CN102844632A - 制冷循环装置以及制冷剂循环方法 - Google Patents

Abstract

得到一种能够在低温外部空气条件下进行制热能力提高和效率改善的制冷循环装置。本发明的制冷循环装置通过制冷剂配管顺次连接压缩机、冷凝器、喷射器、气液分离器，顺次连接气液分离器液体制冷剂流出口、蒸发器和喷射器的制冷剂吸引口，连接气液分离器的气体制冷剂流出口和压缩机吸入口，在冷凝器和喷射器的制冷剂流入口之间串联地连接内部热交换器和第一流量调整阀，由从冷凝器的制冷剂流出口经由第二流量调整阀和内部热交换器连接到压缩机的中间压力部的第一旁通回路构成，由经由第三流量调整阀连接内部热交换器的制冷剂流出口和气液分离器的液体制冷剂流出口的第二旁通回路构成，在将上述第二流量调整阀打开而使制冷剂流过第一旁通回路的同时，对上述第四流量调整阀进行开或闭的切换，并且关闭或打开第三流量调整阀。

Description

制冷循环装置以及制冷剂循环方法

技术领域

本发明涉及具有喷射器（ejector）的制冷循环装置，并且涉及在低温外部空气环境下通过带喷射压缩机实现高能力运转以及通过喷射器的动力回收效果实现高效率运转的制冷循环装置。

背景技术

在以往的具有喷射器的制冷循环装置中，对于如下情况进行抑制，即，由于喷射器的驱动力不足，制冷剂向着蒸发器的流量低，由此，蒸发能力和制冷循环装置的运转效率低（例如，参照专利文献1）。

在以往例子中，具有单向阀桥回路，该单向阀桥回路用于将喷射器用于制冷运转和制热运转这两个运转中。另外，用于迂回该单向阀桥回路的旁通回路通过制冷剂配管和旁通阀连接单向阀桥回路的高压侧入口和低压侧出口。该旁通回路构成如下制冷循环，即，在蒸发能力和制冷循环的效率由于喷射器的回收动力不足而降低时，在打开旁通阀的同时使喷射器内的喷嘴的阀开度为全闭，通过不使用喷射器的通常的膨胀阀而减压。

通过这样的结构，能够得到一种制冷循环装置，能够通过喷射器的动力回收进行高效率运转，通过安装旁通回路而可靠性高。另外，由于在除霜运转时能够利用负载侧的高温热源，所以，能够缩短除霜运转时间，能够得到制热运转的停止时间缩短、抑制舒适性的降低的效果。

另外，关于使用具有喷射口的压缩机来提高制热能力的制冷循环装置，例如，已知有如下结构，即，通过配管从冷凝器的出口侧配管开始经由节流机构、内部热交换器连接到喷射口。通过这样的结构，由节流机构控制喷射流量，并且，为了回避向着压缩机的液体喷射，通过喷射由于内部热交换器的热交换而干燥度高的制冷剂，能够得到压缩机的可靠性（例如，参照专利文献2）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2008－116124号公报（权利要求1，第1图）

专利文献2:日本特开2009－024939号公报（权利要求，第1图）

发明内容

发明要解决的课题

在以往例子中，存在如下课题，即，在低温外部空气条件下的制热运转时，由于蒸发压力降低，压缩机的吸入密度减小，所以，制冷剂循环量减少，制热能力降低。另外，还存在如下课题，即，在为了增大制热能力而提高压缩机频率并增加制冷剂循环量的情况下，压缩机的消耗动力增大，制冷循环的运转效率降低。

本发明是为了解决上述的课题而做出的，能够得到一种在低温外部空气条件下能够进行制热能力提高和效率改善的制冷循环装置。

解决课题的机构

本发明的制冷循环装置具有：高压侧制冷剂回路，通过制冷剂配管依次连接压缩机、冷凝器、喷射器、气液分离器；低压制冷剂回路，使从上述气液分离器流出的液体制冷剂经由第四流量调整阀113以及蒸发器流到上述喷射器的制冷剂吸引口；压缩机吸入回路，连接上述气液分离器的上部流出口和上述压缩机的吸入口，将上述气液分离器的气体制冷剂吸入上述压缩机；第一旁通回路，从上述高压制冷剂回路的上述冷凝器与上述喷射器之间经由第二流量调整阀109连接到上述压缩机的中间压力部；内部热交换器，使通过上述第一旁通回路的上述第二流量调整阀109而压力降低了的制冷剂和流过上述高压侧制冷剂回路的高压制冷剂进行热交换；第二旁通回路，从配置于上述内部热交换器和上述喷射器之间的第一流量调整阀105与上述内部热交换器之间，将高压制冷剂经由第三流量调整阀111连接到上述低压制冷剂回路的上述第四流量调整阀113和蒸发器之间，使制冷剂旁通，在打开上述第二流量调整阀109使制冷剂流过上述第一旁通回路的同时，将上述第四流量调整阀113切换为开或闭，并且使上述第三流量调整阀111闭或开。

发明的效果

本发明的制冷循环装置能够提供一种制冷循环装置，其利用第一旁通回路使向着高压侧制冷剂回路的制冷剂循环量增大，由此，制热能力能够提高，通过喷射器所进行的动力回收能够进行高效率运转。

另外，能够得到一种制冷循环装置，在制冷循环装置内的杂质堵塞喷射器的喷嘴部的情况下，通过利用第二旁通回路而不使运转停止。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的制冷循环装置的示意图。

