CN116806300A - 制冷装置、制冷装置的控制方法以及温度控制系统 - Google Patents

Abstract

一个实施方式的制冷装置(10)在从压缩机(11)排出并流入冷凝器(12)之前的制冷剂的排出温度超过阈值时，将液体旁通控制阀(16B)打开，在排出温度为阈值以下时，将液体旁通控制阀(16B)关闭。另外，制冷装置(10)对压缩机(11)的转速进行调节以使在制冷回路(10A)中的蒸发器(14)的下游侧且压缩机(11)的上游侧的部分流过并且在液体旁通流路(16A)的下游端的连接位置的下游侧的部分流过的制冷剂的蒸发压力成为预先设定的目标蒸发压力。

Description

制冷装置、制冷装置的控制方法以及温度控制系统

技术领域

本发明涉及具有压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器的制冷装置、制冷装置的控制方法以及具有制冷装置的温度控制系统。

背景技术

公知有一种温度控制系统，该温度控制系统具有：制冷装置，其具有压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器；以及流体循环装置，其使水、盐水等流体循环，利用制冷装置的蒸发器对流体循环装置所循环的流体进行冷却(例如，JP2014-145565A)。

发明内容

由于上述那样的温度控制系统具有制冷装置和流体循环装置，因此有时会变得比较大型。

然而，如果考虑搬送的容易化、占有空间的抑制等，则优选上述那样的系统是紧凑的。这里，有时在制冷装置中设置有例如用于抑制回液的储液器，但由于储液器的尺寸比较大，因此会成为系统整体大型化的一个原因。例如，如果能够在不使用这样的储液器的情况下抑制回液，则在紧凑化这一点上是有利的。

另外，在制冷装置中，在压缩机所吸入的制冷剂的温度过度上升的情况下，可能会产生压缩机的烧坏。另外，在因压缩机所吸入的制冷剂的温度过度上升而排出温度过度上升的情况下，对回路整体来说是不理想的。因此，有时使用使冷凝器的下游侧的制冷剂向压缩机的上游侧旁通的液体旁通回路。但是，在利用液体旁通回路使制冷剂旁通的情况下，由于在蒸发器侧流动的制冷剂的量减少，因此制冷能力可能会降低。这时，也可以提高压缩机的转速来增加制冷剂的排出量。在这样利用从压缩机排出的制冷剂的排出量来补偿在蒸发器侧流动的制冷剂的量的减少的情况下，为了适当地兼顾旁通和制冷能力，通常，制冷装置填充有充分确保了过剩量的量的制冷剂。

然而，上述过剩量的制冷剂的使用也可能成为系统整体大型化的一个原因。另外，考虑到环境负担，期望避免使用较多的制冷剂。另外，由于液体旁通回路将气液混合状态的制冷剂向压缩机上游侧输送，因此会增加回液的风险。因此，液体旁通回路多与储液器合用。但是，在该情况下，系统整体会大型化。

本发明是考虑上述情况而完成的，其目的在于，提供即使在抑制了储液器的容量的情况下或者在不使用储液器的情况下，也能够适当地抑制制冷装置中的制冷剂的回液，并且能够在抑制所使用的制冷剂的量的同时适当地抑制吸入到压缩机的制冷剂的温度的过度上升，并且能够进行适当的冷却动作的制冷装置、制冷装置的控制方法以及温度控制系统。

用于解决课题的手段

本发明的一个实施方式的制冷装置具有：制冷回路，其由压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器按照该顺序以使制冷剂循环的方式通过配管连接而成；液体旁通回路，其具有液体旁通流路和液体旁通控制阀，该液体旁通流路从所述制冷回路中的所述冷凝器的下游侧且所述膨胀阀的上游侧的部分分支，并与所述蒸发器的下游侧且所述压缩机的上游侧的部分连接，该液体旁通控制阀设置于所述液体旁通流路，对所述液体旁通流路的所述制冷剂的流通进行控制；以及控制装置，其对所述压缩机的转速和所述液体旁通控制阀进行控制，在从所述压缩机排出并流入所述冷凝器之前的所述制冷剂的排出温度超过阈值时，所述控制装置将所述液体旁通控制阀打开，在所述排出温度为所述阈值以下时，所述控制装置将所述液体旁通控制阀关闭，对所述压缩机的转速进行调节以使得在所述制冷回路中的所述蒸发器的下游侧且所述压缩机的上游侧的部分中的所述液体旁通流路的下游端的连接位置的下游侧的部分流过的所述制冷剂的蒸发压力成为预先设定的目标蒸发压力。

在本发明的一个实施方式的制冷装置的控制方法中，该制冷装置具有：制冷回路，其由压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器按照该顺序以使制冷剂循环的方式通过配管连接而成；液体旁通回路，其具有液体旁通流路和液体旁通控制阀，该液体旁通流路从所述制冷回路中的所述冷凝器的下游侧且所述膨胀阀的上游侧的部分分支，并与所述蒸发器的下游侧且所述压缩机的上游侧的部分连接，该液体旁通控制阀设置于所述液体旁通流路，对所述液体旁通流路的所述制冷剂的流通进行控制，其中，该制冷装置的控制方法具有如下的工序：使所述制冷装置运转；以及在从所述压缩机排出并流入所述冷凝器之前的所述制冷剂的排出温度超过阈值时，将所述液体旁通控制阀打开，在所述排出温度为所述阈值以下时，将所述液体旁通控制阀关闭，对所述压缩机的转速进行调节以使得在所述制冷回路中的所述蒸发器的下游侧且所述压缩机的上游侧的部分中的所述液体旁通流路的下游端的连接位置的下游侧的部分流过的所述制冷剂的蒸发压力成为预先设定的目标蒸发压力。

本发明的一个实施方式的温度控制系统具有：所述制冷装置；以及流体循环装置，其使流体在所述蒸发器中进行热交换之后将所述流体输送至温度控制对象，并使通过了所述温度控制对象的所述流体在所述蒸发器中再次进行热交换，该流体循环装置在所述温度控制对象的下游侧且所述蒸发器的上游侧的位置具有加热器。

