CN102124286A - 制冷装置 - Google Patents

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Abstract

一种制冷装置，其能提高所要求的负载为最大负载的50％以下时的COP。当对共用蒸发器(4)所要求的负载为50％以下时，控制部(3)停止第二压缩机(21)，并对第一压缩机(11)的容量进行控制。因此，与以低容量同时对第一压缩机(11)、第二压缩机(21)进行控制的情形相比，能提高所要求的负载为50％以下时的COP。

Description

制冷装置
技术领域
本发明涉及一种例如空冷热泵冷却器等制冷装置。
背景技术
以往，作为制冷装置，已知有如下制冷装置，该制冷装置包括：具有第一压缩机的第一制冷循环单元；具有第二压缩机的第二制冷循环单元；根据对第一制冷循环单元、第二制冷循环单元所要求的负载来对第一压缩机和第二压缩机的容量进行控制的控制部(参照专利文献1(日本专利特公平7-111181号公报))。
控制部在所要求的负载为最大负载的50％以下时，将第一压缩机和第二压缩机均控制成50％以下的容量。
专利文献1：日本专利特公平7-111181号公报
发明的公开
发明所要解决的技术问题
然而，在上述现有的制冷装置中，由于在所要求的负载为最大负载的50％以下时，将第一压缩机和第二压缩机均控制成50％以下的容量，因此，第一压缩机、第二压缩机会同时以低容量运转，因而存在COP(制冷能力/耗电量)降低的问题。
因此，本发明的技术问题在于提供一种能提高在所要求的负载为最大负载的50％以下时的COP的制冷装置。
解决技术问题所采用的技术方案
为解决上述技术问题，本发明的制冷装置的特征在于，包括：
第一单元，该第一单元包括被第一制冷剂流路依次连接成环状的第一压缩机、第一热源侧热交换器、第一膨胀机构以及共用利用侧热交换器；
第二单元，该第二单元包括被第二制冷剂流路依次连接成环状的第二压缩机、第二热源侧热交换器、第二膨胀机构以及上述共用利用侧热交换器；以及
控制部，该控制部根据对上述共用利用侧热交换器所要求的负载来对上述第一压缩机和上述第二压缩机的容量进行控制，
当上述所要求的负载为只用上述第一单元就能应对的固定值以下时，上述控制部停止上述第二压缩机，并对上述第一压缩机的容量进行控制。
根据本发明的制冷装置，由于在上述所要求的负载为上述固定值以下时，上述控制部停止上述第二压缩机，并对上述第一压缩机的容量进行控制，因此与以低容量同时对上述第一压缩机、上述第二压缩机进行控制的情形相比，能提高上述所要求的负载为上述固定值以下时的COP(制冷能力/耗电量)。
此外，在一实施方式的制冷装置中，上述第一单元包括对上述第一制冷剂流路内的制冷剂的循环方向进行切换的第一四通阀，上述第二单元包括对上述第二制冷剂流路内的制冷剂的循环方向进行切换的第二四通阀。
根据该实施方式的制冷装置，由于上述第一单元包括第一四通阀，上述第二单元包括第二四通阀，因此能容易地切换在上述共用利用侧热交换器中流动的被冷却物的冷却或加热。
此外，在一实施方式的制冷装置中，上述第一热源侧热交换器为第一冷凝器，上述第二热源侧热交换器为第二冷凝器，上述共用利用侧热交换器为上述共用蒸发器。
根据该实施方式的制冷装置，由于上述第一热源侧热交换器为第一冷凝器，上述第二热源侧热交换器为第二冷凝器，上述共用利用侧热交换器为上述共用蒸发器，因此能对在上述共用蒸发器中流动的被冷却物进行冷却。
此外，在一实施方式的制冷装置中，
上述共用蒸发器设有与上述第一制冷剂流路、上述第二制冷剂流路进行热交换的被冷却物流路，
上述制冷装置具有对从上述共用蒸发器输出的上述被冷却物流路内的被冷却物的温度进行测定的温度传感器，
当上述所要求的负载为上述固定值以下时，上述控制部基于上述温度传感器的测定值来逐级对上述第一压缩机的容量进行控制，同时逐级停止上述第二压缩机。
根据该实施方式的制冷装置，由于当上述所要求的负载为上述固定值以下时，上述控制部基于上述温度传感器的测定值来逐级对上述第一压缩机的容量进行控制，同时逐级停止上述第二压缩机，因此在增加上述第一压缩机的容量时，防止因制冷能力过大而使被冷却物流路中的被冷却物的温度降低，从而能防止被冷却物流路的结冰。
