冷冻循环装置的制作方法

1.本公开涉及具有防止液体的制冷剂(液体制冷剂)被吸入到压缩机的功能的冷冻循环装置。


背景技术：

2.以往，已知具有防止液体制冷剂被吸入(回液)到压缩机的功能的冷冻循环装置。例如，在日本特开2010-19439号公报(专利文献1)中，公开了根据从压缩机起动起的经过时间切换流入到制冷剂存积机的制冷剂的冷冻循环装置。在该冷冻循环装置中，在压缩机起动时低温低压的气液二相状态的制冷剂经由低压侧流路切换单元流入到制冷剂储存器，被分离的气体的制冷剂(气体制冷剂)被吸入到压缩机，并且被分离的液体制冷剂被积存到制冷剂储存器。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2010-19439号公报


技术实现要素：

6.依据冷冻循环装置的停止时间，气体制冷剂被冷却而液化，从而有时在制冷剂容器中存积比较大量的液体制冷剂。如果在该状态下起动压缩机，则可能发生回液。如果发生回液，则存积于压缩机的润滑油的润滑性能降低，压缩机故障的可能性提高。另外，依据存积于压缩机的润滑油的量，压缩机的性能可能降低。但是，在专利文献1公开的冷冻循环装置中，未考虑压缩机的起动时的制冷剂容器的液体制冷剂的量的降低以及压缩机的运转中的润滑油的量的调整。
7.本公开是为了解决如上述的课题而完成的，其目的在于提高冷冻循环装置的稳定性。
8.在本公开所涉及的冷冻循环装置中，制冷剂按照压缩机、第1热交换器、减压装置以及第2热交换器的顺序循环。冷冻循环装置具备制冷剂容器、第1切换部、第2切换部以及控制装置。制冷剂容器存积液体的制冷剂。控制装置控制第1切换部以及第2切换部。在表示存积于制冷剂容器的液体的制冷剂的量过剩的第1条件成立的情况下，控制装置控制第1切换部，将来自压缩机的制冷剂经由制冷剂容器引导到第1热交换器，控制第2切换部，将来自第2热交换器的制冷剂不经由制冷剂容器而引导到压缩机。在第1条件不成立的情况下，控制装置控制第1切换部，将来自压缩机的制冷剂不经由制冷剂容器而引导到第1热交换器，控制第2切换部将来自制冷剂容器的制冷剂引导到压缩机。
9.根据本公开所涉及的冷冻循环装置，在表示存积于制冷剂容器的液体的制冷剂的量过剩的第1条件成立的情况下，将来自压缩机的制冷剂经由制冷剂容器引导到第1热交换器，将来自第2热交换器的制冷剂不经由制冷剂容器而引导到压缩机，在第1条件不成立的情况下，将来自压缩机的制冷剂不经由制冷剂容器而引导到第1热交换器，将来自制冷剂容
器的制冷剂引导到压缩机，从而能够提高稳定性。
附图说明
10.图1是示出实施方式1所涉及的冷冻循环装置的结构的功能框图。
11.图2是示出图1的控制装置的结构的功能框图。
12.图3是示出图1的冷冻循环装置的运转模式是制冷剂释放模式的情况下的制冷剂的流动的功能框图。
13.图4是示出图1的冷冻循环装置的运转模式是通常模式的情况下的制冷剂的流动的功能框图。
14.图5是示出由图1的控制装置进行的处理的流程的流程图。
15.图6是示出实施方式1的变形例所涉及的冷冻循环装置的运转模式是制冷剂释放模式的情况下的制冷剂的流动的功能框图。
16.图7是示出实施方式1的变形例所涉及的冷冻循环装置的运转模式是通常模式的情况下的制冷剂的流动的功能框图。
17.图8是示出实施方式2所涉及的冷冻循环装置的结构的功能框图。
18.图9是示出由图8的控制装置进行的运转模式的切换处理的流程的流程图。
19.图10是示出实施方式2的变形例所涉及的冷冻循环装置的结构的功能框图。
20.图11是示出由图10的控制装置进行的运转模式的切换处理的流程的流程图。
21.图12是一并示出实施方式3所涉及的冷冻循环装置的结构以及油回收模式中的制冷剂的流动的功能框图。
22.图13是示出由图12的控制装置进行的运转模式的切换处理的流程的流程图。
