CN103090603B - 制冷循环装置和热水生成装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的制冷循环装置具有：制冷剂回路(2)，利用制冷剂配管依次环状连接压缩机(21)、散热器(22)、膨胀机构(23)和蒸发器(24)，使制冷剂循环；第一温度传感器(51)，检测压缩机(21)的温度或连接压缩机(21)和散热器(22)的制冷剂配管的温度；第二温度传感器(52)，检测作为散热器(22)的被加热体的热介质的温度；和加热装置(31)，对压缩机(21)进行加热。在用第二温度传感器(52)检测的温度比用第一温度传感器(51)检测的温度高规定的温度差以上的情况下，控制装置(4)使加热装置(31)工作，能够可靠地向压缩机构部或轴承部供给冷冻机油并提高压缩机(21)的可靠性。

Description

制冷循环装置和热水生成装置
技术领域
本发明涉及制冷循环装置和使用该制冷循环装置的热水生成装置。
背景技术
现有技术中，这种制冷循环装置具有在满足规定条件的情况下对压缩机进行加热的加热装置，以在周围温度低的状态下起动装置时不致降低压缩机的可靠性(例如参照专利文献1)。
图6表示专利文献1记载的现有的制冷循环装置。如图6(a)所示，在该制冷循环装置100中，用制冷剂配管在使制冷剂循环的制冷剂回路110中将压缩机111、作为冷凝器来发挥功能并对流通的热介质进行加热的散热器112、膨胀阀113和蒸发器114依次环状连接。
如图6(b)所示，在压缩机111设置有对压缩机111进行加热的加热装置310，和检测压缩机111的冷冻机油温度(压缩机壳体温度)Td的温度传感器151。此外，压缩机111具有控制装置141。
以利用散热器112的冷凝潜热来进行热介质的加热的加热运转(供暖运转)为例，对该制冷循环装置100的作用进行说明。
在制冷循环装置100的周围温度低的状态下压缩机111从停止状态起动时，利用设置于压缩机111的温度传感器151检测压缩机壳体温度Td。
在压缩机壳体温度Td为规定温度(设定温度)以上的情况下，控制装置141判定为在起动压缩机111时液态制冷剂和冷冻机油滞留在压缩机111的壳体的底部且能够向压缩机构部或轴承部供给冷冻机油。从而，控制装置141不使加热装置151工作。
在压缩机壳体温度Td不足规定温度(设定温度)的情况下，控制装置141判定为压缩机111内的液态制冷剂和冷冻机油的粘度增大，流动性降低，在压缩机构部或轴承部产生润滑不良。从而，控制装置141使加热装置151工作。由此，向压缩机构部或轴承部供给冷冻机油，确保压缩机111的可靠性。
先行技术文献
专利文献
专利文献1：特开2005-155981号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，上述现有结构中，在高压壳体式压缩机的压缩机壳体温度低且流过散热器的热介质的温度高的情况下，即，在热介质和压缩机温度差大的情况下，当起动处于长时间停止状态的压缩机时，在散热器中，制冷剂被加热，制冷剂的压力升高，制冷剂的饱和温度变高。
另一方面，由于压缩机的热容量，压缩机壳体温度的上升速度变慢，从压缩机的压缩室排出的过热气态制冷剂在压缩机内冷凝成为液态制冷剂。因此，液态制冷剂和冷冻机油一起从压缩机的排出配管流出，压缩机的冷冻机油不足。其结果是，不能向压缩机构部或轴承部供给冷冻机油，压缩机的可靠性下降。
本发明用于解决上述以往问题，其目的在于提供一种能可靠地向压缩机构部或轴承部供给冷冻机油且提高压缩机的可靠性的制冷循环装置。
