CN101512247B - 制冷装置 - Google Patents

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Abstract

一种制冷剂装置，在设置有两级膨胀机构的制冷剂回路中，可使流过第一膨胀机构后的制冷剂具有足够的过冷度，并可使被压缩机吸入的制冷剂的过热度保持适当的值。本发明的制冷装置(1)包括：压缩机构(11)、散热器(14)、第一膨胀机构(16)、第二膨胀机构(20)、蒸发器(31)、第一内部热交换器(15)、分岔配管(4)、第三膨胀机构(19)、以及第二内部热交换器(18)。第一内部热交换器使从散热器的出口侧朝第一膨胀机构的流入侧流动的制冷剂与从蒸发器的出口侧朝压缩机构的制冷剂吸入侧流动的制冷剂彼此进行热交换。分岔配管从将散热器的出口侧与第二膨胀机构的制冷剂流入侧连接的第三制冷剂配管分岔、并与第二制冷剂配管合流。第三膨胀机构设置在分岔配管上。第二内部热交换器使从第一膨胀机构流出的制冷剂与从第三膨胀机构流出的制冷剂彼此进行热交换。

Description

制冷装置
技术领域
本发明涉及制冷装置，尤其涉及制冷剂在制冷循环中成为超临界状态的制冷装置。
背景技术
以往，公知有一种制冷装置，其包括将压缩机、对从压缩机排出的制冷剂进行散热的散热器、对从散热器流出的制冷剂进行减压的第一膨胀阀、储藏从第一膨胀阀流出的制冷剂的一部分的受液器、对从受液器流出的制冷剂进行减压的第二膨胀阀、使从第二膨胀阀流出的制冷剂蒸发的蒸发器、以及使在将散热器的出口侧与第一膨胀阀的制冷剂流入侧连接的制冷剂配管内流动的制冷剂与在将蒸发器的出口侧与压缩机的制冷剂吸入侧连接的制冷剂配管内流动的制冷剂彼此进行热交换的内部热交换器依次连接的制冷剂回路(例如参照专利文献1)。
专利文献1：日本专利特开2002-228282号公报(图10)
但是，若只是如上所述地在第一膨胀阀的制冷剂流入侧设置内部热交换器，则不仅很难使流过第一膨胀阀后的制冷剂具有足够的过冷度，而且被压缩机吸入的制冷剂的过热度可能会变得过高。
发明内容
本发明的目的在于，在如上所述的制冷剂装置中，使流过第一膨胀机构后的制冷剂具有足够的过冷度，并使被压缩机吸入的制冷剂的过热度保持适当的值。
解决技术问题所采用的技术方案
第一发明的制冷装置包括：压缩机构、散热器、第一膨胀机构、第二膨胀机构、蒸发器、第一内部热交换器、分岔配管、第三膨胀机构、以及第二内部热交换器。压缩机构对制冷剂进行压缩。散热器与压缩机构的制冷剂排出侧连接。第一膨胀机构与散热器的出口侧连接。第二膨胀机构与第一膨胀机构的制冷剂流出侧连接。蒸发器与第二膨胀机构的制冷剂流出侧连接，并与压缩机构的制冷剂吸入侧连接。第一内部热交换器使在将散热器的出口侧与第一膨胀机构的流入侧连接的第一制冷剂配管内流动的制冷剂、与在将蒸发器的出口侧与压缩机构的制冷剂吸入侧连接的第二制冷剂配管内流动的制冷剂彼此进行热交换。分岔配管从将散热器的出口侧与第二膨胀机构的制冷剂流入侧连接的第三制冷剂配管分岔、并与第二制冷剂配管合流。第三膨胀机构设置在分岔配管上。第二内部热交换器使从第一膨胀机构流出的制冷剂与从第三膨胀机构流出的制冷剂彼此进行热交换。
在该制冷装置中，从将散热器的出口侧与第二膨胀机构的制冷剂流入侧连接的第三制冷剂配管分岔的分岔配管，与将蒸发器的出口侧和压缩机构的制冷剂吸入侧连接的第二制冷剂配管合流，在该分岔配管上设置有第三膨胀机构。因此，在该制冷装置中，可使被压缩机吸入的制冷剂的过热度保持适当的值。另外，在该制冷装置中，在第二内部热交换器中，从第一膨胀机构流出的制冷剂与从第三膨胀机构流出的制冷剂彼此进行热交换。因此，在该制冷装置中，可使流过第一膨胀机构后的制冷剂具有足够的过冷度。
第二发明的制冷装置是在第一发明的制冷装置中，分岔配管从将第一膨胀机构的制冷剂流出侧与第二膨胀机构的制冷剂流入侧连接的第四制冷剂配管分岔，并与第二制冷剂配管合流。
在该制冷装置中，从将第一膨胀机构的制冷剂流出侧与第二膨胀机构的制冷剂流入侧连接的第四制冷剂配管分岔的分岔配管，与将蒸发器的出口侧和压缩机构的制冷剂吸入侧连接的第二制冷剂配管合流，在该分岔配管上设置有第三膨胀机构。因此，在该制冷装置中，可使流过第一膨胀机构后的制冷剂具有更足够的过冷度。
第三发明的制冷装置是在第一发明或第二发明的制冷装置中，分岔配管与第二制冷剂配管合流，以使从第三膨胀机构流出且在第二内部热交换器中进行了热交换的制冷剂与在第二制冷剂配管内流动的、流入第一内部热交换器之前的制冷剂合流。
在该制冷装置中，分岔配管与第二制冷剂配管合流，以使从第三膨胀机构流出且在第二内部热交换器中进行了热交换的制冷剂与在第二制冷剂配管内流动的、流入第一内部热交换器之前的制冷剂合流。因此，在该制冷装置中，可对第一内部热交换器的能力进行调节。
