CN107923680A - 制冷循环装置 - Google Patents

Abstract

一种制冷循环装置，在开始除霜模式时，第一减压装置调整制冷剂的流量以使压缩机的吸入侧的制冷剂的过热度接近于目标值，控制装置以形成使从压缩机排出的制冷剂流动到第一热交换器的第一流路的方式控制流路切换装置，进行将第二减压装置和阀中的一方打开并将另一方关闭的制冷剂释放运转，在制冷剂释放运转之后，保持形成有第一流路的状态不变，进行将第二减压装置及阀打开的制冷剂回收运转。

Description

制冷循环装置

技术领域

本发明涉及能够切换制冷模式与制热模式来进行运转的制冷循环装置。

背景技术

以往，提出了如下冷却设备：构成为将气液分离器设置在压缩机的吸入侧，蒸发的制冷剂由气液分离器进行了气液分离之后，被吸入到压缩机而再次压缩(例如，参照专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5401563号公报(第10页，图8)

发明内容

发明要解决的课题

在制冷循环装置中，通过了减压装置之后的液体制冷剂在作为蒸发器发挥功能的热交换器中成为气体制冷剂，该气体制冷剂被吸入到压缩机。压缩机吸入的制冷剂在理想情况下是气体状态。这是因为若液体制冷剂被吸入到压缩机，则可能会导致压缩机的故障，另外会使制冷循环的运转效率下降。为了避免发生液体制冷剂被吸入到压缩机的回液(日文：液バック)，也有对减压装置进行过热度控制以使蒸发器的出口侧即压缩机的吸入侧的过热度接近于目标值的制冷循环装置。

然而，在运转模式的变更时或起动制冷循环装置时的过渡状态下，通过了蒸发器之后的制冷剂可能会包含液体制冷剂。例如，作为使附着在制热模式时作为蒸发器发挥功能的热交换器上的霜融化的除霜模式，有使制冷剂以与制冷模式相同的循环即与制热模式相反的循环进行循环的运转模式。在从这样的除霜模式向制热模式返回时高低压反转，在除霜模式中作为冷凝器发挥功能的热交换器作为蒸发器发挥功能，因此，在刚返回到制热模式后蒸发能力不稳定，制冷剂有时会不充分气化而发生回液。并且，在能够切换制热模式与制冷模式来进行运转的制冷循环装置中，两模式所需的制冷剂量不同，因此，有时使作为热源侧热交换器发挥功能的热交换器的容量比作为负荷侧热交换器发挥功能的热交换器的容量大，但若采用这样的结构，则回液的可能性升高。因此，期望一种使制冷剂在蒸发器中充分气化而能够抑制回液的制冷循环装置。

在专利文献1记载的装置中，在压缩机的吸入侧设置储液器，从而抑制液体制冷剂流入到压缩机。在此，为了抑制液体制冷剂向压缩机的流入，储液器的容积通常为在制冷循环装置内循环的总制冷剂量的7成左右。储液器通常与压缩机、流路切换装置等一起设置于机械室，但由于储液器的容积大，因此机械室也会大型化。设置机械室的例如屋顶或专有用地的空间有限，因此，为了储液器的小型化也期望能够抑制回液的制冷循环装置。

本发明是以上述那样的课题为背景而作出的，提供一种即使在制冷循环的过渡状态下也能够抑制回液的制冷循环装置。

用于解决课题的方案

本发明的制冷循环装置具备：压缩机；第一热交换器；第二热交换器，其与所述第一热交换器串联地连接，容量比所述第一热交换器小；第一减压装置，其连接于所述第一热交换器与所述第二热交换器之间；流路切换装置，其在制冷模式及除霜模式下形成使从所述压缩机排出的制冷剂流动到所述第一热交换器的第一流路，在制热模式下形成使从所述压缩机排出的制冷剂流动到所述第二热交换器的第二流路；制冷剂罐回路，其从所述第一热交换器与所述第一减压装置之间分支并连接于所述第一减压装置与所述第二热交换器之间，与所述第一减压装置并联设置，将第二减压装置、制冷剂罐及对所述制冷剂罐与所述第二热交换器之间的流路进行开闭的阀串联地连接；以及控制装置，其对所述流路切换装置、所述第二减压装置及所述阀进行控制，在开始所述除霜模式时，所述第一减压装置调整制冷剂的流量以使所述压缩机的吸入侧的制冷剂的过热度接近于目标值，所述控制装置以形成所述第一流路的方式控制所述流路切换装置，进行将所述第二减压装置和所述阀中的一方打开并将另一方关闭的制冷剂释放运转，在所述制冷剂释放运转之后，保持形成有所述第一流路的状态不变，进行将所述第二减压装置及所述阀打开的制冷剂回收运转。

发明效果

根据本发明，能够在从除霜模式转向制热模式时抑制向压缩机的回液。

附图说明

图1是实施方式1的制冷循环装置的回路结构图，示出制冷模式的状态。

图2是实施方式1的制冷循环装置的回路结构图，示出制热模式的状态。

图3是实施方式1的制冷循环装置的硬件结构图。

图4是说明实施方式1的除霜模式的流程的流程图。

图5是说明实施方式1的除霜模式下的致动器的动作的时间图。

图6是说明实施方式1的除霜模式的高压饱和温度和压缩机的吸入侧过热度的状态的图。

图7是实施方式1的制冷循环装置的回路结构图，示出除霜模式的第一制冷剂释放运转的状态。

图8是实施方式1的制冷循环装置的回路结构图，示出除霜模式的第二制冷剂释放运转的状态。

图9是实施方式1的制冷循环装置的回路结构图，示出除霜模式的制冷剂回收运转的状态。

图10是说明实施方式2的除霜模式下的致动器的动作的时间图。

图11是说明实施方式3的除霜模式下的致动器的动作的时间图。

图12是实施方式1～3的变形例的制冷循环装置的硬件结构图。

图13是说明实施方式1～3的变形例的制冷剂罐的制冷剂回收运转的图。

图14A是说明实施方式1～3的变形例的制冷剂罐的结构例1的图。

图14B是说明实施方式1～3的变形例的制冷剂罐的结构例2的图。

图14C是说明实施方式1～3的变形例的制冷剂罐的结构例3的图。

图15是实施方式1～3的变形例的制冷循环装置的回路结构图。

具体实施方式

参照附图，说明本发明的实施方式的制冷循环装置。需要说明的是，在各附图中，各构成构件的相对尺寸关系或形状等有时与实际的情况不同。

实施方式1.

