專利名稱：冷凍裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種冷凍裝置，其具有將壓縮機(jī)、氣體冷卻器、減壓裝置、 蒸發(fā)器等進(jìn)行配管連接的制冷劑回路，使用壓縮機(jī)的輸出側(cè)壓力成為超臨
界壓力的二氧化碳(co2)等自然制冷劑。
背景技術(shù)：
以往，冷凍裝置使用氟隆類制冷劑，但因存在氟隆破壞臭氧層或?qū)е?地球溫室效應(yīng)等問題，故其使用開始受到嚴(yán)格限制，作為替代制冷劑，使
用C02或烴這樣的自然制冷劑的冷凍裝置的開發(fā)正在進(jìn)行。
上述自然制冷劑中，特別是作為下一代制冷劑的具有如下性質(zhì)的制冷 劑正受到期待，即使地球溫室效應(yīng)系數(shù)低，與具有易燃性的烴或具有毒性 的氨不同，因其具有不燃性且無毒，故對(duì)環(huán)境友好且具有較高的安全性。
但是，由于C02的臨界點(diǎn)為31.1°C、 7.38MPa，故在冷凍裝置中，為了 進(jìn)行伴隨蒸發(fā)/冷凝的相變的熱交換而需要非常高的壓力。因此，在冷凍裝
置中被壓縮的C02成為高溫高壓的超臨界狀態(tài)并從壓縮機(jī)中輸出。
在使用具有如上特征的制冷劑的冷凍裝置時(shí)，已知有如下方法是有效 的，即如圖1所示，使用級(jí)聯(lián)(力7^—K)熱交換器(內(nèi)部熱交換器) 進(jìn)行內(nèi)部熱交換的方法(參照專利文獻(xiàn)l)。在圖1中，制冷劑使用co2， 附圖標(biāo)記ll表示二級(jí)壓縮機(jī)，12表示氣體冷卻器，13表示級(jí)聯(lián)熱交換器， 23表示膨脹閥(減壓裝置)，15表示蒸發(fā)器。
利用壓縮機(jī)11吸入的低壓氣體制冷劑利用二級(jí)壓縮機(jī)11壓縮為高溫高 壓而成為超臨界狀態(tài)并被輸出。在超臨界狀態(tài)下輸出的制冷劑在氣體冷卻 器12中被冷卻后，流入到級(jí)聯(lián)熱交換器13的高壓側(cè)回路13 -a中。
流過級(jí)聯(lián)熱交換器13的高壓側(cè)回路13 - a的制冷劑利用膨脹閥23被減 壓，在蒸發(fā)器15中冷卻蒸發(fā)器15及其周圍。流過蒸發(fā)器15的制冷劑成為 低溫低壓，流入到級(jí)聯(lián)熱交換器13的低壓側(cè)回路13 -b中。
在此，通常在級(jí)聯(lián)熱交換器13中，由于高壓側(cè)回路13-a相比低壓側(cè)回路13-b成為高溫，故在兩者間進(jìn)行熱交換。因此，被氣體冷卻器12冷 卻的制冷劑通過流過高壓側(cè)回路13-a而進(jìn)一步被冷卻，故可提高蒸發(fā)器 15中的冷凍能力。
接著，流過級(jí)聯(lián)熱交換器13的低壓側(cè)回路13 - b的制冷劑再次被二級(jí) 壓縮#幾11 p及入而形成制冷劑回^各。
但是，由于從二級(jí)壓縮機(jī)11輸出的制冷劑具有非常高的溫度和壓力， 故當(dāng)氣體冷卻器12或蒸發(fā)器15等的溫度高時(shí)，流過氣體冷卻器12及級(jí)聯(lián) 熱交換器13的高壓側(cè)回路13 - a并進(jìn)行冷卻之后，制冷劑有時(shí)仍為氣體狀 態(tài)。
呈氣體狀態(tài)的制冷劑利用膨脹閥23被減壓而在蒸發(fā)器15中吸收的熱 量，比液體狀態(tài)的制冷劑利用膨脹閥23被減壓而在蒸發(fā)器15中吸收的熱 量小。因此，為了在蒸發(fā)器15中有效地進(jìn)行冷卻，優(yōu)選低溫的液體制冷劑。
專利文獻(xiàn)1:(日本)特開2004 - 270517號(hào)公報(bào)
從壓縮機(jī)輸出的制冷劑成為超臨界狀態(tài)，當(dāng)使用這樣的制冷劑時(shí)，為 了快速進(jìn)行冷卻，必須增加填充在冷凍裝置中的制冷劑的量。但是，當(dāng)冷 凍裝置充分冷卻時(shí)，存在如下問題，即在冷凍裝置內(nèi)產(chǎn)生大量被液化的剩 余制冷劑。
