WO2022219666A1 - 冷凍装置の室外機およびそれを備える冷凍装置 - Google Patents

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WO2022219666A1
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refrigerant
heat exchanger
accumulator
compressor
outdoor unit
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裕弥 井内
崇憲 八代
寛也 石原
誠 江上
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to an outdoor unit of a refrigeration system and a refrigeration system including the same.
  • the refrigeration system has a defrosting mode to melt the frost that adheres to the heat exchanger.
  • a defrosting method for example, a reverse hot gas defrosting method is known, in which a four-way valve switches the refrigerant circulation direction so that hot gas from a compressor is sent to a heat exchanger that normally functions as an evaporator.
  • Patent Document 1 discloses a refrigerating device that performs defrosting using a reverse hot gas defrosting method in a low temperature side circuit of a binary circuit.
  • the heat exchanger of the outdoor unit is used as the evaporator of the low temperature side circuit.
  • the temperature difference between the refrigerant flowing through the heat exchanger on the outdoor unit side and the outside air increases.
  • the evaporator may exchange heat excessively. Excessive heat exchange in the evaporator increases the temperature of the refrigerant supplied to the compressor. A rise in the temperature of the refrigerant supplied to the compressor may cause the compressor to operate outside the standard operating range.
  • the present disclosure has been made to solve the above problems, and provides an outdoor unit of a refrigerating device and a refrigerating device that can suppress an increase in the temperature of refrigerant supplied to the compressor during defrosting operation.
  • the purpose is to
  • the present disclosure relates to an outdoor unit of a refrigeration system having a freezing mode and a defrosting mode.
  • the outdoor unit includes a first compressor and a second heat exchanger connected to an indoor unit having a first expansion valve and a first heat exchanger so that the first refrigerant circulates, and the first compressor.
  • the accumulator installed on the suction port side and the connection destination of the discharge port of the first compressor and the suction port of the first compressor so that the direction of flow of the first refrigerant changes between the freezing mode and the defrosting mode.
  • a four-way valve for exchanging the connection destination is provided. In the refrigerating mode, the first refrigerant flows through the first compressor, second heat exchanger, first expansion valve, first heat exchanger, accumulator, first compressor.
  • the first refrigerant flows through the first compressor, first heat exchanger, first expansion valve, second heat exchanger, accumulator, and first compressor in that order.
  • the outdoor unit further includes an adjustment mechanism that supplies the first refrigerant in liquid state to the accumulator when operating in the defrost mode.
  • an outdoor unit of a refrigerating device and a refrigerating device that can suppress an increase in the temperature of refrigerant supplied to the compressor during defrosting operation.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a refrigeration system according to Embodiment 1;
  • FIG. 4 is a diagram showing the flow of refrigerant in the defrosting mode of the refrigeration system according to Embodiment 1;
  • FIG. It is a figure which shows the structure of the control apparatus which controls a refrigerating device. It is a figure which shows the structure of an accumulator. It is a figure which shows the modification of a structure of an accumulator.
  • 4 is a flowchart for explaining control executed by a control device according to Embodiment 1;
  • FIG. 6 is a diagram showing the configuration of a refrigeration system according to Embodiment 2;
  • FIG. 10 is a diagram showing the flow of refrigerant in the defrosting mode of the refrigeration system according to Embodiment 2;
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a refrigeration system 100 according to Embodiment 1. As shown in FIG. In particular, FIG. 1 shows the refrigerant flow in the refrigeration mode of refrigeration system 100 .
  • FIG. 2 is a diagram showing the flow of refrigerant in the defrosting mode of refrigeration system 100 according to the first embodiment.
  • the refrigeration apparatus 100 can switch the operation mode between a freezing mode and a defrosting mode.
  • the configuration and operation mode of the refrigeration system 100 will be described below with reference to FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 1 The configuration and operation mode of the refrigeration system 100 will be described below with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the refrigerator 100 includes an outdoor unit 101 and an indoor unit 102 .
  • the outdoor unit 101 and the indoor unit 102 are connected by pipes 26 and 27 .
  • a first refrigerant circulates between the outdoor unit 101 and the indoor unit 102 .
  • the first refrigerant is, for example, CO 2 or the like.
  • the first refrigerant will simply be referred to as refrigerant.
  • the gasified first refrigerant is referred to as a gaseous refrigerant
  • the liquefied first refrigerant is referred to as a liquid refrigerant, as required.
  • the term refrigerant is simply used.
  • the indoor unit 102 includes a first expansion valve 3 and a first heat exchanger 10.
  • the first expansion valve 3 and the first heat exchanger 10 are connected in series.
  • the first expansion valve 3 is, for example, a temperature expansion valve controlled based on the temperature of the refrigerant outlet of the first heat exchanger 10 .
  • the outdoor unit 101 includes a first compressor 1, a four-way valve 7, an accumulator 9, an adjustment mechanism 11, a second heat exchanger 20, a controller 50, and a temperature sensor 61.
  • the adjustment mechanism 11 is composed of the liquid receiver 8 , the refrigerant discharge passages 34 and 35 , and the flow rate adjustment valve 45 .
  • the first compressor 1 and the second heat exchanger 20 are connected to the indoor unit 102 so that the refrigerant circulates.
  • the refrigerant in gas state will be referred to as gas refrigerant
  • the refrigerant in liquid state will be referred to as liquid refrigerant.
  • refrigerant is simply used.
  • the temperature sensor 61 measures the temperature of the outside air that exchanges heat with the refrigerant in the second heat exchanger 20 .
  • the temperature sensor 61 outputs measurement results to the control device 50 .
  • the four-way valve 7 is connected to the discharge port of the first compressor 1 and to the suction port of the first compressor 1 so that the direction of flow of the first refrigerant changes between the freezing mode and the defrosting mode. replace.
  • the refrigerant flows in the direction indicated by the arrows in FIG.
  • defrost mode the refrigerant flows in the direction indicated by the arrows in FIG.
  • the refrigerant flows through the first compressor 1, the second heat exchanger 20, the first expansion valve 3, the first heat exchanger 10, the accumulator 9, and the first compressor 1 in this order. flow.
  • the four-way valve 7 connects the discharge side of the first compressor 1 to the second heat exchanger 20 , and connects the suction side of the first compressor 1 to the first heat exchanger 10 .
  • the four-way valve 7 connects the discharge side of the first compressor 1 to the first heat exchanger 10 , and connects the suction side of the first compressor 1 to the second heat exchanger 20 .
  • the adjustment mechanism 11 adjusts the amount of refrigerant circulating between the outdoor unit 101 and the indoor unit 102 .
  • the adjustment mechanism 11 stores excess liquid refrigerant in the liquid receiver 8 in the freezing mode.
  • the liquid receiver 8 is installed between the second heat exchanger 20 and the first expansion valve 3 .
  • the liquid receiver 8 has an inlet through which the refrigerant flows from the second heat exchanger 20 and an outlet through which the refrigerant is discharged toward the first expansion valve 3 .
  • the adjustment mechanism 11 has a function of supplying the liquid state refrigerant stored in the liquid receiver 8 to the accumulator 9 through the refrigerant discharge channels 34 and 35 before switching the operation mode to the defrosting mode.
  • the accumulator 9 is installed on the suction port side of the first compressor 1 .
  • the accumulator 9 is connected to the four-way valve 7 by a channel 28 .
  • the accumulator 9 is connected to the outlet of the liquid receiver 8 by refrigerant discharge channels 34 and 35 .
  • a flow control valve 45 is provided in the coolant discharge passages 34 and 35 .
  • the flow control valve 45 is, for example, an electromagnetic valve or an electronic expansion valve.
  • the adjustment mechanism 11 supplies liquid refrigerant to the accumulator 9 by opening the flow rate adjustment valve 45 in the defrosting mode.
  • the flow rate adjustment valve 45 adjusts the flow rate of the liquid refrigerant flowing through the refrigerant discharge passages 34 and 35 .
  • the outdoor unit 101 includes bypass flow paths 36 and 37. As shown in FIG. 2, the bypass flow paths 36 and 37 are flow paths for flowing the refrigerant from the first expansion valve 3 toward the second heat exchanger 20 without passing through the liquid receiver 8 in the defrosting mode. is the road.
  • Bypass passages 36 and 37 are a first connection point a between the outlet of the liquid receiver 8 and the first expansion valve 3 and a second connection point a between the second heat exchanger 20 and the inlet of the liquid receiver 8 . connection point b. As shown in FIG. 2, the bypass flow paths 36, 37 bypass the liquid receiver 8 and flow the refrigerant from the first expansion valve 3 toward the second heat exchanger 20 in the defrosting mode.
  • a second expansion valve 46 is provided between the bypass flow path 36 and the bypass flow path 37 .
  • the outdoor unit 101 is provided with a plurality of check valves that limit the direction in which the refrigerant flows to one direction.
  • the first check valve 41 is installed between the first connection point a and the outlet of the liquid receiver 8 .
  • the first check valve 41 limits the direction in which the refrigerant flows from the outlet of the liquid receiver 8 to the first connection point a.
  • the second check valve 42 is installed in the bypass passages 36 and 37.
  • the second check valve 42 limits the direction in which the refrigerant flows from the first connection point a to the second connection point b. In other words, the second check valve 42 restricts the direction of refrigerant flow from the second expansion valve 46 to the second heat exchanger 20 .
