CN105980794B - 冷冻装置以及冷冻装置的控制方法 - Google Patents

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Abstract

冷冻装置(1)具备低元侧冷冻循环(10)、高元侧冷冻循环(30)、级联冷凝器(40)和控制装置(50)，低元侧冷冻循环(10)具有低元侧压缩机(11)、低元侧冷凝器(12)、低元侧减压装置及低元侧蒸发器(14)并使低元侧制冷剂循环，高元侧冷冻循环(30)具有高元侧压缩机(31)、高元侧冷凝器(32)、高元侧减压装置及高元侧蒸发器(34)并使高元侧制冷剂循环，级联冷凝器(40)使低元侧冷凝器(12)的低元侧制冷剂与高元侧蒸发器(34)的高元侧制冷剂进行热交换，低元侧制冷剂是产生歧化反应的制冷剂，低元侧制冷剂的压力被维持在比低元侧制冷剂产生歧化反应的压力低的压力。

Description

冷冻装置以及冷冻装置的控制方法
技术领域
本发明涉及具备多元冷冻循环的冷冻装置以及具备多元冷冻循环的冷冻装置的控制方法。
背景技术
作为以往的冷冻装置，有具备低元侧冷冻循环、高元侧冷冻循环、级联冷凝器和控制装置的冷冻装置，所述低元侧冷冻循环具有低元侧压缩机、低元侧冷凝器、低元侧减压装置以及低元侧蒸发器，并使低元侧制冷剂循环，所述高元侧冷冻循环具有高元侧压缩机、高元侧冷凝器、高元侧减压装置以及高元侧蒸发器，并使高元侧制冷剂循环，所述级联冷凝器使低元侧冷凝器的低元侧制冷剂和高元侧蒸发器的高元侧制冷剂进行热交换。在这样的冷冻装置中，作为低元侧制冷剂使用CO2制冷剂(参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-91074号公报([0007]段～[0013]段、图1～图4)
发明内容
发明所要解决的课题
在这样的冷冻装置中，存在低元侧冷冻循环的压力范围被控制在作为CO2制冷剂的临界压力的7.4MPa以下的情况。而且，在这样的冷冻装置中，例如作为低元侧制冷剂，若使用能够使压力范围比CO2制冷剂低的HFO-1123制冷剂(1,1,2三氟乙烯制冷剂)等，则可提高冷冻装置的安全性能，另外，可降低构成低元侧冷冻循环的各设备的耐压性能，使冷冻装置低成本化。
另外，理论循环中的COP(性能系数)在蒸发温度10℃、冷凝温度45℃、过冷却度0K、过热度0K时，在为CO2制冷剂时是5.70，在为HFC(氢氟烃)-32制冷剂时是6.33，在为HFC-410A制冷剂时是6.06，在蒸发温度-30℃、冷凝温度45℃、过冷却度0K、过热度0K时，在为CO2制冷剂时是1.94，在为HFC-32制冷剂时是2.13，在为HFC-410A制冷剂时是1.99(从《基于SI的高级冷冻应试教材》(第7次改版、社团法人日本冷冻空调学会发行)引用)。也就是说，在低元侧制冷剂为CO2制冷剂的情况下，与低元侧制冷剂为HFC类制冷剂的情况相比，存在理论循环中的COP(性能系数)差的情况。为此，在这样的冷冻装置中，例如作为低元侧制冷剂，若使用能够使理论循环中的COP(性能系数)成为与HFC类制冷剂等为相同程度的HFO-1123制冷剂等，则存在能够提高冷冻装置的运转效率的情况。
另外，例如作为低元侧制冷剂，若使用GWP(全球变暖系数)比CO2制冷剂低或相同程度的HFO-1123制冷剂等，则存在能够降低冷冻装置对全球变暖的影响的情况。
但是，由于HFO-1123制冷剂等是产生歧化反应的制冷剂，使在低元侧制冷剂使用这样的制冷剂的冷冻装置动作的技术仍未确立，所以，作为低元侧制冷剂使用这样的制冷剂，例如存在提高冷冻装置的安全性能、使冷冻装置低成本化、提高冷冻装置的运转效率、降低冷冻装置对全球变暖的影响等的可实现性低这样的问题点。
本发明是以上述那样的课题为背景做出的发明，以确立使在低元侧制冷剂使用产生歧化反应的制冷剂的冷冻装置动作的技术，得到例如提高安全性能、低成本化、提高运转效率、降低对全球变暖的影响等的可实现性提高了的冷冻装置为目的。另外，以得到这样的冷冻装置的控制方法为目的。
