二元制冷循环装置的制作方法

专利名称：二元制冷循环装置的制作方法
技术领域：
本发明的实施方式涉及一种具有高温侧制冷回路和低温侧制冷回路的二元制冷循环装置。
背景技术：
存在一种二元制冷循环装置，该二元制冷循环装置具有高温侧制冷回路和低温侧制冷回路，高温侧制冷回路和低温侧制冷回路共用I个级联热交换器(中间热交换器)，通过利用级联热交换器使在高温侧制冷回路中循环的制冷剂与在低温侧制冷回路中循环的制冷剂进行热交换，从而获得高压缩比。一般来说，高温侧制冷回路中所使用的高温侧制冷剂与低温侧制冷回路中所使用的低温侧制冷剂相比，使用沸点高的制冷剂。换言之，低温侧制冷剂是比高温侧制冷剂的沸点低且比高温侧制冷剂的压力高的制冷剂。因此，在相同温度下的饱和气体密度上，高温侧制冷剂的密度比低温侧制冷剂的密度小。现有技术文献专利文献专利文献1:日本专利特许第3175709号公报

发明内容
发明所要解决的技术问题当使用以上的制冷剂使高温侧制冷回路的高温侧压缩机和低温侧制冷回路的低温侧压缩机同时以相同运转频率启动制冷循环运转时，低温侧制冷回路侧的制冷剂的质量流量增多，无法利用级联热交换器使低温侧制冷剂完全散热。因此，低温侧制冷回路中的高压侧压力便会过度上升，在刚启动后，保护装置就发挥作用，导致运转停止。鉴于上述这样的情况，希望在具有二元制冷循环的基础上，抑制制冷循环运转启动时在低压侧制冷回路中的制冷剂的高压过度上升。解决技术问题所采用的实施方式本实施方式的二元制冷循环装置将高温侧制冷回路和低温侧制冷回路装载在同一筐体中，其中，上述高温侧制冷回路利用制冷剂配管将高温侧压缩机、高温侧冷凝器、高温侧膨胀装置及级联热交换器连通，上述低温侧制冷回路利用制冷剂配管将低温侧压缩机、上述级联热交换器、低温侧膨胀装置和空气热交换器连通。二元制冷循环装置将上述高温侧制冷回路的高温侧压缩机和上述低温侧制冷回路的低温侧压缩机中的至少一方与变频器装置相连接，该二元制冷循环装置具有控制元件，在制冷循环运转启动时，该控制元件对上述变频器装置进行控制，以使上述高温侧压缩机的设定运转频率比低温侧压缩机的设定运转频率大。


图1是第I实施方式的二元制冷循环装置的制冷循环结构图。图2A是上述实施方式的从制冷循环运转刚刚起动后经中间期而达到稳定运转状态为止的高温侧制冷剂和低温侧制冷剂的示意的温度-比焓线图。图2B是上述实施方式的从制冷循环运转刚刚起动后经中间期而达到稳定运转状态为止的高温侧制冷剂和低温侧制冷剂的示意的温度-比焓线图。图2C是上述实施方式的从制冷循环运转刚刚起动后经中间期而达到稳定运转状态为止的高温侧制冷剂和低温侧制冷剂的示意的温度-比焓线图。图3是第2实施方式的二元制冷循环装置的制冷循环结构图。图4是第3实施方式的二元制冷循环装置的制冷循环结构图。图5是第4实施方·式的二元制冷循环装置的制冷循环结构图。
具体实施例方式以下，基于附图对本实施方式进行说明。图1是第I实施方式中的用作热水供给系统的二元制冷循环装置100的制冷循环结构图。用作热水供给系统的二元制冷循环装置100由装载在同一筐体105中的高温侧制冷回路101、低温侧制冷回路102、温水配管103和控制部(控制元件)104构成。在上述高温侧制冷回路101中，高温侧压缩机I的排出部51和四通切换阀2的第I端口 dl通过制冷剂配管106连接，水热交换器3的一级侧流路3a通过制冷剂配管106与四通切换阀2的第2端口 d2连接。四通切换阀2的第3端口 d3通过制冷剂配管106与级联热交换器4的一级侧流路4a连接。四通切换阀2的第4端口 d4通过制冷剂配管106隔着高温侧储罐5而与高温侧压缩机I的吸入部52连接。另一方面，上述水热交换器3的一级侧流路3a通过串联地设置有高温侧接收器6和高温侧膨胀装置7的制冷剂配管106，而与上述级联热交换器4的一级侧流路4a连接。