二元制冷裝置制造方法
【專利摘要】一種二元制冷裝置，包括：高元制冷循環(huán)(20)，其利用配管連接高元側(cè)壓縮機(21)、高元側(cè)冷凝器(22)、高元側(cè)膨脹閥(23)以及高元側(cè)蒸發(fā)器(24)，并構(gòu)成高元側(cè)制冷劑回路；低元制冷循環(huán)(10)，其利用配管連接低元側(cè)壓縮機(11)、低元側(cè)冷凝器(12)、低元側(cè)貯液器(13)、低元側(cè)膨脹閥(14)以及低元側(cè)蒸發(fā)器(15)，并構(gòu)成低元側(cè)制冷劑回路；級聯(lián)冷凝器(30)，其具有高元側(cè)蒸發(fā)器(24)與低元側(cè)冷凝器(12)；貯液器熱交換部(25)，其將低元側(cè)貯液器(13)冷卻；以及高元制冷循環(huán)控制器(32)，若在低元側(cè)壓縮機(11)除霜時，基于低元側(cè)制冷劑的壓力推斷為低元側(cè)制冷劑到達超臨界狀態(tài)，則進行使高元側(cè)壓縮機(21)起動這樣的控制。
【專利說明】二元制冷裝置

【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及二元制冷裝置，特別是涉及低元制冷循環(huán)裝置的除霜的處理。

【背景技術(shù)】
[0002]以往，作為用于進行零下數(shù)十度的低溫度帶的冷卻的裝置，使用了如下二元制冷裝置，其具有作為用于使高溫側(cè)制冷劑循環(huán)的制冷循環(huán)裝置的高元制冷循環(huán)、以及作為用于使低溫側(cè)制冷劑循環(huán)的制冷循環(huán)裝置的低元制冷循環(huán)。例如，在二元制冷裝置中，利用級聯(lián)冷凝器將低元制冷循環(huán)與高元制冷循環(huán)連結(jié)，并做成多級結(jié)構(gòu)，該級聯(lián)冷凝器通過將低元制冷循環(huán)中的低元側(cè)冷凝器與高元制冷循環(huán)中的高元側(cè)蒸發(fā)器構(gòu)成為能夠熱交換而成。
[0003]在這種二元制冷裝置中，在低元制冷循環(huán)的低元側(cè)壓縮機停止的過程中，有時驅(qū)動高元制冷循環(huán)的高元側(cè)壓縮機(例如，參照專利文獻I)。在該二元制冷裝置中，在除霜運轉(zhuǎn)中，利用高元制冷循環(huán)的蒸發(fā)器帶來的級聯(lián)熱交換器的冷卻對低元制冷循環(huán)的低元側(cè)冷凝器進行冷卻，抑制低元制冷循環(huán)內(nèi)的壓力上升。
[0004]另外，在低元制冷循環(huán)中，有時在設于級聯(lián)冷凝器(低元側(cè)冷凝器)與冷卻器之間的儲液器內(nèi)貫通冷卻管，利用配管連接制冷機與冷卻管(例如，參照專利文獻2)。在該制冷裝置中，在停止制冷裝置的運轉(zhuǎn)時，使制冷機運轉(zhuǎn)而將冷卻管冷卻，從而將儲液器內(nèi)的制冷劑氣體冷卻，使在低元制冷循環(huán)中流動的制冷劑的氣體壓力降低。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開2004 - 190917號公報
[0008]專利文獻2:日本實開平2 - 4167號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明要解決的課題
[0010]例如，在如上述專利文獻I那種以往的制冷裝置中，利用級聯(lián)熱交換器將低元制冷循環(huán)內(nèi)的制冷劑冷卻。在低元制冷循環(huán)中，例如在使自低元側(cè)壓縮機排出的高溫的制冷劑流入低元側(cè)蒸發(fā)器而進行除霜的熱氣除霜中，為了避免在使制冷劑流入之前制冷劑放熱，需要使制冷劑繞過級聯(lián)冷凝器(低元側(cè)冷凝器)。若使制冷劑繞過級聯(lián)冷凝器(低元側(cè)冷凝器)，則低元制冷循環(huán)內(nèi)的制冷劑不會在低元側(cè)冷凝器內(nèi)部流動。因此，存在如下問題:例如若制冷劑以某種程度冷凝，級聯(lián)冷凝器中的低元制冷循環(huán)的低元側(cè)冷凝器內(nèi)部被液體制冷劑填滿，則不能充分地進行冷卻。
[0011]另外，在如上述專利文獻2那種以往的制冷裝置中，為了將儲液器冷卻，除了高元制冷循環(huán)、低元制冷循環(huán)以外還必須具備另一個制冷機，存在設備的大型化、不能廉價地制造制冷裝置等的問題。
[0012]解決課題的技術(shù)方案
[0013]本發(fā)明是為了解決上述那種問題而完成的，獲得一種例如能夠防止低元制冷循環(huán)的除霜中的制冷劑(制冷劑回路)的異常的壓力上升、能夠?qū)崿F(xiàn)可靠性的提高的二元制冷
目.0
[0014]本發(fā)明的二元制冷裝置包括:第I制冷循環(huán)裝置，其利用配管連接第I壓縮機、第I冷凝器、第I節(jié)流裝置以及第I蒸發(fā)器，構(gòu)成使第I制冷劑循環(huán)的第I制冷劑回路；第2制冷循環(huán)裝置，其利用配管連接第2壓縮機、第2冷凝器、貯液器、第2節(jié)流裝置以及第2蒸發(fā)器，構(gòu)成使第2制冷劑循環(huán)的第2制冷劑回路；級聯(lián)冷凝器，其具有第I蒸發(fā)器與第2冷凝器，進行在第I蒸發(fā)器中流動的第I制冷劑與在第2冷凝器中流動的第2制冷劑之間的熱交換；貯液器熱交換部，其通過與在第I制冷劑回路中成為低壓的第I制冷劑所流經(jīng)的部分之間的熱交換，將貯液器冷卻；除霜部件，其進行第2蒸發(fā)器的除霜；第2制冷劑回路壓力確定部件，其確定第2制冷劑回路中的第2制冷劑的壓力；以及控制裝置，若在除霜部件進行第2蒸發(fā)器的除霜的過程中，基于第2制冷劑回路壓力確定部件的確定的第2制冷劑的壓力推斷為第2制冷劑到達超臨界狀態(tài)，則進行使第I壓縮機起動并使第I制冷劑流入貯液器熱交換部這樣的控制。
[0015]發(fā)明效果
[0016]在本發(fā)明的二元制冷裝置中，若判斷為第2制冷循環(huán)裝置內(nèi)的第2制冷劑到達超臨界狀態(tài)，則使第I壓縮機起動而將貯液器熱交換部中的第2制冷劑冷卻，因此能夠?qū)⒌?制冷循環(huán)裝置內(nèi)的第2制冷劑的壓力維持在例如比臨界點壓力低的壓力等低于預定的飽和壓力，從而能夠使裝置的可靠性提高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是表示本發(fā)明的實施方式I的二元制冷裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0018]圖2是表示本發(fā)明的實施方式I的二元制冷裝置的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
[0019]圖3是表示抑制本發(fā)明的實施方式I的低元側(cè)制冷劑回路中的壓力上升的處理的流程的圖。
[0020]圖4是表示本發(fā)明的實施方式2的二元制冷裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0021]圖5是表示本發(fā)明的實施方式2的二元制冷裝置的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
[0022]圖6是表示抑制本發(fā)明的實施方式2的低元側(cè)制冷劑回路中的壓力上升的處理的流程的圖。
[0023]圖7是表示本發(fā)明的實施方式3的二元制冷裝置的結(jié)構(gòu)的圖。

【具體實施方式】
[0024]實施方式1.
