CN103492817B - 制冷循环装置 - Google Patents

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Abstract

制冷循环装置(100)具备：容积控制压缩机(101)、容积控制路径(111)、四通阀(112)(流路切换部)、高压导入路径(114)、低压导入路径(116)以及止回阀(120)。当负荷小时，以使容积控制路径(111)与低压导入路径(116)连接的方式控制四通阀(112)。当负荷大时，以使容积控制路径(111)与高压导入路径(114)连接的方式控制四通阀(112)。在高压导入路径(114)设置有容许制冷剂从流路(10a)向四通阀(112)的流通而禁止反方向的流通的止回阀(120)。

Description

制冷循环装置
技术领域
本发明涉及一种制冷循环装置。本发明尤其涉及一种具备容积控制压缩机的制冷循环装置。
背景技术
一直以来已知一种能够变更吸入容积(排除容积)的容积控制压缩机。在变换器广泛普及以前曾活跃地研究着压缩机的容积控制技术，然而在自从高性能的变换器能够廉价地获取后，容积控制技术的重要性一时下降。最近，为了进一步发展节能化，压缩机的容积控制技术开始再次受到关注。参照图9介绍容积控制技术的一例。
图9为专利文献1中记载的空气调和装置的结构图。空气调和装置600具备：容积控制压缩机622、四通阀623、室外换热器624、膨胀单元625、室内换热器641、蓄热器621、旁通配管688、流路切换阀690、吸入配管628以及喷出配管630。在容积控制压缩机622与旁通配管688的连接部设置有旁通喷出阀(省略图示)。
当空调负荷小时，通过流路切换阀690使旁通配管688与吸入配管628连接。由此，吸入制冷剂的一部分经由旁通配管688而返回吸入配管628，而能够进行低容积的运转。另一方面，当空调负荷大时，通过流路切换阀690而使旁通配管688与喷出配管630连接。此时，旁通喷出阀通过喷出压力的制冷剂而关闭。
【在先技术文献】
【专利文献】
专利文献1：日本特开2008-240699号公报
发明内容
【发明要解决的课题】
在应用参照图9而说明的容积控制的情况下，可能会从压缩机流出大量的机油。
本发明为了解决这种课题而完成，其目的在于提供一种减少机油从容积控制压缩机的流出量，从而能够发挥高机器效率(制冷循环的COP(coefficient of performance))的制冷循环装置。
【用于解决课题的手段】
即，本公开提供一种制冷循环装置，具备：
容积控制压缩机，其具有压缩室、在所述压缩室开口的旁通喷出口、使所述旁通喷出口开闭的旁通喷出阀，并且，所述容积控制压缩机使被吸入所述压缩室的制冷剂维持吸入压力并通过所述旁通喷出口而从所述压缩室喷出，从而能够变更吸入容积；
散热器，其将由所述压缩机压缩后的制冷剂冷却；
膨胀机构，其使由所述散热器冷却后的制冷剂膨胀；
蒸发器，其将由所述膨胀机构膨胀后的制冷剂加热；
吸入路径，其将需要压缩的制冷剂从所述蒸发器导向所述压缩室；
喷出路径，其将压缩后的制冷剂从所述压缩室导向所述散热器；
容积控制路径，其与所述旁通喷出口连接；
流路切换部，其将所述压缩机的喷出压力以及所述压缩机的吸入压力的任意一方作为控制压力而向所述容积控制路径供给；
高压导入路径，其具有与所述流路切换部连接的一端部和与所述喷出路径连接的另一端部；
低压导入路径，其具有与所述流路切换部连接的一端部和与所述吸入路径连接的另一端部；
控制装置，其在该制冷循环装置的负荷小时，以使所述容积控制路径与所述低压导入路径连接的方式控制所述流路切换部，而在所述负荷大时，以使所述容积控制路径与所述高压导入路径连接的方式控制所述流路切换部；
止回阀，其设置在所述高压导入路径，容许制冷剂从所述喷出路径向所述流路切换部的流动并禁止反方向的流动。
【发明效果】
根据本公开的制冷循环装置，在高压导入路径设置有止回阀。因此，即使压缩室的高内部压力作用于旁通喷出口，也可以通过止回阀堵住压缩室的内部压力。由于具有压缩室的内部压力的制冷剂充满容积控制路径，因此旁通喷出阀也关闭。由此，能够防止机油向制冷剂回路的过度喷出。其结果为，改善了换热器的传热，并降低了制冷剂通过配管时的压力损失，因此制冷循环的性能系数(C0P)提高。
附图说明
图1为本发明的实施方式1所涉及的制冷循环装置的构成图。
图2为图1所示的制冷循环装置中使用的容积控制压缩机的简要横截面图。
图3为表示在图1所示的制冷循环装置的低容积模式下的运转的构成图。
图4为变形例1所涉及的制冷循环装置的构成图。
图5为变形例2所涉及的制冷循环装置的构成图。
图6为图5所示的制冷循环装置中使用的容积控制压缩机的简要纵截面图。
图7为本发明的实施方式2所涉及的制冷循环装置的构成图。
图8为变形例3所涉及的制冷循环装置的构成图。
图9为以往的空气调和装置的构成图。
具体实施方式
详细说明以往的容积控制的问题。在应用参照图9而说明的容积控制的情况下，可以预测会发生如下的问题。例如，当旁通喷出阀的位置接近压缩室的喷出口时，可能造成作用于旁通喷出阀的压力(压缩室的内部压力)超过喷出压力。这是由于在从压缩室向喷出配管的路径产生压力损失的缘故。因此，压缩室的内部压力以相当于压力损失的量高出喷出压力。当作用于旁通喷出阀的压缩室的内部压力超过喷出压力时，旁通喷出阀无法维持堵塞状态。
当旁通喷出阀无法维持堵塞状态时，大量的机油通过旁通配管而流入喷出配管，造成在制冷剂回路循环的机油量增加。从压缩机流出的大量的机油阻碍换热器的传热，并使制冷剂通过配管时的压力损失增加，从而导致制冷循环的效率的降低。通过以下的公开可以解决该问题。
本公开的第一方式提供一种制冷循环装置，具备：
