專利名稱：冷凍裝置和空調裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種在冷凍箱、冷藏箱、制冰機、水冷卻裝置、可進行冷氣運行的空調裝置等使用的冷凍裝置以及進行冷氣和暖氣運行的空調裝置。
背景技術：
對于已有技術中的由制冷劑配管連接壓縮機、散熱器、流量控制閥、蒸發(fā)器使氫氟烴(簡稱為HFC)類制冷劑循環(huán)地構成的冷凍裝置以及進行冷氣和暖氣運行的空調裝置，HFC類制冷劑的地球溫室效應系數大，具有HFC類制冷劑導致全球氣候變暖的問題。
目前正不斷開發(fā)使用溫室效應系數比氟里昂小的丙烷等碳氫化合物(簡稱為HC)類制冷劑、氨、二氧化碳的冷凍裝置以及進行冷氣和暖氣運行的空調裝置。在使用HC類制冷劑、氨的場合，由于這些制冷劑具有可燃性，所以需要用于使其不著火的對策，法令使其使用量受到限制。二氧化碳雖然為不燃性的，但存在制冷系數C0P下降的問題。
對于使用二氧化碳作為制冷劑的冷凍裝置的例子，在空調裝置的場合，說明使用二氧化碳作為制冷劑時制冷系數COP下降的原因。在空調裝置中，具有規(guī)定空氣溫度的冷氣和暖氣的額定條件。在冷氣運行中，室外的干球溫度為35℃，在室內，干球溫度為27℃，濕球溫度為19℃。在暖氣運行中，室外干球溫度為7℃，濕球溫度為6℃，室內的干球溫度為20℃。在使用二氧化碳作為制冷劑的場合，室外溫度高的冷氣額定條件下的制冷系數COP變得特別低。這是因為，由于室外的干球溫度為35℃，所以，處于室外的熱交換器出口處的制冷劑大于等于35℃。二氧化碳在從超臨界狀態(tài)膨脹的場合，在10～60℃左右的區(qū)間存在比熱大的區(qū)域，但在室外干球溫度為35℃的條件下，不能使用比熱大的整個區(qū)域，所以，能量消費效率下降。與此不同，對于HFC類制冷劑或HC類制冷劑，在冷氣額定條件下，可進行使所有的制冷劑蒸氣變化成制冷劑液的熱交換，制冷系數COP比二氧化碳好。
在過去的使用二氧化碳作為制冷劑的空調裝置中，存在這樣的空調裝置，該空調裝置具有由冷卻用熱交換器構成的制冷劑冷卻機構，該冷卻用熱交換器使用由水、冰水、海水構成的低溫熱源冷卻制冷劑，壓縮機、散熱器、制冷劑冷卻機構、流量控制閥、蒸發(fā)器通過制冷劑配管依次連接，使制冷劑循環(huán)。該空調裝置使用制冷劑冷卻機構降低流量控制閥的入口的制冷劑溫度，提高制冷系數COP(例如參照專利文獻1)。
作為對流量控制閥的入口的制冷劑進行冷卻的冷卻機構，在不能利用不需要動力的水、海水等的場合，冷卻機構需要動力。該動力相應于冷卻機構的冷卻能力變大。因此，在考慮空調裝置的壓縮機所需要的動力和冷卻機構所需要的動力的總和的場合，如用冷卻機構過度冷卻，則冷卻機構所需要的動力增加，結果制冷系數COP下降。在冷卻不充分的場合，空調裝置的壓縮機所需要的動力增加，結果制冷系數COP下降。
專利文獻1日本特開平10-54617號公報發(fā)明的公開發(fā)明要解決的問題下面按將冷凍裝置應用于空調裝置的場合進行說明，但在應用于冷凍箱、冷藏箱、制冰機、水冷卻裝置等的冷凍裝置的場合也相同。
本發(fā)明的目的在于提高冷凍裝置以及進行冷氣和暖氣運行的空調裝置的制冷系數COP，該冷凍裝置以及進行冷氣和暖氣運行的空調裝置使用二氧化碳等溫室效應系數比氟里昂小的不燃性的制冷劑，具有使用能量對流量控制閥的入口的制冷劑進行冷卻的冷卻機構。
用于解決問題的手段本發(fā)明的冷凍裝置的特征在于具有對制冷劑進行壓縮的壓縮機，使制冷劑的熱放出的散熱器，對制冷劑進行冷卻的制冷劑冷卻機構，對制冷劑的流量進行調整的流量控制閥，使制冷劑蒸發(fā)的蒸發(fā)器，以及控制上述制冷劑冷卻機構的熱交換量的熱交換量控制機構；按上述壓縮機、上述散熱器、上述制冷劑冷卻機構、上述流量控制閥、上述蒸發(fā)器的順序使制冷劑循環(huán)。
本發(fā)明的空調裝置的特征在于具有對制冷劑進行壓縮的壓縮機，切換從該壓縮機排出的制冷劑流動的方向的四通閥，在制冷劑與外氣間進行熱交換的室外熱交換器，對制冷劑進行冷卻或加熱的制冷劑冷卻加熱機構，對制冷劑的流量進行調整的流量控制閥，在制冷劑與室內空氣間進行熱交換的室內熱交換器，以及控制上述制冷劑冷卻加熱機構的熱交換量的熱交換量控制機構；進行冷氣運行時，按上述壓縮機、上述室外熱交換器、上述制冷劑冷卻加熱機構、上述流量控制閥、上述室內熱交換器的順序使制冷劑循環(huán)，在暖氣運行時，按上述壓縮機、上述室內熱交換器、上述流量控制閥、上述制冷劑冷卻加熱機構、上述室外熱交換器的順序使制冷劑循環(huán)。
發(fā)明的效果本發(fā)明的冷凍裝置的特征在于具有對制冷劑進行壓縮的壓縮機，使制冷劑的熱放出的散熱器，對制冷劑進行冷卻的制冷劑冷卻機構，對制冷劑的流量進行調整的流量控制閥，使制冷劑蒸發(fā)的蒸發(fā)器，以及控制上述制冷劑冷卻機構的熱交換量的熱交換量控制機構；按上述壓縮機、上述散熱器、上述制冷劑冷卻機構、上述流量控制閥、上述蒸發(fā)器的順序使制冷劑循環(huán)。因此，可適當地提高效率。
本發(fā)明的空調裝置的特征在于具有對制冷劑進行壓縮的壓縮機，切換從該壓縮機排出的制冷劑流動的方向的四通閥，在制冷劑與外氣間進行熱交換的室外熱交換器，對制冷劑進行冷卻或加熱的制冷劑冷卻加熱機構，對制冷劑的流量進行調整的流量控制閥，在制冷劑與室內空氣間進行熱交換的室內熱交換器，以及控制上述制冷劑冷卻加熱機構的熱交換量的熱交換量控制機構；進行冷氣運行時，按上述壓縮機、上述室外熱交換器、上述制冷劑冷卻加熱機構、上述流量控制閥、上述室內熱交換器的順序使制冷劑循環(huán)，在暖氣運行時，按上述壓縮機、上述室內熱交換器、上述流量控制閥、上述制冷劑冷卻加熱機構、上述室外熱交換器的順序使制冷劑循環(huán)。所以，可適當地提高效率。


圖1為說明本發(fā)明實施方式1的空調裝置的構成的制冷劑回路圖。
圖2為說明本發(fā)明實施方式1的空調裝置的制冷劑的狀態(tài)變化的壓力焓圖。
圖3為說明與本發(fā)明實施方式1的空調裝置中的制冷劑的狀態(tài)對應的、在制冷劑回路圖中的位置的圖。
圖4為示出模擬地計算本發(fā)明實施方式1的空調裝置的制冷系數COP提高比例的結果的圖，該制冷系數COP提高比例為相對流量控制閥入口的制冷劑溫度的、在冷氣額定條件下的制冷系數COP的提高比例。
圖5為示出模擬地計算本發(fā)明實施方式1的空調裝置的制冷系數COP提高比例的結果的圖，該制冷系數COP提高比例為相對干度比的、在冷氣額定條件下的制冷系數COP提高比例，該干度比為蒸發(fā)器的入口處的制冷劑的干度與使散熱器出口處的制冷劑減壓到蒸發(fā)溫度的場合的干度的比值。
圖6為說明本發(fā)明實施方式2的空調裝置的構成的制冷劑回路圖。
圖7為說明本發(fā)明實施方式3的空調裝置的構成的制冷劑回路圖。
圖8為說明本發(fā)明實施方式3的空調裝置的暖氣運行時的制冷劑狀態(tài)變化的壓力焓圖。
圖9為說明本發(fā)明實施方式4的空調裝置的構成的制冷劑回路圖。
圖10為說明本發(fā)明實施方式5的空調裝置的構成的制冷劑回路圖。
圖11為說明在估計本發(fā)明實施方式5中的干度比的過程中使用的變量的圖。
圖12為說明本發(fā)明實施方式6的空調裝置的構成的制冷劑回路圖。
圖13為說明本發(fā)明實施方式7的空調裝置的構成的制冷劑回路圖。
圖14為說明本發(fā)明實施方式8的空調裝置的構成的制冷劑回路圖。
圖15為說明本發(fā)明實施方式9的空調裝置的構成的制冷劑回路圖。
圖16為用于說明由本發(fā)明實施方式9的空調裝置的構成獲得的效率提高的壓力焓圖。
圖17為說明本發(fā)明實施方式10的空調裝置的構成的制冷劑回路圖。
圖18為說明本發(fā)明實施方式11的空調裝置的構成的制冷劑回路圖。
圖19為用于說明由本發(fā)明實施方式11的空調裝置的構成獲得的效率提高的壓力焓圖。
圖20為說明本發(fā)明實施方式12的空調裝置的構成的制冷劑回路圖。
圖21為說明本發(fā)明實施方式13的空調裝置的構成的制冷劑回路圖。
圖22為說明本發(fā)明實施方式14的空調裝置的構成的制冷劑回路圖。
圖23為說明本發(fā)明實施方式15的空調裝置的構成的制冷劑回路圖。
圖24為說明本發(fā)明實施方式16的空調裝置的構成的制冷劑回路圖。
圖25為說明本發(fā)明實施方式17的空調裝置的構成的制冷劑回路圖。
具體實施例方式
實施方式1下面參照圖1～圖5說明本發(fā)明的實施方式1。圖1為說明本發(fā)明實施方式1的冷氣專用空調裝置的構成的制冷劑回路圖。圖2為說明制冷劑的狀態(tài)變化的壓力焓圖。圖3示出用于說明與制冷劑狀態(tài)對應的在制冷劑回路圖中的位置的圖。圖4為示出模擬地計算制冷系數COP提高比例的結果的圖，該制冷系數COP提高比例為相對流量控制閥4的入口的制冷劑溫度的、在冷氣額定條件下的制冷系數COP的提高比例。圖5為示出模擬地計算制冷系數COP提高比例的結果的圖，該制冷系數COP提高比例為相對干度比的、在冷氣額定條件下的制冷系數COP提高比例，該干度比為蒸發(fā)器5的入口處的制冷劑的干度與使散熱器3的出口處的制冷劑減壓到蒸發(fā)溫度的場合的干度的比值。
在圖1中，空調裝置1由制冷劑配管6依次連接對制冷劑進行壓縮的壓縮機2、使制冷劑的熱放出的散熱器3、對制冷劑進行冷卻的作為制冷劑冷卻機構的制冷劑冷卻部15、對制冷劑的流量進行調整的流量控制閥4、以及使制冷劑蒸發(fā)的蒸發(fā)器5，使二氧化碳作為制冷劑循環(huán)。在圖中，制冷劑的流動用箭頭表示。另外，還具有控制制冷劑冷卻部15的熱交換量的作為熱交換量控制機構的熱交換量控制部16。在由壓縮機2等構成的蒸氣壓縮式制冷循環(huán)中進行循環(huán)的制冷劑也被稱為第1制冷劑。
制冷劑冷卻部15由蒸氣壓縮式制冷循環(huán)進行動作，在該蒸氣壓縮式制冷循環(huán)中，能量消耗效率比二氧化碳好的作為第2制冷劑的丙烷進行循環(huán)。制冷劑冷卻部15由第2制冷劑配管14依次連接對第2制冷劑進行壓縮的第2壓縮機10、使第2制冷劑的熱放出的冷凝器11、對第2制冷劑的流量進行調整的第2流量控制閥12、以及由在制冷劑循環(huán)路的流量控制閥4入口的制冷劑的熱使第2制冷劑蒸發(fā)的第2蒸發(fā)器13。在圖中，第2制冷劑的流動也用箭頭表示。
