DE112021007498T5

DE112021007498T5 - Außeneinheit für eine Kühlvorrichtung und Kühlvorrichtung einschließlich derselben

Info

Publication number: DE112021007498T5
Application number: DE112021007498.9T
Authority: DE
Inventors: Hiroya Iuchi; Takanori Yashiro; Nobuya Ishihara; Makoto Egami
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2021-04-12
Filing date: 2021-04-12
Publication date: 2024-01-25
Also published as: JPWO2022219666A1; WO2022219666A1

Abstract

Eine Außeneinheit (101) umfasst einen ersten Kompressor (1), einen zweiten Wärmetauscher (20), einen Akkumulator (9) und ein Vierwegeventil (7). Im Kühlmodus strömt das erste Kühlmittel der Reihe nach durch einen ersten Kompressor (1), einen zweiten Wärmetauscher (20), ein erstes Expansionsventil (3), einen ersten Wärmetauscher (10), einen Akkumulator (9) und einen ersten Kompressor (1). Im Abtaumodus strömt das erste Kühlmittel der Reihe nach durch den ersten Kompressor (1), den ersten Wärmetauscher (10), das erste Expansionsventil (3), den zweiten Wärmetauscher (20), den Akkumulator (9) und den ersten Kompressor (1). Die Außeneinheit (101) umfasst ferner ein Einstellmechanismus (11) zum Speisen des ersten Kühlmittels in einem flüssigen Zustand an den Akkumulator (9), wenn sie im Abtaumodus betrieben wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Außeneinheit für eine Kühlvorrichtung und eine Kühlvorrichtung einschließlich der Außeneinheit.
TECHNOLOGISCHER HINTERGRUND
Eine Kühlvorrichtung weist einen Abtaumodus zum Abschmelzen von Frost auf, der an einem Wärmetauscher haftet. Als Abtauverfahren ist ein Abtauverfahren mit umgekehrtem Heißgas bekannt, bei dem zum Beispiel eine Zirkulationsrichtung eines Kühlmittels durch ein Vierwegeventil so umgeschaltet wird, dass ein Gas mit hoher Temperatur von einem Kompressor an einen Wärmetauscher gesendet wird, der normalerweise als Verdampfer arbeitet.
Die WO 2020/161803 A (PTL 1) offenbart eine Kühlvorrichtung, die in einem niedertemperaturseitigen Kreislauf eines Zweistufenkreislaufs ein Abtauen mittels eines Abtauverfahrens mit umgekehrtem Heißgas durchführt.
ZITATSLISTE
PATENTLITERATUR
PTL 1: WO 2020/161803 A
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Bei einem Abtauverfahren mit umgekehrtem Heißgas wird ein Wärmetauscher einer Außeneinheit als Verdampfer eines niedertemperaturseitigen Kreislaufs verwendet. Wenn eine Temperatur einer Außenluft hoch ist, nimmt eine Differenz von Temperaturen zwischen einem Kühlmittel, das durch den Wärmetauscher auf der Außeneinheitsseite strömt, und der Außenluft zu. Zu dieser Zeit, falls der Wärmetauscher auf der Außeneinheitsseite als Verdampfer zum Abtauen verwendet wird, könnte der Verdampfer übermäßig Wärme tauschen. Wenn ein Grad eines Wärmeaustauschs in dem Verdampfer übermäßig wird, nimmt die Temperatur des Kühlmittels zu, das an den Kompressor geliefert wird. Wenn die Temperatur des Kühlmittels, das an den Kompressor geliefert wird, ansteigt, könnte der Kompressor außerhalb des Referenzbetriebsbereichs arbeiten.
Die vorliegende Offenbarung wurde getätigt, um das oben genannte Problem zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Außeneinheit für eine Kühlvorrichtung und eine Kühlvorrichtung vorzusehen, die beide dazu in der Lage sind, einen Anstieg einer Temperatur eines Kühlmittels, das an einen Kompressor geliefert wird, während eines Abtaubetriebs zu unterdrücken.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Außeneinheit für eine Kühlvorrichtung, die einen Kühlmodus und einen Abtaumodus aufweist. Die Außeneinheit umfasst: einen ersten Kompressor und einen zweiten Wärmetauscher, der mit einer Inneneinheit verbunden ist, die ein erstes Expansionsventil und einen ersten Wärmetauscher umfasst, so dass ein erstes Kühlmittel zirkuliert; einen Akkumulator, der auf einer Seite eines Ansauganschlusses des ersten Kompressors angeordnet ist; und ein Vierwegeventil zum Umschalten eines Verbindungsziels eines Auslassanschlusses des ersten Kompressors und eines Verbindungsziels des Ansauganschlusses des ersten Kompressors, so dass eine Strömungsrichtung des ersten Kühlmittels zwischen dem Kühlmodus und dem Abtaumodus unterschiedlich ist. Im Kühlmodus strömt das erste Kühlmittel der Reihen nach durch den ersten Kompressor, den zweiten Wärmetauscher, das erste Expansionsventil, den ersten Wärmetauscher, den Akkumulator und den ersten Kompressor. Im Abtaumodus strömt das erste Kühlmittel der Reihe nach durch den ersten Kompressor, den ersten Wärmetauscher, das erste Expansionsventil, den zweiten Wärmetauscher, den Akkumulator und den ersten Kompressor. Die Außeneinheit umfasst ferner einen Einstellmechanismus, um das erste Kühlmittel in einem flüssigen Zustand an den Akkumulator zu liefern, wenn im Abtaumodus gearbeitet wird.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, eine Außeneinheit für eine Kühlvorrichtung und eine Kühlvorrichtung vorzusehen, die beide dazu in der Lage sind, einen Anstieg einer Temperatur eines Kühlmittels, das an einen Kompressor gespeist wird, während eines Abtaubetriebs zu unterdrücken.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 stellt ein Diagramm dar, das eine Konfiguration einer Kühlvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht.
2 stellt ein Diagramm dar, das eine Strömung eines Kühlmittels in einem Abtaumodus der Kühlvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
3 stellt ein Diagramm dar, das eine Konfiguration einer Steuervorrichtung veranschaulicht, die die Kühlvorrichtung steuert.
4 stellt ein Diagramm dar, das eine Konfiguration eines Akkumulators veranschaulicht.
5 stellt ein Diagramm dar, das ein modifiziertes Beispiel der Konfiguration des Akkumulators veranschaulicht.
6 stellt ein Flussdiagramm zum Beschreiben einer Steuerung dar, die durch die Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform ausgeführt wird.
7 stellt ein Diagramm dar, das eine Konfiguration einer Kühlvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
8 stellt ein Diagramm dar, das eine Strömung eines Kühlmittels in einem Abtaumodus der Kühlvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. Nachfolgend werden eine Vielzahl von Ausführungsformen beschrieben werden, aber es ist vom Beginn der Anmeldung an geplant, dass Konfigurationen, die bei den Ausführungsformen beschrieben sind, auf eine geeignete Weise kombiniert werden. Die gleichen oder entsprechende Teile in den Zeichnungen werden durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und deren Beschreibung wird nicht wiederholt werden.
Erste Ausführungsform
1 stellt ein Diagramm dar, das eine Konfiguration einer Kühlvorrichtung 100 gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht. Insbesondere veranschaulicht 1 eine Strömung eines Kühlmittels in einem Kühlmodus einer Kühlvorrichtung 100. 2 stellt ein Diagramm dar, das die Strömung des Kühlmittels in einem Abtaumodus einer Kühlvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
Eine Kühlvorrichtung 100 kann einen Betriebsmodus zwischen dem Kühlmodus und dem Abtaumodus umschalten. Nachfolgend werden die Konfiguration und der Betriebsmodus einer Kühlvorrichtung 100 unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben werden.
Eine Kühlvorrichtung 100 umfasst eine Außeneinheit 101 und eine Inneneinheit 102. Eine Außeneinheit 101 und eine Inneneinheit 102 sind durch Rohre bzw. Leitungen 26 und 27 miteinander verbunden. Ein erstes Kühlmittel zirkuliert zwischen einer Außeneinheit 101 und einer Inneneinheit 102. Das erste Kühlmittel ist zum Beispiel CO₂.
Nachfolgend das erste Kühlmittel wird bei der Beschreibung der ersten Ausführungsform einfach als Kühlmittel bezeichnet. Falls es notwendig ist, wird ein vergastes erstes Kühlmittel als Kühlmittel im gasförmigen Zustand bezeichnet und ein verflüssigtes erstes Kühlmittel wird als ein Kühlmittel im flüssigen Zustand bezeichnet. In einem Fall, wo es nicht notwendig ist, sich darauf zu beziehen, ob der Zustand des ersten Kühlmittels der gasförmige Zustand oder der flüssige Zustand ist, wird einfach der Begriff Kühlmittel verwendet.
