冷冻装置的制作方法

专利名称：冷冻装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将中间压力气态制冷剂供向压缩机即进行气体 注入(gas injection)的冷冻装置。
背景技术：
迄今为止，以削减压縮机的输入功率为目的，进行所谓气体注 入(即将中间压力气态制冷剂供向压缩机的动作)的冷冻装置已为 众所周知。例如，在专利文献1的图1中公开了在进行单级压缩制 冷循环的冷冻装置中向压縮机的处于压缩过程的压缩室供给中间压 力气态制冷剂的示例。还有，在专利文献1的图13中公开了在进行 双级压缩制冷循环的冷冻装置中向低级压缩机和高级压缩机之间供 给中间压力气态制冷剂的示例。 为了进行气体注入而必须使中间压力气态制冷剂产生。由此， 在例如专利文献l的图l所示的冷冻装置中，将中间压力制冷剂分 离为液态制冷剂和气态制冷剂的气液分离器设置在制冷剂回路中， 并从该气液分离器向压缩机供给中间压力气态制冷剂。还有，在专 利文献1的图9所示的冷冻装置中，使中间压力制冷剂在中间压力 热交换器与高压液态制冷剂进行热交换而蒸发，并从该中间压力热 交换器向压缩机供给中间压力气态制冷剂。
专利文献1:日本专利公开2001-033117号公报 (发明所要解决的课题) 不过，在所述冷冻装置中，设置在制冷剂回路中的压缩机和热 交换器等构成设备有时配置在彼此相距较远的位置或配置在互不相 同的高度。例如，作为冷冻装置的一种，空调机大多是用连接管道 将室外机组和室内机组连接起来而构成的。并且，当将空调机设置 在大楼等中时，也有时出现下述情况，即连接管道的长度接近
100m，或室外机组和室内机组之间存在20 30m左右的高度差。
由此，冷冻装置的设置状况根据其用途等的不同而多种多样。 并且，在所述进行气体注入的冷冻装置中，由于其设置状况而有可 能出现无法顺利运转的问题。在下文中，关于这一问题进行说明。
如上所述，在进行气体注入的冷冻装置中，有时从气液分离器 向压缩机供给中间压力气态制冷剂。由于在气液分离器内液态制冷 剂和气态制冷剂共存，所以从气液分离器送出的液态制冷剂成为饱 和状态。当这种冷冻装置进行冷却对象物的动作时，从气液分离器 流出的饱和状态液态制冷剂被送向利用恻热交换器。然而， 一旦利 用侧热交换器远离气液分离器、或利用侧热交换器设置在比气液分 离器高的位置时，则有时出现下述情况，即在管道内从气液分离 器向利用侧热交换器流动的过程中制冷剂的压力下降而致使制冷剂 的一部分蒸发。由此，有可能导致流入利用侧热交换器的液态制冷 剂的流入量减少，从而用利用侧热交换器所能获得的冷却能力降低。
还有，在进行气体注入的冷冻装置中，有时在中间压力热交换 器使中间压力制冷剂与高压液态制冷剂热交换，并将在中间压力热 交换器中蒸发了的中间压力制冷剂供向压缩机。当这种冷冻装置进 行加热对象物的动作时，在利用侧热交换器中冷凝了的制冷剂的一 部分减压至中间压力后被导入中间压力热交换器。不过， 一旦中间 压力热交换器远离利用侧热交换器、或中间压力热交换器设置在比 利用侧热交换器高的位置时，则有时出现下述情况，即在管道内 从利用侧热交换器向中间压力热交换器流动的过程中制冷剂的压力 下降，从而制冷剂的一部分蒸发而使得制冷剂的温度降低。由此， 在中间压力热交换器中彼此进行热交换的高压制冷剂和中间压力制 冷剂的温度差变小，而有可能无法在中间压力热交换器中确实地使 中间压力制冷剂进行气化。

发明内容
本发明是鉴于所述问题点的发明，其目的在于在进行所谓气
体注入的冷冻装置中，不论其设置状况或运转状态如何，都能够使 该冷冻装置顺利进行运转。 (解决课题的方法) 第一发明以下记所述的冷冻装置作为发明的对象，该冷冻装置 为具有制冷剂回路20，该制冷剂回路20构成为将压缩机31、 34和 热源侧热交换器36及利用侧热交换器71连接起来，进行制冷循环， 并且能够使冷却动作和加热动作之间进行切换，在该冷却动作中所 述热源侧热交换器36成为冷凝器而所述利用侧热交换器71成为蒸 发器，在该加热动作中所述利用恻热交换器71成为冷凝器而所述热 源侧热交换器36成为蒸发器。并且，其特征在于所述制冷剂回路 20具有将通过使高压液态制冷剂的一部分进行减压而获得的中间 压力制冷剂供向所述压缩机31、 34的注入通路43、使在所述注入 通路43中朝着所述压缩机31、 34流动的中间压力制冷剂与高压液 态制冷剂进行热交换而蒸发的中间压力热交换器40、以及将通过使 高压液态制冷剂进行减压而获得的中间压力制冷剂分离为液态制冷 剂和气态制冷剂的气液分离器51，在所述制冷剂回路20中能够改 变制冷剂的流通路径，以便在所述冷却动作中将流经所述注入通路 43的中间压力气态制冷剂供向所述压缩机31、 34，而在所述加热动 作中将从所述气液分离器51流出的中间压力气态制冷剂供向所述 压缩机31、 34。