第四发明的制冷装置是在第一发明或第二发明的制冷装置中，分岔配管与第二制冷剂配管合流，以使从第三膨胀机构流出且在第二内部热交换器中进行了热交换的制冷剂与在第二制冷剂配管内流动的、已流过第一内部热交换器的制冷剂合流。
在该制冷装置中，分岔配管与第二制冷剂配管合流，以使从第三膨胀机构流出且在第二内部热交换器中进行了热交换的制冷剂与在第二制冷剂配管内流动的、已流过第一内部热交换器的制冷剂合流。因此，在该制冷装置中，例如在被压缩机构吸入的制冷剂的过热度显著增大时，使因第三膨胀机构的作用而成为潮湿状态的制冷剂与被压缩机构吸入的制冷剂合流，便可使被压缩机构吸入的制冷剂的过热度保持适当的值。
第五发明的制冷装置是在第一发明或第二发明的制冷装置中，分岔配管与连接在第一内部热交换器的入口侧的第二制冷剂配管合流。
在该制冷装置中，分岔配管与连接在第一内部热交换器的入口侧的第二制冷剂配管合流。因此，在该制冷装置中，可对第一内部热交换器的能力进行调节。
第六发明的制冷装置是在第一发明或第二发明的制冷装置中，分岔配管与连接在第一内部热交换器的出口侧的第二制冷剂配管合流。
在该制冷装置中，分岔配管与连接在第一内部热交换器的出口侧的第二制冷剂配管合流。因此，在该制冷装置中，例如在被压缩机构吸入的制冷剂的过热度显著增大时，使因第三膨胀机构的作用而成为潮湿状态的制冷剂与被压缩机构吸入的制冷剂合流，便可使被压缩机构吸入的制冷剂的过热度保持适当的值。
第七发明的制冷装置是在第一发明至第六发明的任一个制冷装置中，还包括第一控制部。第一控制部对第三膨胀机构进行控制，以使从分岔配管与第二制冷剂配管间的合流点朝压缩机构的制冷剂吸入侧流动的制冷剂的过热度落在规定范围内。
在该制冷装置中，第一控制部对第三膨胀机构进行控制，以使从分岔配管与第二制冷剂配管间的合流点朝压缩机构的制冷剂吸入侧流动的制冷剂的过热度落在规定范围内。因此，在该制冷装置中，可使被压缩机构吸入的制冷剂的过热度保持适当的值。
第八发明的制冷装置是在第一发明至第七发明的任一个制冷装置中，还包括受液器和第二控制部。受液器配置在第一膨胀机构的制冷剂流出侧与第二内部热交换器的在第一制冷剂配管内流动的制冷剂的流入口之间。第二控制部进行制冷剂冷却控制，利用第一内部热交换器对在第一制冷剂配管内流动的制冷剂进行冷却，以防止从第一膨胀机构流出的制冷剂的状态成为临界点附近的状态。
在像这样将受液器配置在第一膨胀机构的制冷剂流出侧与第二内部热交换器的在第一制冷剂配管内流动的制冷剂的流入口之间时，若制冷剂因第一膨胀机构的作用而膨胀至饱和线附近的状态，则有时设置环境(例如在夏季出现了过负载时等)会使其制冷剂成为临界点附近的状态。若像这样制冷剂成为临界点附近的状态，则不仅可能会因产生气蚀而给制冷剂回路的构成零件带来不良影响，而且也很难进行受液器的制冷剂的液面控制，可能无法使制冷剂回路内的制冷剂保持适当的量。
但是，在上述制冷装置中，第二控制部进行制冷剂冷却控制，利用第一内部热交换器对在第一制冷剂配管内流动的制冷剂进行冷却，以防止从第一膨胀机构流出的制冷剂的状态成为临界点附近的状态。因此，在该制冷装置中，在制冷剂因第一膨胀机构的作用而膨胀至饱和线附近的状态时，可避免制冷剂成为临界点附近的状态。
第九发明的制冷装置是在第八发明的制冷装置中，在制冷剂冷却控制中，第一膨胀机构和第二膨胀机构受到控制，以防止从第一膨胀机构流出的制冷剂的状态成为临界点附近的状态。
在该制冷装置中，在制冷剂冷却控制中，第一膨胀机构和第二膨胀机构受到控制，以防止从第一膨胀机构流出的制冷剂的状态成为临界点附近的状态。因此，在该制冷装置中，在制冷剂因第一膨胀机构的作用而膨胀至饱和线附近的状态时，可避免制冷剂成为临界点附近的状态。
第十发明的制冷装置是在第八发明或第九发明的制冷装置中，在制冷剂冷却控制中，利用第一内部热交换器对在第一制冷剂配管内流动的制冷剂进行冷却，以使从第一膨胀机构流出的制冷剂的压力成为{临界压力(MPa)-0.3MPa}的压力以下。
在该制冷装置中，在制冷剂冷却控制中，利用第一内部热交换器对在第一制冷剂配管内流动的制冷剂进行冷却，以使从第一膨胀机构流出的制冷剂的压力成为{临界压力(MPa)-0.3MPa}的压力以下。因此，在该制冷装置中，在制冷剂因第一膨胀机构的作用而膨胀至饱和线附近的状态时，可避免制冷剂成为临界点附近的状态。
第十一发明的制冷装置是在第十发明的制冷装置中，还包括温度检测部。温度检测部设置在散热器的出口附近或第一膨胀机构的制冷剂流入口附近。另外，在制冷剂冷却控制中，在由温度检测部检测到的温度为规定温度以上时，利用第一内部热交换器对在第一制冷剂配管内流动的制冷剂进行冷却，以使从第一膨胀机构流出的制冷剂的压力成为{临界压力(MPa)-0.3MPa}的压力以下。
