CN116438415A - 制冷循环装置 - Google Patents

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Abstract

制冷循环装置(110)具有流路切换装置(7)。流路切换装置(7)构成为，在第1运转模式下，使第2端口(P2)和第2热交换器(5)的第2制冷剂端口(5b)经由四通阀(2)与压缩机(1)的吸入端口(g)连通。流路切换装置(7)构成为，在第2运转模式下，在与压缩机(1)的吸入端口(g)之间的连通被切断的状态下，使第2端口(P2)和第2热交换器(5)的第2制冷剂端口(5b)连通，并且使压缩机(1)的喷出端口(a)经由四通阀(2)与第2热交换器(5)的第1制冷剂端口(5a)连通。

Description

制冷循环装置
技术领域
本发明涉及制冷循环装置。
背景技术
以往，在能够进行制冷运转和制热运转的切换的空调机的室内热交换器中，在制冷回路和制热回路中，制冷剂的流动成为相反朝向，特别地，在制冷回路中，制冷剂和空气的流动成为并行流，存在热交换效率降低这样的问题。
为了解决这种问题，日本特开2003-050061号公报(专利文献1)公开的空调装置具有：流路切换单元，其与运转模式无关地使制冷剂从第1室内热交换器向第2室内热交换器流通；以及气液分离单元，其在第1流量控制阀与室内热交换器或室外热交换器之间具有与压缩机吸入侧连接的气体旁通回路。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-050061号公报
发明内容
发明要解决的课题
在日本特开2003-050061号公报(专利文献1)公开的空调装置中，气液分离器的压力由主制冷剂回路的第1流量控制阀(膨胀阀)的开度决定，因此，无法自由地变更压力，存在贮留于气液分离器的内部的液体制冷剂的量的控制性即流通气体制冷剂流量的控制性差这样的课题。
本发明正是为了解决以上这种课题而完成的，其目的在于，提供兼顾了流通气体制冷剂流量的控制性的提高和热交换器的热交换效率的改善双方的制冷循环装置。
用于解决课题的手段
本发明涉及制冷循环装置。制冷循环装置具有：压缩机；第1热交换器；第1减压装置；气液分离器；第2热交换器，其具有第1制冷剂端口和第2制冷剂端口；四通阀，其在第1运转模式和第2运转模式之间变更流路，以将从压缩机喷出的制冷剂循环的顺序切换为第1顺序和第2顺序；以及流路切换装置，其构成为对流路进行切换，使得不管是第1顺序和第2顺序中的哪个顺序，制冷剂都从第2热交换器的第1制冷剂端口流入，且制冷剂都从第2热交换器的第2制冷剂端口流出。第1顺序是制冷剂按照压缩机、第1热交换器、第1减压装置、气液分离器、第2热交换器的顺序循环的顺序。第2顺序是制冷剂按照压缩机、第2热交换器、气液分离器、第1减压装置、第1热交换器的顺序循环的顺序。气液分离器包含：排出端口，其排出液体状态的制冷剂；第1端口，其与第1减压装置连接；以及第2端口，其供制冷剂出入。制冷循环装置还具有第2减压装置，该第2减压装置连接在排出端口与第2热交换器的第1制冷剂端口之间。流路切换装置构成为在第1运转模式下，使第2端口和第2热交换器的第2制冷剂端口经由四通阀与压缩机的吸入端口连通。流路切换装置构成为在第2运转模式下，在与压缩机的吸入端口之间的连通被切断的状态下，使第2端口和第2热交换器的第2制冷剂端口连通，并且使压缩机的喷出端口经由四通阀与第2热交换器的第1制冷剂端口连通。
发明效果
根据本发明的制冷循环装置，能够改善热交换器的热交换效率而不使流通气体制冷剂流量的控制性恶化。
附图说明
图1是示出实施方式1的制冷循环装置110的结构的制冷剂回路图。
图2是示出第2热交换器5的制冷剂通路的概略结构的俯视图。
图3是示出图2的III-III处的截面的概略结构的剖视图。
图4是示出制冷循环装置110的第2运转模式下的制冷剂的流动的图。
图5是示出实施方式1的制冷循环装置110的第1运转模式下的制冷剂的状态变化的p-h线图。
图6是示出实施方式1的制冷循环装置110的第2运转模式下的制冷剂的状态变化的p-h线图。
图7是示出实施方式1的变形例的制冷循环装置110A的结构的制冷剂回路图。
图8是示出制冷循环装置110A的第2运转模式下的制冷剂的流动的图。
图9是用于说明实施方式1的变形例中的第2减压装置8的控制的流程图。
图10是示出实施方式2的制冷循环装置110B的结构的制冷剂回路图。
图11是示出制冷循环装置110B的第2运转模式下的制冷剂的流动的图。
图12是示出实施方式2的制冷循环装置110B的第1运转模式下的制冷剂的状态变化的p-h线图。
图13是示出实施方式2的制冷循环装置110B的第2运转模式下的制冷剂的状态变化的p-h线图。
图14是用于说明实施方式2中的第3减压装置9的控制的流程图。
图15是示出实施方式3的制冷循环装置110C的结构的制冷剂回路图。
图16是示出制冷循环装置110C的第2运转模式下的制冷剂的流动的图。
图17是示出实施方式3的制冷循环装置110C的第1运转模式下的制冷剂的状态变化的p-h线图。
图18是示出实施方式3的制冷循环装置110C的第2运转模式下的制冷剂的状态变化的p-h线图。
图19是示出实施方式4的制冷循环装置110D的结构的制冷剂回路图。
图20是示出制冷循环装置110D的第2运转模式下的制冷剂的流动的图。
图21是示出实施方式4的制冷循环装置110D的第1运转模式下的制冷剂的状态变化的p-h线图。
图22是示出实施方式4的制冷循环装置110D的第2运转模式下的制冷剂的状态变化的p-h线图。