用于解决课题的手段
有关本发明的冷冻装置，具备低元侧冷冻循环、高元侧冷冻循环、级联冷凝器和控制装置，所述低元侧冷冻循环具有低元侧压缩机、低元侧冷凝器、低元侧减压装置以及低元侧蒸发器，并使低元侧制冷剂循环，所述高元侧冷冻循环具有高元侧压缩机、高元侧冷凝器、高元侧减压装置以及高元侧蒸发器，并使高元侧制冷剂循环，所述级联冷凝器使所述低元侧冷凝器的所述低元侧制冷剂与所述高元侧蒸发器的所述高元侧制冷剂进行热交换，所述低元侧制冷剂是产生歧化反应的制冷剂，所述低元侧制冷剂的压力被维持在比所述低元侧制冷剂产生歧化反应的压力低的压力。
发明的效果
在有关本发明的冷冻装置中，低元侧制冷剂的压力被维持在比低元侧制冷剂产生歧化反应的压力低的压力。为此，不受低元侧制冷剂是产生歧化反应的制冷剂的影响，恰如低元侧制冷剂不是产生歧化反应的制冷剂的情况那样，可使冷冻装置动作，例如提高冷冻装置的安全性能、使冷冻装置低成本化、提高冷冻装置的节能性能、降低冷冻装置对全球变暖的影响等的可实现性得以提高。
附图说明
图1是用于说明有关实施方式1的冷冻装置的结构的图。
图2是用于说明有关实施方式1的冷冻装置的结构的图。
图3是用于说明有关实施方式1的冷冻装置的低元侧制冷剂为HFO-1123制冷剂的情况下的特性的图。
图4是用于说明有关实施方式1的冷冻装置的低元侧制冷剂为HFO-1123制冷剂和HFO-1234yf制冷剂的混合制冷剂的情况下的特性的图。
图5是用于说明有关实施方式2的冷冻装置的结构的图。
图6是用于说明有关实施方式3的冷冻装置的结构的图。
具体实施方式
下面，使用附图对有关本发明的冷冻装置进行说明。
另外，下面说明的结构、动作等只不过是一例，有关本发明的冷冻装置并非限定于是这样的结构、动作等的情况。另外，在各图中，针对详细的构造，适当地简化或省略图示。另外，针对重复或类似的说明，适当地简化或省略。
实施方式1.
对有关实施方式1的冷冻装置进行说明。
＜冷冻装置的结构＞
下面，对有关实施方式1的冷冻装置的结构进行说明。
图1以及图2是用于说明有关实施方式1的冷冻装置的结构的图。
如图1以及图2所示，冷冻装置1具备低元侧冷冻循环10和高元侧冷冻循环30这样的二元制冷剂循环。冷冻装置1也可以具备3个以上的冷冻循环。
低元侧冷冻循环10具有低元侧压缩机11、低元侧冷凝器12、作为低元侧减压装置的低元侧膨胀阀13和低元侧蒸发器14，使低元侧制冷剂循环。例如，在低元侧冷冻循环10的必要制冷剂量与运转状况的变化相应地变动得大的情况等时，如图2所示，也可以在使低元侧冷凝器12和低元侧膨胀阀13之间连通的配管配设低元侧受液器15。低元侧膨胀阀13也可以是毛细管等其它减压装置。低元侧蒸发器14作为冷能源被使用。低元侧制冷剂是HFO-1123制冷剂等产生歧化反应的制冷剂。
高元侧冷冻循环30具有高元侧压缩机31、高元侧冷凝器32、作为高元侧减压装置的高元侧膨胀阀33和高元侧蒸发器34，使高元侧制冷剂循环。高元侧压缩机31是能力可变式。高元侧膨胀阀33也可以是毛细管等其它减压装置。
低元侧冷凝器12以及高元侧蒸发器34被内置在级联冷凝器40中。在级联冷凝器40中，低元侧冷凝器12的低元侧制冷剂和高元侧蒸发器34的高元侧制冷剂进行热交换。
高元侧制冷剂是GWP(全球变暖系数)高的HFC类制冷剂等。在高元侧冷冻循环30中，由于采用例如高元侧蒸发器34被内置在级联冷凝器40等的高元侧制冷剂难以泄漏的构造，所以，即使使用这样的制冷剂，对环境的影响也小。另外，由于HFC类制冷剂与其它制冷剂相比COP(性能系数)高，所以，高元侧冷冻循环30的运转效率提高。另外，作为高元侧制冷剂，也可以使用与HFC类制冷剂相比GWP(全球变暖系数)高的其它制冷剂，例如HFO-1234yf制冷剂(2,3,3,3-四氟丙烯制冷剂)、HC类制冷剂、CO2制冷剂、水等。也就是说，高元侧制冷剂是与将低元侧制冷剂用于同一冷冻循环的情况相比，使其冷冻循环的运转效率变高的制冷剂。