在该制冷装置中，在制冷剂冷却控制中，在由温度检测部检测到的温度为规定温度以上时，利用第一内部热交换器对在第一制冷剂配管内流动的制冷剂进行冷却，以使从第一膨胀机构流出的制冷剂的压力成为{临界压力(MPa)-0.3MPa}的压力以下。因此，在该制冷装置中，在制冷剂因第一膨胀机构的作用而膨胀至饱和线附近的状态、且制冷剂可能会成为临界点附近的状态时，可避免制冷剂成为临界点附近的状态。
第十二发明的制冷装置是在第八发明至第十一发明的任一个制冷装置中，第二控制部具有控制切换装置。控制切换装置在制冷剂冷却控制与通常控制之间进行切换。在此提到的“通常控制”，例如是优先考虑COP的控制等。控制切换装置在制冷剂冷却控制与通常控制之间进行切换。
在该制冷装置中，控制切换装置在制冷剂冷却控制与通常控制之间进行切换。因此，在该制冷装置中，还能执行优先考虑了COP的控制。
发明效果
在第一发明的制冷装置中，可使被压缩机构吸入的制冷剂的过热度保持适当的值，并可使流过第一膨胀机构后的制冷剂具有足够的过冷度。
在第二发明的制冷装置中，可使流过第一膨胀机构后的制冷剂具有更足够的过冷度。
在第三发明的制冷装置中，可对第一内部热交换器的能力进行调节。
在第四发明的制冷装置中，例如在被压缩机构吸入的制冷剂的过热度显著增大时，使因第三膨胀机构的作用而成为潮湿状态的制冷剂与被压缩机构吸入的制冷剂合流，便可使被压缩机构吸入的制冷剂的过热度保持适当的值。
在第五发明的制冷装置中，可对第一内部热交换器的能力进行调节。
在第六发明的制冷装置中，例如在被压缩机构吸入的制冷剂的过热度显著增大时，使因第三膨胀机构的作用而成为潮湿状态的制冷剂与被压缩机构吸入的制冷剂合流，便可使被压缩机构吸入的制冷剂的过热度保持适当的值。
在第七发明的制冷装置中，可使被压缩机构吸入的制冷剂的过热度保持适当的值。
在第八发明的制冷装置中，在制冷剂因第一膨胀机构的作用而膨胀至饱和线附近的状态时，可避免制冷剂成为临界点附近的状态。
在第九发明的制冷装置中，在制冷剂因第一膨胀机构的作用而膨胀至饱和线附近的状态时，可避免制冷剂成为临界点附近的状态。
在第十发明的制冷装置中，在制冷剂因第一膨胀机构的作用而膨胀至饱和线附近的状态时，可避免制冷剂成为临界点附近的状态。
在第十一发明的制冷装置中，在制冷剂因第一膨胀机构的作用而膨胀至饱和线附近的状态、且制冷剂可能会成为临界点附近的状态时，可避免制冷剂成为临界点附近的状态。
在第十二发明的制冷装置中，还能执行优先考虑了COP的控制。
附图说明
图1是本发明实施方式的空调装置的制冷剂回路图。
图2是用于说明由本发明实施方式的空调装置的控制装置来进行的制冷剂冷却控制的图。
图3是变形例(A)的空调装置的制冷剂回路图。
图4是变形例(D)的空调装置(分体式)的制冷剂回路图。
图5是变形例(D)的空调装置(多联式)的制冷剂回路图。
图6是变形例(G)的空调装置的制冷剂回路图。
图7是变形例(I)的空调装置的制冷剂回路图。
图8是变形例(J)的空调装置的制冷剂回路图。
(符号说明)
1、101、201、301、401、501、601空调装置(制冷装置)
4、204、504、604旁通管路(分岔配管)
11压缩机(压缩机构)
14室外热交换器(散热器)
15第一内部热交换器
16第一电动膨胀阀(第一膨胀机构)
17受液器
18第二内部热交换器
19第三电动膨胀阀(第三膨胀机构)
20、33a、33b第二电动膨胀阀(第二膨胀机构)
25第一温度传感器(温度检测部)
27控制装置(第一控制部、第二控制部)
31、31a、31b室内热交换器(蒸发器)
具体实施方式
<空调装置的结构>
图1表示了本发明实施方式的空调装置1的概略制冷剂回路2。
该空调装置1是将二氧化碳作为制冷剂、并能进行制冷运行和供暖运行的空调装置，主要包括：制冷剂回路2；送风风扇23、32；控制装置27；高压压力传感器24；中间压压力传感器26；第一温度传感器25；以及第二温度传感器29等。
制冷剂回路2主要包括：主制冷剂回路3、第一旁通管路4、排气管路5、回油管路6、以及第二旁通管路7。下面详细说明各回路。
(1)主制冷剂回路
在主制冷剂回路3中主要配备有：压缩机11、油分离器12、四通切换阀13、室外热交换器14、第一内部热交换器15、第一电动膨胀阀16、受液器17、第二内部热交换器18、第二电动膨胀阀20、以及室内热交换器31，如图1所示，各装置通过制冷剂配管连接。
(2)旁通管路
如图1所示，第一旁通管路4是从将第二内部热交换器18与第二电动膨胀阀20连接的制冷剂配管(下面称作第十一制冷剂配管)分岔、并与将四通切换阀13与第一内部热交换器15连接的制冷剂配管(下面称作第十二制冷剂配管)合流的管路，该管路通过第二内部热交换器18。另外，在该第一旁通管路4上，在从其与第十一制冷剂配管间的分岔点到第二内部热交换器18之间的部分上配置有第三电动膨胀阀19。
(3)排气管路
