[实用新型]二元制冷装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及二元制冷装置。

背景技术

以往以来，作为用于进行负几十度的低温度的冷却的装置，使用具有用于使高温侧制冷剂循环的制冷循环装置即高元制冷循环和用于使低温侧制冷剂循环的制冷循环装置即低元制冷循环的二元制冷装置。例如，在二元制冷装置中，通过能够对低元制冷循环中的低元侧冷凝器和高元制冷循环中的高元侧蒸发器进行热交换地构成的级联冷凝器，连结低元制冷循环和高元制冷循环连结。

而且，在低元制冷循环中，具有在级联冷凝器的前段设置有辅助散热器的二元制冷装置（参照专利文献1）。在该二元制冷装置中，利用辅助散热器对从低温侧压缩机排出的排出制冷剂进行散热并冷却，由此实现运转效率的提高。

二元制冷装置能够被用于在高压缩比下效率好的情况，一般来说，在节能方面是有利的。但是，冬季等的低外气温度时，二元制冷装置中成为低压缩比的区域中，即使是一元的制冷装置也能够不勉强地冷却到必要的温度，从而即使使用二元制冷装置也不能获得节能的优点。因此，以往以来，具有一种现有技术，在二元制冷装置中成为低压缩比运转的情况下，切换到停止高元制冷循环而仅使低元制冷循环运转的单段运转来避免性能降低（例如，参照专利文献2）。

在该技术中，将高元制冷循环的散热器即高元侧换热器的一部分与低元制冷循环的冷凝器并联地连接并作为低元制冷循环的散热器被部分地利用，由此切换单段运转和二元运转。即，在单段运转时，低元制冷循环利用高元侧换热器的一部分来进行外气散热。而且，在二元运转时，低元制冷循环切断制冷剂向高元侧换热器的所述一部分的流通而使制冷剂向级联冷凝器侧流动，在级联冷凝器侧进行散热，高元制冷循环通过高元侧换热器的所述一部分以外的部分来进行外气散热。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本专利第3604973号公报（第2页，第3页，图1）

【专利文献2】日本特开2000-274848号公报（第5页，图1）

在专利文献1的二元制冷装置中，通过辅助散热器实现运转效率的提高。但是，在低外气温度时等的低压缩比运转中，不能避免压缩机性能降低。另外，在二元制冷装置中，作为结构上的特征，级联冷凝器中的低元侧冷凝温度和高元侧蒸发温度的温度差成为损失。高压缩比运转的情况下，该温度差不会成为问题。但是，在低压缩比运转中，与高压缩比运转的情况相比，该温度差的影响相对变大，从而不能避免运转效率降低。也就是说，在专利文献1的二元制冷装置中，虽然通过辅助散热器实现运转效率的提高，但是存在不能避免运转效率降低的时期，存在长期运转难以获得节能效果的问题。

另外，专利文献2中的二元制冷装置的低元制冷循环是在低外气温度时的低压缩比运转中，从二元运转切换到单段运转，由此对于避免性能低降低产生一定的效果。但是，二元运转（低元制冷循环和高元制冷循环双方同时运转）时，通过级联冷凝器散热，在单段运转时，利用高元侧冷凝器散热。像这样在专利文献2中，在二元运转和单段运转下，需要流路的切换，另外，在二元运转时，高元侧冷凝器的一部分不使用，产生浪费。像这样，在专利文献2中，并联地增设的空冷散热器或者切换阀、旁通流路的追加导致的成本增加成为课题。

实用新型内容

本实用新型是鉴于这点而研发的，其目的是提供一种二元制冷装置，能够通过辅助散热器实现运转效率提高，并且能够避免低压缩比运转时的性能降低，能够不导致成本增加地例如经过全年地获得节能效果。

本实用新型的二元制冷装置具有：高元制冷循环，其通过配管连接高元侧压缩机、高元侧冷凝器、高元侧节流装置及高元侧蒸发器，而使制冷剂循环；低元制冷循环，其通过配管串联地连接低元侧压缩机、辅助散热器、低元侧冷凝器、低元侧节流装置及低元侧蒸发器，而使制冷剂循环；级联冷凝器，其具有所述高元侧蒸发器及所述低元侧冷凝器，并进行在所述高元制冷循环中流动的制冷剂和在所述低元制冷循环中流动的制冷剂之间的热交换；控制装置，其构成为将二元运转和单段运转切换到这些运转中的COP高的一方来进行运转，所述二元运转使所述高元制冷循环及所述低元制冷循环双方运转，所述单段运转使所述高元制冷循环停止，使所述低元制冷循环运转，所述低元制冷循环和所述高元制冷循环所使用的制冷剂相互不同。

在本实用新型的另一实施方式中，优选所述高元侧冷凝器及所述辅助散热器分别是向外气散热的换热器，所述控制装置构成为在所述二元运转中的外气温度为成为COP的大小辨别的阈值的阈值外气温度以下的情况下，进行从所述二元运转向所述单段运转的切换。