此外，在一实施方式的制冷装置中，当上述所要求的负载比上述固定值大时，上述控制部使上述第一压缩机的容量与最大容量之比和上述第二压缩机的容量与最大容量之比相同。
根据该实施方式的制冷装置中，由于当上述所要求的负载比上述固定值大时，上述控制部使上述第一压缩机的容量与最大容量之比和上述第二压缩机的容量与最大容量之比相同，因此能使上述第一压缩机、上述第二压缩机的容量控制容易进行。
发明效果
根据本发明的制冷装置，由于在所要求的负载为只用第一单元就能应对的固定值以下时，控制部停止第二压缩机，并对第一压缩机的容量进行控制，因此能提高所要求的负载为上述固定值以下时的COP。
附图说明
图1是表示本发明的制冷装置的第一实施方式的示意结构图。
图2是对本发明与现有技术的比较进行说明的说明图。
图3是对第一单元和第二单元的容量的转移进行说明的流程图。
图4A是表示本发明的制冷装置的第二实施方式和表示对水进行冷却的状态的示意结构图。
图4B是表示本发明的制冷装置的第二实施方式和表示对水进行加热的状态的示意结构图。
具体实施方式
以下，根据图示的实施方式对本发明进行详细的说明。
(第一实施方式)
图1表示本发明的制冷装置的第一实施方式的示意结构图。上述制冷装置具有第一单元1、第二单元2以及控制部3。
第一单元1包括：第一压缩机11；第一冷凝器12(第一热源侧热交换器)；第一膨胀阀13(膨胀机构)；以及共用蒸发器4(共用利用侧热交换器)。第一压缩机11、第一冷凝器12、第一膨胀阀13以及共用蒸发器4依次经由(配管等)第一制冷剂流路10连接成环状。
第二单元2包括：第二压缩机21；第二冷凝器22(第二热源侧热交换器)；第二膨胀阀23(膨胀机构)；以及共用蒸发器4(共用利用侧热交换器)。第二压缩机21、第二冷凝器22、第二膨胀阀23以及共用蒸发器4依次经由(配管等)第二制冷剂流路20连接成环状。
第一压缩机11具有滑阀(slide valve)等容量控制器11a。第二压缩机21具有滑阀(slide valve)等容量控制器21a。
第一冷凝器12设有风扇12a，进行由风扇12a送出的空气与在第一制冷剂流路10中流动的制冷剂的热交换。同样，第二冷凝器22设有风扇22a，进行由风扇22a送出的空气与在第二制冷剂流路20中流动的制冷剂的热交换。
共用蒸发器4设有(配管等)被冷却物流路40，进行在上述被冷却物流路40中流路的水(被冷却物)与在第一制冷剂流路10、第二制冷剂流路20中流动的制冷剂的热交换。在被冷却物流路40的共用蒸发器4的出口40a侧设有温度传感器5，温度传感器5对从共用蒸发器4输出的被冷却物流路40内的水的温度进行测定。
若对第一单元1的制冷剂流动进行说明，则如箭头所示，被第一压缩机11压缩的制冷剂依次经过第一冷凝器12、第一膨胀阀13、共用蒸发器4后回到第一压缩机11。此时，在第一冷凝器12中，空气被制冷剂加热，在共用蒸发器4中，水被制冷剂冷却。
同样，若对第二单元2的制冷剂流动进行说明，则如箭头所示，被第二压缩机21压缩的制冷剂依次经过第二冷凝器22、第二膨胀阀23、共用蒸发器4后回到第二压缩机21。此时，在第二冷凝器22中，空气被制冷剂加热，在共用蒸发器4中，水被制冷剂冷却。
控制部3根据对共用蒸发器4所要求的负载来对第一压缩机11和第二压缩机21的容量进行控制。控制部3对第一压缩机11的容量控制器11a和第二压缩机21的容量控制器21a进行控制。
当所要求的负载为只用第一单元1就能应对的固定值以下时，控制部3停止第二压缩机21，对第一压缩机11的容量进行控制，当所要求的负载比上述固定值大时，控制部3对第一压缩机11和第二压缩机21的容量进行控制。
在此，第一单元1和第二单元2的制冷能力相同，由于第一压缩机11和第二压缩机21的最大容量相同，因此上述固定值为最大负载的50％。
接着，采用图2对由控制部3进行的容量控制作具体说明。图2中的表的上半部分表示现有的容量控制，下半部分表示本发明的容量控制。
