CN106068429A

CN106068429A - 节流装置以及冷冻循环装置

Info

Publication number: CN106068429A
Application number: CN201480077051.2A
Authority: CN
Inventors: 山下浩司
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; AGC Inc
Priority date: 2014-03-17
Filing date: 2014-03-17
Publication date: 2016-11-02
Also published as: US20170067674A1; EP3136023A1; WO2015140877A1; JPWO2015140877A1

Abstract

节流装置(16)构成使用包含引起歧化反应的性质的物质的制冷剂的制冷剂回路，节流装置(16)包括节流部(43)和圆筒形状的阀芯(44)，所述节流部(43)具有阀座，通过使阀芯(44)沿阀轴方向移动而插入到阀座内，来改变开口面积，将插入到节流部(43)内的阀芯(44)的前端部分形成为相对于与阀芯(44)的轴向正交的方向具有大于0的角度的构造。

Description

节流装置以及冷冻循环装置

技术领域

本发明涉及一种在例如应用在大厦用多联空气调节器等中的空调装置等的冷冻循环装置中使用的节流装置等。

背景技术

在如大厦用多联空气调节器等那样构成供制冷剂循环的制冷剂回路而进行空气调节等的冷冻循环装置中，通常将不燃性的R410A、具有较弱的可燃性的R32和体现较强的可燃性的丙烷等包括氢和碳的物质用作制冷剂。这些物质在被放出到大气中的情况下，在大气中分解而变为另外的物质之前的寿命不同，但在冷冻循环装置内，稳定性高，能在数十年的长时间用作制冷剂。

相比于此，在包括氢和碳的物质中，也有在冷冻循环装置内稳定性也差，也很难用作制冷剂的物质。作为这些稳定性差的物质，例如有引起歧化反应的性质的物质。歧化是指同一种类的物质彼此发生反应而变为另外的物质的性质。例如在液态等的相邻的物质彼此的距离非常近的状态下，当某些较强的能量施加于制冷剂时，该能量引发歧化反应，使相邻的物质彼此发生反应而变为另外的物质。当发生歧化反应时，发热并且发生急剧的温度的上升，因此可能使压力急剧上升。例如在将引起歧化反应的性质的物质用作冷冻循环装置的制冷剂而封入到铜等的配管内时，可能配管不能完全耐得住内部的制冷剂的压力上升而发生配管破裂等事故。作为引起该歧化反应的性质的物质，例如公知1，1，2-三氟乙烯(HFO-1123)和乙炔等。

另外，存在将1，1，2-三氟乙烯(HFO-1123)用作热循环用工作介质的热循环系统(冷冻循环装置)(例如参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：WO12/157764号公报(第3页、第12页和图1等)

发明内容

发明要解决的问题

在专利文献1所述的热循环系统等的冷冻循环装置中，说明了将1，1，2-三氟乙烯(HFO-1123)用作热循环用工作介质。1，1，2-三氟乙烯(HFO-1123)是引起歧化反应的性质的物质。当直接用作制冷剂时，在存在液体或两相等的相邻的物质彼此的距离非常近的液态的物质的场所，相邻的物质彼此因某些能量而发生反应，变化为另外的物质，不仅不再能作为制冷剂发挥功能，而且还可能因急剧的压力上升而引发配管破裂等事故。因此存在为了用作制冷剂，必须以不引起该歧化反应的方式进行使用的问题。那么，需要设法不引起该歧化反应，但在专利文献1等中，关于实现不引起歧化反应的装置等的方法，未作任何描述。

本发明是为了解决上述的问题而做成的，获得使制冷剂从外部接受的能量降低的那样的构造的节流装置等。

用于解决问题的方案

本发明的节流装置构成使用包含引起歧化反应的性质的物质的制冷剂的制冷剂回路，包括节流部和圆筒形状的阀芯，上述节流部具有阀座，通过使阀芯沿阀轴方向移动而插入到阀座内，来改变节流部的开口面积，将插入到节流部的阀芯的前端部分形成为相对于与阀芯的轴向正交的方向具有大于0的角度的构造，所以能够减少制冷剂流入到节流装置中时的碰撞能量，能够将引起歧化反应的性质的物质安全地用作制冷剂。

发明效果

本发明的节流装置通过设计流入管的出口形状或朝向，来减少制冷剂在容器内部与容器内壁面碰撞时的碰撞能量，所以能够防止1，1，2-三氟乙烯(HFO-1123)等引起歧化反应的性质的物质发生歧化反应而不再能够用作制冷剂的、配管破裂等事故的发生等，获得能将上述物质安全地用作制冷剂的节流装置。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的冷冻循环装置的设置例的概略图。

图2是本发明的实施方式1的冷冻循环装置的回路结构图。

图3是本发明的实施方式1的冷冻循环装置的制冷运转时的回路结构图。

图4是本发明的实施方式1的冷冻循环装置的制热运转时的回路结构图。

图5是本发明的实施方式1的冷冻循环装置的节流装置的结构的概略图。

图6是本发明的实施方式1的冷冻循环装置的节流装置的另一结构的概略图。

图7是本发明的实施方式2的冷冻循环装置的回路结构图。

具体实施方式

下面，参照附图等说明发明的实施方式的冷冻循环装置。这里，在以下的附图中，包括图1在内，标注了相同的附图标记的部分是相同或者相当于相同的部分，在下述实施方式的全文中均如此。并且，在说明书全文中说明的构成要素的方式只不过是例示，并不限定于说明书所述的方式。特别是，构成要素的组合并不只限定于各实施方式中的组合，能将其他实施方式所述的构成要素应用到另外的实施方式中。此外，关于用下角标进行区别等的多个同种的设备等，在没有特别需要进行区别或者特别指定的情况下，有时省略下角标进行说明。另外，将图中的上方作为“上侧”，并将下方作为“下侧”进行说明。另外，在附图中，各构成构件的大小关系有时与实际的情况不同。并且，关于温度和压力等的高低，并非特别是根据与绝对的值的关系来决定高低等，而是在系统和装置等的状态和动作等中相对性地决定。

实施方式1.

