CN103534541B - 制冷循环装置 - Google Patents

Abstract

本发明的制冷循环装置使用低全球变暖系数的制冷剂作为制冷剂，在其循环中的蓄存器（117）的制冷剂出口管（118）设置有在铅垂方向具有不同高度的多个小孔（119）。由此，构成为利用液体制冷剂的稍微液面上升，使返液量增大，如蓄存器挤压部（117S）那样挤压小孔（119）的周围，使小孔（119）周围的空间缩小，在液体制冷剂积存时，产生少量的压头差。因此，用于调整返液量的液体制冷剂蓄积量也被抑制到最小限度，能够使性能的降低成为最小。

Description

制冷循环装置

技术领域

本发明涉及使用如R32等那样的全球变暖系数低、排出温度容易上升的制冷剂的制冷循环装置。

背景技术

近年来，地球温暖化成为比较大的问题，使用全球变暖系数（GWP）低的制冷剂的动向是显著的。作为氢氟烃（HFC）的代替制冷剂，自然制冷剂、碳和碳之间具有双键的氢氟烯烃等制冷剂被关注。关于HCFC-22（R22），从保护臭氧层的观点出发，已经迫切需要向不破坏臭氧层的制冷剂转变，在日本，在空调机等中新的装置已经停止使用了。

氢氟烯烃作为HFC-134a的代替制冷剂特别受到关注，向汽车用空调机的实用化正在推进。其全球变暖系数（GWP），在为HFO-1234yf的情况下，仅仅为4，与HFC-134a的1430和在空调机等中使用的HFC-410A的2090相比是极其小的。该全球变暖系数小这样的特性起因于在碳间具有双键、容易分解的原因。

另外，作为全球变暖系数比较低的制冷剂能够使用的HFC，占HFC-410A的50％，包括具有微燃性的HFC-32（GWP675）、弱燃性的HFC-152a（GWP124）等，强燃性的烃作为制冷剂也具有优异的特性。

但是，存在以下等的问题：为HFO-1234yf的情况下，压力损失大，对室内机和室外机分开设置的分体型的室内空调机是不适合的，关于HFC-152a、烃，对可燃性的应对性能降低、成本增大，关于二氧化碳，性能降低大，难以得到实用的性能。为了快速向全球变暖系数低的制冷剂转变，优选HFC-32（R32）。

使用R32作为制冷剂的情况下，其全球变暖系数低，能够减少地球环境负荷，但是与使用R22、HFC-410A（R410A）的情况相比，具有排出温度上升的特性。因此，需要对微燃性的应对、对排出温度上升的应对，即对压缩机的过热的应对。

在现有的空气调节机中，作为压缩机的排出温度具有最适值，通过调节膨胀阀的开度实现最适的排出温度，防止压缩机的过热（例如，参照专利文献1）。如果增大膨胀阀的开度，则排出温度降低，如果减小开度，则排出温度上升。因此，在想降低排出温度的状况的情况下，可以增大膨胀阀的开度。而且在打开该膨胀阀时，在压缩机的吸入口，制冷剂没有完全蒸发，成为湿的状态，排出温度降低。

另一方面，压缩机大量吸入液体制冷剂时，引起液体压缩，不能确保可靠性，所以在现有的装置中，通常进行气液分离，以主要吸入气相的制冷剂的方式设置蓄存器，防止可靠性的降低。

该蓄存器设置有制冷剂出口管，该制冷剂出口管在具有圆筒形主体的容器导入制冷剂，使制冷剂的流速减慢并且通过重力的效果，使液体制冷剂积存在容器的下部，并有选择地吸入气相的制冷剂，向压缩机等输送。为了将在循环中被排出返回的冷冻机油返回到压缩机，在制冷剂出口管的下部设置小孔，与气相的制冷剂混合，向压缩机输送。此时，液体制冷剂如果积存，液体制冷剂也返回压缩机，但这被限制到少量。即，通常该制冷剂出口管下部的小孔设置1个规定大小的孔。

另外，也存在为了使压缩机的吸入制冷剂变湿，从紧靠着膨胀阀的前方或后方到蓄存器，设置具有控制阀的旁通路径，直接返回液体制冷剂的方法。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公平3-40295号公报