  • the third check valve 43 is installed between the second connection point b and the inlet of the liquid receiver 8 .
  • the third check valve 43 limits the direction in which the refrigerant flows from the second connection point b to the liquid receiver 8 .
  • the operation mode is switched from the defrosting mode to the freezing mode.
  • the function of the second check valve 42 prevents the refrigerant that has passed through the second heat exchanger 20 from flowing from the second connection point b to the bypass passage 37 . Therefore, the refrigerant that has passed through the second heat exchanger 20 flows toward the liquid receiver 8 via the third check valve 43, as indicated by the arrow in FIG.
  • the first heat exchanger 10 functions as an evaporator and the second heat exchanger 20 functions as a condenser. As a result, the space in which the indoor unit 102 is installed is cooled.
  • the operation mode is switched from the freezing mode to the defrosting mode.
  • the function of the first check valve 41 prevents the refrigerant that has passed through the first expansion valve 3 from flowing from the first connection point a to the liquid receiver 8 . Therefore, as indicated by the arrows in FIG. 2, the refrigerant that has passed through the first expansion valve 3 flows toward the bypass passages 36 and 37, passes through the second check valve 42, and enters the second heat exchanger 20. influx.
  • the first heat exchanger 10 functions as a condenser
  • the second heat exchanger 20 functions as an evaporator.
  • frost adhering to the first heat exchanger 10 on the indoor unit 102 side is removed.
  • the second heat exchanger 20 functioning as an evaporator on the outdoor unit 101 side needs to evaporate the refrigerant by heat-exchanging the refrigerant with the outside air.
  • the second heat exchanger 20 may exchange heat excessively.
  • the degree of heat exchange in the second heat exchanger 20 becomes excessive, the temperature of the gaseous refrigerant supplied to the first compressor 1 rises.
  • the operating range of the first compressor 1 may deviate from the standard range. In this case, the operation of the first compressor 1 may be automatically stopped to protect the first compressor 1 . If the first compressor 1 stops during the defrosting mode, the first heat exchanger 10 may not be sufficiently defrosted.
  • the liquid state refrigerant stored in the accumulator 9 is used to cool the gas state refrigerant flowing from the second heat exchanger 20 to the first compressor 1. .
  • the liquid state refrigerant is moved from the liquid receiver 8 to the accumulator 9 before defrosting so that the accumulator 9 has sufficient liquid state refrigerant.
  • the gaseous refrigerant flowing from the second heat exchanger 20 through the four-way valve 7 into the accumulator 9 is cooled by exchanging heat with a sufficient amount of liquid refrigerant in the accumulator 9. It is sucked into the first compressor 1 . Therefore, according to the present embodiment, defrosting can be effectively performed even when the outside air temperature is high.
  • FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the control device 50 that controls the refrigeration system 100.
  • the control device 50 includes a processor 51, a memory 52, a communication interface (not shown), and the like.
  • the processor 51 controls the operating frequency of the first compressor 1, the connection of the four-way valve 7, etc. according to the data stored in the memory 52 and the information obtained via the communication interface.
  • the memory 52 includes, for example, ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), and flash memory.
  • the flash memory stores an operating system, application programs, and various data.
  • the control device 50 shown in FIG. 1 is implemented by the processor 51 executing an operating system and application programs stored in the memory 52 .
  • the processor 51 refers to various data stored in the memory 52 .
  • the control device 50 identifies the outside air temperature based on the measurement result of the temperature sensor 61 .
  • the control device 50 opens the flow control valve 45 according to the outside air temperature to replenish the accumulator 9 with liquid refrigerant.
  • FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the accumulator 9.
  • FIG. Two pipes, a pipe 91 and a pipe 92 are connected to the accumulator 9 .
  • a pipe 91 connects the accumulator 9 and the suction port of the first compressor 1 .
  • a pipe 92 exits the accumulator 9 and branches in the direction of the four-way valve 7 and the direction of the liquid receiver 8 .
  • the pipe 92 constitutes part of the flow path 28 and the coolant discharge flow path 35 shown in FIG.
  • liquid refrigerant flows from the liquid receiver 8 into the accumulator 9 through the pipe 92 .
  • liquid refrigerant is thus supplied from the liquid receiver 8 to the accumulator 9 for the defrosting mode. Therefore, in the defrosting mode, the accumulator 9 is provided with a sufficient amount of liquid refrigerant.
  • the gaseous refrigerant discharged from the second heat exchanger 20 in the defrosting mode flows from the four-way valve 7 through the pipe 92 into the accumulator 9 .
  • the gaseous refrigerant that has flowed into the accumulator 9 flows from the pipe 91 toward the first compressor 1 due to the pressure inside the accumulator 9 .
  • the pipe 91 is bent in a U shape inside the accumulator 9 . More specifically, a portion of the pipe 91 is bent upward within the accumulator 9 while being inserted into the accumulator 9 . Further, a hole 300 is formed in the pipe 91 inside the accumulator 9 at a position lower than the tip of the pipe 91 inserted into the accumulator 9 .
  • the hole 300 is formed below the tip of the pipe 91 inserted into the accumulator 9 . More specifically, hole 300 is formed at the lowest position of pipe 91 inserted inside accumulator 9 .
  • the gaseous refrigerant that has flowed into the accumulator 9 through the pipe 92 is discharged from the accumulator 9 through the pipe 91 .
  • the gaseous refrigerant that has flowed into the accumulator 9 is sucked into the first compressor 1 after being cooled by the liquid refrigerant in the pipe 91 .
  • the gaseous refrigerant that has flowed into the accumulator 9 is sufficiently cooled by being mixed with the liquid refrigerant in the accumulator 9 .
  • the pipe 91 is not formed in a U-shape and has the same structure as the pipe 92, the effect of cooling the refrigerant in the gaseous state is exhibited. Since the inside of the accumulator 9 is cooled by the liquid state refrigerant, the gas refrigerant flowing into the accumulator 9 is cooled by passing above the liquid state refrigerant before flowing into the pipe 91 . The cooling effect increases as the amount of liquid refrigerant increases.
  • the state of the gas flowing into the accumulator 9 can be cooled more effectively.
  • the present disclosure does not exclude the construction of the pipe 91 similar to that of the pipe 92 without forming the pipe 91 in a U shape.
  • the shape of the pipe at the suction port of the first compressor 1 and the shape of the hole 300 can be determined in consideration of the performance of the second heat exchanger 20 and the like.
  • the size of the hole 300, the position of the hole 300, and the angle at which the pipe 91 is bent within the accumulator 9 can also be determined in consideration of the performance of the second heat exchanger 20.
  • the number of holes 300 may be one or two or more.
  • FIG. 5 is a diagram showing a modification of the configuration of the accumulator 9.
  • the pipe 93 connected to the first compressor 1 is not bent in a U shape.
  • a pipe 93 is connected to the upper portion of the accumulator 9 .
  • a refrigerant discharge port 931 that discharges refrigerant toward the suction port of the first compressor 1 is formed in the upper portion of the accumulator 9 .
  • the gaseous refrigerant is discharged from the refrigerant discharge port 931 to the suction port of the first compressor 1 through the pipe 93 .
  • the pipe 94 is connected below the side of the accumulator 9 in the vertical direction.
  • a pipe 94 exits the accumulator 9 and branches in the direction of the four-way valve 7 and the direction of the liquid receiver 8 .
  • the pipe 94 constitutes part of the flow path 28 and the coolant discharge flow path 35 shown in FIG.
  • a coolant inlet 941 is formed in the side of the accumulator 9 through which the coolant flows through the pipe 94 .
  • the gaseous refrigerant that has flowed into the accumulator 9 through the pipe 94 enters the liquid refrigerant in the accumulator 9 and mixes with the liquid refrigerant.
  • the gaseous refrigerant entering the liquid refrigerant rises due to the difference in specific gravity and is cooled by the liquid refrigerant. Therefore, the gaseous refrigerant sucked into the first compressor 1 through the pipe 93 is cooled in the accumulator 9 .
  • the position where the pipe 94 is connected to the accumulator 9 can be determined in consideration of the performance of the second heat exchanger 20 and the like. For example, the lower the position where the pipe 94 is connected, the longer the gaseous refrigerant is in contact with the liquid refrigerant, so the ability to cool the gaseous refrigerant increases. From this point of view, the pipe 94 may be connected to the bottom of the accumulator 9 .
  • the position where the pipe 94 is connected should be below the liquid level of the liquid refrigerant in the accumulator 9 and lower than the position where the pipe 93 is connected.
  • the refrigerant inlet 941 is formed at a position lower than the refrigerant outlet 931 in the vertical direction of the accumulator 9 .
  • the configuration of the accumulator 9 shown in FIGS. 4 and 5 constitutes a mechanism for causing the gaseous refrigerant flowing in the accumulator 9 to enter the liquid refrigerant in the accumulator 9 in the defrosting mode.
  • FIG. 6 is a flow chart for explaining the control of the control device 50 according to the first embodiment. The processing of this flow chart is repeatedly executed every time a certain period of time elapses or every time a predetermined condition is satisfied during the operation of the refrigeration system 100 .
  • control device 50 may perform the process of the flowchart of FIG. 6 at regular time intervals since the previous defrosting of the first heat exchanger 10. .