發(fā)明內(nèi)容
第一方面發(fā)明的冷凍裝置將壓縮機(jī)、氣體冷卻器、第一減壓裝置、蒸 發(fā)器進(jìn)行配管連接，作為制冷劑而使用自然制冷劑，該冷凍裝置的特征在 于，在所述氣體冷卻器和所述第一減壓裝置之間具有第二減壓裝置及貯液 器，將所述貯液器與所述壓縮機(jī)的吸入口進(jìn)行配管連接。
第二方面發(fā)明的冷凍裝置將壓縮機(jī)、氣體冷卻器、第一減壓裝置、蒸 發(fā)器進(jìn)行配管連接，作為制冷劑而使用自然制冷劑，該冷凍裝置的特征在 于，在所述氣體冷卻器和所述第一減壓裝置之間具有第二減壓裝置及貯液 器，將所述貯液器與所述壓縮機(jī)的中間壓力部進(jìn)行配管連接。
第三方面發(fā)明的冷凍裝置在第一方面或第二方面發(fā)明的基礎(chǔ)上，其特 征在于，在所述氣體冷卻器和所述第二減壓裝置之間具有內(nèi)部熱交換器， 與將所述蒸發(fā)器的出口和所述壓縮機(jī)的吸入口直接配管連接的配管另外并 列地經(jīng)由開關(guān)閥及所述內(nèi)部熱交換器進(jìn)行配管連接。第四方面發(fā)明的冷凍裝置在第一方面 第三方面發(fā)明中的任一發(fā)明的 基礎(chǔ)上，其特征在于，經(jīng)由開關(guān)閥將所述熱交換器和所述第二減壓裝置的 中間部與所述貯液器和所述第一減壓裝置的中間部進(jìn)行配管連接。
第五方面發(fā)明的冷凍裝置在第一方面 第四方面發(fā)明中的任一發(fā)明的 基礎(chǔ)上，其特征在于，根據(jù)所述壓縮機(jī)的吸入側(cè)壓力控制所述第二減壓裝 置的開閉程度。
第六方面發(fā)明的冷凍裝置在第一方面 第四方面發(fā)明中的任一發(fā)明的 基礎(chǔ)上，其特征在于，根據(jù)所述壓縮機(jī)的輸出側(cè)壓力和吸入側(cè)壓力的壓力 差控制所述第二減壓裝置的開閉程度。
在第一方面發(fā)明的冷凍裝置中，將壓縮機(jī)、氣體冷卻器、第一減壓裝 置、蒸發(fā)器進(jìn)行配管連接，作為制冷劑而使用自然制冷劑，在所述氣體冷 卻器和所述第一減壓裝置之間具有第二減壓裝置及貯液器，將所述貯液器 與所述壓縮機(jī)的吸入口進(jìn)行配管連接，由此，可以利用所述第二減壓裝置 使在所述氣體冷卻器中被冷卻的制冷劑減壓膨脹而進(jìn)一步被冷卻，并在所 述貯液器中貯留液化的制冷劑，故可以將液體制冷劑供給到所述蒸發(fā)器中。 并且，由于可以^v所述壓縮^L的吸入口有效吸入所述貯液器內(nèi)的氣體制冷 劑，故可以利用所述第二減壓裝置提高減壓效果。因此，在將液體制冷劑 有效l&留于所述貯液器中且使用自然制冷劑的冷凍裝置中，可以得到高冷 凍能力。
另外，在第二方面發(fā)明的冷凍裝置中，將壓縮機(jī)、氣體冷卻器、第一 減壓裝置、蒸發(fā)器進(jìn)行配管連接，作為制冷劑而使用自然制冷劑，在所述 氣體冷卻器和所述第一減壓裝置之間具有第二減壓裝置及貯液器，將所述
貯液器與所述壓縮機(jī)的中間壓力部進(jìn)行配管連接，由此，可以利用所述第 二減壓裝置使在所述氣體冷卻器中被冷卻的制冷劑減壓膨脹而進(jìn)一步被冷 卻，并在所述Hi液器中貯留液化的制冷劑，故可以將液體制冷劑供給到所
器內(nèi)的氣體制冷劑，故可以利用所述第二減壓裝置提高減壓效果。因此， 在將液體制冷劑有效貯留于所述貯液器中且使用自然制冷劑的冷凍裝置 中，可以得到高冷凍能力。
另外，在第三方面發(fā)明的冷凍裝置中，在所述氣體冷卻器和所述第二 減壓裝置之間具有內(nèi)部熱交換器，與將所述蒸發(fā)器的出口和所述壓縮機(jī)的吸入口直接配管連接的配管另外并列地經(jīng)由開關(guān)閥及所述內(nèi)部熱交換器進(jìn) 行配管連接，由此，當(dāng)冷凍裝置的冷凍能力足夠時(shí)，可以利用從蒸發(fā)器輸
