CN107270593A - 冷却装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种冷却装置，能够提高降低耗电的效果。冷却装置具备：通过冷媒配管顺次连接的压缩机、空气侧热交换器、膨胀阀、使用侧热交换器。还具备：第一阀，其设置在空气侧热交换器和膨胀阀之间；泵运转循环用旁路回路，其绕开该第一阀并且具备冷媒循环用泵；压缩机旁路回路，其绕开上述压缩机；以及第二阀，其设置在该压缩机旁路回路上，设置能够在压缩机运转循环与泵运转循环之间切换来进行运转的多个制冷循环，压缩机运转循环是驱动压缩机并且使第一阀为开状态、使第二阀为关状态来进行运转，泵运转循环是驱动冷媒循环用泵并使第一阀为关状态、使第二阀为开状态来进行运转，将该多个制冷循环配设在冷却介质的流动方向的上游侧和下游侧。

Description

冷却装置
技术领域
本发明涉及一种生成冷水等的冷却装置。
背景技术
作为制造冷水等的冷却装置有通过使用了压缩机的制冷循环来制造冷水的水冷却装置(chiller unit)等。
另外，如专利文献1(日本特开2014-70753号公报)所记载那样，已知有如下空调装置：进行使用了压缩机的压缩机循环运行和使用了冷媒循环用泵的泵循环运转这两个循环。
专利文献1：日本特开2014-70753号公报
发明内容
在上述水冷却装置中，当从要被冷却的负载侧要求恒温(固定温度的水温)时，需要不根据室外空气温度的变动而提供固定温度的冷水。
一般如果室外空气温度下降则制冷装置的效率提高，但是由于压缩机的结构或供油等原因，需要将运转中的差压或压力比保持在一定值以上，因此，即使在室外空气温度较低的状态下，也需要故意降低冷凝能力而进行升高并保持某种程度高压压力的运转。因此，会有降低耗电的效果不充分的问题。
另一方面，在上述专利文献1的装置构成为：比较室内空气温度与室外空气温度，能够在使用了压缩机的压缩机循环运转和使用了冷媒循环用泵的泵循环运转之间切换，来控制室内空气温度。当室外空气温度较低时，通过进行上述泵循环运转来得到降低耗电的效果。
但是，该专利文献1的装置是用于控制室内空气温度的空调装置，没有考虑制造冷水等的冷却装置。在制造冷水等的冷却装置中，要求将水或盐水等冷却为10℃以下(例如5～10℃)，因此，当作为使用了冷媒循环用泵的泵循环运转而冷却水等时，只有当冷凝器侧温度(室外空气温度)比蒸发器侧温度(冷水温度)低时、且冷凝器侧温度与蒸发器侧温度之间的温度差大到某种程度时时才能运转。即，如果冷凝器侧温度与蒸发器侧温度之间没有大到某到程度的温度差，则不能够将水等冷却到目标温度，或者冷却需要较长的时间。
因此，会有以下问题，即在制造冷水等的冷却装置中能够使用的条件非常受限、不能够充分地降低冷却装置的耗电。
另外，在制造冷水等的冷却装置中，需要考虑防止冷水冻结等的可靠性，但是在上述专利文献1的装置中，没有考虑防止冻结等的可靠性。
本发明的目的在于实现一种能够提高降低耗电的效果的冷却装置。
本发明的另一目的在于提供一种实现提高可靠性的冷却装置。
为了达到上述目的，本发明的第一特征为一种冷却装置，具备：通过冷媒配管顺次连接的压缩机、空气侧热交换器、膨胀阀、使用侧热交换器；第一阀，其设置在上述空气侧热交换器和上述膨胀阀之间；泵运转循环用旁路回路，其绕开该第一阀并且具备冷媒循环用泵；压缩机旁路回路，其绕开上述压缩机；以及第二阀，其设置在该压缩机旁路回路上，该冷却装置构成为：设置能够在压缩机运转循环与泵运转循环之间切换来进行运转的多个制冷循环，其中，上述压缩机运转循环是驱动上述压缩机并且使上述第一阀为开状态、使上述第二阀为关状态来进行运转，上述泵运转循环是驱动上述冷媒循环用泵并使上述第一阀为关状态、使上述第二阀为开状态来进行运转，将该多个制冷循环配设在冷却介质的流动方向的上游侧和下游侧，上述冷却介质在流入配设在上游侧的上述制冷循环的使用侧热交换器而被冷却后，流入配设在下游侧的上述制冷循环的使用侧热交换器而被冷却。
本发明的第二特征为一种冷却装置，具备：通过冷媒配管顺次连接的压缩机、空气侧热交换器、膨胀阀、使用侧热交换器；第一阀，其设置在上述空气侧热交换器和上述膨胀阀之间；泵运转循环用旁路回路，其绕开该第一阀并且具备冷媒循环用泵；压缩机旁路回路，其绕开上述压缩机；第二阀，其设置在该压缩机旁路回路上；温度检测器，其用于检测上述压缩机内部的冷冻油的温度；以及加热器，其控制成根据该温度检测器检测到的温度使上述压缩机内部的冷冻油的温度上升，该冷却装置构成为：能够在压缩机运转循环与泵运转循环之间切换来进行运转，其中，上述压缩机运转循环是驱动上述压缩机并且使上述第一阀为开状态、使上述第二阀为关状态来进行运转，上述泵运转循环是驱动上述冷媒循环用泵并使上述第一阀为关状态、使上述第二阀为开状态来进行运转，而且该冷却装置构成为：在泵运转循环下的运转时，根据上述温度检测器检测到的冷冻油的温度，来控制上述加热器而使压缩机内部的液态冷媒气化。