根据本发明，即使在抑制了储液器的容量的情况下或者在不使用储液器的情况下，也能够适当地抑制制冷装置中的制冷剂的回液，并且能够在抑制所使用的制冷剂的量的同时适当地抑制吸入到压缩机的制冷剂的温度的过度上升，并且能够进行适当的冷却动作。

附图说明

图1是示出本发明的一个实施方式的温度控制系统的概略结构的图。

图2是示出构成图1所示的温度控制系统的控制装置的功能结构的框图。

图3A是对构成图1所示的温度控制系统的控制装置的动作的一例、即对制冷装置的液体旁通控制阀进行控制时的动作的一例进行说明的流程图。

图3B是对构成图1所示的温度控制系统的控制装置的动作的一例、即对制冷装置的压缩机的转速和气体旁通控制阀进行控制时的动作的一例进行说明的流程图。

图4是对构成图1所示的温度控制系统的控制装置的动作的一例、即对流量循环装置进行控制时的动作的一例进行说明的流程图。

具体实施方式

以下，对本发明的一个实施方式进行说明。

图1是本发明的一个实施方式的温度控制系统1的概略图。图1所示的温度控制系统1具有制冷装置10和流体循环装置20，通过控制装置30对制冷装置10和流体循环装置20进行控制。

制冷装置10利用制冷剂对流体循环装置20所流通的流体进行温度控制。流体循环装置20将由制冷装置10进行了温度控制的流体提供给温度控制对象T。

流体循环装置20使通过了温度控制对象T的流体循环。然后，从温度控制对象T返回的流体由制冷装置10再次进行温度控制。在流体循环装置20中循环的流体例如是盐水，但也可以是水等其他流体。

控制装置30例如根据用户的操作来设定向温度控制对象T提供的流体的温度，或者对制冷装置10和流体循环装置20的各部分进行控制以使流体的温度成为设定的温度。以下，对制冷装置10、流体循环装置20以及控制装置30进行详细叙述。

(制冷装置)

制冷装置10具有制冷回路10A、液体旁通回路16和气体旁通回路17、排出温度传感器18以及蒸发压力传感器19，其中，该制冷回路10A是通过将压缩机11、冷凝器12、膨胀阀13以及蒸发器14按照该顺序以使制冷剂循环的方式由配管15连接起来而构成的，该液体旁通回路16和气体旁通回路17与制冷回路10A连接。

在制冷回路10A中，压缩机11对从蒸发器14流出的低温且低压的气体状态的制冷剂进行压缩，使制冷剂为高温且高压的气体状态并提供至冷凝器12。冷凝器12利用冷却水对由压缩机11压缩后的制冷剂进行冷却并且进行冷凝，使制冷剂为规定的冷却温度的高压的液体状态并提供至膨胀阀13。

冷凝器12的冷却水可以使用水，也可以使用其他制冷剂。图中的标号5表示向冷凝器12提供冷却水的冷却水管。另外，冷凝器12也可以是空冷式。

膨胀阀13通过使从冷凝器12提供的制冷剂膨胀而减压，使制冷剂为低温且低压的气液混合状态并提供至蒸发器14。蒸发器14使从膨胀阀13提供的制冷剂与流体循环装置20的流体进行热交换。这里，与流体进行了热交换的制冷剂成为低温且低压的气体状态而从蒸发器14流出，并再次被压缩机11压缩。

液体旁通回路16具有液体旁通流路16A和液体旁通控制阀16B，该液体旁通流路16A从制冷回路10A的冷凝器12的下游侧且膨胀阀13的上游侧的部分分支，并与蒸发器14的下游侧且压缩机11的上游侧的部分连接，该液体旁通控制阀16B设置于液体旁通流路16A，对液体旁通流路16A的制冷剂的流通进行控制。

在液体旁通控制阀16B打开时，制冷剂从冷凝器12的下游侧且膨胀阀13的上游侧的部分向蒸发器14的下游侧且压缩机11的上游侧的部分流通。

气体旁通回路17具有气体旁通流路17A和气体旁通控制阀17B，该气体旁通流路17A从制冷回路10A的压缩机11的下游侧且冷凝器12的上游侧的部分分支，并与膨胀阀13的下游侧且蒸发器14的上游侧的部分连接，该气体旁通控制阀17B设置于气体旁通流路17A，对气体旁通流路17A的制冷剂的流通进行控制。

在气体旁通控制阀17B打开时，制冷剂从压缩机11的下游侧且冷凝器12的上游侧的部分向膨胀阀13的下游侧且蒸发器14的上游侧的部分流通。

排出温度传感器18检测从压缩机11排出并流入冷凝器12之前的制冷剂的温度。

蒸发压力传感器19检测在制冷回路10A的蒸发器14的下游侧且压缩机11的上游侧的部分流过并且在液体旁通流路16A的下游端的连接位置的下游侧的部分流过的制冷剂的压力作为蒸发压力。

排出温度传感器18所检测到的信息和蒸发压力传感器19所检测到的信息被输入到控制装置30。虽然详细情况在后面叙述，但液体旁通回路16的液体旁通控制阀16B是由控制装置30根据排出温度传感器18所检测到的排出温度来进行控制，气体旁通回路17的气体旁通控制阀17B是由控制装置30根据蒸发压力传感器19所检测到的蒸发压力来进行控制。另外，压缩机11的转速也由控制装置30根据蒸发压力传感器19所检测到的蒸发压力来进行控制。

另外，在本实施方式的制冷装置10中，未设置储液器。但是，制冷装置10也可以具有储液器。

(流体循环装置)

流体循环装置20具有主流路管21，该主流路管21具有返回口部21U和提供口部21D，该流体循环装置20经由分别与返回口部21U和提供口部21D连接的流路管而与温度控制对象T连接。流体循环装置20将主流路管21与蒸发器14连接，使在主流路管21中流通的流体在蒸发器14中进行热交换之后输送至温度控制对象T。然后，流体循环装置20使通过了温度控制对象T的流体在蒸发器14中再次进行热交换。

