CN103836847B - 制冷循环装置和具备该制冷循环装置的热水生成装置 - Google Patents

Abstract

一种制冷剂循环装置，其具备制冷剂回路（2）、制冷剂对制冷剂热交换器（23）和控制装置（4），制冷剂对制冷剂热交换器（23）具有高压制冷剂流过的外管（23a）和配置于外管（23a）的内部且低压制冷剂流过的内管（23b），将流过蒸发器（25）的空气的至少一部分引导至制冷剂对制冷剂热交换器（23），所以利用空气对高压制冷剂进行冷却，增大制冷剂过冷却度，并且提高流入到蒸发器（25）的空气的温度并增大在蒸发器（25）的热交换量，所以能够提高能量效率。

Description

制冷循环装置和具备该制冷循环装置的热水生成装置

技术领域

本发明涉及一种进行制冷剂的过冷却的制冷循环装置和具备该制冷循环系统的热水生成装置。

背景技术

现有的制冷循环装置中，在冷凝器的下游设置过冷却热交换器，令该过冷却热交换器为使从冷凝器流出的制冷剂与膨胀后的制冷剂进行热交换的制冷剂对制冷剂热交换器，对从冷凝器流出的制冷剂进行过冷却。该制冷循环装置适用于制冷装置和空气调节装置等（例如参照专利文献1）。

另外，作为过冷却热交换器，有在流过内管的制冷剂和流过外管的制冷剂之间进行热交换的双管式热交换器（例如参照专利文献2）。

图7表示专利文献1中记载的现有的空气调节装置的制冷剂回路的概略结构图。空气调节装置100包括室外单元200和室内单元300。制冷剂回路具备使制冷剂循环的主制冷剂回路110和旁通回路120。

室外单元200包括：压缩机111、四通阀112、制冷剂对制冷剂热交换器（过冷却热交换器）114、主膨胀阀115、室外热交换器116、室外风扇117和旁通回路120。

室内单元300包括室内热交换器113和室内风扇118。

主制冷剂回路110利用制冷剂配管将压缩机111、四通阀112、室内热交换器113、过冷却热交换器114、主膨胀阀115、室外热交换器116和气液分离器119环状连接而构成。

旁通回路120在过冷却热交换器114的上游从制冷剂回路110分支，经由过冷却热交换器114与蒸发器116和压缩机112之间的制冷剂回路110连接。另外，在旁通回路120，在比室内热交换器113更靠上游侧设有旁通膨胀阀121。

对于该制冷循环装置的作用，使用图7表示的制冷剂回路图和图8所示的过冷却热交换器114的概略图以供暖运转为例进行说明。

在供暖运转中，四通阀112的流路设定为制冷剂在图7的实线方向流动。从压缩机111排出的高温高压的气体制冷剂经由四通阀112流入到作为冷凝器的室内热交换器113。流过室内热交换器113的制冷剂与通过室内风扇118吸引的室内单元300的周围的空气进行热交换而冷凝液化。冷凝液化的制冷剂流入到室外单元200，在过冷却热交换器114的上游分为流过主制冷剂回路110的主制冷剂和流过旁通回路120的旁通制冷剂。

图8为专利文献2记载的过冷却热交换器114的概略结构图。

过冷却热交换器114由具有外管114a和内管114b的双管式热交换器构成。在该双管式热交换器中，旁通制冷剂在内管114b的内部流动，主制冷剂在外管114a的内部流动。旁通制冷剂的流动和主制冷剂的流动相对。

在图8所示的过冷却热交换器114中，在旁通回路120流动并通过旁通膨胀阀121减压成为低压的旁通制冷剂和流过主制冷剂回路110的主制冷剂进行热交换。主制冷剂由过冷却热交换器114过冷却后，通过主膨胀阀115减压。

然后，主制冷剂流入到作为蒸发器的室外热交换器116。流过室外热交换器116的主制冷剂，从由室外风扇117吸引的室外单元200周围的空气吸热而蒸发气化后，经由四通阀112和进行气液分离的气液分离器119被吸入到压缩机111。

另一方面，旁通制冷剂通过旁通膨胀阀121减压后，通过在过冷却热交换器114中对主制冷剂进行冷却而蒸发气化。之后，旁通制冷剂在四通阀112和气液分离器119之间与主制冷剂汇流。

其结果，通过过冷却热交换器114对主制冷剂进行过冷却。与未进行过冷却的主制冷剂相比，液体成分较多的主制冷剂流入到蒸发器（室外热交换器116）蒸发，所以蒸发器中的焓差增大。由此，实现增大蒸发器的吸热量。