上述高温侧压缩机I通过高温侧变频器装置8与商用交流电源9电连接。因而，利用运转频率可变的变频器的控制，来可变速地驱动高温侧压缩机I。高温侧压缩机I与运转频率取决于电源频率的恒速压缩机是不同的。在上述低温侧制冷回路102中，低温侧压缩机10的排出部53与四通切换阀11的第I端口 dl通过制冷剂配管106连接，上述级联热交换器4的二级侧流路4b与四通切换阀11的第2端口 d2连接。四通切换阀11的第3端口 d3通过制冷剂配管106与空气热交换器12连接。四通切换阀11的第4端口 d4通过制冷剂配管106隔着低温侧储罐13而与高温侧压缩机I的吸入部54连接。另一方面，上述级联热交换器4的二级侧流路4b通过串联地设置有低温侧接收器14和低温侧膨胀装置15的制冷剂配管106与上述空气热交换器12连接。与上述空气热交换器12相对地配置有送风风扇107。上述低温侧压缩机10通过低温侧变频器装置16与商用交流电源9电连接。因而，利用运转频率可变的变频器的控制，来可变速地驱动低温侧压缩机10。低温侧压缩机10与运转频率取决于电源频率的恒速压缩机是不同的。上述温水配管103的一端部与供水源、储热水容器或回水侧(返回侧)缓冲容器的吸入部连接，另一端部与储热水容器、热水供给栓或送水侧(利用侧)缓冲容器连接。在温水配管103的中途部设置有水输送用的泵18和以管的形式配置在上述水热交换器3内的二级侧流路3b。因而，导入到上述温水配管103内的冷水或温水在水热交换器3的二级侧流路3b中，与导入到一级侧流路3a中的制冷剂进行热交换。上述控制部104每隔规定时间接收来自设置在高温侧压缩机I的排出部51侧的温度传感器20a及压力传感器2 la、设置在吸入部52侧的温度传感器22a及压力传感器23a的检测信号和来自设置在低温侧压缩机10的排出部53侧的温度传感器20b及压力传感器21b、设置在吸入部54侧的温度传感器22b及压力传感器23b的检测信号。此外，控制部104每隔规定时间接收来自温水配管103中的设置在水热交换器3的二级侧流路3b入口侧的水温传感器25、设置在出口侧的水温传感器26和流量传感器的检测信号。控制部104也从设置于级联热交换器4的温度传感器、设置于空气热交换器12的温度传感器27接收检测信号。此外，控制部104接收来自远程控制器的指示信号。控制部104对来自上述传感器等及远程控制器接收到 的检测信号进行运算，并与存储的基准值进行比较。接着，设定控制高温侧压缩机I和低温侧压缩机10的运转频率，并且控制高温侧膨胀装置7和低温侧膨胀装置15的开闭和节流量。这样构成的二元制冷循环装置100的接收了制冷循环运转(加热运转模式)开始的指示的控制部104，按照后述的方式将制冷剂引导到高温侧制冷回路101和低温侧制冷回路102中，来对制冷剂进行循环控制。在上述高温侧制冷回路101中，控制部104将被高温侧压缩机I压缩而排出的制冷剂，依次引导至四通切换阀2、水热交换器3的一级侧流路3a、高温侧接收器6、高温侧膨胀装置7、级联热交换器4的一级侧流路4a、四通切换阀2、高温侧储罐5和高温侧压缩机I中，并使该制冷剂循环。因而，水热交换器3的一级侧流路3a作为冷凝器发挥作用，级联热交换器4的一级侧流路4a作为蒸发器发挥作用。在上述低温侧制冷回路102中，控制部104将被低温侧压缩机10压缩而排出的制冷剂，依次引导至四通切换阀11、级联热交换器4的二级侧流路4b、低温侧接收器14、低温侧膨胀装置15、空气热交换器12、四通切换阀11、低温侧储罐13和低温侧压缩机10中，并使该制冷剂循环。因而，级联热交换器4的二级侧流路4b作为冷凝器发挥作用，空气热交换器12作为蒸发器发挥作用。在上述级联热交换器4中，在低温侧制冷回路102侧的二级侧流路4b中，制冷剂冷凝而放出冷凝热，在高温侧制冷回路101侧的一级侧流路4a中，制冷剂吸收冷凝热并蒸发。作为二元制冷循环装置100整体，空气热交换器12中的蒸发温度与水热交换器3中的冷凝温度的差较大，获得高压缩比。引导到温水配管103中的冷水或温水在水热交换器3的二级侧流路3b中，从在高温侧制冷回路101中起到冷凝作用的水热交换器3的一级侧流路3a吸收高温的冷凝热，而高效地使温度上升。