[制冷循环装置的结构]

图1是实施方式1的制冷循环装置的回路结构图，示出制冷模式的状态。图2是实施方式1的制冷循环装置的回路结构图，示出制热模式的状态。在图1、图2中，用粗线表示制冷剂流动的路径，并且用箭头表示制冷剂流动的方向。如图1、图2所示，制冷循环装置1具有通过配管将压缩机2、设置在压缩机2的排出侧的流路切换装置3、第一热交换器4、第一减压装置5、第二热交换器6及储液器7连接的制冷回路。二氧化碳或R410A等伴有相变化的制冷剂在该制冷回路的内部循环。实施方式1例示的制冷循环装置1作为冷却设备的一部分发挥功能，该冷却设备将由第二热交换器6加热或冷却后的水回路16的水用于室内的空气调节等。

压缩机2将低压制冷剂吸入并压缩，使其成为高压制冷剂而排出。压缩机2是制冷剂的排出容量可变的例如变频压缩机。通过调整压缩机2的排出容量来控制制冷循环装置1内的制冷剂循环量。

第一减压装置5对高压制冷剂进行减压。作为第一减压装置5，可以使用具备能够调整开度的阀芯的装置，例如电子控制式膨胀阀。

流路切换装置3选择性地进行：将压缩机2的排出侧连接于第一热交换器4并且将压缩机2的吸入侧连接于第二热交换器6而形成使从压缩机2排出的制冷剂流动到第一热交换器4的第一流路的动作；将压缩机2的排出侧连接于第二热交换器6并且将压缩机2的吸入侧连接于第一热交换器4而形成使从压缩机2排出的制冷剂流动到第二热交换器6的第二流路的动作。流路切换装置3是具有设置于供制冷剂流动的配管中的阀芯并通过切换该阀芯的开闭状态来进行上述那样的制冷剂流路的切换的装置。

第一热交换器4是具有供制冷剂流动的流路的制冷剂-空气热交换器。在第一热交换器4中，在流路中流动的制冷剂与流路的外部的空气之间进行热交换。在第一热交换器4的附近设置有鼓风机11，通过来自鼓风机11的空气来促进第一热交换器4中的热交换。鼓风机11是例如转速可变的鼓风机，通过调整鼓风机11的转速来调整第一热交换器4中的制冷剂的吸热量。

第二热交换器6是具有供制冷剂流动的流路和供水回路16的水流动的流路的制冷剂-水热交换器。在第二热交换器6中，在制冷剂与水之间进行热交换。

制冷循环装置1能够切换制冷与制热地进行运转。在制冷模式中，流路切换装置3将压缩机2的排出侧连接于第一热交换器4而形成使从压缩机2排出的制冷剂流动到第一热交换器4的第一流路，第一热交换器4作为冷凝器发挥功能并且第二热交换器6作为蒸发器发挥功能。在制热模式中，流路切换装置3将压缩机2的排出侧连接于第二热交换器6而形成使从压缩机2排出的制冷剂流动到第二热交换器6的第二流路，第一热交换器4作为蒸发器发挥功能并且第二热交换器6作为冷凝器发挥功能。第一热交换器4作为热源侧热交换器发挥功能，第二热交换器6作为利用侧热交换器发挥功能。考虑到制冷模式与制热模式下要求的负荷，第一热交换器4的热交换容量大于第二热交换器6的热交换容量。

储液器7是在内部积存制冷剂的容器，设置在压缩机2的吸入侧。在储液器7的上部连接有供制冷剂流入的配管，在下部连接有供制冷剂流出的配管，制冷剂在储液器7内进行气液分离。气液分离后的气体制冷剂被吸入到压缩机2。

在压缩机2的吸入部设置有吸入压力传感器8，该吸入压力传感器8检测被吸入到压缩机2的制冷剂即低压侧的制冷剂的压力。吸入压力传感器8设置在能够检测低压侧的制冷剂的压力的位置，图示的吸入压力传感器8的位置是一个例子。

在压缩机2的排出部设置有排出压力传感器9，该排出压力传感器9检测从压缩机2排出的制冷剂即高压侧的制冷剂的压力。排出压力传感器9设置在能够检测高压侧的制冷剂的压力的位置，图示的排出压力传感器9的位置是一个例子。

在压缩机2的吸入部设置有吸入温度传感器10，该吸入温度传感器10检测被吸入到压缩机2的制冷剂即低压侧的制冷剂的温度。吸入温度传感器10设置在能够检测低压侧的制冷剂的温度的位置，图示的吸入温度传感器10的位置是一个例子。吸入温度传感器10设置在例如压缩机2的壳体的下部、或储液器7的入口侧的配管。

在制冷循环装置1设置有制冷剂罐回路12。该制冷剂罐回路12是将第一热交换器4与第一减压装置5之间和第一减压装置5与第二热交换器6之间连接的回路，是与第一减压装置5并联设置的回路。在制冷剂罐回路12，从接近第一热交换器4的一侧起依次串联地连接有第二减压装置13、制冷剂罐14、阀15。需要说明的是，为了便于说明，有时将构成制冷循环装置1的回路中的除了制冷剂罐回路12之外的连接有压缩机2、第一热交换器4、第一减压装置5及第二热交换器6的回路称为主回路。

第二减压装置13对高压制冷剂进行减压。作为第二减压装置13，可以使用具备能够调整开度的阀芯的装置，例如电子控制式膨胀阀。

制冷剂罐14是在内部积存制冷剂的容器。

阀15具有设置在构成制冷剂罐回路12的配管中的阀芯，通过切换该阀芯的开闭状态来对制冷剂的导通状态与非导通状态进行切换。

[硬件结构]

图3是实施方式1的制冷循环装置的硬件结构图。制冷循环装置1具备负责整体的控制的控制装置20，吸入压力传感器8、排出压力传感器9及吸入温度传感器10检测出的信息向控制装置20输入。控制装置20对压缩机2、流路切换装置3、第一减压装置5、第二减压装置13、阀15及鼓风机11的动作进行控制。

