專利名稱：多級壓縮制冷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用帶有多級壓縮機構(gòu)的壓縮機對制冷劑進行多級壓縮的多級壓縮制冷裝置。
背景技術(shù)：
以往，公知技術(shù)是，在用于冰箱或空調(diào)裝置等中的制冷裝置中，采用旋轉(zhuǎn)式壓縮機，該旋轉(zhuǎn)式壓縮機將在各個旋轉(zhuǎn)用氣缸的內(nèi)部旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子組成的兩個壓縮機構(gòu)容納在同一密閉容器內(nèi)，并把各壓縮機構(gòu)作為低壓級側(cè)壓縮機構(gòu)和高壓級側(cè)壓縮機構(gòu)，將由低壓級側(cè)壓縮機構(gòu)經(jīng)過一級壓縮的制冷劑氣體吸入到高壓級側(cè)壓縮機構(gòu)，由此，對制冷劑進行多級壓縮。
根據(jù)這種多級壓縮制冷裝置，在抑制壓縮過程中的扭矩變動的同時，可得到高壓縮比。
但是，在上述多級壓縮制冷裝置中，在使用比熱比較高的制冷劑的場合，由于高壓級側(cè)壓縮機構(gòu)吸入的低壓級側(cè)壓縮機構(gòu)的氣體制冷劑溫度高，因此，會降低吸氣效率，進而帶來了輸入側(cè)氣體制冷劑溫度變高的問題。另外，由于高壓級側(cè)壓縮機構(gòu)的排出氣體制冷劑溫度也高，在使用作為潤滑油的酯油(例如POE聚醇酯)的場合，潤滑油因熱起水解反應(yīng)，生成酸和乙醇。那么，由于該酸會產(chǎn)生油泥，引發(fā)毛細管堵塞問題，同時也使?jié)櫥匦粤踊２⑶?，因制冷效果降低，也會帶來裝置效率惡化的問題。
由此，提出了這樣一種方案，其構(gòu)成是，對低壓級側(cè)壓縮機構(gòu)壓縮后排出的氣體制冷劑進行冷卻，降低高壓級側(cè)壓縮機構(gòu)吸入的氣體制冷劑的溫度，從而將高壓級側(cè)壓縮機構(gòu)的排出氣體制冷劑溫度抑制到比較低的程度。即是說，作為這種現(xiàn)有的多級壓縮制冷裝置，公知的技術(shù)有例如圖5所示的結(jié)構(gòu)，包括由低壓級側(cè)壓縮機構(gòu)和高壓級側(cè)壓縮機構(gòu)組成的多級壓縮機511、冷凝器512、第一減壓機構(gòu)513、中間冷卻器514、第二減壓機構(gòu)515及蒸發(fā)器516；從冷凝器512出來的制冷劑經(jīng)過分流，一部分制冷劑導(dǎo)入第一減壓機構(gòu)513，另一部分制冷劑從中間冷卻器514及第二減壓機構(gòu)515流到蒸發(fā)器516中。在中間冷卻器514中，上述另一部分制冷劑與從第一減壓機構(gòu)513排出的一部分制冷劑進行熱交換，同時，把從蒸發(fā)器516排出的制冷劑吸入到低壓級側(cè)壓縮機構(gòu)中，在中間冷卻器514中進行熱交換后的一部分制冷劑與從低壓級側(cè)壓縮機構(gòu)排出的制冷劑混合，吸入到高壓級側(cè)壓縮機構(gòu)中。
該多級壓縮制冷裝置的制冷循環(huán)的制冷劑如圖6的P-h曲線圖中實線所示的那樣進行狀態(tài)變化。即如圖所示，在以往的裝置中，將從第一減壓機構(gòu)513排出的一部分制冷劑與流入第二減壓機構(gòu)515中的制冷劑在中間冷卻器514進行熱交換，對流入第二減壓機構(gòu)515中的制冷劑進行冷卻，減少如圖6所示的焓δH0。由此，可擴大蒸發(fā)器516的上述焓之差。
但是，上述以往的裝置，在起動開始初期，因中間冷卻器514的熱交換部的配管等保留的顯熱的影響，使中間冷卻器514不能充分冷卻流入第二減壓機構(gòu)515中的制冷劑，如圖6中的虛線所示的那樣，不能進行正常時的焓δH0程度的過冷卻。因而，帶來了起動開始初期蒸發(fā)器516的焓差不能擴大的問題。