剂提供;合压缩机31、 、一34的供给源产生了变化。当处于冷却动作时， 在中间压力热交换器40中蒸发了的中间压力制冷剂被供向压缩机 31、 34。此时，在中间压力热交换器40中，高压液态制冷剂由于与 中间压力制冷剂进行热交换而被冷却，所以高压液态制冷剂的过冷 却度增大。由此，在从中间压力热交换器40到达利用侧热交换器 71之前即使高压制冷剂的压力出现一定程度下降，也可以使供向利 用侧热交换器71的高压制冷剂保持液体状态、或者使供向利用侧热 交换器71的高压制冷剂在流动过程中蒸发的量减少。另一方面，当
处于加热动作时，中间压力制冷剂被导入气液分离器51,气液分离
器51内的气态制冷剂被供向压缩机31、 34。由此，在从利用侧热 交换器71到达气液分离器51之前即使制冷剂的压力出现一定程度 下降而导致制冷剂的一部分蒸发时，也由于在气液分离器51中将该 制冷剂分离为气态制冷剂和液态制冷剂，从而能够向压缩机31、 34 确实地供给中间压力气态制冷剂。
第二发明是在所述第一发明的基础上的发明，其特征在于所 述制冷剂回路20是利用连接管道21、 22将设置有所述压缩机31、 34及所述热源侧热交换器36的热源侧回路30、和设置有所述利用 侧热交换器71的利用侧回路70连接起来而构成的，所述注入通路 43、所述中间压力热交换器40及所述气液分离器51设置在所述热 源侧回路30中。 在第二发明中，制冷剂回路20由热源恻回路30和利用恻回路 70以及连接管道21、 22构成。在冷却动作中，当通过中间压力热 交换器40时被冷却了的高压液态制冷剂经由连接管道21而流入利 用侧热交换器71。由此，即使当连接管道21、 22的长度较长、或 利用侧回路70设置在比热源侧回路30高的位置时，也可以使供向 利用侧热交换器71的高压制冷剂保持液体状态，或者使供向利用侧 热交换器71的高压制冷剂在流动过程中蒸发的量减少。另一方面， 当处于加热动作时，在利用侧热交换器71中冷凝了的制冷剂通过连 接管道21而流入气液分离器51，气液分离器51内的气态制冷剂被 供向压缩机31、 34。由此，即使当连接管道21、 22的长度较长、 或热源侧回路30设置在比利用侧回路70高的位置时，也能够向压 缩机31、 34确实地供给气态制冷剂。 第三发明是在所述第一发明的基础上的发明，其特征在于所 述气液分离器51由容器状部件65构成，该容器状部件65设置在所 述制冷剂回路20中的当处于所述冷却动作时成为所述热源恻热交 换器36的下游侧且当处于所述加热动作时成为所述利用侧热交换 器71的下游侧的位置，所述中间压力热交换器40由被收纳在所述 容器状部件65的内部的热交换用部件66构成，在该热交换用部件
66使流经所述注入通路43的中间压力制冷剂与所述容器状部件65 内的液态制冷剂热交换。 在第三发明中，气液分离器51由容器状部件65构成，中间压 力热交换器40由热交换用部件66构成。当处于冷却动作时，在热 源侧热交换器36中冷凝了的制冷剂(高压液态制冷剂)流入容器状部 件65。还有，高压液态制冷剂的一部分流入注入通路43并在减至 中间压力后流入热交换部件。流入热交换部件的中间压力制冷剂与 容器状部件65内的高压液态制冷剂进行热交换而蒸发，然后被供向 压缩机31、 34。由于与中间压力制冷剂进行热交换而冷却了的容器 状部件65内的高压液态制冷剂从容器状部件65被送向利用侧热交 换器71。另一方面，当处于加热动作时，在利用侧热交换器71中 冷凝了的制冷剂被减压至中间压力后流入容器状部件65。在容器状 部件65内，所流入的中间压力制冷剂分离为液态制冷剂和气态制冷 齐'J。从容器状部件65,液态制冷剂被送向热源侧热交换器36，而气 态制冷剂通过注入通路43被供向压缩机31、 34。 第四发明是在所述第一发明的基础上的发明，其特征在于在 所述制冷剂回路20中的当处于所述冷却动作时成为所述中间压力 热交换器40的下游侧的位置设置有过冷却热交换器60，在该过冷 却热交换器60中，使高压液态制冷剂与通过将高压液态制冷剂的一 部分减至低压而获得的低压制冷剂进行热交换，来冷却该高压液态 制冷剂。 在第四发明中，过冷却热交换器60设置在制冷剂回路20中。 当处于冷却动作时，流过中间压力热交换器40的高压液态制冷剂在 过冷却热交换器60中与通过使高压液态制冷剂的一部分减压而获 得的低压制冷剂进行热交换而冷却。也就是，在过冷却热交换器60 中，高压液态制冷剂的过冷却度增大。在过冷却热交换器60中冷却 了的高压液态制冷剂被送向利用恻热交换器71。 第五发明是在所述第一发明的基础上的发明，其特征在于在 所述制冷剂回路20中进行单级压縮制冷循环，所述压缩机31构成 为使中间压力气态制冷剂流入处于压缩过程中的压缩室。 在第五发明中，中间压力气态制冷剂被导入压缩机31的处于压
