CN105556221A - 制冷装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种不使工程成本、设备成本增加，能够防止液体制冷剂向压缩机回流，并能够缩短除霜时间的制冷装置。本发明的制冷装置具有：将从压缩机排出的制冷剂依次压力输送至第一流量调节装置、蓄热槽、冷凝器、第一减压装置、以及蒸发器，并使其回流至该压缩机的制冷回路；将从所述压缩机排出的所述制冷剂依次压力输送至所述第一流量调节装置、所述蓄热槽、所述第一减压装置、以及所述蒸发器，并使其回流至该压缩机的除霜回路；以及选择性地将所述蓄热槽的出口侧与所述冷凝器的入口侧或者所述第一减压装置的入口侧连接，并形成所述制冷回路或者所述除霜回路的流路切换装置。

Description

制冷装置

技术领域

本发明涉及一种将例如冷藏仓库的内部冷却并维持至设定温度的制冷装置，特别涉及一种利用热气进行除霜运转的制冷装置。

背景技术

在这种制冷装置中，在冷却运转中，霜在蒸发器中不断增多而阻碍传热，因此以一定周期进行除霜运转。作为除霜运转，公知有对埋入蒸发器的电加热器通电的方法、以及使刚从压缩机排出的高温制冷剂直接流通至结霜了的冷却气体的方法(热气旁通方法)。

但是，由于在不能发挥冷却能力的除霜运转中冷藏仓库内的温度上升，因此希望尽可能以短时间完成除霜。

并且，如果使从压缩机排出的高温制冷剂向蒸发器流通而进行除霜，则制冷剂维持高压的状态地成为液体制冷剂。该液化了的高压制冷剂通过例如压力调节阀减压，并在低压侧热交换路与蓄热剂进行热交换而被气化，并被吸入压缩机。但是，恐怕存在制冷剂未气化完全，一部分维持着液体制冷剂的状态地被吸入压缩机而损伤压缩机的风险。

鉴于这样的状况，提出了如下以往的制冷装置，其具有：制冷剂回路，该制冷回路将从压缩机排出的制冷剂依次压力输送至冷凝器、减压装置、蒸发器并使其回流至压缩机；以及除霜回路，该除霜回路将从压缩机排出的制冷剂直接压力输送至蒸发器而进行蒸发器的除霜，所述制冷装置设置有蓄热装置，该蓄热装置经由蓄热剂使制冷回路中压缩机与冷凝器之间的管路和除霜回路中压缩机与蒸发器之间的管路热接触，在制冷回路工作时，使来自压缩机的排出制冷剂的热量在蓄热装置蓄热，在除霜回路工作时，利用在蓄热装置蓄热了的热量来缩短除霜时间(例如，参照专利文献1)。

并且，提出了这样一种制冷装置，其具有：压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器、低压侧热交换路、高压侧热交换路、以及内置蓄热剂的蓄热槽，利用吸入旁通管将低压侧热交换路与制冷回路连接为并列回路，将气液分离器设置于低压侧热交换路的下游的吸入旁通管，在进行除霜时，将在低压侧热交换路内未气化完全的液体制冷剂存储在气液分离器中，只使气体制冷剂吸入至压缩机(例如，参照专利文献2)。

专利文献2：日本特开平4-292761号公报

专利文献1：日本实开平5-1966号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在专利文献1记载的以往的制冷装置中，需要用于在冷却运转中蓄热的热交换部和用于在除霜运转中利用蓄热的热交换部这两个热交换部，设备成本增加，并且需要在除霜运转时使吸收蓄热至热气制冷剂并向蒸发器输送的专用的配管，存在工程成本增加的问题。并且，在专利文献1记载的以往的制冷装置中，没有考虑将除霜后残留在制冷剂中的液体制冷剂气化的问题。

在专利文献2记载的以往的制冷装置中，需要用于在冷却运转中蓄热的热交换部和用于在除霜运转中利用蓄热并将残留在除霜后的制冷剂中的液体制冷剂气化的热交换部这两个热交换部，并且需要用于在低压侧切换流路的大口径的开闭阀，因此存在设备成本增加的问题。