另外，通过蒸发器116使不对蒸发做贡献的气相制冷剂分支作为旁通制冷剂，使蒸发器116旁通，由此能够从蒸发器116减小在气液分离器119的制冷剂回路110产生的压力损失。因此，使压缩机111的吸入压力上升，即，使制冷剂密度上升，实现作为系统的制冷能力的提高。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第4036288号公报

专利文献2：特开平10-54616号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，在上述现有的结构中，存在如下课题，在作为制冷剂对制冷剂热交换器的过冷却热交换器114中流过外管114b的主制冷剂的过冷却仅由流过内管114a的内部的旁通制冷剂（低压制冷剂）进行，所以不能充分确保主制冷剂的过冷却度。

本发明是解决上述现有的课题的发明，其目的在于提供一种制冷循环装置，其充分确保制冷剂的过冷却度，并且有效利用制冷剂对制冷剂热交换器中的高压制冷剂的热能量，从而提高能量效率。

用于解决课题的方法

为了解决上述课题，本发明提供一种制冷循环装置，其特征在于，包括：制冷剂回路，其利用制冷剂配管将压缩制冷剂的压缩机、在由上述压缩机压缩后的上述制冷剂与热介质之间进行热交换的散热器、对上述制冷剂进行减压的膨胀装置、和在上述制冷剂与空气之间进行热交换的蒸发器依次连接成环状；制冷剂对制冷剂热交换器，其配设于上述散热器与上述膨胀装置之间的上述制冷剂回路，利用在上述制冷剂回路流动的低压制冷剂将从上述散热器流出的高压制冷剂冷却；和控制装置，上述制冷剂对制冷剂热交换器包括：外管，上述高压制冷剂在该外管中流动；和内管，其配设于上述外管的内部，上述低压制冷剂在该内管中流动，且流过上述蒸发器的空气的至少一部分被引导至上述制冷剂对制冷剂热交换器。

由此，在热介质（热媒）的加热运转中，由被蒸发器引导的空气对流过制冷剂对制冷剂热交换器的外管的高压制冷剂进行冷却，制冷剂的过冷却度增大。另外，由于向蒸发器引导从高压制冷剂吸热的空气，所以流过蒸发器的制冷剂和空气的温度差增大。

发明效果

根据本发明，能够提供一种制冷循环装置，其能够通过制冷剂的过冷却度增大而实现焓差的增大，并通过蒸发压力的上升实现压缩机的压缩比下降，所以提高了能量效率。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的制冷循环装置的概略结构图。

图2（a）是该制冷循环装置的制冷剂对制冷剂热交换器的概略结构图，（b）是该制冷循环装置的制冷剂对制冷剂热交换器的截面图。

图3是对该制冷循环装置的制冷循环的变化进行说明的P-h线图（莫里尔线图）。

图4是该制冷循环装置的旁通制冷剂的流量控制的流程图。

图5是该制冷循环装置的主制冷剂的流量控制的流程图。

图6是本发明的实施方式2的制冷循环装置的概略结构图。

图7是现有的空气调节装置的概略结构图。

图8是现有的制冷剂对制冷剂热交换器的概略结构图。

附图符号说明

1 制冷循环装置

2 制冷剂回路

3 旁通回路

4 控制装置

21 压缩机

22 冷凝器（散热器）

23 制冷剂对制冷剂热交换器

23a 外管

23b 内管

24 主膨胀阀（膨胀装置）

25 蒸发器

30 传热促进部

31 旁通膨胀阀（旁通膨胀装置）

40 空气吸入口

51 吸入压力传感器（第一过热度检测部、第二过热度检测部）

61 蒸发器出口温度传感器（第二过热度检测部）

62 旁通回路出口温度传感器（第一过热度检测部）

具体实施方式

第一发明提供一种制冷循环装置，其特征在于，包括：制冷剂回路，其利用制冷剂配管将压缩制冷剂的压缩机、在由上述压缩机压缩后的上述制冷剂与热介质之间进行热交换的散热器、对上述制冷剂进行减压的膨胀装置、和在上述制冷剂与空气之间进行热交换的蒸发器依次连接成环状；制冷剂对制冷剂热交换器，其配设于上述散热器与上述膨胀装置之间的上述制冷剂回路，利用在上述制冷剂回路流动的低压制冷剂将从上述散热器流出的高压制冷剂冷却；和控制装置，上述制冷剂对制冷剂热交换器包括：外管，上述高压制冷剂在该外管中流动；和内管，其配设于上述外管的内部，上述低压制冷剂在该内管中流动，且流过上述蒸发器的空气的至少一部分被引导至上述制冷剂对制冷剂热交换器。