控制装置20具有高压饱和温度检测部21、过热度检测部22及制冷剂罐液量检测部23作为功能块。另外，控制装置20具有存储器24。

高压饱和温度检测部21根据由排出压力传感器9检测的高压制冷剂的压力和存储于存储器24的各种压力下的饱和温度的换算表，检测压缩机2的排出侧的高压制冷剂的饱和温度即高压饱和温度。

过热度检测部22根据由吸入压力传感器8检测的压缩机2的吸入侧的制冷剂压力和存储于存储器24的各种压力下的饱和温度的换算表，检测吸入侧的制冷剂的饱和温度。并且，过热度检测部22通过求出检测出的饱和温度与由吸入温度传感器10检测的压缩机2的吸入部的制冷剂温度之差，检测压缩机2的吸入部的过热度。

制冷剂罐液量检测部23基于由过热度检测部22检测的压缩机2的吸入部的过热度和存储于存储器24的制冷剂罐14为满液状态时的基准过热度，检测制冷剂罐14内的液量。

控制装置20由执行存储于存储器24的程序的CPU(也称为Central ProcessingUnit、中央处理装置、处理装置、运算装置、微型处理器、微型计算机、处理器)构成。

在控制装置20为CPU的情况下，控制装置20执行的各功能通过软件、固件、或软件与固件的组合来实现。软件或固件作为程序来记述，并存储于存储器24。CPU通过读出并执行存储于存储器24的程序来实现控制装置20的各功能。在此，存储器24是例如RAM、ROM、闪存、EPROM、EEPROM等非易失性或易失性的半导体存储器。

需要说明的是，对于控制装置20的高压饱和温度检测部21、过热度检测部22及制冷剂罐液量检测部23，也可以将它们的一部分通过专用的硬件实现并将一部分通过软件或固件实现。在通过硬件实现的情况下，可使用例如单一电路、复合电路、ASIC、FPGA、或它们的组合。

[制冷模式]

参照图1，说明制冷模式时的制冷剂的流程。从压缩机2排出的高温高压的制冷剂经由流路切换装置3流入到第一热交换器4。高温高压的制冷剂在第一热交换器4中与从鼓风机11吹送的空气进行热交换而温度下降，从第一热交换器4流出。从第一热交换器4流出的制冷剂在第一减压装置5减压，成为低温低压的制冷剂而流入到第二热交换器6。低温低压的制冷剂在第二热交换器6中与在水回路16中流动的水进行热交换而温度上升，从第二热交换器6流出。从第二热交换器6流出的制冷剂经由流路切换装置3流入到储液器7，在储液器7内气液分离。储液器7内的气体制冷剂被吸入到压缩机2。

这样，在制冷模式中，利用在作为利用侧热交换器的第二热交换器6中流动的制冷剂将在水回路16中流动的水冷却，该冷却后的水用于室内的制冷。

制冷模式下的额定运转时的最佳的制冷剂量比制热模式下的额定运转时的最佳的制冷剂量多。因此，在制冷模式时，在制冷剂罐14内不积存制冷剂，全部容量的制冷剂在制冷循环装置1内进行循环。在制冷模式时，第二减压装置13及阀15为全闭或接近于全闭的状态，制冷剂不会在制冷剂罐回路12内流入流出。

[制热模式]

参照图2，说明制热模式时的制冷剂的流动。从压缩机2排出的高温高压的制冷剂经由流路切换装置3流入到第二热交换器6。高温高压的制冷剂在第二热交换器6中与在水回路16中流动的水进行热交换而温度下降，从第二热交换器6流出。从第二热交换器6流出的制冷剂在第一减压装置5减压，成为低温低压的制冷剂而流入到第一热交换器4。低温低压的制冷剂在第一热交换器4中与从鼓风机11吹送的空气进行热交换而温度上升，从第一热交换器4流出。从第一热交换器4流出的制冷剂经由流路切换装置3流入到储液器7，在储液器7内气液分离。储液器7内的气体制冷剂被吸入到压缩机2。

这样，在制热模式中，利用在作为利用侧热交换器的第二热交换器6中流动的制冷剂将在水回路16中流动的水加热，该加热后的水用于室内的制热。

在制热模式时，第二减压装置13为全闭或接近于全闭的状态，阀15变为全开状态。制热模式下的额定运转时的最佳的制冷剂量比制冷模式下的额定运转时的最佳的制冷剂量少。因此，制热模式下运转时的剩余制冷剂积存于制冷剂罐14，制热模式下在主回路中循环的制冷剂量比制冷模式下在主回路中循环的制冷剂量少。

在上述的制冷模式及制热模式这双方，控制装置20对第一减压装置5进行过热度控制。更具体而言，控制装置20的过热度检测部22检测作为冷凝器发挥功能的热交换器的出口侧即压缩机2的吸入侧的制冷剂的过热度，控制装置20控制第一减压装置5的开度，以使检测出的过热度接近于目标值。

[除霜模式]

在制热模式下进行运转时，有时会在作为蒸发器发挥功能的第一热交换器4的配管的外表面附着霜，因此，为了使附着的霜融化，制冷循环装置1以除霜模式进行运转。在除霜模式时，与制冷模式相同，流路切换装置3将压缩机2的排出侧连接于第一热交换器4，使从压缩机2排出的高温制冷剂流入到第一热交换器4而利用制冷剂的热使霜融化。在该除霜模式中，低温的制冷剂流入到作为利用侧热交换器的第二热交换器6，因此，优选在尽可能短的时间内结束除霜模式。

在此，如上所述，在制冷模式与制热模式中，最佳的制冷剂量不同，因此，在制热模式时，将剩余的制冷剂积存于制冷剂罐14地运转制冷循环装置1。另一方面，为了使除霜模式在短时间内结束，期望提高除霜模式的能力。因此，在本实施方式中，在除霜模式时，将制冷剂罐14内的制冷剂从制冷剂罐14释放并使其循环来提高除霜能力。

