冷冻循环装置的制作方法

1.包括热交换器的冷冻循环装置。


背景技术：

2.在专利文献1(日本专利特开2002-89980号公报)中，公开了一种根据经过热交换器的多个制冷剂流路各自的出口附近的温度的测定结果来对设置于各制冷剂流路的阀的开度进行调节的冷冻循环装置。


技术实现要素：

3.发明所要解决的技术问题
4.在这样的冷冻循环装置中，在使用接触式的温度传感器对各制冷剂流路的温度进行测定的情况下，随着制冷剂流路的数量的增加，温度传感器的数量会增加，因此，成本也会增加。
5.解决技术问题所采用的技术方案
6.第一观点的冷冻循环装置包括依次连接有压缩机、热源侧热交换器、膨胀机构和利用侧热交换器的制冷剂回路。冷冻循环装置具有以非接触方式对多个地点的温度进行检测的温度检测部和控制部。热源侧热交换器和利用侧热交换器中的至少一个具有供被热交换的制冷剂在内部流动的多个制冷剂配管和流量调节部。流量调节部对在多个制冷剂配管的每一个中流动的制冷剂的流量进行调节。温度检测部对多个制冷剂配管各自的温度进行检测。控制部基于由温度检测部检测出的温度，对流量调节部进行控制。
7.第一观点的冷冻循环装置使用能够以非接触方式对多个制冷剂流路的温度进行测定的传感器，由此能够降低成本。
8.第二观点的冷冻循环装置是在第一观点的冷冻循环装置的基础上，流量调节部包括能够调节开度的阀。阀设置于多个制冷剂配管中的至少一个。控制部基于由温度检测部检测出的温度，对各个阀的开度进行调节。
9.第二观点的冷冻循环装置能够适当地控制多个制冷剂流路中的制冷剂的流量。
10.第三观点的冷冻循环装置是在第一观点或第二观点的冷冻循环装置的基础上，温度检测部通过使用阵列传感器进行面测定来对多个制冷剂配管各自的温度进行检测。
11.第三观点的冷冻循环装置使用能够以非接触方式对多个制冷剂流路的温度进行测定的传感器，由此能够降低成本。
12.第四观点的冷冻循环装置是在第一观点或第二观点的冷冻循环装置的基础上，温度检测部通过扫描单个传感器进行线测定来对多个制冷剂配管各自的温度进行检测。
13.第四观点的冷冻循环装置使用能够以非接触方式对多个制冷剂流路的温度进行测定的传感器，由此能够降低成本。
14.第五观点的冷冻循环装置是在第一观点至第四观点中的任一个的冷冻循环装置的基础上，温度检测部对多个制冷剂配管各自的表面温度进行测定。
15.第五观点的冷冻循环装置能够容易地对在多个制冷剂流路中流动的制冷剂的温度进行测定。
16.第六观点的冷冻循环装置是在第一观点至第五观点中的任一个的冷冻循环装置的基础上，控制部在热源侧热交换器或利用侧热交换器作为吸热器起作用时，对流量调节部进行控制，以使在多个制冷剂配管中的温度相对较高的配管中流动的制冷剂的流量增加，或者使在温度相对较低的配管中流动的制冷剂的流量减少。控制部在热源侧热交换器或利用侧热交换器作为放热器起作用时，对流量调节部进行控制，以使在多个制冷剂配管中的温度相对较高的配管中流动的制冷剂的流量减少，或者使在温度相对较低的配管中流动的制冷剂的流量增加。
17.第六观点的冷冻循环装置能够适当地控制多个制冷剂流路中的制冷剂的流量。
附图说明
18.图1是冷冻循环装置100的回路图。
19.图2是热源侧热交换器13附近的冷冻循环装置100的详细回路图。
20.图3是热源侧热交换器13附近的冷冻循环装置100的示意图。
21.图4是由温度检测部17得到的检测区域r的温度检测数据的一例。
22.图5是变形例c中的热源侧热交换器13附近的冷冻循环装置100的示意图。
23.图6是变形例c中的由单个传感器的扫描得到的测定数据的一例。
具体实施方式
24.(1)整体结构
25.如图1所示，冷冻循环装置100主要包括热源侧单元10、利用侧单元20和连通配管30。冷冻循环装置100被用作热泵装置。在本实施方式中，冷冻循环装置100被用作进行制冷运转和制热运转的空调装置。
26.冷冻循环装置100包括供制冷剂循环的制冷剂回路102。在制冷剂回路102中，依次连接有压缩机11、热源侧热交换器13、膨胀机构15和利用侧热交换器22。
