CN105378393A - 制冷装置 - Google Patents

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Abstract

制冷装置(100)具备蒸发器等容器(11)、压缩机(12)、热交换循环路(4)以及蓄热流路(6)。热交换循环路(4)是具有热交换器(20)且使制冷剂液经由热交换器(20)地循环的循环路。蓄热流路(6)是在用于在容器(11)中蓄热的蓄热运转中使用的流路，并且该蓄热流路(6)构成为，使从容器(11)流出的制冷剂液不经由热交换器(20)地返回至容器(11)。

Description

制冷装置
技术领域
本发明涉及制冷装置。
背景技术
作为采用了冰蓄冷的制冷装置，公知使用氟利昂制冷剂或者代替氟利昂制冷剂的制冷装置。但是，这些制冷剂会导致臭氧层的破坏、地球变暖等问题。文献1中记载有使用水作为对地球环境的负担极小的制冷剂的制冷装置。
如图8所示，文献1的制冷装置300由水制冷剂涡轮制冰机、蓄冰/除冰设备构成。水制冷剂涡轮制冰机构成为包括压缩机、蒸发器、冷凝器、冰浆泵等。蓄冰/除冰设备由冰蓄冷槽、除冰泵等构成。在蓄冰运转时，利用蒸发器生成的冰浆通过冰浆泵被搬运至冰蓄冷槽并积蓄。在制冷运转时，冰蓄冷槽的冷水通过除冰泵被搬运，用作制冷用冷能源。
在先技术文献
非专利文献
非专利文献1：ELECTRO-HEAT，27卷4号(2006)，30-37页
发明概要
发明要解决的问题
文献1的制冷装置300与普通的涡轮制冷机比较，能够减少运行成本。相反，由于需要冰蓄冷槽、冰浆泵等附带设备，因此生产成本(initialcost)增加。
发明内容
鉴于上述情况，本发明的目的在于减少制冷装置的部件数量以及生产成本。
用于解决课题的手段
即，本发明涉及一种制冷装置，具备：
容器，其利用制冷剂的潜热在内部蓄热；
压缩机，其与所述容器连接，使所述制冷剂的潜热产生；
热交换循环路，其具有热交换器、将所述热交换器的入口与所述容器连接的输送流路、以及将所述热交换器的出口与所述容器连接的返回流路，并且所述热交换循环路使积存于所述容器中的制冷剂液经由所述热交换器进行循环；
蓄热流路，其是在用于在所述容器中蓄热的蓄热运转中使用的流路，并且该蓄热流路构成为将所述输送流路与所述返回流路连接，以使得从所述容器流出的所述制冷剂液不经由所述热交换器地向所述容器返回；以及
流路切换机构，其选择所述热交换循环路与所述蓄热流路中的任一者，来作为供从所述蒸发器流出的所述制冷剂液流动的流路。
发明效果
根据上述技术，能够减少制冷装置的部件数量以及生产成本。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的制冷装置的构成图。
图2是变形例1的制冷装置的构成图。
图3是变形例2的制冷装置的构成图。
图4是变形例3的制冷装置的构成图。
图5是变形例4的制冷装置的构成图。
图6是参考例1的制冷装置的构成图。
图7是本发明的第二实施方式的制冷装置的构成图。
图8是以往的制冷装置的构成图。
具体实施方式
本发明的第一方式提供一种制冷装置，具备：
容器，其利用制冷剂的潜热在内部蓄热；
压缩机，其与所述容器连接，使所述制冷剂的潜热产生；
热交换循环路，其具有热交换器、将所述热交换器的入口与所述容器连接的输送流路、以及将所述热交换器的出口与所述容器连接的返回流路，并且所述热交换循环路使积存于所述容器中的制冷剂液经由所述热交换器进行循环；
蓄热流路，其是在用于在所述容器中蓄热的蓄热运转中使用的流路，并且该蓄热流路构成为将所述输送流路与所述返回流路连接，以使得从所述容器流出的所述制冷剂液不经由所述热交换器地向所述容器返回；以及
流路切换机构，其选择所述热交换循环路与所述蓄热流路中的任一者，来作为供从所述蒸发器流出的所述制冷剂液流动的流路。
在所述的制冷装置中，在容器的内部积蓄热量(包括冷能)。积存于容器的制冷剂液在热交换循环路中在容器与热交换器之间循环。在热交换器中，发挥冷却或者加热能力。这样，根据第一方式的制冷装置，由于容器也承担蓄热槽的作用，因此能够省略蓄热槽。因此，能够减少制冷装置的部件数量以及生产成本。
本发明的第二方式提供一种制冷装置，在第一方式的基础上构成为，所述容器是积存所述制冷剂液的蒸发器，所述压缩机通过从所述蒸发器吸入制冷剂蒸气而使积存于所述蒸发器的所述制冷剂液蒸发，并对从所述蒸发器吸入的所述制冷剂蒸气进行压缩，所述蓄热流路是在用于利用所述制冷剂液的蒸发潜热而在所述蒸发器中积蓄冷能的蓄冷运转中使用的蓄冷流路。根据第二方式，在蒸发器中积蓄冷能。能够使用所积蓄的冷能对对象物(室内的空气等)进行冷却。
本公开的第三方式提供一种制冷装置，在第二方式的基础上构成为，所述压缩机通过从所述蒸发器吸入所述制冷剂蒸气而使积存于所述蒸发器的所述制冷剂液在所述蒸发器的内部凝固，在所述蓄冷运转中，向所述蒸发器的内部积蓄固体的所述制冷剂。根据第三方式，固体的制冷剂在蒸发器中积蓄。积存于蒸发器的残余的制冷剂液通过固体的制冷剂而被冷却。该被冷却后的制冷剂液在热交换循环路中在蒸发器与热交换器之间循环。在热交换器中，发挥冷却能力。这样，根据第三方式的制冷装置，蒸发器也承担蓄冷槽的作用，因此能够省略蓄冷槽。因此，能够减少制冷装置的部件数量以及生产成本。特别是，根据第三方式，由于向蒸发器的内部积蓄固体的制冷剂，因此能够实现高蓄冷密度。