由使用第2制冷劑的制冷循環(huán)獲得的制冷劑冷卻部15的冷卻能力為使用第1制冷劑的制冷循環(huán)的冷卻能力的10分之1到5分之1左右。
蒸發(fā)器5設置于冷卻空氣的作為對象的室內，其它裝置設置于屋外，使制冷劑在設備間循環(huán)地對制冷劑配管6進行配管。也有將蒸發(fā)器3設置到車站的月臺等屋外的場合。除了散熱器3、蒸發(fā)器5、及冷凝器11這樣的需要與空氣進行熱交換的裝置以外，實施必要充分的絕熱，以防止熱漏出導致效率下降。
下面，由圖2說明制冷劑(嚴格地說是第1制冷劑)的狀態(tài)的變化。在圖中，點C等不存在于軌跡的角部的、示出制冷劑狀態(tài)的點用黑圓表示點的位置。首先，壓縮機2的吸入側的制冷劑配管6的低溫低壓的制冷劑蒸氣處于圖2的點A的位置。在壓縮機的入口，制冷劑需要全部為蒸氣，但當制冷劑蒸氣的溫度高時，在壓縮機中需要更多的機械性輸入，所以，在點A的過熱度為接近零的預定值。
當制冷劑由壓縮機2壓縮時，成為點B所示的高溫高壓的超臨界流體，然后排出。制冷劑被送到散熱器3，在該處與空氣等進行熱交換，溫度下降，成為點C所示的高壓的超臨界流體的狀態(tài)。
制冷劑由冷卻能力受到熱交換量控制部16控制的制冷劑冷卻部15進一步冷卻，溫度下降，成為點D所示的狀態(tài)。然后，流入到流量控制閥4受到減壓，成為點E所示低溫低壓的氣液二相狀態(tài)。制冷劑被送到蒸發(fā)器5，在該處與空氣等進行熱交換而蒸發(fā)，成為點A所示低溫低壓的制冷劑蒸氣，返回到壓縮機。
在制冷劑冷卻部15不冷卻制冷劑的場合，在圖2中點C所示制冷劑流入到流量控制閥4而減壓，成為點F所示低溫低壓的氣液二相狀態(tài)。用虛線示出制冷劑冷卻部15不冷卻制冷劑的場合的制冷劑的軌跡。比較制冷劑冷卻部15冷卻制冷劑的場合的軌跡A-B-C-D-E-A與不冷卻的場合的軌跡A-B-C-F-A，結果如下。壓縮機的機械性輸入為軌跡A-B的焓差H1，對哪個場合都相同。冷卻能力在制冷劑冷卻部15冷卻制冷劑的場合為軌跡E-A的焓差H2A，在不冷卻的場合為軌跡F-A的焓差H2B。如從圖2可以看出的那樣，為H2A＞H2B，如不考慮在制冷劑冷卻部15的機械性輸入，則越冷卻制冷劑，制冷系數COP越大。
實際上在制冷劑冷卻部15也需要機械性輸入，所以，由制冷劑冷卻部15冷卻制冷劑產生的冷卻能力的提高量與對制冷劑冷卻部15的機械性輸入的比值處在大于制冷系數COP的范圍時，越冷卻則制冷系數COP越大，當比值小于制冷系數COP時，制冷系數COP下降。因此，在制冷劑冷卻部15產生的熱交換量即冷卻量存在最好地使制冷系數COP改善的最佳值。
下面更定量地對其進行說明。圖4為示出模擬地計算制冷系數COP提高比例的結果的圖，該制冷系數COP提高比例為相對流量控制閥4的入口的制冷劑溫度的、在冷氣額定條件下的制冷系數COP提高比例。圖5為以干度比作為橫軸示出模擬地計算制冷系數COP提高比例的結果的圖，該干度比為蒸發(fā)器5的入口處的制冷劑的干度與使散熱器3出口處的制冷劑減壓到蒸發(fā)溫度的場合的干度的比值。干度比的分子為圖2的點E的干度，分母為圖2的點F的干度。所謂干度為氣液2相狀態(tài)下的制冷劑的制冷劑蒸氣的比例。如僅為制冷劑蒸氣，則干度為1.0，如沒有制冷劑蒸氣，則干度為0.0。
模擬的詳細條件如下。在冷氣額定條件下，制冷劑為二氧化碳，壓縮機2的效率為70％，壓縮機2的吸入蒸氣過熱度為0℃，散熱器3的出口的制冷劑與空氣的溫度差為3℃，在制冷劑冷卻部15使用的第2制冷劑為丙烷，第2壓縮機10的效率為70％，冷凝器11的冷凝溫度為40℃。
在圖4中示出COP改善比，設由壓縮機2壓縮后的制冷劑的壓力Pd為Pd＝9MPa、10MPa、11MPa中的任一個，設蒸發(fā)器5的入口的制冷劑的溫度Te為Te＝15℃、10℃、5℃、0℃中的任一個，用Te＝0℃、未由制冷劑冷卻部15冷卻制冷劑的場合即Tf＝38℃的場合的制冷系數COP除改變流量控制閥4入口的制冷劑的溫度Tf的場合的制冷系數COP，除得的值為COP改善比。
在圖5中示出COP改善比，用Te＝0℃、不由制冷劑冷卻部15冷卻制冷劑的場合即X＝1.0的場合的制冷系數COP，除干度比(以變量X表示)相對與圖4同樣地設定Pd、Te的場合改變了的情況下的制冷系數COP，除得的值為COP改善比。
從圖4和圖5可以看出，適當地控制流量控制閥4入口處的制冷劑的溫度Tf時，相對完全未進行冷卻的場合，制冷系數COP改善1.3～1.4倍左右。另外，從圖4可以看出，在Te＝15℃或10℃的場合，對于Pd＝9MPa、10MPa、11MPa中的所有場合，在Tf＝20℃～30℃的范圍，制冷系數COP包含最大值，變動的幅度不到0.1。在Te＝5℃或0℃的場合，對于Pd＝9MPa、10MPa、11MPa中的所有場合，在Tf＝15℃～25℃的范圍，制冷系數COP包含最大值，變動的幅度不到0.1。從圖5可以看出，除了Pd＝11Pa、Te＝15℃的場合外，在干度比X＝0.2～0.5的范圍，制冷系數COP包含最大值，變動幅度不到0.1。在Pd＝11Pa、Te＝15℃的場合，X0.1，制冷系數COP為最大，即使在X＝0.2～0.5的范圍，與最大值的差為0.02左右。
在本發(fā)明的實施方式1中，在預定的動作條件下使制冷系數COP與最大值的差處于較小的預定范圍內地由熱交換量控制機構控制制冷劑冷卻機構的熱交換量，適當地控制流量控制閥4的入口的制冷劑溫度。通過具有熱交換量控制機構，可避免在制冷劑冷卻機構的熱交換量不足或過剩而使制冷系數COP惡化。即，具有可確實地改善制冷系數COP的效果。另外，改善了的制冷系數COP可為這樣的值，該值接近將用作第2制冷劑的丙烷等作為制冷劑使用的場合的值。第2制冷劑為具有可燃性或溫室效應系數比第1制冷劑差的制冷劑。另外，還具有可降低這樣的第2制冷劑的使用量的效果。另外，第2制冷劑的制冷劑回路在室外由閉環(huán)構成，可避免第2制冷劑泄漏到室內。
在圖4和圖5中，將Pd和Te設定為一定值地繪出曲線圖，但當使制冷劑冷卻機構的熱交換量變化時，也存在Pd、Te產生微小變化的場合。在那樣的場合，相對制冷劑冷卻機構的熱交換量的變化，也存在制冷系數COP變得最大的制冷劑冷卻機構的熱交換量，如使制冷系數COP處于接近最大值的預定范圍內地控制在制冷劑冷卻機構的熱交換量，則可確實地提高制冷系數COP。
在該實施方式1中，使用二氧化碳作為第1制冷劑，但如為溫室效應系數比氟里昂小、不燃性的制冷劑，則也可使用二氧化碳以外的制冷劑。雖然第2制冷劑使用丙烷，但如為能量消耗效率比第1制冷劑好的制冷劑，則也可為可燃性、溫室效應系數比第1制冷劑大。第2制冷劑可考慮使用HFC類制冷劑、HC類制冷劑、氨等。
制冷劑冷卻機構雖然使用由第2制冷劑實現的蒸氣壓縮式制冷循環(huán)，但也可為吸收式制冷循環(huán)、利用珀爾帖效應等的制冷循環(huán)。在可利用由水、冰水、海水構成的低溫熱源的場合，也可使用這樣的制冷劑冷卻機構，該制冷劑冷卻機構使用低溫熱源進行冷卻，并由消耗能量的機構對不足的冷卻量進行冷卻。
在不使用由第2制冷劑實現的蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的場合，即使在第1制冷劑使用HFC類制冷劑、HC類制冷劑、氨等的場合，由熱交換量控制機構控制在制冷劑冷卻機構的熱交換量，也可獲得能夠確實地提高制冷系數COP的效果。
雖然壓縮機為1臺，但也可適用于使用大于等于2臺的壓縮機的場合。雖然第2壓縮機為1臺，但也可適用于使用大于等于2臺的壓縮機的場合。
雖然在將冷凍裝置用于冷氣專用的空調裝置的場合進行了說明，但也可在能夠進行冷氣和暖氣運行的空調裝置、冷凍箱、冷藏箱、制冰機、水冷卻裝置等使用。而且，雖然是多余的說明，但還是在這里說明一下，冷凍裝置或冷凍機意味著形成低溫的機械裝置，不僅僅意味著使食品等凍結而在低溫下進行保存的機械裝置。另外，可進行冷氣和暖氣運行的空調裝置在進行冷氣運行時也包含于冷凍裝置。
以上的內容在其它實施方式中也適用。
實施方式2在圖6中示出說明本發(fā)明實施方式2的可進行冷氣和暖氣運行的空調裝置的構成的制冷劑回路圖。在圖中，由實線的箭頭示出冷氣運行時的制冷劑的流動，用虛線的箭頭示出暖氣運行時的制冷劑的流動。
下面僅說明與作為冷氣專用的場合的實施方式1的圖1不同之處。可進行冷氣運行和暖氣運行雙方地追加用于切換從壓縮機2排出的制冷劑流動的方向的四通閥20。散熱器3和蒸發(fā)器5在暖氣運行時與冷氣運行的場合相互轉換作用地運行，所以，散熱器3置換成在制冷劑與外氣間進行熱交換的室外熱交換器21，蒸發(fā)器5置換成在制冷劑與室內的空氣間進行熱交換的室內熱交換器22。在進行冷氣運行時，室外熱交換器21與散熱器3同樣地動作，室內熱交換器22與蒸發(fā)器5同樣地動作。
在冷氣運行時，由四通閥20使制冷劑按壓縮機2、室外熱交換器21、制冷劑冷卻部15、流量控制閥4、室內熱交換器22的順序循環(huán)。在暖氣運行時，按壓縮機2、室內熱交換器22、流量控制閥4、制冷劑冷卻部15、室外熱交換器21的順序使制冷劑循環(huán)。
其它點為與實施方式1的場合相同的構成。
下面，說明動作。首先，作為冷氣運行時的動作，雖然散熱器3置換為室外熱交換器21，蒸發(fā)器5置換為室內熱交換器22，但與實施方式1的場合相同。說明制冷劑狀態(tài)變化的壓力焓圖也成為圖2所示那樣。
下面，說明暖氣運行時的動作。首先，在壓縮機2的吸入側的制冷劑配管6的低溫低壓的制冷劑蒸氣處于圖2的點A的位置，在點A，制冷劑全部為蒸氣，過熱度成為接近零的預定值。由壓縮機2壓縮，成為點B所示高溫高壓的超臨界流體，然后排出。排出的制冷劑通過四通閥20，送到作為散熱器的室內熱交換器22，加熱室內的空氣地進行熱交換，溫度下降，成為點C所示高壓的超臨界流體。嚴格地說，在暖氣運行中的點C的位置處于焓比冷氣運行的場合小的位置。其原因在于，暖氣額定運行的室內溫度為20℃，比冷氣額定運行的室外溫度35℃低。
制冷劑流入到流量控制閥4受到減壓，變化成點F所示低溫低壓的氣液二相狀態(tài)。暖氣運行時不使制冷劑冷卻部15動作，所以，即使通過制冷劑冷卻部15的第2蒸發(fā)器13，制冷劑的狀態(tài)也基本不變化。嚴格地說，雖然在第2蒸發(fā)器13中有可能在制冷劑與第2制冷劑間進行熱交換，但其熱交換量小到可忽視的程度。其原因在于，第2壓縮機10停止，第2制冷劑不循環(huán)，制冷劑配管細，所以，不易在制冷劑配管中的細而長的制冷劑中傳遞熱量，制冷劑冷卻部15整體絕熱，不散發(fā)或接受熱量。在其它熱交換器中，當至少一方的制冷劑不流動時，也不進行熱交換。