发明内容

在上述现有的通过膨胀阀开度的调整进行的排出温度控制中，蓄存器基本为积存液体制冷剂的结构，液体制冷剂的返回口因为在制冷剂出口管下部只有1个小孔，所以液体制冷剂的返回量由小孔的直径大小和液体制冷剂的压头差决定。因此，即使在想降低压缩机的排出温度的状况下，向压缩机的返液量也不能增多，如果使其成为可能，即，在压缩机的吸入口，制冷剂成为湿的状态时，为了增加返液量，通常需要在蓄存器内蓄积大量的液体制冷剂量，事先确保压头差。

但是，在蓄存器内蓄积液体制冷剂时，存在循环内的制冷剂量产生不足，引起性能的降低的课题。

在此，在预想制冷剂的不足，事先大量地填充制冷剂时，在不需要在蓄存器中积存液体制冷剂的状况下成为制冷剂的过充填，其结果性能降低。

另外，存在设置具有控制阀的旁通路径，直接返回液体制冷剂的方法，但该方法中，制冷剂不足的问题是同样的，增加结构部件，装置的成本增大是不可避免的。

本发明解决了这样现有存在的课题，其目的在于提供一种使用排出温度容易上升的制冷剂，不会引起成本的增大、性能的降低，防止压缩机的过热，具有高的可靠性的制冷循环装置。

用于解决课题的方法

为了解决上述现有的课题，本发明的制冷循环装置，通过连接压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器、蓄存器而构成，使制冷剂循环，

上述蓄存器配置在上述压缩机的制冷剂吸入口的前方且紧靠着上述压缩机的制冷剂吸入口，

上述蓄存器在其内部具有制冷剂出口管，该制冷剂出口管在上部具有开口，在铅垂方向配置高度位置不同的多个小孔，将上述蓄存器内的制冷剂导入到上述压缩机，

基于上述压缩机的排出制冷剂温度，调整上述膨胀阀的开度。

由此，相对于积存在上述蓄存器内的液体制冷剂的液面高度的稍微变化，能够使返液量发生大的变化，使吸入上述压缩机的制冷剂的湿度发生大的变化。另外，因为缩小上述蓄存器的、配置了多个的上述小孔的周围空间，相对于上述液体制冷剂的积存量的稍微变化，能够使上述液体制冷剂的液面高度发生大的变化。其结果，能够更有效地使吸入压缩机的制冷剂的湿度发生大的变化。

发明效果

本发明的空气调节机，只要在蓄存器内积存少量的液体制冷剂，就能够使吸入压缩机的制冷剂的湿度发生大的变化。因此，能够提供即使使用地球全球变暖系数小的制冷剂，也不会引起成本的增大、性能的降低，能够防止压缩机的排出温度的上升，具有高的可靠性、环境负荷小的制冷循环装置。由此，能够防止压缩机的过热。

附图说明

图1是使用本发明实施方式1的制冷循环装置的空气调节机的结构图。

具体实施方式

第一方式为一种通过连接压缩机、冷凝机、膨胀阀、蒸发器、蓄存器而构成的、使制冷剂循环的制冷循环装置，

上述蓄存器配置在上述压缩机的制冷剂吸入口的前方且紧靠着上述压缩机的制冷剂吸入口，

上述蓄存器在其内部具有制冷剂出口管，该制冷剂出口管在上部具有开口，在铅垂方向配置高度位置不同的多个小孔，将上述蓄存器内的制冷剂导入到上述压缩机，

基于上述压缩机的排出制冷剂温度，调整上述膨胀阀的开度。

由此，相对于积存在上述蓄存器内的液体制冷剂的液面高度的稍微变化，使返液量发生大的变化，使吸入上述压缩机的制冷剂的湿度发生大的变化。因此，能够提供即使使用地球全球变暖系数小的制冷剂，也不会引起成本的增大、性能的降低，防止压缩机的排出温度的上升，具有高的可靠性的装置。由此，能够防止压缩机的过热。

第二方式构成为在上述第一方式中，上述蓄存器中的小孔周围的空间被缩小。

由此，相对于液体制冷剂的积存量的稍微变化，能够使上述液体制冷剂的液面高度发生大的变化。因此，能够减少积存在上述蓄存器的上述液体制冷剂的量，能够进一步减少第一发明中的性能的降低。