通過充分確保蒸發(fā)器的冷凍能力，由此，在所述內(nèi)部熱交換器中，可以增 大高溫制冷劑和低溫制冷劑的溫度差，故可以改善熱交換效率。
另外，在第四方面發(fā)明的冷凍裝置中，經(jīng)由開關(guān)閥將所述熱交換器和 所述第二減壓裝置的中間部與所述貯液器和所述第一減壓裝置的中間部進(jìn) 行配管連接，由此，可以將制冷劑不經(jīng)由所述第二減壓裝置及所述貯液器 而供給到第一減壓裝置中。由此，當(dāng)利用所述氣體冷卻器及所述內(nèi)部熱交 換器進(jìn)行的冷凝足夠時(shí)，不進(jìn)行所述第二減壓裝置及所述貯液器中的制冷 劑的膨脹，通過將冷凝的制冷劑直接送入蒸發(fā)器中，可改善冷凍裝置的冷 凍效率。
另外，在第五方面發(fā)明的冷凍裝置中，根據(jù)所述壓縮機(jī)的吸入側(cè)壓力 控制所述第二減壓裝置的開閉程度，由此，可以控制向所述貯液器流入的 制冷劑貝i留量及向所述壓縮機(jī)流入的流量，故可以防止當(dāng)制冷劑偏向所述 壓縮機(jī)的高壓側(cè)時(shí)導(dǎo)致壓力上升。
另外，在第六方面發(fā)明的冷凍裝置中，根據(jù)所述壓縮機(jī)的輸出側(cè)壓力 和吸入側(cè)壓力的壓力差控制所述第二減壓裝置的開閉程度，由此，可以控 制向所述貯液器流入的制冷劑貯留量及向所述壓縮機(jī)流入的流量，故可以 防止當(dāng)制冷劑偏向所述壓縮機(jī)的高壓側(cè)時(shí)導(dǎo)致壓力上升。由于控制所述第 二減壓裝置以使所述壓縮機(jī)前后的壓力差一定，故所述第一膨脹閥前后的 壓力差也大致一定，可以使所述第一減壓裝置的動(dòng)作穩(wěn)定，從而可以謀求 冷凍裝置的冷凍能力的穩(wěn)定性。
圖l是現(xiàn)有過渡(遷)臨界冷凍裝置中的制冷劑回路；
圖2是本發(fā)明的過渡臨界冷凍裝置中的一實(shí)施例的制冷劑回路；
圖3是冷凍能力不足時(shí)本發(fā)明的一實(shí)施例的制冷劑回路；
圖4是冷凍能力充分時(shí)本發(fā)明的一實(shí)施例的制冷劑回路；
圖5是冷凍能力過剩時(shí)本發(fā)明的一實(shí)施例的制冷劑回路；
圖6是使用三通閥的本發(fā)明的過渡臨界冷凍裝置的一實(shí)施例的制冷劑回路；
圖7是本發(fā)明的過渡臨界冷凍裝置的其他實(shí)施例的制冷劑回路； 圖8是冷凍能力不足時(shí)本發(fā)明的其他實(shí)施例的制冷劑回路； 圖9是冷凍能力充分時(shí)本發(fā)明的其他實(shí)施例的制冷劑回路； 圖10是冷凍能力過剩時(shí)本發(fā)明的其他實(shí)施例的制冷劑回路； 圖11是使用三通閥的本發(fā)明的過渡臨界冷凍裝置的其他實(shí)施例的制冷 劑回路。
具體實(shí)施例方式
下面，基于附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。 實(shí)施例一
(1)適用本發(fā)明的冷凍裝置
圖2是適用本發(fā)明的一實(shí)施例的冷凍裝置的制冷劑回路1。圖中，附圖 標(biāo)記11表示壓縮機(jī)，12表示氣體冷卻器，13表示級(jí)聯(lián)熱交換器(內(nèi)部熱 交換器)，14表示貯液器，15表示蒸發(fā)器，21表示第二膨脹閥(減壓裝置)， 22、 24、 25及26表示電磁閥(開關(guān)閥)，23表示第一膨脹閥。
另外，壓縮才幾11是單級(jí)或二級(jí)以上的多級(jí)壓縮才幾。由于在該壓縮才幾ll 的低壓側(cè)，制冷劑處于亞臨界狀態(tài)，輸出的制冷劑成為超臨界狀態(tài)，故冷 凍裝置整體成為過渡臨界狀態(tài)。作為具有上述性質(zhì)的一種制冷劑，在本實(shí) 施例中使用二氧化碳。