[0025]圖1是表示本發(fā)明的實施方式I的二元制冷裝置的結(jié)構(gòu)的圖。在圖1中，本實施方式的二元制冷裝置具有利用封入的制冷劑的循環(huán)進行熱泵的、作為制冷循環(huán)裝置的低元制冷循環(huán)10以及高元制冷循環(huán)20。低元制冷循環(huán)10以及高元制冷循環(huán)20能夠分別獨立地使制冷劑循環(huán)。這里，對于包含溫度、壓力等在內(nèi)的高、低的表現(xiàn)等，并非特別地依靠與絕對的值之間的關系確定高低等，而是在系統(tǒng)、裝置等中的狀態(tài)、動作等中相對地確定。
[0026]在封入低元制冷循環(huán)10的制冷劑(以下，稱作低溫側(cè)制冷劑)中，考慮制冷劑泄漏而使用對地球溫室效應的影響小的二氧化碳(CO2)。另外，在封入高元制冷循環(huán)20的制冷劑(以下，稱作高溫側(cè)制冷劑)中，例如使用R410A、R32、R404A、HF0 — 1234yf、丙烷、異丁烷、二氧化碳、氨等。
[0027]另外，二元制冷裝置具有低元制冷循環(huán)控制器31、高元制冷循環(huán)控制器32以及室內(nèi)機控制器33這三個控制裝置，協(xié)作地進行裝置的控制。這里，低元制冷循環(huán)控制器31以及室內(nèi)機控制器33進行低元制冷循環(huán)10的運轉(zhuǎn)控制。另外，高元制冷循環(huán)控制器32進行高元制冷循環(huán)20的運轉(zhuǎn)控制。各控制器的詳細情況如后所述。
[0028]低元制冷循環(huán)10具有利用制冷劑配管依次將低元側(cè)壓縮機11、低元側(cè)冷凝器12、低元側(cè)貯液器13、貯液器出口閥29、低元側(cè)膨脹閥14、以及低元側(cè)蒸發(fā)器15呈環(huán)狀連接而構(gòu)成的制冷劑回路(以下，稱作低元側(cè)制冷劑回路)。各設備的詳細情況如后所述。另外，為了使低元側(cè)膨脹閥14與低元側(cè)制冷劑的流動并列，連接有用于使低元側(cè)制冷劑不通過低元側(cè)膨脹閥14而是繞過低元側(cè)膨脹閥14的第2旁通閥18。另外，具有作為將低元側(cè)壓縮機11與低元側(cè)冷凝器12之間的配管、以及貯液器出口閥29與低元側(cè)膨脹閥14之間的配管連接起來的配管的旁通回路16。而且，在旁通回路16連接有第I旁通閥17。
[0029]這里，低元側(cè)制冷劑回路相當于本發(fā)明中的“第2制冷劑回路”，低元側(cè)制冷劑相當于“第2制冷劑”。另外，低元側(cè)壓縮機11相當于“第2壓縮機”，低元側(cè)冷凝器12相當于“第2冷凝器”，低元側(cè)貯液器13相當于“貯液器”。而且，低元側(cè)膨脹閥14相當于“第2節(jié)流裝置”，低元側(cè)蒸發(fā)器15相當于“第2蒸發(fā)器”，貯液器出口閥29相當于“貯液器出口開閉裝置”。
[0030]另一方面，高元制冷循環(huán)20具有利用制冷劑配管依次將高元側(cè)壓縮機21、高元側(cè)冷凝器22、高元側(cè)膨脹閥23、貯液器熱交換部25、以及高元側(cè)蒸發(fā)器24呈環(huán)狀連接而構(gòu)成的制冷劑回路(以下，稱作高元側(cè)制冷劑回路)。各設備的詳細情況如后所述。
[0031]這里，高元側(cè)制冷劑回路相當于本發(fā)明中的“第I制冷劑回路”，高元側(cè)制冷劑相當于“第I制冷劑”。另外，高元側(cè)壓縮機21相當于“第I壓縮機”，高元側(cè)冷凝器22相當于“第I冷凝器”，高元側(cè)膨脹閥23相當于“第I節(jié)流裝置”，高元側(cè)蒸發(fā)器24相當于“第I蒸發(fā)器”。而且，由高元制冷循環(huán)控制器32進行本發(fā)明的控制。因此，高元制冷循環(huán)控制器32相當于“控制裝置”。另外，如后所述那樣，自壓力傳感器61、溫度傳感器62、63向高元制冷循環(huán)控制器32輸送檢測所涉及的檢測的壓力、溫度作為信號。由此，作為成為確定第2制冷劑回路內(nèi)的第2制冷劑的壓力的第2制冷劑回路壓力確定部件的一部分的確定部件、推斷部件、推斷算出部件等發(fā)揮功能。
[0032]另外，為了將低元側(cè)制冷劑回路與高元側(cè)制冷劑回路做成多級結(jié)構(gòu)而設有級聯(lián)冷凝器(制冷劑間熱交換器)30，該級聯(lián)冷凝器30構(gòu)成為使高元側(cè)蒸發(fā)器24與低元側(cè)冷凝器12以能夠使分別通過它們的制冷劑之間進行熱交換的方式結(jié)合。
[0033]這里，在本實施方式中，將構(gòu)成高元制冷循環(huán)20的設備及低元制冷循環(huán)10中的低元側(cè)壓縮機11、低元側(cè)冷凝器12 (級聯(lián)冷凝器30)、低元側(cè)貯液器13、旁通回路16、第I旁通閥17以及貯液器出口閥29容納在設置于室外的室外機(熱源單元)I中。另外，低元制冷循環(huán)控制器31、高元制冷循環(huán)控制器32以及高元側(cè)冷凝器風扇52也容納在室外機I中。另一方面，低元側(cè)膨脹閥14、低元側(cè)蒸發(fā)器15、第2旁通閥18、低元側(cè)蒸發(fā)器風扇51以及室內(nèi)機控制器33容納在室內(nèi)機(冷卻機組)2中。
[0034]圖2是表示本發(fā)明的實施方式I的二元制冷裝置的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。如上述那樣，在本實施方式中，二元制冷裝置通過低元制冷循環(huán)控制器31、高元制冷循環(huán)控制器32以及室內(nèi)機控制器33進行運轉(zhuǎn)控制。各控制器是例如具有微型計算機、存儲裝置、周邊回路等的結(jié)構(gòu)。
[0035]這里，能夠利用例如通信線連接低元制冷循環(huán)控制器31與高元制冷循環(huán)控制器32之間并進行通信(例如串行信號的收發(fā))。另外，能夠利用例如通信線連接低元制冷循環(huán)控制器31與室內(nèi)機控制器33之間并進行通信。在本實施方式中，自室內(nèi)機控制器33向低元制冷循環(huán)控制器31發(fā)送室內(nèi)機2的啟動、關閉信號、室內(nèi)機2的除霜開始、結(jié)束的指示等。
[0036]低元制冷循環(huán)控制器31向低元側(cè)反相回路101以及低元側(cè)閥驅(qū)動回路107輸出信號。另外，自壓力傳感器61、溫度傳感器62、63分別向高元制冷循環(huán)控制器32輸送檢測所涉及的信號。另外，向高元側(cè)反相回路104、高元側(cè)風扇驅(qū)動回路105以及高元側(cè)閥驅(qū)動回路106輸出信號。然后，自溫度傳感器64向室內(nèi)機控制器33輸送檢測所涉及的信號。另夕卜，向低元側(cè)風扇驅(qū)動回路102以及室內(nèi)側(cè)閥驅(qū)動回路103輸出信號。