用于解决课题的方法
为了解决上述的以往问题，本发明的制冷循环装置具有：制冷剂回路，其通过制冷剂配管依次环状连接压缩机、散热器、膨胀机构和蒸发器，使制冷剂循环；第一温度传感器，其检测上述压缩机的温度或连接上述压缩机和上述散热器的上述制冷剂配管的温度；第二温度传感器，其检测作为上述散热器的被加热体的热介质的温度；加热装置，其对上述压缩机进行加热；和控制装置，其中在用上述第二温度传感器检测的上述温度比用上述第一温度传感器检测的上述温度高规定的温度差以上的情况下，上述控制装置使上述加热装置工作。
由此，在高压壳体式压缩机的压缩机壳体温度低且流过散热器的热介质的温度高的情况下，通过使加热装置工作，压缩机壳体温度上升至饱和温度以上，由此从压缩室排出的过热气态制冷剂在压缩机内难以冷凝，可从压缩机的排出配管排出确保过热度的气态制冷剂。
其结果是，由于能够减少液态制冷剂和冷冻机油一起从压缩机流出的数量，所以能可靠地向压缩机构部或轴承部供给冷冻机油，提高压缩机的可靠性。
发明效果
根据本发明，提供一种能可靠地向压缩机构部或轴承部供给冷冻机油并提高压缩机的可靠性的制冷循环装置。
附图说明
图1是本发明实施方式1中的热水生成装置的概略结构图。
图2是表示该加热装置的控制内容的图。
图3是表示现有的制冷循环装置的运转开始时的制冷循环随时间变化的图。
图4是表示本发明的实施方式1中的制冷循环装置的运转开始时的制冷循环随时间变化的图。
图5是表示本发明的实施方式1中的制冷循环装置的运转控制的流程图。
图6(a)是现有的制冷循环装置的概略结构图，(b)是现有的压缩机的概略结构图。
附图符号说明
1A热水生成装置
1B制冷循环装置
2制冷剂回路
3热介质回路
4控制装置
21压缩机
22散热器
23膨胀阀(膨胀机构)
24蒸发器
26制冷剂配管
31加热装置
51第一温度传感器
52第二温度传感器
61第一过热度检测机构
62第二过热度检测机构
具体实施方式
第一发明的制冷循环装置具有：制冷剂回路，其通过制冷剂配管依次环状连接压缩机、散热器、膨胀机构和蒸发器，使制冷剂循环；第一温度传感器，其检测上述压缩机的温度或连接上述压缩机和上述散热器的上述制冷剂配管的温度；第二温度传感器，其检测作为上述散热器的被加热体的热介质的温度；加热装置，其对上述压缩机进行加热；和控制装置，其中在用上述第二温度传感器检测的上述温度比用上述第一温度传感器检测的上述温度高规定的温度差以上的情况下，上述控制装置使上述加热装置工作。
由此，在高压壳体式压缩机的压缩机壳体温度低且流过散热器的热介质的温度高的情况下，即，在热介质和压缩机温度差大的情况下，当起动处于长时间停止状态的压缩机时，在散热器中，制冷剂被加热，制冷剂的压力升高，制冷剂的饱和温度变高。
于是，通过使加热装置工作，压缩机壳体温度上升并达到饱和温度以上时，从压缩室排出的过热气态制冷剂在压缩机内难以冷凝，能够从压缩机的排出配管排出确保过热度的气态制冷剂。
其结果是，由于能够减少液态制冷剂和冷冻机油一起从压缩机流出的数量，所以能可靠地向压缩机构部或轴承部供给冷冻机油，提高压缩机的可靠性。
对于第二发明，特别是在第一发明中，具有用于检测从上述压缩机排出的上述制冷剂的过热度的第一过热度检测机构，上述控制装置，直到用上述第一过热度检测机构检测的上述过热度变为规定值为止，控制上述压缩机的转速，使得上述制冷剂的循环量成为规定值以下。