图23是用于说明实施方式4中的旁通阀11的控制的流程图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外，在以下的附图中，各结构部件的大小关系有时与实际情况不同。此外，在以下的附图中，标注了相同标号的部分是相同或与其相当的部分，这在说明书的全文中是共通的。进而，说明书全文中表示的结构要素的形式只不过是例示，不限于这些记载。
实施方式1
在实施方式1中，对在切换制冷运转和制热运转时使用气液分离器6和流路切换装置7使第2热交换器5内的流动方向成为相同方向的基本结构进行说明。
图1是示出实施方式1的制冷循环装置110的结构的制冷剂回路图。图1所示的制冷循环装置110构成为至少包含压缩机1、四通阀2、第1热交换器3、第1减压装置4、第2热交换器5、气液分离器6、流路切换装置7和第2减压装置8。
四通阀2在第1运转模式与第2运转模式之间变更流路，以将从压缩机1喷出的制冷剂循环的顺序切换为第1顺序和第2顺序。
流路切换装置7根据运转模式是低压制冷剂流入第2热交换器5的第1运转模式(低压运转模式)还是高压制冷剂流入第2热交换器5的第2运转模式(高压运转模式)来进行切换。
这里，高压制冷剂是从压缩机1喷出的制冷剂，低压制冷剂是高压制冷剂被第1减压装置4减压后的制冷剂。例如，在第1热交换器3搭载于室内机且第2热交换器5搭载于室外机的情况下，第1运转模式对应于制热运转，第2运转模式对应于制冷运转。
相反，在第1热交换器3搭载于室外机且第2热交换器5搭载于室内机的情况下，第1运转模式对应于制冷运转，第2运转模式对应于制热运转。
图2是示出第2热交换器5的制冷剂通路的概略结构的俯视图。图3是示出图2的III-III处的截面的概略结构的剖视图。
第2热交换器5包含分配部(分配器)5a、合流部(5b)、风扇5c以及供制冷剂流动的第1流路5d、第2流路5e和第3流路5f。
风扇5c是以使空气沿着表示风向的箭头的朝向按照第1流路5d、第2流路5e、第3流路5f的顺序流动的方式进行工作的送风装置。在空气的流动中，第1流路5d、第2流路5e、第3流路5f从上游起按照第3流路5f、第2流路5e、第1流路5d的顺序配置。另一方面，当着眼于制冷剂的流动时，第1流路5d、第2流路5e、第3流路5f从上游起按照第1流路5d、第2流路5e、第3流路5f的顺序配置。即，风向与制冷剂的流动的朝向之间的关系成为对向流。
一般而言，公知对向流与并行流相比，热交换器的效率好。因此，在本实施方式中，在运转模式的切换时，通过切换四通阀2，使制冷剂在第1热交换器3、第1减压装置4、第2热交换器5中流动的顺序反转，并且，与其联动地，使用流路切换装置7重新连接第2热交换器5的第1制冷剂端口和第2制冷剂端口。由此，在第2热交换器5中，风向与制冷剂的流动的朝向之间的关系始终成为对向流。
图1的制冷循环装置110还具有对压缩机1、四通阀2、第1减压装置4、第2减压装置8和流路切换装置7进行控制的控制装置100。流路切换装置7包含第1开闭阀V1、第2开闭阀V2和第3开闭阀V3。作为第1减压装置4和第2减压装置8，例如能够使用能够通过控制信号来变更开度的电子膨胀阀(LEV)。
控制装置100构成为包含CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)101、存储器102(ROM(Read Only Memory：只读存储器)和RAM(Random Access Memory：随机存取存储器))、以及用于输入输出各种信号的输入输出缓冲器(未图示)等。CPU101在RAM等中展开并执行ROM中存储的程序。ROM中存储的程序是描述了控制装置100的处理步骤的程序。控制装置100按照这些程序执行制冷循环装置110中的各设备的控制。该控制不限于基于软件的处理，还能够通过专用的硬件(电子回路)进行处理。
接着，参照图1对第1运转模式下的制冷剂的流动进行说明。在第1运转模式(低压运转模式)时，控制装置100对四通阀2进行控制，以在四通阀2形成图1中实线所示的流路。与此同时，控制装置100打开第1开闭阀V1和第2开闭阀V2，关闭第3开闭阀V3。
由此，在第1运转模式(低压运转模式)时，以制冷剂按照压缩机1、四通阀2、第1热交换器3、第1减压装置4、气液分离器6、第2减压装置8、流路切换装置7、第2热交换器5的分配部(5a)、第2热交换器5的合流部(5b)、流路切换装置7、四通阀2、压缩机1的顺序循环的方式构成制冷剂回路。
流入气液分离器6的二相制冷剂被分离为气体和液体。液体状态的制冷剂从气液分离器6通过端口PD流入第2减压装置8。由第2减压装置8减压后的制冷剂流入第2热交换器5的入口(5a)。另一方面，气体状态的制冷剂从气液分离器6的端口P2流入压缩机1与第2热交换器5的出口(5b)之间的部分。如图2和图3所示，第2热交换器5的入口(5a)的制冷剂一边与空气对置地流动一边进行热交换，从第2热交换器5的出口(5b)流出。从第2热交换器5的出口(5b)流出的制冷剂在f点处与气体状态的制冷剂汇合，通过四通阀2返回到压缩机1。
图4是示出制冷循环装置110的第2运转模式下的制冷剂的流动的图。在第2运转模式(高压运转模式)时，控制装置100对四通阀2进行控制，以在四通阀2形成图4中实线所示的流路。与此同时，控制装置100打开第1开闭阀V1和第3开闭阀V3，关闭第2开闭阀V2和第2减压装置8。
