(23)。该技术方案是这样的，通过调节所述膨胀机(16)的开度来调节压缩机(31)的吸入制冷剂的湿状态。
[0015]在所述技术方案中，在例如让压缩机(31)的吸入制冷剂的湿度增大的情况下，也就是说，在让吸入制冷剂的干度低一些的情况下，使膨胀阀(23)的开度加大，从而使流入蒸发器的制冷剂流量增大。这样一来，在蒸发器中未蒸发完的制冷剂量增多，更湿的湿状态的制冷剂被吸入压缩机(31)中。相反，在例如让所述压缩机(31)的吸入制冷剂的湿度减少的情况下，也就是说，让吸入制冷剂的干度高一些的情况下，使膨胀阀(23)的开度减小，从而使流入蒸发器的制冷剂流量减少。这样一来，在蒸发器中未蒸发完的制冷剂量减少，湿度小的制冷剂被吸入压缩机(31)中。因此，若设定出对应于各个运转条件性能系数成为最高的制冷剂的干度，再根据该干度调节膨胀阀(23)的开度，则能进行在各个运转条件下性能系数都成为最高的节能运转。
[0016]第五方面的技术方案是这样的，在所述第一到第三方面的技术方案中的任一方面的技术方案中，在所述制冷剂回路(20)中蒸发器(22，24)和压缩机(31)的吸入侧之间设置有气液分离器(25)；所述气液分离器(25)中包括：具有流量调节阀(27)，将气液分离器(25)中的液体制冷剂导入到压缩机(31)的吸入侧的液体喷射管(26)。而且，本发明通过调节所述流量调节阀(27)来调节压缩机(31)的吸入制冷剂的湿状态。
[0017]在所述技术方案中，在例如让压缩机(31)的吸入制冷剂的湿度增大的情况下，也就是说，在让吸入制冷剂的干度低一些的情况下，使流量调节阀(27)的开度加大，从而使让压缩机(31)吸入的液体制冷剂的流量增大。相反，在让压缩机(31)的吸入制冷剂的湿度减少的情况下，也就是说，在让吸入制冷剂的干度高一些的情况下，使流量调节阀(27)的开度减小，从而使让压缩机(31)吸入的液体制冷剂的流量减小。这样一来，若设定出对应于各个运转条件性能系数成为最高的制冷剂的干度，再根据该干度调节流量调节阀(27)的开度，则能进行在运转条件下性能系数都成为最高的节能运转。
[0018]第六方面的技术方案是这样的，在所述第一方面到第三方面的技术方案中的任一技术方案中，在所述制冷剂回路(20)中设置有经由压缩机(31)的电动机(32)机械地连接在压缩机(31)上的膨胀机(33)。所述制冷剂回路(20)中包括：使流向膨胀机(33)的制冷剂的一部分旁通膨胀机(33)的旁通管(44)和设置在该旁通管(44)上的流量调节阀(45)。而且，该技术方案是这样的，通过调节所述流量调节阀(45)来调节压缩机(31)的吸入制冷剂的湿状态。
[0019]在所述技术方案中，在例如让压缩机(31)的吸入制冷剂的湿度增大的情况下，也就是说，在让吸入制冷剂的干度低一些的情况下，使流量调节阀(45)的开度加大，也就是说使旁通膨胀机(33)的制冷剂量增大，从而使流入蒸发器的制冷剂的流量增大。这样一来，在蒸发器中未蒸发完的制冷剂量增多，更湿的湿状态的制冷剂被吸入压缩机(31)中。相反，在例如让所述压缩机(31)的吸入制冷剂的湿度减少的情况下，也就是说，让吸入制冷剂的干度高一些的情况下，使流量调节阀(45)的开度减小，也就是说，使旁通膨胀机(33)的制冷剂量减少，从而使流入蒸发器的制冷剂的流量。这样一来，在蒸发器中未蒸发完的制冷剂量减少，湿度更小的制冷剂被吸入压缩机(31)中。因此，若设定出对应于各个运转条件性能系数成为最高的制冷剂的干度，再根据该干度调节流量调节阀(45)的开度，则能进行在运转条件下性能系数都成为最高的节能运转。
[0020]而且，在所述技术方案中，制冷剂在膨胀机(33)中膨胀而产生的能量被变换为旋转动力，经由电动机(32)被作为压缩机(31)的动力回收。因为这种压缩机(31)和膨胀机(33)一般都是使用容积型机械，所以有时会因为运转条件的变化而导致压缩机(31)和膨胀机(33)中制冷剂流量失去平衡。就是在那种情况下，也是如上所述，以使被压缩机(31)吸入的制冷剂的干度最佳为前提，通过调节流量调节阀(27)的开度来调节流向膨胀机(33)的制冷剂流量，从而使压缩机(31)和膨胀机(33)中的制冷剂流量平衡。因此，能够进行效率更高的运转。