基于附图说明本发明的实施方式1。图1是表示本发明的实施方式1的冷冻循环装置的设置例的概略图。图1所示的冷冻循环装置通过构成供制冷剂循环的制冷剂回路来利用由制冷剂进行的冷冻循环，能够选择制冷模式或制热模式中的任一种模式来作为运转模式。这里，以进行空调对象空间(室内空间7)的空气调节的空调装置为例，说明本实施方式的冷冻循环装置。

在图1中，本实施方式的冷冻循环装置具有作为热源机的1台室外机1和多台室内机2。室外机1和室内机2由导通制冷剂的延伸配管(制冷剂配管)4连接，在室外机1内生成的冷能或热能被发送到室内机2内。

室外机1通常配置在作为大厦等的建筑物9外的空间(例如屋顶等)的室外空间6内，将冷能或热能供给到室内机2内。室内机2配置在能将温度调节后的空气供给到作为建筑物9的内部空间(例如起居室等)的室内空间7内的位置，将制冷用空气或制热用空气供给到成为空调对象空间的室内空间7内。

如图1所示，在本实施方式的冷冻循环装置中，使用2根延伸配管4分别连接室外机1和各室内机2。

另外，在图1中，例示了室内机2为顶棚盒型的情况，但本发明并不限定于此。也可以是顶棚埋入型、顶棚悬挂式等，只要能够直接或利用管道等将制热用空气或制冷用空气吹出到室内空间7内即可，可以为任意种类。

在图1中，例示了将室外机1设置在室外空间6内的情况，但本发明并不限定于此。例如室外机1也可以设置在带换气口的机械室等包围的空间内。另外，只要能够利用排气管道将废热排出到建筑物9外即可，也可以将室外机1设置在建筑物9的内部。此外，也可以使用水冷式的室外机1设置在建筑物9的内部。无论将室外机1设置在哪种场所，都不会发生特别值得注意的问题。

另外，室外机1及室内机2的连接台数并不限定于图1中图示的台数，依据设置有本实施方式的冷冻循环装置的建筑物9决定台数即可。

图2是表示实施方式1的冷冻循环装置(以下称为冷冻循环装置100)的回路结构的一例的回路结构图。基于图2说明冷冻循环装置100的详细结构。如图2所示，室外机1与室内机2由在内部供制冷剂流动的延伸配管(制冷剂配管)4连接。

室外机1

压缩机10、四通阀等的第1制冷剂流路切换装置11、热源侧换热器12和储液器19利用制冷剂配管以串联连接的方式搭载在室外机1内。

压缩机10吸入制冷剂，将该制冷剂压缩而成为高温高压的状态，压缩机10例如可以由能够控制容量的变能压缩机等构成。第1制冷剂流路切换装置11切换制热运转时的制冷剂的流动和制冷运转时的制冷剂的流动。热源侧换热器12在制热运转时作为蒸发器发挥功能，在制冷运转时作为冷凝器(或散热器)发挥功能。并且，成为第一换热器的热源侧换热器12在制冷剂与从省略图示的鼓风机供给的空气之间进行热交换，使该制冷剂蒸发气化或冷凝液化。在对室内空间7进行制冷的运转的情况下，热源侧换热器12作为冷凝器发挥作用。另外，在对室内空间7进行制热的运转的情况下，热源侧换热器12作为蒸发器发挥作用。储液器19设置在压缩机10的吸入侧，将因运转模式变化等而在制冷剂回路中剩余的制冷剂存积起来。

室外机1包括压缩机10、第1制冷剂流路切换装置11、热源侧换热器12、储液器19、高压检测装置37、低压检测装置38以及控制装置60。另外，压缩机10例如在密闭容器内具有压缩室，使用使密闭容器内为低压的制冷剂压力气氛，吸入密闭容器内的低压制冷剂而进行压缩的低压壳构造，或者使用使密闭容器内为高压的制冷剂压力气氛，将在压缩室内压缩了的高压制冷剂排出到密闭容器内的高压壳构造。另外，室外机1具有控制装置60，根据各种检测装置中的检测信息和来自遥控器的指示等控制设备。例如控制压缩机10的驱动频率、鼓风机的转速(包括开启/关闭)和第1制冷剂流路切换装置11的切换等，执行后述的各运转模式。这里，本实施方式的控制装置60由具有例如CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)等控制运算处理单元的微型计算机等构成。另外，室外机1具有存储部件(未图示)，具有将涉及控制等的处理次序编成程序的数据。那么，控制运算处理单元执行基于程序的数据的处理来实现控制。

室内机2

在室内机2中分别搭载有成为第二换热器的负荷侧换热器15。该负荷侧换热器15利用延伸配管4与室外机1连接。该负荷侧换热器15在制冷剂与从省略图示的鼓风机供给的空气之间进行热交换，生成用于供给到室内空间7内的制热用空气或制冷用空气。在对室内空间7进行制热的运转的情况下，负荷侧换热器15作为冷凝器发挥作用。另外，在对室内空间7进行制冷的运转的情况下，负荷侧换热器15作为蒸发器发挥作用。

在该图2中，例示了连接有4台室内机2的情况，从纸面下侧开始，图示的是室内机2a、室内机2b、室内机2c和室内机2d。另外，与室内机2a～室内机2d相对应地，负荷侧换热器15也是从纸面下侧开始图示负荷侧换热器15a、负荷侧换热器15b、负荷侧换热器15c和负荷侧换热器15d。另外，与图1同样，室内机2的连接台数并不限定于图2所示的4台。

说明由冷冻循环装置100执行的各运转模式。该冷冻循环装置100基于来自各室内机2的指示将室外机1的运转模式决定为制冷运转模式或制热运转模式的任一个。即，冷冻循环装置100能使所有的室内机2进行相同的运转(制冷运转或制热运转)，对室内进行温度调节。另外，在制冷运转模式或制热运转模式的任一个模式下，各室内机2都能自如地运转/停止。

由冷冻循环装置100执行的运转模式具有使被驱动的室内机2全部执行制冷运转(也包括停止)的制冷运转模式，以及使被驱动的室内机2全部执行制热运转(也包括停止)的制热运转模式。下面，一并说明各运转模式和制冷剂的流动。