图4是说明实施方式1的除霜模式的流程的流程图。参照图4，说明实施方式1的除霜模式的粗略流程。当开始除霜模式时，控制装置20进行打开第二减压装置13和阀15中的一方而将制冷剂罐14内的制冷剂释放的制冷剂释放运转(S1)。在该制冷剂释放运转时，使从压缩机2排出的制冷剂流动到第一热交换器4。当高压饱和温度变为阈值以上时(S2)，控制装置20判断为除霜完成，进行打开第二减压装置13和阀15这两方而将制冷剂回收到制冷剂罐14内的制冷剂回收运转(S3)。当制冷剂罐14的液量达到阈值时(S4)，控制装置20结束除霜模式而返回到制热模式。以下，对除霜模式进行进一步说明。

图5是说明实施方式1的除霜模式下的致动器的动作的时间图。图5中的“流路切换装置”的状态表示将压缩机2的排出部连接于第一热交换器4还是第二热交换器6。图6是说明实施方式1的除霜模式的高压饱和温度和压缩机的吸入侧过热度的状态的图。图6的坐标图的横轴表示经过时间。图7是实施方式1的制冷循环装置的回路结构图，示出除霜模式的第一制冷剂释放运转的状态。图8是实施方式1的制冷循环装置的回路结构图，示出除霜模式的第二制冷剂释放运转的状态。图9是实施方式1的制冷循环装置的回路结构图，示出除霜模式的制冷剂回收运转的状态。酌情参照图6～图9，按照图5来说明本实施方式1的除霜模式的动作。

如图5所示，在制热模式时，压缩机2以基于空调负荷而决定的容量进行运转，流路切换装置3将压缩机2的排出侧连接于第一热交换器4，第一减压装置5为进行了过热度控制的开度。制冷剂罐回路12的第二减压装置13为全闭或接近于全闭的状态，阀15为开状态。需要说明的是，第二减压装置13及阀15只要是能够在制热模式时将制冷剂罐14内保持成满液状态的状态即可，不限定于图5的例子。制热模式时的制冷循环装置1如图2所示。

[除霜模式-第一制冷剂释放运转]

当开始除霜模式时，首先，进行第一制冷剂释放运转。在第一制冷剂释放运转中，流路切换装置3将压缩机2的排出侧连接于第二热交换器6，第二减压装置13被控制成开状态，阀15被控制成闭状态。第二减压装置13的开度既可以为全开，另外为了抑制向压缩机2的回液也可以为比全开稍小的开度。需要说明的是，第一减压装置5在除霜模式期间也被进行过热度控制。在图5的例子中，压缩机2为了提高除霜能力而提高运转容量，但在本发明中，压缩机2的能力控制不受限定。

如图6的点A所示，当开始第一制冷剂释放运转时，随着流路切换装置3的流路切换，高低压反转，因此，高压饱和温度为低的状态。低压饱和温度也随着高压饱和温度的下降而下降，但在除霜模式开始前的制热模式的作用下，在第二热交换器6中流动的水回路16的水温高，因此，成为低差压状态。因此，如点B所示，压缩机2的吸入部的过热度为大的状态。

如图7所示，将制冷剂罐回路12的阀15关闭并将第二减压装置13打开，从而在主回路的高压侧连接制冷剂罐14。由于在主回路中是低压与高压刚进行了反转之后，另外，直到即将反转之前连接于制热模式的高压侧的制冷剂罐14内为相对高压状态，因此，从制冷剂罐14释放液体制冷剂。于是，如图6的点C所示，压缩机2的吸入侧过热度急剧减小。另外，如图6的点D所示，随着第一制冷剂释放运转的经过，高压饱和温度上升至霜的融化温度(0℃)。积存于制冷剂罐14的制冷剂也在主回路中循环，从而除霜能力提高。

如图6的点E所示，当压缩机2的吸入侧过热度下降至液体释放结束判定阈值即阈值SH1时，控制装置20判断为制冷剂罐14内的制冷剂的释放完成，结束第一制冷剂释放运转。如图5所示，当结束第一制冷剂释放运转时，使第二减压装置13为闭状态。

[除霜模式-第二制冷剂释放运转]

在此，如前所述在第一制冷剂释放运转中，制冷剂罐14向主回路的高压侧释放制冷剂，因此，与向低压侧释放制冷剂的情况相比，回液被抑制，但若制冷剂罐14内与高压侧为等压，则制冷剂会残留在制冷剂罐14内。因此，为了进一步提高除霜能力，执行用于将残留在制冷剂罐14内的制冷剂释放的第二制冷剂释放运转。

如图5所示，在第二制冷剂释放运转中，第二减压装置13被控制成闭状态，阀15被控制成开状态。需要说明的是，在图5的例子中，压缩机2保持运转容量高的状态，但在本发明中，压缩机2的能力控制不受限定。另外，第一减压装置5继续被进行过热度控制。

如图8所示，将制冷剂罐回路12的阀15打开并将第二减压装置13关闭，从而在主回路的低压侧连接制冷剂罐14。利用制冷剂罐14内与阀15的下游侧(第一减压装置5的下游侧)的压力差，将残留在制冷剂罐14内的制冷剂释放。

如图6所示，当开始第二制冷剂释放运转时，残留在制冷剂罐14内的制冷剂被释放，压缩机2的吸入侧过热度下降。然后，如图6的点F所示，当压缩机2的吸入侧过热度下降至液体释放结束判定阈值即阈值SH2时，控制装置20判断为制冷剂罐14内的制冷剂的释放完成，结束第二制冷剂释放运转。当结束第二制冷剂释放运转时，使阀15为闭状态。

[除霜模式-除霜继续运转]

当从制冷剂罐14的制冷剂的释放结束时，执行除霜继续运转。如图5所示，在除霜继续运转中，第二减压装置13及阀15被控制成闭状态。压缩机2及第一减压装置5继续进行与之前相同的控制。

通过除霜模式下的运转，附着于第一热交换器4的霜融化，如图6所示，高压饱和温度上升。然后，如图6的点G所示，当高压饱和温度达到除霜结束判定阈值即阈值T1时，控制装置20判断为除霜完成，结束除霜继续运转。

[除霜模式-制冷剂回收运转]