由此，在第2运转模式(高压运转模式)时，以制冷剂按照压缩机1、四通阀2、流路切换装置7、第2热交换器5的分配部(5a)、第2热交换器5的合流部(5b)、流路切换装置7、气液分离器6、第1减压装置4、第1热交换器3、四通阀2、压缩机1的顺序循环的方式构成制冷剂回路。
图5是示出实施方式1的制冷循环装置110的第1运转模式下的制冷剂的状态变化的p-h线图。参照图1对图5进行说明。通过四通阀2，图1的点a和点b成为连通状态。此外，通过四通阀2和第2开闭阀V2，图1的点g和点f’成为连通状态。
从压缩机1喷出的高温高压的气体制冷剂如图5的线段a、b-c所示由第1热交换器3冷凝，如线段c-d所示在第1减压装置4中被减压，流入气液分离器6。由气液分离器6分离后的中压的点e的液体制冷剂如线段e-5a所示由第2减压装置8进一步减压，如线段5a-5b所示在第2热交换器5中蒸发，成为气体制冷剂。另一方面，由气液分离器6分离后的中压的点f的气体制冷剂如线段f-f’所示在第1开闭阀V1中被减压后，与点5b的气体制冷剂汇合，然后，通过开闭阀V2和四通阀2吸入到压缩机1中(点g)。
图6是示出实施方式1的制冷循环装置110的第2运转模式下的制冷剂的状态变化的p-h线图。参照图4对图6进行说明。通过四通阀2和第3开闭阀V3，图1的点a和点5a成为连通状态。此外，通过四通阀2，图1的点b和点g成为连通状态。
从压缩机1喷出的高温高压的气体制冷剂如图6的线段a、5a-5b、f’、f、d所示由第2热交换器5冷凝，如线段5b、f’、f、d、e-c所示在第1减压装置4中被减压。在第1减压装置4中被减压后的液体制冷剂如线段c-b、g所示在第1热交换器3中蒸发，成为气体制冷剂。该情况下，第2减压装置8关闭，因此，不存在图5的点d所示的中压的制冷剂从气液分离器6流出的路径，在第2运转模式下，成为简单的p-h线图。
如图2和图3中说明的那样，第2热交换器5构成为，第2热交换器5的空气的流动和从第2热交换器5的入口(5a)朝向出口(5b)的制冷剂的流动的朝向成为对向流。此外，如图1和图4所示，流路切换装置7被控制成，不管在第1运转模式和第2运转模式中的哪个运转模式下，第2热交换器5的制冷剂的流动方向都从入口(5a)朝向出口(5b)。
如以上说明的那样，实施方式1的制冷循环装置110不管是第1运转模式和第2运转模式中的哪个运转模式，都能够使第2热交换器5内的制冷剂的流动方向相对于空气以对向流的方式流动，因此，能够提高第2热交换器5中的传热性能。
此外，使在第2热交换器5和配管中流动的制冷剂的一部分从以中压控制的气液分离器6分支，使第2热交换器5旁通，由此能够减少第1运转模式时的压力损失。由此，根据实施方式1的制冷循环装置110，能够改善热交换器的热交换效率而不使流通气体制冷剂流量的控制性恶化。
此外，在第1运转模式下，通过气液分离器6，使流入第2热交换器5的入口的制冷剂成为液体制冷剂而实现低干燥度，由此，能够使分配部(5a)中的制冷剂的分配良好。
实施方式1的变形例
在实施方式1的变形例中，在低压制冷剂流入第2热交换器5的运转时，使气液分离器成为中压状态，并且将第2热交换器5出口的制冷剂状态控制成目标值(例如饱和状态)。
图7是示出实施方式1的变形例的制冷循环装置110A的结构的制冷剂回路图。制冷循环装置110A在实施方式1的制冷循环装置110的结构中代替控制装置100而包含控制装置100A，而且还包含传感器50-1、50-2。制冷循环装置110A的其他部分的结构与制冷循环装置110相同，因此省略说明。
传感器50-1是检测第2热交换器5的合流部(5b)的制冷剂状态的温度传感器。传感器50-1也可以是压力传感器。此外，传感器50-2是检测压缩机1的喷出温度的温度传感器。
控制装置100A对第2减压装置8进行控制，以使传感器50-1或50-2的检测值成为目标值。
图7示出制冷循环装置110A的第1运转模式下的制冷剂的流动。图8是示出制冷循环装置110A的第2运转模式下的制冷剂的流动的图。以上的制冷剂的流动与实施方式1相同，因此省略说明。
图9是用于说明实施方式1的变形例中的第2减压装置8的控制的流程图。在该流程图的处理开始后，在步骤S1中，控制装置100A判断制冷循环装置110A是否处于运转停止中。如果制冷循环装置110A处于运转停止中(S1：是)，则处理结束。
另一方面，如果制冷循环装置110A处于运转中(S1：否)，则在步骤S2中，控制装置100A从传感器50-1取得检测值。接着，在步骤S3中，控制装置100A判断从传感器50-1取得的检测值(在一例中为温度Tm)是否大于目标值。
在目标值<检测值的情况下(S3：是)，在步骤S4中，控制装置100A使第2减压装置8的开度增加。由此，温度Tm降低，能够期待检测值接近目标值。
另一方面，在不是目标值<检测值的情况下(S3：否)，在步骤S5中，控制装置100A判断检测值是否小于目标值。
在目标值>检测值的情况下(S5：是)，在步骤S6中，控制装置100A使第2减压装置8的开度减少。由此，温度Tm上升，能够期待检测值接近目标值。
另一方面，在不是目标值>检测值的情况下(S5：否)，检测值与目标值一致，因此，控制装置100A使处理返回，重复进行从步骤S1起的处理。
如以上说明的那样，实施方式1的变形例的制冷循环装置110A在第1运转模式(低压运转模式)时，能够使用第2减压装置8对第2热交换器5的出口的制冷剂状态进行控制，因此，与实施方式1的制冷循环装置110相比，能够进一步提高第2热交换器5的传热性能。
实施方式2
在实施方式2中，对如下的结构和控制进行说明：在高压制冷剂流入第2热交换器5的运转时，通过第3减压装置9成为中压状态，由此在气液分离器6中保持剩余制冷剂。