本发明的第四方式提供一种制冷剂装置，在第一～第三方式中的任一项的基础上构成为，所述热交换循环路具有与所述容器连接的上游端，所述蓄热流路是以使从所述容器流出的所述制冷剂液绕过所述热交换器而返回至所述容器的方式在所述热交换器的所述入口与所述热交换循环路的所述上游端之间从所述热交换循环路分支的流路。通过使制冷剂液以绕过热交换器的方式在蓄热流路中流动，由此能够减少制冷剂液的压力损失。通过采用流路切换机构，能够使制冷剂液选择性地向所希望的流路流动，因此能够可靠地切换运转模式。
本发明的第五方式提供一种制冷装置，在第四方式的基础上构成为，所述流路切换机构包括设置在所述热交换循环路与所述蓄热流路与的分支点的三通阀。从抑制部件数量的增加的观点出发，优选使用三通阀。
本发明的第六方式提供一种制冷装置，在第四方式的基础上构成为，所述流路切换机构包括：在比所述热交换循环路与所述蓄热流路的分支点更靠近所述热交换器的位置设置于所述热交换循环路上的开闭阀、以及设置于所述蓄热流路上的其他开闭阀。开闭阀比三通阀低价，可靠性也高。特别是，在制冷装置以比大气压低的压力条件进行运转的情况下，从进一步提高可靠性的观点出发，优选使用开闭阀。
本发明的第七方式提供一种制冷装置，在第一～第六方式中的任一项的基础上构成为，经由所述热交换循环路或者所述蓄热流路而返回至所述容器的所述制冷剂液在所述容器的内部从上向下浇注。若这样做，能够高效地进行制冷剂的蒸发或者冷凝。例如，即便在蒸发器的内部积蓄了足够量的固体的制冷剂，制冷剂液也能逐渐浇注到所积蓄的固体的制冷剂之上。因此，持续确保固体的制冷剂的生成所需的气液界面。
本发明的第八方式提供一种制冷装置，在第二或者第三方式的基础上构成为，该制冷装置还具备：泵，其将积存于所述蒸发器中的所述制冷剂液吸入及排出；以及控制装置，其以选择性地实施解冻运转和跟进运转的方式控制所述泵以及所述压缩机，在所述解冻运转中，使所述压缩机的运转停止，并使所述制冷剂液经由所述热交换器地在所述热交换循环路中循环，在所述跟进运转中，一边通过使所述压缩机运转而对积存于所述蒸发器中的所述制冷剂液进行冷却，一边使所述制冷剂液经由所述热交换器地在所述热交换循环路中循环。通过控制装置的动作，能够使制冷装置以适当的运转模式运转。
本发明的第九方式提供一种制冷装置，在第八方式的基础上构成为，所述控制装置还以选择性地实施蓄冷运转的方式控制所述泵以及所述压缩机，在所述蓄冷运转中，一边通过使所述压缩机运转而在所述蒸发器的内部使所述制冷剂液冷却以及凝固，一边使所述制冷剂液经由所述蓄冷流路地循环。通过控制装置的动作，能够使制冷装置以适当的运转模式运转。
本发明的第十方式提供一种制冷装置，在第二或者第三方式的基础上构成为，还具备吸热循环路，该吸热循环路具有对利用所述热交换器冷却后的热介质进行加热的吸热用热交换器，并且使所述热介质经由所述吸热用热交换器进行循环。通过采用吸热循环路，能够缩短热交换循环路的全长。这对于制冷装置在比大气压低的压力条件下运转的情况是有意义的。
本发明的第十一方式提供一种制冷装置，在第十方式的基础上构成为，所述吸热用热交换器是为了进行室内的制冷而应配置于所述室内的室内热交换器。吸热循环路相对于热交换循环路独立。因此，对于使吸热循环路的流路从室外向室内延长的情况而言，在技术上没有困难，吸热用热交换器适于用于进行室内的制冷的室内热交换器。
本发明的第十二方式提供一种制冷装置，在第二或者第三方式的基础上构成为，所述制冷装置还具备：冷凝器，其使通过所述压缩机进行压缩后的所述制冷剂蒸气冷凝；以及散热循环路，其具有散热用热交换器，该散热用热交换器对积存于所述冷凝器的所述制冷剂液或者利用所述冷凝器加热后的其他热介质进行冷却，且所述散热循环路经由所述散热用热交换器使所述制冷剂液或者所述其他热介质循环。通过采用冷凝器以及散热循环路，能够将压缩机的排出压力设定为与大气压相比足够低的压力，因此压缩机的做功大幅减少，制冷装置的效率也提高。
本发明的第十三方式提供一种制冷装置，在第一～第十二方式的任一项的基础上构成为，还具备配置于所述容器的内部的蓄热材料，所述蓄热体包括具有与所述制冷剂的熔点不同的熔点的潜热蓄热材料。根据第十三方式，能够利用制冷剂的蒸发潜热或者冷凝潜热在蓄热体中积蓄热能或者冷能。
本发明的第十四方式提供一种制冷装置，在第一方式的基础上构成为，所述容器是使通过所述压缩机进行压缩后的所述制冷剂蒸气冷凝的冷凝器，所述蓄热流路在利用所述制冷剂液的冷凝潜热向所述冷凝器积蓄热能的蓄热运转中使用。根据第十四方式，在冷凝器中积蓄热能。能够使用所积蓄的热能加热对象物(室内的空气等)。
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，并不通过以下的实施方式限定本发明。另外，在本说明书中，“蓄热”一词用作积蓄热能以及积蓄冷能这两个含义。
(第一实施方式)
如图1所示，本实施方式的制冷装置100具备主回路2、散热循环路3、热交换循环路4、吸热循环路5、蓄冷流路6(蓄热流路)以及控制装置24。散热循环路3的两端与主回路2连接。热交换循环路4的两端也与主回路2连接。
