CN117043524A - 热源机组及制冷装置 - Google Patents
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Abstract
在与利用机组(50、60)相连的热源机组(10)中设置有压缩机(22、23)、第一热交换器(13)、第一膨胀阀(14)以及贮液器(15)。在热源机组(10)中设置有第一冷却器(16)和第二冷却器(155)。第一冷却器(16)对从贮液器(15)前往利用机组(50、60)的一次制冷剂进行冷却。第二冷却器(155)利用室外空气以外的冷却介质对从处于作为放热器发挥作用的状态的第一热交换器(13)前往第一膨胀阀(14)的一次制冷剂进行冷却。
Description
技术领域
本公开涉及一种热源机组及制冷装置。
背景技术
在专利文献1中公开了使用二氧化碳作为制冷剂的制冷装置。该制冷装置进行高压比制冷剂的临界压力高的制冷循环。在该制冷装置中,在室外热交换器中已放热的制冷剂在被减压后流入贮液器。贮液器内的液态制冷剂被送往室内机组等利用机组。贮液器内的气态制冷剂被吸入压缩机。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本公开专利公报特开2021-32512号公报
发明内容
-发明要解决的技术问题-
就专利文献1的制冷装置而言,在室外空气的温度高的情况下,在室外热交换器中已放热的制冷剂的比焓变得比较高。在室外热交换器中已放热的制冷剂的比焓越高,被减压后流入贮液器的制冷剂中的气态制冷剂的比例就越高,从贮液器送往利用机组的液态制冷剂的量就越少。其结果是,在利用机组中获得的冷却能力有可能减弱。
本公开的目的在于:增强构成制冷装置的热源机组的冷却能力。
-用以解决技术问题的技术方案-
本公开的第一方面是一种热源机组10,该热源机组10与利用机组50、60相连,使一次制冷剂在该热源机组10与所述利用机组50、60之间循环,进行高压达到所述一次制冷剂的临界压力以上的制冷循环,所述热源机组10包括压缩机22、23、第一热交换器13、第一膨胀阀14、贮液器15、第一冷却器16以及第二冷却器155。所述压缩机22、23吸入所述一次制冷剂并进行压缩;所述第一热交换器13使所述一次制冷剂与室外空气进行热交换;所述第一膨胀阀14对已从处于作为放热器发挥作用的状态的所述第一热交换器13流出的所述一次制冷剂进行减压;所述贮液器15供已从处于作为放热器发挥作用的状态的所述第一热交换器13流出并已通过所述第一膨胀阀14的所述一次制冷剂流入;所述第一冷却器16对从所述贮液器15前往所述利用机组50、60的所述一次制冷剂进行冷却;所述第二冷却器155利用室外空气以外的冷却介质对从处于作为放热器发挥作用的状态的所述第一热交换器13前往所述第一膨胀阀14的所述一次制冷剂进行冷却。
第一方面的热源机组10包括第二冷却器155。因此,与在热源机组10中未设置第二冷却器155的情况相比,从贮液器15供往利用机组50、60的液态制冷剂的流量增多。其结果是,与不包括第二冷却器155的现有的热源机组相比,该方面的热源机组10能够发挥大的冷却能力。
本公开的第二方面是,在上述第一方面的热源机组10的基础上,所述热源机组10包括切换部170,所述切换部170使所述第二冷却器155在冷却状态和休止状态之间相互切换,在所述冷却状态下,所述第二冷却器155对所述一次制冷剂进行冷却,在所述休止状态下,所述第二冷却器155不对所述一次制冷剂进行冷却。
在第二方面中,第二冷却器155通过切换部170在冷却状态和休止状态之间进行切换。
本公开的第三方面是,在上述第二方面的热源机组10的基础上,所述热源机组10包括控制器100,所述控制器100根据表示所述热源机组10的制冷能力的指标,对所述切换部170进行控制,以使所述第二冷却器155从所述休止状态成为所述冷却状态。
在第三方面中,控制器100根据表示热源机组10的制冷能力的指标来对切换部170进行控制。控制器100通过对切换部170进行控制,由此将第二冷却器155的状态从休止状态改变为冷却状态。
本公开的第四方面是,在上述第二方面的热源机组10的基础上,所述热源机组10包括控制器100,所述控制器100根据从处于作为放热器发挥作用的状态的所述第一热交换器13流出并已通过所述第二冷却器155的所述一次制冷剂的温度,对所述切换部170进行控制,以使所述第二冷却器155从所述休止状态成为所述冷却状态。
在第四方面中,控制器100根据从处于作为放热器发挥作用的状态的第一热交换器13流出并已通过第二冷却器155的一次制冷剂的温度来对切换部170进行控制。控制器100通过对切换部170进行控制,由此将第二冷却器155的状态从休止状态改变为冷却状态。
本公开的第五方面是,在上述第一到第四方面中任一方面的热源机组10的基础上,所述热源机组10包括辅助制冷剂回路151,所述辅助制冷剂回路151中连接有与所述第二冷却器155,所述辅助制冷剂回路151具有辅助压缩机152,用所述辅助压缩机152对作为所述冷却介质的二次制冷剂进行压缩来进行制冷循环。
在第五方面中,在冷却状态下的第二冷却器155中流动的一次制冷剂被辅助制冷剂回路151中的二次制冷剂冷却。
本公开的第六方面是,在上述第五方面的热源机组10的基础上,所述热源机组10包括辅助控制器102,所述辅助控制器102根据在所述第二冷却器155中已被冷却的所述一次制冷剂的温度,对所述辅助压缩机152的转速进行调节。
在第六方面中,辅助控制器102对辅助压缩机152的转速进行调节。当辅助压缩机152的转速发生变化时,通过辅助制冷剂回路151的制冷循环得到的冷却能力发生变化,在第二冷却器155中已被冷却的一次制冷剂的温度就发生变化。
本公开的第七方面是,在上述第二到第四方面中任一方面的热源机组10的基础上,所述热源机组10包括辅助制冷剂回路151,所述辅助制冷剂回路151中连接有所述第二冷却器155,所述辅助制冷剂回路151具有辅助压缩机152,用所述辅助压缩机152对作为所述冷却介质的二次制冷剂进行压缩来进行制冷循环,所述辅助压缩机152构成所述切换部170,通过所述辅助压缩机152工作而使所述第二冷却器155成为所述冷却状态,通过所述辅助压缩机152停止而使所述第二冷却器155成为所述休止状态。
在第七方面中,在冷却状态下的第二冷却器155中流动的一次制冷剂被辅助制冷剂回路151中的二次制冷剂冷却。在构成切换部170的辅助压缩机152的工作过程中,第二冷却器155成为冷却状态。在构成切换部170的辅助压缩机152的停止过程中,第二冷却器155成为休止状态。
本公开的第八方面是,在上述第一方面的热源机组10的基础上,供往所述第二冷却器155的所述冷却介质是要被吸入所述压缩机22、23的所述一次制冷剂。
本公开的第九方面是,在上述第二到第四方面中任一方面的热源机组10的基础上,供往所述第二冷却器155的所述冷却介质是要被吸入所述压缩机22、23的所述一次制冷剂。
在第八及第九方面的各方面中,在冷却状态下的第二冷却器155中流动的一次制冷剂被要被吸入压缩机22、23中的一次制冷剂冷却。
本公开的第十方面是,在上述第一方面的热源机组10的基础上,所述压缩机包含低压级压缩机23和高压级压缩机21,所述低压级压缩机23吸入所述一次制冷剂并进行压缩,所述高压级压缩机21吸入已由该低压级压缩机23喷出的所述一次制冷剂并进行压缩,供往所述第二冷却器155的所述冷却介质是要被吸入所述低压级压缩机23的所述一次制冷剂。
本公开的第十一方面是,在上述第二到第四方面中任一方面的热源机组10的基础上,所述压缩机包含低压级压缩机23和高压级压缩机21,所述低压级压缩机23吸入所述一次制冷剂并进行压缩,所述高压级压缩机21吸入已由该低压级压缩机23喷出的所述一次制冷剂并进行压缩,供往所述第二冷却器155的所述冷却介质是要被吸入所述低压级压缩机23的所述一次制冷剂。
在第十及第十一方面的各方面中,在冷却状态下的第二冷却器155中流动的一次制冷剂被要吸入低压级压缩机23的一次制冷剂冷却。
本公开的第十二方面是,在上述第一方面的热源机组10的基础上,所述压缩机包含低压级压缩机23和高压级压缩机21,所述低压级压缩机23吸入所述一次制冷剂并进行压缩,所述高压级压缩机21吸入已由该低压级压缩机23喷出的所述一次制冷剂并进行压缩;所述热源机组10包括气体管道37和减压部39,所述气体管道37与所述贮液器15和所述高压级压缩机21相连,将所述贮液器15中的气态制冷剂送往所述高压级压缩机21,所述减压部39设置在所述气体管道37上,对在该气体管道37中流动的制冷剂进行减压;供往所述第二冷却器155的所述冷却介质是在所述气体管道37中已通过所述减压部39的所述一次制冷剂。
本公开的第十三方面是,在上述第二到第四方面中任一方面的热源机组10的基础上,所述压缩机包含低压级压缩机23和高压级压缩机21,所述低压级压缩机23吸入所述一次制冷剂并进行压缩,所述高压级压缩机21吸入已由该低压级压缩机23喷出的所述一次制冷剂并进行压缩;所述热源机组10包括气体管道37和减压部39,所述气体管道37与所述贮液器15和所述高压级压缩机21相连,将所述贮液器15中的气态制冷剂送往所述高压级压缩机21,所述减压部39设置在所述气体管道37上,对在该气体管道37中流动的制冷剂进行减压;供往所述第二冷却器155的所述冷却介质是在所述气体管道37中已通过所述减压部39的所述一次制冷剂。
在第十二及第十三方面的各方面中,所述贮液器15中的气态制冷剂在气体管道37中流动,在通过减压部39后被吸入高压级压缩机21。在冷却状态下的第二冷却器155中流动的一次制冷剂被在气体管道37中流动并已通过减压部39的一次制冷剂冷却。
本公开的第十四方面是,在上述第九、第十一或第十三方面中任一方面的热源机组10的基础上,所述切换部170具有:旁通管道165,所述旁通管道165与所述第二冷却器155并列设置,供从处于作为放热器发挥作用的状态的所述第一热交换器13前往所述第一膨胀阀14的所述一次制冷剂流动;以及旁通阀166,所述旁通阀166设置在所述旁通管道165上。
第十四方面的切换部170具有旁通管道165和旁通阀166。当旁通阀166关闭时,从处于作为放热器发挥作用的状态的第一热交换器13前往第一膨胀阀14的一次制冷剂在第二冷却器155中流动,第二冷却器155成为冷却状态。当旁通阀166打开时,从处于作为放热器发挥作用的状态的第一热交换器13前往第一膨胀阀14的一次制冷剂在旁通管道165中流动,第二冷却器155成为休止状态。
本公开的第十五方面是一种制冷装置1,所述制冷装置1包括:上述第一到第十四方面中任一方面的热源机组10、和与所述热源机组10相连的利用机组50、60。