另外，采用上述以往結(jié)構(gòu)，在壓縮機511停止后，處在冷凝器512中的高溫制冷劑通過第二減壓機構(gòu)515流入蒸發(fā)器516中，導(dǎo)致大量制冷劑滯留在蒸發(fā)器516內(nèi)的事情發(fā)生。結(jié)果，在壓縮機511再次起動后，蒸發(fā)器516內(nèi)的制冷劑全部蒸發(fā)，到降低到給定的蒸發(fā)溫度的正常狀態(tài)需要花費很多時間，結(jié)果，降低了制冷裝置的效率。
作為其對策，考慮下述方案，根據(jù)制冷劑的逆流，讓單向閥處于全閉狀態(tài)，在蒸發(fā)器516的制冷劑輸入側(cè)及排出側(cè)設(shè)置與該單向閥的開閉狀態(tài)聯(lián)動的另一閥組成的一體閥，壓縮機511停止后，設(shè)置在蒸發(fā)器516的制冷劑排出側(cè)的一個閥對應(yīng)于來自壓縮機511的制冷劑的逆流處于全閉狀態(tài)，與之對應(yīng)，另一閥也處于全閉狀態(tài)，從而可防止高溫液體制冷劑從第二減壓機構(gòu)515一側(cè)向蒸發(fā)器516內(nèi)的流入。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，雖然可以防止液體制冷劑向蒸發(fā)器516的流動，但是，如上述以往裝置那樣，從冷凝器512排出的制冷劑經(jīng)過分流后，一部分制冷劑與從壓縮機511的低壓級側(cè)壓縮機構(gòu)排出的制冷劑混合，被吸入到高壓級側(cè)壓縮機構(gòu)中，在采用這種結(jié)構(gòu)的情況下，壓縮機511停止后，冷凝器512內(nèi)的高溫液體制冷劑流入分流回路側(cè)的中間冷卻器514中，在壓縮機511再次啟動的情況下，因中間冷卻器514的熱交換部的配管等保留的顯熱的影響，使中間冷卻器514不能充分冷卻流入第二減壓機構(gòu)515中的制冷劑，如圖6中的虛線所示的那樣，不能進行正常時的焓δH0程度的過冷卻。因而，帶來了起動開始初期蒸發(fā)器516的焓差不能擴大的問題。
本發(fā)明就是鑒于此點而提出的，其目的是提供一種多級壓縮制冷裝置，利用中間冷卻器對低壓級側(cè)壓縮機構(gòu)壓縮后的排出氣體制冷劑進行冷卻，通過抑制高壓級側(cè)壓縮機構(gòu)的排出氣體制冷劑溫度使其降低，可擴大制冷裝置起動初期的蒸發(fā)器的焓差，增加制冷效果，提高效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的多級壓縮制冷裝置，包括具有低壓級側(cè)壓縮機構(gòu)和高壓級側(cè)壓縮機構(gòu)的壓縮機；冷凝器；第一減壓機構(gòu)；第一中間冷卻器；第二減壓機構(gòu)及蒸發(fā)器，從上述高壓級側(cè)壓縮機構(gòu)經(jīng)過冷凝器排出的制冷劑分流后，一部分制冷劑從第一減壓機構(gòu)流到第一中間冷卻器中，同時，另一部分制冷劑流入第一中間冷卻器，與上述一部分制冷劑進行熱交換之后，從第二減壓機構(gòu)流到蒸發(fā)器中，從蒸發(fā)器排出的制冷劑被吸入低壓級側(cè)壓縮機構(gòu)中，另一方面，從上述第一中間冷卻器排出的上述一部分制冷劑與從上述低壓級側(cè)壓縮機構(gòu)排出的制冷劑一起被吸入高壓級側(cè)壓縮機構(gòu)中，在上述蒸發(fā)器與低壓級側(cè)壓縮機構(gòu)之間設(shè)置有第二中間冷卻器，在該第二中間冷卻器中與從上述蒸發(fā)器排出的制冷劑進行熱交換的上述另一部分制冷劑，流入所述第一中間冷卻器中。
采用這種結(jié)構(gòu)，可抑制高壓級側(cè)壓縮機構(gòu)的排出氣體制冷劑溫度使其降低，同時，與以往裝置相比可擴大制冷裝置起動初期的蒸發(fā)器的焓差。
進一步，還可以采用下述結(jié)構(gòu)還包括使從上述第一中間冷卻器排出的制冷劑流入的第三中間冷卻器，從冷凝器排出的制冷劑與上述第三中間冷卻器進行熱交換的同時，從該第三中間冷卻器排出的制冷劑與從低壓級側(cè)壓縮機構(gòu)排出的制冷劑一起被吸入到高壓級側(cè)壓縮機構(gòu)中。采用這種結(jié)構(gòu)，可進一步促進上述效果。