另外，流体循环装置20还具有设置在主流路管21上的泵22、容器23、加热器24以及第1～第3温度传感器25～27。

泵22构成主流路管21的一部分，产生用于使流体流通的驱动力。泵22配置于主流路管21的比与蒸发器14连接的连接部分靠上游侧的位置，但其位置没有特别限定。

容器23和加热器24配置于主流路管21的比与蒸发器14连接的连接部分靠上游侧的位置，即容器23和加热器24在与温度控制对象T连接的流体循环装置20中配置于温度控制对象T的下游侧且蒸发器14的上游侧的位置。

容器23是为了贮存一定量的流体而设置的，并且构成主流路管21的一部分，加热器24是为了对流体进行加热而设置的。在本实施方式中，加热器24配置在容器23内，但加热器24也可以设置在容器23之外。加热器24与控制装置30电连接，通过控制装置30对加热能力进行控制。

另外，第1温度传感器25对在主流路管21的与蒸发器14连接的连接部分的下游侧流通的流体的温度进行检测，第2温度传感器26对通过温度控制对象T之后在加热器24的上游侧流通的流体的温度进行检测。详细而言，第2温度传感器26对通过温度控制对象T之后在加热器24的上游侧流通且流入容器23之前的流体的温度进行检测。

另外，第3温度传感器27对在流体循环装置20中在加热器24的下游侧流通且通过蒸发器14之前的流体的温度进行检测。

这些第1～第3温度传感器25～27与控制装置30电连接，各传感器25～27所检测的温度信息被发送到控制装置30。

(控制装置)

控制装置30是对制冷装置10和流体循环装置20的动作进行控制的控制器，例如可以由具有CPU、ROM等的计算机构成。在该情况下，根据存储在ROM中的程序来进行各种处理。另外，控制装置30也可以由其他处理器或电路(例如FPGA(Field Programmable GateAlley：现场可编程门阵列)等)构成。

图2是示出控制装置30的功能结构的框图。如图2所示，控制装置30具有流体循环装置控制模块30A和制冷装置控制模块35。另外，流体循环装置控制模块30A和制冷装置控制模块35例如可以在单一的计算机内构成，也可以在各自不同的计算机内构成。

[流体循环装置控制模块]

首先，对流体循环装置控制模块30A详细进行说明。

流体循环装置控制模块30A具有温度设定部31、温度取得部32、状态判定部33以及加热器控制部34。这些各功能部例如通过执行程序来实现。

温度设定部31根据用户的操作，将向温度控制对象T提供的流体的温度作为设定温度来进行设定并保持该设定温度。另外，温度设定部31根据用户的操作，设定在加热器24的下游侧流通且通过蒸发器14之前的流体的返回温度的目标温度并保持该目标温度。

上述目标温度被设定在使与流体循环装置20的流体进行热交换而从蒸发器14流出的制冷剂成为过热蒸汽的温度范围内。目标温度是根据制冷装置10的制冷能力、制冷剂的种类、后述的制冷剂的目标蒸发温度等而适当设定的。能够避免在加热器24的下游侧流通且通过蒸发器14之前的流体的返回温度成为这样的目标温度以上的情况下制冷剂以包含液相的状态返回到压缩机11的风险，即能够避免回液。

温度取得部32取得第1～第3温度传感器25～27所检测的温度信息，并将从第1～第3温度传感器25～27取得的温度信息发送至状态判定部33、加热器控制部34以及制冷装置控制模块35侧。

状态判定部33根据第1～第3温度传感器25～27所检测的温度信息，判定流体循环装置20的状态。

在本实施方式中，状态判定部33根据第2温度传感器26所检测的温度信息，判定流体循环装置20的状态是否处于无负荷运转或者用于向该无负荷运转转移的无负荷运转转移运转。详细而言，状态判定部33根据第2温度传感器26所检测的温度信息，判定通过温度控制对象T之后在加热器24的上游侧流通的流体的温度是否比规定的温度小，在小于规定的温度的情况下，判定为流体循环装置20的状态处于无负荷运转或者无负荷运转转移运转。

无负荷运转是指温度控制对象T不与流体进行热交换的状态，无负荷运转转移运转是指向无负荷运转的转移中途的状态，即与通常的情况相比温度控制对象T不与流体进行热交换的状态。

例如在温度控制对象T是发热的装置的情况下，在流体循环装置20进行通常运转时，进行了温度控制的流体与温度控制对象T进行热交换，在通过温度控制对象T之后，与热交换前相比变成高温。另一方面，在装置即温度控制对象T停止而成为发热逐渐降低的状态时，与通常运转的情况相比，成为温度控制对象T变得不再与流体进行热交换的状态，最终成为温度控制对象T不与流体进行热交换的状态。

即，无负荷运转转移运转是指例如在装置即温度控制对象T停止的情况下，鉴于该起因，温度控制对象T成为与通常情况相比不与流体进行热交换的状态。另外，无负荷运转是指例如在装置即温度控制对象T停止的情况下，温度控制对象T成为实质上不与流体进行热交换的状态。

作为判定是否成为无负荷运转或者无负荷运转转移运转的基准的上述规定的温度例如是向温度控制对象T提供的流体的设定温度以上的温度，根据与温度控制对象T的温度的关系而适当选择。

另外，本实施方式的状态判定部33根据第3温度传感器27所检测的温度信息，判定在加热器24的下游侧流通且通过蒸发器14之前的流体的返回温度是否比上述目标温度小，在小于目标温度的情况下，生成回液风险信号。在生成了这样的回液风险信号时，例如可以通知警告。另外，状态判定部33对第1温度传感器25所检测的温度信息和设定温度进行比较来检测制冷能力不足。

另外，在状态判定部33判定为流体循环装置20的状态处于无负荷运转或者无负荷运转转移运转的情况下，加热器控制部34使加热器24进行动作而利用加热器24对流体进行加热。

如上所述，在流体循环装置20的状态处于无负荷运转或者无负荷运转转移运转的情况下，本实施方式的加热器控制部34使加热器24进行动作。之后，加热器控制部34对加热器24的加热能力进行控制。