排气管路5是从受液器17的上部延伸、并与将第一内部热交换器15与压缩机11的吸入侧连接的制冷剂配管(下面称作第十三制冷剂配管)合流的管路。在该排气管路5上配置有开闭阀51。另外，该开闭阀51例如是电磁阀等，其开闭状态受后述的控制装置27控制。
(4)回油管路
回油管路6是从油分离器12延伸、并与压缩机11的吸入管合流的管路。另外，在该回油管路6上配置有毛细管28。
(5)第二旁通管路
第二旁通管路7是从将油分离器12与四通切换阀13连接的制冷剂配管分岔、并与第十三制冷剂配管中第一内部热交换器15与排气管路5的合流点之间的部分合流的管路。在该第二旁通管路7上配置有开闭阀52。该开闭阀52例如是电磁阀等，其开闭状态受后述的控制装置27控制。另外，该开闭阀用于使流经压缩机吸入侧的制冷剂产生过热、或者在压缩机启动过程中低压侧的压力下降过大时，通过注入高压的气体制冷剂来保护低压侧。
在本实施方式中，空调装置1是分体型的空调装置，也可以说包括：室内单元30、室外单元10、将室内单元30的制冷剂液管等配管与室外单元10的制冷剂液管等配管连接的第一连通配管41、以及将室内单元30的制冷剂气体管等配管与室外单元10的制冷剂气体管等配管连接的第二连通配管42。室外单元10的制冷剂液管等配管与第一连通配管41通过室外单元10的第一截止阀21连接，室外单元10的制冷剂气体管等配管与第二连通配管42通过室外单元10的第二截止阀22连接。在本实施方式中，在室内单元30中主要配置有室内热交换器31和室内风扇32。另一方面，在室外单元10中主要配置有：压缩机11、油分离器12、四通切换阀13、室外热交换器14、第一内部热交换器15、第一电动膨胀阀16、受液器17、第二内部热交换器18、第二电动膨胀阀20、第三电动膨胀阀19、开闭阀51、52、毛细管28、高压压力传感器24、中间压压力传感器26、第一温度传感器25、第二温度传感器29、控制装置27、以及室外风扇23。
(1)室内单元
室内单元30主要具有室内热交换器31和室内风扇32等。
室内热交换器31是用于使空调室内的空气即室内空气与制冷剂彼此进行热交换的热交换器。
室内风扇32是用于将空调室内的空气吸入单元30内、并将通过室内热交换器31与制冷剂进行了热交换后的空气即调节空气再次朝空调室内送出的风扇。
通过采用这种结构，该室内单元30能在制冷运行时使由室内风扇32吸入内部的室内空气与在室内热交换器31中流动的液体制冷剂进行热交换来生成调节空气(冷气)，并在供暖运行时使由室内风扇32吸入内部的室内空气与在室内热交换器31中流动的超临界制冷剂进行热交换来生成调节空气(暖气)。
(2)室外单元
室外单元10主要具有：压缩机11、油分离器12、四通切换阀13、室外热交换器14、室外风扇23、第一内部热交换器15、第一电动膨胀阀16、受液器17、第二内部热交换器18、第二电动膨胀阀20、第三电动膨胀阀19、开闭阀51、52、毛细管28、高压压力传感器24、中间压压力传感器26、第一温度传感器25、第二温度传感器29、以及控制装置27等。
压缩机11是用于将在吸入管中流动的低压的气体制冷剂吸入并压缩成超临界状态、之后将其朝排出管排出的装置。
油分离器12是用于将混入了从压缩机11排出的制冷剂中的冷冻机油分离的装置。
四通切换阀13是对应各运行来切换制冷剂的流动方向的阀，在制冷运行时，能将压缩机11的排出侧与室外热交换器14的高温侧连接，并将压缩机11的吸入侧与室内热交换器31的气体侧通过第一内部热交换器15连接，在供暖运行时，能将压缩机11的排出侧与第二截止阀22连接，并将压缩机11的吸入侧与室外热交换器14的气体侧连接。
室外热交换器14在制冷运行时能将空调室外的空气作为热源使从压缩机11排出的高压的超临界制冷剂冷却，在供暖运行时能使从室内热交换器31返回的液体制冷剂蒸发。
室外风扇23是用于将室外的空气吸入单元10内、并将通过室外热交换器14与制冷剂进行了热交换后的空气排出的风扇。
第一内部热交换器15是通过将连接室外热交换器14的低温侧(或液体侧)和第一电动膨胀阀16的制冷剂配管(下面称作第十四制冷剂配管)与连接压缩机11的吸入侧和四通切换阀13的制冷剂配管(下面称作第十五制冷剂配管)靠近配置而构成的热交换器。在该第一内部热交换器15中，在制冷运行时，在第十四制冷剂配管中流动的高温高压的超临界制冷剂与在第十五制冷剂配管中流动的低温低压的气体制冷剂彼此进行热交换。
第一电动膨胀阀16用于对从室外热交换器14的低温侧流出的超临界制冷剂(制冷运行时)或者经由受液器17流入的液体制冷剂(供暖运行时)进行减压。
受液器17用于储藏根据运行模式和空调负载而剩余的制冷剂。第二内部热交换器18是通过将连接受液器17和第二电动膨胀阀20的制冷剂配管(下面称作第十六制冷剂配管)与第一旁通管路4(第三电动膨胀阀19和第一旁通管路4与第十二制冷剂配管间的合流点之间的部分)靠近地配置而构成的热交换器。在该第二内部热交换器18中，在制冷运行时，在第十六制冷剂配管内流动的饱和状态的制冷剂与在第一旁通管路4内流动的制冷剂彼此进行热交换。