制冷劑被輸送到作為蒸發(fā)器的室外熱交換器21，在該處與空氣等進行熱交換而蒸發(fā)，成為點A所示低溫低壓的制冷劑蒸氣。然后，通過四通閥20返回到壓縮機1。歸納以上的內容可知，進行暖氣運行時的制冷劑的狀態(tài)變化的軌跡成為圖2的軌跡A-B-C-F-A。
暖氣運行時制冷劑冷卻部15停止，所以，制冷系數COP與沒有制冷劑冷卻部15的場合相同。
該實施方式2的構成也具有這樣的效果，即，通過在冷氣運行時由熱交換量控制機構適當地控制在制冷劑冷卻機構的熱交換量，可確實地提高制冷系數COP。另外，還具有這樣的效果，即，即使減少具有可燃性或溫室效應系數比第1制冷劑差的第2制冷劑的使用量，也可實現與僅使用第2制冷劑的場合同等的制冷系數COP。另外，第2制冷劑的制冷劑回路在室外由閉環(huán)構成，可避免第2制冷劑泄漏到室內。
實施方式3圖7為說明本發(fā)明實施方式3的空調裝置的構成的制冷劑回路圖。在實施方式3中，將實施方式2的制冷劑冷卻部15改變成作為對制冷劑進行冷卻或加熱的制冷劑冷卻加熱機構的制冷劑冷卻加熱部25。
下面僅說明與實施方式2不同之處。在制冷劑冷卻加熱部25中，追加用于切換從第2壓縮機排出的第2制冷劑流動的方向的第2四通閥40，將冷凝器11置換成在第2制冷劑與外氣間進行熱交換的第1熱交換器41，將第2蒸發(fā)器13置換成對制冷劑進行冷卻或加熱地在與第2制冷劑間進行熱交換的第2熱交換器42。在冷氣運行時，第1熱交換器41與冷凝器11同樣地動作，第2熱交換器42與第2蒸發(fā)器13同樣地動作。
由第2四通閥40在冷氣運行時使制冷劑按第2壓縮機10、第1熱交換器41、第2流量控制閥12、第2熱交換器42的順序循環(huán)。在暖氣運行時，使制冷劑按壓縮機2、第2熱交換器42、第2流量控制閥12、第1熱交換器41的順序循環(huán)。
上述以外的點與實施方式2的場合相同。
下面說明動作。冷氣運行時的動作與實施方式1和實施方式2的場合相同。
進行暖氣運行時，在實施方式2制冷劑冷卻部15停止，但在該實施方式3中，制冷劑冷卻加熱部25對制冷劑進行加熱地動作。圖8示出說明本發(fā)明實施方式3中的空調裝置的暖氣運行時的制冷劑的狀態(tài)變化的壓力焓圖。實線為該實施方式3的場合，虛線為實施方式2的場合。
暖氣運行時的動作如下。首先，在壓縮機2的吸入側的制冷劑配管6的低溫低壓的制冷劑蒸氣處于制冷劑全部為蒸氣、過熱度為接近零的預定值的圖8的點A2的位置。點A2與實施方式2的場合的點A相比，壓力稍高，焓稍少，其原因在后面說明。由壓縮機2壓縮，成為點B2所示高溫高壓的超臨界流體，然后排出。點B2與點B的壓力相同，點B2的焓比點B小。
排出的制冷劑通過四通閥20送到作為散熱器的室內熱交換器22，加熱室內的空氣地進行熱交換，溫度下降，成為點C所示高壓的超臨界流體。在室內熱交換器22中與作為預定條件的室內的空氣進行熱交換，所以，點C處于與實施方式2的場合大致相同的位置。
制冷劑流入到流量控制閥4受到減壓，變化成點F2所示低溫低壓的氣液二相狀態(tài)。點F2也為與點A2相同的壓力，比點F的壓力稍高。由制冷劑冷卻加熱部25的第2熱交換器41加熱，成為制冷劑蒸氣增加的氣液二相狀態(tài)的由點G所示狀態(tài)。制冷劑被送到作為蒸發(fā)器的室外熱交換器21，在該處與空氣等進行熱交換而蒸發(fā)，成為低溫低壓的制冷劑蒸氣，通過四通閥20返回到壓縮機。
下面，說明由制冷劑冷卻加熱部25的第2熱交換器41對制冷劑進行加熱從而使得從流量控制閥4流出的制冷劑的壓力比不對制冷劑加熱的場合高的原因。通過對制冷劑加熱，從而使應由室外熱交換器21吸收的熱量變小，室外熱交換器21的能力相對地增大。當室外熱交換器21的能力變大時，制冷劑蒸氣的溫度差相對預定的外氣溫度增大，即，蒸發(fā)溫度變高。當蒸發(fā)溫度變高時，制冷劑蒸氣的壓力也變高。
下面，說明由制冷劑冷卻加熱部25的第2熱交換器41對制冷劑加熱從而提高制冷系數COP這一情況。設不對制冷劑加熱的場合的制冷系數為COP1，設對制冷劑加熱的場合的制冷系數為COP2。另外，設點B與點A間的焓差為ΔH1，設點B2與點A2間的焓差為ΔH2。設點A與點C間的焓差為ΔH3，設點A2與點C間的焓差為ΔH4。在這里，ΔH1為不由制冷劑冷卻加熱部25加熱制冷劑的場合的壓縮機2的機械性輸入，ΔH2為對制冷劑加熱的場合的壓縮機2的機械性輸入。另外，如設室內熱交換器22的效率為100％，則在不對制冷劑加熱的場合ΔH1+ΔH3成為可由室內熱交換器21獲得的熱量，在對制冷劑加熱的場合ΔH2+ΔH4成為可由室內熱交換器21獲得的熱量。因此，根據變量的定義，以下式子成立。
COP1＝(ΔH1+ΔH3)/ΔH1(式1)COP2＝(ΔH2+ΔH4)/ΔH2(式2)COP2-COP1＝(ΔH2+ΔH4)/ΔH2-(ΔH1+ΔH3)/ΔH1＝ΔH4/ΔH2-ΔH3/ΔH1(式3)從圖8可以看出，ΔH3ΔH4。將其代入到式3中，獲得下式。
COP2-COP1(ΔH3×(ΔH1-ΔH2))/(ΔH1×ΔH2)(式4)從圖8可以看出，ΔH1＞ΔH2，所以，(式4)的右邊必定為正，通過對制冷劑進行加熱，制冷系數COP提高。下面說明ΔH1＞ΔH2的原因。首先，設對點A進行壓縮而成為與點A2相同的壓力的點為點A3。將ΔH1分割成從點A壓縮到點A3所需要的機械性輸入(設為ΔH1A)和從點A3壓縮到點B所需要的機械性輸入(設為ΔH1B)。根據變量的定義，為ΔH1＝ΔH1A+ΔH1B。一般情況下，即使壓縮前后的壓力相同，壓縮前的焓越大，則壓縮制冷劑所需要的機械性輸入越大。在這里，在點A3的焓比點A2大。因此，ΔH1B＞ΔH2。另外，由于ΔH1A＞0，所以，ΔH1＞ΔH2。
外氣與制冷劑蒸氣的溫差本來為數℃，通過增加在制冷劑冷卻加熱部25的第2熱交換器41的加熱量而獲得的減少溫差的效果存在上限。增大在制冷劑冷卻加熱部25的第2熱交換器41的加熱量所需要的機械性輸入相對加熱量按線性以上的關系增加。為此，增大加熱量時，制冷系數COP下降。在暖氣的場合的制冷系數COP的提高效率比冷氣的場合小。雖然未示出定量的數據，但使用第2制冷劑的制冷循環(huán)的容量為第1制冷劑的制冷循環(huán)的10分之1到5分之1的程度，在使用第2制冷劑的制冷循環(huán)按良好效率運行的動作條件下，制冷系數COP接近最大值。
該實施方式3的構成也具有這樣的效果，即，通過在冷氣運行時由熱交換量控制機構適當地控制在制冷劑冷卻加熱機構的熱交換量，從而可確實地提高制冷系數COP。即使減少具有可燃性或溫室效應系數比第1制冷劑差的第2制冷劑的使用量，也可實現與僅使用第2制冷劑的場合同等的制冷系數COP。另外，第2制冷劑的制冷劑回路在室外由閉環(huán)構成，可避免第2制冷劑泄漏到室內。
另外，暖氣運行時也具有可提高制冷系數COP這樣的效果。
實施方式4圖9為說明本發(fā)明實施方式4的空調裝置的構成的制冷劑回路圖。在實施方式4中，減少流入到蒸發(fā)器5的制冷劑蒸氣的流量地改變實施方式1。與實施方式1的場合的圖1比較，僅說明不同之點。
在圖9中，在從流量控制閥4到蒸發(fā)器5的路徑具有氣液分離器45和第3流量控制閥46，設有旁通配管47，該旁通配管47用于將由氣液分離器45分離的制冷劑蒸氣的一部分或全部注入到壓縮機2。壓縮機2具有在壓縮途中吸入制冷劑的中間壓吸入口2A。
其它點為與實施方式1的場合相同的構成。
下面，根據圖9說明制冷劑的流動。由流量控制閥4減壓后的氣液二相狀態(tài)的制冷劑由氣液分離器45分離制冷劑蒸氣的一部分或全部，通過由旁通配管47構成的制冷劑回路，吸入到壓縮機2的中間壓吸入口2A，與壓縮機2內的制冷劑混合。其它的制冷劑的流動與實施方式1相同。
該實施方式4的構成也具有這樣的效果，即，通過由熱交換量控制機構適當地對制冷劑冷卻機構的熱交換量進行控制從而可確實地提高制冷系數COP。制冷系數COP相對流量控制閥入口溫度、干度比等的變化產生的變化的傾向相同，但由于制冷劑回路的構成不同，所以，具體的數值與圖4或圖5所示數值不同。這在制冷劑回路的構成不同的其它實施方式也適用。
即使減少具有可燃性或溫室效應系數比第1制冷劑差的第2制冷劑的使用量，也可實現與僅使用第2制冷劑的場合同等的制冷系數COP。另外，第2制冷劑的制冷劑回路在室外由閉環(huán)構成，可避免第2制冷劑泄漏到室內。
按照該構成，可冷卻壓縮機2內部的制冷劑，所以，可減少壓縮所需要的動力。另外，由于流到蒸發(fā)器5的制冷劑蒸氣的流量少，所以，可減小蒸發(fā)器中的制冷劑的壓力損失。這樣，可在利用第1制冷劑的空調裝置中進一步提高效率。
作為具有中間壓吸入口2A的壓縮機2的替代構成，也可串聯2臺壓縮機，將旁通配管47連接到進入高壓側的壓縮機的吸入口的制冷劑配管6。
在該實施方式4中，說明了適用于實施方式1的構成的場合，但在適用于實施方式2或實施方式3的場合也可獲得同樣的效果。
實施方式5圖10為說明實施方式5的空調裝置的構成的制冷劑回路圖。在該實施方式5中，在熱交換量控制部16設置用于控制干度比的具體的機構地改變實施方式1。與實施方式1的場合的圖1比較，僅說明不同之點。
在圖10中，追加設于流量控制閥4出口的作為第1壓力測量機構的壓力計P1、設于流量控制閥4入口的作為第2壓力測量機構的壓力計P2、設于流量控制閥4入口的作為第2溫度測量機構的溫度計T2、設于散熱器3出口的作為第3溫度測量機構的溫度計T3。另外，熱交換量控制部16由作為干度比估計機構的干度比估計部16A、作為干度比控制范圍決定機構的干度比控制范圍決定部16B、及作為控制機構的制冷劑流量控制部16C構成；該干度比估計部16A輸入作為預定傳感器的壓力計P1、壓力計P2、溫度計T2、及溫度計T3的測量值，估計干度比；該干度比控制范圍決定部16B求出干度比的控制范圍，該干度比的控制范圍使得在改變干度比過程中的制冷系數COP與最大值的差處于預定范圍；該制冷劑流量控制部16C使干度比處于由干度比控制范圍決定部16B求出的控制范圍內地控制制冷劑的流量。制冷劑流量控制部16C可控制第2壓縮機10的運行頻率和對第2流量控制閥12的指令值。
其它構成與實施方式1的場合相同。