在第十五方面中,热源机组10和利用机组50、60构成制冷装置1。
本公开的第十六方面包括:上述第九、第十一或第十三方面的热源机组10;利用机组50,所述利用机组50具有第二热交换器54和第二膨胀阀53,所述利用机组50与所述热源机组10相连;以及过热度控制器103,所述过热度控制器103在所述第二热交换器54作为蒸发器发挥作用的运转中,对所述第二膨胀阀53的开度进行调节,以使所述第二热交换器54出口处的所述一次制冷剂的过热度成为目标过热度,所述过热度控制器103使在所述切换部170使所述第二冷却器155处于所述冷却状态时的所述目标过热度,比在所述切换部170使所述第二冷却器155处于所述休止状态时的所述目标过热度低。
在第十六方面中,热源机组10和利用机组50、60构成制冷装置1。制冷装置1的过热度控制器103使第二冷却器155处于冷却状态的情况下的目标过热度比第二冷却器155处于休止状态的情况下的目标过热度低。因此,与过热度控制器103不改变目标过热度的情况相比,在通过第二冷却器155后被吸入压缩机22、23的制冷剂的过热度被抑制得较低。
附图说明
图1是示出第一实施方式的制冷装置的结构的管道***图;
图2是示出第一实施方式的制冷装置中的构成设备、传感器以及控制器之间的关系的方框图;
图3是示出制冷剂在制冷运转下的流动情况的相当于图1的图;
图4是将在制冷运转过程中的第一实施方式的制冷剂回路中进行的制冷循环关闭的莫里尔图(压力-比焓图);
图5是示出制冷剂在制热运转下的流动情况的相当于图1的图;
图6是示出设置在第一实施方式的制冷装置中的辅助控制器的动作的流程图;
图7是示出第二实施方式的制冷装置的结构的管道***图;
图8是示出第二实施方式的制冷装置中的构成设备、传感器以及控制器之间的关系的方框图;
图9是将在制冷运转过程中的第二实施方式的制冷剂回路中进行的制冷循环关闭的莫里尔图(压力-比焓图);
图10是示出设置在第二实施方式的制冷装置中的室外控制器的动作的流程图;
图11是示出第三实施方式的制冷装置的结构的管道***图;
图12是示出第四实施方式的制冷装置的结构的管道***图;
图13是示出第五实施方式的制冷装置的结构的管道***图;
图14是示出设置在第五实施方式的制冷装置中的室外控制器的动作的流程图。
具体实施方式
参照附图对实施方式进行说明。需要说明的是,以下的实施方式是本质上优选的示例,并没有对本发明,其应用对象或其用途的范围加以限制的意图。
(第一实施方式)
对第一实施方式进行说明。本实施方式的制冷装置1能够进行对冷却对象的冷却和对室内的空气调节。此处所说的冷却对象包括冷藏库、冷冻库、陈列柜等设备内的空气。
-制冷装置的整体结构-
如图1所示,制冷装置1包括设置在室外的热源机组10、对室内进行空气调节的空调机组50、对库内的空气进行冷却的冷却机组60。本实施方式的制冷装置1包括一台主体机组10a、多台冷却机组60以及多台空调机组50。热源机组10包括主体机组10a和辅助机组150。需要说明的是,制冷装置1所包括的冷却机组60或空调机组50的台数也可以是一台。
在制冷装置1中,由热源机组10的主体机组10a、冷却机组60、空调机组50以及将这些机组10、50、60连接起来的连接管道2、3、4、5构成制冷剂回路6。
在制冷剂回路6中,通过一次制冷剂循环而进行制冷循环。本实施方式的制冷剂回路6中的一次制冷剂是二氧化碳。制冷剂回路6构成为进行高压达到一次制冷剂的临界压力以上的制冷循环。
在制冷剂回路6中,多台空调机组50经由第一液体连接管道2和第一气体连接管道3与主体机组10a相连。在制冷剂回路6中,多台空调机组50彼此并列连接。
在制冷剂回路6中,多台冷却机组60经由第二液体连接管道4和第二气体连接管道5与主体机组10a相连。在制冷剂回路6中,多台冷却机组60彼此并列连接。
-热源机组-
如上所述,热源机组10包括主体机组10a和辅助机组150。主体机组10a与辅助机组150通过第一连接管191及第二连接管192相连。主体机组10a及辅助机组150设置在房间外。
-主体机组-
主体机组10a具有室外风扇12和室外回路11。室外回路11具有压缩部件C、流路切换机构30、室外热交换器13、室外膨胀阀14、贮液器15、过冷却热交换器16以及中间冷却器17。主体机组10a具有室外控制器101。
〈压缩部件〉
压缩部件C对一次制冷剂进行压缩。压缩部件C具有高压级压缩机21、第一低压级压缩机23以及第二低压级压缩机22。高压级压缩机21、第一低压级压缩机23以及第二低压级压缩机22是压缩机构被电动机驱动的回转式压缩机。高压级压缩机21、第一低压级压缩机23以及第二低压级压缩机22构成为能够改变压缩机构的转速的可变容量式压缩机。
压缩部件C进行两级压缩。第一低压级压缩机23对已从空调机组50或室外热交换器13吸入的一次制冷剂进行压缩。第二低压级压缩机22对已从冷却机组60吸入的一次制冷剂进行压缩。高压级压缩机21吸入已由第一低压级压缩机23喷出的一次制冷剂和由第二低压级压缩机22喷出的一次制冷剂并进行压缩。
在高压级压缩机21上连接有高压级吸入管21a及高压级喷出管21b。在第一低压级压缩机23上连接有第一低压级吸入管23a及第一低压级喷出管23b。在第二低压级压缩机22上连接有第二低压级吸入管22a及第二低压级喷出管22b。在压缩部件C中,第一低压级喷出管23b及第二低压级喷出管22b与高压级吸入管21a相连。
第二低压级吸入管22a与第二气体连接管道5相连。第二低压级压缩机22经由第二气体连接管道5与冷却机组60连通。第一低压级吸入管23a经由流路切换机构30及第一气体连接管道3与空调机组50连通。
压缩部件C包括第一低压级管道24c和第二低压级管道24b。第一低压级管道24c是用于使一次制冷剂绕过第一低压级压缩机23而流动的管道。第一低压级管道24c的一端与第一低压级吸入管23a相连,第一低压级管道24c的另一端与第一低压级喷出管23b相连。第一低压级管道24c与第一低压级压缩机23并列设置。第二低压级管道24b是用于使一次制冷剂绕过第二低压级压缩机22而流动的管道。第二低压级管道24b的一端与第二低压级吸入管22a相连,第二低压级管道24b的另一端与第二低压级喷出管22b相连。第二低压级管道24b与第二低压级压缩机22并列设置。
〈流路切换机构〉
流路切换机构30是对制冷剂回路6中的一次制冷剂的流动路径进行切换的机构。流路切换机构30具有第一管道31、第二管道32、第三管道33、第四管道34、第一切换阀81以及第二切换阀82。
第一管道31的流入端和第二管道32的流入端与高压级喷出管21b相连。第三管道33的流出端和第四管道34的流出端与第一低压级吸入管23a相连。
第一切换阀81和第二切换阀82分别对要被吸入第一低压级压缩机23的一次制冷剂的流动路径和已从高压级压缩机21喷出的一次制冷剂的流动路径进行切换。第一切换阀81及第二切换阀82由四通换向阀构成。
第一切换阀81的第一阀口与第一管道31的流出端相连。第一切换阀81的第二阀口与第三管道33的流入端相连。第一切换阀81的第三阀口被封闭。第一切换阀81的第四阀口与第一室外气管35的一端相连。第一室外气管35的另一端与第一气体连接管道3相连。
第二切换阀82的第一阀口与第二管道32的流出端相连。第二切换阀82的第二阀口与第四管道34的流入端相连。第二切换阀82的第三阀口与第二室外气管36相连。第二切换阀82的第四阀口被封闭。
第一切换阀81及第二切换阀82分别在第一状态(图1中实线所示的状态)和第二状态(图1中虚线所示的状态)之间进行切换。在处于第一状态的各切换阀81、82中,第一阀口与第三阀口连通,且第二阀口与第四阀口连通。在处于第二状态的各切换阀81、82中,第一阀口与第四阀口连通,第二阀口与第三阀口连通。
〈室外热交换器、室外风扇〉
室外热交换器13构成第一热交换器。室外热交换器13是管翅型空气热交换器。室外风扇12布置在室外热交换器13的附近。室外风扇12输送室外空气。室外热交换器13使在其内部流动的一次制冷剂与室外风扇12所输送的室外空气进行热交换。
在室外热交换器13的气体端连接有第二室外气管36。在室外热交换器13的液体端连接有室外流路O。
〈室外流路〉
室外流路O包括:室外第一管o1、室外第二管o2、室外第三管o3、室外第四管o4、室外第五管o5、室外第六管o6、室外第七管o7以及室外第八管o8。
室外第一管o1包括第一部分管o1A和第二部分管o1B。第一部分管o1A的一端与室外热交换器13的液体端相连。在第一部分管o1A的另一端设置有第一连接口181。在第二部分管o1B的一端设置有第二连接口182。室外第二管o2的一端及室外第三管o3的一端分别与第二部分管o1B的另一端相连。室外第二管o2的另一端连接在贮液器15的顶部。
室外第四管o4的一端连接在贮液器15的底部。室外第五管o5的一端及室外第三管o3的另一端分别与室外第四管o4的另一端相连。室外第六管o6的一端及室外第八管o8的一端分别与室外第五管o5的另一端相连。
室外第八管o8的另一端与第二液体连接管道4的第一液体侧主管4a相连。室外第八管o8是供贮液器15下游的液态制冷剂流动的液管。室外第六管o6的另一端与第一液体连接管道2相连。室外第七管o7的一端连接在室外第六管o6的中途。室外第七管o7的另一端连接在室外第二管o2的中途。
〈室外膨胀阀〉
在室外回路11的室外第一管o1上设置有室外膨胀阀14。就本实施方式的室外第一管o1而言,在第二部分管o1B上设置有室外膨胀阀14。室外膨胀阀14是能够调节开度的电子膨胀阀。室外膨胀阀14构成第一膨胀阀。
〈贮液器〉
贮液器15构成贮存一次制冷剂的容器。贮液器15设置在室外膨胀阀14的下游。在贮液器15中,气态制冷剂和液态制冷剂共存。在贮液器15的顶部连接有室外第二管o2的另一端和后述的排气管37的一端。
〈中间注入回路〉
室外回路11包括中间注入回路49。中间注入回路49是将已由室外膨胀阀14减压后的一次制冷剂供往高压级吸入管21a的回路。中间注入回路49包括排气管37及注入管38。
注入管38的一端连接在室外第五管o5的中途。注入管38的另一端与高压级吸入管21a相连。在注入管38上设置有注入阀40。注入阀40是开度可变的膨胀阀。
排气管37是用于将贮液器15中的气态制冷剂送往高压级吸入管21a的气体管道。具体而言,排气管37的一端连接在贮液器15的顶部。排气管37的另一端连接在注入管38的中途。在排气管37上连接有排气阀39。排气阀39是开度可变的电子膨胀阀。排气阀39是对在排气管37中流动的制冷剂进行减压的减压部。
〈过冷却热交换器〉