本发明的第三特征为一种冷却装置，具备：通过冷媒配管顺次连接的压缩机、空气侧热交换器、膨胀阀、使用侧热交换器；第一阀，其设置在上述空气侧热交换器和上述膨胀阀之间；泵运转循环用旁路回路，其绕开该第一阀并且具备冷媒循环用泵；压缩机旁路回路，其绕开上述压缩机；第二阀，其设置在该压缩机旁路回路上；风机，其用于对上述空气侧热交换器进行送风；以及冷媒温度检测器，其用于检测向上述使用侧热交换器的冷媒入口侧温度，该冷却装置构成为：能够在压缩机运转循环与泵运转循环之间切换来进行运转，其中，上述压缩机运转循环是驱动上述压缩机并且使上述第一阀为开状态、使上述第二阀为关状态来进行运转，上述泵运转循环是驱动上述冷媒循环用泵并使上述第一阀为关状态、使上述第二阀为开状态来进行运转，而且该冷却装置构成为：在泵运转循环下的运转时，根据上述冷媒温度检测检测到的使用侧热交换器入口侧的冷媒温度，来控制对上述空气侧热交换器进行送风的风机，防止流过上述使用侧热交换器的冷媒冻结。
发明效果
根据具有上述第一或第二特征的本发明，能够得到以下效果，即，能够得到可以提高降低耗电的效果的冷却装置。
根据具有上述第三特征的本发明，能够得到以下效果，即，能够得到实现提高可靠性的冷却装置。
附图说明
图1是表示本发明的冷却装置的实施例1的制冷循环结构图。
图2是表示本发明的冷却装置的实施例2的制冷循环结构图。
图3是表示本发明的冷却装置的实施例3的制冷循环结构图。
附图标记
1、2：制冷循环、3：冷却介质流路
4、5：使用侧热交换器(蒸发器、冷凝器)
6：冷媒配管
10：压缩机、11：空气侧热交换器(冷凝器、蒸发器)
12：膨胀阀、13、13A：第一阀(13：止回阀、13A：电磁阀)
14：冷媒循环用泵、15：泵运转循环用旁路回路
16：电磁阀、17、28：止回阀
18：压缩机旁路回路、19：第二阀(止回阀)
20：风机
21：滤网、22：服务阀、23：高压侧的压力传感器
24：低压侧的压力传感器、25：高压切断装置
27：储液器、29：液体罐
30：冷却介质入口温度检测器、31：冷却介质出口温度检测器、32：室外空气温度检测器
101、102：冷媒温度检测器、103：压力传感器
104：温度检测器、105、106：加热器。
具体实施方式
以下，根据附图说明本发明的具体实施例。在各图中，赋予了相同标记的部分表示相同或相应的部分。
[实施例1]
使用图1说明本发明的冷却装置的实施例1。图1是表示本实施例1的制冷循环结构图。
图1中，1、2是制冷循环(冷冻机)，上述制冷循环1和上述制冷循环2为同样的内部结构，所以详细说明制冷循环1的结构，省略对制冷循环2的内部结构的说明。
另外，3是水或盐水等冷却介质(包括水以外的盐水等，以下也称为“水”)流过的流路，在其上游侧设置上述制冷循环1的使用侧热交换器(本实施例中是蒸发器，以下也称为“蒸发器”)4，在下游侧设置上述制冷循环2的使用侧热交换器(蒸发器)5。冷却介质从冷却介质的入口(冷水入口)进入上游侧的蒸发器4，与流过制冷循环1的冷媒进行热交换后冷却，进一步流入下游侧的上述蒸发器5并进一步冷却，预定温度的冷水从冷水出口提供给风机盘管(fan coil unit)等需求目的地。
这样，在本实施例中，制冷循环1和制冷循环2的蒸发器(使用侧热交换器)4、5相对于流过冷却介质的冷却介质流路3串联配置。另外，在该例子中，相对于1个冷却介质流路3串联配置2台制冷循环的蒸发器，但是也可以为相对于1个冷却介质流路3只配置1台制冷循环的蒸发器的结构。另外，构成也可以为，相对于1个冷却介质流路3只配置1个蒸发器，2台制冷循环共享1个上述蒸发器，进一步还可以构成为，设置3台以上的上述制冷循环并相对于1个冷却介质流路3串联地配置这些蒸发器，或者3台以上制冷循环共享1个蒸发器。
另外，在本实施例中，采用板式热交换器作为上述蒸发器4、5。在板式热交换器中构成为，液态冷媒从下方流入，与冷却介质热交换并气化后的冷媒从上方流出。另一方面，构成为上述冷却介质相对于冷媒成为对向流。但是，上述蒸发器4、5不限于该结构。
接着，说明上述制冷循环1的内部结构。
本实施例的制冷循环1能够实施压缩机运转循环和泵运转循环，其中，压缩机运转循环是驱动压缩机来进行制冷循环运转，泵运转循环是驱动冷媒循环用泵来进行制冷循环运转，根据室外空气温度或负载大小来选择实施这些循环运转。
图1中，10是压缩机，11是冷凝器(空气侧热交换器)，12是膨胀阀，这些压缩机10、冷凝器11、膨胀阀12、上述蒸发器4由冷媒配管6顺次进行连接，能够构成驱动上述压缩机10带来的制冷循环运转(压缩机运转循环)。另外，上述压缩机10不限于1台，也可以多台并联地设置。
另外，在上述冷凝器(空气侧热交换器)11和上述膨胀阀12之间设置允许只流到上述膨胀阀12侧的止回阀(第一阀)13，进而设置绕开上述止回阀13并且具备冷媒循环用泵14的泵运转循环用旁路回路15。该泵运转循环用旁路回路15的一端侧与上述冷凝器11和上述止回阀13之间的冷媒配管6连接，另一端侧与上述止回阀13和上述膨胀阀12之间的冷媒配管6连接。