下面說明動作。制冷劑的流動與實施方式1的場合相同。在這里，說明熱交換量控制部16的動作。干度比估計部16A根據壓力計P1、壓力計P2、溫度計T2、及溫度計T3的各測量值，如以下那樣估計干度比。圖11示出在估計干度比的過程中使用的變量。
包含已定義的變量在內，將說明制冷劑的狀態(tài)的變量的定義表示如下。
(說明制冷劑狀態(tài)的變量的定義)Pd散熱壓力。由壓力計P2測量。
Td散熱器3的出口的制冷劑溫度。由溫度計T3測量。
Tf流量控制閥4的入口的制冷劑溫度。由溫度計T2測量。
Pe流量控制閥4出口的制冷劑的壓力。由壓力計P1測量。
Te蒸發(fā)溫度。根據Pe和制冷劑的飽和蒸氣壓特性求出。
hd散熱器3的出口的制冷劑的焓。
hf流量控制閥4的入口的制冷劑的焓。
heL壓力Pe下的制冷劑的飽和液焓。
heG壓力Pe下的制冷劑的飽和蒸氣焓。
Xd將散熱器3出口的制冷劑減壓到Pe的場合的干度。
Xe流量控制閥4的出口的制冷劑的干度。
X干度比。X＝Xe/Xd估計干度比的計算按以下的順序進行。
(估計干度比的計算順序)(1)根據Pd和Td計算hd(散熱器3的出口的制冷劑的焓)。
(2)根據Pd和Tf計算hf(流量控制閥4的入口的制冷劑的焓)。
(3)根據Pe和制冷劑的飽和蒸氣壓特性求出heL(飽和液焓)、heG(飽和蒸氣焓)。
(4)由于即便使制冷劑絕熱膨脹進行減壓，制冷劑的焓也不變化，所以，如以下那樣計算Xd(將散熱器3出口的制冷劑減壓到Pe的場合的干度)、Xe(流量控制閥4的出口的制冷劑的干度)、干度比X。在干度的計算中，當為負時設為0，當大于等于1時設為1。
Xd＝(hd-heL)/heG-heL)(式5)Xe＝(hf-heL)/heG-heL)(式6)X＝(hf-heL)/hd-heL) (式7)干度比控制范圍決定部16B具有制冷系數COP最大的干度比的數據(稱為最佳運行干度比數據)，該制冷系數COP最大的干度比數據處于在具有空調裝置動作的可能性的散熱壓力Pd和蒸發(fā)溫度Te的條件范圍內按預定的節(jié)度寬度使Pd和Te變化的點。例如，Pd＝9～11MPa，節(jié)度寬度為1MPa，Te＝0～15℃，節(jié)度寬度為5℃，則圖5所示COP最大的干度比的數據成為最佳運行干度比數據。如以下那樣，根據最佳運行干度比數據決定干度比的控制范圍。
(1)相對現在的運行狀態(tài)下的Pd與Te的值，對最佳運行干度比數據進行插補，求出制冷系數COP最大的干度比(稱為最佳干度比Xmax)。
(2)設與最佳干度比Xmax的差處于0.1以內等的預定范圍為控制范圍。預定范圍的寬度為制冷系數COP相對干度比的變化不太變化的寬度。
例如，當為Pd＝10MPa、Te＝10℃的動作狀態(tài)時，Xmax＝0.29，0.19～0.39為干度比的控制范圍。從圖5(b)可以看出，如為該控制范圍，則制冷系數COP為從最大值不到0.02的變動。
制冷劑流量控制部16C檢查由干度比估計部16A估計的干度比是否處在由干度比控制范圍決定部16B求出的控制范圍內，在不處于控制范圍內的場合，進入控制范圍地控制第2壓縮機10的運行頻率和對第2流量控制閥12的流量指令值的任一方或雙方。進行控制時，進行適當的PDI控制。在估計的干度比高的場合，增加在制冷劑冷卻部15的冷卻量，使干度比下降，在估計的干度比低的場合，減少在制冷劑冷卻部15的冷卻量，提高干度比。當提高第2壓縮機10的運行頻率時，冷卻量增大，當提高對第2流量控制閥12的流量指令值時，冷卻量增大。
該實施方式5的構成也具有這樣的效果，即，可通過由熱交換量控制機構適當地控制在制冷劑冷卻機構的熱交換量而確實地提高制冷系數COP。另外，還具有這樣的效果，即，即使減少具有可燃性或溫室效應系數比第1制冷劑差的第2制冷劑的使用量，也可實現與僅使用第2制冷劑的場合同等的制冷系數COP。另外，第2制冷劑的制冷劑回路在室外由閉環(huán)構成，可避免第2制冷劑泄漏到室內。
另外，設置干度比預測機構，估計干度比，成為使制冷系數COP處于接近最大值的范圍的干度比地對制冷劑冷卻機構的熱交換量進行控制，所以，具有可確實地提高制冷系數COP的效果。
在該實施方式5中，在流量控制閥4的出口設置作為第1壓力測量機構的壓力計P1，但如在從流量控制閥4的出口到蒸發(fā)器5的入口間，則也可設置于任何位置。但是，如在從流量控制閥4的出口到蒸發(fā)器5的入口間具有壓縮機、別的流量控制閥等使制冷劑的壓力變化的設備，則到該設備的入口為止。作為第2壓力測量機構的壓力計P2如在從壓縮機的出口到流量控制閥4的入口間，則可在任何位置。在壓縮機具有大于等于2臺的場合，以最高壓側的壓縮機為對象。
在干度比估計部16A中，用壓力計P1測量流量控制閥4的出口處的壓力Pe加以利用，但也可測量流量控制閥4的出口處的溫度Te加以利用。其原因在于，在流量控制閥4的出口，處于氣液二相狀態(tài)，如決定溫度或壓力的一方，則另一方也決定。另外，雖然在干度比控制范圍決定部16B考慮Pd和Te求出控制范圍，但也可不考慮Te，而是考慮Pe求出控制范圍。
在干度比控制范圍決定部16B中，按Pd、Te的組合使用制冷系數COP最大的干度比的數據即最佳運行干度比數據，但也可使用制冷系數COP與最大值的差處于預定范圍的數據。雖然相對Pd、Te通過插補求出最佳干度比，但也可不插補，而是使用最近點的值。
雖然根據最佳干度比求出控制范圍，并固定范圍的寬度，但也可使制冷系數COP與最大值的差處于預定值以內等，使控制范圍的寬度可變。另外，控制范圍不一定非要包含最佳干度比，也可為比最佳干度比大的預定范圍等。雖然準備了使Pd和Te雙方變化的最佳運行干度比數據，但也可將Pd或Te固定。如不相對Pd與Te的組求出不同的控制范圍，而是僅指定Pd和Te中的任一方，未指定的一方處于設想的變化范圍內，則也可求出制冷系數COP與最大值的差處于預定值以內的干度比的控制范圍。另外，如處于關于Pd和Te雙方設想的變化范圍內，則也可預先求出制冷系數COP與最大值的差處于預定值以內的那樣的干度比的控制范圍，將其輸出。
干度比控制范圍決定部16B如決定制冷系數COP與最大值的差處于預定范圍內的干度比的控制范圍，則可為任何形式。
制冷劑流量控制部16C雖然進行將干度比保持在控制范圍內的那樣的PID控制，但也可使干度比成為指定的值地對制冷劑冷卻機構的冷卻量進行控制。由于存在控制誤差，所以，即使想要控制成指定的值，結果也是在接近指定的值的預定范圍內控制。指定的值考慮控制誤差的大小，即使存在控制誤差，只要干度比不超過控制范圍地決定即可。不一定非要指定制冷系數COP成為最大的干度比。即使在控制到控制范圍內的場合，也可進行PID控制以外的控制。
在該實施方式5中，說明了適用于實施方式1的構成的場合。但在適用到實施方式2到實施方式4的任一個的構成和同時具有這些構成的特征的任一個構成的場合，也可獲得同樣的效果。
另外，即使在制冷劑冷卻機構不使用由第2制冷劑實現的蒸氣壓縮式制冷循環(huán)的場合，估計干度比，使干度比成為預定的控制范圍地控制冷卻量，也可獲得同樣的效果。
也可不以干度比為指標，而是以流量控制閥4的入口處的制冷劑溫度即流量控制閥入口溫度為指標進行控制。
以上的點也適用于其它實施方式。
實施方式6圖12為說明實施方式6的空調裝置的構成的制冷劑回路圖。在該實施方式6中，改變實施方式5，使得不使用壓力計來估計干度比。與實施方式5的場合的圖10比較，僅說明不同之點。沒有壓力計P1和壓力計P2，作為其替代構成，具有設于流量控制閥4的出口的作為第1溫度測量機構的溫度計T1、設于散熱器3的出口的作為第4溫度測量機構的溫度計T4、及設于散熱器3入口的作為第5溫度測量機構的溫度計T5。干度比估計部16A輸入作為預定傳感器的溫度計T1、溫度計T2、溫度計T3、溫度計T4、溫度計T5的測量值。
其它構成與實施方式5的場合相同。
制冷劑的流動與實施方式5的場合相同。熱交換量控制部16的動作也與實施方式5的場合大體相同。由干度比估計部16A估計干度比的順序與實施方式5的場合不同。如可估計散熱壓力Pd和蒸發(fā)壓力Pe，則可與實施方式5的場合同樣地估計干度比，所以，說明散熱壓力Pd和蒸發(fā)壓力Pe的估計方法。為此，追加定義表示制冷劑狀態(tài)的以下變量。而且，Te由溫度計T1直接測量。
(說明制冷劑狀態(tài)的變量的定義)Tc散熱器3出口處的制冷劑的溫度。由溫度計T4測量。
Tb散熱器3入口處的制冷劑的溫度。由溫度計T5測量。
Tx吸入到散熱器3的制冷劑的過熱度。
散熱壓力Pd和蒸發(fā)壓力Pe的估計方法如下。
(散熱壓力Pd和蒸發(fā)壓力Pe的估計方法)(1)根據Te和制冷劑的飽和蒸氣壓特性求出Pe。
(2)根據Tc和Td求出過熱度Tx。
(3)根據Pe和Tx、壓縮機的效率、Tb計算Pd。
在該實施方式6的構成中，也具有這樣的效果，即，通過由熱交換量控制機構適當地對制冷劑冷卻機構的熱交換量進行控制，可確實地提高制冷系數COP。另外，還具有這樣的效果，即，即使減少具有可燃性或溫室效應系數比第1制冷劑差的第2制冷劑的使用量，也可實現與僅使用第2制冷劑的場合同等的制冷系數COP。另外，第2制冷劑的制冷劑回路在室外由閉環(huán)構成，可避免第2制冷劑泄漏到室內。由于具有干度比預測機構，一邊估計干度比一邊進行控制，所以，具有可確實地提高制冷系數COP的效果。
另外，由于干度比預測機構的原因，具有只要廉價的溫度傳感器(溫度計)即可的效果。但是，由于不實測壓力，所以，存在精度比實施方式5的場合低的可能性。在這里，在流量控制閥4與壓縮機3間壓力為一定，但在熱交換器等中發(fā)生壓力損失，所以，更嚴密地說需要增加測量壓力的部位?？紤]精度和成本的均衡，決定傳感器的種類和數量。這在其它實施方式中也適用。
在該實施方式6中，說明了適用于實施方式1的構成的場合，但在適用到實施方式2到實施方式4的任一個的構成和同時具有這些構成的特征的任一個構成的場合，也可獲得同樣的效果。
實施方式7圖13為說明實施方式7的空調裝置的構成的制冷劑回路圖。在該實施方式7中，改變實施方式1，使得不是測量干度比進行控制，而是測量流量控制閥入口溫度進行控制。與實施方式1的場合的圖1比較，僅說明不同之點。