[0021]第七方面的技术方案是这样的，在所述第一方面到第三方面的技术方案中的任一技术方案中，所述制冷剂回路(20)构成为：冷冻循环的高压压力比制冷剂的临界压力高。
[0022]在所述技术方案中，由压缩机(31)将制冷剂压缩到比它的临界压力还高的压力。换句话说，所述压缩机(31)的喷出制冷剂成为超临界状态。这样一来，即使湿状态的制冷剂被吸入压缩机(31)中，至少在喷出部不存在液体制冷剂，所谓的液压缩确确实实地得以回避。
[0023]第八方面的技术方案是这样的，在所述第七方面的技术方案中，所述制冷剂是二氧化碳。
[0024]在所述技术方案中，因为制冷剂是二氧化碳(CO2)，所以所提供的是对地球环境好的装置。
[0025]-效果-
根据第一方面的技术方案，因为是将湿状态的制冷剂吸入压缩机(31)中，所以和将过热状态的制冷剂吸入的情况相比，能够使性能系数(COP)提高。而且，若使压缩机(31)的吸入制冷剂成为性能系数成为最高的湿状态，便能最大限度地谋求运转的节能。因为将湿状态的制冷剂吸入压缩机(31)中，所以与将过热状态的制冷剂吸入的情况相比，能够使压缩机(31)的喷出温度下降，同时还能防止由于压缩机(31)中的冷冻机油的高温造成的劣化。结果是，能够使机器的可靠性提高。
[0026]特别是，根据第二方面的技术方案，是在进行制暖运转的时候，将湿状态的制冷剂吸入压缩机(31)中，所以至少是制暖运转能够在最佳的性能系数下进行。而且，根据第三方面的技术方案，是在各个运转条件下，在湿状态下将制冷剂吸入压缩机(31)中以便压缩机(31)的喷出温度是性能系数成为最佳的规定温度，所以能够在最佳的性能系数下可靠地进行运转。再就是，因为只要根据压缩机(31)的喷出温度调节制冷剂的湿状态即可，所以能够很容易地对冷冻循环的性能系数进行控制。
[0027]根据第四方面到第六方面的技术方案，是通过调节膨胀阀(23)、各个流量调节阀(27，45)的开度来调节压缩机(31)的吸入制冷剂的湿状态的，所以若设定出对应于各种运转条件性能系数最佳的制冷剂的干度，即能够在幅度较宽的运转条件下可靠地进行性能系数成为最高的运转。
[0028]特别是，根据第六方面的技术方案，在由于运转条件的变化而使在膨胀机(33)中流通的制冷剂量和在压缩机(31)中流通的制冷剂量的平衡丧失的情况下，也是以压缩机(31)的吸入制冷剂的干度成为最佳为前提，调节流量调节阀(45)的开度来调节流向膨胀机(33)的制冷剂流量，从而使压缩机(31)和膨胀机(33)中的流通制冷剂流量平衡。因此，能够谋求效率的进一步改善。
[0029]根据第七方面的技术方案，是使制冷剂回路(20)构成为：冷冻循环的高压压力比制冷剂的临界压力高，所以压缩机(31)的喷出制冷剂可靠地成为过热状态。于是，因为即使将湿状态的制冷剂吸入压缩机(31)中，制冷剂也已经在压缩机(31)的喷出部成为过热状态，所以能够可靠地防止压缩机(31)中的液压缩。结果是，能够提供可靠性高的装置。
[0030]根据第八方面的技术方案，是用二氧化碳作为制冷剂，所以所提供的是对地球环境好的装置。
附图的简单说明
[0031][图1]图1是显示第一个实施例所涉及的冷冻装置的制冷剂回路图。
[图2]图2是显示在进行制暖运转时制冷剂回路中的制冷剂的运动情况的莫里尔线图。
[图3]图3是显示在进行制暖运转时制冷剂的干度和性能系数之间的关系的模拟的数据表。
[图4]图4是显示在进行制暖运转时制冷剂的干度和性能系数之间的关系的模拟的数据曲线。
[图5]图5是显示第二个实施例所涉及的冷冻装置的制冷剂回路图。
具体实施方式
[0032]下面，参考附图详细说明本发明的实施例。
[0033](发明的第一个实施例)