另一方面，在上述压缩机10的上游侧(吸入侧)的冷媒配管6设置电磁阀(二通阀)16，在上述压缩机10的下游侧(排出侧)的冷媒配管6设置允许只流到冷凝器11侧的止回阀17。另外，将上述电磁阀16的上游侧(电磁阀16和蒸发器4之间)的冷媒配管6与上述止回阀17的下游侧(止回阀17和冷凝器11之间)的冷媒配管6连接，设置压缩机旁路回路18来绕开上述压缩机10。在该压缩机旁路回路18也设置允许只流到冷凝器11侧的止回阀(第二阀)19。
在进行上述压缩机运转循环时，将上述止回阀(第一阀)13和上述电磁阀16以及上述止回阀17设为开状态、将上述止回阀(第二阀)19设为关状态，运转(冷媒循环用泵14停止)压缩机。即，由压缩机10压缩并排出的冷媒在通过止回阀17后进入冷凝器11，与室外空气进行热交换后冷凝。之后，重复以下的制冷循环：在通过止回阀13后，通过膨胀阀12被减压，成为低温低压的冷媒，流入蒸发器4并将冷却介质进行冷却后，冷媒蒸发而通过电磁阀16后，被吸入到上述压缩机10，再次被压缩。
另外，关于上述止回阀(防止冷媒逆流的阀)13、17、19，可以不是控制开关的阀，而是作为电磁阀等开关阀来代替止回阀进行开关控制来成为开状态、关状态，因此，也考虑使用开关阀来代替止回阀的情况，而使用开状态、关状态这样的表现。
在进行上述泵运转循环时，将上述止回阀(第一阀)13、上述电磁阀16以及上述止回阀17设为关状态、将上述止回阀(第二阀)19设为开状态，使压缩机10停止，驱动冷媒循环用泵(以下简单称为泵)14。通过驱动上述泵14，在冷凝器11与室外空气进行热交换后冷凝了的冷媒经由上述泵14被送到下游侧，例如通过全开状态的膨胀阀12流入蒸发器4。冷媒在该蒸发器4将冷却介质进行冷却后自行蒸发，从压缩机旁路回路18通过开状态的止回阀(第二阀)19，流入上述冷凝器11，与室外空气进行热交换后再次冷凝，从泵运转循环用旁路回路15被吸入到上述泵14，重复上述这样的制冷循环。
制冷循环2也同样地构成，进行相同的动作。
另外，在图1中，20是用于将室外空气通风到冷凝器11的风机，21是去除异物的滤网，22是维护时所使用的服务阀，23是高压侧的压力传感器，24是低压侧的压力传感器，25是当压缩机10的排出侧压力异常上升时停止压缩机10的高压切断装置。
另外，在本实施例中，具备检测流入蒸发器4中的冷媒温度的冷媒温度检测器101、检测流入上游侧的蒸发器4中的冷却介质的温度的冷却介质入口温度检测器30、检测从下游侧的蒸发器5流出的冷却介质的温度的冷却介质出口温度检测器31。
在泵运转循环下的运转时，根据上述温度检测器101、30、31或者至少上述冷媒温度检测器101检测到的冷媒温度，由制冷循环1所具备的控制装置(未图示)来控制上述风机20的转速，由此防止冷却介质冻结。
另外，在本实施例中，具备检测冷凝器11的出口侧的冷媒温度的冷媒温度检测器102、检测冷凝器11的出口侧的冷媒压力的压力传感器103。在泵运转循环下的运转时，根据冷凝器出口侧的冷媒温度检测器102检测到的冷媒温度和通过上述冷凝器出口侧压力传感器103检测到的压力，由上述控制装置判定在流过冷凝器11的出口侧的冷媒中是否混入了气体(冷媒是否充分地液化)。当判定为混入气体时，上述控制装置控制上述风机20的转速，并控制上述膨胀阀12的开度，使冷媒充分液化，使得没有气体混入。
另外，在本实施例中，当上述控制装置的判定结果是判定为冷媒中混入了气体时，上述控制装置进行控制使得限制上述冷媒循环用泵14的运转。例如，如果是上述泵14的运转开始前，则限制其开始运转，如果是上述泵14在运转中，则进行控制使得停止该运转，并防止由于气体混入造成的夹杂空气运转。
这样，在本实施例中，使冷凝器11下游侧的冷媒充分地液化，从而能够防止由于气体混入被吸入到冷媒循环用泵14的冷媒中而生成的夹杂空气运转。因此，能够控制冷媒循环用泵14的故障并提高其可靠性。
另外，在上述冷凝器11的室外空气的吸入侧设置检测室外空气温度的室外空气温度检测传感器32。该室外温度检测传感器32不需要设置在各个制冷循环1、2上，而可以设置在代表性的1台制冷循环(在该例子中是制冷循环1)上。
另外，虽然没有图示，但是在冷却介质通路3中也具备用于使冷却介质循环的泵、防止异物混入用的滤网、防止逆流用的止回阀等，这些设备例如设置在上述冷却介质流路3的上游侧等上并单元化，或者也可以将上述设备设置在收容上述制冷循环1的柜子内等中。
另外，在上述泵运转循环用旁路回路15中，在上述冷媒循环用泵14的吸入侧也设置电磁阀，在压缩机运转循环下的运转时，如果将上述电磁阀关闭，则能够防止冷媒通过上述冷媒循环用泵14，因此实现效率的进一步提高。
在本实施例中，上述压缩机10、上述冷媒循环用泵14以及上述风机20设为逆变器的转速可变，上述膨胀阀12也由能够控制开度的电子膨胀阀构成，能够提高针对负载的随动性和制冷循环的稳定性。但是，不限于这些结构，例如也可以使用固定速度的压缩机10或固定速度的泵14。
接着，说明图1所示的本实施例1的冷却装置的动作。
在进行压缩机运转循环时，打开设置在上述压缩机10的吸入侧的上述电磁阀16，驱动上述压缩机10。从上述压缩机10排出的高温高压的冷媒气体流入上述冷凝器11，通过上述风机12与冷凝器11进行通风的室外空气和流过冷凝器11内的冷媒进行热交换，冷媒冷凝。另外，在压缩机运转循环下的运转中，上述冷媒循环用泵14停止。
