冷凍裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及由壓縮機構(gòu)、氣體冷卻器、主節(jié)流機構(gòu)及蒸發(fā)器構(gòu)成制冷劑回路，且高壓側(cè)達到超臨界壓力的冷凍裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，此種冷凍裝置由壓縮機構(gòu)、氣體冷卻器、節(jié)流機構(gòu)等構(gòu)成冷凍循環(huán)，經(jīng)壓縮機構(gòu)壓縮的制冷劑在氣體冷卻器中散熱，并經(jīng)節(jié)流機構(gòu)減壓后，在蒸發(fā)器中使制冷劑蒸發(fā)，利用此時制冷劑的蒸發(fā)來冷卻周圍的空氣。近年來，此種冷凍裝置中，因自然環(huán)境問題等，逐漸不再使用氟利昂類制冷劑。因此，正在開發(fā)使用作為自然制冷劑的二氧化碳作為氟利昂制冷劑的替代品。已知該二氧化碳制冷劑是高低壓差劇烈的制冷劑，臨界壓力低，通過壓縮，制冷劑循環(huán)的高壓側(cè)會達到超臨界狀態(tài)(例如參照專利文獻I)。
[0003]另外，在構(gòu)成熱水器的熱泵裝置中，正逐漸使用可通過氣體冷卻器獲得優(yōu)異的加熱作用的二氧化碳制冷劑，在此情況下，還開發(fā)出下述方案:使從氣體冷卻器流出的制冷劑分兩級膨脹，在各膨脹裝置之間設置氣液分離器，從而能夠?qū)嚎s機進行注氣(例如參照專利文獻2)。
[0004]另一方面，對于設置于例如陳列柜等中的蒸發(fā)器中利用吸熱作用來冷卻柜內(nèi)的冷凍裝置，在因外界空氣溫度(氣體冷卻器側(cè)的熱源溫度)高等原因而氣體冷卻器出口的制冷劑溫度變高的條件下，蒸發(fā)器入口的比焓變大，因此存在冷凍能力明顯下降的問題。此時，若為了確保冷凍能力而使壓縮機構(gòu)的噴出壓力(高壓側(cè)壓力)上升，則會導致壓縮動力增大而性能系數(shù)下降。
[0005]因此，提出所謂的分離循環(huán)的冷凍裝置，其使經(jīng)氣體冷卻器冷卻的制冷劑分流成兩股制冷劑流，使分流后的一股制冷劑流經(jīng)輔助節(jié)流機構(gòu)節(jié)流后，流入分離熱交換器的一條通路，使另一股制冷劑流流入分離熱交換器的另一條流路進行熱交換之后，經(jīng)由主節(jié)流機構(gòu)流入蒸發(fā)器。根據(jù)此種冷凍裝置，能夠通過經(jīng)減壓膨脹的第一制冷劑流來冷卻第二制冷劑流，減小蒸發(fā)器入口的比焓，從而能夠改善冷凍能力(例如參照專利文獻3)。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:日本特公平7-18602號公報
[0009]專利文獻2:日本特開2007-178042號公報
[0010]專利文獻3:日本特開2011-133207號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]發(fā)明要解決的問題