在对加热器24的加热能力进行控制时，本实施方式的控制装置30通过加热器控制部34，首先，根据以下的式(1)计算用于使通过蒸发器14的流体的温度成为目标温度Tt的加热能力Q。

Q＝m×Cp×(Tt-Ts)…(1)

这里，将向温度控制对象T提供的流体的设定温度设为Ts(℃)，将在流体循环装置20中在加热器24的下游侧流通且通过蒸发器14之前的流体的目标温度设为Tt(℃)，将流体循环装置20使流体流通的质量流量设为m(kg/s)，将流体的比热设为Cp(J/kg℃)。另外，设定温度Ts和目标温度Tt由温度设定部31设定。另外，质量流量m可以由流量传感器检测，也可以根据泵22的状态来确定。另外，流体的比热Cp被预先保持于控制装置30。

然后，控制装置30根据由加热器控制部34通过式(1)计算出的加热能力Q来控制加热器24的加热能力。具体而言，加热器控制部34将加热器24的加热能力控制为通过式(1)计算出的加热能力Q以上的加热能力。成为这样的控制目标值的该加热能力也可以根据通过式(1)预先计算出的加热能力Q而预先确定，并预先存储在控制装置30内。

另外，也会产生通过式(1)计算出的加热能力Q超过加热器24的最大加热能力的情况。在该情况下，控制装置30将加热器24控制为其最大加热能力。

如上所述，在本实施方式中，对加热器24进行控制以使加热器24的加热能力成为通过式(1)计算出的加热能力Q以上，但加热器24也可以被控制为其加热能力成为通过式(1)计算出的加热能力Q自身。另外，在将加热器24的加热能力控制为通过式(1)计算出的加热能力Q以上的情况下，优选设定不过分大于加热能力Q的值(例如2Q以下)。

在流体循环装置20的状态处于无负荷运转或者无负荷运转转移运转的情况下使加热器24进行动作的理由在于避免如下情况：流体在低温的状态下通过蒸发器14而使制冷装置10侧的制冷剂的蒸发不充分，由此产生回液。这里，加热器24的加热能力越大，则回液的风险越降低。但是，如果加热器24的加热能力过大，则可能产生压缩机11的烧坏等不良情况。因此，优选加热器24的加热能力不过大。

另外，控制装置30也可以在将加热器24的加热能力控制为通过式(1)计算出的加热能力Q以上之后，在加热器24的下游侧流通且通过蒸发器14之前的流体的温度未成为目标温度Tt以上的情况下，调节加热器24。

即，也可以在控制加热器24的加热能力之后，根据第3温度传感器27所检测的温度信息，判定在加热器24的下游侧流通且通过蒸发器14之前的流体的返回温度是否比上述目标温度小，在生成了回液风险信号时，调节加热器24。此时，也可以与加热器24的调节同时地通知警告。

[制冷装置控制模块]

接着，对制冷装置控制模块35详细进行说明。

制冷装置控制模块35具有流体温度信息取得部351、目标值设定部352、排出温度取得部353、蒸发压力取得部354、膨胀阀控制部355、压缩机控制部356、液体旁通控制部357以及气体旁通控制部358。这些各功能部例如通过执行程序来实现。

流体温度信息取得部351取得流体循环装置控制模块30A侧的温度设定部31所设定的上述设定温度，并且取得流体循环装置20侧的第1温度传感器25所检测的流体的检测温度。流体温度信息取得部351将取得的上述设定温度发送到目标值设定部352和膨胀阀控制部355，并且将取得的上述检测温度发送到膨胀阀控制部355。

目标值设定部352根据从流体温度信息取得部351发送的上述设定温度，设定压缩机11的基准转速，并且设定与基准转速对应的目标蒸发压力，并进一步设定从压缩机11排出的制冷剂的排出温度的阈值。

流体的温度的控制目标值即上述设定温度例如能够设定为10℃、0℃、-10℃等。目标值设定部352例如根据这样的设定温度来设定压缩机11的基准转速和与其对应的目标蒸发压力。由此，调节期望的制冷能力。设定温度越低，基准转速和目标蒸发压力越设定为大的值。另外，在本实施方式中，排出温度的阈值例如设定为80℃等恒定的值，并被预先记录。

另外，排出温度取得部353从排出温度传感器18取得从压缩机11排出并流入冷凝器12之前的制冷剂的温度，并将与取得的制冷剂的温度相关的信息发送到液体旁通控制部357。

另外，蒸发压力取得部354从蒸发压力传感器19取得从蒸发器14流出的制冷剂的蒸发压力，并将与取得的蒸发压力相关的信息发送到压缩机控制部356和气体旁通控制部358。

膨胀阀控制部355如上所述那样从流体温度信息取得部351取得温度设定部31所设定的设定温度，并且取得流体循环装置20侧的第1温度传感器25所检测的流体的检测温度。而且，膨胀阀控制部355根据这些设定温度与检测温度的差分，调节膨胀阀13的开度以使检测温度成为设定温度。

膨胀阀控制部355在本实施方式中通过PID控制来调节膨胀阀13的开度。但是，膨胀阀控制部355对膨胀阀13的控制方式并没有特别限定。

另外，压缩机控制部356取得目标值设定部352所设定的压缩机11的基准转速和与其对应的目标蒸发压力的信息，并且如上述那样从蒸发压力取得部354取得从蒸发器14流出的制冷剂的蒸发压力的信息。而且，压缩机控制部356根据这些信息来控制压缩机11的转速。

详细而言，当制冷装置10的运转开始时，压缩机控制部356首先将压缩机11的转速控制为目标值设定部352所设定的基准转速。然后，在压缩机11的转速被控制为基准转速之后(启动后)，压缩机控制部356始终监视从蒸发压力取得部354取得的制冷剂的蒸发压力，并在该蒸发压力偏离目标蒸发压力时，调节压缩机11的转速。

