CN106537062B - 制冷空调装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于获得一种即使在被使用了低于外部气体露点温度的第一热源的对制冷剂进行冷却的机构(2)所冷凝的制冷剂为周围的外部气体的露点温度以下的情况下，也能够通过调节液体制冷剂的温度而防止在制冷剂配管上产生结露的制冷空调装置。具备：经由制冷剂配管而将压缩机(1)、使用了低于外部气体露点温度的第一热源的对制冷剂进行冷却的机构(2)、第一减压装置(3)以及蒸发器(4)连接成环状的主制冷剂回路；以及连接在使用了低于外部气体露点温度的第一热源的对制冷剂进行冷却的机构(2)的入侧的制冷剂配管与出侧的制冷剂配管之间的旁通回路(11)，旁通回路(11)对使用了低于外部气体露点温度的第一热源的对制冷剂进行冷却的机构(2)进行旁通从而将从压缩机(1)排出的制冷剂的一部分输送至使用了低于外部气体露点温度的第一热源的对制冷剂进行冷却的机构(2)的出侧的制冷剂配管。

Description

制冷空调装置

技术领域

本发明涉及一种制冷空调装置，特别涉及液体配管的结露。

背景技术

以往的制冷空调装置利用控制器对冷却装置的冷却动作进行控制，以防止液体配管的温度最低限度低于周围的温度。由此，能够控制成在防止构成制冷剂循环回路的液体配管上产生结露的同时谋求冷却能力的增强(例如，参照专利文献1)。

并且，以往的制冷空调装置还通过增大液体制冷剂的过冷度、增大冷却能力来更加节能(例如，参照非专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4444220号公报(权利要求2)

非专利文献1：三菱电机、“三菱电机R410A低温设备综合目录、2014年1月版、p.6

发明内容

发明所要解决的课题

专利文献1记载的制冷空调装置在更新装置的情况下，存在再次利用现场的已设配管的情况。在这种情况下，存在已设的液体配管没有进行隔热的情况。若仅更新制冷空调装置而不对已设的液体配管进行隔热地使用，则在液体配管的表面温度为外部气体的露点温度以下的情况下，在液体配管上产生结露。存在因该结露而产生的水滴落入室内，室内浸水或者发霉等问题。

并且，对于非专利文献1记载的制冷空调装置而言，在没有对液体配管进行隔热处理的情况下，为了防止在液体配管上产生结露，液体制冷剂的温度只能降低至液体配管的周围的外部气体的露点温度。因此，不能够获得较大的液体制冷剂的过冷度，不能够增大冷却能力，因此存在不能够确保节能性等问题。

另外，在增大液体制冷剂的过冷度以便增大冷却能力、实现节能的情况下，有时冷凝器的出口的制冷剂温度为液体配管的周围的外部气体的露点温度以下。由此，存在由于液体配管结露而必须对液体配管进行隔热处理等问题。

本发明是为了解决上述那样的问题而提出的，第一目的是获得如下一种制冷空调装置，即使在被低于外部气体露点温度的热源所冷凝的液体制冷剂为周围的外部气体的露点温度以下的情况下，也能够防止在液体配管上产生结露。

对于本发明的第二目的而言，若对现场的配管进行隔热处理则需要较多工程费用，并且还要花费较多工程时间。因此，第二目的是，能够通过调节液体制冷剂的温度而利用一个机种对是否进行用于防止在现场的液体配管结露的隔热处理进行选择，从而获得一种能够对客户的隔热处理等的费用、期限的要求灵活地进行应对的制冷空调装置。

用于解决课题的方案

本发明所涉及的制冷空调装置具备：主制冷剂回路，所述主制冷剂回路经由制冷剂配管而将压缩机、使用了低于外部气体露点温度的第一热源的对制冷剂进行冷却的机构、第一减压装置、以及蒸发器连接成环状；以及旁通回路，所述旁通回路连接在使用了低于外部气体露点温度的第一热源的对制冷剂进行冷却的机构的入侧的制冷剂配管与出侧的制冷剂配管之间，旁通回路对使用了低于外部气体露点温度的第一热源的对制冷剂进行冷却的机构进行旁通从而将从压缩机排出的制冷剂的一部分输送至使用了低于外部气体露点温度的第一热源的对制冷剂进行冷却的机构的出侧的制冷剂配管。