在高元侧制冷剂例如是像HFC类制冷剂等那样的临界点高的制冷剂的情况下，可以在高元侧冷冻循环30的高压侧配设高元侧受液器，对剩余制冷剂进行处理。另外，在高元侧制冷剂例如是像CO2制冷剂等那样的临界点低的制冷剂的情况下，可以在高元侧冷冻循环30的低压侧配设高元侧储液器，对剩余制冷剂进行处理。
低元侧冷冻循环10具有检测低元侧冷冻循环10的高压压力的低元侧高压压力检测构件即低元侧高压压力传感器21、检测低元侧冷冻循环10的低压压力的低元侧低压压力检测构件即低元侧低压压力传感器22、检测从低元侧压缩机11排出的低元侧制冷剂的温度的低元侧排出温度检测构件即低元侧排出温度传感器23。低元侧高压压力传感器21被配设在使低元侧冷凝器12和低元侧膨胀阀13之间连通的配管。低元侧低压压力传感器22被配设在使低元侧蒸发器14和低元侧压缩机11之间连通的配管。低元侧排出温度传感器23被配设在使低元侧压缩机11和低元侧冷凝器12之间连通的配管。另外，也可以不配设在后述的动作中不使用的传感器。
低元侧高压压力传感器21以及低元侧低压压力传感器22可以检测低元侧制冷剂的压力本身，另外，也可以检测能够换算为低元侧制冷剂的压力的其它物理量。也就是说，本发明中的“低元侧高压压力检测构件”以及“低元侧低压压力检测构件”只要是实质上检测压力的构件即可。另外，低元侧排出温度传感器23可以检测低元侧制冷剂的排出温度本身，另外，也可以检测能够换算为低元侧制冷剂的排出温度的其它物理量。
低元侧高压压力传感器21的检测信号、低元侧低压压力传感器22的检测信号和低元侧排出温度传感器23的检测信号被输入控制装置50。控制装置50管理冷冻装置1的全部动作。构成控制装置50的全部或各部分例如可以由微型计算机、微处理器单元等构成，另外，也可以由固件等可更新的部件构成，另外，还可以由根据来自CPU等的指令来执行的程序模块等构成。
＜冷冻装置的动作＞
下面，对有关实施方式1的冷冻装置的动作进行说明。
在低元侧冷冻循环10中，由低元侧压缩机11压缩并被排出的低元侧制冷剂在由级联冷凝器40内的低元侧冷凝器12冷却后，由低元侧膨胀阀13减压。由低元侧膨胀阀13减压的低元侧制冷剂由低元侧蒸发器14蒸发，经吸入管向低元侧压缩机11回流。
另外，在高元侧冷冻循环30中，由高元侧压缩机31压缩并被排出的高元侧制冷剂在由作为空气热交换器的高元侧冷凝器32散热并被冷凝后，由高元侧膨胀阀33减压。由高元侧膨胀阀33减压的高元侧制冷剂在级联冷凝器40内的高元侧蒸发器34中，一面与低元侧冷凝器12的制冷剂进行热交换，一面蒸发，向高元侧压缩机31回流。
图3是用于说明有关实施方式1的冷冻装置的低元侧制冷剂为HFO-1123制冷剂的情况下的特性的图。
在低元侧制冷剂为HFO-1123制冷剂的情况下，如图3所示，若压力变高，则在低元侧制冷剂产生歧化反应。温度越高，产生歧化反应的压力越低。也就是说，即使在没有压力的变动的情况下，若温度变高，则在低元侧制冷剂也产生歧化反应。例如，在温度为120℃左右的情况下，若压力超过0.7MPa，则在低元侧制冷剂产生歧化反应，在压力为0.7MPa的情况下，若温度超过120℃左右，则在低元侧制冷剂产生歧化反应。低元侧制冷剂为HFO-1123制冷剂的情况下的歧化反应前后的化学式为下面的(1)。
[化学式1]
CF2＝CHF→1/2CF4+3/2C+HF···(1)
图4是用于说明有关实施方式1的冷冻装置的低元侧制冷剂为HFO-1123制冷剂和HFO-1234yf制冷剂的混合制冷剂的情况下的特性的图。
另一方面，在低元侧制冷剂为HFO-1123制冷剂和HFO-1234yf制冷剂的混合制冷剂的情况下，如图4所示，能够使产生歧化反应的压力变高。另外，能够使产生歧化反应的温度变高。也就是说，与低元侧制冷剂为HFO-1123制冷剂的情况相比，能够使歧化反应难以产生。而且，若HFO-1123制冷剂的摩尔比越低，也就是HFO-1234yf制冷剂的混合比率越高，则产生歧化反应的压力越高。
另外，在低元侧制冷剂为HFO-1123制冷剂和HFC-32制冷剂的混合制冷剂的情况下，与低元侧制冷剂为HFO-1123制冷剂和HFO-1234yf制冷剂的混合制冷剂的情况相比，能够使产生歧化反应的压力更高。另外，能够使产生歧化反应的温度更高。