图2是表示本发明的实施方式1的制冷循环装置所具有的喷射器的内部结构的示意图。

图3是表示本发明的实施方式1的外部空气温度和制热能力、COP的关系的图。

图4是本发明的实施方式1的莫里尔线图。

图5是本发明的实施方式1的莫里尔线图。

图6是本发明的实施方式1的莫里尔线图。

图7是本发明的实施方式1的莫里尔线图。

图8是构成本发明的实施方式1的第一流量调整阀的控制流程图。

图9是表示本发明的实施方式1的绝热热降和过冷却度的关系的图。

图10是构成本发明的实施方式1的第二流量调整阀的控制流程图。

图11是表示本发明的实施方式1的过热度和COP以及吸入流量的关系的图。

图12是构成本发明的实施方式1的第一流量调整阀、第三流量调整阀、第四流量调整阀的控制流程图。

图13是表示本发明的实施方式1的绝热热降和蒸发温度的关系的图。

图14是构成本发明的实施方式1的第一流量调整阀、第三流量调整阀、第四流量调整阀的控制流程图。

图15是构成本发明的实施方式1的第一流量调整阀、第三流量调整阀、第四流量调整阀的控制流程图。

图16是构成本发明的实施方式1的第四流量调整阀的控制流程图。

图17是表示本发明的实施方式1的带可变节流机构的喷射器的内部结构的图。

图18是表示本发明的实施方式2的制冷循环装置的示意图。

图19是表示本发明的实施方式2的外部空气温度和制热能力、COP的关系的图。

图20是本发明的实施方式2的莫里尔线图。

图21是表示本发明的实施方式3的制冷循环装置的示意图。

图22是本发明的实施方式3的莫里尔线图。

具体实施方式

实施方式1．

图1是表示本发明的实施方式1的制冷循环装置的结构的示意图。本发明的制冷循环装置具有压缩机101、四通阀102、作为放热器的冷凝器103、对从冷凝器103流出的制冷剂进行冷却的过冷却器104、第一流量调整阀105、喷射器106、将从喷射器106流出的气液二相制冷剂分离为液体制冷剂和气体制冷剂的气液分离器107。该气液分离器107的液体制冷剂侧通过配管连接于蒸发器108，气体制冷剂侧连接于压缩机101的低压吸入口。蒸发器出口和喷射器106的吸引部204经由四通阀102连接。构成有从冷凝器103和过冷却器104之间经由第二流量调整阀109并通过过冷却器104的低压侧制冷剂配管向压缩机101的中间压部分即喷射口喷射的第一旁通回路110、从过冷却器104和第一流量调整阀105之间经由第三流量调整阀111与气液分离器的液体侧配管连接的第二旁通回路112、连接于气液分离器107的液体侧制冷剂流出口的第四流量调整阀113。在制冷剂循环的各部分配管上设置有过冷却器出口温度传感器116、高压温度传感器119、喷射器吸引温度传感器120、蒸发器入口温度传感器121，来自测量外部空气温度的外部空气温度传感器118、检测压缩机排出侧的制冷剂压力的高压压力传感器117等各种传感器的信号集中到设置于室外侧的控制单元300内的检测值接收部301。在控制单元内，通过设置于微机的计算机构处理各种信号，与同样地存储的各种设定值相比较并进行判断，由控制信号发送部302控制各种促动器、各种阀、压缩机、喷射器。

图2表示喷射器106的结构图。喷射器106由喷嘴部201、混合部202、扩散部203构成，喷嘴部201另外由减压部201a、喉部201b、末端扩张部201c构成。

喷射器106使作为驱动流的高压的制冷剂在减压部201a减压膨胀，在喷嘴喉部201b减压加速成为音速，进而在末端扩张部201c减压加速成为超音速。驱动流的制冷剂的状态可以为过冷却液也可以为气液二相流。此时，通过吸引部204从周围吸引制冷剂（吸引制冷剂）。喷射器106的驱动制冷剂和吸引制冷剂在混合部202混合，通过相互的动量交换而压力恢复（上升）。另外，在扩散部203，通过流路扩大而产生的减速效果，压力恢复，流出扩散部203。

接下来，关于动作，以制热运转为例进行说明。

图3表示制热运转中的外部空气温度和能力以及COP的关系，以及在各温度带进行控制的流量调整阀的关系。图3是表示图1所示的制冷循环装置的与外部空气温度相对的作为能力和效率的COP的关系的图，上图（a）是说明在同一外部空气温度范围A－B间进行喷射的使用和喷射器的使用的状态的概念图，下图（b）是对包含具体的回路并实际使用的例子进行说明的说明图。在图中，横轴表示外部空气温度，纵轴表示能力和COP。另外，图3的虚线部分表示不使用喷射或不使用喷射器的状态的特性。在图3（a）中，当不使用喷射时，外部空气温度为B以下时能力降低。另一方面，在使用喷射时，在到达比B低的温度即A之前，能够维持能力。在适当地使用喷射器的情况下，与不使用的情况相比，能够使效率上升。在外部空气温度为低温（例如不足2℃）的情况下，由于蒸发压力的降低，压缩机的吸入密度降低，所以，从压缩机排出的制冷剂流量减少，制热能力降低。该情况下，当使压缩机的转速增加而增大制冷剂流量时，压缩机的消耗电力增大，因此COP降低。在此，关于带喷射口压缩机所进行的制热能力提高运转和利用喷射器的效率运转，使用图3（b）和图4所示的莫里尔线图进行说明。图4的莫里尔线图的横轴为比焓，纵轴为压力，线图中的a－l的各点表示图1的制冷循环的配管各点的制冷剂状态。

带喷射口压缩机向压缩机的中间压力喷射制冷剂，使向着冷凝器的制冷剂循环量增加，实现能力提高。另一方面，喷射器回收利用制冷剂的膨胀过程中的膨胀动力，由此减少压缩机的消耗电力，实现COP提高。此时，第一流量调整阀105、第二流量调整阀109以及第四流量调整阀113基于后述的控制设定开度，第三流量调整阀111全闭。