该实施例的空调机(10)构成本发明所涉及的冷冻装置。如图1所示，所述空调机(10)是所谓的分体型空调机，包括室外机(11)和室内机(12)。所述室外机(11)中收纳有：压缩机(31)、四通换向阀(21)、室外热交换器(24)、膨胀阀(23)以及气液分离器(25)。所述室内机(12)中收纳有室内热交换器(22)。所述室外机(11)设置在屋外，室内机(12)设置在屋内。该室外机(11)和室内机(12)由一对连接管(13，14)连接起来。
[0034]在所述空调机(10)中设置有制冷剂回路(20)。该制冷剂回路(20)是一将压缩机(31)、室内热交换器(22)等连接起来而形成的闭回路。该制冷剂回路(20)构成为：充填有二氧化碳(CO2)作为制冷剂，制冷剂循环而进行蒸气压缩式冷冻循环。
[0035]所述压缩机(31)由机械地连接起来的电动机(32)驱动，由例如全密闭型高压钟型(dome)涡旋压缩机构成。该压缩机(31)构成为：将制冷剂压缩到比它的临界压力还高的压力。换句话说，在所述制冷剂回路(20)中，蒸气压缩式冷冻循环的高压压力比二氧化碳的临界压力高。所述室外热交换器(24)和室内热交换器(22)不管哪一个都是由横向肋片型的管片式热交换器构成。在所述室外热交换器(24)中，在制冷剂回路(20)中进行循环的制冷剂和室外空气进行热交换。另一方面，在所述室内热交换器(22)中，在制冷剂回路(20)中循环的制冷剂和室内空气进行热交换。
[0036]所述四通换向阀(21)包括四个通口。该四通换向阀(21)的第一通口连接在压缩机(31)的喷出管(3a)上，第二通口经由气液分离器(25)连接在压缩机(31)的吸入管(3b)上，第三通口连接在室外热交换器(24)的一端，第四通口经由连接管(13)连接在室内热交换器(22)的一端。所述室内热交换器(22)的另一端经由连接管(14)和膨胀阀(23)连接在室外热交换器(24)的另一端。该四通换向阀(21)构成为：在第一通口和第三通口连通且第二通口和第四通口连通的状态(图1所示虚线一侧的状态)、第一通口和第四通口相连且第二通口和第三通口连通的状态(图1所示实线一侧的状态)之间进行切换。
[0037]所述制冷剂回路(20)构成为：通过四通换向阀(21)的切换在制冷运转和制暖运转之间进行切换。换句话说，若将所述四通换向阀(21)切换为图1中的虚线一侧的状态，则制冷剂在制冷剂回路(20)中进行循环，成为制冷剂在室外热交换器(24)中放热、在室内热交换器(22)中蒸发的制冷运转。若将所述四通换向阀(21)切换为图1中的实线一侧的状态，则制冷剂在制冷剂回路(20)中进行循环，成为制冷剂在室内热交换器(22)中放热、在室外热交换器(24)中蒸发的制暖运转。换句话说，在进行制冷运转时，室内热交换器(22)起蒸发器的作用，室外热交换器(24)起放热器的作用。另一方面，在进行制暖运转时，室外热交换器(24)起蒸发器的作用，室内热交换器(22)起放热器的作用。
[0038]在所述气液分离器(25)中设置有液体喷射管(26)。具体而言，该液体喷射管(26)的一端连接在气液分离器(25)的液体贮存部，液体喷射管(26)的另一端连接在压缩机(31)的吸入管(3b)上。该液体喷射管(26)构成为：将贮存在气液分离器(25)中的液体制冷剂导入到压缩机(31)的吸入侧。在该液体喷射管(26)上设置有由用以对在该液体喷射管(26)中流动的液体制冷剂的流量进行调节的电动阀构成的流量调节阀(27)。
[0039]作为本发明的特征，所述空调机(10)构成为：在进行通常的制冷运转时将规定的过热状态的气体制冷剂吸入压缩机(31)中，在进行通常的制暖运转时，将规定的干度(湿状态)的制冷剂吸入压缩机(31)中。换句话说，本发明以通常运转时为对象，不包括以下这些特别的运转和条件，例如：除霜运转、冷冻循环中的高压压力成为异常高压的情况、压缩机(31)的喷出温度异常高温的情况等。
[0040]具体而言，在进行制冷运转时，设定膨胀阀(23)的开度，做到：制冷剂在室内热交换器(22)中蒸发而成为规定的过热状态(例如过热度0～5℃)的气体制冷剂。另一方面，在进行制暖运转时，设定膨胀阀(23)的开度，做到：制冷剂在室外热交换器(24)中蒸发而成为规定的干度(0.83～0.89)。