更详细而言，压缩机控制部356以如下方式对压缩机11的转速进行控制：在制冷剂的蒸发压力超过目标蒸发压力时，压缩机控制部356提高压缩机11的转速，在制冷剂的蒸发压力低于目标蒸发压力时，压缩机控制部356降低压缩机11的转速，从而使制冷剂的蒸发压力成为目标蒸发压力。即，控制装置30通过压缩机控制部356对压缩机11的转速进行调节以使制冷剂的蒸发压力成为目标蒸发压力。

本实施方式的压缩机控制部356通过PI控制来调节压缩机11的转速，以使制冷剂的蒸发压力成为目标蒸发压力。由此，抑制了控制稳定性由于转速的过量变动而受损的情况。但是，压缩机控制部356的控制方式并没有特别限定。

另外，在制冷剂的蒸发压力低于目标蒸发压力时，压缩机控制部356降低压缩机11的转速，但存在转速的下限值。即，假设在压缩机11的转速被降低至下限值时，即使在制冷剂的蒸发压力仍然低于目标蒸发压力的情况下，也不会使压缩机11的转速降低至低于下限值。

另外，液体旁通控制部357取得目标值设定部352所设定的排出温度的阈值(例如80℃等)的信息，并且从排出温度传感器18取得从压缩机11排出并流入冷凝器12之前的制冷剂的温度的信息。然后，在基于来自排出温度传感器18的信息的制冷剂的排出温度超过阈值时，液体旁通控制部357打开液体旁通控制阀16B，在制冷剂的排出温度为阈值以下的情况下，液体旁通控制部357关闭液体旁通控制阀16B。

即，在从压缩机11排出并流入冷凝器12之前的制冷剂的排出温度超过阈值时，控制装置30打开液体旁通控制阀16B，在排出温度为阈值以下时，控制装置30关闭液体旁通控制阀16B或维持关闭状态。

本实施方式的液体旁通控制部357在制冷剂的排出温度超过阈值时，根据排出温度与阈值的差分来调节液体旁通控制阀16B的开度，具体而言，通过PID控制来调节开度，以使排出温度成为阈值以下(在本实施方式中为排出温度成为阈值。通过以这种方式使用PID控制，提高了调整排出温度的响应性，但控制方式并没有特别限定。

另外，气体旁通控制部358如上述那样从蒸发压力取得部354取得从蒸发器14流出的制冷剂的蒸发压力的信息，并根据取得的蒸发压力的信息控制气体旁通控制阀17B。

详细而言，本实施方式的气体旁通控制部358在压缩机11的转速降低至下限值并且制冷剂的蒸发压力低于目标蒸发压力时，打开气体旁通控制阀17B以使制冷剂的蒸发压力成为目标蒸发压力或目标蒸发压力以上。在打开气体旁通控制阀17B时，根据制冷剂的蒸发压力与目标蒸发压力的差分来调节气体旁通控制阀17B的开度，详细而言，通过PID控制来调节开度。但是，气体旁通控制阀17B的控制方式并没有特别限定。

(控制制冷装置时的动作)

接着，对具有以上那样的结构的控制装置30控制制冷装置10时的动作的例子进行说明。

图3A是对控制液体旁通控制阀16B时的动作的一例进行说明的流程图。图3B是对控制压缩机11的转速和气体旁通控制阀17B时的动作的一例进行说明的流程图。

本实施方式的控制装置30并行地进行液体旁通控制阀16B的控制与压缩机11的转速和气体旁通控制阀17B的控制，即分组进行上述控制。

在本实施方式中，控制装置30首先将压缩机11的转速控制为基准转速，由此启动制冷装置10。在该启动后，开始图3A所示的液体旁通控制阀16B的控制和图3B所示的压缩机11的转速以及气体旁通控制阀17B的控制。

在图3A所示的液体旁通控制阀16B的控制中，如步骤S11所示，控制装置30首先监视基于来自排出温度传感器18的信息的制冷剂的排出温度是否超过阈值。

在步骤S11中判定为排出温度超过阈值的情况下(是)，在步骤S12中，控制装置30通过液体旁通控制部357将液体旁通控制阀16B打开。这时，液体旁通控制部357根据排出温度与阈值的差分，通过PID控制来调节液体旁通控制阀16B的开度，以使排出温度为阈值以下。

另一方面，在步骤S11中判定为排出温度不超过阈值、即为阈值以下的情况下(否)，在步骤S13中，控制装置30使液体旁通控制阀16B为关闭状态。这时，在液体旁通控制阀16B打开的情况下，将液体旁通控制阀16B关闭，在液体旁通控制阀16B关闭的情况下，维持关闭状态。

在步骤S11和步骤S12的处理之后，控制装置30在步骤S14中监视是否产生制冷装置10的运转停止指令，并在产生运转停止指令的情况下(是)停止制冷装置10的运转(结束)。另一方面，在未产生运转停止指令的情况下(否)，处理返回步骤S11，进行排出温度的监视。

另一方面，在图3B所示的压缩机11的转速和气体旁通控制阀17B的控制中，控制装置30首先在步骤S21中通过压缩机控制部356对压缩机11的转速进行调节，以使制冷剂的蒸发压力成为目标蒸发压力。在调节该转速时，在制冷剂的蒸发压力超过目标蒸发压力时，提高压缩机11的转速，在制冷剂的蒸发压力低于目标蒸发压力时，降低压缩机11的转速。

在上述步骤S21的转速调节之后，控制装置30在步骤S22中判定压缩机11的转速是否为下限值。在不是下限值的情况下(否)，在步骤S23中，控制装置30使气体旁通控制阀17B为关闭状态。这时，在气体旁通控制阀17B打开的情况下，将气体旁通控制阀17B关闭，在气体旁通控制阀17B关闭的情况下，维持关闭状态。

另一方面，在步骤S22中判定为压缩机11的转速为下限值的情况下(是)，在步骤S24中，控制装置30判定制冷剂的蒸发压力是否低于目标蒸发压力。然后，在步骤S24中判定为制冷剂的蒸发压力低于目标蒸发压力的情况下，控制装置30在步骤S25中将气体旁通控制阀17B控制为打开状态以使蒸发压力与目标蒸发压力一致。由此，蒸发压力增大。