另一方面，由于若在低元侧制冷剂产生歧化反应，则因其反应生成物导致分解反应连锁，所以，存在给冷冻装置1的动作等带来妨碍的可能性。为此，为了抑制低元侧冷冻循环10的高压压力比在低元侧制冷剂产生歧化反应的压力高的情况，低元侧制冷剂可以是与HFO-1123制冷剂相比产生歧化反应的压力高的HFO-1123制冷剂和HFO-1234yf制冷剂的混合制冷剂。另外，低元侧制冷剂还可以是与HFO-1123制冷剂和HFO-1234yf制冷剂的混合制冷剂相比产生歧化反应的压力高的HFO-1123制冷剂和HFC-32制冷剂的混合制冷剂。但是，即使在低元侧制冷剂是这些混合制冷剂的情况下，若低元侧冷冻循环10的高压压力变高，则也产生歧化反应。
为此，在冷冻装置1中，低元侧冷冻循环10的高压压力被维持在比低元侧制冷剂产生歧化反应的压力低的压力。
下面，说明其实现的具体例。
另外，各具体例的全部或一部分也可以组合。
(具体例-1)
控制装置50将高元侧压缩机31的运转状态(转速等)控制成，在低元侧冷冻循环10的冷却负荷增加的情况下高元侧冷冻循环30的动作压力(低压压力)降低，控制成，在低元侧冷冻循环10的冷却负荷减少的情况下高元侧冷冻循环30的动作压力(低压压力)上升。通过高元侧冷冻循环30的动作压力(低压压力)降低，低元侧冷冻循环10的高压压力和高元侧冷冻循环30的低压压力之差变大，低元侧冷冻循环10的高压压力降低。通过高元侧冷冻循环30的动作压力(低压压力)上升，低元侧冷冻循环10的高压压力和高元侧冷冻循环30的低压压力之差变小，低元侧冷冻循环10的高压压力上升。通过像这样控制高元侧压缩机31的运转状态(转速等)，使得从低元侧制冷剂向高元侧制冷剂的散热量增减，即使在低元侧冷冻循环10的冷却负荷变动了的情况下，也可将低元侧冷冻循环10的高压压力维持成低于低元侧制冷剂产生歧化反应的压力。
(具体例-2)
控制装置50将高元侧压缩机31的运转状态(转速等)控制成，由低元侧高压压力传感器21检测的高压压力被维持成低于低元侧制冷剂产生歧化反应的压力。通过像这样控制高元侧压缩机31的运转状态(转速等)，使得从低元侧制冷剂向高元侧制冷剂的散热量增减，即使在低元侧冷冻循环10的冷却负荷变动了的情况下，也可将低元侧冷冻循环10的高压压力维持成低于低元侧制冷剂产生歧化反应的压力。也可以是控制装置50将高元侧压缩机31的运转状态(转速等)控制成，由低元侧排出温度传感器23检测的排出温度被维持成低于低元侧制冷剂产生歧化反应的温度。
(具体例-3)
低元侧冷冻循环10具有若压力或温度上升到基准值则开放的压力释放装置，由该压力释放装置，将低元侧制冷剂的压力维持成低于低元侧制冷剂产生歧化反应的压力。例如，如图2所示，在低元侧受液器15设置作为压力释放装置的可熔塞15a，在低元侧制冷剂的压力或温度上升到基准值时，该可熔塞15a的熔点低的部分熔化而开出孔，据此，低元侧制冷剂的压力被维持成低于低元侧制冷剂产生歧化反应的压力。也可以是控制装置50在由低元侧高压压力传感器21检测的高压压力上升到基准值时，或由低元侧排出温度传感器23检测的排出温度上升到基准值时，使低元侧压缩机11停止。
(具体例-4)
控制装置50将高元侧压缩机31的运转状态(转速等)控制成，由低元侧高压压力传感器21检测的高压压力成为低元侧制冷剂产生歧化反应的压力和由低元侧低压压力传感器22检测的低压压力的几何平均值。
由于通过像这样控制高元侧压缩机31的运转状态(转速等)，低元侧冷冻循环10的高压压力成为低元侧制冷剂产生歧化反应的压力和低元侧冷冻循环10的低压压力的中间压力，所以，可一面将低元侧冷冻循环10的高压压力维持成低于低元侧制冷剂产生歧化反应的压力，一面抑制低元侧压缩机11的排出温度。
另外，由于低元侧冷冻循环10的高压压力变低，高元侧压缩机31的压缩比变高，所以，运转效率提高，冷冻装置1被节能化。尤其是在高元侧制冷剂为HFC类制冷剂等的情况下，冷冻装置1被进一步节能化。例如，在外气的温度为32℃，低元侧蒸发器14的蒸发温度为-10℃～-40℃的范围的情况下，若高元侧制冷剂为HFC-410A制冷剂，则冷冻装置1的运转效率大致成为最大。