Eine Inneneinheit 102 umfasst ein erstes Expansionsventil 3 und einen ersten Wärmetauscher 10. Ein erstes Expansionsventil 3 und ein erster Wärmetauscher 10 sind in Reihe verbunden. Ein erstes Expansionsventil 3 ist zum Beispiel ein Temperaturexpansionsventil, das basierend auf der Temperatur eines Auslasses für das Kühlmittel des ersten Wärmetauschers 10 gesteuert wird.
Eine Außeneinheit 101 umfasst einen ersten Kompressor 1, ein Vierwegeventil 7, einen Akkumulator 9, einen Einstellmechanismus 11, einen zweiten Wärmetauscher 20, eine Steuervorrichtung 50 und einen Temperatursensor 61. Ein Einstellmechanismus 11 umfasst eine Flüssigkeitsaufnahme 8, Kühlmittelauslassströmungspfade 34 und 35 und ein Strömungsregulierventil 45.
Ein erster Kompressor 1 und ein zweiter Wärmetauscher 20 sind mit einer Inneneinheit 102 derart verbunden, dass das dazwischen Kühlmittel zirkuliert.
Nachfolgend wird das Kühlmittel im gasförmigen Zustand als ein Gaskühlmittel bezeichnet, und das Kühlmittel im flüssigen Zustand wird als flüssiges Kühlmittel bezeichnet. In einem Fall, wo es nicht notwendig ist, sich darauf zu beziehen, ob der Zustand des Kühlmittels der gasförmige Zustand oder der flüssige Zustand ist, wird einfach der Begriff Kühlmittel verwendet.
Ein Temperatursensor 61 misst eine Temperatur einer Außenluft, die Wärme mit dem Kühlmittel des zweiten Wärmetauschers 20 tauscht. Ein Temperatursensor 61 gibt ein Messergebnis an eine Steuervorrichtung 50 aus.
Ein Vierwegeventil 7 schaltet ein Verbindungsziel eines Auslassanschlusses des ersten Kompressors 1 und ein Verbindungsziel eines Ansauganschlusses des ersten Kompressors 1 derart um, dass eine Strömungsrichtung des ersten Kühlmittels zwischen dem Kühlmodus und dem Abtaumodus unterschiedlich ist. Im Kühlmodus strömt das Kühlmittel in einer Richtung, die durch Pfeile in 1 angegeben ist. Im Abtaumodus strömt das Kühlmittel in einer Richtung, die durch Pfeile in 2 angegeben ist.
Wie in 1 veranschaulicht, strömt das Kühlmittel im Kühlmodus der Reihe nach durch einen ersten Kompressor 1, einen zweiten Wärmetauscher 20, ein erstes Expansionsventil 3, einen ersten Wärmetauscher 10, einen Akkumulator 9 und einen ersten Kompressor 1. Zu dieser Zeit ist die Auslassseite des ersten Kompressors 1 mit einem zweiten Wärmetauscher 20 verbunden, und eine Ansaugseite des ersten Kompressors 1 ist mit einem ersten Wärmetauscher 10 durch ein Vierwegeventil 7 verbunden.
Wie in 2 veranschaulicht, strömt das Kühlmittel im Abtaumodus der Reihe nach durch einen ersten Kompressor 1, einen ersten Wärmetauscher 10, ein erstes Expansionsventil 3, einen zweiten Wärmetauscher 20, einen Akkumulator 9 und einen ersten Kompressor 1. Zu dieser Zeit ist eine Auslassseite des ersten Kompressors 1 mit einem ersten Wärmetauscher 10 verbunden, und eine Ansaugseite des ersten Kompressors 1 ist mit einem zweiten Wärmetauscher 20 durch ein Vierwegeventil 7 verbunden.
Ein Einstellmechanismus 11 stellt eine Menge des Kühlmittels ein, das durch eine Außeneinheit 101 und eine Inneneinheit 102 zirkuliert. Ein Einstellmechanismus 11 speichert eine überschüssige Menge eines flüssigen Kühlmittels in einer Flüssigkeitsaufnahme 8 im Kühlmodus. Eine Flüssigkeitsaufnahme 8 ist zwischen einem zweiten Wärmetauscher 20 und einem ersten Expansionsventil 3 angeordnet. Eine Flüssigkeitsaufnahme 8 umfasst einen Einlass, durch welchen das Kühlmittel aus dem zweiten Wärmetauscher 20 strömt, und einen Auslass, durch welchen das Kühlmittel in Richtung eines ersten Expansionsventils 3 ausgelassen wird.
Ein Einstellmechanismus 11 weist eine Funktion eines Zuführens bzw. Speisens des Kühlmittels im flüssigen Zustand, das in einer Flüssigkeitsaufnahme 8 gespeichert ist, an einen Akkumulator 9 durch Kühlmittelauslassströmungspfade 34 und 35 auf, bevor der Betriebsmodus in den Abtaumodus umgeschaltet wird.
Ein Akkumulator 9 ist auf einer Seite des Ansauganschlusses eines ersten Kompressors 1 angeordnet. Ein Akkumulator 9 ist mit einem Vierwegeventil 7 durch einen Strömungspfad 28 verbunden. Ein Akkumulator 9 ist mit einem Auslass einer Flüssigkeitsaufnahme 8 durch Kühlmittelauslassströmungspfade 34 und 35 verbunden. Kühlmittelauslassströmungspfade 34 und 35 sind mit einem Strömungsregulierventil 45 versehen. Ein Strömungsregulierventil 45 ist zum Beispiel ein elektromagnetisches Ventil oder ein elektronisches Expansionsventil.
Im Abtaumodus speist ein Einstellmechanismus 11 das Kühlmittel im flüssigen Zustand an einen Akkumulator 9, indem ein Strömungsregulierventil 45 geöffnet wird. Ein Strömungsregulierventil bzw. Durchflussregulierungsventil 45 stellt eine Strömungsrate bzw. Durchflussmenge des Kühlmittels im flüssigen Zustand ein, das durch Kühlmittelauslassströmungspfade 34 und 35 strömt.
Eine Außeneinheit 101 umfasst Umgehungsströmungspfade 36 und 37. Wie in 2 veranschaulicht, sind Umgehungsströmungspfade 36 und 37 Strömungspfade, die das Kühlmittel im Abtaumodus von einem ersten Expansionsventil 3 zu einem zweiten Wärmetauscher 20 strömen lassen, ohne durch eine Flüssigkeitsaufnahme 8 zu verlaufen.
Umgehungsströmungspfade 36 und 37 verbinden einen ersten Verbindungspunkt a zwischen dem Auslass einer Flüssigkeitsaufnahme 8 und einem ersten Expansionsventil 3 mit einem zweiten Verbindungspunkt b zwischen einem zweiten Wärmetauscher 20 und dem Einlass einer Flüssigkeitsaufnahme 8. Wie in 2 veranschaulicht, lassen Umgehungsströmungspfade 36 und 37 das Kühlmittel im Abtaumodus von einem ersten Expansionsventil 3 zu einem zweiten Wärmetauscher 20 strömen, wobei eine Flüssigkeitsaufnahme 8 umgangen wird. Ein zweites Expansionsventil 46 ist zwischen Umgehungsströmungspfaden 36 und Umgehungsströmungspfaden 37 vorgesehen.
Eine Außeneinheit 101 ist mit einer Vielzahl von Rückschlagventilen versehen, die das Kühlmittel am Strömen in einer Richtung beschränken bzw. einschränken.
Ein erstes Rückschlagventil 41 ist zwischen einem ersten Verbindungspunkt a und dem Auslass einer Flüssigkeitsaufnahme 8 angeordnet. Ein erstes Rückschlagventil 41 beschränkt die Strömungsrichtung des Kühlmittels von dem Auslass einer Flüssigkeitsaufnahme 8 zu einem ersten Verbindungspunkt a.
Ein zweites Rückschlagventil 42 ist zwischen Umgehungsströmungspfaden 36 und 37 angeordnet. Ein zweites Rückschlagventil 42 beschränkt die Strömungsrichtung des Kühlmittels von einem ersten Verbindungspunkt a zu einem zweiten Verbindungspunkt b. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass ein zweites Rückschlagventil 42 die Kühlmittelströmungsrichtung von einem zweiten Expansionsventil 46 zu einem zweiten Wärmetauscher 20 beschränkt.
Ein drittes Rückschlagventil 43 ist zwischen einem zweiten Verbindungspunkt b und dem Einlass einer Flüssigkeitsaufnahme 8 angeordnet. Ein drittes Rückschlagventil 43 beschränkt die Strömungsrichtung des Kühlmittels von einem zweiten Verbindungspunkt b in eine Flüssigkeitsaufnahme 8.