在水热交换器3的二级侧流路3b中，从供水源、储热水容器或回水侧(返回侧)缓冲容器引导来的冷水或温水变成高温的温水，以从水热交换器3引导到储热水容器或送水侧(利用侧)缓冲容器中的方式进行循环。或者从水热交换器3直接将该热水供给到热水供给栓。特别是，当在外部气温较低的情况下继续进行制冷循环运转时，在低温侧制冷回路102中，空气热交换器12起到制冷剂的蒸发作用，因此，在此产生的冷凝水冻结而成霜，有时会一直附着。在这种情况下，随着时间的经过，霜的厚度增加，空气热交换器12中的热交换效率下降。控制部104接收来自安装于空气热交换器12的温度传感器27的检测信号，并且接收来自其它传感器等的检测信号，判断是否需要对空气热交换器12进行除霜运转。控制部104根据判断结果切换为除霜运转模式，进行以下说明的控制。即，控制部104同时切换控制高温侧制冷回路101的四通切换阀2和低温侧制冷回路102的四通切换阀11。在各制冷回路101、102中，制冷剂沿与先前说明的制冷循环运转时的方向相反的方向循环。在低温侧制冷回路102中，从低温侧压缩机10排出的高温高压的气体制冷剂经由四通切换阀11被引导到空气热交换器12中，放出高热量。因此，使附着在空气热交换器12上的霜逐渐融解，成为排泄水而滴下，随着时间的经过，霜的厚度减少。即，实现除霜作用。另外，上述的二元制冷循环装置100由于应用在热水供给系统中，因此，具有水热交换器3，将水热交换器3的一级侧流路3a设置为高温侧制冷回路101中的高温侧冷凝器，与被引导到二级侧流路3b中的冷水或温水进行热交换。此外，二元制冷循环装置100还具有空气热交换器12，将空气热交换器12设置为低温侧制冷回路102中的低温侧蒸发器，使低温侧制冷剂与空气进行热交换。该二元制冷循环装置100并不限定于应用在热水供给系统中，可以依据所应用的系统来构成，不限定于上述实施方式。在高温侧制冷回路101中具有接收器6和储罐5的容器，在低温侧制冷回路102中具有接收器14和储罐13的容器，但是依据使用条件，若不需要这些元件，则也可以去除。同样，若不存在将各制冷回路101、102形成为逆循环的必要性，则可以去除四通切换阀2、11的任一个或将两者都去除。高温侧压缩机I与变频器装置8连接而进行运转频率可调节的变频器驱动，低温侧压缩机10与变频器装置16连接而进行运转频率可调节的变频器驱动，但本发明并不限定于此。压缩机I和压缩机10中的任一方也可以采用转速取决于电源频率的恒速压缩机的结构。在这样的二元制冷循环装置100的情况下，用在高温侧制冷回路101中的制冷剂与用在低温侧制冷回路102中的制冷剂相比，使用在相同温度下低饱和气体密度、低压力的制冷剂。在本实施方式中，将以下的[表I]所示的“R134a”制冷剂选为高温侧制冷回路101的高温侧制冷剂。并且，将“R410A”制冷剂选为低温侧制冷回路102的低温侧制冷剂。[表 I]制冷齐 IJ[R32 IR410A IR404A IR407C |R134a |R245fa
饱和温度(干燥度=I)~V300~300~30.0~30.0~300~300
压力(燥度=DkPa_A1927.5 1883.5 1414.4 1175.9 770.2 177.8
气体密度(干燥度=D~ kg/m354.8~ θΓθ~ 75 6~ 50.8~ Γδ~Τ0Γ2