缩过程中的压縮室。压缩机31将在利用侧热交换器71和热源恻热 交换器36中成为蒸发器的热交换器中蒸发了的低压制冷剂、和中间 压力热交换器4 0或气液分离器51所提供的中间压力制冷剂吸入后 进行压缩。 第六发明是在所述第一发明的基础上的发明，其特征在于在所 述制冷剂回路20中，低级侧压缩机33和高级侧压缩机34串联连接 而进行双级压缩制冷循环，所述制冷剂回路20构成为向所述高级恻 压缩机34的吸入恻供给中间压力气态制冷剂。
在第六发明中，中间压力气态制冷剂被导入高级侧压缩机34的 吸入侧。高级侧压缩机34将在低级侧压缩机33中压缩了的制冷剂、 和来自中间压力热交换器40或气液分离器51的气态制冷剂吸入。 (发明的效果) 在本发明中，当处于冷却动作时将在中间压力热交换器40中蒸 发了的中间压力制冷剂供向压缩机31、 34，将在中间压力热交换器 40中冷却了的高压液态制冷剂送向利用侧热交换器71。由此，即使 在利用侧热交换器71设置在远离中间压力热交换器40的位置、或 利用侧热交换器71设置在比中间压力热交换器40高的位置，并且 从中间压力热交换器40到达利用恻热交换器71之前高压制冷剂的 压力出现较大幅度下降的设置状况下，也能够使供向利用侧热交换 器71的高压制冷剂保持液体状态，或者能够削减供向利用恻热交换 器71的高压制冷剂在流动过程中蒸发的量。其结果是在冷却动作中 能够确保向利用侧热交换器71供给的液态制冷剂的量，从而能够充 分发挥利用恻热交换器71的冷却能力。 还有，在本发明中，当处于加热动作时从气液分离器51向压缩 机31、 34供给中间压力气态制冷剂。由此，即使在气液分离器51 设置在远离利用侧热交换器71的位置、或气液分离器51设置在比 利用恻热交换器71高的位置，并且从利用恻热交换器71到达气液 分离器51之前制冷剂的压力出现较大幅度下降的设置状况下，也能 够将中间压力气态制冷剂确实地供向压缩机31、 34。其结果是能够
避免因中间压力液态制冷剂流入压缩机31、 34而导致压缩机31、 34受到损坏的问题出现。
这样一来，根据本发明，无论冷冻装置IO是在何种状态下设置 的，在冷却动作和加热动作这两种动作中都能够使冷冻装置10顺利 运转。 在所述第二发明中，由热源侧回路30、利用侧回路70和连接管 道21、 22构成了制冷剂回路20。在此构成中，大多为设置有中间 压力热交换器40和气液分离器51的热源侧回路30、和设置有利用 侧热交换器71的利用恻回路70被设置在彼此相距较远的位置、或 这两者被设置在不同的高度。因此，在具有本发明所示构成的制冷 剂回路20的冷冻装置10中，如上所述若在冷却动作和加热动作中 改变向压缩机31 、 3 4供给中间压力制冷剂的供给源的话，则能够缓 解冷冻装置10所受到的设置状况的制约。 在所述第三发明中，构成中间压力热交换器40的热交换用部件 66被收纳在构成气液分离器51的容器状部件65的内部。也就是， 若将在内部收纳有热交换用部件66的容器状部件65连接在制冷剂 回路20中，则相当于在制冷剂回路20中设置了气液分离器51和中 间压力热交换器40这两个部件。因此，根据这一发明，与分别各自 形成气液分离器51和中间压力热交换器40的情况相比，能够简化 制冷剂回路20的构成。 在所述第四发明中，在制冷剂回路20中设置有过冷却热交换器 60，从而使在冷却动作中被送往利用侧热交换器71的高压液态制冷 剂的过冷却度增大。由此，即使在从中间压力热交换器40到达利用 侧热交换器71之前高压制冷剂的压力出现一定程度下降的设置状 况下，也能够进一步确实地使供向利用恻热交换器71的高压制冷剂 保持液体状态，或者能够进一步削减供向利用侧热交换器71的高压 制冷剂在流动过程中所蒸发的量。


图1是表示实施方式一的空调机的制冷剂回路构成的管道系统
图，图l(A)表示制冷运转时的状态，图l(B)表示供暖运转时的状态。 图2是表示实施方式二的空调机的制冷剂回路构成的管道系统
图，图2(A)表示制冷运转时的状态，图2(B)表示供暖运转时的状态。 图3是表示其它实施方式的第一变形例所涉及的空调机的制冷 剂回路构成的管道系统图，图3(A)表示制冷运转时的状态，图3(B)
表示供暖运转时的状态。
图4是表示其它实施方式的第二变形例所涉及的空调机的制冷 剂回路构成的管道系统图，图4(A)表示制冷运转时的状态，图4(B) 表示供暖运转时的状态。
(符号说明)