27.(2)详细结构
28.(2-1)热源侧单元10
29.热源侧单元10是作为热源起作用的热泵单元。热源侧单元10主要具有压缩机11、四通换向阀12、热源侧热交换器13、螺旋桨风扇14、膨胀机构15、储罐16和热源侧控制部19。
30.(2-1-1)压缩机11
31.压缩机11将低压气体制冷剂吸入并压缩，并且将高压气体制冷剂排出。压缩机11具有压缩机电动机11a。压缩机电动机11a向压缩机11供给制冷剂的压缩所需的动力。
32.(2-1-2)四通换向阀12
33.四通换向阀12对热源侧单元10的内部配管的连接状态进行切换。在冷冻循环装置100进行制冷运转的情况下，四通换向阀12实现图1的实线所示的连接状态。在冷冻循环装置100进行制热运转的情况下，四通换向阀12实现图1的虚线所示的连接状态。
34.(2-1-3)热源侧热交换器13
35.热源侧热交换器13具有在制冷剂回路102中循环的制冷剂与空气之间进行热交换
的热交换器主体13a。
36.在冷冻循环装置100进行制冷运转的情况下，热源侧热交换器13的热交换器主体13a作为放热器(冷凝器)起作用。在冷冻循环装置100进行制热运转的情况下，热源侧热交换器13的热交换器主体13a作为吸热器(蒸发器)起作用。在后面对热源侧热交换器13进行详细说明。
37.(2-1-4)螺旋桨风扇14
38.螺旋桨风扇14形成促进由热源侧热交换器13实现的热交换的空气流。热源侧热交换器13在由螺旋桨风扇14形成的空气流的空气与制冷剂之间进行热交换。螺旋桨风扇14与螺旋桨风扇电动机14a连接。螺旋桨风扇电动机14a向螺旋桨风扇14供给驱动螺旋桨风扇14所需的动力。
39.(2-1-5)膨胀机构15
40.膨胀机构15是能够调节开度的电子膨胀阀。膨胀机构15使在热源侧单元10的内部配管中流动的制冷剂减压。膨胀机构15对在热源侧单元10的内部配管中流动的制冷剂的流量进行控制。
41.(2-1-6)储罐16
42.储罐16设置于压缩机11的吸入侧的配管。储罐16将在制冷剂回路102中流动的气液混合制冷剂分离为气体制冷剂和液体制冷剂，并贮存液体制冷剂。在储罐16中分离后的气体制冷剂被送到压缩机11的吸入口。
43.(2-1-7)热源侧控制部19
44.热源侧控制部19是具有cpu和存储器等的微型计算机。热源侧控制部19对压缩机电动机11a、四通换向阀12、螺旋桨风扇电动机14a和膨胀机构15等进行控制。
45.(2-2)利用侧单元20
46.利用侧单元20向冷冻循环装置100的利用者提供冷热或温热。利用侧单元20主要具有利用侧热交换器22、利用侧风扇23、液体截止阀24、气体截止阀25和利用侧控制部29。
47.(2-2-1)利用侧热交换器22
48.利用侧热交换器22具有在制冷剂回路102中循环的制冷剂与空气之间进行热交换的热交换器主体(未图示)。
49.在冷冻循环装置100进行制冷运转的情况下，利用侧热交换器22的热交换器主体作为吸热器(蒸发器)起作用。在冷冻循环装置100进行制热运转的情况下，利用侧热交换器22的热交换器主体作为放热器(冷凝器)起作用。
50.(2-2-2)利用侧风扇23
51.利用侧风扇23形成促进由利用侧热交换器22实现的热交换的空气流。利用侧热交换器22在由利用侧风扇23形成的空气流的空气与制冷剂之间进行热交换。利用侧风扇23与利用侧风扇电动机23a连接。利用侧风扇电动机23a向利用侧风扇23供给驱动利用侧风扇23所需的动力。
52.(2-2-3)液体截止阀24
53.液体截止阀24是能够切断制冷剂流路的阀。液体截止阀24设置在利用侧热交换器22与膨胀机构15之间。液体截止阀24例如在设置冷冻循环装置100时等由作业者进行开闭。
54.(2-2-4)气体截止阀25
55.气体截止阀25是能够切断制冷剂流路的阀。气体截止阀25设置在利用侧热交换器22与四通换向阀12之间。气体截止阀25例如在设置冷冻循环装置100时等由作业者进行开闭。