如图2中的表所示，当要求负载为100％～60％时，在本发明中，与以往一样，对第一单元1(第一压缩机11)和第二单元2(第二压缩机21)的容量进行控制。也就是说，当所要求的负载比最大负载的50％大时，使第一压缩机11的容量与最大容量之比和第二压缩机21的容量与最大容量之比相同。
当要求负载为50％～10％时，在以往是对第一单元1(第一压缩机11)和第二单元2(第二压缩机21)的容量进行控制，而在本发明中，使第二单元2的容量为0(即停止运转)，只对第一单元1的容量进行控制。
因此，如图2中的图表所示，在本发明中，与以往相比，当要求负载为50％以下时，能改善COP(制冷能力/耗电量)。也就是说，当要求负载为50％以下时，性能得以改善。
在此，当要求负载从超过50％的值转移到50％以下时，若对第一单元1和第二单元2的容量的转移进行说明，则在所要求的负载为50％以下时，控制部3基于温度传感器5的测定值，逐级对第一压缩机11的容量进行控制，同时逐级使第二压缩机21停止。
若具体加以说明，则要求负载在从60％向50％转移时，第一单元1的容量从60％向100％转移，第二单元2的容量从60％向0％转移。若对此时的第一单元1和第二单元2的容量的转移进行说明，则如图3所示，将第一单元1的容量维持在60％，将第二单元2的容量从60％向40％转移后等待t 1时间(步骤S1)。
接着，将第一单元1的容量从60％向70％转移，将第二单元2的容量维持在40％，等待t1时间(步骤S2)。
此后，将第一单元1的容量维持在70％，将第二单元2的容量从40％向20％转移，等待t1时间(步骤S3)。
接着，判断水温以确定温度传感器5的测定值与预先确定的设定值之差的绝对值是否比0.5℃小(步骤S4)，当温度传感器5的测定值与预先确定的设定值之差的绝对值不小于0.5℃时，在等待t2时间后(步骤S5)，再次判断水温(步骤S4)。
而当温度传感器5的测定值与预先确定的设定值之差的绝对值小于0.5℃时，将第一单元1的容量从70％向80％转移，将第二单元2的容量维持在20％，等待t2时间(步骤S6)。
此后，判断水温以确定温度传感器5的测定值与预先确定的设定值之差的绝对值是否比0.5℃小(步骤S7)，当温度传感器5的测定值与预先确定的设定值之差的绝对值不小于0.5℃时，在等待t2时间后(步骤S8)，再次判断水温(步骤S7)。
而当温度传感器5的测定值与预先确定的设定值之差的绝对值小于0.5℃时，将第一单元1的容量从80％向100％转移，将第二单元2的容量维持在20％，等待t2时间(步骤S9)。
接着，判断水温以确定温度传感器5的测定值与预先确定的设定值之差的绝对值是否比0.5℃小(步骤S10)，当温度传感器5的测定值与预先确定的设定值之差的绝对值不小于0.5℃时，在等待t2时间后(步骤S11)，再次判断水温(步骤S10)。
而当温度传感器5的测定值与预先确定的设定值之差的绝对值小于0.5℃时，将第一单元1的容量维持在100％，将第二单元2的容量从20％向0％转移(步骤S12)。
这样，逐级对第一压缩机11和第二压缩机21的容量进行控制以在温度传感器5的测定值比规定值小时使第一压缩机11和第二压缩机21中的至少一个的容量改变，从而防止温度控制的失常。也就是说，当压缩机11、21的能力变化幅度大时，温度控制很可能失常，例如当能力过大时，被冷却物流路40的水温下降，可能会出现结冰。
根据上述结构的制冷装置，由于在所要求的负载为50％(固定值)以下时，控制部3停止第二压缩机21，并对第一压缩机11的容量进行控制，因此与以低容量同时对第一压缩机11、第二压缩机21进行控制的情形相比，能提高所要求的负载为50％以下时的COP(制冷能力/耗电量)。
此外，由于在所要求的负载为50％以下时，控制部3基于温度传感器5的测定值逐级对第一压缩机11的容量进行控制，同时逐级停止第二压缩机21，因此，在增加第一压缩机11的容量时，防止因制冷能力过大而引起被冷却物流路40中水温的降低，从而能防止被冷却物流路40的结冰。