20制冷剂回路
21液体恻连接管道
22气体恻连接管道
30室外回路(热源侧回路)
31压缩机
33低级侧压缩机
34高级侧压缩机
36室外热交换器(热源恻热交换器)
40中间压力热交换器
43注入管道(注入通路)
51气液分离器
65容器状部件
66热交换用部件
70室内回路(利用侧回路)
71室内热交换器(利用侧热交换器)
具体实施例方式下面，根据附图对本发明的实施方式进行详细说明。
《发明的实施方式一》
关于本发明的实施方式一进行说明。本实施方式所涉及的是由
本发明的冷冻装置构成的空调机10。
如图1所示，本实施方式的空调机IO具有一个室外机组11、和
两个室内机组12。另外，室内机组12的数量仅是单纯的示例。在 室外机组11中收纳有作为热源侧回路30的室外回路30。在各室内 机组12中收纳有作为利用恻回路的室内回路70。
在空调机10中，通过用液体侧连接管道21及气体侧连接管道 22连接室外回路30和室内回路70，从而形成了制冷剂回路20。在 该制冷剂回路20中，相对于一个室外回路30而言两个室内回路70 彼此并联连接。 在各室内回路70中分别设置有作为利用侧热交换器的室内热交 换器71、和室内膨胀阀72各一个。室内热交换器71是使室内空气 和制冷剂进行热交换的空气热交换器。在各室内回路70中，室内热 交换器71和室内膨胀阀72彼此串联连接。在各室内回路70中，靠 近室内膨胀阀72 —侧的端部连接有液体侧连接管道21，靠近室内 热交换器71 —侧的端部连接有气体恻连接管道22。
在室外回路30中设置有压缩机31、四通换向阀35、作为热源 恻热交换器的室外热交换器36、室外膨胀阀37和储液器(accumulat or)38。并且，在该室外回路30中还设置有中间压力热交换器40、 气液分离器51、旁通管道50、注入管道43和中间压力气体管道52。 压缩机31是容积型压缩机31，构成为对吸入压缩室的制冷剂进 行压缩。在压缩机31上设置有用来将中间压力制冷剂向处于压縮过 程中的压缩室导入的中间压力端口(port)32。该压缩机31的喷出侧 连接在四通换向阀35的第一阀口上，该压缩机31的吸入恻经由储 液器38连接在四通换向阀35的第二阀口上。此外，在本实施方式 中虽然在室外回路30中仅设置有一台压缩机31，不过也可以并联 设置多台压缩机。 室外热交换器36是使室外空气和制冷剂进行热交换的空气热交 换器。中间压力热交换器40是使套管热交换器(double-pipeexchang er)和平板式热交换器等中的制冷剂之间进行热交换的热交换器。在 该中间压力热交换器40中形成有第一流路41和第二流路42。室外
热交换器36的一端连接在四通换向阀35的第三阀口上，另一端经 由室外膨胀阀37连接在中间压力热交换器40的第一流路41的一 端。中间压力热交换器40的第一流路41的另一端经由第一止回阀 45连接在液体恻连接管道21上。第一止回阀45被设置成为仅允许 从中间压力热交换器40流向液体侧连接管道21的制冷剂通过。
注入管道43形成了注入通路。该注入管道43的始端连接在中 间压力热交换器40和第一止回阀45之间，该注入管道43的末端连 接在压缩机31的中间压力端口 32上。中间压力热交换器40的第二 流路42设置在该注入管道43的中途。在注入管道43上，注入用膨 胀阀44被设置在该注入管道43的始端和中间压力热交换器40的第 二流路42之间。 气液分离器51是纵长的简状密封容器。该气液分离器51的下 端部设置在旁通管道50的中途。旁通管道50的始端连接在第一止 回阀45和液体侧连接管道21之间，该旁通管道50的末端连接在中 间压力热交换器40的第一流路41和室外膨胀阀37之间。还有，在 旁通管道50上，第二止回阀55设置在该旁通管道50的末端和气液 分离器51之间。第二止回阀55被设置成为仅允许从气液分离器51 流出的这一方向的制冷剂通过。 中间压力气体管道52的一端连接在气液分离器51的顶部。中 间压力气体管道52的另一端连接在注入管道43上的中间压力热交 换器40的第二流路42和压缩机31之间。在该中间压力气体管道 52的中途设置有电磁阀53。 如上所述，四通换向阀35的第一阀口连接在压缩机31的喷出 侧，该四通换向阀35的第二阀口和第三阀口分别连接在储液器38 和室外热交换器36上。还有，四通换向阀35的第四阀口连接在气 体恻连接管道22上。该四通换向阀35能够在使第一阀口和第三阀 口连通并使第二阀口和第四阀口连通的第一状态(图l(A)所示的状 态)、和使第一阀口和第四阀口连通并使第二阀口和第三阀口连通的 第二状态(图l(B)所示的状态)之间进行切换。 —运转动作一
在所述空调机10中，能够使制冷运转和供暖运转进行切换。 <制冷运转>
