專利名稱：制冷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
該發(fā)明涉及能夠用于家庭用/業(yè)務(wù)用冷凍冷藏箱、超低溫冰箱、冷凍冷藏展示柜冷卻系統(tǒng)等的制冷裝置。尤其是涉及多級(jí)地構(gòu)成多個(gè)制冷循環(huán)裝置(制冷劑流轉(zhuǎn)回路)的多元制冷裝置。
背景技術(shù)：
以往，例如，有分別形成成為高溫側(cè)(高級(jí)側(cè)、一次側(cè))的制冷循環(huán)裝置(下稱高溫側(cè)循環(huán))和成為低溫側(cè)(低級(jí)側(cè)、二次側(cè))的制冷循環(huán)裝置(下稱低溫側(cè)循環(huán))，以多級(jí)構(gòu)成的制冷裝置(這里，成為二級(jí)結(jié)構(gòu)的二元制冷裝置)。在這樣的制冷裝置中，例如，通過一面對(duì)低溫側(cè)循環(huán)中的因制冷劑的冷凝而產(chǎn)生的冷凝熱和高溫側(cè)循環(huán)中的因制冷劑的蒸發(fā)而產(chǎn)生的蒸發(fā)熱進(jìn)行熱交換，一面在成為最終級(jí)的低溫側(cè)循環(huán)的蒸發(fā)器中進(jìn)行與冷卻對(duì)象等的熱交換，由此來進(jìn)行聯(lián)合的制冷運(yùn)轉(zhuǎn)。據(jù)此，在低溫側(cè)循環(huán)的蒸發(fā)器中，能夠有效地得到負(fù)幾十度的低溫度的蒸發(fā)熱。在這樣的二元制冷裝置中，高溫側(cè)循環(huán)作為用于流轉(zhuǎn)的制冷劑，從防止地球變暖的觀點(diǎn)出發(fā)使用GWP (Global Warming Potential:暖化系數(shù)、地球暖化系數(shù))低的碳化氫系制冷劑，低溫側(cè)循環(huán)作為用于流轉(zhuǎn)的制冷劑使用二氧化碳(例如，參見專利文獻(xiàn)I)。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本專利第3604973號(hào)公報(bào)(第4頁、第I圖)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題這里，例如，對(duì)制冷裝置大型化的情況進(jìn)行了研究。若制冷裝置大型化，則制冷劑的填充量也變多。在前述那樣的二元制冷裝置中，由于用于高溫側(cè)循環(huán)的碳化氫系制冷劑為可燃性，所以，若制冷劑填充量多，則必須對(duì)于用于進(jìn)行設(shè)想了制冷劑泄漏等的安全對(duì)策的設(shè)備等花費(fèi)大量的成本。例如，在2，3，3，3-四氟丙烯(HF0-1234yf )等四氟丙烯、R32等具有燃燒性的制冷劑的情況下也是同樣。另外，例如，在將雖然是不燃性，但GWP較低的氟利昂制冷劑(R410A等)用于高溫制冷循環(huán)的情況下，從有關(guān)環(huán)境的制冷劑漏出管理的觀點(diǎn)出發(fā)，必須對(duì)于用于進(jìn)行針對(duì)制冷劑泄漏等的環(huán)境對(duì)策的設(shè)備等花費(fèi)大量的成本。另外，作為環(huán)境對(duì)策，希望不僅考慮制冷劑的GWP,還考慮提高二元制冷裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，降低TEWI (Total Equivalent WarmingImpact:變暖影響總當(dāng)量)，對(duì)防止地球變暖的貢獻(xiàn)。該發(fā)明是為解決上述那樣的課題做出的，其目的在于，得到一種能夠謀求多元制冷裝置的低成本化，且謀求運(yùn)轉(zhuǎn)的效率化，進(jìn)行對(duì)環(huán)境的關(guān)愛的二元制冷裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的制冷裝置具備:多個(gè)高溫側(cè)循環(huán)裝置，所述多個(gè)高溫側(cè)循環(huán)裝置將高溫側(cè)壓縮機(jī)、高溫側(cè)冷凝器、高溫側(cè)節(jié)流裝置以及高溫側(cè)蒸發(fā)器用配管連接，形成使高溫側(cè)制冷劑流轉(zhuǎn)的高溫側(cè)流轉(zhuǎn)回路；低溫側(cè)循環(huán)裝置，所述低溫側(cè)循環(huán)裝置將低溫側(cè)壓縮機(jī)、多個(gè)低溫側(cè)冷凝器、低溫側(cè)節(jié)流裝置以及低溫側(cè)蒸發(fā)器用配管連接，形成使二氧化碳作為低溫側(cè)制冷劑流轉(zhuǎn)的低溫側(cè)流轉(zhuǎn)回路；和多個(gè)級(jí)聯(lián)冷凝器，所述多個(gè)級(jí)聯(lián)冷凝器由多個(gè)高溫側(cè)循環(huán)裝置的各高溫側(cè)蒸發(fā)器和各低溫側(cè)冷凝器構(gòu)成，進(jìn)行高溫側(cè)制冷劑和低溫側(cè)制冷劑之間的熱交換，所述制冷裝置具備控制構(gòu)件，所述控制構(gòu)件控制成，與低溫側(cè)制冷劑向低溫側(cè)冷凝器流入流出的順序?qū)?yīng)地使·高溫側(cè)蒸發(fā)器中的蒸發(fā)溫度按順序降低。發(fā)明效果根據(jù)該發(fā)明的制冷裝置，因?yàn)槭褂枚鄠€(gè)高溫側(cè)循環(huán)裝置，進(jìn)行在低溫側(cè)循環(huán)中流轉(zhuǎn)的低溫側(cè)制冷劑的冷凝液化，使在各高溫側(cè)循環(huán)裝置中流轉(zhuǎn)的高溫側(cè)制冷劑的制冷劑量減少，所以，例如即使是在使用碳化氫系制冷劑、HF01234yf、R32等具有燃燒性的制冷劑、地球暖化系數(shù)等高的制冷劑的情況下，一個(gè)制冷循環(huán)中的制冷劑量也能夠降低，能夠降低設(shè)想了制冷劑萬一向制冷循環(huán)外泄漏出時(shí)的安全對(duì)策、環(huán)境對(duì)策所需要的成本。此時(shí)，因?yàn)檠刂蜏貍?cè)制冷劑的流動(dòng)的方向，使高溫側(cè)蒸發(fā)器中的蒸發(fā)溫度變低，所以，能夠使低溫側(cè)制冷劑逐漸地冷卻，使之有效地漸漸蒸發(fā)液化，因此，能夠謀求節(jié)能。而且，其結(jié)果為，能夠降低TEWI，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)防止地球變暖的貢獻(xiàn)。


圖1是表示該發(fā)明的實(shí)施方式I中的制冷裝置的結(jié)構(gòu)的圖。圖2是表示實(shí)施方式I中的低溫側(cè)循環(huán)的冷卻運(yùn)轉(zhuǎn)的莫里爾線圖。圖3是表示該發(fā)明的實(shí)施方式2中的制冷裝置的結(jié)構(gòu)的圖。圖4是表示實(shí)施方式2中的運(yùn)轉(zhuǎn)控制流程的圖。
具體實(shí)施例方式接著，根據(jù)附圖，說明本發(fā)明的實(shí)施方式。實(shí)施方式1.