容积控制压缩机，其具有压缩室、在所述压缩室开口的旁通喷出口、使所述旁通喷出口开闭的旁通喷出阀，并且，所述容积控制压缩机使被吸入所述压缩室的制冷剂维持吸入压力并通过所述旁通喷出口而从所述压缩室喷出，从而能够变更吸入容积；
散热器，其将由所述压缩机压缩后的制冷剂冷却；
膨胀机构，其使由所述散热器冷却后的制冷剂膨胀；
蒸发器，其将由所述膨胀机构膨胀后的制冷剂加热；
吸入路径，其将需要压缩的制冷剂从所述蒸发器导向所述压缩室；
喷出路径，其将压缩后的制冷剂从所述压缩室导向所述散热器；
容积控制路径，其与所述旁通喷出口连接；
流路切换部，其将所述压缩机的喷出压力以及所述压缩机的吸入压力的任意一方作为控制压力而向所述容积控制路径供给；
高压导入路径，其具有与所述流路切换部连接的一端部和与所述喷出路径连接的另一端部；
低压导入路径，其具有与所述流路切换部连接的一端部和与所述吸入路径连接的另一端部；
控制装置，其在该制冷循环装置的负荷小时，以使所述容积控制路径与所述低压导入路径连接的方式控制所述流路切换部，而在所述负荷大时，以使所述容积控制路径与所述高压导入路径连接的方式控制所述流路切换部；
止回阀，其设置在所述高压导入路径，容许制冷剂从所述喷出路径向所述流路切换部的流动并禁止反方向的流动。
根据第一方式，第二方式提供如下的制冷循环装置，即，所述压缩机可以还具有吸入口以及喷出口。当所述负荷小时，从所述吸入口被吸入所述压缩室的制冷剂的一部分可以维持所述吸入压力并通过所述旁通喷出口而从所述压缩室喷出，从所述吸入口被吸入所述压缩室的制冷剂的剩余部分可以在所述压缩室被压缩并通过所述喷出口而从所述压缩室喷出。通过旁通喷出口而从压缩室喷出的制冷剂返回吸入路径。因此，不会使压缩机进行不必要的压缩工作。
根据第一或第二方式，第三方式提供如下的制冷循环装置，即，可以还具备安全阀回路。所述高压导入路径可以具有所述止回阀与所述流路切换部之间的第一部分和所述止回阀与所述喷出路径之间的第二部分。所述安全阀回路可以具有与所述第一部分连接的一端和与所述第二部分或所述喷出路径连接的另一端。根据安全阀回路，通过使压力向第二部分或喷出路径逃逸，由此能够防止容积控制路径、流路切换部以及高压导入路径的第一部分的压力的过度上升。
根据第一方式，第四方式提供如下的制冷循环装置，即，所述压缩机可以为还具有如下部件的密闭式多气缸压缩机，所述部件具有：作为所述压缩室的第一压缩室以及第二压缩室；包括能够保持在所述第一压缩室被压缩的制冷剂以及在所述第二压缩室被压缩的制冷剂的内部空间的密闭容器；接收通过所述旁通喷出口而从所述第一压缩室喷出的制冷剂的中间室；将所述中间室与所述密闭容器的所述内部空间连通的第一喷出口；使所述第一喷出口开闭的第一喷出阀。所述容积控制路径可以经由所述中间室而与所述旁通喷出口连接。当所述负荷小时，被吸入所述第一压缩室的制冷剂可以维持所述吸入压力并通过所述旁通喷出口而从所述第一压缩室喷出，并通过所述中间室、所述容积控制路径以及所述低压导入路径而返回所述吸入路径。当所述负荷大时，被吸入所述第一压缩室的制冷剂可以在所述第一压缩室被压缩至超过所述喷出压力的压力而推开所述旁通喷出阀以及所述第一喷出阀，并通过所述旁通喷出口、所述中间室以及所述第一喷出口而从所述第一压缩室向所述密闭容器的所述内部空间喷出。根据第四方式，能够提供所谓的休缸式的容积控制压缩机。
根据第一至第四方式中的任意一个方式，第五方式提供如下的制冷循环装置，即，在该制冷循环装置的起动时，所述控制装置可以以使所述容积控制路径与所述低压导入路径连接的方式控制所述流路切换部，之后，在经过了任意的时间后以使所述容积控制路径与所述高压导入路径连接的方式控制所述流路切换部。若执行这种控制，则即使在容积控制路径积蓄有液体制冷剂，也能够使液体制冷剂迅速返回吸入路径。其结果为，能够防止由于液体制冷剂被关在容积控制路径而造成的异常压力的产生，即，能够防止因起动后液体制冷剂的温度上升而造成液体制冷剂膨胀从而导致容积控制路径的压力过度升高。
根据第一至第五方式中的任意一个方式，第六方式提供如下的制冷循环装置，即，在停止该制冷循环装置的运转时，所述控制装置可以以使所述容积控制路径与所述低压导入路径连接的方式控制所述流路切换部。若以这种方式进行设置，则能够防止由于液体制冷剂被关在容积控制路径而造成的异常压力的产生，即，能够防止因起动后液体制冷剂的温度上升而造成液体制冷剂膨胀从而导致容积控制路径的压力过度升高。
本公开的第七方式提供一种制冷循环装置，具备：
容积控制压缩机，其具有压缩室、在所述压缩室开口的旁通喷出口、使所述旁通喷出口开闭的旁通喷出阀，并且，所述容积控制压缩机使被吸入所述压缩室的制冷剂维持吸入压力并通过所述旁通喷出口而从所述压缩室喷出，从而能够变更吸入容积；
散热器，其将由所述压缩机压缩后的制冷剂冷却；
膨胀机构，其使由所述散热器冷却后的制冷剂膨胀；
蒸发器，其将由所述膨胀机构膨胀后的制冷剂加热；
吸入路径，其将需要压缩的制冷剂从所述蒸发器导向所述压缩室；
喷出路径，其将压缩后的制冷剂从所述压缩室导向所述散热器；
容积控制路径，其与所述旁通喷出口连接；
低压导入路径，其与所述吸入路径连接；
开闭阀，其设置为将所述低压导入路径与所述容积控制路径连接；
控制装置，其在该制冷循环装置的负荷小时，以使所述容积控制路径与所述低压导入路径连接的方式控制所述开闭阀，而在所述负荷大时，以使所述容积控制路径从所述低压导入路径分离的方式控制所述开闭阀；
安全阀回路，其具有与所述容积控制路径连接的一端和与所述喷出路径连接的另一端。
根据第七方式，容积控制路径经由开闭阀而与低压导入路径连接。因此，能够避免包含大量机油的制冷剂通过旁通喷出口以及容积控制路径而直接流入压缩机的喷出路径。此外，由于设置有安全阀回路，因此即使因在容积控制路径临时积蓄的液体制冷剂的温度上升而造成液体制冷剂膨胀从而导致容积控制路径的压力上升，也能够使压力通过安全阀回路而向喷出路径逃逸。