室外回路11包括过冷却热交换器16。过冷却热交换器16是对已从贮液器15流出的一次制冷剂(主要是液态制冷剂)进行冷却的第一冷却器。过冷却热交换器16设置在贮液器15的下游。过冷却热交换器16具有第一流路16a和第二流路16b。过冷却热交换器16使在第一流路16a中流动的一次制冷剂与在第二流路16b中流动的一次制冷剂进行热交换。
第一流路16a连接在室外第四管o4的中途。第二流路16b包含在中间注入回路49中。具体而言,第二流路16b连接在注入管38的、位于注入阀40下游侧的部位。第二流路16b供已被注入阀40减压的一次制冷剂流动。在过冷却热交换器16中,在第一流路16a中流动的一次制冷剂被在第二流路16b中流动的一次制冷剂冷却。
〈中间冷却器〉
中间冷却器17连接在中间流路41上。中间流路41的一端与第一低压级喷出管23b及第二低压级喷出管22b都相连。中间流路41的另一端与高压级吸入管21a相连。
中间冷却器17是管翅型空气热交换器。在中间冷却器17的附近布置有送风风扇17a。中间冷却器17使在其内部流动的一次制冷剂与送风风扇17a所输送的室外空气进行热交换。
〈止回阀〉
室外回路11具有:第一止回阀CV1、第二止回阀CV2、第三止回阀CV3、第四止回阀CV4、第五止回阀CV5、第六止回阀CV6、第七止回阀CV7、第八止回阀CV8以及第九止回阀CV9。这些止回阀CV1~CV9允许一次制冷剂向图1所示的箭头方向流动,禁止一次制冷剂向与该箭头相反的方向流动。
第一止回阀CV1连接在高压级喷出管21b上。第二止回阀CV2连接在第二低压级喷出管22b上。第三止回阀CV3连接在第一低压级喷出管23b上。第四止回阀CV4连接在室外第二管o2上。第五止回阀CV5连接在室外第三管o3上。第六止回阀CV6连接在室外第六管o6上。第七止回阀CV7连接在室外第七管o7上。第八止回阀CV8连接在第二低压级管道24b上。第九止回阀CV9连接在第一低压级管道24c上。
<传感器>
主体机组10a具有各种传感器。各种传感器包括高压压力传感器71、中间压压力传感器72、第一低压压力传感器74、第二低压压力传感器73以及液态制冷剂压力传感器75。设置在主体机组10a中的传感器的测量值被发送给室外控制器101。
高压压力传感器71对已从高压级压缩机21喷出的一次制冷剂的压力(高压制冷剂的压力HP)进行检测。中间压压力传感器72对中间流路41中的一次制冷剂的压力进行检测,换言之,中间压压力传感器72对高压级压缩机21与第二低压级压缩机22及第一低压级压缩机23之间的一次制冷剂的压力(中间压制冷剂的压力MP)进行检测。第二低压压力传感器73对要被吸入第二低压级压缩机22的一次制冷剂的压力进行检测。第一低压压力传感器74对要被吸入第一低压级压缩机23的一次制冷剂的压力进行检测。液态制冷剂压力传感器75对已从贮液器15流出的一次制冷剂(液态制冷剂)的压力(液态制冷剂压力RP)进行检测。
〈室外控制器〉
如图2所示,室外控制器101包含微型计算机和存储设备,其中,微型计算机安装在控制基板上,存储设备存储用于使微型计算机工作的软件。存储设备是半导体存储器。室外控制器101对主体机组10a的构成设备进行控制。
-辅助机组-
辅助机组150包括辅助制冷剂回路151、辅助风扇156、制冷剂温度传感器157以及辅助控制器102。辅助机组150经由第一连接管191与主体机组10a的第一连接口181相连,且辅助机组150经由第二连接管192与主体机组10a的第二连接口182相连。
辅助制冷剂回路151包括辅助压缩机152、辅助室外热交换器153、辅助膨胀阀154以及制冷剂冷却器155。在辅助制冷剂回路151中,从辅助压缩机152的喷出管朝着吸入管依次设置有辅助室外热交换器153、辅助膨胀阀154以及制冷剂冷却器155。在辅助制冷剂回路151中填充有作为二次制冷剂的二氧化碳。辅助制冷剂回路151使二次制冷剂循环而进行制冷循环。
〈辅助压缩机〉
辅助压缩机152是由电动机驱动压缩机构的回转式压缩机。辅助压缩机152构成为能够改变压缩机构的转速的可变容量式压缩机。辅助压缩机152吸入二次制冷剂并进行压缩,喷出压缩后的二次制冷剂。辅助压缩机152构成切换部170,该切换部170使制冷剂冷却器155在冷却状态和休止状态之间相互切换。
〈辅助室外热交换器、辅助风扇〉
辅助室外热交换器153是管翅型空气热交换器。辅助风扇156布置在辅助室外热交换器153的附近。辅助风扇156输送室外空气。辅助室外热交换器153使在其内部流动的二次制冷剂与辅助风扇156所输送的室外空气进行热交换。
〈辅助膨胀阀〉
辅助膨胀阀154是能够调节开度的电子膨胀阀。辅助膨胀阀154对从辅助室外热交换器153前往制冷剂冷却器155的二次制冷剂进行减压。
〈制冷剂冷却器〉
制冷剂冷却器155是包括第一流路155a和第二流路155b的热交换器。
第一流路155a的一端经由管道与第一连接管191相连。第一流路155a的另一端经由管道与第二连接管192相连。填充在主体机组10a的室外回路11中的一次制冷剂在第一流路155a中流通。
第二流路155b与辅助制冷剂回路151相连。第二流路155b的一端与辅助膨胀阀154相连。第二流路155b的另一端与辅助压缩机152的吸入管相连。填充在辅助制冷剂回路151中的二次制冷剂在第二流路155b中流动。
制冷剂冷却器155使在第一流路155a中流动的一次制冷剂与在第二流路155b中流动的二次制冷剂进行热交换。制冷剂冷却器155是第二冷却器。制冷剂冷却器155利用作为冷却介质的二次制冷剂,对从室外热交换器13前往室外膨胀阀14的一次制冷剂进行冷却。制冷剂冷却器155在冷却状态和休止状态之间进行切换,在冷却状态下,制冷剂冷却器155对一次制冷剂进行冷却,在休止状态下,制冷剂冷却器155不对一次制冷剂进行冷却。
〈制冷剂温度传感器〉
制冷剂温度传感器157安装在将制冷剂冷却器155的第一流路155a和第二连接管192连接起来的管道上。制冷剂温度传感器157对在该管道中流动的一次制冷剂的温度进行测量。制冷剂温度传感器157的测量值被发送到辅助控制器102。
〈辅助控制器〉
如图2所示,辅助控制器102包含微型计算机和存储设备,其中,微型计算机安装在控制基板上,存储设备存储用于使微型计算机工作的软件。存储设备是半导体存储器。在辅助控制器102中,辅助控制器102对辅助压缩机152、辅助膨胀阀154以及辅助风扇156进行控制。
辅助控制器102经由信号线与主体机组10a的室外控制器101相连。辅助控制器102构成为能够与室外控制器101进行通信,且构成为与室外控制器101之间进行信号的发送与接收。辅助控制器102及室外控制器101构成热源机组10的控制器100。
-空调机组-
空调机组50是设置在房间内的利用机组。空调机组50对室内空间进行空气调节。空调机组50具有室内风扇52、室内回路51以及室内控制器103。在室内回路51的液体端连接有第一液体连接管道2。在室内回路51的气体端连接有第一气体连接管道3。
〈室内回路、室内风扇〉
在室内回路51中,从液体端朝着气体端依次设置有室内膨胀阀53和室内热交换器54。
室内膨胀阀53是开度可变的电子膨胀阀。室内膨胀阀53构成第二膨胀阀。室内热交换器54是管翅型空气热交换器。室内热交换器54构成第二热交换器。室内风扇52布置在室内热交换器54的附近。室内风扇52输送室内空气。室内热交换器54使在其内部流动的一次制冷剂与室内风扇52所输送的室内空气进行热交换。
〈温度传感器〉
在室内回路51中设置有第一温度传感器55和第二温度传感器56。第一温度传感器55设置在室内回路51中的位于室内热交换器54的液体端与室内膨胀阀53之间的部分,并对在该部分中流动的一次制冷剂的温度进行测量。第二温度传感器56设置在室内回路51中的位于室内热交换器54的气体端侧的部分,并对在该部分中流动的一次制冷剂的温度进行测量。第一温度传感器55及第二温度传感器56的测量值被发送给室内控制器103。
〈室内控制器〉
如图2所示,室内控制器103包含微型计算机和存储设备,其中,微型计算机安装在控制基板上,存储设备存储用于使微型计算机工作的软件。存储设备是半导体存储器。室内控制器103对室内膨胀阀53及室内风扇52进行控制。
室内控制器103根据第一温度传感器55及第二温度传感器56的测量值对室内膨胀阀53的开度进行调节。室内控制器103是过热度控制器,该过热度控制器对已从作为蒸发器发挥作用的室内热交换器54流出的一次制冷剂的过热度进行调节。
室内控制器103经由信号线与主体机组10a的室外控制器101相连。室内控制器103构成为能够与室外控制器101进行通信,且构成为与室外控制器101之间进行信号的发送与接收。
-冷却机组-
冷却机组60是设置在房间内的利用机组。冷却机组60例如是设置在便利店等店内的冷藏陈列柜。需要说明的是,冷却机组60也可以是对冷藏库的库内空气进行冷却的单元冷却器(unit cooler)。
冷却机组60具有冷却风扇62和冷却回路61。在冷却回路61的液体端连接有第二液体连接管道4的液体侧支管4c。在冷却回路61的气体端连接有第二气体连接管道5的气体侧支管5c。
在冷却回路61中,从液体端朝着气体端依次设置有冷却膨胀阀63和冷却热交换器64。冷却膨胀阀63由开度可变的电子膨胀阀构成。冷却热交换器64是管翅型空气热交换器。冷却风扇62布置在冷却热交换器64的附近。冷却风扇62输送库内空气。冷却热交换器64使在其内部流动的一次制冷剂与冷却风扇62所输送的库内空气进行热交换。
-制冷装置的运转动作-
对制冷装置1的运转动作进行说明。制冷装置1进行制冷运转和制热运转。
〈制冷运转〉
对制冷装置1的制冷运转进行说明。制冷运转是由空调机组50对室内进行制冷的运转。
在制冷运转中,第一切换阀81及第二切换阀82被设定为第一状态。在制冷运转中,第一低压级压缩机23、第二低压级压缩机22以及高压级压缩机21工作。在制冷运转中,一次制冷剂在制冷剂回路6中循环,由此进行制冷循环,室外热交换器13作为放热器(气体冷却器)发挥作用,冷却热交换器64及室内热交换器54作为蒸发器发挥作用。
在制冷运转中,辅助机组150的辅助压缩机152根据需要而工作。当辅助压缩机152工作时,辅助制冷剂回路151中的二次制冷剂循环,由此进行制冷循环,辅助室外热交换器153作为放热器(气体冷却器)发挥作用,制冷剂冷却器155作为蒸发器发挥作用。
在此,以辅助压缩机152正在工作的情况为例,参照图3及图4对制冷装置1的制冷运转进行说明。需要说明的是,图4的莫里尔图示出在排气阀39处于关闭状态时在制冷剂回路6中进行的制冷循环。