通过上述冷凝器11而被冷凝的冷媒通过上述膨胀阀12被减压膨胀，成为低温低压的两相冷媒，流入上述蒸发器4。
另一方面，冷却介质被提供给风机盘管等并冷却负载(未图示)，温度上升后的冷却介质经由冷却介质流路3流入上述蒸发器4。在蒸发器4中，上述冷媒和上述冷却介质进行热交换，冷却介质被冷媒夺走热量而被冷却，冷媒蒸发成为冷媒气体，通过开状态的上述电磁阀16再次被吸入到上述压缩机10中，重复上述这样制冷循环运转。
制冷循环2也同样进行动作。另外，当负载小时，只运转制冷循环1和2中的一个制冷循环，另一个可以停止。
本实施例的冷却装置构成为：能够驱动上述冷媒循环用泵14来进行泵运转循环的冷却运转。在通过上述室外空气温度检测器32检测出的室外温度比冷却介质出口侧的设定温度低的情况下进行该泵运转循环。即，在冷却运行时，在冷凝温度比蒸发温度低的条件下，不是通过上述压缩机运转循环而是通过室外空气冷却冷媒、在冷媒循环用泵14进行的冷媒循环下冷却上述冷却介质。
在满足这样的条件时，不是压缩机运转循环，而是设为上述泵运转循环，使压缩机10停止，也关闭压缩机吸入侧的上述电磁阀16。该电磁阀16与上述压缩机10的发动停止联动，可以以某种程度的时间滞后进行开关。通过关闭上述电磁阀16，在实施泵运转循环时，能够防止冷媒流入压缩机10，能够防止冷媒进入到滞留在压缩机10内的冷冻油中。
说明泵运转循环的动作。在压缩机10的停止中以及电磁阀16关闭的状态中，驱动冷媒循环用泵14。在上述冷凝器11中，通过上述风机20通风后的室外空气与冷媒进行热交换，被冷却冷凝后的低温液态冷媒经由旁路回路15被上述冷媒循环用泵14吸入并被送到上述膨胀阀12侧，例如通过完全打开状态的膨胀阀12而流入蒸发器4。
另一方面，冷却负载后温度上升的冷却介质经由冷却介质流路3流入上述蒸发器4。在蒸发器4中，上述低温液态冷媒和上述冷却介质进行热交换，冷却介质被冷媒夺走热量而被冷却，冷媒蒸发后成为冷媒气体，流出上述蒸发器4后，流入压缩机旁路回路18，通过止回阀19并流入上述冷凝器11。冷媒气体在该冷凝器11再次与室外空气进行热交换并冷凝，成为液态冷媒后再次流入上述冷媒循环用泵14，重复上述这样的制冷循环。
由上述蒸发器4冷却后的冷却介质被控制成为目标温度。因此，冷媒循环用泵14构成为能够进行基于逆变器的转速控制，即使在只是泵运转循环的运转条件下，也能够根据冷却介质的目标设定温度来进行容量控制。
另外，在室外空气温度低时的泵运转循环中，要由上述冷凝器11热交换的冷媒温度成为与室外空气温度相同的程度。在使用水作为冷却介质时，需要在上述蒸发器4设置防冻保护。
在本实施例中，在上述蒸发器4的冷媒入口侧具备冷媒温度检测器101，根据该冷媒温度检测器101检测到的冷媒温度来控制上述冷凝器11的上述风机20的转速，防止冷却介质的冻结。具体地说，当室外空气温度为0℃以下时，进行控制使得风机20的转速下降而不会过度取得在冷凝器11的过冷度。另外，也可以使用防冻液作为冷却介质，此时，将冷媒温度控制成不在上述防冻液的冻结温度以下。
在上述冷媒循环用泵14中，需要可靠地吸入液态冷媒，需要降低由于气体混入液态冷媒造成的动荡(夹杂空气运转)而引起的故障风险。因此，在本实施例中具备检测上述冷凝器出口侧的冷媒温度的冷媒温度检测器102、检测压力的压力传感器103，根据各传感器的检测值通过制冷循环1所具备的控制装置等来判定冷凝器11出口侧的冷媒状态。上述控制装置进行控制使得如果通过上述控制装置判定的冷媒状态为天然气则运转上述冷媒循环用泵14、或者如果是运转中则停止上述冷媒循环用泵14。
另外，即使在运转开始等中，也需要根据同样的考虑，从冷凝器11吸入液态冷媒。因此，在运转开始时，缩小膨胀阀12的开度、施加阻力，由此控制成从冷凝器11收集液态冷媒、制造冷媒循环用泵14吸入液态冷媒的契机。
另外，在根据负载的大小，即通过泵运转循环来运转上述制冷循环1、2的过程中，当判断为仅在泵运转循环下运转容量不足时，设置在冷却介质流路3的上游侧的制冷循环1设为泵运转循环进行运转，设置在冷却介质流路3的下游侧的制冷循环2设为压缩机运转循环来进行运转。这样，可以组合能够实现冷却介质的供给温度的稳定性、以及能够作为能够提高泵运转循环和压缩机运转循环的节能性。
即，在上游侧的制冷循环1中冷却介质的温度高，所以能够扩大与冷媒之间的温度差，所以在泵运转循环下也能够有效地将冷却介质进行冷却。另外，下游侧的制冷循环2通过压缩机运转循环进行运转，所以能够不管室外空气温度而控制为适当的冷媒温度，因此也能够与在制冷循环1被冷却而温度下降的冷却介质有效地进行热交换。
这样，根据室外空气温度和负载的大小适当选择上游侧的制冷循环1和下游侧的制冷循环2来切换使用上述压缩机运转循环和上述泵运转循环，使得成为节能且冷却介质温度也能够迅速地成为目标温度。即，如果上述室外空气温度检测器32检测到的室外空气温度比蒸发器5出口侧的冷却介质的目标温度低，则可以根据上述冷却介质出口温度检测器31检测到的冷却介质温度与上述室外空气温度的差来适当选择压缩机运转循环和泵运转循环的运转来进行运转。