56.(2-2-5)利用侧控制部29
57.利用侧控制部29是具有cpu和存储器等的微型计算机。利用侧控制部29对利用侧风扇电动机23a等进行控制。
58.利用侧控制部29经由通信线cl与热源侧控制部19之间发送、接收数据和指令。
59.(2-3)连通配管30
60.连通配管30对在热源侧单元10与利用侧单元20之间移动的制冷剂进行引导。连通配管30具有液体连通配管31和气体连通配管32。
61.(2-3-1)液体连通配管31
62.液体连通配管31主要对液体制冷剂或气液两相制冷剂进行引导。液体连通配管31对液体截止阀24和热源侧单元10进行连接。
63.(2-3-2)气体连通配管32
64.气体连通配管32主要对气体制冷剂进行引导。气体连通配管32对气体截止阀25和热源侧单元10进行连接。
65.(3)整体动作
66.用于冷冻循环装置100的制冷剂在热源侧热交换器13和利用侧热交换器22中产生伴随冷凝或蒸发等的相变的变化。但是，制冷剂也可以不在热源侧热交换器13和利用侧热交换器22中产生伴随相变的变化。
67.(3-1)制冷运转
68.在冷冻循环装置100进行制冷运转的情况下，制冷剂在图1的箭头c的方向即第一方向上循环。在这种情况下，热源侧热交换器13的热交换器主体13a和利用侧热交换器22的热交换器主体分别作为放热器和吸热器起作用。
69.从压缩机11排出的高压气体制冷剂经由四通换向阀12到达热源侧热交换器13。在热源侧热交换器13中，高压气体制冷剂与空气进行热交换而冷凝，并且变化为高压液体制冷剂。之后，高压液体制冷剂到达膨胀机构15。在膨胀机构15中，高压液体制冷剂被减压而变化为低压气液两相制冷剂。之后，低压气液两相制冷剂经由液体连通配管31和液体截止阀24到达利用侧热交换器22。在利用侧热交换器22中，低压气液两相制冷剂与空气热交换而蒸发，并且变化为低压气体制冷剂。在该过程中，利用者所在空间的空气温度降低。之后，低压气体制冷剂经由气体截止阀25、气体连通配管32、四通换向阀12和储罐16并到达压缩机11。之后，压缩机11吸入低压气体制冷剂。
70.(3-2)制热运转
71.在冷冻循环装置100进行制热运转的情况下，制冷剂在图1的箭头w的方向即第二方向上循环。在这种情况下，热源侧热交换器13的热交换器主体13a和利用侧热交换器22的热交换器主体分别作为吸热器和放热器起作用。
72.从压缩机11排出的高压气体制冷剂经由四通换向阀12、气体连通配管32和气体截止阀25并到达利用侧热交换器22。在利用侧热交换器22中，高压气体制冷剂与空气进行热交换而冷凝，并且变化为高压液体制冷剂。在该过程中，利用者所在空间的空气温度上升。
之后，高压液体制冷剂经由液体截止阀24和液体连通配管31并到达膨胀机构15。在膨胀机构15中，高压液体制冷剂被减压而变化为低压气液两相制冷剂。之后，低压气液两相制冷剂到达热源侧热交换器13。在热源侧热交换器13中，低压气液两相制冷剂与空气热交换而蒸发，并且变化为低压气体制冷剂。之后，低压气体制冷剂经由四通换向阀12和储罐16并到达压缩机11。之后，压缩机11吸入低压气体制冷剂。
73.(4)热源侧热交换器13的详细结构
74.如图2所示，热源侧热交换器13具有多个热交换器主体13a、多个制冷剂配管13b、一个分支部13d和一个温度检测部17。制冷剂配管13b经过热交换器主体13a。在各个热交换器主体13a经过有一个制冷剂配管13b。制冷剂配管13b是供在热交换器主体13a中被热交换的制冷剂在内部流动的配管。
75.分支部13d使制冷剂在制冷剂回路102中朝向热交换器主体13a的流动分支至多个制冷剂配管13b的每一个。在冷冻循环装置100进行制热运转的情况下，制冷剂在图2的箭头w的方向即第二方向上流动。分支部13d将朝向热交换器主体13a的制冷剂(在第二方向上流动的制冷剂)分配至多个制冷剂配管13b的每一个。因此，分支部13d设置在膨胀机构15与热交换器主体13a之间。如图2所示，在制热运转中分配至各制冷剂配管13b并在各热交换器主体13a中被热交换后的制冷剂在集管13p中合流并被送到制冷剂回路102。