第二电动膨胀阀20用于对从受液器17流入并流过第二内部热交换器18的液体制冷剂(制冷运行时)或者从室内热交换器31的低温侧流出的超临界制冷剂(供暖运行时)进行减压。
第三电动膨胀阀19用于对从受液器17流出并流过第二内部热交换器18的液体制冷剂(制冷运行时)进行减压。
如上所述，开闭阀51、52的开闭状态受控制装置27控制。
毛细管28用于对从油分离器12流出的富含油的制冷剂进行减压，使其蒸发。
高压压力传感器24设置在压缩机11的排出侧。
中间压压力传感器26设置在第一电动膨胀阀16与受液器17之间。
第一温度传感器25设置在室外热交换器14的低温侧(或液体侧)附近。
第二温度传感器29设置在压缩机11的吸入侧。
控制装置27与高压压力传感器24、中间压压力传感器26、第一温度传感器25、第二温度传感器29、第一电动膨胀阀16、第二电动膨胀阀20和第三电动膨胀阀19等进行通信连接，根据从第一温度传感器25送来的温度信息、从高压压力传感器24送来的高压压力信息、从中间压压力传感器26送来的中间压压力信息，对第一电动膨胀阀16和第二电动膨胀阀20的开度进行控制，或者控制第三电动膨胀阀19的开度，以使从第二温度传感器29送来的温度信息落在规定范围内。另外，该控制装置27还具有控制切换功能，在制冷时能根据第一温度传感器25的温度信息和高压压力信息在通常控制与制冷剂冷却控制之间进行切换。在通常控制中，对第一电动膨胀阀16、第二电动膨胀阀20和第三电动膨胀阀19的开度进行控制，以使COP等提高。另一方面，在制冷剂冷却控制中，对第一电动膨胀阀16和第二电动膨胀阀20的开度进行控制，以使从第一电动膨胀阀16流出的制冷剂的状态成为饱和线上的状态且不成为临界点附近的状态，使受液器17内的制冷剂的状态维持饱和状态。此处，利用焓-熵图来详细说明制冷剂冷却控制。在图2中，在二氧化碳的焓-熵图上表示了本实施方式的空调装置1的制冷循环。在图2中，A→B表示压缩过程，B→C1、C2表示第一冷却过程(B→C1是在室外热交换器14中冷却，C1→C2是利用第一内部热交换器15进行冷却)，C1、C2→D1、D2表示第一膨胀过程(利用第一电动膨胀阀16进行减压)，D1、D2→F1、F2表示第二冷却过程(D1→F1和D2→F2是利用第二内部热交换器18进行冷却)，F1、F2→E1、E2表示第二膨胀过程(利用第二电动膨胀阀20进行减压)，E1、E2→A表示蒸发过程。另外，K表示临界点(图2中K点与D1点重叠)。Tm是等温线。此处，观察A→B→C1→D1(K)→F1→E1→A的制冷循环可知，从第一电动膨胀阀16流出的制冷剂成为了临界点附近的状态。不过，在本实施方式的空调装置1中，在压缩机11的排出侧配置有高压压力传感器24，在室外热交换器14的低温侧附近配置有第一温度传感器25，因此，可对从第一电动膨胀阀16流出的制冷剂成为C1点的状态的情况进行检测。因此，在该空调装置1中，一旦检测到从第一电动膨胀阀16流出的制冷剂成为C1点的状态，便对第一电动膨胀阀16和第二电动膨胀阀20的开度进行适当调节，对从第一电动膨胀阀16流出的制冷剂进行冷却，使该制冷剂成为C2点的状态。这样一来，上述制冷循环变更为A→B→C2→D2→F2→E2→A的制冷循环。即，制冷剂被冷却至C2点的状态，因此，可使制冷剂的状态成为饱和线附近的状态且不成为临界点附近的状态。另外，在本实施方式中，控制装置27对第一电动膨胀阀16和第二电动膨胀阀20进行控制，以使中间压压力传感器26显示的压力成为{临界压力(MPa)-0.3(MPa)}的压力以下。此处，{临界压力(MPa)-0.3(MPa)}这一压力如下确定。从发明人进行的试验的结果可以明确，在制冷剂时，第一电动膨胀阀16与第二电动膨胀阀20之间的压力(下面称作中间压力)可控制在目标值±0.1MPa以内的程度范围内。为了防止中间压力成为临界点附近，最好将安全系数设为3，将中间压力的目标值设为临界压力(MPa)-0.3(MPa)。
另外，在本实施方式中，在无需进行制冷剂冷却控制时，自动地进行通常控制。
<空调装置的动作>
参照图1来说明空调装置1的运行动作。如上所述，该空调装置1可进行制冷运行和供暖运行。
(1)制冷运行
在制冷运行时，四通切换阀13成为图1中实线所示的状态，即成为将压缩机11的排出侧与室外热交换器14的高温侧连接、并将压缩机11的吸入侧通过第一内部热交换器15与第二截止阀22连接的状态。此时，第一截止阀21和第二截止阀22成为打开状态。
当在该制冷剂回路2的状态下启动压缩机11时，气体制冷剂被压缩机11吸入而压缩成超临界状态，之后，经由油分离器12和四通切换阀13送往室外热交换器14，在室外热交换器14中被冷却。此时，在油分离器12中，混入制冷剂中的冷冻机油被分离。另外，该被分离的冷冻机油经由回油管路6再次被压缩机11吸入。