[0037]低元側(cè)反相回路101是根據(jù)來自低元制冷循環(huán)控制器31的指令而向低元側(cè)壓縮機11輸出交流電力(電壓)、并以與交流電力對應的運轉(zhuǎn)頻率(轉(zhuǎn)速)驅(qū)動的回路。另外，高元側(cè)反相回路104也是以與來自高元制冷循環(huán)控制器32的指令相應的運轉(zhuǎn)頻率使高元側(cè)壓縮機21驅(qū)動的回路。
[0038]低元側(cè)風扇驅(qū)動回路102是根據(jù)來自室內(nèi)機控制器33的指令而向低元側(cè)蒸發(fā)器風扇51輸出交流電力(電壓)、并以與交流電力對應的運轉(zhuǎn)頻率驅(qū)動的回路。另外，高元側(cè)風扇驅(qū)動回路105也是以與來自高元制冷循環(huán)控制器32的指令相應的運轉(zhuǎn)頻率使高元側(cè)冷凝器風扇52驅(qū)動的回路。
[0039]室內(nèi)側(cè)閥驅(qū)動回路103根據(jù)室內(nèi)機控制器33的指令而設定低元側(cè)膨脹閥14的開度、第2旁通閥18的開閉。另外，低元側(cè)閥驅(qū)動回路107根據(jù)來自低元制冷循環(huán)控制器31的指令而設定第I旁通閥17的開閉、貯液器出口閥29的開閉。而且，高元側(cè)閥驅(qū)動回路106根據(jù)高元制冷循環(huán)控制器32的指令而設定高元側(cè)膨脹閥23的開度。
[0040]低元側(cè)壓縮機11將低元側(cè)制冷劑吸入、壓縮，成為高溫、高壓的狀態(tài)而排出。該低元側(cè)壓縮機11由通過低元側(cè)反相回路101控制轉(zhuǎn)速、且能夠調(diào)整制冷劑的排出量的類型的壓縮機構(gòu)成。
[0041]低元側(cè)冷凝器12用于使制冷劑冷凝而成為液狀的制冷劑(使其冷凝液化)。在本實施方式中，例如在級聯(lián)冷凝器30中利用在低元側(cè)制冷劑回路中流動的制冷劑所通過的導熱管等構(gòu)成低元側(cè)冷凝器12，進行與在高元側(cè)制冷劑回路中流動的制冷劑之間的熱交換。低元側(cè)貯液器13存儲設于低元側(cè)冷凝器12的下游側(cè)的制冷劑。
[0042]例如電子式膨脹閥等低元側(cè)膨脹閥14通過調(diào)整制冷劑流量而使制冷劑減壓。但是，也可以采用毛細管(capillary)、感溫式膨脹閥等制冷劑流量調(diào)整部件。
[0043]低元側(cè)蒸發(fā)器15例如利用與冷卻對象之間的熱交換而使在低元制冷劑回路中流動的制冷劑蒸發(fā)而成為氣體(gas)狀的制冷劑(使其蒸發(fā)氣化)。冷卻對象利用與制冷劑之間的熱交換被直接或者間接地冷卻。在本實施方式I中，低元側(cè)蒸發(fā)器15進行作為冷卻對象的空氣與制冷劑之間的熱交換，并具有用于促進熱交換的低元側(cè)蒸發(fā)器風扇51。
[0044]高元側(cè)壓縮機21將高元側(cè)制冷劑吸入、壓縮，成為高溫、高壓的狀態(tài)而排出。該高元側(cè)壓縮機21由通過高元側(cè)反相回路104控制轉(zhuǎn)速、且能夠調(diào)整制冷劑的排出量的類型的壓縮機構(gòu)成。
[0045]高元側(cè)冷凝器22例如在空氣、載冷劑等與在高元側(cè)制冷劑回路中流動的制冷劑之間進行熱交換，使制冷劑冷凝液化。在本實施方式中，高元側(cè)冷凝器22進行外部空氣與制冷劑之間的熱交換，并具有用于促進熱交換的高元側(cè)冷凝器風扇52。高元側(cè)冷凝器風扇52也由能夠調(diào)整風量的類型的風扇構(gòu)成。
[0046]例如電子式膨脹閥等高元側(cè)膨脹閥23通過調(diào)整制冷劑流量而使制冷劑減壓。但是，也可以采用毛細管(capillary)、感溫式膨脹閥等的制冷劑流量調(diào)整部件。
[0047]高元側(cè)蒸發(fā)器24利用熱交換使在高元側(cè)制冷劑回路中流動的制冷劑蒸發(fā)氣化。在本實施方式中，例如在級聯(lián)冷凝器30中利用在高元側(cè)制冷劑回路中流動的制冷劑所通過的導熱管等構(gòu)成高元側(cè)蒸發(fā)器24，進行與在低元側(cè)制冷劑回路中流動的制冷劑之間的熱交換。
[0048]級聯(lián)冷凝器30由高元側(cè)蒸發(fā)器24與低元側(cè)冷凝器12構(gòu)成，是能夠?qū)υ诟咴獋?cè)蒸發(fā)器24中流動的制冷劑與在低元側(cè)冷凝器12中流動的制冷劑進行熱交換的制冷劑間熱交換器。通過借助級聯(lián)冷凝器30將高元側(cè)制冷劑回路與低元側(cè)制冷劑回路做成多級結(jié)構(gòu)并進行制冷劑間的熱交換，能夠使獨立的制冷劑回路協(xié)作。
[0049]另外，本實施方式I的二元制冷裝置包括在高元側(cè)制冷劑回路的低壓側(cè)將低元側(cè)制冷劑回路的低元側(cè)貯液器13冷卻的貯液器熱交換部25。在貯液器熱交換部25中，在高元側(cè)制冷劑回路中流動的制冷劑在內(nèi)部蒸發(fā)氣化，在低元側(cè)制冷劑回路中流動的制冷劑在外部冷凝液化。貯液器熱交換部25例如是插入到低元側(cè)貯液器13的容器內(nèi)部的制冷劑配管，也可以在配管內(nèi)側(cè)設置用于促進導熱的槽、在配管外側(cè)設置用于促進導熱的翅片等。另夕卜，貯液器熱交換部25也可以不插入到低元側(cè)貯液器13，而是例如以卷繞于低元側(cè)貯液器13的外側(cè)的方式構(gòu)成，并與低元側(cè)貯液器13的外側(cè)進行熱交換。
[0050]另外，在低元制冷循環(huán)10中具備例如作為電磁閥的第I旁通閥17、第2旁通閥18、貯液器出口閥29，能夠使制冷劑流動或停止。
[0051]作為制冷劑壓力檢測部件的壓力傳感器61設置于低元側(cè)制冷劑回路的低元側(cè)壓縮機11與低元側(cè)膨脹閥14的制冷劑流入側(cè)之間的配管，用于檢測低元側(cè)制冷劑回路的高壓側(cè)的低元側(cè)制冷劑的壓力。溫度傳感器62例如設置于高元側(cè)冷凝器22的空氣吸入側(cè)，用于檢測外部空氣溫度。溫度傳感器63例如設置于低元側(cè)貯液器13的表面，用于檢測低元側(cè)制冷劑回路的高壓側(cè)的液體制冷劑的溫度。溫度傳感器64例如設置于低元側(cè)蒸發(fā)器15的空氣吸入側(cè)，用于檢測冷卻對象的空氣溫度。但是，只要能夠?qū)毫鞲衅?1、溫度傳感器62、溫度傳感器63、溫度傳感器64分別設置于可檢測出高元側(cè)制冷劑回路的高壓側(cè)的高元側(cè)制冷劑的壓力、外部空氣溫度、低元側(cè)制冷劑回路的高壓側(cè)的液體制冷劑的溫度、冷卻對象的空氣的溫度的位置，其位置就不被限定。這里，壓力傳感器61相當于“壓力檢測裝置”，溫度傳感器63相當于“液體制冷劑溫度檢測裝置”，成為第2制冷劑回路壓力確定部件的一部分。