压缩机101的吸入口的状态a的低压制冷剂通过压缩机101而被压缩至状态b。成为状态b的制冷剂通过制冷剂四通阀102，在冷凝器103通过与室内空气的热交换而冷却，成为状态c。状态c的制冷剂分流，成为向着喷射器106的制冷剂流入口流动的制冷剂和向着第一旁通回路110流动的制冷剂。流过第一旁通回路110的状态c的制冷剂在第二流量调整阀109降压，成为低温低压的状态k，向着过冷却器104的低压侧入口流入。另一方面，向着喷射器106流动的状态c的高温高压制冷剂向着过冷却器的高压侧入口流入。在过冷却器104，状态k的高温高压制冷剂和状态c的低温低压制冷剂相互进行热交换，从而，状态k的制冷剂被加热，成为状态l，之后被喷射向压缩机的中间压。另外，状态c的制冷剂被冷却而成为状态d，并向喷射器106流入。

向喷射器106流入的制冷剂从状态d被第一流量调整阀105减压，成为状态e，之后，被减压部201a减压而成为状态f，成为高速的气液二相制冷剂并从喷嘴出口喷出。在喷嘴出口的紧后方，状态f的制冷剂与从喷射器吸引部204流入的状态j的制冷剂混合，在混合部202和扩散部203压力上升，之后，成为状态g并从喷射器106流出。从喷射器106流出的状态g的气液二相制冷剂在气液分离器107分离为液体制冷剂和气体制冷剂。从气液分离器107的液体制冷剂流出口流出的状态h的制冷剂在第四流量调整阀113成为状态i，向蒸发器108流入。状态i的制冷剂在蒸发器108吸收来自外部空气的热，由此成为状态j并向喷射器吸引部204流入。另一方面，从气液分离器107的气体制冷剂流出口流出的状态a的制冷剂被引导向压缩机101的吸入口。虽然没有图示，但气液分离器107的内部的气体制冷剂配管成为具有油孔的U字形状，滞留于气液分离器107的油与气体制冷剂一同向压缩机101流入。

通过以上动作形成制冷循环。

图4的动作的说明为同时使用喷射和喷射器106的状态，即图3（b）中的回路2的状态。通过以该状态的制冷循环运转，通过喷射器106的升压效果，压缩机101的吸入压力与不使用喷射器的情况相比能够提高，因此，压缩机101的消耗电力减少，COP提高。另外，通过向压缩机喷射制冷剂，向着冷凝器103的制冷剂流量增大，能够实现能力提高。

在这里，在外部空气温度未达到B（例如，未达到2℃）的情况下利用第一旁通回路110，该外部空气温度B可以设定为开始能力提高运转的温度带。该情况下，图2的喷射器喉部201b的流路截面积、喉部末端扩张部长度可以设计为适合于外部空气温度的节流器的形状。

接下来，使用图5的莫里尔线图，对如下动作进行说明，即，外部空气温度为B以上，不向压缩机101喷射制冷剂而能够得到制热能力，喷射器高效率运转的动作。此时，第一流量调整阀105和第四流量调整阀113基于后述的控制设定开度，第二流量调整阀109、第三流量调整阀111全闭。图5的动作为图3（b）中的回路3的状态。

向压缩机101流入的状态a的制冷剂成为高温高压的状态b。状态b的制冷剂在冷凝器103与室内空气进行热交换而被冷却，成为状态c。流出冷凝器的状态c的制冷剂在通过过冷却器104的高压侧制冷剂流路后，向喷射器106流入。此时，第二流量调整阀109关闭，因此，制冷剂不向第一旁通回路110流入。因此，在过冷却器104不进行热交换，所以，过冷却器出口的制冷剂的状态与状态c相同。向着喷射器106流入的制冷剂从状态d被第一流量调整阀105减压而成为状态e，之后，被减压部201a减压而成为状态f，成为高速的气液二相制冷剂而从喷嘴出口喷出。在喷嘴出口的紧后方，状态f的制冷剂与从喷射器吸引部204流入的状态j的制冷剂混合而成为状态g’，在混合部202和扩散部203压力上升，之后，成为状态g并从喷射器106流出。从喷射器106流出的状态g的气液二相制冷剂在气液分离器107分离为液体制冷剂和气体制冷剂，液体制冷剂为状态h，气体制冷剂为状态a。流出气液分离器107的液体制冷剂流出口的状态h的液体制冷剂通过第四流量调整阀113成为状态“リ”，向蒸发器108流入。状态i的制冷剂在蒸发器108从外部空气吸收热量，由此成为状态j并向喷射器吸引部204流入。另一方面，从气液分离器107的气体制冷剂流出口流出的状态a的气体制冷剂被引导向压缩机101的吸入口。

通过以上的动作形成制冷循环。

通过以该制冷循环进行运转，通过喷射器的升压效果，压缩机101的吸入压力与不使用喷射器的情况相比能够提高，所以，压缩机101的消耗电力减少，COP提高。

接下来，使用图6的莫里尔线图对如下动作进行说明，即，在未达到要求向压缩机喷射制冷剂而增大能力的外部空气温度A（例如未达到－15℃）时，在喷射器106的动力回收效率降低，喷射器的吸引流量和升压量降低，不能期待效率改善的情况下，不使用喷射器，只进行能力提高运转的动作。

此时，第一流量调整阀105和第四流量调整阀113全闭，第二流量调整阀109和第三流量调整阀111被调整为基于控制的开度。图6的莫里尔线图的状态为比图3（a）的外部空气温度A低的温度的状态，或者图3（b）的回路1的状态。