  • the control device 50 may detect the refrigerant temperature of the first heat exchanger 10 and execute the processing of the flowchart of FIG. 6 when the detected refrigerant temperature satisfies the criteria for shifting to the defrosting mode.
  • the control device 50 detects the state of frost on the first heat exchanger 10, and if the degree of the detected state of frost satisfies the criteria for shifting to the defrosting mode, the processing of the flowchart of FIG. may be executed.
  • the control device 50 determines whether or not the temperature T of the outside air that exchanges heat with the second heat exchanger 20 is higher than the threshold Th1 (step S1).
  • the controller 50 identifies the temperature T of the outside air based on the value measured by the temperature sensor 61 .
  • the memory 52 stores the threshold Th1.
  • the control device 50 uses the threshold value Th1 stored in the memory 52 to carry out the determination in step S1.
  • the threshold value Th1 can be appropriately determined in consideration of the performance of the second heat exchanger 20 .
  • control device 50 determines that the outside air temperature T is higher than the threshold Th1 (YES in S1), it opens the flow control valve 45 (step S2). In other words, the adjustment mechanism 11 opens the flow rate adjustment valve 45 when the outside air temperature T is higher than the threshold Th1.
  • the flow control valve 45 opens, the liquid refrigerant in the liquid receiver 8 moves to the accumulator 9 due to the pressure difference between the liquid receiver 8 and the accumulator 9 .
  • the accumulator 9 is supplied with the liquid state refrigerant for cooling the gaseous high temperature refrigerant flowing from the four-way valve 7 toward the first compressor 1 in the defrosting mode.
  • control device 50 determines whether or not a specified time has passed since step S2 (step S3).
  • the control device 50 continues to open the flow regulating valve 45 until the specified time has elapsed from step S2 (NO in S3).
  • the memory 52 stores data indicating the specified time.
  • the control device 50 uses the data stored in the memory 52 to carry out the determination of step S3.
  • the prescribed time can be appropriately determined in consideration of the performance of the second heat exchanger 20 .
  • a plurality of prescribed times may be provided according to the height of the temperature T measured by the temperature sensor 61 .
  • the controller 50 determines whether the value of the temperature T determined to be higher than the threshold value Th1 in step S1 is in a first range, a second range higher than the first range, or a third range. judge.
  • the control device 50 selects the specified time A when the temperature T is in the first range, and selects the specified time B longer than the specified time A when the temperature T is in the second range. If T is in the third range, choose a specified time C longer than specified time B. More specifically, a defrosting test is performed in advance in the refrigeration system, and the relationship between the temperature T and the specified time is mapped or functioned. As such, the control device 50 sets an appropriate valve opening time for the flow control valve 45 based on the mapped or functionalized data.
  • the opening time of the flow rate control valve 45 may be changed by adjusting the degree of opening.
  • control device 50 determines that the specified time has passed since step S2 (YES in step S3), it closes the flow rate control valve 45 (step S4).
  • control device 50 determines that the temperature T of the outside air is equal to or lower than the threshold Th1 (NO in S1), it ends the processing based on this flowchart without opening the flow control valve 45 . This can prevent the refrigerant in the liquid receiver 8 from moving to the accumulator 9 when the outside air temperature is low.
  • the controller 50 After closing the flow regulating valve 45, the controller 50 switches the four-way valve 7 to the defrosting mode shown in FIG. 2 (step S5). After that, the control device 50 starts the defrosting operation (step S6). After completing the defrosting operation, the controller 50 returns the four-way valve 7 to the freezing mode shown in FIG. 1 (step S7), and finishes the processing based on this flowchart.
  • the refrigeration system 100 moves the liquid state refrigerant in the liquid receiver 8 to the accumulator 9 before starting the operation in the defrosting mode.
  • the gaseous refrigerant that has been overheated by the second heat exchanger 20 and passed through the four-way valve joins the liquid refrigerant in the accumulator 9 .
  • FIG. 7 is a diagram showing the configuration of a refrigeration system 200 according to the second embodiment.
  • FIG. 7 shows the refrigerant flow in the refrigeration mode of refrigeration system 200 .
  • FIG. 8 is a diagram showing the flow of refrigerant in the defrosting mode of refrigeration system 200 according to the second embodiment.
  • a refrigerating device 200 according to the second embodiment is a dual refrigerating device. That is, the outdoor unit 201 includes a first refrigerant circuit 206 on the low temperature side and a second refrigerant circuit 207 on the high temperature side.
  • the first refrigerant used in the first refrigerant circuit 206 is CO2 or the like
  • the second refrigerant used in the second refrigerant circuit 207 is HF01234yf, R410A, CO2 or the like.
  • the first compressor 1 and the second heat exchanger 20 are connected to the indoor unit 202 so that the first refrigerant circulates.
  • the first compressor 1, the second heat exchanger 20, the first expansion valve 3, and the first heat exchanger 10 constitute a first refrigerant circuit 206 using a first refrigerant.
  • a fourth heat exchanger 214 is connected between the circulation path of the first refrigerant circuit 206 and the circulation path of the second refrigerant circuit 207 .
  • Fourth heat exchanger 214 is, for example, a cascade heat exchanger.
  • the fourth heat exchanger 214 exchanges heat between the second refrigerant and the first refrigerant discharged from the second heat exchanger 20 and flowing into the liquid receiver 8 in the refrigeration mode.
  • the fourth heat exchanger 214 is installed between the second connection point b and the liquid receiver 8 in the first refrigerant circuit 206 .
  • the outdoor unit 201 includes a control device 250 instead of the control device 50 according to the first embodiment. Controller 250 controls first refrigerant circuit 206 and second refrigerant circuit 207 .
  • the configuration of the indoor unit 202 is similar to that of the indoor unit 102 according to the first embodiment.
  • the second refrigerant circuit 207 has a second compressor 211 , a third heat exchanger 212 and a third expansion valve 213 .
  • the second refrigerant circuit 207 circulates the second refrigerant through the second compressor 211, the third heat exchanger 212, the third expansion valve 213, and the fourth heat exchanger 214 in this order.
  • the third check valve 43 is installed between the second connection point b and the fourth heat exchanger 214 in the first refrigerant circuit 206 to change the direction in which the first refrigerant flows from the second connection point b to the fourth heat exchanger. Constrain the direction of the exchanger 214 .
  • the refrigerating device 200 cools the first refrigerant flowing from the second heat exchanger 20 into the receiver 8 via the third check valve 43 in the fourth heat exchanger 214 in the freezing mode. Therefore, the pressure rise in the liquid receiver 8 is suppressed. Further, the liquid state first refrigerant that has become excessive due to the cooling of the fourth heat exchanger 214 is stored in the liquid receiver 8 . The first liquid refrigerant stored in the liquid receiver 8 is used to cool the gaseous refrigerant in the defrosting mode.
  • control device 250 is also the same as that of control device 50 shown in FIG. 2, and therefore description thereof will not be repeated.
  • the refrigeration system 200 has a freezing mode and a defrosting mode as operation modes.
  • the freezing mode the refrigerant flows in the directions indicated by the arrows in FIG.
  • defrost mode the refrigerant flows in the direction indicated by the arrows in FIG.
  • the difference in the refrigerant circulation direction between the freezing mode and the defrosting mode in the second embodiment is basically the same as in the first embodiment described with reference to FIGS. 1 and 2 .
  • the operation of the adjusting mechanism 11 is also common to the flowchart shown in FIG. Therefore, description of these will not be repeated.
  • the liquid in the liquid receiver 8 is removed before starting the operation in the defrosting mode, as in the refrigerating device 100 according to the first embodiment.
  • the liquid state first refrigerant is moved from the liquid receiver 8 to the accumulator 9 before starting the defrosting operation.
  • the liquid state first refrigerant may be moved from the liquid receiver 8 to the accumulator 9 at the same time as the defrosting operation is started, or after the defrosting operation is started.
  • the control device 50 and the control device 250 may perform control so that the amount of the first liquid refrigerant supplied to the accumulator 9 differs depending on the degree of the outside air temperature.
  • the first refrigerant is cooled in the 4th heat exchanger 214 before going to the liquid receiver 8. Therefore, in the refrigerating apparatus 200, the amount of the first refrigerant in the liquid state stored in the liquid receiver 8 can be increased before the operation in the defrosting mode is started. As a result, the refrigeration system 200 can supply a larger amount of the first refrigerant in liquid state to the accumulator 9 before starting the defrosting operation. Thereby, the refrigerating device 200 can more effectively prevent the temperature of the refrigerant sucked into the first compressor 1 from becoming too high in the defrosting mode. In other words, in the refrigeration system 200, the liquid first refrigerant can be intentionally stored in the liquid receiver 8. FIG.
  • the present disclosure relates to an outdoor unit (101) of a refrigeration system (100) having a freezing mode and a defrosting mode, the indoor unit comprising a first expansion valve (3) and a first heat exchanger (10). a first compressor (1) and a second heat exchanger (20) connected to the compressor (102) so that the first refrigerant circulates;
  • the connection destination of the discharge port of the first compressor (1) and the first compressor (1 ), and in the refrigeration mode, the first refrigerant is connected to the first compressor (1), the second heat exchanger (20), the first expansion valve ( 3), the first heat exchanger (10), the accumulator (9), the first compressor (1) flow in order, in the defrosting mode, the first refrigerant flows through the first compressor (1), the first heat exchanger (10), first expansion valve (3), second heat exchanger (20), accumulator (9), first compressor (1).