[0052]在本實施方式I中，分別設置低元制冷循環(huán)控制器31與高元制冷循環(huán)控制器32，相互利用串行信號互通各種控制指令等。在像本實施方式I這種二元制冷裝置中，與運轉(zhuǎn)狀態(tài)相應地分別控制低元側(cè)壓縮機11、高元側(cè)壓縮機21、高元側(cè)冷凝器風扇52的轉(zhuǎn)速、高元側(cè)膨脹閥23的開度等的設備大多對控制器施加負載，因此優(yōu)選在低元制冷循環(huán)10和高元制冷循環(huán)20中設置獨立的控制器。
[0053]另外，室內(nèi)機2例如是設置于超市等的陳列柜等的負載裝置。若作為陳列柜的吸入傳感器的溫度傳感器64所檢測的溫度到達上限值，則室內(nèi)機2的運轉(zhuǎn)開啟，開啟信號自室內(nèi)機控制器33被發(fā)送到低元制冷循環(huán)控制器31。之后，低元制冷循環(huán)控制器31將運轉(zhuǎn)指令發(fā)送到高元制冷循環(huán)控制器32。
[0054]另外，空氣中的水分、來自食品的水分形成霜而附著在低元側(cè)蒸發(fā)器15中。例如若進行幾小時將冷卻對象冷卻的冷卻運轉(zhuǎn)(常規(guī)運轉(zhuǎn))，則低元側(cè)蒸發(fā)器15被霜覆蓋，通風阻力增加而風量降低，并且制冷劑與空氣之間的熱阻力增加且制冷能力降低。因此，為了防止能力降低而進行幾小時一次左右的低元側(cè)蒸發(fā)器15的除霜。此時，室內(nèi)機控制器33將除霜運轉(zhuǎn)的開始、結(jié)束發(fā)送到低元制冷循環(huán)控制器31。
[0055]這里，在二元制冷裝置中，有時將低元制冷循環(huán)10的室內(nèi)機2配置于例如設置在超市等中的陳列柜等的室內(nèi)的負載裝置。例如，若替換配置陳列柜等進行配管的連接變更等而使制冷劑回路開放，則產(chǎn)生制冷劑泄漏的可能性變大。因此，使用了對地球溫室效應的影響較小的(地球溫室效應系數(shù)較低的)低溫側(cè)制冷劑。另一方面，由于高元側(cè)制冷劑回路開放的不頻繁，因此即使地球溫室效應系數(shù)高，產(chǎn)生問題的可能性也較小。因此，能夠重視運轉(zhuǎn)效率地選擇高溫側(cè)制冷劑，例如能夠使用HFC制冷劑等。除此以外，也能夠?qū)C制冷劑、氨等用作高溫側(cè)制冷劑。
[0056](常規(guī)的冷卻運轉(zhuǎn)動作的概要)
[0057]在如以上那種結(jié)構(gòu)的二元制冷裝置中，基于在各制冷劑回路中循環(huán)的制冷劑的流動說明將作為冷卻對象的空氣冷卻的常規(guī)的冷卻運轉(zhuǎn)中的各構(gòu)成設備的動作等。
[0058](高元制冷循環(huán)20的動作)
[0059]首先，對高元制冷循環(huán)20的動作進行說明。高元側(cè)壓縮機21將高元側(cè)制冷劑吸入、壓縮，成為高溫、高壓的狀態(tài)并排出。排出后的高元側(cè)制冷劑向高元側(cè)冷凝器22流入。高元側(cè)冷凝器22在利用高元側(cè)冷凝器風扇52的驅(qū)動而被供給的外部空氣與高元側(cè)制冷劑之間進行熱交換，將高元側(cè)制冷劑冷凝液化。冷凝液化后的制冷劑通過高元側(cè)膨脹閥23。高元側(cè)膨脹閥23將冷凝液化后的制冷劑減壓。減壓后的制冷劑依次流入貯液器熱交換部
25、高元側(cè)蒸發(fā)器24(級聯(lián)冷凝器30)。貯液器熱交換部25利用與低元側(cè)貯液器13的低元側(cè)制冷劑之間的熱交換使高元側(cè)制冷劑蒸發(fā)。高元側(cè)蒸發(fā)器24利用與通過低元側(cè)冷凝器12的低元側(cè)制冷劑之間的熱交換使高元側(cè)制冷劑蒸發(fā)、氣化。由高元側(cè)壓縮機21吸入蒸發(fā)氣化后的高元側(cè)制冷劑。
[0060]這里，高元制冷循環(huán)控制器32例如控制高元側(cè)壓縮機21的轉(zhuǎn)速，以使高元側(cè)制冷劑回路的低壓側(cè)飽和溫度到達預定的目標值。另外，例如控制高元側(cè)冷凝器風扇52的轉(zhuǎn)速，以使高元側(cè)制冷劑回路的高壓側(cè)飽和溫度到達預定的目標值。然后，例如控制高元側(cè)膨脹閥23的開度，以使高元側(cè)蒸發(fā)器24的制冷劑出口的過熱度到達預定的目標值。
[0061](低元制冷循環(huán)10的動作)
[0062]接下來，對低元制冷循環(huán)10的動作進行說明。低元側(cè)壓縮機11將低元側(cè)制冷劑吸入、壓縮，成為高溫、高壓的狀態(tài)并排出。排出后的低元側(cè)制冷劑向低元側(cè)冷凝器12(級聯(lián)冷凝器30)流入。低元側(cè)冷凝器12利用與通過高元側(cè)蒸發(fā)器24的高元側(cè)制冷劑之間的熱交換將低元側(cè)制冷劑冷凝。進而，冷凝后的制冷劑向低元側(cè)貯液器13流入，在貯液器熱交換部25中進一步冷凝。此時，開放貯液器出口閥29，冷凝液化后的低溫側(cè)制冷劑的一部分不存儲于低元側(cè)貯液器13而是通過貯液器出口閥29。低元側(cè)膨脹閥14將冷凝液化后的制冷劑減壓。減壓后的低元側(cè)制冷劑流入低元側(cè)蒸發(fā)器15。低元側(cè)蒸發(fā)器15利用與冷卻對象之間的熱交換使低溫側(cè)制冷劑蒸發(fā)氣化。低元側(cè)壓縮機11吸入蒸發(fā)氣化后的低元側(cè)制冷劑。這里，為了要在低元側(cè)貯液器13中以預定量存儲有冷凝液化后的低溫側(cè)制冷劑，因此優(yōu)選低元側(cè)制冷劑回路的高壓側(cè)的運轉(zhuǎn)時壓力(高壓側(cè)壓力)小于臨界點壓力。這里，第I旁通閥、第2旁通閥關閉以不使低元側(cè)制冷劑通過。
[0063]低元制冷循環(huán)控制器31例如控制低元側(cè)壓縮機11的轉(zhuǎn)速，以使低元制冷循環(huán)10的低壓側(cè)飽和溫度到達預定的目標值。另外，室內(nèi)機控制器33例如控制低元側(cè)膨脹閥14的開度，以使低元側(cè)蒸發(fā)器15的制冷劑出口的過熱度到達預定的目標值。
[0064](熱氣除霜運轉(zhuǎn)動作的概要)
[0065]本實施方式I中的二元制冷裝置在進行低元側(cè)蒸發(fā)器15的除霜時進行使自低元側(cè)壓縮機11出來的高溫的制冷劑向低元側(cè)蒸發(fā)器15的入口流入的熱氣除霜。在開始熱氣除霜運轉(zhuǎn)時，高元制冷循環(huán)20 (高元側(cè)制冷劑回路)停止。在低元制冷循環(huán)10中，關閉貯液器出口閥29，使第I旁通閥17以及第2旁通閥18開放，使低元側(cè)膨脹閥14全開。雖然低元側(cè)壓縮機11被驅(qū)動，但低元側(cè)蒸發(fā)器風扇51停止。
[0066]自低元側(cè)壓縮機11出來的高溫的低元側(cè)制冷劑通過旁通回路16，通過第I旁通閥17、低元側(cè)膨脹閥14以及第2旁通閥18而流入低元側(cè)蒸發(fā)器15。在低元側(cè)蒸發(fā)器15中，利用低元側(cè)制冷劑的熱量使霜融解，從而制冷劑的溫度降低，制冷劑再次被低元側(cè)壓縮機11吸入。
