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CN106104173B - 制冷循环装置 - Google Patents

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CN106104173B CN201480077187.3A CN201480077187A CN106104173B CN 106104173 B CN106104173 B CN 106104173B CN 201480077187 A CN201480077187 A CN 201480077187A CN 106104173 B CN106104173 B CN 106104173B
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Abstract

本发明的目的在于，提供一种如下的安全且高性能的制冷循环装置：即使将会发生歧化反应的制冷剂作为非共沸混合制冷剂之一使用于制冷循环装置，也能避免引起制冷剂的歧化反应的条件产生。以含有第一制冷剂和第二制冷剂的非共沸混合制冷剂作为工作制冷剂，所述第二制冷剂具有在同一压力下比第一制冷剂的沸点高的特性。制冷循环装置至少具有按照如下的顺序连接而成的主路径：压缩机、第一热交换器、膨胀阀、气液分离器以及第二热交换器。第一制冷剂具有产生歧化反应的特性，在压缩机启动之后的初始状态下进行如下的初始运转：基于气液分离器内的液体制冷剂量，相比于正常运转而抑制压缩机的排出制冷剂的温度或压力。

Description

制冷循环装置
技术领域
本发明涉及一种使用非共沸混合制冷剂作为工作制冷剂的制冷循环装置。
背景技术
近年来，为抑制对全球变暖的影响，低GWP制冷剂被开发。以往使用的R410A虽是性能良好的制冷剂，但由于GWP(全球变暖系数)为2000左右，因此现在正使用GWP约为R410A的1/3的R32。R32是一种与R410A的物理性质比较接近且性能良好的制冷剂，GWP为600左右，为了进一步低GWP化，HFO-1234yf等氟乙烯类(HFO类)制冷剂正在被开发。
然而此制冷剂为高沸点、低性能的制冷剂。如果要维持以往的同等性能，技术问题很多，并且有成本变高的可能性。
随之，提出一种采用全球变暖系数小、沸点低的制冷剂(如HFO-1123)的制冷循环装置(参照专利文献1)。
因为HFO-1123的组成没有氯原子，所以对臭氧层的影响较小，而且，由于具有双键，大气寿命短，因此对全球变暖的影响较小。并且，公知HFO-1123是性能(能力)优越的(低沸点制冷剂)。另外，HFO-1123根据ASHRAE(American Society of Heating Refrigeratingand Airconditioning Engineer：美国采暖、制冷与空调工程师学会)的可燃性分级相当于等级2L(不易燃性)的范畴，具有安全性。
而且，可以将HFO-1123与HC、HFC、HCFO、CFO、HFO等制冷剂混合，作为非共沸混合制冷剂能够部分地拥有这样的优点。
公知在这样的以非共沸混合制冷剂作为工作制冷剂的制冷循环装置中，由于富含高沸点制冷剂的过量制冷剂作为液体制冷剂积存于储液器等处，从而循环制冷剂的组成比变化，有可能发生由性能低下和高压上升而导致的故障(参照专利文献2)。
在先技术文献
专利文献1：国际公开第2012/157764号
专利文献2：日本特开2002-295915号公报
发明内容
发明所要解决的问题
公知上述的HFO-1123(CF2＝CHF)虽然是性能优越的制冷剂，但在特定条件下会发生歧化反应(自分解反应)。所谓歧化反应，是指2个以上的同种分子互相反应而生成2种以上的不同种类的生成物的化学反应。
HFO-1123的歧化反应为如下化学反应。
CF2＝CHF→(1/2)CF4+(3/2)C+HF+(反应热)
这样的反应会由于对制冷剂供给局部的能量而发生。另外，还存在如下的问题：如果是在高温、高压的环境下，可能发生连锁反应。