高压级压缩机21将已吸入的一次制冷剂压缩到比一次制冷剂的临界压力高的压力后喷出。已从高压级压缩机21喷出的一次制冷剂(图4中的点A的状态)通过第二切换阀82流入室外热交换器13,向室外空气放热。已从室外热交换器13流出的一次制冷剂(图4中的点B的状态)流入制冷剂冷却器155的第一流路155a,被在第二流路155b中流动的二次制冷剂冷却。
已从制冷剂冷却器155流出的一次制冷剂(图4中的点C的状态)在通过室外膨胀阀14之际被减压到比一次制冷剂的临界压力低的压力。已通过室外膨胀阀14的一次制冷剂(图4中的点D的状态)流入贮液器15。在图4中,流入贮液器15的一次制冷剂为液体单相状态。
在本实施方式的热源机组10中,在辅助压缩机152的工作过程中,流入贮液器15的一次制冷剂保持在液体单相状态。另一方面,在辅助压缩机152的停止过程中,根据外部气温和一次制冷剂的流量等运转条件,流入贮液器15的一次制冷剂有时成为液体单相状态,有时成为气液两相状态。
已从贮液器15流出的一次制冷剂流入过冷却热交换器16的第一流路16a,被在第二流路16b中流动的一次制冷剂冷却。已从过冷却热交换器16的第一流路16a流出的一次制冷剂(图4中的点E的状态)的一部分流入注入管38,剩余部分分开流入室外第六管o6和室外第八管o8。
已流入注入管38的一次制冷剂在通过注入阀40之际被减压。已通过注入阀40的一次制冷剂(图4中的点F的状态)流入过冷却热交换器16的第二流路16b,从在第一流路16a中流动的一次制冷剂吸热而蒸发。已从过冷却热交换器16的第二流路16b流出的一次制冷剂(图4中的点G的状态)流入高压级吸入管21a。
在室外第六管o6中流动的一次制冷剂流入第一液体连接管道2,并被分配给多台空调机组50。在各空调机组50中,已流入室内回路51的一次制冷剂在通过室内膨胀阀53之际被减压。在各空调机组50中,已通过室内膨胀阀53的一次制冷剂(图4中的点H的状态)流入室内热交换器54,从室内空气吸热而蒸发。各空调机组50朝着室内空间吹出在室内热交换器54中已被冷却的空气。
已从各空调机组50的室内热交换器54流出的一次制冷剂(图4中的点I的状态)流入第一气体连接管道3而合流后,流入室外回路11的第一室外气管35,接着通过第一切换阀81流入第一低压级吸入管23a,然后被吸入第一低压级压缩机23。第一低压级压缩机23对已吸入的一次制冷剂进行压缩,并喷出压缩后的一次制冷剂。已从第一低压级压缩机23喷出的一次制冷剂(图4中的点J的状态)通过第一低压级喷出管23b流入中间流路41。
在室外第八管o8中流动的一次制冷剂流入第二液体连接管道4,并被分配给多台冷却机组60。在各冷却机组60中,已流入冷却回路61的一次制冷剂在通过冷却膨胀阀63之际被减压。在各冷却机组60中,已通过冷却膨胀阀63的一次制冷剂(图4中的点K的状态)流入冷却热交换器64,从库内空气吸热而蒸发。各冷却机组60朝着库内空间吹出在冷却热交换器64中已被冷却的空气。
已从各冷却机组60的冷却热交换器64流出的一次制冷剂(图4中的点L的状态)流入第二气体连接管道5而合流后,流入室外回路11的第二低压级吸入管22a,然后被吸入第二低压级压缩机22。第二低压级压缩机22对已吸入的一次制冷剂进行压缩,并喷出压缩后的一次制冷剂。已从第二低压级压缩机22喷出的一次制冷剂(图4中的点M的状态)通过第二低压级喷出管22b流入中间流路41。
在中间流路41中流动的一次制冷剂在中间冷却器17中向室外空气放热。已从中间冷却器17流出的一次制冷剂(图4中的点N的状态)与已从注入管38流入的一次制冷剂合流,并流入高压级吸入管21a。在高压级吸入管21a中流动的一次制冷剂(图4中的点O的状态)被高压级压缩机21吸入。高压级压缩机21对已吸入的一次制冷剂进行压缩后喷出。
在辅助制冷剂回路151中,已从辅助压缩机152喷出的二次制冷剂在辅助室外热交换器153中向室外空气放热。已从辅助室外热交换器153流出的二次制冷剂在通过辅助膨胀阀154之际被减压,然后流入制冷剂冷却器155的第二流路155b。在制冷剂冷却器155的第二流路155b中,二次制冷剂从第一流路155a的一次制冷剂吸热而蒸发。已从制冷剂冷却器155流出的二次制冷剂被吸入辅助压缩机152并被压缩。
〈制热运转〉
对制冷装置1的制热运转进行说明。制热运转是由空调机组50对室内进行制热的运转。
在制热运转中,制冷装置1选择性地进行室外热交换器13作为放热器发挥作用的动作、室外热交换器13休止的动作以及室外热交换器13作为蒸发器发挥作用的动作。在进行制热运转的制冷装置1中,辅助机组150保持在停止状态。因此,在制热运转中,辅助压缩机152保持在停止状态。
在此,参照图5对室外热交换器13作为蒸发器发挥作用的情况下的制热运转进行说明。在该制热运转中,第一切换阀81及第二切换阀82被设定为第二状态。在该制热运转中,第一低压级压缩机23、第二低压级压缩机22以及高压级压缩机21工作。在该制热运转中,一次制冷剂在制冷剂回路6中循环,由此进行制冷循环,室内热交换器54作为放热器(气体冷却器)发挥作用,冷却热交换器64及室外热交换器13作为蒸发器发挥作用。
已从高压级压缩机21喷出的一次制冷剂通过第一切换阀81流入第一室外气管35,然后通过第一气体连接管道3被分配给多台空调机组50。在各空调机组50中,已流入室内回路51的一次制冷剂在室内热交换器54中向室内空气放热,然后在通过室内膨胀阀53之际被减压后,流入第一液体连接管道2。已从各空调机组50流入第一液体连接管道2的制冷剂流入室外回路11的贮液器15。各空调机组50朝着室内空间吹出在室内热交换器54中已被加热的空气。
已从贮液器15流出的一次制冷剂在通过过冷却热交换器16的第一流路16a的期间内被冷却。已通过过冷却热交换器16的第一流路16a的一次制冷剂分支流入室外第五管o5和室外第三管o3。
在室外第五管o5中流动的一次制冷剂的一部分流入注入管38,剩余部分流入室外第八管o8。在注入管38中流动的一次制冷剂流入过冷却热交换器16的第二流路16b,在吸热而蒸发后流入高压级吸入管21a。
在室外第八管o8中流动的一次制冷剂通过第二液体连接管道4被分配给多台冷却机组60。在各冷却机组60中,已流入冷却回路61的一次制冷剂在通过冷却膨胀阀63之际被减压,然后在冷却热交换器64中从库内空气吸热而蒸发。各冷却机组60朝着库内空间吹出在冷却热交换器64中已被冷却的空气。
已从各冷却机组60的冷却热交换器64流出的一次制冷剂流入第二气体连接管道5而合流后,流入室外回路11的第二低压级吸入管22a,然后被吸入第二低压级压缩机22并被压缩。
在室外第三管o3中流动的一次制冷剂在通过室外膨胀阀14之际被减压,然后通过制冷剂冷却器155的第一流路155a流入室外热交换器13,从室外空气吸热而蒸发。已通过室外热交换器13的一次制冷剂通过第二切换阀82流入第一低压级吸入管23a,然后被吸入第一低压级压缩机23并被压缩。
已分别在第一低压级压缩机23及第二低压级压缩机22中被压缩的一次制冷剂在中间冷却器17中向室外空气放热,与在注入管38中流动的一次制冷剂合流后,被吸入高压级压缩机21。高压级压缩机21对已吸入的一次制冷剂进行压缩后喷出。
-控制器的动作-
如上所述,主体机组10a的室外控制器101和辅助机组150的辅助控制器102经由信号线彼此相连,并构成热源机组10的控制器100。在此,对热源机组10的控制器100所进行的动作进行说明。
〈辅助压缩机的控制〉
当制冷装置1开始制冷运转时,室外控制器101向辅助控制器102发送允许辅助机组150运转的允许信号。当制冷装置1结束制冷运转时,室外控制器101向辅助控制器102发送解除允许辅助机组150运转的解除信号。因此,在制冷装置1的制热运转中,辅助机组150保持在停止状态。
当辅助控制器102一接收到允许信号,便开始对辅助压缩机152进行控制。辅助控制器102根据制冷剂温度传感器157的测量值Tpr对辅助压缩机152进行控制。参照图6的流程图对辅助控制器102控制辅助压缩机152的动作进行说明。
在步骤ST11的处理中,辅助控制器102判断制冷剂温度传感器157的测量值Tpr比第一基准温度Tr1高(Tpr>Tr1)这一条件是否成立。在该条件成立的情况下,辅助控制器102进行步骤ST12的处理。另一方面,在该条件不成立的情况下,辅助控制器102重复步骤ST11的处理。
在步骤ST12的处理中,辅助控制器102使辅助压缩机152工作。当辅助压缩机152工作时,在辅助制冷剂回路151中进行制冷循环,制冷剂冷却器155成为冷却状态。
在辅助压缩机152起动后,辅助控制器102对辅助压缩机152的转速进行调节,以使制冷剂温度传感器157的测量值Tpr成为第二基准温度Tr2。辅助控制器102通过进行从步骤ST13到步骤ST17为止的处理,对辅助压缩机152的转速进行调节。
在步骤ST13的处理中,辅助控制器102判断制冷剂温度传感器157的测量值Tpr比第二基准温度Tr2低(Tpr<Tr2)这一条件是否成立。在该条件成立的情况下,辅助控制器102进行步骤ST14的处理。在步骤ST14的处理中,辅助控制器102降低辅助压缩机152的运转频率。当辅助压缩机152的运转频率下降时,辅助制冷剂回路151中的二次制冷剂的流量减少,制冷剂冷却器155的冷却能力减弱。
当步骤ST14的处理结束时,辅助控制器102进行步骤ST17的处理。在步骤ST17的处理中,辅助控制器102判断辅助压缩机152是否停止。
在步骤ST14的处理中,当降低辅助压缩机152的运转频率的结果是辅助压缩机152的运转频率达到下限值时,辅助压缩机152停止。当辅助压缩机152停止时,在辅助制冷剂回路151中制冷循环停止,制冷剂冷却器155成为休止状态。因此,在辅助压缩机152已停止的情况下,辅助控制器102结束对辅助压缩机152的控制。
另一方面,在步骤ST14的处理中,在即使降低辅助压缩机152的运转频率,辅助压缩机152也仍在工作的情况下,辅助控制器102再次进行步骤ST13的处理。
在步骤ST13的处理中的规定条件不成立的情况下,辅助控制器102进行步骤ST15的处理。在步骤ST15的处理中,辅助控制器102判断制冷剂温度传感器157的测量值Tpr比第一基准温度Tr1高(Tpr>Tr1)这一条件是否成立。在该条件成立的情况下,辅助控制器102进行步骤ST16的处理。
在步骤ST16的处理中,辅助控制器102提高辅助压缩机152的运转频率。当辅助压缩机152的运转频率上升时,辅助制冷剂回路151中的二次制冷剂的流量增加,制冷剂冷却器155的冷却能力增强。当步骤ST16的处理结束时,辅助控制器102再次进行步骤ST13的处理。