從壓縮機(jī)11輸出的超臨界狀態(tài)的制冷劑流入到氣體冷卻器12中，利用 送風(fēng)風(fēng)扇12-a進(jìn)行空氣冷卻。
流出氣體冷卻器12的制冷劑流過級(jí)聯(lián)熱交換器13的高壓側(cè)回路13-a, 當(dāng)電磁閥22關(guān)閉時(shí)，到達(dá)膨脹閥21。利用膨脹閥21被減壓，由此，制冷 劑膨脹/冷卻。因冷卻而液化的制冷劑貯留在貯液器14中，當(dāng)電磁閥26打 開時(shí)，氣化的制冷劑通過旁通回鴻4皮吸入到壓縮才幾11的吸入口 。
貯留在貯液器14中的液體制冷劑利用膨脹閥23被減壓，流入到蒸發(fā) 器15中并膨脹。因此，本冷凍裝置利用二級(jí)膨脹而提高冷凍能力，該二級(jí) 膨脹為利用膨脹閥21的膨脹和利用膨脹閥23的膨脹。
另一方面，當(dāng)打開電磁閥22時(shí)，流出級(jí)聯(lián)熱交換器13的高壓側(cè)回路 13-a的制冷劑經(jīng)由電》茲閥22到達(dá)膨脹闊23，利用膨脹閥23被減壓并流入到蒸發(fā)器15中。
流入到蒸發(fā)器15中的制冷劑因蒸發(fā)而吸熱，從而冷卻利用送風(fēng)風(fēng)扇15 -a循環(huán)的外部氣體。當(dāng)關(guān)閉電磁閥24而打開電磁閥25時(shí)，流出蒸發(fā)器15 的低溫低壓的制冷劑從壓縮機(jī)11的低壓側(cè)被吸入。
另一方面，當(dāng)打開電i茲閥24而關(guān)閉電,茲閥25時(shí)，流出蒸發(fā)器15的低 溫低壓的制冷劑經(jīng)由級(jí)聯(lián)熱交換器13的低壓側(cè)回路13 - b,從壓縮機(jī)11的 4氐壓側(cè)^皮吸入。
(2) 當(dāng)冷凍裝置的冷凍能力不足時(shí)
當(dāng)冷凍裝置的冷凍能力不足時(shí)，制冷劑回路1采用圖3所示的結(jié)構(gòu)， 關(guān)閉電f茲閥22及24,打開電i茲閥25及26。從壓縮機(jī)ll輸出的、被氣體冷 卻器12冷卻的制冷劑經(jīng)由級(jí)聯(lián)熱交換器13的高壓側(cè)回路13 -a到達(dá)膨脹閥 21。
當(dāng)冷凍能力不足時(shí)，因從壓縮機(jī)11輸出的制冷劑成為非常高的溫度， 故當(dāng)利用氣體冷卻器12進(jìn)行的冷卻不充分時(shí)，流出氣體冷卻器12的制冷 劑可認(rèn)為成為超臨界狀態(tài)或過渡臨界狀態(tài)。
對(duì)超臨界狀態(tài)的制冷劑而言，由于在蒸發(fā)器15中難以充分冷卻，所以 利用膨脹閥21對(duì)該制冷劑進(jìn)行減壓而將其冷卻，使貯液器內(nèi)部成為液體和 氣體混合的狀態(tài)。因此，在貯液器14下部貯留液體制冷劑，在其上部貯留 氣體制冷劑。
但是，當(dāng)氣體制冷劑充滿貯液器14內(nèi)而使貯液器14的內(nèi)部壓力上升 時(shí)，由于制冷劑的蒸發(fā)被限制，故利用膨脹閥21的減壓的冷卻效果降低。
在本發(fā)明中，經(jīng)由電石茲閥26連接貯液器14的上部和壓縮才幾11的吸入 口 ，由此，充滿貯液器14的氣體制冷劑#1壓縮才幾11吸入，貯液器14的內(nèi) 部壓力被減壓。因此，在貯液器14中，制冷劑可以充分膨脹，故可以有效
冷卻制冷劑并使其液化。
另外，由于制冷劑>^人蒸發(fā)器15直接流入壓縮才幾11的#<壓部，并且壓縮 機(jī)11從])3i液器14直接將其吸入，故制冷劑的循環(huán)量增加，可進(jìn)一步提高 冷凍能力。
(3) 冷凍裝置的冷凍能力充分時(shí)
當(dāng)冷凍裝置的冷凍能力充分時(shí)，制冷劑回路1采用圖4所示的結(jié)構(gòu)， 打開電磁閥22及24,關(guān)閉膨脹閥21及電磁閥25、 26。從壓縮機(jī)11輸出并被氣體冷卻器12冷卻的制冷劑經(jīng)由級(jí)聯(lián)熱交換器13的高壓側(cè)回路13-a 到達(dá)膨脹閥23。