制冷运转模式

图3是表示冷冻循环装置100的排出温度较低的情况下的制冷运转模式时的制冷剂的流动的制冷剂回路图。在该图3中，以在所有的负荷侧换热器15中产生冷能负荷的情况为例说明制冷运转模式。另外，在图3中，用粗线表示的配管表示制冷剂流动的配管，用实线箭头表示制冷剂的流动方向。

在图3所示的制冷运转模式的情况下，在室外机1中，将第1制冷剂流路切换装置11切换为使从压缩机10排出的制冷剂流向热源侧换热器12。低温低压的制冷剂被压缩机10压缩，成为高温高压的气体制冷剂而被排出。从压缩机10排出的高温高压的气体制冷剂经由第1制冷剂流路切换装置11流入到热源侧换热器12中。并且，在热源侧换热器12中向室外空气散热并且冷凝液化，成为高压的液态制冷剂而从室外机1流出。

流出室外机1的高压的液态制冷剂经过延伸配管4流入到各室内机2(2a～2d)内。流入到室内机2(2a～2d)内的高压的液态制冷剂流入到节流装置16(16a～16d)内，被节流装置16(16a～16d)节流而减压，成为低温低压的两相制冷剂。进一步流入到作为蒸发器发挥作用的各负荷侧换热器15(15a～15d)内，从在负荷侧换热器15的周围流通的空气吸热而成为低温低压的气体制冷剂。然后，低温低压的气体制冷剂从室内机2(2a～2d)流出，经过延伸配管4再次流入到室外机1内，经过第1制冷剂流路切换装置11后经由储液器19被压缩机10再次吸入。

此时，将节流装置16a～16d的开度(开口面积)控制为，使负荷侧换热器气体制冷剂温度检测装置28的检测温度，与从室外机1的控制装置60通过通信发送到各室内机2的控制装置(未图示)中的蒸发温度的温度差(过热度)接近目标值。

另外，在执行制冷运转模式时，不必使制冷剂流向没有热负荷的负荷侧换热器15(包括热关闭(日文：サーモオフ))，所以停止运转。此时，与停止的室内机2对应的节流装置16设定为全闭或不能供制冷剂流通的小开度。

制热运转模式

图4是表示冷冻循环装置100的制热运转模式时的制冷剂的流动的制冷剂回路图。在该图4中，以在全部的负荷侧换热器15中产生热能负荷的情况为例说明制热运转模式。另外，在图4中，用粗线表示的配管表示制冷剂流动的配管，用实线箭头表示制冷剂的流动方向。

在图4所示的制热运转模式的情况下，在室外机1内，将第1制冷剂流路切换装置11切换为使从压缩机10排出的制冷剂不经由热源侧换热器12地流入到室内机2内。低温低压的制冷剂被压缩机10压缩，成为高温高压的气体制冷剂而被排出，经过第1制冷剂流路切换装置11后从室外机1流出。从室外机1流出的高温高压的气体制冷剂经过延伸配管4流入到各室内机2(2a～2d)中。流入到室内机2(2a～2d)中的高温高压的气体制冷剂流入到各负荷侧换热器15(15a～15d)中，向在负荷侧换热器15(15a～15d)的周围流通的空气散热并且冷凝液化，成为高温高压的液态制冷剂。从负荷侧换热器15(15a～15d)流出的高温高压的液态制冷剂流入到节流装置16(16a～16d)中，被节流装置16(16a～16d)节流而减压，成为低温低压的两相制冷剂而从室内机2(2a～2d)流出。从室内机2流出的低温低压的两相制冷剂经过延伸配管4再次流入到室外机1中。

此时，将节流装置16a～16d的开度(开口面积)控制为，使从室外机1的控制装置60通过通信发送到各室内机2的控制装置(未图示)内的冷凝温度，与负荷侧换热器液态制冷剂温度检测装置27的检测温度的温度差(过冷却度)接近目标值。

流入到室外机1中的低温低压的两相制冷剂流入到热源侧换热器12中，从在热源侧换热器12的周围流动的空气吸热，蒸发而成为低温低压的气体制冷剂或低温低压的干燥度大的两相制冷剂。低温低压的气体制冷剂或两相制冷剂经由第1制冷剂流路切换装置11以及储液器19再次被压缩机10吸入。

在执行制热运转模式时，不必使制冷剂流向没有热负荷的负荷侧换热器15(包括热关闭)内。但是，在制热运转模式下，在使与没有制热负荷的负荷侧换热器15对应的节流装置16为全闭或者不能供制冷剂流动的小开度时，在未运转的负荷侧换热器15的内部，制冷剂被周围空气冷却而冷凝，制冷剂彻底滞留，整个制冷剂回路可能陷入制冷剂不足的状态。为此，在制热运转时，使与没有热负荷的负荷侧换热器15对应的节流装置16的开度(开口面积)为全开等大开度，来防止制冷剂的彻底滞留。

另外，第1制冷剂流路切换装置11通常使用四通阀，但本发明并不限定于此，也可以使用多个两通流路切换阀或三通流路切换阀，来使制冷剂以相同方式流动。

另外，这里，说明了在制冷剂回路中具有存积剩余制冷剂的储液器19的情况，但在如延伸配管4较短的情况、室内机2的台数为1台的情况等那样剩余制冷剂较少的情况下，也可以不具有储液器19。

如上所述，在本实施方式的冷冻循环装置100中，高压的液态制冷剂流入到节流装置16(16a～16d)中，从节流装置16(16a～16d)流出低温低压的两相制冷剂。但是，例如在填充在制冷剂回路中的制冷剂量较少的情况等，流出了冷凝器的制冷剂有时也成为两相状态。另外，在具有多个室内机2的多联型的空调装置等中，延伸配管4大多较长，在该情况下，在制冷运转中，由于延伸配管4中的压力损失，制冷剂有时也会成为两相。在这样的情况下，气体与液体的混合状态即两相状态的制冷剂流入到节流装置16中。