76.多个制冷剂配管13b中的至少一个具有流量调节部13c。如图2所示，在本实施方式中，多个制冷剂配管13b的每一个具有一个流量调节部13c。换言之，流量调节部13c的数量与多个制冷剂配管13b的数量相同。流量调节部13c例如安装于制冷剂配管13b。流量调节部13c设置在膨胀机构15与热交换器主体13a之间。具体而言，流量调节部13c设置在分支部13d与热交换器主体13a之间。
77.流量调节部13c是用于对在制冷剂配管13b的内部流动的制冷剂的流量进行调节的机构。具体而言，流量调节部13c包括能够调节开度的电磁阀。流量调节部13c能够根据电磁阀的开度使在制冷剂配管13b的内部流动的制冷剂的流量增减。
78.温度检测部17以非接触方式对多个地点的温度进行检测。具体而言，温度检测部17以非接触方式对多个制冷剂配管13b各自的表面温度进行检测。如图3所示，温度检测部17是以非接触方式对作为二维平面的规定的检测区域r的温度分布进行检测的阵列传感器。阵列传感器是例如通过对从物体发射的红外线或可见光线的强度进行测定来测定物体温度的放射温度计。如图3所示，温度检测部17对多个制冷剂配管13b各自的出口附近的表面温度进行面测定。制冷剂配管13b的出口是指集管13p侧的制冷剂配管13b的端部。
79.如图2和图3所示，热源侧控制部19与温度检测部17及各流量调节部13c连接。热源侧控制部19基于与由温度检测部17检测出的温度相关的数据，自动地调节各流量调节部13c的电磁阀的开度。如图4所示，与由温度检测部17检测出的温度相关的数据是检测区域r的各地点的温度。在图4中，温度检测地点配置成矩阵状，各地点的温度用数值表示。
80.热源侧控制部19基于由温度检测部17检测出的温度，对流量调节部13c进行控制。具体而言，热源侧控制部19基于图4所示的数据，对各个流量调节部13c的电磁阀的开度进行调节，从而对在各制冷剂配管13b的内部流动的制冷剂的流量进行控制。热源侧控制部19对各流量调节部13c的电磁阀的开度进行控制，以使在多个制冷剂配管13b中的温度相对较高的制冷剂配管13b中流动的制冷剂的流量增加，或者使在温度相对较低的制冷剂配管13b
中流动的制冷剂的流量减少。由此，热源侧控制部19能够降低多个制冷剂配管13b之间的表面温度的差异。
81.(5)特征
82.冷冻循环装置100包括以非接触方式对热源侧热交换器13的温度进行面测定的温度检测部17。温度检测部17对热源侧热交换器13的各制冷剂配管13b的出口附近的表面温度进行检测。热源侧控制部19基于温度的检测结果，对各制冷剂配管13b中的制冷剂的流量进行预测，并且对安装于各制冷剂配管13b的流量调节部13c的电磁阀的开度进行控制。
83.热源侧控制部19例如对各电磁阀的开度进行控制，以使各制冷剂配管13b的出口附近的表面温度变得均匀。具体而言，热源侧控制部19对各电磁阀的开度进行控制，以使在检测区域r中由温度检测部17检测出的温度尽可能均匀。由此，在制热运转时，经过膨胀机构15后的低压气液两相制冷剂容易通过分支部13d均等地分流至多个制冷剂配管13b。换言之，各制冷剂配管13b中的制冷剂的流量变得均等。因此，热源侧控制部19能够抑制制热运转时的制冷剂的偏流，并且抑制冷冻循环装置100的性能的降低。
84.另外，在使用接触式的温度传感器对各制冷剂配管13b的表面温度进行测定的情况下，需要在各制冷剂配管13b的表面安装温度传感器。因此，在使用接触式的温度传感器的情况下，随着制冷剂配管13b的数量的增加，所需的温度传感器的数量会增加，因此，成本也会增加。但是，在冷冻循环装置100中，由于使用温度检测部17以非接触方式对各制冷剂配管13b的表面温度进行面测定，因此，能够减少温度传感器的数量和电气部件的输入输出端口的数量，能够降低成本。
