CN102016444B - 制冷循环装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种制冷循环装置，该制冷循环装置即使为了使膨胀机起动而需要大的动力，也能够使压缩机起动，使膨胀机起动。该制冷循环装置具有第一压缩机(1)、室外热交换器(2)、膨胀机(3)、室内热交换器(4)及驱动轴(5)；该第一压缩机(1)对制冷剂进行压缩；该室外热交换器(2)将由第一压缩机(1)压缩了的制冷剂的热散发出去；该膨胀机(3)对通过了室外热交换器(2)的制冷剂进行减压；该室内热交换器(4)使由膨胀机(3)减压了的制冷剂蒸发；该驱动轴(5)回收在由膨胀机(3)对制冷剂减压之际产生的动力；其中：具有开闭阀(6)，该开闭阀(6)设在膨胀机(3)与室内热交换器(4)之间，控制制冷剂从膨胀机(3)向室内热交换器(4)的移动；在第一压缩机(1)起动，膨胀机(3)的内部的制冷剂的压力成为临界压力以上后，打开开闭阀(6)，由制冷剂的动压使膨胀机(3)起动。

Description

制冷循环装置

技术领域

本发明涉及具有动力回收装置的制冷循环装置，该动力回收装置回收在制冷剂由膨胀机减压之际产生的动力。

背景技术

以往，已知具有第一压缩机、散热器、膨胀机、蒸发器及发电机的制冷循环装置(例如，参照专利文献1)；该第一压缩机对制冷剂进行压缩；该散热器将由上述第一压缩机压缩了的上述制冷剂的热散发出去；该膨胀机对通过了上述散热器的上述制冷剂进行减压；该蒸发器使由上述膨胀机减压了的上述制冷剂蒸发；该发电机连接于上述膨胀机，回收在由上述膨胀机对上述制冷剂减压之际产生的动力，将其变换成电力。

已知这样的制冷循环装置，该制冷循环装置还具有设于上述膨胀机、利用从上述膨胀机回收了的动力的第二压缩机。

专利文献1：日本特开2006-132818号公报

发明内容

然而，在该场合，例如对于长期处于停止状态的制冷循环装置来说，膨胀机的内部的冷冻机油由于为低温而成为高粘度状态，为了使膨胀机起动而需要大的动力，即便使第一压缩机起动，也存在不能使膨胀机起动的危险。

另外，若异物从膨胀机或第二压缩机的制冷剂入口进入、内部的旋转部咬入异物，则虽然在稳定运转状态的场合能够由旋转部的惯性使运转继续，但在起动运转状态的场合没有旋转部的惯性，存在膨胀机停止的问题。

本发明以解决上述那样的问题为课题，其目的在于提供这样一种制冷循环装置，该制冷循环装置即使为了起动膨胀机而需要大的动力，也能够使第一压缩机起动，使膨胀机起动。

本发明的制冷循环装置，具有第一压缩机、散热器、膨胀机、蒸发器及动力回收装置；该第一压缩机对制冷剂进行压缩；该散热器将由上述第一压缩机压缩了的上述制冷剂的热散发出去；该膨胀机对通过了上述散热器的上述制冷剂进行减压；该蒸发器使由上述膨胀机减压了的上述制冷剂蒸发；该动力回收装置连接于上述膨胀机，收在由上述膨胀机对上述制冷剂减压之际产生的动力；其中，具有制冷剂移动控制机构，该制冷剂移动控制机构设在从上述膨胀机朝向上述蒸发器的上述制冷剂的流路中，控制从上述膨胀机朝上述蒸发器移动的上述制冷剂的流量；在上述第一压缩机起动、上述膨胀机的内部的上述制冷剂的压力增加了后，上述制冷剂移动控制机构控制上述制冷剂的流量，由上述制冷剂的动压使上述膨胀机起动。

发明的效果

根据本发明的制冷循环装置，即使为了起动膨胀机而需要大的动力，在第一压缩机起动、膨胀机的内部的制冷剂的压力增加了后，制冷剂移动控制机构也能够控制制冷剂的流量，由制冷剂的动压使膨胀机起动。

附图说明

图1为本发明实施方式1的空调机的制冷运转时的制冷剂回路图。

图2为图1的空调机的采暖运转时的制冷剂回路图。

图3(a)为表示从稳定时的膨胀机传递到第二压缩机的动力的详细内容的概略图，图3(b)为表示从起动时的膨胀机传递到第二压缩机的动力的详细内容的概略图。

图4(a)为表示膨胀机稳定时的制冷剂的压力、制冷剂的容积、制冷剂的质量的图，图4(b)为表示膨胀机起动时的制冷剂压力、制冷剂容积、制冷剂质量的图。

图5为表示图1及图2的空调机的起动动作的流程图。

图6为第二起动模式时的空调机的制冷剂回路图。

图7为本发明实施方式2的供热水器的制冷剂回路图。

图8为表示图7的供热水器的起动动作的流程图。

图9为本发明实施方式3的供热水器的制冷剂回路图。

具体实施方式

下面，根据附图说明本发明的各实施方式，但在各图中，对相同或相当的构件、部位标注同一符号进行说明。

实施方式1

图1为本发明实施方式1的空调机的制冷运转时的制冷剂回路图，图2为图1的空调机的采暖运转时的制冷剂回路图。

作为该实施方式的制冷循环装置的空调机具有第一压缩机1、室外热交换器2、膨胀机3、室内热交换器4、及作为动力回收装置的驱动轴5；该第一压缩机1对制冷剂进行压缩；该室外热交换器2在制冷运转时成为内部的制冷剂散热的散热器，在采暖运转时成为内部的制冷剂蒸发的蒸发器；该膨胀机3对通过内部的制冷剂进行减压；该室内热交换器4在制冷运转时成为内部的制冷剂蒸发的蒸发器，在采暖运转时成为内部的制冷剂散热的散热器；该驱动轴5连接于膨胀机3，回收在由膨胀机3对制冷剂减压之际产生的动力。