Durch ein Umschalten eines Vierwegeventils 7 aus dem in 2 gezeigten Zustand in den in 1 gezeigten Zustand wird der Betriebsmodus aus dem Abtaumodus in den Kühlmodus umgeschaltet. Im Kühlmodus hindert ein zweites Rückschlagventil 42 das Kühlmittel, das durch einen zweiten Wärmetauscher 20 gelaufen ist, daran, von einem zweiten Verbindungspunkt b zu Umgehungsströmungspfaden 37 zu strömen. Wie durch die Pfeile in 1 angegeben, strömt das Kühlmittel, das durch einen zweiten Wärmetauscher 20 gelaufen ist, deshalb in Richtung einer Flüssigkeitsaufnahme 8 über ein drittes Rückschlagventil 43.
Im Kühlmodus arbeitet ein erster Wärmetauscher 10 als Verdampfer und ein zweiter Wärmetauscher 20 arbeitet als Kondensator. Im Ergebnis wird ein Raum gekühlt, in welchem eine Inneneinheit 102 angeordnet ist.
Durch ein Umschalten eines Vierwegeventils 7 aus dem in 1 gezeigten Zustand in dem in 2 gezeigten Zustand wird der Betriebsmodus aus dem Kühlmodus in den Abtaumodus umgeschaltet. Im Abtaumodus hindert ein erstes Rückschlagventil 41 das Kühlmittel, das durch ein erstes Expansionsventil 3 gelaufen ist, daran, von einem ersten Verbindungspunkt a zu einer Flüssigkeitsaufnahme 8 zu strömen. Wie durch Pfeile in 2 angegeben, strömt das Kühlmittel, das durch ein erstes Expansionsventil 3 gegangen ist, deshalb in Richtung von Umgehungsströmungspfaden 36 und 37 in einen zweiten Wärmetauscher 20 über ein zweites Rückschlagventil 42.
Im Abtaumodus arbeitet ein erster Wärmetauscher 10 als ein Kondensator, und ein zweiter Wärmetauscher 20 arbeitet als Verdampfer. Im Ergebnis wird Frost entfernt, der an einem ersten Wärmetauscher 10 auf einer Seite einer Inneneinheit 102 haftet. Zu dieser Zeit muss ein zweiter Wärmetauscher 20, der als Verdampfer auf der Seite einer Außeneinheit 101 arbeitet, das Kühlmittel verdampfen, indem Wärme zwischen dem Kühlmittel und einer Außenluft getauscht wird.
Wenn die Temperatur der Außenluft hoch ist, nimmt eine Differenz zwischen der Temperatur der Außenluft und der Temperatur des Kühlmittels in einem zweiten Wärmetauscher 20 zu, und ein zweiter Wärmetauscher 20 könnte übermäßig Wärme tauschen. Wenn ein Grad eines Wärmeaustauschs eines zweiten Wärmetauschers 20 übermäßig wird, nimmt eine Temperatur des Kühlmittels im gasförmigen Zustand zu, das einem ersten Kompressor 1 zugeführt wird. Wenn die Temperatur des Kühlmittels im gasförmigen Zustand, das an den Kompressor gespeist wird, zunimmt, könnte ein Betriebsbereich des ersten Kompressors 1 von einem Referenzbereich abweichen. In diesem Fall könnte der Betrieb eines ersten Kompressors 1 automatisch gestoppt werden, um einen ersten Kompressor 1 zu schützen. Wenn ein erster Kompressor 1 in der Mitte des Abtaumodus stoppt, besteht eine Möglichkeit, dass ein erster Wärmetauscher 10 nicht ausreichend abgetaut werden kann.
Deshalb ist es im Abtaumodus wichtig, eine Steuerung so durchzuführen, dass die Temperatur des Kühlmittels im gasförmigen Zustand, das an einen ersten Kompressor 1 gespeist wird, nicht übermäßig hoch wird. Somit kann bei der vorliegenden Ausführungsform das Kühlmittel im flüssigen Zustand, das in einem Akkumulator 9 gespeichert wird, verwendet werden, um das Kühlmittel im gasförmigen Zustand zu kühlen, das von einem zweiten Wärmetauscher 20 zu einem ersten Kompressor 1 strömt. Insbesondere wird bei der vorliegenden Ausführungsform das Kühlmittel im flüssigen Zustand von einer Flüssigkeitsaufnahme 8 zu einem Akkumulator 9 vor einem Abtauen bewegt, so dass eine ausreichende Menge eines Kühlmittels im flüssigen Zustand in einem Akkumulator 9 gesichert ist.
Im Kühlmodus wird eine überschüssige Menge eines Kühlmittels auf eine geeignete Weise in einer Flüssigkeitsaufnahme 8 gespeichert. Deshalb ist, wenn der Betriebsmodus aus dem Kühlmodus in den Abtaumodus umgeschaltet wird, das Kühlmittel im flüssigen Zustand in einer ausreichenden Menge in einer Flüssigkeitsaufnahme 8 gespeichert. Deshalb wird, wenn zum Beispiel die Temperatur der Außenluft hoch ist und wenn ein Strömungsregulierventil 45 vor einem Abtauen geöffnet ist, das Kühlmittel im flüssigen Zustand von einer Flüssigkeitsaufnahme 8 in einem Akkumulator 9 gespeist. Da ein erstes Rückschlagventil 41 zwischen dem Auslass einer Flüssigkeitsaufnahme 8 und einem ersten Verbindungspunkt a vorgesehen ist, wird das Kühlmittel, wenn ein Strömungsregulierventil 45 im Abtaumodus geöffnet ist, daran gehindert, von einem ersten Expansionsventil 3 in eine Flüssigkeitsaufnahme 8 zu strömen.
Im Abtaumodus tauscht das Kühlmittel im gasförmigen Zustand, das von einem zweiten Wärmetauscher 20 über ein Vierwegeventil 7 in einen Akkumulator 9 strömt, Wärme mit dem zu kühlenden Kühlmittel im flüssigen Zustand der ausreichenden Menge in einem Akkumulator 9 aus, und wird dann in einen ersten Kompressor 1 gesaugt. Deshalb ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, ein Abtauen effektiv durchzuführen, selbst wenn die Temperatur der Außenluft hoch ist.
3 stellt ein Diagramm dar, das eine Konfiguration einer Steuervorrichtung 50 veranschaulicht, die eine Kühlvorrichtung 100 steuert. Die Steuervorrichtung 50 umfasst einen Prozessor 51, einen Speicher 52, eine Kommunikationsschnittstelle (nicht veranschaulicht) und dergleichen. Ein Prozessor 51 steuert Betriebsfrequenzen eines ersten Kompressors 1, eine Verbindung eines Vierwegeventils 7 und dergleichen in Übereinstimmung mit Daten, die in einem Speicher 52 gespeichert sind, und mit einer Information, die über die Kommunikationsschnittstelle erhalten wird.
Ein Speicher 52 umfasst zum Beispiel einen Festwertspeicher (ROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM) und einen Flash-Speicher. Der Flash-Speicher speichert ein Betriebssystem, ein Anwendungsprogramm und verschiedene Arten von Daten. Eine Steuervorrichtung 50, die in 1 veranschaulicht ist, wird durch einen Prozessor 51 implementiert, der das Betriebssystem und das Anwendungsprogramm ausführt, die in einem Speicher 52 gespeichert sind. Wenn das Anwendungsprogramm ausgeführt wird, bezieht sich ein Prozessor 51 auf verschiedene Arten von Daten, die in einem Speicher 52 gespeichert sind.
Eine Steuervorrichtung 50 spezifiziert die Temperatur der Außenluft basierend auf dem Messergebnis eines Temperatursensors 61. Wenn der Betriebsmodus aus dem Kühlmodus in den Abtaumodus umgeschaltet wird, öffnet eine Steuervorrichtung 50 ein Strömungsregulierventil 45 gemäß der Temperatur der Außenluft, um einen Akkumulator 9 wieder mit dem Kühlmittel im flüssigen Zustand aufzufüllen.
4 stellt ein Diagramm dar, das eine Konfiguration eines Akkumulators 9 veranschaulicht. Zwei Rohre, einschließlich eines Rohrs 91 und eines Rohrs 92, sind mit einem Akkumulator 9 verbunden. Ein Rohr 91 verbindet einen Akkumulator 9 mit einem Ansauganschluss eines ersten Kompressors 1. Ein Rohr 92 zweigt vom Akkumulator 9 in Richtung eines Vierwegeventils 7 und in Richtung einer Flüssigkeitsaufnahme 8 ab. Ein Rohr 92 bildet einen Teil eines Strömungspfads 28 und eines Kühlmittelauslassströmungspfads 35, die in 1 veranschaulicht sind.
Wenn ein Einstellmechanismus 11 ein Strömungsregulierventil 45 öffnet, strömt das Kühlmittel im flüssigen Zustand von einer Flüssigkeitsaufnahme 8 durch ein Rohr 92 in einen Akkumulator 9. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird Kühlmittel im flüssigen Zustand auf diese Weise von einer Flüssigkeitsaufnahme 8 an einen Akkumulator 9 für den Abtaumodus gespeist. Deshalb ist das Kühlmittel im flüssigen Zustand im Abtaumodus in der ausreichenden Menge in einem Akkumulator 9 gesichert.