本公开的第八方式提供一种制冷循环装置，具备：
容积控制压缩机，其具有：第一压缩室；第二压缩室；包括能够保持在所述第一压缩室被压缩的制冷剂以及在所述第二压缩室被压缩的制冷剂的内部空间的密闭容器；在所述第一压缩室开口的旁通喷出口；使所述旁通喷出口开闭的旁通喷出阀；接收通过所述旁通喷出口而从所述第一压缩室喷出的制冷剂的中间室；将所述中间室与所述密闭容器的所述内部空间连通的第一喷出口；使所述第一喷出口开闭的第一喷出阀；
散热器，其将由所述压缩机压缩后的制冷剂冷却；
膨胀机构，其使由所述散热器冷却后的制冷剂膨胀；
蒸发器，其将由所述膨胀机构膨胀后的制冷剂加热；
吸入路径，其将需要压缩的制冷剂从所述蒸发器导向所述第一压缩室以及所述第二压缩室；
喷出路径，其将压缩后的制冷剂从所述第一压缩室以及所述第二压缩室导向所述散热器；
容积控制路径，其经由所述中间室而与所述旁通喷出口连接；
低压导入路径，其与所述吸入路径连接；
开闭阀，其设置为将所述低压导入路径与所述容积控制路径连接；
控制装置，其在(i)该制冷循环装置的负荷小时，以如下的方式控制所述开闭阀，即，使所述容积控制路径与所述低压导入路径连接，由此使被吸入所述第一压缩室的制冷剂维持吸入压力并通过所述旁通喷出口而从所述第一压缩室喷出，并通过所述中间室、所述容积控制路径以及所述低压导入路径而返回所述吸入路径，在(ii)所述负荷大时，以如下的方式控制所述开闭阀，即，使所述容积控制路径从所述低压导入路径分离，由此使被吸入所述第一压缩室的制冷剂在所述第一压缩室被压缩至超过所述压缩机的喷出压力的压力而推开所述旁通喷出阀以及所述第一喷出阀，并通过所述旁通喷出口、所述中间室以及所述第一喷出口而从所述第一压缩室向所述密闭容器的所述内部空间喷出。
根据第八方式，容积控制路径经由开闭阀而与低压导入路径连接。因此，能够避免含有大量机油的制冷剂通过旁通喷出口以及容积控制路径而直接流入压缩机的喷出路径。此外，根据第八方式，能够避免在制冷剂回路形成封闭的空间。因此，即使液体制冷剂充满容积控制路径，之后，该液体制冷剂的温度上升而造成液体制冷剂膨胀，容积控制路径的压力也不会过度上升。这是由于当容积控制路径的压力上升时第一喷出阀打开，从而能够使压力向密闭容器的内部空间逃逸的缘故。
根据第七或第八方式，第九方式提供如下的制冷循环装置，即，在该制冷循环装置的起动时，所述控制装置以使所述容积控制路径与所述低压导入路径连接的方式控制所述开闭阀，之后，在经过了任意的时间后，所述控制装置以使所述容积控制路径从所述低压导入路径分离的方式控制所述开闭阀。根据第九方式能够得到与第六方式相同的效果。
根据第七～第九方式中的任意一个方式，第十方式提供如下的制冷循环装置，即，在停止该制冷循环装置的运转时，所述控制装置以使所述容积控制路径与所述低压导入路径连接的方式控制所述开闭阀。若以这种方式进行设置，则能够防止由于液体制冷剂被关在容积控制路径而造成的异常压力的产生，即，能够防止因起动后液体制冷剂的温度上升而造成液体制冷剂膨胀从而导致容积控制路径的压力过度升高。
以下，参照附图说明本发明的实施方式。另外，并非通过以下的实施方式对本发明进行限定。
(实施方式1)
如图1所示，本实施方式的制冷循环装置100具备：容积控制压缩机101、第一四通阀102、第一换热器103、膨胀机构104、第二换热器105以及蓄热器106。这些构成要素通过流路10a～10f相互连接而形成制冷剂回路。流路10a～10f分别由制冷剂配管构成。
第一换热器103为将由压缩机101压缩后的制冷剂冷却的散热器或将由膨胀机构104膨胀的制冷剂加热的蒸发器。第二换热器105在第一换热器103为散热器时为蒸发器，在第一换热器103为蒸发器时为散热器。膨胀机构104具有使由散热器冷却后的制冷剂膨胀的功能，典型的膨胀机构104由膨胀阀构成。膨胀机构104可以由能够回收制冷剂的膨胀能量的容积式的膨胀机构成。
压缩机101为密闭式压缩机，并具备密闭容器1、马达2以及压缩机构3。马达2以及压缩机构3配置在密闭容器1之中。密闭容器1具有能够保持由压缩机构3压缩后的制冷剂的内部空间28。即，压缩机101为所谓的高压壳式的压缩机。压缩机构3通过轴4而与马达2连接。压缩机构3为容积式的流体机构，并通过马达2起动以压缩制冷剂。
如图2所示，压缩机构3具备吸入口27、喷出口29、压缩室25、在压缩室25开口的旁通喷出口16以及使旁通喷出口16开闭的旁通喷出阀35。当以高容积模式运转压缩机101时，压缩室25压缩从吸入口27被吸入压缩室25的制冷剂的全部量，并通过喷出口29而向密闭容器1的内部空间28喷出。另一方面，当以低容积模式运转压缩机101时，从吸入口27被吸入压缩室25的制冷剂的一部分推开旁通喷出阀35而通过旁通喷出口16而从压缩室25喷出。通过切换高容积模式与低容积模式来变更压缩机101的吸入容积。
更详细地讲，当以低容积模式运转压缩机101时，从吸入口27被吸入压缩室25的制冷剂的一部分维持吸入压力(实质上没有被压缩)，并且通过旁通喷出口16而从压缩室25喷出。压缩室25压缩从吸入口27被吸入压缩室25的制冷剂的剩余部分，并通过喷出口29而从压缩室25喷出。如后文所述，通过旁通喷出口16而从压缩室25喷出的制冷剂返回作为吸入路径的流路10e。因此，不会使压缩机101进行不必要的压缩工作。
旁通喷出阀35由包含簧片36以及阀座37的簧片阀构成。簧片36以及阀座37通过螺丝、螺栓等固定部件38而固定在气缸5。旁通喷出阀35通过簧片36的表面与背面之间的压力差而开闭。本说明书中说明的几个喷出阀均可以由簧片阀构成。
