專利名稱：冷凍裝置和冷凍機(jī)單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種依次將壓縮機(jī)、冷凝器、減壓機(jī)構(gòu)、蒸發(fā)器連接起來(lái)而構(gòu)成冷凍循環(huán)的冷凍裝置和冷凍機(jī)單元，特別涉及一種具備液體制冷劑冷卻回路的冷凍裝置和冷凍機(jī)單元。
背景技術(shù)：
作為這種現(xiàn)有技術(shù)，例如有在日本特開(kāi)2009-109065號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)I)中記載的技術(shù)。在該現(xiàn)有技術(shù)中，具備將抽出在冷凍循環(huán)的主回路中循環(huán)的高壓制冷劑的一部分并進(jìn)行減壓所得的減壓制冷劑注入到壓縮機(jī)的中間壓力部分的液體制冷劑冷卻回路(第一液體注射回路)和中間壓力液體注射回路(第二液體注射回路)。另外，在上述現(xiàn)有技術(shù)中，特別通過(guò)上述液體制冷劑冷卻回路，將液體制冷劑降低到周圍溫度以下，由此即使流向低壓設(shè)備側(cè)的制冷劑循環(huán)量相同也能夠謀求提高冷凍能力。在上述專利文獻(xiàn)I的冷凍裝置的技術(shù)中，記載了使用驅(qū)動(dòng)頻率可變的可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)來(lái)作為壓縮機(jī)(壓縮裝置)1，與冷凍循環(huán)的負(fù)荷對(duì)應(yīng)地控制上述容量可變型壓縮機(jī)來(lái)調(diào)整冷凍能力，另外記載了在希望提高冷凍能力的情況下，打開(kāi)設(shè)置在上述液體制冷劑冷卻回路中的閥，使用該液體制冷劑冷卻回路。但是，該專利文獻(xiàn)I的技術(shù)基本上是控制上述容量可變型壓縮機(jī)來(lái)調(diào)整冷凍能力的技術(shù)，與負(fù)荷對(duì)應(yīng)地控制上述容量可變型壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)頻率。為了得到必要的冷凍能力，以高轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，因此，運(yùn)轉(zhuǎn)電流升高，壓縮機(jī)的負(fù)擔(dān)變大。其結(jié)果是壓縮機(jī)的可靠性降低，消耗功率也變大，因此無(wú)法充分提高COP (制冷系數(shù))，也沒(méi)有充分考慮到節(jié)能。專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2009-109065號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于得到一種冷凍裝置和冷凍機(jī)單元，即使冷凍循環(huán)的負(fù)荷變動(dòng)，也能夠減小壓縮裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)容量的變動(dòng)來(lái)使其穩(wěn)定，同時(shí)得到必要的冷凍能力，減小壓縮機(jī)的負(fù)擔(dān)來(lái)謀求提高其可靠性，并且還能夠抑制壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流的上升來(lái)謀求節(jié)能化。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種冷凍裝置，具備用制冷劑配管依次將能夠進(jìn)行容量控制的壓縮裝置、使通過(guò)該壓縮裝置壓縮后的高壓制冷劑冷凝的冷凝器、對(duì)通過(guò)該冷凝器冷凝后的高壓制冷劑進(jìn)行減壓的減壓機(jī)構(gòu)、使通過(guò)該減壓機(jī)構(gòu)減壓后的低壓制冷劑蒸發(fā)的蒸發(fā)器連接起來(lái)而構(gòu)成的冷凍循環(huán)，該冷凍裝置中，具備:液體制冷劑冷卻回路，通過(guò)抽出在上述冷凍循環(huán)的主回路中循環(huán)的高壓液體制冷劑的一部分并減壓所得的減壓制冷劑對(duì)流過(guò)上述主回路的液體制冷劑進(jìn)行過(guò)冷卻，并且將對(duì)主回路的液體制冷劑進(jìn)行冷卻后的上述減壓制冷劑注入到壓縮機(jī)的中間壓力部分；流量控制單元，用于對(duì)流過(guò)上述液體制冷劑冷卻回路的液體制冷劑的流量進(jìn)行控制并且減壓；控制器，與上述主回路的負(fù)荷變動(dòng)對(duì)應(yīng)地控制上述流量控制單元。