由此，直到变为能够判定为压缩机壳体内部的排出制冷剂冷凝已完成的过热状态为止，在制冷剂的循环量少的状态下运转。因此，来自压缩机的排出制冷剂量自身变少，而且，被混合到所排出的制冷剂内并从压缩机流出的冷冻机油的含有率下降。
其结果是，能够进一步减少从压缩机流出的冷冻机油的流出量，能够提高压缩机的可靠性。
对于第三发明，特别是在在第一或第二发明中，具有用于检测从上述蒸发器流出的上述制冷剂的过热度的第二过热度检测机构，上述控制装置控制上述膨胀机构的开度，使得用上述第二过热度检测机构检测的上述过热度成为规定值。
由此，由于控制膨胀阀以使得制冷剂回路中的蒸发器出口过热度变为规定的过热度(例如10deg那样大的过热度)，所以压缩机的吸入制冷剂变为过热状态，对压缩机进行加热。
其结果是，由于压缩机的壳体温度的上升加速，所以能够抑制加热气态制冷剂在压缩机壳体内部冷凝，能够在短时间内完成液态制冷剂和冷冻机油一起从压缩机流出的运转。
对于第四发明的热水生成装置，在第一至第三发明中，热介质是水或防冻液，在供暖和/或热水供给中使用由上述散热器加热的水或防冻液。
由此，能够在供暖设备(地暖、利用自然对流的板式加热器、利用强制对流的强制对流加热器等)和热水供给机等中广泛使用热介质。
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。但是，并不由本实施方式限定本发明。
(实施方式1)
图1表示本发明的第一实施方式的热水生成装置1A的概略结构图。热水生成装置1A具有制冷循环装置1B和热介质回路3。
制冷循环装置1B具有使制冷剂循环的制冷剂回路2。作为制冷剂，能够使用例如R407C等非共沸混合制冷剂、R410A等近共沸混合制冷剂、或R32等单一制冷剂等。
制冷剂回路2中，用制冷剂配管26将高压壳体式压缩机21、散热器22、膨胀机构(膨胀阀)23和蒸发器24依次环状连接。在本实施方式中，在制冷剂回路2中连接有四通阀25。四通阀25将与压缩机21的排出口连接的制冷剂配管26切换到散热器22或蒸发器24，将与压缩机21的吸入口连接的制冷剂配管26切换到蒸发器24或散热器22。通过四通阀25，在利用散热器22的制冷剂的冷凝潜热来进行热介质回路3的热介质的加热的加热运转与使附着于蒸发器24的霜融解的除霜运转之间切换。
加热装置31根据控制装置4的指示来加热压缩机21。
另外，制冷循环装置1B具有：检测压缩机21的温度或从压缩机21至散热器22的制冷剂配管26的温度的第一温度传感器51；检测从压缩机21排出的制冷剂的过热度的第一过热度检测机构61；和检测从蒸发器24流出的制冷剂的过热度的第二过热度检测机构62。
本实施方式中，制冷循环装置1B构成将散热器22生成的高温热介质(热水)用于供暖和热水供给的热水生成装置。散热器22在制冷剂和热介质之间进行热交换。
热介质回路3具有散热器22和检测热介质的温度的第二温度传感器52。第二温度传感器52检测被导入到散热器22内之前的热介质的温度。
针对上述那样构成的热水生成装置，以下说明其动作和作用。
图1中，用箭头表示在散热器22中进行热介质的加热的加热运转情况下的制冷剂和热介质的流动方向。
从压缩机21排出的高压制冷剂经由四通阀25流入散热器22。高压制冷剂使冷凝热散热，冷却并液化冷凝。冷却后的高压液态制冷剂从散热器22流出。
从散热器22流出的高压液态制冷剂在利用膨胀阀23减压膨胀后流入蒸发器24。流入蒸发器24的低压二相制冷剂，从空气吸收气化热并蒸发，变成低压的二相制冷剂或过热制冷剂，并从蒸发器24流出。