另外，该空调机具有作为制冷剂移动控制机构的开闭阀6，该开闭阀6设在膨胀机3的下游侧，通过全闭来抑制制冷剂从膨胀机3向下游的移动，通过全开来对从膨胀机3向下游移动的制冷剂的流量进行控制。

另外，该空调机使用二氧化碳作为制冷剂，该二氧化碳与以往的氟里昂类的制冷剂相比，臭氧层破坏系数为零，温室效应系数小。

室外热交换器2具有第一室外热交换器部2a和第二室外热交换器部2b，在第一室外热交换器部2a与第二室外热交换器部2b之间的制冷剂的流路中设置有开闭器7a及开闭器7b，该开闭器7a及开闭器7b通过在制冷运转时关闭使制冷剂不能通过，通过在采暖运转时打开使制冷剂能够通过。

这样，第一室外热交换器部2a和第二室外热交换器部2b在制冷运转时串联第一室外热交换器部2a与第二室外热交换器部2b，在采暖运转时并联第一室外热交换器部2a与第二室外热交换器部2b。

室内热交换器4具有第一室内热交换器部4a及第二室内热交换器部4b，第一室内热交换器部4a与第二室内热交换器部4b并联。

在第一室内热交换器部4a连接室内膨胀阀8a，在第二室内热交换器部4b连接室内膨胀阀8b。

这样，在制冷运转时，在第一室内热交换器部4a及第二室内热交换器部4b中对制冷剂进行减压、以使制冷剂能够蒸发；在采暖运转时，在第一室外热交换器部2a及第二室外热交换器部2b中对制冷剂进行减压、以使在第一室内热交换器部4a及第二室内热交换器部4b中散热后的制冷剂能够蒸发。

在第一室外热交换器部2a与第二室外热交换器部2b之间的制冷剂的流路中，设置有在制冷运转时对通过了第一室外热交换器部2a的制冷剂进行压缩的第二压缩机9。

第二压缩机9通过驱动轴5连接到膨胀机3，在膨胀机3中发生了的动力由驱动轴5回收，被传递到第二压缩机9。

在第一压缩机1与第一室外热交换器部2a之间的制冷剂流路、第一室外热交换器部2a与第二压缩机9之间的制冷剂流路中，设置有开闭器10a及开闭器10b，该开闭器10a及开闭器10b在制冷运转时打开，使得制冷剂能够通过，在采暖运转时关闭，使得制冷剂不能通过。

在第一压缩机1与第二压缩机9之间的制冷剂流路中设置有开闭器7c，该开闭器7c在制冷运转时关闭，使得制冷剂不能通过，在采暖运转时使得制冷剂能够通过。

在膨胀机3的制冷剂的入口设置有第一异物捕捉器11，该第一异物捕捉器11对包含在侵入到膨胀机3的制冷剂中的异物进行捕捉。

在第二压缩机9的制冷剂的入口设置有对包含在进入到第二压缩机9的制冷剂中的异物进行捕捉的第二异物捕捉器12。

第一异物捕捉器11及第二异物捕捉器12由粗滤器构成，该粗滤器由网孔粗的金属网构成，金属网的网孔的粗细决定被捕捉的最小异物的大小。

第一异物捕捉器11捕捉的最小的异物的大小，比膨胀机3的膨胀室的最大间隙小。

第二异物捕捉器12捕捉的最小的异物的大小比第二压缩机9的压缩室的最大间隙小。

第一异物捕捉器11及第二异物捕捉器12捕捉的最小的异物的大小为0.5mm，这样，能够降低由第一异物捕捉器11及第二异物捕捉器12产生的压力损失，能够抑制回收的动力的下降。

在第一压缩机1的制冷剂的入口设置有用于存积进入到第一压缩机1之前的制冷剂的储存器13。

在室外热交换器2、第二压缩机9、室内热交换器4、储存器13之间的制冷剂的流路中，设置有第一四通阀14，该第一四通阀14切换内部的阀，在制冷运转时使制冷剂从第二压缩机9流到第二室外热交换器部2b，并使制冷剂从室内热交换器4流到储存器13，在采暖运转时使制冷剂从第二压缩机9及旁通了该第二压缩机9和第二异物捕捉器12的止回阀15流到室内热交换器4，并使制冷剂从室外热交换器2流到储存器13。

止回阀15也可内置于第二压缩机9。

在室外热交换器2、膨胀机3、室内热交换器4之间的制冷剂的流路中，设置有第二四通阀16，该第二四通阀16切换内部的阀，使得在制冷运转时制冷剂从第二室外热交换器部2b通过膨胀机3流到室内热交换器4，在采暖运转时制冷剂从室内热交换器4通过膨胀机3流到室外热交换器2。

由第一四通阀14及第二四通阀16，使得通过膨胀机3及第二压缩机9的制冷剂的方向不论制冷运转时还是采暖运转时都为同一方向。

在室外热交换器2与室内热交换器4之间的制冷剂的流路中，设置有第二四通阀16、旁通膨胀机3及开闭阀6的旁通回路17及调整通过该旁通回路17的制冷剂的流量的旁通阀18。

在第二四通阀16与第一异物捕捉器11之间的制冷剂的流路中，设置有调整从第二四通阀16向第一异物捕捉器11移动的制冷剂的流量的预膨胀阀19。

通过调整旁通阀18和预膨胀阀19，使通过第二压缩机9的制冷剂的流量与通过膨胀机3及旁通回路17的制冷剂的流量的和相等。

这样，能够以使高压侧的压力上升到所希望的压力的方式进行调整，能够回收由膨胀机3产生的动力，所以，能够将制冷循环保持为高效率状态。

不限于调整旁通阀18和预膨胀阀19，也可由其它的方法使通过第二压缩机9的制冷剂的流量与通过膨胀机3及旁通回路17的制冷剂的流量相等。

在第一压缩机1的制冷剂的出口，设置有测定从第一压缩机1出来的制冷剂的压力的压力传感器20a，在膨胀机3的制冷剂的入口设置有测定进入到膨胀机3的制冷剂的压力的压力传感器20b，在开闭阀6的制冷剂的出口设置有测定从开闭阀6出来的制冷剂的压力的压力传感器20c。