圖1是表示該發(fā)明的實(shí)施方式I中的制冷裝置的結(jié)構(gòu)的圖。如圖1所示，本實(shí)施方式的制冷裝置作為二元制冷裝置來說明。本實(shí)施方式的二元制冷裝置具有高溫側(cè)第一循環(huán)10A、高溫側(cè)第二循環(huán)IOB和低溫側(cè)循環(huán)20，構(gòu)成分別獨(dú)立地使制冷劑流轉(zhuǎn)的制冷劑流轉(zhuǎn)回路。而且，由于以多級(jí)構(gòu)成制冷劑流轉(zhuǎn)回路，所以，設(shè)置第一級(jí)聯(lián)冷凝器(制冷劑間熱交換器)30A，其被構(gòu)成為在分別通過高溫側(cè)第一蒸發(fā)器14A和低溫側(cè)第一冷凝器22A的制冷劑之間進(jìn)行熱交換。同樣，設(shè)置第二級(jí)聯(lián)冷凝器30B，其在分別通過高溫側(cè)第二蒸發(fā)器14B和低溫側(cè)第二冷凝器22B的制冷劑之間進(jìn)行熱交換。這里，就溫度的高低、壓力的高低而言，并非是特別地按照與絕對(duì)的值的關(guān)系決定高低等，而是在系統(tǒng)、裝置等中的狀態(tài)、動(dòng)作等下相對(duì)地來決定。在圖1中，高溫側(cè)第一循環(huán)IOA將高溫側(cè)第一壓縮機(jī)11A、高溫側(cè)第一冷凝器12A、高溫側(cè)第一節(jié)流裝置13A、高溫側(cè)第一蒸發(fā)器14A串聯(lián)地用制冷劑配管連接，構(gòu)成制冷劑流轉(zhuǎn)回路(下稱高溫側(cè)第一流轉(zhuǎn)回路)。另外，高溫側(cè)第二循環(huán)IOB將高溫側(cè)第二壓縮機(jī)11B、高溫側(cè)第二冷凝器12B、高溫側(cè)第二節(jié)流裝置13B、高溫側(cè)第二蒸發(fā)器14B串聯(lián)地用制冷劑配管連接，構(gòu)成制冷劑流轉(zhuǎn)回路(下稱高溫側(cè)第二流轉(zhuǎn)回路)。另一方面，低溫側(cè)循環(huán)20將低溫側(cè)壓縮機(jī)21、低溫側(cè)第一冷凝器22A、低溫側(cè)第二冷凝器22B、低溫側(cè)節(jié)流裝置23、低溫側(cè)蒸發(fā)器24用制冷劑配管連接，構(gòu)成制冷劑流轉(zhuǎn)回路(下稱低溫側(cè)流轉(zhuǎn)回路)。在這樣的結(jié)構(gòu)的二元制冷裝置中，作為在高溫側(cè)第一流轉(zhuǎn)回路、高溫側(cè)第二流轉(zhuǎn)回路中流轉(zhuǎn)的制冷劑(下稱高溫側(cè)制冷劑)，例如使用1 41(^、1 32、1 4044、冊(cè)0-12347€、丙烷、異丁烷、二氧化碳、·氨等。這里，在本實(shí)施方式中，作為用于高溫側(cè)第一循環(huán)IOA (高溫側(cè)第一流轉(zhuǎn)回路)的高溫側(cè)制冷劑(下稱高溫側(cè)第一制冷劑)，使用HF0-1234yf(沸點(diǎn)-29°C、GWP:4)，作為用于高溫側(cè)第二循環(huán)IOB (高溫側(cè)第二流轉(zhuǎn)回路)的高溫側(cè)制冷劑(下面稱為高溫側(cè)第二制冷劑)，使用R32 (沸點(diǎn)-51.7V、GffP:675)。另外，作為在低溫側(cè)流轉(zhuǎn)回路流轉(zhuǎn)的制冷劑(下稱低溫側(cè)制冷劑)使用對(duì)地球暖化影響小的二氧化碳(CO2、GWP:1)。接著，對(duì)二元制冷裝置的各構(gòu)成裝備進(jìn)一步詳細(xì)地說明。高溫側(cè)第一循環(huán)10A、高溫側(cè)第二循環(huán)IOB的高溫側(cè)第一壓縮機(jī)11A、高溫側(cè)第二壓縮機(jī)IlB吸入并壓縮高溫側(cè)制冷齊U，以高溫、高壓的狀態(tài)排出。這里，例如，可以由如下類型的壓縮機(jī)構(gòu)成:由變頻器回路等控制轉(zhuǎn)速，能夠調(diào)整高溫側(cè)制冷劑的排出量的類型的壓縮機(jī)。高溫側(cè)第一冷凝器12A、高溫偵悌二冷凝器12B在從送風(fēng)機(jī)、泵等(未圖示出)供給的空氣、水等和高溫側(cè)制冷劑之間進(jìn)行熱交換，使高溫側(cè)制冷劑冷凝，成為液狀的制冷劑(液制冷劑)(使之冷凝液化)。這里，就送風(fēng)機(jī)等而言，可以與高溫側(cè)第一冷凝器12A、高溫側(cè)第二冷凝器12B對(duì)應(yīng)地分別設(shè)置，也可以共用地設(shè)置。減壓閥、膨脹閥等高溫側(cè)第一節(jié)流裝置13A、高溫側(cè)第二節(jié)流裝置13B用于使高溫側(cè)制冷劑減壓膨脹。例如，由前述的電子式膨脹閥等流量控制構(gòu)件構(gòu)成為最佳，但是，也可以由毛細(xì)管(微管)等制冷劑流量調(diào)節(jié)構(gòu)件構(gòu)成。高溫側(cè)第一蒸發(fā)器14A、高溫側(cè)第二蒸發(fā)器14B通過熱交換，使高溫側(cè)制冷劑蒸發(fā)，成為氣體狀的制冷劑(氣體制冷劑)(使之蒸發(fā)氣化)。在這里，分別在第一級(jí)聯(lián)冷凝器30A、第二級(jí)聯(lián)冷凝器30B中進(jìn)行與低溫側(cè)制冷劑的熱交換。