在圖13中，追加設于流量控制閥4入口的作為第2溫度測量機構的溫度計T2。另外，熱交換量控制部16由作為流量控制閥入口溫度控制范圍決定機構的流量控制閥入口溫度控制范圍決定部16D和作為控制機構的制冷劑流量控制部16C構成；該流量控制閥入口溫度控制范圍決定部16D求出改變流量控制閥入口溫度過程中的制冷系數COP與最大值的差處于預定范圍的流量控制閥入口溫度的范圍；該制冷劑流量控制部16C使流量控制閥入口溫度處于由流量控制閥入口溫度控制范圍決定部16D求出的控制范圍內地控制制冷劑的流量。制冷劑流量控制部16C可控制第2壓縮機10的運行頻率和對第2流量控制閥12的指令值。
其它構成與實施方式1的場合相同。
下面說明動作。制冷劑的流動與實施方式1的場合相同。在這里，說明熱交換量控制部16的動作。流量控制閥入口溫度由溫度計T2測量，用變量Tf表達。
流量控制閥入口溫度控制范圍決定部16D輸出預先求出的流量控制閥入口溫度的控制范圍。在這里，預先求出的流量控制閥入口溫度的控制范圍為散熱壓力Pd和蒸發(fā)溫度Te按預定設計值動作的范圍，即Pd和Te為其預定的值時的制冷系數COP與最大值的差處于預定范圍內的流量控制閥入口溫度的范圍(稱為最佳范圍)。例如，Pd＝10MPa、Te＝10℃，當圖4(b)的COP比為從最大值相差0.05以內的范圍時，最佳范圍為Tf＝15～27℃的范圍。
制冷劑流量控制部16C檢查由溫度計T2測量的流量控制閥入口溫度是否處于流量控制閥入口溫度控制范圍決定部16D求出的最佳范圍即控制范圍內，在不處于控制范圍內的場合，使其進入到控制范圍地控制第2壓縮機10的運行頻率和對第2流量控制閥12的流量指令值中的任一方或雙方。在控制中，進行適當的PID控制。在估計的測量到的流量控制閥入口溫度高的場合，使在制冷劑冷卻部15的冷卻量增加，降低流量控制閥入口溫度，在估計的流量控制閥入口溫度低的場合，減少在制冷劑冷卻部15的冷卻量，提高流量控制閥入口溫度。
該實施方式7的構成也具有這樣的效果，即，通過由熱交換量控制機構適當地對制冷劑冷卻機構的熱交換量進行控制，從而可確實地提高制冷系數COP。另外，還具有這樣的效果，即，即使減少具有可燃性或溫室效應系數比第1制冷劑差的第2制冷劑的使用量，也可實現與僅使用第2制冷劑的場合同等的制冷系數COP。另外，第2制冷劑的制冷劑回路在室外由閉環(huán)構成，可避免第2制冷劑泄漏到室內。
另外，由于測定流量控制閥入口溫度，成為使制冷系數COP處于接近最大值的范圍的流量控制閥溫度地控制制冷劑冷卻機構的熱交換量，所以，具有可確實地提高制冷系數COP的效果。
通過讀入流量控制閥溫度代替讀入干度比，從而使關于干度比控制范圍決定部16B說明的事項對流量控制閥入口溫度控制范圍決定部16D也適用。關于制冷劑流量控制部16C也同樣。這對使用流量控制閥入口溫度進行控制的其它實施方式也適用。
在該實施方式7中，說明了適用于實施方式1的構成的場合。但在適用到實施方式2到實施方式4的任一個的構成和同時具有這些構成的特征的任一個構成的場合，也可獲得同樣的效果。
實施方式8圖14為說明實施方式8的空調裝置的構成的制冷劑回路圖。在該實施方式8中，改變實施方式7，測量制冷劑冷卻部15的入口處的制冷劑溫度，使制冷系數COP成為最大值地控制制冷劑冷卻部15的熱交換量，從而控制制冷劑冷卻部15的出口即流量控制閥4的入口處的制冷劑溫度(流量控制閥入口溫度)。與實施方式7的場合的圖13比較，僅說明不同點。
在圖14中，作為溫度計T2的替代構成，具有設于散熱器3出口的作為第3溫度測量機構的溫度計T3。追加設于從第2熱交換器13的出口到流量控制閥4的入口間的作為第2壓力測量機構的壓力計P2和設于流量控制閥4出口的作為第1溫度測量機構的溫度計T1。流量控制閥入口溫度控制范圍決定部16D也為流量控制閥入口溫度估計機構。
其它構成與實施方式7的場合相同。
下面說明動作。制冷劑的流動與實施方式1的場合相同。在這里，說明熱交換量控制部16的動作。流量控制閥入口溫度控制范圍決定部16D具有制冷系數COP最大的流量控制閥入口溫度的數據(稱為最佳流量控制閥入口溫度數據)，該制冷劑系數COP最大的流量控制閥入口溫度的數據處于在具有空調裝置動作的可能性的散熱壓力Pd和蒸發(fā)溫度Te的條件范圍內按預定的節(jié)度寬度使Pd和Te變化的點。例如，Pd＝9～11MPa，節(jié)度寬度為1MPa，Te＝0～15℃，節(jié)度寬度為5℃，則圖5所示COP為最大的流量控制閥入口溫度的數據成為最佳運行流量控制閥入口溫度數據。
在該實施方式8中，如以下那樣根據最佳運行流量控制閥入口溫度數據決定流量控制閥入口溫度的目標值。相對現在的運行狀態(tài)下的Pd和Te的值，獲得處于最接近位置的最佳運行流量控制閥入口溫度數據。如Pd＝10.2MPa、Te＝8.5℃，則獲得在Pd＝10MPa、Te＝10℃的最佳運行流量控制閥入口溫度數據。將獲得的流量控制閥入口溫度稱為目標流量控制閥入口溫度Tfm。而且，在最接近溫度數據有多個的場合，可通過選擇流量控制閥入口溫度高的數據等，按某一基準選擇1個。
制冷劑流量控制部16C如以下那樣決定第2制冷劑的流量，成為該流量地控制第2壓縮機10的運行頻率。由于存在控制誤差等，未必可獲得制冷系數COP最大的運行狀態(tài)，但可保證按制冷系數COP接近最大的狀態(tài)運行。
(1)根據Td和Tfm決定在制冷劑冷卻部15的熱交換量。
(2)根據熱交換量考慮第2熱交換器13的效率、進入到第2熱交換器13的第2制冷劑的溫度等諸條件，決定第2制冷劑的流量。
(3)考慮第2壓縮機10的特性、第2液量控制閥12的狀態(tài)等，決定成為由(2)計算的流量那樣的第2壓縮機10的運行頻率，使第2壓縮機10成為該運行頻率地控制。
在該實施方式8的構成中，也具有這樣的效果，即，通過由熱交換量控制機構適當地控制制冷劑冷卻機構的熱交換量，可確實地提高制冷系數COP。另外，還具有這樣的效果，即，即使減少具有可燃性或溫室效應系數比第1制冷劑差的第2制冷劑的使用量，也可實現與僅使用第2制冷劑的場合同等的制冷系數COP。另外，第2制冷劑的制冷劑回路在室外由閉環(huán)構成，可避免第2制冷劑泄漏到室內。
另外，測量進入到制冷劑冷卻機構的制冷劑的溫度Td、散熱壓力Pd、蒸發(fā)溫度Te，根據測量的條件求出制冷系數COP成為最大值的目標流量控制閥入口溫度，成為該目標流量控制閥入口溫度地控制制冷劑冷卻機構的熱交換量，即第2制冷劑的流量，所以，具有可確實地使制冷系數COP為接近最大值的值效果。
也可在流量控制閥入口溫度控制范圍決定部16D之外另設置流量控制閥入口溫度估計機構，流量控制閥入口溫度控制范圍決定部16D相對由流量控制閥入口溫度估計機構估計的結果進行PID控制等。也可不為PID控制，而是為別的控制方式。
另外，在該實施方式8中，說明了適用于實施方式1的構成的場合。但在適用到實施方式2～實施方式4的任一個的構成和同時具有這些構成的特征的任一個構成的場合，也可獲得同樣的效果。
實施方式9圖15為說明實施方式9的冷氣專用空調裝置的構成的制冷劑回路圖。在該實施方式9中，改變實施方式1，使壓縮機為2臺，在壓縮機間追加使制冷劑的熱放出的散熱器。下面僅說明與實施方式1的圖1不同之處。追加使由壓縮機2壓縮后的制冷劑的熱放出的第3散熱器50和對從第3散熱器50出來的制冷劑進一步進行壓縮的第3壓縮機51，從第3壓縮機51排出的制冷劑進入散熱器3。由2臺的壓縮機壓縮到與實施方式1的場合相同的壓力。
其它構成與實施方式1相同。
下面說明動作。圖16示出用于說明在本發(fā)明實施方式9的空調裝置中的制冷劑狀態(tài)變化的壓力焓圖。實線為該實施方式9的場合，虛線為未設有第3散熱器50的場合。
壓縮機2的吸入側的制冷劑為由圖16中的點A示出的低溫低壓的蒸氣。從壓縮機2排出的制冷劑為由處于線段AB的途中的點J示出的中間壓力而且中間溫度的蒸氣。制冷劑在第3散熱器50中與空氣等進行熱交換，成為由點K所示的、處于與點J相同的壓力但溫度更低的狀態(tài)。由第3壓縮機51進一步壓縮后，成為由點M所示高壓的超臨界液體的狀態(tài)。點M的制冷劑的狀態(tài)處于與點B相同的壓力，但溫度較低。
從進入散熱器3到通過制冷劑冷卻部15和流量控制閥4進入壓縮機2的制冷劑的狀態(tài)變化的軌跡與實施方式1的場合相同地成為軌跡M-C-D-E-A。
該實施方式9的構成也具有這樣的效果，即，通過由熱交換量控制機構適當地控制制冷劑冷卻機構的熱交換量，可確實地提高制冷系數COP。另外，還具有這樣的效果，即，即使減少具有可燃性或溫室效應系數比第1制冷劑差的第2制冷劑的使用量，也可實現與僅使用第2制冷劑的場合同等的制冷系數COP。另外，第2制冷劑的制冷劑回路在室外由閉環(huán)構成，可避免第2制冷劑泄漏到室內。
另外，通過設置第3散熱器50，從而具有可相比沒有第3散熱器50的場合改善制冷系數COP的效果。下面對此進行說明。不論有無第3散熱器50，在蒸發(fā)器5的熱交換量都相同。機械性輸入在具有第3散熱器50的場合減小，所以，制冷系數COP提高。設點A、點B、點J、點K及點M的焓分別為Ha、Hb、Hj、Hk、Hm。另外，設沒有第3散熱器50的場合的機械性輸入為W1，具有第3散熱器50的場合的機械性輸入為W2。W1、W2和其差如下。
W1＝Hb-Ha(式8)W2＝Hj-Ha+Hm-Hk (式9)W1-W2＝Hb-Ha-(Hj-Ha+Hm-Hk)＝(Hb-Hj)-(Hm-Hk) (式10)
如在前面已進行了說明的那樣，即使壓縮前后的壓力相同，壓縮前的焓越大，則壓縮制冷劑所需要的機械性輸入也越大。在現在的場合，由于點J的焓比點K大，所以，在線段JB和線段KM，線段KM的焓差增大，(式10)必定為正。
而且，在該實施方式9中，說明了適用于實施方式1的構成的場合，但在適用到實施方式4～實施方式8的任一個的構成和同時具有這些構成的特征的任一個構成的場合，也可獲得同樣的效果。
實施方式10圖17為說明本發(fā)明實施方式10的可進行冷氣和暖氣運行的空調裝置的構成的制冷劑回路圖。在該實施方式10中，改變實施方式3，使壓縮機為2臺，在壓縮機間追加使制冷劑的熱放出的散熱器。下面僅說明與實施方式3的圖7不同之處。
追加使由壓縮機2壓縮后的制冷劑的熱放出的第3散熱器50、對從第3散熱器50出來的制冷劑進一步進行壓縮的第3壓縮機51、及在進行暖氣運行時使制冷劑不流到第3散熱器50地直接流入第3壓縮機51的作為流路改變機構的流路換向閥52，從第3壓縮機51排出的制冷劑進入四通閥20。由2臺的壓縮機壓縮到與實施方式3的場合相同的壓力。