压力传感器20a、压力传感器20b及压力传感器20c并不限于这些位置，只要为分别能够测定从第一压缩机1出来的制冷剂的压力、进入到膨胀机3的制冷剂的压力及从开闭阀6出来的制冷剂的压力的位置即可。

另外，压力传感器20a、压力传感器20b及压力传感器20c只要能够推断压力，则也可为测定制冷剂的温度的温度传感器。

压力传感器20a、压力传感器20b及压力传感器20c连接于控制装置21，该控制装置21根据压力传感器20a、压力传感器20b及压力传感器20c测定了的制冷剂的压力的值，控制开闭阀6、旁通阀18及预膨胀阀19的开闭。

控制装置21具有判定单元(图中未表示)、存储单元(图中未表示)及显示单元(图中未表示)；该判定单元在开闭阀6全开后判定膨胀机3是否起动；该存储单元存储判定了膨胀机3未起动的次数；该显示单元在存储于存储单元的次数成为了规定次数的场合显示在膨胀机3中发生了异常这一情况。

室外机22由第一压缩机1、室外热交换器2、膨胀机3、驱动轴5、开闭阀6、开闭器7a、开闭器7b、开闭器7c、第二压缩机9、开闭器10a、开闭器10b、第一异物捕捉器11、第二异物捕捉器12、储存器13、第一四通阀14、止回阀15、第二四通阀16、旁通回路17、旁通阀18、预膨胀阀19、压力传感器20a、压力传感器20b、压力传感器20c及控制装置21构成。

由第一室内热交换器部4a及室内膨胀阀8a构成室内机23a，由第二室内热交换器部4b及室内膨胀阀8b构成室内机23a。

在室外机22上连接有液体主管24及气体主管25的一端部，在液体主管24的另一端部连接有液体支管26a及液体支管26b的一端部，在气体主管25的另一端部连接有气体支管27a及气体支管27b的一端部。

在液体支管26a的另一端部连接有室内膨胀阀8a，在液体支管26b的另一端部连接有室内膨胀阀8b。

在气体支管27a的另一端部连接有第一室内热交换器部4a，在气体支管27b的另一端部连接有第二室内热交换器部4b。

第一压缩机1连接于马达(图中未表示)，通过该马达驱动，使第一压缩机1动作。

膨胀机3及第二压缩机9为容积式，具体地说，为涡旋式。

膨胀机3及第二压缩机9不限于涡旋式，也可为其它的容积式。

在膨胀机3及第二压缩机9中没有作为发热源的马达。

另外，膨胀机3和第二压缩机9的轴承负荷大体相等，所以，在膨胀机3及第二压缩机9中产生的损失小。

因此，不需要使用制冷剂冷却膨胀机3及第二压缩机9的内部，所以，能够抑制因制冷剂冷却膨胀机3及第二压缩机9而产生的冷冻机油的减少。

结果，能够提高膨胀机3及第二压缩机9的可靠性。

另外，能够抑制冷冻机油减少导致的热交换器的传热性能的下降。

第一室外热交换器部2a与第二室外热交换器部2b之间的制冷剂的流路在制冷运转时串联，所以，能够使传热性能提高而散热，在采暖运转时并联，所以能够减少压力损失。

下面，说明该实施方式的空调机的动作。

在制冷运转时，首先，进入到了第一压缩机1的低压的制冷剂被压缩、成为高温中压。

从第一压缩机1出来的制冷剂通过开闭器10a，进入到室外热交换器2的第一室外热交换器部2a。

在第一室外热交换器部2a中散热而将热传递到了室外空气的制冷剂成为低温中压。

从第一室外热交换器部2a出来的制冷剂进入到第二压缩机9，受到压缩而成为高温高压。

从第二压缩机9出来的制冷剂通过第一四通阀14进入到第二室外热交换器部2b，制冷剂散热、将热传递给室外空气而成为低温高压。

从第二室外热交换器部2b出来的制冷剂分支到通往第二四通阀16的路径和通往旁通阀18的路径。

通过了第二四通阀16的制冷剂通过预膨胀阀19和第一异物捕捉器11，进入到膨胀机3，在减压后而成为低压，成为干度低的状态。

此时，在膨胀机3中，随着制冷剂的减压而产生动力，该动力由驱动轴5回收，传递到第二压缩机9，用于第二压缩机9对制冷剂的压缩。

从膨胀机3出来的制冷剂通过开闭阀6和第二四通阀16，然后，与朝向旁通阀18而通过了旁通回路17的制冷剂汇合，从室外机22出来，接着通过液体主管24、液体支管26a及液体支管26b，进入到室内机23a及室内机23b，并进入到室内膨胀阀8a及室内膨胀阀8b。

在室内膨胀阀8a及室内膨胀阀8b中，制冷剂被进一步减压。

从室内膨胀阀8a及室内膨胀阀8b出来的制冷剂在第一室内热交换器部4a及第二室内热交换器部4b中从室内空气吸热而蒸发，仍然为低压，成为干度高的状态。

这样，室内空气被冷却。

从第一室内热交换器部4a及第二室内热交换器部4b出来的制冷剂从室内机23a及室内机23b出来，通过气体支管27a及气体支管27b和气体主管25，进入到室外机22，通过第一四通阀14进入到储存器13，再次进入到第一压缩机1。

通过反复进行上述动作，将室内空气的热传递到室外空气，室内被制冷。

在采暖运转时，首先，进入到了第一压缩机1的低压的制冷剂受到压缩而成为高温高压状态。

从第一压缩机1出来的制冷剂通过开闭器7c、止回阀15及第一四通阀14。

此时，通过了开闭器7c的制冷剂的一部分在通过了第二压缩机9后，与通过了止回阀15的制冷剂汇合，进入到第一四通阀14。

通过了第一四通阀14的制冷剂从室外机22出来，通过气体主管25、气体支管27a及气体支管27b，进入到室内机23a及室内机23b，并进入到室内热交换器4的第一室内热交换器部4a及第二室内热交换器部4b，在第一室内热交换器部4a及第二室内热交换器部4b中散热而将热传递给了室内空气的制冷剂成为低温高压状态。