接着，该被冷却的超临界制冷剂经由第一内部热交换器15送往第一电动膨胀阀16。此时，该超临界制冷剂被在第一内部热交换器15的第十五制冷剂配管中流动的低温的气体制冷剂冷却。接着，送往第一电动膨胀阀16的超临界制冷剂被减压成饱和状态，之后，经由受液器17和第二内部热交换器18送往第二电动膨胀阀20并送往第三电动膨胀阀19。此时，该朝第二电动膨胀阀20流动的饱和状态的制冷剂被第三电动膨胀阀19减压，并被流入第一旁通管路4的制冷剂冷却。送往第二电动膨胀阀20的饱和状态的制冷剂在被减压成液体制冷剂后，经由第一截止阀21朝室内热交换器31供给，对室内空气进行冷却，并蒸发成气体制冷剂。
接着，该气体制冷剂流过第二截止阀22和四通切换阀13，之后，被第三电动膨胀阀19减压并与流入第一旁通管路4的制冷剂合流，流入第一内部热交换器15。接着，该合流后的制冷剂被在第一内部热交换器15的第十四制冷剂配管中流动的高温高压的超临界制冷剂加热，之后，再次被压缩机11吸入。
像这样，来进行制冷运行。此时，控制装置27如上所述地根据温度信息和高压压力信息，在通常控制与制冷剂冷却控制之间进行适当切换。
(2)供暖运行
在供暖运行时，四通切换阀13成为图1中虚线所示的状态，即成为将压缩机11的排出侧与第二截止阀22连接、并将压缩机11的吸入侧与室外热交换器14的气体侧连接的状态。此时，第一截止阀21和第二截止阀22成为打开状态。
当在该制冷剂回路2的状态下启动压缩机11时，气体制冷剂被压缩机11吸入而压缩成超临界状态，之后，经由油分离器12、四通切换阀13和第二截止阀22而朝室内热交换器31供给。此时，在油分离器12中，混入制冷剂中的冷冻机油被分离。另外，该被分离的冷冻机油经由回油管路6再次被压缩机11吸入。
接着，该超临界制冷剂在室内热交换器31中对室内空气进行加热并被冷却。被冷却后的超临界制冷剂经由第一截止阀21送往第二电动膨胀阀20。此时，由于第三电动膨胀阀19处于关闭状态，因此超临界制冷剂不流入第一旁通管路4。另外，送往第二电动膨胀阀20的超临界制冷剂被减压成饱和状态，之后，经由受液器17送往第一电动膨胀阀16。送往第一电动膨胀阀16的饱和状态的制冷剂被减压而成为液体制冷剂，之后，被送往室外热交换器14，在室外热交换器14中蒸发而成为气体制冷剂。然后，该气体制冷剂经由四通切换阀13，再次被压缩机11吸入。
像这样，来进行供暖运行。
<空调装置的特征>
(1)在本实施方式的空调装置1中，制冷运行时，在第二内部热交换器18中，从第一电动膨胀阀16流出的制冷剂与从第三电动膨胀阀19流出的制冷剂彼此进行热交换。因此，在该空调装置1中，可使流过第一电动膨胀阀16后的制冷剂具有足够的过冷度。
(2)在本实施方式的空调装置1中，从第十一制冷剂配管分岔并与第十二制冷剂配管合流的第一旁通管路4通过第二内部热交换器18。而且，在该第一旁通管路4上，在从其与第十一制冷剂配管间的分岔点到第二内部热交换器18之间的部分上配置有第三电动膨胀阀19。因此，在该空调装置1中，可通过调节第一内部热交换器15的能力使被压缩机11吸入的制冷剂的过热度保持适当的值。
(3)在本实施方式的空调装置1中，第一电动膨胀阀16和第二电动膨胀阀20受到控制，以使从第一电动膨胀阀16流出的制冷剂的状态成为饱和线上的状态，并使此时的制冷剂的压力成为{临界压力(MPa)-0.3(MPa)}的压力以下。因此，在该空调装置1中，在制冷剂因第一电动膨胀阀16的作用而膨胀至饱和线附近的状态时，可避免制冷剂成为临界点附近的状态。
(4)在本实施方式的空调装置1中，控制装置27具有在制冷剂冷却控制与通常控制之间进行切换的功能。因此，在该空调装置1中，还可执行兼顾了COP的控制。
<变形例>
(A)在上述实施方式中，是将本申请的发明应用于对一个室外单元10设置一个室内单元30的分体式空调装置1，但也可将本申请的发明应用于对图3所示的一个室外单元设置多个室内单元的多联式空调装置101。图3中，与上述实施方式的空调装置1的构成零件相同的零件使用了相同的符号。图3中，符号102表示制冷剂回路，符号103表示主制冷剂回路，符号110表示室外单元，符号30a、30b表示室内单元，符号31a、31b表示室内热交换器，符号32a、32b表示室内风扇，符号33a、33b表示第二电动膨胀阀，符号34a、34b表示室内控制装置，符号141、142表示连通配管。这种情况下，控制装置27通过室内控制装置34a、34b对第二电动膨胀阀33a、33b进行控制。另外，在本变形例中，第二电动膨胀阀33a、33b收容在室内单元30a、30b中，但第二电动膨胀阀33a、33b也可收容在室外单元110中。