本发明是为了解决上述那样的问题而提出的，其目的是获得一种能够不使工程成本、设备成本增加地防止液体制冷剂向压缩机回流，且能够缩短除霜时间的制冷装置。

用于解决课题的方案

本发明的制冷装置具有：制冷回路，所述制冷回路将从压缩机排出的制冷剂依次压力输送至第一流量调节装置、蓄热槽、冷凝器、第一减压装置、以及蒸发器，并使所述制冷剂回流至该压缩机；除霜回路，所述除霜回路将从所述压缩机排出的所述制冷剂依次压力输送至所述第一流量调节装置、所述蓄热槽、所述第一减压装置、以及所述蒸发器，并使所述制冷剂回流至该压缩机；以及流路切换装置，所述流路切换装置选择性地将所述蓄热槽的出口侧与所述冷凝器的入口侧或者所述第一减压装置的入口侧连接，形成所述制冷回路或者所述除霜回路。

发明的效果

根据本发明，在制冷回路中，从压缩机排出的制冷剂的冷凝排热被蓄热在蓄热槽中。并且，在除霜回路中，从压缩机排出的制冷剂在蓄热槽流通时，吸收在蓄热槽蓄热了的制冷剂的冷凝排热，能够使除霜热量增加，从而缩短除霜时间。

对制冷回路中的制冷剂的冷凝排热进行蓄热的蓄热槽兼用作对除霜回路中的制冷剂的冷凝排热进行吸热的蓄热槽，因此设备成本降低。

在除霜回路中，从压缩机排出的高压气体制冷剂通过第一流量调节装置减压而成为低温低压气体制冷剂并流入蓄热槽。流入了蓄热槽的制冷剂吸收在蓄热槽蓄热的冷凝排热，成为高温低压气体制冷剂并流入蒸发器。因此，制冷剂不会冷凝液化，而是成为过热气体状态从蒸发器流出，因此防止了液体制冷剂向压缩机的回流。

附图说明

图1是本发明的实施方式一所涉及的制冷装置的制冷剂回路构成图。

图2是表示本发明的实施方式一所涉及的制冷装置的冷却运转时的制冷剂的流动的制冷剂回路图。

图3是表示本发明的实施方式一所涉及的制冷装置的冷却运转时的制冷循环工作的状态图。

图4是表示本发明的实施方式一所涉及的制冷装置的除霜运转时的制冷剂的流动的制冷剂回路图。

图5是表示本发明的实施方式一所涉及的制冷装置的除霜运转时的制冷循环工作的状态图。

图6是表示本发明的实施方式二所涉及的制冷装置的除霜运转时的制冷剂的流动的制冷剂回路图。

图7是表示本发明的实施方式二所涉及的制冷装置的冷却运转时的制冷循环工作的状态图。

具体实施方式

实施方式一

图1是本发明的实施方式一所涉及的制冷装置的制冷剂回路构成图。

在图1中，制冷装置具有：设置在室外的热源单元1；设置在为冷却对象的冷冻库内的冷却单元2；以及除霜单元3。并且，热源单元1与除霜单元3经由第一排出气体连接配管26a、第二排出气体连接配管26b、以及第一高压配管11a连接。并且，冷却单元2经由第二高压配管11b与除霜单元3连接，冷却单元2经由低压配管12与热源单元1连接。另外，在该实施方式一中，冷却单元2的台数是一台，台数也可以是两台以上。

热源单元1具有：压缩制冷剂的压缩机4；空冷冷凝器5；接收器6；作为第一热交换部的节能器7；作为第二流量调节装置的节能器膨胀阀8；以及蓄积器9。压缩机4的排出侧与第一排出气体连接配管26a连接，并且经由第二旁通配管10a与空冷冷凝器5的入口连接。并且，排出旁通阀10设置于第二旁通配管10a。

第二排出气体连接配管26b与空冷冷凝器5的入口连接。空冷冷凝器5的出口侧经由接收器6以及节能器7与第一高压配管11a连接。第一旁通配管8a从节能器7与第一高压配管11a之间分支，与压缩机4的中间压连接。节能器7以从接收器6流入的液体制冷剂与在第一旁通配管8a流通的制冷剂进行热交换的方式构成。节能器膨胀阀8设置于第一旁通配管8a中的节能器7的上游侧。压力传感器24、25配置于压缩机4的吸入侧以及排出侧。低压配管12经由蓄积器9与压缩机4的吸入侧连接。