本發(fā)明的另一方式是一種冷凍機(jī)單元，其具備能夠進(jìn)行容量控制的壓縮裝置、和使通過(guò)該壓縮裝置壓縮后的高壓制冷劑冷凝的冷凝器，該冷凍機(jī)單元能夠與低壓設(shè)備連接來(lái)構(gòu)成冷凍循環(huán)，其中低壓設(shè)備具備用于對(duì)通過(guò)上述冷凝器冷凝后的高壓制冷劑進(jìn)行減壓的減壓機(jī)構(gòu)、使通過(guò)該減壓機(jī)構(gòu)減壓后的低壓制冷劑蒸發(fā)的蒸發(fā)器，該冷凍機(jī)單元具備:液體制冷劑冷卻回路，通過(guò)從作為上述冷凍循環(huán)的主回路的制冷劑配管抽出高壓液體制冷劑的一部分并減壓所得的減壓制冷劑對(duì)流過(guò)上述主回路的液體制冷劑進(jìn)行過(guò)冷卻，并且將對(duì)主回路的液體制冷劑進(jìn)行冷卻后的上述減壓制冷劑注入到壓縮機(jī)的中間壓力部分；流量控制單元，用于對(duì)流過(guò)上述液體制冷劑冷卻回路的液體制冷劑的流量進(jìn)行控制并且減壓；控制器，檢測(cè)上述主回路的負(fù)荷變動(dòng)來(lái)控制上述流量控制單元。根據(jù)本發(fā)明，即使冷凍循環(huán)的負(fù)荷變動(dòng)，也能夠減小壓縮裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)容量的變動(dòng)來(lái)使其穩(wěn)定，同時(shí)得到必要的冷凍能力，因此能夠得到以下的效果，即能夠減小壓縮裝置的負(fù)擔(dān)來(lái)謀求提高其可靠性，并且還能夠抑制壓縮裝置的驅(qū)動(dòng)電流的上升來(lái)謀求節(jié)能化。


圖1是表示本發(fā)明的冷凍裝置的實(shí)施例1的冷凍循環(huán)結(jié)構(gòu)圖。圖2是圖1的冷凍裝置的莫里爾圖。圖3是說(shuō)明圖1所示的冷凍裝置I的控制動(dòng)作的流程圖。圖4是說(shuō)明基于圖3的控制動(dòng)作的冷凍能力的變化的一個(gè)例子的線圖。符號(hào)的說(shuō)明1:壓縮機(jī)(壓縮裝置)；2:油分離器；3:冷凝器；4:受液器；5:空氣過(guò)冷卻熱交換器；6:過(guò)冷卻熱交換器；6a:第一流路；6b:第二流路；7:減壓機(jī)構(gòu)；8:蒸發(fā)器；9、10:減壓?jiǎn)卧?1:流量控制閥(流量控制單元);14:吸入壓力傳感器；15:噴出氣體溫度傳感器；16:控制器；17:油返回回路；18:液體溫度傳感器；19:噴出壓力傳感器；41:液體制冷劑冷卻回路；42:液體注射回路；60:冷卻風(fēng)扇；1:冷凍裝置；11:冷凍機(jī)單元；111:低壓設(shè)備；A:過(guò)冷卻度的調(diào)整范圍；B:液體制冷劑冷卻回路的冷凍能力控制區(qū)域。
具體實(shí)施例方式下面，根據(jù)

本發(fā)明的具體實(shí)施例。實(shí)施例1圖1是表示本發(fā)明的冷凍裝置的實(shí)施例1的冷凍循環(huán)結(jié)構(gòu)圖。在圖1中，I是冷凍裝置，該冷凍裝置I由設(shè)置在屋外的冷凍機(jī)單元I1、以及設(shè)置在屋內(nèi)并通過(guò)制冷劑配管與上述冷凍機(jī)單元連接的低壓設(shè)備III構(gòu)成。在本實(shí)施例中，上述低壓設(shè)備III是設(shè)置在超市等的店鋪內(nèi)，對(duì)食品等被冷卻物進(jìn)行冷卻的櫥柜等。這樣的櫥柜一般負(fù)荷容易有很大變動(dòng)。另外，作為低壓設(shè)備III并不限于此，也同樣能夠應(yīng)用于其他形式的冰箱、冷凍庫(kù)、或空調(diào)機(jī)的室內(nèi)機(jī)等，另外還同樣能夠并聯(lián)連接多臺(tái)低壓設(shè)備。本實(shí)施例的冷凍裝置I按順序地將作為能夠進(jìn)行容量控制的壓縮裝置的壓縮機(jī)(壓縮裝置)1、用于分離包含在被該壓縮機(jī)I壓縮后的高壓制冷劑中的冷凍機(jī)油的油分離器
2、使通過(guò)該油分離器2分離后的高壓制冷劑冷凝的冷凝器3、對(duì)通過(guò)該冷凝器3冷凝后的高壓制冷劑進(jìn)行減壓的減壓機(jī)構(gòu)7、使通過(guò)該減壓機(jī)構(gòu)7減壓后的低壓制冷劑蒸發(fā)的蒸發(fā)器8連接起來(lái)，構(gòu)成了冷凍循環(huán)的主回路。上述壓縮機(jī)I對(duì)低溫低壓的氣體制冷劑進(jìn)行壓縮，成為高溫高壓的氣體制冷劑。在被上述壓縮機(jī)I壓縮后的高溫高壓的氣體制冷劑中包含冷凍機(jī)油。因此，通過(guò)上述油分離器2分離為制冷劑和冷凍機(jī)油。通過(guò)油分離器2分離后的高溫高壓的氣體制冷劑通過(guò)上述冷凝器3被冷凝而成為高溫高壓的液體制冷劑。冷凝后的高壓的液體制冷劑通過(guò)上述減壓機(jī)構(gòu)7被減壓，通過(guò)蒸發(fā)器8蒸發(fā)，成為低溫低壓的氣體制冷劑，返回壓縮機(jī)I。上述減壓機(jī)構(gòu)7由膨脹閥等構(gòu)成，與上述蒸發(fā)器8 一起設(shè)置在上述低壓設(shè)備III中。另外，作為壓縮機(jī)1，在本實(shí)施例中使用驅(qū)動(dòng)頻率可變的可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)。由此，能夠與冷凍循環(huán)的負(fù)荷對(duì)應(yīng)地控制可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)來(lái)調(diào)整冷凍能力。另外，作為壓縮機(jī)(壓縮裝置)1，例如使用被進(jìn)行逆變器控制的可變?nèi)萘啃偷臏u旋式壓縮機(jī)、回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)、或螺旋式壓縮機(jī)等。在設(shè)置多臺(tái)上述壓縮機(jī)I的情況下，也可以不是可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)，而是組合多臺(tái)固定容量型壓縮機(jī)(恒速型壓縮機(jī))能夠通過(guò)進(jìn)行臺(tái)數(shù)控制來(lái)進(jìn)行容量控制的壓縮裝置，或者將可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)與固定容量型壓縮機(jī)組合而能夠進(jìn)行容量控制的壓縮