另一方面，低溫側(cè)循環(huán)20的低溫側(cè)壓縮機(jī)21吸入低溫側(cè)制冷劑，將該制冷劑壓縮，成為高溫、高壓的狀態(tài)并排出。就低溫側(cè)壓縮機(jī)21而言，例如也可以由如下類型的壓縮機(jī)構(gòu)成:具有變頻器回路等，能夠調(diào)整低溫側(cè)制冷劑的排出量的類型的壓縮機(jī)。低溫側(cè)第一冷凝器22A、低溫側(cè)第二冷凝器22B通過熱交換使低溫側(cè)制冷劑冷凝液化。在這里，在第一級(jí)聯(lián)冷凝器30A、第二級(jí)聯(lián)冷凝器30B中進(jìn)行與高溫側(cè)制冷劑的熱交換。這里，就低溫側(cè)第一冷凝器22A而言，也可以做成使低溫側(cè)制冷劑冷凝，但是，也存在如下的情況:也可以僅冷卻到規(guī)定溫度，以不使低溫側(cè)制冷劑冷凝液化而是從低溫側(cè)制冷劑奪取熱(顯熱)。減壓閥、膨脹閥等低溫側(cè)節(jié)流裝置23使低溫側(cè)制冷劑減壓、膨脹。例如，雖然由前述的電子式膨脹閥等流量控制構(gòu)件構(gòu)成為最佳，但是，也可以由毛細(xì)管等制冷劑流量調(diào)節(jié)構(gòu)件構(gòu)成。這里，在本實(shí)施方式中，做成由根據(jù)來自控制構(gòu)件40的指示進(jìn)行開度調(diào)整的流量控制構(gòu)件構(gòu)成的低溫側(cè)節(jié)流裝置。例如，在低溫側(cè)節(jié)流裝置23為制冷劑流量調(diào)節(jié)構(gòu)件的情況下，為了謀求不需要制冷劑流量調(diào)節(jié)構(gòu)件時(shí)的壓力損失的降低等，例如，也可以與低溫側(cè)節(jié)流裝置23并聯(lián)地設(shè)置旁通配管(未圖示出)。而且，在不需要制冷劑流量調(diào)節(jié)構(gòu)件的情況下，也可以構(gòu)成為能夠切換成使制冷劑向旁通配管流動(dòng)。低溫側(cè)蒸發(fā)器24在從送風(fēng)機(jī)、泵等(未圖示出)供給的空氣、鹽水等和低溫側(cè)制冷劑之間進(jìn)行熱交換，將低溫側(cè)制冷劑蒸發(fā)氣化。通過與低溫側(cè)制冷劑的熱交換，冷卻對(duì)象(冷藏或者冷凍對(duì)象)被直接或者間接冷卻。另外，第一級(jí)聯(lián)冷凝器30A、第二級(jí)聯(lián)冷凝器30B例如由板熱交換器、雙重管熱交換器等構(gòu)成。第一級(jí)聯(lián)冷凝器30A以將高溫側(cè)第一蒸發(fā)器14A和低溫側(cè)第一冷凝器22A結(jié)合的形式構(gòu)成，能夠?qū)Ω邷貍?cè)制冷劑和低溫側(cè)制冷劑進(jìn)行熱交換。同樣，第二級(jí)聯(lián)冷凝器30B以將高溫側(cè)第二蒸發(fā)器14B和低溫側(cè)第二冷凝器22B結(jié)合的形式構(gòu)成，能夠?qū)Ω邷貍?cè)制冷劑和低溫側(cè)制冷劑進(jìn)行熱交換。由第一級(jí)聯(lián)冷凝器30A、第二級(jí)聯(lián)冷凝器30B做成二級(jí)結(jié)構(gòu)，通過進(jìn)行制冷劑間的熱交換，能夠?qū)Κ?dú)立的制冷劑流轉(zhuǎn)回路進(jìn)行聯(lián)合控制。下面，對(duì)帶有后綴的裝備等而言，在沒有特別區(qū)分或特定的必要的情況下，也存在將后綴省略來記載的情況。控制構(gòu)件40監(jiān)視高溫側(cè)第一循環(huán)10A、高溫側(cè)第二循環(huán)IOB以及低溫側(cè)循環(huán)20的狀態(tài)，控制二元制冷裝置中的冷卻運(yùn)轉(zhuǎn)等動(dòng)作。在這里，控制構(gòu)件40作為控制高溫側(cè)第一循環(huán)10A、高溫側(cè)第二循環(huán)IOB以及低溫側(cè)循環(huán)20的裝備的動(dòng)作的控制構(gòu)件來進(jìn)行說明，但是，例如也可以由分別控制各制冷循環(huán)裝置的裝備的多個(gè)控制構(gòu)件構(gòu)成。接著，根據(jù)在各制冷劑流轉(zhuǎn)回路中流轉(zhuǎn)的制冷劑的流動(dòng)，說明二元制冷裝置冷卻運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的各構(gòu)成裝備的動(dòng)作等。首先，對(duì)高溫側(cè)第一循環(huán)IOA冷卻運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)作進(jìn)行說明。高溫側(cè)第一壓縮機(jī)IlA將高溫側(cè)制冷劑吸入并壓縮，成為高溫、高壓的狀態(tài)并排出。排出的制冷劑向高溫側(cè)第一冷凝器12A流入。高溫側(cè)第一冷凝器12A在從送風(fēng)機(jī)、泵等(未圖示出)供給的空氣、水等和高溫側(cè)制冷劑之間進(jìn)行熱交換，使高溫側(cè)制冷劑冷凝液化。冷凝液化了的高溫側(cè)制冷劑在高溫側(cè)第一節(jié)流裝置13A通過。