在除霜模式中，使制冷剂罐14内的制冷剂进行循环来提高除霜能力，在返回到制热模式时，进行将制热模式下剩余的制冷剂回收到制冷剂罐14的制冷剂回收运转。

如图5所示，在制冷剂回收运转中，第二减压装置13及阀15被控制成开状态。流路切换装置3保持将压缩机2的排出侧连接于第二热交换器6的状态。第一减压装置5继续被进行过热度控制。压缩机2使运转容量相对地下降。

如图9所示，将制冷剂罐回路12的第二减压装置13及阀15打开，从而从第一热交换器4流来的制冷剂在第一减压装置5的上游侧分支并在第二减压装置13减压而成为液体制冷剂，积存在制冷剂罐14内。循环的制冷剂中主要是气体制冷剂从制冷剂罐14流出并经由阀15朝向第二热交换器6流动。在本实施方式1中，由于在制冷剂回收运转中使压缩机2的运转能力下降，因此，制冷剂的循环速度下降而容易在制冷剂罐14内积存制冷剂。

当通过制冷剂回收运转而使制冷剂罐14内变为满液状态时，液体制冷剂流入到第二热交换器6的下游侧，如图6的点H所示，压缩机2的吸入侧过热度开始下降。利用该现象，如图6的点I所示，当压缩机2的吸入侧过热度下降至回收结束判定阈值即阈值SH3时，控制装置20判断为制冷剂罐14变为满液状态，结束制冷剂回收运转。

需要说明的是，在图5中，示出了在制冷剂释放运转与制冷剂回收运转之间进行除霜继续运转的例子，但根据第一热交换器4的着霜量，有时正在制冷剂释放运转之中所有的霜就会融化。因此，在制冷剂释放运转之中检测出高压饱和温度达到除霜结束判定阈值即T1时，控制装置20停止制冷剂释放运转而转向制冷剂回收运转。

[制热模式的重新开始]

如图5所示，当除霜模式结束时，重新开始制热模式。具体而言，压缩机2根据要求的负荷而进行能力控制。在除霜模式时作为利用侧热交换器的第二热交换器6被冷却，因此，通常在重新开始制热模式时，压缩机2以运转能力高的状态运转。流路切换装置3将压缩机2的排出侧连接于第二热交换器6。第一减压装置5继续被进行过热度控制。制冷剂罐回路12的第二减压装置13为全闭或接近于全闭的状态的开度，阀15为开状态。

如以上所述，根据本实施方式，在除霜模式中将制冷剂罐14内的制冷剂释放，因此，在主回路内循环的制冷剂量增加，能够使除霜能力上升。通过使除霜能力上升，能够缩短除霜运转的时间。

另外，根据本实施方式，在从除霜模式返回到制热模式时，在将制冷剂回收到制冷剂罐14内之后开始制热模式。在开始制热模式时，使在主回路内循环的制冷剂量减少，从而能够抑制回液。因此，即使储液器7小型化，也能够避免因压缩机2的回液导致的故障。需要说明的是，在本实施方式1中，说明了设置有储液器7的结构例，但根据本实施方式1，如上所述抑制向蒸发器的下游侧的回液，因此也能够采用不设置储液器7的结构。

另外，根据本实施方式，将制冷剂罐回路12与第一减压装置5并联连接，因此，使制热模式时剩余的制冷剂积存于制冷剂罐14内而不在制冷循环装置1的主回路内循环。由此，能够抑制向在制热模式时作为蒸发器发挥功能的第一热交换器4的下游侧的回液。因此，也能够采用不设置储液器7的结构，另外，即使在设置储液器7的情况下也能够使其小型化。因此，能够使通常设置储液器7的制冷循环装置1的机械室小型化，实现制冷循环装置1的节省空间。

实施方式2

在实施方式1中，说明了在除霜模式下进行第一制冷剂释放运转和第二制冷剂释放运转这两方的例子，但在实施方式2中，说明仅进行第一制冷剂释放运转的例子。实施方式2的制冷循环装置1的结构与实施方式1相同，仅除霜模式的动作不同，因此，以与实施方式1的区别点为中心进行说明。

图10是说明实施方式2的除霜模式下的致动器的动作的时间图。图10中的“流路切换装置”的状态表示将压缩机2的排出侧连接于第一热交换器4还是第二热交换器6。如图10所示，在实施方式2的除霜模式中，仅进行第一制冷剂释放运转。即，从制热模式切换到除霜模式时，使第二减压装置13为开状态，使阀15为闭状态。这样，如图7所示，将制冷剂罐14连接于主回路的高压侧而将制冷剂罐14内的制冷剂释放，增加在制冷循环装置1内循环的制冷剂量。通过增加循环的制冷剂量，能够提高除霜模式下的除霜能力。

实施方式3

在实施方式1中，说明了在除霜模式下进行第一制冷剂释放运转和第二制冷剂释放运转这两方的例子，但在实施方式3中，说明仅进行第二制冷剂释放运转的例子。实施方式2的制冷循环装置1的结构与实施方式1相同，仅除霜模式的动作不同，因此，以与实施方式1的区别点为中心进行说明。

图11是说明实施方式3的除霜模式下的致动器的动作的时间图。图11中的“流路切换装置”的状态表示将压缩机2的排出侧连接于第一热交换器4还是第二热交换器6。如图11所示，在实施方式3的除霜模式中，仅进行第二制冷剂释放运转。即，从制热模式切换到除霜模式时，使第二减压装置13为闭状态，使阀15为开状态。这样，如图8所示，将制冷剂罐14连接于主回路的低压侧而将制冷剂罐14内的制冷剂释放，增加在制冷循环装置1内循环的制冷剂量。通过增加循环的制冷剂量，能够提高除霜模式下的除霜能力。

[变形例]

对于实施方式1～3中说明的制冷循环装置1的结构及控制，以下说明变形例。

(1)制冷剂罐液量检测的例子

作为检测制冷剂罐14内的液体制冷剂量的手段，除了基于压缩机2的吸入侧过热度进行检测之外，还存在如下的手段。

图12是实施方式1～3的变形例的制冷循环装置的硬件结构图。变形例的制冷循环装置具备液量检测装置17，控制装置20的制冷剂罐液量检测部23基于从液量检测装置17输入的信息，检测制冷剂罐14内的液体制冷剂的量。