而且，在步骤S23的处理之后，在步骤S24中制冷剂的蒸发压力不低于目标蒸发压力的情况下，以及在步骤S25的处理之后，控制装置30在步骤S26中监视是否产生制冷装置10的运转停止指令，并在产生运转停止指令的情况下(是)，停止制冷装置10的运转(结束)。另一方面，在未产生运转停止指令的情况下(否)，处理返回步骤S21。

通过进行以上那样的图3A和图3B的处理，在制冷装置10中，能够确保蒸发器14的适当的制冷能力，并且避免压缩机11的排出温度过度地变成高温，进而能够抑制回液的风险。

即，在流体循环装置20所流通的流体的温度发生变动的情况下(负荷发生变动的情况下)，根据所检测的蒸发压力与目标蒸发压力的差分来判定制冷能力的过量与不足，调节压缩机11的转速以确保适当的制冷能力。详细而言，在所检测的蒸发压力超过目标蒸发压力的情况下，判定为制冷能力不足，提高转速。在所检测的蒸发压力低于目标蒸发压力的情况下，判定为制冷能力过量，降低转速。然后，通过消除蒸发压力与目标蒸发压力的差分，控制装置30判定为确保了适当的制冷能力。并且，抑制了压力过高的制冷剂流入压缩机11而使排出温度过度地变成高温的情况以及压力较低的制冷剂流入压缩机11而使压缩比增加，其结果是排出温度过度地变成高温的情况。而且，在蒸发压力低于目标蒸发压力的情况下，回液的风险提高，但通过压缩机11的转速的调节，蒸发压力被控制为目标蒸发压力，因此也能够抑制回液的风险。

在本实施方式中，对压缩机11的转速进行调节，以使得在制冷回路10A的蒸发器14的下游侧且压缩机11的上游侧的部分中的液体旁通流路16A的下游端的连接位置的下游侧的部分流过的制冷剂的蒸发压力成为预先设定的目标蒸发压力。在该结构中，在制冷剂从液体旁通控制阀16B向压缩机11的上游侧流动的情况下，将来自液体旁通控制阀16B的制冷剂流入后的制冷剂的蒸发压力作为指标，进行向抑制回液的目标蒸发压力的控制。由此，能够提高抑制回液的可靠性。另外，作为变形例，也可以采用如下结构：对压缩机11的转速进行调节，以使得在制冷回路10A的蒸发器14的下游侧且压缩机11的上游侧的部分中的液体旁通流路16A的下游端的连接位置的上游侧的部分流过的制冷剂的蒸发压力成为预先设定的目标蒸发压力。

另一方面，例如在因急剧的负荷变动而无法通过上述那样的转速控制适当地控制蒸发压力而使排出温度变成高温的情况下，通过液体旁通控制阀16B来降低吸入到压缩机11的制冷剂的吸入温度，由此能够避免压缩机11的排出温度过度地变成高温。其中，这样的液体旁通控制阀16B的工作次数能够通过进行基于转速控制的蒸发压力的控制而得到抑制。其结果是，能够抑制回液的风险。

另外，在本实施方式中，虽然分组进行液体旁通控制阀16B的控制和压缩机11的转速及气体旁通控制阀17B的控制，但在该情况下，能够提高各控制的响应性。另一方面，也可以通过一系列的序列来进行这些控制。

(控制流体循环装置时的动作)

接着，图4是对控制装置30的动作的一例进行说明的流程图。以下，参照图4对控制装置30(加热器控制部34)的动作的一例进行说明。

图4所示的动作是在由状态判定部33判定为流体循环装置20的状态处于无负荷运转或者无负荷运转转移运转的情况下开始的。当动作开始时，首先，在步骤S101中，加热器控制部34使加热器24进行动作。

接着，在步骤S102中，加热器控制部34根据上述式(1)，计算用于使通过蒸发器14的流体的温度成为目标温度Tt的加热能力Q。

接着，在步骤S103中，加热器控制部34根据通过式(1)计算出的加热能力Q对加热器24的加热能力进行控制。具体而言，加热器24被控制为其加热能力成为加热能力Q以上。

接着，在步骤S104中，状态判定部33监视无负荷运转或者无负荷运转转移运转是否继续。这里，在无负荷运转或者无负荷运转转移运转继续的情况下，重复进行监视。另一方面，在判定为脱离了无负荷运转或者无负荷运转转移运转的情况下，在步骤S105中，加热器控制部34使加热器24停止，动作结束。

另外，脱离了无负荷运转或者无负荷运转转移运转的状态能够根据第2温度传感器26所检测的温度信息，通过检测出通过温度控制对象T之后在加热器24的上游侧流通的流体的温度成为规定的温度以上来判定。

在以上说明的本实施方式中，在从压缩机11排出并流入冷凝器12之前的制冷剂的排出温度超过阈值时，制冷装置10的控制装置30打开液体旁通控制阀16B，在排出温度为阈值以下时，制冷装置10的控制装置30关闭液体旁通控制阀16B。另外，控制装置30对压缩机11的转速进行调节，以使得在制冷回路10A的蒸发器14的下游侧且压缩机11的上游侧的部分中的液体旁通流路16A的下游端的连接位置的下游侧的部分流过的制冷剂的蒸发压力成为预先设定的目标蒸发压力。

在该情况下，在流体循环装置20所流通的流体的温度发生变动的情况下(负荷发生变动的情况下)，根据所检测的蒸发压力与目标蒸发压力的差分来判定制冷能力的过量与不足，并调节压缩机11的转速以确保适当的制冷能力。详细而言，在所检测的蒸发压力超过目标蒸发压力的情况下，判定为制冷能力不足，提高转速。在所检测的蒸发压力低于目标蒸发压力的情况下，判定为制冷能力过量，降低转速。然后，通过消除蒸发压力与目标蒸发压力的差分，控制装置30判定为确保了适当的制冷能力。并且，抑制了压力过高的制冷剂流入压缩机11而使排出温度过度地变成高温的情况以及压力较低的制冷剂流入压缩机11而使压缩比增加，其结果是排出温度过度地变成高温的情况。而且，虽然在蒸发压力低于目标蒸发压力的情况下，回液的风险提高，但通过压缩机11的转速的调节，蒸发压力被控制为目标蒸发压力，因此也能够抑制回液的风险。