例如，当上述室外空气温度检测器32检测到的室外空气温度与上述冷却介质出口温度检测器31检测到的冷却介质温度之间的温度差为10℃以上时，判断为能够进行泵运转循环下的运转，两个制冷循环1、2双方都泵运转循环下进行运转。当上述温度差在10℃以下5℃以上时，使上游侧的制冷循环1为泵运转循环进行运转，使下游侧的制冷循环2为压缩机运转循环进行运转。另外，当上述室外空气温度与上述冷却介质出口温度检测器31检测到的冷却介质温度之间的温度差不满5℃时，使制冷循环1、2一起为压缩机运转循环来进行运转。
另外，也可以代替上述冷却介质出口温度检测器31检测到的冷却介质温度，而通过上述冷却介质入口温度检测器30检测到的冷却介质的入口温度与上述室外空气温度之间的温度差，来选择上述制冷循环1、2的泵运转循环和压缩机运转循环。另外，例如在泵运转循环下运转上述制冷循环1、2的过程中，当判断为仅在泵运转循环下运转容量不足时，即判断为上述室外空气温度与上述冷却介质温度之间的上述温度差小且负载大时，可以将上述制冷循环1、2中的一台或双方切换为压缩机运转。
[实施例2]
根据图2说明本发明的冷却装置的实施例2。图2中，标注了与图1相同标记的部分表示相同或相应的部分，在本实施例2的说明中，以与图1不同的部分为中心进行说明，关于和上述实施例1相同的部分省略说明。
图2所示的实施例2在上述实施例1中，废除了设置在压缩机10的吸入侧的电磁阀16，作为替代的是在压缩机10设置用于检测上述压缩机10内部的冷冻油的温度的温度检测器104、根据该温度检测器104检测到的温度进行控制使上述压缩机10内部的冷冻油的温度上升的加热器105。并且，构成为在泵运转循环下的运转时，根据上述温度检测器104检测到的压缩机10内的冷冻油的温度来控制上述加热器105，使压缩机内部的冷冻油中包含的液态冷媒气化。
在本实施例2中，在压缩机10的吸入侧没有设置电磁阀，因此考虑在不驱动压缩机的泵运转循环下的运转时，气体冷媒会某种程度地流入压缩机10内。因此，需要防止由于冷媒进入滞留在压缩机内的冷冻油中导致泵运转循环所使用的冷媒减少的情况。因此，在本实施例中，通过上述加热器105加热冷冻油来使冷媒温度上升，使进入的冷媒气化而流出到泵运转循环中，由此能够防止泵运转循环下的效率降低。
另外，根据本实施例能够废除图1所示的电磁阀16，因此在压缩机运转循环下的运转时，不需要冷媒通过电磁阀16，而能够降低随着冷媒通过电磁阀带来的压力损失。电磁阀的流路一般为复杂的结构，因此冷媒通过时的阻力较大，产生大的压力损失。根据本实施例，在压缩机运转循环下的运转时，冷媒不通过电磁阀，所以得到以下效果：流路阻力大幅减少，运转效率大幅提升，从而能够降低耗电。
上述本实施例2的说明在制冷循环1和制冷循环2中是共通的。其他的结构和动作与上述的实施例1相同，因此省略说明。在本实施例中，除了上述效果以外也能够得到与上述实施例1相同的效果。
如以上说明的那样，通过构筑具有能够切换压缩机运转循环和泵运转循环的多个制冷循环的制冷装置，能够得到高可靠性以及负载随动性良好且能够降低耗电的冷却装置。
[实施例3]
接着，根据图3说明本发明的冷却装置的实施例3。图3中，标注了与图1和图2相同标记的部分表示相同或相应的部分，在本实施例3的说明中，以与图1不同的部分为中心进行说明，关于和上述实施例1、2相同的部分省略说明。
图3所示的实施例3也与实施实施例1或2一样，具有内部结构相同的制冷循环1和制冷循环2，上述制冷循环1和制冷循环2相对于冷却介质流路3串联地配置，另外，制冷循环1和2分别具备压缩机运转循环和泵运转循环的功能。本实施例3与上述实施例1、2不同的点在于，在上述压缩机运转循环中，不仅能够进行冷却运转也能够进行加热运转。
图3中，1、2是制冷循环(制冷机)，上述制冷循环1和上述制冷循环2为同样的内部结构，所以详细说明制冷循环1的结构，省略对制冷循环2的内部结构的说明。
另外，在冷却介质流路3的上游侧设置上述制冷循环1的使用侧热交换器(冷却运转时为蒸发器，加热运转时为冷凝器)4，在下游侧设置上述制冷循环2的使用侧热交换器5。这样，在本实施例3中，制冷循环1和制冷循环2的使用侧热交换器4、5相对于冷却介质流路3串联地配置。另外，在该例子中，相对于1个冷却介质流路3串联配置2台制冷循环的使用侧热交换器，但是也可以为相对于1个冷却介质流路3只配置1台制冷循环的使用侧热交换器，或者2台制冷循环共享1个上述使用侧热交换器的结构。还可以设置3台以上的上述制冷循环并相对于1个冷却介质流路3串联地配置它们的使用侧热交换器，或者3台以上的制冷循环共享1个使用侧热交换器。
接着，说明上述制冷循环1的内部结构。
在本实施例3中，在压缩机运转循环下的运转时，不仅能够进行冷却运转，还能够进行加热运转，因此如图3所示，制冷循环1的结构为：压缩机10、四通阀26、空气侧热交换器11、膨胀阀12、使用侧(水侧)热交换器4、储液器27按顺次通过冷媒配管6进行连接。另外，在上述压缩机10的排出侧的冷媒配管6上设置在压缩机停止时防止冷媒倒流的止回阀17，在该止回阀17的下游侧设置上述四通阀26。由此，构成为能够驱动压缩机10来进行压缩机运转循环的冷却运转和加热运转。
