CN203824153U - 制冷循环装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及制冷循环装置，能够不引起振荡动作地控制从压缩机排出的制冷剂的温度，抑制性能降低、因保护装置的工作引起的异常停止。所述制冷循环装置具备：制冷剂回路，其通过制冷剂配管将压缩机（1）、四通阀、室外热交换器、膨胀阀以及室内热交换器按顺序连接而成；温度传感器（22），其检测构成所述压缩机的外壳的壳体的温度；和控制装置（31），其控制所述压缩机的容量以使室内温度成为设定温度，并且在根据由所述温度传感器检测到的所述壳体的温度的变化预测为该温度超过预先设定的上限值时，控制所述膨胀阀（4a、4b）的开度以使所述温度变为所述上限值以下。

Description

制冷循环装置

技术领域

本实用新型涉及例如对应于低GWP（全球变暖系数）而使用了R32制冷剂的制冷循环装置。

背景技术

以往的制冷循环装置对制冷剂是否使用R32制冷剂进行判断，在判断为使用了R32制冷剂时，检测压缩机吸入侧的温度与蒸发器的温度之差即过热SH，并判断该过热SH是否在0.85～0.75的范围内，当过热SH不在范围内时，控制压缩机的转速或者膨胀阀的开度，按照压缩机排出侧的制冷剂温度处于规定范围的方式进行运转控制（例如参照专利文献1）。

【专利文献1】日本特开2001－194015号公报（第5－7页，第1－3图）

以往的制冷循环装置会降低压缩机的排出温度来确保压缩机的润滑性、磨耗等可靠性，另一方面会牺牲能力而使运转效率COP降低、或者基于压缩机与膨胀阀的控制将排出温度控制成为规定范围，但存在有可能引起因R32制冷剂的温度上升特性导致的压缩机的振荡（hunting）动作这一课题。

实用新型内容

本实用新型为了解决上述那样的课题而提出，其目的在于，获得一种能够不引起振荡动作地对从压缩机排出的制冷剂的温度进行控制，来抑制性能降低、因保护装置的工作引起的异常停止的制冷循环装置。

本实用新型涉及的制冷循环装置具备：制冷剂回路，其通过制冷剂配管将压缩机、四通阀、室外热交换器、膨胀阀以及室内热交换器按顺序连接而成；温度传感器，其检测构成所述压缩机的外壳的壳体的温度；和控制装置，其控制所述压缩机的容量以使室内温度成为设定温度，并且在根据由所述温度传感器检测到的所述壳体的温度的变化预测为该温度超过预先设定的上限值时，控制所述膨胀阀的开度以使所述温度变为所述上限值以下。

在所述制冷循环装置中，所述膨胀阀具有第一膨胀阀以及第二膨胀阀，在所述第一膨胀阀与所述第二膨胀阀之间的制冷剂配管上设有贮存器，该贮存器在内部设置有将所述四通阀与所述压缩机连接起来的第一内部热交换器，在要使所述温度变为所述上限值以下时，所述控制装置根据制冷运转或者供暖运转来控制所述第一膨胀阀或者所述第二膨胀阀中任意一个的开度。

在所述制冷循环装置中，具备：第二内部热交换器，其设置在所述室外热交换器与所述贮存器之间的制冷剂配管上；和喷射回路，其构成为从所述贮存器与所述第二内部热交换器之间的制冷剂配管分支，并借助该第二内部热交换器与所述压缩机连接，在要使所述温度变为所述上限值以下时，所述控制装置根据制冷运转或者供暖运转来控制所述第一膨胀阀或者所述第二膨胀阀中任意一个的开度。

在所述制冷循环装置中，在所述制冷剂回路中循环的制冷剂使用R32。

在本实用新型中，当根据由温度传感器检测出的壳体的温度变化预测为该温度超过预先设定的上限值时，控制膨胀阀的开度以使该温度变为上限值以下。基于该构成，不需要为了抑制从压缩机排出的制冷剂的温度上升而降低压缩机的运转频率，因此能够抑制因压缩机的运转频率降低而引起的性能降低，能够消除压缩机与此相伴而引起振荡动作那样的情况，防止因保护装置的工作引起的异常停止。

附图说明

图1是表示本实用新型涉及的制冷循环装置的作为实施方式1的空调机的概略结构的制冷剂回路图。

图2是表示本实用新型涉及的制冷循环装置的作为实施方式2的空调机的概略结构的制冷剂回路图。

附图标记说明

1-压缩机，2-四通阀，3-室外热交换器，4a-第一膨胀阀，4b-第二膨胀阀，4c-第三膨胀阀，5-室内热交换器，6-贮存器，7-第一内部热交换器，8-气体管，9-液体管，10-第二内部热交换器，11-喷射回路，21、22、23、24、25、26、27、28、29-温度传感器，31-控制装置。

具体实施方式

实施方式1.