Das Kühlmittel im gasförmigen Zustand, das aus einem zweiten Wärmetauscher 20 im Abtaumodus ausgegeben wird, strömt aus einem Vierwegeventil 7 durch ein Rohr 92 in einen Akkumulator 9. Das Kühlmittel im gasförmigen Zustand, das in einen Akkumulator 9 strömt, strömt durch ein Rohr 91 zu einem ersten Kompressor 1 wegen eines Drucks in einem Akkumulator 9.
Wie in 4 veranschaulicht, ist ein Rohr 91 U-förmig innerhalb eines Akkumulators 9 gebogen. Konkreter bedeutet dies, dass ein Teil eines Rohrs 91 aufwärts gebogen ist, wenn es in einen Akkumulator 9 eingeführt ist. Ferner ist ein Loch 300 in einem Rohr 91 innerhalb eines Akkumulators 9 in einer Position unterhalb einer Spitze eines Rohrs 91 ausgebildet, das in einen Akkumulator 9 eingeführt ist.
Deshalb wird, wenn ein Flüssigpegel des Kühlmittels in einem Akkumulator 9 höher als ein Loch 300 ist, wie in 4 veranschaulicht, ein Teil eines Rohrs 91, das sich innerhalb eines Akkumulators 9 befindet, mit dem Kühlmittel im flüssigen Zustand gefüllt. Ein Loch 300 ist in einer Position unterhalb der Spitze eines Rohrs 91 ausgebildet, das in einen Akkumulator 9 eingeführt ist. Dies bedeutet konkreter, dass ein Loch 300 in einer tiefsten Position eines Rohrs 91 ausgebildet ist, das in einen Akkumulator 9 eingeführt ist.
Wenn ein Teil eines Rohrs 91 innerhalb eines Akkumulators 9 mit dem Kühlmittel im flüssigen Zustand gefüllt ist, tritt das Kühlmittel im gasförmigen Zustand, das in einen Akkumulator 9 durch ein Rohr 92 strömt, in das Kühlmittel im flüssigen Zustand in einem Rohr 91 ein und mischt sich mit dem Kühlmittel im flüssigen Zustand, während es aus einem Akkumulator 9 durch ein Rohr 91 ausgelassen wird. Im Ergebnis wird das Kühlmittel im gasförmigen Zustand, das in einen Akkumulator 9 strömt, durch das Kühlmittel im flüssigen Zustand in einem Rohr 91 gekühlt und anschließend in einen ersten Kompressor 1 gesaugt.
Wie oben gemäß der in 4 veranschaulichten Konfiguration beschrieben, wird das Kühlmittel im gasförmigen Zustand, das in einen Akkumulator 9 strömt, ausreichend gekühlt, indem es mit dem Kühlmittel im flüssigen Zustand in einem Akkumulator 9 gemischt wird. Selbstverständlich kann auch in einem Fall, wo ein Rohr 91 nicht in einer U-Form vorgesehen ist und die gleiche Konfiguration wie ein Rohr 92 aufweist, der Effekt eines Kühlens des Kühlmittels im gasförmigen Zustand vorliegen. Da ein Inneres eines Akkumulators 9 durch das Kühlmittel im flüssigen Zustand gekühlt wird, wird das Gaskühlmittel, das in den Akkumulator 9 strömt, gekühlt, indem es über das Kühlmittel im flüssigen Zustand läuft, bevor es in ein Rohr 91 strömt. Der Kühleffekt nimmt zu, wenn sich eine Menge eines Kühlmittels im flüssigen Zustand erhöht.
Indem die in 4 veranschaulichte Konfiguration jedoch angepasst wird, kann der Gaszustand, der in einen Akkumulator 9 strömt, effektiver gekühlt werden. Es ist festzustellen, dass die vorliegende Offenbarung einen Fall nicht ausschließt, wo ein Rohr 91 nicht in der U-Form vorgesehen ist und die gleiche Konfiguration wie ein Rohr 92 aufweist.
Selbst wenn der Betrieb im Abtaumodus durchgeführt wird, während die Temperatur der Außenluft hoch ist, ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich zu verhindern, dass sich die Temperatur des Kühlmittels, das in einen ersten Kompressor 1 gesaugt wird, übermäßig erhöht. Hier kann eine Form des Rohrs des Ansauganschlusses des ersten Kompressors 1 und eine Form eines Lochs 300 unter Berücksichtigung der Leistungsfähigkeit eines zweiten Wärmetauschers 20 und dergleichen bestimmt werden. Auf ähnliche Weise können eine Größe eines Lochs 300, eine Position des Lochs 300 und ein Winkel, in welchem ein Rohr 91 in einem Akkumulator 9 gebogen ist, auch unter Berücksichtigung der Leistungsfähigkeit eines zweiten Wärmetauschers 20 bestimmt werden. Ein Loch 300 könnte ein oder zwei oder mehrere Löcher umfassen.
5 stellt ein Diagramm dar, das ein modifiziertes Beispiel der Konfiguration eines Akkumulators 9 veranschaulicht. In dem modifizierten Beispiel ist ein Rohr 93, das mit einem ersten Kompressor 1 verbunden ist, nicht U-förmig gebogen. Ein Rohr 93 ist mit einem oberen Abschnitt eines Akkumulators 9 verbunden. Bei dem oberen Abschnitt eines Akkumulators 9 ist ein Kühlmittelauslassanschluss 931 zum Auslassen des Kühlmittels an den Ansauganschluss eines ersten Kompressors 1 ausgebildet. Das Kühlmittel im gasförmigen Zustand wird aus einem Kühlmittelauslassanschluss 931 zu einem Ansauganschluss eines ersten Kompressors 1 durch ein Rohr 93 ausgelassen.
Ein Rohr 94 ist unterhalb eines Seitenteils eines Akkumulators 9 in einer vertikalen Richtung verbunden. Ein Rohr 94 zweigt sich von einem Akkumulator 9 in die Richtung eines Vierwegeventils 7 und in die Richtung einer Flüssigkeitsaufnahme 8 ab. Ein Rohr 94 bildet einen Teil eines Strömungspfads 28 und eines Kühlmittelauslassströmungspfads 35, die in 1 veranschaulicht sind. Bei dem Seitenteil eines Akkumulators 9 ist ein Kühlmitteleinströmanschluss 941 ausgebildet, durch welchen das Kühlmittel durch ein Rohr 94 strömt.
Das Kühlmittel im gasförmigen Zustand, das durch ein Rohr 94 in einen Akkumulator 9 strömt, tritt in das Kühlmittel im flüssigen Zustand in einem Akkumulator 9 ein und mischt sich mit dem Kühlmittel im flüssigen Zustand. Das Kühlmittel im gasförmigen Zustand, das in das Kühlmittel im flüssigen Zustand eingetreten ist, wird durch das Kühlmittel im flüssigen Zustand gekühlt, während es sich aufgrund einer Differenz der spezifischen Schwerkraft nach oben bewegt. Deshalb wird das Kühlmittel im gasförmigen Zustand, das in einen ersten Kompressor 1 durch ein Rohr 93 gesaugt wird, in einem Akkumulator 9 gekühlt.
Wie oben beschrieben, ist es möglich, wenn das in 5 veranschaulichte modifizierte Beispiel angepasst wird, zu verhindern, dass sich die Temperatur des Kühlmittels, das in einen ersten Kompressor 1 gesaugt wird, übermäßig erhöht. Hier kann eine Position, in welche ein Rohr 94 mit einem Akkumulator 9 verbunden ist, unter Berücksichtigung der Leistungsfähigkeit eines zweiten Wärmetauschers 20 und dergleichen bestimmt werden. Je tiefer zum Beispiel die Position ist, in welcher ein Rohr 94 verbunden ist, desto länger ist die Zeit, während der das Kühlmittel im gasförmigen Zustand mit dem Kühlmittel im flüssigen Zustand in Kontakt ist, und deshalb wird eine Fähigkeit zum Kühlen des Kühlmittels im gasförmigen Zustand verbessert. Aus diesem Blickpunkt könnte ein Rohr 94 mit einem Boden eines Akkumulators 9 verbunden sein.
Um die Funktion eines Kühlens des Kühlmittels im gasförmigen Zustand aufzuweisen, könnte die Position, in welcher ein Rohr 94 verbunden ist, tiefer als ein Flüssigpegel des Kühlmittels im flüssigen Zustand in einem Akkumulator 9 und tiefer als eine Position sein, wo ein Rohr 93 verbunden ist. Wie oben bei dem modifizierten Beispiel beschrieben, ist ein Kühlmitteleinströmanschluss 941 in einer Position tiefer als ein Kühlmittelauslassanschluss 931 in der vertikalen Richtung eines Akkumulators 9 ausgebildet.
Die Konfiguration eines Akkumulators 9, der in den 4 und 5 veranschaulicht ist, bildet einen Mechanismus aus, um Kühlmittel im gasförmigen Zustand, das durch einen Akkumulator 9 im Abtaumodus strömt, in das Kühlmittel im flüssigen Zustand in einem Akkumulator 9 eintreten zu lassen.