>J-U裝直。作為制冷劑，使用HFC類的制冷劑(例如R404A、R410A)。在本實(shí)施例中，在上述冷凝器3的下游側(cè)設(shè)置容納來(lái)自冷凝器3的制冷劑的受液器4，進(jìn)而在該受液器4的下游側(cè)配置有使從該受液器4流出的液體制冷劑與空氣進(jìn)行熱交換來(lái)進(jìn)行過(guò)冷卻的空氣過(guò)冷卻熱交換器5。由此，能夠適當(dāng)?shù)胤乐乖诘秸舭l(fā)器8為止的管路內(nèi)產(chǎn)生氣泡(所謂的沖洗(flushing)的發(fā)生)。其結(jié)果是能夠抑制導(dǎo)入到后述的過(guò)冷卻熱交換器6的制冷劑流量的變動(dòng)，能夠調(diào)整冷凍能力。上述冷凝器3和空氣過(guò)冷卻熱交換器5在本實(shí)施例中由十字形安定面(cross-fin)式熱交換器構(gòu)成,在它們中通過(guò)冷卻風(fēng)扇60與屋外空氣進(jìn)行通風(fēng)。另外，在上述冷凍循環(huán)的主回路中，設(shè)置有使抽出在主回路中循環(huán)的高壓制冷劑的一部分來(lái)減壓所得的減壓制冷劑與上述主回路中循環(huán)的高壓制冷劑進(jìn)行熱交換的過(guò)冷卻熱交換器6。該過(guò)冷卻熱交換器6被配置在上述冷凝器3的下游側(cè)。另外，過(guò)冷卻熱交換器6被配置在受液器4以及空氣過(guò)冷卻熱交換器5的下游側(cè)。上述過(guò)冷卻熱交換器6具有作為主回路的第一流路6a、從上述主回路分支的第二流路6b，例如由平板式熱交換器構(gòu)成，對(duì)流過(guò)上述第一流路6a的制冷劑、流過(guò)上述第二流路6b的制冷劑進(jìn)行熱交換。通過(guò)過(guò)冷卻熱交換器6進(jìn)行熱交換的高壓制冷劑被從上述冷凝器3和過(guò)冷卻熱交換器6之間抽出，具體地說(shuō),從空氣過(guò)冷卻熱交換器5和過(guò)冷卻熱交換器6之間抽出。但是，并不限于此，也可以從上述受液器4抽出，還可以從過(guò)冷卻熱交換器6的下游側(cè)抽出。在上述過(guò)冷卻熱交換器6中，與上述主回路中循環(huán)的高壓制冷劑進(jìn)行熱交換后的減壓制冷劑，經(jīng)由液體制冷劑冷卻回路41注入到壓縮機(jī)I的中間壓力部分。即，在壓縮機(jī)I的中間壓力部分形成注射點(diǎn)，來(lái)自上述液體制冷劑冷卻回路41的液體制冷劑被注入到該注射點(diǎn)。在上述液體制冷劑冷卻回路41中設(shè)置有控制向壓縮機(jī)I的中間壓力部分注入制冷劑的注入量的電子膨脹閥等流量控制閥(流量控制單元)11。該流量控制閥11作為可調(diào)整流量的減壓?jiǎn)卧O(shè)置，被配置在從上述主回路的分支點(diǎn)與過(guò)冷卻熱交換器6之間。為了控制上述過(guò)冷卻熱交換器6中的過(guò)冷卻度來(lái)調(diào)整冷凍能力，而設(shè)置該液體制冷劑冷卻回路41。另外，在本實(shí)施例中，除了上述液體制冷劑冷卻回路41以外，還設(shè)置有用于防止壓縮機(jī)的溫度上升的液體注射回路42。在本實(shí)施例中，上述液體注射回路42，其一端側(cè)與將上述空氣過(guò)冷卻熱交換器5和上述過(guò)冷卻熱交換器6連接起來(lái)的上述主回路的制冷劑配管連接，另一端側(cè)與上述液體制冷劑冷卻回路41連接，由此，通過(guò)與上述液體制冷劑冷卻回路41相同的配管連接到壓縮機(jī)I的中間壓力部分。另外，在該液體注射回路42中設(shè)置有組合電子膨脹閥、或毛細(xì)管等減壓器和開(kāi)關(guān)閥所得的減壓?jiǎn)卧?。根據(jù)從上述壓縮機(jī)I噴出的噴出氣體溫度、噴出氣體的過(guò)熱度，來(lái)控制該減壓?jiǎn)卧?。上述液體制冷劑冷卻回路41、液體注射回路42的一端側(cè)并不一定必須與上述過(guò)冷卻熱交換器6的上游側(cè)連接，也可以連接在其下游側(cè)。17是用于將通過(guò)上述油分離器2分離后的油返回到上述壓縮機(jī)I的吸入側(cè)的制冷劑配管的油返回回路，在該油返回回路17中設(shè)置有減壓?jiǎn)卧?0。作為該減壓?jiǎn)卧?0，使用組合開(kāi)關(guān)閥和毛細(xì)管等減壓器所得的單元等。另外，在上述壓縮機(jī)I的吸入側(cè)的制冷劑配管中設(shè)置吸入壓力傳感器14，在上述壓縮機(jī)I的噴出側(cè)的制冷劑配管中設(shè)置有噴出氣體溫度傳感器15和噴出壓力傳感器19。用上述噴出氣體溫度傳感器15檢測(cè)來(lái)自壓縮機(jī)的噴出氣體溫度，由此檢測(cè)壓縮機(jī)I的溫度。另外，能夠根據(jù)來(lái)自上述噴出氣體溫度傳感器15和噴出壓力傳感器19的檢測(cè)值求出過(guò)熱度。進(jìn)而，在本實(shí)施例中，在上述過(guò)冷卻熱交換器6的下游側(cè)的制冷劑配管中設(shè)置有檢測(cè)通過(guò)上述過(guò)冷卻熱交換器6冷卻后的液體制冷劑的溫度的液體溫度傳感器18。來(lái)自這些傳感器14、15、18、19的信號(hào)被輸入到控制器(控制單元)16，根據(jù)這些輸入的信號(hào)等，上述控制器16控制上述壓縮機(jī)、上述液體制冷劑冷卻回路41的流量控制閥