为了抑制这样的歧化反应，虽然考虑不单独使用HFO-1123而使其作为非共沸混合制冷剂之一，减少组成比来使用，但存在如下的问题：如上所述，富含高沸点制冷剂的过量制冷剂作为液体制冷剂积存于储液器等中时，作为低沸点制冷剂的HFO-1123的组成比在制冷剂回路中会变高，从而在高温、高压条件下，引起上述的歧化反应的可能性会变高。
本发明是为了解决上述那样的问题而作出的，其目的在于提供一种安全且高性能的制冷循环装置，即使将这样的会发生歧化反应的制冷剂作为非共沸混合制冷剂之一使用于制冷循环装置，也能避免引起制冷剂的歧化反应的条件产生。
用于解决问题的方案
在本发明的制冷循环装置中，将含有第一制冷剂和第二制冷剂的非共沸混合制冷剂作为工作制冷剂，所述第二制冷剂具有在同一压力下比第一制冷的沸点高的特性，所述制冷循环装置至少具有依次连接压缩机、第一热交换器、膨胀阀、气液分离器以及第二热交换器而成的主路径，第一制冷剂具有会发生歧化反应的特性，在压缩机启动之后的初始状态下，基于气液分离器内的液体制冷剂量来进行与正常运转相比抑制压缩机的排出制冷剂的温度或压力的初始运转。
发明的效果
根据本发明中的制冷循环装置，能够得到一种高性能的制冷循环装置，在压缩机启动之后，立即从储液器内积存有液体制冷剂的状态，迅速地适当改善循环内的第一制冷剂和第二制冷剂的组成比，并且使制冷循环内的第一制冷剂的分压力降低，从而抑制歧化反应。
附图说明
图1是实施方式1中的制冷循环装置的概略结构图。
图2是实施方式1中的储液器内的剖视图。
图3是实施方式1中的储液器内的其他例子的剖视图。
图4是表示实施方式1中的制冷循环装置在运转开始的初始状态下的制冷剂动作的图。
图5是表示实施方式1中的制冷循环装置在正常运转时的制冷剂动作的图。
图6是实施方式1中的制冷循环装置的控制流程图。
图7是表示实施方式1中的制冷循环装置的储液器前后的气体制冷剂的温度梯度的图。
图8是表示实施方式1中的制冷循环装置在运转开始的初始状态下的压缩机排出制冷剂的温度变化的图。
图9是表示以往的制冷循环装置在正常运转时的压缩机排出制冷剂的温度变化的图。
图10是实施方式2中的制冷循环装置的概略结构图。
图11是表示实施方式2中的制冷循环装置在运转开始的初始状态下的制冷剂的动作的图。
图12是表示实施方式2中的制冷循环装置在正常运转时的制冷剂的动作的图。
图13是实施方式3中的制冷循环装置的概略结构图。
图14是实施方式4中的制冷循环装置的热气旁通阀打开时的概略结构图。
图15是实施方式4中的制冷循环装置的热气旁通阀打开时的其他例子的概略结构图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。
另外，以下说明的结构等，只是一个例子，本发明中的制冷循环装置不限定于这样的结构。
另外，关于详细构造，会适当地对图示进行简略化或省略。
另外，关于重复或类似的说明，会适当地进行简略化或省略。
实施方式1
首先，对实施方式1中的制冷循环装置的结构进行说明。
图1是实施方式1中的制冷循环装置的概略结构图。
如图1所示，实施方式1中的制冷循环装置具有依次连接压缩机1、冷凝器2、膨胀阀3、蒸发器4以及储液器5(相当于本发明的气液分离器)而成的主路径10。另外，所述制冷循环装置具有旁通路径9，所述旁通路径9从主路径10的压缩机1的排出侧分支，经由三通阀8通过储液器5，并与主路径10中的冷凝器2的入口侧连接。而且，这些各结构要素由制冷剂配管连接。
另外，在旁通路径9上设有旁通路径9和储液器5的热交换部9a，并且以夹有热交换部9a的方式设有第一温度检测机构6和第二温度检测机构7。第一温度检测机构6检测压缩机1的排出侧的温度，第二温度检测机构7检测从压缩机1排出的制冷剂通过储液器5并在热交换部9a进行热交换之后的温度。
接着，对实施方式1中的储液器5的构造进行说明。
图2表示实施方式1中的储液器5内的剖视图。
图3表示实施方式1中的储液器5内的其他例子的剖视图。
具有如下构造：从蒸发器4流入到储液器5的气体状态或者二相状态的制冷剂在储液器5内被分离，仅气体成分通过U字形配管流入到压缩机1的吸入口。另外，还具有如下构造：从压缩机1排出的排出气体制冷剂通过旁通路径9，与储液器5内的液体制冷剂在热交换部9a处间接接触而进行热交换。