在主回路2、散热循环路3、热交换循环路4以及蓄冷流路6中，填充有常温(日本工业标准：20℃±15℃/JISZ8703)下的饱和蒸气压为负压(绝对压下比大气压低的压力)的制冷剂。作为常温下的饱和蒸气压为负压的制冷剂，能够列举出包含水、乙醇或者乙醚作为主成分的制冷剂。“主成分”表示以质量比的角度含有最多的成分。也可以使用包括多种制冷剂的混合制冷剂。在制冷装置100运转时，制冷剂的压力例如在主回路2的全部位置低于大气压。
主回路2是使制冷剂循环的回路，包括蒸发器11、压缩机12、冷凝器13以及流路2a～2c。蒸发器11、压缩机12以及冷凝器13通过流路2a～2c而连接成环状。蒸发器11以及冷凝器13通过流路2c而连接。详细而言，蒸发器11的底部与冷凝器13的底部通过流路2c而连接。流路2c是用于使积存于冷凝器13的制冷剂液返回至蒸发器11的制冷剂返回路。在制冷剂返回路中也可以设置有毛细管、膨胀阀等减压机构。流路2a～2c分别通过一个或者多个配管(制冷剂管)形成。后述的流路3a～3d、流路4a～4d以及流路5a～5c也相同。
压缩机12通过流路2a与蒸发器11连接，通过流路2b与冷凝器13连接。压缩机12从蒸发器11将大致饱和状态的制冷剂蒸气吸入并压缩。高温以及过热状态的制冷剂蒸气从压缩机12朝向冷凝器13排出。压缩机12可以是容积型压缩机，也可以是速度型压缩机。也可以通过串联或者并联连接的多个压缩机来构成压缩机12。在作为压缩机12使用串联连接的多个压缩机的情况下，也可以在各压缩机之间设置冷却制冷剂蒸气的中间冷却器。中间冷却器可以是空冷式，也可以是水冷式。若设置有中间冷却器，则能够减少压缩做功，故而制冷装置100的效率提高。另外，由于压缩机12的排出温度降低，因此压缩机12的可靠性也增高。
蒸发器11例如通过具有隔热性的耐压容器(真空容器)形成。在本实施方式中，蒸发器11不仅承担积存制冷剂液的作用，还承担蓄冷槽(典型地说是蓄冰槽)的作用。在蒸发器11上连接有热交换循环路4的上游端以及下游端。详细而言，在蒸发器11的上部连接有热交换循环路4的下游端，在蒸发器11的底部连接有热交换循环路4的上游端。蒸发器11构成为，从热交换循环路4返回至蒸发器11的制冷剂液在蒸发器11的内部空间流下。制冷剂液也可以以喷雾的方式从热交换循环路4的下游端喷向蒸发器11的内部空间。从热交换循环路4的下游端排出的制冷剂液通过压缩机12的减压作用而蒸发。在制冷剂的一部分气化时，剩余的制冷剂(制冷剂液)通过蒸发潜热而直接被冷却。当蒸发器11的内部的温度低于制冷剂的凝固温度时，积存于蒸发器11的制冷剂液的一部分在蒸发器11的内部凝固。由此，固体的制冷剂(例如冰)积蓄在蒸发器11中。换言之，利用制冷剂的潜热(制冷剂液的蒸发潜热)在蒸发器11的内部积蓄冷能。压缩机12使制冷剂的潜热产生。
特别是，在本实施方式中，热交换循环路4的下游端位于蒸发器12的上部，在热交换循环路4中循环而返回至蒸发器11的制冷剂液在蒸发器11的内部从上向下浇注。若是这样做，即便在蒸发器11的内部积蓄了足够量的固体的制冷剂，制冷剂液也会逐渐浇注到积蓄的固体的制冷剂之上。因此，持续确保固体的制冷剂的生成所需的气液界面。
在蒸发器11的内部也可以设置有填充物，该填充物用于从由热交换循环路4的下游端排出的制冷剂液形成液膜。作为填充物，规则填充材料以及不规则填充材料均能够使用。作为规则填充材料，能够使用通过将具有波板状表面的多个板层叠而得到的规则填充材料。作为不规则填充材料，能够使用通过不规则地组合中空且筒状的多个构造物而得到的不规则填充材料。
在蒸发器11的下部设置有过滤器11a。能够通过过滤器11a防止固体的制冷剂被吸入到热交换循环路4。过滤器11a的例子是利用金属、树脂等耐腐蚀性材料制作的网。虽然有存在冰糕(sherbet)状的固体的制冷剂的可能性，但是在比过滤器11a靠下的位置大体上仅积存有制冷剂液。热交换循环路4的上游端(入口)在铅垂方向上位于比过滤器11a靠下的位置。根据这样的位置关系，能够选择性地仅将制冷剂液供给至热交换循环路4。为了防止热交换循环路4的入口被固体的制冷剂堵塞，也可以在蒸发器11的底部(例如比过滤器11a靠下的位置)设置用于搅拌所积存的制冷剂液的搅拌机。需要说明的是，流路2a的入口在铅垂方向上位于比热交换循环路4的下游端靠上的位置。由此，能够防止制冷剂液被压缩机12直接吸入。
冷凝器13例如通过具有隔热性的耐压容器(真空容器)形成。冷凝器13承担使通过压缩机11压缩后的制冷剂蒸气冷凝的作用。在冷凝器13上连接有散热循环路3的上游端以及下游端。详细而言，在冷凝器13的上部连接有散热循环路3的下游端，在冷凝器13的底部连接有散热循环路3的上游端。冷凝器13构成为，从散热循环路3返回至冷凝器13的制冷剂液在冷凝器13的内部空间流下。从压缩机11排出的过热状态的制冷剂蒸气与在蒸发器11的内部空间流下的制冷剂液直接接触而冷凝。在制冷剂蒸气液化时，向在蒸发器11的内部空间流下的制冷剂液赋予潜热。由此，生成高温的制冷剂液。换句话说，利用制冷剂液的冷凝潜热向冷凝器13积蓄热能。制冷剂液也可以以喷雾的方式从散热循环路3的下游端喷向冷凝器13的内部空间。在冷凝器13的内部也可以配置有与蒸发器11相同的填充物。