液密度(干燥度=D kg/m3939.6 1033.4 1021.4 1139.4 1187.5 1324.9S卩，在高温侧制冷回路101和低温侧制冷回路102中，使用的温度区域不同，因此冷凝温度和蒸发温度不同。例如当在制冷回路101、102两方中使用相同的制冷剂时，压力容器的耐压性在高温侧制冷回路101和低温侧制冷回路102中是不同的，必须分别设计专用的容器，导致成本增加。另外，例如在使用相同温度且相同饱和气体密度的制冷剂时，如上所述在实际使用温度区域内，高温侧制冷回路101成为较高温的区域，因此制冷剂密度相应地增高。另一方面，利用制冷剂加热焓差与质量流量的积来表示加热能力，利用压缩机的吸入制冷剂密度与压缩机的排除容积、压缩机的转速的积来表示质量流量(实际也要考虑体积效率和泄漏损失，但在理论上用上述算式表不)。因此，当用在高温侧制冷回路101中的压缩机I和用在低温侧制冷回路102中的压缩机10的排除容积相同的情况下，为了最大程度地抽吸压缩能力，需要使低温侧压缩机10以比高温侧压缩机I更高速的旋转来转动。为此，需要将电动机最佳地设计为高速用，或者使用大型的压缩机，无论哪种情况都会导致成本增加。如上所述在本实施方式中，使用“R134a”制冷剂作为高温侧制冷剂，使用“R410A”制冷剂作为低温侧制冷剂，但本发明并不限定于此。
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图2A 图2C是从制冷循环运转刚刚起动后经中间期到达稳定运转状态为止的高温侧制冷剂与低温侧制冷剂的示意的温度-比焓线图。如图2A所示，在制冷循环运转刚刚启动后，高温侧制冷回路101侧的高温侧制冷剂(R134a:用虚线表示)和低温侧制冷回路102侧的低温侧制冷剂(R410A:用实线表示)的温度与周围温度大致相等且彼此大致相同。如上所述，在相同温度下，高温侧制冷剂的饱和气体密度低于低温侧制冷剂的饱和气体密度。在这种状态下，尝试同时以相同转速驱动高温侧制冷回路101的压缩机I和低温侧制冷回路102的压缩机10的方式进行控制。本来，在自起动开始经过了规定时间的中间期，如图2B所示，低温侧制冷剂和高温侧制冷剂均发生变化，在稳定期成为图2C所示的那种状态。但是，由于高温侧制冷剂的饱和气体密度较低，因此，在中间期，低温侧制冷剂的质量流量变得比高温侧制冷剂的质量流量大。在级联热交换器4内，低温侧制冷剂无法完全散热，低温侧制冷回路102中的高压侧压力如图2B中点划线所示地过度上升。当保护装置检测到这种情况时，便将制冷循环运转停止。与此相对的是，在本实施方式中，高温侧压缩机I与变频器装置8连接，而被变频控制，低温侧压缩机10与变频器装置16连接，被变频控制。在启动制冷循环运转(加热运转模式)时，控制部104进行将低温侧压缩机10的设定运转频率抑制为较低，而使高温侧压缩机I的设定运转频率比低温侧压缩机10的设定运转频率高的控制。因此，高温侧制冷剂的质量流量比低温侧制冷剂的质量流量大，能够消除在刚刚启动后的级联热交换器4的一级侧流路4a中的蒸发能力不足。低温侧制冷回路102中的高压侧压力的过度上升得到抑制，形成为图2B中实线所示的低温侧制冷剂的本来的状态，达到图2C的稳定期。保护装置不发挥作用，进行稳定的制冷循环运转。另外，以上说明的控制只在作为通常的制冷循环运转的加热运转模式时进行，在除霜运转模式时不进行。在进行除霜运转模式时，较为理想的是，根据被引导到温水配管103中的冷水或温水的温度来决定高温侧压缩机I和低温侧压缩机10的启动转速。即，在进行除霜运转时，由于在空气热交换器12上结霜，因此，低温侧制冷回路102中的冷凝温度约为5°C 15°C左右。与此相对的是，高温侧制冷回路101中的冷凝温度可恨据被引导到温水配管103中的冷水或温水的温度而大幅变化。