另外，在上述空气侧热交换器11和上述膨胀阀12之间设置本实施例中的二通阀即电磁阀(第一阀)13A，进而设置绕开上述电磁阀13A并且具备冷媒循环用泵14的泵运转循环用旁路回路15。该泵运转循环用旁路回路15的一端侧与上述冷凝器11和上述电磁阀13A之间的冷媒配管6连接，另一端侧与上述电磁阀13A和上述膨胀阀12之间的冷媒配管6连接。在上述泵运转循环用旁路回路15中的上述冷媒循环用泵14的出口侧，设置允许只流向上述膨胀阀12侧的止回阀28。
另一方面，在上述压缩机10的吸入侧(上游侧)的冷媒配管6设置上述储液器27。另外，上述储液器27与上述止回阀17的下游侧(止回阀17和四通阀26之间)的冷媒配管6连接，设置压缩机旁路回路18以便绕开上述压缩机10。在该压缩机旁路回路18上也设置防止压缩机运转时的冷媒逆流的止回阀(第二阀)19。
在上述储液器27上设置加热器106，在泵运转循环时，用于防止滞留在储液器27中的冷媒渗透到冷冻油。另外，在本实施例中具备上述储液器，所以在泵运转循环时能够抑制冷媒流入压缩机10侧，因此不需要如实施例1那样在压缩机10的上游侧设置电磁阀16。因而，能够缩小在压缩机运转循环下的运转时的压力损失，所以能够提高效率。
在加热运转时，上述空气侧热交换器11为蒸发器，因此会着霜，为了除去该霜而进行除霜运转，但在该除霜运转时容易产生对压缩机10侧的回液。通过设置上述储液器27，即使向压缩机侧的回液量增加，也能回收到上述储液器27中，所以能够防止向压缩机10的回液和液体压缩造成的压缩机故障等。
另外，在实施例3，设置检测上述空气侧热交换器11的出口侧的冷媒温度的冷媒温度检测器102、检测空气侧热交换器11的出口侧的冷媒压力的压力传感器103，但也可以使用高压侧的压力传感器23代替上述压力传感器103。另外，在上述空气侧热交换器11通常设置除霜用的热敏电阻器(温度检测器)，所以可将该热敏电阻器代用作上述冷媒温度检测器102。使用这些高压侧的压力传感器23以及上述热敏电阻器，在泵运转循环下的运转时，能够根据上述热敏电阻器检测到的冷媒温度、上述高压侧的压力传感器23检测到的压力来判定在流过空气侧热交换器11的出口侧的冷媒中是否混入气体。因此，此时不设置上述冷媒温度检测器102和上述压力传感器103，也能够降低上述冷媒循环用泵14的夹杂空气运转等造成的故障风险，并且能够降低成本。
另外，图3中，29是冷媒量调整用的液体罐。其它结构与上述的实施例1和实施例2相同，所以省略说明。另外，制冷循环2也为同样的结构。
接着，说明图3所示的冷却装置的动作。
在进行压缩机运转循环时，驱动上述压缩机10，从上述压缩机排出的高温高压的冷媒气体通过上述四通阀26选择流路，在冷却运转时，在通过上述四通阀26后流入上述空气侧热交换器11。在该空气侧热交换器11通过风机20进行通风的室外空气与上述冷媒进行热交换，冷媒被冷凝后成为液态冷媒。
在压缩机运转循环时，冷媒循环用泵14停止，上述电磁阀(第一阀)13A为开状态，所以来自上述空气侧热交换器11的液态冷媒通过上述电磁阀13A，由上述膨胀阀12减压膨胀后成为低温低压的两相冷媒，流入使用侧热交换器4。
另一方面，冷却负载而温度上升后的冷却介质经由冷却介质流路3流入上述使用侧热交换器4。在该使用侧热交换器4中，上述冷媒与上述冷却介质进行热交换，冷却介质被冷媒夺走热量而被冷却，冷媒蒸发后成为冷媒气体，经由上述四通阀26在上述储液器27中气液的冷媒被分离，再次被吸入到上述压缩机10中，重复上述这样的制冷循环运转。
另外，还在本实施例中，上述使用侧热交换器4使用板块式热交换器，所以液态冷媒从下部流入，气化后从上部流出。另一方面，冷却介质相对于该冷却运转时的冷媒流向成为对向流。
冷媒循环2也同样地进行动作。另外，当负载小时，只运转制冷循环1和2中的一个制冷循环，另一个停止。
当在压缩机运转循环下进行加热运转时，从上述压缩机10排出的高温高压的气体冷媒通过上述四通阀26流到使用侧热交换器4侧。另一方面，加热负载而温度下降后的冷却介质经由冷却介质流路3流入上述使用侧热交换器4。在该使用侧热交换器4中，上述冷媒与上述冷却介质进行热交换，冷却介质由上述高温的冷媒进行加热，冷媒冷凝后成为液态冷媒，流入上升膨胀阀12而减压膨胀，成为低温低压的两相冷媒。上述冷媒循环用泵停止，上述电磁阀(第一阀)13A为开状态，所以上述低温低压的两相冷媒通过上述电磁阀13A流入上述空气侧热交换器11。在该空气侧热交换器11，通过风机20通风的室外空气与上述冷媒进行热交换，冷媒蒸发后成为冷媒气体，之后，经由上述四通阀26在上述储液器27气液的冷媒被分离，再次被吸入到上述压缩机10中，重复上述这样的制冷循环运转。
本实施例的冷却装置的构成为：能够驱动上述冷媒循环用泵14来进行泵运转循环的冷却运转。在进行该泵运转循环时，在室外空气温度检测器32检测出的室外空气温度比冷却介质出口侧的设定温度低的情况下进行运转。在满足这样的条件时，不是压缩机运转循环，而是为上述泵运转循环，使压缩机10停止。