散热循环路3由泵15、室外热交换器14(散热用热交换器)以及流路3a～3c形成。积存于冷凝器13的制冷剂液通过泵15的动作而经由室外热交换器14地在散热循环路3中循环。制冷剂液在室外热交换器14中向外部空气散热而被冷却。作为室外热交换器14，能够适当地使用具备送风机的翅片管热交换器。作为室外热交换器14，也可以使用板式热交换器。例如，能够利用从冷却塔供给至板式热交换器的冷水对制冷剂液进行冷却。泵15可以是容积型泵，也可以是速度型泵。从抑制气泡的产生的观点出发，优选在铅垂方向上的比冷凝器13靠下的位置配置泵15。作为泵15，也可以使用串联或者并联连接的多个泵。
如后所述，若将与吸入到压缩机12的制冷剂蒸气相当的量的制冷剂依次向蒸发器11供给，则也能够省略冷凝器13、散热循环路3以及流路2c。但是，通过采用冷凝器13、散热循环路3以及流路2c，能够将压缩机12的排出压力设定为与大气压相比足够低的压力，因此压缩机12的做功大幅减少，制冷装置100的效率也提高。
需要说明的是，冷凝器13不必一定是直接接触式的热交换器，也可以是间接式的热交换器。在这种情况下，在冷凝器13的内部被加热后的热介质在散热循环路3中循环，在室外热交换器14中被冷却。作为热介质，能够使用水、乙二醇、它们的混合物等。此外，冷凝器13也可以利用喷射器以及提取容器构成。喷射器承担使用被压缩机12压缩后的制冷剂蒸气与从室外热交换器14流出的制冷剂液生成制冷剂混合物的作用。提取容器承担从喷射器接受制冷剂混合物并从制冷剂混合物提取制冷剂液的作用。
热交换循环路4由泵16、热交换器20以及流路4a～4d形成。在热交换循环路4中配置有三通阀17。热交换循环路4是使积存于蒸发器11的制冷剂液经由热交换器20地循环的循环路。如后所述，通过使用热交换循环路4，能够选择性地实施制冷运转(解冻运转)与跟进运转。流路4a～4c形成将热交换器20的入口与蒸发器11(详细而言是蒸发器11的下部)连接的输送流路。流路4d形成将热交换器20的出口与蒸发器11(详细而言是蒸发器11的上部)连接的返回流路。蓄冷流路6将输送流路与返回流路连接。
泵16将积存于蒸发器11的制冷剂液吸入及排出。如之前说明那样，由于向热交换循环路4大体上仅供给制冷剂液，因此不需要泵16是特殊的泵(例如浆液泵)。这有助于制冷装置100的成本的减少。泵16可以是容积型泵，也可以是速度型泵。从抑制气泡的产生的观点出发，优选在铅垂方向上的比蒸发器11靠下的位置配置泵16。作为泵16，也可以使用串联或者并联连接的多个泵。
从泵16排出的制冷剂液通过三通阀17的动作而选择性地向热交换器20以及蓄冷流路6中的任一者供给。即，三通阀17承担作为切换制冷剂液的流路的流路切换机构的作用。流路切换机构选择热交换循环路4与蓄热流路6中的任一者，来作为供从蒸发器11流出的制冷剂液流动的流路。热交换器20例如是板式热交换器。
蓄冷流路6是在用于在蒸发器11中积蓄固体的制冷剂的蓄冷运转中使用的流路。蓄冷流路6构成为使从蒸发器11流出的制冷剂液不经由热交换器20地返回蒸发器11。在本实施方式中，蓄冷流路6在热交换循环路4的上游端与热交换器20的入口之间从热交换循环路4分支，以使得从蒸发器11流出的制冷剂液绕过热交换器20返回至蒸发器11。作为流路切换机构的三通阀17承担选择热交换循环路4与蓄冷流路6中的任一者来作为供从蒸发器11流出的制冷剂液流动的流路的作用。换言之，三通阀17用于对从蒸发器11流出的制冷剂液供给至热交换器20的运转模式(制冷运转或者跟进运转、以及从蒸发器11流出的制冷剂液供给至蓄冷流路6的运转模式(蓄冷运转)进行相互切换。通过以绕过热交换器20的方式使制冷剂液向蓄冷流路6流动，能够减少制冷剂液的压力损失。通过采用三通阀17等流路切换机构，能够使制冷剂液选择性地流向所希望的流路，故而能够可靠地切换运转模式。
在本实施方式中，作为流路切换机构，使用设置在热交换循环路4与蓄冷流路6的分支点处的三通阀17。如后所述，三通阀17能够用两个开闭阀代替。但是，从抑制部件数量的增加的观点出发，优选使用三通阀17。
在本实施方式中，蓄冷流路6在泵16的出口与热交换器20的入口之间从热交换循环路4分支。在该位置存在分支点的情况下，能够利用一个泵16选择性地向蓄冷流路6以及热交换器20供给制冷剂液。这有助于泵的台数的减少，进而有助于制冷装置100的成本的减少。当然，也可以在蓄冷流路6以及热交换循环路4中分别设置专用的泵。
在本实施方式中，蓄冷流路6在热交换器20的出口与热交换循环路4的下游端之间向热交换循环路4合流。根据这样的结构，能够缩短热交换循环路4以及蓄冷流路6的合计长度。但是，蓄冷流路6的下游端也可以与蒸发器11直接连接。
吸热循环路5由泵18、负荷侧热交换器19(吸热用热交换器)以及流路5a～5c形成。吸热循环路5的上游端以及下游端分别与热交换器20连接。在吸热循环路5中填充有盐水等液体的热介质。盐水的典型例是乙二醇水溶液。通过泵18的动作，热介质经由负荷侧热交换器19以及热交换器20在吸热循环路5中循环。热介质在热交换器20中向制冷剂散热而被冷却。通过热交换器20冷却后的热介质在负荷侧热交换器19中被加热。作为负荷侧热交换器19，能够适当地使用具备送风机的翅片管热交换器。负荷侧热交换器19也可以是使用辐射的放射板。负荷侧热交换器19可以是为了进行室内的制冷而应配置在室内的室内热交换器。泵18可以是容积型泵，也可以是速度型泵。作为泵18，也可以使用串联或者并联连接的多个泵。