从第一室内热交换器部4a及第二室内热交换器部4b出来的制冷剂由室内膨胀阀8a及室内膨胀阀8b减压。

从室内膨胀阀8a及室内膨胀阀8b出来的制冷剂从室内机23a及室内机23b出来，通过液体支管26a及液体支管26b和液体主管24，进入到室外机22，分支到通往第二四通阀16的路径和通往旁通阀18的路径。

通过了第二四通阀16的制冷剂通过预膨胀阀19和第一异物捕捉器11，进入到膨胀机3，被减压而成为低压，成为干度低的状态。

此时，在膨胀机3中，随着制冷剂的减压而产生动力，该动力由驱动轴5回收，传递到第二压缩机9，用于第二压缩机9对制冷剂的压缩。

从膨胀机3出来的制冷剂在通过开闭阀6和第二四通阀16后，与流往旁通阀18而通过了旁通回路17的制冷剂汇合，再次分支，进入到第一室外热交换器部2a及第二室外热交换器部2b。

在第一室内热交换器部4a及第二室内热交换器部4b中，制冷剂从室外空气吸热而蒸发，仍然为低压，成为干度高的状态。

从第一室内热交换器部4a及第二室内热交换器部4b出来的制冷剂再次汇合，通过第一四通阀14，进入到储存器13，再次进入到第一压缩机1。

通过反复进行上述动作，室外的空气的热被传递到室内空气，室内被采暖。

该空调机用作大厦的多系统空调，为了提高年运转效率，使作为制冷负荷不大的时期的制冷中间期的运转效率提高。

因此，膨胀机3、第二压缩机9、室外热交换器2、及室内热交换器4以在制冷中间期成为最佳的方式进行设计，在采暖运转时，使制冷剂不通过膨胀机3及第二压缩机9对控制有利。

然而，在采暖运转时，若不使制冷剂通过膨胀机3及第二压缩机9，则制冷剂将在膨胀机3及第二压缩机9中滞留，在使膨胀机3及第二压缩机9起动时，润滑不良，存在膨胀机3及第二压缩机9损伤的危险。

因此，即使在采暖运转时，也使制冷剂通过膨胀机3及第二压缩机9。

第二压缩机9按不压缩制冷剂的程度工作。

下面，说明从本实施方式的空调机的膨胀机3向第二压缩机9传递的动力。

图3(a)为表示稳定时从膨胀机3向第二压缩机9传递的动力的详细内容的概略图，图3(b)为表示起动时从膨胀机3向第二压缩机9传递的动力的详细内容的概略图。

不论是在稳定时还是在起动时，膨胀机3都从制冷剂的动压接受动力，从该动力除去在膨胀机3中产生的损失以及在第二压缩机9中产生的损失而得到的动力成为最终回收的动力。

然而，与稳定时相比，在起动时，在膨胀机3中产生的损失及在第二压缩机9中产生的损失变大，所以，最终回收的动力变小。

这是因为，在膨胀机3刚起动后，若转速为某一转速以下，则轴承的摩擦系数增大，摩擦损失变大。

另外，在膨胀机3停止了的状态下，在膨胀机3及第二压缩机9的轴承中发生比动摩擦大的静摩擦，所以，在膨胀机3中产生的损失及在第二压缩机9中产生的损失进一步变大。

另外，若空调机处于长期停止状态，则膨胀机3及第二压缩机9的内部的冷冻机油由于低温的原因而成为高粘度，若要从该状态起动空调机、使膨胀机3起动，则在膨胀机3中产生的损失及在第二压缩机9中产生的损失进一步增大。

另外，在制造空调机、刚出厂后，由于运转时间短，所以膨胀机3及第二压缩机9的滑动部未充分地磨合，摩擦大，在膨胀机3中产生的损失及在第二压缩机9中产生的损失进一步增大。

下面，说明从开闭阀6全闭的状态开始刚全开之后、即起动时的膨胀机3的动作。

图4(a)为表示膨胀机3稳定时的制冷剂的压力、制冷剂的容积、制冷剂的质量的图，图4(b)为表示膨胀机3的起动时的制冷剂的压力、制冷剂的容积、制冷剂的质量的图。

在稳定时，对于膨胀机3的膨胀室内部的制冷剂的压力，膨胀过程的开始点的压力，与作为膨胀机3的制冷剂入口处的压力的入口压力相等，膨胀过程的中间的压力随着从膨胀过程的开始点朝结束点前进而减少，膨胀过程的结束点的压力与作为膨胀机3的制冷剂的出口处的压力的出口压力相等。

膨胀机3的膨胀室的内部的容积随着从膨胀过程的开始点向结束点前进而增加。

膨胀机3的膨胀室内部的制冷剂的质量在膨胀过程的开始点与结束点不变化。

相对于此，在从开闭阀6全闭的状态开始刚全开之后、即起动时，膨胀机3的膨胀室的内部的制冷剂的压力在膨胀过程的开始点与结束点没有变化，在结束点的下游侧，压力按不连续变化的方式变小，与由压力传感器20c测定了的制冷剂的压力相等。

膨胀机3的膨胀室的内部的容积与稳定时同样地随着从膨胀过程的开始点向结束点前进而增加。

膨胀机3的膨胀室的内部的制冷剂的质量随着从膨胀过程的开始点向结束点前进而增加。

这样，膨胀机3起动，膨胀机3转一周时的制冷剂的循环量比稳定时的制冷剂的循环量变多，旋转动力变大。

另外，膨胀过程的结束点前后的、膨胀室与膨胀过程以后的空间的边界的面积大，在开闭阀6从全闭的状态开始刚全开之后，膨胀过程的结束点前后的压力的差比稳定时的压力的差变大，所以，由面积和压力确定的回收动力变大。