由此，在热介质的加热运转中，被引导至蒸发器的空气（低温外部空气）通过作为制冷剂对制冷剂热交换器的双管式热交换器的外管的外表面。因此，对在外管流动的高温高压制冷剂进行冷却，使制冷剂的过冷却度增大。

另一方面，空气经由制冷剂对制冷剂热交换器的外管从高温高压制冷剂吸热，所以温度上升而被蒸发器引导。因此，在蒸发器内部流动的低温制冷剂和空气的温度差增大，蒸发器的热交换量增大。

其结果，能够通过制冷剂对制冷剂热交换器中的制冷剂的过冷却度增大实现焓差的增大，并通过蒸发器的热交换量增大实现蒸发压力的增大。因此，通过压缩机的压缩比降低，从而压缩机动力降低，能够实现节能化。

第二发明特别是在第一发明的基础上，其特征在于，在上述外管的外表面具有使与上述空气的接触面积增大的传热促进部。

由此，在该双管式制冷剂对制冷剂热交换器中，通过在内部流动高温高压的制冷剂的外管的表面积增加，从外管向空气的放热量增大。

其结果，通过制冷剂对制冷剂热交换器对制冷剂进行过冷却的程度增加，流入到蒸发器的制冷剂的液体成分增多，能够进一步增大蒸发器的制冷效果。

第三发明特别是在第一或第二发明的基础上，其特征在于，包括：旁通回路，其从上述散热器与上述膨胀装置之间的上述制冷剂回路分支，包括旁通膨胀装置和上述制冷剂对制冷剂热交换器，并与上述压缩机的压缩室或上述蒸发器和上述压缩机之间的上述制冷剂回路连接，上述制冷剂对制冷剂热交换器，利用从上述旁通膨胀装置流出并在上述内管流动的上述低压制冷剂对从上述散热器流出并在上述外管流动的上述高压制冷剂进行冷却。

由此，利用由旁通膨胀装置减压后的低压制冷剂，对从散热器流出的高压制冷剂进行冷却，能够增大制冷剂的过冷却度并降低冷凝压力。进而，压力损失大的气相制冷剂流入旁通回路，蒸发器中的制冷剂压力损失降低，所以能够实现节能化。

第四发明特别是在第三发明的基础上，其特征在于，具有对上述旁通回路的出口侧的制冷剂过热度进行检测的第一过热度检测部，上述控制装置控制上述旁通膨胀装置以使得上述第一过热度检测部的检测值成为规定值。

由此，从制冷剂回路向旁通回路分支的旁通制冷剂的流量的过量与不足的程度能够通过旁通回路出口的制冷剂过热度SH进行判定。即，在旁通流量不足的情况下，制冷剂对制冷剂热交换器保有的能力相对较大，所以旁通回路出口的制冷剂过热度SH过大。另一方面，在旁通流量过多的情况下，制冷剂对制冷剂热交换器保有的能力相对较小，所以不能确保制冷剂过热度SH。

因此，利用控制装置控制旁通膨胀装置以使得旁通回路的出口侧的制冷剂过热度成为0～1K程度，由此能够不会使制冷剂对制冷剂热交换器能力出现过量与不足地最大限度地引出。

第五方面在第三或第四发明的基础上，其特征在于，具有对上述蒸发器的出口侧的制冷剂过热度进行检测的第二过热度检测部，上述控制装置控制上述膨胀装置以使得上述第二过热度检测部的检测值成为规定值。

由此，在制冷剂回路流过的制冷剂流量的过量与不足的程度能够通过蒸发器的出口过热度SHe进行判定。即，在相对于蒸发器的保有能力、制冷剂流量不足的情况下，蒸发器的保有能力相对较大，所以蒸发器会对制冷剂过度蒸发，所以蒸发器出口的过热度增大。

另一方面，在制冷剂流量过多的情况下，散热器的保有能力相对较小，所以不能用蒸发器充分蒸发制冷剂，而在湿制冷剂的状态下从蒸发器流出，所以不能充分确保过热度。

因此，利用控制装置控制膨胀装置的开度以使得蒸发器的出口过热度成为0K～规定值的范围，由此能够最大限度地发挥蒸发器的能力。

第六发明在第一或第二发明的基础上，其特征在于，上述制冷剂对制冷剂热交换器，利用从上述蒸发器流出并在上述内管流动的上述低压制冷剂对从上述散热器流出并在上述外管流动的上述高压制冷剂进行冷却。