此外，還包括對上述另一部分制冷劑減壓的第三減壓機構(gòu)，流入到該第三減壓機構(gòu)的上述另一部分制冷劑與上述第二中間冷卻器進行熱交換。采用這種結(jié)構(gòu)，可進一步降低蒸發(fā)器入口的制冷劑溫度。
此外，本發(fā)明的多級壓縮制冷裝置，包括具有低壓級側(cè)壓縮機構(gòu)和高壓級側(cè)壓縮機構(gòu)的壓縮機；冷凝器；第一減壓機構(gòu)；第一中間冷卻器；第二減壓機構(gòu)及蒸發(fā)器，從上述高壓級側(cè)壓縮機構(gòu)經(jīng)過冷凝器排出的制冷劑分流后，一部分制冷劑從第一減壓機構(gòu)流到第一中間冷卻器中，另一部分制冷劑從上述第一中間冷卻器經(jīng)由第二減壓機構(gòu)流入上述蒸發(fā)器中，在上述第一中間冷卻器中，從上述第一減壓機構(gòu)排出的一部分制冷劑與另一部分制冷劑進行熱交換，同時，從上述蒸發(fā)器排出的制冷劑被吸入低壓級側(cè)壓縮機構(gòu)中，另一方面，從上述第一中間冷卻器排出的上述一部分制冷劑與從上述低壓級側(cè)壓縮機構(gòu)排出的制冷劑一起被吸入高壓級側(cè)壓縮機構(gòu)中，還包括設(shè)置在上述低壓級側(cè)壓縮機構(gòu)的制冷劑流入側(cè)、并根據(jù)流向上述蒸發(fā)器一側(cè)的給定量的制冷劑逆流而處于全閉狀態(tài)的第一閥機構(gòu)；設(shè)置在上述蒸發(fā)器制冷劑流入側(cè)、并與上述第一閥機構(gòu)的開閉動作聯(lián)動而開閉的第二閥機構(gòu)；設(shè)置在上述冷凝器的制冷劑排出側(cè)、并與上述第一閥機構(gòu)的開閉動作聯(lián)動而開閉的第三閥機構(gòu)。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，由于壓縮機停止后的流向第一閥機構(gòu)一側(cè)的氣體制冷劑的逆流使第二閥機構(gòu)及第三閥機構(gòu)與第一閥機構(gòu)聯(lián)動地處于全閉狀態(tài)，因此，可防止制冷劑向蒸發(fā)器內(nèi)及第一中間冷卻器的流入。
另外，還可以采用下述結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在上述第一減壓機構(gòu)的制冷劑流入側(cè)、并與上述第一閥機構(gòu)的開閉動作聯(lián)動而開閉的第四閥機構(gòu)。因此，可防止壓縮機停止時滯留在制冷劑配管內(nèi)的制冷劑向第一中間冷卻器內(nèi)的流入。
進一步，上述壓縮機可由多級壓縮式旋轉(zhuǎn)壓縮機構(gòu)成，在密閉容器的內(nèi)部配置有電動元件和旋轉(zhuǎn)壓縮元件，該旋轉(zhuǎn)壓縮元件由與該電動元件連接的驅(qū)動軸驅(qū)動的低壓級壓縮元件和高壓級壓縮元件構(gòu)成，形成將上述低壓級壓縮元件的排出側(cè)與上述高壓級壓縮元件的吸入側(cè)通過連通管串聯(lián)連接的多級壓縮機構(gòu)。
此外，可采用下述結(jié)構(gòu)，在上述壓縮機停止的場合，使壓縮機逆轉(zhuǎn)一定時間之后停止。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，在壓縮機停止后，可讓壓縮機排出側(cè)的氣體制冷劑盡快地向第一閥機構(gòu)側(cè)逆流。
上述第一閥機構(gòu)、第二閥機構(gòu)、第三閥機構(gòu)、第四閥機構(gòu)可分別由一體閥構(gòu)成。
上述第二減壓機構(gòu)由毛細管構(gòu)成，上述第二閥機構(gòu)可設(shè)置在上述毛細管的制冷劑流入側(cè)，采用這種結(jié)構(gòu)，在蒸發(fā)器配置在冰箱等的箱體內(nèi)的場合，通過配管長度比較長的毛細管，可將另一構(gòu)成部件配置在箱體外的同一位置，因此，可在同一箱體外位置安裝一體閥，不會導(dǎo)致裝置構(gòu)成大型化。