压缩机101的吸入口的状态a的低压制冷剂被压缩机101压缩至状态b。成为状态b的制冷剂通过制冷剂四通阀102，在冷凝器103与室内空气进行热交换而冷却，成为状态c。状态c的制冷剂分流成向着喷射器106的制冷剂流入口流动的制冷剂和向着第一旁通回路110流动的制冷剂。流过第一旁通回路110的状态c的制冷剂在第二流量调整阀109压力降低，成为低温低压的状态k，向着过冷却器104的低压侧入口流入。向着第三流量调整阀111流动的状态c的高温高压制冷剂向着过冷却器的高压侧入口流入。在过冷却器104，状态k的低温低压制冷剂和状态c的高温高压制冷剂相互热交换，由此，状态k的制冷剂被加热而成为状态l，之后，向着压缩机的中间压被喷射。流过过冷却器104的高压侧流路的状态c的制冷剂被冷却而成为状态d，向着第三流量调整阀111流入。状态d的制冷剂在第三流量调整阀111被节流而成为状态i，向着蒸发器108流入。在蒸发器108，制冷剂与外部空气热交换而成为状态j，之后，向着喷射器106的吸引部204、气液分离器107的气体制冷剂流出口流动，状态a的制冷剂被吸入压缩机101。

通过以上的动作，形成制冷循环，通过向压缩机喷射制冷剂，向着冷凝器103的制冷剂流量增大，能够实现能力增大。

接下来，使用图7的莫里尔线图对如下动作进行说明，即，在外部空气温度为C以上（例如7℃以上），喷射器106的动力回收效率降低，喷射器106的吸引流量和升压量降低的情况下，不使用喷射器106和喷射，以以往的制冷剂循环进行运转的动作。图7的莫里尔线图的状态为图3（a）的外部空气温度C以上的状态，或者为图3（c）的回路4的状态。此时，第一流量调整阀105、第二流量调整阀109和第四流量调整阀113全闭，第三流量调整阀111基于后述的控制被调整。

向压缩机101流入的状态a的制冷剂通过压缩机而成为高温高压的状态b。状态b的制冷剂通过冷凝器103而与室内空气进行热交换，从而被冷却而成为状态c。流出冷凝器103的状态c的制冷剂在通过过冷却器104的高压侧制冷剂流路之后，向第三流量调整阀111流入。此时，第二流量调整阀109关闭，因此，制冷剂不向第一旁通回路110流入。因此，在过冷却器104不进行热交换，所以，过冷却器出口的制冷剂的状态d与状态c相同。流出冷凝器103的制冷剂在第三流量调整阀111被节流而成为状态i，向蒸发器108流入。流入蒸发器108的制冷剂与外部空气进行热交换而成为状态j，经由喷射器106的吸引部204、混合部202从气液分离器107的气体制冷剂流出口通过，成为状态a的制冷剂被吸入压缩机。

在该运转中，在喷射器106的喷嘴部堵塞的情况下，通过利用旁通回路，也能够提供可靠性高的制冷循环。

接下来，对除霜运转进行说明。

在制热运转中，室外热交换器作为蒸发器发挥作用，因此，流过室外热交换内的制冷剂的饱和温度成为比外部空气温度低的温度。当蒸发温度未达到0℃时，大气中的水蒸气成为霜并附着于室外热交换器。当室外热交换器上附着有霜时，热阻抗增大，蒸发能力降低，因此，需要定期地实施除霜运转。在除霜运转中，四通阀102切换，第一流量调整阀105、第二流量调整阀109以及第四流量调整阀113全闭，第三流量调整阀111打开。

当除霜运转开始时，四通阀102的流路切换，从压缩机101送出的制冷剂向室外热交换器108流入。通过高温高压的制冷剂，附着于室外热交换器的霜融解。在该情况下，室外热交换器108作为冷凝器发挥作用，制冷剂液化之后，在第三流量调整阀111减压，向室内热交换器流入。流入室内热交换器的制冷剂与室内空气进行热交换而蒸发，之后，顺次通过喷射器106的吸引部204、混合部202、扩散部203、气液分离器107，之后，被压缩机101吸入，由此，制冷循环成立。在制冷运转的情况下也与除霜运转相同，通过适当地调整第三流量调整阀111的阀开度而成立。另外，制冷运转的制冷循环线图与图7相同，但通过四通阀102，制冷剂的流动方向被切换，所以，一部分的配管位置标号与图7不同。

接下来，对流量调整阀105、109、111、113的控制方法进行说明。

在喷射器106能够回收的动力，由绝热热降（从喷射器喷嘴状态绝热膨胀到喷射器喷嘴的出口压力时的焓差）、向喷射器喷嘴部201流入的制冷剂流量以及动力回收效率（喷射器效率）的积决定。图9表示氟利昂系制冷剂R410A和丙烷的制冷剂的过冷却度和绝热热降的关系。过冷却度为0为饱和液的状态，当过冷却度上升时，绝热热降减小。由此，可以以绝热热降增大的方式通过第一流量调整阀105调整图1、图4所示的点“ニ”处的制冷剂的过冷却度。

第一流量调整阀105的控制流程如图8所示。

在步骤101中，安装于作为内部热交换器的过冷却器104的出口的温度传感器116进行检测。在步骤102中，安装于压缩机101的排出配管的压力传感器117进行检测。在步骤103中，通过步骤102的压力检测值计算制冷剂的饱和温度，在步骤104中，通过制冷剂的饱和温度的计算值与过冷却器出口的温度检测值的差，计算过冷却器104出口处的点“ニ”的过冷却度。在步骤105中判定该过冷却度的计算值，控制第一流量调整阀105的开度。

在过冷却度的计算值比目标值小的情况下，在步骤106－1中，减小第一流量调整阀105的开度而减少制冷剂流量（步骤106－1a），由此，过冷却度上升（步骤106－1b）。在过冷却度的目标值大的情况下，在步骤106－2中，增大第一流量调整阀105的开度而使制冷剂流量增大（步骤106－2a），由此，过冷却度降低（步骤103－2b）。周期性地重复该控制，能够调整过冷却器104的出口的点“ニ”处的制冷剂的过冷却度。根据图9，优选过冷却度的目标值小，但是，当计算过热度时使用的温度传感器的检测值的分解度为1℃左右时，当目标值为2～5℃左右时，绝热热降增大，喷射器106的回收动力增大。