[0012]但是，尤其在使用二氧化碳這樣的制冷劑的冷凍裝置中，當外界空氣溫度變高時，從壓縮機構(gòu)噴出制冷劑的制冷劑回路的高壓側(cè)壓力上升，壓縮機構(gòu)的運轉(zhuǎn)效率下降，并且在最差的情況下會產(chǎn)生對壓縮機構(gòu)造成損傷的危險。此情況下，在使用二氧化碳之類的制冷劑的冷凍裝置中，視季節(jié)而高壓側(cè)壓力會大幅變動，因此難以判別適當?shù)闹评鋭┨畛淞俊?br>[0013]另外，若外界空氣溫度發(fā)生變動，則流入主節(jié)流機構(gòu)的制冷劑的壓力會大幅變動，主節(jié)流機構(gòu)的控制與冷凍能力將變得不穩(wěn)定。而且，在超市等店鋪中，當從設置有壓縮機構(gòu)或氣體冷卻器的冷凍機向設置有主節(jié)流機構(gòu)或蒸發(fā)器的店鋪內(nèi)的陳列柜供應制冷劑時，到陳列柜側(cè)的主節(jié)流機構(gòu)為止的高壓側(cè)壓力高，因此作為長制冷劑配管(液管)必須使用耐壓高的配管，在施工成本方面不利。
[0014]另外，當在外界空氣溫度高的環(huán)境下開始運轉(zhuǎn)時，在蒸發(fā)溫度高的制冷劑回路中，第一制冷劑流變得不液化，即使構(gòu)成如前所述的分離循環(huán)，也幾乎無法期待第一制冷劑流對第二制冷劑流的冷卻效果。因此存在下述問題:無法向主節(jié)流機構(gòu)輸送液態(tài)制冷劑，冷凍能力下降，并且最終導致壓縮機構(gòu)的制冷劑的噴出溫度也上升。
[0015]本發(fā)明是為了解決該以往的技術(shù)問題而完成，其目的在于提供一種冷凍裝置，當高壓側(cè)達到超臨界壓力時，能夠保護壓縮機構(gòu)不受高壓側(cè)壓力的上升等影響，并且能夠確保不受外界空氣溫度影響的穩(wěn)定的冷凍能力。
[0016]解決問題的方案
[0017]本發(fā)明的方案I的冷凍裝置，由壓縮機構(gòu)、氣體冷卻器、主節(jié)流機構(gòu)及蒸發(fā)器構(gòu)成制冷劑回路，且高壓側(cè)達到超臨界壓力，該冷凍裝置包括:壓力調(diào)整用節(jié)流機構(gòu)，連接于氣體冷卻器下游側(cè)且主節(jié)流機構(gòu)上游側(cè)的制冷劑回路；箱體，連接于該壓力調(diào)整用節(jié)流機構(gòu)下游側(cè)且主節(jié)流機構(gòu)上游側(cè)的制冷劑回路；分離熱交換器，設置在該箱體下游側(cè)且主節(jié)流機構(gòu)上游側(cè)的制冷劑回路；輔助回路，使箱體內(nèi)的制冷劑經(jīng)由輔助節(jié)流機構(gòu)流入分離熱交換器的第一流路后，吸入至壓縮機構(gòu)的中間壓部；主回路，使制冷劑從箱體下部流出并流入分離熱交換器的第二流路，與流經(jīng)第一流路的制冷劑進行熱交換后流入主節(jié)流機構(gòu)；以及控制機構(gòu)，控制壓力調(diào)整用節(jié)流機構(gòu)，其中，該控制機構(gòu)通過壓力調(diào)整用節(jié)流機構(gòu)，調(diào)整該壓力調(diào)整用節(jié)流機構(gòu)上游側(cè)的制冷劑回路的高壓側(cè)壓力。
[0018]方案2的冷凍裝置，其在上述方案I中，控制機構(gòu)基于表示外界空氣溫度的指標，以外界空氣溫度越高則越增大的方向設定壓力調(diào)整用節(jié)流機構(gòu)啟動時的開度。
[0019]方案3的冷凍裝置，其在上述各方案中，控制機構(gòu)通過控制壓力調(diào)整用節(jié)流機構(gòu)的開度，從而將該壓力調(diào)整用節(jié)流機構(gòu)上游側(cè)的制冷劑回路的高壓側(cè)壓力控制為規(guī)定的目標值，并且基于表示外界空氣溫度的指標，以外界空氣溫度越高則越提高的方向設定高壓側(cè)壓力的目標值。