发明效果

根据本发明，形成一种具有旁通回路的结构，所述旁通回路对使用了低于外部气体露点温度的第一热源的对制冷剂进行冷却的机构进行旁通。由此，即使在被使用了低于外部气体露点温度的第一热源的对制冷剂进行冷却的机构所冷凝的制冷剂为周围的外部气体的露点温度以下的情况下，也能通过向被使用了低于外部气体露点温度的第一热源的对制冷剂进行冷却的机构所冷凝的制冷剂施加来自压缩机的过热气体来将液体制冷剂的温度调节成超过露点温度。通过这样，能够获得防止在制冷剂配管(液体配管)产生结露这样的效果。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式一所涉及的制冷空调装置的制冷剂回路的概略结构的图。

图2是表示本发明的实施方式二所涉及的制冷空调装置的制冷剂回路的概略结构的图。

图3是表示本发明的实施方式三所涉及的制冷空调装置的制冷剂回路的概略结构的图。

图4是表示本发明的实施方式四所涉及的制冷空调装置的制冷剂回路的概略结构的图。

图5是表示图4的旁通回路的流量控制装置的控制动作的流程图。

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空调装置的制冷剂回路图。

如图1所示，制冷空调装置的制冷剂回路100形成为经由制冷剂配管而将压缩机1、使用了低于外部气体露点温度的第一热源的对制冷剂进行冷却的机构2、利用侧膨胀阀3以及利用侧换热器4连接成环状的结构。将由这些结构构成的回路称作主制冷剂回路。

另外，压缩机1以及使用了低于外部气体露点温度的第一热源的对制冷剂进行冷却的机构2构成热源侧单元，利用侧膨胀阀3以及利用侧换热器4构成利用侧单元。使用了低于外部气体露点温度的第一热源的对制冷剂进行冷却的机构2与利用侧膨胀阀3通过液体配管5而连接，液体配管5包括现场连接液体配管20。利用侧换热器4与压缩机1通过气体配管7而连接，气体配管7包括现场连接气体配管21。现场连接液体配管20以及现场连接气体配管21还包括利用已设配管的情况。

制冷空调装置的制冷剂回路100还具备旁通回路11(辅助制冷剂回路)。旁通回路11连接在使用了低于外部气体露点温度的第一热源的对制冷剂进行冷却的机构2的入侧的制冷剂配管与出侧的制冷剂配管之间。旁通回路11对使用了低于外部气体露点温度的第一热源的对制冷剂进行冷却的机构2进行旁通从而将从压缩机1排出的制冷剂的一部分输送至液体配管5。

另外，在本实施方式一中，使用了低于外部气体露点温度的第一热源的对制冷剂进行冷却的机构2例如与自来水、地下水、地热、其他制冷装置的蒸发器等低于外部气体露点温度的温度的热源(第一热源)进行热交换。由此，使用了低于外部气体露点温度的第一热源的对制冷剂进行冷却的机构2的制冷剂被冷却。

接下来，参照图1对本实施方式一所涉及的制冷空调装置的动作进行说明。

制冷剂回路100内的制冷剂在压缩机1中被压缩成高温高压的过热气体后，被输送至使用了低于外部气体露点温度的第一热源的对制冷剂进行冷却的机构2。从使用了低于外部气体露点温度的第一热源的对制冷剂进行冷却的机构2通过的制冷剂与上述的第一热源进行热交换从而冷凝成高温高压的液体制冷剂。然后，液体制冷剂从液体配管5通过，并从利用侧膨胀阀3通过而成为低温低压的气液二相制冷剂。低温低压的气液二相制冷剂在利用侧换热器4内与周围的空气、水进行热交换从而成为低温低压的过热气体的状态，从气体配管7通过并再次被吸入到压缩机1。通过进行该一连串的动作，构成主制冷剂回路的制冷剂循环。