一边参照图l(A)， 一边对制冷运转时的运转动作进行说明。在 制冷运转时的制冷剂回路20中，室外热交换器36成为冷凝器，室 内热交换器71成为蒸发器，制冷剂进行循环。也就是，在制冷剂回 路20中进行冷却动作。 具体来说，当在制冷运转时，四通换向阀35被设定为第一状态。 还有，室外膨胀阀37设定为全开状态，注入用膨胀阀44和室内膨 胀阀72的开度分别被适当调节，同时电磁阀53关闭。 从压缩机31喷出的高压气态制冷剂在室外热交换器36向室外 空气放热而凝结。从室外热交换器36流出的高压液态制冷剂在通过 中间压力热交换器40的第一流路41的过程中向第二流路42中的制 冷剂放热。从中间压力热交换器40的第一流路41流出的高压液态 制冷剂的一部分流入注入管道43，剩余的部分通过液体侧连接管道 21而被分配给各室内回路70。
在各室内回路70中，所流入的高压液态制冷剂在通过室内膨胀 阀72时减压，其后在室内热交换器71中从室内空气吸热而蒸发。 在室内热交换器71中蒸发了的制冷剂通过气体侧连接管道22返回 室外回路30,在通过储液器38后被吸入压缩机31。 另一方面，流入注入管道43的高压液态制冷剂在通过注入用膨 胀阀44时被减压至中间压力而成为气液两相状态的中间压力制冷 剂。该中间压力制冷剂在流经中间压力热交换器40的第二流路42 的过程中从第一流路41中的制冷剂吸热而蒸发。从中间压力热交换 器40的第二流路42流出的中间压力气态制冷剂被送往压缩机31 的中间压力端口 32。 压缩机31通过储液器38将低压制冷剂吸入压缩室并进行压缩。 还有，从中间压力端口 3 2流入的中间压力气态制冷剂被导入处于压 缩过程中的压縮室。并且，压缩机31将压缩室内的制冷剂压缩成高 压后喷出。
这样一来，在制冷运转中，通过中间压力热交换器40时被冷却
而使得过冷却度增大了的高压液态制冷剂通过液体侧连接管道21 被送往室内回路70。由此，即使在液体侧连接管道21的长度超过
一定长度、或室内回路70被设置在比室外回路30高出一定高度的 位置，并且一旦从室外回路30被送到液体恻连接管道21的液态制 冷剂为饱和状态时就会在到达室内回路70之前出现高压液态制冷 剂一部分蒸发的状况下，也能够确保流入室内回路70的高压制冷剂 为液体单相状态。还有，若与从室外回路30被送入液体侧连接管道 21的液态制冷剂为饱和状态的情况相比，即使在到达室内回路70 之前高压液态制冷剂的一部分蒸发，该所蒸发的高压液态制冷剂的 量也相对较少。 <供暖运转>
一边参照图1(B)， 一边对供暖运转时的运转动作进行说明。在 处于供暖运转时的制冷剂回路20中，室内热交换器71成为冷凝器， 室外热交换器36成为蒸发器，制冷剂进行循环。也就是，在制冷剂 回路20中进行加热动作。 具体来说，当在供暖运转时，四通换向阀35被设定为第二状态。 还有，室外膨胀阀37和室内膨胀阀72的开度分别被适当调节，注 入用膨胀阀44被设定为全闭状态，同时电磁阀53打开。 从压缩机31喷出的高压气态制冷剂通过气体侧连接管道22被 分配给各室内回路70。在各室内回路70的室内热交换器71中，高 压气态制冷剂向室内空气放热而凝结。在各室内回路70中，从室内 热交换器71流出的制冷剂在通过室内膨胀阀72时减压而成为气液 两相状态的中间压力制冷剂。从各室内回路70流出的中间压力制冷 剂通过液体恻连接管道21而返回室外回路30，并在通过旁通管道 50后流入气液分离器51。 向气液分离器51流入的中间压力制冷剂中的液态制冷剂积存在 气液分离器51的下部，而该中间压力制冷剂中的气态制冷剂积存在 气液分离器51的上部。气液分离器51内的中间压力液态制冷剂再 次流经旁通管道50，并在通过室外膨胀阀37时减压，然后被导入 室外热交换器36。在室外热交换器36中，制冷剂从室外空气吸热
而蒸发。在室外热交换器36中蒸发了的制冷剂通过储液器38后被 吸入压缩机31。另一方面，气液分离器51内的中间压力气态制冷 剂依次通过中间压力气体管道52和注入管道43后被导入压缩机31 的中间压力端口 32。
压缩机31通过储液器38将低压制冷剂吸入压缩室并进行压缩。 还有，从中间压力端口 32流入的中间压力气态制冷剂被导入处于压 缩过程中的压缩室。并且，压縮机31将压缩室内的制冷剂压缩成高 压后喷出。 这样一来，在供暖运转中，将通过液体侧连接管道21而返回室 外回路30的制冷剂导入气液分离器51后分离为液态制冷剂和气态 制冷剂，仅将气液分离器51内的气态制冷剂供向压縮机31的中间 压力端口32。也就是，即使流入室外回路30的制冷剂为气液两相 状态时，也能够仅将气态制冷剂确实地供向压缩机31的中间压力端 口 32。由此，即使在液体侧连接管道21的长度超过一定长度、或 室外回路30被配置在比室内回路70高出一定高度的位置，并且到 达室外回路30之前制冷剂的一部分蒸发了的情况下，也能够确保流 入压縮机31的中间压力端口 32的制冷剂为气体单相状态。 —实施方式一的效果一