＜冷冻装置的作用＞
下面，对有关实施方式1的冷冻装置的作用进行说明。
在冷冻装置1中，低元侧制冷剂的压力被维持在比低元侧制冷剂产生歧化反应的压力低的压力。为此，不受低元侧制冷剂是HFO-1123制冷剂等那样的产生歧化反应的制冷剂的影响，恰如低元侧制冷剂不是产生歧化反应的制冷剂的情况那样，可使冷冻装置1动作，例如，提高冷冻装置1的安全性能、使冷冻装置1低成本化、提高冷冻装置1的节能性能、降低冷冻装置1对全球变暖的影响等的可实现性得到提高。
也就是说，HFO-1123制冷剂、HFO-1123制冷剂和HFC-32制冷剂的混合制冷剂、HFO-1123制冷剂和HFO-1234yf制冷剂的混合制冷剂等虽然是产生歧化反应的制冷剂，但是，能够使低元侧冷冻循环10的压力范围比CO2制冷剂低。为此，这些制冷剂恰如低元侧制冷剂不是产生歧化反应的制冷剂的情况那样，可使冷冻装置1动作，据此，可提高冷冻装置1的安全性能，另外，可降低构成低元侧冷冻循环10的各设备的耐压性能，使冷冻装置1低成本化。
另外，虽然HFO-1123制冷剂、HFO-1123制冷剂和HFC-32制冷剂的混合制冷剂、HFO-1123制冷剂和HFO-1234yf制冷剂的混合制冷剂等是产生歧化反应的制冷剂，但是，能够使理论循环中的COP(性能系数)成为与HFC类制冷剂等相同的程度。为此，这些制冷剂恰如低元侧制冷剂不是产生歧化反应的制冷剂的情况那样，可使冷冻装置1动作，据此，产生能够提高冷冻装置1的运转效率的情况。
另外，HFO-1123制冷剂、HFO-1123制冷剂和HFC-32制冷剂的混合制冷剂、HFO-1123制冷剂和HFO-1234yf制冷剂的混合制冷剂等虽然是产生歧化反应的制冷剂，但是，能够使GWP(全球变暖系数)比CO2制冷剂低或成为相同程度。为此，这些制冷剂恰如低元侧制冷剂不是产生歧化反应的制冷剂的情况那样，可使冷冻装置1动作，据此，产生能够降低冷冻装置1对全球变暖的影响的情况。
而且，进而在低元侧制冷剂为HFO-1123制冷剂和HFC-32制冷剂的混合制冷剂的情况或为HFO-1123制冷剂和HFO-1234yf制冷剂的混合制冷剂的情况下，与低元侧制冷剂为HFO-1123制冷剂的情况相比，能够使低元侧制冷剂产生歧化反应的压力变高，恰如低元侧制冷剂不是产生歧化反应的制冷剂的情况那样，使冷冻装置1动作的可准确性得以提高。
另外，冷冻装置1当然也可以是要求无氟化或削减氟里昂制冷剂或节能化的陈列柜、商业用冷冻冰箱、自动售货机等的冷藏设备或冷冻设备。
实施方式2.
对有关实施方式2的冷冻装置进行说明。
另外，适当地简化或省略与实施方式1重复或类似的说明。
＜冷冻装置的结构＞
下面，对有关实施方式2的冷冻装置的结构进行说明。
图5是用于说明有关实施方式2的冷冻装置的结构的图。
如图5所示，低元侧冷冻循环10具有被配设在使低元侧冷凝器12和低元侧膨胀阀13之间连通的配管上的低元侧受液器15、被配设在使低元侧压缩机11和低元侧冷凝器12之间连通的配管上的单向阀16和被配设在使低元侧受液器15和低元侧膨胀阀13之间连通的配管上的开闭阀即电磁阀17。
另外，高元侧冷冻循环30具有冷却低元侧制冷剂的冷却构件即冷却部35。冷却部35例如是高元侧冷冻循环30的使高元侧膨胀阀33和高元侧蒸发器34之间连通的配管。例如，通过将该配管配设成在低元侧受液器15内穿过，来冷却低元侧受液器15内的低元侧制冷剂。
＜冷冻装置的动作＞
下面，对有关实施方式2的冷冻装置的动作进行说明。
控制装置50在通常运转时，与实施方式1同样，使低元侧冷冻循环10的低元侧制冷剂循环，且使高元侧冷冻循环30的高元侧制冷剂循环。而且，例如，在为了进行温度控制等，使低元侧压缩机11断续地运转等的情况下，在低元侧压缩机11停止时，控制装置50在使低元侧压缩机11停止前，持续规定时间保持电磁阀17为闭状态并使低元侧压缩机11工作。通过控制装置50像这样动作，在低元侧冷冻循环10内的低元侧制冷剂成为高压而积存在低元侧冷冻循环10的单向阀16和电磁阀17之间，尤其是低元侧受液器15的状态下，低元侧压缩机11停止。