例如当温水的温度为80°C左右时，高温侧制冷回路101中的蒸发温度为60°C 70°C左右，预测冷凝温度至少为70 V 80°C左右。而低温侧制冷回路102的蒸发温度为(TC 5°C左右。 在启动除霜运转时，当将高温侧压缩机I的设定运转频率控制为比低温侧压缩机10的设定运转频率大时，高温侧制冷回路101的高压侧压力过度上升，可能发生异常停止。因此，最好只在加热运转模式时使用以上说明的控制部104的启动控制。图3是第2实施方式的应用在空调装置中的二元制冷循环装置100的制冷循环结构图。这里，对于与图1所示的第I实施方式相同的构成零件，标注与第I实施方式相同的附图标记而省略新的说明。低温侧制冷回路102未做任何变更地直接被应用，变频器装置16与低温侧压缩机10相连接的结构不变。由于是应用在空调装置中，因此，在高温侧制冷回路101中具有空气热交换器30和风扇110，且安装有对该空气热交换器30的温度进行检测的温度传感器31。作为主要的特征，用在高温侧制冷回路101中的高温侧压缩机I使用运转频率取决于电源频率的恒速压缩机1A。在启动制冷循环运转时，在高温侧压缩机IA内为恒速运转，控制部104对低温侧压缩机10进行变频器控制，将低温侧压缩机10设定控制为比高温侧压缩机IA低的运转频率。其结果是，能够防止低温侧制冷回路102中的高压侧压力的过度上升。另外，也可以反过来仅对高温侧压缩机IA进行变频控制，将低温侧压缩机10设定为恒速压缩机。图4是作为第3实施方式的应用在热水供给系统中的二元制冷循环装置100的制冷循环结构图。基本上与图1中说明的第I实施方式中的制冷循环结构相同，对于与第I实施方式相同的构成零件，标注与第I实施方式相同的附图标记而省略新的说明。在此，在高温侧制冷回路101中具有将高压配管系统121与低压配管系统122连通的旁通回路123，其中，上述高压配管系统121从高温侧压缩机I经由水热交换器3的一级侧流路3a和高温侧接收器6到达高温侧膨胀装置7，上述低压配管系统122从高温侧膨胀装置7经由级联热交换器4的一级侧流路4a和高温侧储罐5到达高温侧压缩机I。实际上，构成旁通回路123的旁通管33的一端部与将高温侧四通切换阀2的第2端口 d2和水热交换器3的一级侧流路3a连通的制冷剂配管106连接。并且，旁通管33的另一端部与将级联热交换器4的一级侧流路4a和四通切换阀2的第3端口 d3连通的制冷剂配管106连接。在该旁通管33中设置有开闭阀(开闭装置)34，利用上述控制部104对该开闭阀34进行开闭控制。控制部104进行先前说明的那种控制，并进行先前说明的那种制冷循环运转(加热运转模式)，作为热水供给系统发挥作用。除霜运转模式也同样，在进行任一种运转时，都将旁通回路123的开闭阀34控制为保持闭合。在除霜运转结束的时刻，控制部104控制旁通回路123的开闭阀34打开，再启动低温侧压缩机10，然后将高温侧压缩机I控制为启动。或者当在处于外部气温极低的状况下启动制冷循环运转时，也进行同样的控制。S卩，在进行除霜运转时，将高温侧制冷回路101和低温侧制冷回路102的各自的四通切换阀2、11均切换为与制冷循环运转(加热运转模式)时相反的循环。构成高温侧制冷回路101的级联热交换器4的一级侧流路4a在制冷循环运转时作为蒸发器发挥作用，在除霜运转时作为冷凝器发挥作用。因而，在除霜运转结束的时刻，冷凝后的制冷剂、即液态制冷剂滞留在级联热交换器4的一级侧流路4a内的可能性高。另外，在外部气温极低的状况下，在停止运转的期间内，滞留在级联热交换器4的一级侧流路4a内的蒸发制冷剂冷却而变成液态制冷剂，往往发生所谓的沉睡现象(日文:寝込々現象)。在这样的状态下，单纯从除霜运转模式切换各四通切换阀2、11而开始制冷循环运转。或者在外部气温极低的状况下开始制冷循环运转。