图1是表示本实用新型涉及的制冷循环装置的作为实施方式1的空调机的概略结构的制冷剂回路图。

实施方式1例如是在能够使用R410A制冷剂的空调机中使用了低GWP的R32制冷剂的方式。

该空调机如图1所示，具备：压缩机1、四通阀2、室外热交换器3、第二膨胀阀4b、贮存器（receiver）6、第一膨胀阀4a、室内热交换器5、设置在贮存器6内的第一内部热交换器7按顺序通过制冷剂配管（以下称为“气体管8、液体管9”）连接而构成的制冷剂回路；和控制装置31。压缩机1中内置有通过逆变器控制转速的马达。

压缩机1是将吸入制冷剂直接取入到压缩室来进行压缩的高压型压缩机。四通阀2是基于来自控制装置31的控制来切换制冷剂流向的四路切换阀。该四通阀2在制冷运转时，按照压缩机1的排出制冷剂流向室外热交换器3的方式切换流路，在供暖运转时，按照压缩机1的排出制冷剂流向室内热交换器5的方式切换流路。室外热交换器3在制冷运转时作为冷凝器进行工作，在供暖运转时作为蒸发器进行工作。

第一膨胀阀4a以及第二膨胀阀4b根据来自控制装置31的控制来控制开度，使液体制冷剂的压力降低。贮存器6是对在制冷剂回路中循环的剩余制冷剂进行贮存的容器。室内热交换器5在制冷运转时作为蒸发器进行工作，在供暖运转时作为冷凝器进行工作。第一内部热交换器7构成为将四通阀2与压缩机1的吸入部连接起来的气体管8的一部分被设置在贮存器6内，将经由四通阀2流入的低温气体制冷剂与存积在贮存器6内的高温液体制冷剂进行热交换。

另外，在空调机的制冷剂回路上设置有多个温度传感器21～29。温度传感器21被设置在压缩机1的排出侧配管，温度传感器22被设置在构成压缩机1的外壳的壳体，温度传感器23被设置在四通阀2与室外热交换器3之间的气体管8，温度传感器24被设置在室外热交换器3的中间部的制冷剂流路上。

并且，温度传感器25被设置在室外热交换器3与第二膨胀阀4b之间的液体管9，温度传感器26被设置在贮存器6与第一膨胀阀4a之间的液体管9，温度传感器29被设置在压缩机1的吸入侧配管。另外，温度传感器27被设置在室内热交换器5与第一膨胀阀4a之间的液体管9，温度传感器28被设置在室内热交换器5的中间部的制冷剂流路上。通过利用温度传感器24、28检测在室外热交换器3以及室内热交换器5的各中间部成为气液二相制冷剂的制冷剂温度，能够检测出高低压的制冷剂饱和温度。

控制装置31基于由多个温度传感器21～29检测的各部位的制冷剂温度、空调机运转（制冷或者供暖）等，来控制压缩机1的运转、室外热交换器3以及室内热交换器5的各送风装置（未图示）的风量、第一以及第二膨胀阀4a、4b的开度。

该控制装置31在空调机运转时每恒定时间对由温度传感器21检测的压缩机1的排出制冷剂的温度进行取样，并控制第一膨胀阀4a或者第二膨胀阀4b的开度以使取样得到的排出制冷剂的温度成为目标排出温度。其中，在制冷运转时控制第二膨胀阀4b的开度，在供暖运转时控制第一膨胀阀4a的开度。目标排出温度是基于由温度传感器24检测的室外热交换器3的制冷剂饱和温度与由温度传感器28检测的室内热交换器5的制冷剂饱和温度之间的温度差而获得的温度值。

另外，控制装置31每恒定时间对由温度传感器22检测的压缩机1的壳体温度（套壳温度）进行取样，在根据取样得到的壳体温度的变化预测为该温度超过预先设定的上限值时，控制第一膨胀阀4a或者第二膨胀阀4b的开度。此外，壳体温度也可以与压缩机1的排出制冷剂的温度在大致相同的时机取样，另外，也可以在不同的时机取样并且使壳体温度的取样间隔比排出制冷剂的温度短。