  • the adjustment mechanism (11) comprises a liquid receiver (8) installed between the second heat exchanger (20) and the first expansion valve (3), and an outlet of the liquid receiver (8).
  • a refrigerant discharge channel (34, 35) connecting between the accumulator (9) and a flow control valve (45) for adjusting the flow rate of the first liquid refrigerant flowing through the refrigerant discharge channel (34, 35); including.
  • the adjustment mechanism (11) supplies the liquid state first refrigerant stored in the liquid receiver (8) to the accumulator (9) by opening the flow rate adjustment valve (45).
  • the adjustment mechanism (11) opens the flow rate adjustment valve (45) when the outside air temperature is higher than the threshold.
  • the refrigerating device (100) has a mechanism for allowing the gaseous first refrigerant flowing into the accumulator (9) to enter the liquid first refrigerant in the accumulator (9) in the defrosting mode (Figs. 4 and 5). Prepare.
  • the accumulator (9) is connected to a pipe (91) directed to the suction port of the first compressor (1), and part of the pipe (91) is inserted into the accumulator (9). , is bent upward in the vertical direction within the accumulator (9) (FIG. 4), and the pipe ( 91) with holes (300).
  • the accumulator (9) has a refrigerant inlet (941) into which the liquid state first refrigerant flows, and a refrigerant outlet (931) through which the first refrigerant is discharged toward the suction port of the first compressor. is formed, and the coolant inlet (941) is formed below the coolant outlet (931) in the vertical direction of the accumulator (9).
  • the outdoor unit (101) flows the first refrigerant from the first expansion valve (3) to the second heat exchanger (20) without passing through the liquid receiver (8). It further comprises bypass channels (36, 37).
  • the bypass flow path (36, 37) consists of the first connection point (a) between the outlet of the liquid receiver (8) and the first expansion valve (3) and the second heat exchanger (20) and a second connection point (b) between the inlet of the receiver (8).
  • the refrigerating device (100) is installed between the first connection point (a) and the outlet of the liquid receiver (8), and the direction in which the refrigerant flows is changed from the outlet of the liquid receiver (8) to the first connection point ( A) is installed in the first check valve (41) and the bypass flow path (36, 37) to limit the direction of the refrigerant flow from the first connection point (a) to the second connection point (b). and a directionally restrictive second check valve (42).
  • the refrigeration system (100) further includes a second expansion valve (46) provided in the bypass flow path (36, 37).
  • a first refrigerant circuit (206) is configured to allow the A refrigeration system (200) has a second compressor (211), a third heat exchanger (212), and a third expansion valve (213), and a second refrigerant circuit (207) for circulating a second refrigerant.
  • the second refrigerant circuit (207) includes the second compressor (211), the third heat exchange The second refrigerant is circulated in the order of the device (212), the third expansion valve (213), and the fourth heat exchanger (214). 2 It is installed between the connection point (b) and the liquid receiver (8).
  • the refrigerating device (200) is installed between the second connection point (b) and the fourth heat exchanger (214) in the first refrigerant circuit (206), and the direction in which the first refrigerant flows is It further comprises a third check valve (43) restricting the direction from the second connection point (b) to the fourth heat exchanger (214).

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Abstract

室外機（１０１）は、第１圧縮機（１）と、第２熱交換器（２０）と、アキュムレータと（９）、四方弁（７）とを備える。冷凍モードにおいて、第１冷媒は、第１圧縮機（１）、第２熱交換器（２０）、第１膨張弁（３）、第１熱交換器（１０）、アキュムレータ（９）、第１圧縮機（１）の順に流れる。除霜モードにおいて、第１冷媒は、第１圧縮機（１）、第１熱交換器（１０）、第１膨張弁（３）、第２熱交換器（２０）、アキュムレータ（９）、第１圧縮機（１）の順に流れる。室外機（１０１）は、除霜モードで運転するときに、アキュムレータ（９）に液状態の第１冷媒を供給する調整機構（１１）をさらに備える。

Description

冷凍装置の室外機およびそれを備える冷凍装置
　本開示は、冷凍装置の室外機およびそれを備える冷凍装置に関する。
　冷凍装置は、熱交換器に付着する霜を融解させるための除霜モードを有する。除霜方式として、たとえば、圧縮機からの高温ガスを通常は蒸発器として働く熱交換器に送るように、四方弁によって冷媒の循環方向を切り替えるリバースホットガス除霜方式が知られている。
　国際公開第２０２０／１６１８０３号（特許文献１）は、二元回路の低温側回路において、リバースホットガス除霜方式で除霜を行う冷凍装置を開示する。