第三方式构成为在上述第一或第二方式中，控制膨胀阀，以使得上述压缩机的制冷剂排出温度不超过规定的上限值。

由此，能够防止上述压缩机的温度上升，并且上述排出温度为上述上限值以下的条件时，能够以最适的排出温度、以最适的性能进行运转。因此，能够兼顾可靠性的确保和以最适性能的运转。

第四方式为在上述第一、第二、第三中的任一个方式中，上述制冷剂使用全球变暖系数为750以下的制冷剂。

由此，不会引起成本的增大、性能的降低，能够抑制上述压缩机的温度上升，能够以高的可靠性使用。

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是使用本发明实施方式的制冷循环装置的空气调节机的结构图。

如图1所示，该空气调节机利用连接配管、即液体侧连接配管126和气体侧连接配管127连接室外机100和室内机101而构成，进行供暖/供冷运转。作为制冷剂，优选使用与R22、R410A相比、全球变暖系数小的、其全球变暖系数为5以上、750以下、优选为350以下的低温暖化制冷剂。例如，可以使用HFC-32（R32）、HFC-152a、HFO-1234yf、HFO-1234ze等的单一制冷剂，或者将这些作为主要成分、分别混合2种成分或者3种成分的混合制冷剂。在该实施方式中，使用R32作为一个例子。

室内机101具有：室内送风机116；室内热交换器115；和检测室内热交换器115中的制冷剂的蒸发温度的室内热交换温度传感器124。

室外机100具有：压缩机111；作为冷凝器的室外热交换器112；室外送风机113；使制冷剂减压膨胀的膨胀阀114；蓄存器117；检测从压缩机111排出的制冷剂温度的排出温度传感器122；作为检测室外热交换器112中的冷凝温度的冷凝温度传感器的室外热交换温度传感器123；和由室外热交换温度传感器123和室内热交换温度传感器124的输出算出理想的排出温度，根据与排出温度传感器122的差，调整膨胀阀114的开度的控制装置125。

另外，该空气调节机具有制冷循环装置。该制冷循环装置连接压缩机111、冷凝器（室外热交换器112或室内热交换器115）、膨胀阀114、蒸发器（室内热交换器115或室外热交换器112）、蓄存器117而构成，使制冷剂循环。

蓄存器117中，以多个小孔119位于铅垂方向的不同高度的方式设置的制冷剂出口管118，在蓄存器117上部开口，从下部引出，向压缩机111导入制冷剂。

进一步而言，蓄存器117构成为，下部的小孔119周围如蓄存器挤压部117S所示被挤压，使得小孔119周围的空间变小，液体制冷剂积存时，以少量产生压头差。

压缩机111为密闭型的旋转式压缩机，利用通过逆变器以任意的转速驱动的DC无刷电动机，使旋转活塞旋转，压缩制冷剂。从制冷剂出口管118向压缩机111吸入的制冷剂在压缩机111中被压缩，送到压缩机111的密闭壳内，冷却电动机部后被排出。

因此，压缩机111的排出温度与制冷剂的最高温度大致相等，如果看到排出温度传感器122的输出，就能推测压缩机内部的温度。

压缩机111的内部温度上升时，产生树脂材料、冷冻机油的劣化、构成电动机转子的磁性体的减磁等问题。

而且，通过使用的材料，决定排出温度的上限，例如如果电动机的卷线所使用的绝缘材料为E种，则允许温度为120℃，优选排出温度被控制在110℃以下。

另一方面，作为制冷剂使用的R32的物性方面，具有排出温度相比R22、R410A上升的特性。

例如，从压缩机的吸入的饱和温度为10℃、加热度为5K的状态，进行理想的隔热压缩，压缩到饱和温度45℃的状态时，排出温度在R22和R410A的情况下为约65℃，在R32的情况下为约76℃。

实际上，进行混入（drop-in）试验的结果为，在得到相同的供冷能力的运转中，相对于R410A的排出温度，R32的排出温度大致高10℃左右。

因此，使用R32的装置，与使用R410A的装置相比，容易使排出温度上升，所以为了确保可靠性，需要降低排出温度的技术。

如现有例的说明，已知如果增加膨胀阀114的开度，使压缩机111的转速下降，则排出温度降低。但是，如果使压缩机111的转速降低，则空气调节机的能力降低。

另外，在打开现有的膨胀阀的方法中，蓄存器基本为积存液体制冷剂的结构，液体制冷剂的返回口在制冷剂出口管下部只有1个小孔，为了使排出温度降低，使制冷剂成为湿状态，需要蓄积大量的液体制冷剂，对压头差下功夫。但是，这使循环中的制冷剂不足，能力降低。