當(dāng)冷凍能力充分時(shí)，在氣體冷卻器12中被冷卻而液化的制冷劑流入到 級(jí)聯(lián)熱交換器13的高壓側(cè)回路13-a中。另夕卜，在冷凍能力充分的狀態(tài)下， 由于從蒸發(fā)器15流出的制冷劑成為低溫低壓，故在級(jí)聯(lián)熱交換器13中， 高壓側(cè)回3各13 - a的制冷劑利用j氐壓側(cè)回路13 - b的制冷劑^皮過冷卻。
過冷卻后的制冷劑經(jīng)由電/f茲閥22在膨脹閥23中^皮減壓并流入到蒸發(fā) 器15中。在蒸發(fā)器15中，液體制冷劑邊蒸發(fā)邊吸熱，從而冷卻利用送風(fēng) 風(fēng)扇15-a循環(huán)的外部氣體。
成為低溫低壓的氣體制冷劑經(jīng)由電磁閥24流入到級(jí)聯(lián)熱交換器13的 低壓側(cè)回路13 - b中，對(duì)在高壓側(cè)回路13 - a中流動(dòng)的制冷劑進(jìn)行冷卻。流 出低壓側(cè)回路13 - b的制冷劑被吸入壓縮機(jī)11的低壓側(cè)，由此構(gòu)成冷凍裝 置。
(4)冷凍裝置的冷凍能力過剩時(shí)
當(dāng)冷凍裝置的冷凍能力充分且在壓縮機(jī)的高壓側(cè)制冷劑過剩時(shí)，制冷 劑回^各1采用圖5所示的結(jié)構(gòu)，打開電》茲閥22、 24及26，關(guān)閉電》茲閥25。
高壓側(cè)回if各13 - a到達(dá)膨爿長(zhǎng)閥23。
當(dāng)冷凍能力充分時(shí)，由于膨脹閥23大致關(guān)閉，故壓縮機(jī)11的低壓側(cè)壓 力逐漸減小。當(dāng)該狀態(tài)持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間時(shí)，導(dǎo)致制冷劑偏向壓縮機(jī)ll的高壓 側(cè)，故壓縮機(jī)11的高壓側(cè)壓力上升。
在本實(shí)施例中，作為制冷劑而使用的二氧化碳在過渡臨界狀態(tài)下具有 非常高的壓力，故在壓縮機(jī)ll的高壓側(cè)壓力上升這種情況有損冷凍裝置的 安全性，并且，因構(gòu)成冷凍裝置的要素的耐久壓力上升而使重量增加。
另外，當(dāng)壓縮機(jī)11的高壓側(cè)壓力和低壓側(cè)壓力的壓力差增大時(shí)，由于 膨脹閥23前后的壓力差也增大，故膨脹閥23有可能進(jìn)行誤動(dòng)作。由此， 冷凍裝置整體的動(dòng)作變得不穩(wěn)定。
在此，打開膨脹閥21并在Hi液器14中貯留液化的液體制冷劑，將氣 體、液體旁通到壓縮機(jī)ll中。由此，將偏向壓縮機(jī)ll高壓側(cè)的制冷劑貯留 到貯液器14中及排出到壓縮機(jī)11中，從而可以降低壓縮機(jī)11的高壓側(cè)壓 力。此時(shí)，通過控制膨脹閥21的閥開度以使壓縮機(jī)11的高壓側(cè)壓力成為規(guī)
定值以下，從而可以提高冷凍裝置的安全性。
另外，在每次控制膨脹閥23的閥開度時(shí)，雖然都是基于壓縮機(jī)11的高 壓側(cè)壓力和低壓側(cè)壓力，但也可根據(jù)利用高壓側(cè)溫度和低壓側(cè)溫度進(jìn)行的 控制來謀求冷凍裝置的穩(wěn)定性。
另外，在本實(shí)施例中，利用電磁閥進(jìn)行制冷劑回路控制，但并不限于 此。例如，如圖6所示，也可4吏用三通閥30構(gòu)成制冷劑回路。
實(shí)施例二
接著，基于圖7~圖11詳述本發(fā)明的其他實(shí)施例。 (5)適用本發(fā)明的冷凍裝置