而且，控制装置50在低元侧压缩机11停止的过程中，使高元侧压缩机31工作。通过控制装置50像这样动作，低元侧冷凝器12内的低元侧制冷剂在级联冷凝器40中被高元侧蒸发器34的高元侧制冷剂冷却，因此，例如，即使周围温度上升，低元侧冷冻循环10内的制冷剂密度也被确保得高，低元侧制冷剂的压力上升得到抑制。
进而，低元侧受液器15内被冷却部35冷却。由于很多低元侧制冷剂积存在低元侧受液器15，所以，低元侧制冷剂被有效地冷却，低元侧制冷剂的压力上升进一步得到抑制。
＜冷冻装置的作用＞
下面，对有关实施方式2的冷冻装置的作用进行说明。
在冷冻装置1中，即使在低元侧压缩机11停止的情况下，低元侧制冷剂的压力也被维持在比低元侧制冷剂产生歧化反应的压力低的压力。为此，不受低元侧制冷剂为HFO-1123制冷剂等那样的产生歧化反应的制冷剂的影响，恰如低元侧制冷剂不是产生歧化反应的制冷剂的情况那样，可使冷冻装置1动作，例如，提高冷冻装置1的安全性能、使冷冻装置1低成本化、提高冷冻装置1的节能性能、降低冷冻装置1对全球变暖的影响等的可实现性提高。
实施方式3.
对有关实施方式3的冷冻装置进行说明。
另外，适当地简化或省略与实施方式1以及实施方式2重复或类似的说明。
＜冷冻装置的结构＞
下面，对有关实施方式3的冷冻装置的结构进行说明。
图6是用于说明有关实施方式3的冷冻装置的结构的图。
如图6所示，低元侧冷冻循环10具有被配设在使低元侧冷凝器12和低元侧膨胀阀13之间连通的配管上的低元侧受液器15、被配设在使低元侧压缩机11和低元侧冷凝器12之间连通的配管上的单向阀16和被配设在使低元侧受液器15和低元侧膨胀阀13之间连通的配管上的电磁阀17。另外，与实施方式2同样，高元侧冷冻循环30可以具有冷却部35，另外也可以不具有。
低元侧受液器15是在低元侧受液器15内的压力低于低元侧制冷剂产生歧化反应的压力的情况下，能够将全部的低元侧制冷剂作为液态制冷剂积存在单向阀16和电磁阀17之间的容量。具体地说，由被封入低元侧冷冻循环10的低元侧制冷剂的总制冷剂量和设想的周围空气的最高温度求出低元侧制冷剂的液体状态下的最大体积，使低元侧受液器15的容量成为使单向阀16和电磁阀17之间连通的部件的总容量比该最大体积大的容量。使单向阀16和电磁阀17之间连通的部件的总容量，是在低元侧受液器15的容量加上例如低元侧冷凝器12的容量、使单向阀16和低元侧冷凝器12之间连通的配管的容量、使低元侧冷凝器12和低元侧受液器15之间连通的配管的容量、使低元侧受液器15和电磁阀17之间连通的配管的容量等而得的容量。
＜冷冻装置的动作＞
下面，对有关实施方式3的冷冻装置的动作进行说明。
例如，在高元侧压缩机31故障等的情况下，在高元侧压缩机31停止运转时，控制装置50在使低元侧压缩机11停止前，持续规定时间地保持电磁阀17为闭状态并使低元侧压缩机11工作。通过控制装置50像这样动作，在低元侧冷冻循环10内的低元侧制冷剂成为高压而被积存在低元侧冷冻循环10的单向阀16和电磁阀17之间，尤其是低元侧受液器15的状态下，低元侧压缩机11停止。
虽然若高元侧压缩机31停止运转，则没有了低元侧冷冻循环10的散热构件，但是，由于低元侧制冷剂成为高压而被积存在低元侧冷冻循环10的单向阀16和电磁阀17之间，尤其是低元侧受液器15，被周围空气冷却，所以，成为接近饱和液体状态的气液二相状态，制冷剂密度被保持得高，其结果为，低元侧制冷剂的压力被维持得低。为此，低元侧制冷剂的压力成为比低元侧制冷剂产生歧化反应的压力高的情况得到抑制。另外，由于低元侧制冷剂的压力超过压力上限值，也就是设计压力地变高的情况得到抑制，所以，冷冻装置1的可靠性提高。