11、上述液體注射回路42的減壓?jiǎn)卧?、油返回回路17的減壓?jiǎn)卧?0等。為了檢測(cè)上述主回路的負(fù)荷(低壓設(shè)備III中的負(fù)荷)而設(shè)置上述吸入壓力傳感器14，檢測(cè)壓縮機(jī)I的吸入側(cè)的壓力。接著，使用圖1和圖2說(shuō)明上述主回路的基本動(dòng)作。另外，圖2是圖1的冷凍裝置中的莫里爾圖。被吸入到壓縮機(jī)I的氣體制冷劑被壓縮機(jī)I壓縮而成為高溫、高壓的氣體制冷劑并被噴出。噴出的氣體制冷劑經(jīng)過(guò)油分離器2，通過(guò)冷凝器3與屋外空氣(外部大氣)進(jìn)行熱交換而散熱，由此被冷凝而流入到受液器4并貯存。貯存在受液器4中的液體制冷劑被導(dǎo)入到過(guò)冷卻器5，在此再次與屋外空氣進(jìn)行熱交換來(lái)被過(guò)冷卻。
在液體制冷劑冷卻回路41、液體注射回路42中不流過(guò)制冷劑的情況下，通過(guò)過(guò)冷卻器5過(guò)冷卻后的液體制冷劑的全部量被導(dǎo)入到過(guò)冷卻熱交換器6的第一流路6a。另外，在上述流量控制閥11打開(kāi)，液體制冷劑的一部分從主回路分支，制冷劑流過(guò)第二流路6b側(cè)(液體制冷劑冷卻回路41側(cè))的情況下，通過(guò)上述液體制冷劑冷卻回路41的流量控制閥11減壓而溫度降低了的制冷劑與流過(guò)上述第一流路6a的液體制冷劑進(jìn)行熱交換，對(duì)流過(guò)第一流路6a的液體制冷劑進(jìn)一步進(jìn)行過(guò)冷卻。從該第一流路6a流出的液體制冷劑通過(guò)低壓設(shè)備III的減壓機(jī)構(gòu)7被減壓，成為氣體液體混合制冷劑。該氣體液體混合制冷劑通過(guò)蒸發(fā)器8從周圍的被冷卻物吸熱(對(duì)被冷卻物進(jìn)行冷卻)而蒸發(fā)，成為低溫、低壓的氣體制冷齊U，再次被吸入到上述壓縮機(jī)I。在此，通過(guò)圖2說(shuō)明在上述液體注射回路42中不流過(guò)制冷劑的狀態(tài)和流過(guò)制冷劑的狀態(tài)下的冷凍循環(huán)中的莫里爾圖。在該圖2中用實(shí)線61表示在上述液體制冷劑冷卻回路41中不流過(guò)制冷劑的狀態(tài)的莫里爾圖，用虛線62表示在上述液體制冷劑冷卻回路41中流過(guò)制冷劑的狀態(tài)下的莫里爾圖。接著，參照?qǐng)D1和圖2說(shuō)明液體制冷劑冷卻回路41的基本動(dòng)作。在低壓設(shè)備III中產(chǎn)生冷卻負(fù)荷的變動(dòng)的情況下，向壓縮機(jī)I的吸入壓力產(chǎn)生變動(dòng)，因此，通過(guò)吸入壓力傳感器14檢測(cè)該壓力變動(dòng)，將該檢測(cè)出的吸入壓力值輸入到控制器16?？刂破?6與檢測(cè)出的吸入壓力值對(duì)應(yīng)地控制上述液體制冷劑冷卻回路41的流量控制閥11，使得成為與低壓設(shè)備III的冷卻溫度(設(shè)定溫度)對(duì)應(yīng)地決定的吸入壓力值，來(lái)調(diào)整冷凍能力。例如，在通過(guò)上述吸入壓力傳感器14檢測(cè)出的吸入壓力值比設(shè)定的吸入壓力值大的情況下，上述控制器16使液體制冷劑冷卻回路41的流量控制閥11向開(kāi)度變大的方向動(dòng)作。由此,通過(guò)空 氣過(guò)冷卻熱交換器3進(jìn)行過(guò)冷卻后的流過(guò)主回路的液體制冷劑的一部分向上述第二流路6b側(cè)分流，流向上述液體制冷劑冷卻回路41側(cè)。該分流的液體制冷劑通過(guò)液體制冷劑冷卻回路41的流量控制閥11被減壓，與流過(guò)上述第一流路6a的主回路的液體制冷劑進(jìn)行熱交換來(lái)吸熱，在進(jìn)一步對(duì)流過(guò)第一流路6a的液體制冷劑進(jìn)行過(guò)冷卻而自己蒸發(fā)后，注入到設(shè)置在上述壓縮機(jī)I的中間壓力部分的注射點(diǎn)。這樣，流過(guò)主回路的液體制冷劑進(jìn)一步被過(guò)冷卻，流向低壓設(shè)備III側(cè)，因此，冷卻能力增大，能夠降低上述低壓設(shè)備III的溫度。因此，通過(guò)上述吸入壓力傳感器14檢測(cè)的吸入壓力值也降低，能夠接近所設(shè)定的吸入壓力值。另外，在本實(shí)施例中具備上述液體溫度傳感器18，因此，上述控制器16如果還取得從該液體溫度傳感器18得到的液體制冷劑溫度來(lái)控制上述流量控制閥11的開(kāi)度，則能夠更迅速地將上述流量控制閥11控制為適當(dāng)?shù)拈_(kāi)度。用圖2所示的莫里爾圖詳細(xì)說(shuō)明其作用。在圖2中，在關(guān)閉上述液體制冷劑冷卻回路41的流量控制閥11的情況下，與沒(méi)有設(shè)置液體制冷劑冷卻回路41的通常的冷凍裝置同樣地動(dòng)作，因此，其莫里爾圖成為圖2中用實(shí)線61所示的線，其焓差成為A ql所示那樣。與此相對(duì)，在上述液體制冷劑冷卻回路41的流量控制閥11打開(kāi)時(shí)，該液體制冷劑冷卻回路41動(dòng)作，主回路的莫里爾圖如圖2的虛線62所示那樣，能夠使莫里爾圖擴(kuò)大到低焓側(cè)，其焓差能夠如△ q2所示那樣增大。如從該圖2所了解的那樣，通過(guò)使上述液體制冷劑冷卻回路41動(dòng)作，如調(diào)整范圍A所示那樣調(diào)整流過(guò)主回路的液體制冷劑的過(guò)冷卻度，能夠增大冷凍機(jī)單元II的冷凍能力(焓差)。