在所述空调机10的制冷运转中，将在中间压力热交换器40中 蒸发了的中间压力制冷剂供向压缩机31的中间压力端口 32，并将 在中间压力热交换器40中冷却了的高压液态制冷剂供向室内回路 70。由此，即使在连接室外回路30和室内回路70的液体侧连接管 道21的长度极长、或室内回路70被配置在比室外回路30高的位置， 并且在流经液体恻连接管道21的过程中制冷剂的压力大幅度降低 的设置状况下，也能够确保供向室内回路70的高压制冷剂为液体状 态，或者能够削减供向室内回路70的高压制冷剂在流动过程中蒸发 的量。其结果是能够在制冷运转中确保供向室内回路70的液态制冷 剂的量，从而能够充分发挥室内机组12的制冷能力。 在此，如所述空调机10所示，当多个室内回路70彼此并联连 接时，为了适当调节各室内机组12的制冷能力，可通过个别控制各
室内回路70的室内膨胀阀72的开度来对分配给室内回路70的制冷 剂的分配比例进行调节。然而， 一旦通过室内膨胀阀72的制冷剂为 气液两相状态时，则使得室内膨胀阀72的流量特性变得不稳定，从 而有可能无法适当地控制分配给各室内回路70的制冷剂的分配比 例。与此相对，在本实施方式的空调机10中，当处于制冷运转时可 容易地使流入室内回路70的制冷剂保持液体状态。因此，根据本实 施方式，在具有多个室内机组12的空调机10中，能够适当控制各 室内机组12的制冷能力。 还有，在所述空调机10的加热动作中，用气液分离器51将从 室内回路70返回到室外回路30的制冷剂分离为液态制冷剂和气态 制冷剂，从气液分离器51仅将中间压力气态制冷剂提供给压缩机 31。由此，即使在连接室外回路30和室内回路70的液体侧连接管 道21的长度极长、或室外回路30被配置在比室内回路70高的位置， 并且在流经液体侧连接管道21的过程中制冷剂的压力大幅度降低 的设置状况下，也能够仅将气态制冷剂确实地供向压缩机31的中间 压力端口 32。其结果是能够避免由于中间压力液态制冷剂流入压缩 机31而导致压缩机31受到损坏的问题出现。 这样一来，根据本实施方式，无论空调机IO是在何种状态下设 置的，在制冷运转和供暖运转这两种运转中都能够使空调机10顺利 运转。 《发明的实施方式二》
关于本发明的实施方式二进行说明。本实施方式是在所述实施 方式一的空调机10的基础上增设了过冷却热交换器60和过冷却用 管道63的示例。在此，对本实施方式的空调机10与所述实施方式 一的不同点进行说明。 如图2所示，过冷却热交换器60设置在室外回路30中。过冷 却热交换器60是使套管热交换器和平板式热交换器等中的制冷剂 之间进行热交换的热交换器。在该过冷却热交换器60中形成有第一 流路61和第二流路62。过冷却热交换器60的第一流路61设置在 室外回路30中的中间压力热交换器40和第一止回阀45之间。 过冷却用管道63的始端连接在过冷却热交换器60和第一止回 阀45之间，该过冷却用管道63的末端连接在储液器38和四通换向 阀35之间。过冷却热交换器60的第二流路62配置在该过冷却用管 道63的中途。在过冷却用管道63上，过冷却用膨胀阀64设置在该 过冷却用管道63的始端和过冷却热交换器60的第二流路62之间。 —运转动作一 <制冷运转>
如图2(A)所示，在处于制冷运转时的制冷剂回路20中，制冷 剂与所述实施方式一的情况大致相同地进行循环。具体来说，仅下 述两点与所述实施方式一中的制冷剂循环路径不同，即从中间压 力热交换器40流出的高压液态制冷剂在通过过冷却热交换器60后 流入液体恻连接管道21、以及高压液态制冷剂的一部分流入过冷却 用管道63。 在本实施方式的空调机10的制冷运转中，过冷却用膨胀阀64 的开度被适当调节。从中间压力热交换器40的第一流路41流出的 高压液态制冷剂在通过过冷却热交换器60的第一流路61的过程中 向第二流路62中的制冷剂放热。从过冷却热交换器60的第一流路 61流出的高压液态制冷剂的一部分流入过冷却用管道63，剩余的部 分通过液体侧连接管道21被分配给各室内回路70。也就是，由中 间压力热交换器40和过冷却热交换器60这两个热交换器冷却了的 高压液态制冷剂被供向室内回路70。 另一方面，流入过冷却用管道63的高压液态制冷剂在通过过冷 却用膨胀阀64时被减至低压而成为气液两相状态的低压制冷剂。该 低压制冷剂在流经过冷却热交换器60的第二流路62的过程中从第 一流路61中的制冷剂吸热而蒸发。从过冷却热交换器60的第二流 路62流出的低压气态制冷剂与从室内回路70通过气体侧连接管道 2 2返回到室外回路3 0的低压制冷剂 一 起被吸入压缩机31 。 <供暖运转>