另外，由于低元侧受液器15的容量是在低元侧受液器15内的压力不足低元侧制冷剂产生歧化反应的压力的情况下，能够将全部的低元侧制冷剂作为液态制冷剂积存在单向阀16和电磁阀17之间的容量，该容量由设想的周围空气的最高温度决定，所以，即使周围空气的温度上升，低元侧制冷剂的压力因使单向阀16和电磁阀17之间连通的部件的总容量的不足而上升的情况得到抑制。为此，低元侧制冷剂的压力比低元侧制冷剂产生歧化反应的压力高的情况进一步得到抑制。另外，由于低元侧制冷剂的压力超过压力上限值，也就是设计压力地变高的情况进一步得到抑制，所以，冷冻装置1的可靠性进一步提高。
另外，由于积存在低元侧冷冻循环10的单向阀16和电磁阀17之间的低元侧制冷剂成为接近饱和液体状态的气液二相状态，所以，能够由温度求出低元侧制冷剂的压力。为此，能够使用将设想的周围空气的最高温度换算了的压力，决定低元侧冷冻循环10的单向阀16和电磁阀17之间的耐压性能。
＜冷冻装置的作用＞
下面，对有关实施方式3的冷冻装置的作用进行说明。
在冷冻装置1中，即使在高元侧压缩机31停止的情况下，低元侧制冷剂的压力也被维持在比低元侧制冷剂产生歧化反应的压力低的压力。为此，不受低元侧制冷剂为HFO-1123制冷剂等那样的产生歧化反应的制冷剂的影响，恰如低元侧制冷剂不是产生歧化反应的制冷剂的情况那样，可使冷冻装置1动作，例如，提高冷冻装置1的安全性能、使冷冻装置1低成本化、提高冷冻装置1的节能性能、降低冷冻装置1对全球变暖的影响等的可实现性提高。
上面，对实施方式1～实施方式3进行了说明，但是，本发明并非限定于各实施方式的说明。例如，也可以将各实施方式的全部或一部分、各具体例、各变形例等组合。
符号说明
1：冷冻装置；10：低元侧冷冻循环；11：低元侧压缩机；12：低元侧冷凝器；13：低元侧膨胀阀；14：低元侧蒸发器；15：低元侧受液器；15a：可熔塞；16：单向阀；17：电磁阀；21：低元侧高压压力传感器；22：低元侧低压压力传感器；23：低元侧排出温度传感器；30：高元侧冷冻循环；31：高元侧压缩机；32：高元侧冷凝器；33：高元侧膨胀阀；34：高元侧蒸发器；35：冷却部；40：级联冷凝器；50：控制装置。

Claims (19)

1.一种冷冻装置，其特征在于，
具备低元侧冷冻循环、高元侧冷冻循环、级联冷凝器和控制装置，
所述低元侧冷冻循环具有低元侧压缩机、低元侧冷凝器、低元侧减压装置以及低元侧蒸发器，并使低元侧制冷剂循环，
所述高元侧冷冻循环具有高元侧压缩机、高元侧冷凝器、高元侧减压装置以及高元侧蒸发器，并使高元侧制冷剂循环，
所述级联冷凝器使所述低元侧冷凝器的所述低元侧制冷剂与所述高元侧蒸发器的所述高元侧制冷剂进行热交换，
所述低元侧制冷剂是产生歧化反应的制冷剂，
所述低元侧制冷剂的压力被维持在比所述低元侧制冷剂产生歧化反应的压力低的压力，
所述低元侧冷冻循环具有：
检测所述低元侧冷冻循环的高压压力的低元侧高压压力检测构件，和
检测所述低元侧冷冻循环的低压压力的低元侧低压压力检测构件，
所述控制装置
通过控制成使由所述低元侧高压压力检测构件检测的高压压力接近所述低元侧制冷剂产生歧化反应的压力和由所述低元侧低压压力检测构件检测的低压压力的几何平均值，从而将所述低元侧制冷剂的压力维持在比所述低元侧制冷剂产生歧化反应的压力低的压力。
2.如权利要求1所述的冷冻装置，其特征在于，
所述控制装置
通过使所述高元侧冷冻循环的低压压力变化，将所述低元侧制冷剂的压力维持在比所述低元侧制冷剂产生歧化反应的压力低的压力。
3.如权利要求2所述的冷冻装置，其特征在于，
所述控制装置
在所述低元侧冷冻循环的冷却负荷增加的情况下，使所述高元侧冷冻循环的低压压力降低，
在所述低元侧冷冻循环的冷却负荷减少的情况下，使所述高元侧冷冻循环的低压压力上升。
4.如权利要求2或3所述的冷冻装置，其特征在于，
所述控制装置
通过控制所述高元侧压缩机，使所述高元侧冷冻循环的低压压力变化。
5.如权利要求1至3中的任一项所述的冷冻装置，其特征在于，
所述控制装置
通过在所述低元侧压缩机停止的过程中使所述高元侧压缩机工作，将所述低元侧制冷剂的压力维持在比所述低元侧制冷剂产生歧化反应的压力低的压力。
6.如权利要求1至3中的任一项所述的冷冻装置，其特征在于，
所述低元侧冷冻循环