圖7是適用本發(fā)明的其他實(shí)施例的冷凍裝置的制冷劑回路1。圖中，附 圖標(biāo)記11表示壓縮機(jī)，12表示氣體冷卻器，13表示級(jí)聯(lián)熱交換器(內(nèi)部 熱交換器)，14表示貯液器，15表示蒸發(fā)器，21表示第二膨脹閥(減壓裝 置)，22、 24、 25及26表示電磁閥(開關(guān)閥)，23表示第一膨脹閥。
壓縮機(jī)11是不僅從低壓部，也能從中間壓力部吸入制冷劑的二級(jí)以上 的多級(jí)壓縮機(jī)。由于在該壓縮機(jī)11的低壓側(cè)，制冷劑處于亞臨界狀態(tài)，輸 出的制冷劑成為超臨界狀態(tài)，故冷凍裝置整體成為過渡臨界狀態(tài)。作為具 有上述性質(zhì)的一種制冷劑，在本實(shí)施例中使用二氧化碳。
從壓縮機(jī)11輸出的超臨界狀態(tài)的制冷劑流入到氣體冷卻器12中，利用 送風(fēng)風(fēng)扇12-a進(jìn)行空氣冷卻。
流出氣體冷卻器12的制冷劑流過級(jí)聯(lián)熱交換器13的高壓側(cè)回路13-a， 當(dāng)電磁閥22關(guān)閉時(shí)，到達(dá)膨脹閥21。利用膨脹閥21被減壓，由此，制冷 劑膨脹、冷卻。因冷卻而液化的制冷劑貯留在貯液器14中，當(dāng)電磁閥26 打開時(shí)，氣化的制冷劑通過旁通回路被吸入到壓縮機(jī)11的中間壓力部。
貯留在5&液器14中的液體制冷劑利用膨脹閥23 #1減壓，流入到蒸發(fā) 器15中并膨脹。因此，本冷凍裝置利用二級(jí)膨脹而提高冷凍能力，該二級(jí) 膨脹為利用膨脹閥21的膨脹和利用膨脹閥23的膨脹。
另一方面，當(dāng)打開電^茲閥22時(shí)，流出級(jí)聯(lián)熱交換器13的高壓側(cè)回^各 13-a的制冷劑經(jīng)由電磁閥22到達(dá)膨脹閥23,利用膨脹閥23被減壓并流入 到蒸發(fā)器15中。
流入到蒸發(fā)器15中的制冷劑因蒸發(fā)而吸熱，從而冷卻利用送風(fēng)風(fēng)扇15-a循環(huán)的外部氣體。當(dāng)關(guān)閉電磁閥24而打開電磁閥25時(shí)，流出蒸發(fā)器15 的低溫低壓的制冷劑從壓縮機(jī)11的低壓側(cè)被吸入。
另一方面，當(dāng)打開電;茲閥24而關(guān)閉電》茲閥25時(shí)，流出蒸發(fā)器15的低 溫低壓的制冷劑經(jīng)由級(jí)聯(lián)熱交換器13的低壓側(cè)回路13 -b，從壓縮機(jī)11的 低壓側(cè)被吸入。
(6) 當(dāng)冷凍裝置的冷凍能力不足時(shí)
當(dāng)冷凍裝置的冷凍能力不足時(shí)，制冷劑回路1采用圖8所示的結(jié)構(gòu)， 關(guān)閉電磁閥22及24，打開電磁閥25及26。從壓縮機(jī)11輸出的、被氣體冷 卻器12冷卻的制冷劑經(jīng)由級(jí)聯(lián)熱交換器13的高壓側(cè)回路13 - a到達(dá)膨脹閥 21。
當(dāng)冷凍能力不足時(shí)，因從壓縮機(jī)11輸出的制冷劑成為非常高的溫度， 故當(dāng)利用氣體冷卻器12進(jìn)行的冷卻不充分時(shí)，流出氣體冷卻器12的制冷 劑可認(rèn)為成為超臨界狀態(tài)或過渡臨界狀態(tài)。
對(duì)超臨界狀態(tài)的制冷劑而言，由于在蒸發(fā)器15中難以充分冷卻，所以 利用膨脹閥21對(duì)該制冷劑進(jìn)行減壓而將其冷卻，使貯液器內(nèi)部成為液體和 氣體混合的狀態(tài)。因此，在貯液器14下部貯留液體制冷劑，在其上部貯留 氣體制冷劑。
但是，當(dāng)氣體制冷劑充滿貯液器14而使貯液器14的內(nèi)部壓力上升時(shí)， 由于制冷劑的蒸發(fā)被限制，故利用膨脹閥21的減壓的冷卻效果降低。