6 stellt ein Flussdiagramm dar, um eine Steuerung zu beschreiben, die durch eine Steuervorrichtung 50 gemäß der ersten Ausführungsform ausgeführt wird. Eine Verarbeitung im Flussdiagramm wird während des Betriebs einer Kühlvorrichtung 100 jedes Mal, wenn eine gewisse Zeitdauer abgelaufen ist, oder jedes Mal wiederholt ausgeführt, wenn eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist.
In einem Fall, wo zum Beispiel ein Abtauen in regelmäßigen Zeitintervallen durchgeführt wird, könnte eine Steuervorrichtung 50 die Verarbeitung des Flussdiagramms in 6 jedes Mal ausführen, wenn eine gewisse Zeitdauer nach dem vorherigen Abtauen eines ersten Wärmetauschers 10 abläuft.
Eine Steuervorrichtung 50 könnte die Temperatur des Kühlmittels eines ersten Wärmetauschers 10 erfassen und die Verarbeitung des Flussdiagramms der 6 ausführen, wenn die erfasste Temperatur des Kühlmittels ein Kriterium zum Versetzen in den Abtaumodus erfüllt. Alternativ könnte eine Steuervorrichtung 50 einen Zustand einer Frostanhaftung an einem ersten Wärmetauscher 10 erfassen und die Verarbeitung des Flussdiagramms in 6 ausführen, wenn ein Grad des erfassten Frostanhaftungszustands ein Kriterium zum Versetzen in den Abtaumodus erfüllt.
Wenn die Bedingung zum Ausführen der Verarbeitung des Flussdiagramms, das in 6 veranschaulicht ist, erfüllt ist, bestimmt eine Steuervorrichtung 50, ob eine Temperatur T der Außenluft zum Wärmeaustausch mit einem zweiten Wärmetauscher 20 höher als eine Schwelle Th1 ist oder nicht (Schritt S1). Eine Steuervorrichtung 50 spezifiziert eine Temperatur T der Außenluft basierend auf einem Wert, der durch einen Temperatursensor 61 gemessen wird. Eine Schwelle Th1 ist in einem Speicher 52 gespeichert. Eine Steuervorrichtung 50 führt die Bestimmung in einem Schritt S 1 unter Verwendung einer Schwelle Th1 durch, die in einem Speicher 52 gespeichert ist. Eine Schwelle Th1 kann auf eine geeignete Weise unter Berücksichtigung der Leistungsfähigkeit eines zweiten Wärmetauschers 20 bestimmt werden.
Wenn es bestimmt wird, dass eine Temperatur T der Außenluft höher als eine Schwelle Th1 ist (JA in S1), öffnet eine Steuervorrichtung 50 ein Strömungsregulierventil 45 (Schritt S2). Dies bedeutet mit anderen Worten, dass ein Einstellmechanismus 11 ein Strömungsregulierventil 45 öffnet, wenn eine Temperatur T der Außenluft höher als eine Schwelle Th1 ist.
Wenn ein Strömungsregulierventil 45 geöffnet ist, bewegt sich das Kühlmittel im flüssigen Zustand in einer Flüssigkeitsaufnahme 8 zum Akkumulator 9 aufgrund einer Druckdifferenz zwischen einer Flüssigkeitsaufnahme 8 und einem Akkumulator 9. Dementsprechend wird ein Akkumulator 9 mit dem Kühlmittel im flüssigen Zustand zum Kühlen des Hochtemperaturkühlmittels im gasförmigen Zustand, das aus einem Vierwegeventil 7 in einen ersten Kompressor 1 strömt, im Abtaumodus versorgt.
Als Nächstes bestimmt eine Steuervorrichtung 50, ob eine vorgeschriebene Zeitdauer nach einem Schritt S2 abgelaufen ist oder nicht (Schritt S3). Eine Steuervorrichtung 50 lässt ein Strömungsregulierventil 45 geöffnet, bis eine vorgeschriebene Zeitdauer nach einem Schritt S2 abgelaufen ist (NEIN in S3). Ein Speicher 52 speichert Daten, die die vorgeschriebene Zeitdauer angeben. Eine Steuervorrichtung 50 führt die Bestimmung im Schritt S3 unter Verwendung der Daten durch, die in einem Speicher 52 gespeichert sind. Die vorgeschriebene Zeitdauer kann auf eine geeignete Weise unter Berücksichtigung der Leistungsfähigkeit eines zweiten Wärmetauschers 20 bestimmt werden.
Außerdem könnte eine Vielzahl von vorgeschriebene Zeitdauern entsprechend einem Grad einer Temperatur T vorgesehen werden, die durch einen Temperatursensor 61 gemessen wird. Zum Beispiel bestimmt eine Steuervorrichtung 50, ob sich ein Wert einer Temperatur T, die höher als eine Schwelle Th1 im Schritt S1 bestimmt ist, in einem ersten Bereich, in einem zweiten Bereich, der höher als der erste Bereich ist, oder in einem dritten Bereich befindet. Eine Steuervorrichtung 50 wählt eine vorgeschriebene Zeitdauer A aus, wenn sich eine Temperatur T in dem ersten Bereich befindet, wählt eine vorgeschriebene Zeitdauer B aus, die länger als die vorgeschriebene Zeitdauer A ist, wenn sich eine Temperatur T in dem zweiten Bereich befindet, und wählt eine vorgeschriebene Zeitdauer C aus, die länger als eine vorgeschriebene Zeitdauer B ist, wenn sich eine Temperatur T in dem dritten Bereich befindet. Konkreter bedeutet dies, dass ein Abtautest der Kühlvorrichtung vorab durchgeführt wird und ein Verhältnis zwischen einer Temperatur T und der vorgeschriebenen Zeitdauer abgebildet oder funktionalisiert ist. Als solches stellt eine Steuervorrichtung 50, basierend auf den abgebildeten oder funktionalisierten Daten, eine Zeitdauer zum Öffnen eines Strömungsregulierventils 45 auf eine geeignete Weise ein.
Wenn ein elektronisches Expansionsventil als Strömungsregulierventil 45 eingesetzt wird, könnte die Zeitdauer zum Öffnen eines Strömungsregulierventils 45 geändert werden, indem ein Öffnungsgrad eingestellt wird.
Wenn es bestimmt wird, dass die vorgeschriebene Zeitdauer nach dem Schritt S2 abgelaufen ist (JA in Schritt S3), schließt eine Steuervorrichtung 50 ein Strömungsregulierventil 45 (Schritt S4).
Wenn es bestimmt wird, dass eine Temperatur T der Außenluft geringer oder gleich einer Schwelle Th1 ist (NEIN in S1), beendet eine Steuervorrichtung 50 die Verarbeitung basierend auf diesem Flussdiagramm, ohne ein Strömungsregulierventil 45 zu öffnen. Im Ergebnis kann das Kühlmittel in einer Flüssigkeitsaufnahme 8 daran gehindert werden, sich zu einem Akkumulator 9 zu bewegen, wenn die Temperatur der Außenluft gering ist.
Nach einem Schließen eines Strömungsregulierventils 45, schaltet eine Steuervorrichtung 50 ein Vierwegeventil 7 in den Abtaumodus, der in 2 veranschaulicht ist (Schritt S5). Danach beginnt eine Steuervorrichtung 50 einen Abtaubetrieb (Schritt S6). Nachdem der Abtaubetrieb abgeschlossen ist, führt eine Steuervorrichtung 50 ein Vierwegeventil 7 in einen Zustand eines Kühlmodus zurück, der in 1 veranschaulicht ist (Schritt S7), und schließt den Vorgang basierend auf diesem Flussdiagramm ab.
Wie oben beschrieben, bewegt eine Kühlvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform das Kühlmittel im flüssigen Zustand in einer Flüssigkeitsaufnahme 8 zu einem Akkumulator 9, bevor der Betrieb im Abtaumodus beginnt. Im Ergebnis wird das Kühlmittel im gasförmigen Zustand, das durch einen zweiten Wärmetauscher 20 überhitzt wurde und das durch das Vierwegeventil läuft, mit dem Kühlmittel im flüssigen Zustand in einem Akkumulator 9 gemischt. Im Ergebnis ist es im Abtaumodus möglich zu verhindern, dass die Temperatur des Kühlmittels, das in einen ersten Kompressor 1 gesaugt wird, übermäßig hoch wird. Im Ergebnis ist es möglich, einen ersten Kompressor 1 während des Abtaubetriebs daran zu hindern, von einem Referenzbetriebsbereich abzuweichen.