根据吸热循环路5，能够缩短热交换循环路4的全长(流路4a～4d的合计长度)。这在制冷装置100在比大气压低的压力条件下运转的情况下是有意义的。另一方面，吸热循环路5是供盐水等液体的热介质循环的循环路，相对于热交换循环路4、主回路2以及散热循环路3独立。因此，对于使吸热循环路5的流路5a、5b从室外向室内延长的情况而言，不存在技术上的困难，负荷侧热交换器19适合于用于进行室内的制冷的室内热交换器。
控制装置24控制压缩机12、泵15、泵16、泵18以及三通阀17。作为控制装置24，能够使用包括A/D转换电路、输入输出电路、运算电路、存储装置等的DSP(数字信号处理器：DigitalSignalProcessor)。在控制装置24中存储有用于使制冷装置100适当运转的程序。
制冷装置100还具备蓄冷传感器22。在本实施方式中，蓄冷传感器22是温度传感器，配置在蒸发器11的内部，以便测定积存于蒸发器11中的制冷剂液的温度。详细而言，蓄冷传感器22配置在比过滤器11a靠下的位置。在蒸发器11中积蓄有固体的制冷剂时，蓄冷传感器22的检测值表示制冷剂的熔点附近的温度。当固体的制冷剂全部溶化时，制冷剂液的温度上升，因此蓄冷传感器22的检测值表示比制冷剂的熔点高的温度。当蓄冷传感器22被固体的制冷剂覆盖那样程度地有过量的固体的制冷剂积蓄于蒸发器11的情况下，蓄冷传感器22的检测值表示比制冷剂的熔点低的温度。这样，通过监视基于蓄冷传感器22的检测温度，能够告知蒸发器11中的状况。
蓄冷传感器22的输出信号输入至控制装置24。控制装置24能够根据蓄冷传感器22的检测结果从某一运转模式向另一运转模式切换运转模式。另外，控制装置24还能够根据蓄冷传感器22的检测结果使制冷装置100的运转停止。
接下来，对制冷装置100的运转进行说明。
制冷装置100在蓄冷运转、制冷运转(解冻运转)以及跟进运转中的任一模式下运转。一般来说，在夜间实施蓄冷运转，在白天实施制冷运转。蓄冷运转是一边通过使压缩机12运转而在蒸发器11的内部使制冷剂液冷却以及凝固，一边经由蓄冷流路6使制冷剂液循环的运转。制冷运转是使压缩机12的运转停止并使制冷剂液经由热交换器20地在热交换循环路4中循环的运转。跟进运转是一边通过使压缩机12运转而对积存于蒸发器11中的制冷剂液进行冷却，一边使制冷剂液经由热交换器20地在热交换循环路4中循环的运转。控制装置24以选择性地实施蓄冷运转、制冷运转以及跟进运转的方式控制泵15、泵16、泵18、三通阀17以及压缩机12。通过控制装置24的动作，能够使制冷装置100在适当的运转模式下运转。
(蓄冷运转)
在蓄冷运转中，向蒸发器11积蓄固体的制冷剂。在蓄冷运转中，压缩机12、泵15以及泵16运转。三通阀17设定为，使从泵16排出的制冷剂液绕过热交换器20而在蓄冷流路6中流动的状态。由于制冷剂液绕过热交换器20而在蓄冷流路6中流动，因此能够减少制冷剂液的压力损失。换句话说，能够减少泵16所需的动力，进而制冷装置100的效率提高。压缩机12的转速被调节为，使蒸发器11的内部的温度达到制冷剂的熔点以下(例如0℃以下)。制冷剂液在蒸发器11的内部凝固，积蓄与制冷剂的潜热(以及显热)相当的制冷能力。蓄冷运转例如在压缩机12的运转时间达到设定时间的情况下结束。也可以根据蓄冷传感器22的检测结果判断是否应使蓄冷运转结束。
(制冷运转)
在制冷运转中，使用通过积蓄于蒸发器11中的固体的制冷剂溶化而得到的低温的制冷剂液对室内的空气进行冷却。在制冷运转中，泵16以及泵18运转。三通阀17设定为，使从泵16排出的制冷剂液经由热交换器20地在热交换循环路4中循环的状态。固体的制冷剂在蒸发器11的内部溶化，由此生成低温的制冷剂液。低温的制冷剂液通过泵16被搬运至热交换器20，对吸热循环路5中的热介质(例如盐水)进行冷却。利用热交换器20冷却后的热介质通过泵18被搬运至负荷侧热交换器19，从室内的空气夺取热量。由此，室内的温度下降。在积存于蒸发器11中的制冷剂液的温度达到规定温度(例如4℃)之前，选择制冷运转。如之前说明那样，积存于蒸发器11中的制冷剂液的温度通过蓄冷传感器22进行检测。
需要说明的是，作为用于判断是否应使制冷运转结束的指标，也可以代替积存于蒸发器11的制冷剂液的温度而使用其他温度。例如，能够将从蒸发器11的制冷剂液出口到热交换器20的入口的流路4a～4c中的制冷剂液的温度、或者形成流路4a～4c的制冷剂管的温度用作上述指标。根据情况不同，也可以将从吸热循环路5的上游端到负荷侧热交换器19的入口的流路5a、5b中的热介质的温度用作上述指标。此外，也可以根据上述的温度推断积存于蒸发器11的制冷剂液的温度，将推断出的温度用作上述指标。
(跟进运转)