(B)在上述实施方式的空调装置1中，采用了第十四制冷剂配管与第十五制冷剂配管靠近配置的第一内部热交换器15，但也可采用双重管热交换器作为第一内部热交换器。
(C)在上述实施方式的空调装置1中，采用了将第十六制冷剂配管与第一旁通管路4靠近配置的第二内部热交换器18，但也可采用双重管热交换器作为第二内部热交换器。
(D)在上述实施方式的空调装置1中，第一旁通管路4与第十二制冷剂配管合流，但作为替代，第一旁通管路4也可如图4所示地与将第一内部热交换器15和压缩机11的吸入侧连接的制冷剂配管合流。此时，从蒸发器31流出的制冷剂在流过第一内部热交换器15之后，与从旁通管路204流入的制冷剂合流。因此，在从蒸发器31流出的制冷剂被过度过热时，只要控制第三电动膨胀阀19，使在旁通管路204内流动的制冷剂成为潮湿状态，就可减小制冷剂的过热度，使其成为适当的过热度。
在图4中，对与上述实施方式的空调装置1的构成零件相同的零件标注了相同的符号。新标注的符号201、202、204、210分别表示空调装置、制冷剂回路、旁通管路、室外单元。与变形例(A)一样，也可将该技术应用于多联式空调装置301(参照图5)。在图5中，对与上述实施方式和上述空调装置1、201的构成零件相同的零件标注了相同的符号。
另外，新标注的符号302、310分别表示制冷剂回路、室外单元。
(E)在上述实施方式的空调装置1中，在压缩机11的排出侧设置有高压压力传感器24，但也可拆除高压压力传感器24。这种情况下，当从配置在室外热交换器14的低温侧(或液体侧)的第一温度传感器25得到的温度成为规定温度以上时，可对第一电动膨胀阀16、第二电动膨胀阀20和第三电动膨胀阀19的开度进行控制，以使从第一电动膨胀阀16流出的制冷剂的状态成为饱和线上的状态，并使此时的制冷剂的压力成为{临界压力(MPa)-0.3(MPa)}的压力以下。
(F)在上述实施方式的空调装置1中，第一内部热交换器15、第二内部热交换器18、第一电动膨胀阀16、受液器17、第二电动膨胀阀20等是配置在室外单元10中，但它们的配置没有特别的限定。例如，第二电动膨胀阀20也可配置在室内单元30中。
(G)在上述实施方式的空调装置1中，采用电动膨胀阀来作为制冷剂的减压装置，但作为替代，也可如图6所示地采用膨胀机116等。另外，在这种空调装置401中，如图6所示，在室外机410中需要在膨胀机116的制冷剂流入侧配置桥接电路117。这是因为，膨胀机116具有方向性。
(H)在上述实施方式的空调装置1中，温度传感器25设置在室外热交换器14的低温侧(或液体侧)的口附近，但温度传感器25也可设置在第一电动膨胀阀16的靠近第一内部热交换器的口的附近。
(I)在上述实施方式的空调装置1中，第一旁通管路4从将第二内部热交换器18与第二电动膨胀阀20连接的制冷剂配管分岔，但第一旁通管路也可如图7所示地从将室外热交换器14与第一内部热交换器15连接的制冷剂配管分岔。在图7中，符号501表示本变形例的空调装置，符号510表示本变形例的室外机，符号504表示本变形例的第一旁通管路。
(J)在上述实施方式的空调装置1中，第一旁通管路4从将第二内部热交换器18与第二电动膨胀阀20连接的制冷剂配管分岔，但第一旁通管路也可如图8所示地从将第一内部热交换器15与第一电动膨胀阀16连接的制冷剂配管分岔。在图8中，符号601表示本变形例的空调装置，符号610表示本变形例的室外机，符号604表示本变形例的第一旁通管路。
(K)在上述实施方式的空调装置1中，第一旁通管路4从将第二内部热交换器18与第二电动膨胀阀20连接的制冷剂配管分岔，但第一旁通管路也可从将第一电动膨胀阀16与第二内部热交换器18连接的制冷剂配管分岔(未图示)。这种情况下，分岔点位于受液器17的前后均可。
工业上的可利用性
本发明的制冷装置具有可使流过第一膨胀机构后的制冷剂具有足够的过冷度的特征，特别适用于采用二氧化碳等作为制冷剂的制冷装置。

Claims (10)

1.一种制冷装置(1、101、201、301、401、501、601)，其特征在于，包括：
压缩机构(11)，该压缩机构(11)用于压缩制冷剂；
散热器(14)，该散热器(14)与所述压缩机构的制冷剂排出侧连接；
第一膨胀机构(16)，该第一膨胀机构(16)与所述散热器的出口侧连接；
第二膨胀机构(20、33a、33b)，该第二膨胀机构(20、33a、33b)与所述第一膨胀机构的制冷剂流出侧连接；
蒸发器(31、31a、31b)，该蒸发器(31、31a、31b)与所述第二膨胀机构的制冷剂流出侧连接，并与所述压缩机构的制冷剂吸入侧连接；
第一内部热交换器(15)，该第一内部热交换器(15)使在将所述散热器的出口侧与所述第一膨胀机构的流入侧连接的第一制冷剂配管内流动的制冷剂、与在将所述蒸发器的出口侧与所述压缩机构的制冷剂吸入侧连接的第二制冷剂配管内流动的制冷剂彼此进行热交换；