23.图14是一并示出实施方式3的变形例1所涉及的冷冻循环装置的结构以及油回收模式中的制冷剂的流动的功能框图。
24.图15是一并示出实施方式3的变形例2所涉及的冷冻循环装置的结构以及油回收模式中的制冷剂的流动的功能框图。
25.图16是一并示出实施方式3的变形例3所涉及的冷冻循环装置的结构以及油回收模式中的制冷剂的流动的功能框图。
26.图17是一并示出实施方式3的变形例4所涉及的冷冻循环装置的结构以及油回收模式中的制冷剂的流动的功能框图。
27.(符号说明)
28.1：压缩机；2：冷凝器；3：膨胀阀；4：蒸发器；5：贮存器；6、7：切换部；6a、7a：四通阀；10、20、20a、30、30a、30b、30c、30d：控制装置；11：处理电路；12：存储器；13：输入输出部；61～63、71～73：开闭阀；80、91、93：液面传感器；81、92：浓度传感器；90：温度传感器；100、100a、200、200a、300、300a～300d：冷冻循环装置；fp1～fp4：流路；pt1～pt4：端口；ptd：排出端口；pts：吸入端口。
具体实施方式
29.以下，参照附图，详细说明本公开的实施方式。此外，在图中对同一或者相当部分附加同一符号而原则上不反复其说明。
30.实施方式1.
31.图1是示出实施方式1所涉及的冷冻循环装置100的结构的功能框图。在冷冻循环装置100中，制冷剂循环。作为冷冻循环装置100，例如可以举出冷冻机、空调或者陈列柜。
32.如图1所示，冷冻循环装置具备压缩机1、冷凝器2(第1热交换器)、膨胀阀3(减压装置)、蒸发器4(第2热交换器)、贮存器5(制冷剂容器)、切换部6(第1切换部)、切换部7(第2切换部)以及控制装置10。在冷冻循环装置100中，制冷剂按照压缩机1、冷凝器2、膨胀阀3以及蒸发器4的顺序循环。在压缩机1中，封入有用于使压缩机构润滑的冷冻机油(润滑油)。压缩机1与制冷剂一起还排出冷冻机油。贮存器5存积液体制冷剂以及冷冻机油。贮存器5内部的箭头g1表示重力方向。
33.控制装置10控制压缩机1的驱动频率，控制压缩机1每单位时间排出的制冷剂量。控制装置10控制膨胀阀3的开度。控制装置10例如以使从冷凝器2流出的制冷剂的过冷却度以及从蒸发器4流出的制冷剂的过热度成为目标值的方式控制压缩机1以及膨胀阀3。
34.控制装置10切换冷冻循环装置100的运转模式。该运转模式包括制冷剂释放模式和通常模式。制冷剂释放模式是用于使存积于贮存器5的液体制冷剂的量减少，使在冷冻循环装置100中循环的制冷剂量增加的运转模式。通常模式是用于通过使液体制冷剂存积到贮存器5并且使气体制冷剂从贮存器5流出到压缩机1，防止回液的运转模式。
35.贮存器5包括端口pt1(第1端口)、端口pt2(第2端口)、端口pt3(第3端口)、端口pt4(第4端口)。端口pt2形成于贮存器5的底部。端口pt1、pt3、pt4形成于贮存器5的上部。端口pt2的高度低于端口pt1、端口pt3、以及端口pt4各自的高度。因此，能够使液体制冷剂易于从端口pt2流出，并且抑制液体制冷剂从端口pt1、pt3、pt4流出。
36.切换部6包括开闭阀61(第1阀)、开闭阀62(第2阀)、开闭阀63(第3阀)。开闭阀61连接于压缩机1的排出端口ptd与冷凝器2之间。开闭阀62连接于端口pt1与在排出端口ptd以及开闭阀61之间的流路fp1(第1流路)之间。开闭阀63连接于端口pt2与在开闭阀61以及冷凝器2之间的流路fp2(第2流路)之间。
37.切换部7包括开闭阀71(第4阀)、开闭阀72(第5阀)、开闭阀73(第6阀)。开闭阀71连接于蒸发器4与压缩机1的吸入端口pts之间。开闭阀72连接于端口pt3与在蒸发器4以及开闭阀71之间的流路fp3(第3流路)之间。开闭阀73连接于端口pt4与在开闭阀71以及吸入端口pts之间的流路fp4(第4流路)之间。