即，用制冷劑循環(huán)量與焓差的乘法來(lái)表示冷凍能力，但流過(guò)低壓設(shè)備III的制冷劑循環(huán)量相同，液體制冷劑冷卻回路41動(dòng)作的狀態(tài)的j:含差A(yù)q2比液體制冷劑冷卻回路41不動(dòng)作的狀態(tài)的焓差A(yù)ql大，因此，冷凍能力增大。上述控制器16構(gòu)成為與通過(guò)上述吸入壓力傳感器14檢測(cè)到的吸入壓力值對(duì)應(yīng)地(換一種說(shuō)法，與冷凍裝置的負(fù)荷變動(dòng)對(duì)應(yīng)地)，控制液體制冷劑冷卻回路41的流量控制閥11的開(kāi)度。通過(guò)控制液體制冷劑冷卻回路41的流量控制閥11的開(kāi)度，一邊對(duì)流過(guò)液體制冷劑冷卻回路41的制冷劑進(jìn)行減壓一邊改變其制冷劑量，能夠改變上述冷凍機(jī)單元II的冷凍能力。S卩，如果控制為液體制冷劑冷卻回路41的流量控制閥11的開(kāi)度增大，則能夠增大流過(guò)該液體制冷劑冷卻回路41的制冷劑量，能夠增大流過(guò)主回路(第一流路61側(cè))的液體制冷劑的過(guò)冷卻量，增大冷凍能力。相反，如果控制為上述液體制冷劑冷卻回路41的流量控制閥11的開(kāi)度減小，則流過(guò)該液體制冷劑冷卻回路41的制冷劑量降低，流過(guò)主回路的液體制冷劑的過(guò)冷卻量減小，因此，能夠降低冷凍能力。通過(guò)這樣使液體制冷劑冷卻回路41動(dòng)作，如圖2的莫里爾圖的虛線62所示，能夠增加液體制冷劑的過(guò)冷卻度來(lái)增大冷凍能力，并且將低溫的制冷劑注入到壓縮機(jī)I的中間壓力部分，因此，還能夠降低從壓縮機(jī)I噴出的噴出制冷劑氣體的溫度。S卩，通過(guò)液體制冷劑冷卻回路41的流量控制閥11的控制，能夠改變向低壓設(shè)備III供給的液體制冷劑的過(guò)冷卻度，由此能夠不改變向低壓設(shè)備III側(cè)的制冷劑循環(huán)量而控制冷凍能力，并且即使在低壓設(shè)備III的冷卻負(fù)荷小的情況下，也能夠防止向上述壓縮機(jī)I的油返回量降低的情況。接著，根據(jù)圖1說(shuō)明液體注射回路42的基本動(dòng)作。在本實(shí)施例中，具備噴出氣體溫度傳感器15，根據(jù)噴出氣體溫度傳感器15的檢測(cè)溫度值，上述控制器16控制設(shè)置在液體注射回路42中的減壓?jiǎn)卧?在使用電子膨脹閥的情況下，也成為流量控制單元)9。在打開(kāi)上述減壓?jiǎn)卧?時(shí)，來(lái)自空氣過(guò)冷卻熱交換器5的流過(guò)主回路的液體制冷劑的一部分分流到上述液體注射回路42。該分流而流過(guò)液體注射回路42的液體制冷劑，在通過(guò)上述減壓?jiǎn)卧?減壓后，注入到設(shè)置在上述壓縮機(jī)I的中間壓力部分的注射點(diǎn)。上述減壓?jiǎn)卧?，在上述噴出氣體溫度傳感器15中的檢測(cè)溫度值為設(shè)定溫度以上的情況下通過(guò)上述控制器16被控制為打開(kāi)，在上述檢測(cè)溫度值比設(shè)定溫度低的情況下被控制為關(guān)閉。通過(guò)這樣使液體注射回路42動(dòng)作，能夠冷卻壓縮機(jī)I來(lái)防止其溫度上升，因此能夠謀求提高可靠性。接著，通過(guò)圖3和圖4說(shuō)明基于上述吸入壓力傳感器14的控制、和通過(guò)該控制產(chǎn)生的冷凍能力的變化。圖3是說(shuō)明圖1所示的冷凍裝置I的控制動(dòng)作的流程圖，圖4是說(shuō)明基于圖3的控制動(dòng)作的冷凍能力的變化的一個(gè)例子的線圖。在圖3中，16是圖1所示的控制器，通過(guò)圖3的流程圖說(shuō)明該控制器16的動(dòng)作。在上述控制器16中，作為低壓設(shè)備III的冷卻負(fù)荷變動(dòng)，隨時(shí)取得來(lái)自圖1所示的吸入壓力傳感器14的檢測(cè)壓力值Ps (步驟SI)。另一方面，設(shè)定與低壓設(shè)備III的冷卻溫度(設(shè)定溫度)對(duì)應(yīng)的設(shè)定吸入壓力值的范圍(以下也簡(jiǎn)稱為設(shè)定壓力范圍)(步驟S2)。在低壓設(shè)備III中產(chǎn)生負(fù)荷變動(dòng)的情況下，上述吸入壓力傳感器14的檢測(cè)壓力值Ps變動(dòng)，因此，對(duì)該檢測(cè)壓力值Ps和上述設(shè)定壓力范圍進(jìn)行比較(步驟S3)。作為該比較的結(jié)果，判斷檢測(cè)壓力值Ps是否比設(shè)定壓力范圍高，在判斷為檢測(cè)壓力值Ps比設(shè)定壓力范圍高的情況下，設(shè)想為需要增加冷凍能力的情況，因此轉(zhuǎn)移到步驟S4，首先判斷制冷劑循環(huán)量是否是最大(Max)(步驟S4)。能夠根據(jù)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速是否是最大來(lái)判斷制冷劑循環(huán)量是否是最大。在該步驟S4中判斷為制冷劑循環(huán)量未達(dá)到最大的情況下，判斷液體制冷劑冷卻回路41的流量控制閥11的開(kāi)度(液體制冷劑冷卻回路的流量)是否是最大(步驟S5)。在該步驟S5中判斷為液體制冷劑冷卻回路41的流量控制閥11的開(kāi)度未達(dá)到最大的情況下，轉(zhuǎn)移到步驟S6J|W(UP)流量控制閥(電子膨脹閥)11的開(kāi)度，由此增加(UP)冷凍機(jī)單元II的冷凍能力。