由此，从冷凝器流出的高温高压的液体制冷剂和从蒸发器流出的低温低压气液二相制冷剂进行热交换。而且，液体制冷剂被过冷却，制冷剂的过冷却度增大，另一方面，气液二相制冷剂被加热，制冷剂的过热度增大。

其结果是，通过无旁通回路的简单结构，用制冷剂对制冷剂热交换器对制冷剂进行冷却，能够降低冷凝压力，所以能够减小压缩机的压缩比，减轻压缩机动力，能够低成本地实现节能化。

第七发明特别是在第一～第六任一项发明的具备制冷循环装置的热水生成装置中，其特征在于，上述热介质为水或防冻液，将由上述散热器加热后的上述热介质用于供热水或供暖。

由此，散热器不仅适用于制冷剂对空气用热交换器的情况，也能够适用于制冷剂对水用热交换器和制冷剂对防冻液用热交换器，没有限定。

其结果，能够将由散热器加热后的热介质（空气、水、防冻液等）广泛利用于对流式、辐射式、热传导式等供暖设备和供热水设备等。

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。但是，并不由本实施方式限定本发明。

（实施方式1）

图1表示本发明实施方式1的制冷循环装置1。该制冷循环装置1构成为具备使制冷剂循环的制冷剂回路2、使通过高温高压制冷剂加热生成的热水循环的热介质流路43和控制装置4的热水生成装置。作为制冷剂，能够使用例如R407C等非共沸混合制冷剂、R410A等近共沸混合制冷剂、或R32和R290等单一制冷剂等。

在本实施方式中，制冷循环装置1具备：主制冷剂流动的制冷剂回路2、旁通制冷剂流动的旁通回路3和形成外轮廓的壳体44，制冷剂回路2利用制冷剂配管将压缩机21、冷凝器（散热器）22、制冷剂对制冷剂热交换器23、主膨胀阀（主膨胀装置）24和蒸发器25依次连接成环状构成。

冷凝器22为制冷剂对水热交换器，具备制冷剂流动的制冷剂管2a和水等热介质流动的热介质管43a。

蒸发器25为翅片管热交换器。送风机26从形成于壳体44的空气吸入口40导入壳体44外部的空气。从空气吸入口40导入的空气，被流过制冷剂对制冷剂热交换器23的制冷剂加热，被流过蒸发器25的制冷剂带走热量。制冷剂对制冷剂热交换器23设置在从空气吸入口40至蒸发器25的空气流路上。从空气吸入口40被吸引到壳体44内的空气从形成于壳体44的空气排出口45排出。

另外，为了切换冷却/加热运转，在制冷剂回路2设有切换制冷剂的流动方向的四通阀28。进而，在制冷剂回路2还设有检测压缩机21的吸入侧制冷剂压力Ps的吸入压力传感器51（第一过热度检测部、第二过热度检测部）、检测蒸发器25的出口侧制冷剂温度Teo的温度传感器61（第二过热度检测部），为了检测旁通回路3的出口侧的制冷剂过热度SHby，在旁通回路3设有检测旁通回路3的出口侧的制冷剂温度的旁通回路出口温度传感器62（第一过热度检测部）。

另一方面，旁通回路3在制冷剂对制冷剂热交换器23和蒸发器25之间从制冷剂回路2分支，经由旁通膨胀阀（旁通膨胀装置）31、制冷剂对制冷剂热交换器23在四通阀28和设置于压缩机21的吸入侧的气液分离器27之间与制冷剂回路2连接。

控制装置4基于各种传感器51、61、62检测的检测值控制主膨胀阀24和旁通膨胀阀31的开度。

另外，在热介质流路43连接有供给管41和回收管42。通过供给管41供给到热介质管43a的水与流过制冷剂管2a的制冷剂进行热交换，被加热成为热水，通过回收管42被回收。

图2表示本实施方式的制冷剂对制冷剂热交换器23的概略图和截面图。制冷剂对制冷剂热交换器23为双管式热交换器，具备外管23a和内管23b。外管23a和内管23b的截面形成为圆筒状。流出旁通膨胀阀31的低温低压气液二相制冷剂即旁通制冷剂流入到内管23b的内部。从冷凝器22流出的高温高压液体制冷剂即主制冷剂流入到外管23a和内管23b之间的环状部。主制冷剂和旁通制冷剂彼此相对流动，进行热交换。即，制冷剂对制冷剂热交换器23为以从冷凝器22流出的高压制冷剂和高压制冷剂通过膨胀阀（旁通膨胀阀31）减压生成的低压制冷剂进行热交换的方式发挥作用。