38.图2是示出图1的控制装置10的结构的功能框图。如图2所示，控制装置10包括处理电路11、存储器12以及输入输出部13。处理电路11既可以是专用的硬件，也可以是执行储存于存储器12的程序的cpu(central processing unit，中央处理单元)。在处理电路11是专用的硬件的情况下，例如，单一电路、复合电路、程序化的处理器、并行程序化的处理器、asic(application specific integrated circuit，专用集成电路)、fpga(field programmable gate array，现场可编程门阵列)或者它们的组合与处理电路11相应。在处理电路11是cpu的情况下，控制装置10的功能通过软件、固件或者软件和固件的组合实现。软件或者固件被记述为程序，储存到存储器12。处理电路11读出并执行存储于存储器12的程序。在存储器12中，包括非易失性或者易失性的半导体存储器(例如ram(random access memory，随机存取存储器)、rom(read only memory，只读存储器)、闪速存储器、eprom(erasable programmable read only memory，可擦除可编程只读存储器)或者eeprom
(electrically erasable programmable read only memory，电可擦可编程只读存储器))以及磁盘、软盘、光盘、紧凑盘、迷你盘或者dvd(digital versatile disc，数字通用光盘)。此外，cpu还被称为中央处理装置、处理装置、运算装置、微型处理器、微型计算机、处理器或者dsp(digital signal processor，数字信号处理器)。
39.输入输出部13接受来自用户的操作，并且将处理结果输出给用户。输入输出部13例如包括鼠标、键盘、触摸面板、显示器以及扬声器。
40.图3是示出图1的冷冻循环装置100的运转模式是制冷剂释放模式的情况下的制冷剂的流动的功能框图。如图3所示，控制装置10控制切换部6，将来自压缩机1的制冷剂经由贮存器5引导到冷凝器2。控制装置10控制切换部7，将来自蒸发器4的制冷剂不经由贮存器5而引导到压缩机1。控制装置10使开闭阀61闭止，使开闭阀62、63开放。控制装置10使开闭阀71开放，使开闭阀72、73闭止。
41.图4是示出图1的冷冻循环装置100的运转模式是通常模式的情况的制冷剂的流动的功能框图。如图4所示，控制装置10控制切换部6，将来自压缩机1的制冷剂不经由贮存器5而引导到冷凝器2。控制装置10控制切换部7，将来自蒸发器4的制冷剂经由贮存器5引导到压缩机1。控制装置10使开闭阀61开放，使开闭阀62、63闭止。控制装置10使开闭阀71闭止，使开闭阀72、73开放。
42.依据冷冻循环装置100的停止时间，气体制冷剂被冷却而液化，从而有时在贮存器5中存积比较大量的液体制冷剂。如果在该状态下开始通常模式，则可能发生回液。如果发生回液，则冷冻机油的润滑性能降低，压缩机1故障的可能性提高。
43.因此，在冷冻循环装置100中，在从压缩机1起动起的经过时间比基准时间短这样的制冷剂释放条件(第1条件)成立的情况下，进行制冷剂释放模式，在从压缩机1起动起经过基准时间后，进行通常模式。在从起动压缩机1起基准时间的期间，防止贮存器5的液体制冷剂被直接吸入到压缩机1。在制冷剂释放模式的执行中存积于贮存器5的液体制冷剂的量减少，所以能够使在经过基准时间后执行的通常模式的开始时存积于贮存器5的液体制冷剂的量减少至液体制冷剂不会从贮存器5流出的程度。其结果，能够抑制通常模式中的回液。
44.图5是示出由图1的控制装置10进行的处理的流程的流程图。通过综合地处理冷冻循环装置100的未图示的主例程，针对每个采样时间，进行图5所示的处理。以下，将步骤简记为s。