在本發(fā)明中，經(jīng)由電^茲閥26連接貯液器14的上部和壓縮才幾11的中間 壓力部，由此，充滿貯液器14的氣體制冷劑#1壓縮才幾11的中間壓力部吸 入，貝i液器14的內(nèi)部壓力被減壓。因此，在貯液器14中，制冷劑可以充 分膨脹，故可以有效冷卻制冷劑并使其液化。
另外，由于制冷劑從蒸發(fā)器15直接流入壓縮機(jī)11的低壓部，并且壓縮 機(jī)11的中間壓力部從貝i液器14直接將其吸入，故制冷劑的循環(huán)量增加， 可進(jìn)一步提高冷凍能力。
(7) 冷凍裝置的冷凍能力充分時(shí)
當(dāng)冷凍裝置的冷凍能力充分時(shí)，制冷劑回路1采用圖9所示的結(jié)構(gòu)， 打開電磁閥22及24，關(guān)閉膨脹閥21及電磁閥25、 26。從壓縮機(jī)11輸出并 被氣體冷卻器12冷卻的制冷劑經(jīng)由級(jí)聯(lián)熱交換器13的高壓側(cè)回路13 - a 到達(dá)膨脹閥23。當(dāng)冷凍能力充分時(shí)，在氣體冷卻器12中被冷卻而液化的制冷劑流入到
級(jí)聯(lián)熱交換器13的高壓側(cè)回路13-a中。另外，在冷凍能力充分的狀態(tài)下， 由于從蒸發(fā)器15流出的制冷劑成為低溫低壓，故在級(jí)聯(lián)熱交換器13中， 高壓側(cè)回3各13 - a的制冷劑利用^f氐壓側(cè)回路13 - b的制冷劑纟皮過冷卻。
過冷卻后的制冷劑經(jīng)由電;茲閥22在膨脹閥23中被減壓并流入到蒸發(fā) 器15中。在蒸發(fā)器15中，液體制冷劑邊蒸發(fā)邊吸熱，從而冷卻利用送風(fēng) 風(fēng)扇15-a循環(huán)的外部氣體。
成為低溫低壓的氣體制冷劑經(jīng)由電磁閥24流入到級(jí)聯(lián)熱交換器13的 低壓側(cè)回路13 - b中，對(duì)在高壓側(cè)回路13 - a中流動(dòng)的制冷劑進(jìn)行冷卻。流 出低壓側(cè)回路13 - b的制冷劑被吸入壓縮機(jī)11的低壓側(cè)，由此構(gòu)成冷凍裝 置。
(8)冷凍裝置的冷凍能力過剩時(shí)
當(dāng)冷凍裝置的冷凍能力充分且在壓縮機(jī)的高壓側(cè)制冷劑過剩時(shí)，制冷 劑回路l采用圖IO所示的結(jié)構(gòu)，打開電石茲閥22、 24及26，關(guān)閉電^茲閥25。 從壓縮機(jī)11輸出并被氣體冷卻器12冷卻的制冷劑經(jīng)由級(jí)聯(lián)熱交換器13的 高壓側(cè)回路13 -a到達(dá)膨脹閥23。
當(dāng)冷凍能力充分時(shí)，由于膨脹閥23大致關(guān)閉，故壓縮機(jī)11的低壓側(cè)壓 力逐漸減小。當(dāng)該狀態(tài)持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間時(shí)，導(dǎo)致制冷劑偏向壓縮機(jī)11的高壓 側(cè)，故壓縮機(jī)11的高壓側(cè)壓力上升。
在本實(shí)施例中，作為制冷劑而使用的二氧化碳在過渡臨界狀態(tài)下具有 非常高的壓力，故在壓縮機(jī)ll的高壓側(cè)壓力上升這種情況有損冷凍裝置的 安全性，并且，因構(gòu)成冷凍裝置的要素的耐久壓力上升而使重量增加。
另外，當(dāng)壓縮機(jī)11的高壓側(cè)壓力和低壓側(cè)壓力的壓力差增大時(shí)，由于 膨脹閥23前后的壓力差也增大，故膨脹閥23有可能進(jìn)行誤動(dòng)作。由此， 冷凍裝置整體的動(dòng)作也變得不穩(wěn)定。
在此，打開膨脹閥21并在貯液器14中貯留液化的液體制冷劑，將氣 體、液體旁通到壓縮4幾11的中間壓力部。由此，將偏向壓縮才幾ll高壓側(cè)的 制冷劑貯留到貝i液器14中及排出到壓縮機(jī)11的中間壓力部，從而可以降 低壓縮機(jī)11的高壓側(cè)壓力。