[0067](高元制冷循環(huán)20在低元制冷循環(huán)10進行熱氣除霜時的動作)
[0068]這里，對抑制低元制冷循環(huán)10進行熱氣除霜時的低元側(cè)制冷劑回路的壓力上升的必要性進行說明。在熱氣除霜運轉(zhuǎn)中，在低元側(cè)冷凝器12中，制冷劑不會進行冷凝，因此低元側(cè)制冷劑回路成為氣體循環(huán)。因此，剩余制冷劑變多，低元側(cè)制冷劑回路中的壓力容易升高。而且，由于使自低元側(cè)壓縮機11出來的高溫的低元側(cè)制冷劑流通到低元側(cè)制冷劑回路然后流入低元側(cè)蒸發(fā)器15，因此低元側(cè)制冷劑回路的溫度容易升高，例如存儲有液狀的低元側(cè)制冷劑的低元側(cè)貯液器13等可能在由低溫側(cè)制冷劑變暖的配管的熱傳導的作用下被加熱。另外，雖然貯液器出口閥29關閉，但少量自低元側(cè)壓縮機11出來的高溫的制冷劑通過低元側(cè)冷凝器12而流入低元側(cè)貯液器13，可能會將存儲于低元側(cè)貯液器13的制冷劑加熱。
[0069]雖然使用了 CO2作為本實施方式的低元側(cè)制冷劑，但由于CO2的臨界點溫度為約31°C，相比于其它制冷劑較低，因此低元側(cè)制冷劑回路內(nèi)的壓力伴隨著溫度上升而升高，低元側(cè)制冷劑有時會成為超臨界狀態(tài)。若CO2的壓力到達臨界點壓力以上，則壓力相對于溫度上升而上升的程度容易變大。因此，若容許低元側(cè)制冷劑回路的低元側(cè)制冷劑成為超臨界狀態(tài)，則必須與低元側(cè)制冷劑回路內(nèi)的顯著的壓力上升對應地對設備進行耐壓設計，設備的設計壓力顯著升高，造成設備的大型化、不利于經(jīng)濟性。
[0070]出于上述那種理由，為了在低元側(cè)蒸發(fā)器15進行熱氣除霜運轉(zhuǎn)時抑制低元側(cè)制冷劑回路的壓力上升，優(yōu)選檢測低元側(cè)制冷劑回路的壓力上升，使高元制冷循環(huán)20運轉(zhuǎn)而將低元側(cè)制冷劑回路冷卻。
[0071]本實施方式I中的二元制冷裝置即使在低元制冷循環(huán)10停止時也使高元制冷循環(huán)20(高元側(cè)制冷劑回路)運轉(zhuǎn)，利用高元側(cè)制冷劑回路的低壓部將低元側(cè)貯液器13冷卻，從而能夠抑制壓力伴隨著低元側(cè)制冷劑回路的溫度上升而上升。對這種低元制冷循環(huán)10停止時的高元制冷循環(huán)20的動作進行說明。
[0072](低元側(cè)制冷劑回路的壓力上升抑制運轉(zhuǎn)方法)
[0073]圖3是表示本發(fā)明的實施方式I的低元側(cè)制冷劑回路的壓力調(diào)整處理的流程的圖。這里，基于圖3說明在低元制冷循環(huán)10進行熱氣除霜時利用壓力傳感器61的檢測所涉及的低元側(cè)制冷劑回路中的低元側(cè)制冷劑的壓力使高元制冷循環(huán)20動作的動作。若低元制冷循環(huán)10 (低元側(cè)制冷劑回路)開始除霜運轉(zhuǎn)則高元制冷循環(huán)控制器32開始本處理，且該高元制冷循環(huán)控制器32在進行低元側(cè)壓縮機11的除霜期間繼續(xù)進行處理。
[0074]高元制冷循環(huán)控制器32判斷開始處理后是否已經(jīng)過預定時間(步驟S101)，若判斷為已經(jīng)過預定時間(Yes)，則獲取(確定)壓力傳感器61的檢測所涉及的低元側(cè)制冷劑回路的高壓側(cè)壓力Ph_L(步驟S102)。這里，作為預定時間例如是一分鐘左右的時間。
[0075]另外，高元制冷循環(huán)控制器32判定低元側(cè)制冷劑回路的高壓側(cè)壓力Ph_L是否大于CO2的臨界點壓力Pcr減去閾值α而得的值(步驟S103)。若判定為大于CO 2的臨界點壓力Pcr減去閾值α而得的值(Yes)則進入步驟S104及其之后的步驟。另一方面，若判定為不大于CO2的臨界點壓力Pcr減去閾值α而得的值(No)，則返回步驟SlOl而繼續(xù)處理。這里，CO2的臨界點壓力Pcr為約7.38MPa(以下，使壓力單位表示絕對壓力)，高元制冷循環(huán)控制器32預先存儲臨界點壓力Pcr的值。
[0076]另外，高元制冷循環(huán)控制器32使高元側(cè)壓縮機21起動(更優(yōu)選的是使高元側(cè)冷凝器風扇52也起動)。由此，進行高元側(cè)制冷劑回路的運轉(zhuǎn)(步驟S104)。
[0077]然后，高元制冷循環(huán)控制器32判斷是否已經(jīng)過預定時間(步驟S105)，若判斷為已經(jīng)過預定時間(Yes)，則再次獲取(確定)壓力傳感器61的檢測所涉及的低元側(cè)制冷劑回路的高壓側(cè)壓力Ph_L(步驟S106)。這里，預定時間優(yōu)選為約一分鐘左右。
[0078]高元制冷循環(huán)控制器32判定低元側(cè)制冷劑回路的高壓側(cè)壓力Ph_L是否小于CO2的臨界點壓力Pcr減去閾值β而得的值(步驟S107)。若判定為小于CO2的臨界點壓力Pcr減去閾值β而得的值(Yes)，則使高元側(cè)壓縮機21、高元側(cè)冷凝器風扇52停止(步驟S108)，返回步驟SlOl而繼續(xù)處理。另一方面，若判定為不小于CO2的臨界點壓力Pcr減去閾值β而得的值(No)，則返回步驟S105而繼續(xù)處理。
[0079]如以上那樣，在本實施方式I中，在低元制冷循環(huán)10進行熱氣除霜時，若推斷低元側(cè)制冷劑回路內(nèi)的壓力(可能)到達臨界點壓力以上，則將高元側(cè)壓縮機21起動，利用貯液器熱交換部25將低元側(cè)制冷劑回路(低元側(cè)制冷劑)冷卻。由此，通過用容納于相同的室外機I的高元制冷循環(huán)20進行冷卻，從而能夠抑制除霜運轉(zhuǎn)中的低元側(cè)制冷劑回路內(nèi)的低溫側(cè)制冷劑的壓力上升。由此，能夠使二元制冷裝置的可靠性提高。另外，即使將與其他制冷劑相比較臨界點溫度較低的CO2用作低溫側(cè)制冷劑，也無需采用過大的貯液器、將設備的設計壓設定為較高等，能夠期待成本減少的效果。
[0080]另外，在本實施方式I的二元制冷裝置中，高元制冷循環(huán)控制器32獲取壓力傳感器61所檢測的低元側(cè)制冷劑回路的高壓側(cè)壓力Ph_L而判斷是否需要抑制低元側(cè)制冷劑回路的壓力上升。然后，若判斷為需要，則將高元側(cè)壓縮機21起動，使高元制冷循環(huán)20運轉(zhuǎn)，由此使低溫的高元側(cè)制冷劑流入貯液器熱交換部25來將低元側(cè)貯液器13冷卻，從而冷卻低元側(cè)制冷劑而抑制低元側(cè)制冷劑回路內(nèi)的低元側(cè)制冷劑的壓力上升。因此，高元制冷循環(huán)控制器32能夠單獨進行處理，能夠取消與低元制冷循環(huán)控制器31、室內(nèi)機控制器33之間的通信。由此，即使在控制器間的通信產(chǎn)生不良情況、低元制冷循環(huán)10的設備的一部分發(fā)生故障等的情況下，也能夠更可靠地抑制低元側(cè)制冷劑回路的壓力上升。