45.如图5所示，控制装置10在s101中判定从压缩机1起动起的经过时间是否比基准时间短。在从压缩机1起动起的经过时间比基准时间短的情况下(在s101中“是”)，控制装置10在s102中，将运转模式设定为制冷剂释放模式之后，使处理返回到主例程。在从压缩机1起动起的经过时间是基准时间以上的情况下(在s101中“否”)，控制装置10在s103中将运转模式设定为通常模式，使处理返回到主例程。此外，s101的基准时间能够通过实机实验或者模拟适当决定。
46.在冷冻循环装置100中，说明了切换部6、7的各个切换部包括3个开闭阀的情况。第1切换部以及第2切换部的结构不限定于切换部6、7的结构。第1切换部以及第2切换部各自的功能还能够通过四通阀实现。
47.图6是示出实施方式1的变形例所涉及的冷冻循环装置100a的运转模式是制冷剂
释放模式的情况下的制冷剂的流动的功能框图。冷冻循环装置100a的结构是将图1的冷冻循环装置100的切换部6、7分别置换为四通阀6a(第1四通阀)以及四通阀7a(第2四通阀)的结构。这些以外相同，所以不反复说明。
48.如图6所示，四通阀6a使排出端口ptd和端口pt1连通并且使端口pt2和冷凝器2连通。四通阀7a使端口pt3和端口pt4连通并且使蒸发器4和吸入端口pts连通。
49.图7是示出实施方式1的变形例所涉及的冷冻循环装置100a的运转模式是通常模式的情况下的制冷剂的流动的功能框图。如图7所示，四通阀6a使排出端口ptd和冷凝器2连通并且使端口pt1和端口pt2连通。四通阀7a使端口pt3和蒸发器4连通并且使端口pt4和吸入端口pts连通。
50.以上，根据实施方式1以及变形例所涉及的冷冻循环装置，能够提高稳定性。
51.实施方式2.
52.在实施方式1中，说明了着眼于在起动压缩机的情况下有时存积于制冷剂容器的液体制冷剂的量过剩，在从压缩机起动起的经过时间比基准时间短这样的制冷剂释放条件成立的情况下，执行制冷剂释放模式的结构。制冷剂释放条件是表示发生回液的可能性高的条件，不限定于从压缩机起动起的经过时间比基准时间短这样的条件。在实施方式2中，说明着眼于存积于制冷剂容器的液体的液面的高度或者存积于制冷剂容器的液体中的压缩机的润滑油的浓度来切换制冷剂释放模式和通常模式的结构。
53.图8是示出实施方式2所涉及的冷冻循环装置200的结构的功能框图。冷冻循环装置200的结构是对图1的冷冻循环装置100的结构追加液面传感器80并且将控制装置10置换为20的结构。这些以外相同，所以不反复说明。
54.如图8所示，液面传感器80探测存积于贮存器5的液体的液面的高度h1并输出给控制装置20。控制装置20根据高度h1切换冷冻循环装置200的运转模式。控制装置20与图1的控制装置10同样地，控制压缩机1以及膨胀阀3。控制装置20在制冷剂释放模式以及通常模式的各个模式中，与控制装置10同样地控制切换部6、7。
55.图9是示出由图8的控制装置20进行的运转模式的切换处理的流程的流程图。通过综合地处理冷冻循环装置200的未图示的主例程，针对每个采样时间，进行图9所示的处理。
56.如图9所示，控制装置20在s201中判定高度h1比基准高度hth1(第1基准高度)高这样的条件(第1条件)是否成立。在高度h1比基准高度hth1高的情况下(在s201中“是”)，控制装置20在s202中将运转模式设定为制冷剂释放模式，使处理返回到主例程。在高度h1是基准高度hth1以下的情况下(在s201中“否”)，控制装置20在s203中将运转模式设定为通常模式，使处理返回到主例程。此外，基准高度hth1能够通过实机实验或者模拟适当决定。