壳体温度与排出制冷剂的温度相比，由于温度上升的梯度较大，所以在根据恒定时间的壳体温度的变化预测为壳体温度达到了上限值的情况下，进行上述的控制。由于R32制冷剂与R410A制冷剂相比具有温度上升快（例如15～30K）这一特性，所以该控制在该温度上升中达不到保护制冷剂回路上的各部件不受高温影响的保护装置的工作温度值。即，上限值被设定得低于保护装置的工作温度值，保护装置不因R32制冷剂的温度上升而工作。

在如上述那样构成的实施方式1的空调机中，对制冷运转时的动作进行说明。

从压缩机1排出高温高压的气体制冷剂。该高温高压的气体制冷剂经过四通阀2进入室外热交换器3。该气体制冷剂通过室外热交换器3与外部空气热交换而成为液状制冷剂，通过经过第二膨胀阀4b而被减压、成为干度为0.1以内的高温二相制冷剂。该高温二相制冷剂进入贮存器6，被贮存器6内的流向第一内部热交换器7的低温低压的气体制冷剂冷却至饱和液体状态，从贮存器6流出。

由于室内热交换器5的入口的热函（enthalpy）因此处的冷却而变小，所以被称为所谓制冷效果的室内热交换器5的出入口的热函差变大。即，流出贮存器6的饱和液体制冷剂通过第一膨胀阀4a成为干度为0.2～0.3的低温低压的二相制冷剂而进入室内热交换器5。该低温低压的二相制冷剂通过室内热交换器5与室内空气热交换而蒸发，成为干度为0.9～1.0的低温低压的二相制冷剂，并经由四通阀2通过贮存器6内的第一内部热交换器7。此时，进入到第一内部热交换器7的高干度的低温低压的二相制冷剂与在贮存器6内流过的高温高压的二相制冷剂热交换而成为低压过热气体制冷剂，被压缩机1吸入。在该制冷运转中，制冷剂回路的循环中所产生的剩余制冷剂作为饱和液体制冷剂存积在贮存器6内。

如上所述，由于将在制冷剂循环中产生的剩余制冷剂存积到在内部设置有第一内部热交换器7的贮存器6，所以可以取消储压器，能够降低压力损失而使制冷循环的COP提高。另外，由于使贮存器6内的高温高压的二相制冷剂与流过第一内部热交换器7的低压低温的二相制冷剂热交换，所以例如在制冷时作为蒸发器的室内热交换器5的入口热函变小，被称为制冷效果的蒸发器侧的出入口的热函差变大。由此，为了获得规定能力所需要的制冷剂循环量变小，能够进一步降低压力损失，可使制冷循环的COP进一步提高。

另外，通过存在于贮存器6内的温度高的液体制冷剂与流过第一内部热交换器7的低温的制冷剂进行热交换，可提高吸入到压缩机1的制冷剂的干度。而且，能够抑制因该液体制冷剂返回而引起压缩机1内的制冷机油的浓度降低，由此保持压缩机1的可靠性。

另外，通过在制冷运转以及供暖运转中的任意运转都控制来自贮存器6的液体制冷剂的流量，能够调整压缩机1的吸入制冷剂的干度。

接下来，对该空调机在制冷运转时的控制动作进行说明。

控制装置31首先将压缩机1的容量、第一以及第二膨胀阀4a、4b的各开度设定为初期值，在经过了规定时间时，控制压缩机1的容量以使室内温度成为设定温度。

另外，控制装置31读入由温度传感器24检测的高压制冷剂的饱和温度，并读入由温度传感器25检测的室外热交换器3的出口温度。而且，控制装置31控制第二膨胀阀4b的开度，以使根据读入的高压制冷剂的饱和温度与室外热交换器3的出口温度之间的温度差而得到的室外热交换器3的出口的制冷剂过冷却度SC成为预先设定的目标值（例如10℃）。

进而，控制装置31读入由温度传感器29检测的压缩机1的吸入温度，并读入由温度传感器28检测的低压制冷剂的饱和温度。而且，控制装置31控制第一膨胀阀4a的开度，以使根据读入的压缩机1的吸入温度与低压制冷剂的饱和温度之间的温度差而得到的压缩机1的吸入的制冷剂过热度SH成为预先设定的目标值（例如10℃）。

控制装置31每恒定时间对由温度传感器21检测的压缩机1的排出制冷剂的温度进行取样，并控制第二膨胀阀4b的开度以使该排出制冷剂的温度成为目标排出温度。另外，控制装置31每恒定时间对由温度传感器22检测的压缩机1的壳体温度进行取样，在根据该壳体温度的变化预测为该温度超过预先设定的上限值时，控制第二膨胀阀4b的开度以使壳体温度成为上限值以下。其中，在供暖运转时，当要使壳体温度变为上限值以下时，控制第一膨胀阀4a的开度。

这样，控制第一膨胀阀4a或者第二膨胀阀4b的开度以使压缩机1的壳体温度成为比保护装置的工作温度值低的上限值以下。基于该构成，不需要为了抑制压缩机1的排出制冷剂的温度上升而降低压缩机1的运转频率，因此，能够抑制因压缩机的运转频率降低引起的性能降低，能够消除压缩机与此相伴而引起振荡动作那样的情况，防止因保护装置的工作引起的异常停止。

实施方式2.