冷却单元2具有使从第二高压配管11b流入的高压液体制冷剂按照液体电磁阀13、主膨胀阀14、蒸发器15的顺序流通的制冷剂回路。并且，冷却单元2具有大型的电磁阀16，所述大型的电磁阀16将液体电磁阀13和主膨胀阀14旁通，并能够使从第二高压配管11b流入的高压液体制冷剂不减压地直接流入蒸发器15。并且，蒸发器15的出口侧与低压配管12连接。另外，液体电磁阀13、主膨胀阀14以及电磁阀16构成第一减压装置，液体电磁阀13以及主膨胀阀14构成第一阀装置，电磁阀16构成第二阀装置。

除霜单元3具有使从第一排出气体连接配管26a流入的高温制冷剂经由电磁阀17流通至蓄热槽19的制冷剂回路。并且，热气压力调节阀18与电磁阀17并列配置。蓄热槽19的出口侧经由电磁阀20与第二排出气体连接配管26b连接，并经由电磁阀22与第二高压配管11b连接。第一高压配管11a经由液体喷射阀23与蓄热槽19的入口侧连接，并经由电磁阀21与第二高压配管11b连接。另外，电磁阀17以及热气压力调节阀18构成第一流量调节装置。并且，电磁阀20、22构成流路切换装置。

在该制冷装置中，作为制冷剂封入R32。R32在压缩过程中的排出温度上升大，因此具有如下优点：在一旦将排出气体制冷剂减压时，温度下降大、且来自蓄热槽19的采热量变大。并且，R32还具有对地球温室效应的影响极小这一优点。

接下来，参照图2以及图3对制冷装置的冷却运转工作进行说明。图2是表示本发明的实施方式一所涉及的制冷装置的冷却运转时的制冷剂的流动的制冷剂回路，图3是表示本发明的实施方式一所涉及的制冷装置的冷却运转时的制冷循环工作的状态图。另外，在图2中用箭头表示制冷剂的流动。

在冷却运转模式中，排出旁通阀10、电磁阀16、22以及液体喷射阀23关闭，电磁阀17、20、21打开。由此，形成将从压缩机4排出的制冷剂依次压力输送至电磁阀17、蓄热槽19、电磁阀20、空冷冷凝器5、液体电磁阀13、主膨胀阀14、以及蒸发器15，并使其回流至压缩机4的制冷回路。

因此，从压缩机4排出的高温制冷剂经由第一排出气体连接配管26a而被引导至除霜单元3，流入蓄热槽19。高温制冷剂在蓄热槽19流通的过程中，与被封入蓄热槽19内的蓄热材料进行热交换。由此，蓄热材料成为高温，积存高温制冷剂的热量。

与蓄热材料进行热交换而温度稍微下降了的高温制冷剂经由第二排出气体连接配管26b而被引导至热源单元1，流入空冷冷凝器5。高温制冷剂在空冷冷凝器5与外部气体进行热交换，成为液体制冷剂。该液体制冷剂经由接收器6流入节能器7。从节能器7流出的液体制冷剂的一部分在第一旁通配管8a中流通，喷射至压缩机4的中间压。从自节能器7流出的液体制冷剂所分支的中间压制冷剂与在节能器7中流通的液体制冷剂进行热交换，使比焓增大，喷射至压缩机4的中间压。由此，避免了压缩机4的排出制冷剂温度异常上升。此时，节能器膨胀阀8调节其的通过流量从而使压缩机4的排出制冷剂温度处于设定范围内。

在节能器7中流通的液体制冷剂与在第一旁通配管8a中流通的中间压制冷剂进行热交换而使温度进一步下降，经由第一高压配管11a、电磁阀21、第二高压配管11b而被引导至冷却单元2。被引导至冷却单元2的液体制冷剂通过主膨胀阀14减压并流入蒸发器15，对冷藏仓库内的空气进行冷却并蒸发，成为低压气体制冷剂。该低压气体制冷剂经由低压配管12而被引导至热源单元1。被引导至热源单元1的低压气体制冷剂流入蓄积器9，在蒸发器15内未蒸发完全的液体制冷剂存储于蓄积器9。由此，只有气体制冷剂被吸入压缩机4。