57.图10是示出实施方式2的变形例所涉及的冷冻循环装置200a的结构的功能框图。冷冻循环装置200a的结构是将图8的液面传感器80以及控制装置20分别置换为浓度传感器81以及控制装置20a的结构。这些以外相同，所以不反复说明。
58.如图10所示，浓度传感器81将存积于贮存器5的液体中的冷冻机油的浓度d1输出给控制装置20a。控制装置20a根据浓度d1，切换冷冻循环装置200a的运转模式。
59.图11是示出由图10的控制装置20a进行的运转模式的切换处理的流程的流程图。通过综合地处理冷冻循环装置200a的未图示的主例程，针对每个采样时间，进行图11所示的处理。
60.如图11所示，控制装置20a在s211中判定浓度d1比基准浓度dth1小这样的条件(第1条件)是否成立。在浓度d1比基准浓度dth1(第1基准浓度)小的情况下(在s211中“是”)，控制装置20a在s212中将运转模式设定为制冷剂释放模式，使处理返回到主例程。在浓度d1是基准浓度dth1以下的情况下(在s211中“否”)，控制装置20a在s213中将运转模式设定为通常模式，使处理返回到主例程。此外，基准浓度dth1能够通过实机实验或者模拟适当决定。
61.在冷冻循环装置200a中，即使在贮存器5的液面的高度比较高的情况下，在浓度d1大的情况下，视为存积于贮存器5的液体制冷剂的量比较少，进行通常模式。其结果，能够抑制回液，并且抑制压缩机1中的冷冻机油的不足，所以能够提高压缩机1的可靠性。
62.此外，在冷冻循环装置200、200a中，也与实施方式1同样地，也可以在从压缩机1起动起的经过时间比基准时间短的情况下，进行制冷剂释放模式。另外，制冷剂释放条件既可以包括图5的s101、图9的s201以及图11的s211中的多个条件，也可以包括其他条件。
63.以上，根据实施方式2以及变形例所涉及的冷冻循环装置，能够提高稳定性。
64.实施方式3.
65.在实施方式3中，说明在制冷剂释放条件不成立的情况下，为了适当地维持存积于压缩机的润滑油的量，切换通常模式和将存积于制冷剂容器的润滑油回收到压缩机的油回收模式的结构。
66.图12是一并示出实施方式3所涉及的冷冻循环装置300的结构以及油回收模式中的制冷剂的流动的功能框图。冷冻循环装置300所示的结构是将图1的冷冻循环装置100的控制装置10置换为30的结构。这些以外相同，所以不反复说明。控制装置30在制冷剂释放条件成立的情况下，执行制冷剂释放模式。控制装置30在制冷剂释放条件不成立并且表示存积于压缩机1的冷冻机油的量过剩的油回收条件(第2条件)成立的情况下，控制装置30执行油回收模式。在制冷剂释放条件不成立并且油回收条件不成立的情况下，控制装置30执行通常模式。控制装置30在制冷剂回收模式以及通常模式中，与实施方式1、2同样地控制切换部6、7。
67.如图12所示，在油回收模式中，控制装置30使开闭阀61以及62开放，使开闭阀63闭止。控制装置30使开闭阀71、73开放，使开闭阀72闭止。将从压缩机1排出的制冷剂的一部分不经由贮存器5而送到冷凝器2，并且该制冷剂的剩余部分经由贮存器5被吸入到压缩机1。在贮存器5中还存积从压缩机1与制冷剂一起排出的冷冻机油。能够使在冷冻循环装置300中循环的冷冻机油的量减少，并且能够使存积于压缩机1的冷冻机油的量减少而接近适当量，所以能够抑制冷冻循环装置300的性能降低。
68.图13是示出由图12的控制装置30进行的运转模式的切换处理的流程的流程图。通过综合地处理冷冻循环装置300的未图示的主例程，针对每个采样时间，进行图13所示的处理。
69.如图13所示，控制装置30在s301中，判定制冷剂释放条件是否成立。制冷剂释放条件既可以包括图5的s101、图9的s201以及图11的s211中的多个条件，也可以包括其他条件。在制冷剂释放条件成立的情况下(在s301中“是”)，控制装置30在s302中将运转模式设定为制冷剂释放模式，使处理返回到主例程。在制冷剂释放条件未成立的情况下(在s301中“否”)，控制装置30在s303中判定油回收条件是否成立。作为油回收条件，例如，可以举出压缩机1的驱动频率的每个采样时间(单位时间)的变化量比基准量小这样的条件。该基准量