接下来，使用图10对第二流量调整阀109的控制进行说明。

第二流量调整阀109在步骤201中通过外部空气温度传感器118检测出外部空气温度，基于该检测值在步骤202中进行开闭的判断。在外部空气温度传感器118的检测值未达到第一设定值的情况下，打开第二流量调整阀109，在为第一设定值以上的情况下，关闭第二流量调整阀109。另外，可以将第一设定值设定为如下温度，即，在第二流量调整阀109关闭的状态下，制热能力开始降低的温度。

在步骤202中，在判断为未达到第一设定值而打开第二流量调整阀109的情况下，在步骤203中，通过压缩机101的排出过热度的计算值控制开度。该压缩机101的排出过热度通过制冷剂的饱和温度的差进行计算，上述制冷剂的饱和温度的差由安装于压缩机101的排出配管的温度传感器119的检测值与安装于压缩机101的排出配管的压力传感器117的检测值而求出。在步骤203中，在过热度未达到第二设定值的情况下，在步骤204－1中，减小第二流量调整阀109的开度，减少向着第一旁通回路110的制冷剂流量（步骤204－1a），使过热度上升（步骤204－1b）。在步骤203中，在过热度为第二设定值以上的情况下，在步骤204－2中，增大第二流量调整阀109的开度，增加向着第一旁通回路110的制冷剂量（步骤204－2a），使过热度降低（步骤204－2b）。周期性地重复该控制，调整压缩机101的点b处的排出过热度出。

当将第二设定值设定得小时，向着第一旁通回路110的制冷剂流量增大，流过过冷却器的低压制冷剂没有完全蒸发，在液体制冷剂多的状态下，向压缩机101的中间压力喷射，因此，导致压缩机故障。因此，第二设定值可以考虑压缩机的可靠性而进行决定。

接下来，对第三流量调整阀111的控制进行说明。

图11表示通过实机试验而得到的喷射器吸引部204的过热度和吸引流量以及COP的关系。根据该图，吸引流量随着过热度的增大而单调减少，COP在喷射器吸引部204的过热度为6℃时显示出峰值，之后急剧降低。由此可知，如下方式能够高效地运转，即，在过热度为比6K高的值（例如，10K）时，停止喷射器106的动力回收运转，打开第三流量调整阀111而由使用第二旁通回路112的制冷循环进行运转。

图12表示第三流量调整阀111的控制流程图。在步骤301中，由温度传感器120检测出喷射器吸引部204的点“ヌ”处的制冷剂温度。在步骤302中，在通过温度传感器121检测出蒸发器入口温度之后，在步骤303中计算步骤301和步骤302的检测值的差，作为喷射器吸引部204的过热度。

在步骤304中，在过热度未达到第三设定值的情况下，判断为喷射器106吸引制冷剂，打开第一流量调整阀105（步骤305－1），关闭第三流量调整阀111（步骤306-1），打开第四流量调整阀113（步骤307－1），使制冷剂流入喷射器106（步骤308－1），进行利用喷射器106的高效运转。另一方面，在步骤304中，在过热度为第三设定值以上的情况下，喷射器106的吸引流量降低，判断为异常，切换为使用如下回路的运转，即，关闭第一流量调整阀105（步骤305－2），打开第三流量调整阀111（步骤306-2），关闭第四流量调整阀113（步骤307－2），使制冷剂停止向喷射器106流入，使制冷剂向第二旁通回路112流入（步骤308－2）并旁通喷射器106。

第三设定值如图11所示那样可以设定为COP降低的6℃以下，但并不限定于此，在想要使喷射器106的吸引流量增大而得到蒸发能力的情况下，也可以设定为比6℃小的值。

另外，第三流量调整阀111的控制也可以通过外部空气温度进行判断。图13表示在过冷却器出口的点“ニ”的压力和温度接近实际的运转状态的情况下，外部空气温度变化且制冷循环的蒸发温度变化时的绝热热降的关系。根据图13，在蒸发温度上升的情况下，绝热热降减小，因此，喷射器的回收动力降低，结果是，喷射器的吸引流量和升压量降低，由此，COP降低。

另外，通过将压力传感器设置在蒸发器108的制冷剂入口，能够由该压力传感器的检测值和喷射器的吸引部的温度传感器120的检测值算出喷射器吸引部204的过热度。

另一方面，在低温外部空气中，喷射器无法实现制冷循环的适当膨胀，动力回收效率降低，如图3所示，使用喷射器的运转的COP比以通常循环运转的情况低。此时，成为不使用喷射器的运转。

图14表示通过外部空气温度控制第三流量调整阀111的流程图，在步骤401中，通过外部空气温度传感器118检测出外部空气温度，在步骤402中，在第一外部空气温度以上的情况下，不使用喷射器，以第二旁通回路112进行运转。此时，在步骤404－2中，使第一流量调整阀105关闭，在步骤405－2中，使第三流量调整阀111打开，在步骤406－2中，关闭第四流量调整阀113并使制冷剂流入旁通回路（步骤407－2）。另外，即使外部空气温度未达到第一外部空气温度，在外部空气温度传感器118的检测值未达到第二外部空气温度的情况下，也通过之前说明的步骤404－2、步骤405－2、步骤406－2、步骤407－2控制各控制阀。在温度传感器118的检测值未达到第一外部空气温度且为第二外部空气温度以上时，在步骤404-1中，打开第一流量调整阀105，在步骤405－2中，关闭第三流量调整阀，在步骤405－3中，打开第四流量调整阀113，使制冷剂流入喷射器（步骤407－1），以使用喷射器106的动力回收运转使制冷循环运转。