热交换部9a设置于从储液器5的内部有效高度的下端起5％以上50％以下的位置，如图2所示，能够成为在储液器5内使制冷剂配管贯通而通过配管内的气体制冷剂的热量加热液体制冷剂的结构。另外，如图3所示，也可以是储液器5的容器壁面上卷绕有配管，通过容器壁面加热液体制冷剂的构造。另外，配管的卷绕既可以是从下部向上部卷绕，也可以是从上部向下部卷绕。
接着，对实施方式1中的制冷循环装置的动作进行说明。
图4是表示实施方式1中的制冷循环装置在运转开始的初始状态下的制冷剂的动作的图。
图5是表示实施方式1中的制冷循环装置在正常运转时的制冷剂的动作的图。
图6是实施方式1中的制冷循环装置的控制流程图。
图7是表示实施方式1中的制冷循环装置的储液器前后的气体制冷剂的温度梯度的图。
图8是表示实施方式1中的制冷循环装置在运转开始的初始状态下的压缩机排出制冷剂的温度变化的图。
图9是表示以往的制冷循环装置在正常运转时的压缩机排出制冷剂的温度变化的图。
实施方式1中的制冷循环装置的工作制冷剂为非共沸混合制冷剂，由低沸点制冷剂(相当于本发明的第一制冷剂)和高沸点制冷剂(相当于本发明的第二制冷剂)构成。低沸点制冷剂(第一制冷剂)具有如下的特性：越是成为高温高压的条件，当提供一定的能量时越容易引起歧化反应。高沸点制冷剂(第二制冷剂)是具有如下特性的制冷剂：在与低沸点制冷剂(第一制冷剂)同样条件下，比低沸点制冷剂(第一制冷剂)难以引起歧化反应(或在同一条件下完全不会引起歧化反应)。
即，低沸点制冷剂(第一制冷剂)是具有如下特性的制冷剂：在与高沸点制冷剂(第二制冷剂)完全不会发生歧化反应的压力以及温度相同的特定条件下(高温、高压条件下)，发生歧化反应的可能性高。另外，高沸点制冷剂(第二制冷剂)具有如下的特性：在同一压力下比低沸点制冷剂(第一制冷剂)的沸点高(难蒸发)。
作为低沸点制冷剂(第一制冷剂)，例如可以采用HFO-1123，并需要考虑到歧化反应。作为高沸点制冷剂(第二制冷剂)，例如能采用R32、HFO-1234yf、HFO-1234ze等。制冷剂的冷冻机油中一般含有添加剂，而作为低沸点制冷剂(第一制冷剂)的反应抑制剂，含有单环式类单萜。另外，单环式类单萜例如含有柠檬烯。
另外，已知低沸点制冷剂(第一制冷剂)的摩尔比率在70％以下时，反应容易被抑制。另外，高沸点制冷剂(第二制冷剂)不限于1种，也可以是2种以上。
在使用非共沸混合制冷剂(例如HFO-1123和HFO-1234yf的混合制冷剂)的情况下，在制冷循环装置停止时，作为高沸点制冷剂的HFO-1234yf以富含的状态存在于制冷剂回路的液体制冷剂中。该液体制冷剂积存于制冷剂回路内的低压侧的热交换器内和压缩机1内或者储液器5内。另外，作为低沸点制冷剂的HFO-1123以富含的状态存在于气体制冷剂中。
从该状态启动压缩机1而开始制冷循环装置的运转时，气体制冷剂内组成比高的HFO-1123主要是从压缩机1处排出。
在富含HF0-1123的混合制冷剂的状态下，向制冷剂提供局部的能量时，有如上所述诱发歧化反应的可能性，特别是由于压缩机1内成为高温、高压，从而引起反应的可能性高。
因此，在本实施方式中的制冷循环装置中，如图6所述的控制流程那样，在运转开始的初始状态下进行如下的初始运转。
首先，步骤1中指示制冷循环装置运转开始，步骤2中，如图4所示切换三通阀8，以从压缩机1出来的高温、高压气体制冷剂经由旁通路径9而通过储液器5侧的热交换部9a的方式进行控制。同时在步骤2中，将压缩机1的旋转频率控制为降低到比正常运转时低的频率。另外，正常运转是指如下的运转：从压缩机1的转速开始，控制冷凝器2的冷凝器风扇2a的转速、膨胀阀3的开度或蒸发器4的蒸发器风扇4a的转速等，以成为与制冷循环装置的目标能力(制冷或制热额定运转等)对应的目标排出制冷剂温度、压力。