Zweite Ausführungsform
7 stellt ein Diagramm dar, das eine Konfiguration einer Kühlvorrichtung 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht. Insbesondere veranschaulicht 7 eine Strömung des Kühlmittels im Kühlmodus einer Kühlvorrichtung 200. 8 stellt ein Diagramm dar, das eine Strömung des Kühlmittels in dem Abtaumodus einer Kühlvorrichtung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
Eine Kühlvorrichtung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform ist eine zweistufige Kühlvorrichtung. Dies bedeutet, dass eine Außeneinheit 201 einen ersten Kühlmittelkreislauf 206 auf einer Niedertemperaturseite und einen zweiten Kühlmittelkreislauf 207 auf der Hochtemperaturseite umfasst. Ein erstes Kühlmittel, das in einem ersten Kühlmittelkreislauf 206 verwendet wird, ist CO₂ oder dergleichen, und ein zweites Kühlmittel, das in einem zweiten Kühlmittelkreislauf 207 verwendet wird, ist HF01234yf, R410A, CO₂ oder dergleichen.
Ein erster Kompressor 1 und ein zweiter Wärmetauscher 20 sind mit einer Inneneinheit 202 derart verbunden, dass das erste Kühlmittel dazwischen zirkuliert. Ein erster Kompressor 1, ein zweiter Wärmetauscher 20, ein erstes Expansionsventil 3 und ein erster Wärmetauscher 10 bilden einen ersten Kühlmittelkreislauf 206 unter Verwendung des ersten Kühlmittels.
Ein vierter Wärmetauscher 214 ist zwischen einem Zirkulationspfad eines ersten Kühlmittelkreislaufs 206 und einem Zirkulationspfad eines zweiten Kühlmittelkreislaufs 207 verbunden. Ein vierter Wärmetauscher 214 ist zum Beispiel ein Kaskadenwärmetauscher. Im Kühlmodus tauscht ein vierter Wärmetauscher 214 Wärme zwischen dem zweiten Kühlmittel und dem ersten Kühlmittel, das aus einem zweiten Wärmetauscher 20 ausgelassen wird und das in eine Flüssigkeitsaufnahme 8 strömt. Ein vierter Wärmetauscher 214 ist zwischen einem zweiten Verbindungspunkt b und einer Flüssigkeitsaufnahme 8 in einem ersten Kühlmittelkreislauf 206 angeordnet.
Eine Außeneinheit 201 umfasst eine Steuervorrichtung 250 anstatt einer Steuervorrichtung 50 gemäß der ersten Ausführungsform. Eine Steuervorrichtung 250 steuert einen ersten Kühlmittelkreislauf 206 und einen zweiten Kühlmittelkreislauf 207. Eine Konfiguration einer Inneneinheit 202 ist ähnlich zu der einer Inneneinheit 102 gemäß der ersten Ausführungsform.
Ein zweiter Kühlmittelkreislauf 207 umfasst einen zweiten Kompressor 211, einen dritten Wärmetauscher 212 und ein drittes Expansionsventil 213. Ein zweiter Kühlmittelkreislauf 207 lässt das zweite Kühlmittel der Reihe nach durch einen zweiten Kompressor 211, einen dritten Wärmetauscher 212, ein drittes Expansionsventil 213 und einen vierten Wärmetauscher 214 zirkulieren.
Ein drittes Rückschlagventil 43 ist zwischen einem zweiten Verbindungspunkt b und einem vierten Wärmetauscher 214 in einem ersten Kühlmittelkreislauf 206 angeordnet und beschränkt die Strömungsrichtung des ersten Kühlmittels von einem zweiten Verbindungspunkt b zu einem vierten Wärmetauscher 214.
Eine Kühlvorrichtung 200 kühlt, durch einen vierten Wärmetauscher 214, das erste Kühlmittel, das im Kühlmodus in eine Flüssigkeitsaufnahme 8 aus einem zweiten Wärmetauscher 20 über ein drittes Rückschlagventil 43 strömt. Deshalb wird eine Erhöhung des Drucks in einer Flüssigkeitsaufnahme 8 unterdrückt. Das erste Kühlmittel in einem flüssigen Zustand, das aufgrund des Kühlens durch einen vierten Wärmetauscher 214 überschüssig wurde, wird in einer Flüssigkeitsaufnahme 8 gespeichert. Das erste Kühlmittel in einem flüssigen Zustand, das in einer Flüssigkeitsaufnahme 8 gespeichert ist, wird zum Kühlen des Kühlmittels im gasförmigen Zustand in dem Abtaumodus benutzt.
Die Konfiguration der anderen Teile einer Außeneinheit 201 ist die gleiche wie jene einer Außeneinheit 101 in 1, und somit wird deren Beschreibung hier nicht wiederholt werden. Da die Konfiguration einer Steuervorrichtung 250 außerdem auch ähnlich zu jener einer Steuervorrichtung 50 ist, die in 2 veranschaulicht ist, wird deren Beschreibung nicht wiederholt werden.
Eine Kühlvorrichtung 200 weist einen Kühlmodus und einen Abtaumodus als Betriebsmodi auf. Im Kühlmodus strömt das Kühlmittel in einer Richtung, die durch Pfeile in 7 angegeben ist. Im Abtaumodus strömt das Kühlmittel in einer Richtung, die durch Pfeile in 8 angegeben ist. Der Unterschied zwischen den Richtungen einer Zirkulation des Kühlmittels im Kühlmodus und im Abtaumodus ist bei der zweiten Ausführungsform grundsätzlich der gleiche wie jener bei der ersten Ausführungsform, die unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben ist. Ein Betrieb eines Einstellmechanismus 11 ist ebenfalls gleich dem Flussdiagramm, das in 6 veranschaulicht ist. Deshalb wird dessen Beschreibung hier nicht wiederholt werden.
Ähnlich zur Kühlvorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform ist es selbst bei einer zweistufigen Kühlvorrichtung, wie zum Beispiel einer Kühlvorrichtung 200 gemäß der zweiten Ausführungsform, möglich zu verhindern, dass die Temperatur des ersten Kühlmittels, das in einen ersten Kompressor 1 gesaugt wird, im Abtaumodus übermäßig hoch wird, indem das erste Kühlmittel in einem flüssigen Zustand in einer Flüssigkeitsaufnahme 8 an einen Akkumulator 9 bewegt wird, bevor der Betrieb im Abtaumodus begonnen wird. Im Ergebnis ist es möglich, den Betrieb eines ersten Kompressors 1 während eines Abtaubetriebs daran zu hindern, von dem Referenzbetriebsbereich abzuweichen.
Wie die Konfiguration eines Akkumulators 9 der zweiten Ausführungsform könnte jede der Konfigurationen der 4 und 5 angepasst werden.
Das in 6 gezeigte Flussdiagramm beschreibt das Beispiel, bei dem das erste Kühlmittel in einem flüssigen Zustand von einer Flüssigkeitsaufnahme 8 zu einem Akkumulator 9 bewegt wird, bevor der Abtaubetrieb begonnen wird. Jedoch könnte das erste Kühlmittel in einem flüssigen Zustand aus einer Flüssigkeitsaufnahme 8 in einem Akkumulator 9 zur gleichen Zeit bewegt werden, wie der Abtaubetrieb begonnen wird, oder nachdem der Abtaubetrieb begonnen wird. Außerdem könnten eine Steuervorrichtung 50 und eine Steuervorrichtung 250 eine Steuerung derart durchführen, dass die Menge des ersten Kühlmittels in einem flüssigen Zustand, die an einen Akkumulator 9 gespeist wird, abhängig von dem Grad der Temperatur der Außenluft variiert. Des Weiteren könnte eine Steuervorrichtung, die die Verarbeitung des Flussdiagramms ausführt, das in 6 gezeigt ist, in einen Einstellmechanismus 11 einbezogen sein.
Das in 6 gezeigte Flussdiagramm beschreibt das Beispiel, bei dem das erste Kühlmittel im flüssigen Zustand aus einer Flüssigkeitsaufnahme 8 an bzw. in einen Akkumulator 9 bewegt wird, bevor der Abtaubetrieb begonnen wird. Ein Fall, wo die Verarbeitung betreffend dieses Flussdiagramm auf eine Kühlvorrichtung 200 angewendet wird, die eine zweistufige Kühlvorrichtung ist, wird ferner unter Bezugnahme auf 7 beschrieben werden.
In einer Kühlvorrichtung 200 wird das erste Kühlmittel durch vier Wärmetauscher 214 gekühlt, bevor es in Richtung einer Flüssigkeitsaufnahme 8 strömt. Deshalb kann eine Kühlvorrichtung 200 die Menge des ersten Kühlmittels in einem flüssigen Zustand erhöhen, die in einer Flüssigkeitsaufnahme 8 gespeichert wird, bevor der Betrieb im Abtaumodus begonnen wird. Im Ergebnis kann eine Kühlvorrichtung 200 eine größere Menge des ersten Kühlmittels in einem flüssigen Zustand an einen Akkumulator 9 speisen, bevor der Abtaubetrieb begonnen wird. Im Ergebnis kann eine Kühlvorrichtung 200 effektiver verhindern, dass die Temperatur des Kühlmittels, das in einen ersten Kompressor 1 gesaugt wird, im Abtaumodus übermäßig hoch wird. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass in einer Kühlvorrichtung 200, das erste Kühlmittel in einem flüssigen Zustand absichtlich in einer Flüssigkeitsaufnahme 8 gespeichert werden kann.