[0041]该规定的干度是通过模拟发现的，将它设定为在进行制暖运转时空调机(10)的性能系数(COP)成为最佳的数值上。换句话说，在该模拟中，从图3上段的表和图4的F线的曲线可知，吸入压缩机(31)的制冷剂的干度以0.83～0.89为峰值，不管是从该区域朝着减小的方向移动，还是相反从该区域朝着增大的方向移动，性能系数都减小，而且，当干度超过1.00过热度逐渐提高，性能系数也同样进一步减小。由此可知，至少通过将干度不到1.00的制冷剂，换句话说，湿状态的制冷剂吸入压缩机(31)中，性能系数就能接近最佳点。
[0042]所述模拟湿状态在这样的运转条件下进行的，即：冷冻循环的高压压力被设定为10MPa，低压压力被设定为3.5MPa，室内热交换器(22)的出口温度被设定为25℃，压缩机(31)的压缩效率被设定在70％。而且，该模拟中用二氧化碳(CO2)作制冷剂。因此，边改变所述各种运转条件，边通过找到性能系数成为最佳的干度来将对应于运转条件的最佳干度设定出来。这样一来，当外气温度等变化的时候，根据该变化设定出运转条件，再设定出对应于该运转条件的制冷剂的干度(湿状态)即可。
[0043]在所述空调机(10)中，主要是通过调节膨胀阀(23)的开度来调节室外热交换器(24)中的蒸发能力，从而调节制冷剂的干度。也就是说，在使制冷剂的干度高一些的情况下，使膨胀阀(23)的开度小一些；在使制冷剂的干度低一些的情况下，使膨胀阀(23)的开度大一些。而且，在所述空调机(10)中，还通过调节液体喷射管(26)上的流量调节阀(27)的开度调节制冷剂的干度。也就是说，通过调节所述流量调节阀(27)的开度，来调节从气液分离器(25)导入到压缩机(31)的液体制冷剂的流量，从而来调节制冷剂的湿状态。
[0044]根据压缩机(31)的喷出温度来判断让所述压缩机(31)吸入的制冷剂的干度。换句话说，所述空调机(10)构成为：调节膨胀阀(23)、流量调节阀(27)的开度使得压缩机(31)的喷出温度成为目标喷出温度，最终来调节制冷剂的干度。所述目标喷出温度被设定为性能系数成为最佳的温度。这就是说，若被吸入压缩机(31)的制冷剂的干度变低，则压缩机(31)的喷出温度也变低，相反，若制冷剂的干度变高，则压缩机(31)的喷出温度变高，压缩机(31)的对应于每一个运转条件下的制冷剂的干度的喷出温度便被决定下来。于是，在各个运转条件下性能系数最佳的制冷剂的干度就被设定下来，对应于该制冷剂的干度的压缩机(31)的喷出温度则设定为目标喷出温度。这样一来，即使运转条件变化，所设定的压缩机(31)的目标喷出温度也是对应于该运转条件，所以能够在在此时的运转状态下得到的最佳性能系数下进行运转。
[0045]-运转动作-
对所述空调机(10)的运转动作进行说明。这里，对进行通常的制冷运转和制暖运转时的动作进行说明。
[0046](制冷运转)
在进行所述制冷运转的时候，四通换向阀(21)被切换为图1所示的虚线一侧的状态。若在该状态下对电动机(32)通电，则制冷剂在制冷剂回路(20)中按照图1所示的点划线的箭头的方向进行循环而进行蒸气压缩式冷冻循环。补充说明一下，所述液体喷射管(26)上的流量调节阀(27)被设定为完全关闭状态。
[0047]在所述压缩机(31)中压缩了的制冷剂从喷出管(3a)喷出。在该状态下，制冷剂的压力闭该临界压力高。该喷出制冷剂经由四通换向阀(21)流向室外热交换器(24)，和室外空气进行热交换而放热。已在室外热交换器(24)中放热了的制冷剂，在膨胀阀(23)中被减压到规定的压力之后，又在室内热交换器(22)中和室内空气进行热交换而蒸发，成为过热状态的气体制冷剂。此时，室内空气被冷却。该过热状态的气体制冷剂经由四通换向阀(21)从吸入管(3b)被吸入压缩机(31)中，再次被压缩并喷出。
[0048](制暖运转)