而且，压缩机构3具备气缸5、活塞8、叶片9以及弹簧10。在气缸5的上部以及下部分别配置有上轴承以及下轴承以关闭气缸5(省略图示)。将与轴4的偏心部4a嵌合的活塞8配置在气缸5的内部以在气缸5的内部形成压缩室25。在气缸5形成有叶片槽24。在叶片槽24收纳有具有与活塞8的外周面接触的前端的叶片9。弹簧10以向活塞8按压叶片9的方式配置在叶片槽24。叶片9分隔气缸5与活塞8之间的压缩室25，由此，形成了吸入室25a以及压缩-喷出室25b。需要压缩的制冷剂通过流路10f以及吸入口27而被导入压缩室25(吸入室25a)。被压缩的制冷剂通过喷出口29从压缩室25(压缩-喷出室25b)被导入密闭容器1的内部空间28。在喷出口29设置有未图示的喷出阀。另外，可以使叶片9与活塞8一体化。即，活塞8以及叶片9可以由所谓的摆动活塞构成。
在本实施方中，以低容积模式的吸入容积成为高容积模式的吸入容积的1/2的方式决定旁通喷出口16的位置。但是，旁通喷出口16的位置并不受限定，而根据低容积模式所需的吸入容积决定。而且，也可以设置2以上的旁通喷出口16。在该情况下，能够以从多个吸入容积中选出的一个吸入容积使压缩机101运转。
在本实施方中，压缩机101为回转压缩机，然而只要能够变更吸入容积那么对压缩机101的型式并不作特别的限定。也可以使用专利文献1(日本特开2008-240699号公报)中记载的涡旋压缩机、往复压缩机等其他型式的压缩机。
如图1所示，流路10a形成将由压缩机101压缩后的制冷剂从压缩室25向散热器(第一换热器103或第二换热器105)引导的喷出路径。流路10e、蓄热器106以及流路10f形成将需要压缩的制冷剂从蒸发器(第一换热器103或第二换热器105)向压缩室25引导的吸入路径。
制冷循环装置100还具备容积控制路径111、第二四通阀112、高压导入路径114、低压导入路径116、止回阀120以及控制装置117。
容积控制路径111与压缩机101的旁通喷出口16连接。第二四通阀112为将压缩机101的喷出压力以及压缩机101的吸入压力的任意一方作为控制压力而向容积控制路径111供给的流路切换部。高压导入路径114具有与第二四通阀112连接的一端部和与流路10a连接的另一端部。低压导入路径116具有与第二四通阀112连接的一端部和与流路10e连接的另一端部。止回阀120以容许制冷剂从流路10a向第二四通阀112的流动并禁止反方向的流动的方式设置在高压导入路径114。路径111、114以及116可以分别由制冷剂配管构成。
在本实施方中，将封锁了一个连接口的第二四通阀112作为流路切换部来使用。但是，只要能够将压缩机101的喷出压力以及压缩机101的吸入压力中的任意一方作为控制压力而向容积控制路径111供给，则流路切换部的构造不受限定。低压导入路径116的另一端部既可以与蓄热器106连接，也可以与流路10f连接。
控制装置117以根据制冷循环装置100的负荷而使压缩机101的吸入容积增加或减少的方式控制第二四通阀112。具体而言，当负荷小时，控制装置117以使容积控制路径111与低压导入路径116连接的方式控制第二四通阀112，当负荷大时，控制装置117以使容积控制路径111与高压导入路径114连接的方式控制第二四通阀112。控制装置117可以由包含A/D转换回路、输入输出回路、运算回路、存储装置等的DSP(Digital SignalProcessor)构成。控制装置117也可以包含控制压缩机101的马达2的驱动回路。
接下来，说明制冷循环装置100的运转。
在起动压缩机101的马达2时，压缩机101通过流路10f(吸入路径)吸入低压的气体制冷剂，并进行压缩。高压的气体制冷剂向密闭容器1的内部空间28喷出，并经由密闭容器1的内部空间28、流路10a、第一四通阀102以及流路10b而向第一换热器103(散热器)引导。制冷剂在第一换热器103被冷却并凝结。高压的液体制冷剂从第一换热器103被导入膨胀机构104，并通过膨胀机构104的作用而减压。气液二相的制冷剂从膨胀机构104被导入第二换热器105(蒸发器)，并由第二换热器105进行加热而蒸发。气体制冷剂通过蓄热器106而再次被吸入压缩机101。
压缩机101以利用喷出压力以及吸入压力而变更吸入容积的方式构成。在第二四通阀112维持图1所示的状态时，压缩机101的喷出压力供给至容积控制路径111。在该情况下，由于旁通喷出阀35关闭，因此压缩机101以相对较大的吸入容积运转(高容积模式)。
当制冷循环装置100的负荷减少时，通过变换器使压缩机101的马达2的转速减小。由此，制冷循环装置100的能力减弱，而进行有效的运转。但是，当负荷进一步减少时，马达2的转速到达下限值，难以进行进一步的能力追随。
在需要更低的能力的运转时，控制装置117将第二四通阀112从图1所示的状态切换成图3所示的状态。这样，容积控制路径111从高压导入路径114分离而与低压导入路径116连接。其结果为，压缩机101的吸入压力供给至容积控制路径111。压缩机101的吸入压力作用于旁通喷出阀35。在该情况下，随着在压缩室25的容积减少时活塞8推压压缩室25内的制冷剂，使得旁通喷出阀35打开。在旁通喷出阀35打开使得旁通喷出口16与压缩室25连通的期间，被吸入压缩室25的制冷剂通过容积控制路径111、第二四通阀112以及低压导入路径116而返回流路10e。即，压缩机101以相对较小的吸入容积运转(低容积模式)。
当假定压缩机101的转速一定时，低容积模式下的来自压缩机101的制冷剂喷出量少于高容积模式下的制冷剂喷出量。因此，通过在高容积模式与低容积模式之间切换运转模式，使能够进行能力追随的范围特别是下限值扩大。