以该状态进入步骤3，开始制冷循环装置的初始运转。于是，高温、高压的气体制冷剂经由三通阀8被供给到储液器5的热交换部9a处，与积存于储液器5内的液体制冷剂进行热交换来加热富含高沸点制冷剂的液体制冷剂而使其气化。另外，使压缩机1的旋转频率降到低频率(例如正常额定运转时的2/3以下)，从而如图8所示在运转开始的初始状态下，将压缩机1的排出制冷剂抑制为低温、低压。
在这里，由于作为低沸点制冷剂的HFO1123在非共沸混合制冷剂中的组成比越高则引起歧化反应的可能性越高，因此在运转开始的初始状态下作为高沸点制冷剂的HFO1234yf大量地作为液体制冷剂存在于储液器5内的期间(在制冷剂回路内作为低沸点制冷剂的HFO1123的组成比高的运转开始的初始状态的期间)，通过将压缩机1的排出制冷剂温度抑制为低温、低压，从而能够防止作为低沸点制冷剂的HFO1123的歧化反应。
在如图4所示的运转开始的初始状态下的制冷循环装置中，低温、低压状态下，从压缩机1排出的制冷剂从三通阀8经由储液器5流入冷凝器2，并通过热交换而冷凝。冷凝后，通过膨胀阀3进行减压而以液态或二相状态流入蒸发器4，并通过热交换蒸发。蒸发后，气体制冷剂通过储液器5回到压缩机1，从而形成循环。
另外，由于此时以压缩机1的旋转频率为正常额定运转时的2/3以下和少量的制冷剂排出量进行运转，若排出制冷剂分流到主路径10和旁通路径9，则旁通路径9的流速迟缓，冷冻机油会滞留。因此，在运转开始的初始状态下，优选使用三通阀使排出制冷剂全部流到旁通路径9侧。
接着进入步骤4，判断储液器5内是否存在液体制冷剂。
即，通过第一温度检测机构6检测供给到储液器5的压缩机1的排出气体制冷剂的温度，并且通过第二温度检测机构7检测在储液器5进行了热交换之后的排出气体制冷剂的温度，如图7所示，计算这些温度的温度差(图7所示的温度梯度)。
当该排出气体制冷剂在储液器5处的出入口温度差大的时候，富含高沸点成分的液体制冷剂(热容量大)积存于储液器5内，热交换后的排出气体制冷剂的温度有大幅下降的倾向。与此相对，当排出气体制冷剂的储液器5的出入口温度差小的时候，储液器5内的富含高沸点成分的液体制冷剂气化(热容量小)结束，由于热交换效率降低，热交换后的气体制冷剂的温度具有不下降的倾向。
因此，在步骤4中，判断该温度变化降低的梯度与如图7所示的特定梯度的阈值相比大还是小，由于在温度降低的梯度比作为阈值的梯度大的情况下，储液器5内存在有液体制冷剂，因此继续加热储液器5。相反，在温度降低的梯度比作为阈值的梯度小的情况，判断储液器5内的液体制冷剂已气化，并进入步骤5。
在步骤5中，如图5所示切换三通阀8，从压缩机1排出的气体制冷剂不供给到储液器5而直接供给到冷凝器2。
如图5所示，在正常运转状态下的制冷循环装置中，使压缩机1的旋转频率上升到与制冷循环装置的目标能力相对应的数值，排出制冷剂的状态被控制成为目标温度或目标压力。该排出制冷剂，从三通阀8流入冷凝器2并通过热交换而冷凝。冷凝后，通过膨胀阀3进行减压而以液态或二相状态流入蒸发器4，并通过热交换进行蒸发。蒸发后，经由储液器5，气体制冷剂回到压缩机1，从而形成循环。
另外，也可以设置多个上述梯度的阈值，按照每个阈值使压缩机频率上升。
接着用图8、9对运转经过时间所对应的压缩机排出制冷剂的温度变化进行说明。
图中的双点划线表示工作制冷剂由HFO-1123单体组成时的歧化反应发生温度。虚线表示正常运转时的非共沸混合制冷剂(HFO-1123以及HFO-1234yf)的组成比下的歧化反应发生温度。单点划线表示正常运转时压缩机1的排出制冷剂温度。在图9所示的正常运转的控制中，运转开始后，虽然压缩机1的排出制冷剂立刻被控制成为目标温度、压力，但由于运转开始的初始状态为制冷剂回路内富含有HFO-1123的状态，因此在压缩机1的排出温度、压力成为目标值之前有发生歧化反应的可能性。
另一方面，在本实施方式中的制冷循环装置中，如图8所示在运转开始的初始状态下，考虑到安全性，在压缩机排出制冷剂温度为表示歧化反应发生温度的双点划线以下进行运转，以便即使是HFO-1123的单体的组成比也不发生歧化反应。
而且，排出气体制冷剂的储液器5的出入口温度差变得比作为阈值的温度梯度小时，判断为储液器5内的高沸点制冷剂(HFO-1234yf)气化，制冷剂回路内的低沸点制冷剂(HFO-1123)的组成比降低，如图5所示切换三通阀8，使压缩机1的旋转频率上升而提高排出温度及压力，向正常运转状态转换。