图10是示出实施方式2的制冷循环装置110B的结构的制冷剂回路图。制冷循环装置110B在实施方式1的制冷循环装置110的结构中代替第1开闭阀V1和控制装置100而分别包含第3减压装置9和控制装置100B，而且还包含传感器51。制冷循环装置110B的其他部分的结构与制冷循环装置110相同，因此省略说明。例如，作为第3减压装置9，能够使用电子膨胀阀(LEV)。
传感器51检测第2运转模式(高压运转模式)时的第2热交换器5的出口的制冷剂状态。传感器51例如包含温度传感器和压力传感器。控制装置100B对第3减压装置9进行控制，以使传感器51的检测值成为目标值。
参照图10对第1运转模式下的制冷剂的流动进行说明。在第1运转模式下，制冷剂主要按照压缩机1、四通阀2、第1热交换器3、第1减压装置4、气液分离器6、第2减压装置8、流路切换装置7B、第2热交换器5的入口(5a)、第2热交换器5的出口(5b)、流路切换装置7B、四通阀2、压缩机1的顺序流动。流入气液分离器6的二相制冷剂被分离为气体和液体。液体状态的制冷剂从气液分离器6流入第2减压装置8而被减压。减压后的制冷剂流入第2热交换器5的入口(5a)。另一方面，气体状态的制冷剂从气液分离器6流入压缩机1与第2热交换器5的出口(5b)之间的部分。如图2和图3所示，第2热交换器5的入口(5a)的制冷剂一边与空气对置地流动一边进行热交换，从第2热交换器5的出口(5b)流出。从第2热交换器5的出口(5b)流出的制冷剂在f点处与气体状态的制冷剂汇合，通过第2开闭阀V2和四通阀2返回到压缩机1。
图11是示出制冷循环装置110B的第2运转模式下的制冷剂的流动的图。在第2运转模式(高压运转模式)时，控制装置110B对四通阀2进行控制，以在四通阀2形成图11中实线所示的流路。与此同时，控制装置110B打开第3开闭阀V3，关闭第2开闭阀V2和第2减压装置8。
由此，在第2运转模式(高压运转模式)时，以制冷剂按照压缩机1、四通阀2、流路切换装置7B、第2热交换器5的分配部(5a)、第2热交换器5的合流部(5b)、流路切换装置7B、第3减压装置9、气液分离器6、第1减压装置4、第1热交换器3、四通阀2、压缩机1的顺序循环的方式构成制冷剂回路。
图12是示出实施方式2的制冷循环装置110B的第1运转模式下的制冷剂的状态变化的p-h线图。参照图10对图12进行说明。通过四通阀2，图10的点a和点b成为连通状态。此外，通过四通阀2和第2开闭阀V2，图10的点g和点f’成为连通状态。
从压缩机1喷出的高温高压的气体制冷剂如图12的线段a、b-c所示由第1热交换器3冷凝，如线段c-d所示在第1减压装置4中被减压，流入气液分离器6。由气液分离器6分离后的中压的点e的液体制冷剂如线段e-5a所示由第2减压装置8进一步减压，如线段5a-5b所示在第2热交换器5中蒸发，成为气体制冷剂。另一方面，由气液分离器6分离后的中压的点f的气体制冷剂如线段f-f’所示由第3减压装置9减压后，与点5b的气体制冷剂汇合，然后，吸入到压缩机1中(点g)。
图13是示出实施方式2的制冷循环装置110B的第2运转模式下的制冷剂的状态变化的p-h线图。参照图11对图13进行说明。通过四通阀2和第3开闭阀V3，图11的点a和点5a成为连通状态。此外，通过四通阀2，图11的点b和点g成为连通状态。
从压缩机1喷出的高温高压的气体制冷剂如线段a、5a-5b、f’所示由第2热交换器5冷凝。进而，该制冷剂如线段5b、f’-c所示在第1减压装置4中被减压。在第1减压装置4中被减压后的液体制冷剂如线段c-b、g所示在第1热交换器3中蒸发，成为气体制冷剂。该情况下，第2减压装置8关闭，因此，不存在图12的点d所示的中压的制冷剂从气液分离器6流出的路径，在第2运转模式下，成为简单的p-h线图。
在该状态下，当变更第3减压装置9的开度时，如图13中虚线所示，5b、f’-c的直线在p-h线图上沿着焓增减的方向平行移动。点f、d、e表示气液分离器6的压力，是与液相线之间的交点，因此，通过变更第3减压装置9的开度，能够自由地变更气液分离器6的压力。因此，能够调整在第2运转模式下在制冷循环内循环的制冷剂量。
图14是用于说明实施方式2中的第3减压装置9的控制的流程图。在该流程图的处理开始后，在步骤S11中，控制装置100B判断制冷循环装置110B是否处于运转停止中。如果制冷循环装置110B处于运转停止中(S11：是)，则处理结束。
另一方面，如果制冷循环装置110B处于运转中(S11：否)，则在步骤S12中，控制装置100B从传感器51取得检测值。接着，在步骤S13中，控制装置100B判断从传感器51取得的检测值(在一例中为温度Tm)是否大于目标值。
在目标值<检测值的情况下(S13：是)，在步骤S14中，控制装置100B使第3减压装置9的开度增加。由此，温度Tm降低，能够期待检测值接近目标值。
另一方面，在不是目标值<检测值的情况下(S13：否)，在步骤S15中，控制装置100B判断检测值是否小于目标值。
在目标值>检测值的情况下(S15：是)，在步骤S16中，控制装置100B使第3减压装置9的开度减少。由此，温度Tm上升，能够期待检测值接近目标值。
另一方面，在不是目标值>检测值的情况下(S15：否)，检测值与目标值一致，因此，控制装置100B使处理返回，重复进行从步骤S11起的处理。
如以上说明的那样，实施方式2的制冷循环装置110B在第2运转模式(高压运转模式)时，能够使用第3减压装置9调节贮留于气液分离器6的制冷剂量，因此，与实施方式1的制冷循环装置110相比，能够进一步提高空调性能。