在本实施方中，在高压导入路径114设置有止回阀120。在图1所示的高容积模式下，即使压缩室25的内部压力超过喷出压力，使得高压的制冷剂通过旁通喷出口16而从压缩室25喷出，也可以通过止回阀120堵住高压的制冷剂。由于止回阀120不容许从容积控制路径111向流路10a的流动，因而止回阀120将高压导入路径114堵塞。由此，能够防止大量包含机油的制冷剂从压缩机101喷出而造成大量的机油在制冷剂回路循环。其结果为，由于改善了换热器103以及105的传热，并降低了制冷剂通过流路10a～10f时的压力损失，因此制冷循环的性能系数(COP)提高。容积控制路径111、第二四通阀112以及高压导入路径114的一部分由于由在压缩室25被压缩的制冷剂中最高压力的制冷剂充满，因此也可以维持旁通喷出阀35的堵塞状态。
而且，在制冷循环装置100的起动时，控制装置117以使容积控制路径111与低压导入路径116连接的方式控制第二四通阀112，之后，在经过了任意的时间(例如1～5分钟)后，控制装置117以使容积控制路径111与高压导入路径114连接的方式控制第二四通阀112。更详细地讲，在从马达2的起动经过任意的时间后，根据制冷循环装置100所要求的能力的大小，判断应当进行低容积模式的运转还是进行高容积模式的运转。在应当进行高容积模式的运转时，使容积控制路径111与高压导入路径114连接。在应当进行低容积模式的运转时，维持容积控制路径111与低压导入路径116的连接。即，在起动时进行低容积模式的预备运转。
在气氛温度低时，例如冬季期间，可能在容积控制路径111积蓄液体制冷剂。若进行上述预备运转，则即使在容积控制路径111积蓄有液体制冷剂，也能够迅速地使液体制冷剂返回流路10e。其结果为，能够防止因液体制冷剂被关在容积控制路径111而造成异常压力的产生，即，能够防止因起动后液体制冷剂的温度上升而造成液体制冷剂膨胀从而导致容积控制路径111的压力过度升高。而且，从预备运转的角度出发，优选低压导入路径116与流路10e或蓄热器106连接。由此，能够防止起动时液体制冷剂供给至压缩机101。
预备运转在制冷循环装置100的起动时进行，然而该“制冷循环装置100的起动”也可以包含临时停止后的再起动。而且，上述预备运转也可以应用在本说明书中记载的其他实施方式以及变形例中。
而且，也可以在使制冷循环装置100的运转停止时，控制装置117以使容积控制路径111与低压导入路径116连接的方式控制第二四通阀112。更详细地讲，优选在使容积控制路径111与低压导入路径116连接的状态下停止制冷循环装置100的运转。若以这种方式进行设置，则能够防止因液体制冷剂被关在容积控制路径111而造成的异常压力的产生，即，能够防止因起动后液体制冷剂的温度上升而造成液体制冷剂膨胀从而导致容积控制路径111的压力过度升高。
(变形例1)
如图4所示，变形例1所涉及的制冷循环装置200与实施方式1的制冷循环装置100的不同点在于还具备安全阀回路221。以下，对之前的实施方式或变形例与之后的实施方式或变形例共通的构成要素标注相同的附图标记，并省略其说明。
高压导入路径114具有止回阀120与第二四通阀112(流路切换部)之间的第一部分114a和止回阀120与流路10a(喷出路径)之间的第二部分114b。安全阀回路221具有与第一部分114a连接的一端和以使止回阀120旁通的方式与第二部分114b或流路10a连接的另一端。当第一部分114a的压力与第二部分114b的压力之差超过一定值时，安全阀回路221使制冷剂从第一部分114a向流路10a(或第二部分114b)流出，从而降低第一部分114a的压力。
通过制冷循环装置200，可以得到与实施方式1说明的预备运转相同的效果。即，能够防止因液体制冷剂被关在容积控制路径111等而造成的异常压力的产生。在气氛温度低时，例如冬季期间，可能在容积控制路径111、方阀112以及高压导入路径114的第一部分114a积蓄液体制冷剂。可以预测在从旁通喷出阀35到止回阀120的路径被冷却时产生在容积控制路径111等积蓄液体制冷剂的现象。而且，压缩机101的停止中液体制冷剂也可能积蓄在容积控制路径111等。当液体制冷剂积蓄在容积控制路径111等封闭空间时，可能由于该液体制冷剂的温度上升而造成液体制冷剂膨胀从而导致容积控制路径111等封闭空间的压力过度升高。通过安全阀回路221，使压力向流路10a逃逸，由此能够防止容积控制路径111、四通阀112以及高压导入路径114的第一部分114a的压力的过度上升。
(变形例2)
如图5所示，变形例2所涉及的制冷循环装置300与实施方式1的不同点在于具备具有与实施方式1的压缩机101不同的构造的压缩机301。
如图6所示，压缩机301具备密闭容器1、马达2以及压缩机构30，该压缩机301为多气缸回转压缩机(本变形例中为双气缸)。由压缩机构30压缩的制冷剂经由密闭容器1的内部空间28而被导入流路10a。压缩机构30具有第一压缩室40、第二压缩室42、中间室69、第一喷出口67、第一喷出阀63、第二喷出口71、第二喷出阀73、旁通喷出口65以及旁通喷出阀61。
流路10a形成将由压缩机301压缩后的制冷剂从第一压缩室40以及第二压缩室42导向散热器(第一换热器103或第二换热器105)的喷出路径。流路10e、蓄热器106以及流路10f形成将需要压缩的制冷剂从蒸发器(第一换热器103或第二换热器105)导向第一压缩室40以及第二压缩室42的吸入路径。
旁通喷出口65在第一压缩室40开口。以使旁通喷出口65开闭的方式设置有旁通喷出阀61。中间室69为接收通过旁通喷出口65而从第一压缩室40喷出的制冷剂的空间。通过第一喷出口67可以使中间室69与密闭容器1的内部空间28连通。以使第一喷出口67开闭的方式设置有第一喷出阀63。容积控制路径111经由中间室69而与旁通喷出口65连接。像这样，在压缩机301中，在从第一压缩室40至密闭容器1的内部空间28的路径上设置有两个喷出阀61以及63。在喷出阀61与喷出阀63之间的空间(中间室69)连接有容积控制路径111。