从级联热交换器4的一级侧流路4a将超过高温侧储罐5的气液分离能力的液态制冷剂吸入到高温侧压缩机I中，由此发生由液体回流引发的不良情况。为了解决该问题，在除霜运转结束的时刻，或者当在处于外部气温极低的状况下启动制冷循环运转时，控制部104如上述那样地对旁通回路123的开闭阀34进行开放控制。这样，使高温侧制冷回路101中的高压配管系统121和低压配管系统122均压化。并且，控制部104在将各四通切换阀2、11切换为通常的制冷循环运转状态的基础上，对低温侧压缩机10进行驱动控制。在低温侧制冷回路102中制冷剂发生循环，在级联热交换器4的二级侧流路4b中高温高压的气体制冷剂发生冷凝。级联热交换器4的一级侧流路4a吸收上述冷凝热，将沉睡在该一级侧流路4a内的液态制冷剂加热而使其蒸发。蒸发后的制冷剂经由旁通回路123被引导到高温侧制冷回路101的高压配管系统121内。在使低温侧压缩机10的运转继续进行规定时间后，控制部104控制成使旁通回路123的开闭阀34闭合，并且开始高温侧压缩机I的运转。因而，在高温侧制冷回路101中进行通常的制冷循环运转，在高温侧压缩机I中不会发生液体回流。具有能使作为二元制冷循环装置100的可靠性得到提高，并且能使高温侧储罐5小型化或者不必设置高温侧储罐5这样的优点。另外，作为开 始上述的高温侧压缩机I的运转的基准，例如使用由高温侧制冷回路101的压力传感器21a或压力传感器23a测定得到的压力的值或压力的变化量(偏差)。由于在高温侧压缩机I开始运转之前，高温侧制冷回路101的旁通回路123中的开闭阀34是开放的，因此，可以计量任一个压力传感器的压力。另外，也可以使用由低温侧制冷回路102的压力传感器21b测定得到的高压侧压力(低温侧压缩机10的排出压力)的值或高压侧压力的变化量，在这种情况下，能够减少因高压过度上升而使低温侧压缩机10异常停止的可能性。除此之外，也可以通过试验来确定高温侧压缩机I和低温侧压缩机10的启动时间差，并使用该启动时间差进行启动控制。此外，与以上的第I实施方式相比，在制冷循环运转开始时使高温侧压缩机I和低温侧压缩机10均以设定运转频率启动的操作是不变的，但是在各压缩机1、10到达了设定运转频率后、经过规定时间之前，控制部104进行控制，以将各压缩机1、10的运转频率保持为恒定。即，使高温侧压缩机I和低温侧压缩机10均在一定时间内保持与设定运转频率相同的运转频率而进行运转，从而使集中滞留在各压缩机1、10内的润滑油的油面稳定，能够提高压缩机的可靠性。另外，在控制部104对低温侧压缩机10进行启动控制而经过了规定时间后，控制部104对高温侧压缩机1进行启动控制。该规定时间的值经反复进行各种试验而获得。由于经过了规定时间，因此，级联热交换器4的一级侧流路4a内的高温侧制冷剂发生一定程度的蒸发，判断流向高温侧压缩机I的液体回流量已为規定值以下。另外，在控制部104启动低温侧压缩机10后继续了规定时间之后，控制部104控制为启动高温侧压缩机1。另外，即使是在到达规定时间以前，在检测到低温侧制冷回路102的高压侧压力(低 温侧压缩机10的排出压力)为规定压力以上的情况下，控制部104也对高温侧压缩机1进行启动控制。S卩，不仅根据时间来控制高温侧压缩机I的启动时机，而且也根据低温侧制冷回路102的高压侧压力来控制高温侧压缩机I的启动时机，防止高压侧压力变成异常高压而使运转停止。另外，也可以使用低温侧制冷回路102的高压侧压力的变化量来代替使用高压侧压力的值。S卩，在液态制冷剂在级联热交换器4的一级侧流路4a内蒸发的期间内，低温侧制冷回路102的高压侧压力以规定的比例逐渐上升，但是在一级侧流路4a的液态制冷剂的蒸发完成而全都变为气体制冷剂时，低温侧制冷回路102中的高压侧压力的上升的比例急剧增大。