高溫側(cè)第一節(jié)流裝置13A將所通過的冷凝液化了的制冷劑減壓。減壓了的制冷劑流入高溫側(cè)第一蒸發(fā)器14A (第一級(jí)聯(lián)冷凝器30A)。高溫側(cè)第一蒸發(fā)器14A通過與低溫側(cè)制冷劑的熱交換將高溫側(cè)制冷劑蒸發(fā)氣化。高溫側(cè)第一壓縮機(jī)IlA吸入蒸發(fā)氣化了的高溫側(cè)制冷劑。這里，在高溫側(cè)第一節(jié)流裝置13A例如為電子膨脹閥的情況下，控制構(gòu)件40對(duì)高溫側(cè)第一節(jié)流裝置13A進(jìn)行開度調(diào)整，以便使從高溫側(cè)第一蒸發(fā)器14A流出的高溫側(cè)制冷劑具有需要的過熱度(4 10K)。就高溫側(cè)第二循環(huán)IOB的各裝備而言，也進(jìn)行同樣的動(dòng)作。在本實(shí)施方式的制冷裝置中，以兩階段將低溫側(cè)制冷劑冷凝液化，進(jìn)行冷卻運(yùn)轉(zhuǎn)，作為裝置整體進(jìn)行效率好的運(yùn)轉(zhuǎn)。此時(shí)，控制構(gòu)件40以使高溫側(cè)第一蒸發(fā)器14A中的蒸發(fā)溫度比高溫側(cè)第二蒸發(fā)器14B中的蒸發(fā)溫度高的方式進(jìn)行控制。如前所述，在本實(shí)施方式中，作為用于高溫側(cè)第一流轉(zhuǎn)回路的高溫側(cè)制冷劑，使用HF0-1234yf (沸點(diǎn)-29°C )，作為用于高溫側(cè)第二流轉(zhuǎn)回路的高溫側(cè)制冷劑，使用R32 (沸點(diǎn)-51.7°C )。這里，沸點(diǎn)是表示制冷劑的特性的代表性的數(shù)值，沸點(diǎn)越低，制冷循環(huán)裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)效率越低。這是因?yàn)?，若沸點(diǎn)低，則與之相應(yīng)地臨界溫度也低，液制冷劑的蒸發(fā)潛熱變小，制冷效果減少。因此，在能夠使用制冷劑的沸點(diǎn)高的制冷劑的制冷循環(huán)裝置中，能夠通過采用沸點(diǎn)高的制冷劑來謀求節(jié)能。因此，在本實(shí)施方式中，作為能夠?qū)⒄舭l(fā)溫度設(shè)定得高的高溫側(cè)第一循環(huán)IOA的高溫側(cè)制冷劑，封入(填充)制冷劑HF0-1234yf (沸點(diǎn)-29°C)。目前，HF0-1234yf是在GWP為300以下的制冷劑中具有最高的沸點(diǎn)的制冷劑。另一方面，若蒸發(fā)溫度變低，則對(duì)于沸點(diǎn)高的制冷劑，壓縮機(jī)吸入的氣體制冷劑的密度降低，制冷效果變小，所以，裝置大型化。因此，在將蒸發(fā)溫度設(shè)定得比高溫側(cè)第一循環(huán)IOA低的高溫側(cè)第二循環(huán)10B，封入制冷劑R32，以便即使沸點(diǎn)低，也能夠確保制冷效果，能夠抑制裝置的大型化。圖2是表示冷卻運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的低溫側(cè)制冷劑的狀態(tài)的莫里爾線圖(P-H線圖)。在圖2中，縱軸表示絕對(duì)壓力(MPaabs),橫軸表示比j:含(KJ/kg)。圖2中，表示在由B曲線(基于飽和液線和飽和蒸氣線的線)包圍的部分，低溫側(cè)制冷劑成為氣液二相狀態(tài)的情況。另外，表示在飽和液線的左側(cè)的部分，低溫側(cè)制冷·劑為液狀態(tài)的情況，在飽和蒸氣線的右側(cè)的部分，低溫側(cè)制冷劑為氣體狀態(tài)的情況。另外，在圖2中，B曲線的頂點(diǎn)H稱為臨界點(diǎn)，在與臨界點(diǎn)相比上方的部分不存在液、蒸氣的相變化。圖2的由大致梯形狀表示的A線是表示低溫側(cè)循環(huán)20冷卻運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的各裝備進(jìn)行的動(dòng)作(工序)中的制冷劑狀態(tài)的變化等。低溫側(cè)循環(huán)20由于構(gòu)成低溫側(cè)流轉(zhuǎn)回路，所以成為閉路。細(xì)節(jié)將在后面闡述。接著，根據(jù)圖1以及圖2，對(duì)低溫側(cè)循環(huán)20冷卻運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)作進(jìn)行說明。低溫側(cè)壓縮機(jī)21吸入低溫側(cè)制冷劑，將該制冷劑壓縮，成為高溫、高壓的狀態(tài)并排出(圖2中的從C點(diǎn)到D點(diǎn)的壓縮工序)。排出的制冷劑向低溫側(cè)第一冷凝器22A (第一級(jí)聯(lián)冷凝器30A)流入。此時(shí)，例如，C點(diǎn)的吸入氣體制冷劑的溫度約為0°C，D點(diǎn)的排出氣體制冷劑溫度約為120。。。低溫側(cè)第一冷凝器22A在低溫側(cè)制冷劑和在高溫側(cè)第一蒸發(fā)器14A流轉(zhuǎn)的高溫側(cè)制冷劑之間進(jìn)行熱交換(圖2中的從D點(diǎn)到E點(diǎn)的冷凝工序)。