压缩机构30还具有第一气缸41、中板71、第二气缸43、第一活塞51、第二活塞53、上轴承46、下轴承48、消声器77以及消声器75。第一活塞51在第一气缸41的内部与轴4的第一偏心部4a嵌合。在第一活塞51的外周面与第一气缸41的内周面之间形成有第一压缩室40。第二气缸43相对于第一气缸41以同心状配置。第二活塞53在第二气缸43的内部与轴4的第二偏心部4b嵌合。在第二活塞53的外周面与第二气缸43的内周面之间形成有第二压缩室42。
上轴承46以及下轴承48分别配置在第一气缸41的上部以及第二气缸43的下部。中板71配置在第一气缸41与第二气缸43之间。由上轴承46以及中板71关闭第一气缸41，由中板71与下轴承48关闭第二气缸43。由旁通喷出口65、中间室69以及第一喷出口67形成沿着轴4的轴向贯穿上轴承46的路径。在上轴承46的上部配置有消声器77。在高容积模式下，在第一压缩室40被压缩的制冷剂通过旁通喷出口65、中间室69、第一喷出口67以及消声器77的内部空间而导向密闭容器1的内部空间28。第二喷出口71以形成沿着轴4的轴向贯穿下轴承48的路径的方式形成在下轴承48。在下轴承48的下部配置有消声器75。消声器75的内部空间通过未图示的垂直路径而与消声器77的内部空间连通。在第二压缩室42被压缩的制冷剂通过第二喷出口71、消声器75的内部空间、垂直路径以及消声器77的内部空间而导向密闭容器1的内部空间28。
第一压缩室40以及第二压缩室42作为相互独立的压缩室而发挥功能。在高容积模式下，在第一压缩室40以及第二压缩室42分别压缩制冷剂。在低容积模式下，在第二压缩室42压缩制冷剂，而在第一压缩室40不压缩制冷剂。在低容积模式下，由于向中间室69供给吸入压力，因此被吸入第一压缩室40的制冷剂在不被压缩的情况下将旁通喷出阀61推开，并通过旁通喷出口65以及中间室69而导向容积控制路径111。像这样，压缩机301为所谓的休缸式的容积控制压缩机。
接下来，对制冷循环装置300的运转进行说明。
在将马达2起动时，压缩机301通过流路10f(吸入路径)吸入低压的气体制冷剂并进行压缩。高压的气体制冷剂向密闭容器1的内部空间28喷出。具体而言，在第一压缩室40被压缩的制冷剂通过旁通喷出口65、中间室69、第一喷出口67以及消声器77而向密闭容器1的内部空间28喷出。在第二压缩室42被压缩的制冷剂通过第二喷出口71以及消声器75而向密闭容器1的内部空间28喷出。在内部空间28，在第一压缩室40被压缩的制冷剂与在第二压缩室42被压缩的制冷剂合流。之后的制冷剂的流动与实施方式1中说明的内容一致。
当第二四通阀112维持在图5所示的状态时，向容积控制路径111以及中间室69供给压缩机301的喷出压力。在该情况下，被吸入第一压缩室40的制冷剂在第一压缩室40被压缩至超过喷出压力的压力而将旁通喷出阀61以及第一喷出阀63推开，并通过旁通喷出口65、中间室69以及第一喷出口67而从第一压缩室40向密闭容器1的内部空间28喷出。由于在第一压缩室40以及第二压缩室42的双方进行制冷剂的压缩工作，因此压缩机301以相对较大的吸入容积运转(高容积模式)。
当制冷循环装置300的负荷减少时，通过变换器使压缩机301的马达2的转速减少。由此，制冷循环装置300的能力减弱，而进行有效的运转。但是，当负荷进一步减少时，马达2的转速到达下限值，难以进行进一步的能力追随。
在需要更低的能力的运转的情况下，控制装置117将第二四通阀112从图5所示的状态向图3所示的状态切换。由此，容积控制路径111从高压导入路径114分离而与低压导入路径116连接。向容积控制路径111以及中间室69供给压缩机301的吸入压力。在该情况下，压缩机301以相对较小的吸入容积运转(低容积模式)。
在低容积模式下，由于中间室69的压力等于吸入压力，因此旁通喷出阀61始终打开。因此，被吸入第一压缩室40的制冷剂维持吸入压力(实质上不被压缩)，并且从第一压缩室40通过旁通喷出口65而向中间室69喷出。由于对第一喷出阀63的一个面施加有密闭容器1的内部空间28的高压，因此第一喷出阀63不打开。其结果为，向中间室69喷出的制冷剂通过容积控制路径111、第二四通阀112以及低压导入路径116而返回流路10e(吸入路径)。
如图5所示，在高容积模式下，容积控制路径111与高压导入路径114连接。由此，中间室69的压力成为与喷出压力相等的压力。但是，由于不可避免地产生的压力损失的影响而造成流路10a的压力略低于密闭容器1的内部空间28的压力。在中间室69的压力低于密闭容器1的内部空间28的压力的情况下，第一喷出阀63不打开。向中间室69喷出的制冷剂充满容积控制路径111、第二四通阀112以及高压导入配管114的一部分，并被止回阀120堵住。由于止回阀120不容许从容积控制路径111向流路10a的流动，因此容积控制路径111以及中间室69的压力随即上升而超过密闭容器1的内部空间28的压力。其结果为，第一喷出阀63打开。通过进行这种设置，在高容积模式下，不仅在第二压缩室42进行压缩工作，在第一压缩室40也进行压缩工作。并且，能够防止含有大量机油的制冷剂从压缩机301喷出从而造成大量的机油在制冷剂回路循环。
而且，根据本变形例，不会在制冷剂回路形成封闭的空间。因此，液体制冷剂充满容积控制路径111、第二四通阀112以及高压导入路径114的一部分，之后，即使液体制冷剂的温度上升造成液体制冷剂膨胀，容积控制路径111的压力也不会过度上升。当容积控制路径111的压力上升时第一喷出阀63打开，从而能够使压力向密闭容器1的内部空间28逃逸。