与使用了低于外部气体露点温度的第一热源的对制冷剂进行冷却的机构2的两端连接的旁通回路11将利用压缩机1成为高温高压的过热气体的制冷剂的一部分在使用了低于外部气体露点温度的第一热源的对制冷剂进行冷却的机构2的上游侧分支从而对使用了低于外部气体露点温度的第一热源的对制冷剂进行冷却的机构2进行旁通，与从使用了低于外部气体露点温度的第一热源的对制冷剂进行冷却的机构2流出的被冷却的制冷剂在使用了低于外部气体露点温度的第一热源的对制冷剂进行冷却的机构2的下游侧合流，并输送至液体配管5。向旁通回路11分支的制冷剂的流量例如根据使用了低于外部气体露点温度的第一热源的对制冷剂进行冷却的机构2的流路阻力(管径、长度)和旁通回路11的流路阻力(管径、长度)的比例来调节。

如上所述，在本实施方式一中，在主制冷剂回路上设置旁通回路11(辅助制冷剂回路)，并使高温高压的液体制冷剂与过热气体合流，从而能够使液体制冷剂的温度高于液体配管5的周围的外部气体温度。由此，无论是否对液体配管5(特别是现场连接液体配管20)进行隔热处理，都能够获得能够防止在液体配管5(特别是现场连接液体配管20)产生结露的制冷空调装置。

因此，根据本实施方式一，解决了以往的问题，即，解决了在液体配管5的表面温度低于周围的外部气体的露点温度的情况下在液体配管5的表面产生结露并且结露水滴到配置有液体配管5的天花板内等，天花板内、室内浸水或者发霉这样的以往的问题。

另外，在本实施方式一中，使液体制冷剂的温度高于外部气体的温度从而防止向液体配管5产生结露，本发明不限于此。例如，使液体制冷剂的温度高于外部气体的露点温度也能够同样地防止产生结露。

另外，利用侧膨胀阀3相当于本发明的“第一减压装置”，利用侧换热器4相当于本发明的“蒸发器”。并且，液体配管5相当于本发明的“使用了低于外部气体露点温度的第一热源的对制冷剂进行冷却的机构与第一减压装置之间的制冷剂配管。

实施方式二

本实施方式二在上述实施方式一的制冷剂回路上附加过冷却制冷剂回路。在本实施方式二中，主制冷剂回路的基本结构与实施方式一的主制冷剂回路的结构相同，以下，以与实施方式一的不同点为中心对本实施方式二进行说明。

如图2所示，制冷空调装置的制冷剂回路100具备过冷却制冷剂回路30。过冷却制冷剂回路30为依次连接节流装置12、换热器13以及制冷剂配管14的结构。

旁通回路11的入口设置在冷凝器6的出侧与换热器13的上游侧的制冷剂配管之间，旁通回路11的出口设置在换热器13的下游侧的制冷剂配管与分支部16之间。由此，旁通回路11成为对换热器13进行旁通的结构。

过冷却制冷剂回路30与位于旁通回路11的出口的下游的分支部16连接，然后，经由节流装置12而与换热器13连接。换热器13设置在旁通回路11的入口与旁通回路11的出口之间，对被节流装置12减压的制冷剂(第一制冷剂)和冷凝器6的出侧的分支前的制冷剂(第二制冷剂)进行热交换。被换热器13热交换了的制冷剂经由制冷剂配管14被输送到压缩机1所具有的喷射配管1a。压缩机1使从喷射配管1a流入的中温中压的制冷剂流入到压缩机1的压缩行程的中间部分。

接下来，参照图2对本实施方式二所涉及的制冷空调装置的动作进行说明。

首先，对过冷却制冷剂回路30的动作进行说明。

过冷却制冷剂回路30将从冷凝器6流出的高温高压的液体制冷剂的一部分在分支部16分支，使制冷剂流入节流装置12。节流装置12是控制流量的可变式的流量调节阀，使高温高压的液体制冷剂成为中温中压的气液二相的制冷剂(第二热源)并流入换热器13。换热器13使从冷凝器6流出的高温高压的液体制冷剂与在过冷却制冷剂回路30中流动的中温中压的气液二相的制冷剂(第二热源)进行热交换，对冷凝器6的出侧的液体制冷剂附加过冷却。然后，在过冷却制冷剂回路30中流动的制冷剂流入制冷剂配管14。