如前所述，也可以不必使低溫側(cè)制冷劑冷凝液化，而是使低溫側(cè)制冷劑冷卻到一定溫度。這里，例如，高溫側(cè)第一冷凝器12A中的蒸發(fā)溫度為10°C，E點(diǎn)的低溫側(cè)制冷劑的溫度約為15°C。從低溫側(cè)第一冷凝器22A流出的制冷劑流入低溫側(cè)第二冷凝器22B (第二級(jí)聯(lián)冷凝器30B)。低溫側(cè)第二冷凝器22B與在高溫側(cè)第二蒸發(fā)器24B中流轉(zhuǎn)的高溫側(cè)制冷劑之間進(jìn)行熱交換，將低溫側(cè)制冷劑冷凝液化(圖2中的從E點(diǎn)到F點(diǎn)的冷凝工序)。這里，例如，高溫側(cè)第二冷凝器12B中的蒸發(fā)溫度為-10°C，F(xiàn)點(diǎn)的低溫側(cè)制冷劑的溫度約為_5°C。冷凝液化了的低溫側(cè)制冷劑在低溫側(cè)節(jié)流裝置23中通過。低溫側(cè)節(jié)流裝置23將冷凝液化了的低溫側(cè)制冷劑減壓(圖2中的從F點(diǎn)到G點(diǎn)的膨脹工序)。這里，例如，G點(diǎn)的低溫側(cè)制冷劑的溫度約為_40°C。減壓了的低溫側(cè)制冷劑流入低溫側(cè)蒸發(fā)器24。低溫側(cè)蒸發(fā)器24在冷卻對(duì)象和低溫側(cè)制冷劑之間進(jìn)行熱交換，將低溫側(cè)制冷劑蒸發(fā)氣化。而且，從低溫側(cè)蒸發(fā)器24流出了的低溫側(cè)制冷劑被低溫側(cè)壓縮機(jī)21吸入(圖2中的從G點(diǎn)到C點(diǎn)的蒸發(fā)工序)。冷卻對(duì)象被直接或者間接冷卻。這里，控制構(gòu)件40使低溫側(cè)節(jié)流裝置23進(jìn)行開度調(diào)整，以便從低溫側(cè)蒸發(fā)器24流出的低溫側(cè)制冷劑具有需要的過熱度(4 10K)。這里，上述的TEWI能夠由下式(I)計(jì)算。這里，就(I)的各參數(shù)而言，TEWI表示變暖影響總當(dāng)量(kgC02)。另外，GWP表示地球暖化系數(shù)，m表示向制冷劑流轉(zhuǎn)回路的制冷劑填充量(kg), L表示每年制冷劑泄漏率(％), η表示裝備運(yùn)轉(zhuǎn)年數(shù)。α表示廢棄時(shí)的制冷劑回收率。而且，W表示每年消耗電力量(kWh/年)，β表示電力的CO2排放單位消耗。TEffI = GffPXmXLXn + GffPXmX (l-α ) + nXWX β — (I)
從上述的(I)式可知，為了減小TEWI，使用GWP小的制冷劑而減少制冷劑填充量，使得每年消耗電力量降低。在本實(shí)施方式中，設(shè)置2個(gè)級(jí)聯(lián)冷凝器30 (低溫側(cè)冷凝器22)，使低溫側(cè)制冷劑階段性地冷凝液化。此時(shí)，通過使高溫側(cè)蒸發(fā)器14中的蒸發(fā)溫度不同，與各自的蒸發(fā)溫度相匹配地使用高溫側(cè)制冷劑，由此能夠進(jìn)行更有效的冷卻運(yùn)轉(zhuǎn)，降低消耗電力量。而且，通過進(jìn)行在各高溫側(cè)循環(huán)10的高溫側(cè)蒸發(fā)器14使蒸發(fā)溫度等不同的控制，能夠擴(kuò)大用于各高溫側(cè)循環(huán)10的高溫側(cè)制冷劑的選擇幅度。而且，通過有效地進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，還能夠減少低溫側(cè)循環(huán)20中的低溫側(cè)制冷劑的填充量。像上述那樣，不僅對(duì)于各制冷循環(huán)裝置，而且作為整體能夠降低TEWI。如上所述，實(shí)施方式1的制冷裝置因?yàn)槭褂酶邷貍?cè)第一循環(huán)10A、高溫側(cè)第二循環(huán)10B，進(jìn)行在低溫側(cè)循環(huán)20中流轉(zhuǎn)的低溫側(cè)制冷劑的冷凝液化，使分別在高溫側(cè)第一循環(huán)10A、高溫側(cè)第二循環(huán)IOB中流轉(zhuǎn)的高溫側(cè)制冷劑的制冷劑量減少，所以，例如，即使是在使用碳化氫系制冷劑、HF01234yf、R32等具有燃燒性的制冷劑的情況下，一個(gè)制冷循環(huán)中的制冷劑量也能夠降低，能夠降低設(shè)想了制冷劑萬一向制冷循環(huán)外泄漏出時(shí)的安全對(duì)策所需要的成本。另外，因?yàn)槔缂词乖谑褂貌蝗夹郧褿WP較低的氟利昂制冷劑(例如，R410A等)的情況下，也能夠減少向一個(gè)制冷劑流轉(zhuǎn)回路中填充的制冷劑量，所以，能夠降低設(shè)想了高溫側(cè)制冷劑向制冷劑流轉(zhuǎn)回路外泄漏出時(shí)的環(huán)境對(duì)策所需要的成本。再有，因?yàn)橥ㄟ^將高溫側(cè)第一蒸發(fā)器14A的蒸發(fā)溫度設(shè)定得比高溫側(cè)第二蒸發(fā)器14B的蒸發(fā)溫度高來進(jìn)行冷卻運(yùn)轉(zhuǎn)，能夠根據(jù)低溫側(cè)制冷劑的流動(dòng)逐漸地進(jìn)行冷卻、冷凝液化，所以，能夠提高運(yùn)轉(zhuǎn)效率。