另外，例如在负荷增加的情况下，可能会产生蒸发压力超过目标蒸发压力的情况。另一方面，例如在负荷降低的情况下，可能会产生蒸发压力低于目标蒸发压力的情况。

另一方面，例如在因急剧的负荷变动等而无法通过上述那样的转速控制适当地控制蒸发压力而使排出温度变成高温的情况下，通过液体旁通控制阀16B来降低吸入到压缩机11的制冷剂的吸入温度，由此能够避免压缩机11的排出温度过度地变成高温。其中，这样的液体旁通控制阀16B的工作次数能够通过进行基于转速控制的蒸发压力的控制而得到抑制。其结果是，能够抑制回液的风险。

而且，在本实施方式中，通过蒸发压力的控制和液体旁通控制阀16B的工作次数的抑制，回液的风险得到抑制，由此能够抑制储液器的容量或者能够省略储液器。而且，由此，能够抑制所使用的制冷剂的量。

另外，在本实施方式中，将来自压缩机11的制冷剂的排出温度作为指标来控制液体旁通控制阀16B的动作。在该情况下，液体旁通控制阀16B不容易在干扰的影响下进行动作，有效地抑制了频繁的动作。由此，能够实现制冷剂的使用量的抑制。目前为止，还存在以压缩机吸入温度为指标而进行液体旁通的回路，但在该结构中，吸入温度容易发生变化，也会包含干扰，因此存在频繁地进行液体旁通的倾向。因此，为了在蒸发器中进行适当的热交换(为了确保制冷能力)，有时要充分地确保制冷剂的剩余量。根据这样的结构，本实施方式的结构也容易抑制制冷剂的使用量。

因此，根据本实施方式，即使在抑制了储液器的容量的情况或未使用储液器的情况下，也能够适当地抑制制冷装置10的制冷剂的回液，并且能够在抑制所使用的制冷剂的量的同时适当地抑制吸入到压缩机11的制冷剂的温度的过度上升，并且能够进行适当的冷却动作。

另外，在本实施方式中，在判定为在流体循环装置20侧无负荷运转或者无负荷运转转移运转时，控制装置30通过加热器控制部34使加热器24进行动作。在该情况下，能够避免流体循环装置20所循环的流体在低温的状态下通过蒸发器14而使制冷装置10侧的制冷剂的蒸发不充分(即，蒸发压力降低)，其结果为，能够避免产生回液。由此，即使在抑制了储液器的容量的情况下或者不使用储液器的情况下，也能够适当地抑制制冷装置中的制冷剂的回液。其结果为，容易实现温度控制系统1的紧凑化。

(关于制冷剂的使用量)

如上所述，根据本实施方式的制冷装置10，能够在抑制所使用的制冷剂的量的同时适当地抑制吸入到压缩机11的制冷剂的温度的过度上升，并且能够进行适当的冷却动作。具体而言，本申请发明人确认了在制冷装置10的额定制冷能力为P(Kw)时，即使将制冷剂的填充量(Kg)设为0.155×P以上且0.222×P以下的情况下，也能够实施适当的运转。另外，根据本申请发明人的观点，在具有储液器和储液罐的通常的制冷装置中，在额定制冷能力为P(Kw)时，使用(1.2×P)Kg以上的制冷剂。与此相比，根据本实施方式的制冷装置10，可以说能够大幅抑制所使用的制冷剂的量。更详细而言，在额定制冷能力设为4.5(Kw)的实施方式的制冷装置10中，即使制冷剂的填充量为0.70Kg以上且1.0Kg以下，也能够实施适当的运转。具体而言，本申请发明人确认了额定制冷能力为4.5(Kw)，将制冷剂的填充量设为0.75Kg来制作上述实施方式的制冷装置10并进行了运转，但迄今为止并未产生不良情况。

另外，上述额定制冷能力根据JIS B 8621：2011来计算。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限于以上说明的实施方式，能够对上述实施方式施加各种变更。

例如，在上述实施方式的流体循环装置20中，在判定为无负荷运转或者无负荷运转转移运转时，控制装置30通过加热器控制部34使加热器24动作。也可以是代替该方式，在加热器24的下游侧流通且通过蒸发器14之前的流体的返回温度比由温度设定部31设定的目标温度小的情况下，控制装置30通过加热器控制部34使加热器24进行动作而利用加热器24对流体进行加热。即，也可以是在生成了在上述实施方式中说明的回液风险信号时，使加热器24进行动作。

在这样的变形例中，也可以是将返回温度设为Tb(℃)，将目标温度设为Tt(℃)，将流体循环装置20使流体流通的质量流量设为m(kg/s)，将流体的比热设为Cp(J/kg℃)，控制装置30的加热器控制部34根据以下的式(2)计算用于使返回温度Tb成为目标温度Tt的加热能力Q。

Q＝m×Cp×(Tt-Tb)…(2)

然后，控制装置30也可以根据通过式(2)计算出的加热能力Q对加热器的加热能力进行控制。此时，加热器控制部34将加热器24的加热能力控制为通过式(2)计算出的加热能力Q以上的加热能力。

Claims (13)

1.一种制冷装置，其具有：

制冷回路，其由压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器按照该顺序以使制冷剂循环的方式通过配管连接而成；

液体旁通回路，其具有液体旁通流路和液体旁通控制阀，该液体旁通流路从所述制冷回路中的所述冷凝器的下游侧且所述膨胀阀的上游侧的部分分支，并与所述蒸发器的下游侧且所述压缩机的上游侧的部分连接，该液体旁通控制阀设置于所述液体旁通流路，对所述液体旁通流路中的所述制冷剂的流通进行控制；以及