在进行所述制暖运转的时候，四通换向阀(21)被切换为图1所示的实线侧的状态。若在该状态下对电动机(32)通电，则制冷剂在制冷剂回路(20)中按照图1所示的实线的箭头方向循环而进行蒸气压缩式冷冻循环。如图2中的点划线所示，该循环时的制冷剂状态成为A1→B1→C→D这样的循环。而且，所述液体喷射管(26)上的流量调节阀(27)被设定为完全关闭状态。补充说明一下，图2中的A→B→C→D这样的循环表示压缩机(31)的吸入制冷剂的过热度为0的现有冷冻循环。在该现有的冷冻循环中，从压缩机喷出的B点的制冷剂在放热器中放热成为C点的制冷剂，接着在膨胀机构中减压而成为D点的制冷剂，之后在蒸发器中蒸发而成为过热度是0的气体制冷剂(A点)，被吸入压缩机中。
[0049]在进行该制暖运转的时候，在压缩机(31)中被压缩的制冷剂从喷出管(3a)中喷出(图2中的B1点)。在该状态下，制冷剂的压力比它的临界压力高。该喷出制冷剂经由四通换向阀(21)流入室内热交换器(22)中，和室内空气进行热交换而放热(图2中的C点)。此时，室内空气被加热。已在该室内热交换器(22)中放热了的制冷剂，由膨胀阀(23)减压到规定压力(图2中的D点)，在室外热交换器(24)中和室外空气进行热交换而蒸发(图2中的A1点)。在该状态下，已蒸发的制冷剂成为性能系数最佳的规定的干度(湿状态)。该湿状态的制冷剂经由四通换向阀(21)从吸入管(3b)被吸入压缩机(31)中，再次被压缩成为过热状态的制冷剂，并被喷出。就这样，在进行制暖运转的时候，能够在最佳性能系数下进行运转，以能够谋求节能运转。
[0050]当在所述状态下外气温度等变化的时候，冷冻循环的高压压力、低压压力等被改变，而设定出新的运转条件，设定出压缩机(31)的对应于该运转条件的目标喷出温度。调节膨胀阀(23)的开度或者液体喷射管(26)上的流量调节阀(27)的开度，使得所述压缩机(31)的喷出温度成为目标喷出温度。这样一来，被吸入压缩机(31)的制冷剂的干度就成为最佳的干度，能够在对应于运转条件的最佳性能系数下进行运转。
[0051]在进行该制暖运转的时候，因为总是湿状态的制冷剂被吸入压缩机(31)中，所以和现今那样吸入过热状态的制冷剂的情况
相比，压缩机(31)的喷出温度下降得很明显。因此，能够防止所述电动机(32)成为异常高温。而且，能够防止压缩机(31)内的冷冻机油被加热为高温而使压缩机(31)劣化。结果是，能够使装置的可靠性提高。
[0052]虽然通常情况下从所述压缩机(31)和制冷剂一起喷出的冷冻机油的一部分，流到蒸发器中，但因为从蒸发器中流出的制冷剂是完全的气体状态，所以冷冻机油很容易贮存在蒸发器中。然而，在该实施例的情况下，因为从是蒸发器的室外热交换器(24)流出的制冷剂是湿状态，亦即气液二相状态，所以和气体状态的制冷剂相比，该气液二相状态的制冷剂更容易将冷冻机油从热交换器中带到压缩机中。于是，因为和现有例相比返回到压缩机(31)的冷冻机油变多，所以能够抑制压缩机(31)的润滑不良。
[0053]-实施例的效果-
如上所述，根据该实施例，在进行通常的制暖运转的时候，是将湿状态的制冷剂吸入压缩机(31)中，所以和将过热状态的制冷剂吸入压缩机中相比，能够使性能系数(COP)提高。特别是，因为将对应于运转条件性能系数成为最佳的湿状态的制冷剂吸入压缩机(31)中，所以能够在最佳的性能系数下可靠地进行运转。结果是，能够进一步谋求节能运转。
[0054]在现有例中，在例如进行除霜运转或者压缩机(31)的喷出温度成为异常高温的情况下，能够通过液体喷射来使性能系数提高，但该实施例和上述情况完全不同，能够在通常的运转下将性能系数最佳化。
[0055]因为设定出压缩机(31)的对应于性能系数成为最佳的制冷剂的干度的目标喷出温度，调节压缩机(31)的吸入制冷剂的干度(湿状态)使压缩机(31)的喷出温度成为目标喷出温度，所以能够可靠地进行性能系数成为最佳的运转。
[0056]因为是通过调节所述膨胀阀(23)或者流量调节阀(27)的开度来调节压缩机(31)的吸入制冷剂的干度，所以能够在最佳的性能系数下可靠且容易地进行运转。