在步骤ST15的处理中的规定条件不成立的情况下,辅助控制器102再次进行步骤ST13的处理。在该情况下,制冷剂温度传感器157的测量值Tpr是在第二基准温度Tr2以上且第一基准温度Tr1以下的范围(Tr2≤Tpr≤Tr1)内的值。在该情况下,辅助控制器102不改变辅助压缩机152的运转频率。
就这样,辅助控制器102根据制冷剂温度传感器157的测量值Tpr对辅助压缩机152进行控制,以使制冷剂冷却器155的状态从休止状态切换到冷却状态。辅助控制器102根据制冷剂温度传感器157的测量值Tpr对辅助压缩机152进行控制,以使制冷剂冷却器155的状态从冷却状态切换到休止状态。
制冷剂温度传感器157的测量值Tpr是在制冷运转中已从制冷剂冷却器155中的第一流路155a流出的一次制冷剂的温度。当该一次制冷剂的温度发生变化时,从热源机组10供往空调机组50及冷却机组60的制冷剂的比焓发生变化,其结果是,空调机组50及冷却机组60的冷却能力发生变化。因此,制冷剂温度传感器157的测量值Tpr是表示热源机组10的制冷能力的指标。
辅助控制器102在根据表示制冷能力的指标判断为热源机组10的制冷能力比规定值小的情况下,使制冷剂冷却器155的冷却能力增强。辅助控制器102在根据表示制冷能力的指标判断为热源机组10的制冷能力比规定值大的情况下,使制冷剂冷却器155的冷却能力减弱。
〈第二基准温度〉
第二基准温度Tr2被设定为通过室外膨胀阀14流入贮液器15的制冷剂成为液体单相状态的温度。在此,对控制器100设定第二基准温度的动作进行说明。
室外控制器101获取液态制冷剂压力传感器75的测量值。液态制冷剂压力传感器75的测量值与贮液器15内的制冷剂压力及流入贮液器15的制冷剂压力实质上相等。室外控制器101计算相当于液态制冷剂压力传感器75的测量值的一次制冷剂的饱和温度Ts。
室外控制器101获取高压压力传感器71的测量值。室外控制器101根据液态制冷剂压力传感器75及高压压力传感器71的测量值和已计算出的饱和温度Ts,计算已通过室外膨胀阀14的一次制冷剂的温度成为饱和温度Ts以下的“流入室外膨胀阀14的一次制冷剂的温度”。并且,室外控制器101将已计算出的温度作为第二基准温度Tr2发送给辅助控制器102。室外控制器101将第二基准温度Tr2加上规定值后的值(Tr2+D)作为第一基准温度Tr1发送给辅助控制器102(Tr1=Tr2+D)。
-室内控制器的动作-
在制冷运转中的各空调机组50中,室内控制器103对室内膨胀阀53的开度进行调节。
室内控制器103对室内膨胀阀53的开度进行调节,以使已从处于作为蒸发器发挥作用的状态的室内热交换器54流出的一次制冷剂的过热度成为目标过热度。
具体而言,室内控制器103将从第二温度传感器56的测量值T2减去第一温度传感器55的测量值T1所得到的值作为已从室内热交换器54流出的一次制冷剂的过热度的实测值SH(SH=T2-T1)。在过热度的实测值SH超过目标过热度的情况下,室内控制器103增大室内膨胀阀53的开度。在过热度的实测值SH低于目标过热度的情况下,室内控制器103缩小室内膨胀阀53的开度。
-第一实施方式的特征(1)-
本实施方式的热源机组10包括制冷剂冷却器155。因此,当与在热源机组10中不设置制冷剂冷却器155的情况相比时,从贮液器15供往空调机组50及冷却机组60的液态制冷剂的流量增多。其结果是,与现有的包括不设置制冷剂冷却器155的热源机组的制冷装置相比,包括本实施方式的热源机组10的制冷装置1能够发挥出更大的冷却能力。以下,参照图4对这一点进行详细说明。
在现有的不包括制冷剂冷却器155的热源机组中,已从处于作为放热器发挥作用的状态的室外热交换器13流出的一次制冷剂(图4中的点B的状态)在通过室外膨胀阀14之际被减压,成为图4中的点X的状态。点X的状态下的一次制冷剂是液相和气相共存的气液两相状态。
在现有的热源机组中,已通过室外膨胀阀14的、点X的状态下的制冷剂流入贮液器15,被分离成点Y的状态下的饱和液态制冷剂和点Z的状态下的饱和气态制冷剂。点Z的状态下的气态制冷剂从贮液器15排出至排气管37。因此,只有点Y的状态下的液态制冷剂从贮液器15流入室外第四管o4。就这样,在现有的不包括制冷剂冷却器155的热源机组中,从贮液器15朝向空调机组50或冷却机组60送出的制冷剂的质量流量比流入贮液器15的制冷剂的质量流量少。
另一方面,在本实施方式的热源机组10中,从室外热交换器13流出后在制冷剂冷却器155中已被冷却的一次制冷剂通过室外膨胀阀14。因此,已通过室外膨胀阀的、液体单相状态下的一次制冷剂(图4中的点D的状态)流入贮液器15。因此,从贮液器15流入室外第四管o4的一次制冷剂的质量流量与从室外第二管o2流入贮液器15的一次制冷剂的质量流量实质上相等。
就这样,在本实施方式的热源机组10中,从贮液器15朝向空调机组50或冷却机组60送出的一次制冷剂的质量流量与流入贮液器15的一次制冷剂的质量流量实质上一致。其结果是,供往空调机组50及冷却机组60的制冷剂流量增加,在空调机组50及冷却机组60中得到的冷却能力增强。
-第一实施方式的特征(2)-
在本实施方式的热源机组10中,通过由控制器100对辅助压缩机152进行控制,制冷剂冷却器155在冷却状态和休止状态之间进行切换。因此,根据本实施方式,能够根据热源机组10的运转条件使制冷剂冷却器155在冷却状态和休止状态之间进行切换。其结果是,能够根据热源机组10的运转条件对热源机组10的运转进行适当的控制。
-第一实施方式的特征(3)-
在本实施方式的热源机组10中,使用在辅助机组150的辅助制冷剂回路151中循环的二次制冷剂作为在制冷剂冷却器155中对一次制冷剂进行冷却的冷却介质。因此,即使在室外空气的温度比较高的夏季,也能够使在制冷装置1的制冷运转中流入室外膨胀阀14的一次制冷剂的温度比室外空气的温度低。
其结果是,即使在室外空气的温度比较高的夏季,也能够充分确保从热源机组10供往空调机组50及冷却机组60的制冷剂的流量,能够使热源机组10在整个一年当中都发挥出充分的制冷能力。
-第一实施方式的特征(4)-
在本实施方式的热源机组10中,辅助控制器102根据制冷剂温度传感器157的测量值对辅助压缩机152的转速进行调节。因此,根据本实施方式,能够对在制冷装置1的制冷运转中从制冷剂冷却器155流出的一次制冷剂的温度进行适当的调节。
-第一实施方式的变形例1-
在本实施方式的热源机组10中,主体机组10a和辅助机组150也可以构成为一体。具体而言,也可以将构成主体机组10a的室外回路11、室外风扇12、送风风扇17a、室外控制器101、以及构成辅助机组150的辅助制冷剂回路151、辅助风扇156、辅助控制器102收纳在一个壳体中。
在本变形例的热源机组10中,室外控制器101和辅助控制器102也可以构成为一体。换言之,本变形例的热源机组10也可以包括一个控制器100,该一个控制器100进行室外控制器101所进行的控制动作、和辅助控制器102所进行的控制动作这两种动作。
-第一实施方式的变形例2-
在本实施方式的制冷装置1中,填充在制冷剂回路6中的一次制冷剂及填充在辅助制冷剂回路151中的二次制冷剂均不限于二氧化碳。在本实施方式的制冷装置1中,一次制冷剂和二次制冷剂也可以不同。
作为分别用作一次制冷剂和二次制冷剂的单一组成的制冷剂,可示例出R744(二氧化碳)、R1234ZE、R1234YF、R290(丙烷)、R32。作为分别用作一次制冷剂和二次制冷剂的混合制冷剂,可示例出含有R744、R1234ZE、R1234YF、R290以及R32中的至少一种作为成分且GWP(Global Warming Potential:全球变暖潜能值)为750以下的制冷剂。
用作二次制冷剂的制冷剂也可以是临界温度比一次制冷剂高的制冷剂。需要说明的是,作为本实施方式的一次制冷剂的二氧化碳的临界温度为31.1℃。如果使用临界温度比一次制冷剂高的制冷剂作为二次制冷剂,则即使在室外气温比较高(例如,在35℃以上)的情况下,也能够通过辅助制冷剂回路151的制冷循环得到比较大的冷却能力,因此能够确保制冷装置的冷却能力。
用作二次制冷剂的制冷剂也可以是临界温度比“制冷装置1的运转温度范围的上限值”高的制冷剂。例如,在制冷装置1的运转温度范围的上限值为“43℃”的情况下,也可以使用临界温度为““43℃”加上规定值后的温度(例如“53℃”)”的制冷剂作为二次制冷剂。
在此,“制冷装置1的运转温度范围”是指制冷装置1能够发挥“制冷装置1的制造者对制冷装置1的购买者所保证的制冷装置1的冷却能力”的外部气温的范围。因此,即使外部气温超过“制冷装置1的运转温度范围”的上限值,也不是说制冷装置1立即无法运转。
在本实施方式的制冷装置1中,构成热源机组10的主体机组10a及辅助机组150设置在房间外。因此,即使二次制冷剂已从辅助制冷剂回路151中泄漏出来了,也不会发生二次制冷剂流入室内空间的情况。因此,在使用“具有微燃性的制冷剂”作为填充在辅助机组150的辅助制冷剂回路151中的二次制冷剂的情况下,即使二次制冷剂已从辅助制冷剂回路中泄漏出来了,也不会发生具有微燃性的二次制冷剂流入室内空间的情况。
(第二实施方式)
对第二实施方式进行说明。在此,对本实施方式的制冷装置1与第一实施方式的制冷装置1的不同点进行说明。
如图7所示,在本实施方式的热源机组10中,省略了辅助机组150,改变了制冷剂冷却器155的布置状况,并增加了旁通管道165。本实施方式的空调机组50的室内控制器103进行对目标过热度进行调节的动作。
在本实施方式的热源机组10中,室外第一管o1的一端与室外热交换器13的液体端相连。室外第一管o1的另一端与室外第二管o2及室外第三管o3的一端都相连。在室外第一管o1中,在室外热交换器13与室外膨胀阀14之间设置有制冷剂冷却器155的第一流路155a。在室外第一管o1中,在室外热交换器13与制冷剂冷却器155之间设置有室外开关阀161。室外开关阀161是电磁阀。
在本实施方式的热源机组10中,制冷剂温度传感器157设置在室外第一管o1上。制冷剂温度传感器157设置在室外第一管o1上的位于制冷剂冷却器155与室外膨胀阀14之间的部分,并对在该部分中流动的制冷剂的温度进行测量。制冷剂温度传感器157的测量值被发送给室外控制器101。
在本实施方式的热源机组10中,制冷剂冷却器155的第二流路155b设置在第一低压级吸入管23a中。在本实施方式的制冷剂冷却器155中,在第一低压级吸入管23a中朝向第一低压级压缩机23流动的制冷剂作为冷却介质在第二流路155b中流动。