具有被配设在使所述低元侧冷凝器与所述低元侧减压装置之间连通的流路上的低元侧受液器。
7.如权利要求6所述的冷冻装置，其特征在于，
所述低元侧受液器的所述低元侧制冷剂在所述低元侧压缩机停止的过程中被冷却。
8.如权利要求6所述的冷冻装置，其特征在于，
所述低元侧冷冻循环具有：
被配设在使所述低元侧压缩机与所述低元侧冷凝器之间连通的流路上的单向阀，和
被配设在使所述低元侧受液器与所述低元侧减压装置之间连通的流路上的开闭阀，
所述控制装置
通过在关闭所述开闭阀并维持使所述低元侧压缩机工作的状态之后，使所述低元侧压缩机停止，冷却所述单向阀与所述开闭阀之间的所述低元侧制冷剂，从而将所述低元侧制冷剂的压力维持在比所述低元侧制冷剂产生歧化反应的压力低的压力。
9.如权利要求6所述的冷冻装置，其特征在于，
所述低元侧冷冻循环具有：
被配设在使所述低元侧压缩机与所述低元侧冷凝器之间连通的流路上的单向阀，和
被配设在使所述低元侧受液器与所述低元侧减压装置之间连通的流路上的开闭阀，
所述控制装置
在所述高元侧压缩机停止的情况下，在关闭所述开闭阀并维持使所述低元侧压缩机工作的状态之后，使所述低元侧压缩机停止，将所述低元侧制冷剂的压力维持在比所述低元侧制冷剂产生歧化反应的压力低的压力。
10.如权利要求8所述的冷冻装置，其特征在于，
所述控制装置
在所述高元侧压缩机停止的情况下，在关闭所述开闭阀并维持使所述低元侧压缩机工作的状态之后，使所述低元侧压缩机停止，将所述低元侧制冷剂的压力维持在比所述低元侧制冷剂产生歧化反应的压力低的压力。
11.如权利要求9所述的冷冻装置，其特征在于，
使所述单向阀和所述开闭阀之间连通的部件的总容量大于在比所述低元侧制冷剂产生歧化反应的压力低的压力的情况下的所述低元侧制冷剂的液体状态下的最大体积。
12.如权利要求1至3中的任一项所述的冷冻装置，其特征在于，
所述低元侧冷冻循环具有压力释放装置。
13.如权利要求1至3中的任一项所述的冷冻装置，其特征在于，
所述控制装置
通过在所述低元侧制冷剂的压力以及温度中的至少一方超过基准值的情况下，使所述低元侧压缩机停止，将所述低元侧制冷剂的压力维持在比所述低元侧制冷剂产生歧化反应的压力低的压力。
14.如权利要求1至3中的任一项所述的冷冻装置，其特征在于，
所述高元侧制冷剂是与所述低元侧制冷剂被用于相同的冷冻循环的情况相比使该冷冻循环的运转效率变高的制冷剂。
15.如权利要求1至3中的任一项所述的冷冻装置，其特征在于，
所述低元侧制冷剂包括HFO-1123制冷剂。
16.如权利要求15所述的冷冻装置，其特征在于，
所述低元侧制冷剂是在HFO-1123制冷剂中混合有HFC类制冷剂的制冷剂。
17.如权利要求16所述的冷冻装置，其特征在于，
所述HFC类制冷剂是HFC-32制冷剂。
18.如权利要求15所述的冷冻装置，其特征在于，
所述低元侧制冷剂是在HFO-1123制冷剂中混合有HFO-1234yf制冷剂的制冷剂。
19.一种冷冻装置的控制方法，所述冷冻装置具备低元侧冷冻循环、高元侧冷冻循环和级联冷凝器，所述低元侧冷冻循环具有低元侧压缩机、低元侧冷凝器、低元侧减压装置以及低元侧蒸发器并使低元侧制冷剂循环，所述高元侧冷冻循环具有高元侧压缩机、高元侧冷凝器、高元侧减压装置以及高元侧蒸发器并使高元侧制冷剂循环，所述级联冷凝器使所述低元侧冷凝器的所述低元侧制冷剂与所述高元侧蒸发器的所述高元侧制冷剂进行热交换，其特征在于，
所述低元侧制冷剂是产生歧化反应的制冷剂，
将所述低元侧制冷剂的压力维持在比所述低元侧制冷剂产生歧化反应的压力低的压力，
通过控制成使由用于检测所述低元侧冷冻循环的高压压力的低元侧高压压力检测构件所检测的高压压力接近所述低元侧制冷剂产生歧化反应的压力和由用于检测所述低元侧冷冻循环的低压压力的低元侧低压压力检测构件所检测的低压压力的几何平均值，从而将所述低元侧制冷剂的压力维持在比所述低元侧制冷剂产生歧化反应的压力低的压力。
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