分岔配管(4、204、504、604)，该分岔配管(4、204、504、604)从将所述散热器的出口侧与所述第二膨胀机构的制冷剂流入侧连接的第三制冷剂配管分岔、并与所述第二制冷剂配管合流；
第三膨胀机构(19)，该第三膨胀机构(19)设置在所述分岔配管上；以及
第二内部热交换器(18)，该第二内部热交换器(18)使从所述第一膨胀机构流出的制冷剂与从所述第三膨胀机构流出的制冷剂彼此进行热交换，以及
受液器(17)，该受液器(17)配置在所述第一膨胀机构的制冷剂流出侧与所述第二内部热交换器的在所述第一制冷剂配管内流动的制冷剂的流入口之间，
所述分岔配管(4、504、604)与所述第二制冷剂配管合流，以使从所述第三膨胀机构流出且在所述第二内部热交换器中进行了热交换的制冷剂与在所述第二制冷剂配管内流动的、流入所述第一内部热交换器之前的制冷剂合流。
2.一种制冷装置(201、301)，其特征在于，包括：
压缩机构(11)，该压缩机构(11)用于压缩制冷剂；
散热器(14)，该散热器(14)与所述压缩机构的制冷剂排出侧连接；
第一膨胀机构(16)，该第一膨胀机构(16)与所述散热器的出口侧连接；
第二膨胀机构(20、33a、33b)，该第二膨胀机构(20、33a、33b)与所述第一膨胀机构的制冷剂流出侧连接；
蒸发器(31、31a、31b)，该蒸发器(31、31a、31b)与所述第二膨胀机构的制冷剂流出侧连接，并与所述压缩机构的制冷剂吸入侧连接；
第一内部热交换器(15)，该第一内部热交换器(15)使在将所述散热器的出口侧与所述第一膨胀机构的流入侧连接的第一制冷剂配管内流动的制冷剂、与在将所述蒸发器的出口侧与所述压缩机构的制冷剂吸入侧连接的第二制冷剂配管内流动的制冷剂彼此进行热交换；
分岔配管(204)，该分岔配管(204)从将所述散热器的出口侧与所述第二膨胀机构的制冷剂流入侧连接的第三制冷剂配管分岔、并与所述第二制冷剂配管合流；
第三膨胀机构(19)，该第三膨胀机构(19)设置在所述分岔配管上；以及
第二内部热交换器(18)，该第二内部热交换器(18)使从所述第一膨胀机构流出的制冷剂与从所述第三膨胀机构流出的制冷剂彼此进行热交换，以及
受液器(17)，该受液器(17)配置在所述第一膨胀机构的制冷剂流出侧与所述第二内部热交换器的在所述第一制冷剂配管内流动的制冷剂的流入口之间，
所述分岔配管(204)与所述第二制冷剂配管合流，以使从所述第三膨胀机构流出且在所述第二内部热交换器中进行了热交换的制冷剂与在所述第二制冷剂配管内流动的、已流过所述第一内部热交换器的制冷剂合流。
3.如权利要求1所述的制冷装置(1、101、401、501、601)，其特征在于，所述分岔配管(4、504、604)与连接在所述第一内部热交换器的入口侧的所述第二制冷剂配管合流。
4.如权利要求2所述的制冷装置(201、301)，其特征在于，所述分岔配管(204)与连接在所述第一内部热交换器的出口侧的所述第二制冷剂配管合流。
5.如权利要求1至4中任一项所述的制冷装置，其特征在于，还包括第一控制部(27)，该第一控制部(27)对第三膨胀机构进行控制，以使从所述分岔配管与所述第二制冷剂配管间的合流点朝所述压缩机构的制冷剂吸入侧流动的制冷剂的过热度落在规定范围内。
6.如权利要求1至4中任一项所述的制冷装置，其特征在于，还包括：
第二控制部(27)，该第二控制部(27)进行制冷剂冷却控制，利用所述第一内部热交换器对在所述第一制冷剂配管内流动的制冷剂进行冷却，以防止从所述第一膨胀机构流出的制冷剂的状态成为临界点附近的状态。
7.如权利要求6所述的制冷装置，其特征在于，在所述制冷剂冷却控制中，所述第一膨胀机构和所述第二膨胀机构受到控制，以防止从所述第一膨胀机构流出的制冷剂的状态成为临界点附近的状态。
8.如权利要求6所述的制冷装置，其特征在于，在所述制冷剂冷却控制中，利用所述第一内部热交换器对在所述第一制冷剂配管内流动的制冷剂进行冷却，以使从所述第一膨胀机构流出的制冷剂的压力成为{临界压力(MPa)-0.3MPa}的压力以下。
9.如权利要求8所述的制冷装置，其特征在于，还包括温度检测部(25)，该温度检测部(25)设置在所述散热器的出口附近或所述第一膨胀机构的制冷剂流入口附近，
在所述制冷剂冷却控制中，在由所述温度检测部检测到的温度为规定温度以上时，利用所述第一内部热交换器对在所述第一制冷剂配管内流动的制冷剂进行冷却，以使从所述第一膨胀机构流出的制冷剂的压力成为{临界压力(MPa)-0.3MPa}的压力以下。
10.如权利要求8所述的制冷装置，其特征在于，所述第二控制部具有控制切换装置，该控制切换装置在所述制冷剂冷却控制与通常控制之间进行切换。
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