Wenn die Verarbeitung des Flussdiagramms, das in 6 gezeigt ist, auf eine Kühlvorrichtung 200 angewendet wird, könnte die Verarbeitung eines Speicherns des ersten Kühlmittels in einem flüssigen Zustand in einer Flüssigkeitsaufnahme 8 durch ein Kühlen des ersten Kühlmittels durch einen vierten Wärmetauscher 214 in dem Flussdiagramm umfasst sein.
In der vorliegenden Spezifikation könnte „größer als“ ersetzt werden durch „größer als oder gleich zu“, und „weniger als oder gleich zu“ könnte ersetzt werden durch „weniger als“. Umgekehrt könnte „größer als oder gleich zu“ ersetzt werden durch „größer als“, und „weniger als“ könnte durch „weniger als oder gleich zu“ ersetzt werden.
(Zusammenfassung)

(1) Die vorliegende Offenbarung sieht eine Außeneinheit (101) für eine Kühlvorrichtung (100) vor, die einen Kühlmodus und einen Abtaumodus aufweist, wobei die Außeneinheit umfasst: einen ersten Kompressor (1) und einen zweiten Wärmetauscher (20), die mit einer Inneneinheit (102) verbunden sind, die ein erstes Expansionsventil (3) und einen ersten Wärmetauscher (10) umfasst, so dass ein erstes Kühlmittel zirkuliert; einen Akkumulator (9), der auf einer Seite eines Ansauganschlusses eines ersten Kompressors (1) angeordnet ist; und ein Vierwegeventil (7) zum Umschalten eines Verbindungsziels eines Auslassanschlusses eines ersten Kompressors (1) und eines Verbindungsziels des Ansauganschlusses eines ersten Kompressors (1), so dass eine Strömungsrichtung des ersten Kühlmittels zwischen dem Kühlmodus und dem Abtaumodus unterschiedlich ist, wobei im Kühlmodus das erste Kühlmittel der Reihe nach durch einen ersten Kompressor (1), einen zweiten Wärmetauscher (20), ein erstes Expansionsventil (3), einen ersten Wärmetauscher (10), einen Akkumulator (9) und einen ersten Kompressor (1) strömt, wobei im Abtaumodus das erste Kühlmittel der Reihe nach durch einen ersten Kompressor (1), einen ersten Wärmetauscher (10), ein erstes Expansionsventil (3), einen zweiten Wärmetauscher (20), einen Akkumulator (9) und einen ersten Kompressor (1) strömt, und wobei die Außeneinheit ferner einen Einstellmechanismus (11) zum Speisen des ersten Kühlmittels in einem flüssigen Zustand an einen Akkumulator (9) umfasst, wenn im Abtaumodus gearbeitet wird.
(2) Ein Einstellmechanismus (11) umfasst eine Flüssigkeitsaufnahme (8), die zwischen einem zweiten Wärmetauscher (20) und einem ersten Expansionsventil (3) angeordnet ist, einen Kühlmittelauslassströmungspfad (34, 35), der einen Auslass einer Flüssigkeitsaufnahme (8) mit einem Akkumulator (9) verbindet, und ein Strömungsregulierventil (45) zum Regulieren einer Strömungsrate des ersten Kühlmittels in einem flüssigen Zustand, das durch den Kühlmittelauslassströmungspfad (34, 35) strömt.
(3) Ein Einstellmechanismus (11) speist das erste Kühlmittel in einem flüssigen Zustand, das in einer Flüssigkeitsaufnahme (8) gespeichert ist, an einen Akkumulator (9), indem ein Strömungsregulierventil (45) geöffnet wird.
(4) Ein Einstellmechanismus (11) öffnet ein Strömungsregulierventil (45), wenn eine Temperatur einer Außenluft höher als eine Schwelle ist.
(5) Eine Kühlvorrichtung (100) umfasst einen Mechanismus (4 und 5), um das erste Kühlmittel in einem Gaszustand, das durch einen Akkumulator (9) strömt, in das erste Kühlmittel in einem flüssigen Zustand in einem Akkumulator (9) im Abtaumodus eintreten zu lassen.
(6) Ein Rohr (91), das zum Ansauganschluss des ersten Kompressors (1) führt, ist mit einem Akkumulator (9) verbunden, wobei ein Teil eines Rohrs (91) aufwärts in einer vertikalen Richtung innerhalb eines Akkumulators (9) in einem Zustand gebogen ist, wo der Teil des Rohrs (91) in einen Akkumulator (9) eingeführt ist (4), und wobei ein Loch (300) in einem Rohr (91) in einem Akkumulator (9) in einer Position tiefer als eine Spitze eines Rohrs (91) ausgebildet ist, das in einen Akkumulator (9) eingeführt ist.
(7) Ein Akkumulator (9) umfasst ein Kühlmitteleinströmanschluss (941), durch welchen das erste Kühlmittel in einem flüssigen Zustand eintritt, und einen Kühlmittelauslassanschluss (931), durch welchen das erste Kühlmittel in Richtung des Ansauganschlusses des ersten Kompressors ausgelassen wird, und der Kühlmitteleinströmanschluss (941) ist in einer Position tiefer als eine Position des Kühlmittelauslassanschlusses (931) in einer vertikalen Richtung eines Akkumulators (9) ausgebildet.
(8) Eine Außeneinheit (101) umfasst ferner einen Umgehungsströmungspfad (36, 37), um im Abtaumodus das erste Kühlmittel von einem ersten Expansionsventil (3) zu einem zweiten Wärmetauscher (20) strömen zu lassen, ohne durch die Flüssigkeitsaufnahme (8) zu laufen.
(9) Ein Umgehungsströmungspfad (36, 37) verbindet einen ersten Verbindungspunkt (a) zwischen dem Auslass einer Flüssigkeitsaufnahme (8) und einem ersten Expansionsventil (3) mit einem zweiten Verbindungspunkt (b) zwischen einem zweiten Wärmetauscher (20) und einem Einlass einer Flüssigkeitsaufnahme (8). Eine Kühlvorrichtung (100) umfasst ferner: ein erstes Rückschlagventil (41) zum Beschränken einer Strömungsrichtung eines Kühlmittels von dem Auslass einer Flüssigkeitsaufnahme (8) zu dem ersten Verbindungspunkt (a), wobei das erste Rückschlagventil zwischen dem ersten Verbindungspunkt (a) und dem Auslass einer Flüssigkeitsaufnahme (8) angeordnet ist, und ein zweites Rückschlagventil (42) zum Beschränken der Strömungsrichtung eines Kühlmittels von dem ersten Verbindungspunkt (a) zu dem zweiten Verbindungspunkt (b), wobei das zweite Rückschlagventil in einem Umgehungsströmungspfad (36, 37) angeordnet ist.
(10) Eine Kühlvorrichtung (100) umfasst ferner ein zweites Expansionsventil (46), das in einem Umgehungsströmungspfad (36, 37) angeordnet ist.
(11) In einer Kühlvorrichtung (200) bilden ein erster Kompressor (1), ein zweiter Wärmetauscher (20), ein erstes Expansionsventil (3) und ein erster Wärmetauscher (10) einen ersten Kühlmittelkreislauf (206), um das erste Kühlmittel zirkulieren zu lassen. Eine Kühlvorrichtung (200) umfasst ferner: einen zweiten Kühlmittelkreislauf (207), um ein zweites Kühlmittel zirkulieren zu lassen, wobei der zweite Kühlmittelkreislauf einen zweiten Kompressor (211), einen dritten Wärmetauscher (212) und ein drittes Expansionsventil (213) umfasst; und einen vierten Wärmetauscher (214) zum Austauschen von Wärme zwischen dem ersten Kühlmittel und dem zweiten Kühlmittel. Ein zweiter Kühlmittelkreislauf (207) lässt das zweite Kühlmittel der Reihe durch den zweiten Kompressor (211), den dritten Wärmetauscher (212), das dritte Expansionsventil (213) und den vierten Wärmetauscher (214) zirkulieren. Ein vierter Wärmetauscher (214) ist zwischen dem zweiten Verbindungspunkt (b) und einer Flüssigkeitsaufnahme (8) in einem ersten Kühlmittelkreislauf (206) angeordnet.
(12) Eine Kühlvorrichtung (200) umfasst ferner ein drittes Rückschlagventil (43) zum Beschränken der Strömungsrichtung des ersten Kühlmittels von dem zweiten Verbindungspunkt (b) zu einem vierten Wärmetauscher (214), wobei das dritte Rückschlagventil zwischen dem zweiten Verbindungspunkt (b) und einem vierten Wärmetauscher (214) in einem ersten Kühlmittelkreislauf (206) angeordnet ist.