在本实施方式的热源机组10中,旁通管道165与室外第一管o1相连。旁通管道165的一端与室外第一管o1的、位于室外热交换器13与室外开关阀161之间的部位相连。旁通管道165的另一端与室外第一管o1的、位于制冷剂冷却器155与室外膨胀阀14之间的部位相连。在室外回路11中,旁通管道165与制冷剂冷却器155的第一流路155a并列设置。
在旁通管道165上设置有旁通阀166。旁通阀166是由电磁阀构成的开关阀。旁通阀166构成为:能够间歇性地进行制冷剂从旁通管道165的一端朝向另一端的流动、和制冷剂从旁通管道165的另一端朝向一端的流动这两种流动。
在本实施方式的热源机组10中,旁通管道165、旁通阀166以及室外开关阀161构成切换部170,该切换部170使制冷剂冷却器155在冷却状态和休止状态之间进行切换。在旁通阀166关闭、室外开关阀161打开的状态下,制冷剂在制冷剂冷却器155的第一流路155a中流动,制冷剂冷却器155成为冷却状态。在旁通阀166打开、室外开关阀161关闭的状态下,制冷剂在旁通管道165中流动,制冷剂冷却器155成为休止状态。
如图8所示,在本实施方式的热源机组10中,室外控制器101构成对构成切换部170的旁通阀166及室外开关阀161进行控制的控制器100。
-制冷装置的运转动作-
对制冷装置1的运转动作进行说明。与第一实施方式的制冷装置1相同,本实施方式的制冷装置1进行制冷运转和制热运转。
〈制冷运转〉
对制冷装置1的制冷运转进行说明。在此,对本实施方式的制冷装置1所进行的制冷运转与第一实施方式的制冷装置1所进行的制冷运转的不同点进行说明。
在此,对制冷剂冷却器155处于冷却状态的情况下的制冷运转进行说明。当控制器100使室外开关阀161成为打开状态并使旁通阀166成为关闭状态时,制冷剂冷却器155成为冷却状态。
如图9所示,在本实施方式的热源机组10中,从室外回路11的第一低压级吸入管23a到中间流路41为止的制冷剂的状态变化与第一实施方式不同。需要说明的是,图9的莫里尔图示出在排气阀39处于关闭状态时在制冷剂回路6中进行的制冷循环。
已从第一室外气管35通过第一切换阀81流入第一低压级吸入管23a的制冷剂(图9中的点I的状态)流入制冷剂冷却器155的第二流路155b,从在第一流路155a中流动的制冷剂吸热。已从制冷剂冷却器155的第二流路155b流出的制冷剂(图9中的点I'的状态)被吸入第一低压级压缩机23并被压缩。已从第一低压级压缩机23喷出的制冷剂(图9中的点J'的状态)流入中间流路41,与已从第二低压级压缩机22喷出的制冷剂(图9中的点M的状态)合流。
〈制热运转〉
对制冷装置1的制热运转进行说明。在此,对本实施方式的制冷装置1所进行的制热运转与第一实施方式的制冷装置1所进行的制热运转的不同点进行说明。
在制热运转中,制冷剂冷却器155成为休止状态。当控制器100使室外开关阀161成为关闭状态并使旁通阀166成为打开状态时,制冷剂冷却器155成为休止状态。
就室外热交换器13作为蒸发器发挥作用的情况下的制热运转而言,在本实施方式的热源机组10中,已通过室外膨胀阀14的制冷剂通过旁通管道165流入室外热交换器13。在第一低压级吸入管23a中流动的制冷剂在通过制冷剂冷却器155的第二流路155b后,被吸入第一低压级压缩机23。由于制冷剂冷却器155处于休止状态,因此在第二流路155b中流动的制冷剂既不吸热也不放热。除此以外的制冷剂的流动路径与第一实施方式的热源机组10相同。
-控制器的动作-
本实施方式的构成控制器100的室外控制器101根据制冷剂温度传感器157的测量值对构成切换部170的旁通阀166及室外开关阀161进行控制。
参照图10的流程图对该室外控制器101的控制动作进行说明。室外控制器101每隔规定的时间(例如,每隔60秒)反复进行图10的流程图所示的控制动作。本实施方式的室外控制器101中的第一基准温度Tr1及第二基准温度Tr2分别与第一实施方式的第一基准温度Tr1及第二基准温度Tr2相同。
在步骤ST21的处理中,室外控制器101判断制冷剂温度传感器157的测量值Tpr比第二基准温度Tr2低(Tpr<Tr2)这一条件是否成立。在该条件成立的情况下,室外控制器101进行步骤ST22的处理。另一方面,在该条件不成立的情况下,室外控制器101进行步骤ST23的处理。
在步骤ST22的处理中,室外控制器101使室外开关阀161成为关闭状态,使旁通阀166成为打开状态。当室外控制器101进行该处理时,制冷剂在旁通管道165中流动,制冷剂冷却器155成为休止状态。当步骤ST22的处理结束时,室外控制器101暂时结束与旁通阀166及室外开关阀161有关的控制动作。
在步骤ST23的处理中,室外控制器101判断制冷剂温度传感器157的测量值Tpr比第一基准温度Tr1高(Tpr>Tr1)这一条件是否成立。在该条件成立的情况下,室外控制器101进行步骤ST24的处理。另一方面,在该条件不成立的情况下,室外控制器101暂时结束与旁通阀166及室外开关阀161有关的控制动作。
在步骤ST24的处理中,室外控制器101使室外开关阀161成为打开状态,使旁通阀166成为关闭状态。当室外控制器101进行该处理时,制冷剂在制冷剂冷却器155的第一流路155a中流动,制冷剂冷却器155成为冷却状态。当步骤ST24的处理结束时,室外控制器101暂时结束与旁通阀166及室外开关阀161有关的控制动作。
-室内控制器的动作-
对室内控制器103对目标过热度进行调节的动作进行说明。
本实施方式的室外控制器101构成为:能够输出表示制冷剂冷却器155处于冷却状态的冷却信号。室外控制器101在制冷剂冷却器155处于冷却状态时输出冷却信号,另一方面,在制冷剂冷却器155处于休止状态时不输出冷却信号。
室内控制器103构成为:能够从室外控制器101接收表示制冷剂冷却器155处于冷却状态的冷却信号。室内控制器103在未接收到冷却信号的情况下,将目标过热度设定为第一过热度(例如,5℃)。室内控制器103在接收到冷却信号的情况下,将目标过热度设定为比第一过热度低的第二过热度(例如,2℃)。
当室内控制器103将目标过热度从第一过热度降低到第二过热度时,从空调机组50流出的制冷剂的过热度下降。因此,在制冷剂冷却器155处于冷却状态的情况下,通过第一低压级吸入管23a流入制冷剂冷却器155的第二流路155b的制冷剂的过热度下降,其结果是,从制冷剂冷却器155的第二流路155b流出并被吸入第一低压级压缩机23的制冷剂的过热度下降。
-第二实施方式的特征-
本实施方式的制冷剂冷却器155将被吸入第一低压级吸入管23a的制冷剂用作冷却介质,对在第一流路155a中流动的制冷剂进行冷却。因此,与现有的不包括制冷剂冷却器155的热源机组相比,被吸入第一低压级吸入管23a的制冷剂的过热度有可能变大。
另一方面,当制冷剂冷却器155处于冷却状态时,本实施方式的室内控制器103将目标过热度从第一过热度降低到第二过热度。因此,能够减少被吸入第一低压级压缩机23的制冷剂的过热度的增大量。其结果是,能够事先防止在第一低压级压缩机23中已被压缩的制冷剂的过热度变得过大,从而能够确保第一低压级压缩机23的可靠性。
(第三实施方式)
对第三实施方式进行说明。在此,对本实施方式的制冷装置1与第二实施方式的制冷装置1的不同点进行说明。
如图11所示,在本实施方式的热源机组10中,室外第三管o3的连接位置与第二实施方式的室外回路11不同。在本实施方式的室外回路11中,室外第三管o3的一端与室外第一管o1的、位于室外热交换器13与室外开关阀161之间的部位相连。与第二实施方式相同,室外第三管o3的另一端与室外第四管o4的另一端相连。
在本实施方式的室外第三管o3上设置有副室外膨胀阀183。副室外膨胀阀183设置在与室外第四管o4相连的室外第三管o3的另一端与第五止回阀CV5之间。副室外膨胀阀183是能够调节开度的电子膨胀阀。
本实施方式的旁通阀166构成为:仅能够间歇性地进行制冷剂从旁通管道165的一端朝向另一端的流动。
-制冷装置的运转动作-
对制冷装置1的运转动作进行说明。与第二实施方式的制冷装置1相同,本实施方式的制冷装置1进行制冷运转和制热运转。
〈制冷运转〉
对制冷装置1的制冷运转进行说明。在此,对本实施方式的制冷装置1所进行的制冷运转与第二实施方式的制冷装置1所进行的制冷运转的不同点进行说明。
在本实施方式的热源机组10中,室外膨胀阀14的开度被调节,副室外膨胀阀183保持在关闭状态。与第二实施方式相同,已从室外热交换器13流出的制冷剂通过制冷剂冷却器155的第一流路155a或旁通管道165流入室外膨胀阀14,在通过室外膨胀阀14之际被减压。
〈制热运转〉
对制冷装置1的制热运转进行说明。在此,对本实施方式的制冷装置1所进行的制热运转与第二实施方式的制冷装置1所进行的制热运转的不同点进行说明。
就室外热交换器13作为蒸发器发挥作用的情况下的制热运转而言,在本实施方式的热源机组10中,室外膨胀阀14保持在关闭状态,副室外膨胀阀183的开度被调节。通过过冷却热交换器16的第一流路16a并已流入室外第三管o3的制冷剂,在通过副室外膨胀阀183之际被减压,然后流入室外热交换器13。
(第四实施方式)
对第四实施方式进行说明。在此,对本实施方式的制冷装置1与第二实施方式的制冷装置1的不同点进行说明。
-制冷装置的结构-
如图12所示,在本实施方式的制冷装置1中,省略了第二实施方式的冷却机组60。在本实施方式的制冷装置1的制冷剂回路6中,一台热源机组10和多台空调机组50通过第一液体连接管道2及第二气体连接管道5相连。
在本实施方式的热源机组10中,省略了第二实施方式的第二低压级压缩机22、第二低压级吸入管22a以及第二低压级喷出管22b。本实施方式的压缩部件C包括第一低压级压缩机23和高压级压缩机21,另一方面,本实施方式的压缩部件C不包括第二低压级压缩机22。
本实施方式的热源机组10包括一个切换阀80来代替第二实施方式的流路切换机构30。与第二实施方式的第一切换阀81及第二切换阀82相同,该切换阀80由四通换向阀150构成。切换阀80的第一阀口与高压级喷出管21b相连,第二阀口与第一低压级吸入管23a相连,第三阀口与第二室外气管36相连,第四阀口与第一室外气管35相连。
切换阀80在第一状态(图12中实线所示的状态)和第二状态(图12中虚线所示的状态)之间进行切换。在处于第一状态的切换阀80中,第一阀口与第三阀口连通,且第二阀口与第四阀口连通。在处于第二状态的切换阀80中,第一阀口与第四阀口连通,第二阀口与第三阀口连通。切换阀80在制冷装置1的制冷运转中被设定为第一状态,在制冷装置1的制热运转中被设定为第二状态。
-第四实施方式的变形例-