而且，由于第一温度检测机构6的温度在制冷循环装置内处于最高温、高压下，因此在压缩机1启动时，对制冷循环装置进行控制，以便抑制第一温度检测机构6的检测温度，使其成为即使是会发生歧化反应的制冷剂(例如HFO-1123)单体的状态也不发生歧化反应的温度以下。此时，不仅抑制压缩机1的旋转频率，也从使冷凝器2的冷凝器风扇2a的转速增加、打开膨胀阀3的开度或使蒸发器4的蒸发器风扇4a的转速降低这些控制之中选任意一种或者对这些控制进行组合来进行初始运转。
接着，对实施方式1中的制冷循环装置的效果进行说明。
在作为低沸点制冷剂的HFO-1123和作为高沸点制冷剂的HFO-1234yf的非共沸混合制冷剂的情况下，运转开始时由于沸点不同，成为制冷剂回路内富含有HFO-1123的状态，即使在比正常运转时低温、低压的条件下也容易发生歧化反应。因此，在运转开始的初始状态下，降低压缩机1的旋转频率而进行运转，从而抑制排出制冷剂温度以及压力，能够防止歧化反应。
另外，在运转开始的初始状态下，通过从压缩机1排出的气体制冷剂的热量，促进作为液体制冷剂积存于储液器5内的高沸点制冷剂(HFO-1234yf)的气化，能够使非共沸混合制冷剂的组成比在短时间变化为正常运转状态。
另外，使非共沸混合制冷剂的组成变化为正常运转状态之后，切换三通阀8，使排出制冷剂不经由储液器5地流入冷凝器2，从而能够防止储液器5内的过量的加热。
另外，在储液器5内的内部有效高度的下端起5％以上50％以下的位置处设置有气体制冷剂通过的热交换部9a，从而能够切实地加热富含高沸点制冷剂(HFO-1234yf)的液体制冷剂而使其气化，并且能够防止超过需要的加热。另外，由于能够有效率地使储液器5内的液体制冷剂气化，因此可以在短时间内转换到制冷运转或制热运转等正常运转。
而且，通过第一温度检测机构6和第二温度检测机构7的温度差来检测温度梯度的变化，从而判断储液器5内所积存的液体制冷剂的水平面，因此可以在未设置水平传感器的简易结构下进行从初始状态到正常运转的转换控制。
实施方式2
接着，对实施方式2中的制冷循环装置的结构进行说明。
图10是实施方式2中的制冷循环装置的概略结构图。
在本实施方式2的制冷循环装置中，基本的结构与实施方式1相同，但具有如下不同点，即，在三通阀8的下游侧具有四通阀11，可以切换制冷剂的流动方向，因此仅对该点进行说明。另外，对与实施方式1相同的结构要素标注相同的符号(在实施方式1中，热交换器分成冷凝器2及蒸发器4，而在实施方式2中，通过切换四通阀11，冷凝器2有时可作为蒸发器发挥作用，蒸发器4有时可作为冷凝器发挥作用)。
接着，对实施方式2中的制冷循环装置的动作进行说明。
实施方式2中的制冷循环装置采用与实施方式1相同的非共沸混合制冷剂作为工作制冷剂。
通过四通阀11切换制冷剂的流通方向，从而能够对空调对象空间实施制冷运转以及制热运转。
图11是表示实施方式2中的制冷循环装置在运转开始的初始状态下的制冷剂的动作的图。
图12是表示实施方式2中的制冷循环装置在正常运转时的制冷剂的动作的图。
与实施方式1同样地，在运转开始的初始状态下，如图11所示，通过从压缩机1排出的气体制冷剂的热来促进作为液体制冷剂积存于储液器5内的高沸点制冷剂(HFO-1234yf)的气化，从而能够使非共沸混合制冷剂的组成比在短时间内变化为正常运转状态。之后，如图12所示切换三通阀8，转换至正常运转。
如图6所示，该转换控制的控制流程与实施方式1相同。
对实施方式2中的制冷循环装置的效果进行说明。
实施方式2中的制冷循环装置，与实施方式1中的制冷循环装置同样地，具有对储液器5内进行加热的路径，特别是在压缩机1的运转开始的初始状态下，通过加热储液器5内所积存的富含高沸点制冷剂(HFO-1234yf)的液体制冷剂而使之气化，能够使非共沸混合制冷剂的组成比在短时间内变化为正常运转状态。另外，在该储液器5的加热期间，压缩机1的转速降低，从而抑制排出制冷剂温度以及压力，能够抑制低沸点制冷剂(HFO-1123)的歧化反应。另外，如图10所示设有四通阀11，可以实施空调对象空间的制冷运转以及制热运转。