此時(shí)，通過控制膨脹閥21的閥開度以使壓縮機(jī)11的高壓側(cè)壓力成為規(guī) 定值以下，從而可以提高冷凍裝置的安全性。另夕卜，在每次控制膨脹閥23的閥開度時(shí)，雖然都是基于壓縮機(jī)ll的高 壓側(cè)壓力和低壓側(cè)壓力，但也可才艮據(jù)利用高壓側(cè)溫度和〗氐壓側(cè)溫度進(jìn)行的 控制來i某求冷凍裝置的穩(wěn)定性。
另外，在本實(shí)施例中，利用電磁閥進(jìn)行制冷劑回路控制，但并不限于 此。例如，如圖11所示，也可使用三通閥30構(gòu)成制冷劑回路。
1權(quán)利要求
1.一種冷凍裝置，其將壓縮機(jī)、氣體冷卻器、第一減壓裝置、蒸發(fā)器進(jìn)行配管連接，作為制冷劑而使用自然制冷劑，該冷凍裝置的特征在于，在所述氣體冷卻器和所述第一減壓裝置之間具有第二減壓裝置及貯液器，將所述貯液器與所述壓縮機(jī)的吸入口進(jìn)行配管連接。
2. —種冷凍裝置，其將壓縮機(jī)、氣體冷卻器、第一減壓裝置、蒸發(fā)器 進(jìn)行配管連接，作為制冷劑而使用自然制冷劑，該冷凍裝置的特征在于，在所述氣體冷卻器和所述第一減壓裝置之間具有第二減壓裝置及貯液 器，將所述貯液器與所述壓縮機(jī)的中間壓力部進(jìn)行配管連接。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的冷凍裝置，其特征在于，在所述氣體冷卻 器和所述第二減壓裝置之間具有內(nèi)部熱交換器，與將所述蒸發(fā)器的出口和 所述壓縮機(jī)的吸入口直接配管連接的配管另外并列地經(jīng)由開關(guān)閥及所述內(nèi) 部熱交換器進(jìn)行配管連接。
4. 如權(quán)利要求1 ~3中任一項(xiàng)所述的冷凍裝置，其特征在于，經(jīng)由開關(guān) 閥將所述熱交換器和所述第二減壓裝置的中間部與所述貯液器和所述第一 減壓裝置的中間部進(jìn)行配管連接。
5. 如權(quán)利要求1 ~4中任一項(xiàng)所述的冷凍裝置，其特征在于，根據(jù)所述 壓縮機(jī)的吸入側(cè)壓力控制所述第二減壓裝置的開閉程度。
6. 如權(quán)利要求1 ~4中任一項(xiàng)所述的冷凍裝置，其特征在于，根據(jù)所述 壓縮機(jī)的輸出側(cè)壓力和吸入側(cè)壓力的壓力差控制所述第二減壓裝置的開閉 程度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種冷凍裝置。使用從壓縮機(jī)輸出的制冷劑成為超臨界狀態(tài)的制冷劑的冷凍裝置，由于冷凍能力不足，故存在如下問題，即為了快速冷卻，必須增加制冷劑的填充量。另一方面，當(dāng)冷凍裝置充分冷卻時(shí)，存在在制冷劑回路內(nèi)產(chǎn)生大量剩余制冷劑的問題。在本發(fā)明中，在將壓縮機(jī)、氣體冷卻器、第一減壓裝置、蒸發(fā)器依次環(huán)狀配管連接的制冷劑回路中，在氣體冷卻器和第一減壓裝置之間具有第二減壓裝置及貯液器，將貯液器與壓縮機(jī)的吸入口配管連接。另外，根據(jù)壓縮機(jī)的輸出側(cè)壓力和吸入側(cè)壓力的壓力差控制所述第二減壓裝置的開閉程度，當(dāng)冷凍能力不足時(shí)，增加制冷劑循環(huán)量，當(dāng)冷凍能力過剩時(shí)，通過將剩余制冷劑貯留到貯液器中，可調(diào)整制冷劑循環(huán)量。
文檔編號(hào)F25B43/00GK101410678SQ20078001160
公開日2009年4月15日 申請(qǐng)日期2007年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月29日
發(fā)明者三原一彥 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社