[0081]另外，在步驟S103中，關于開始抑制壓力上升的運轉(zhuǎn)的條件、即低元側(cè)制冷劑回路的高壓側(cè)壓力Ph_L，由于已相對于CO2的臨界點壓力Pcr設置了閾值α，因此在低元側(cè)制冷劑回路的壓力上升抑制運轉(zhuǎn)開始至低元側(cè)貯液器13實際被冷卻的期間內(nèi)，能夠抑制?11_1^變得高于Per。這里，開始的高壓側(cè)壓力Ph_L的條件為比臨界點壓力低的飽和壓力。接下來，說明飽和壓力的計算方法?？紤]距0)2的臨界點溫度即31°C相差約3?5°C左右的裕度，將飽和溫度設定為26?28°C左右。此時的CO2的飽和壓力通過換算到達6.58?6.89MPa。由此，作為與臨界點壓力Pcr (約7.38MPa)的差的閾值α成為約0.5?0.8MPa左右即可。
[0082]另外，在步驟S107中，判定低元側(cè)貯液器13是否已完成冷卻，關于成為結(jié)束低元側(cè)制冷劑回路的壓力上升抑制運轉(zhuǎn)的條件的低元側(cè)制冷劑回路的高壓側(cè)壓力Ph_L，由于已相對于CO2的臨界點壓力Pcr設置了閾值β，因此在低元側(cè)制冷劑回路的壓力上升抑制運轉(zhuǎn)結(jié)束時，Ph_L變得低于Per，成為飽和狀態(tài)，因此能夠在低元側(cè)貯液器13中存儲液體制冷劑。這里，通過使β的值大于α，能夠在進行壓力上升抑制運轉(zhuǎn)之前降低Ph_L。關于結(jié)束的條件，相比于開始的條件降低飽和溫度。飽和溫度為比0)2的臨界點溫度即31°C低約10?15°C左右的16?21°C左右，此時的CO2的飽和壓力通過換算到達5.21?5.86MPa。由此，作為與臨界點壓力Pcr的差的閾值β約為1.5?2.2MPa左右即可。
[0083]例如，為了能夠進行貯液器熱交換部25中的熱交換，作為較高溫度的低元側(cè)制冷劑回路的冷凝溫度與作為較低溫度的高元側(cè)制冷劑回路的蒸發(fā)溫度需要預定的溫度差。此時，優(yōu)選高元側(cè)制冷劑回路的蒸發(fā)溫度比低元側(cè)制冷劑回路的冷凝溫度低5?10°C。另外，在步驟S107中，低元側(cè)制冷劑回路的壓力上升抑制運轉(zhuǎn)即將結(jié)束之前的低元側(cè)制冷劑回路的高壓側(cè)壓力Ph_L是臨界點壓力Pcr減β而得的值，低元側(cè)制冷劑回路的冷凝溫度是相當于高壓側(cè)壓力Ph_L的飽和溫度。
[0084]根據(jù)以上，能夠根據(jù)在步驟S107中設定的低元側(cè)制冷劑回路的飽和溫度設定高元側(cè)制冷劑回路的目標低壓側(cè)飽和溫度。例如，將使壓力上升抑制運轉(zhuǎn)結(jié)束時的高壓側(cè)壓力Ph_L中的低元側(cè)制冷劑(CO2)的飽和溫度的換算值設定為比臨界點溫度31°C低例如10°C的21°C。此時，實際上運轉(zhuǎn)即將結(jié)束之前的低元側(cè)制冷劑的冷凝溫度到達21°C。因此，關于高元側(cè)制冷劑的蒸發(fā)溫度，考慮貯液器熱交換部25的溫度差，將高元側(cè)制冷劑回路的蒸發(fā)溫度(高元側(cè)制冷劑回路的目標低壓側(cè)飽和溫度)設定為16°C，以使其比低元側(cè)制冷劑的冷凝溫度低例如5 °C。
[0085]這里，在目標低壓側(cè)飽和溫度過低的情況下，由于高元制冷循環(huán)20中的消耗電力變大，因此通過設定適當?shù)哪繕说蛪簜?cè)飽和溫度能夠進行節(jié)能的運轉(zhuǎn)。在進行壓力上升抑制運轉(zhuǎn)時，多數(shù)情況下外部空氣溫度較高，因此期待高元側(cè)冷凝器風扇52的轉(zhuǎn)速到達最大(全速)，但并不限定于此。另外，優(yōu)選與常規(guī)的冷卻運轉(zhuǎn)相同地調(diào)整高元側(cè)膨脹閥23的開度，以使高元側(cè)蒸發(fā)器24的制冷劑出口過熱度到達預定的目標值。
[0086]另外，在本實施方式I中，雖然在步驟S102以及步驟S106中直接檢測高壓側(cè)壓力Ph_L，但也可以使用例如檢測設置于低元側(cè)貯液器13的低元側(cè)制冷劑回路的高壓側(cè)的液體制冷劑的溫度Th_L的溫度傳感器63。這里，高元制冷循環(huán)控制器32根據(jù)飽和壓力與飽和溫度之間的關系以表格形式預先準備高壓側(cè)壓力Ph_L與高壓液體制冷劑溫度Th_L之間的關系的數(shù)據(jù)。而且，成為推斷算出部件的高元制冷循環(huán)控制器32基于高壓液體制冷劑溫度Th_L進行推斷算出，確定低元側(cè)制冷劑回路的低元側(cè)制冷劑的壓力。
[0087]另外，在高壓側(cè)壓力Ph_L比臨界點壓力Pcr大的情況下，飽和溫度不存在，但在該情況下也可以使用偽飽和溫度設定臨界點溫度以上的壓力與溫度之間的關系。只要將溫度傳感器63連接于高元制冷循環(huán)控制器32，就能夠僅依靠高元制冷循環(huán)控制器32進行低元側(cè)制冷劑回路的壓力上升抑制運轉(zhuǎn)。在低元側(cè)貯液器13中，優(yōu)選設置溫度傳感器63的位置是盡可能靠近底面的位置，以使其與液面相接。也可以將溫度傳感器63插入低元側(cè)貯液器13而直接檢測高壓液體制冷劑的溫度。由此，能夠取代壓力傳感器61而基于溫度傳感器63的檢測所涉及的低元側(cè)制冷劑回路的高壓液體制冷劑的溫度而推斷低元側(cè)制冷劑回路的高壓側(cè)壓力Ph_L。
[0088]另外，在本實施方式I中，由于在低元側(cè)貯液器13中冷卻了低元側(cè)制冷劑回路，因此能夠?qū)⑼ㄟ^冷卻而產(chǎn)生的低元側(cè)液體制冷劑隨時存儲于低元側(cè)貯液器13。由此，能夠更有效地冷卻低元側(cè)制冷劑回路。另外，由于低元側(cè)貯液器13較多地存儲有低元側(cè)制冷劑，因此為了抑制低元側(cè)制冷劑回路的壓力上升而冷卻低元側(cè)貯液器13是有效的。
[0089]另外，在本實施方式I中，在高元側(cè)制冷劑回路的高元側(cè)膨脹閥23與高元側(cè)蒸發(fā)器24之間設有貯液器熱交換部25，但也可以設于例如高元側(cè)蒸發(fā)器24與高元側(cè)壓縮機21之間。
[0090]另外，在本實施方式I中，設有低元制冷循環(huán)控制器31、高元制冷循環(huán)控制器32以及室內(nèi)機控制器33這三個控制器，但這是示出了特別優(yōu)選的例子。也可以根據(jù)情況的不同而設置一個或者兩個控制器。在該情況下，如果例如在低元側(cè)制冷劑回路的壓力上升抑制運轉(zhuǎn)時，能夠僅依靠高元制冷循環(huán)20進行低元側(cè)貯液器13的冷卻運轉(zhuǎn)，就能夠更可靠地冷卻低元側(cè)貯液器13。
[0091]實施方式2.