根据以上的情况，在开闭阀6从全闭的状态开始刚全开之后，膨胀机3能够获得大的回收动力。

这样，即使是在膨胀机3中产生的损失及在第二压缩机9中产生的损失大的场合，也能够使膨胀机3起动。

另外，到第一压缩机1起动、膨胀机3的内部的制冷剂的压力成为临界压力以上为止，开闭阀6全闭，所以，高压的制冷剂使得膨胀机3及第二压缩机9内部的冷冻机油的粘度下降。

这样，能够减少开闭阀6刚全开后的、在膨胀机3中产生的损失及在第二压缩机9中产生的损失，所以，膨胀机3能够获得大的回收动力。

下面，说明本实施方式的空调机的起动动作。

图5为表示图1及图2的空调机的起动动作的流程图。

若空调机起动(步骤S1)，则判定是要求制冷运转和采暖运转中的哪种运转(步骤S2)。

若在步骤S2中判定要求采暖运转，则开始采暖运转(步骤S3)。

另一方面，若在步骤S2中判定要求制冷运转，则开始制冷运转(步骤S3)。

若开始制冷运转，则设定为第一制冷回路，即，开闭器7a、开闭器7b、及开闭器7c关闭，开闭器10a及开闭器10a打开，第一四通阀14切换内部的阀，使得制冷剂从第二压缩机9流往第二室外热交换器部2b，制冷剂从室内热交换器4流往储存器13，第二四通阀16切换内部的阀，使得制冷剂从第二室外热交换器部2b通过膨胀机3流往室内热交换器4(步骤S5)。

然后，开闭阀6全闭，预膨胀阀19全开(步骤S6)，其它装置成为作为制冷运转的初期状态的第一制冷初期设定(步骤S7)，空调机成为第一起动模式(步骤S8)。

若空调机成为第一起动模式，则首先，第一压缩机1起动(步骤S9)，压力传感器20b测定膨胀机3的入口处的制冷剂压力，压力传感器20c测定开闭阀6的出口处的制冷剂压力，控制装置21计算膨胀机3的入口处的制冷剂压力与开闭阀6的出口处的制冷剂的压力差(步骤S10)。

然后，控制装置21判定从第一压缩机1起动后是否经过了规定的时间Ta(步骤S11)。

规定的时间Ta在10秒到60秒之间预先设定。

而且，该规定的时间Ta不限于该时间。

在步骤S11中，在控制装置21判定从第一压缩机1起动后未经过规定的时间Ta的场合，返回到步骤S10。

另一方面，在步骤S11中，在控制装置21判定经过了规定时间Ta的场合，判定膨胀机3的入口处的制冷剂压力是否为临界压力以上、且膨胀机3的入口处的制冷剂压力与开闭阀6的出口处的制冷剂压力的差是否为规定压力Pa以上(步骤S12)。

规定压力Pa在2.5MPa到5MPa之间预先设定。

在步骤S12中，在控制装置21判定膨胀机3的入口处的制冷剂压力不为临界压力以上，或膨胀机3的入口处的制冷剂压力与开闭阀6的出口处的制冷剂压力的差不在规定压力Pa以上的场合，旁通阀18的开度减少(步骤S13)，返回到步骤S10。

另一方面，在步骤S12中，在控制装置21判定膨胀机3的入口处的制冷剂压力为临界压力以上而且膨胀机3的入口处的制冷剂压力与开闭阀6的出口处的制冷剂压力的差在规定压力Pa以上的场合，开闭阀6全开(步骤S14)。

然后，控制装置21判定从开闭阀6全开时开始是否经过了规定的时间Tb(步骤S15)。

规定的时间Tb比步骤S11的规定时间Ta短，在5秒到30秒之间预先设定。

而且，该规定的时间Tb不限于该时间。

在步骤S15中，在控制装置21判定从开闭阀6全开时开始未经过规定的时间Tb的场合，反复进行步骤S15。

另一方面，在步骤S15中，在控制装置21判定经过了规定的时间Tb的场合，压力传感器20a测定第一压缩机1的出口处的制冷剂压力，压力传感器20b测定膨胀机3的入口处的制冷剂压力，控制装置21计算膨胀机3的入口处的制冷剂压力与第一压缩机1的出口处的制冷剂压力的差(步骤S16)。

然后，控制装置21判定膨胀机3的入口处的制冷剂压力与第一压缩机1的出口处的制冷剂压力的差是否为规定压力Pb以上(步骤S17)。

规定压力Pb在0MPa到0.5MPa之间预先设定。

该规定压力Pb不限于该压力。

在步骤S17中，在控制装置21判定膨胀机3的入口处的制冷剂压力与第一压缩机1的出口处的制冷剂压力的差在规定压力Pb以上的场合，判定单元判定膨胀机3的起动成功，空调机结束第一起动模式，进行稳定状态的第一定时控制(步骤S18)。

另一方面，在步骤S17中，在控制装置21判定膨胀机3的入口处的制冷剂压力与第一压缩机1的出口处的制冷剂压力的差不在规定压力Pb以上的场合，判定单元判定膨胀机3的起动失败，空调机成为备用模式(步骤S19)。

若空调机成为备用模式，则存储单元在起动失败次数中增加1并存储(步骤S20)，另外，判定起动失败次数是否为规定的次数(步骤S21)。

该规定的次数在5次到10次之间预先设定。

该规定的次数不限于该次数。

在步骤S21中，在控制装置21判定起动失败了的次数比规定次数小的场合，返回到步骤S5。

另一方面，在步骤S21中，在控制装置21判定起动失败了的次数为规定次数的场合，视为在膨胀机3或第二压缩机9中发生异常，空调机开始备用控制(步骤S22)。

在备用控制中，首先，第一压缩机1停止(步骤S23)，控制装置21的显示单元显示膨胀机3或第二压缩机9发生了异常这一情况(步骤S24)，通知管理者或使用者。

然后，以使制冷剂不流到膨胀机3及第二压缩机9的方式设定为第二制冷剂回路(步骤S25)，开闭阀6全闭，预膨胀阀19关闭，旁通阀18打开，以使制冷剂不通过膨胀机3及第二压缩机9，其它的执行元件成为制冷起动前的状态、即第二制冷初期设定(步骤S26)。