根据本变形例，第一压缩室40位于靠近马达2侧。因此，从第一压缩室40到容积控制路径111的旁通路径变短，从而能够降低低容积模式下的压力损失。但是，也可以将旁通喷出口65设置在第二压缩室42。即，压缩机301可以取代第一压缩室40而使第二压缩室42休止。
(实施方式2)
如图7所示，本实施方式的制冷循环装置400与实施方式1的制冷循环装置100的不同点在于，具备作为切换控制压力的单元的开闭阀420以及安全阀回路221。安全阀回路221的功能以及效果与变形例1中说明的内容一致。
开闭阀420以使低压导入路径116与容积控制路径111连接的方式设置。开闭阀420能够使用电磁阀。开闭阀420在高容积模式下关闭，在低容积模式下打开。即，当制冷循环装置400的负荷小时，以使容积控制路径111与低压导入路径116连接的方式控制开闭阀420，当负荷大时，以使容积控制路径111从低压导入路径116分离的方式控制开闭阀420。
根据本实施方式，容积控制路径111经由开闭阀420而与低压导入路径116连接。因此，能够避免含有大量机油的制冷剂通过旁通喷出口16以及容积控制路径111而直接流入压缩机101的喷出路径。
而且，根据变形例2中说明的理由，在本实施方式的制冷循环装置400中也可能在容积控制路径111积蓄液体制冷剂。但是，即使由于液体制冷剂的温度上升使得液体制冷剂膨胀而造成容积控制路径111的压力上升，也能够通过安全阀回路221而使压力向喷出路径(流路10a)逃逸。
在高容积模式下，即使压缩室25的内部压力超过喷出压力而造成高压的制冷剂通过旁通喷出口16而从压缩室25喷出，也可以通过开闭阀420堵住高压的制冷剂。容积控制路径111由于由在压缩室25被压缩的制冷剂中最高压力的制冷剂充满，因此能够维持旁通喷出阀35的堵塞状态。由此，能够防止含有大量机油的制冷剂从压缩机101喷出而造成大量的机油在制冷剂回路循环。
(变形例3)
如图8所示，变形例3的制冷循环装置500与变形例2的制冷循环装置300的不同点在于具备作为切换控制压力的单元的开闭阀420。即，本变形例的制冷循环装置500将实施方式2的压缩机101置换为变形例2的压缩机301，并省略了安全阀回路221。
开闭阀420在高容积模式下关闭，在低容积模式下打开。开闭阀420的功能与实施方式2中说明的内容一致。根据本变形例的制冷循环装置500，能够兼得变形例2的优点与实施方式2的优点。
另外，在实施方式2以及变形例3中，也可以进行与实施方式1同样的预备运转。即，可以在制冷循环装置400(或500)的起动时，以使容积控制路径111与低压导入路径116连接的方式控制开闭阀420，之后，在经过了任意的时间后，以使容积控制路径111从低压导入路径116分离的方式控制开闭阀420。即，在起动时打开开闭阀420。而且，可以在使制冷循环装置400(或500)的运转停止时，以使容积控制路径111与低压导入路径116连接的方式控制开闭阀420。即，可以在打开开闭阀420并使容积控制路径111与低压导入路径116连接的状态下停止制冷循环装置400(或500)的运转。
产业上的可利用性
本发明的制冷循环装置在空调机、制冷机、制暖机、供热水机等中有用。

Claims (9)

1.一种制冷循环装置，具备：
容积控制压缩机，其具有压缩室、在所述压缩室开口的旁通喷出口、使所述旁通喷出口开闭的旁通喷出阀，并且，所述容积控制压缩机使被吸入所述压缩室的制冷剂维持吸入压力并通过所述旁通喷出口而从所述压缩室喷出，从而能够变更吸入容积；
散热器，其将由所述压缩机压缩后的制冷剂冷却；
膨胀机构，其使由所述散热器冷却后的制冷剂膨胀；
蒸发器，其将由所述膨胀机构膨胀后的制冷剂加热；
吸入路径，其将需要压缩的制冷剂从所述蒸发器导向所述压缩室；
喷出路径，其将压缩后的制冷剂从所述压缩室导向所述散热器；
容积控制路径，其与所述旁通喷出口连接；
流路切换部，其将所述压缩机的喷出压力以及所述压缩机的吸入压力的任意一方作为控制压力而向所述容积控制路径供给；
高压导入路径，其具有与所述流路切换部连接的一端部和与所述喷出路径连接的另一端部；
低压导入路径，其具有与所述流路切换部连接的一端部和与所述吸入路径连接的另一端部；
控制装置，其在该制冷循环装置的负荷小时，以使所述容积控制路径与所述低压导入路径连接的方式控制所述流路切换部，而在所述负荷大时，以使所述容积控制路径与所述高压导入路径连接的方式控制所述流路切换部；
止回阀，其设置在所述高压导入路径，容许制冷剂从所述喷出路径向所述流路切换部的流动并禁止反方向的流动；
安全阀回路，
所述高压导入路径具有所述止回阀与所述流路切换部之间的第一部分和所述止回阀与所述喷出路径之间的第二部分，
所述安全阀回路具有与所述第一部分连接的一端和与所述第二部分或所述喷出路径连接的另一端。
2.如权利要求1所述的制冷循环装置，其中，
所述压缩机还具有吸入口以及喷出口，
当所述负荷小时，从所述吸入口被吸入所述压缩室的制冷剂的一部分维持所述吸入压力并通过所述旁通喷出口而从所述压缩室喷出，从所述吸入口被吸入所述压缩室的制冷剂的剩余部分在所述压缩室被压缩并通过所述喷出口而从所述压缩室喷出。
3.一种制冷循环装置，具备：
容积控制压缩机，其具有压缩室、在所述压缩室开口的旁通喷出口、使所述旁通喷出口开闭的旁通喷出阀，并且，所述容积控制压缩机使被吸入所述压缩室的制冷剂维持吸入压力并通过所述旁通喷出口而从所述压缩室喷出，从而能够变更吸入容积；
散热器，其将由所述压缩机压缩后的制冷剂冷却；
膨胀机构，其使由所述散热器冷却后的制冷剂膨胀；
蒸发器，其将由所述膨胀机构膨胀后的制冷剂加热；
吸入路径，其将需要压缩的制冷剂从所述蒸发器导向所述压缩室；