(1-1)计时器

液量检测装置17的一个例子是计时器。制冷剂罐液量检测部23基于从作为计时器的液量检测装置17输入的测量时间，对制冷剂回收运转(第一制冷剂回收运转和第二制冷剂回收运转中的任一方或两方)的经过时间进行计数，当制冷剂回收运转的经过时间达到阈值时，判断为制冷剂罐14内变为满液状态。制冷剂回收运转的经过时间的阈值能够预先通过实验等求出。

另外，也能够使用计时器作为液量检测装置17，并且基于高压饱和温度来检测制冷剂罐14内的液体制冷剂量。图13是说明实施方式1～3的变形例的制冷剂罐的制冷剂回收运转的图。图13的纵轴是高压饱和温度，横轴是经过时间。在制冷剂回收运转中，控制装置20将第二减压装置13保持为打开的状态不变，将阀15暂时关闭。于是，由于第二减压装置13打开，因此在制冷剂罐14内积存制冷剂，但由于阀15关闭，因此制冷剂罐14内的气体制冷剂不会跑掉。因此，在某一程度的量的制冷剂积存于制冷剂罐14内时，制冷剂不再进一步向制冷剂罐14内进入，高压饱和温度上升。当高压饱和温度上升至阈值T2a时，控制装置20打开阀15。当阀15打开时，制冷剂罐14内的气体制冷剂被释放，在制冷剂罐14内积存制冷剂，随着液体制冷剂向制冷剂罐14内回收，高压饱和温度下降。当高压饱和温度下降至阈值T2b时，控制装置20再次关闭阀15。这样，控制装置20基于高压饱和温度，反复进行阀15的开闭的切换。

在此，如上所述一边切换阀15的开闭一边向制冷剂罐14积存制冷剂时，制冷剂罐14内的液面逐渐上升。于是，高压饱和温度从阈值T2b上升至阈值T2a的时间t随着制冷剂回收运转的时间的经过而变短。制冷剂罐液量检测部23基于从作为计时器的液量检测装置17输入的时间，计算在阀15关闭的状态下高压饱和温度从阈值T2b上升至阈值T2a的时间t。然后，若时间t下降至阈值，则制冷剂罐液量检测部23判断为制冷剂罐14变为满液状态。这样，一边切换阀15的开闭状态一边检测制冷剂罐14的液量，从而能够在提高抑制回液的效果的同时进行制冷剂回收运转。需要说明的是，在图13的例子中，在阀15为闭状态下开始制冷剂回收运转，但也可以在阀15为开状态下开始制冷剂回收运转，之后切换阀15的开闭状态。

(1-2)液面传感器

液量检测装置17的另一个例子是检测液面水平的液面传感器。液面传感器的具体例是设置在制冷剂罐14的内部并检测制冷剂罐14内的液体制冷剂的液面的浮子传感器。液面检测传感器的另一具体例是如下超声波传感器，该超声波传感器具有发送超声波的振子并且具备接收发送的超声波的接收部，基于从发送超声波至接收超声波的时间，检测制冷剂罐14内的液体制冷剂的液面。液面传感器的另一具体例是在制冷剂罐14的侧面沿高度方向设置有多个的热阻检测器等温度传感器，基于多个温度传感器的检测值之差来检测液面。需要说明的是，液面传感器的具体例不限定于在此列举的例子。

(1-3)集音传感器

液量检测装置17的另一个例子是设置于阀15的集音传感器。制冷剂罐液量检测部23基于从作为集音传感器的液量检测装置17输入的噪音值(dB)的值，判断制冷剂罐14内是否为满液状态。具体而言，在开始制冷剂回收运转的时刻，在制冷剂罐14内几乎未积存液体制冷剂，因此，通过阀15的制冷剂是气体制冷剂。随着制冷剂回收运转的时间经过，在制冷剂罐14内积存液体制冷剂，当制冷剂罐14变为满液状态时，从制冷剂罐14流出的液体制冷剂通过阀15。在此，在气体制冷剂通过阀15时与液体制冷剂通过阀15时，噪音值(dB)的值不同，液体制冷剂通过时的噪音值(dB)较低。因此，当从作为集音传感器的液量检测装置17输入的噪音值(dB)下降至阈值时，制冷剂罐液量检测部23能够判断为制冷剂罐14变为满液状态。

(2)阀15的例子

阀15的具体例是双向电磁阀，该双向电磁阀设置在将第一减压装置5与第二热交换器6之间的配管和制冷剂罐14的上部连结的配管上。阀15的另一具体例是能够调整开度的电子控制式膨胀阀，该电子控制式膨胀阀设置在将第一减压装置5与第二热交换器6之间的配管和制冷剂罐14的上部连结的配管上。阀15的另一具体例是在将第一减压装置5与第二热交换器6之间的配管和制冷剂罐14的上部连结的配管上将单向电磁阀和止回阀并联设置的阀单元。

(3)制冷剂罐14的例子

图14A～图14C是说明实施方式1～3的变形例的制冷剂罐的结构例的图。图14A所示的例子是利用第一配管将制冷剂罐14的下部与第二减压装置13连接，并利用第二配管将制冷剂罐14的上部与阀15连接。

图14B所示的例子是在制冷剂罐14的上部设置第一配管及第二配管，将第一配管连接于第二减压装置13，将第二配管连接于阀15。该结构例具有利用重力将从设置在制冷剂罐14的上部的第二配管流入到制冷剂罐14内的制冷剂气液分离的功能。

图14C所示的例子是将插入到制冷剂罐14的侧面的第一配管连接于第二减压装置13，将从制冷剂罐14的上部插入到制冷剂罐14内的第二配管连接于阀15。制冷剂罐14的内表面为圆筒或锥形状。在该结构例中，使从第一配管流入的制冷剂沿着制冷剂罐14的内表面回旋而进行气液分离，并从第二配管释放气体制冷剂，该第一配管从制冷剂罐14的侧面插入到制冷剂罐14内，该第二配管插入到在制冷剂罐14内产生的回旋流的中央部。

