CN105899889A - 制冷装置 - Google Patents

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Abstract

本发明具备制冷剂回路，该制冷剂回路是将压缩机(1)、冷凝器(2)、储液器(3)、第一开闭阀、膨胀阀(5)以及蒸发器(6)用配管依次连接而成的，制冷剂在所述制冷剂回路中循环，制冷剂是HFO1123或者包含HFO1123的混合制冷剂，产冷量/第一开闭阀的开口面积在0.25～0.6(kw/mm2)的范围内。

Description

制冷装置
技术领域
本发明涉及抑制对全球变暖的影响的制冷装置。
背景技术
以往，有由将压缩机、冷凝器、储液器、膨胀阀以及蒸发器用配管依次连接而成的制冷剂回路构成的制冷装置(参照例如专利文献1)。
在这种制冷装置中，有在储液器与膨胀阀之间设置有电磁阀，在压缩机的吸入侧设置有压力传感器，在蒸发器的附近的冷却对象空间设置有温度传感器的例子。另外，当由温度传感器探测到的冷却对象空间的温度小于预定值时，电磁阀关闭而制冷剂被回收到储液器(抽空(pump down))，当由压力传感器探测到的压力小于预定值时，使压缩机停止，当由温度传感器探测到的冷却对象空间的温度以及由压力传感器探测到的压力为预定值以上时，电磁阀打开，使压缩机运转。
另外，在这种制冷装置的制冷剂回路中循环的制冷剂中，近年来，为了抑制全球变暖的影响而开发了低GWP(全球变暖潜能值)制冷剂。以往使用的HFC(氢氟烃)系制冷剂(例如R410A、R404A、R407C、R134a)是性能良好的制冷剂，但GWP高(例如A410A是2000左右)。因此，为了实现进一步的低GWP化，开发了R1234yf等氟丙烯系(HFO系)制冷剂。但是，该制冷剂是高沸点制冷剂，是性能低的制冷剂，所以如果想要维持与以往等同的性能，则技术上的课题多，存在成本变高的可能性。
与其相伴地，提出了GWP小、沸点低的制冷剂(例如HFO1123)(参照例如专利文献2)。
关于该HFO1123，已知由于在组成中未含有氯原子，所以对臭氧层的影响少，且具有双键，大气寿命短，所以对全球变暖的影响少，进而，性能(能力)优良(低沸点制冷剂)。另外，基于ASHRAE的燃烧划分是与等级2L相当(低微燃性(mildly flammable))的范畴，具有安全性。
如上所述，HFO1123(CF2＝CHF)是性能优良的制冷剂，但另一方面，已知在特定的条件下发生歧化反应(自分解反应)。歧化反应是指，同一种类的两个以上的分子相互反应而产生两种以上的不同种类的生成物的化学反应。
HFO1123的歧化反应是以下那样的化学反应。
CF2＝CHF→(1/2)CF4+(3/2)C+HF+(反应热)
该歧化反应是通过对制冷剂施加一定量以上的能量而发生的，具有如果是在高压的环境下则连锁地发生这样的特征。
专利文献1：日本特开2002－286334号公报(参照例如图1)
专利文献2：WO2012/157764(参照例如[0009]、[0010])
发明内容
在专利文献1记载的制冷装置中，在进行抽空，压缩机停止，由压力传感器探测到的压力为预定值以上时，电磁阀打开，但此时电磁阀的上游的过冷却的液态制冷剂突入到膨胀阀，所以液态制冷剂碰撞到膨胀阀，产生水击作用。根据情况，该水击作用所致的冲击压有时是十几Mpa左右的高压，所以对制冷剂施加有一定量以上的能量。