实施方式3
接着，对实施方式3中的制冷循环装置的结构进行说明。
图13是实施方式3中的制冷循环装置的概略结构图。
在本实施方式3中的制冷循环装置中，基本的结构与实施方式1同样，但在运转开始的初始状态下，在向储液器5供给压缩机1的排出制冷剂的结构的基础上，在压缩机1和储液器5等停止时制冷剂容易积存的地方还具有压缩机加热机构13、储液器加热单元14，关于能够加热这点是不同的。
压缩机加热机构13例如能够使用如下的加热机构：不驱动压缩机1内部的马达，向马达线圈通电(拘束通电)而使其发热，从而加热压缩机1。
另外，压缩机1的外面也能够是安装有电加热器等的结构。电加热器能够采用电阻加热、感应加热等各种各样的加热方式。
储液器加热机构14能够使用如下的加热机构：例如，与压缩机加热机构13同样地，在储液器5的外面安装电加热器等。
接着，对实施方式3中的制冷循环装置的动作进行说明。
实施方式3中的制冷循环装置，采用与实施方式1相同的非共沸混合制冷剂作为工作制冷剂。
与实施方式1同样地，在运转开始的初始状态下，从压缩机1向储液器5供给排出气体制冷剂并进行加热，并且通过各加热单元加热作为液体制冷剂积存于压缩机1和储液器5内的高沸点制冷剂(HFO-1234yf)而促进其气化，从而使非共沸混合制冷剂的组成比在短时间内变化为正常运转状态。此时，将压缩机1的旋转频率抑制得低，这点与实施方式1相同。之后，切换三通阀8，转换至正常运转。而且，从储液器5内的内部有效高度的下端起5％以上50％以下的位置处设置有储液器加热机构14，从而切实地加热富含高沸点制冷剂(HFO-1234yf)的液体制冷剂而使其气化，并且能够防止超过需要的加热。另外，由于能够使储液器5内的液体制冷剂有效率地气化，从而可以在短时间内转换至制冷运转或制热运转等正常运转。
这些压缩机加热机构13和储液器加热机构14的驱动控制，与实施方式1同样地效仿图6的控制流程，能够在储液器5内的液体制冷剂气化的阶段(步骤5)终止加热。另外，能够应用如下的控制：检测出压缩机1和储液器5的底部处的外表面的温度、各自排出的制冷剂的温度，并加热驱动直到上升至规定的温度。而且，也能够采用如下的控制：设有计算从压缩机1启动起的时间的计时器等计时机构，并在从启动起的规定时间内驱动加热机构。此时也可以进行如下的修正：检出外部空气的温度，若外部空气温度低时，则判断为积存的液体制冷剂的量多而增加加热机构的驱动时间。
对实施方式3中的制冷循环装置的效果进行说明。
实施方式3中的制冷循环装置，在运转开始的初始状态下，通过压缩机1的排出气体制冷剂和各加热机构，使压缩机1内和储液器5内所积存的富含高沸点制冷剂(HFO-1234yf)的液体制冷剂气化，从而能够使非共沸混合制冷剂的组成比在短时间内变化为正常运转状态。而且，在这些加热机构的驱动中，通过降低压缩机1的转速而抑制排出制冷剂温度以及压力，从而能够抑制低沸点制冷剂(HFO-1123)的歧化反应。
实施方式4
接着，对实施方式4中的制冷循环装置的结构进行说明。
在本实施方式4中的制冷循环装置中，基本的结构和实施方式1相同，但具有如下区别点：设置了将来自压缩机1的排出气体制冷剂供给到储液器5时代替三通阀来控制制冷剂流通的热气旁通阀15(相当于本发明的二通阀)；具有测定储液器5内的液体制冷剂的水平面的液面检测单元16。而且，如图14所示在蒸发器4的出口侧，或者，如图15所示在冷凝器2的入口侧，使加热储液器5后的排出制冷剂合流。
另外，设置于储液器5的液面检测机构16是代替实施方式1的图7中所示的基于排出气体制冷剂的温度梯度而进行液体制冷剂水平面的检测的检测单元而设置的。
液面检测机构16例如可以采用热敏电阻式、光学式、静电容量探针式以及超声波式等，所述热敏电阻式通过液体部分和气体部分的温度差来计测液面，所述光学式由发光部和受光部构成，通过光的透过状态来测定液面，所述静电容量探针式检出液体制冷剂和冷冻机油的静电容量来计测液面，所述超声波式测定超声波反射回的时间来计测液面。
接着，对实施方式4中的制冷循环装置的动作进行说明。