第一外部空气温度和第二外部空气温度设定值设定为想要通过喷射器实现效率改善的温度带，可以以喷射器的动力回收效率在该温度带成为最大值的方式设计喷射器。

另外，可以通过压缩机101的转速判断第三流量调整阀111的开闭。喷射器106的回收动力由绝热热降、喷射器驱动制冷剂流量以及动力回收效率的积决定。因此，在喷射器驱动制冷剂流量多的情况下，即在压缩机101的转速高的运转条件下，通过喷射器进行高效率运转。在制冷剂流量少的情况下，回收动力减小，因此，喷射器106的吸引制冷剂流量减少，喷射器吸引部的过热度上升，如图11所示那样，COP降低。因此，在压缩机101的转速为第四设定值以下时，判断为喷射器106异常，不使用喷射器106，以使用第三流量调整阀111的制冷循环进行运转。

图15表示以压缩机101的转速控制第三流量调整阀111的开闭的情况下的控制流程图。

在步骤501中，通过压缩机转速的检测机构检测出转速，在步骤502中，通过压缩机的转速判断流量调整阀105、111、113的开闭。在压缩机转速为第四设定值以上的情况下，在步骤503－1中打开第一流量调整阀105，在步骤504－1中关闭第三流量调整阀111，在步骤505－1中打开第四流量调整阀113，制冷剂流入喷射器106（步骤506－1）。

另一方面，在压缩机转速的检测值未达到第四设定值的情况下，在步骤503-2中关闭第一流量调整阀105，在步骤504-2中打开第三流量调整阀111，在步骤505－2中关闭第四流量调整阀113，制冷剂流入第二旁通回路（步骤506－2）。

接下来，对第四流量调整阀113的控制进行说明。

如图11所示，在喷射器吸引部204为二相状态（图11的干燥度＝0．95的点）时，喷射器的回收动力高，喷射器过剩地吸引制冷剂。由此可知，通过由第四流量调整阀113的阀开度调整喷射器的吸引制冷剂量，能够以COP成为最大值的状态运转制冷循环。

图16表示第四流量调整阀113的控制流程图。在步骤601中，读取安装于喷射器106的吸引部204的温度传感器120的检测值，在步骤602中，安装于蒸发器入口的温度传感器121检测出温度。将步骤601和步骤602中检测出的温度的差作为图1的点“ヌ”处的制冷剂的过热度，在步骤604中，在该过热度为第五设定值以上（例如未达到5℃）的情况下，在步骤605－1中，增大第四流量调整阀113的开度而增加喷射器吸引部的制冷剂量（步骤606－1），使喷射器吸引部的过热度降低（步骤607－1）。另一方面，在步骤604中，在判定为过热度未达到第五设定值的情况下，在步骤605－2中，减小第四流量调整阀113的开度而减少喷射器吸引部的制冷剂量（步骤606－2），使喷射器吸引部的过热度上升（步骤607－2）。当第五设定值设定为比第四设定值小的值时，能够进行COP高的运转。

如上所述，在本实施方式中，通过带喷射口压缩机101，能够以低温外部空气运转进行高能力运转，并且，通过喷射器106的动力回收，能够进行高效率运转。另外，通过流量调整阀的开闭，能够使制冷剂回路的运转状态具有多样性，在由于外部空气温度、压缩机的频率的变化而使喷射器的回收动力降低的情况下，能够不使用喷射器而使用第二旁通回路112进行运转。另外，在喷射器的喷嘴部堵塞的情况下，通过使用与喷射器并列地设置的第二旁通回路112，具有能够提供效率高且可靠性高的制冷循环装置的效果。

在本实施方式中，在喷射器106的上游侧具有第一流量调整阀105，但是，也可以如图17所示那样使用使喷射器106和可动式的针阀205成为一体结构的喷射器。图17（a）表示带针阀的喷射器的整体图，图17（b）表示针阀205的结构。针阀205由线圈部205a、转子部205b、针部205c构成。线圈部205a在从控制信号发送部303经由信号导线205d接收脉冲信号时，产生磁极，线圈内部的转子部205b旋转。在转子部205b的旋转轴上，加工有螺纹和针，螺纹的旋转成为轴方向的移动，针部205c移动。该针部205c向图的左右方向移动，成为进行从冷凝器103流入的驱动流量的调整的结构，由此，第一流量调整阀105的功能可以由可动式的针阀205代替。由此，能够使喷射器106和第一流量调整阀105结构一体化，所以，不需要连接两者的配管，能够减少成本。

另外，在本实施方式中，将带喷射口的压缩机作为实施例使用，但是，本发明不仅限于带喷射口压缩机，使用于与如下结构等同的结构也能够得到相同的效果，即，将二级压缩机、多个压缩机串联地连接，使从第1个压缩机排出的制冷剂与过冷却器104的低压侧制冷剂混合，并吸入到第2个压缩机的结构等。

实施方式2.

图18是使用本发明的其他的结构的制冷循环装置。

在实施方式1中，作为蒸发器108的热交换器为空气热交换器，而在实施方式2中，由水热交换构成。其他的结构图、特性图中赋予相同标记的零件等的结构和动作与实施方式1相同。在气液分离器107的液体制冷剂流出口，代替第四流量调整阀113而由单向阀114构成，由此能够降低成本。另外，第二流量调整阀109不是安装于过冷却器104入口而是安装于出口。由于过冷却器的性能不影响安装位置，因此可以在现场根据安装的室外单元内的制冷剂配管的布局来决定。

图20表示实施方式2的莫里尔线图。线图中的a－l的各点表示图18的制冷循环的配管各点的制冷剂状态。在实施方式2中，流入第一流量调整阀105的状态d和流入第二流量调整阀109的状态c相同，除此以外与实施方式1相同。

在本实施方式中，关于蒸发器中的冷水的生成温度，例如在供水温度为12℃、流出温度为5℃的情况下，不向压缩机101喷射制冷剂而能够进行高能力运转。在这样的运转中，将使用喷射器的温度区域如图19所示那样设定在高温度区域A－C间，能够实现高效率运转。图19与图3（a）相同，横轴表示外部空气温度，纵轴表示能力和COP。另外，向着蒸发器流动的水也可以为盐水，在采用盐水时的生成温度为低温（例如负5℃）的情况下，能够向压缩机101喷射制冷剂而进行高能力运转，并且能够通过喷射器进行高效率运转。

实施方式3.