在该冷却运转模式中，从压缩机4排出的高温制冷剂经由第一排出气体连接配管26a流入蓄热槽19，其冷凝排热被蓄热于蓄热槽19内的蓄热材料。由此，蓄热槽19内的蓄热材料变为足够高温，例如80℃左右。

接下来，参照图4以及图5对制冷装置的除霜运转工作进行说明。图4是表示本发明的实施方式一所涉及的制冷装置的除霜运转时的制冷剂的流动的制冷剂回路图，图5是表示本发明的实施方式一所涉及的制冷装置的除霜运转时的制冷循环工作的状态图。另外，在图4中用箭头表示制冷剂的流动。

在除霜运转模式中，电磁阀17、20、21、液体电磁阀13以及液体喷射阀23关闭，排出旁通阀10以及电磁阀16、18、22打开。由此，形成将从压缩机4排出的制冷剂依次压力输送至热气压力调节阀18、蓄热槽19、电磁阀22、电磁阀16以及蒸发器15并使其回流至压缩机4的除霜回路。

因此，从压缩机4排出的高温制冷剂的大部分作为除霜用的热气制冷剂经由第一排出气体连接配管26a而被引导至除霜单元3，残留部分经由第二旁通配管10a而被引导至空冷冷凝器5。

被引导至空冷冷凝器5的高温制冷剂在空冷冷凝器5与外部气体进行热交换，成为液体制冷剂，经由接收器6、节能器7以及节能器膨胀阀8喷射至压缩机4的中间压。由此，避免了压缩机4的排出制冷剂温度异常上升。

被引导至除霜单元3的热气制冷剂通过热气压力调节阀18减压，温度降低至50℃左右，成为低压气体制冷剂并流入蓄热槽19。在该热气压力调节阀18中，将制冷剂压力减压成低于0℃饱和压力，例如减压成饱和温度低10℃左右的压力。由于蓄热槽19内的蓄热材料是80℃的高温，因此变为低压气体制冷剂的热气制冷剂在蓄热槽19流通的过程中吸收蓄热材料的热量，再次变为高温，经由电磁阀22以及第二高压配管11b而被引导至冷却单元2。

被引导至冷却单元2的热气制冷剂通过电磁阀16而几乎没有被减压地流入表面被霜覆盖的蒸发器15。热气制冷剂使附着在蒸发器15的表面的霜融化的同时在蒸发器15内流通。由于热气制冷剂的饱和温度被调节为0℃以下，因此不会在霜的融化温度0℃冷凝液化，而是成为大致0℃的过热气体状态从蒸发器15流出。从蒸发器15流出的过热气体状态的制冷剂经由低压配管12被引导至热源单元1。被引导至热源单元1的制冷剂经由蓄积器9被吸入压缩机4。

根据该实施方式一，将在冷却运转中产生的冷凝排热被蓄热在蓄热槽19中，并作为除霜运转时的除霜热源加以利用，因此能够投入到结霜了的蒸发器15的热量增大，从而能够缩短除霜时间。由此，能够避免在不能发挥冷却能力的除霜运转中，作为冷却对象的冷藏仓库内的温度上升这样的情况。

在蓄热槽19中，用于在冷却运转中蓄热的热交换路兼用作在除霜运转中利用蓄热的热交换路，因此能够降低设备成本。在除霜运转时，不需要用于将热气制冷剂引导至蒸发器15的专用的配管，能够降低工程成本。在冷却运转模式和除霜运转模式中，不需要在低压侧切换流路，因此不需要用于在低压侧切换流路的大口径的开闭阀，能够降低设备成本。因此，能够廉价地构成制冷装置。