[0057]因为湿状态的制冷剂被吸入压缩机(31)中，所以压缩机(31)的喷出温度明显下降，而能够保护电动机(32)、冷冻机油等。结果是，能够使装置的可靠性提高。
[0058]因为从是蒸发器的室外热交换器(24)流出的制冷剂是气液二相的湿状态，所以容易借助该制冷剂将热交换器内的冷冻机油除去。于是，返回到压缩机(31)中的冷冻机油就增多，而能够抑制压缩机(31)中的润滑不良。结果是，加上上述效果，能够进一步保护好压缩机(31)。
[0059](发明的第二个实施例)
如图5所示，使用经由电动机(32)机械地连接到压缩机(31)上的膨胀机(33)来代替所述第一个实施例中所具有的作为膨胀机构的膨胀阀(23)，即得到该实施例中的空调机(10)。
[0060]具体而言，所述压缩机(31)、电动机(32)和膨胀机(33)被收纳在壳体中构成一个机组。所述压缩机(31)是由例如旋转式压缩机、涡旋式膨胀机等容积型压缩机构成。所述膨胀机(33)是由例如旋转式膨胀机、涡旋式膨胀机等容积型膨胀机构成。
[0061]虽然未示，所述膨胀机(33)中包括两个气缸，由在前级气缸中膨胀后，接着在后级气缸中进一步膨胀，即所谓的二级式膨胀机构成。所述膨胀机(33)构成为将动力回收。换句话说，在所述膨胀机(33)中，由于制冷剂膨胀而产生的能量用来作为转
动动力驱动压缩机(31)，将动力回收。
[0062]所述压缩机(31)、膨胀机(33)的壳体上，除设置有压缩机(31)用的喷出管(3a)和吸入管(3b)外，还设置有制冷剂流入膨胀机(33)的前级气缸的流入口(3c)，和膨胀后的制冷剂从后级气缸中流出到壳体外的流出口(3d)。
[0063]所述制冷剂回路(20)中，在室外机(11)的连接管(14)和室外热交换器(24)之间设置有桥回路(41)。该桥回路(41)是通过将四个逆止阀(CV1～CV4)连接成桥状而构成的。具体而言，该桥回路(41)的第一止回阀(CV1)及第四止回阀(CV4)的流入侧连接在膨胀机(33)的流出口(3d)上，第二止回阀(CV2)和第三止回阀(CV3)的流出侧连接在膨胀机(33)的流入口(3c)，第一止回阀(CV1)的流出侧和第二止回阀(CV2)的流入侧经由连接管(14)连接在室内热交换器(22)的另一端，第三止回阀(CV3)的流入侧和第四止回阀(CV4)的流出侧连接在室外热交换器(24)的另一端。
[0064]所述制冷剂回路(20)中设置有喷射管(42)。该喷射管(42)的一端连接在桥回路(41)和膨胀机(33)的流入口(3c)之间，另一端连接在膨胀机(33)中前级气缸和后级气缸的中间口(未示)上。在所述喷射管(42)上设置有喷射阀(43)。该喷射阀(43)是用来调节喷射管(42)中的制冷剂流量的电动阀，构成流量调节阀。
[0065]在所述制冷剂回路(20)中设置有旁通管(44)。该旁通管(44)的一端连接在桥回路(41)和膨胀机(33)的流入口(3c)之间，另一端连接在膨胀机(33)的流入口(3c)和桥回路(41)之间。在所述旁通管(44)上设置有旁通阀(45)，是一用以调节旁通管(44)中的制冷剂流量的电动阀，构成流量调节阀。换句话说，旁通管(44)构成为：在旁通阀(45)打开的状态下，从桥回路(41)流向膨胀机(33)的制冷剂中有一部分旁通膨胀机(33)。
[0066]在该实施例的空调机(10)构成为：和所述第一个实施例一样，在进行制冷运转时，将规定的过热状态的气体制冷剂吸入压缩机(31)中；在进行制暖运转时，将规定湿状态的制冷剂吸入压缩机(31)中。具体而言，在进行制冷运转的情况下，设定喷射阀(43)的开度，使得在进行制冷运转时制冷剂在室内热交换器(22)中蒸发而成为规定的过热状态(例如过热度0～5℃)的气体制冷剂。另一方面，在进行制暖运转时，设定喷射阀(43)的开度，做到：制冷剂在室外热交换器(24)中蒸发而成为规定的干度(例如0.71～0.77)。如图3中下段的表和图4的E线的曲线可知，该规定的干度被设定为性能系数成为最佳的数值。补充说明一下，和第一个实施例一样，该模拟也是在以下这样的运转条件下进行。