在泵运转循环下的运转时，压缩机10为停止状态，上述电磁阀(第一阀)13A关闭为关状态，驱动上述冷媒循环用泵14。通过关闭上述电磁阀13A来防止冷媒的短路(shortcut)。在上述空气侧热交换器11中，通过上述风机20被通风的室外空气与冷媒进行热交换，被冷却冷凝后的低温液态冷媒经由旁路回路15被吸入到上述冷媒循环用泵14，由该泵14通过上述止回阀28被送到上述膨胀阀12侧，之后流入上述使用侧热交换器4。
另一方面，冷却负载而温度上升的冷却介质经由冷却介质流路3流入上述使用侧热交换器4。在该使用侧热交换器4中，进行控制使得上述低温液态冷媒和上述冷却介质进行热交换，冷却介质被冷媒夺走热量而被冷却，被冷却的冷却介质成为目标温度。
上述冷媒在上述使用侧热交换器4蒸发后成为冷媒气体，流出上述使用侧热交换器4后，经由上述四通阀26流入上述储液器27。流入到上述储液器27内的冷媒气体进行冷媒的气液分离，只有气体冷媒流入压缩机旁路回路18，通过止回阀19，然后再次经由上述四通阀26流入上述使用侧热交换器11。在该使用侧热交换器11，冷媒气体再次与室外空气进行热交换并冷凝，成为液态冷媒后再次流入上述冷媒循环用泵14，重复上述这样的制冷循环。
在本实施例中，上述储液器27具备加热器106，所以能够防止冷媒进入到滞留在储液器27内的冷冻油中。
进行控制使得在上述使用侧热交换器4被冷却的冷却介质成为目标温度，因此上述冷媒循环用泵14构成为能够进行基于逆变器的转速控制，即使在只有泵运转循环的运转条件下，也能够根据冷却介质的目标设定温度进行控制容量。
另外，在室外空气温度低时的泵运转循环中，通过上述冷凝器11进行热交换的冷媒温度成为与室外空气温度相同程度，在使用水作为冷却介质的情况下，在本实施例中也需要设置在上述蒸发器4中的冻结保护。
在本实施例中也与上述实施例1相同，在上述使用侧热交换器4的冷媒入口侧具备冷媒温度检测器101，根据该冷媒温度检测器101检测到的冷媒温度来控制上述空气侧热交换器11的上述风机20的转速，防止冷却介质冻结。
另外，在上述冷媒循环用泵14中，需要可靠地吸入液态冷媒，需要降低由于气体混入液态冷媒造成的动荡(夹杂空气运转)而引起的故障风险。因此，在本实施例中具备检测上述空气侧热交换器11出口侧的冷媒温度的冷媒温度检测器102、检测压力的压力传感器103，根据各传感器的检测值通过制冷循环1所具备的控制装置等来判定空气侧热交换器11出口侧的冷媒状态。上述控制装置进行控制使得如果上述控制装置判定的冷媒状态为富含气体，则不运转上述冷媒循环用泵14，或者如果是运转中则停止上述冷媒循环用泵14。
另外，在运转开始时等时候，也需要从空气侧热交换器11吸入液态冷媒。因此，在运转开始时，缩小膨胀阀12的开度、施加阻力，由此控制成从空调装置11收集液态冷媒、制造冷媒循环用泵14吸入液态冷媒的契机。
另外，根据负载的大小，使设置在冷却介质流路3的上游侧的制冷循环1为泵运转循环、使设置在冷却介质流路3的下游侧的制冷循环2为压缩机运转循环来进行运转。这样，能够实现冷却介质的供给温度的稳定性，并且能够提高泵运转循环和压缩机运转循环的节能性。
这样，上游侧的制冷循环1和下游侧的制冷循环2根据室外空气温度和负载的大小适当选择切换使用上述压缩机运转循环和上述泵运转循环，使得成为节能且冷却介质温度也能够迅速地成为目标温度。
根据本实施例3，得到与上述实施例1、2相同的效果，并且在压缩机运转循环的运转中，不仅能够进行冷却运转还能够进行加热运转，另外还能够进行泵运转循环下的运转，所以能够根据运转条件选择必要且适当的运转模式，能够高效率的运转。另外，在泵运转循环下的运转时，在储液器27内有能够回收制冷循环内的冷冻油的效果，由此，能够减少流入空气侧热交换器11以及使用侧热交换器4、5内的冷冻油，结果能够抑制传热性能降低并能够进行高效率的运转。
另外，如果在上述实施例1、2的冷却装置中也设置实施例3记载的储液器27则会更有效果。
本发明不限定于上述的实施例，还包括各种变形例。另外，可以将某个实施例结构的一部分置换为其他实施例的结构，也可以对某个实施例的结构增加其他实施例的结构。
另外，上述实施例是为了容易理解说明本发明而进行详细说明的，不一定局限于具备所说明的所有结构。
另外，上述各制冷循环1、2所具备的控制装置不限于设置在各制冷循环上，也可以设置在外部的控制装置等上。另外，还可以通过一个控制装置或一个微型计算机来构成多个控制装置。
并且，实现各个功能的程序、各个判定值(阈值)和各个检测值等信息可以置于存储器、硬盘、SSD(Solid State Drive固态硬盘)等记录装置或IC卡、SD卡、DVD等记录介质中。

Claims (10)

1.一种冷却装置，其特征在于，该冷却装置具备：
通过冷媒配管顺次连接的压缩机、空气侧热交换器、膨胀阀、使用侧热交换器；
第一阀，其设置在上述空气侧热交换器和上述膨胀阀之间；
泵运转循环用旁路回路，其绕开该第一阀并且具备冷媒循环用泵；
压缩机旁路回路，其绕开上述压缩机；以及
第二阀，其设置在该压缩机旁路回路上，
该冷却装置构成为：