图2是表示本实用新型涉及的制冷循环装置的作为实施方式2的空调机的概略结构的制冷剂回路图。其中，对与图1中说明的实施方式1相同的部分赋予了相同的附图标记。

实施方式2涉及的空调机构成为对实施方式1的空调机附加了第二内部热交换器10和喷射（injection）回路11，并使用低GWP的R32作为制冷剂。其中，压缩机1与实施方式1同样地内置有被逆变器控制转速的马达。

第二内部热交换器10被设在第二膨胀阀4b与贮存器6之间。喷射回路11构成为从贮存器6与第二内部热交换器10之间的液体管9分支，并经由第三膨胀阀4c以及第二内部热交换器10与压缩机1的压缩室连接。第三膨胀阀4c是喷射用的减压装置。

实施方式2中的控制装置31每恒定时间对由温度传感器21检测的压缩机1的排出温度进行取样，并控制第三膨胀阀4c的开度以使该排出温度成为目标排出温度。其中，该情况下，在制冷运转时或者供暖运转时的任意情况下，都控制第三膨胀阀4c的开度。

另外，控制装置31每恒定时间对由温度传感器22检测的压缩机1的壳体温度进行取样，在根据该壳体温度的变化预测为该温度超过预先设定的上限值时，控制第一膨胀阀4a或者第二膨胀阀4b的开度以使壳体温度变为上限值以下。

在如上述那样构成的实施方式2的空调机中，对供暖运转时的动作进行说明。

从压缩机1排出高温高压的气体制冷剂。该高温高压的气体制冷剂经过四通阀2流入气体管8，进入到室内热交换器5。该高温高压的气体制冷剂在室内热交换器5中一边放热一边冷凝液化而成为高压低温的液体制冷剂。此时，通过将从制冷剂释放出的热赋予给负载侧的空气、水等负载侧介质来对室内进行供暖。流出室内热交换器5的低温高压的液体制冷剂流入液体管9并在被第一膨胀阀4a稍微减压之后，流入贮存器6，通过贮存器6内的第一内部热交换器7对吸入至压缩机1的低温的气体制冷剂赋予热而被冷却。

而且，流出贮存器6的液体制冷剂的一部分流入喷射回路11，被第三膨胀阀4c减压至中间压而成为低温的二相制冷剂，剩余的液体制冷剂进入第二内部热交换器10。经过第二内部热交换器10的高压液体制冷剂与喷射回路11的通过了第三膨胀阀4c后的二相制冷剂热交换而被进一步冷却。

然后，通过了第二内部热交换器10的液体制冷剂被第二膨胀阀4b减压至低压而成为二相制冷剂。该二相制冷剂流入室外热交换器3而被吸热，成为低温低压的气体制冷剂。该气体制冷剂经由四通阀2通过第一内部热交换器7与高压的液体制冷剂热交换而被加热，并被吸入至压缩机1。

另一方面，喷射回路11的被第三膨胀阀4c减压而成为低温的二相制冷剂通过第二内部热交换器10与高压液体制冷剂热交换而被加热，并喷射到压缩机1。在压缩机1的内部，所吸入的气体制冷剂被压缩至中间压，在被加热之后与被喷射的制冷剂合流，在温度降低之后被压缩至高压而成为高温高压的气体制冷剂，然后被排出。

贮存器6内的热交换主要通过气液二相制冷剂中的气体制冷剂与吸入配管接触而冷凝液化来进行热交换。因此，滞留于贮存器6内的液体制冷剂量越少则气体制冷剂与吸入配管接触的面积越大，热交换量越增加。相反，如果滞留于贮存器6内的液体制冷剂的量多，则气体制冷剂与吸入配管接触的面积变小，热交换量减少。