空调机成为不使膨胀机3起动的第二起动模式(步骤S27)，不使膨胀机3运转，使第一压缩机1起动，进行稳定状态的定时运转(步骤S28)，如图6所示的制冷剂回路图那样，继续进行制冷剂循环的制冷运转。

这样，例如在膨胀机3或第二压缩机9发生了异常的场合，制冷剂不通过膨胀机3及第二压缩机9，所以，能够抑制第一压缩机1、室内膨胀阀8a及室内膨胀阀8b等损伤。

另外，例如在膨胀机3或第二压缩机9发生了异常的场合，也能够继续进行制冷运转。

如以上说明的那样，根据本实施方式的空调机，即使为了使膨胀机3起动而需要大的动力，在第一压缩机1起动，膨胀机3的内部的制冷剂的压力增加后，也能够通过使开闭阀6全开，而使通过开闭阀6的制冷剂增大，能够由制冷剂的动压使膨胀机3起动。

另外，即使膨胀机3及第二压缩机9的内部的冷冻机油由于低温而成为高粘度，在膨胀机3的入口处的制冷剂压力变成了临界压力以上的场合，也能够使开闭阀6全开，使制冷剂通过开闭阀6，所以，成为了临界压力以上的制冷剂作用于冷冻机油，冷冻机油的粘度下降，因此能够减小在膨胀机3及第二压缩机9中产生的损失。

另外，在膨胀机3的制冷剂入口处的制冷剂压力与出口处的制冷剂压力的差为规定压力以上的场合，开闭阀6全开，制冷剂通过开闭阀6，所以，能够由大的制冷剂的动压使膨胀机3起动。

另外，由于具有判定单元、存储单元、显示装置，该判定单元在开闭阀6全开后判定膨胀机3的起动的有无；该存储单元存储由该判定单元判定了膨胀机3未起动的次数；该显示装置在存储于该存储单元的次数成为规定次数的场合、显示在膨胀机3及第二压缩机9中发生了异常这一情况，所以，管理者或使用者能够简单地得知膨胀机3及第二压缩机9发生了异常这一情况。

在室外热交换器2与室内热交换器4之间的制冷剂的流路中，设有旁通回路17和旁通阀18，该旁通回路17与串联的膨胀机3及开闭阀6并联，该旁通阀18对通过该旁通回路17的制冷剂的流量进行调整，在存储于存储单元的次数成为了规定的次数的场合，制冷剂通过旁通回路17，所以，即使膨胀机3或第二压缩机9发生异常、膨胀机3及第二压缩机9不工作，也能够使制冷剂在室外热交换器2与室内热交换器4之间的制冷剂流路中循环。

另外，制冷剂移动控制机构为开闭阀6，通过全闭，在制冷运转时抑制制冷剂从膨胀机3向室内热交换器4的移动，通过全开，在制冷运转时控制从膨胀机3向室内热交换器4移动的制冷剂的流量，所以，能够由简单的结构控制制冷剂从膨胀机3向室内热交换器4的移动。

另外，在第一压缩机1与室外热交换器2之间的制冷剂的流路中设置第二压缩机9，在制冷运转时从膨胀机3经由驱动轴5向第二压缩机9传递动力，所以，第二压缩机9能够使用在由膨胀机3对制冷剂减压时产生的动力，能够提高空调机的效率。

另外，在膨胀机3的制冷剂的入口设有对侵入到膨胀机3的异物进行捕捉的第一异物捕捉器11，该第一异物捕捉器11捕捉的最小的异物的大小比膨胀机3的膨胀室的最大间隙小，所以，能够抑制异物侵入到膨胀机3而导致膨胀机3发生异常。

另外，在第二压缩机9的制冷剂的入口设有对侵入到第二压缩机9的异物进行捕捉的第二异物捕捉器12，该第二异物捕捉器12捕捉的最小的异物的大小比第二压缩机9的压缩室的最大间隙小，所以，能够抑制异物侵入到第二压缩机9而导致第二压缩机9发生异常。

制冷剂为二氧化碳，因此与以往的氟里昂类的制冷剂相比，能够减轻臭氧层的破坏，减轻地球温室化。

在该实施方式中，说明了具有第一室内热交换器部4a及第二室内热交换器部4b的室内热交换器4，但当然不限于此，也可为具有1个室内热交换器部的室内热交换器4，或为具有3个以上的室内热交换器部的室内热交换器4。

另外，虽然说明了在第一室内热交换器部4a连接室内膨胀阀8a，在第二室内热交换器部4b连接室内膨胀阀8b的空调机，但也可为在第一室内热交换器部4a及第二室内热交换器部4b连接了1个室内膨胀阀的空调机，或为在室外机22设置了室外膨胀阀的空调机。

另外，虽然说明了这样的开闭阀6，该开闭阀6通过全闭抑制制冷剂从膨胀机3向下游的移动，通过全开控制从膨胀机3向下游移动的制冷剂的流量，但当然不限于此，也可为这样的流量调整阀，该流量调整阀通过全闭或大体全闭抑制制冷剂从膨胀机3向下游的移动，通过调整开度，控制从膨胀机3向下游移动的制冷剂的流量。

另外，虽然说明了仅通过从膨胀机3传递的旋转动力而工作的第二压缩机9，但当然不限于此，例如也可为这样的第二压缩机9，该第二压缩机9通过从膨胀机3传递的旋转动力和来自马达的旋转动力而进行工作。

另外，虽然根据膨胀机3的制冷剂入口处的制冷剂压力与开闭阀6的制冷剂出口处的制冷剂压力的差来判定膨胀机3的起动的可否，但当然不限于此，也可在膨胀机3及第二压缩机9安装转速表或振动计，或测定第二压缩机9的制冷剂出口或内部的制冷剂的温度，判定膨胀机3的起动的可否。