此外，能够调整贮留于气液分离器6内的剩余制冷剂量，因此，能够将封入制冷循环装置中的制冷剂量削减到接近必要最低限度的量，能够降低环境负荷。
实施方式3
在实施方式3中，对如下的结构和控制进行说明：在气液分离器内设置内部热交换器，使从蒸发器出来的制冷剂和气液分离器内的制冷剂进行热交换，由此使蒸发器出口二相化，使吸入到压缩机的制冷剂成为饱和状态或带有过热度的状态。
图15是示出实施方式3的制冷循环装置110C的结构的制冷剂回路图。制冷循环装置110C在实施方式2的制冷循环装置110B的结构中代替气液分离器6、流路切换装置7B和控制装置100B而分别包含气液分离器6C、流路切换装置7C和控制装置100C。制冷循环装置110C的其他部分的结构与制冷循环装置110B相同，因此省略说明。
气液分离器6C在图10所示的气液分离器6的结构的基础上，还具有制冷剂通路10，该制冷剂通路10连接在端口P3-P4之间，作为内部热交换器发挥作用。制冷剂通路10穿过气液分离器6C的内部。在贮留于气液分离器6C的内部的制冷剂与在制冷剂通路10中流动的制冷剂之间进行热交换。
参照图15对第1运转模式下的制冷剂的流动进行说明。在第1运转模式(高压运转模式)时，控制装置100C对四通阀2进行控制，以在四通阀2形成图15中实线所示的流路。与此同时，控制装置100打开第2开闭阀V2和第2减压装置8，关闭第3开闭阀V3。
其结果是，在第1运转模式下，制冷剂按照压缩机1、四通阀2、第1热交换器3、第1减压装置4、气液分离器6C、第2减压装置8、流路切换装置7C、第2热交换器5的入口(5a)、第2热交换器5的出口(5b)、流路切换装置7C、四通阀2、压缩机1的顺序流动。流入气液分离器6C的二相制冷剂被分离为气体和液体。液体状态的制冷剂从气液分离器6C流入第2减压装置8而被减压。减压后的制冷剂流入第2热交换器5的入口(5a)。另一方面，气体状态的制冷剂从气液分离器6C流入压缩机1与第2热交换器5的出口(5b)之间的部分。如图2和图3所示，第2热交换器5的入口(5a)的制冷剂一边与空气对置地流动一边进行热交换，从第2热交换器5的出口(5b)流出。从第2热交换器5的出口(5b)流出的制冷剂在f点处与气体状态的制冷剂汇合，通过制冷剂通路10、第2开闭阀V2和四通阀2返回到压缩机1。此时，通过制冷剂通路10的制冷剂与贮留于气液分离器6C的内部的中压的制冷剂进行热交换。
图16是示出制冷循环装置110C的第2运转模式下的制冷剂的流动的图。在第2运转模式(高压运转模式)时，控制装置110C对四通阀2进行控制，以在四通阀2形成图16中实线所示的流路。与此同时，控制装置110C打开第3开闭阀V3，关闭第2开闭阀V2和第2减压装置8。
由此，在第2运转模式(高压运转模式)时，以制冷剂按照压缩机1、四通阀2、流路切换装置7C、第2热交换器5的分配部(5a)、第2热交换器5的合流部(5b)、流路切换装置7C、第3减压装置9、气液分离器6C、第1减压装置4、第1热交换器3、四通阀2、压缩机1的顺序循环的方式构成制冷剂回路。
图17是示出实施方式3的制冷循环装置110C的第1运转模式下的制冷剂的状态变化的p-h线图。参照图15对图17进行说明。通过四通阀2，图15的点a和点b成为连通状态。此外，通过四通阀2和第2开闭阀V2，图15的点g和点i成为连通状态。
从压缩机1喷出的高温高压的气体制冷剂如线段a、b-c所示由第1热交换器3冷凝，如线段c-d所示在第1减压装置4中被减压，流入气液分离器6C。由气液分离器6C分离后的中压的点e的液体制冷剂如线段e-5a所示由第2减压装置8进一步减压，如线段5a-5b所示在第2热交换器5中蒸发，成为气体制冷剂。另一方面，由气液分离器6C分离后的中压的点f的气体制冷剂如线段f-f’所示经由第3减压装置9在h点处与点5b的气体制冷剂汇合，然后，如线段h-g、i所示与气液分离器6C内部的中压的制冷剂进行热交换，由此进行吸热，吸入到压缩机1中(点g)。
图18是示出实施方式3的制冷循环装置110C的第2运转模式下的制冷剂的状态变化的p-h线图。参照图16对图18进行说明。通过四通阀2和第3开闭阀V3，图16的点a和点5a成为连通状态。此外，通过四通阀2，图16的点b和点g成为连通状态。
从压缩机1喷出的高温高压的气体制冷剂如线段a、5a-5b、f’、h、i所示由第2热交换器5冷凝。进而，该制冷剂如线段5b、f’-c所示在第1减压装置4中被减压。在第1减压装置4中被减压后的液体制冷剂如线段c-b所示在第1热交换器3中蒸发，成为气体制冷剂。该情况下，第2减压装置8关闭，因此，不存在图17的点d所示的中压的制冷剂从气液分离器6流出的路径，在第2运转模式下，成为简单的p-h线图。
根据实施方式3的制冷循环装置110C，在第1运转模式(低压运转模式)时，使第2热交换器5的出口的制冷剂状态成为气液二相，由此能够提高第2热交换器5的传热性能。
进而，通过将压缩机1的吸入制冷剂的状态控制成饱和状态或带有过热度的状态，提高压缩机1的断热效率和体积效率，能够确保压缩机1的可靠性。
实施方式4
在实施方式4中，对如下的结构和控制进行说明：在切换运转模式的同时，切换气液分离器的气体制冷剂和液体制冷剂的流出配管。
图19是示出实施方式4的制冷循环装置110D的结构的制冷剂回路图。制冷循环装置110D在实施方式3的制冷循环装置110C的结构中代替气液分离器6C、流路切换装置7C和控制装置100C而分别包含气液分离器6D、流路切换装置7D和控制装置100D，进而包含旁通流路70和旁通阀11。制冷循环装置110D的其他部分的结构与制冷循环装置110C相同，因此省略说明。