另外，存在如下课题：在作为制冷装置的制冷剂而采用HFO1123或者包含HFO1123的混合制冷剂的情况下，由于该一定量以上的能量而发生歧化反应，由此发生与急剧的温度上升相伴的急剧的压力上升，具有***等危险性。
本发明是为了解决以上那样的课题而完成的，其目的在于提供在抑制对全球变暖的影响的同时提高安全性的制冷装置。
本发明涉及制冷装置，具备制冷剂回路，该制冷剂回路是用配管依次连接压缩机、冷凝器、储液器、第一开闭阀、膨胀阀以及蒸发器而成的，制冷剂在所述制冷剂回路中循环，所述制冷剂是HFO1123或者包含HFO1123的混合制冷剂，产冷量/所述开闭阀的开口面积在0.25～0.6(kw/mm2)的范围内。
根据本发明的制冷装置，作为制冷剂而采用HFO1123或者包含HFO1123的混合制冷剂，所以能够抑制对全球变暖的影响。另外，能够抑制膨胀阀中的水击作用所致的冲击压，施加到制冷剂的能量被抑制到小于一定量，所以能够抑制发生歧化反应，能够提高安全性。
附图说明
图1是本发明的实施方式1的制冷装置的制冷剂回路图。
图2是本发明的实施方式1的制冷装置的制冷剂回路图的主要部分放大图。
图3是本发明的实施方式2的制冷装置的制冷剂回路图的主要部分放大图。
图4是本发明的实施方式3的制冷装置的制冷剂回路图的主要部分放大图。
图5是本发明的实施方式4的制冷装置的制冷剂回路图的主要部分放大图。
符号说明
1：压缩机；2：冷凝器；3：储液器；4：电磁阀；5：膨胀阀；6：蒸发器；7：压力传感器；8：温度传感器；9：第一配管；10：第二配管；11：第三配管；12：加热器；13：控制装置；14：第二电磁阀。
具体实施方式
以下，根据附图，说明本发明的实施方式。另外，本发明不被以下说明的实施方式所限定。另外，在以下的附图中，各结构部件的大小的关系有时与实际的不同。
实施方式1.
图1是本发明的实施方式1的制冷装置的制冷剂回路图，图2是本发明的实施方式1的制冷装置的制冷剂回路图的主要部分放大图。另外，图2中的箭头表示制冷剂流动的朝向，关于后述图3～图5也是同样的。
本实施方式1的制冷装置还被用作例如电冰箱、制冷库、陈列橱、以及单位制冷机组等，具有将压缩机1、冷凝器2、储液器3、电磁阀4、膨胀阀5以及蒸发器6用配管依次连接而成的制冷剂回路。另外，具备控制装置13，在压缩机1的吸入侧(低压侧)设置有压力传感器7，在蒸发器6的附近的冷却对象空间(例如电冰箱的箱内)设置有温度传感器8。另外，将连接储液器3和电磁阀4的配管称为第一配管9，将连接电磁阀4和膨胀阀5的配管称为第二配管10，将连接膨胀阀5和蒸发器6的配管称为第三配管11。
另外，设为作为在本实施方式1的制冷装置的制冷剂回路中循环的制冷剂，封入有HFO1123或者包含HFO1123的混合制冷剂。作为混合制冷剂，有HFO1123+R32、HFO1123+HFO1234yf等。作为混合制冷剂的混合比例，当R32、HFO1234yf等的比例变大时，GWP(全球变暖潜能值)变高，所以设为该GWP为预定值(例如300)以下的比例即可。
压缩机1是将气体制冷剂吸入并压缩，使得成为高温高压的状态而搬送到制冷剂回路的装置，设为由例如能够控制容量的逆变器压缩机等构成即可。
冷凝器2在从风扇等送风机(未图示)供给的空气与制冷剂之间实施热交换，使该制冷剂冷凝。
储液器3设置于冷凝器2的下游侧，积存制冷剂。
电磁阀4设置于储液器3与膨胀阀5之间，对制冷剂的流路进行开闭。另外，本实施方式1的电磁阀4是电子式的，但不限于此。另外，电磁阀4相当于本发明的“第一开闭阀”。
膨胀阀5是使制冷剂减压并膨胀的部件，由能够可变地控制开度的构件、例如电子式膨胀阀等构成即可。