流路換向閥52設于壓縮機2與第3散熱器50間。由流路換向閥52，可使制冷劑流到制冷劑配管6A和制冷劑配管6B中的任一方，該制冷劑配管6A進入第3散熱器50，該制冷劑配管6B與連接第3散熱器50與第3壓縮機51的制冷劑配管6相連。
其它構成與實施方式3相同。
下面說明動作。在進行冷氣運行時，流路換向閥52使制冷劑流到制冷劑配管6A即第3散熱器50，與實施方式9的場合同樣地動作。
暖氣運行時，流路換向閥52使制冷劑流到制冷劑配管6B，不使制冷劑流到第3散熱器50，所以，與實施方式3同樣地動作。不同點僅在于，實施方式3由1臺的壓縮機2壓縮制冷劑，而在該實施方式10中由壓縮機2和第3壓縮機51進行壓縮。
在該實施方式10的構成中，也具有這樣的效果，即，通過在冷氣運行時由熱交換量控制機構適當地控制制冷劑冷卻機構的熱交換量，可確實地提高制冷系數COP。另外，還具有這樣的效果，即，即使減少具有可燃性或溫室效應系數比第1制冷劑差的第2制冷劑的使用量，也可實現與僅使用第2制冷劑的場合同等的制冷系數COP。另外，第2制冷劑的制冷劑回路在室外由閉環(huán)構成，可避免第2制冷劑泄漏到室內。
另外，具有在暖氣運行時也可提高制冷系數COP的效果。
另外，通過設置第3散熱器50，從而具有可相比沒有第3散熱器50的場合改善制冷系數COP的效果。
流路換向閥52也可設于第3散熱器50與第3壓縮機51間。另外，也可在第3散熱器50的兩側設置流路換向閥52。流路換向閥52如可僅在冷氣運行時使制冷劑流到預定的設備，則什么樣的換向閥都行。這些對具有流路換向閥52的其它實施方式也適用。
在該實施方式10中，說明了適用于實施方式3的構成的場合。但在適用到實施方式2、增加了實施方式4～實施方式8的構成的特征的實施方式2和實施方式3中的任一個的場合，也可獲得同樣的效果。
實施方式11圖18為說明實施方式11的冷氣專用空調裝置的構成的制冷劑回路圖。在該實施方式11中，改變實施方式9，在第3散熱器50與第3壓縮機51間追加由第2制冷劑對制冷劑進行冷卻的熱交換器。下面僅說明與實施方式9的圖16不同之處。
在圖18中，在第3散熱器50與第3壓縮機51間追加第3熱交換器60，該第3熱交換器60在來自第2熱交換器13的第2制冷劑與來自第3散熱器50的制冷劑間進行熱交換。從第3熱交換器60出來的制冷劑進入到第3壓縮機51，從第3熱交換器60出來的第2制冷劑進入第2壓縮機10。
其它構成與實施方式9的場合相同。
下面說明動作。圖19示出用于說明在本發(fā)明實施方式11的空調裝置中的制冷劑狀態(tài)變化的壓力焓圖。實線為該實施方式11的場合，虛線為未設有第3熱交換器60的場合。
從吸入壓縮機2到從第3熱交換器60出來的制冷劑的狀態(tài)的軌跡成為與實施方式9的場合相同的軌跡A-J-K。在第3熱交換器60由第2制冷劑進一步對制冷劑進行冷卻，成為點N所示的處于與點K相同的壓力但溫度更低的狀態(tài)。由第3壓縮機51進一步進行壓縮，成為用點O示出的高壓的超臨界流體的狀態(tài)。在點O的制冷劑的狀態(tài)為與點M相同的壓力，但溫度較低。從進入散熱器3到進入壓縮機2的制冷劑的狀態(tài)變化的軌跡成為與實施方式1的場合相同的軌跡M-C-D-E-A。
該實施方式11的構成也具有這樣的效果，即，通過由熱交換量控制機構適當地控制制冷劑冷卻機構的熱交換量，可確實地提高制冷系數COP。另外，還具有這樣的效果，即，即使減少具有可燃性或溫室效應系數比第1制冷劑差的第2制冷劑的使用量，也可實現與僅使用第2制冷劑的場合同等的制冷系數COP。另外，第2制冷劑的制冷劑回路在室外由閉環(huán)構成，可避免第2制冷劑泄漏到室內。
另外，通過設置第3散熱器50，從而具有可相比沒有第3散熱器50的場合改善制冷系數COP的效果。另外，通過設置第3熱交換器60，從而具有相比沒有第3熱交換器60的場合可改善制冷系數COP的效果。設置第3熱交換器60從而改善制冷系數COP的原因在于，與設置第3散熱器50的場合相同，降低進入第3壓縮機51的制冷劑的焓時，在第3壓縮機51的機械性輸入減少。
在第3熱交換器60流動的第2制冷劑在第2熱交換器13與制冷劑進行熱交換，溫度上升，通過在第3熱交換器60進行熱交換，從而使第2制冷劑的制冷循環(huán)的機械性輸入基本不增加。但是，由于在第2熱交換器13的熱交換量可提高制冷系數COP地控制，所以，不能獨立地決定在第3熱交換器60的熱交換量。
雖然在第2熱交換器13和第3熱交換器60使第2制冷劑串聯地流過，但也可并聯地流出。也可追加壓縮機、散熱器，分離在第3熱交換器60流動的第2制冷劑的制冷劑回路與在第2熱交換器13流動的第2制冷劑的制冷劑回路。在該場合，也可使在第3熱交換器60流動的制冷劑成為與第2制冷劑不同的制冷劑。
也可沒有第3散熱器50。在從壓縮機2出來的制冷劑的溫度比外氣高的場合，具有第3散熱器50時可進一步改善制冷系數COP。其原因在于，由于只要用第3散熱器50冷卻由外氣冷卻不了的部分即可，所以，在第3散熱器50的熱交換量減小，在第2壓縮機10的機械性輸入變少。
另外，在該實施方式11中，說明了適用于實施方式9的構成的場合。但在適用到實施方式1、實施方式2、實施方式4～實施方式8中的任一個的構成和同時具有這些構成的特征的任一個構成的場合，也可獲得同樣的效果。
實施方式12圖20為說明本發(fā)明實施方式12的冷氣專用空調裝置的構成的制冷劑回路圖。在該實施方式12中，改變實施方式11，使制冷劑并聯地流到第3熱交換器60和第2熱交換器13。下面僅說明與實施方式11的圖18不同之處。實施方式12也以實施方式9為基礎，進行了不同于實施方式11的改變。
在圖20中，追加使第2制冷劑流到第3熱交換器60的第2旁通配管70和調整流到第3熱交換器60的第2制冷劑的流量的第4流量控制閥71。第4流量控制閥71和第2流量控制閥12都使從冷凝器11出來的制冷劑并聯地流動地設置。按第4流量控制閥71、第2旁通配管70、第3熱交換器60、第2壓縮機10的順序使第2制冷劑流動。
其它構成與實施方式11的場合相同。
下面說明動作。在本發(fā)明實施方式12的空調裝置中的制冷劑狀態(tài)變化由與實施方式11的場合相同的圖19示出。
由于制冷劑的狀態(tài)變化相同，所以，在該實施方式12中，也具有與實施方式11的場合相同的效果。另外，由于具有第4流量控制閥71，所以，可與流到第2熱交換器13的第2制冷劑的流量獨立地控制流到第3熱交換器60的第2制冷劑的流量，具有容易實現使制冷系數COP最大的動作條件。
另外，在該實施方式12中，說明了適用于實施方式9的構成的場合。但在適用到實施方式1～實施方式8、實施方式10中的任一個的構成和同時具有這些構成的特征的任一個構成的場合，也可獲得同樣的效果。
實施方式13圖21為說明本發(fā)明實施方式13的可進行冷氣和暖氣運行的空調裝置的構成的制冷劑回路圖。在該實施方式13中，改變實施方式2，使壓縮機為2臺，在壓縮機間追加第3熱交換器60，該第3熱交換器60在制冷劑與第2制冷劑間進行熱交換。下面僅說明與實施方式2的場合的圖6不同之處。
在圖21中，將第3熱交換器60和第3壓縮機51追加于壓縮機2與四通閥20間。從壓縮機2出來的制冷劑按第3熱交換器60、第3壓縮機51的順序流動，進入到四通閥20。
其它構成與實施方式2相同。
下面說明動作。本發(fā)明實施方式12的空調裝置進行冷氣運行時的制冷劑的狀態(tài)變化與實施方式9的場合的圖16大體相同。但是，軌跡J-K的制冷劑的狀態(tài)變化不由第3散熱器50產生，而是由第3熱交換器60產生。
由于在暖氣運行時與實施方式2同樣地使制冷劑冷卻部15動作，所以，在暖氣運行時的制冷劑的狀態(tài)變化的軌跡成為與實施方式2的場合相同的圖2的軌跡A-B-C-F-A。
在該實施方式13的構成中，通過在冷氣運行時由熱交換量控制機構適當地控制制冷劑冷卻機構的熱交換量，從而具有可確實地提高制冷系數COP的效果。即使減少具有可燃性或溫室效應系數比第1制冷劑差的第2制冷劑的使用量，也可實現與僅使用第2制冷劑的場合同等的制冷系數COP。另外，第2制冷劑的制冷劑回路在室外由閉環(huán)構成，可避免第2制冷劑泄漏到室內。
另外，通過具有第3熱交換器60，從而具有可相比沒有第3熱交換器60的場合改善冷氣運行時的制冷系數COP的效果。
實施方式14圖22為說明本發(fā)明實施方式14的可進行冷氣和暖氣運行的空調裝置的構成的制冷劑回路圖。在該實施方式14中，改變實施方式13，使制冷劑并聯地流到第3熱交換器60和第2熱交換器13。下面僅說明與實施方式13的圖21不同之處。
在圖22中，追加使第2制冷劑流到第3熱交換器60的第2旁通配管70和調整流到第3熱交換器60的第2制冷劑的流量的第4流量控制閥71。第4流量控制閥71和第2流量控制閥12都使從冷凝器11出來的制冷劑并聯流動地設置。按第4流量控制閥71、第2旁通配管70、第3熱交換器60、第2壓縮機10的順序使第2制冷劑流動。
其它構成與實施方式13的場合相同。
下面說明動作。在本發(fā)明實施方式14的空調裝置的冷氣運行時的制冷劑狀態(tài)變化與實施方式13的場合相同，與在實施方式9的場合圖16大體相同。與圖16不同之處在于，軌跡J-K的制冷劑的狀態(tài)變化不由第3散熱器50產生，而是由第3熱交換器60產生，這也與實施方式13的場合相同。
由于在實施方式14的制冷劑狀態(tài)變化與實施方式13相同，所以，在實施方式14也具有與實施方式13的場合相同的效果。
另外，由于具有第4流量控制閥71，所以，可與流到第2熱交換器13的第2制冷劑的流量獨立地控制流到第3熱交換器60的第2制冷劑的流量，具有容易實現使制冷系數COP最大的動作條件。
實施方式15圖23為說明本發(fā)明實施方式15的可進行冷氣和暖氣運行的空調裝置的構成的制冷劑回路圖。在該實施方式15中，改變實施方式3，使壓縮機為2臺，在壓縮機間追加第3熱交換器60，該第3熱交換器60在制冷劑與第2制冷劑間當進行冷氣運行時進行熱交換。下面僅說明與實施方式3的場合的圖7不同之處。
在圖23中，將第3熱交換器60、第3壓縮機51、及作為流路改變機構的流路換向閥52追加于壓縮機2與四通閥20間，該流路換向閥52在暖氣運行時使制冷劑不流到第3熱交換器60地直接流入第3壓縮機51。從壓縮機2出來的制冷劑按第3熱交換器60、第3壓縮機51的順序流動，進入到四通閥20。由2臺的壓縮機壓縮到與實施方式3的場合相同的壓力。