另外，在现有技术中，已知有构成喷射循环（Injectioncycle），从紧靠着膨胀阀的前方或后方向蓄存器设置具有调整阀的旁路，使液体制冷剂返回，使排出温度降低的技术，但装置的成本增大。

因此，在实施方式1所示的空气调节机中，在蓄存器117的制冷剂出口管118，在铅垂方向的不同高度设置有多个小孔119，蓄存器117内的液体制冷剂的液面上升时，返液量增大，能够减少液体制冷剂的蓄积量。其结果，通过蓄积液体制冷剂，能够防止性能降低。

另一方面，排出温度偏离最适值时，性能降低。因此，增大小孔的直径，增加返液量时，流入蓄存器内的制冷剂的湿度变动受到排出温度影响，所以需要将排出温度的平均值设定得较低，引起性能的降低。因此，优选在铅垂方向的不同高度设置多个小孔119，调整返液。

进一步而言，实施方式1所示的蓄存器117构成为，在下部的小孔119的周围如蓄存器挤压部117S所示的那样被挤压，使小孔119周围的空间缩小，在积存液体制冷剂时，以少量产生压头差。由此，将用于调整返液量的液体制冷剂蓄积量控制在最小限度，能够使性能的降低成为最小。

另外，控制装置125由室外热交换温度传感器123和室内热交换温度传感器124的输出算出的最适排出温度如果为上限温度（例如，110℃）以下，将最适排出温度作为目标值，调整膨胀阀114的开度，如果超过上限温度，将上限温度作为目标值，调整膨胀阀114的开度。由此，能够确保可靠性，并且能够实现最优的性能。

如上所述，实施方式1的空气调节机能够不引起成本的增大、性能的降低、抑制压缩机的温度上升，且以高的可靠性而使用全球变暖系数小的R32，通过提供环境负荷小的装置。

另外，在实施方式1中，表示了进行供冷的空气调节机，但是在进行供暖或供冷供暖的装置中，本发明也能发挥上述效果。在该情况下，室内热交换器、室外热交换器通过供暖、供冷，作为进行动作的功能，将冷凝器和蒸发器相互转换。

另外，图1中的制冷剂出口管118的基本形状为直管，但也可以为U形管形状，如果在铅垂方向以不同的高度设置小孔，能够得到同样的效果。

产业上的利用可能性

如上所述，本发明的制冷循环装置能够不引起成本的增大、性能的降低、抑制压缩机的温度上升，且以高的可靠性而使用全球变暖系数小的制冷剂，能够提供一种环境负荷小的装置。另外，不只空气调节机，如果广泛用于分体型的陈列柜、冷藏库等，也能发挥效果。

附图符号说明

100室外机

101室内机

111压缩机

112室外热交换器

113室外送风机

114膨胀阀

115室内热交换器

116室内送风机

117蓄存器

117S蓄存器挤压部

118制冷剂出口管

119小孔

122排出温度传感器

123室外热交换温度传感器

124室内热交换温度传感器

125控制装置

126液体侧连接配管

127气体侧连接配管

Claims (3)

1.一种制冷循环装置，其特征在于：

通过连接压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器、蓄存器而构成，使制冷剂循环，

所述蓄存器配置在所述压缩机的制冷剂吸入口的前方且紧靠着所述压缩机的制冷剂吸入口，

所述蓄存器在其内部设置有：

设置于上部的开口；

设置于下部的在铅垂方向上高度位置不同的多个小孔；

设置在所述蓄存器内的制冷剂出口管；和

设置在所述多个小孔的周围，具有收缩得比所述蓄存器的外径小的直径的蓄存器挤压部，

对于所述蓄存器内的液体制冷剂的量的变化，利用所述蓄存器挤压部使液面的高度变化的幅度增大，将所述蓄存器内的液体制冷剂导入到所述压缩机，并且

基于所述压缩机的排出制冷剂温度，调整所述膨胀阀的开度。

2.如权利要求1所述的制冷循环装置，其特征在于：

控制膨胀阀，以使得所述压缩机的制冷剂排出温度不超过规定的上限值。

3.如权利要求1或2所述的制冷循环装置，其特征在于：

所述制冷剂是全球变暖系数为750以下的制冷剂。