从蒸发器24流出的低压制冷剂通过四通阀25并被压缩机21吸入。流入散热器22的低温的热介质与制冷剂进行热交换而被加热变成高温的热介质，并从散热器22流出。流出的高温的热介质在供暖设备(地暖、利用自然对流的板式加热器(PanelHeater)、利用强制对流的强制对流加热器(FanConvector)等)和热水供给机等中被利用并散热后，再次流入散热器22在热介质回路3中循环。
控制装置4使用由第一温度传感器51和第二温度传感器52检测的检测值进行加热装置31的控制。另外，控制装置4使用第一过热度检测机构61和第二过热度检测机构62的检测值等对压缩机21的转速、四通阀25的切换和膨胀阀23的开度进行控制。
图2表示加热装置的控制内容。在现有的方法中，控制装置4仅利用由第一温度传感器51检测到的温度来使加热装置31工作。即，如图2所示，与热介质温度无关地，控制装置4在由第一温度传感器51检测到的压缩机21的温度(壳体温度)不足设定温度的情况下(图2的区域A)使加热装置31工作，在壳体温度为设定温度以上的情况下使加热装置31停止。作为设定温度，例如假定为冬天的外部气体温度设定为10℃左右。
此时，图3中表示在流过散热器22的热介质的温度比高压壳体式压缩机21的壳体温度高且两者的温度差大的状态下开始加热运转的情况。例如，可利用制冷循环装置1B实施热介质变为高温状态的加热运转，在压缩机21因制冷/制热停止(Thermo-off)等停止后，压缩机21的壳体温度下降至压缩机21的周围温度，变成经过长时间的状态。在起动压缩机21的情况下(图3的a)，在散热器22中，制冷剂被加热，制冷剂的压力急剧上升，制冷剂的排出压力饱和温度变高。
另一方面，虽然压缩机21因压缩运转而被加热，但由于压缩机21自身的热容量，壳体温度从压缩机21的周围温度附近缓缓上升。此时，如图3的a～b区间所示，压缩机21的壳体温度变为比排出压力的饱和温度低的状态，在压缩机21的内部，从压缩室排出的过热气态制冷剂冷凝。
通过冷凝而变成液态制冷剂的制冷剂与压缩机21内的冷冻机油混合，通过压缩机21的液面(冷冻机油+液态制冷剂)的上升而从压缩机21的排出配管大量排出。之后，如图3的b以后所示，当压缩机21的壳体温度变得比排出压力饱和温度高时，由于冷冻机油中的制冷剂成分蒸发，所以液面一下子下降并低于可供油的液面高度。
由此，因向压缩机21内部的压缩机构部或轴承部等供油不良，存在压缩机21损伤的可能性。为了生成高温的热介质、在广泛用途和环境条件等下有效利用且确保机器的可靠性，抑制该起动时的冷冻机油的排出非常重要。
下文将详述，现有技术中在壳体温度为设定温度以上的情况下，加热装置31不工作。在本实施方式中，在热介质的温度比压缩机21的壳体温度高出规定温度差以上的情况下(图2的区域B)，使加热装置31工作并经过规定时间后，使压缩机21起动。此时，使压缩机21的转速下降并使压缩机21运转，使得制冷剂的循环量变为不足规定的循环量。
另外，控制装置4进行控制，使得从蒸发器24流出的制冷剂的过热度变为规定的过热度。
由此，使加热装置31工作后(图4的a)，壳体温度上升(图4中b)，压缩机21的排出压力饱和温度变高。之后，如图4的b～c的区间所示，通过压缩机21以低转速运转并控制循环量，从压缩机21的压缩室排出的过热气态制冷剂在压缩机21内难以冷凝。另外，由于在制冷剂的循环量少的状态下运转压缩机21，所以从压缩机21排出的制冷剂量自身变少，且混合到排出制冷剂内，从压缩机21流出的冷冻机油的含有率下降。而且，压缩机21的吸入制冷剂变为过热状态，并对压缩机21进行加热。