喷出路径，其将压缩后的制冷剂从所述压缩室导向所述散热器；
容积控制路径，其与所述旁通喷出口连接；
流路切换部，其将所述压缩机的喷出压力以及所述压缩机的吸入压力的任意一方作为控制压力而向所述容积控制路径供给；
高压导入路径，其具有与所述流路切换部连接的一端部和与所述喷出路径连接的另一端部；
低压导入路径，其具有与所述流路切换部连接的一端部和与所述吸入路径连接的另一端部；
控制装置，其在该制冷循环装置的负荷小时，以使所述容积控制路径与所述低压导入路径连接的方式控制所述流路切换部，而在所述负荷大时，以使所述容积控制路径与所述高压导入路径连接的方式控制所述流路切换部；
止回阀，其设置在所述高压导入路径，容许制冷剂从所述喷出路径向所述流路切换部的流动并禁止反方向的流动，
所述压缩机为还具有如下部件的密闭式多气缸压缩机，所述部件包括：作为所述压缩室的第一压缩室以及第二压缩室；包括能够保持在所述第一压缩室被压缩的制冷剂以及在所述第二压缩室被压缩的制冷剂的内部空间的密闭容器；接收通过所述旁通喷出口而从所述第一压缩室喷出的制冷剂的中间室；将所述中间室与所述密闭容器的所述内部空间连通的第一喷出口；使所述第一喷出口开闭的第一喷出阀，
所述容积控制路径经由所述中间室而与所述旁通喷出口连接，
当所述负荷小时，被吸入所述第一压缩室的制冷剂维持所述吸入压力并通过所述旁通喷出口而从所述第一压缩室喷出，并通过所述中间室、所述容积控制路径以及所述低压导入路径而返回所述吸入路径，
当所述负荷大时，被吸入所述第一压缩室的制冷剂在所述第一压缩室被压缩至超过所述喷出压力的压力而推开所述旁通喷出阀以及所述第一喷出阀，并通过所述旁通喷出口、所述中间室以及所述第一喷出口而从所述第一压缩室向所述密闭容器的所述内部空间喷出。
4.如权利要求1～3中任意一项所述的制冷循环装置，其中，
在该制冷循环装置的起动时，所述控制装置以使所述容积控制路径与所述低压导入路径连接的方式控制所述流路切换部，之后，在经过了任意的时间后，所述控制装置以使所述容积控制路径与所述高压导入路径连接的方式控制所述流路切换部。
5.如权利要求1～3中任意一项所述的制冷循环装置，其中，
在停止该制冷循环装置的运转时，所述控制装置以使所述容积控制路径与所述低压导入路径连接的方式控制所述流路切换部。
6.一种制冷循环装置，具备：
容积控制压缩机，其具有压缩室、在所述压缩室开口的旁通喷出口、使所述旁通喷出口开闭的旁通喷出阀，并且，所述容积控制压缩机使被吸入所述压缩室的制冷剂维持吸入压力并通过所述旁通喷出口而从所述压缩室喷出，从而能够变更吸入容积；
散热器，其将由所述压缩机压缩后的制冷剂冷却；
膨胀机构，其使由所述散热器冷却后的制冷剂膨胀；
蒸发器，其将由所述膨胀机构膨胀后的制冷剂加热；
吸入路径，其将需要压缩的制冷剂从所述蒸发器导向所述压缩室；
喷出路径，其将压缩后的制冷剂从所述压缩室导向所述散热器；
容积控制路径，其与所述旁通喷出口连接；
低压导入路径，其与所述吸入路径连接；
开闭阀，其设置为将所述低压导入路径与所述容积控制路径连接；
控制装置，其在该制冷循环装置的负荷小时，以使所述容积控制路径与所述低压导入路径连接的方式控制所述开闭阀，而在所述负荷大时，以使所述容积控制路径从所述低压导入路径分离的方式控制所述开闭阀；
安全阀回路，其具有与所述容积控制路径连接的一端和与所述喷出路径连接的另一端。
7.一种制冷循环装置，具备：
容积控制压缩机，其具有：第一压缩室；第二压缩室；包括能够保持在所述第一压缩室被压缩的制冷剂以及在所述第二压缩室被压缩的制冷剂的内部空间的密闭容器；在所述第一压缩室开口的旁通喷出口；使所述旁通喷出口开闭的旁通喷出阀；接收通过所述旁通喷出口而从所述第一压缩室喷出的制冷剂的中间室；将所述中间室与所述密闭容器的所述内部空间连通的第一喷出口；使所述第一喷出口开闭的第一喷出阀；
散热器，其将由所述压缩机压缩后的制冷剂冷却；
膨胀机构，其使由所述散热器冷却后的制冷剂膨胀；
蒸发器，其将由所述膨胀机构膨胀后的制冷剂加热；
吸入路径，其将需要压缩的制冷剂从所述蒸发器导向所述第一压缩室以及所述第二压缩室；
喷出路径，其将压缩后的制冷剂从所述第一压缩室以及所述第二压缩室导向所述散热器；
容积控制路径，其经由所述中间室而与所述旁通喷出口连接；
低压导入路径，其与所述吸入路径连接；
开闭阀，其设置为将所述低压导入路径与所述容积控制路径连接；
控制装置，其在(i)该制冷循环装置的负荷小时，以如下的方式控制所述开闭阀，即，使所述容积控制路径与所述低压导入路径连接，由此使被吸入所述第一压缩室的制冷剂维持吸入压力并通过所述旁通喷出口而从所述第一压缩室喷出，并通过所述中间室、所述容积控制路径以及所述低压导入路径而返回所述吸入路径，在(ii)所述负荷大时，以如下的方式控制所述开闭阀，即，使所述容积控制路径从所述低压导入路径分离，由此使被吸入所述第一压缩室的制冷剂在所述第一压缩室被压缩至超过所述压缩机的喷出压力的压力而推开所述旁通喷出阀以及所述第一喷出阀，并通过所述旁通喷出口、所述中间室以及所述第一喷出口而从所述第一压缩室向所述密闭容器的所述内部空间喷出。
8.如权利要求6或7所述的制冷循环装置，其中，
在该制冷循环装置的起动时，所述控制装置以使所述容积控制路径与所述低压导入路径连接的方式控制所述开闭阀，之后，在经过了任意的时间后，所述控制装置以使所述容积控制路径从所述低压导入路径分离的方式控制所述开闭阀。
9.如权利要求6或7所述的制冷循环装置，其中，
在停止该制冷循环装置的运转时，所述控制装置以使所述容积控制路径与所述低压导入路径连接的方式控制所述开闭阀。
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