在跟进运转中，压缩机12、泵15、泵16以及泵18运转。三通阀17设定为，使从泵16排出的制冷剂液经由热交换器20地在热交换循环路4中循环的状态。在存在制冷负荷，并且积存于蒸发器11的制冷剂液的温度在规定温度(例如4℃)以上的情况下，作为制冷循环装置100的运转模式而选择跟进运转。“存在制冷负荷的情况”表示需要继续进行制冷的情况。在跟进运转中，压缩机12的转速被调节为，使积存于蒸发器11的制冷剂液的温度接近规定温度(例如4℃)。当然，也可以代替积存于蒸发器11的制冷剂液的温度，使用之前说明的其他温度进行压缩机12的控制。
需要说明的是，在实施制冷运转时，积存于蒸发器11的制冷剂液的温度上升而达到规定温度(例如4℃)的情况下，使制冷运转结束，使压缩机12起动，由此能够实施跟进运转。即，运转模式从制冷运转向跟进运转切换。
如上，根据本实施方式的制冷装置100，与图8所示的以往的制冷装置300比较，能够减少一套蓄冰/除冰设备以及一台泵。另外，用于搬运固体的制冷剂的浆液泵不是必须的。因此，能够期待减少部件数量所带来的制冷循环装置100的成本的减少。
以下，对制冷装置的几个变形例进行说明。对图1所示的制冷装置100与各变形例共用的要素标注相同的附图标记，省略它们的说明。即，与制冷装置100相关的说明只要技术方面没有矛盾，也能应用于以下变形例。
(变形例1)
如图2所示，作为切换运转模式时使用的流路切换机构，本变形例的制冷装置102代替三通阀17而具备开闭阀26、28。一方的开闭阀26在比热交换循环路4与蓄冷流路6的分支点P靠近热交换器20的位置设置于热交换循环路4。在本实施方式中，在比分支点P靠下游侧的位置，在将泵16的出口与热交换器20的入口连接的流路4b中设置有开闭阀26。另一方的开闭阀28设置于蓄冷流路6。在上述的位置设置有开闭阀26、28的情况下，通过在热交换循环路4中的比分支点P靠上游侧的位置配置泵16，能够实施全部的运转模式。另外，开闭阀比三通阀低价，可靠性也高。特别是，在制冷装置102以比大气压低的压力条件运转的情况下，从进一步提高可靠性的观点出发，优选使用开闭阀。
(变形例2)
如图3所示，本变形例的制冷装置104与图1所示的制冷装置100的不同之处在于，不具备吸热循环路5。即，能够将热交换循环路4的热交换器20用作室内热交换器。由于省略了吸热循环路5，本变形例在部件数量的观点方面是有利的。但是，作为用于尽量缩短真空工作线的手段，吸热循环路5是有效的。制冷装置104的其他构造与制冷装置100相同。
(变形例3)
如图4所示，本变形例的制冷装置106具备配置在蒸发器11的内部的多个蓄热体34。蓄热体34例如包括容器、及收容于容器中的潜热蓄热材料。作为容器，能够列举出利用复合膜制作的容器、利用树脂制作的胶囊等。潜热蓄热材料的熔点与制冷剂的熔点不同。在本变形例中，潜热蓄热材料的熔点比制冷剂的熔点高。例如，在制冷剂的熔点为0℃时，能够将在5～10℃的范围内具有熔点的潜热蓄热材料用于蓄热体34。根据本变形例，能够利用制冷剂的蒸发潜热冷却制冷剂液以及蓄冷体34，向蓄热体34积蓄冷能。特别是，根据本变形例，即使在积存于蒸发器11的制冷剂液的温度比制冷剂的熔点高的情况下，也能够使蓄热体34的潜热蓄热材料凝固。换句话说，能够提高制冷循环的低压侧的压力，减少压缩机12的做功量。另外，根据本变形例，能够根据需要改变蓄热体34的潜热蓄热材料的种类，因此制冷装置106的设计方面的自由度高。
(变形例4)
如图5所示，本变形例的制冷装置108与图1所示的制冷装置100的不同之处在于，不具备冷凝器13、散热循环路3以及流路2c。压缩机12的出口压力与大气压相等。换句话说，在制冷装置108中采用将压缩后的制冷剂蒸气放出至大气下的开放循环。代替作为制冷剂返回路的流路2c，用于向蒸发器11依次补给制冷剂液(例如水)的制冷剂补给路32与蒸发器11连接。
(参考例1)
如图6所示，参考例1的制冷装置110与参照图1～5说明的制冷装置100、102、104、106、108的不同之处在于，蓄冷流路6与热交换循环路4分离。蓄冷流路6(蓄热循环路)由泵30、流路6a以及流路6b形成。泵30是蓄冷流路6中专用的泵。蓄冷流路6的上游端与蒸发器11的底部连接，下游端与蒸发器11的上部连接。另一方面，热交换循环路4的构造除了省略三通阀17这一点之外如参照图1说明那样。泵16是热交换循环路4中专用的泵。这样，在本变形例中，蓄冷流路6不与热交换循环路4共用流路以及泵。根据本变形例，不需要三通阀、开闭阀等流路切换机构。
在热交换循环路4中循环而返回至蒸发器11的制冷剂液在蒸发器11的内部从上向下浇注。相同地，在蓄冷流路6(蓄冷循环路)中循环而返回至蒸发器11的制冷剂液也在蒸发器11的内部从上向下浇注。因此，本变形例的制冷装置106能够与之前说明的制冷装置100相同地以三个运转模式运转。
但是，蓄冷流路6也可以在比热交换器20靠下游侧的位置向热交换循环路4合流。即，蓄冷流路6的流路6b也可以与热交换循环路4的流路4c连接。在这种情况下，由于能够在蒸发器11的内部将用于使制冷剂液返回的流路一体化，因此，能够简化蒸发器11的内部的配管的构造。
以下，对本发明的第二实施方式进行说明。对第一实施方式与第二实施方式中共用的要素标注相同的附图标记，省略它们的说明。即，与第一实施方式相关的说明只要技术上没有矛盾，也能够应用于第二实施方式。
(第二实施方式)