而且，其結(jié)果為，能夠降低TEWI，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)防止地球變暖的貢獻(xiàn)。此時(shí)，因?yàn)樘畛涓鞲邷貍?cè)制冷劑，以便使在高溫側(cè)第一循環(huán)IOA中流轉(zhuǎn)的高溫側(cè)制冷劑的沸點(diǎn)比在高溫側(cè)第二循環(huán)IOB中流轉(zhuǎn)的高溫側(cè)制冷劑的沸點(diǎn)高，所以，能夠進(jìn)行最適合各蒸發(fā)溫度的運(yùn)轉(zhuǎn)，能夠進(jìn)一步提高運(yùn)轉(zhuǎn)效率。其結(jié)果為，能夠進(jìn)一步降低TEWI (總溫室效應(yīng)系數(shù))，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)防止地球變暖的貢獻(xiàn)。這里，在實(shí)施方式I中，以高溫側(cè)第一循環(huán)IOA和高溫側(cè)第二循環(huán)IOB這2個(gè)高溫側(cè)循環(huán)為例進(jìn)行了表示，但是，例如，具有3個(gè)以上的高溫側(cè)流轉(zhuǎn)回路的情況下，也能夠同樣得到上面的效果。實(shí)施方式2.
圖3是表示該發(fā)明的實(shí)施方式2中的制冷裝置的結(jié)構(gòu)的圖。圖3中，對(duì)標(biāo)注與圖1相同的符號(hào)的裝備等進(jìn)行與在實(shí)施方式I等中說明的情況相同的動(dòng)作等。在本實(shí)施方式的二元制冷裝置中，如圖3所示，在高溫側(cè)第一循環(huán)IOA中，將高溫側(cè)第一壓縮機(jī)旁通配管15與高溫側(cè)第一壓縮機(jī)IlA并聯(lián)地用配管連接，所述高溫側(cè)第一壓縮機(jī)旁通配管15用于使高溫側(cè)制冷劑不會(huì)在高溫側(cè)第一壓縮機(jī)IlA通過。在高溫側(cè)第一壓縮機(jī)旁通配管15中設(shè)置用于進(jìn)行高溫側(cè)制冷劑通過的控制的壓縮機(jī)旁通開閉閥16。另外，將高溫側(cè)第一節(jié)流裝置旁通配管17與高溫側(cè)第一節(jié)流裝置13A并聯(lián)地用配管連接，所述高溫側(cè)第一節(jié)流裝置旁通配管17用于使高溫側(cè)制冷劑不會(huì)在高溫側(cè)第一節(jié)流裝置13A通過。在高溫側(cè)第一節(jié)流裝置旁通配管17也設(shè)置節(jié)流裝置旁通開閉閥18。在這里，由開閉閥進(jìn)行旁通中的通過控制，但是也可以由例如流量調(diào)整閥等裝置構(gòu)成。另外，外氣溫度傳感器50是檢測(cè)外氣的溫度，并作為信號(hào)向控制構(gòu)件40輸送的溫度檢測(cè)構(gòu)件。例如，如在實(shí)施方式I中說明的那樣，為使圖2中的E點(diǎn)的低溫側(cè)制冷劑的溫度為15°C，而使高溫側(cè)第一循環(huán)IOA的高溫側(cè)第一蒸發(fā)器14A中的蒸發(fā)溫度約為10°C。因此，存在因季節(jié)等例如使得氣溫、水溫等比蒸發(fā)溫度低的情況。在這樣的情況下，即使不驅(qū)動(dòng)高溫側(cè)第一壓縮機(jī)11A，也能夠在高溫側(cè)第一循環(huán)IOA中進(jìn)行使制冷劑自然地流轉(zhuǎn)的自然流轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，在外氣溫度等比蒸發(fā)溫度低的情況下，在本實(shí)施方式中，使高溫側(cè)制冷劑在高溫側(cè)第一壓縮機(jī)旁通配管15以及高溫側(cè)第一節(jié)流裝置旁通配管17中通過，進(jìn)行自然流轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)一步謀求節(jié)能。這里，在本實(shí)施方式中，以高溫側(cè)第一循環(huán)IOA作為能夠進(jìn)行自然流轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況進(jìn)行了說明。但是，也可以根據(jù)制冷裝置進(jìn)行冷卻等的溫度區(qū)域、高溫側(cè)第二蒸發(fā)器14B成為目標(biāo)的蒸發(fā)溫度等，做成高溫側(cè)第二循環(huán)IOB也能夠進(jìn)行自然流轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)那樣的結(jié)構(gòu)。圖4是表示有關(guān)實(shí)施方式2的制冷裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)控制的流程的圖。這里，就運(yùn)轉(zhuǎn)控制而言，與實(shí)施方式I同樣，由控制構(gòu)件40進(jìn)行。如圖4所示，控制構(gòu)件40使高溫側(cè)第一循環(huán)10A、高溫側(cè)第二循環(huán)10B、低溫側(cè)循環(huán)20進(jìn)行冷卻運(yùn)轉(zhuǎn)(SI)。