通過(guò)該步驟S6中的流量控制閥11的控制，如圖4所示，能夠在陰影所示的液體制冷劑冷卻回路41的冷凍能力控制區(qū)域B的范圍中調(diào)整冷凍機(jī)單元II的冷凍能力。例如，在圖4所示的制冷劑循環(huán)量為50%的情況下，能夠在從40% (流量控制閥11全關(guān)的狀態(tài))到50% (流量控制閥11全開(kāi)的狀態(tài))的范圍中調(diào)整冷凍能力。在上述步驟S5中判斷為液體制冷劑冷卻回路41的流量控制閥11的開(kāi)度為最大的情況下，轉(zhuǎn)移到圖3的步驟S7，增加壓縮機(jī)I的轉(zhuǎn)速(增加運(yùn)轉(zhuǎn)容量)來(lái)增大(UP)制冷劑循環(huán)量，由此增大(UP)冷凍能力。即，根 據(jù)吸入壓力傳感器14的檢測(cè)壓力值Ps，增大壓縮機(jī)I的轉(zhuǎn)速，對(duì)上述壓縮機(jī)I進(jìn)行逆變器控制，以使制冷劑循環(huán)量增大。通過(guò)該壓縮機(jī)I的轉(zhuǎn)速控制(容量控制)，如圖4的實(shí)線63所示那樣，在509^100%的范圍中控制制冷劑循環(huán)量，由此能夠在40% 80%的范圍中調(diào)整冷凍能力。在上述步驟S4中判斷為制冷劑循環(huán)量為最大的情況下，并不希望通過(guò)壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)容量控制來(lái)增大冷凍能力，因此，轉(zhuǎn)移到步驟S8，判斷液體制冷劑冷卻回路41的流量是否是最大(Max)。該液體制冷劑冷卻回路41的流量是指流過(guò)過(guò)冷卻熱交換器6的第二流路6b的制冷劑量，根據(jù)液體制冷劑冷卻回路41的流量控制閥11的開(kāi)度來(lái)決定該制冷劑量。因此，通過(guò)判斷液體制冷劑冷卻回路41的流量控制閥11是否為最大開(kāi)度，能夠判斷液體制冷劑冷卻回路的流量是否為最大。在該步驟S8中，判斷為液體制冷劑冷卻回路41的流量未達(dá)到最大的情況下，轉(zhuǎn)移到步驟S9，增大(UP)液體制冷劑冷卻回路41的流量控制閥(電子膨脹閥)11的開(kāi)度，增大該液體制冷劑冷卻回路41的流量，增大(UP)冷凍能力。通過(guò)這樣的液體制冷劑冷卻回路41的流量控制，如圖4的液體制冷劑冷卻回路41的冷凍能力控制區(qū)域B所示那樣，在制冷劑循環(huán)量為100%的狀態(tài)下，能夠在80% 100%的范圍中調(diào)整冷凍能力。在上述步驟S8中判斷為液體制冷劑冷卻回路41的流量為最大的情況下，是冷凍能力為最大的狀態(tài)，因此維持該運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)(步驟S10)。在上述步驟S3中檢測(cè)壓力值Ps不比設(shè)定壓力范圍高的情況下，轉(zhuǎn)移到步驟S11，判斷檢測(cè)壓力值Ps是否比設(shè)定壓力范圍低。在步驟Sll中判斷為檢測(cè)壓力值Ps比設(shè)定壓力范圍低的情況下，需要降低冷凍能力，因此，轉(zhuǎn)移到步驟S12，首先判斷液體制冷劑冷卻回路41的流量是否為最少(Min)。在通過(guò)該判斷判斷為液體制冷劑冷卻回路41的流量未達(dá)到最少的情況下，轉(zhuǎn)移到步驟S13，根據(jù)檢測(cè)壓力值Ps進(jìn)行控制，使得上述流量控制閥(電子膨脹閥)11的開(kāi)度變小(Down)，減少流過(guò)液體制冷劑冷卻回路41的液體制冷劑量。由此，能夠減少流過(guò)主回路的液體制冷劑的過(guò)冷卻度，降低(Down )冷凍能力，能夠使向壓縮機(jī)I的吸入壓力值上升而進(jìn)入到設(shè)定壓力范圍。在上述步驟S12中判斷為液體制冷劑冷卻回路41的流量為最小(流量控制閥11的開(kāi)度為最小)的情況下，接著轉(zhuǎn)移到步驟S14，根據(jù)檢測(cè)壓力值Ps，對(duì)上述壓縮機(jī)I進(jìn)行逆變器控制，使得降低壓縮機(jī)I的轉(zhuǎn)速(容量)來(lái)降低制冷劑循環(huán)量。由此，流過(guò)主回路的制冷劑循環(huán)量降低，因此，能夠進(jìn)行控制，減少冷凍能力來(lái)使向壓縮機(jī)I的吸入壓力值上升，使得進(jìn)入設(shè)定壓力范圍。在上述步驟Sll中，判斷為檢測(cè)壓力值Ps不比設(shè)定壓力范圍低的情況下，能夠判斷為檢測(cè)壓力值Ps位于設(shè)定壓力范圍內(nèi)，因此，維持其運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)(步驟S15)。在不具備上述液體制冷劑冷卻回路41，不進(jìn)行過(guò)冷卻熱交換器6的過(guò)冷卻的現(xiàn)有的冷凍裝置中，如圖4的實(shí)線63所示的“無(wú)過(guò)冷卻度控制”的特性那樣，在壓縮機(jī)I的容量控制的制冷劑循環(huán)量的控制范圍是509^100%的情況下，由此產(chǎn)生的冷凍能力的控制范圍為 40% 80%。與此相對(duì)，根據(jù)上述的本實(shí)施例的冷凍裝置，構(gòu)成為通過(guò)設(shè)置液體制冷劑冷卻回路41，控制通過(guò)此處的液體制冷劑量，能夠進(jìn)行過(guò)冷卻熱交換器6的過(guò)冷卻度控制。