气液分离器6D在图15所示的气液分离器6C的结构的基础上，还设置有与旁通流路70连接的端口P5。端口P5设置于高度比端口P1、P2高的位置。旁通流路70设置在端口P5与压缩机1的吸入部之间。旁通阀11配置于旁通流路70的中途，能够调整制冷剂的流量，或者切断制冷剂的流通。
参照图19对第1运转模式下的制冷剂的流动进行说明。在第1运转模式(高压运转模式)时，控制装置100D对四通阀2进行控制，以在四通阀2形成图19中实线所示的流路。与此同时，控制装置100D打开第3减压装置、第2开闭阀V2和第2减压装置8，关闭第3开闭阀V3和旁通阀11。
其结果是，在第1运转模式下，制冷剂主要按照压缩机1、四通阀2、第1热交换器3、第1减压装置4、气液分离器6D、第2减压装置8、流路切换装置7D、第2热交换器5的入口(5a)、第2热交换器5的出口(5b)、流路切换装置7D、四通阀2、压缩机1的顺序流动。流入气液分离器6D的二相制冷剂被分离为气体和液体。液体状态的制冷剂从气液分离器6D流入第2减压装置8而被减压。减压后的制冷剂流入第2热交换器5的入口(5a)。另一方面，气体状态的制冷剂从气液分离器6D流入压缩机1与第2热交换器5的出口(5b)之间的部分。如图2和图3所示，第2热交换器5的入口(5a)的制冷剂一边与空气对置地流动一边进行热交换，从第2热交换器5的出口(5b)流出。从第2热交换器5的出口(5b)流出的制冷剂在f点处与气体状态的制冷剂汇合，通过制冷剂通路10、第2开闭阀V2和四通阀2返回到压缩机1。此时，通过制冷剂通路10的制冷剂与贮留于气液分离器6C的内部的中压的制冷剂进行热交换。
图20是示出制冷循环装置110D的第2运转模式下的制冷剂的流动的图。在第2运转模式(高压运转模式)时，控制装置110D对四通阀2进行控制，以在四通阀2形成图20中实线所示的流路。与此同时，控制装置110D打开第3开闭阀V3和旁通阀11，关闭第2开闭阀V2和第2减压装置8。
由此，在第2运转模式(高压运转模式)时，以制冷剂按照压缩机1、四通阀2、流路切换装置7D、第2热交换器5的分配部(5a)、第2热交换器5的合流部(5b)、流路切换装置7D、第3减压装置9、气液分离器6D、第1减压装置4、第1热交换器3、四通阀2、压缩机1的顺序循环的方式构成主要的制冷剂回路。此外，通过打开旁通阀11，气液分离器6D内部的中压的气体制冷剂的一部分穿过旁通流路70向压缩机1的吸入部流动。
图21是示出实施方式4的制冷循环装置110D的第1运转模式下的制冷剂的状态变化的p-h线图。参照图19对图21进行说明。通过四通阀2，图19的点a和点b成为连通状态。此外，通过四通阀2和第2开闭阀V2，图19的点g和点i成为连通状态。在第1运转模式下，旁通阀11关闭，因此，制冷剂在与实施方式3的制冷循环装置110C相同的路径中循环。因此，图21与说明实施方式3的制冷循环装置110C的第1运转模式的图17相同，因此省略说明。
图22是示出实施方式4的制冷循环装置110D的第2运转模式下的制冷剂的状态变化的p-h线图。参照图20对图22进行说明。通过四通阀2和第3开闭阀V3，图20的点a和点5a成为连通状态。此外，通过四通阀2，图20的点b和点g成为连通状态。当在该状态下打开旁通阀11时，在点j与点J’、k之间连接旁通阀11，其作为减压装置进行工作。
从压缩机1喷出的高温高压的气体制冷剂如线段a、5a-5b、f’、h、i所示由第2热交换器5冷凝。进而，该制冷剂如线段5b、f’、h、i-f所示在第3减压装置9中被减压。在第3减压装置9中被减压后的制冷剂流入气液分离器6D，气体制冷剂的一部分从旁通流路70在线段j-j’的路径中被减压。其余的制冷剂从气液分离器6D的端口P1向第1减压装置4流动，在第1减压装置4中如线段d-c所示被减压。在第1减压装置4中被减压后的液体制冷剂如线段c-b、g所示在第1热交换器3中蒸发，成为气体制冷剂。
然后，从气液分离器6流出一部分的中压的点j的气体制冷剂如j-j’所示由旁通阀11减压，在k点处与点b、g的气体制冷剂汇合，吸入到压缩机1中。
图23是用于说明实施方式4中的旁通阀11的控制的流程图。在该流程图的处理开始后，在步骤S31中，控制装置100D判断制冷循环装置110D是否处于运转停止中。如果制冷循环装置110D处于运转停止中(S31：是)，则处理结束。
另一方面，如果制冷循环装置110D处于运转中(S31：否)，则在步骤S32中，控制装置100D从传感器51取得温度Tm，取得运转模式。例如，能够以如下方式取得运转模式：在温度Tm低于判定值的情况下设为第1运转模式，在温度Tm高于判定值的情况下设为第2运转模式。
接着，在步骤S33中，控制装置100D判断运转模式是否是第1运转模式。
在步骤S33的条件成立的情况下(S33：是)，在步骤S34中，控制装置100D将旁通阀11操作成关闭。
在步骤S33的条件不成立的情况下(S33：否)，接着，在步骤S35中，控制装置100D判断运转模式是否是第2运转模式。
在步骤S35的条件成立的情况下(S35：是)，在步骤S36中，控制装置100D将旁通阀11操作成打开。
在步骤S34或S36中决定了旁通阀11的状态的情况下、或运转模式既不是第1运转模式也不是第2运转模式的情况下，控制装置100D再次重复从步骤S31起的处理。
根据以上说明的实施方式5的制冷循环装置110D，在第2运转模式(高压运转模式)时，也使在第1热交换器3和配管中流动的制冷剂的一部分从气液分离器6D旁通而返回到压缩机1中，由此能够减少压力损失。