另外，在制冷剂对制冷剂热交换器23的外管23a的外表面，相对于管轴同心圆状地设置有圆形的热交换翅片作为用于实现促进与空气的热交换的传热促进部30。在此，传热促进部30只要为使外管23a的表面积增大的结构，就没有特别限定，也可以使用例如使外管23a的一部分凹陷构成的凹部（Dimple）等。

下面，对如以上构成的制冷循环装置的动作、作用进行说明。图3是表示制冷剂回路的制冷剂压力P和制冷剂焓值h的关系的P-h线图（莫里尔线图）。

在用于供热水或供暖的热介质的加热运转中，被吸入到压缩机21的饱和状态或者过热状态的制冷剂通过压缩机21被压缩成高温高压气体，该气体制冷剂经由四通阀28被送入到冷凝器22，在冷凝器22中高温制冷剂和水（热介质）进行热交换，从而生成热水，被用于供热水或供暖。图1中用箭头表示加热运转时的制冷剂和热水（热介质）的流动方向。

通过回收管42回收的热水被送入例如散热器（Radiator）等热交换单元（未图示）或贮热水容器（未图示），由此，被用于供热水或供暖。

即在加热运转中，从压缩机21排出的高温高压的气体制冷剂流入到冷凝器22，对通过供给管41供给到冷凝器22的水进行加热，其向水中散热而液化冷凝，成为饱和液体状态或过冷却状态。从冷凝器22流出的高温高压的液体制冷剂（主制冷剂），流入到制冷剂对制冷剂热交换器23的外管23a的内部（环状部），被流过内管23b的旁通制冷剂冷却。

进而，由于制冷剂对制冷剂热交换器23的外管23a配设在从空气吸入口40流到蒸发器25的低温的外部空气通过的空气流路上，所以经由设在制冷剂对制冷剂热交换器23的外管23a的外表面侧的传热促进部（热交换翅片）30，外部空气和流过外管23a的内部（环状部）的制冷剂进行热交换，流过外管23a的内部（环状部）的制冷剂被进一步冷却。

其结果，通过制冷剂对制冷剂热交换器23后的制冷剂焓值如图3所示，与现有技术相比，从c点（焓值hsc1）降至C点（焓值hsc2）。

另一方面，通过外管23a的外表面侧的空气由制冷剂对制冷剂热交换器23的外管23a加热而温度上升并被蒸发器25引导，所以与在蒸发器25的内部流动的低温制冷剂的温度差增大。其结果，蒸发器25的制冷剂侧的蒸发压力Pe相比现有技术上升。

接着，主制冷剂通过制冷剂对制冷剂热交换器23后，在制冷剂对制冷剂热交换器23的出口侧分支为制冷剂回路2和旁通回路3。

流过主膨胀阀24的高压制冷剂被主膨胀阀24减压而膨胀。之后，流入到蒸发器25，流入到蒸发器25的制冷剂焓值与现有技术相比，从图3中的d点（焓值hsc1）降低至D点（焓值hsc2），流入到蒸发器25的制冷剂干燥度变小。即，在蒸发器25中从液相向气相进行相变而产生蒸发潜热的液体制冷剂的比率将增大。

在此，流入到蒸发器25（翅片管热交换器）的低压的气液二相制冷剂通常通过分流器分支为多条制冷剂流路（制冷剂路径）。

被分支成多条制冷剂流路（制冷剂路径）时，流入的制冷剂干燥度越高，即制冷剂的气相成分越多，向各制冷剂路径的分流流量的不均越大，分配特性恶化。另一方面，流入的制冷剂干燥度越低，即制冷剂的液相成分越多，向各制冷剂路径的分流流量的不均越小，分配特性良好。

因此，在本实施方式中，流入到蒸发器25的制冷剂干燥度与现有技术相比降低，所以在多条制冷剂路径中，能够抑制像一部分制冷剂路径的制冷剂流量过多那样的现象，蒸发器25的分流性能得到改善，整个蒸发器25的制冷剂的压力损失降低。制冷剂自身在该蒸发器25中从空气（低温的外部空气）吸热而被加热进行蒸发，成为饱和气体或过热气体状态。

另一方面，在旁通回路3分支流过的高压制冷剂被旁通膨胀阀31减压成为低温低压的制冷剂，对在制冷剂对制冷剂热交换器23的外管23a的内部流动的饱和液体状态或过冷却液体状态的制冷剂进行冷却，低压制冷剂自身被加热而成为饱和气体状态或过热气体状态。