图21是使用本发明的其他的结构的制冷循环装置。

在实施方式1中，作为冷凝器103的热交换器为空气热交换器，而在实施方式3中，由用于生成热水（热水供给器）的水热交换构成。在其他的结构图、特性图中赋予相同标号的零件等的结构和动作与实施方式1相同。

图22表示实施方式3的莫里尔线图。线图中的a－l的各点表示图21的制冷循环的配管各点的制冷剂状态。在实施方式3中，从冷凝器103流出的状态c的制冷剂以过冷却被冷却而成为状态c′，在第二过冷却器104a中，与从气液分离器107的气体制冷剂流出口流出的低温低压的状态g′的制冷剂进行热交换，从而进一步被冷却而成为状态d。成为状态d的制冷剂向喷射器106流入。气液分离器107的气体制冷剂流出口处的状态a′的气体制冷剂在第二过冷却器与状态c′的高温高压制冷剂进行热交换而被加热，成为状态a并被吸入压缩机101。另一方面，气液分离器107的液体制冷剂流出口处的状态h的制冷剂通过开闭阀115而成为状态i，在蒸发器108通过从外部空气吸收热量而成为状态j，之后，向喷射器106的吸引部204流入。

在本实施方式的结构中，代替连接于气液分离器107的液体制冷剂流出口的第一流量调整阀105，以开闭阀115构成，将压力损失降低。另外，在实施方式1的结构中，气液分离器107的分离效率变差，液体制冷剂向压缩机吸入流入，可能产生压缩机内的冷冻机油的浓度降低以及液体压缩所导致的烧伤。在本实施方式中，设置第二过冷却器104a而使从气液分离器107流出的气液二相制冷剂完全蒸发，并吸入压缩机，从而能够获得压缩机的可靠性。

本实施方式1－3的制冷循环中使用的制冷剂也可以使用R410A等氟利昂系制冷剂、丙烷、二氧化碳等自然制冷剂。在使用丙烷或CO2的情况下，也能够获得与本实施方式相同的效果。在该情况下，虽然丙烷为可燃性制冷剂，但通过将蒸发器和冷凝器收纳在同一框体内并隔离地设置，且使在实施方式2或3所示的那样的水热交换器中进行了热交换的热水或冷水循环，能够得到安全的制冷循环装置。另外，使用低GWP制冷剂的HFO系制冷剂及其混合制冷剂也能够得到同样的效果。

工业实用性

本发明的制冷循环装置，能够解决外部空气温度低的运转条件下能力和效率降低的课题，能够提供一种通过使用带喷射压缩机和喷射器而能够进行高能力运转和高效率运转的制冷循环装置。另外，在空调机、冷机、热水供给器中，通过以最节省年消耗电力的运转条件最适当地设计喷射器，能够削减年消耗电力。

在以上的实施方式中，对制冷循环装置进行了说明，但也可以将该制冷循环装置作为以下的制冷剂循环方法进行把握。

即，

一种制冷剂循环方法，其特征在于，

形成高压侧制冷剂回路，所述高压侧制冷剂回路通过制冷剂配管顺次连接压缩机、冷凝器、喷射器、气液分离器；

形成低压制冷剂回路，所述低压制冷剂回路使从上述气液分离器流出的液体制冷剂经由第四流量调整阀以及蒸发器流到上述喷射器的制冷剂吸引部；

形成压缩机吸入回路，所述压缩机吸入回路连接上述气液分离器的上部流出口和上述压缩机的吸入口，将上述气液分离器的气体制冷剂吸入到上述压缩机中；

形成第一旁通回路，所述第一旁通回路从上述高压制冷剂回路的上述冷凝器和上述喷射器之间经由第二流量调整阀连接到上述压缩机的中间压力部；

形成第二旁通回路，所述第二旁通回路从配置于内部热交换器和上述喷射器之间的第一流量调整阀和上述内部热交换器之间，经由第三流量调整阀连接到上述低压制冷剂回路的上述第四流量调整阀以及上述蒸发器之间，使高压制冷剂旁通，所述内部热交换器使在上述第一旁通回路的上述第二流量调整阀降低了压力的制冷剂和流过上述高压侧制冷剂回路的高压制冷剂进行热交换，

在将上述第二流量调整阀打开而使制冷剂流过上述第一旁通回路的同时，对上述第四流量调整阀进行开或闭的切换，并且关闭或打开上述第三流量调整阀。

附图标记

101压缩机，102四通阀，103冷凝器，104过冷却器，104a第二过冷却器，105第一流量调整阀，106喷射器，107气液分离器，108蒸发器，109第二流量调整阀，110第一旁通回路，111第三流量调整阀，112第二旁通回路，113第四流量调整阀，114单向阀，115开闭阀，116，118，119，120，121温度传感器，117压力传感器，201喷嘴，201a减压部，201b喉部，201c末端扩张部，202混合部，203扩散部，204吸引部，205针阀，205a线圈部，205b转子部，205c针部，205d信号导线，300控制单元，301检测值接收部，302控制信号发送部。

Claims (10)