蒸发器6在从风扇等送风机(未图示)供给的空气与制冷剂之间实施热交换，使该制冷剂蒸发。
压力传感器7探测压缩机1的吸入侧(低压侧)的压力。
温度传感器8探测冷却对象空间(例如电冰箱的箱内)的温度。
控制装置13包括例如微型计算机，进行制冷装置的整体的控制。
接下来，说明本实施方式1的制冷装置的动作。
当由温度传感器8探测到的冷却对象空间的温度小于预定值(例如0℃)时，电磁阀4关闭。此时，通过抽空而压缩机1原样地继续运转，所以制冷剂被回收到储液器3。然后，当由压力传感器7探测到的压力小于预定值时，判断为制冷剂被充分回收到储液器3，压缩机1停止。由此，在接下来的压缩机1的启动时，来自蒸发器6的液态制冷剂的返回被缓和，所以能够抑制液体压缩而压缩机1受到损伤这一情况(如果发生液体压缩则压缩机1的气缸内压力急剧地上升)。
另外，在使压缩机1停止时，连接储液器3和电磁阀4的第一配管9内被液态制冷剂充满。特别在该第一配管9配置于电冰箱、陈列橱等中的情况下，被(密度比通常的液态制冷剂高的)过冷却的液态制冷剂充满。
另一方面，在连接电磁阀4和膨胀阀5的第二配管10内以及连接膨胀阀5和蒸发器6的第三配管11内，通过抽空而制冷剂被回收到储液器3，所以是几乎没有液态制冷剂的状态。
当冷却对象空间的温度上升，由温度传感器8探测到的冷却对象空间的温度为预定值(例如0℃)以上时，电磁阀4打开。另外，低压侧的压力也上升，所以当由压力传感器7探测到的压力为预定值以上时，压缩机1启动。然后，当压缩机1启动时，在第一配管9内充满的液态制冷剂碰撞到膨胀阀5(以下称为水击作用)。此处，水击作用(水锤)是指，在压缩机1的停止时、启动时、阀(在本实施方式1中是电磁阀4)的闭开时，由于在配管内产生的流速的急剧的变化而配管内的压力上升或者下降的现象。
由于该水击作用，以往，在压缩机1的启动时，在膨胀阀5的附近，产生5～15MPa程度的冲击压。另外，在本实施方式1中，使用了HFO1123或者包含HFO1123的混合制冷剂来作为制冷剂，所以由于水击作用而压力上升，一定量以上的能量被施加到制冷剂，从而存在发生歧化反应的担心。
因此，在本实施方式1中，通过减小电磁阀4的开口面积，从而抑制水击作用所致的冲击压。在本实施方式1中，使用如下电磁阀4：开口面积比在制冷剂为R22、HFC制冷剂(例如R410A)等的情况下使用的以往的电磁阀小1个等级左右，制冷装置的产冷量/电磁阀的开口面积在0.25～0.6(kw/mm2)的范围内。由此，能够将水击作用所致的冲击压抑制到与以往相比一半左右，施加到制冷剂的能量被抑制到小于一定量。因此，能够抑制发生歧化反应，能够提高安全性。
进而，将压缩机1设为逆变器压缩机，控制装置13使压缩机1以频率10～20MHz程度启动，此后逐渐提高频率地进行动作，从而能够进一步抑制水击作用所致的冲击压。
实施方式2.
图3是本发明的实施方式2的制冷装置的制冷剂回路图的主要部分放大图。
以下，说明本实施方式2，但省略与实施方式1重复的部分，对与实施方式1相同的部分或者相当的部分附加相同的符号。
在本实施方式2中，使连接电磁阀4和膨胀阀5的第二配管10的长度比以往短(50mm以下)。另外，在将第二配管10的长度设为50mm以下的情况下，第二配管10的容积为30cc以下程度。
由此，电磁阀4与膨胀阀5的距离变短，所以能够抑制水击作用所致的冲击压，施加到制冷剂的能量被抑制到小于一定量。因此，能够抑制发生歧化反应，能够提高安全性。
实施方式3.