流路換向閥52設于壓縮機2與第3熱交換器60間。由流路換向閥52，可使制冷劑流到制冷劑配管6A和制冷劑配管6B中的任一方，該制冷劑配管6A進入第3熱交換器60，該制冷劑配管6B與連接第3熱交換器60和第3壓縮機51的制冷劑配管6相連。
其它構成與實施方式3的場合相同。
下面說明動作。在冷氣運行時，流路換向閥52使制冷劑流到制冷劑配管6A即第3熱交換器60，與實施方式13的場合同樣地動作。
由于在暖氣運行時流路換向閥52使制冷劑流到制冷劑配管6B，不流到第3熱交換器60，所以，與實施方式3同樣地動作。暖氣運行時不使制冷劑流到第3熱交換器60是為了不降低制冷系數COP。當暖氣運行時制冷劑流到第3換熱器60，則進入到第3壓縮機51的制冷劑的焓增大，在第3壓縮機51的機械性輸入增大。雖然由室內熱交換器22放出的熱量也增加，但增加的熱量與在第3壓縮機51的機械性輸入的增加量大體相等，如僅是考慮增加量時，制冷系數COP為1。制冷劑不流到第3熱交換器60的場合的制冷系數COP比1大，所以，當僅是增加量的制冷系數COP為1時，制冷系數COP下降。
而且，對于暖氣運行時需要高溫、需要使吸入到壓縮機2的制冷劑的過熱度成為預定的值的場合，使吸入到壓縮機2的制冷劑的過熱度為零，在暖氣運行時使制冷劑流到第3熱交換器60進行過熱度量的加熱，則可提高制冷系數COP。
也可在暖氣運行時判斷是否需要將吸入到壓縮機2的制冷劑的過熱度設為預定值，僅在需要使過熱度為預定值的場合當進行暖氣運行時使制冷劑流到第3熱交換器60。
該實施方式15的構成也具有這樣的效果，即，通過在冷氣運行時由熱交換量控制機構適當地控制制冷劑冷卻加熱機構的熱交換量，可確實地提高制冷系數COP。另外，還具有這樣的效果，即，即使減少具有可燃性或溫室效應系數比第1制冷劑差的第2制冷劑的使用量，也可實現與僅使用第2制冷劑的場合同等的制冷系數COP。另外，第2制冷劑的制冷劑回路在室外由閉環(huán)構成，可避免第2制冷劑泄漏到室內。暖氣運行時也具有可提高制冷系數COP的效果。
另外，在暖氣運行時也具有可提高制冷系數COP的效果。
另外，通過設置第3熱交換器60，從而具有可相比沒有第3熱交換器60的場合改善冷氣運行時的制冷系數COP的效果。
如還具有第3散熱器50，則與實施方式11同樣，在從壓縮機2出來的制冷劑的溫度比外氣高的場合，獲得當具有第3散熱器50時可進一步改善制冷系數COP的效果。在還具有第3散熱器50的場合，追加到第3熱交換器60與流路換向閥52間，使得暖氣運行時制冷劑不流到第3散熱器50。
實施方式16圖24為說明實施方式16的可進行冷氣和暖氣運行的空調裝置的構成的制冷劑回路圖。在該實施方式16中，改變實施方式15，使制冷劑并聯地流到第3熱交換器60和第2熱交換器13。下面僅說明與實施方式15的圖23不同之處。
在圖24中，追加使第2制冷劑流到第3熱交換器60的第2旁通配管70和調整流到第3熱交換器60的第2制冷劑的流量的第4流量控制閥71。第4流量控制閥71和第2流量控制閥12都使從冷凝器11出來的制冷劑并聯地流動。按第4流量控制閥71、第2旁通配管70、第3熱交換器60、第2壓縮機10的順序使第2制冷劑流動。
沒有僅在冷氣運行時使制冷劑流到第3熱交換器60的流路換向閥52。
其它構成與實施方式15的場合相同。
下面說明動作。在本發(fā)明實施方式16的空調裝置中的冷氣運行時的制冷劑狀態(tài)變化與實施方式15的場合相同，與在實施方式9的場合的圖16大體相同。
暖氣運行時，不使第2制冷劑流到第3熱交換器60地控制第4流量控制閥71，第2流量控制閥12與實施方式3同樣地受到控制。暖氣運行時的制冷劑的狀態(tài)變化與實施方式15的場合相同，與實施方式3的場合的圖8相同。
由于制冷劑的狀態(tài)變化相同，所以，在該實施方式16中，也具有與實施方式15相同的效果。
另外，由于具有第4流量控制閥71，所以，可與流到第2熱交換器13的第2制冷劑的流量獨立地控制流到第3熱交換器60的第2制冷劑的流量，具有容易實現使制冷系數COP最大的動作條件。另外，通過在暖氣運行時由第4流量控制閥71使第2制冷劑不流到第3熱交換器60，從而可使在第3熱交換器60的熱交換量為零，所以，具有不需要在實施方式15的場合需要的流路換向閥52的效果。
如還具有第3散熱器50，則與實施方式11同樣，在從壓縮機2出來的制冷劑的溫度比外氣高的場合，獲得當具有第3散熱器50時可進一步改善制冷系數COP的效果。在還具有第3散熱器50的場合，與流路換向閥52一起追加，該流路換向閥52在暖氣運行時使制冷劑容易流到第3散熱器50。
實施方式17圖25為說明實施方式17的可進行冷氣和暖氣運行的空調裝置的構成的制冷劑回路圖。在該實施方式17中，設置第3散熱器50地改變實施方式16。下面僅說明與實施方式16的圖24不同之處。
在圖25中，追加第3散熱器50和在進行暖氣運行時使制冷劑不流到第3散熱器50地直接流入第3熱交換器60的作為流路改變機構的流路換向閥52。
流路換向閥52設于壓縮機2與第3散熱器50間，由流路換向閥52，可使制冷劑流到制冷劑配管6A和制冷劑配管6B中的任一方，該制冷劑配管6A進入第3散熱器50，該制冷劑配管6B與連接第3散熱器50和第3熱交換器60的制冷劑配管6相連。
其它構成與實施方式16的場合相同。
下面說明動作。本發(fā)明實施方式17的空調裝置中的冷氣運行時的制冷劑狀態(tài)變化與實施方式11的場合的圖18相同。
暖氣運行時，不使第2制冷劑流到第3熱交換器60地控制第4流量控制閥71，第2流量控制閥12與實施方式3同樣地受到控制。暖氣運行時的制冷劑的狀態(tài)變化與實施方式16的場合相同，與實施方式3的場合的圖8相同。
在該實施方式17中，除了實施方式16的效果外，通過設置第3散熱器50，還具有相比沒有第3散熱器50的場合可改善制冷系數COP的效果。
在該實施方式17中，暖氣運行時制冷劑流到第3熱交換器60，但不流到第3熱交換器60也具有相同效果。
權利要求
1.一種冷凍裝置，其特征在于具有對制冷劑進行壓縮的壓縮機，使制冷劑的熱放出的散熱器，對制冷劑進行冷卻的制冷劑冷卻機構，對制冷劑的流量進行調整的流量控制閥，使制冷劑蒸發(fā)的蒸發(fā)器，以及控制上述制冷劑冷卻機構的熱交換量的熱交換量控制機構；按上述壓縮機、上述散熱器、上述制冷劑冷卻機構、上述流量控制閥、上述蒸發(fā)器的順序使制冷劑循環(huán)。
2.根據權利要求1所述的冷凍裝置，其特征在于使用溫室效應系數比氟里昂小的不燃性的制冷劑，上述制冷劑冷卻機構具有對能量消耗效率比制冷劑好的第2制冷劑進行壓縮的第2壓縮機，放出第2制冷劑的熱的冷凝器，調整第2制冷劑的流量的第2流量控制閥，及由制冷劑的熱使第2制冷劑蒸發(fā)的第2蒸發(fā)器，使第2制冷劑按上述第2壓縮機、上述冷凝器、上述第2流量控制閥、上述第2蒸發(fā)器的順序循環(huán)。
3.根據權利要求1所述的冷凍裝置，其特征在于上述壓縮機具有在壓縮途中吸入制冷劑的中間壓吸入口，設有將從上述流量控制閥出來的制冷劑分離成氣體和液體的氣液分離器、使由該氣液分離器分離的氣體制冷劑的一部分或全部流入到上述中間壓吸入口用的旁通配管，及調整從上述氣液分離器出來后進入到上述蒸發(fā)器的制冷劑的流量用的第3流量控制閥。
4.根據權利要求1所述的冷凍裝置，其特征在于具有對由上述壓縮機壓縮后的制冷劑進行壓縮的第3壓縮機、將從上述流量控制閥出來的制冷劑分離成氣體和液體的氣液分離器、使由該氣液分離器分離的氣體制冷劑的一部分或全部流入到上述第3壓縮機用的旁通配管，及調整從上述氣液分離器出來后進入到上述蒸發(fā)器的制冷劑的流量用的第3流量用的控制閥；從上述第3壓縮機排出的制冷劑進入到上述散熱器。
5.根據權利要求1所述的冷凍裝置，其特征在于具有第3散熱器和第3壓縮機，該第3散熱器使從上述壓縮機排出的制冷劑的熱放出，該第3壓縮機對已由該第3散熱器放出熱的制冷劑進行壓縮；從上述壓縮機排出的制冷劑按上述第3散熱器、上述第3壓縮機、上述散熱器的順序流動。
6.根據權利要求2所述的冷凍裝置，其特征在于具有對由上述壓縮機壓縮后的制冷劑進行壓縮的第3壓縮機，和在制冷劑與第2制冷劑間進行熱交換的第3熱交換器，從上述壓縮機排出的制冷劑按上述第3熱交換器、上述第3壓縮機、上述散熱器的順序流動，從上述第2蒸發(fā)器出來的第2制冷劑按上述第3熱交換器、上述第2壓縮機的順序流動。
7.根據權利要求2所述的冷凍裝置，其特征在于具有對由上述壓縮機壓縮后的制冷劑進行壓縮的第3壓縮機、在制冷劑與第2制冷劑間進行熱交換的第3熱交換器、及對在該第3熱交換器流動的第2制冷劑的流量進行調整的第4流量控制閥，從上述壓縮機排出的制冷劑按上述第3熱交換器、上述第3壓縮機、上述散熱器的順序流動，從上述冷凝器出來的第2制冷劑的一部分按上述第4流量控制閥、上述第3熱交換器、上述第2壓縮機的順序流動。
8.根據權利要求1所述的冷凍裝置，其特征在于上述熱交換量控制機構具有干度比估計機構、干度比控制范圍決定機構、及控制機構；該干度比估計機構使用預定的傳感器的測量值估計干度比，該干度比為上述流量控制閥的出口處的制冷劑的干度與使上述散熱器出口的制冷劑減壓到蒸發(fā)溫度的場合的干度的比值；該干度比控制范圍決定機構決定上述干度比的控制范圍，在該干度比的控制范圍可獲得在預定的動作條件下使上述干度比變化的過程中與最大值的差處于預定范圍內的制冷系數；該控制機構使上述干度比估計機構估計的上述干度比處于上述控制范圍地控制上述制冷劑冷卻機構的熱交換量。
9.根據權利要求2所述的冷凍裝置，其特征在于上述熱交換量控制機構具有干度比估計機構、干度比控制范圍決定機構、及控制機構；該干度比估計機構使用預定的傳感器的測量值估計干度比，該干度比為上述流量控制閥的出口處的制冷劑的干度與使上述散熱器出口的制冷劑減壓到蒸發(fā)溫度的場合的干度的比值；該干度比控制范圍決定機構決定上述干度比的控制范圍，在該干度比的控制范圍可獲得在預定的動作條件下使上述干度比變化的過程中與最大值的差處于預定范圍內的制冷系數；該控制機構使上述干度比估計機構估計的上述干度比處于上述控制范圍地控制流到上述制冷劑冷卻機構的第2制冷劑的流量。