实施方式4中的制冷循环装置，采用与实施方式1相同的非共沸混合制冷剂作为工作制冷剂。
与实施方式1同样地，在运转开始的初始状态下，来自压缩机1的排出气体制冷剂经由旁通路径9中的热气旁通阀15供给到储液器5，加热作为液体制冷剂积存于储液器5内的高沸点制冷剂(HFO-1234yf)而促进其气化，从而使非共沸混合制冷剂的组成比在短时间内变化为正常运转状态。此时，将压缩机1的旋转频率抑制得低，这点与实施方式1相同。
另外，在运转开始的初始状态下，使冷凝器2的冷凝器风扇2a的转速相对于正常运转(制冷或制热额定运转时)增加，或者，也可以使蒸发器4的蒸发器风扇4a的转速相对于正常运转(制冷或制热额定运转时)降低。
使冷凝器2的冷凝器风扇2a的转速以正常运转(制冷或制热额定运转时)的4/3以上的转速高速运转，或者，使蒸发器4的蒸发器风扇4a的转速以正常运转(制冷或制热额定运转时)的2/3以下的转速低速运转。
在实施方式1中，如图6所示，通过经储液器5热交换后的排出气体制冷剂的温度梯度的变化来切换三通阀8，转换至正常运转。但本实施方式4中，通过液面检测单元16测定储液器5内的液体制冷剂的水平面，在液面降低到阈值以下的阶段，关闭热气旁通阀15，从而转换至正常运转。该转换时，能够通过如下的控制来转换到正常运转：基于储液器5内的液体制冷剂量的减少，使压缩机1的旋转频率上升，或者，使冷凝器风扇2a基于储液器5内的液体制冷剂量的减少而使旋转速降低，或者使蒸发器风扇4a基于储液器5内的液体制冷剂量的减少而使转速上升。
图14是实施方式4中的制冷循环装置的热气旁通阀打开时的概略结构图。
在运转开始的初始状态下，从压缩机1排出的气体制冷剂，分别分开并流入冷凝器2和热气旁通阀15。流入冷凝器2后的制冷剂，依次流过膨胀阀3、蒸发器4。另外，流入热气旁通阀15后的制冷剂加热储液器5内的液体制冷剂而使其气化。从储液器5出来的制冷剂在蒸发器4的出口侧合流，经由储液器5内被吸引至压缩机1。
此后，通过液面检测单元16检出的储液器5内的液体制冷剂的水平面低于阈值的时候，关闭热气旁通阀15，使压缩机1的旋转频率上升而转换至正常运转。
图15是实施方式4中的制冷循环装置的热气旁通阀15打开时的其他例子的概略结构图。
与图14相同地，在运转开始的初始状态下，虽然也是从压缩机排出的气体制冷剂分别分开并流入冷凝器2和热气旁通阀15的结构，但成为从储液器5出来的制冷剂在冷凝器2的入口侧处合流的结构。与图14的例子相同地，根据液面检测单元16的检出结果，向正常运转转换。
而且，也可以是在压缩机1的启动初期，增大热气旁通阀15的开度，随着储液器5内的液面水平面下降，设置多个阈值而减小热气旁通阀15的开度从而调整储液器5的加热量。
对实施方式4中的制冷循环装置的效果进行说明。
在实施方式4中的制冷循环装置中，在运转开始的初始状态下，通过压缩机1的排出气体制冷剂使压缩机1内和储液器5内所积存的富含高沸点制冷剂(HFO-1234yf)的液体制冷剂气化，从而使非共沸混合制冷剂的组成比能够在短时间内变化为正常运转状态。另外，由于一部分的排出制冷剂流过热气旁通阀15，其他的排出制冷剂流过冷凝器2侧，因此与储液器5的加热并行地能够继续制冷制热运转等。
另外，在运转开始的初始状态下，热气旁通阀15打开期间，使压缩机1的转速降低来抑制排出制冷剂温度，从而能够抑制低沸点制冷剂(HFO-1123)的歧化反应。
另外，使冷凝器风扇2a的转速相对于正常运转(制冷或制热额定运转时)增加，或者，使蒸发器风扇4a的转速相对于正常运转(制冷或制热额定运转时)降低，而使制冷循环的高压侧以及低压侧的压力降低，使压缩机1的排出压力、排出温度减小，从而能够防止非共沸混合制冷剂的歧化反应。
另外，由于通过液面检测单元16正确检测出储液器5内的液体制冷剂的水平面，非共沸混合制冷剂的组成比变成正常运转状态后转换至正常运转，从而能够确实地防止歧化反应。基于储液器5内的液体制冷剂的水平面的降低而使热气旁通阀15的开度向关闭方向调整，从而能够防止储液器5的过量的加热。
以上为对实施方式1～4的说明，然而本发明不限定于各实施方式的说明，也可能是各实施方式的全部或一部分的组合。