实施方式2

图7为该实施方式的供热水器的制冷剂回路图。

作为该实施方式的制冷循环装置的供热水器具有压缩机28、散热器29、膨胀机30、蒸发器31、及作为动力回收装置的发电机32；该压缩机28对制冷剂进行压缩；该散热器29将由该压缩机28压缩了的制冷剂的热散出，对水进行加热；该膨胀机30对通过了散热器29的制冷剂进行减压；该蒸发器31使通过了该膨胀机30的制冷剂吸热而蒸发；该发电机32连接于膨胀机30，回收在制冷剂由膨胀机30减压时产生的动力。

在膨胀机30与蒸发器31之间的制冷剂的流路中，设置作为制冷剂移动控制机构的开度调整阀33，该开度调整阀33通过全闭或大体全闭，抑制制冷剂从膨胀机30向蒸发器31的移动，通过调整开度，控制从膨胀机30向蒸发器31移动的制冷剂的流量。

在压缩机28的制冷剂的入口，设置用于测定进入到压缩机28的制冷剂的压力的压力传感器34a，在压缩机28的制冷剂的出口设置用于测定从压缩机28出来的制冷剂的压力的压力传感器34b。

压力传感器34a及压力传感器34b连接于控制装置35，该控制装置35根据压力传感器34a及压力传感器34b测定了的制冷剂的压力值调整开度调整阀33的开度。

控制装置35具有在开度调整阀33的开度增加后判定膨胀机30的起动的有无的判定单元(图中未表示)、和存储判定了膨胀机30未起动的次数的存储单元(图中未表示)。

制冷剂由二氧化碳构成。

在散热器29中设置朝散热器29送出水的水输送单元36、和储存因通过散热器29而被加热的水的供热水箱37。

在蒸发器31中设置朝蒸发器31送风的送风机(图中未表示)。

下面说明该实施方式的供热水器的动作。

首先，进入到了压缩机28的低温低压的制冷剂受到压缩而成为高温高压的状态。

从压缩机28出来的制冷剂在散热器29中散热而成为低温高压的状态。

此时，制冷剂的热通过散热器29传递到水，水被加热。

从散热器29出来的制冷剂由膨胀机30减压而成为低温低压的状态。

此时，制冷剂由膨胀机30减压时产生的动力由发电机32回收。

由该发电机32回收了的动力成为电能，用于压缩机28、水输送单元36及送风机。

从膨胀机30出来的制冷剂在蒸发器31中吸热而蒸发，成为低压，从干度低的状态成为高的状态。

此时，送风机朝蒸发器31送风，所以，蒸发器31的内部的制冷剂能够有效地吸热。

从蒸发器31出来的制冷剂再次进入到压缩机28。

下面，说明本实施方式的供热水器的起动动作。

图8为表示图7的供热水器的起动动作的流程图。

若供热水器起动(步骤S101)，则开度调整阀33成为全闭或大体全闭的状态(步骤S102)。

然后，将其它装置设定为运转的初期状态(步骤S103)，供热水器成为起动模式，压缩机28起动(步骤S104)。

然后，压力传感器34a及压力传感器34b测定压缩机28的入口处的制冷剂压力和出口处的制冷剂压力，控制装置35计算压缩机28的入口处的制冷剂压力和出口处的制冷剂压力的差(步骤S105)。

然后，控制装置35判定压缩机28的入口处的制冷剂压力与出口处的制冷剂压力的差是否在规定压力以上(步骤S106)。

在步骤S106中，在控制装置35判定压缩机28的入口处的制冷剂压力与出口处的制冷剂压力的差比规定压力小的场合，返回到步骤S105。

另一方面，在步骤S106中，在控制装置35判定压缩机28的入口处的制冷剂压力与出口处的制冷剂压力的差为规定压力以上的场合，开度调整阀33的开度增加(步骤S107)。

然后，控制装置35判定是否从开度调整阀33的开度增加时开始经过了规定时间(步骤S108)。

在步骤S108中，在控制装置35判定从开度调整阀33的开度增加时开始未经过规定时间的场合，反复进行步骤S108。

另一方面，在步骤S108中，在控制装置35判定经过了规定时间的场合，测定发电机32的电压(步骤S109)。

然后，控制装置35判定发电机32的电压是否在规定电压以上(步骤S110)。

在步骤S110中，在控制装置35判定发电机32的电压为规定电压以上的场合，判定单元视为膨胀机30的起动成功，供热水器结束起动模式，进行稳定状态的定时控制(步骤S111)。

另一方面，在步骤S110中，在控制装置35判定发电机32的电压比规定电压小的场合，判定单元视为膨胀机30的起动失败，供热水器成为备用模式(步骤S112)。

若供热水器成为备用模式，则控制装置35的存储单元在起动失败了的次数中增加1并存储，再判定起动失败的次数是否在规定的次数以上。

在控制装置35判定起动失败的次数比规定次数小的场合，返回到步骤S102。

另一方面，在控制装置35判定起动失败的次数达到了规定次数的场合，视为膨胀机30或发电机32发生了异常，供热水器开始备用控制(步骤S113)。

在备用控制中，停止压缩机28。

如以上说明的那样，根据本实施方式的供热水器，动力回收装置为发电机32，所以，由该发电机32回收了的动力成为电能，能够用于压缩机28、水输送单元36及送风机。

其它效果与实施方式1相同。

实施方式3

图9为本发明实施方式3的供热水器的制冷剂回路图。

该实施方式的供热水器具有第一压缩机38、散热器29、膨胀机30、蒸发器31、驱动轴39及第二压缩机40；该第一压缩机38对制冷剂进行压缩；该散热器29将在该第一压缩机38中受到了压缩的制冷剂的热散走；该膨胀机30对通过了该散热器29的制冷剂进行减压；该蒸发器31使通过该膨胀机30的制冷剂吸热而蒸发；该驱动轴39为动力回收装置，连接于膨胀机30，回收制冷剂由膨胀机30减压时产生的动力；该第二压缩机40连接于该驱动轴39，对从蒸发器31进入到第一压缩机38中的制冷剂进行压缩。