图4是本发明的实施方式3的制冷装置的制冷剂回路图的主要部分放大图。
以下，说明本实施方式3，但省略与实施方式1重复的部分，对与实施方式1相同的部分或者相当的部分附加相同的符号。
在本实施方式3中，对连接储液器3和电磁阀4的第一配管9设置加热器12。加热器12由例如电热丝构成，通过进行通电而对第一配管9进行加热。所加热的第一配管9的温度上升，在其内部充满的液态制冷剂的温度也上升。另外，液态制冷剂的一部分汽化，所以变得容易压缩，能够抑制水击作用所致的冲击压，施加到制冷剂的能量被抑制到小于一定量。因此，能够抑制发生歧化反应，能够提高安全性。
实施方式4.
图5是本发明的实施方式4的制冷装置的制冷剂回路图的主要部分放大图。
以下，说明本实施方式4，但省略与实施方式1重复的部分，对与实施方式1相同的部分或者相当的部分附加相同的符号。
在本实施方式4中，使连接储液器3和电磁阀4的第一配管9、以及连接电磁阀4和膨胀阀5的第二配管10分别分支，这些分支的配管连接第二电磁阀14。该第二电磁阀14的开口面积比电磁阀4小。另外，本实施方式4的第二电磁阀14是电子式，但不限于此。另外，第二电磁阀14相当于本发明的“第二开闭阀”。
关于电磁阀4以及第二电磁阀14的动作，当由温度传感器8探测到的冷却对象空间的温度小于预定值(例如0℃)时，电磁阀4以及第二电磁阀14关闭。另一方面，当由温度传感器8探测到的冷却对象空间的温度为预定值(例如0℃)以上时，最初仅第二电磁阀14打开，在经过预定时间之后电磁阀4也打开。
如以上那样，在冷却对象空间的温度为预定值(例如0℃)以上时从开口面积小的第二电磁阀14先使液态制冷剂流过，从而能够抑制水击作用所致的冲击压，施加到制冷剂的能量被抑制到小于一定量。因此，能够抑制发生歧化反应，能够提高安全性。

Claims (6)

1.一种制冷装置，具备制冷剂回路，该制冷剂回路是用配管依次连接压缩机、冷凝器、储液器、第一开闭阀、膨胀阀以及蒸发器而成的，制冷剂在所述制冷剂回路中循环，
所述制冷剂是HFO1123或者包含HFO1123的混合制冷剂，
产冷量/所述第一开闭阀的开口面积在0.25～0.6kw/mm2的范围内。
2.根据权利要求1所述的制冷装置，其特征在于，
连接所述第一开闭阀和所述膨胀阀的所述配管的长度是50mm以下。
3.根据权利要求1或者2所述的制冷装置，其特征在于，
对连接所述储液器和所述第一开闭阀的所述配管设置了加热器。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的制冷装置，其特征在于，
使连接所述储液器和所述第一开闭阀的所述配管以及连接所述第一开闭阀和所述膨胀阀的所述配管分别分支，这些分支的配管连接有开口面积比所述第一开闭阀小的第二开闭阀。
5.根据权利要求4所述的制冷装置，其特征在于，
当冷却对象空间的温度小于预定值时，关闭所述第一开闭阀以及所述第二开闭阀，
当冷却对象空间的温度为预定值以上时，最初打开所述第二开闭阀，在经过预定时间之后也打开所述第一开闭阀。
6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的制冷装置，其特征在于，
具备控制装置，
所述压缩机是逆变器压缩机，
所述控制装置使所述逆变器压缩机以频率10～20Hz启动，此后逐渐提高所述频率地使其进行动作。
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