制冷剂的种类

在将如R32和R410A等那样通常用作制冷剂的物质用作用在冷冻循环装置100中的制冷剂的情况下，不用设法改善制冷剂回路内的制冷剂的稳定性，就能直接普通地进行使用。但是，在本实施方式中，作为制冷剂，使用的是用C₂H₁F₃表示并且在分子构造中具有1个双键的1，1，2-三氟乙烯(HFO-1123)等那样的引起歧化反应的性质的物质，或者是将引起歧化反应的性质的物质与另外的物质混合后得到的混合制冷剂。为了生成混合制冷剂，作为混合在引起歧化反应的性质的物质中的物质，例如使用的是用C₃H₂F₄表示的四氟丙烯(用CF₃CF＝CH₂表示的2，3，3，3-四氟丙烯即HFO-1234yf，用CF₃CH＝CHF表示的1，3，3，3-四氟-1-丙烯即HFO-1234ze等)或化学式用CH₂F₂表示的二氟甲烷(HFC-32)等。只是本发明并不限定于此，也可以混合HC-290(丙烷)等，只要是具有能够用作冷冻循环装置的制冷剂的热性能的物质即可，可以使用任意的物质，采用任意的混合比。

这里，引起歧化反应的性质的物质在如液态、两相状态等那样相邻的物质彼此的距离非常近的状态下，当被施加某些强的能量时，相邻的物质彼此反应而可能变为另外的物质。因此，若在制冷剂回路中将不实施任何对策会引起歧化反应的性质的物质用作制冷剂，不仅该物质成为另外的物质而不再能作为制冷剂发挥功能，而且由于由发热导致的急剧的压力上升，可能发生配管破裂等事故。那么，为了将引起歧化反应的性质的物质用作制冷剂，需要在制冷剂回路中的成为液体的状态或气体与液体的混合状态即两相状态的场所，设法不发生歧化反应。这里，制冷剂与结构物碰撞时的能量成为使物质发生歧化反应的主要原因。那么，通过将制冷剂回路的构成零件形成为减少对制冷剂施加的碰撞能量的那样的构造，来使歧化反应难以发生。

节流装置16(16a～16d)

图5是本发明的实施方式1的节流装置16(16a～16d)的结构的概略图。在图5中，节流装置16由第1连接管41、第2连接管42、节流部43、阀芯44以及电动机45构成。在图5中，实线箭头表示在制热运转时制冷剂流动的方向，虚线箭头表示在制冷运转时制冷剂流动的方向。

第1连接管41与延伸配管4侧的配管连接。在热源侧换热器12作为蒸发器发挥作用，负荷侧换热器15作为冷凝器发挥作用的情况下，第1连接管41成为制冷剂流入侧的配管。在热源侧换热器12作为冷凝器发挥作用，负荷侧换热器15作为蒸发器发挥作用的情况下，第1连接管41成为制冷剂流出侧的配管。另外，第2连接管42与负荷侧换热器15侧的配管连接。在热源侧换热器12作为蒸发器发挥作用，负荷侧换热器15作为冷凝器发挥作用的情况下，第2连接管42成为制冷剂流出侧的配管。在热源侧换热器12作为冷凝器发挥作用，负荷侧换热器15作为蒸发器发挥作用的情况下，第2连接管42成为制冷剂流入侧的配管。这里，如图5所示，第1连接管41和第2连接管42以两者之间夹着节流部43的方式沿彼此正交的方向配置。

具有阀座的节流部43配置在第1连接管41与第2连接管42之间，根据阀芯44插入到阀座的开口部分的程度来调整所通过的制冷剂的流动，减小制冷剂的压力。阀芯44能够移动，与节流部43一同对通过节流装置16的制冷剂流量以及制冷剂压力(节流量)进行控制。关于控制，通过使阀芯44移动来改变阀芯44与节流部43的距离(位置关系)，改变节流部43与阀芯44之间的间隙的面积(开口面积)，从而改变制冷剂流量以及制冷剂压力而进行控制。电动机45基于来自控制装置60的指示使阀芯44移动，调整节流部43与阀芯44的距离。电动机45例如由步进马达等构成。

如上所述，在进行负荷侧换热器15作为蒸发器发挥作用的制冷运转时，流出室外机1而流入到室内机2内的高压的液态制冷剂从第2连接管42流入。在节流部43，被阀芯44节流而减压，成为低温低压的两相制冷剂，从第1连接管41流出而流入负荷侧换热器15(15a～15d)。此时，利用电动机45控制阀芯44的位置(图5的上下方向上的位置)，改变节流部43与阀芯44之间的供制冷剂通过的开口面积，控制制冷剂的节流量。这里，阀芯44例如形成为圆筒(圆柱)状。若为圆筒状，即使边旋转边沿阀芯44的轴向移动，截面积也不会改变，因此易于用作节流装置16的阀芯44。并且，从第1连接管41流入的制冷剂的流动方向和从第2连接管42流出的制冷剂的流动方向成为大致彼此正交的方向。在制冷运转时，从第2连接管42流入的制冷剂沿纵向(阀轴方向)与圆筒状的阀芯44碰撞。当制冷剂沿轴向流动时，制冷剂与圆筒状的结构物的轴端的圆的部分碰撞。在制冷剂与阀芯44的轴端的圆的部分(圆筒侧表面与底面的交界(缘)的部分)碰撞时，产生较大的碰撞能量。因此，对于制冷剂中的引起歧化反应的性质的物质来说，可能成为使歧化反应发生的主要原因。

另一方面，如上所述，在进行负荷侧换热器15作为冷凝器发挥作用的制热运转时，流出负荷侧换热器15(15a～15d)的高压的液态制冷剂从第1连接管41流入。在节流部43，被阀芯44节流而减压，成为低温低压的两相制冷剂，经由第2连接管42从节流装置16流出，并且从室内机2流出。此时，从第1连接管41流入的制冷剂的流动方向与从第2连接管42流出的制冷剂的流动方向为大致彼此正交的方向。在制热运转时，制冷剂沿横向(圆周方向)与圆筒状的阀芯44碰撞。广泛公知在制冷剂沿横向(圆周方向)流向圆筒状的结构物的情况下，不大会在制冷剂中产生乱流成分，也不会引起制冷剂的歧化反应。

那么，如图5所示，将阀芯44的前端部分(阀芯44中流路侧的圆柱底面部分)，形成为相对于与从第2连接管42流入的制冷剂的流动方向(图5的纵向(上下)、轴向)正交的方向(图5的横向(左右)、圆周方向)，具有大于0(零)的角度θ的倾斜的构造(例如圆锥状的构造等)。当将阀芯44形成为这样的构造时，由于阀芯44相对于制冷剂的流动方向具有大于0(零)的角度θ的倾斜，所以相应地减小制冷剂与阀芯44的碰撞能量，使歧化反应难以发生。