因此，即使在壓縮機(jī)I的容量控制的制冷劑循環(huán)量的控制范圍與上述現(xiàn)有技術(shù)相同為509^100%的情況下，除了圖4的實(shí)線63所示的特性以外，還能夠使冷凍能力的控制范圍增加到虛線64所示的“有過(guò)冷卻度控制”的特性范圍，因此能夠大幅擴(kuò)大為409^100%。其結(jié)果是，能夠極細(xì)致地對(duì)通過(guò)低壓設(shè)備III冷卻的食品等被冷卻物進(jìn)行冷卻，因此，能夠沒(méi)有冷卻不足地謀求維持新鮮度，還能夠防止冷卻過(guò)度。另外，根據(jù)本實(shí)施例，相對(duì)于基于向壓縮機(jī)的吸入壓力的冷凍能力的控制，優(yōu)先進(jìn)行流過(guò)液體制冷劑冷卻回路41的液體制冷劑量的控制，因此，能夠進(jìn)行進(jìn)一步降低了壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速(容量)的運(yùn)轉(zhuǎn)。其結(jié)果是能夠謀求提高壓縮機(jī)的可靠性，并且謀求節(jié)能化，還謀求提高冷凍裝置的C0P。即，在上述低壓設(shè)備III中的任意蒸發(fā)溫度下都能夠使用上述液體制冷劑冷卻回路41的冷凍能力控制，因此能夠最大限度地發(fā)揮冷凍能力的可變范圍，通過(guò)進(jìn)行盡量降低了壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速的運(yùn)轉(zhuǎn)，能夠進(jìn)行進(jìn)一步提高了 COP的運(yùn)轉(zhuǎn)。進(jìn)而，將來(lái)自液體制冷劑冷卻回路41的低溫的制冷劑氣體注入到壓縮機(jī)的中間壓力部分，因此還能夠進(jìn)行壓縮機(jī)的冷卻，能夠抑制其溫度上升。如以上說(shuō)明的那樣，根據(jù)本實(shí)施例，在相同的制冷劑循環(huán)量下，能夠增大冷凍能力，因此能夠進(jìn)一步降低壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速(容量)，能夠進(jìn)行轉(zhuǎn)速變動(dòng)少的穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)。其結(jié)果是具有以下效果，即能夠獲得一種冷凍裝置，其能夠謀求提高壓縮機(jī)的可靠性，并且還能夠謀求節(jié)能化。即，在本實(shí)施例中，即使冷凍循環(huán)的負(fù)荷變動(dòng)，也能夠減小壓縮裝置(壓縮機(jī))的運(yùn)轉(zhuǎn)容量的變動(dòng)，在穩(wěn)定化的同時(shí)得到必要的冷凍能力，因此，能夠得到以下的效果，即能夠減小壓縮裝置的負(fù)擔(dān)來(lái)謀求提高其可靠性，并且還能夠抑制壓縮裝置的驅(qū)動(dòng)電流的上升來(lái)謀求節(jié)能化。
權(quán)利要求
1.一種冷凍裝置，具備用制冷劑配管依次將能夠進(jìn)行容量控制的壓縮裝置、使通過(guò)該壓縮裝置壓縮后的高壓制冷劑冷凝的冷凝器、對(duì)通過(guò)該冷凝器冷凝后的高壓制冷劑進(jìn)行減壓的減壓機(jī)構(gòu)、使通過(guò)該減壓機(jī)構(gòu)減壓后的低壓制冷劑蒸發(fā)的蒸發(fā)器連接起來(lái)而構(gòu)成的冷凍循環(huán)，該冷凍裝置的特征在于，具備: 液體制冷劑冷卻回路，其通過(guò)抽出在上述冷凍循環(huán)的主回路中循環(huán)的高壓液體制冷劑的一部分并使其減壓所得的減壓制冷劑對(duì)流過(guò)上述主回路的液體制冷劑進(jìn)行過(guò)冷卻，并且將對(duì)主回路的液體制冷劑進(jìn)行冷卻后的上述減壓制冷劑注入到壓縮機(jī)的中間壓力部分； 流量控制單元，用于對(duì)流過(guò)上述液體制冷劑冷卻回路的液體制冷劑的流量進(jìn)行控制并且進(jìn)行減壓；以及 控制器，其與上述主回路的負(fù)荷變動(dòng)對(duì)應(yīng)地控制上述流量控制單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凍裝置，其特征在于， 上述控制器在與上述主回路的負(fù)荷變動(dòng)對(duì)應(yīng)地控制上述流量控制單元來(lái)控制冷凍能力后，在還需要通過(guò)上述壓縮裝置的容量控制進(jìn)行冷凍能力的控制的情況下，進(jìn)行壓縮機(jī)的容量控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷凍裝置，其特征在于， 上述能夠進(jìn)行容量控制的壓縮裝置具備能夠進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制的至少一臺(tái)壓縮機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的冷凍裝置，其特征在于， 為了檢測(cè)上述主回路的負(fù)荷變動(dòng)而具備檢測(cè)向上述壓縮裝置的吸入壓力的吸入壓力傳感器，上述控制器在與通過(guò)上述吸入壓力傳感器檢測(cè)到的吸入壓力值對(duì)應(yīng)地控制上述流量控制單元來(lái)控 制冷凍能力后，在還需要通過(guò)上述壓縮裝置的容量控制進(jìn)行冷凍能力的控制的情況下，進(jìn)行能夠進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制的上述壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的冷凍裝置，其特征在于， 在上述冷凝器和上述減壓機(jī)構(gòu)之間的主回路中具備過(guò)冷卻熱交換器，構(gòu)成為通過(guò)流過(guò)上述液體制冷劑冷卻回路的減壓后的制冷劑對(duì)流過(guò)該過(guò)冷卻熱交換器的主回路的液體制冷劑進(jìn)行過(guò)冷卻。