因而，当在规定时间内的低温侧制冷回路102中的高压侧压力的上升的比例达到规定值以上时，开始进行高温侧压缩机I的运转。另外，控制部104在启动低温侧压缩机10后继续了规定时间之后，控制为启动高温侧压缩机1，但是即使是在到达规定时间以前，在检测到高温侧制冷回路101的压力为规定压力以上的情况下，控制部104也对高温侧压缩机I进行启动控制。这样，能够防止低温侧制冷回路102的高压侧压力变为异常高压而使运转停止。另外，也可以使用高温侧制冷回路101的压力的变化量来代替使用压力的值。即，在液态制冷剂在级联热交换器4的一级侧流路4a中蒸发的期间内，高温侧制冷回路101的压力以规定的比例上升，但是在液态制冷剂的蒸发完成而全都变为气体制冷剂时，规定时间内的压力上升的比例下降。因而，在规定时间内的高温侧制冷回路101的压力上升的比例达到了规定值以下时，开始进行高温侧压缩机I的运转。图5是作为第4实施方式的应用在热水供给系统中的二元制冷循环装置连结体200的制冷循环结构图。该二元制冷循环装置连结体200构成为将之前说明的第I实施方式中的二元制冷循环装置100沿温水配管103串联地连接多台(2台)，而实现收容在同一壳体201内的结构。各二元制冷循环装置100的构成零件使用与第I实施方式全部相同的构成零件，标注与第I实施方式相同的附图标记而省略新的说明。在该二元制冷循环装置连结体200的情况下，在启动制冷循环运转时，当同时启动多台二元制冷循环装置100时，冲击电流流入变频器装置8、16而暂时增大。根据情况的不同，有时担心超过设备的电源容量而引发电源线受损、设备损坏。为了解决该问题，二元制冷循环装置连结体200所具有的控制部(控制部件)202使各二元制冷循环装置100间隔规定时间地延迟，来控制依次启动个二元制冷循环装置100。由此，能够抑制由冲击电流引发的电流增大，确保设备即二元制冷循环装置连结体200的可靠性。此外，由于二元制冷循环装置连结体200与温水配管103串联地配置有多个水热交换器3，因此，控制部202以如下方式进行控制:从上游侧(图5的左侧)的二元制冷循环装置100开始启动，稍迟些启动下游侧(图5的右侧)的二元制冷循环装置100。相反地，从下游侧的二元制冷循环装置100开始启动时，在后启动的上游侧的二元制冷循环装置100中 的水热交换器3的二级侧流路3b内流通的冷水或温水使下游侧的水热交换器3的入口侧的温度上升，在一级侧流路3a内流通的制冷剂的冷凝温度也相应地上升。由此，循环的控制难稳定，因此在串联地连接有多个二元制冷循环装置100的二元制冷循环装置连结体200中，最好从上游侧的二元制冷循环装置100开始启动，然后启动下游侧的二元制冷循环装置100。另外，虽未图示，但在二元制冷循环装置连结体200中，也可以与温水配管103彼此并列地连接多个二元制冷循环装置100的水热交换器3，在这种情况下，可以从任一个二元制冷循环装置100开始启动。另外，在上述第I实施方式 第4实施方式中，将高温侧制冷回路101和低温侧制冷回路102两者装载在同一壳体105、201中。因此，能够缩短高温侧制冷回路101和低温侧制冷回路102两者的制冷剂配管106的长度，从而能够减少压力损失以及从制冷剂配管散热的散热量，提高效率。此外，由于制冷剂配管106的长度缩短，因此，能够减少制冷剂的填充量。另外，与排出制冷剂一起从高温侧压缩机I和低温侧压缩机10排出的制冷机油在短时间内返回到高温侧压缩机I和低温侧压缩机10中，因此，能够防止制冷机油的不足，提高可靠性。以上，对本实施方式进行了说明，但上述的实施方式只是作为例子提出，并非旨在限定实施方式的范围。这种创新的实施方式能以其它各种形态来实施，可以在不脱离主旨的范围内进行各种的省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围和主旨中，并且包含在权利要求书中的说明及与其均等的范围内。