这里，阀芯44与制冷剂的碰撞能量用式(1)求出。

算式1

碰撞能量＝制冷剂的质量×制冷剂的速度变化

＝(制冷剂的质量流量×单位时间)×制冷剂的速度变化……(1)

其中，制冷剂的速度变化依赖于阀芯44的前端部分的角度θ，用式(2)表示。

算式2

制冷剂的速度变化∝cos(θ)……(2)

即，制冷剂与阀芯44的碰撞能量与式(2)成比例，碰撞能量的减少率根据θ为0(零)时的式(2)的计算结果即与1的差获得。因此，在将阀芯44形成为相对于与轴向正交的方向(圆周方向)的角度θ为大于0(零)的值的构造时，与制冷剂的碰撞能量减少，所以难以发生歧化反应。另外，为了不引起制冷剂的歧化反应而需要怎样程度地减少碰撞能量，也是根据制冷剂的状态(压力和温度)和制冷剂的速度等的不同而不同的，当与以往的节流装置相比，能够减少5％以上的碰撞能量时，效果较大。能够获得5％的碰撞能量的减少效果是在式(2)的计算结果为0.95时。此时，θ成为约18度。因此，当设置成使相对于与阀芯44的轴向正交的方向(圆周方向)的角度θ为18度以上，即，圆锥的打开角度为144度以下的那样的阀芯44时，碰撞能量的减少效果增大。关于角度θ的上限，只要能与节流部43之间确保能够有效地改变制冷剂的开口面积的圆锥的打开角度即可，没有特别规定(当角度θ过大时，不再能发挥作为节流装置的功能)。

图6是本发明的实施方式1的节流装置16(16a～16d)的结构的另一例的概略图。这里，节流装置16(16a～16d)的阀芯44的前端的构造并不限定于圆锥状，也可以是多面体构造。例如，阀芯44的前端的大部分为相对于与从第2连接管42流入的制冷剂的流动方向正交的方向(圆周方向)具有大于0(零)的角度θ的倾斜的构造即可。也可以如图6那样形成为一部分与制冷剂的流动正交的圆板状的形状(圆锥台)等。在该情况下，形成为相对于与从第2连接管42流入的制冷剂的流动方向正交的方向(圆周方向)具有大于0(零)的角度θ的倾斜的构造的部分，占阀芯44的圆周方向截面积的50％以上较好。

另外，作为节流装置16的电动机45，如上所述使用步进马达等，但本发明并不限定于此。在使用步进马达作为电动机45的情况下，阀芯44边旋转边上下动作，改变开口面积。在边旋转边上下动作的情况下，若将阀芯44的轴端的构造形成为圆锥状，则不会发生伴随旋转的形状变化，易于控制开口面积。另外，有利用电动机45直接驱动阀芯44的直动式的节流装置，和在电动机45与阀芯44之间夹设齿轮的齿轮式的节流装置，这两种节流装置均能应用到本发明中，起到同样的效果。

另外，这里说明了在制热运转时制冷剂从节流装置16的第1连接管41流入而从第2连接管42流出，在制冷运转时制冷剂从节流装置16的第2连接管42流入而从第1连接管41流出的情况。当然，也可以构成为即使制冷运转时与制热运转时的制冷剂的流动方向为相反方向，也不会损失作为节流装置16的功能，能沿任意方向流动。无论在哪种情况下，只要制冷剂流入节流装置16的流动方向在制冷运转时和制热运转时为沿相反方向流动，在制冷运转时或制热运转时的某一运转情况下，制冷剂从第2连接管42流入到节流装置16中，所以起到同样的效果。

另外，如上所述，有时不是高压的液态制冷剂，而是高压的两相制冷剂流入到节流装置16中，两相制冷剂为气体状和液体状的制冷剂混合而成的制冷剂。两相制冷剂中的液态制冷剂也需要不发生歧化反应，所以当形成为同样的构造时是有效的。

另外，以第1连接管41和第2连接管42为正交的方向，并且流动方向在制冷运转和制热运转中逆转的情况为例进行了说明，但本发明并不限定于此。在本冷冻循环装置的运转状态中，只要存在制冷剂从第2连接管42流入并沿阀芯44的轴向流入的运转状态即可，也可以使第2连接管42始终作为流入管发挥功能。另外，也可以在通过了阀芯44的周围后，沿不是与阀芯44的轴向正交的方向的方向构成制冷剂的流路。当然，也可以在通过了阀芯44的周围后，使制冷剂的流路暂时朝向与阀芯44的轴向正交的方向，随后再改变流路，使第1连接管41朝向与第2连接管42平行的方向。

延伸配管4

如上所述，本实施方式的冷冻循环装置100具有若干个运转模式。在这些运转模式中，制冷剂在连接室外机1与室内机2的延伸配管4中流动。

另外，高压检测装置37和低压检测装置38是为了将冷冻循环高压和低压控制为目标值而设置的，但上述两个装置也可以是检测饱和温度的温度检测装置。

另外，说明了第1制冷剂流路切换装置11如为四通阀的例子，但本发明并不限定于此，也可以构成为使用多个两通流路切换阀或三通流路切换阀，使制冷剂以相同的方式流动。

另外，通常多在热源侧换热器12及负荷侧换热器15a～15d中安装有鼓风机，通过鼓风来促进冷凝或蒸发，但本发明并不限定于此。例如作为负荷侧换热器15a～15d，也可以采用利用了辐射的辐射加热器那样的构件，作为热源侧换热器12，也可以采用利用水或防冻液使热量转移的水冷式类型的构件。只要是能够散热或吸热的构造，则可以使用任意的换热器。

另外，这里以负荷侧换热器15a～15d为4个的情况为例进行了说明，但也可以连接很多个。此外，也可以连接多个室外机1，构成1个冷冻循环。

另外，以室内机2只进行制冷运转或制热运转的任一种运转的制冷制热切换型的冷冻循环装置100为例进行了说明，但本发明并不限定于此。例如，也可以应用在室内机2任意地选择进行制冷运转和制热运转中的某一个运转，系统整体能够实施进行制冷运转的室内机2和进行制热运转的室内机2的混合运转的冷冻循环装置中，起到同样的效果。

另外，也能应用在只可连接1个室内机2的室内空调器等的空调装置、与陈列柜或单元冷却器连接的冷冻装置等中，只要是使用冷冻循环的冷冻循环装置，则起到同样的效果。

实施方式2.

