[发明专利]冷冻装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷冻装置，特别是涉及一种具有能够切换制冷运转与加热运转的制冷剂回路，使用在超临界区工作的制冷剂进行多级压缩式冷冻循环的冷冻装置。

背景技术

现有技术中，作为具有能够切换制冷运转与加热运转的制冷剂回路且使用在超临界区中工作的制冷剂进行多级压缩式冷冻循环的冷冻装置一个例子，有专利文献1中所示的空气调节装置，其具有能够切换制冷运转与加热运转的制冷剂回路，且使用二氧化碳作为制冷剂进行两级压缩式冷冻循环。该空气调节装置主要包括：具有串联连接的两个压缩部件的压缩机、用来切换制冷运转与加热运转的四相切换阀、室外热交换器、膨胀阀和室内热交换器。

专利文献1：日本特开2007-232263号公报

发明内容

第1发明所涉及的冷冻装置，其使用在超临界区中工作的制冷剂，包括：压缩机构、能够用作制冷剂的冷却器或者加热器的热源侧热交换器、对制冷剂进行减压的膨胀机构、能够用作制冷剂的加热器或者冷却器的利用侧热交换器、切换机构、中间冷却器和中间冷却器旁通管。压缩机构具有多个压缩部件，利用后段侧压缩部件依次压缩从多个压缩部件中的前段侧压缩部件排出的制冷剂。此处所说的“压缩机构”是指组装多个压缩部件从而形成一个整体的压缩机、或者将若干台组装一个压缩部件的压缩机以及/或者组装多个压缩部件的压缩机连接起来而构成的压缩机构。此外，“利用后段侧压缩部件依次压缩从多台压缩部件中的前段侧压缩部件排出的制冷剂”并非仅指“前段侧压缩部件”以及“后段侧压缩部件”被串联连接的两个压缩部件，而是指多个压缩部件被串联连接，并且各个压缩部件间的关系具有上述的“前段侧压缩部件”与“后段侧压缩部件”的关系。切换机构用来切换按照压缩机构、热源侧热交换器、膨胀机构、利用侧热交换器的顺序使制冷剂循环的制冷运转状态、以及按照压缩机构、利用侧热交换器、膨胀机构、热源侧热交换器的顺序使制冷剂循环的加热运转状态。热源侧热交换器是以空气作为热源的热交换器。中间冷却器是与热源侧热交换器形成一体的以空气作为热源的热交换器，被设置在用来将从前段侧压缩部件排出的制冷剂吸入后段侧压缩部件中的中间制冷剂管中，能够用作从前段侧压缩部件排出后被吸入后段侧压缩部件中的制冷剂的冷却器。中间冷却器旁通管按照旁通中间冷却器的方式与中间制冷剂管连接。对于该冷冻装置，通过使热源侧热交换器能够用作制冷剂的冷却器来进行热源侧热交换器的除霜的除霜运转时，制冷剂流经热源侧热交换器和中间冷却器，在检测出中间冷却器的除霜已结束后，使用中间冷却器旁通管，以使制冷剂不流经中间冷却器。

在现有的空气调节装置中，被用作制冷剂的二氧化碳的临界温度(大约31℃)与作为能够用作制冷剂的冷却器的室外热交换器和室内热交换器的冷却源的水或空气的温度相同，与R22和R410A等制冷剂相比，其温度更低，因此，为了使这些热交换器中的水或空气能够冷却制冷剂，在冷冻循环的高压比制冷剂的临界压力高的状态下运转。因此，从压缩机的后段侧压缩部件排出的制冷剂的温度升高，因此，在能够用作制冷剂的冷却器的室外热交换器中，作为冷却源的水或空气与制冷剂之间的温差增大，室外热交换器中的散热损失增大，因此，难以获得高的运转效率。

为了解决这个问题，在该冷冻装置中，在用来将从前段侧压缩部件排出的制冷剂吸入后段侧压缩部件中的中间制冷剂管中设置能够用作从前段侧压缩部件排出后被吸入后段侧压缩部件中的制冷剂的冷却器的中间冷却器，为了旁通中间冷却管，将中间冷却器旁通管与中间制冷剂管连接，使用该中间冷却器旁通管，当使与上述四相切换阀对应的切换机构变成与制冷运转对应的制冷运转状态时，使中间冷却器能够用作冷却器，当使切换机构变成与制暖运转对应的加热运转状态时，使中间冷却器不能用作冷却器，这样在制冷运转时，控制从与上述压缩机对应的压缩机构排出的制冷剂的温度下降，在加热运转时，抑制从中间冷却器向外部散热，防止运转效率下降。

但是，在该冷冻装置中，在采用以空气作为热源的热交换器作为中间冷却器，并且中间冷却器与以空气作为热源的热源侧热交换器形成一体的情况下，在中间冷却器中也有可能结霜。因此，在该冷冻装置中，在进行除霜运转时，使制冷剂流经热源侧热交换器和中间冷却器。