因此，能够降低液态制冷剂和冷冻机油一起从压缩机21流出的数量，与现有技术相比，利用在壳体内部的冷凝，在短时间内完成液态制冷剂和冷冻机油一起从压缩机21流出的运转(图4中d)。因此，可以确保起动时的压缩机21内的冷冻机油面的高度，提高压缩机21的可靠性。
以下，参照图5所示流程图详细说明控制装置4的控制。
首先，控制装置4接收由遥控器等输入的供暖运转(加热运转)开始指示，并进行供暖运转(步骤1(S1))。
接着，用第二温度传感器52检测热介质温度Tw，并且用第一温度传感器51检测压缩机壳体温度Td(步骤2)，由Ta＝Tw-Td计算热介质温度Tw与压缩机壳体温度Td的温度差Ta(步骤3)。
接下来，控制装置4比较温度差Ta与规定的温度差Tx，判断温度差Ta是否在规定的温度差Tx以上(步骤4)。
在温度差Ta不足规定的温度差Tx的情况下(步骤4中为NO)，则判定在压缩机21的壳体内部，排出制冷剂难以冷凝，结束起动控制。
另一方面，在温度差Ta为规定的温度差Tx以上的情况下(步骤4中为YES)，则判定在压缩机21的壳体内部，排出制冷剂容易冷凝，使加热装置31工作(步骤5)。
之后，控制装置4判断从加热装置31工作起是否已经过了规定时间t1(步骤6)。在未经过规定时间t1(在步骤6中NO)的情况下，维持现状，在经过了规定时间t1(在步骤6中YES)的情况下，起动压缩机21(步骤7)。
接着，控制装置4用第一过热度检测机构61检测排出过热度SHd，用第二过热度检测机构62检测吸入过热度SHe(步骤8)。而且，比较排出过热度SHd与规定的第一过热度SHx，判断排出过热度SHd是否为规定的第一过热度SHx以下(步骤9)。
在排出过热度SHd比规定的第一过热度SHx大的情况下(步骤9中为NO)，判定为在压缩机21的壳体内部的排出制冷剂的冷凝结束，结束起动控制。
另一方面，在排出过热度SHd为规定的第一过热度SHx以下的情况下(步骤9中为YES)，判定需要防止压缩机21的壳体内部的排出制冷剂冷凝，使压缩机21的转速下降并运转，使得制冷剂回路2中的制冷剂循环量变为规定值以下(步骤10)，并调整膨胀阀23的开度，使得吸入过热度SHe与规定的第二过热度SHy相等(步骤11)。然后，返回步骤8。
如上所述，本实施方式的制冷循环装置具有：对压缩机21加热的加热装置31；对压缩机21的温度或至散热器22的制冷剂配管26的温度进行检测的第一温度传感器51；对热介质回路3中的热介质的温度进行检测的第二温度传感器52；和控制装置4。在用第二温度传感器52检测的温度Tw比用第一温度传感器51检测的温度Td高出规定的温度差Tx以上的情况下，控制装置4使加热装置31工作，在经过规定时间t1后起动压缩机21。
由此，在高压壳体式压缩机21的壳体温度低且流过散热器22的热介质的温度高的情况下，当通过使压缩机21的加热装置31工作，壳体温度上升并变为饱和温度以上时，从压缩机21的压缩室排出的过热气态制冷剂在压缩机21内难以冷凝，能够从压缩机21的排出配管排出确保过热度的气态制冷剂。
其结果是，由于减少了液态制冷剂和冷冻机油一起从压缩机21的流出的量，所以能够可靠地向压缩机构部或轴承部供给冷冻机油，能够提高压缩机21的可靠性。
另外，本实施方式的制冷循环装置具有对从压缩机21排出的制冷剂的过热度进行检测的第一过热度检测机构61。直到用第一过热度检测机构61检测的过热度SHd超过规定的第一过热度SHx为止，制冷剂的循环量不足规定值，进行压缩机21的运转。