如图2(B)所示，在处于供暖运转时的制冷剂回路20中，制冷 剂进行与所述实施方式一完全相同的循环。具体来说，在供暖运转
时，过冷却用膨胀阀64为全闭状态。并且，从液体侧连接管道21
流入室外回路30的中间压力制冷剂通过旁通管道50而流入气液分 离器51,并被分离为液态制冷剂和气态制冷剂。
—实施方式二的效果一
在本实施方式中，在室外回路30中设置有过冷却热交换器60, 从而在制冷运转中使得被送往室内回路70的高压液态制冷剂的过 热度增大。由此，即使在从室外回路30到达室内回路70之前高压 制冷剂的压力降低了的设置状况下，也能够进一步确实地使供向室 内回路70的高压制冷剂保持液体状态，或者能够进一步削减供向室 内回路70的高压制冷剂在流动过程中蒸发的量。 《其它的实施方式》
也可以将所述实施方式设定为下述构成。 —第一变形例一
在所述各实施方式中，也可以使气液分离器51和中间压力热交 换器40实现一体化。在此， 一边参照图3， 一边关于在所述实施方 式二的空调机10中应用本变形例的示例进行说明。 本变形例的气液分离器51由形成为略纵长的简状的容器状部件 65构成。构成气液分离器51的容器状部件65的底部连接在室外回 路30中的位于室外膨胀阀37和过冷却热交换器60之间的部分。此 夕卜，在本变形例的室外回路30中，省去了旁通管道50、第一止回 阀45和第二止回阀55。 在容器状部件65的内部，设置有将传热管形成为螺旋弹簧状的 热交换用部件66。热交换用部件66以浸泡在积存于容器状部件65 内的液态制冷剂中的形态被设置在容器状部件65内的底部。热交换 用部件66配置在注入管道43上的注入用膨胀阀44的下游侧。在本 变形例中，该热交换用部件66构成了中间压力热交换器40。 关于制冷运转时的动作进行说明。在制冷运转时，与所述实施 方式二的情况相同，注入用膨胀阀44和过冷却用膨胀阀64的开度 被适当调节，电磁阀53关闭。
当处于制冷运转时，在室外热交换器36中冷凝了的制冷剂通过
全开状态的室外膨胀阀37后流入容器状部件65。容器状部件65内 的高压液态制冷剂向流经热交换用部件66内的中间压力制冷剂放 热。也就是，在容器状部件65内，高压液态制冷剂由于与热交换用 部件66内的中间压力制冷剂热交换而被冷却，从而高压液态制冷剂 的过冷却度增大。在容器状部件65内冷却了的高压液态制冷剂的一 部分流入注入管道43，剩余的部分在通过过冷却热交换器60的第 一流路61时被进一步冷却。 在过冷却热交换器60中冷却了的高压液态制冷剂通过液体恻连 接管道21而被供向室内回路70。另一方面，向注入管道43流入的 高压液态制冷剂在通过注入用膨胀阀44时减压至中间压力，从而成 为中间压力制冷剂并被送往热交换用部件66。向热交换用部件66 流入的中间压力制冷剂从容器状部件65内的高压液态制冷剂吸热 而蒸发，然后被供向压缩机31的中间压力端口 32。 关于供暖运转时的动作进行说明。在供暖运转时，与所述实施 方式二的情况相同，注入用膨胀阀44和过冷却用膨胀阀64为全闭 状态，电磁阀53打开。 当处于供暖运转时，在室内热交换器71中冷凝了的制冷剂在通 过室内膨胀阀72时减压至中间压力，其后依次通过液体侧连接管道 21和过冷却热交换器60的第一流路61而流入容器状部件65。在容 器状部件65内，气液两相状态的中间压力制冷剂分离为液态制冷剂 和气态制冷剂。并且，在容器状部件65内的上部积存的中间压力气 态制冷剂通过注入管道43而被供向压缩机31的中间压力端口 32。 还有，在容器状部件65内的下部积存的中间压力液态制冷剂在通过 室外膨胀阀37时减压至低压，而后被导入室外热交换器36。 如上所述，在本变形例中，构成中间压力热交换器40的热交换 用部件66被收纳在构成气液分离器51的容器状部件65的内部。也 就是，如果将在内部收纳有热交换用部件66的容器状部件65连接 在室外回路30中时，则相当于在室外回路30中设置了气液分离器 51和中间压力热交换器40这两个部件。因此，根据本变形例，与 分别各自形成气液分离器51和中间压力热交换器40的情况相比，
能够使室外回路30的构成简单化。
—第二变形例一