基于附图说明本发明的实施方式2。图7是本发明的实施方式的冷冻循环装置的回路图。图7所示的冷冻循环装置100的室外机1和热介质转换机3由延伸配管4连接，制冷剂经由热介质转换机3所具有的负荷侧换热器15a及负荷侧换热器15b在延伸配管4的内部流动。另外，热介质转换机3和室内机2由配管5连接，水和载冷剂等热介质经由负荷侧换热器15a及负荷侧换热器15b在配管5的内部流动。

由该冷冻循环装置100执行的运转模式具有使被驱动的室内机2全部执行制冷运转的全制冷运转模式，和使被驱动的室内机2全部执行制热运转的全制热运转模式。另外，还有在制冷负荷较大的情况下执行的制冷主体运转模式，和在制热负荷较大的情况下执行的制热主体运转模式。

全制冷运转模式

在全制冷运转模式的情况下，从压缩机10排出的高温高压的气体制冷剂经由第1制冷剂流路切换装置11流入到热源侧换热器12中，向周围的空气散热而冷凝液化，成为高压液态制冷剂，经过止回阀13a从室外机1流出。然后，经过延伸配管4流入到热介质转换机3中。流入到热介质转换机3中的制冷剂经过开闭装置17a在节流装置16a和节流装置16b内膨胀而成为低温低压的两相制冷剂。两相制冷剂分别流入到作为蒸发器发挥作用的负荷侧换热器15a以及负荷侧换热器15b中，从在热介质循环回路B内循环的热介质吸热，成为低温低压的气体制冷剂。气体制冷剂经由第2制冷剂流路切换装置18a及第2制冷剂流路切换装置18b从热介质转换机3流出。然后，经过延伸配管4再次流入到室外机1中。流入到室外机1中的制冷剂经过止回阀13d并且经由第1制冷剂流路切换装置11以及储液器19被压缩机10再次吸入。

在热介质循环回路B中，热介质在负荷侧换热器15a以及负荷侧换热器15b这两个负荷侧换热器中被制冷剂冷却。冷却后的热介质利用泵21a及泵21b在配管5内流动。经由第2热介质流路切换装置23a～第2热介质流路切换装置23d流入到利用侧换热器26a～利用侧换热器26d内的热介质从室内空气吸热。将室内空气冷却而对室内空间7进行制冷。从利用侧换热器26a～利用侧换热器26d流出的制冷剂流入到热介质流量调整装置25a～热介质流量调整装置25d中，经过第1热介质流路切换装置22a～第1热介质流路切换装置22d流入到负荷侧换热器15a以及负荷侧换热器15b中而被冷却，再次被泵21a及泵21b吸入。另外，使与没有热负荷的利用侧换热器26a～利用侧换热器26d对应的热介质流量调整装置25a～热介质流量调整装置25d为全闭。另外，调整与有热负荷的利用侧换热器26a～利用侧换热器26d对应的热介质流量调整装置25a～热介质流量调整装置25d的开度，从而调节利用侧换热器26a～利用侧换热器26d内的热负荷。

全制热运转模式

在全制热运转模式的情况下，从压缩机10排出的高温高压的气体制冷剂经由第1制冷剂流路切换装置11并且经过第1连接配管4a和止回阀13b从室外机1流出。然后，经过延伸配管4流入到热介质转换机3中。流入到热介质转换机3中的制冷剂经过第2制冷剂流路切换装置18a以及第2制冷剂流路切换装置18b分别流入到负荷侧换热器15a以及负荷侧换热器15b中，向在热介质循环回路B内循环的热介质散热，成为高压的液态制冷剂。高压的液态制冷剂在节流装置16a以及节流装置16b内膨胀而成为低温低压的两相制冷剂，经过开闭装置17b从热介质转换机3流出。然后，经过延伸配管4再次流入到室外机1。流入到室外机1中的制冷剂经过第2连接配管4b以及止回阀13c流入到作为蒸发器发挥作用的热源侧换热器12，从周围的空气吸热而成为低温低压的气体制冷剂。气体制冷剂经由第1制冷剂流路切换装置11以及储液器19被再次吸入压缩机10。另外，热介质循环回路B中的热介质的动作与全制冷运转模式的情况相同。在全制热运转模式下，在负荷侧换热器15a以及负荷侧换热器15b中，热介质被制冷剂加热，在利用侧换热器26a以及利用侧换热器26b中向室内空气散热，对室内空间7进行制热。

制冷主体运转模式

在制冷主体运转模式的情况下，从压缩机10排出的高温高压的气体制冷剂经由第1制冷剂流路切换装置11流入到热源侧换热器12中，向周围的空气散热而冷凝，成为两相制冷剂，经过止回阀13a从室外机1流出。然后，经过延伸配管4流入到热介质转换机3中。流入到热介质转换机3中的制冷剂经过第2制冷剂流路切换装置18b流入到作为冷凝器发挥作用的负荷侧换热器15b中，向在热介质循环回路B内循环的热介质散热而成为高压的液态制冷剂。高压的液态制冷剂在节流装置16b内膨胀而成为低温低压的两相制冷剂。两相制冷剂经由节流装置16a流入到作为蒸发器发挥作用的负荷侧换热器15a中，从在热介质循环回路B内循环的热介质吸热而成为低压的气体制冷剂，经由第2制冷剂流路切换装置18a从热介质转换机3流出。并且，经过延伸配管4再次流入到室外机1中。流入到室外机1中的制冷剂经过止回阀13d并且经由第1制冷剂流路切换装置11以及储液器19被再次吸入压缩机10。