在除霜运转模式中，将热气压力调节阀18设置于蓄热槽19的上游侧，因此从压缩机4排出的高压气体制冷剂通过热气压力调节阀18减压而成为低温低压气体制冷剂。该低温低压气体制冷剂流入蓄热槽19，吸收在蓄热槽19蓄热的冷凝排热，成为高温低压气体制冷剂流入蒸发器15。并且，高温低压气体制冷剂在除霜中不会冷凝液化，而是成为过热气体状态而从蒸发器15流出。如此，由于从蒸发器15流出的制冷剂一直是过热气体制冷剂，因此不会出现液体制冷剂被吸入压缩机4的问题。因此，能够防止因吸入液体制冷剂而导致压缩机发生损伤，能够获得可靠性高的制冷装置。

并且，蓄积器9与压缩机4的吸入侧连接。因此，即使在蒸发器15内未蒸发完全的液体制冷剂残留在制冷剂中，液体制冷剂也存储于蓄积器9，不会被吸入压缩机4。因此，能够可靠地防止因吸入液体制冷剂而导致压缩机发生损伤，能够获得可靠性更高的制冷装置。

在此，在实施方式一中，在除霜运转模式中，无论在从蓄热槽19采热的情况下，还是对蒸发器15进行除霜的情况下，制冷剂都一直是气体状态，只取决于入口和出口的温度差的制冷剂气体显热量进行热量的存取。在热气制冷剂的热量少的情况下，存在不能够将霜融化完全而导致霜局部残留的危险。该融化残留的霜在冷却运转时变大，成为冷却性能下降的原因。

因此，在除霜运转模式中，在除霜的最后阶段，打开液体喷射阀23。从节能器7流出的高压液体制冷剂经由第一高压配管11a以及液体喷射阀23流入蓄热槽19，通过高温的蓄热材料一下子蒸发，低压压力上升至0℃以上。该低压压力上升至0℃以上的气体制冷剂经由电磁阀22、第二高压配管11b以及电磁阀16流入蒸发器15，在位于蒸发器15的0℃的霜残留的部分冷凝液化，能够选择局部融化残留的霜并使其融化。由此，能够避免该融化残留的霜在冷却运转时变大而使冷却性能下降这样的问题于未然。

实施方式二

图6是表示本发明的实施方式二所涉及的制冷装置的除霜运转时的制冷剂的流动的制冷剂回路图，图7是表示本发明的实施方式二所涉及的制冷装置的冷却运转时的制冷循环工作的状态图。

在图6中，作为第二热交换部的高低压热交换器27以能够对在第一排出气体连接配管26a与热气压力调节阀18之间的管路28a中流通的制冷剂和在低压配管12与蓄积器9之间的管路28b中流通的制冷剂进行热交换的方式构成。

另外，其他结构与所述实施方式一同样地构成。

在像这样构成的制冷装置的除霜运转模式中，与所述实施方式一同样地，电磁阀17、20、21、液体电磁阀13以及液体喷射阀23关闭，排出旁通阀10以及电磁阀16、18、22打开。因此，从压缩机4排出的高温制冷剂的大部分作为除霜用的热气制冷剂经由第一排出气体连接配管26a而被引导至除霜单元3，残留部分经由排出旁通阀10而被引导至空冷冷凝器5。

被引导至空冷冷凝器5的高温制冷剂在空冷冷凝器5与外部气体进行热交换，成为液体制冷剂，经由接收器6、节能器7以及第一旁通配管8a喷射至压缩机4的中间压。由此，避免了压缩机4的排出制冷剂温度异常上升。

被引导至除霜单元3的热气制冷剂在管路28a中流通的过程中，通过高低压热交换器27与经由低压配管12在管路28b中流通的低压气体制冷剂之间进行热交换，然后，通过热气压力调节阀18减压，成为接近低压饱和温度的低温。成为低压制冷剂的热气制冷剂流入蓄热槽19，在蓄热槽19中流通的过程中吸入蓄热材料的热量，再次成为高温，经由电磁阀22以及第二高压配管11b而被引导至冷却单元2。

被引导至冷却单元2的热气制冷剂通过电磁阀16而几乎没有被减压地流入表面被霜覆盖的蒸发器15。热气制冷剂在使附着在蒸发器15的表面的霜融化的同时在蒸发器15内流通，成为低温的过热气体制冷剂从蒸发器15流出。该低温的过热气体制冷剂经由低压配管12在管路28b中流通的过程中，通过高低压热交换器27与在管路28a中流通的热气制冷剂之间进行热交换，被引导至热源单元1。被引导至热源单元1的制冷剂经由蓄积器9被吸入压缩机4。