(4)第二热交换器的例子

实施方式1～3所示的第二热交换器6是制冷循环装置1内的制冷剂与水回路16内的水进行热交换的制冷剂-水热交换器。作为除此之外的第二热交换器6的例子，也可以使用制冷循环装置1内的制冷剂与另一制冷循环装置的制冷剂进行热交换的制冷剂-制冷剂热交换器。另外，作为第二热交换器6的另一个例子，也可以使用制冷循环装置1内的制冷剂与空气进行热交换的制冷剂-空气热交换器。

(5)具备多系统的制冷循环装置的系统

图15是实施方式1～3的变形例的制冷循环装置的回路结构图。在图15中，示出具备多系统的制冷循环装置的系统的结构例，对于系统不同的制冷循环装置的结构附加尾标A来进行表示。在设置有多系统的制冷循环装置的系统中，能够通过共有控制基板的相同的控制装置20来同步地控制设置于制冷剂罐回路12、12A的第二减压装置13、13A。另外，也能够通过共有控制基板的相同的控制装置20来同步地控制阀15、15A。通过这样在多个第二减压装置13、13A或多个阀15、15A之间共有控制基板，能够削减控制基板的端口数。

需要说明的是，这些变形例除了能够与实施方式1～3组合使用之外，还能够在不阻碍相互的功能的范围内将变形例彼此适当组合使用。

如以上说明所述，实施方式1～3的制冷循环装置1具备：压缩机2；第一热交换器4；第二热交换器6，其与第一热交换器4串联地连接，容量比第一热交换器4小；第一减压装置5，其连接于第一热交换器4与第二热交换器6之间；流路切换装置3，其在制冷模式及除霜模式下形成使从压缩机2排出的制冷剂流动到第一热交换器4的第一流路，在制热模式下形成使从压缩机2排出的制冷剂流动到第二热交换器6的第二流路；制冷剂罐回路12，其从第一热交换器4与第一减压装置5之间分支并连接于第一减压装置5与第二热交换器6之间，与第一减压装置5并联地设置，且将第二减压装置13、制冷剂罐14、对制冷剂罐14与第二热交换器6之间的流路进行开闭的阀15串联地连接；以及控制装置20，其对流路切换装置3、第二减压装置13及阀15进行控制，在开始除霜模式时，第一减压装置5调整制冷剂的流量，以使压缩机2的吸入侧的制冷剂的过热度接近于目标值，控制装置20以形成第一流路的方式控制流路切换装置3，进行将第二减压装置13和阀15中的一方打开并将另一方关闭的制冷剂释放运转，在制冷剂释放运转之后，保持形成有第一流路的状态不变，进行将第二减压装置13及阀15打开的制冷剂回收运转。

如实施方式2所示，在制冷剂释放运转中，控制装置20也可以将第二减压装置13打开且将阀15关闭，使制冷剂罐14内的制冷剂流入到第一热交换器4与第一减压装置5之间。

如实施方式3所示，在制冷剂释放运转中，控制装置20也可以将第二减压装置13关闭且将阀15打开，使制冷剂罐14内的制冷剂经由阀15流入到第一减压装置5与第二热交换器6之间。

如实施方式1所示，在制冷剂释放运转中，控制装置20也可以将第二减压装置13打开且将阀15关闭，使制冷剂罐14内的制冷剂流入到第一热交换器4与第一减压装置5之间，之后，将第二减压装置13关闭且将阀15打开，使制冷剂罐14内的制冷剂经由阀15流入到第一减压装置5与第二热交换器6之间。

另外，在制冷剂释放运转中，控制装置20也可以将第二减压装置13关闭且将阀15打开，使制冷剂罐14内的制冷剂经由阀15流入到第一减压装置5与第二热交换器6之间，之后，将第二减压装置13打开且将阀15关闭，使制冷剂罐14内的制冷剂流入到第一热交换器4与第一减压装置5之间。

根据该结构，能够使在制热模式下作为剩余制冷剂的制冷剂罐14内的制冷剂在除霜模式下从制冷剂罐14释放而在主回路内循环。因此，能够增加除霜能力，能够使除霜模式在短时间内结束。另外，在除霜模式下，能够将从制冷剂罐14释放的制冷剂再次回收到制冷剂罐14内。因此，使在主回路内循环的制冷剂量减少，在从除霜模式返回到制热模式时，能够抑制从在制热模式下作为蒸发器发挥功能的第二热交换器6的回液。因此，即使不设置储液器7或者使储液器7小型化，也能够抑制压缩机2的故障。

另外，也可以使制冷循环装置1具备检测压缩机2的排出侧的制冷剂的饱和温度的高压饱和温度检测部，当高压饱和温度检测部的检测温度上升至除霜结束判定阈值时，控制装置20开始制冷剂回收运转。

根据该结构，能够在追随第一热交换器4的着霜量的时间内结束除霜模式。

另外，控制装置20也可以在压缩机2的吸入侧的过热度下降至液体释放结束判定阈值时，结束制冷剂释放运转。

根据该结构，能够追随制冷剂罐14内的制冷剂量地结束制冷剂释放运转。

另外，控制装置20也可以基于压缩机2的吸入侧的过热度来检测制冷剂罐14内的制冷剂量，并基于制冷剂罐14内的制冷剂量的检测结果来结束制冷剂回收运转。

根据该结构，能够追随制冷剂罐14内的制冷剂量地结束制冷剂回收运转。由于基于对制冷循环装置1的各种致动器进行控制时使用的压缩机2的吸入侧的过热度来检测制冷剂罐14内的制冷剂量，因此不需要为了制冷剂罐14内的制冷剂量的检测而设置追加的结构要素。

另外，也可以使制冷循环装置1具备检测制冷剂罐14的液量的液量检测装置17，控制装置20根据基于液量检测装置17的检测值得到的制冷剂罐14内的制冷剂量的检测结果，结束制冷剂回收运转。