[0020]方案4的冷凍裝置，其在上述各方案中，控制機構(gòu)在壓力調(diào)整用節(jié)流機構(gòu)上游側(cè)的制冷劑回路的高壓側(cè)壓力上升到規(guī)定的上限值時，使壓力調(diào)整用節(jié)流機構(gòu)的開度增大。
[0021]方案5的冷凍裝置，其在上述各方案中，輔助節(jié)流機構(gòu)具有第一輔助回路用節(jié)流機構(gòu)，并且輔助回路具有使制冷劑從箱體上部流出并流入第一輔助回路用節(jié)流機構(gòu)的氣體管道，控制機構(gòu)通過第一輔助回路用節(jié)流機構(gòu)來調(diào)整流入主節(jié)流機構(gòu)的制冷劑的壓力。
[0022]方案6的冷凍裝置，其在上述方案中，控制機構(gòu)基于表示外界空氣溫度的指標，以外界空氣溫度越高則越增大的方向設定第一輔助回路用節(jié)流機構(gòu)啟動時的開度。
[0023]方案7的冷凍裝置，其在方案5或方案6中，控制機構(gòu)通過控制第一輔助回路用節(jié)流機構(gòu)的開度，從而將流入主節(jié)流機構(gòu)的制冷劑的壓力控制為規(guī)定的目標值，并且基于表示外界空氣溫度的指標，以外界空氣溫度越高則越提高的方向設定流入主節(jié)流機構(gòu)的制冷劑的壓力的目標值。
[0024]方案8的冷凍裝置，其在方案5至方案7中，控制機構(gòu)在流入主節(jié)流機構(gòu)的制冷劑的壓力上升到規(guī)定的規(guī)定值時，使第一輔助回路用節(jié)流機構(gòu)的開度增大。
[0025]方案9的冷凍裝置，其在上述各方案中，輔助節(jié)流機構(gòu)具有第二輔助回路用節(jié)流機構(gòu)，并且輔助回路具有使制冷劑從箱體下部流出并流入第二輔助回路用節(jié)流機構(gòu)的液體管道，控制機構(gòu)通過控制第二輔助回路用節(jié)流機構(gòu)的開度，調(diào)整流入分離熱交換器的第一流路的液態(tài)制冷劑量，從而將從壓縮機構(gòu)噴出至氣體冷卻器的制冷劑的噴出溫度控制為規(guī)定的目標值。
[0026]方案10的冷凍裝置，其在上述各方案中，控制機構(gòu)基于表示蒸發(fā)器中的制冷劑的蒸發(fā)溫度的指標，以該蒸發(fā)溫度越高則越降低的方向變更制冷劑的噴出溫度的目標值。
[0027]方案11的冷凍裝置，其在上述各方案中，包括:內(nèi)部熱交換器，使流入主節(jié)流機構(gòu)的制冷劑與流出蒸發(fā)器的制冷劑進行熱交換。
[0028]方案12的冷凍裝置，其在上述各方案中，使用二氧化碳來作為制冷劑。
[0029]發(fā)明的效果
[0030]根據(jù)本發(fā)明，冷凍裝置由壓縮機構(gòu)、氣體冷卻器、主節(jié)流機構(gòu)及蒸發(fā)器構(gòu)成制冷劑回路，且高壓側(cè)達到超臨界壓力，其包括:壓力調(diào)整用節(jié)流機構(gòu)，連接于氣體冷卻器下游側(cè)且主節(jié)流機構(gòu)上游側(cè)的制冷劑回路；箱體，連接于該壓力調(diào)整用節(jié)流機構(gòu)下游側(cè)且主節(jié)流機構(gòu)上游側(cè)的制冷劑回路；分離熱交換器，設置在該箱體下游側(cè)且主節(jié)流機構(gòu)上游側(cè)的制冷劑回路；輔助回路，使箱體內(nèi)的制冷劑經(jīng)由輔助節(jié)流機構(gòu)流入分離熱交換器的第一流路后，吸入至壓縮機構(gòu)的中間壓部；以及主回路，使制冷劑從箱體下部流出并流入分離熱交換器的第二流路，與流經(jīng)第一流路的制冷劑進行熱交換后流入主節(jié)流機構(gòu)，因此能夠使在構(gòu)成輔助回路的分離熱交換器的第一流路中流動的制冷劑在輔助節(jié)流機構(gòu)中膨脹，以對在構(gòu)成主回路的分離熱交換器的第二流路中流動的制冷劑進行過冷，從而能夠減小蒸發(fā)器入口的比焓以有效地改善冷凍能力。