如之前说明那样，第一实施方式的制冷装置100构成为，利用制冷剂的蒸发潜热向蒸发器11的内部积蓄热量(冷能)。与此相对，本实施方式的制冷装置200构成为，利用制冷剂的冷凝潜热向冷凝器13的内部积蓄热能。
如图7所示，在本实施方式中，散热循环路3由泵15、热交换器14(室内热交换器)以及流路3a～3d形成。在散热循环路3中配置有三通阀38。散热循环路3是经由热交换器14使积存于冷凝器13的制冷剂液循环的循环路。流路3a～3c形成有将热交换器14的入口与冷凝器13(详细而言是冷凝器13的下部)连接的输送流路。流路3d形成有将热交换器14的出口与冷凝器13(详细而言是冷凝器13的上部)连接的返回流路。输送流路以及返回流路通过蓄热流路40而连接。从泵15排出的制冷剂液通过三通阀38的动作选择性地供给至热交换器14以及蓄热流路40中的任一者。即，三通阀38承担作为切换制冷剂液的流路的流路切换机构的作用。
制冷装置200还具备蓄热传感器42。在本实施方式中，蓄热传感器42是温度传感器，配置在冷凝器13的内部，以便测定积存于冷凝器13中的制冷剂液的温度。
蓄热流路40是在用于向冷凝器13积蓄高温的制冷剂液的蓄热运转中使用的流路。蓄热流路40构成为，使从冷凝器13流出的制冷剂液不经由热交换器14而返回至冷凝器13。在本实施方式中，蓄热流路40在散热循环路3(热交换循环路)的上游端与热交换器14的入口之间从散热循环路3分支，以使得从冷凝器13流出的制冷剂液绕过热交换器14而返回至冷凝器13。作为流路切换机构的三通阀38承担选择散热循环路3与蓄热流路40中的任一者来作为供从冷凝器13流出的制冷剂液流动的流路的作用。换言之，三通阀38用于对从冷凝器13流出的制冷剂液向热交换器14供给的运转模式(供暖运转或者跟进运转)、以及从冷凝器13流出的制冷剂液向蓄热流路40供给的运转模式(蓄热运转)进行相互切换。通过使制冷剂液以绕过热交换器14的方式流向蓄热流路40，能够减少制冷剂液的压力损失。通过三通阀38等流路切换机构，能够使制冷剂液选择性地流向所希望的流路，因此能够可靠地切换运转模式。
在本实施方式中，作为流路切换机构，也使用在散热循环路3与蓄热流路40的分支点设置的三通阀38。如之前说明那样，三通阀38能够用两个开闭阀代替。
在本实施方式中，蓄热流路40在泵15的出口与热交换器14的入口之间从散热循环路3分支。在分支点位于这样的位置的情况下，能够利用一个泵15选择性地向蓄热流路40以及热交换器14供给制冷剂液。这有助于泵的台数的减少，进而有助于制冷装置200的成本的减少。当然，也可以在蓄热流路40以及散热循环路3中分别设置专用的泵。
在本实施方式中，蓄热流路40在热交换器14的出口与散热循环路3的下游端之间向散热循环路3合流。根据这样的结构，能够缩短散热循环路3以及蓄热流路40的合计长度。但是，蓄热流路40的下游端也可以与冷凝器13直接连接。
在冷凝器13的内部配置有多个蓄热体36。蓄热体36例如包括容器、以及收容于容器中的潜热蓄热材料。作为容器，能够列举出利用复合膜制作的容器、利用树脂制作的胶囊等。例如，能够将在40～50℃的范围具有熔点的潜热蓄热材料使用于蓄热体36。根据本实施方式，能够利用制冷剂的冷凝潜热对蓄热体36进行加热，向蓄热体36积蓄热能。另外，由于能够利用潜热蓄热材料的潜热，因此与仅利用制冷剂液的显热的情况比较，存在能够使冷凝器13小型化的可能性。但是，对于制冷装置200而言，蓄热体36不是必须的。也可以利用制冷剂的冷凝潜热向冷凝器13的内部积蓄高温的制冷剂液，利用制冷剂液的显热进行后述的供暖运转。
需要说明的是，与第一实施方式相同，在本实施方式中，也可以相对于散热循环路3单独地设置热交换循环路。
(蓄热运转)
在蓄热运转中，在冷凝器13中积蓄高温的制冷剂液。在蓄热运转中，压缩机12、泵15以及泵18运转。三通阀38设定为，使从泵15排出的制冷剂液绕过热交换器14而流向蓄热流路40的状态。由于制冷剂液绕过热交换器14而在蓄热流路40中流动，因此能够减少制冷剂液的压力损失。换句话说，能够减少泵15所需的动力，进而制冷装置200的效率提高。制冷剂蒸气在冷凝器13的内部冷凝，积蓄与制冷剂的冷凝潜热相当的加热能力。蓄热运转例如在压缩机12的运转时间达到设定时间的情况下结束。也可以根据蓄冷传感器42的检测结果来判断是否应使蓄热运转结束。
(供暖运转)
在供暖运转中，使用积蓄于冷凝器13的高温的制冷剂液以及蓄热体36对室内的空气进行加热。在供暖运转中，泵15运转。三通阀38设定为，使从泵15排出的制冷剂液经由热交换器14在散热循环路3中循环的状态。高温的制冷剂液通过泵15被搬运至热交换器14，对室内的空气进行加热。由此，室内的温度上升。在积存于冷凝器13中的制冷剂液的温度降至规定温度(例如35℃)以下之前，选择供暖运转。该规定温度可以是比使用于蓄热体36的潜热蓄热材料的熔点低的温度。换句话说，在供暖运转下，能够使用潜热蓄热材料的潜热。
需要说明的是，作为用于判断是否应使供暖运转结束的指标，也可以代替积存于冷凝器13的制冷剂液的温度而使用其他温度。例如，能够将从冷凝器13的制冷剂液出口到热交换器14的入口的流路3a～3c中的制冷剂液的温度、或者形成流路3a～3c的制冷剂管的温度用作上述指标。此外，也可以根据上述温度推断积存于冷凝器13的制冷剂液的温度，将推断出的温度用作上述指标。