此外，在第2运转模式(高压运转模式)时，也降低第1热交换器3的入口(c)的干燥度而接近液体状态，由此能够使第1热交换器3的入口(c)处的制冷剂的分配均匀。
(总结)
下面，再次参照附图对本实施方式进行总结。
本发明涉及制冷循环装置。图1的制冷循环装置110具有：压缩机1；第1热交换器3；第1减压装置4；气液分离器6；第2热交换器5，其具有第1制冷剂端口(5a)和第2制冷剂端口(5b)；四通阀2，其在第1运转模式和第2运转模式之间变更流路，以将从压缩机1喷出的制冷剂循环的顺序切换为第1顺序和第2顺序；以及流路切换装置7。流路切换装置7构成为对流路进行切换，使得不管是第1顺序和第2顺序中的哪个顺序，制冷剂都从第2热交换器5的第1制冷剂端口(5a)流入，且制冷剂都从第2热交换器5的第2制冷剂端口(5b)流出。
第1顺序是制冷剂按照压缩机1、第1热交换器3、第1减压装置4、气液分离器6、第2热交换器5的顺序循环的顺序。第2顺序是制冷剂按照压缩机1、第2热交换器5、气液分离器6、第1减压装置4、第1热交换器3的顺序循环的顺序。
气液分离器6包含：排出端口PD，其排出液体状态的制冷剂；第1端口P1，其与第1减压装置4连接；以及第2端口P2，其供制冷剂出入。
制冷循环装置110还具有第2减压装置8，该第2减压装置8连接在排出端口PD与第2热交换器5的第1制冷剂端口(5a)之间。流路切换装置7构成为，在第1运转模式下，使第2端口P2和第2热交换器5的第2制冷剂端口(5b)经由四通阀2与压缩机1的吸入端口g连通。流路切换装置7构成为，在第2运转模式下，在与压缩机1的吸入端口g之间的连通被切断的状态下，使第2端口P2和第2热交换器5的第2制冷剂端口(5b)连通，并且使压缩机1的喷出端口a经由四通阀2与第2热交换器5的第1制冷剂端口(5a)连通。
通过采用这种结构，在第1运转模式下，能够改善热交换器的热交换效率而不使流通气体制冷剂流量的控制性恶化。
优选图2、图3所示的第2热交换器5包含：第1流路5d，其与第1制冷剂端口(5a)连接；第2流路5e，其配置于比第1流路5d靠制冷剂流的下游侧，与第1流路5d串联连接；以及风扇5c，其以从第2流路5e朝向第1流路5d的方式产生空气的流动。通过流路切换装置7对流路进行切换，使得始终使制冷剂从第2热交换器5的第1制冷剂端口(5a)流入，且使制冷剂从第2热交换器5的第2制冷剂端口(5b)流出，因此，空气和制冷剂成为对向流的关系，因此，能够与运转模式无关地使第2热交换器5的热交换效率成为良好的状态。
优选图1和图4所示的流路切换装置7包含：第1开闭阀V1，其构成为在第1运转模式下，使第2端口P2和第2热交换器5的第2制冷剂端口(5b)连通；第2开闭阀V2，其构成为在图1所示的第1运转模式下，使第2热交换器5的第2制冷剂端口(5b)和压缩机1的吸入端口g经由四通阀2连通；以及第3开闭阀V3，其构成为在图4所示的第2运转模式下，使第2热交换器5的第1制冷剂端口(5a)和压缩机1的喷出端口a经由四通阀2连通。通过这种结构，能够实现流路切换装置7。
优选图7所示的制冷循环装置110A还具有：用于检测第2热交换器5的第2制冷剂端口(5b)的制冷剂状态的传感器50-1或用于检测压缩机1的喷出温度的传感器50-2；以及控制装置100A，其对第2减压装置8的减压程度进行控制。控制装置100A构成为，在第1运转模式下，以使传感器50-1或50-2的输出接近目标值的方式决定减压程度。
优选图8所示的制冷循环装置110A还具有：用于检测第2热交换器5的第2制冷剂端口(5b)的制冷剂状态的传感器50-1或用于检测压缩机1的喷出温度的传感器50-2；以及控制装置100A，其对第2减压装置8的减压程度进行控制。控制装置100A构成为，在第2运转模式下，以使传感器50-1或50-2的输出接近目标值的方式决定减压程度。
优选图15和图16所示的气液分离器6C还具有：壳体61，其在与排出端口PD、第1端口P1和第2端口P2连通的空间贮留制冷剂；第3端口P3和第4端口P4；以及制冷剂通路10，其使第3端口P3和第4端口P4连通。制冷剂通路10构成为，贮留于壳体61的内部的制冷剂和在制冷剂通路10中流动的制冷剂进行热交换。流路切换装置7C构成为在图15所示的第1运转模式下，使第2热交换器5的第2制冷剂端口(5b)经由制冷剂通路10和四通阀2与压缩机1的吸入端口g连通，构成为在图16所示的第2运转模式下，切断流向制冷剂通路10的制冷剂。
通过采用这种结构，在第1运转模式时，使第2热交换器5的出口部分的制冷剂状态成为二相状态，由此能够提高第2热交换器5的传热性能。此外，容易将压缩机的吸入制冷剂调整为饱和状态或带有过热度的状态，因此，压缩机的断热效率和体积效率提高，能够提高可靠性。
更加优选图19和图20所示的气液分离器6D还具有在壳体61的内部抽吸制冷剂的配管端部设置于比第1端口P1和第2端口P2高的位置的第5端口P5。制冷循环装置110D还具有连接第5端口P5和压缩机1的吸入端口(k)的旁通流路70、以及设置于旁通流路70的开闭阀即旁通阀11。
更加优选制冷循环装置110D还具有对四通阀2和旁通阀11进行控制的控制装置100D。控制装置100D构成为，在图19所示的第1运转模式下关闭旁通阀11，在图20所示的第2运转模式下打开旁通阀11。
通过采用这种结构，在第2运转模式(高压运转模式)时，也使在第1热交换器3和配管中流动的制冷剂的一部分从气液分离器6D旁通而返回到压缩机1中，由此能够减少压力损失。