即：冷冻循环的高压压力被设定为10MPa，低压压力被设定为3.5MPa，室内热交换器(22)的出口温度被设定为25℃，压缩机(31)的压缩效率被设定在70％。
[0067]该实施例的空调机(10)构成为：主要是通过调节喷射阀(43)和旁通阀(45)的开度来调节制冷剂的干度。具体而言，所述旁通阀(45)维持着全开状态不变，仅调节喷射阀(43)的开度，在例如使制冷剂的干度高一些的情况下，使喷射阀(43)的开度小一些；在例如使制冷剂的干度低一些的情况下，使喷射阀(43)的开度大一些。在所述喷射阀(43)的开度为全开，喷射管(42)中的制冷剂流量在此基础上不会再增加的状态下，也是维持着喷射阀(43)的开度为全开状态不变，调节所述旁通阀(45)的开度。和第一个实施例一样，在所述空调机(10)中，通过调节液体喷射管(26)上的流量调节阀(27)的流量也能调节制冷剂的干度。
[0068]-运转动作-
对所述空调机(10)的动作进行说明。补充说明一下，这里说明和所述第一个实施例的运转动作不一样的地方。
[0069](制冷运转)
在进行制冷运转时，四通换向阀(21)被切换为图5所示的虚线侧的状态。若在该状态下对电动机(32)通电，则制冷剂在制冷剂回路(20)中按照图5所示的点划线的箭头方向循环而进行蒸气压缩式冷冻循环。补充说明一下，所述旁通阀(45)和流量调节阀(27)都被设定为完全关闭状态。
[0070]在所述室外热交换器(24)中放热了的制冷剂，通过桥回路(41)的第三止回阀(CV3)后，有一部分通过流入口(3c)流入膨胀机(33)的前级气缸，剩下的部分通过喷射管(42)流入膨胀机(33)的中间口。制冷剂在该膨胀机(33)中膨胀，其内部能量被变换为电动机(32)的旋转动力并作为压缩机(31)的动力回收。该膨胀后的制冷剂从流出口(3d)中流出，通过桥回路(41)的第一止回阀(CV1)流入室内热交换器(22)中。在该室内热交换器(22)中，制冷剂和室内空气进行热交换而蒸发，成为过热状态的气体制冷剂。
[0071](制暖运转)
在进行制暖运转时，四通换向阀(21)被切换为图5所示的实线侧的状态。若在该状态下对电动机(32)通电，则制冷剂在制冷剂回路(20)中按照图5所示的实线的箭头的方向进行循环而进行蒸气压缩式冷冻循环。如图2中的实线所示，该循环时的制冷剂状态是A2→B2→C→D2这样的循环。而且，旁通阀(45)和流量调节阀(27)被设定为完全关闭状态。
[0072]所述压缩机(31)的喷出制冷剂(图2中的点B2)在室内热交换器(22)中放热(图2中的点C)。该制冷剂通过桥回路(41)的第二止回阀(CV2)之后，有一部分通过流入口(3c)流入膨胀机(33)的前级气缸，剩下的经由喷射管(42)流入膨胀机(33)的中间口。制冷剂在该膨胀机(33)中膨胀，其内部能量被变换为电动机(32)的旋转动力并作为压缩机(31)的动力被回收(图2中的点D2)。该膨胀后的制冷剂从流出口(3d)流出，通过桥回路(41)的第四止回阀(CV4)流入室外热交换器(24)中。制冷剂在该室外热交换器(24)中和室外空气进行热交换而蒸发(图2中的点A2)。在该状态下已蒸发的制冷剂成为性能系数成为最佳的规定的干度(湿状态)。
[0073]接着，当在所述状态下外气温度等变化的时候，冷冻循环的高压压力、低压压力等被改变，而设定出新的运转条件，设定出压缩机(31)的对应于该运转条件的目标喷出温度。为了使所述压缩机(31)的喷出温度成为目标喷出温度，则调节喷射阀(43)的开度，当它的开度成为全开的时候，则调节旁通阀(45)的开度，或者适当地调节所述液体喷射管(26)上的流量调节阀(27)的开度。这样一来，被吸入压缩机(31)的制冷剂的干度就成为最佳的干度，能够在对应于运转条件的最佳性能系数下进行运转。