设置能够在压缩机运转循环与泵运转循环之间切换来进行运转的多个制冷循环，其中，上述压缩机运转循环是驱动上述压缩机并且使上述第一阀为开状态、使上述第二阀为关状态来进行运转，上述泵运转循环是驱动上述冷媒循环用泵并使上述第一阀为关状态、使上述第二阀为开状态来进行运转，
将该多个制冷循环配设在冷却介质的流动方向的上游侧和下游侧，上述冷却介质在流入配设在上游侧的上述制冷循环的使用侧热交换器而被冷却后，流入配设在下游侧的上述制冷循环的使用侧热交换器而被冷却。
2.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，
该冷却装置具备检测室外空气温度的室外空气温度检测器。
3.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，
上述冷媒循环用泵构成为能够控制转速，在泵运转循环下的运转时，根据冷却介质的目标设定温度控制上述冷媒循环用泵的转速来进行容量控制。
4.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，
该冷却装置具备：检测空气侧热交换器的出口侧的冷媒温度的冷媒温度检测器、以及检测上述空气侧热交换器的出口侧的冷媒压力的压力传感器，
在泵运转循环下的运转时，根据上述冷媒温度检测器检测到的空气侧热交换器出口侧的冷媒温度和上述压力传感器检测到的空气侧热交换器出口侧的压力，来判定在流过空气侧热交换器的出口侧的冷媒中是否混入了气体，控制对上述空气侧热交换器进行通风的风机的转速和上述膨胀阀的开度中的至少某一个，以便消除气体混入。
5.根据权利要求4所述的冷却装置，其特征在于，
当根据上述冷媒温度检测器检测到的空气侧热交换器出口侧的冷媒温度和上述压力传感器检测到的空气侧热交换器出口侧的压力判定为在流过空气侧热交换器的出口侧的冷媒中混入了气体时，控制成限制上述冷媒循环用泵的运转。
6.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，
在泵运转循环的运转开始时，缩小上述膨胀阀的开度、施加阻力，由此控制成从上述空气侧热交换器收集液态冷媒、制造上述冷媒循环用泵吸入液态冷媒的契机。
7.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，
在上述压缩机的排出侧的冷媒配管上设有允许只流到上述空气侧热交换器测的止回阀，在该止回阀的下游侧设有四通阀，并且在上述压缩机的吸入侧设有储液器，
上述压缩机旁路回路与上述储液器、在压缩机排出侧的上述止回阀与上述四通阀之间的上述冷媒配管连接，并且在上述储液器设有加热器。
8.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，
在泵运转循环下使多台制冷循环运转的过程中，当仅在泵运转循环下运转容量不足时，使配设在上游侧的上述制冷循环为泵运转循环、使配设在下游侧的上述制冷循环为压缩机运转循环来进行运转。
9.一种冷却装置，其特征在于，该冷却装置具备：
通过冷媒配管顺次连接的压缩机、空气侧热交换器、膨胀阀、使用侧热交换器；
第一阀，其设置在上述空气侧热交换器和上述膨胀阀之间；
泵运转循环用旁路回路，其绕开该第一阀并且具备冷媒循环用泵；
压缩机旁路回路，其绕开上述压缩机；
第二阀，其设置在该压缩机旁路回路上；
温度检测器，其用于检测上述压缩机内部的冷冻油的温度；以及
加热器，其控制成根据该温度检测器检测到的温度使上述压缩机内部的冷冻油的温度上升，
该冷却装置构成为：能够在压缩机运转循环与泵运转循环之间切换来进行运转，其中，上述压缩机运转循环是驱动上述压缩机并且使上述第一阀为开状态、使上述第二阀为关状态来进行运转，上述泵运转循环是驱动上述冷媒循环用泵并使上述第一阀为关状态、使上述第二阀为开状态来进行运转，而且
该冷却装置构成为：在泵运转循环下的运转时，根据上述温度检测器检测到的冷冻油的温度，来控制上述加热器而使压缩机内部的液态冷媒气化。
10.一种冷却装置，其特征在于，该冷却装置具备：
通过冷媒配管顺次连接的压缩机、空气侧热交换器、膨胀阀、使用侧热交换器；
第一阀，其设置在上述空气侧热交换器和上述膨胀阀之间；
泵运转循环用旁路回路，其绕开该第一阀并且具备冷媒循环用泵；
压缩机旁路回路，其绕开上述压缩机；
第二阀，其设置在该压缩机旁路回路上；
风机，其用于对上述空气侧热交换器进行送风；以及
冷媒温度检测器，其用于检测向上述使用侧热交换器的冷媒入口侧温度，
该冷却装置构成为：能够在压缩机运转循环与泵运转循环之间切换来进行运转，其中，上述压缩机运转循环是驱动上述压缩机并且使上述第一阀为开状态、使上述第二阀为关状态来进行运转，上述泵运转循环是驱动上述冷媒循环用泵并使上述第一阀为关状态、使上述第二阀为开状态来进行运转，而且
该冷却装置构成为：在泵运转循环下的运转时，根据上述冷媒温度检测检测到的使用侧热交换器入口侧的冷媒温度，来控制对上述空气侧热交换器进行送风的风机，防止流过上述使用侧热交换器的冷媒冻结。
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