[0031]另外，在分離熱交換器的第一流路中流動的制冷劑返回壓縮機構(gòu)的中間壓部，因此被吸入至壓縮機構(gòu)的低壓部的制冷劑量減少，用于從低壓壓縮至中間壓的壓縮機構(gòu)中的壓縮工作量減少。其結(jié)果，壓縮機構(gòu)中的壓縮動力下降而性能系數(shù)提高。
[0032]另外，通過在壓力調(diào)整用節(jié)流機構(gòu)中膨脹而液化的制冷劑的一部分在箱體內(nèi)蒸發(fā)，成為溫度下降的氣態(tài)制冷劑，剩余的成為液態(tài)制冷劑而暫時存儲在箱體內(nèi)下部。然后，該箱體內(nèi)下部的液態(tài)制冷劑經(jīng)過構(gòu)成主回路的分離熱交換器的第二流路流入主節(jié)流機構(gòu)，因此能夠在滿液狀態(tài)下使制冷劑流入主節(jié)流機構(gòu)，尤其能夠?qū)崿F(xiàn)蒸發(fā)器中的蒸發(fā)溫度高的冷藏條件下的冷凍能力的提高。
[0033]另外，還具有利用箱體來吸收制冷劑回路內(nèi)的循環(huán)制冷劑量的變動的效果，因此制冷劑填充量的誤差也被吸收。
[0034]尤其，通過控制機構(gòu)來控制壓力調(diào)整用節(jié)流機構(gòu)，通過該壓力調(diào)整用節(jié)流機構(gòu)來調(diào)整該壓力調(diào)整用節(jié)流機構(gòu)上游側(cè)的制冷劑回路的高壓側(cè)壓力，因此能夠?qū)膲嚎s機構(gòu)噴出制冷劑的高壓側(cè)壓力變高而壓縮機構(gòu)的運轉(zhuǎn)效率下降、或者對壓縮機構(gòu)造成損傷的問題避免于未然。
[0035]此時，如方案2的發(fā)明那樣，控制機構(gòu)基于表示外界空氣溫度的指標，以外界空氣溫度越高則越增大的方向設定壓力調(diào)整用節(jié)流機構(gòu)啟動時的開度，由此，能夠抑制在外界空氣溫度高的環(huán)境下啟動時的高壓側(cè)壓力的上升，從而實現(xiàn)壓縮機構(gòu)的保護。
[0036]另外，如方案3的發(fā)明那樣，控制機構(gòu)通過控制壓力調(diào)整用節(jié)流機構(gòu)的開度，從而將該壓力調(diào)整用節(jié)流機構(gòu)上游側(cè)的制冷劑回路的高壓側(cè)壓力控制為規(guī)定的目標值，并且基于表示外界空氣溫度的指標，以外界空氣溫度越高則越提高的方向設定高壓側(cè)壓力的目標值，由此，在外界空氣溫度高的環(huán)境下，壓力調(diào)整用節(jié)流機構(gòu)上游側(cè)的高壓側(cè)壓力在運轉(zhuǎn)中的目標值變高，在外界空氣溫度低的環(huán)境下，目標值變低。
[0037]由此，在因高外界空氣溫度的影響而高壓側(cè)壓力變高的狀況下，該目標值變高，因此能夠防止壓力調(diào)整用節(jié)流機構(gòu)的開度過度變大而箱體內(nèi)壓力變得過高的問題。相反，在因低外界空氣溫度而高壓側(cè)