控制装置，其对所述压缩机的转速和所述液体旁通控制阀进行控制，

在从所述压缩机排出并流入所述冷凝器之前的所述制冷剂的排出温度超过阈值时，所述控制装置将所述液体旁通控制阀打开，在所述排出温度为所述阈值以下时，所述控制装置将所述液体旁通控制阀关闭，所述控制装置对所述压缩机的转速进行调节，以使得在所述制冷回路中的所述蒸发器的下游侧且所述压缩机的上游侧的部分中的所述液体旁通流路的下游端的连接位置的下游侧的部分流过的所述制冷剂的蒸发压力成为预先设定的目标蒸发压力。

2.根据权利要求1所述的制冷装置，其中，

所述控制装置根据所述排出温度与所述阈值的差分来调节所述液体旁通控制阀的开度。

3.根据权利要求1所述的制冷装置，其中，

该制冷装置不具备储液器。

4.根据权利要求1所述的制冷装置，其中，

在所述制冷剂的蒸发压力超过所述目标蒸发压力时，所述控制装置提高所述压缩机的转速，在所述制冷剂的蒸发压力低于所述目标蒸发压力时，所述控制装置降低所述压缩机的转速。

5.根据权利要求4所述的制冷装置，其中，

该制冷装置还具有气体旁通回路，该气体旁通回路具有气体旁通流路和气体旁通控制阀，该气体旁通流路从所述制冷回路中的所述压缩机的下游侧且所述冷凝器的上游侧的部分分支，并与所述膨胀阀的下游侧且所述蒸发器的上游侧的部分连接，该气体旁通控制阀设置于所述气体旁通流路，对所述气体旁通流路中的所述制冷剂的流通进行控制，

在所述压缩机的转速降低至下限值且所述制冷剂的蒸发压力低于所述目标蒸发压力时，所述控制装置将所述气体旁通控制阀打开以使得所述制冷剂的蒸发压力成为所述目标蒸发压力以上。

6.根据权利要求2所述的制冷装置，其中，

所述控制装置根据所述排出温度与所述阈值的差分，通过PID控制来调节所述液体旁通控制阀的开度，以使得所述制冷剂的排出温度成为所述阈值以下，并且所述控制装置通过PI控制来调节所述压缩机的转速，以使得所述制冷剂的蒸发压力成为所述目标蒸发压力。

7.根据权利要求5所述的制冷装置，其中，

所述控制装置根据所述制冷剂的蒸发压力与所述目标蒸发压力的差分来调节所述气体旁通控制阀的开度。

8.根据权利要求1所述的制冷装置，其中，

所述制冷装置的额定制冷能力为P(Kw)，所述制冷剂的填充量(Kg)为0.155×P以上且0.222×P以下。

9.根据权利要求1所述的制冷装置，其中，

所述制冷装置的额定制冷能力为4.5Kw，所述制冷剂的填充量为0.70Kg以上且1.0Kg以下。

10.一种制冷装置的控制方法，该制冷装置具有：制冷回路，其由压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器按照该顺序以使制冷剂循环的方式通过配管连接而成；以及液体旁通回路，其具有液体旁通流路和液体旁通控制阀，该液体旁通流路从所述制冷回路中的所述冷凝器的下游侧且所述膨胀阀的上游侧的部分分支，并与所述蒸发器的下游侧且所述压缩机的上游侧的部分连接，该液体旁通控制阀设置于所述液体旁通流路，对所述液体旁通流路中的所述制冷剂的流通进行控制，其中，

该制冷装置的控制方法具有如下的工序：

使所述制冷装置运转；以及

在从所述压缩机排出并流入所述冷凝器之前的所述制冷剂的排出温度超过阈值时，将所述液体旁通控制阀打开，在所述排出温度为所述阈值以下时，将所述液体旁通控制阀关闭，对所述压缩机的转速进行调节以使得在所述制冷回路中的所述蒸发器的下游侧且所述压缩机的上游侧的部分中的所述液体旁通流路的下游端的连接位置的下游侧的部分流过的所述制冷剂的蒸发压力成为预先设定的目标蒸发压力。

11.一种温度控制系统，其具有：

权利要求1所述的制冷装置；以及

流体循环装置，其使流体在所述蒸发器中进行热交换之后将所述流体输送至温度控制对象，并使通过了所述温度控制对象的所述流体在所述蒸发器中再次进行热交换，该流体循环装置在所述温度控制对象的下游侧且所述蒸发器的上游侧的位置具有加热器。

12.根据权利要求11所述的温度控制系统，其中，

所述控制装置也对所述流体循环装置进行控制，在所述流体循环装置的状态处于所述流体与所述温度控制对象不进行热交换的无负荷运转或者用于向所述无负荷运转转移的无负荷运转转移运转的情况下，使所述加热器进行动作而利用所述加热器对所述流体进行加热。

13.一种制冷装置，其具有：

制冷回路，其由压缩机、冷凝器、膨胀阀以及蒸发器按照该顺序以使制冷剂循环的方式通过配管连接而成；

液体旁通回路，其具有液体旁通流路和液体旁通控制阀，该液体旁通流路从所述制冷回路中的所述冷凝器的下游侧且所述膨胀阀的上游侧的部分分支，并与所述蒸发器的下游侧且所述压缩机的上游侧的部分连接，该液体旁通控制阀设置于所述液体旁通流路，对所述液体旁通流路中的所述制冷剂的流通进行控制；以及

控制装置，其对所述压缩机的转速和所述液体旁通控制阀进行控制，

在从所述压缩机排出并流入所述冷凝器之前的所述制冷剂的排出温度超过阈值时，所述控制装置将所述液体旁通控制阀打开，在所述排出温度为所述阈值以下时，所述控制装置将所述液体旁通控制阀关闭，所述控制装置对所述压缩机的转速进行调节，以使得在所述制冷回路中的所述蒸发器的下游侧且所述压缩机的上游侧的部分中的所述液体旁通流路的下游端的连接位置的上游侧的部分流过的所述制冷剂的蒸发压力成为预先设定的目标蒸发压力。