流入制冷剂配管14的制冷剂(中温中压的制冷剂)经由喷射配管1a而流入到压缩机1的压缩行程的中间部分。由此，能够对压缩机1进行冷却从而降低排出制冷剂温度以及压缩机1的马达温度。

接下来，以上述的制冷剂配管14的动作为基础，对本实施方式二所涉及的制冷空调装置的动作进行说明。

制冷剂回路100内的制冷剂在被压缩机1压缩成高温高压的过热气体后，在冷凝器6中与第一热源进行热交换，冷凝成高温高压的液体制冷剂。如上所述，从冷凝器6流出的液体制冷剂被过冷却制冷剂回路30的换热器13以高压附加过冷却。

并且，旁通回路11将利用压缩机1成为高温高压的过热气体的制冷剂的一部分在冷凝器6的下游侧分支从而对换热器13进行旁通，与从换热器13流出的冷却的制冷剂在换热器13的下游侧合流，输送至液体配管5。

然后，与上述实施方式一同样地，被输送到液体配管5的制冷剂从利用侧膨胀阀3通过，成为低温低压的气液二相制冷剂，在利用侧换热器4内与周围的空气、水进行热交换从而成为低温低压的过热气体的状态，再次被吸入到压缩机1。

如上所述，根据本实施方式二，从冷凝器6通过的高温高压的液体制冷剂被过冷却制冷剂回路30的换热器13大幅度地附加过冷却。而且，即使在液体制冷剂的温度为外部气体的温度以下的情况下，也能够利用旁通回路11使高温高压的液体制冷剂合流从而使液体制冷剂的温度高于液体配管5的周围的外部气体温度。由此，无论是否对液体配管5(特别是现场连接液体配管20)进行隔热处理，都能够获得防止在液体配管5(特别是现场连接液体配管20)产生结露的制冷空调装置。

并且，由于使过冷却制冷剂回路30内的制冷剂返回压缩机1，因此使利用过冷却制冷剂回路30的节流装置12成为中温中压，并使利用换热器13与主制冷剂回路的制冷剂进行了热交换的制冷剂进入压缩机1，从而能够对压缩机1进行冷却。

另外，节流装置12相当于本发明的“第二减压装置”。过冷却制冷剂回路30的节流装置12的下游侧的制冷剂(中温中压的制冷剂)相当于本发明的“第一制冷剂”，冷凝器6的出侧的制冷剂(高温高压的液体制冷剂)相当于本发明的“第二制冷剂”。并且，液体配管5相当于本发明的“冷凝器与第一减压装置之间的制冷剂配管”。

实施方式三

本实施方式三在上述实施方式二的旁通回路11附加可变式的流量调节阀或者能够开闭的切换阀。在本实施方式三中，制冷剂回路100的基本结构与实施方式二中的制冷剂回路100的结构相同，因此以下以与实施方式二的不同点为中心对本实施方式三进行说明。

如图3所示，制冷空调装置的制冷剂回路100在对换热器13进行旁通的旁通回路11上还具备阀15。旁通回路11的阀15是控制制冷剂的流量的可变式的流量调节阀或者是能够对制冷剂的流路进行开闭的切换阀。

接下来，参照图3对旁通回路11的阀15的动作进行说明。

在液体配管5中的液体制冷剂的温度高于周围的外部气体温度的情况下，液体配管5不结露，因此关闭旁通回路11的阀15。

但是，在液体配管5中的液体制冷剂的温度为周围的外部气体温度以下的情况下，打开旁通回路11的阀15，使高温高压的液体制冷剂流入到旁通回路11。由此，提高液体制冷剂的温度并使液体制冷剂的温度高于周围的外部气体温度地防止液体配管5的结露。

并且，在使用控制制冷剂的流量的可变式的流量调节阀的情况下，能够对在旁通回路11中流动的制冷剂的流量进行微调节，因此能够将液体配管5的温度控制成超过液体配管5的周围的温度(或者露点温度)且为该温度附近的温度。