10.根據權利要求8或9所述的冷凍裝置，其特征在于作為上述預定的傳感器，設置第1壓力測量機構和第1溫度測量機構中的至少任一個、第2壓力測量機構、第2溫度測量機構、及第3溫度測量機構；該第1壓力測量機構測量從上述流量控制閥的出口到上述蒸發(fā)器的入口間的制冷劑的壓力；該第1溫度測量機構測量上述流量控制閥的出口處的制冷劑的溫度；該第2壓力測量機構測量從上述壓縮機到上述流量控制閥間的制冷劑的壓力；該第2溫度測量機構測量上述流量控制閥的入口處的制冷劑的溫度；該第3溫度測量機構測量上述散熱器的出口處的制冷劑的溫度。
11.根據權利要求9所述的冷凍裝置，其特征在于作為上述預定的傳感器，設置第1溫度測量機構、第2溫度測量機構、第3溫度測量機構、第4溫度測量機構、及第5溫度測量機構；該第1溫度測量機構測量上述流量控制閥的出口處的制冷劑的溫度；該第2溫度測量機構測量上述流量控制閥的入口處的制冷劑的溫度；該第3溫度測量機構測量上述散熱器的出口處的制冷劑的溫度；該第4溫度測量機構測量上述散熱器的入口處的制冷劑的溫度；該第5溫度測量機構測量上述壓縮機的入口處的制冷劑的溫度。
12.根據權利要求1所述的冷凍裝置，其特征在于具有測量上述流量控制閥的入口處的制冷劑的溫度即流量控制閥入口溫度的第2溫度測量機構，上述熱交換量控制機構具有流量控制閥入口溫度控制范圍決定機構和控制機構；該流量控制閥入口溫度控制范圍決定機構決定上述流量控制閥入口溫度的控制范圍，在該流量控制閥入口溫度的控制范圍，可獲得在預定的動作條件下使上述流量控制閥入口溫度變化的過程中與最大值的差處于預定范圍內的制冷系數；該控制機構使由上述第2溫度測量機構測量到的制冷劑的溫度處于上述控制范圍地控制流到上述制冷劑冷卻機構的熱交換量。
13.根據權利要求2所述的冷凍裝置，其特征在于具有測量上述流量控制閥的入口處的制冷劑的溫度即流量控制閥入口溫度的第2溫度測量機構，上述熱交換量控制機構具有流量控制閥入口溫度控制范圍決定機構和控制機構；該流量控制閥入口溫度控制范圍決定機構決定上述流量控制閥入口溫度的控制范圍，在該流量控制閥入口溫度的控制范圍，可獲得在預定的動作條件下使上述流量控制閥入口溫度變化的過程中與最大值的差處于預定范圍內的制冷系數；該控制機構使由上述第2溫度測量機構測量到的制冷劑的溫度處于上述控制范圍地控制流到上述制冷劑冷卻機構的第2制冷劑的流量。
14.根據權利要求1所述的冷凍裝置，其特征在于具有測量上述散熱器的出口處的制冷劑的溫度的第3溫度測量機構，上述熱交換量控制機構具有流量控制閥入口溫度估計機構、流量控制閥入口溫度控制范圍決定機構、及控制機構；該流量控制閥入口溫度估計機構根據由上述第3溫度測量機構測量的溫度和上述制冷劑冷卻機構的熱交換量估計上述流量控制閥入口處的制冷劑溫度即流量控制閥入口溫度；該流量控制閥入口溫度控制范圍決定機構決定上述流量控制閥入口溫度的控制范圍，在該流量控制閥入口溫度的控制范圍，可獲得在預定的動作條件下使上述流量控制閥入口溫度變化的過程中與最大值的差處于預定范圍內的制冷系數；該控制機構使由上述流量控制閥入口溫度估計機構估計的上述流量控制閥入口溫度處于上述控制范圍地控制上述制冷劑冷卻機構的熱交換量。
15.根據權利要求2所述的冷凍裝置，其特征在于具有測量上述散熱器的出口處的制冷劑的溫度的第3溫度測量機構，上述熱交換量控制機構具有流量控制閥入口溫度估計機構、流量控制閥入口溫度控制范圍決定機構、及控制機構；該流量控制閥入口溫度估計機構根據由上述第3溫度測量機構測量的溫度和上述制冷劑冷卻機構的熱交換量估計上述流量控制閥入口處的制冷劑溫度即流量控制閥入口溫度；該流量控制閥入口溫度控制范圍決定機構決定上述流量控制閥入口溫度的控制范圍，在該流量控制閥入口溫度的控制范圍，可獲得在預定的動作條件下使上述流量控制閥入口溫度變化的過程中與最大值的差處于預定范圍內的制冷系數；該控制機構使由上述流量控制閥入口溫度估計機構估計的上述流量控制閥入口溫度處于上述控制范圍地控制流到上述制冷劑冷卻機構的第2制冷劑的流量。
16.根據權利要求8或9所述的冷凍裝置，其特征在于設置第1壓力測量機構和第1溫度測量機構中的至少任一個；該第1壓力測量機構測量從上述流量控制閥的出口到上述蒸發(fā)器的入口間的制冷劑的壓力；該第1溫度測量機構測量上述流量控制閥的出口處的制冷劑的溫度；上述干度比控制范圍決定機構根據由上述第1壓力測量機構測量的制冷劑的壓力或由上述第1溫度測量機構測量的制冷劑的溫度，決定上述干度比的控制范圍。
17.根據權利要求8或9所述的冷凍裝置，其特征在于設置測量從上述散熱器的出口到上述流量控制閥入口間的制冷劑的壓力的第2壓力測量機構，上述干度比控制范圍決定機構根據由上述第2壓力測量機構測量的制冷劑的壓力，決定上述干度比的控制范圍。
18.根據權利要求14～17中任何一項所述的冷凍裝置，其特征在于設置第1壓力測量機構和第1溫度測量機構中的至少任一個；該第1壓力測量機構測量從上述流量控制閥的出口到上述蒸發(fā)器的入口間的制冷劑的壓力；該第1溫度測量機構測量上述流量控制閥的出口處的制冷劑的溫度；上述流量控制閥入口溫度控制范圍決定機構根據由上述第1壓力測量機構測量的制冷劑的壓力或由上述第1溫度測量機構測量的制冷劑的溫度，決定上述流量控制閥入口溫度的控制范圍。
19.根據權利要求14～17中任何一項所述的冷凍裝置，其特征在于設置測量從上述散熱器的出口到上述流量控制閥入口間的制冷劑的壓力的第2壓力測量機構，上述流量控制閥入口溫度控制范圍決定機構根據由上述第2壓力測量機構測量的制冷劑的壓力，決定上述流量控制閥入口溫度的控制范圍。
20.一種空調裝置，其特征在于具有對制冷劑進行壓縮的壓縮機，切換從該壓縮機排出的制冷劑流動的方向的四通閥，在制冷劑與外氣間進行熱交換的室外熱交換器，對制冷劑進行冷卻或加熱的制冷劑冷卻加熱機構，對制冷劑的流量進行調整的流量控制閥，在制冷劑與室內空氣間進行熱交換的室內熱交換器，以及控制上述制冷劑冷卻加熱機構的熱交換量的熱交換量控制機構；進行冷氣運行時，按上述壓縮機、上述室外熱交換器、上述制冷劑冷卻加熱機構、上述流量控制閥、上述室內熱交換器的順序使制冷劑循環(huán)，在暖氣運行時，按上述壓縮機、上述室內熱交換器、上述流量控制閥、上述制冷劑冷卻加熱機構、上述室外熱交換器的順序使制冷劑循環(huán)。
21.根據權利要求20所述的冷凍裝置，其特征在于使用溫室效應系數比氟里昂小的不燃性的制冷劑，上述制冷劑冷卻機構具有對能量消耗效率比制冷劑好的第2制冷劑進行壓縮的第2壓縮機，切換從該第2壓縮機排出的第2制冷劑流動的方向的第2四通閥，在第2制冷劑與外氣間進行熱交換的第1熱交換器，調整第2制冷劑的流量的第2流量控制閥，及在制冷劑與第2制冷劑間進行熱交換的第2熱交換器；在冷氣運行時，按上述第2壓縮機、上述第1熱交換器、上述第2流量控制閥、上述第2熱交換器的順序使第2制冷劑循環(huán)，在暖氣運行時，按上述第2壓縮機、上述第2熱交換器、上述第2流量控制閥、上述第1熱交換器的順序使第2制冷劑循環(huán)，
22.根據權利要求20所述的冷凍裝置，其特征在于上述壓縮機具有在壓縮途中吸入制冷劑的中間壓吸入口，設有調整進出于上述室內熱交換器的制冷劑的流量的第3流量控制閥、將制冷劑分離成氣體和液體的氣液分離器、及使由該氣液分離器分離的氣體制冷劑的一部分或全部流入到上述中間壓吸入口的旁通配管；在冷氣運行時，使制冷劑按上述流量控制閥、上述氣液分離器、上述第3流量控制閥、上述室內熱交換器的順序流動，在暖氣運行時，使制冷劑按上述室內熱交換器、上述第3流量控制閥、上述氣液分離器、上述流量控制閥的順序流動。
23.根據權利要求20所述的冷凍裝置，其特征在于具有對由上述壓縮機壓縮后的制冷劑進行壓縮的第3壓縮機、調整進出于上述室內熱交換器的制冷劑的流量的第3流量控制閥、將制冷劑分離成氣體和液體的氣液分離器、及使由該氣液分離器分離的氣體制冷劑的一部分或全部流入到上述第3壓縮機的旁通配管；從上述第3壓縮機排出的制冷劑進入上述四通閥，在冷氣運行時，使制冷劑按上述流量控制閥、上述氣液分離器、上述第3流量控制閥、上述室內熱交換器的順序流動，在暖氣運行時，使制冷劑按上述室內熱交換器、上述第3流量控制閥、上述氣液分離器、上述流量控制閥的順序流動。
24.根據權利要求20所述的冷凍裝置，其特征在于具有使從上述壓縮機排出的制冷劑的熱放出的第3散熱器、對由該第3散熱器放出了熱的制冷劑進行壓縮的第3壓縮機、及流路改變機構，該流路改變機構使從上述壓縮機排出的制冷劑在冷氣運行時流入上述第3散熱器，在暖氣運行時流入上述第3壓縮機。
25.根據權利要求21所述的冷凍裝置，其特征在于具有對由上述壓縮機壓縮后的制冷劑進行壓縮的第3壓縮機、在制冷劑與第2制冷劑間進行熱交換的第3熱交換器、及流路改變機構，該流路改變機構在冷氣運行時使從上述壓縮機排出的制冷劑按上述第3熱交換器、上述第3壓縮機的順序流動，在暖氣運行時使從上述壓縮機排出的制冷劑流到上述第3壓縮機；從上述第3壓縮機排出的制冷劑進入上述四通閥，從上述第2熱交換器出來的第2制冷劑按上述第3熱交換器、上述第2壓縮機的順序流動。
26.根據權利要求21所述的冷凍裝置，其特征在于具有對由上述壓縮機壓縮后的制冷劑進行壓縮的第3壓縮機、在制冷劑與第2制冷劑間進行熱交換的第3熱交換器、及調整在該第3熱交換器流動的第2制冷劑的流量的第4流量控制閥；從上述壓縮機排出的制冷劑按上述第3熱交換器、上述第3壓縮機、上述四通閥的順序流動，從上述第1熱交換器出來的第2制冷劑的一部分按上述第4流量控制閥、上述第3熱交換器、上述第2壓縮機的順序流動。
全文摘要
過去，在具有對流量控制閥入口的制冷劑進行冷卻的制冷劑冷卻機構的冷凍裝置中，當制冷劑冷卻機構的冷卻量過少或過多時，制冷系數都下降。在本發(fā)明的構成中，具有對制冷劑進行壓縮的壓縮機(2)，使制冷劑的熱放出的散熱器(3)，對制冷劑進行冷卻的制冷劑冷卻機構(15)，對制冷劑的流量進行調整的流量控制閥(4)，使制冷劑蒸發(fā)的蒸發(fā)器(5)，以及控制上述制冷劑冷卻機構(15)的熱交換量的熱交換量控制機構(16)；按壓縮機(2)、散熱器(3)、制冷劑冷卻機構(15)、流量控制閥(4)、蒸發(fā)器(5)的順序使制冷劑循環(huán)。
文檔編號F25B7/00GK1886625SQ20048003516
公開日2006年12月27日 申請日期2004年11月25日 優(yōu)先權日2003年11月28日
發(fā)明者若本慎一, 幸田利秀, 杉原正浩, 畝崎史武, 角田昌之 申請人:三菱電機株式會社