国際公開第２０２０／１６１８０３号
　リバースホットガス除霜方式では、室外機の熱交換器を低温側回路の蒸発器として使用する。外気の温度が高いと、室外機側の熱交換器を流れる冷媒と外気との温度差が大きくなる。このとき、室外機側の熱交換器を蒸発器として除霜に利用すると、蒸発器が過剰に熱交換をするおそれがある。蒸発器の熱交換の程度が過剰になると、圧縮機に供給される冷媒の温度が上昇する。圧縮機に供給される冷媒の温度が上昇することにより、圧縮機が基準の運転範囲を逸脱して動作するおそれがある。
　本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、除霜運転中に圧縮機に供給される冷媒の温度が上昇することを抑制できる冷凍装置の室外機および冷凍装置を提供することを目的とする。
　本開示は、冷凍モードと除霜モードとを有する冷凍装置の室外機に関する。室外機は第１膨張弁および第１熱交換器を備える室内機との間で第１冷媒が循環するように接続された、第１圧縮機および第２熱交換器と、第１圧縮機の吸入口側に設置されるアキュムレータと、冷凍モードと除霜モードとの間で第１冷媒の流れる方向が変わるように、第１圧縮機の吐出口の接続先と第１圧縮機の吸入口の接続先とを入れ替える四方弁とを備える。冷凍モードにおいて、第１冷媒は、第１圧縮機、第２熱交換器、第１膨張弁、第１熱交換器、アキュムレータ、第１圧縮機の順に流れる。除霜モードにおいて、第１冷媒は、第１圧縮機、第１熱交換器、第１膨張弁、第２熱交換器、アキュムレータ、第１圧縮機の順に流れる。室外機は、除霜モードで運転するときに、アキュムレータに液状態の第１冷媒を供給する調整機構をさらに備える。
　本開示によれば、除霜運転中に圧縮機に供給される冷媒の温度が上昇することを抑制できる冷凍装置の室外機および冷凍装置を提供することができる。
実施の形態１に関わる冷凍装置の構成を示す図である。 実施の形態１に関わる冷凍装置の除霜モードにおける冷媒の流れを示す図である。 冷凍装置の制御を行う制御装置の構成を示す図である。 アキュムレータの構成を示す図である。 アキュムレータの構成の変形例を示す図である。 実施の形態１に関わる制御装置が実行する制御を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２に係る冷凍装置の構成を示す図である。 実施の形態２に関わる冷凍装置の除霜モードにおける冷媒の流れを示す図である。
　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、複数の実施の形態について説明するが、各実施の形態で説明された構成を適宜組み合わせることは出願当初から予定されている。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
　実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に関わる冷凍装置１００の構成を示す図である。特に、図１は、冷凍装置１００の冷凍モードにおける冷媒の流れを示している。図２は、実施の形態１に関わる冷凍装置１００の除霜モードにおける冷媒の流れを示す図である。
　冷凍装置１００は、運転モードを冷凍モードと除霜モードとに切り替えることが可能である。以下、図１および図２を参照して、冷凍装置１００の構成および運転モードを説明する。
　冷凍装置１００は、室外機１０１と室内機１０２とを備える。室外機１０１と室内機１０２とは、配管２６，２７によって接続される。室外機１０１と室内機１０２との間で第１冷媒が循環する。第１冷媒は、たとえば、ＣＯ２等である。
　以下、実施の形態１の説明において、第１冷媒を単に冷媒と称する。また、必要に応じて、ガス化した第１冷媒をガス状態の冷媒と称し、液化した第１冷媒を液状態の冷媒と称する。第１冷媒の状態がガス状態であるか液状態であるかに言及する必要がない場面においては、単に冷媒という用語を使用する。
　室内機１０２は、第１膨張弁３と、第１熱交換器１０とを含む。第１膨張弁３と第１熱交換器１０とは直列接続される。第１膨張弁３は、たとえば、第１熱交換器１０の冷媒の出口の温度に基づいて制御される温度膨張弁である。
　室外機１０１は、第１圧縮機１と、四方弁７と、アキュムレータ９と、調整機構１１と、第２熱交換器２０と、制御装置５０と、温度センサ６１とを備える。調整機構１１は、受液器８と、冷媒排出流路３４，３５と、流量調整弁４５とにより構成されている。
　第１圧縮機１および第２熱交換器２０は、室内機１０２との間で冷媒が循環するように接続される。
　以下、ガス状態の冷媒をガス冷媒と称し、液状態の冷媒を液冷媒と称する。また、冷媒の状態がガス状態であるか液状態であるかに言及する必要がない場面においては、単に冷媒という用語を使用する。
　温度センサ６１は、第２熱交換器２０の冷媒と熱交換を行う外気の温度を計測する。温度センサ６１は、計測結果を制御装置５０に出力する。
　四方弁７は、冷凍モードと除霜モードとの間で第１冷媒の流れる方向が変わるように、第１圧縮機１の吐出口の接続先と第１圧縮機１の吸入口の接続先とを入れ替える。冷凍モードでは、図１の矢印に示す向きに冷媒が流れる。除霜モードでは、図２の矢印に示す向きに冷媒が流れる。
　図１に示すように、冷凍モードにおいて、冷媒は、第１圧縮機１、第２熱交換器２０、第１膨張弁３、第１熱交換器１０、アキュムレータ９、第１圧縮機１の順に流れる。このとき、四方弁７によって、第１圧縮機１の吐出側が第２熱交換器２０に接続され、第１圧縮機１の吸入側が第１熱交換器１０に接続されている。
　図２に示すように、除霜モードにおいて、冷媒は、第１圧縮機１、第１熱交換器１０、第１膨張弁３、第２熱交換器２０、アキュムレータ９、第１圧縮機１の順に流れる。このとき、四方弁７によって、第１圧縮機１の吐出側が第１熱交換器１０に接続され、第１圧縮機１の吸入側が第２熱交換器２０に接続されている。
　調整機構１１は、室外機１０１と室内機１０２とを循環する冷媒の量を調整する。調整機構１１は、冷凍モードにおいて、余剰の液冷媒を受液器８に貯留する。受液器８は、第２熱交換器２０と第１膨張弁３との間に設置される。受液器８は、第２熱交換器２０から冷媒が流入する入口と、第１膨張弁３に向けて冷媒を排出する出口とを備える。
　調整機構１１は、運転モードを除霜モードに切り替える前に、受液器８に貯留された液状態の冷媒を冷媒排出流路３４，３５を通じてアキュムレータ９に供給する機能を備える。
　アキュムレータ９は、第１圧縮機１の吸入口側に設置される。アキュムレータ９は、流路２８によって四方弁７と接続されている。アキュムレータ９は、冷媒排出流路３４，３５によって受液器８の出口と接続されている。冷媒排出流路３４，３５には、流量調整弁４５が設けられている。流量調整弁４５は、たとえば、電磁弁、電子式膨張弁である。
　調整機構１１は、除霜モードにおいて、流量調整弁４５を開くことによりアキュムレータ９に液状態の冷媒を供給する。流量調整弁４５は、冷媒排出流路３４，３５を流れる液状態の冷媒の流量を調整する。
　室外機１０１は、バイパス流路３６，３７を備える。バイパス流路３６，３７は、図２に示すように、除霜モードにおいて、受液器８を経由せずに冷媒を第１膨張弁３から第２熱交換器２０に向けて流すための流路である。
　バイパス流路３６，３７は、受液器８の出口と第１膨張弁３との間の第１接続点ａと、第２熱交換器２０と受液器８の入口との間の第２接続点ｂとを接続する。バイパス流路３６，３７は、図２に示されるように、除霜モードにおいて、受液器８を迂回して、冷媒を第１膨張弁３から第２熱交換器２０に向けて流す。バイパス流路３６とバイパス流路３７との間には、第２膨張弁４６が設けられる。
　室外機１０１には、冷媒が流れる向きを一方向に制限する複数の逆止弁が設けられている。
　第１逆止弁４１は、第１接続点ａと、前記受液器８の出口との間に設置される。第１逆止弁４１は、冷媒が流れる方向を受液器８の出口から第１接続点ａの方向に制限する。
　第２逆止弁４２は、バイパス流路３６，３７に設置される。第２逆止弁４２は、冷媒が流れる方向を第１接続点ａから第２接続点ｂの方向に制限する。換言すると、第２逆止弁４２は、冷媒が流れる方向を第２膨張弁４６から第２熱交換器２０の方向に制限する。
　第３逆止弁４３は、第２接続点ｂと受液器８の入口との間に設置される。第３逆止弁４３は、冷媒が流れる方向を第２接続点ｂから受液器８の方向に制限する。
　四方弁７を図２に示す状態から図１に示す状態に切り替えることにより、運転モードが除霜モードから冷凍モードに切り替わる。冷凍モードにおいては、第２逆止弁４２の働きによって、第２熱交換器２０を通過した冷媒が第２接続点ｂからバイパス流路３７に流れることが阻止される。このため、図１の矢印が示すとおり、第２熱交換器２０を通過した冷媒は、第３逆止弁４３を経由して受液器８に向かって流れる。
　冷凍モードでは、第１熱交換器１０が蒸発器として機能し、第２熱交換器２０が凝縮器として機能する。その結果、室内機１０２が設置された空間が冷却される。
　四方弁７を図１に示す状態から図２に示す状態に切り替えることにより、運転モードが冷凍モードから除霜モードに切り替わる。除霜モードにおいては、第１逆止弁４１の働きによって、第１膨張弁３を通過した冷媒が第１接続点ａから受液器８に流れることが阻止される。このため、図２の矢印が示すとおり、第１膨張弁３を通過した冷媒は、バイパス流路３６，３７に向かって流れ、第２逆止弁４２を経由して第２熱交換器２０に流入する。
　除霜モードでは、第１熱交換器１０が凝縮器として機能し、第２熱交換器２０が蒸発器として機能する。その結果、室内機１０２側の第１熱交換器１０に付着した霜が除去される。このとき、室外機１０１側で蒸発器として機能する第２熱交換器２０は、冷媒を外気と熱交換させることによって冷媒を蒸発させる必要がある。