就冷卻運(yùn)轉(zhuǎn)中的各裝備的動(dòng)作等而言，與在實(shí)施方式I所說明的情況相同。此時(shí)，壓縮機(jī)旁通開閉閥16以及節(jié)流裝置旁通開閉閥18封閉。而且，控制構(gòu)件40根據(jù)來自外氣溫度傳感器50的信號(hào)，判斷外氣溫度是否比蒸發(fā)溫度低(S2)。若判斷為外氣溫度比蒸發(fā)溫度低，則控制構(gòu)件40對(duì)于高溫側(cè)第一循環(huán)IOA進(jìn)行控制，以便進(jìn)行自然流轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)(S3)，返回SI。此時(shí)，在高溫側(cè)第一循環(huán)IOA中，使高溫側(cè)第一壓縮機(jī)IlA的驅(qū)動(dòng)停止。而且，將壓縮機(jī)旁通開閉閥16以及節(jié)流裝置旁通開閉閥18開放，使高溫側(cè)制冷劑在高溫側(cè)第一壓縮機(jī)旁通配管15以及高溫側(cè)第一節(jié)流裝置旁通配管17中通過。就向高溫側(cè)第一冷凝器12A輸送空氣等的送風(fēng)機(jī)等(未圖示出)而言，使驅(qū)動(dòng)繼續(xù)，促進(jìn)高溫側(cè)制冷劑的冷卻。而且，例如，也可以控制成最大驅(qū)動(dòng)(全速)。另一方面，當(dāng)在S2中判斷外氣溫度是否在蒸發(fā)溫度以上，在判斷為外氣溫度在蒸發(fā)溫度以上時(shí)，控制構(gòu)件40進(jìn)行控制，以便進(jìn)行冷卻運(yùn)轉(zhuǎn)(S4)，返回SI。此時(shí)，在高溫側(cè)第一循環(huán)IOA中，使高溫側(cè)第一壓縮機(jī)IIA驅(qū)動(dòng)。而且，將壓縮機(jī)旁通開閉閥16以及節(jié)流裝置旁通開閉閥18封閉，不使高溫側(cè)制冷劑在高溫側(cè)第一壓縮機(jī)旁通配管15以及高溫側(cè)第一節(jié)流裝置旁通配管17中通過。這里，并非特別限定，但是也可以控制成，在切換了冷卻運(yùn)轉(zhuǎn)和自然流轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)的控制后，到經(jīng)過規(guī)定時(shí)間前，不切換冷卻運(yùn)轉(zhuǎn)和自然流轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)。如上所述，實(shí)施方式2的制冷裝置因?yàn)樵趯?shí)施方式I所說明的效果的基礎(chǔ)上，還在高溫側(cè)第一循環(huán)IOA中，在高溫側(cè)第一蒸發(fā)器14A的蒸發(fā)溫度比外氣的溫度低的情況下，使高溫側(cè)第一壓縮機(jī)IIA停止，使高溫側(cè)制冷劑在高溫側(cè)第一壓縮機(jī)旁通配管15以及高溫側(cè)第一節(jié)流裝置旁通配管17中通過，進(jìn)行自然流轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)，所以，能夠進(jìn)一步謀求節(jié)能化。在這里，與實(shí)施方式I相匹配，使圖2中的E點(diǎn)的低溫側(cè)制冷劑的溫度為15°C，但是，也可以通過為例如20°C等，控制成使高溫側(cè)第一蒸發(fā)器14A中的高溫側(cè)制冷劑的蒸發(fā)溫度變高。通過使蒸發(fā)溫度變高，進(jìn)行自然流轉(zhuǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間的比例多，運(yùn)轉(zhuǎn)效率更好，能夠期待謀求節(jié)能化。產(chǎn)業(yè)上利用的可能性前述的實(shí)施方式通過第一級(jí)聯(lián)冷凝器30A、第二級(jí)聯(lián)冷凝器30B，使高溫側(cè)第一循環(huán)10A、高溫側(cè)第二循環(huán)IOB與低溫側(cè)循環(huán)20連結(jié)，但是，沒有必要限定為2個(gè)。例如，也可以通過3個(gè)以上的級(jí)聯(lián)冷凝器30，使3個(gè)以上的高溫側(cè)循環(huán)10與低溫側(cè)循環(huán)20連結(jié)。另夕卜，雖然通過二元制冷裝置進(jìn)行了說明，但是也可以應(yīng)用于多級(jí)結(jié)構(gòu)的多元制冷裝置。符號(hào)說明IOA:高溫側(cè)第一循環(huán)；11A:高溫側(cè)第一壓縮機(jī)；12A:高溫側(cè)第一冷凝器；13A:高溫側(cè)第一節(jié)流裝置；14A:高溫側(cè)第一蒸發(fā)器；10B:高溫側(cè)第二循環(huán)；11B:高溫側(cè)第二壓縮機(jī)；12B:高溫側(cè)第二冷凝器；13B:高溫側(cè)第二節(jié)流裝置；14B:高溫側(cè)第二蒸發(fā)器；15:高溫側(cè)第一壓縮機(jī)旁通配管；16:壓縮機(jī)旁通開閉閥；17:高溫側(cè)第一節(jié)流裝置旁通配管；18:節(jié)流裝置旁通開閉閥；20:低溫側(cè)循環(huán)；21:低溫側(cè)壓縮機(jī)'22k:低溫側(cè)第一冷凝器；22B:低溫側(cè)第二冷凝器；23:低溫側(cè)節(jié)流裝置；24:低溫側(cè)蒸發(fā)器；25:低溫側(cè)中間冷卻器；30A:第一級(jí)聯(lián)冷凝器；30B:第二級(jí)聯(lián)冷凝器；40:控制構(gòu)件；50:外氣溫度傳感器。