由此，由于直到变成能够判定压缩机壳体内部的排出制冷剂的冷凝已结束的过热状态为止，在制冷剂的循环量少的状态下来运转压缩机21，所以来自压缩机21的排出制冷剂量自身变少，且混合到排出制冷剂内并从压缩机21流出的冷冻机油的含有率下降。
其结果是，能够进一步降低从压缩机21流出的冷冻机油的流出量，能够提高压缩机21的可靠性。
此外，控制膨胀机构23，使得用对从蒸发器24流出的制冷剂的过热度进行检测的第二过热度检测机构62检测的过热度SHe变成规定的第二过热度SHy。
由此，由于控制膨胀阀23以使得制冷剂回路2中的蒸发器24的出口过热度SHe变为规定的过热度(例如10deg那样大的过热度)，所以压缩机21的吸入制冷剂变为过热状态，对压缩机21进行加热。
其结果是，由于压缩机21的壳体温度的上升加速，所以能够抑制压缩机壳体内部的过热气态制冷剂的冷凝，能够在短时间内完成液态制冷剂和冷冻机油一起从压缩机21流出的运转。
所谓热介质是空气、水或防冻液。本实施方式的制冷循环装置，在供暖和热水供给中至少一种情况下使用由散热器22加热的热介质。由此，散热器22可以是制冷剂-空气热交换器、制冷剂-水热交换器、制冷剂-防冻液热交换器等，无需限定种类。
其结果是，在供暖设备(地暖、利用自然对流的板式加热器、利用强制对流的强制对流加热器等)和热水供给设备等中广泛使用热介质。
并且，在图1中，虽然第二温度传感器52设置在热介质回路3中的散热器22的入口侧，但第二温度传感器52也可以设置在热介质回路3中的任意位置。
产业上的利用可能性
本发明特别适用于利用制冷循环装置生成热水并将该热水用在供暖和热水供给中的热水生成装置。

Claims (3)

1.一种制冷循环装置，其特征在于：包括：
制冷剂回路，其通过制冷剂配管依次环状连接压缩机、散热器、膨胀机构和蒸发器，使制冷剂循环；
第一温度传感器，其检测所述压缩机的温度或连接所述压缩机和所述散热器的所述制冷剂配管的温度；
第二温度传感器，其检测作为所述散热器的被加热体的热介质的温度；
加热装置，其对所述压缩机进行加热；
用于检测从所述压缩机排出的所述制冷剂的过热度的第一过热度检测机构；和
控制装置，其中
在用所述第二温度传感器检测的所述温度比用所述第一温度传感器检测的所述温度高规定的温度差以上的情况下，所述控制装置使所述加热装置工作，
所述控制装置，直到用所述第一过热度检测机构检测的所述过热度变为规定值为止，控制所述压缩机的转速，使得所述制冷剂的循环量成为规定值以下。
2.一种制冷循环装置，其特征在于：包括：
制冷剂回路，其通过制冷剂配管依次环状连接压缩机、散热器、膨胀机构和蒸发器，使制冷剂循环；
第一温度传感器，其检测所述压缩机的温度或连接所述压缩机和所述散热器的所述制冷剂配管的温度；
第二温度传感器，其检测作为所述散热器的被加热体的热介质的温度；
加热装置，其对所述压缩机进行加热；
用于检测从所述蒸发器流出的所述制冷剂的过热度的第二过热度检测机构；和
控制装置，其中
在用所述第二温度传感器检测的所述温度比用所述第一温度传感器检测的所述温度高规定的温度差以上的情况下，所述控制装置使所述加热装置工作，
所述控制装置控制所述膨胀机构的开度，使得用所述第二过热度检测机构检测的所述过热度成为规定值。
3.一种热水生成装置，其特征在于：
使用权利要求1或2所述的制冷循环装置，所述热介质是水或防冻液，在供暖和/或热水供给中利用由所述散热器加热的所述水或所述防冻液。
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