而且，在将能够开闭的切换阀控制成全闭，或者将控制制冷剂的流量的可变式的流量调节阀控制成全闭的情况下，制冷剂不从旁通回路11通过。由此，能够形成与未设置旁通回路11的制冷剂回路100相同的结构。

如上所述，本实施方式三所涉及的制冷空调装置在不能够对现场的液体配管5进行隔热处理的情况下，利用旁通回路11的阀15进行制冷剂的流量调节等，使被冷凝器6冷凝的液体制冷剂与被换热器13附加过冷却的液体制冷剂合流。由此，能够使液体制冷剂的温度高于液体配管5的周围的外部气体温度，能够防止在液体配管5产生结露。

另一方面，在能够对现场的液体配管5(特别是现场连接液体配管20)进行隔热处理的情况下(或者在将经过隔热处理的已设制冷剂配管用作现场连接液体配管20的情况下)，使旁通回路11的阀15全闭，利用换热器13对所有从冷凝器6流出的高温高压的液体制冷剂附加过冷却，由此能够大幅度获取液体制冷剂的过冷却。由此，制冷空调装置的冷却能力变大，能够确保节能性。

由此，利用一个机种对是否进行用于防止在现场的液体配管5结露的隔热处理进行选择，由此能够获得能够对客户的隔热处理等的费用、期限的要求而灵活地进行应对的制冷空调装置。

实施方式四

本实施方式四自动控制上述实施方式三的旁通回路11的阀15的开度。本实施方式四的制冷剂回路100的结构与实施方式三的结构相同，因此以下以与实施方式三的不同点为中心对本实施方式四进行说明。

如图4所示，本实施方式四的制冷剂回路100还具备外部气体温度传感器31、制冷剂温度传感器32以及流量控制装置33。流量控制装置33例如由微机构成。

外部气体温度传感器31对周围的外部气体温度进行检测，流量控制装置33从外部气体温度传感器31获取外部气体温度的数据。同样地，制冷剂温度传感器32对在液体配管5中流动的液体制冷剂的温度进行检测，流量控制装置33从制冷剂温度传感器32获取该液体制冷剂的温度的数据。

在流量控制装置33中，例如与外部气体温度和液体制冷剂温度对应的旁通回路11的阀15的开度被预先存储在表格中，基于获取的外部气体温度以及液体制冷剂温度的数据并参照该表格，求出旁通回路11的阀15的开度，并基于该开度对阀15进行控制。

图5是表示流量控制装置33的控制动作的流程图。以下，基于图5的各步骤并参照图4对流量控制装置33的控制动作进行说明。

(S1)

起动制冷空调装置。

(S2)

旁通回路11的流量控制装置33从外部气体温度传感器31获取液体配管5的周围的外部气体温度的信息，并且从制冷剂温度传感器32获取在液体配管5中流动的液体制冷剂温度的信息。

(S3)

对外部气体温度与液体制冷剂温度进行比较。在外部气体温度为液体制冷剂温度以上的情况下，转移到步骤S4。否则转移到步骤S5。

(S4)

打开旁通回路11的阀15，使流向旁通回路11的制冷剂量增加，提高液体制冷剂温度。

(S5)

关闭旁通回路11的阀15，使流向旁通回路11的制冷剂量减少，降低液体制冷剂温度，将液体制冷剂温度调节至外部气体温度附近。

如上所述，在旁通回路11上设置阀15以及流量控制装置33并对阀15的开度进行控制，使被冷凝器6冷凝的液体制冷剂与被换热器13附加过冷却的液体制冷剂合流，由此能够使液体制冷剂的温度高于液体配管5的周围的外部气体温度。由此，能够利用一个机种对是否进行用于防止在液体配管5结露的隔热处理进行选择，能够获得能够根据客户所负担的费用、期限的要求而灵活地进行应对的制冷空调装置。

而且，由于设置旁通回路11的流量控制装置33，对流向对换热器13进行旁通的回路的制冷剂量进行控制，因此能够将液体制冷剂温度控制成外部气体的温度附近，从而能够获得能够防止在液体配管5结露的制冷空调装置。