[0092]在上述實施方式I中，在常規(guī)的冷卻運轉(zhuǎn)與低元側(cè)制冷劑回路的壓力上升抑制運轉(zhuǎn)這兩者中，使高元側(cè)制冷劑流入貯液器熱交換部25。接著，對在進行低元側(cè)制冷劑回路的壓力上升抑制運轉(zhuǎn)的情況下使高元側(cè)制冷劑流入貯液器熱交換部25的實施方式進行說明。這里，例如在實施方式I中說明的設備等進行與在實施方式I中說明的動作相同的動作等。
[0093]圖4是表示本發(fā)明的實施方式2的二元制冷裝置的結(jié)構(gòu)的圖。在本實施方式的二元制冷裝置中，在高元制冷循環(huán)20中具備貯液器熱交換回路40。貯液器熱交換回路40具有熱交換部入口閥27、熱交換部旁通閥26、單向閥28以及熱交換部旁通管43。例如作為電磁閥等的熱交換部入口閥27是控制高元側(cè)制冷劑向貯液器熱交換部25的通過的閥。另夕卜，熱交換部旁通管43的一端與高元側(cè)膨脹閥23的出口配管41連接，另一端連接于高元側(cè)蒸發(fā)器24的入口配管42。例如作為電磁閥等的熱交換部旁通閥26是控制高元側(cè)制冷劑向熱交換部旁通管43的通過的閥。單向閥28是僅容許制冷劑自貯液器熱交換部25向入口配管42的方向的流動的閥。這里，在本發(fā)明中，熱交換部入口閥27以及單向閥28相當于“貯液器熱交換部開閉裝置”，熱交換部旁通管43相當于“熱交換部旁通部”，熱交換部旁通閥26相當于“熱交換部旁通開閉裝置”。
[0094]圖5是表示本發(fā)明的實施方式2的二元制冷裝置的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。本實施方式的高元側(cè)閥驅(qū)動回路106根據(jù)高元制冷循環(huán)控制器32的指令而控制熱交換部旁通閥
26、熱交換部入口閥27的開閉。這里，在常規(guī)的冷卻運轉(zhuǎn)中，高元制冷循環(huán)控制器32進行控制以使熱交換部旁通閥26開放、使熱交換部入口閥27關閉。
[0095](常規(guī)的冷卻運轉(zhuǎn)的高元制冷循環(huán)20的動作)
[0096]由高元側(cè)膨脹閥23減壓后的制冷劑通過熱交換部旁通閥26并流入高元側(cè)蒸發(fā)器24(級聯(lián)冷凝器30)。此時，熱交換部入口閥27關閉。而且，由于在貯液器熱交換部25與高元側(cè)蒸發(fā)器24的入口配管42設有單向閥28，因此在常規(guī)的冷卻運轉(zhuǎn)時，高元側(cè)制冷劑回路的制冷劑不會流入貯液器熱交換部25。由此，高元側(cè)制冷劑僅通過高元側(cè)蒸發(fā)器24蒸發(fā)、氣化。
[0097](低元側(cè)制冷劑回路的壓力上升抑制運轉(zhuǎn)方法)
[0098]圖6是表示本發(fā)明的實施方式2的低元側(cè)制冷劑回路的壓力調(diào)整處理的流程的圖。若低元側(cè)壓縮機11停止則高元制冷循環(huán)控制器32開始本處理，在低元側(cè)壓縮機11停止時繼續(xù)進行處理。
[0099]高元制冷循環(huán)控制器32判斷開始處理后是否已經(jīng)過預定時間(步驟S201)，若判斷為已經(jīng)過預定時間(Yes)，則獲取(確定)壓力傳感器61的檢測所涉及的低元側(cè)制冷劑回路的高壓側(cè)壓力Ph_L(步驟S202)。關于預定時間，與實施方式I相同，例如是一分鐘左右的時間即可。另外，高元制冷循環(huán)控制器32判定低元側(cè)制冷劑回路的高壓側(cè)壓力Ph_L是否大于CO2的臨界點壓力Pcr減去閾值α而得的值(步驟S203)。若判定為不大于CO 2的臨界點壓力Pcr減去閾值α而得的值(No)，則返回步驟S201而繼續(xù)處理。
[0100]另一方面，若判定為大于CO2的臨界點壓力Pcr減去閾值α而得的值(Yes)，則高元制冷循環(huán)控制器32開放熱交換部入口閥27 (步驟S204)。另外，關閉熱交換部旁通閥26 (步驟 S205) ο
[0101]另外，高元制冷循環(huán)控制器32使高元側(cè)壓縮機21、高元側(cè)冷凝器風扇52起動(步驟 S206)ο
[0102]然后，高元制冷循環(huán)控制器32判斷是否已經(jīng)過預定時間(步驟S207)，若判斷為已經(jīng)過預定時間(Yes)，則再次獲取(確定)壓力傳感器61的檢測所涉及的低元側(cè)制冷劑回路的高壓側(cè)壓力Ph_L(步驟S208)。與實施方式I相同，預定時間優(yōu)選為約一分鐘左右。
[0103]高元制冷循環(huán)控制器32判定低元側(cè)制冷劑回路的高壓側(cè)壓力Ph_L是否小于CO2的臨界點壓力Pcr減去閾值β而得的值(步驟S209)。若判定為小于CO2的臨界點壓力Pcr減去閾值β而得的值(Yes)，則使高元側(cè)壓縮機21、高元側(cè)冷凝器風扇52停止(步驟S210)。另外，關閉熱交換部入口閥27 (步驟S211)并開放熱交換部旁通閥26 (步驟S212)，返回步驟S201而繼續(xù)處理。另一方面，若判定為不小于CO2的臨界點壓力Pcr減去閾值β而得的值(No)，則返回步驟S207而繼續(xù)處理。
[0104]在實施方式2的二元制冷裝置中，在高元側(cè)制冷劑回路中，在進行常規(guī)的冷卻運轉(zhuǎn)時使高溫側(cè)制冷劑不流入貯液器熱交換部25而是被熱交換部旁通管43旁通。在低元側(cè)制冷劑回路的壓力上升抑制運轉(zhuǎn)時的情況下，在貯液器熱交換部25中使低元側(cè)貯液器13中的低元側(cè)制冷劑冷卻。
[0105]例如在進行常規(guī)的冷卻運轉(zhuǎn)時，在低元側(cè)蒸發(fā)器15的冷卻負載較小的情況下等，若利用貯液器熱交換部25冷卻低元側(cè)貯液器13，則在低元側(cè)貯液器13中，低元側(cè)制冷劑回路的低元側(cè)制冷劑會過度冷凝，液體制冷劑被大量地存儲。因此，存在低元側(cè)制冷劑回路的高壓側(cè)壓力不會上升至適當?shù)闹?，二元制冷裝置的COP降低的可能性。因此，僅在低元側(cè)制冷劑回路的壓力上升抑制運轉(zhuǎn)時，在貯液器熱交換部25中將低元側(cè)貯液器13的低元側(cè)制冷劑冷卻。由此，在進行常規(guī)的冷卻運轉(zhuǎn)時，不會使COP降低，并且能夠提高低元制冷循環(huán)10的停止時的可靠性。
[0106]另外，在本實施方式2中，在貯液器熱交換部25的制冷劑流入口側(cè)設置熱交換部入口閥27，在制冷劑流出口側(cè)設置有單向閥28。通過在流入口側(cè)與流出口側(cè)這兩者設置閥而控制流動，能夠防止例如高元側(cè)制冷劑回路的制冷機油滯留于貯液器熱交換部25。但是，并不限定于設置于兩側(cè)，也可以僅在流入口側(cè)或者流出口側(cè)的一者設置開閉裝置等、用于控制制冷劑的流動的裝置。
[0107]這里，在本實施方式2中，在設置熱交換部旁通閥26并進行低元側(cè)制冷劑回路的壓力上升抑制運轉(zhuǎn)的情況下，關閉熱交換部旁通閥26而使高溫側(cè)制冷劑不通過熱交換部旁通管43。因此，能夠使所有高元側(cè)制冷劑通過貯液器熱交換部25，從而能夠進一步增大將低元側(cè)制冷劑回路的制冷劑冷卻的效果。但是，并不限定于此，即使不設置熱交換部旁通閥26，只要使熱交換部入口閥27開放，就能夠使高溫側(cè)制冷劑流入貯液器熱交換部25，從而能夠?qū)⒌驮獋?cè)制冷劑冷卻。另外，在上述處理中，雖然未特別示出，例如，在步驟S210中，若使高元側(cè)壓縮機21、高元側(cè)冷凝器風扇52停止，則也可以關閉熱交換部入口閥27并開放熱交換部旁通閥26 (即使在本處理不進行的情況下，例如在常規(guī)運轉(zhuǎn)時使熱交換部入口閥27關閉，使熱交換部旁通閥26開放)。
[0108]實施方式3.