權(quán)利要求
1.一種制冷裝置，其特征在于，具備: 多個(gè)高溫側(cè)循環(huán)裝置，所述多個(gè)高溫側(cè)循環(huán)裝置將高溫側(cè)壓縮機(jī)、高溫側(cè)冷凝器、高溫側(cè)節(jié)流裝置以及高溫側(cè)蒸發(fā)器用配管連接，形成使高溫側(cè)制冷劑流轉(zhuǎn)的高溫側(cè)流轉(zhuǎn)回路， 低溫側(cè)循環(huán)裝置，所述低 溫側(cè)循環(huán)裝置將低溫側(cè)壓縮機(jī)、多個(gè)低溫側(cè)冷凝器、低溫側(cè)節(jié)流裝置以及低溫側(cè)蒸發(fā)器用配管連接，形成使二氧化碳作為低溫側(cè)制冷劑進(jìn)行流轉(zhuǎn)的低溫側(cè)流轉(zhuǎn)回路，和 多個(gè)級(jí)聯(lián)冷凝器，所述多個(gè)級(jí)聯(lián)冷凝器由上述多個(gè)高溫側(cè)循環(huán)裝置的各高溫側(cè)蒸發(fā)器和各低溫側(cè)冷凝器構(gòu)成，進(jìn)行上述高溫側(cè)制冷劑和上述低溫側(cè)制冷劑之間的熱交換， 所述制冷裝置具備控制構(gòu)件，所述控制構(gòu)件控制成，按照上述低溫側(cè)制冷劑向低溫側(cè)冷凝器流入流出的順序，使在各級(jí)聯(lián)冷凝器中與上述低溫側(cè)冷凝器對(duì)應(yīng)的高溫側(cè)蒸發(fā)器中的蒸發(fā)溫度按順序降低。
2.如權(quán)利要求1所述的制冷裝置，其特征在于，在高溫側(cè)循環(huán)裝置的一部分或者全部中，與上述高溫側(cè)壓縮機(jī)以及上述高溫側(cè)節(jié)流裝置分別并聯(lián)地連接旁通配管， 上述控制構(gòu)件相對(duì)于上述高溫側(cè)蒸發(fā)器中的蒸發(fā)溫度比外氣溫度高的高溫側(cè)循環(huán)裝置，進(jìn)行使上述高溫側(cè)壓縮機(jī)停止、使上述高溫側(cè)制冷劑通過上述旁通配管、使上述高溫側(cè)制冷劑流轉(zhuǎn)的控制。
3.如權(quán)利要求1或2所述的制冷裝置，其特征在于，填充沸點(diǎn)與上述高溫側(cè)蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度的高度相吻合的高溫側(cè)制冷劑。
4.如權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的制冷裝置，其特征在于，使向上述多個(gè)高溫側(cè)循環(huán)裝置中的一部分的上述高溫側(cè)循環(huán)裝置中填充的上述高溫側(cè)制冷劑為四氟丙烯。
全文摘要
本發(fā)明具備高溫側(cè)第一循環(huán)(10A)、高溫側(cè)第二循環(huán)(10B)、低溫側(cè)循環(huán)(20)、第一級(jí)聯(lián)冷凝器(30A)和第二級(jí)聯(lián)冷凝器(30B)、控制構(gòu)件(40)，該高溫側(cè)第一循環(huán)(10A)具有高溫側(cè)第一壓縮機(jī)(11A)、高溫側(cè)第一冷凝器(12A)、高溫側(cè)第一節(jié)流裝置(13A)、高溫側(cè)第一蒸發(fā)器(14A)，該高溫側(cè)第二循環(huán)(10B)具有高溫側(cè)第二壓縮機(jī)(11B)、高溫側(cè)第二冷凝器(12B)、高溫側(cè)第二節(jié)流裝置(13B)、高溫側(cè)第二蒸發(fā)器(14B)，該低溫側(cè)循環(huán)(20)將低溫側(cè)壓縮機(jī)(21)、低溫側(cè)第一冷凝器(22A)、低溫側(cè)第二冷凝器(22B)、低溫側(cè)節(jié)流裝置(23)以及低溫側(cè)蒸發(fā)器(24)連接，以二氧化碳為制冷劑，該第一級(jí)聯(lián)冷凝器(30A)、第二級(jí)聯(lián)冷凝器(30B)進(jìn)行高溫側(cè)制冷劑和低溫側(cè)制冷劑的熱交換，該控制構(gòu)件(40)與低溫側(cè)制冷劑的流動(dòng)對(duì)應(yīng)地使高溫側(cè)蒸發(fā)器(14)的蒸發(fā)溫度變低。
文檔編號(hào)F25B5/04GK103221760SQ20118005485
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月15日
發(fā)明者山下哲也, 杉本猛, 池田隆 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社