该空调机中的制冷剂回路的结构成为将从作为冷凝器的室内热交换器5出去之后被减压至中间压的制冷剂中的气体制冷剂喷射到压缩机1的所谓气体喷射回路。通过进行气体喷射，从压缩机1排出的制冷剂流量增加，从压缩机1排出的制冷剂流量＝由压缩机1吸入的制冷剂流量＋被喷射的制冷剂流量。因此，由于流向作为冷凝器的室内热交换器5的制冷剂流量增加，所以在供暖运转的情况下供暖能力增加。

如上所述，通过由喷射回路抑制因供暖低温时的低压降低引起的制冷剂循环量的降低，另外由第二内部热交换器10提高喷射制冷剂的干度，由此可抑制压缩机的电力增加。因此，能够在抑制供暖低温时的能力降低的同时实现效率良好的运转。

接下来，对该空调机在供暖运转时的控制动作进行说明。

控制装置31首先将压缩机1的容量、第一以及第二膨胀阀4a、4b的各开度设定为初期值，在经过了规定时间时控制压缩机1的容量以使室内温度成为设定温度。

另外，控制装置31读入由温度传感器28检测的高压制冷剂的饱和温度，并读入由温度传感器27检测的室内热交换器5的出口温度。而且，控制装置31控制第一膨胀阀4a的开度，以使根据读入的高压制冷剂的饱和温度与室内热交换器5的出口温度之间的温度差而得到的室内热交换器5的出口的制冷剂过冷却度SC成为预先设定的目标值（例如10℃）。

接下来，控制装置31读入由温度传感器29检测的压缩机1的吸入温度，并读入由温度传感器24检测的低压制冷剂的饱和温度。而且，控制装置31控制第二膨胀阀4b的开度，以使根据读入的压缩机1的吸入温度与低压制冷剂的饱和温度之间的温度差而得到的压缩机1的吸入的制冷剂过热度SH成为预先设定的目标值（例如10℃）。

控制装置31每恒定时间对由温度传感器21检测的压缩机1的排出温度进行取样，并控制第三膨胀阀4c的开度以使该排出温度成为目标排出温度。另外，控制装置31每恒定时间对由温度传感器22检测的压缩机1的壳体温度进行取样，当根据该壳体温度的变化预测为该温度超过预先设定的上限值时，控制第一膨胀阀4a的开度以使壳体温度变为上限值以下。其中，在制冷运转时，当根据壳体温度的变化预测为该温度超过预先设定的上限值时，控制第二膨胀阀4b的开度。

这样，控制第一膨胀阀4a或者第二膨胀阀4b的开度以使压缩机1的壳体温度成为比保护装置的工作温度值低的上限值以下。基于该构成，不需要为了抑制压缩机1的排出制冷剂的温度上升而降低压缩机1的运转频率，因此，能够抑制因压缩机的运转频率降低引起的性能降低，能够消除压缩机与此相伴而引起振荡动作那样的情况，防止因保护装置的工作引起的异常停止。

Claims (4)

1.一种制冷循环装置，其特征在于，具备： 

制冷剂回路，其通过制冷剂配管将压缩机、四通阀、室外热交换器、膨胀阀以及室内热交换器按顺序连接而成； 

温度传感器，其检测构成所述压缩机的外壳的壳体的温度；和 

控制装置，其控制所述压缩机的容量以使室内温度成为设定温度，并且在根据由所述温度传感器检测到的所述壳体的温度的变化预测为该温度超过预先设定的上限值时，控制所述膨胀阀的开度以使所述温度变为所述上限值以下 。 

2.根据权利要求1所述的制冷循环装置，其特征在于， 

所述膨胀阀具有第一膨胀阀以及第二膨胀阀， 

在所述第一膨胀阀与所述第二膨胀阀之间的制冷剂配管上设有贮存器，该贮存器在内部设置有将所述四通阀与所述压缩机连接起来的第一内部热交换器， 

在要使所述温度变为所述上限值以下时，所述控制装置根据制冷运转或者供暖运转来控制所述第一膨胀阀或者所述第二膨胀阀中任意一个的开度。 

3.根据权利要求2所述的制冷循环装置，其特征在于，具备： 

第二内部热交换器，其设置在所述室外热交换器与所述贮存器之间的制冷剂配管上；和 

喷射回路，其构成为从所述贮存器与所述第二内部热交换器之间的制冷剂配管分支，并借助该第二内部热交换器与所述压缩机连接， 

在要使所述温度变为所述上限值以下时，所述控制装置根据制冷运转或者供暖运转来控制所述第一膨胀阀或者所述第二膨胀阀中任意一个的开度。 

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的制冷循环装置，其特征在于， 

在所述制冷剂回路中循环的制冷剂使用R32。