流出旁通回路3的低压制冷剂在蒸发器25和与空气进行热交换的低压制冷剂汇流，并经由气液分离器27吸入到压缩机21。

在此，如上所述，流入到蒸发器25的空气从流过外管23a的高压制冷剂吸热温度上升，由此，蒸发器25中的蒸发压力上升。另外，如上所述，蒸发器25中的制冷剂压力损失下降，所以令冷凝压力一定与现有技术相比，如图3所示，吸入到压缩机21的制冷剂吸入压力能够从Ps1上升至Ps2。

压缩机21的吸入压力越高，制冷剂密度上升越快。在压缩机21的运转频率相同的情况下，在制冷循环中流动的主制冷剂质量流量从Gr1增大至Gr2，所以能够增大冷凝器22的加热能力。

接着，下面参照图4所示的流程图对旁通膨胀阀31的旁通流量控制详细地进行说明。

控制装置4通过旁通膨胀阀31的开度控制进行流过旁通回路3的旁通流量的控制。

首先，在步骤S11对压缩机21的吸入压力Ps和旁通回路3的出口侧的制冷剂温度Tbyo进行检测。

接着，在步骤S12计算以上述吸入压力Ps为基准的制冷剂饱和温度Tsat，并通过与旁通回路3的出口侧制冷剂温度Tbyo的差异，计算旁通回路3的出口侧制冷剂过热度SHby。即，由吸入压力传感器51和旁通回路出口温度传感器62构成第一过热度检测部。

而且，在步骤S13，比较旁通回路3的出口侧制冷剂过热度SHby和目标过热度的上限值SHo的大小关系。若SHby≥SHo，则在步骤S14中，进行将旁通膨胀阀31的开度PLS1打开第一规定开度dP1的动作后，转入步骤S17。此时的目标过热度的上限值SHo越小，在性能方面越优选，但若考虑控制稳定性，则优选设定在1～3K程度。

另一方面，若SHby<SHo，则在步骤S15中，比较旁通回路3的出口侧制冷剂过热度SHby和目标过热度的下限值0（零）的大小关系。若SHby≤0（SHby≈0），则在步骤S16中，进行将旁通膨胀阀31的开度PLS1关闭第一规定开度dP1的动作后，转入步骤S17。

若SHby＞0，则旁通回路3的出口侧制冷剂过热度SHby处于目标过热度的下限值0（零）和上限值SHo之间，判断出控制在合适范围内，无论进行何种动作，都转入步骤S17，进行确保（待机）规定的控制间隔后，返回步骤S11，重复步骤S11～步骤S17的动作。

接着，下面参照图5所示的流程图对与本发明有关的主膨胀阀24的制冷剂流量控制详细地进行说明。

控制装置4通过主膨胀阀24的开度控制进行流过蒸发器25的主制冷剂流量的控制。

首先，在步骤S21对压缩机21的吸入压力Ps和蒸发器25的出口侧的制冷剂温度Teo进行检测。

接着，在步骤S22基于吸入压力Ps计算制冷剂饱和温度Tsat，通过与蒸发器25的出口侧制冷剂温度Teo的差异计算蒸发器25的出口侧制冷剂过热度SHe。即，由吸入压力传感器51和蒸发器出口温度传感器61构成第二过热度检测部。

而且，在步骤S23，比较蒸发器25的出口侧制冷剂过热度SHe和目标过热度的上限值SHoe的大小关系。若SHe≥SHoe，则在步骤S24进行将主膨胀阀24的开度PLS2打开第二规定开度dP2的动作后，转入步骤S27。此时的目标过热度的上限值SHoe越小，在性能方面越优选，但若考虑控制稳定性，则优选设定在1～3K程度。

另一方面，若SHe<SHoe，则在步骤S25比较蒸发器25的出口侧制冷剂过热度SHe和目标过热度的下限值0（零）的大小关系。若SHe≤0（SHby≈0），则在步骤S26进行将主膨胀阀24的开度PLS2关闭第二规定开度dP2的动作后，转入步骤S27。

若SHe＞0，则蒸发器25的出口侧制冷剂过热度SHe处于目标过热度的下限值0（零）和上限值SHoe之间，判断出能够控制在合适范围内，无论进行何种动作，都转入步骤S27，进行确保（待机）规定控制区间后，返回步骤S21，重复步骤S21～步骤S27的动作。

如以上所说明，本实施方式的制冷循环装置具备：制冷剂回路2，其包括制冷剂对制冷剂热交换器23；旁通回路3，其在热介质的加热运转时从制冷剂对制冷剂热交换器23的外管23a的下游侧分支，并经由旁通膨胀阀31和制冷剂对制冷剂热交换器23的内管23b在蒸发器25和气液分离器27之间与制冷剂回路2汇流。令制冷剂对制冷剂热交换器23为双管式热交换器，蒸发器25为制冷剂对空气热交换器。而且，在与蒸发器25进行热交换的空气吸入口40和蒸发器25之间的空气流路设置制冷剂对制冷剂热交换器23。