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷凍裝置，其特征在于， 上述流量控制單元是電子膨脹閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凍裝置，其特征在于， 還具備:液體注射回路，其將抽出在上述冷凍循環(huán)的主回路中循環(huán)的高壓液體制冷劑的一部分并通過(guò)減壓?jiǎn)卧蛊錅p壓后的減壓制冷劑注入到壓縮機(jī)的中間壓力部分， 根據(jù)從上述壓縮機(jī)噴出的噴出氣體溫度或噴出氣體的過(guò)熱度，控制設(shè)置在液體注射回路中的上述減壓?jiǎn)卧?br> 8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的冷凍裝置，其特征在于， 在上述過(guò)冷卻熱交換器的出口側(cè)具備液體溫度傳感器，構(gòu)成為上述控制器還取得從該液體溫度傳感器得到的液體制冷劑溫度，控制上述流量控制單元的開(kāi)度。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷凍裝置，其特征在于， 上述能夠進(jìn)行容量控制的壓縮裝置是組合多臺(tái)固定容量型壓縮機(jī)能夠通過(guò)臺(tái)數(shù)控制來(lái)進(jìn)行容量控制的壓縮裝置、或作為可變?nèi)萘啃蛪嚎s機(jī)和固定容量型壓縮機(jī)的組合能夠進(jìn)行容量控制的壓縮裝置的某一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的冷凍裝置，其特征在于， 在上述冷凝器的下游設(shè)置受液器，具備進(jìn)一步通過(guò)外部大氣對(duì)來(lái)自該受液器的液體制冷劑進(jìn)行過(guò)冷卻的空氣過(guò)冷卻熱交換器，在該空氣過(guò)冷卻熱交換器的下游側(cè)具備上述過(guò)冷卻熱交換器。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷凍裝置，其特征在于， 在上述壓縮裝置和上述冷凝器之間設(shè)置油分離器， 具備用于使該油分離器內(nèi)的油返回上述壓縮裝置的吸入側(cè)的油返回回路， 在該油返回回路中設(shè)置了減壓?jiǎn)卧?br> 12.—種冷凍機(jī)單元，具備能夠進(jìn)行容量控制的壓縮裝置、使通過(guò)該壓縮裝置壓縮后的高壓制冷劑冷凝的冷凝器，該冷凍機(jī)單元能夠與低壓設(shè)備連接來(lái)構(gòu)成冷凍循環(huán)，所述低壓設(shè)備具備用于對(duì)通過(guò)上述冷凝器冷凝后的高壓制冷劑進(jìn)行減壓的減壓機(jī)構(gòu)、使通過(guò)該減壓機(jī)構(gòu)減壓后的低壓制冷劑蒸發(fā)的蒸發(fā)器，該冷凍機(jī)單元的特征在于，具備: 液體制冷劑冷卻回路，其通過(guò)從作為上述冷凍循環(huán)的主回路的制冷劑配管抽出高壓液體制冷劑的一部分并使其減壓所得的減壓制冷劑對(duì)流過(guò)上述主回路的液體制冷劑進(jìn)行過(guò)冷卻，并且將對(duì)主回路的液體制冷劑進(jìn)行冷卻后的上述減壓制冷劑注入到壓縮機(jī)的中間壓力部分； 流量控制單元，用于對(duì)流過(guò)上述液體制冷劑冷卻回路的液體制冷劑的流量進(jìn)行控制并且進(jìn)行減壓；以及 控制器，其檢 測(cè)上述主回路的負(fù)荷變動(dòng)來(lái)控制上述流量控制單元。
全文摘要
一種冷凍裝置和冷凍機(jī)單元。冷凍裝置具備用制冷劑配管依次將能夠進(jìn)行容量控制的壓縮裝置、使通過(guò)該壓縮裝置壓縮后的高壓制冷劑冷凝的冷凝器、對(duì)通過(guò)該冷凝器冷凝后的高壓制冷劑進(jìn)行減壓的減壓機(jī)構(gòu)、使通過(guò)該減壓機(jī)構(gòu)減壓后的低壓制冷劑蒸發(fā)的蒸發(fā)器連接而構(gòu)成的冷凍循環(huán)。還具備液體制冷劑冷卻回路，通過(guò)抽出在冷凍循環(huán)的主回路中循環(huán)的高壓液體制冷劑的一部分并減壓所得的減壓制冷劑對(duì)流過(guò)主回路的液體制冷劑進(jìn)行過(guò)冷卻，并將對(duì)主回路的液體制冷劑進(jìn)行冷卻后的減壓制冷劑注入壓縮機(jī)的中間壓力部分；流量控制單元，用于對(duì)流過(guò)該液體制冷劑冷卻回路的液體制冷劑的流量進(jìn)行控制并且減壓；控制器，與主回路的負(fù)荷變動(dòng)對(duì)應(yīng)地控制上述流量控制單元。
文檔編號(hào)F25B41/06GK103196250SQ201310007849
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月10日
發(fā)明者西出昌弘, 大山貞夫, 宇野正記 申請(qǐng)人:日立空調(diào)·家用電器株式會(huì)社