Die hier offenbarten Ausführungsformen sind in allen Belangen veranschaulichend und nicht beschränkend anzusehen. Der Umfang der vorliegenden Offenbarung wird durch die Ansprüche, anstatt durch die Beschreibungen der oben beschriebenen Ausführungsformen, definiert und es ist beabsichtigt, dass Bedeutungen, die äquivalent zu den Ansprüchen sind, und alle Modifikationen innerhalb des Umfangs umfasst sind.
BEZUGSZEICHEN LIST
1: erster Kompressor, 3: erstes Expansionsventil, 7: Vierwegeventil, 8: Flüssigkeitsaufnahme, 9: Akkumulator, 10: erster Wärmetauscher, 11: Einstellmechanismus, 20: zweiter Wärmetauscher, 26, 27, 91, 92, 93, 94: Rohr, 28: Strömungspfad, 34, 35: Kühlmittelauslassströmungspfad, 36, 37: Umgehungsströmungspfad, 41: erstes Rückschlagventil, 42: zweites Rückschlagventil, 43: drittes Rückschlagventil, 45: Strömungsregulierventil, 46: zweites Expansionsventil, 50, 250: Steuervorrichtung, 51: Prozessor, 52: Speicher, 61: Temperatursensor, 100, 200: Kühlvorrichtung, 101, 201: Außeneinheit, 102, 202: Inneneinheit, 206: erster Kühlmittelkreislauf, 207: zweiter Kühlmittelkreislauf, 211: zweiter Kompressor, 212: dritter Wärmetauscher, 213: drittes Expansionsventil, 214: vierter Wärmetauscher, 300: Loch, 931: Kühlmittelauslassanschluss, 941: Kühlmitteleinströmanschluss, a: erster Verbindungspunkt, b: zweiter Verbindungspunkt
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2020161803 A [0003, 0004]

Claims

Außeneinheit für eine Kühlvorrichtung, die einen Kühlmodus und einen Abtaumodus aufweist, wobei die Außeneinheit aufweist: einen ersten Kompressor und einen zweiten Wärmetauscher, der mit einer Inneneinheit verbunden ist, die ein erstes Expansionsventil und einen ersten Wärmetauscher umfasst, so dass ein erstes Kühlmittel zirkuliert; einen Akkumulator, der auf einer Seite eines Ansauganschlusses des ersten Kompressors angeordnet ist; und ein Vierwegeventil zum Umschalten eines Verbindungsziels eines Auslassanschlusses des ersten Kompressors und eines Verbindungsziel des Ansauganschlusses des ersten Kompressors, so dass eine Strömungsrichtung des ersten Kühlmittels zwischen dem Kühlmodus und dem Abtaumodus unterschiedlich ist, wobei im Kühlmodus, das erste Kühlmittel der Reihe nach durch den ersten Kompressor, den zweiten Wärmetauscher, das erste Expansionsventil, den ersten Wärmetauscher, den Akkumulator und den ersten Kompressor strömt, im Abtaumodus, das erste Kühlmittel der Reihe nach durch den ersten Kompressor, den ersten Wärmetauscher, das erste Expansionsventil, den zweiten Wärmetauscher, den Akkumulator und den ersten Kompressor strömt, und die Außeneinheit ferner einen Einstellmechanismus zum Speisen des ersten Kühlmittels in einem flüssigen Zustand an den Akkumulator aufweist, wenn im Abtaumodus gearbeitet wird.
Außeneinheit nach Anspruch 1, wobei der Einstellmechanismus umfasst: eine Flüssigkeitsaufnahme, die zwischen dem zweiten Wärmetauscher und dem ersten Expansionsventil angeordnet ist; einen Kühlmittelauslassströmungspfad, der einen Auslass der Flüssigkeitsaufnahme mit dem Akkumulator verbindet; und ein Strömungsregulierventil zum Regulieren einer Strömungsrate des ersten Kühlmittels in einem flüssigen Zustand, das durch den Kühlmittelauslassströmungspfad strömt.
Außeneinheit nach Anspruch 2, wobei der Einstellmechanismus das erste Kühlmittel in einem flüssigen Zustand, das in der Flüssigkeitsaufnahme gespeichert ist, an den Akkumulator speist, indem das Strömungsregulierventil geöffnet wird.
Außeneinheit nach Anspruch 3, wobei der Einstellmechanismus das Strömungsregulierventil öffnet, wenn eine Temperatur einer Außenluft höher als eine Schwelle ist.
Außeneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die ferner aufweist: einen Mechanismus, um im Abtaumodus das erste Kühlmittel in einem Gaszustand, das durch den Akkumulator strömt, in das erste Kühlmittel in einem flüssigen Zustand in dem Akkumulator eintreten zu lassen.
Außeneinheit nach Anspruch 5, wobei ein Rohr, das zum Ansauganschluss des ersten Kompressors führt, mit dem Akkumulator verbunden ist, ein Teil des Rohrs in einer vertikalen Richtung innerhalb des Akkumulators in einem Zustand aufwärts gebogen ist, wo der Teil des Rohrs in den Akkumulator eingeführt ist, und ein Loch in dem Rohr in dem Akkumulator in einer Position ausgebildet ist, die tiefer als eine Spitze des Rohrs liegt, das in den Akkumulator eingeführt ist.
Außeneinheit nach Anspruch 5, wobei der Akkumulator einen Kühlmitteleinströmanschluss, durch welchen das erste Kühlmittel in einem flüssigen Zustand eintritt, und einen Kühlmittelauslassanschluss umfasst, durch welches das erste Kühlmittel in Richtung des Ansauganschlusses des ersten Kompressors ausgelassen wird, und der Kühlmitteleinströmanschluss in einer Position tiefer als eine Position des Kühlmittelauslassanschlusses in einer vertikalen Richtung des Akkumulators ausgebildet ist.
Außeneinheit nach Anspruch 2, die ferner aufweist: einen Umgehungsströmungspfad, um das erste Kühlmittel im Abtaumodus zu von dem ersten Expansionsventil zum zweiten Wärmetauscher strömen zu lassen, ohne durch die Flüssigkeitsaufnahme zu laufen.
Außeneinheit nach Anspruch 8, wobei der Umgehungsströmungspfad einen ersten Verbindungspunkt zwischen dem Auslass der Flüssigkeitsaufnahme und dem ersten Expansionsventil mit einem zweiten Verbindungspunkt zwischen dem zweiten Wärmetauscher und einem Einlass der Flüssigkeitsaufnahme verbindet, und die Außeneinheit ferner aufweist: ein erstes Rückschlagventil zum Beschränken einer Strömungsrichtung eines Kühlmittels von dem Auslass der Flüssigkeitsaufnahme in Richtung des ersten Verbindungspunkts, wobei das erste Rückschlagventil zwischen dem ersten Verbindungspunkt und dem Auslass der Flüssigkeitsaufnahme angeordnet ist; und ein zweites Rückschlagventil zum Beschränken der Strömungsrichtung eines Kühlmittels von dem ersten Verbindungspunkt zum zweiten Verbindungspunkt, wobei das zweite Rückschlagventil in dem Umgehungsströmungspfad angeordnet ist.
Außeneinheit nach Anspruch 8 oder 9, die ferner aufweist: ein zweites Expansionsventil, das in dem Umgehungsströmungspfad angeordnet ist.
Außeneinheit nach Anspruch 9, wobei der erste Kompressor, der zweite Wärmetauscher, das erste Expansionsventil und der erste Wärmetauscher einen ersten Kühlmittelkreislauf bilden, um das erste Kühlmittel zirkulieren zu lassen, die Außeneinheit ferner aufweist: einen zweiten Kühlmittelkreislauf, um ein zweites Kühlmittel zirkulieren zu lassen, wobei der zweite Kühlmittelkreislauf einen zweiten Kompressor, einen dritten Wärmetauscher und ein drittes Expansionsventil umfasst; und einen vierten Wärmetauscher, um Wärme zwischen dem ersten Kühlmittel und dem zweiten Kühlmittel zu tauschen, wobei der zweite Kühlmittelkreislauf das zweite Kühlmittel der Reihe nach durch den zweiten Kompressor, den dritten Wärmetauscher, das dritte Expansionsventil und den vierten Wärmetauscher zirkulieren lässt, und wobei der vierte Wärmetauscher zwischen dem zweiten Verbindungspunkt und der Flüssigkeitsaufnahme in dem ersten Kühlmittelkreislauf angeordnet ist.
Außeneinheit nach Anspruch 11, die ferner aufweist: ein drittes Rückschlagventil zum Beschränken der Strömungsrichtung des ersten Kühlmittels von dem zweiten Verbindungspunkt zum vierten Wärmetauscher, wobei das dritte Rückschlagventil zwischen dem zweiten Verbindungspunkt und dem vierten Wärmetauscher in dem ersten Kühlmittelkreislauf angeordnet ist.
Kühlvorrichtung, die aufweist: die Außeneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12; und die Inneneinheit.