由此，特别是在冬季的热介质的加热运转中，被引导向蒸发器25的空气（低温外部空气）通过双管式热交换器的外管23a的外表面，由此，经由外管23a对在外管23a的内部流动的高温高压制冷剂进行冷却，增大制冷剂的过冷却度。

另外，空气经由制冷剂对制冷剂热交换器23的外管23a吸热，温度上升并被蒸发器25引导，所以与在蒸发器内部流动的低温制冷剂的温度差增大，蒸发器25的热交换量增大。

另外，通过检测压缩机21的吸入侧制冷剂压力Ps的吸入压力传感器51、检测蒸发器25的出口侧制冷剂温度Teo的蒸发器出口温度传感器61、和检测旁通回路3的出口侧的制冷剂温度的旁通回路出口温度传感器62，计算旁通回路3的出口侧的制冷剂过热度SHby和蒸发器25的出口侧的制冷剂过热度SHe。而且，通过控制装置4，以各值成为规定值的方式控制旁通膨胀阀31和主膨胀阀24。

由此，能够通过旁通回路3的出口的制冷剂过热度SHby的大小来判定从制冷剂回路2向旁通回路3分支的旁通流量的过量与不足的程度，还能够通过蒸发器25的出口过热度SHe来判定流过制冷剂回路2的主制冷剂流量的过量与不足程度。

其结果，控制旁通流量和主制冷剂流量，以使得旁通回路3的出口侧的制冷剂过热度SHby和蒸发器25的出口侧的制冷剂过热度SHe分别在规定范围内，不会出现过量与不足地最大程度地发挥制冷剂对制冷剂热交换器23的能力，并且能够最大限度地利用蒸发器25的能力。因此，能够实现压缩机21的压缩比的降低，所以压缩机21的动力降低，能够实现节能化。

另外，旁通回路3未必一定要在制冷剂对制冷剂热交换器23和主膨胀阀24之间从制冷剂回路2分支，也可以在冷凝器22和制冷剂对制冷剂热交换器23之间从制冷剂回路2分支。

进而，本发明的主膨胀阀24和旁通膨胀阀31不一定必须为膨胀阀，也可以为从膨胀的制冷剂回收动力的膨胀机。在该情况下，例如通过与膨胀机连结的发电机使负荷变化，控制膨胀机的转速即可。

另外，由冷凝器22加热的被加热流体不一定必须为水，也可以为空气。即，本发明也能够适用于空调装置。

（实施方式2）

图6表示本发明实施方式2的制冷循环装置1。在本实施方式中，对与实施方式1相同的功能部件标注相同的符号，其详细的说明省略。在本实施方式中，制冷剂对制冷剂热交换器23的内管23b设在制冷剂回路2的蒸发器25的出口侧和压缩机21之间。

即，本实施方式的制冷剂回路2将制冷剂对制冷剂热交换器23作为在制冷剂回路2的高压侧制冷剂和低压侧制冷剂进行热交换的气液热交换器发挥作用。另外，在制冷剂回路2设有检测压缩机21的吸入侧制冷剂压力Ps的吸入压力传感器51和检测压缩机21的吸入侧制冷剂温度Ts的吸入温度传感器63。控制装置4基于吸入压力传感器51和吸入温度传感器63的检测值控制主膨胀阀24等。

对如上构成的制冷循环装置的动作、作用进行说明。

在热介质的加热运转中，从压缩机21排出的高温高压的气体制冷剂在冷凝器22中冷凝，从冷凝器22流出的高温高压的液体制冷剂流入到制冷剂对制冷剂热交换器的外管23a的内部（环状部），通过从蒸发器25流出的流过内管23b的低温低压制冷剂进行冷却。即，制冷剂对制冷剂热交换器23为以从冷凝器22流出的高压制冷剂和高压制冷剂经由膨胀阀（主膨胀阀24）减压生成的低压制冷剂进行热交换的方式发挥作用。

另外，经由设在制冷剂对制冷剂热交换器的外管23a的外表面的传热促进部（热交换翅片）30，外部空气和流过外管23a的制冷剂进行热交换，流过外管23a的制冷剂被进一步冷却。