此外，由于在所要求的负载比50％大时，控制部3使第一压缩机11的容量与最大容量之比和第二压缩机21的容量与最大容量之比相同，因此会使第一压缩机11、第二压缩机21的容量的控制容易进行。
(第二实施方式)
图4A和图4B表示本发明的制冷装置的第二实施方式。若对与上述第一实施方式不同之处进行说明，则在本第二实施方式方式中，形成为能切换在制冷装置中流动的制冷剂的循环方向的结构。另外，在本第二实施方式中，对与上述第一实施方式相同的部分标注相同的符号，而省略其详细说明。
如图4A所示，第一单元1A包括被第一制冷剂流路10依次连接成环状的第一压缩机11、第一热源侧热交换器12A、第一膨胀机构13以及共用利用侧热交换器4A。
第二单元2A包括被第二制冷剂流路20依次连接成环状的第二压缩机21、第二热源侧热交换器22A、第二膨胀机构23以及共用利用侧热交换器4A。
上述第一单元1A包括对上述第一制冷剂流路10内的制冷剂循环方向进行切换的第一四通阀14。上述第一四通阀14被设置成跨过第一压缩机11与第一热源侧热交换器12A之间的制冷剂流路和第一压缩机11与共用利用侧热交换器4A之间的制冷剂流路。
上述第二单元2A包括对上述第二制冷剂流路20内的制冷剂循环方向进行切换的第二四通阀24。上述第二四通阀24被设置成跨过第二压缩机21与第二热源侧热交换器22A之间的制冷剂流路和第二压缩机21与共用利用侧热交换器4A之间的制冷剂流路。
接着，对制冷装置的制冷剂的流动进行说明。
首先，如图4A所示，通过切换第一四通阀14来使上述第一单元1A的制冷剂如箭头所示依次在第一压缩机11、第一热源侧热交换器12A、第一膨胀机构13以及共用利用侧热交换器4A中流动。此时，第一热源侧热交换器12A起到冷凝器的作用，空气被制冷剂加热，共用利用侧热交换器4A起到蒸发器的作用，水被制冷剂冷却。
同样，通过切换第二四通阀24来使上述第二单元2A的制冷剂如箭头所示依次在第二压缩机21、第二热源侧热交换器22A、第二膨胀机构23以及共用利用侧热交换器4A中流动。此时，第二热源侧热交换器22A起到冷凝器的作用，空气被制冷剂加热，共用利用侧热交换器4A起到蒸发器的作用，水被制冷剂冷却。
而如图4B所示，通过切换第一四通阀14来使上述第一单元1A的制冷剂如箭头所示依次在第一压缩机11、共用利用侧热交换器4A、第一膨胀机构13以及第一热源侧热交换器12A中流动。此时，第一热源侧热交换器12A起到蒸发器的作用，空气被制冷剂冷却，共用利用侧热交换器4A起到冷凝器的作用，水被制冷剂加热。
同样，通过切换第二四通阀24来使上述第二单元2A的制冷剂如箭头所示依次在第二压缩机21、共用利用侧热交换器4A、第二膨胀机构23以及第二热源侧热交换器22A中流动。此时，第二热源侧热交换器22A起到蒸发器的作用，空气被制冷剂冷却，共用利用侧热交换器4A起到冷凝器的作用，水被制冷剂加热。
控制部3根据对上述共用利用侧热交换器4A所要求的负载来对上述第一压缩机11和上述第二压缩机21的容量进行控制。当上述所要求的负载为只用上述第一单元1A就能应对的固定值以下(在本实施方式中为50％以下)时，上述控制部3停止上述第二压缩机21，并对上述第一压缩机11的容量进行控制。
当上述所要求的负载为上述固定值以下时，上述控制部3基于设在上述共用利用侧热交换器4A的出口侧的被冷却物流路40中的温度传感器5的测定值来逐级控制上述第一压缩机11的容量，同时逐级停止上述第二压缩机21。
当上述所要求的负载比上述固定值大时，上述控制部3使上述第一压缩机11的容量与最大容量之比和上述第二压缩机21的容量与最大容量之比相同。
由于上述控制部3所进行的具体的容量控制与上述第一实施方式(图2和图3)相同，因而省略其说明。
根据上述结构的制冷装置，由于在所要求的负载为固定值以下时，上述控制部3停止第二压缩机21，并对第一压缩机11的容量进行控制，因此与以低容量同时对第一压缩机11、第二压缩机21进行控制的情形相比，能提高所要求的负载为固定值以下时的COP(制冷能力/耗电量)。
此外，由于上述第一单元1A包括第一四通阀14，上述第二单元2A包括第二四通阀24，因此能容易地切换在上述共用利用侧热交换器4A中流动的被冷却物的冷却或加热。