85.此外，在冷冻循环装置100中，能够使用温度检测部17在大范围内对热源侧热交换器13的表面温度(多个制冷剂配管13b的表面温度)进行监视。因此，热源侧控制部19能够基于由温度检测部17得到的检测数据，对制冷剂从制冷剂配管13b漏出而使制冷剂配管13b的表面温度降低的部位进行检测。这样，冷冻循环装置100为了确定在制冷剂配管13b中发生的不良情况，能够使用温度检测部17和热源侧控制部19。
86.(6)变形例
87.(6-1)变形例a
88.与实施方式的热源侧热交换器13同样地，利用侧热交换器22也可以具有多个热交换器主体。在这种情况下，与实施方式的热源侧热交换器13同样地，利用侧热交换器22也可以还具有经过热交换器主体的多个制冷剂配管、使制冷剂分流至多个制冷剂配管的分支部、安装于各制冷剂配管的流量调节部、温度检测部。换言之，利用侧热交换器22也可以具有与图2和图3所示的热源侧热交换器13相同的结构和功能。在这种情况下，利用侧控制部29基于利用侧热交换器22的温度检测部以非接触方式检测出的各制冷剂配管的温度，对各制冷剂配管的流量调节部进行控制。
89.在本变形例中，可以是仅利用侧热交换器22具有多个热交换器主体，也可以是热源侧热交换器13和利用侧热交换器22这两者均具有多个热交换器主体。在这种情况下，具有多个热交换器主体的热交换器也可以具有与图2和图3所示的热源侧热交换器13相同的结构和功能。本变形例也可以适用于其他变形例。
90.(6-2)变形例b
91.实施方式涉及热源侧热交换器13作为吸热器起作用时的热源侧控制部19的控制。
但是，在热源侧热交换器13作为放热器起作用的情况下，热源侧控制部19也可以进行与实施方式不同的控制。具体而言，热源侧控制部19也可以对流量调节部13c进行控制，以使在多个制冷剂配管13b中的温度相对较高的制冷剂配管13b中流动的制冷剂的流量减少，或者使在温度相对较低的制冷剂配管13b中流动的制冷剂的流量增加。
92.(6-3)变形例c
93.温度检测部17也可以通过扫描单个传感器进行线测定来对多个制冷剂配管13b各自的温度进行检测。在这种情况下，温度检测部17在热源侧热交换器13的规定的检测区域中沿着规定的路径对非接触的温度传感器进行扫描，由此对多个制冷剂配管13b的表面温度进行检测。图5示出了单个传感器的扫描轨迹s的一例。图6示出了通过由单个传感器的扫描得到的测定数据的一例。在图6中，横轴是扫描时间，纵轴是检测温度。图6相当于将图4所示的矩阵状的数据如图5所示从右侧(集管13p侧)朝向左侧(流量调节部13c侧)线性地展开后的数据。
94.(6-4)变形例d
95.在热源侧热交换器13中，流量调节部13c的数量也可以是比多个制冷剂配管13b的数量小1的数量。在这种情况下，热源侧热交换器13具有一个不具有流量调节部13c的制冷剂配管13b。不具有流量调节部13c的制冷剂配管13b的流动阻力例如能够通过其他制冷剂配管13b的流量调节部13c的设计进行调节。
96.(6-5)变形例e
97.热源侧热交换器13也可以具有多个分支部13d。在这种情况下，根据分支部13d与配管的连接状态，能够以一定程度对经过各制冷剂配管13b的制冷剂的流动阻力和流量等进行调节。
[0098]-结语-[0099]
以上，对本公开的实施方式进行了说明，但是应当理解的是，能够在不脱离权利要求书记载的本公开的主旨和范围的情况下进行形态和细节的多种变更。
[0100]
符号说明
[0101]
11压缩机；
[0102]
13热源侧热交换器；
[0103]
13b制冷剂配管；
[0104]
13c流量调节部；
[0105]
15膨胀机构；
[0106]
17温度检测部；
[0107]
19热源侧控制部(控制部)；
[0108]
22利用侧热交换器；
[0109]
100冷冻循环装置；
[0110]
102制冷剂回路。
[0111]
现有技术文献
[0112]
专利文献
[0113]
专利文献1：日本专利特开2002-89980号公报