在本实施方式的制冷装置1中,也可以设置冷藏陈列柜或单元冷却器等冷却机组来代替空调机组50。在该情况下,在制冷装置1中,当冷却运转和除霜运转相互切换时,切换阀80从第一状态和第二状态中的一个状态切换到另一个状态,其中,在冷却运转时,在冷却机组的冷却热交换器中对库内空气进行冷却,除霜运转用于融化附着在冷却机组的冷却热交换器上的霜。
(第五实施方式)
对第五实施方式进行说明。在此,对本实施方式的制冷装置1与第二实施方式的制冷装置1的不同点进行说明。
如图13所示,在本实施方式的热源机组10中,制冷剂冷却器155的第二流路155b设置在排气管37中。在排气管37中,制冷剂冷却器155的第二流路155b布置在排气阀39的下游。在本实施方式的制冷剂冷却器155中,在排气管37中从贮液器15朝向高压级压缩机21流动的一次制冷剂作为冷却介质在第二流路155b中流动。
本实施方式的热源机组10包括气体温度传感器110。气体温度传感器110安装在排气管37上。在排气管37中,气体温度传感器110布置在制冷剂冷却器155的下游。气体温度传感器110对已通过制冷剂冷却器155的第二流路155b的制冷剂的温度进行测量。气体温度传感器110的测量值被发送到室外控制器101。
-制冷装置的运转动作-
对制冷装置1的运转动作进行说明。与第二实施方式的制冷装置1相同,本实施方式的制冷装置1进行制冷运转和制热运转。
〈制冷运转〉
对制冷装置1的制冷运转进行说明。在此,对本实施方式的制冷装置1所进行的制冷运转与第二实施方式的制冷装置1所进行的制冷运转的不同点进行说明。
在此,对制冷剂冷却器155处于冷却状态的情况下的制冷运转进行说明。当控制器100使室外开关阀161成为打开状态并使旁通阀166成为关闭状态时,制冷剂冷却器155成为冷却状态。
已从贮液器15流入排气管37的气态制冷剂在通过排气阀39之际被减压,然后流入制冷剂冷却器155的第二流路155b。在制冷剂冷却器155中,已流入第二流路155b的制冷剂从在第一流路155a中流动的制冷剂吸热。其结果是,在制冷剂冷却器155中,在第一流路155a中流动的制冷剂被冷却。已通过制冷剂冷却器155的第二流路155b的制冷剂与在注入管38中流动的制冷剂一起被吸入高压级压缩机21。
〈制热运转〉
对制冷装置1的制热运转进行说明。在此,对本实施方式的制冷装置1所进行的制热运转与第二实施方式的制冷装置1所进行的制热运转的不同点进行说明。与第二实施方式相同,在制热运转中,制冷剂冷却器155成为休止状态。当控制器100使室外开关阀161成为关闭状态并使旁通阀166成为打开状态时,制冷剂冷却器155成为休止状态。
已从贮液器15流入排气管37的气态制冷剂依次通过排气阀39和制冷剂冷却器155的第二流路155b,然后被吸入高压级压缩机21。由于制冷剂冷却器155处于休止状态,因此在第二流路155b中流动的制冷剂既不吸热也不放热。除此以外的制冷剂的流动路径与第二实施方式的热源机组10相同。
-控制器的动作-
本实施方式的构成控制器100的室外控制器101根据制冷剂温度传感器157及气体温度传感器110的测量值,对构成切换部170的旁通阀166及室外开关阀161进行控制。
参照图14的流程图对该室外控制器101的控制动作进行说明。室外控制器101每隔规定的时间(例如,每隔60秒)反复进行图14的流程图所示的控制动作。本实施方式的室外控制器101中的第二基准温度Tr2与第一实施方式的第二基准温度Tr2相同。
在步骤ST31的处理中,室外控制器101判断高压压力传感器71的测量值HP比一次制冷剂(在本实施方式中为二氧化碳)的临界压力CP高(HP>CP)这一条件是否成立。在该条件成立的情况下,室外控制器101进行步骤ST32的处理。另一方面,在该条件不成立的情况下,室外控制器101进行步骤ST38的处理。
在步骤ST32的处理中,室外控制器101判断制冷剂温度传感器157的测量值Tpr比第二基准温度Tr2高(Tpr>Tr2)这一条件是否成立。在该条件成立的情况下,室外控制器101进行步骤ST33的处理。另一方面,在该条件不成立的情况下,室外控制器101进行步骤ST38的处理。
在步骤ST33的处理中,室外控制器101判断制冷剂温度传感器157的测量值Tpr与气体温度传感器110的测量值Tgr之差(Tpr-Tgr)比规定值α大(Tpr-Tgr>α)这一条件是否成立。在该条件成立的情况下,室外控制器101进行步骤ST34的处理。另一方面,在该条件不成立的情况下,室外控制部101进行步骤ST35的处理。需要说明的是,规定值α是预先记录在室外控制器101中的常数,例如设定为“5℃”。
在步骤ST34的处理中,室外控制器101增大排气阀39的开度。在步骤ST33的条件(Tpr-Tgr>α)成立的情况下,能够判断为有增强制冷剂冷却器155的冷却能力的余地。于是,在步骤ST33的条件成立的情况下,室外控制器101在步骤ST34的处理中增大排气阀39的开度,增加在制冷剂冷却器155的第二流路155b中流动的制冷剂的流量。当步骤ST34的处理结束时,室外控制器101暂时结束对排气阀39的开度控制。
在步骤ST35的处理中,室外控制器101判断制冷剂温度传感器157的测量值Tpr与气体温度传感器110的测量值Tgr之差(Tpr-Tgr)比规定值β小(Tpr-Tgr<β)这一条件是否成立。在该条件成立的情况下,室外控制器101进行步骤ST36的处理。另一方面,在该条件不成立的情况下,室外控制部101进行步骤ST37的处理。需要说明的是,规定值β是预先记录在室外控制器101中的常数,例如设定为“3℃”。
在步骤ST36的处理中,室外控制器101缩小排气阀39的开度。在步骤ST35的条件(Tpr-Tgr<β)成立的情况下,能够判断为需要减弱制冷剂冷却器155的冷却能力。于是,在步骤ST35的条件成立的情况下,室外控制器101在步骤ST36的处理中缩小排气阀39的开度,减少在制冷剂冷却器155的第二流路155b中流动的制冷剂的流量。当步骤ST36的处理结束时,室外控制器101暂时结束对排气阀39的开度控制。
在步骤ST37的处理中,室外控制器101保持排气阀39的开度。在步骤ST33的条件(Tpr-Tgr>α)和步骤ST35的条件(Tpr-Tgr<β)两者均不成立的情况下,能够判断为不需要改变制冷剂冷却器155的冷却能力。因此,在该情况下,室外控制器101不改变排气阀39的开度。当步骤ST37的处理结束时,室外控制器101暂时结束对排气阀39的开度控制。
在步骤ST38的处理中,室外控制器101使排气阀39成为完全关闭状态。在步骤ST31的条件(HP>CP)和步骤ST32的条件(Tpr>Tr2)两者均不成立的情况下,能够判断为不需要在制冷剂冷却器155中对第一流路155a中的制冷剂进行冷却。因此,在该情况下,室外控制器101使排气阀39成为完全关闭状态。当步骤ST38的处理结束时,室外控制器101暂时结束对排气阀39的开度控制。
-第五实施方式的特征-
在本实施方式的制冷剂冷却器155中,从作为放热器发挥作用的室外热交换器13前往室外膨胀阀14的制冷剂在第一流路155a中流动,从贮液器15流出并在排气阀39中已被减压的制冷剂在第二流路155b中流动。并且,在该制冷剂冷却器155中,在第一流路155a中流动的制冷剂被在第二流路155b中流动的制冷剂冷却。
从作为放热器发挥作用的室外热交换器13流出的制冷剂的温度例如为35℃~40℃左右。另一方面,从贮液器15流入排气管37的气态制冷剂的温度例如为25℃左右。因此,在本实施方式的制冷剂冷却器155中,在第一流路155a中流动的制冷剂的温度与在第二流路155b中流动的制冷剂的温度之差较大。因此,在本实施方式的制冷装置1中,确保制冷剂冷却器155的热交换量所需要的传热面积小,因此能够使制冷剂冷却器155小型化。
(其他实施方式)
-第一变形例-
在上述第一实施方式到第四实施方式的热源机组10中,控制器100也可以构成为:根据压缩部件C的运转容量来对切换部170进行控制。
当与压缩部件C的运转容量有关的第一条件成立时,本变形例的控制器100对切换部170进行控制,以使制冷剂冷却器155从休止状态成为冷却状态。第一条件是:例如,高压级压缩机21的转速达到第一基准速度(例如,最大转速)、第一低压级压缩机23的转速达到第二基准速度(例如,最大转速)、并且第二低压级压缩机22的转速达到第三基准速度(例如,最大转速)。
当与压缩部件C的运转容量有关的第二条件成立时,本变形例的控制器100对切换部170进行控制,以使制冷剂冷却器155从冷却状态成为休止状态。第二条件是:例如,高压级压缩机21的转速低于第四基准速度(比最大转速低的转速)、第一低压级压缩机23的转速低于第五基准速度(比最大转速低的转速)、并且第二低压级压缩机22的转速低于第六基准速度(比最大转速低的转速)。
当构成压缩部件C的压缩机21、22、23的转速发生变化时,压缩部件C的运转容量发生变化。当构成压缩部件C的压缩机21、22、23的转速发生变化时,从热源机组10供往空调机组50及冷却机组60的制冷剂的质量流量发生变化,其结果是,在空调机组50及冷却机组60中得到的冷却能力发生变化。因此,设置在热源机组10中的压缩机21、22、23的转速是表示热源机组10的制冷能力的指标。
需要说明的是,控制器100在对切换部170进行控制以使制冷剂冷却器155从冷却状态成为休止状态时所使用的指标,与控制器100在对切换部170进行控制以使制冷剂冷却器155从休止状态成为冷却状态时所使用的指标也可以不同。例如,控制器100也可以根据设置在热源机组10中的压缩机21、22、23的转速来对切换部170进行控制,以使制冷剂冷却器155从冷却状态成为休止状态,另一方面,根据制冷剂温度传感器157的测量值来对切换部170进行控制,以使制冷剂冷却器155从休止状态成为冷却状态。
-第二变形例-
在上述第一实施方式到第四实施方式的热源机组10中,也可以省略排气管37及排气阀39。例如,在制冷装置1的制冷运转过程中,在对制冷剂冷却器155的冷却能力进行调节以使流入贮液器15的制冷剂始终处于液体单相状态的情况下,就不需要在室外回路11中设置排气管37及排气阀39。
-第三变形例-
上述第一实施方式到第四实施方式的热源机组10也可以构成为:使用例如已被冷却塔冷却的冷却水作为用于在制冷剂冷却器155中对制冷剂进行冷却的冷却介质。作为冷却介质,能够使用温度比夏季的室外空气的温度低(例如,30℃以下)的流体。
-第四变形例-
第一实施方式到第四实施方式的热源机组也可以构成为进行三级以上的多级压缩制冷循环。在该情况下,在热源机组10中,最低压级侧压缩机构成低压级压缩机23,最高压级侧压缩机构成高压级压缩机21。
第一实施方式到第四实施方式的热源机组10也可以构成为进行单级压缩制冷循环。