　外気温度が高いとき、外気温度と第２熱交換器２０内の冷媒の温度との温度差が大きくなるため、第２熱交換器２０は過剰に熱交換する可能性がある。第２熱交換器２０の熱交換の程度が過剰になると、第１圧縮機１に供給されるガス状態の冷媒の温度が上昇する。圧縮機に供給されるガス状態の冷媒の温度が上昇することにより、第１圧縮機１の運転範囲が基準の範囲を逸脱するおそれがある。この場合、第１圧縮機１を保護するために第１圧縮機１の運転が自動的に停止するかもしれない。第１圧縮機１が除霜モードの途中で停止すると、第１熱交換器１０を十分に除霜できない可能性がある。
　したがって、除霜モードにおいては、第１圧縮機１に供給されるガス状態の冷媒の温度が高くなり過ぎないように制御することが重要である。そこで、本実施の形態では、アキュムレータ９に貯留された液状態の冷媒を利用して、第２熱交換器２０から第１圧縮機１に流れるガス状態の冷媒を冷却することを可能にしている。特に、本実施の形態では、アキュムレータ９に十分な液状態の冷媒が確保されるよう、除霜前に受液器８からアキュムレータ９に液状態の冷媒を移動させる。
　冷凍モードにおいては、適宜、余剰の冷媒が受液器８に貯留される。このため、運転モードが冷凍モードから除霜モードに切り替わるときには、受液器８に十分な量の液状態の冷媒が貯留されている。したがって、たとえば、外気温度が高い場合、除霜前に流量調整弁４５を開けると、受液器８からアキュムレータ９に液状態の冷媒が供給される。第１逆止弁４１が受液器８の出口と第１接続点ａとの間に設けられているので、除霜モードにおいて流量調整弁４５を開けたとき、第１膨張弁３から受液器８側に冷媒が流れることが防止される。
　除霜モードにおいて、第２熱交換器２０から四方弁７を経てアキュムレータ９に流入したガス状態の冷媒は、アキュムレータ９内の十分な量の液状態の冷媒と熱交換することによって冷やされた後に第１圧縮機１に吸入される。このため、本実施の形態によれば、外気温度が高い場合でも効果的に除霜をすることができる。
　図３は、冷凍装置１００を制御する制御装置５０の構成を示す図である。制御装置５０は、プロセッサ５１と、メモリ５２と、図示しない通信インターフェース等とを含む。プロセッサ５１は、メモリ５２に記憶されたデータおよび通信インターフェースを経由して得た情報に従って、第１圧縮機１の運転周波数、四方弁７の接続等を制御する。
　メモリ５２は、たとえば、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）と、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）と、フラッシュメモリとを含んで構成される。フラッシュメモリには、オペレーティングシステム、アプリケーションプログラム、各種のデータが記憶される。図１に示した制御装置５０は、プロセッサ５１がメモリ５２に記憶されたオペレーティングシステムおよびアプリケーションプログラムを実行することにより実現される。アプリケーションプログラムの実行の際、プロセッサ５１は、メモリ５２に記憶されている各種のデータを参照する。
　制御装置５０は、温度センサ６１の計測結果に基づいて、外気温度を特定する。制御装置５０は、運転モードを冷凍モードから除霜モードに切り替える際、外気温度に応じて流量調整弁４５を開くことにより、アキュムレータ９に液状態の冷媒を補充する。
　図４は、アキュムレータ９の構成を示す図である。アキュムレータ９には、配管９１および配管９２の２つの配管が接続されている。配管９１は、アキュムレータ９と第１圧縮機１の吸入口とを接続する。配管９２は、アキュムレータ９を出て四方弁７の方向と受液器８の方向とに分岐している。配管９２は、図１に示される流路２８と冷媒排出流路３５との一部を構成する。
　調整機構１１が流量調整弁４５を開くことにより、配管９２を通って受液器８からアキュムレータ９に液状態の冷媒が流入する。本実施の形態では、このようにして、除霜モードのために受液器８からアキュムレータ９に対して液状態の冷媒が供給される。したがって、除霜モードにおいては、アキュムレータ９に十分な量の液状態の冷媒が確保されている。
　除霜モードにおいて第２熱交換器２０から排出されたガス状態の冷媒は、四方弁７から配管９２を通ってアキュムレータ９に流入する。アキュムレータ９に流入したガス状態の冷媒は、アキュムレータ９内の圧力によって配管９１から第１圧縮機１に向けて流れる。
　図４に示されるように、配管９１は、アキュムレータ９の内部において、Ｕ字状に屈曲している。より詳しくは、配管９１の一部がアキュムレータ９の内部に挿入された状態で、アキュムレータ９内で上方に屈曲している。さらに、アキュムレータ９に挿入された配管９１の先端よりも低い位置で、アキュムレータ９内の配管９１に穴３００が形成されている。
　このため、アキュムレータ９内の冷媒の液面が図４に示されるように穴３００よりも高い場合、アキュムレータ９の内部に位置する配管９１の一部が液状態の冷媒で満たされる。穴３００は、アキュムレータ９に挿入された配管９１の先端よりも下方の位置に形成されている。より詳しくは、穴３００は、アキュムレータ９の内部に挿入された配管９１の最も低い位置に形成されている。
　アキュムレータ９の内部に位置する配管９１の一部が液状態の冷媒で満たされている場合、配管９２を通ってアキュムレータ９に流入したガス状態の冷媒は、配管９１を通ってアキュムレータ９から排出される途中で、配管９１内の液状態の冷媒に進入し、液状態の冷媒と混ざり合う。その結果、アキュムレータ９に流入したガス状態の冷媒は、配管９１内の液状態の冷媒で冷却された後に第１圧縮機１に吸入される。
　このように、図４に示される構成によれば、アキュムレータ９に流入したガス状態の冷媒は、アキュムレータ９内の液状態の冷媒と混合することで十分に冷やされる。もちろん、配管９１をＵ字状に形成せずに、配管９２と同様の構成とした場合であっても、ガス状態の冷媒を冷却する効果は発揮される。アキュムレータ９内は液状態の冷媒によって冷やされているため、アキュムレータ９に流入したガス冷媒は、配管９１に流入する前に、液状態の冷媒の上方を通過することによって冷却される。その冷却効果は液状態の冷媒の量が増えるほど高まる。
　しかしながら、図４に示す構成を採用することにより、アキュムレータ９に流入したガス状態をより効果的に冷却することができる。なお、本開示は、配管９１をＵ字状に形成せずに、配管９２と同様の構成とすることを排除するものではない。
　本実施の形態によれば、外気温度が高い場合に除霜モードで運転をした場合であっても、第１圧縮機１で吸入される冷媒の温度が高まり過ぎてしまうことを防止できる。ここで、第１圧縮機１の吸入口の配管の形状および穴３００の形状は、第２熱交換器２０の性能などを考慮して定めることができる。同様に、穴３００の大きさ、穴３００の位置、および配管９１をアキュムレータ９内で屈曲させる角度についても、第２熱交換器２０の性能を考慮して定めることができる。また、穴３００の数は、１つでも２つ以上であってもよい。
　図５は、アキュムレータ９の構成の変形例を示す図である。変形例では、第１圧縮機１に接続される配管９３はＵ字状に屈曲していない。配管９３は、アキュムレータ９の上部に接続されている。アキュムレータ９の上部には第１圧縮機１の吸入口に向けて冷媒を排出する冷媒排出口９３１が形成されている。ガス状態の冷媒は、冷媒排出口９３１から配管９３を通じて第１圧縮機１の吸入口に排出される。
　配管９４は、鉛直方向において、アキュムレータ９の側部の下方に接続されている。配管９４は、アキュムレータ９を出て四方弁７の方向と受液器８の方向とに分岐している。配管９４は、図１に示される流路２８と冷媒排出流路３５との一部を構成する。アキュムレータ９の側部には配管９４を通じて冷媒が流入する冷媒流入口９４１が形成されている。
　配管９４を通ってアキュムレータ９に流入したガス状態の冷媒は、アキュムレータ９内の液状態の冷媒に進入し、液状態の冷媒と混ざり合う。液状態の冷媒に進入したガス状態の冷媒は、比重差によって上昇しつつ、液状態の冷媒によって冷却される。ゆえに、配管９３を通って第１圧縮機１に吸入されるガス状態の冷媒は、アキュムレータ９内で冷却される。
　このように、図５に示される変形例を採用した場合においても、第１圧縮機１で吸入される冷媒の温度が高まり過ぎてしまうことを防止できる。ここで、配管９４をアキュムレータ９に接続する位置は、第２熱交換器２０の性能などを考慮して定めることができる。たとえば、配管９４を接続する位置を低くするほど、ガス状態の冷媒が液状態の冷媒と接触している時間が長くなるため、ガス状態の冷媒を冷却する能力が高まる。この観点では、配管９４をアキュムレータ９の底部に接続してもよい。
　ガス状態の冷媒を冷却する機能を発揮するため、配管９４を接続する位置は、アキュムレータ９内の液状態の冷媒の液面よりも下で、かつ、配管９３を接続する位置よりも低ければよい。このように、変形例においては、冷媒流入口９４１は、冷媒排出口９３１よりもアキュムレータ９の鉛直方向において低い位置に形成される。
　図４および図５に示したアキュムレータ９の構成により、除霜モードにおいてアキュムレータ９に流れるガス状態の冷媒をアキュムレータ９内の液状態の冷媒に進入させる機構が構成されている。
　図６は、実施の形態１に関わる制御装置５０の制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、冷凍装置１００の運転中において、一定時間経過ごと、または予め定められた条件が成立するごとに繰返し実行される。
　たとえば、一定時間ごとに除霜を行う場合には、制御装置５０は、前回の第１熱交換器１０の除霜から一定時間が経過するごとに図６のフローチャートの処理を実行してもよい。
　制御装置５０は、第１熱交換器１０の冷媒温度を検出し、検出した冷媒温度が除霜モードに移行する基準を満たす場合に、図６のフローチャートの処理を実行してもよい。あるいは、制御装置５０は、第１熱交換器１０への霜の付着状態を検出し、検出した霜の付着状態の程度が除霜モードに移行する基準を満たす場合に、図６のフローチャートの処理を実行してもよい。