1.一种制冷循环装置，其特征在于，具有：

高压侧制冷剂回路，所述高压侧制冷剂回路通过制冷剂配管顺次连接压缩机、冷凝器、喷射器、气液分离器；

低压制冷剂回路，所述低压制冷剂回路使从上述气液分离器流出的液体制冷剂经由第四流量调整阀以及蒸发器流到上述喷射器的制冷剂吸引部；

压缩机吸入回路，所述压缩机吸入回路连接上述气液分离器的上部流出口和上述压缩机的吸入口，将上述气液分离器的气体制冷剂吸入到上述压缩机中；

第一旁通回路，所述第一旁通回路从上述高压制冷剂回路的上述冷凝器和上述喷射器之间经由第二流量调整阀连接到上述压缩机的中间压力部；

内部热交换器，所述内部热交换器使在上述第一旁通回路的上述第二流量调整阀降低了压力的制冷剂和流过上述高压侧制冷剂回路的高压制冷剂进行热交换；

第二旁通回路，所述第二旁通回路从配置于上述内部热交换器和上述喷射器之间的第一流量调整阀和上述内部热交换器之间，经由第三流量调整阀连接到上述低压制冷剂回路的上述第四流量调整阀以及上述蒸发器之间，使高压制冷剂旁通；

在将上述第二流量调整阀打开而使制冷剂流过上述第一旁通回路的同时，对上述第四流量调整阀进行开或闭的切换，并且关闭或打开上述第三流量调整阀。

2.如权利要求1所述的制冷循环装置，其特征在于，

在外部空气温度检测器的检测值为第一外部空气温度以上且未达到比上述第一外部空气温度高的第二外部空气温度的情况下，上述第一流量调整阀以使饱和温度的差成为目标过冷却度的方式调整阀开度，上述饱和温度的差是根据上述高压侧制冷剂回路的上述内部热交换器的制冷剂流出口所具有的温度检测器的检测值和上述压缩机的出口所具有的压力检测器的检测值计算出的，

在上述外部空气温度检测器的检测值未达到上述第一外部空气温度的情况下，上述第二流量调整阀调整为打开，从而使制冷剂在上述第一旁通回路中流动。

3.如权利要求1或权利要求2所述的制冷循环装置，其特征在于，

设置有异常检测机构，所述异常检测机构在制冷剂过热度为第三设定值以上时作为异常，上述制冷剂过热度是通过安装于上述喷射器吸引部的温度检测器和安装于上述蒸发器的入口的温度检测器的差求出的，

在上述异常检测机构检测出异常的情况下，上述第一流量调整阀和上述第四流量调整阀全闭，并且，上述第三流量调整阀打开，制冷剂向上述第一旁通回路流动。

4.如权利要求1或权利要求2所述的制冷循环装置，其特征在于，

设置有异常检测机构，所述异常检测机构将上述压缩机的转速为预先设定的转速以下的情况作为异常，

在上述异常检测机构检测出异常的情况下，上述第一流量调整阀和上述第四流量调整阀全闭，并且上述第三流量调整阀打开，制冷剂向上述第二旁通回路流动。

5.如权利要求1至权利要求4的任一项所述的制冷循环装置，其特征在于，上述第二流量调整阀以使由饱和温度的差计算出的上述压缩机的排出口的过热度成为预先设定的值的方式调整开度，上述饱和温度的差是根据安装于上述压缩机的排出口的温度检测器所检测出的检测值和安装于上述压缩机的排出口的压力检测器所检测出的检测值计算出的。

6.如权利要求1至权利要求5的任一项所述的制冷循环装置，其特征在于，上述第四流量调整阀调整流量，从而使上述喷射器的制冷剂吸引口的制冷剂过热度成为预先设定的值。

7.如权利要求1至权利要求6的任一项所述的制冷循环装置，其特征在于，代替设置于来自上述气液分离器的液体制冷剂的出口的上述第四流量调整阀，设置单向阀。

8.如权利要求1至权利要求6的任一项所述的制冷循环装置，其特征在于，代替设置于来自上述气液分离器的液体制冷剂的出口的上述第四流量调整阀，设置开闭阀。

9.如权利要求1至权利要求8的任一项所述的制冷循环装置，其特征在于，在上述气液分离器的上游出口和上述压缩机吸入制冷剂处之间的回路中，设置第二过冷却器。

10.一种制冷剂循环方法，其特征在于，

形成高压侧制冷剂回路，所述高压侧制冷剂回路通过制冷剂配管顺次连接压缩机、冷凝器、喷射器、气液分离器；

形成低压制冷剂回路，所述低压制冷剂回路使从上述气液分离器流出的液体制冷剂经由第四流量调整阀以及蒸发器流到上述喷射器的制冷剂吸引部；

形成压缩机吸入回路，所述压缩机吸入回路连接上述气液分离器的上部流出口和上述压缩机的吸入口，将上述气液分离器的气体制冷剂吸入到上述压缩机中；

形成第一旁通回路，所述第一旁通回路从上述高压制冷剂回路的上述冷凝器和上述喷射器之间经由第二流量调整阀连接到上述压缩机的中间压力部；

形成第二旁通回路，所述第二旁通回路从配置于内部热交换器和上述喷射器之间的第一流量调整阀和上述内部热交换器之间，经由第三流量调整阀连接到上述低压制冷剂回路的上述第四流量调整阀以及上述蒸发器之间，使高压制冷剂旁通，所述内部热交换器使在上述第一旁通回路的上述第二流量调整阀降低了压力的制冷剂和流过上述高压侧制冷剂回路的高压制冷剂进行热交换，

在将上述第二流量调整阀打开而使制冷剂流过上述第一旁通回路的同时，对上述第四流量调整阀进行开或闭的切换，并且关闭或打开上述第三流量调整阀。

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