另外，该制冷装置的冷却运转模式与所述实施方式一同样地工作，因此省略其说明。

因此，该实施方式二也能够与所述实施方式一同样地产生效果。

根据该实施方式二，热气制冷剂通过高低压热交换器27与从蒸发器15流出的低温制冷剂之间进行热交换，在被冷却至接近低压饱和温度的温度后，流入蓄热槽19。因此，被冷却至接近低压饱和温度的热气制冷剂吸收蓄热槽19的蓄热材料的热量再次变为高温时的采热量，即冷凝排热的利用量增大。由此，能够缩短除霜时间。

并且，由于热气制冷剂能够从在蒸发器15除霜后的制冷剂采热，因此不必通过热气压力调节阀18将低压压力调节为0℃以下，在对蒸发器15进行除霜时，能够使制冷剂的一部分放热至冷凝。因此，通过利用蓄热而使除霜热量增大，能够进一步缩短除霜时间。

另外，在所述各实施方式中，将第一旁通配管8a与压缩机4的中间压连接，但是也可将第一旁通配管8a与压缩机4的吸入侧连接。

Claims (7)

1.一种制冷装置，其特征在于，具有：

制冷回路，所述制冷回路将从压缩机排出的制冷剂依次压力输送至第一流量调节装置、蓄热槽、冷凝器、第一减压装置、以及蒸发器，并使所述制冷剂回流至该压缩机；

除霜回路，所述除霜回路将从所述压缩机排出的所述制冷剂依次压力输送至所述第一流量调节装置、所述蓄热槽、所述第一减压装置、以及所述蒸发器，并使所述制冷剂回流至该压缩机；以及

流路切换装置，所述流路切换装置选择性地将所述蓄热槽的出口侧与所述冷凝器的入口侧或者所述第一减压装置的入口侧连接，形成所述制冷回路或者所述除霜回路。

2.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，具有：

第一旁通配管，所述第一旁通配管从所述冷凝器的出口侧与所述第一减压装置的入口侧之间分支并与所述压缩机的中间压或者吸入侧连接；以及

第二流量调节装置，所述第二流量调节装置调节在所述第一旁通配管中流通的所述制冷剂的流量。

3.根据权利要求2所述的制冷装置，其特征在于，所述制冷装置具有第一热交换部，所述第一热交换部使在所述冷凝器的出口侧与所述第一减压装置的入口侧之间流通的所述制冷剂和在所述第一旁通配管中的所述第二流量调节装置的下游侧流通的所述制冷剂进行热交换。

4.根据权利要求2或3所述的制冷装置，其特征在于，具有：

第二旁通配管，所述第二旁通配管将所述压缩机的排出侧与所述冷凝器的入口侧连接；以及

排出旁通阀，所述排出旁通阀设置于所述第二旁通配管，并对所述压缩机的排出侧与所述冷凝器的入口侧的连接进行开闭。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的制冷装置，其特征在于，所述第一减压装置具有：第一阀装置，所述第一阀装置在所述蓄热槽的出口侧通过所述流路切换装置与所述冷凝器的入口侧连接时，对在所述冷凝器中流通的所述制冷剂进行减压，并使所述制冷剂流入所述蒸发器；以及第二阀装置，所述第二阀装置在所述蓄热槽的出口侧通过所述流路切换装置与所述第一减压装置的入口侧连接时，不使在所述蓄热槽中流通的所述制冷剂减压，并使所述制冷剂流入所述蒸发器。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的制冷装置，其特征在于，所述第一流量调节装置包括第二热交换部，所述第二热交换部在所述蓄热槽的出口侧通过所述流路切换装置与所述第一减压装置的入口侧连接时，使从所述压缩机排出的所述制冷剂和从所述蒸发器流出的所述制冷剂进行热交换。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的制冷装置，其特征在于，所述制冷装置具有液体喷射阀，所述液体喷射阀使从所述冷凝器流出的所述制冷剂流入所述蓄热槽。