其它结构与实施方式2相同。

下面，说明本实施方式的供热水器的动作。

首先，进入到第二压缩机40的低温低压的制冷剂受到压缩，成为高温中压的状态。

从第二压缩机40出来的制冷剂进入到第一压缩机38，受到压缩而成为高温高压的状态。

从第一压缩机38出来的制冷剂在散热器29中散热，成为低温高压的状态。

此时，制冷剂的热通过散热器29传递到水，水被加热。

从散热器29出来的制冷剂在膨胀机30中减压、成为低温低压的状态。

此时，在膨胀机30中对制冷剂减压时产生的动力由驱动轴39回收，并由第二压缩机40使用。

从膨胀机30出来的制冷剂在蒸发器31中吸热蒸发，成为低压，从干度低的状态成为高的状态。

此时，由于送风机朝蒸发器31送风，所以，蒸发器31的内部的制冷剂能够有效地吸热。

从蒸发器31出来的制冷剂再次进入到第二压缩机40。

如以上说明的那样，根据本实施方式的供热水器，在蒸发器31与第一压缩机38之间的制冷剂的流路中，设置第二压缩机40，在膨胀机30与第二压缩机40之间连接驱动轴39，所以，能够由第二压缩机40使用当在膨胀机30中对制冷剂减压时产生的动力。

其它效果与实施方式1相同。

Claims (13)

1.一种制冷循环装置，具有第一压缩机、散热器、膨胀机、蒸发器及动力回收装置；

该第一压缩机对制冷剂进行压缩；

该散热器将由上述第一压缩机压缩了的上述制冷剂的热散发出去；

该膨胀机对通过了上述散热器的上述制冷剂进行减压；

该蒸发器使由上述膨胀机减压了的上述制冷剂蒸发；

该动力回收装置连接于上述膨胀机，回收在由上述膨胀机对上述制冷剂减压之际产生的动力；

该制冷循环装置具有制冷剂移动控制机构，该制冷剂移动控制机构设在从上述膨胀机朝向上述蒸发器的上述制冷剂的流路中，控制从上述膨胀机朝上述蒸发器移动的上述制冷剂的流量；其特征在于：

在上述第一压缩机起动、上述膨胀机的内部的上述制冷剂的压力增加了后，上述制冷剂移动控制机构控制上述制冷剂的流量，由上述膨胀机内部的上述制冷剂的动压使上述膨胀机起动。

2.根据权利要求1所述的制冷循环装置，其特征在于：在上述膨胀机的上述制冷剂的入口处的上述制冷剂的压力成为临界压力以上的场合，上述制冷剂移动控制机构控制上述制冷剂的流量。

3.根据权利要求1或2所述的制冷循环装置，其特征在于：在上述制冷剂移动控制机构的上述制冷剂的入口处的上述制冷剂的压力与出口处的上述制冷剂的压力的差为2.5MPa以上的场合，上述制冷剂移动控制机构控制上述制冷剂的流量。

4.根据权利要求1或2所述的制冷循环装置，其特征在于：还具有判定单元、存储单元及显示单元；该判定单元在上述制冷剂移动控制机构控制了上述制冷剂的流量后，判定上述膨胀机是否起动；

该存储单元存储由上述判定单元判定了上述膨胀机未起动的次数；

该显示单元在存储于上述存储单元的次数成为规定次数的场合显示在上述膨胀机中发生了异常这一情况。

5.根据权利要求4所述的制冷循环装置，其特征在于：在上述散热器与上述蒸发器之间的上述制冷剂的流路中设置旁通回路和旁通阀；该旁通回路与串联的上述膨胀机及上述制冷剂移动控制机构并联；该旁通阀对通过上述旁通回路的上述制冷剂的流量进行调整；

在存储于上述存储单元的次数达到规定的次数的情况下，上述制冷剂通过上述旁通回路。

6.根据权利要求1或2所述的制冷循环装置，其特征在于：上述制冷剂移动控制机构为开闭阀，该开闭阀通过全闭，抑制上述制冷剂从上述膨胀机朝上述蒸发器的移动，通过全开，控制从上述膨胀机朝上述蒸发器移动的上述制冷剂的流量。

7.根据权利要求1或2所述的制冷循环装置，其特征在于：上述制冷剂移动控制机构为流量调整阀，该流量调整阀通过全闭或大体全闭，抑制上述制冷剂从上述膨胀机朝上述蒸发器的移动，通过调整开度，控制从上述膨胀机朝上述蒸发器移动的上述制冷剂的流量。

8.根据权利要求1或2所述的制冷循环装置，其特征在于：上述动力回收装置为发电机。

9.根据权利要求1所述的制冷循环装置，其特征在于：在上述第一压缩机与上述散热器之间的上述制冷剂的流路中设置对上述制冷剂进行压缩的第二压缩机，

上述动力回收装置为一根驱动轴，该驱动轴连接于上述膨胀机与上述第二压缩机之间，将上述动力从上述膨胀机向上述第二压缩机传递。

10.根据权利要求1所述的制冷循环装置，其特征在于：在上述第一压缩机与上述蒸发器之间的上述制冷剂的流路中设置对上述制冷剂进行压缩的第二压缩机，

上述动力回收装置为一根驱动轴，该驱动轴连接于上述膨胀机与上述第二压缩机之间，将上述动力从上述膨胀机向上述第二压缩机传递。

11.根据权利要求1或2所述的制冷循环装置，其特征在于：在上述膨胀机的上述制冷剂的入口设置第一异物捕捉器，该第一异物捕捉器对侵入到上述膨胀机的异物进行捕捉，

上述第一异物捕捉器捕捉的最小的上述异物的大小比上述膨胀机的膨胀室的最大间隙小。

12.根据权利要求9或10所述的制冷循环装置，其特征在于：在上述第二压缩机的上述制冷剂的入口设置第二异物捕捉器，该第二异物捕捉器对侵入到上述第二压缩机的异物进行捕捉，

上述第二异物捕捉器捕捉的最小的上述异物的大小，比上述第二压缩机的压缩室的最大间隙小。

13.根据权利要求1或2所述的制冷循环装置，其特征在于：上述制冷剂为二氧化碳。

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