另外，通过制冷剂对制冷剂热交换器的外管23a的外表面侧的空气经由流过外管23a的制冷剂加热，温度上升并被蒸发器25引导。因此，与在蒸发器25的内部流动的低温制冷剂的温度差增大。在蒸发器25中的热交换量相同的情况下，蒸发器25的制冷剂侧的蒸发压力Pe与现有技术相比上升。

另外，与现有技术相比能够降低流入到蒸发器25的制冷剂干燥度，所以蒸发器25的分流性能得到改善。即，多个制冷剂路径的流量分配不均减小，能够降低蒸发器25的制冷剂压力损失。

如上，本实施方式的制冷循环装置1通过将流入到蒸发器25的空气通过流过外管23a的内部的高压制冷剂升温实现伴随空气的温度上升的蒸发压力的上升、和在蒸发器25的制冷剂分流得到的改善，获得降低制冷剂的压力损失的效果。因此，令冷凝压力一定进行比较，能够提高压缩机21的吸入压力。在压缩机21的运转频率相同的情况下，在制冷循环中流动的主制冷剂的质量流量增大，能够增大冷凝器22的加热能力。

其结果，通过不具有旁通回路的简单结构，能够实现压缩机的压缩比降低，所以压缩机的动力降低，能够实现节能化。

产业上的利用可能性

本发明对通过制冷循环装置对作为利用侧热介质的水等热介质进行加热，并将该热介质利用于供热水和供暖的热水生成装置特别有用。

Claims (5)

1.一种制冷循环装置，其特征在于，包括：

制冷剂回路，其利用制冷剂配管将压缩制冷剂的压缩机、在由所述压缩机压缩后的所述制冷剂与热介质之间进行热交换的散热器、对所述制冷剂进行减压的膨胀装置、和在所述制冷剂与空气之间进行热交换的蒸发器依次连接成环状；

制冷剂对制冷剂热交换器，其配设于所述散热器与所述膨胀装置之间的所述制冷剂回路，利用在所述制冷剂回路流动的低压制冷剂将从所述散热器流出的高压制冷剂冷却；和

控制装置，

所述制冷剂对制冷剂热交换器包括：

外管，所述高压制冷剂在该外管中流动；和

内管，其配设于所述外管的内部，所述低压制冷剂在该内管中流动，

且经由所述制冷剂对制冷剂热交换器的所述外管从所述高压制冷剂吸热后的空气被引导至所述蒸发器，

所述制冷循环装置包括：旁通回路，其从所述散热器与所述膨胀装置之间的所述制冷剂回路分支，包括旁通膨胀装置和所述制冷剂对制冷剂热交换器，并与所述压缩机的压缩室或所述蒸发器和所述压缩机之间的所述制冷剂回路连接，

所述制冷剂对制冷剂热交换器，利用从所述旁通膨胀装置流出并在所述内管流动的所述低压制冷剂对从所述散热器流出并在所述外管流动的所述高压制冷剂进行冷却，

所述制冷循环装置设置有：检测所述压缩机的吸入侧制冷剂压力的吸入压力传感器；和检测所述旁通回路的出口侧的制冷剂温度的旁通回路出口温度传感器，

所述控制装置，以由所述吸入压力传感器检测的所述吸入侧制冷剂压力为基准计算制冷剂饱和温度，

根据计算出的所述制冷剂饱和温度与由所述旁通回路出口温度传感器检测的所述制冷剂温度的差异计算所述旁通回路的出口侧制冷剂过热度，

如果所述出口侧制冷剂过热度为目标过热度的上限值以上，则进行将所述旁通膨胀阀的开度打开第一规定开度的动作，

如果所述出口侧制冷剂过热度为所述目标过热度的下限值以下，则进行将所述旁通膨胀阀的开度关闭第一规定开度的动作。

2.如权利要求1所述的制冷循环装置，其特征在于：

在所述外管的外表面具有使与所述空气的接触面积增大的传热促进部。

3.如权利要求1或2所述的制冷循环装置，其特征在于：

具有对所述蒸发器的出口侧的制冷剂过热度进行检测的第二过热度检测部，

所述控制装置控制所述膨胀装置以使得所述第二过热度检测部的检测值成为规定值。

4.如权利要求1或2所述的制冷循环装置，其特征在于：

所述制冷剂对制冷剂热交换器，利用从所述蒸发器流出并在所述内管流动的所述低压制冷剂对从所述散热器流出并在所述外管流动的所述高压制冷剂进行冷却。

5.一种热水生成装置，其特征在于：

具有权利要求1～4中任一项所述的制冷循环装置，其中所述热介质为水或防冻液，将由所述散热器加热后的所述热介质用于供热水或供暖。