-第五变形例-
在第一实施方式的辅助控制器102及第二实施方式到第五实施方式的室外控制器101的每个控制器中,第二基准温度Tr2是根据制冷装置1的运转状态而设定的,但该第二基准温度Tr2也可以是预先设定好的一定值。
一次制冷剂为二氧化碳的情况下的第二基准温度Tr2的一个例子为“32℃”。在第二基准温度Tr2为一定值的情况下,第一基准温度Tr1也为一定值。在第二基准温度Tr2=32℃的情况下,第一基准温度Tr1例如被设定为“35℃”。需要说明的是,此处所示的第一基准温度Tr1及第二基准温度Tr2的值仅是一个例子。因此,例如也可以将第二基准温度Tr2设定为“29℃”,将第一基准温度Tr1设定为“37℃”。
在本变形例的热源机组10中,在制冷装置1的制冷运转过程中已通过室外膨胀阀14的一次制冷剂的温度在饱和温度Ts以下的运转状态下,流入贮液器15的制冷剂成为液体单相状态。另一方面,在制冷装置1的制冷运转中已通过室外膨胀阀14的一次制冷剂的温度比饱和温度Ts高的运转状态下,流入贮液器15的制冷剂成为气液两相状态。需要说明的是,如上所述,饱和温度Ts是与液态制冷剂压力传感器75的测量值相当的一次制冷剂的饱和温度。
-第六变形例-
在第二实施方式到第五实施方式的制冷装置1中,填充在制冷剂回路6中的制冷剂(一次制冷剂)并不限于二氧化碳。能够适用于第二实施方式到第五实施方式的制冷剂回路6的制冷剂与能够作为第一实施方式的制冷装置1的一次制冷剂使用的制冷剂相同。
以上说明了实施方式和变形例,但可知在不脱离权利要求书的主旨以及范围的情况下能够对实施方式及具体情况进行各种改变。只要不影响本公开的对象的功能,还可以对上述实施方式和变形例适当地进行组合和替换。说明书和权利要求书中的“第一”、“第二”、“第三”……这样的记载是为了区别被赋予了这些记载的语句而使用的,并不限定该语句的数量、顺序。
-产业实用性-
综上所述,本公开对于热源机组及制冷装置是有用的。
-符号说明-
1制冷装置
10热源机组
13室外热交换器(第一热交换器)
14室外膨胀阀(第一膨胀阀)
15贮液器
16过冷却热交换器(第一冷却器)
21高压级压缩机
22第二低压级压缩机(压缩机)
23第一低压级压缩机(压缩机、低压级压缩机)
37排气管(气体管道)
39排气阀(减压部)
50空调单元(利用单元)
53室内膨胀阀(第二膨胀阀)
54室内热交换器(第二热交换器)
60冷却机组(利用机组)
100控制器
101室外控制器
102辅助控制器
103室内控制器(过热度控制器)
151辅助制冷剂回路
152辅助压缩机
155制冷剂冷却器(第二冷却器)
165旁通管道
166旁通阀
170切换部
Claims (16)
1.一种热源机组(10),该热源机组(10)与利用机组(50、60)相连,使一次制冷剂在该热源机组(10)与所述利用机组(50、60)之间循环,进行高压达到所述一次制冷剂的临界压力以上的制冷循环,其特征在于:
所述热源机组(10)包括压缩机(22、23)、第一热交换器(13)、第一膨胀阀(14)、贮液器(15)、第一冷却器(16)以及第二冷却器(155),
所述压缩机(22、23)吸入所述一次制冷剂并进行压缩;
所述第一热交换器(13)使所述一次制冷剂与室外空气进行热交换;
所述第一膨胀阀(14)对已从处于作为放热器发挥作用的状态的所述第一热交换器(13)流出的所述一次制冷剂进行减压;
所述贮液器(15)供从处于作为放热器发挥作用的状态的所述第一热交换器(13)流出并已通过所述第一膨胀阀(14)的所述一次制冷剂流入;
所述第一冷却器(16)对从所述贮液器(15)前往所述利用机组(50、60)的所述一次制冷剂进行冷却;
所述第二冷却器(155)利用室外空气以外的冷却介质对从处于作为放热器发挥作用的状态的所述第一热交换器(13)前往所述第一膨胀阀(14)的所述一次制冷剂进行冷却。
2.根据权利要求1所述的热源机组(10),其特征在于:
所述热源机组(10)包括切换部(170),所述切换部(170)使所述第二冷却器(155)在冷却状态和休止状态之间相互切换,在所述冷却状态下,所述第二冷却器(155)对所述一次制冷剂进行冷却,在所述休止状态下,所述第二冷却器(155)不对所述一次制冷剂进行冷却。
3.根据权利要求2所述的热源机组(10),其特征在于:
所述热源机组(10)包括控制器(100),所述控制器(100)根据表示所述热源机组(10)的制冷能力的指标,对所述切换部(170)进行控制,以使所述第二冷却器(155)从所述休止状态成为所述冷却状态。
4.根据权利要求2所述的热源机组(10),其特征在于:
所述热源机组(10)包括控制器(100),所述控制器(100)根据从处于作为放热器发挥作用的状态的所述第一热交换器(13)流出并已通过所述第二冷却器(155)的所述一次制冷剂的温度,对所述切换部(170)进行控制,以使所述第二冷却器(155)从所述休止状态成为所述冷却状态。
5.根据权利要求1到4中任一项权利要求所述的热源机组(10),其特征在于:
所述热源机组(10)包括辅助制冷剂回路(151),所述辅助制冷剂回路(151)中连接有所述第二冷却器(155),所述辅助制冷剂回路(151)具有辅助压缩机(152),用所述辅助压缩机(152)对作为所述冷却介质的二次制冷剂进行压缩来进行制冷循环。
6.根据权利要求5所述的热源机组(10),其特征在于:
所述热源机组(10)包括辅助控制器(102),所述辅助控制器(102)根据在所述第二冷却器(155)中已被冷却的所述一次制冷剂的温度,对所述辅助压缩机(152)的转速进行调节。
7.根据权利要求2到4中任一项权利要求所述的热源机组(10),其特征在于:
所述热源机组(10)包括辅助制冷剂回路(151),所述辅助制冷剂回路(151)中连接有所述第二冷却器(155),所述辅助制冷剂回路(151)具有辅助压缩机(152),用所述辅助压缩机(152)对作为所述冷却介质的二次制冷剂进行压缩来进行制冷循环,
所述辅助压缩机(152)构成所述切换部(170),通过所述辅助压缩机(152)工作而使所述第二冷却器(155)成为所述冷却状态,通过所述辅助压缩机(152)停止而使所述第二冷却器(155)成为所述休止状态。
8.根据权利要求1所述的热源机组(10),其特征在于:
供往所述第二冷却器(155)的所述冷却介质是要被吸入所述压缩机(22、23)的所述一次制冷剂。
9.根据权利要求2到4中任一项权利要求所述的热源机组(10),其特征在于:
供往所述第二冷却器(155)的所述冷却介质是要被吸入所述压缩机(22、23)的所述一次制冷剂。
10.根据权利要求1所述的热源机组(10),其特征在于:
所述压缩机包含低压级压缩机(23)和高压级压缩机(21),所述低压级压缩机(23)吸入所述一次制冷剂并进行压缩,所述高压级压缩机(21)吸入已由该低压级压缩机(23)喷出的所述一次制冷剂并进行压缩,
供往所述第二冷却器(155)的所述冷却介质是要被吸入所述低压级压缩机(23)的所述一次制冷剂。
11.根据权利要求2到4中任一项权利要求所述的热源机组(10),其特征在于:
所述压缩机包含低压级压缩机(23)和高压级压缩机(21),所述低压级压缩机(23)吸入所述一次制冷剂并进行压缩,所述高压级压缩机(21)吸入已由该低压级压缩机(23)喷出的所述一次制冷剂并进行压缩,
供往所述第二冷却器(155)的所述冷却介质是要被吸入所述低压级压缩机(23)的所述一次制冷剂。
12.根据权利要求1所述的热源机组(10),其特征在于:
所述压缩机包含低压级压缩机(23)和高压级压缩机(21),
所述低压级压缩机(23)吸入所述一次制冷剂并进行压缩,
所述高压级压缩机(21)吸入已由该低压级压缩机(23)喷出的所述一次制冷剂并进行压缩;
所述热源机组(10)包括气体管道(37)和减压部(39),
所述气体管道(37)与所述贮液器(15)和所述高压级压缩机(21)相连,将所述贮液器(15)中的气态制冷剂送往所述高压级压缩机(21),
所述减压部(39)设置在所述气体管道(37)上,对在该气体管道(37)中流动的制冷剂进行减压;
供往所述第二冷却器(155)的所述冷却介质是在所述气体管道(37)中已通过所述减压部(39)的所述一次制冷剂。
13.根据权利要求2到4中任一项权利要求所述的热源机组(10),其特征在于:
所述压缩机包含低压级压缩机(23)和高压级压缩机(21),
所述低压级压缩机(23)吸入所述一次制冷剂并进行压缩,
所述高压级压缩机(21)吸入已由该低压级压缩机(23)喷出的所述一次制冷剂并进行压缩;
所述热源机组(10)包括气体管道(37)和减压部(39),
所述气体管道(37)与所述贮液器(15)和所述高压级压缩机(21)相连,将所述贮液器(15)中的气态制冷剂送往所述高压级压缩机(21),
所述减压部(39)设置在所述气体管道(37)上,对在该气体管道(37)中流动的制冷剂进行减压;
供往所述第二冷却器(155)的所述冷却介质是在所述气体管道(37)中已通过所述减压部(39)的所述一次制冷剂。
14.根据权利要求9、11或13所述的热源机组(10),其特征在于:
所述切换部(170)具有旁通管道(165)和旁通阀(166),
所述旁通管道(165)与所述第二冷却器(155)并列设置,供从处于作为放热器发挥作用的状态的所述第一热交换器(13)前往所述第一膨胀阀(14)的所述一次制冷剂流动;
所述旁通阀(166)设置在所述旁通管道(165)上。
15.一种制冷装置,其特征在于:所述制冷装置包括热源机组(10)和利用机组(50、60),
所述热源机组(10)是权利要求1到14中任一项权利要求所述的热源机组(10);
所述利用机组(50、60)与所述热源机组(10)相连。
16.一种制冷装置,其特征在于:所述制冷装置包括热源机组(10)、利用机组(50)以及过热度控制器(103),
所述热源机组(10)是权利要求9、11或13所述的热源机组(10);
所述利用机组(50)具有第二热交换器(54)和第二膨胀阀(53),且与所述热源机组(10)相连;
所述过热度控制器(103)在所述第二热交换器(54)作为蒸发器发挥作用的运转中,对所述第二膨胀阀(53)的开度进行调节,以使所述第二热交换器(54)出口处的所述一次制冷剂的过热度成为目标过热度,
所述过热度控制器(103)使在所述切换部(170)使所述第二冷却器(155)处于所述冷却状态时的所述目标过热度,比在所述切换部(170)使所述第二冷却器(155)处于所述休止状态时的所述目标过热度低。
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