[0074]在该实施例的空调机(10)中，由于运转条件的变化而使在膨胀机(33)中流通的制冷剂量和在压缩机(31)中流通的制冷剂量的平衡丧失的情况下，也是以压缩机(31)吸入制冷剂成为最佳干度为前提，从喷射管(42)将一部分制冷剂导入，再由旁通管(44)使制冷剂的一部分旁通膨胀机(33)，便能够膨胀机(33)和压缩机(31)中的流通制冷剂流量平衡。因为这样能够使动力回收率提高，所以能进行更加节能的运转。补充说明一下，其它结构、作用及效果和第一个实施例一样。
[0075](其它实施例)
本发明的所述实施例还可为以下结构。
[0076]例如，在所述实施例中，可以仅通过调节气液分离器(25)中的液体喷射管(26)上的流量调节阀(27)的开度来调节制冷剂的干度。
[0077]在所述各个实施例中，还可以省略气液分离器(25)的液体喷射管(26)。也就是说，在各个实施例中，可以仅调节膨胀阀(23)、喷射阀(43)的开度来调节制冷剂的干度。
[0078]在所述第二个实施例中，旁通管(44)和喷射管(42)都设置了，但本发明也可以仅设置二者中的任一个利用再利用它的流量调节阀调节制冷剂的干度。
[0079]在所述各个实施例中，说明的是制暖运转和制冷运转能够切换的空调机(10)，但本发明还可以应用到仅具有制暖运转的制暖装置中。这是无容置疑的。
工业实用性
[0080]综上所述，本发明作为包括进行蒸气压缩式冷冻循环的制冷剂回路的冷冻装置是很有用的。

Claims (8)

1.一种冷冻装置，包括具有压缩机(31)进行冷冻循环的制冷剂回路(20)，其特征在于：
在那时的运转状态下成为最佳的性能系数(COP)的湿状态下将制冷剂吸入所述压缩机(31)中。
2.一种冷冻装置，包括具有压缩机(31)进行冷冻循环的制冷剂回路(20)，其特征在于：
在进行制冷运转的时候，将制冷剂以过热状态吸入所述压缩机(31)中，在进行制暖运转的时候，将制冷剂以湿状态吸入所述压缩机(31)中。
3.一种冷冻装置，包括具有压缩机(31)进行冷冻循环的制冷剂回路(20)，其特征在于：
设定所述压缩机(31)的在那时的运转状态下性能系数(COP)成为最佳的目标喷出温度，在所述压缩机(31)的喷出温度成为目标喷出温度的湿状态下将制冷剂吸入所述压缩机(31)中。
4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的冷冻装置，其特征在于：
在所述制冷剂回路(20)中设置有膨胀阀(23)，
通过调节所述膨胀阀(23)的开度来调节压缩机(31)的吸入制冷剂的湿状态。
5.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的冷冻装置，其特征在于：
在所述制冷剂回路(20)中蒸发器(22，24)和压缩机(31)的吸入侧之间设置有气液分离器(25)；
所述气液分离器(25)中包括：具有流量调节阀(27)且将气液分离器(25)中的液体制冷剂导入压缩机(31)的吸入侧的液体喷射管(26)；
通过调节所述流量调节阀(27)来调节压缩机(31)的吸入制冷剂的湿状态。
6.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的冷冻装置，其特征在于：
在所述制冷剂回路(20)中，设置有经由压缩机(31)的电动机(32)机械地连接在该压缩机(31)上的膨胀机(33)；
所述制冷剂回路(20)中包括：使流向膨胀机(33)的制冷剂的一部分旁通膨胀机(33)的旁通管(44)和设置在该旁通管(44)上的流量调节阀(45)；
通过调节所述流量调节阀(45)来调节压缩机(31)的吸入制冷剂的湿状态。
7.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的冷冻装置，其特征在于：
所述制冷剂回路(20)构成为：冷冻循环的高压压力比制冷剂的临界压力高。
8.根据权利要求7所述的冷冻装置，其特征在于：
所述制冷剂是二氧化碳。
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