符号说明：
1压缩机、2冷凝器、2a冷凝器风扇、3膨胀阀、4蒸发器、4a蒸发器风扇、5储液器(相当于本发明的气液分离器)、6第一温度检测机构、7第二温度检测机构、8三通阀、9旁通路径、9a热交换部、10主路径、11四通阀、13压缩机加热单元、14储液器加热单元、15热气旁通阀、16液面检测单元。

Claims (16)

1.一种制冷循环装置，将含有第一制冷剂和第二制冷剂的非共沸混合制冷剂作为工作制冷剂，所述第二制冷剂具有在同一压力下比所述第一制冷剂沸点高的特性，所述制冷循环装置至少具有依次连接压缩机、第一热交换器、膨胀阀、气液分离器以及第二热交换器而成的主路径，其特征在于，
所述第一制冷剂具有发生歧化反应的特性，
在所述压缩机启动之后的初始状态下进行初始运转，所述初始运转基于所述气液分离器内的液体制冷剂量，相比于正常运转而抑制所述压缩机的排出制冷剂的温度或压力。
2.如权利要求1所述的制冷循环装置，其特征在于，
在调整上述压缩机的排出制冷剂的温度或压力时，控制上述压缩机的旋转频率、上述膨胀阀、上述第一热交换器所对应的风扇以及上述第二热交换器所对应的风扇中的任意一个或多个。
3.如权利要求1或2所述的制冷循环装置，其特征在于，
在上述初始运转期间，进行如下的各个控制中的任意一个或多个：使上述压缩机的旋转频率比上述正常运转降低；使上述第一热交换器和上述第二热交换器中的作为冷凝器发挥作用的热交换器所对应的风扇的转速比上述正常运转增加；使上述第一热交换器和上述第二热交换器中的作为蒸发器发挥作用的热交换器所对应的风扇的转速比上述正常运转减少；使上述膨胀阀的开度比上述正常运转大。
4.如权利要求1或2所述的制冷循环装置，其特征在于，
在上述液体制冷剂量低于阈值时，使上述初始运转终止并使上述压缩机的排出制冷剂的温度或压力上升，转换到上述正常运转。
5.如权利要求1所述的制冷循环装置，其特征在于，
具有加热上述气液分离器的加热机构，
在上述初始运转期间，通过上述加热机构对上述气液分离器进行加热。
6.如权利要求5所述的制冷循环装置，其特征在于，
上述加热机构将上述压缩机的排出制冷剂作为热源。
7.如权利要求6所述的制冷循环装置，其特征在于，
上述加热机构具有旁通路径和开闭阀，所述旁通路径从上述主路径分支，将上述压缩机的排出制冷剂供给到与上述气液分离器内的液体制冷剂进行热交换的热交换部，所述开闭阀设置于上述旁通路径上。
8.如权利要求7所述的制冷循环装置，其特征在于，
上述开闭阀进行如下的开闭控制：在上述初始运转期间，开闭阀打开以使上述排出制冷剂流通到上述旁通路径，当转换到上述正常运转时开闭阀关闭。
9.如权利要求7或8所述的制冷循环装置，其特征在于，
上述开闭阀为设置于上述主路径和上述旁通路径的分支部处的三通阀。
10.如权利要求7或8所述的制冷循环装置，其特征在于，
上述开闭阀为设置于上述旁通路径上的二通阀。
11.如权利要求5所述的制冷循环装置，其特征在于，
上述加热机构为电加热器。
12.如权利要求5-8、11中的任一项所述的制冷循环装置，其特征在于，
上述加热机构与从上述气液分离器的内部有效高度的下端起5％以上50％以下的位置对应地设置。
13.如权利要求7或8所述的制冷循环装置，其特征在于，
通过上述旁通路径中的上述热交换部的出入口制冷剂温度差来检测上述气液分离器内的液体制冷剂量。
14.如权利要求7、8、11中的任一项所述的制冷循环装置，其特征在于，
通过检测上述气液分离器内的液体制冷剂的水平面的液面检测机构来检测上述气液分离器内的液体制冷剂量。
15.如权利要求1或2所述的制冷循环装置，其特征在于，
在上述主路径的上述压缩机的排出侧设有四通阀，所述四通阀在上述第一热交换器侧和上述第二热交换器侧之间切换排出制冷剂的流路。
16.如权利要求1或2所述的制冷循环装置，其特征在于，
上述第一制冷剂为HFO-1123，上述第二制冷剂至少含有R32、HFO-1234yf、HFO-1234ze中的1种。
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