能够通过实机实验或者模拟适当决定。
70.在油回收条件成立的情况下(在s303中“是”)，控制装置30在s304中将运转模式设定为油回收模式，使处理返回到主例程。在油回收条件不成立的情况下(在s303中“否”)，控制装置30在s305中将运转模式设定为通常模式，使处理返回到主例程。
71.油回收条件不限定于压缩机1的驱动频率的每个采样时间的变化量比基准量小这样的条件。油回收条件例如也可以包括从压缩机1排出的制冷剂的温度(排出温度)比基准温度高这样的条件、存积于压缩机1的液体的液面的高度比基准高度(第2基准高度)高这样的条件、存积于压缩机1的液体中的冷冻机油的浓度比基准浓度(第2基准浓度)大这样的条件或者存积于贮存器5的液体的液面的高度比基准高度(第3基准高度)低这样的条件。油回收条件既可以包括这些条件中的多个条件，也可以包括其他条件。
72.图14是一并示出实施方式3的变形例1所涉及的冷冻循环装置300a的结构以及油回收模式中的制冷剂的流动的功能框图。冷冻循环装置300a的结构是对图12的冷冻循环装置300的结构追加温度传感器90并且将控制装置30置换为30a的结构。这些以外相同，所以不反复说明。如图14所示，温度传感器90将排出温度ts输出给控制装置30a。在冷冻循环装置300a中，油回收条件包括排出温度ts比基准温度tth高这样的条件。此外，基准温度tth能够通过实机实验或者模拟适当决定。
73.图15是一并示出实施方式3的变形例2所涉及的冷冻循环装置300b的结构以及油回收模式中的制冷剂的流动的功能框图。冷冻循环装置300b的结构是对图12的冷冻循环装置300的结构追加液面传感器91并且将控制装置30置换为30b的结构。这些以外相同，所以不反复说明。如图15所示，液面传感器91将存积于压缩机1的液体的液面的高度h2输出给控制装置30b。在冷冻循环装置300b中，油回收条件包括高度h2比基准高度hth2高这样的条件。此外，基准高度hth2能够通过实机实验或者模拟适当决定。
74.图16是一并示出实施方式3的变形例3所涉及的冷冻循环装置300c的结构以及油回收模式中的制冷剂的流动的功能框图。冷冻循环装置300c的结构是对图12的冷冻循环装置300的结构追加浓度传感器92并且将控制装置30置换为30c的结构。这些以外相同，所以不反复说明。如图16所示，浓度传感器92将存积于压缩机1的液体中的冷冻机油的浓度d2输出给控制装置30c。在冷冻循环装置300c中，油回收条件包括浓度d2比基准浓度dth2大这样的条件。此外，基准浓度dth2能够通过实机实验或者模拟适当决定。
75.图17是一并示出实施方式3的变形例4所涉及的冷冻循环装置300d的结构以及油回收模式中的制冷剂的流动的功能框图。冷冻循环装置300d的结构是对图12的冷冻循环装置300的结构追加液面传感器93并且将控制装置30置换为30d的结构。这些以外相同，所以不反复说明。如图17所示，液面传感器93将存积于贮存器5的液体的液面的高度h3输出给控制装置30d。在冷冻循环装置300d中，油回收条件包括高度h3比基准高度hth3低这样的条件。此外，基准高度hth3能够通过实机实验或者模拟适当决定。
76.以上，根据实施方式3以及变形例1～4所涉及的冷冻循环装置，能够提高稳定性。
77.本次公开的各实施方式还预定在不矛盾的范围内适当地组合实施。应认为本次公开的实施方式在所有方面为例示而非限制性的。本公开的范围并非由上述说明而由权利要求书示出，意图包括与权利要求书均等的意义以及范围内的所有变更。