在热介质循环回路B中，在负荷侧换热器15b中，制冷剂的热能传递给热介质。然后，被加热了的热介质利用泵21b在配管5内流动。对第1热介质流路切换装置22a～第1热介质流路切换装置22d以及第2热介质流路切换装置23a～第2热介质流路切换装置23d进行操作，使流入到有制热要求的利用侧换热器26a～利用侧换热器26d的热介质向室内空气散热。将室内空气加热而对室内空间7进行制热。另一方面，在负荷侧换热器15a中，制冷剂的冷能传递给热介质。然后，被冷却了的热介质利用泵21a在配管5内流动。对第1热介质流路切换装置22a～第1热介质流路切换装置22d以及第2热介质流路切换装置23a～第2热介质流路切换装置23d进行操作，使流入到有制冷要求的利用侧换热器26a～利用侧换热器26d的热介质从室内空气吸热。将室内空气冷却而对室内空间7进行制冷。另外，使与没有热负荷的利用侧换热器26a～利用侧换热器26d对应的热介质流量调整装置25a～热介质流量调整装置25d为全闭。另外，调整与有热负荷的利用侧换热器26a～利用侧换热器26d对应的热介质流量调整装置25a～热介质流量调整装置25d的开度，从而调节利用侧换热器26a～利用侧换热器26d内的热负荷。

制热主体运转模式

在制热主体运转模式的情况下，从压缩机10排出的高温高压的气体制冷剂经由第1制冷剂流路切换装置11并且经过第1连接配管4a以及止回阀13b从室外机1流出。然后，经过延伸配管4流入到热介质转换机3中。流入到热介质转换机3中的制冷剂经过第2制冷剂流路切换装置18b流入到作为冷凝器发挥作用的负荷侧换热器15b中，向在热介质循环回路B内循环的热介质散热而成为高压的液态制冷剂。高压的液态制在节流装置16b内膨胀而成为低温低压的两相制冷剂。两相制冷剂经由节流装置16a流入到作为蒸发器发挥作用的负荷侧换热器15a中，从在热介质循环回路B内循环的热介质吸热，经由第2制冷剂流路切换装置18a从热介质转换机3流出。然后，经过延伸配管4再次流入到室外机1中。流入到室外机1中的制冷剂经过第2连接配管4b以及止回阀13c流入到作为蒸发器发挥作用的热源侧换热器12中，从周围的空气吸热而成为低温低压的气体制冷剂。气体制冷剂经由第1制冷剂流路切换装置11以及储液器19被再次吸入压缩机10。另外，热介质循环回路B内的热介质的动作、第1热介质流路切换装置22a～第1热介质流路切换装置22d、第2热介质流路切换装置23a～第2热介质流路切换装置23d、热介质流量调整装置25a～热介质流量调整装置25d以及利用侧换热器26a～利用侧换热器26d的动作与制冷主体运转模式相同。

制冷剂的种类以及节流装置16(16a、16b)

关于制冷剂的种类以及节流装置16(16a、16b)，能够应用与实施方式1所述的结构同样的种类以及装置来构成。并且，在本实施方式的冷冻循环装置100中也起到同样的效果。

延伸配管4以及配管5

在本实施方式的各运转模式中，制冷剂在连接室外机1与热介质转换机3的延伸配管4中流动，水和防冻液等热介质在连接热介质转换机3与室内机2的配管5内流动。

当在利用侧换热器26中混合产生制热负荷和制冷负荷的情况下，切换成使与进行制热运转的利用侧换热器26对应的第1热介质流路切换装置22及第2热介质流路切换装置23与加热用的负荷侧换热器15b连接的流路。另外，切换成使与进行制冷运转的利用侧换热器26对应的第1热介质流路切换装置22及第2热介质流路切换装置23与冷却用的负荷侧换热器15a连接的流路。因此，能在各室内机2内自如地进行制热运转和制冷运转。

另外，第1热介质流路切换装置22以及第2热介质流路切换装置23是2个三通阀等能切换三通流路的阀和组合了开闭阀等切换两通流路的开闭的阀等能够切换流路的装置即可。另外，也可以通过组合2个步进马达驱动式的混合阀等能够改变三通流路的流量的装置和电子式膨胀阀等能够改变两通流路的流量的装置的方式等，来用作第1热介质流路切换装置22以及第2热介质流路切换装置23。此外，热介质流量调整装置25除了二通阀以外，也可以形成为具有三通流路的控制阀，与绕过利用侧换热器26的旁通管一同设置。另外，热介质流量调整装置25为能够利用步进马达驱动方式控制在流路中流动的流量的装置较好，可以为二通阀，也可以将三通阀的一端封闭。另外，作为热介质流量调整装置25，也可以使用开闭阀等进行两方流路的开闭的装置，通过反复开启/关闭来控制平均的流量。

另外，说明了第1制冷剂流路切换装置11以及第2制冷剂流路切换装置18如为四通阀的例子，但本发明并不限定于此，也可以使用多个两通流路切换阀或三通流路切换阀，使制冷剂以同样的方式流动。

另外，在只连接1个利用侧换热器26和热介质流量调整装置25的情况下，同样的效果当然成立，此外，作为负荷侧换热器15以及节流装置16，设置多个进行相同动作的装置当然没问题。此外，以将热介质流量调整装置25内置在热介质转换机3中的情况为例进行了说明，但本发明并不限定于此，也可以将热介质流量调整装置25内置在室内机2中，也可以与热介质转换机3和室内机2分别独立地构成热介质流量调整装置25。

作为热介质，例如能够使用载冷剂(防冻液)、水、载冷剂与水的混合液以及水与防腐蚀效果高的添加剂的混合液等。因而，在冷冻循环装置100中，即使热介质经由室内机2泄漏到室内空间7内，由于热介质使用的是安全性高的液体，所以仍能帮助提高安全性。

另外，通常在热源侧换热器12以及利用侧换热器26a～利用侧换热器26d中安装有鼓风机，并通过鼓风来促进冷凝或蒸发的情况较多，但本发明并不限定于此。例如作为利用侧换热器26a～利用侧换热器26d，也能使用利用了辐射的辐射加热器那样的装置。另外，作为热源侧换热器12，也能使用利用水和防冻液使热量移动的水冷式类型的构件。只要是能够散热或吸热的构造，则能够使用任意的构件。