[0109]在上述實施方式I以及實施方式2中，在進行使自低元側(cè)壓縮機11出來的高溫的低元側(cè)制冷劑流入低元側(cè)蒸發(fā)器15的熱氣除霜時，抑制了低元側(cè)制冷劑回路的上升。接著，示出在低元側(cè)蒸發(fā)器15附近具備電加熱器等的加熱部件、并利用加熱部件的加熱溶解低元側(cè)蒸發(fā)器15的霜的實施方式。
[0110]圖7是表示本發(fā)明的實施方式3的二元制冷裝置的結(jié)構(gòu)的圖。在圖7中，被標注與圖1等相同的附圖標記的設備等進行與在實施方式I等中說明的動作相同的動作等。在本實施方式3中，在二元制冷裝置中的低元側(cè)蒸發(fā)器15的附近設有電加熱器19。在本實施方式3中，在低元側(cè)蒸發(fā)器15開始除霜運轉(zhuǎn)時，使低元側(cè)壓縮機11以及高元側(cè)壓縮機21停止，關閉貯液器出口閥29。之后，對電加熱器19通電而使其發(fā)熱，將低元側(cè)蒸發(fā)器15的表面加熱而溶解霜。
[0111]在本實施方式3中，由于利用電加熱器19加熱低元側(cè)蒸發(fā)器15，因此在低元側(cè)制冷劑回路中產(chǎn)生低元側(cè)制冷劑的溫度上升。由此，在低元側(cè)蒸發(fā)器15的加熱量變大或室外機1、室內(nèi)機2的周圍溫度升高的情況下，存在低元側(cè)制冷劑的壓力升高的可能性。若推斷低元側(cè)制冷劑回路的高壓側(cè)壓力到達臨界點壓力，則使高元制冷循環(huán)20運轉(zhuǎn)，利用高元側(cè)制冷劑回路中的作為低壓側(cè)的部分的貯液器熱交換部25將低元側(cè)貯液器13冷卻，由此能夠抑制壓力伴隨著低元側(cè)制冷劑回路的溫度上升而上升。
[0112]在本實施方式3中，相對于在室內(nèi)機2中利用電加熱器19將低元側(cè)制冷劑回路的低壓側(cè)加熱，在室外機I中在低元側(cè)制冷劑回路的高壓側(cè)進行用于抑制壓力上升的冷卻。如上述那樣，在除霜中停止了低元側(cè)壓縮機11，但在制冷機所使用的壓縮機中設有僅容許制冷劑向排出的方向的流動的單向閥(未圖示)，若在低元側(cè)制冷劑回路的低壓側(cè)產(chǎn)生壓力上升，則制冷劑向高壓側(cè)移動。由此，如本實施方式3那樣，在低元側(cè)制冷劑回路中檢測成為高壓的一側(cè)的低溫側(cè)制冷劑的壓力上升并進行上述冷卻運轉(zhuǎn)即可。另外，通過關閉貯液器出口閥29，能夠在除霜時不使液體制冷劑流入低元側(cè)制冷劑回路的低壓側(cè)，并且在將低元側(cè)貯液器13冷卻時能夠更有效地將液體制冷劑存儲于低元側(cè)貯液器13。
[0113]工業(yè)上的可利用性
[0114]本發(fā)明的二元制冷裝置能夠廣泛地應用于要求消除制冷劑的氟氯烴、減少氟氯烴制冷劑、設備的節(jié)能化的陳列柜、商業(yè)用制冷冰箱、自動販賣機等的冷藏、制冷設備。
[0115]附圖標記的說明
[0116]I室外機；2室內(nèi)機；10低元制冷循環(huán)；11低元側(cè)壓縮機；12低元側(cè)冷凝器；13低元側(cè)貯液器；14低元側(cè)膨脹閥；15低元側(cè)蒸發(fā)器；16旁通回路；17第I旁通閥；18第2旁通閥；19電加熱器；20高元制冷循環(huán)；21高元側(cè)壓縮機；22高元側(cè)冷凝器；23高元側(cè)膨脹閥；24高元側(cè)蒸發(fā)器；25貯液器熱交換部；26熱交換部旁通閥；27熱交換部入口閥；28單向閥；29貯液器出口閥；30級聯(lián)冷凝器；31低元制冷循環(huán)控制器；32高元制冷循環(huán)控制器；33室內(nèi)機控制器；40貯液器熱交換回路；41出口配管；42入口配管；43熱交換部旁通管；51低元側(cè)蒸發(fā)器風扇；52高元側(cè)冷凝器風扇；61壓力傳感器；62、63、64溫度傳感器；101低元側(cè)反相回路；102低元側(cè)風扇驅(qū)動回路；103室內(nèi)側(cè)閥驅(qū)動回路；104高元側(cè)反相回路；105高元側(cè)風扇驅(qū)動回路；106高元側(cè)閥驅(qū)動回路；107低元側(cè)閥驅(qū)動回路。
【權(quán)利要求】
1.一種二元制冷裝置，其特征在于，該二元制冷裝置包括: 第I制冷循環(huán)裝置，其利用配管連接第I壓縮機、第I冷凝器、第I節(jié)流裝置以及第I蒸發(fā)器，構(gòu)成使第I制冷劑循環(huán)的第I制冷劑回路； 第2制冷循環(huán)裝置，其利用配管連接第2壓縮機、第2冷凝器、貯液器、第2節(jié)流裝置以及第2蒸發(fā)器，構(gòu)成使第2制冷劑循環(huán)的第2制冷劑回路； 級聯(lián)冷凝器，其具有所述第I蒸發(fā)器與所述第2冷凝器，進行在所述第I蒸發(fā)器中流動的所述第I制冷劑與在所述第2冷凝器中流動的所述第2制冷劑之間的熱交換； 貯液器熱交換部，其通過與在所述第I制冷劑回路中成為低壓的所述第I制冷劑流經(jīng)的部分之間的熱交換，將所述貯液器冷卻； 除霜部件，其用于進行所述第2蒸發(fā)器的除霜； 第2制冷劑回路壓力確定部件，其確定所述第2制冷劑回路中的所述第2制冷劑的壓力；以及 控制裝置，若在所述除霜部件進行所述第2蒸發(fā)器的除霜的過程中，基于所述第2制冷劑回路壓力確定部件的確定所涉及的所述第2制冷劑的壓力推斷為所述第2制冷劑到達超臨界狀態(tài)，則進行使所述第I壓縮機起動并使所述第I制冷劑流入所述貯液器熱交換部的控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二元制冷裝置，其特征在于， 所述第I制冷劑回路還包括: 熱交換部旁通部，其繞過所述貯液器熱交換部；以及 貯液器熱交換部開閉裝置，其用于控制所述貯液器熱交換部的制冷劑的通過， 所述控制裝置，若在所述第2壓縮機停止的過程中，推斷為所述第2制冷劑到達超臨界狀態(tài)，則進行使所述貯液器熱交換部開閉裝置開放這樣的控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的二元制冷裝置，其特征在于， 所述第2制冷劑回路壓力確定部件具有壓力檢測裝置， 該壓力檢測裝置設置于所述第2制冷劑回路的所述第2壓縮機的排出側(cè)和所述第2節(jié)流裝置的制冷劑流入側(cè)之間，檢測所述第2制冷劑回路的高壓側(cè)的所述第2制冷劑的壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的二元制冷裝置，其特征在于， 所述第2制冷劑回路壓力確定部件具有: 液體制冷劑溫度檢測裝置，其檢測所述第2制冷劑回路的高壓側(cè)的液狀的制冷劑的溫度；以及 算出部件，其基于該液體制冷劑溫度檢測裝置的檢測的溫度推斷算出第2制冷劑的壓力。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的二元制冷裝置，其特征在于， 所述第2制冷劑回路還具有旁通回路，該旁通回路將所述第2壓縮機與所述第2冷凝器之間的制冷劑配管、以及所述貯液器與所述第2蒸發(fā)器之間的制冷劑配管連接起來， 將熱氣作為所述除霜部件，所述熱氣為利用所述第2壓縮機的驅(qū)動通過所述旁通回路而流入所述第2蒸發(fā)器的低元側(cè)制冷劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的二元制冷裝置，其特征在于， 所述除霜部件是設于所述第2蒸發(fā)器的電加熱器。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二元制冷裝置，其特征在于， 在所述熱交換部旁通部中還具備熱交換部旁通開閉裝置， 在所述貯液器熱交換部中將所述第2制冷劑冷卻時，所述控制裝置使所述熱交換部旁通開閉裝置關閉。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的二元制冷裝置，其特征在于， 所述第2制冷劑是二氧化碳。
【文檔編號】F25B47/02GK104520657SQ201380041766
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年8月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月6日
【發(fā)明者】高山啟輔, 石川智隆, 杉本猛, 山下哲也, 池田隆 申請人:三菱電機株式會社