(符号说明)I…高温侧压缩机；3…水热交换器；3a...水热交换器的一级侧流路(高温侧冷凝器)；4…级联热交换器；7…高温侧膨胀装置；8…高温侧变频器装置；9…商用交流电源；10…低温侧压缩机；12…空气热交换器；15…低温侧膨胀装置；16…低温侧变频器装置；34…开闭阀；100…二元制冷循环装置；101…高温侧制冷回路；102…低温侧制冷回路；103…温水配管;104…控制部;106…制冷剂配管;121…高压配管系统;122…低压配管系统；123…旁通回 路；200…二元制冷循环装置连结体；202…控制部。
权利要求
1.一种二元制冷循环装置，将高温侧制冷回路和低温侧制冷回路装载在同一壳体中，其中，所述高温侧制冷回路利用制冷剂配管将高温侧压缩机、高温侧冷凝器、高温侧膨胀装置、级联热交换器连通，所述低温侧制冷回路利用制冷剂配管将低温侧压缩机、所述级联热交换器、低温侧膨胀装置空气热交换器连通，其特征在于， 所述高温侧制冷回路的高温侧压缩机和所述低温侧制冷回路的低温侧压缩机中的至少一方与变频器装置连接， 所述二元制冷循环装置具有控制元件，在制冷循环运转启动时，所述控制部件对所述变频器装置进行控制，以使所述高温侧压缩机的设定运转频率比低温侧压缩机的设定运转频率大。
2.如权利要求1所述的二元制冷循环装置，其特征在于， 所述高温侧制冷回路设置有旁通回路，该旁通回路将高压配管系统和低压配管系统连通，其中，所述高压配管系统是从高温侧压缩机经由高温侧冷凝器到达高温侧膨胀装置的制冷剂配管，所述低压配管系统是从高温侧膨胀装置经由级联热交换器到达高温侧压缩机的制冷剂配管，并且所述旁通回路在 中途部具有开闭装置， 在制冷循环运转启动时，所述控制元件控制为使所述旁通回路的开闭阀装置开放来使所述高压配管系统与所述低压配管系统连通，在启动了所述低温侧压缩机后，启动所述高温侧压缩机。
3.如权利要求1所述的二元制冷循环装置，其特征在于， 在制冷循环运转启动时，所述控制元件控制为在所述高温侧压缩机和所述低温侧压缩机达到了设定运转频率后，在所述时间内将各压缩机的运转频率保持恒定。
4.如权利要求1所述的二元制冷循环装置，其特征在于， 在制冷循环运转启动时，所述控制元件控制为先启动所述低温侧压缩机，在从所述低温侧压缩机启动开始后经过了规定时间时，当所述低温侧制冷回路的高压侧压力达到了规定压力以上时，或者当所述高温侧制冷回路的压力达到了规定压力以上时，启动所述高温侧压缩机。
5.如权利要求1至4中任一项所述的二元制冷循环装置，其特征在于， 所述二元制冷循环装置包括多个由所述高温侧制冷回路和所述低温侧制冷回路构成的所述二元制冷循环， 所述控制元件使各二元制冷循环间隔规定时间地延迟，而依次控制这些二元制冷循环的启动。
全文摘要
本发明的二元制冷循环装置将高温侧制冷回路和低温侧制冷回路装载在同一壳体内，其中，所述高温侧制冷回路利用制冷剂配管将高温侧压缩机、高温侧冷凝器、高温侧膨胀装置、级联热交换器连通，所述低温侧制冷回路利用制冷剂配管将低温侧压缩机、所述级联热交换器、低温侧膨胀装置和空气热交换器连通。二元制冷循环装置使所述高温侧制冷回路的高温侧压缩机和所述低温侧制冷回路的低温侧压缩机的至少一方与变频器装置连接，所述二元制冷循环装置具有控制元件，在制冷循环运转启动时，所述控制元件对所述变频器装置进行控制，以使所述高温侧压缩机的设定运转频率比低温侧压缩机的设定运转频率大。
文档编号F25B7/00GK103250012SQ201280004069
公开日2013年8月14日 申请日期2012年3月16日 优先权日2011年3月18日
发明者浅利峻, 图司贵宏 申请人:东芝开利株式会社