　制御装置５０は、図６に示されるフローチャートの処理を実行する条件が成立した場合、第２熱交換器２０と熱交換を行う外気の温度Ｔが閾値Ｔｈ１よりも高いか否かを判定する（ステップＳ１）。制御装置５０は、外気の温度Ｔを温度センサ６１が計測した値に基づいて特定する。メモリ５２には閾値Ｔｈ１が格納されている。制御装置５０は、メモリ５２に格納された閾値Ｔｈ１を用いてステップＳ１の判定を実施する。閾値Ｔｈ１は、第２熱交換器２０の性能を考慮して適宜定めることができる。
　制御装置５０は、外気の温度Ｔが閾値Ｔｈ１よりも高いと判定した場合（Ｓ１でＹＥＳ）、流量調整弁４５を開く（ステップＳ２）。換言すると、調整機構１１は、外気の温度Ｔが閾値Ｔｈ１よりも高いときに、流量調整弁４５を開く。
　流量調整弁４５が開くと、受液器８とアキュムレータ９との圧力差により、受液器８の液状態の冷媒がアキュムレータ９に移動する。これにより、アキュムレータ９には、除霜モードにおいて四方弁７から第１圧縮機１に向かうガス状態の高温の冷媒を冷却するための液状態の冷媒が供給される。
　次に、制御装置５０は、ステップＳ２から規定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ３）。制御装置５０は、ステップＳ２から規定時間が経過するまで（Ｓ３でＮＯ）、流量調整弁４５を開き続ける。メモリ５２には規定時間を示すデータが格納されている。制御装置５０は、メモリ５２に格納されたデータを用いてステップＳ３の判定を実施する。規定時間は、第２熱交換器２０の性能を考慮して適宜定めることができる。
　また、温度センサ６１で計測された温度Ｔの高さに応じた複数の規定時間を設けてもよい。たとえば、制御装置５０は、ステップＳ１で閾値Ｔｈ１よりも高いと判定された温度Ｔの値が第１範囲にあるか、第１範囲よりも高い第２範囲にあるか、第３範囲にあるかを判定する。制御装置５０は、温度Ｔが第１範囲にある場合には、規定時間Ａを選択し、温度Ｔが第２範囲にある場合には、規定時間Ａよりも長い規定時間Ｂを選択し、温度Ｔが第３範囲にある場合には、規定時間Ｂよりも長い規定時間Ｃを選択する。より具体的には、事前に冷凍装置において除霜試験をし、温度Ｔと規定時間との関係をマップ化または関数化する。そのように、マップ化または関数化したデータに基づいて、制御装置５０は、流量調整弁４５の適切な開弁時間を設定する。
　流量調整弁４５として電子式膨張弁を採用する場合、開度を調整することで、流量調整弁４５を開く時間を変更してもよい。
　制御装置５０は、ステップＳ２から規定時間が経過したと判定した場合（ステップＳ３でＹＥＳ）、流量調整弁４５を閉じる（ステップＳ４）。
　制御装置５０は、外気の温度Ｔが閾値Ｔｈ１以下と判定した場合（Ｓ１でＮＯ）、流量調整弁４５を開くことなく、本フローチャートに基づく処理を終了する。これにより、外気温度が低いときに、受液器８の冷媒がアキュムレータ９に移動することを防止できる。
　制御装置５０は、流量調整弁４５を閉じた後、四方弁７を図２に示される除霜モードの状態に切り替える（ステップＳ５）。その後、制御装置５０は、除霜運転を開始する（ステップＳ６）。制御装置５０は、除霜運転を終えた後、四方弁７を図１に示される冷凍モードの状態に戻し（ステップＳ７）、本フローチャートに基づく処理を終える。
　以上、説明したように、実施の形態１に関わる冷凍装置１００は、除霜モードの運転を開始する前に受液器８の液状態の冷媒をアキュムレータ９に移動させる。これにより、第２熱交換器２０によって過熱され、四方弁を通過したガス状態の冷媒が、アキュムレータ９の中で液状態の冷媒と合流する。その結果、除霜モードにおいて、第１圧縮機１に吸入される冷媒の温度が高くなり過ぎることを防止できる。これにより、除霜運転中の第１圧縮機１が基準の運転範囲を逸脱して動作することを抑制できる。
　実施の形態２．
　図７は、実施の形態２に関わる冷凍装置２００の構成を示す図である。特に、図７は、冷凍装置２００の冷凍モードにおける冷媒の流れを示している。図８は、実施の形態２に関わる冷凍装置２００の除霜モードにおける冷媒の流れを示す図である。
　実施の形態２に関わる冷凍装置２００は、二元冷凍装置である。すなわち、室外機２０１は、低温側の第１冷媒回路２０６と、高温側の第２冷媒回路２０７とを備える。第１冷媒回路２０６で用いられる第１冷媒はＣＯ２等であり、第２冷媒回路２０７で用いられる第２冷媒は、ＨＦ０１２３４ｙｆ、Ｒ４１０Ａ、ＣＯ２等である。
　第１圧縮機１および第２熱交換器２０は、室内機２０２との間で第１冷媒が循環するように接続される。第１圧縮機１、第２熱交換器２０、第１膨張弁３および第１熱交換器１０は、第１冷媒を用いる第１冷媒回路２０６を構成する。
　第１冷媒回路２０６の循環経路と第２冷媒回路２０７の循環経路との間には、第４熱交換器２１４が接続されている。第４熱交換器２１４は、たとえばカスケード熱交換器である。第４熱交換器２１４は、冷凍モードにおいて、第２冷媒と第２熱交換器２０から排出され受液器８に流入する第１冷媒との間で熱交換を行う。第４熱交換器２１４は、第１冷媒回路２０６において、第２接続点ｂと受液器８との間に設置される。
　室外機２０１は、実施の形態１に関わる制御装置５０に代えて、制御装置２５０を備える。制御装置２５０は、第１冷媒回路２０６と第２冷媒回路２０７とを制御する。室内機２０２の構成は、実施の形態１に関わる室内機１０２と同様である。
　第２冷媒回路２０７は、第２圧縮機２１１、第３熱交換器２１２、および第３膨張弁２１３を有する。第２冷媒回路２０７は、第２圧縮機２１１、第３熱交換器２１２、第３膨張弁２１３、第４熱交換器２１４の順に第２冷媒を循環させる。
　　第３逆止弁４３は、第１冷媒回路２０６において、第２接続点ｂと第４熱交換器２１４との間に設置され、第１冷媒が流れる方向を第２接続点ｂから第４熱交換器２１４の方向に制限する。
　冷凍装置２００は、冷凍モードにおいて第２熱交換器２０から第３逆止弁４３を経て受液器８に流入する第１冷媒を第４熱交換器２１４で冷却する。このため、受液器８内の圧力上昇が抑制される。また、第４熱交換器２１４の冷却によって過剰となった液状態の第１冷媒は、受液器８に貯留される。受液器８に貯留された液状態の第１冷媒は、除霜モードにおいてガス状態の冷媒を冷却するために利用される。
　他の部分の室外機２０１の構成については、図１の室外機１０１と共通するので、ここでは説明は繰返さない。また、制御装置２５０の構成も図２に示した制御装置５０と同様であるので、説明は繰返さない。
　冷凍装置２００は、運転モードとして、冷凍モードと除霜モードとを有する。冷凍モードでは、図７の矢印に示す向きに冷媒が流れる。除霜モードでは、図８の矢印に示す向きに冷媒が流れる。実施の形態２における冷凍モードと除霜モードにおける冷媒の循環方向の違いについては、図１および図２を用いて説明した実施の形態１と基本的には同じである。また、調整機構１１の動作についても、図６で示したフローチャートと共通する。したがって、これらについては説明を繰返さない。
　実施の形態２に関わる冷凍装置２００のような二元冷凍装置であっても、実施の形態１に関わる冷凍装置１００と同様に、除霜モードの運転を開始する前に受液器８の液状態の第１冷媒をアキュムレータ９に移動させることにより、除霜モードにおいて、第１圧縮機１に吸入される第１冷媒の温度が高くなり過ぎることを防止できる。これにより、除霜運転中の第１圧縮機１が基準の運転範囲を逸脱して動作することを抑制できる。
　実施の形態２のアキュムレータ９の構成としては、図４および図５のいずれの構成を採用してもよい。
　図６に示すフローチャートにおいては、除霜運転を開始する前に液状態の第１冷媒を受液器８からアキュムレータ９に移動させる例を説明した。しかしながら、除霜運転を開始するとともに、あるいは、除霜運転を開始してから、液状態の第１冷媒を受液器８からアキュムレータ９に移動してもよい。また、制御装置５０および制御装置２５０は、外気温度の高さの程度に応じて、アキュムレータ９に供給する液状態の第１冷媒の量が異なるように制御してもよい。さらに、図６に示すフローチャートの処理を実行する制御装置を調整機構１１に組み込んでもよい。
　図６に示すフローチャートにおいては、除霜運転を開始する前に液状態の第１冷媒を受液器８からアキュムレータ９に移動させる例を説明した。本フローチャートに関わる処理を二元冷凍装置である冷凍装置２００に適用した場合について、図７を参照してさらに説明する。
　冷凍装置２００において、第１冷媒は、受液器８に向かう前に４熱交換器２１４で冷却される。このため、冷凍装置２００においては、除霜モードの運転を開始する前に、受液器８に貯留する液状態の第１冷媒の量を増加させることができる。その結果、冷凍装置２００は、除霜運転を開始する前に、より多くの液状態の第１冷媒をアキュムレータ９に供給することができる。これにより、冷凍装置２００は、除霜モードにおいて、第１圧縮機１に吸入される冷媒の温度が高くなり過ぎることをより効果的に防止できる。換言すると、冷凍装置２００においては、受液器８に液状態の第１冷媒を意図的に貯留させることができる。
　図６に示すフローチャートの処理を冷凍装置２００に適用する場合、第１冷媒を第４熱交換器２１４で冷却することによって受液器８に液状態の第１冷媒を貯留する処理を、そのフローチャートに含ませてもよい。
　本明細書において、「超える」は「以上」に、「以下」は「未満」に置き換えられてもよい。逆に、「以上」は「超える」に、「未満」は「以下」に置き換えられてもよい。
　（まとめ）