另外，在本实施方式四中，对外部气体温度与液体制冷剂温度进行比较而对旁通回路11的阀15的开度进行控制，本发明不限于此，例如也可以代替外部气体温度传感器31而使用露点仪求出外部气体的露点温度，对外部气体的露点温度与液体制冷剂温度进行比较从而控制旁通回路11的阀15的开度。

附图标记说明

1 压缩机，1a 喷射配管，2 使用了低于外部气体露点温度的第一热源的对制冷剂进行冷却的机构，3 利用侧膨胀阀，4 利用侧换热器，5 液体配管，6 冷凝器，7 气体配管，11 旁通回路，12 节流装置，13 换热器，14 制冷剂配管，15 阀，16 分支部，20 现场连接液体配管，21 现场连接气体配管，30 过冷却制冷剂回路，31 外部气体温度传感器，32 制冷剂温度传感器，33 流量控制装置，100 制冷剂回路。

Claims (9)

1.一种制冷空调装置，其特征在于，所述制冷空调装置具备：

主制冷剂回路，所述主制冷剂回路经由制冷剂配管而将压缩机、冷凝器、第一减压装置以及蒸发器连接成环状；

过冷却制冷剂回路，所述过冷却制冷剂回路具备对所述冷凝器的出侧的制冷剂进行进一步冷却的换热器；以及

旁通回路，所述旁通回路连接在所述换热器的上游侧的制冷剂配管与所述换热器的下游侧的制冷剂配管之间，并对所述换热器进行旁通，

所述旁通回路对所述换热器进行旁通从而将被所述冷凝器冷凝的制冷剂的一部分输送至所述换热器的下游侧的制冷剂配管。

2.根据权利要求1所述的制冷空调装置，其特征在于，

所述压缩机具有喷射配管，

所述过冷却制冷剂回路具备：

第二减压装置，所述第二减压装置对从所述旁通回路的出口与所述第一减压装置之间分支的第一制冷剂进行减压；

所述换热器，所述换热器对从所述第二减压装置输送来的所述第一制冷剂与从所述冷凝器流出的第二制冷剂进行热交换，对所述第二制冷剂进行过冷却，

将利用所述换热器进行了热交换的所述第一制冷剂输送至所述压缩机的喷射配管。

3.根据权利要求2所述的制冷空调装置，其特征在于，

所述第二减压装置是控制流量的可变式的流量调节阀。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的制冷空调装置，其特征在于，

所述旁通回路以所述冷凝器与所述第一减压装置之间的制冷剂配管内的制冷剂的温度高于周围的外部气体的露点温度的方式将被所述冷凝器冷凝的制冷剂的一部分输送至所述换热器的下游侧的制冷剂配管。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的制冷空调装置，其特征在于，

所述旁通回路以所述冷凝器与所述第一减压装置之间的制冷剂配管内的制冷剂的温度高于周围的外部气体的温度的方式将被所述冷凝器冷凝的制冷剂的一部分输送至所述换热器的下游侧的制冷剂配管。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的制冷空调装置，其特征在于，

所述旁通回路具备调节制冷剂的流量的可变式的流量调节阀或者能够开闭的切换阀。

7.根据权利要求6所述的制冷空调装置，其特征在于，所述制冷空调装置还具备：

制冷剂温度传感器，所述制冷剂温度传感器对所述冷凝器与所述第一减压装置之间的制冷剂配管内的制冷剂的温度进行检测；

外部气体温度传感器，所述外部气体温度传感器对外部气体的温度进行检测；

流量控制装置，所述流量控制装置基于利用所述制冷剂温度传感器检测出的所述制冷剂的温度和利用所述外部气体温度传感器检测出的所述外部气体的温度对所述流量调节阀或者所述切换阀进行控制。

8.根据权利要求7所述的制冷空调装置，其特征在于，

所述流量控制装置以液体配管内的制冷剂高于周围的外部气体的露点温度的方式对在所述旁通回路中流通的制冷剂的流量进行调节。

9.根据权利要求7所述的制冷空调装置，其特征在于，

所述流量控制装置以液体配管内的制冷剂高于周围的外部气体的温度的方式对在所述旁通回路中流通的制冷剂的流量进行调节。