另外，这里以利用侧换热器26a～利用侧换热器26d为4个的情况为例进行了说明，但也可以连接很多个。此外，也可以连接多个室外机1，构成1个冷冻循环。

另外，以负荷侧换热器15a、15b为2个的情况为例进行了说明，但本发明当然并不限定于此，只要构成为能将热介质冷却或者/以及加热即可，可以设置多个。

另外，泵21a以及泵21b不限定于各为1个，也可以并列设置多个小容量的泵。

另外，关于将压缩机10、四通阀(第1制冷剂流路切换装置)11和热源侧换热器12收容在室外机1内，将使空调对象空间的空气与制冷剂进行热交换的利用侧换热器26收容在室内机2内，将负荷侧换热器15以及节流装置16收容在热介质转换机3内，利用延伸配管4连接室外机1与热介质转换机3之间而使制冷剂循环，分别利用2根一组的配管5连接室内机2与热介质转换机3之间而使热介质循环，利用负荷侧换热器15使制冷剂与热介质进行热交换的系统，以能够实施进行制冷运转的室内机2与进行制热运转的室内机2的混合运转的系统为例进行了说明，但本发明并不限定于此。例如也可以应用在将实施方式1所述的室外机1和热介质转换机3组合，只在室内机2内进行制冷运转或制热运转的系统中，起到同样的效果。

实施方式3.

在上述实施方式1以及实施方式2中，说明了构成主要的制冷剂回路，供大量的制冷剂通过的节流装置16为用于对包含引起歧化反应的性质的物质的制冷剂的碰撞能量进行抑制的装置结构的例子。但是，所述的装置结构并不只是主制冷剂回路上的节流装置16。例如也能应用于设置在冷冻循环装置所具有的旁通回路上的节流装置。

附图标记说明

1、热源机(室外机)；2a、2b、2c、2d、室内机；3、热介质转换机；4、延伸配管(制冷剂配管)；4a、第1连接配管；4b、第2连接配管；5、配管(热介质配管)；6、室外空间；7、室内空间；8、顶棚背面等的室外空间以及与室内空间不同的空间；9、大厦等建筑物；10、压缩机；11、第1制冷剂流路切换装置(四通阀)；12、热源侧换热器；13a、13b、13c、13d、止回阀；15、15a、15b、15c、15d、负荷侧换热器；16a、16b、16c、16d、节流装置；17a、17b、开闭装置；18、18a、18b、第2制冷剂流路切换装置；19、储液器；21a、21b、泵；22、22a、22b、22c、22d、第1热介质流路切换装置；23、23a、23b、23c、23d、第2热介质流路切换装置；25、25a、25b、25c、25d、热介质流量调整装置；26、26a、26b、26c、26d、利用侧换热器；27、负荷侧换热器液态制冷剂温度检测装置；28、负荷侧换热器气体制冷剂温度检测装置；37、高压检测装置；38、低压检测装置；41、第1连接管；42、第2连接管；43、节流部；44、阀芯；45、电动机；60、控制装置；100、冷冻循环装置；A、制冷剂循环回路；B、热介质循环回路。

Claims

1.一种节流装置，该节流装置构成使用制冷剂的制冷剂回路，该制冷剂包含引起歧化反应的性质的物质，其中，

所述节流装置包括：圆筒形状的阀芯；节流部，所述节流部具有阀座，通过使所述阀芯沿阀轴方向移动而插入到所述阀座内，来改变开口面积，

使所述阀芯的插入到所述节流部内的前端部分形成为相对于与所述阀芯的轴向正交的方向具有大于0的角度的构造。

2.根据权利要求1所述的节流装置，其中，

所述阀芯的所述前端部分为圆锥状或多面体形状。

3.根据权利要求1或2所述的节流装置，其中，

所述阀芯边旋转边移动，改变所述开口面积。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的节流装置，其中，

所述角度为18度以上。

5.根据权利要求1～3中任意一项所述的节流装置，其中，

在将所述角度设定为θ时，cos(θ)为满足0.95以下的角度。

6.根据权利要求1～5中任意一项所述的节流装置，其中，

作为所述制冷剂，使用1，1，2-三氟乙烯或含有1，1，2-三氟乙烯的混合制冷剂。

7.一种冷冻循环装置，其中，

利用制冷剂配管将压缩机、第一换热器、权利要求1～6中任意一项所述的节流装置以及第二换热器连接起来而构成制冷剂回路。

8.根据权利要求7所述的冷冻循环装置，其中，

使液态的制冷剂或两相状态的制冷剂流入到所述节流装置中。

9.根据权利要求7或8所述的冷冻循环装置，其中，

以在所述第二换热器作为冷凝器发挥作用的情况下以及作为蒸发器发挥作用的情况下在所述节流装置通过的制冷剂的流动方向相反的方式，构成所述制冷剂回路。

10.根据权利要求9所述的冷冻循环装置，其中，

所述节流装置为制冷剂流入的方向与制冷剂流出的方向大致正交的构造，在所述第二换热器作为冷凝器发挥作用的情况和作为蒸发器发挥作用的情况中的任一种情况下，使所述制冷剂沿所述阀芯的轴向流入所述节流装置。

11.根据权利要求9所述的冷冻循环装置，其中，

所述节流装置为制冷剂流入的方向与制冷剂流出的方向大致正交的构造，在使所述第二换热器作为蒸发器发挥作用的情况下，使所述制冷剂沿所述阀芯的轴向流入所述节流装置，在使所述第二换热器作为冷凝器发挥作用的情况下，使所述制冷剂沿与所述阀芯的轴向正交的方向流入所述节流装置。

12.根据权利要求7～11中任意一项所述的冷冻循环装置，其中，

所述冷冻循环装置包括对对象空间进行空气调节的多台室内机和1台或多台的热源侧单元。

13.根据权利要求7～12中任意一项所述的冷冻循环装置，其中，

将所述节流装置和所述第二换热器收容到室内机内，在使所述第二换热器作为冷凝器发挥作用的情况下，使所述制冷剂沿与所述阀芯的轴向正交的方向流入。

14.根据权利要求7～12中任意一项所述的冷冻循环装置，其中，

将所述节流装置和所述第二换热器收容到能设置在相对于室外机和室内机分别独立地分开的位置的中继器中。