此外，由于在所要求的负载为固定值以下时，上述控制部3基于温度传感器5的测定值逐级对第一压缩机11的容量进行控制，同时逐级停止第二压缩机21，因此，在增加第一压缩机11的容量时，防止因制冷能力过大而引起被冷却物流路40中水温的降低(或上升)，从而能防止被冷却物流路40的结冰(或过热)。
此外，由于在所要求的负载比固定值大时，上述控制部3使第一压缩机11的容量与最大容量之比和第二压缩机21的容量与最大容量之比相同，因此会使第一压缩机11、第二压缩机21的容量的控制容易进行。
另外，本发明不限定于上述实施方式。例如，作为膨胀机构，除了膨胀阀之外，还能采用毛细管等。作为被冷却物，也可采用盐水。此外，第一单元1和第二单元2的制冷能力也可以不同，第一压缩机11和第二压缩机21的最大容量也可以不同。
此外，在上述第一实施方式中，也可以用蒸发器代替第一冷凝器12和第二冷凝器12、用共用冷凝器代替共用蒸发器4，从而利用该共用冷凝器来对被冷却物加热。
(符号说明)
1、1A第一单元
11第一压缩机
11a容量控制器
12第一冷凝器(第一热源侧热交换器)
12A第一热源侧热交换器
12a风扇
13第一膨胀阀(第一膨胀机构)
14第一四通阀
10第一制冷剂流路
2、2A第二单元
21第二压缩机
21a容量控制器
22第二冷凝器(第二热源侧热交换器)
22A第二热源侧热交换器
22a风扇
23第二膨胀阀(第二膨胀机构)
24第二四通阀
20第二制冷剂流路
3控制部
4共用蒸发器(共用利用侧热交换器)
4A共用利用侧热交换器
40被冷却物流路
40a出口
5温度传感器

Claims (5)

1.一种制冷装置，其特征在于，包括：
第一单元(1、1A)，该第一单元(1、1A)包括被第一制冷剂流路(10)依次连接成环状的第一压缩机(11)、第一热源侧热交换器(12、12A)、第一膨胀机构(13)以及共用利用侧热交换器(4、4A)；
第二单元(2、2A)，该第二单元(2、2A)包括被第二制冷剂流路(20)依次连接成环状的第二压缩机(21)、第二热源侧热交换器(22、22A)、第二膨胀机构(23)以及所述共用利用侧热交换器(4、4A)；以及
控制部(3)，该控制部(3)根据对所述共用利用侧热交换器(4、4A)听要求的负载来对所述第一压缩机(11)和所述第二压缩机(21)的容量进行控制，
当所述所要求的负载为只用所述第一单元(1、1A)就能应对的固定值以下时，所述控制部(3)停止所述第二压缩机(21)，并对所述第一压缩机(11)的容量进行控制。
2.如权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，
所述第一单元(1、1A)包括对所述第一制冷剂流路(10)内的制冷剂循环方向进行切换的第一四通阀(14)，
所述第二单元(2、2A)包括对所述第二制冷剂流路(20)内的制冷剂循环方向进行切换的第二四通阀(24)。
3.如权利要求1或2所述的制冷装置，其特征在于，
所述第一热源侧热交换器(12、12A)为第一冷凝器(12)，
所述第二热源侧热交换器(22、22A)为第二冷凝器(22)，
所述共用利用侧热交换器(4、4A)为所述共用蒸发器(4)。
4.如权利要求3所述的制冷装置，其特征在于，
所述共用蒸发器(4)设有与所述第一制冷剂流路(10)、所述第二制冷剂流路(20)进行热交换的被冷却物流路(40)，
所述制冷装置具有对从所述共用蒸发器(4)输出的所述被冷却物流路(40)内的被冷却物的温度进行测定的温度传感器(5)，
当所述所要求的负载为所述固定值以下时，所述控制部(3)基于所述温度传感器(5)的测定值来逐级对所述第一压缩机(11)的容量进行控制，同时逐级停止所述第二压缩机(21)。
5.如权利要求3或4所述的制冷装置，其特征在于，当所述所要求的负载比所述固定值大时，所述控制部(3)使所述第一压缩机(11)的容量与最大容量之比和所述第二压缩机(21)的容量与最大容量之比相同。
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