(跟进运转)
在跟进运转中，压缩机12、泵15以及泵18运转。三通阀38设定为，使从泵15排出的制冷剂液经由热交换器14而在散热循环路3中循环的状态。在供暖负荷存在，并且积存于冷凝器13的制冷剂液的温度为规定温度(例如35℃)以下的情况下，作为制冷循环装置200的运转模式而选择跟进运转。“存在供暖负荷的情况”表示需要持续进行供暖的情况。
需要说明的是，在实施供暖运转时，在积存于冷凝器13的制冷剂液的温度降低而达到规定温度(例如35℃)以下的情况下，使供暖运转结束，使压缩机12起动，由此能够实施跟进运转。即，运转模式从供暖运转向跟进运转切换。
如上，根据本实施方式的制冷装置200，能够期待减少部件数量而带来的制冷循环装置200的成本的减少。
工业上的可利用性
本说明书公开的技术对于家庭用空调、商业用空调等空气调节装置是有用的。

Claims (14)

1.一种制冷装置，其中，具备：
容器，其利用制冷剂的潜热在内部蓄热；
压缩机，其与所述容器连接，使所述制冷剂的潜热产生；
热交换循环路，其具有热交换器、将所述热交换器的入口与所述容器连接的输送流路、以及将所述热交换器的出口与所述容器连接的返回流路，并且所述热交换循环路使积存于所述容器中的制冷剂液经由所述热交换器地循环；
蓄热流路，其是在用于在所述容器中蓄热的蓄热运转中使用的流路，并且该蓄热流路构成为将所述输送流路与所述返回流路连接，以使得从所述容器流出的所述制冷剂液不经由所述热交换器地向所述容器返回；以及
流路切换机构，其选择所述热交换循环路与所述蓄热流路中的任一者，来作为供从所述蒸发器流出的所述制冷剂液流动的流路。
2.根据权利要求1所述的制冷装置，其中，
所述容器是积存所述制冷剂液的蒸发器，
所述压缩机通过从所述蒸发器吸入制冷剂蒸气而使积存于所述蒸发器中的所述制冷剂液蒸发，并对从所述蒸发器吸入的所述制冷剂蒸气进行压缩，
所述蓄热流路是在用于利用所述制冷剂液的蒸发潜热在所述蒸发器中积蓄冷能的蓄冷运转中使用的蓄冷流路。
3.根据权利要求2所述的制冷装置，其中，
所述压缩机通过从所述蒸发器吸入所述制冷剂蒸气而使积存于所述蒸发器中的所述制冷剂液在所述蒸发器的内部凝固，
在所述蓄冷运转中，在所述蒸发器的内部积蓄固体的所述制冷剂。
4.根据权利要求1所述的制冷装置，其中，
所述热交换循环路具有与所述容器连接的上游端，
所述蓄热流路是以使从所述容器流出的所述制冷剂液绕过所述热交换器而返回至所述容器的方式在所述热交换器的所述入口与所述热交换循环路的所述上游端之间从所述热交换循环路分支的流路。
5.根据权利要求4所述的制冷装置，其中，
所述流路切换机构包括设置在所述热交换循环路与所述蓄热流路的分支点的三通阀。
6.根据权利要求4所述的制冷装置，其中，
所述流路切换机构包括：在比所述热交换循环路与所述蓄热流路的分支点更靠近所述热交换器的位置设置于所述热交换循环路上的开闭阀、以及设置于所述蓄热流路上的其他开闭阀。
7.根据权利要求1所述的制冷装置，其中，
经由所述热交换循环路或者所述蓄热流路返回至所述容器的所述制冷剂液在所述容器的内部从上向下浇注。
8.根据权利要求2所述的制冷装置，其中，还具备：
泵，其将积存于所述蒸发器中的所述制冷剂液吸入及排出；以及
控制装置，其以选择性地实施解冻运转和跟进运转的方式控制所述泵以及所述压缩机，在所述解冻运转中，使所述压缩机的运转停止，并使所述制冷剂液经由所述热交换器地在所述热交换循环路中循环，在所述跟进运转中，一边通过使所述压缩机运转而对积存于所述蒸发器中的所述制冷剂液进行冷却，一边使所述制冷剂液经由所述热交换器地在所述热交换循环路中循环。
9.根据权利要求8所述的制冷装置，其中，
所述控制装置还以选择性地实施蓄冷运转的方式控制所述泵以及所述压缩机，在所述蓄冷运转中，一边通过使所述压缩机运转而在所述蒸发器的内部使所述制冷剂液冷却以及凝固，一边使所述制冷剂液经由所述蓄冷流路地循环。
10.根据权利要求2所述的制冷装置，其中，
还具备吸热循环路，该吸热循环路具有对利用所述热交换器冷却后的热介质进行加热的吸热用热交换器，且使所述热介质经由所述吸热用热交换器地循环。
11.根据权利要求10所述的制冷装置，其中，
所述吸热用热交换器是为了进行室内的制冷而应配置于所述室内的室内热交换器。
12.根据权利要求2所述的制冷装置，其中，还具备：
冷凝器，其使通过所述压缩机进行压缩后的所述制冷剂蒸气冷凝；以及
散热循环路，其具有散热用热交换器，该散热用热交换器对积存于所述冷凝器中的所述制冷剂液或者利用所述冷凝器加热后的其他热介质进行冷却，并且所述散热循环路使所述制冷剂液或者所述其他热介质经由所述散热用热交换器地循环。
13.根据权利要求1所述的制冷装置，其中，
还具备配置于所述容器的内部的蓄热材料，
所述蓄热体包括具有与所述制冷剂的熔点不同的熔点的潜热蓄热材料。
14.根据权利要求1所述的制冷装置，其中，
所述容器是使通过所述压缩机进行压缩后的所述制冷剂蒸气冷凝的冷凝器，
所述蓄热流路在利用所述制冷剂液的冷凝潜热在所述冷凝器中积蓄热能的蓄热运转中使用。
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