也可以使液量检测装置17具备计时器，控制装置20基于计时器的计测时间来检测制冷剂罐14内的制冷剂量。

也可以使液量检测装置17具备检测制冷剂罐14的液面水平的液面传感器，控制装置20基于液面传感器检测出的检测值来检测制冷剂罐14内的制冷剂量。

也可以使液量检测装置17具备安装于阀15的集音传感器，控制装置20基于集音传感器检测出的噪音值来检测制冷剂罐14内的制冷剂量。

根据该结构，能够追随制冷剂罐14内的制冷剂量地结束制冷剂回收运转。另外，能够更准确地检测制冷剂罐14内的制冷剂量，因此能够提高回液的抑制效果。

另外，控制装置20也可以在除霜模式中在制冷剂释放运转之后且制冷剂回收运转之前，保持形成有第一流路的状态不变，进行将第二减压装置13及阀15关闭的除霜继续运转。

根据该结构，在除霜继续运转时，制冷剂不会在制冷剂罐回路12内循环而仅在主回路中循环，因此能够加快除霜的速度。

符号说明

1制冷循环装置，2压缩机，3流路切换装置，4第一热交换器，5第一减压装置，6第二热交换器，7储液器，8吸入压力传感器，9排出压力传感器，10吸入温度传感器，11鼓风机，12制冷剂罐回路，12A制冷剂罐回路，13第二减压装置，13A第二减压装置，14制冷剂罐，15阀，15A阀，16水回路，17液量检测装置，20控制装置，21高压饱和温度检测部，22过热度检测部，23制冷剂罐液量检测部，24存储器。

Claims (13)

1.一种制冷循环装置，其中，

所述制冷循环装置具备：

压缩机；

第一热交换器；

第二热交换器，其与所述第一热交换器串联地连接，容量比所述第一热交换器小；

第一减压装置，其连接于所述第一热交换器与所述第二热交换器之间；

流路切换装置，其在制冷模式及除霜模式下形成使从所述压缩机排出的制冷剂流动到所述第一热交换器的第一流路，在制热模式下形成使从所述压缩机排出的制冷剂流动到所述第二热交换器的第二流路；

制冷剂罐回路，其从所述第一热交换器与所述第一减压装置之间分支并连接于所述第一减压装置与所述第二热交换器之间，与所述第一减压装置并联设置，且将第二减压装置、制冷剂罐及对所述制冷剂罐与所述第二热交换器之间的流路进行开闭的阀串联地连接；以及

控制装置，其对所述流路切换装置、所述第二减压装置及所述阀进行控制，

在开始所述除霜模式时，

所述第一减压装置调整制冷剂的流量以使所述压缩机的吸入侧的制冷剂的过热度接近于目标值，

所述控制装置以形成所述第一流路的方式控制所述流路切换装置，进行将所述第二减压装置和所述阀中的一方打开并将另一方关闭的制冷剂释放运转，

在所述制冷剂释放运转之后，保持形成有所述第一流路的状态不变，进行将所述第二减压装置及所述阀打开的制冷剂回收运转。

2.根据权利要求1所述的制冷循环装置，其中，

在所述制冷剂释放运转中，所述控制装置将所述第二减压装置打开且将所述阀关闭，使所述制冷剂罐内的制冷剂流入到所述第一热交换器与所述第一减压装置之间。

3.根据权利要求1所述的制冷循环装置，其中，

在所述制冷剂释放运转中，所述控制装置将所述第二减压装置关闭且将所述阀打开，使所述制冷剂罐内的制冷剂经由所述阀流入到所述第一减压装置与所述第二热交换器之间。

4.根据权利要求1所述的制冷循环装置，其中，

在所述制冷剂释放运转中，所述控制装置将所述第二减压装置打开且将所述阀关闭，使所述制冷剂罐内的制冷剂流入到所述第一热交换器与所述第一减压装置之间，之后，将所述第二减压装置关闭且将所述阀打开，使所述制冷剂罐内的制冷剂经由所述阀流入到所述第一减压装置与所述第二热交换器之间。

5.根据权利要求1所述的制冷循环装置，其中，

在所述制冷剂释放运转中，所述控制装置将所述第二减压装置关闭且将所述阀打开，使所述制冷剂罐内的制冷剂经由所述阀流入到所述第一减压装置与所述第二热交换器之间，之后，将所述第二减压装置打开且将所述阀关闭，使所述制冷剂罐内的制冷剂流入到所述第一热交换器与所述第一减压装置之间。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的制冷循环装置，其中，

所述制冷循环装置具备检测所述压缩机的排出侧的制冷剂的饱和温度的高压饱和温度检测部，

当所述高压饱和温度检测部的检测温度上升至除霜结束判定阈值时，所述控制装置开始所述制冷剂回收运转。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的制冷循环装置，其中，

当所述压缩机的吸入侧的过热度下降至液体释放结束判定阈值时，所述控制装置结束所述制冷剂释放运转。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的制冷循环装置，其中，

所述控制装置基于所述压缩机的吸入侧的过热度来检测所述制冷剂罐内的制冷剂量，并基于所述制冷剂罐内的制冷剂量的检测结果来结束所述制冷剂回收运转。

9.根据权利要求1～7中任一项所述的制冷循环装置，其中，

所述制冷循环装置具备检测所述制冷剂罐的液量的液量检测装置，

所述控制装置根据基于所述液量检测装置的检测值得到的所述制冷剂罐内的制冷剂量的检测结果，结束所述制冷剂回收运转。

10.根据权利要求9所述的制冷循环装置，其中，

所述液量检测装置具备计时器，

所述控制装置基于所述计时器的测量时间来检测所述制冷剂罐内的制冷剂量。

11.根据权利要求9所述的制冷循环装置，其中，

所述液量检测装置具备检测所述制冷剂罐的液面水平的液面传感器，

所述控制装置基于所述液面传感器检测出的检测值来检测所述制冷剂罐内的制冷剂量。

12.根据权利要求9所述的制冷循环装置，其中，

所述液量检测装置具备安装于所述阀的集音传感器，

所述控制装置基于所述集音传感器检测出的噪音值来检测所述制冷剂罐内的制冷剂量。

13.根据权利要求1～12中任一项所述的制冷循环装置，其中，

所述控制装置在所述除霜模式中，在所述制冷剂释放运转之后且所述制冷剂回收运转之前，保持形成有所述第一流路的状态不变，进行将所述第二减压装置及所述阀关闭的除霜继续运转。