在所述各实施方式中，也可以在室外回路30中设置低级恻压缩 机33和高级侧压缩机34,从而在制冷剂回路20中进行双级压缩制 冷循环。在此， 一边参照图4， 一边关于在所述实施方式二的空调 机10中应用本变形例的示例进行说明。 在本变形例的室外回路30中，低级侧压缩机33和高级侧压缩 机34串联连接。具体来说，低级恻压缩机33的吸入侧经由储液器 38连接在四通换向阀35的第二阀口。低级侧压缩机33的喷出侧连 接在高级侧压缩机34的吸入侧。高级侧压缩机34的喷出恻连接在 四通换向阀35的第一阀口。还有，在本变形例中，注入管道43的 末端连接在将低级侧压缩机33的喷出侧和高级侧压缩机34的吸入 侧连接起来的管道上。并且，流经注入管道43的中间压力气态制冷 剂与从低级侧压缩机33喷出的中间压力制冷剂一起被吸入高级侧 压缩机34。
此外，以上的实施方式是本质上理想的示例，但并没有意图对 本发明、本发明的适用物或它的用途范围加以限定。 (产业上的利用可能性) 如上述说明所示，本发明对于将中间压力气态制冷剂供向压缩 机即进行气体注入的冷冻装置来说是具有实用性的。
权利要求
1. 一种冷冻装置，具有制冷剂回路(20)，该制冷剂回路(20)构成为将压缩机(31、34)、热源侧热交换器(36)和利用侧热交换器(71)连接起来进行制冷循环，并且能够使冷却动作和加热动作之间进行切换，在该冷却动作中所述热源侧热交换器(36)成为冷凝器而所述利用侧热交换器(71)成为蒸发器，在该加热动作中所述利用侧热交换器(71)成为冷凝器而所述热源侧热交换器(36)成为蒸发器，其特征在于:所述制冷剂回路(20)具有:将通过使高压液态制冷剂的一部分进行减压而获得的中间压力制冷剂供向所述压缩机(31、34)的注入通路(43)、使在所述注入通路(43)中朝着所述压缩机(31、34)流动的中间压力制冷剂与高压液态制冷剂进行热交换而蒸发的中间压力热交换器(40)、以及将通过使高压液态制冷剂进行减压而获得的中间压力制冷剂分离为液态制冷剂和气态制冷剂的气液分离器(51)，在所述制冷剂回路(20)中能够改变制冷剂的流通路径，以便在所述冷却动作中将流经所述注入通路(43)的中间压力气态制冷剂供向所述压缩机(31、34)，而在所述加热动作中将从所述气液分离器(51)流出的中间压力气态制冷剂供向所述压缩机(31、34)。
2. 根据权利要求1所述的冷冻装置，其特征在于 所述制冷剂回路(20)是利用连接管道(21、 22)将设置有所述压缩机(31、34)及所述热源侧热交换器(36)的热源侧回路(30)、和设置有所述利用侧热 交换器(71)的利用侧回路(70)连接起来而构成的，所述注入通路(43)、所述中间压力热交换器(40)及所述气液分离器(51) 设置在所述热源侧回路(30)中。
3. 根据权利要求1所述的冷冻装置，其特征在于 所述气液分离器(51)由容器状部件(65)构成，该容器状部件(65)设置在(36)的下游侦:且当处于所述加热动作时成为所述利用恻热交;奐器(7 J)的下 游侧的位置， 所述中间压力热交换器(40)由被收纳在所述容器状部件(65)的内部的热交换用部件(66)构成，在该热交换用部件(66)使流经所述注入通路(43)的 中间压力制冷剂与所述容器状部件(65)内的液态制冷剂热交换。
4. 根据权利要求l所述的冷冻装置，其特征在于热交换器(4 o)的下游口侧的位置设置有过冷却热交换器(6 o):在该过冷却热交换器(60)中，使高压液态制冷剂与通过将高压液态制冷剂的一部分减至低 压而获得的低压制冷剂进行热交换，来冷却该高压液态制冷剂。
5. 根据权利要求1所述的冷冻装置，其特征在于 在所述制冷剂回路(20)中进行单级压缩制冷循环， 所述压缩机(31)构成为使中间压力气态制冷剂流入处于压縮过程中的压缩室。
6. 根据权利要求1所述的冷冻装置，其特征在于在所述制冷剂回路(20)中，低级侧压縮机(33)和高级侧压缩机(34)串联连接而进行双级压缩制冷循环，所述制冷剂回路(20)构成为向所述高级侧压缩机(34)的吸入侧供给中间压力气态制冷剂。
全文摘要
本发明公开了一种冷冻装置。在制冷剂回路(20)中设置有中间压力热交换器(40)和气液分离器(51)。当处于制冷运转时在室外热交换器(36)中冷凝了的制冷剂的一部分流入注入管道(43)。流入到注入管道(43)的制冷剂在通过注入用膨胀阀(44)时减压至中间压力，其后在中间压力热交换器(40)中蒸发后被供向压缩机(31)的中间压力端口(32)。当处于供暖运转时在室内热交换器(71)中冷凝了的制冷剂通过室内膨胀阀(72)时减压至中间压力，其后流入气液分离器(51)。并且，气液分离器(51)内的中间压力气态制冷剂被供向压缩机(31)的中间压力端口(32)。
文档编号F25B1/00GK101384862SQ20078000521
公开日2009年3月11日 申请日期2007年3月5日 优先权日2006年3月6日
发明者山口贵弘, 山田昌弘 申请人:大金工业株式会社