　（１）　本開示は、冷凍モードと除霜モードとを有する冷凍装置（１００）の室外機（１０１）であって、第１膨張弁（３）および第１熱交換器（１０）を備える室内機（１０２）との間で第１冷媒が循環するように接続された、第１圧縮機（１）および第２熱交換器（２０）と、第１圧縮機（１）の吸入口側に設置されるアキュムレータ（９）と、冷凍モードと除霜モードとの間で第１冷媒の流れる方向が変わるように、第１圧縮機（１）の吐出口の接続先と第１圧縮機（１）の吸入口の接続先とを入れ替える四方弁（７）とを備え、冷凍モードにおいて、第１冷媒は、第１圧縮機（１）、第２熱交換器（２０）、第１膨張弁（３）、第１熱交換器（１０）、アキュムレータ（９）、第１圧縮機（１）の順に流れ、除霜モードにおいて、第１冷媒は、第１圧縮機（１）、第１熱交換器（１０）、第１膨張弁（３）、第２熱交換器（２０）、アキュムレータ（９）、第１圧縮機（１）の順に流れ、除霜モードで運転するときに、アキュムレータ（９）に液状態の第１冷媒を供給する調整機構（１１）をさらに備える。
　（２）　調整機構（１１）は、第２熱交換器（２０）と第１膨張弁（３）との間に設置される受液器（８）と、受液器（８）の出口とアキュムレータ（９）との間を接続する冷媒排出流路（３４，３５）と、冷媒排出流路（３４，３５）を流れる液状態の第１冷媒の流量を調整する流量調整弁（４５）とを含む。
　（３）　調整機構（１１）は、流量調整弁（４５）を開くことにより、受液器（８）に貯留された液状態の第１冷媒をアキュムレータ（９）に供給する。
　（４）　調整機構（１１）は、外気温度が閾値よりも高いときに流量調整弁（４５）を開く。
　（５）　冷凍装置（１００）は、除霜モードにおいてアキュムレータ（９）に流れるガス状態の第１冷媒をアキュムレータ（９）内の液状態の第１冷媒に進入させる機構（図４，図５）を備える。
　（６）　アキュムレータ（９）には、第１圧縮機（１）の吸入口へ向かう配管（９１）が接続され、配管（９１）の一部がアキュムレータ（９）の内部に挿入された状態で、アキュムレータ（９）内で鉛直方向において上方に屈曲しており（図４）、アキュムレータ（９）に挿入された配管（９１）の先端よりも下方の位置において、アキュムレータ（９）内の配管（９１）に穴（３００）が形成されている。
　（７）　アキュムレータ（９）には、液状態の第１冷媒が流入する冷媒流入口（９４１）と、第１圧縮機の吸入口に向けて第１冷媒を排出する冷媒排出口（９３１）とが形成されており、冷媒流入口（９４１）は、冷媒排出口（９３１）よりもアキュムレータ（９）の鉛直方向において下方に形成される。
　（８）　室外機（１０１）は、除霜モードにおいて、受液器（８）を経由せずに第１冷媒を第１膨張弁（３）から第２熱交換器（２０）に向けて流すバイパス流路（３６，３７）をさらに備える。
　（９）　バイパス流路（３６，３７）は、受液器（８）の出口と第１膨張弁（３）との間の第１接続点（ａ）と、第２熱交換器（２０）と受液器（８）の入口との間の第２接続点（ｂ）とを接続する。冷凍装置（１００）は、第１接続点（ａ）と、受液器（８）の出口との間に設置され、冷媒が流れる方向を受液器（８）の出口から第１接続点（ａ）の方向に制限する第１逆止弁（４１）と、バイパス流路（３６，３７）に設置され、冷媒が流れる方向を第１接続点（ａ）から第２接続点（ｂ）の方向に制限する第２逆止弁（４２）とをさらに備える。
　（１０）　冷凍装置（１００）は、バイパス流路（３６，３７）に設けられた第２膨張弁（４６）をさらに備える。
　（１１）　冷凍装置（２００）において、第１圧縮機（１）、第２熱交換器（２０）、第１膨張弁（３）および第１熱交換器（１０）は、第１冷媒を循環させる第１冷媒回路（２０６）を構成する。冷凍装置（２００）は、第２圧縮機（２１１）、第３熱交換器（２１２）、および第３膨張弁（２１３）を有し、第２冷媒を循環させる第２冷媒回路（２０７）と、第１冷媒と第２冷媒との間で熱交換を行う第４熱交換器（２１４）とをさらに備え、第２冷媒回路（２０７）は、第２圧縮機（２１１）、第３熱交換器（２１２）、第３膨張弁（２１３）、第４熱交換器（２１４）の順に第２冷媒を循環させ、第４熱交換器（２１４）は、第１冷媒回路（２０６）において、第２接続点（ｂ）と受液器（８）との間に設置される。
　（１２）　冷凍装置（２００）は、第１冷媒回路（２０６）において、第２接続点（ｂ）と第４熱交換器（２１４）との間に設置され、第１冷媒が流れる方向を第２接続点（ｂ）から第４熱交換器（２１４）の方向に制限する第３逆止弁（４３）をさらに備える。
　今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１　第１圧縮機、３　第１膨張弁、７　四方弁、８　受液器、９　アキュムレータ、１０　第１熱交換器、１１　調整機構、２０　第２熱交換器、２６，２７，９１，９２，９３，９４　配管、２８　流路、３４，３５　冷媒排出流路、３６，３７　バイパス流路、４１　第１逆止弁、４２　第２逆止弁、４３　第３逆止弁、４５　流量調整弁、４６　第２膨張弁、５０，２５０　制御装置、５１　プロセッサ、５２　メモリ、６１　温度センサ、１００，２００　冷凍装置、１０１，２０１　室外機、１０２，２０２　室内機、２０６　第１冷媒回路、２０７　第２冷媒回路、２１１　第２圧縮機、２１２　第３熱交換器、２１３　第３膨張弁、２１４　第４熱交換器、３００　穴、９３１　冷媒排出口、９４１　冷媒流入口、ａ　第１接続点、ｂ　第２接続点。

Claims (13)

  1. 　冷凍モードと除霜モードとを有する冷凍装置の室外機であって、
    　第１膨張弁および第１熱交換器を備える室内機との間で第１冷媒が循環するように接続された、第１圧縮機および第２熱交換器と、
    　前記第１圧縮機の吸入口側に設置されるアキュムレータと、
    　前記冷凍モードと前記除霜モードとの間で前記第１冷媒の流れる方向が変わるように、前記第１圧縮機の吐出口の接続先と前記第１圧縮機の前記吸入口の接続先とを入れ替える四方弁とを備え、
    　前記冷凍モードにおいて、前記第１冷媒は、前記第１圧縮機、前記第２熱交換器、前記第１膨張弁、前記第１熱交換器、前記アキュムレータ、前記第１圧縮機の順に流れ、
    　前記除霜モードにおいて、前記第１冷媒は、前記第１圧縮機、前記第１熱交換器、前記第１膨張弁、前記第２熱交換器、前記アキュムレータ、前記第１圧縮機の順に流れ、
    　前記除霜モードで運転するときに、前記アキュムレータに液状態の前記第１冷媒を供給する調整機構をさらに備える、室外機。
  2. 　前記調整機構は、
    　前記第２熱交換器と前記第１膨張弁との間に設置される受液器と、
    　前記受液器の出口と前記アキュムレータとの間を接続する冷媒排出流路と、
    　前記冷媒排出流路を流れる液状態の前記第１冷媒の流量を調整する流量調整弁とを含む、請求項１に記載の室外機。
  3. 　前記調整機構は、前記流量調整弁を開くことにより、前記受液器に貯留された液状態の前記第１冷媒を前記アキュムレータに供給する、請求項２に記載の室外機。
  4. 　前記調整機構は、外気温度が閾値よりも高いときに前記流量調整弁を開く、請求項３に記載の室外機。
  5. 　前記除霜モードにおいて前記アキュムレータに流れるガス状態の前記第１冷媒を前記アキュムレータ内の液状態の前記第１冷媒に進入させる機構を備える、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の室外機。
  6. 　前記アキュムレータには、前記第１圧縮機の前記吸入口へ向かう配管が接続され、
    　前記配管の一部が前記アキュムレータの内部に挿入された状態で、前記アキュムレータ内で鉛直方向において上方に屈曲しており、
    　前記アキュムレータに挿入された前記配管の先端よりも下方の位置において、前記アキュムレータ内の前記配管に穴が形成されている、請求項５に記載の室外機。
  7. 　前記アキュムレータには、前記液状態の前記第１冷媒が流入する冷媒流入口と、前記第１圧縮機の前記吸入口に向けて前記第１冷媒を排出する冷媒排出口とが形成されており、
    　前記冷媒流入口は、前記冷媒排出口よりも前記アキュムレータの鉛直方向において下方に形成される、請求項５に記載の室外機。
  8. 　前記室外機は、前記除霜モードにおいて、前記受液器を経由せずに前記第１冷媒を前記第１膨張弁から前記第２熱交換器に向けて流すバイパス流路をさらに備える、請求項２に記載の室外機。
  9. 　前記バイパス流路は、前記受液器の出口と前記第１膨張弁との間の第１接続点と、前記第２熱交換器と前記受液器の入口との間の第２接続点とを接続し、
    　前記第１接続点と、前記受液器の出口との間に設置され、冷媒が流れる方向を前記受液器の出口から前記第１接続点の方向に制限する第１逆止弁と、
    　前記バイパス流路に設置され、冷媒が流れる方向を前記第１接続点から前記第２接続点の方向に制限する第２逆止弁とをさらに備える、請求項８に記載の室外機。
  10. 　前記バイパス流路に設けられた第２膨張弁をさらに備える、請求項８または請求項９に記載の室外機。
  11. 　前記第１圧縮機、前記第２熱交換器、前記第１膨張弁および前記第１熱交換器は、前記第１冷媒を循環させる第１冷媒回路を構成し、
    　第２圧縮機、第３熱交換器、および第３膨張弁を有し、第２冷媒を循環させる第２冷媒回路と、
    　前記第１冷媒と前記第２冷媒との間で熱交換を行う第４熱交換器とをさらに備え、
    　前記第２冷媒回路は、前記第２圧縮機、前記第３熱交換器、前記第３膨張弁、前記第４熱交換器の順に前記第２冷媒を循環させ、
    　前記第４熱交換器は、前記第１冷媒回路において、前記第２接続点と前記受液器との間に設置される、請求項９に記載の室外機。
  12. 　前記第１冷媒回路において、前記第２接続点と前記第４熱交換器との間に設置され、前記第１冷媒が流れる方向を前記第２接続点から前記第４熱交換器の方向に制限する第３逆止弁をさらに備える、請求項１１に記載の室外機。
  13. 　請求項１～請求項１２のいずれか１項に記載の室外機と、
    　前記室内機とを備える、冷凍装置。
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