此外，在第2运转模式(高压运转模式)时，也降低第1热交换器3的入口(c)的干燥度而接近液体状态，由此能够使第1热交换器3的入口(c)处的制冷剂的分配均匀。
应该理解到，本次公开的实施方式在全部方面只是例示而不是限制性的。本发明的范围不由上述的实施方式的说明示出而由权利要求书示出，意图包含与权利要求书等同的意思和范围内的全部变更。
标号说明
1：压缩机；2：四通阀；3：第1热交换器；4：第1减压装置；5：第2热交换器；5c：风扇；5d：第1流路；5e：第2流路；5f：第3流路；6、6C、6D：气液分离器；7、7C、7D：切换装置；8：第2减压装置；9：第3减压装置；10：制冷剂通路；11：旁通阀；50、51：传感器；61：壳体；70：流路；100、100A～00D：控制装置；101：CPU；102：存储器；110、110A～110D：制冷循环装置；P0～P5：端口；PD：排出端口；V1：第1开闭阀；V2：第2开闭阀；V3：第3开闭阀；a：喷出端口；g：吸入端口。

Claims (8)

1.一种制冷循环装置，该制冷循环装置具有：
压缩机；
第1热交换器；
第1减压装置；
气液分离器；
第2热交换器，其具有第1制冷剂端口和第2制冷剂端口；
四通阀，其在第1运转模式和第2运转模式之间变更流路，以将从所述压缩机喷出的制冷剂循环的顺序切换为第1顺序和第2顺序；以及
流路切换装置，其构成为对流路进行切换，使得不管是所述第1顺序和所述第2顺序中的哪个顺序，制冷剂都从所述第2热交换器的所述第1制冷剂端口流入，且制冷剂都从所述第2热交换器的所述第2制冷剂端口流出，
所述第1顺序是制冷剂按照所述压缩机、所述第1热交换器、所述第1减压装置、所述气液分离器、所述第2热交换器的顺序循环的顺序，
所述第2顺序是制冷剂按照所述压缩机、所述第2热交换器、所述气液分离器、所述第1减压装置、所述第1热交换器的顺序循环的顺序，
所述气液分离器包含：
排出端口，其排出液体状态的制冷剂；
第1端口，其与所述第1减压装置连接；以及
第2端口，其供制冷剂出入，
所述制冷循环装置还具有第2减压装置，该第2减压装置连接在所述排出端口与所述第2热交换器的所述第1制冷剂端口之间，
所述流路切换装置构成为，
在所述第1运转模式下，使所述第2端口和所述第2热交换器的所述第2制冷剂端口经由所述四通阀与所述压缩机的吸入端口连通，
在所述第2运转模式下，在与所述压缩机的所述吸入端口之间的连通被切断的状态下，使所述第2端口和所述第2热交换器的所述第2制冷剂端口连通，并且使所述压缩机的喷出端口经由所述四通阀与所述第2热交换器的所述第1制冷剂端口连通。
2.根据权利要求1所述的制冷循环装置，其中，
所述第2热交换器包含：
第1流路，其与所述第1制冷剂端口连接；
第2流路，其配置于比所述第1流路靠下游的位置，与所述第1流路串联连接；以及
送风装置，其以从所述第2流路朝向所述第1流路的方式产生空气的流动。
3.根据权利要求1所述的制冷循环装置，其中，
所述流路切换装置包含：
第1开闭阀，其构成为在所述第1运转模式下，使所述第2端口和所述第2热交换器的所述第2制冷剂端口连通；
第2开闭阀，其构成为在所述第1运转模式下，使所述第2热交换器的所述第2制冷剂端口和所述压缩机的所述吸入端口经由所述四通阀连通；以及
第3开闭阀，其在所述第2运转模式下，使所述第2热交换器的所述第1制冷剂端口和所述压缩机的所述喷出端口经由所述四通阀连通。
4.根据权利要求1所述的制冷循环装置，其中，
所述制冷循环装置还具有：
用于检测所述第2热交换器的所述第2制冷剂端口的制冷剂状态的传感器或用于检测所述压缩机的喷出温度的传感器；以及
控制装置，其对所述第2减压装置的减压程度进行控制，
所述控制装置构成为，在所述第1运转模式下，以使所述传感器的输出接近目标值的方式决定所述减压程度。
5.根据权利要求1所述的制冷循环装置，其中，
所述制冷循环装置还具有：
用于检测所述第2热交换器的所述第2制冷剂端口的制冷剂状态的传感器或用于检测所述压缩机的喷出温度的传感器；以及
控制装置，其对所述第2减压装置的减压程度进行控制，
所述控制装置构成为，在所述第2运转模式下，以使所述传感器的输出接近目标值的方式决定所述减压程度。
6.根据权利要求1所述的制冷循环装置，其中，
所述气液分离器还具有：
壳体，其在与所述排出端口、所述第1端口和所述第2端口连通的空间中贮留制冷剂；
第3端口和第4端口；以及
制冷剂通路，其使所述第3端口和所述第4端口连通，
所述制冷剂通路构成为，贮留于所述壳体的内部的制冷剂和在所述制冷剂通路中流动的制冷剂进行热交换，
所述流路切换装置构成为，
在所述第1运转模式下，使所述第2热交换器的所述第2制冷剂端口经由所述制冷剂通路和所述四通阀与所述压缩机的所述吸入端口连通，
在所述第2运转模式下，切断流向所述制冷剂通路的制冷剂。
7.根据权利要求6所述的制冷循环装置，其中，
所述气液分离器还具有在所述壳体的内部抽吸制冷剂的配管端部被设置于比所述第1端口和所述第2端口高的位置的第5端口，
所述制冷循环装置还具有：
旁通流路，其连接所述第5端口和所述压缩机的所述吸入端口；以及
开闭阀，其设置于所述旁通流路。
8.根据权利要求7所述的制冷循环装置，其中，
所述制冷循环装置还具有对所述四通阀和所述开闭阀进行控制的控制装置，
所述控制装置构成为，在所述第1运转模式下关闭所述开闭阀，在所述第2运转模式下打开所述开闭阀。
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