另外，還包括對流入上述第一中間冷卻器的上述另一部分制冷劑減壓的第三減壓機構(gòu)；使流入該第三減壓機構(gòu)的上述另一部分制冷劑與從上述蒸發(fā)器排出的制冷劑進行熱交換的第二中間冷卻器。采用這種結(jié)構(gòu)，與以往裝置相比可擴大制冷裝置起動初期的蒸發(fā)器的焓差。
進一步，還包括使上述第一中間冷卻器中的熱交換后的上述一部分制冷劑和從上述冷凝器排出的制冷劑進行熱交換的第三中間冷卻器。
附圖的簡要說明

圖1是本發(fā)明一實施形式的多級壓縮制冷裝置的制冷劑回路圖。
圖2是表示適于本發(fā)明的兩級壓縮式旋轉(zhuǎn)壓縮機的主要部分的縱斷面圖。
圖3是本發(fā)明多級壓縮制冷裝置的P-h曲線圖。
圖4是本發(fā)明多級壓縮制冷裝置另一例子的制冷劑回路圖。
圖5是以往的多級壓縮制冷裝置的制冷劑回路圖。
圖6是以往多級壓縮制冷裝置的P-h曲線圖。
實施發(fā)明的最佳形式以下，參照圖1至圖4說明本發(fā)明的多級壓縮制冷裝置的實施形式。
首先，如圖2所示，作為本發(fā)明多級壓縮機構(gòu)的兩級壓縮式旋轉(zhuǎn)壓縮機10包括由鋼板制成的圓筒狀密閉容器12、作為配置在該密閉容器12內(nèi)的上部空間中的電動元件的驅(qū)動電動機14、及配置在電動機14的下部空間中并作為由與該電動機14連接的曲軸(驅(qū)動軸)16驅(qū)動的壓縮元件的旋轉(zhuǎn)壓縮機構(gòu)18。
此外，密閉容器12由以底部作為油池、容納電動機14及旋轉(zhuǎn)壓縮機構(gòu)18的容器本體12A和密閉該容器本體12A上部開口的蓋體2B的兩個部件構(gòu)成，在蓋體12B上，安裝有把外部電力供給電動機14的連接端子(給電配線省略)20。
電動機14由沿密閉容器12上部空間的內(nèi)周以環(huán)狀安裝的定子22和設(shè)置有若干間隙地配置在該定子22內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)子24組成。在該轉(zhuǎn)子24上，一體地設(shè)置有通過其中心沿垂直方向延伸的曲軸16。
定子22具有層疊環(huán)狀電磁鋼板而成的層疊體26和卷裝在該層疊體26上的多個線圈28。另外，轉(zhuǎn)子24與定子22同樣，也由電磁鋼板的層疊體30構(gòu)成。在該實施形式中，雖然作為電動機14使用的是交流馬達，但是埋裝有永久磁鐵的DC馬達的場合也是可行的。
旋轉(zhuǎn)壓縮機構(gòu)18包含作為低壓級側(cè)壓縮機構(gòu)的低壓級壓縮元件32和作為高壓級側(cè)壓縮機構(gòu)的高壓級壓縮元件34。即是說，由下述元件構(gòu)成，這些元件包括中間隔板36；設(shè)置在該中間隔板36上下的上下氣缸38、40；與設(shè)置在曲軸16上的偏心部42、44連接、并在上下氣缸38、40內(nèi)旋轉(zhuǎn)的上下轉(zhuǎn)子46、48；與該上下轉(zhuǎn)子46、48接觸并將上下各氣缸38、40內(nèi)劃分成吸入室(吸入側(cè))和壓縮室(排出側(cè))的上下葉片50、52；以及封閉上下氣缸38、40的各開口面的兼用作曲軸16的各軸承部的上部支持部件54和下部支持部件56。
此外，在上部支持部件54和下部支持部件56上，通過圖中未示的閥裝置形成與上下氣缸38、40適當連通的排出消音室58、60，同時，這些各排出消音室等的開口部由上部板62和下部板64封閉。
另外，上下葉片50、52可滑動地配置在形成于上下氣缸38、40的氣缸壁上的半徑方向的導(dǎo)向槽66、68中，并且借助于彈簧70、72施力，使該葉片50、52始終與轉(zhuǎn)子46、48接觸。
于是，在下氣缸40上進行第一級(低壓級側(cè))壓縮作用，而在上氣缸38中進行將在下氣缸40中壓縮的制冷劑氣體進一步壓縮的第二級(高壓級側(cè))壓縮作用。
并且，構(gòu)成上述旋轉(zhuǎn)壓縮機構(gòu)18的上部支持部件54、上氣缸38、中間隔板36、下氣缸40及下部支持部件56按該順序配置，并與上部板62及下部板64一起用多個安裝螺栓74連接固定。
此外，在曲軸16上，在其軸中心形成直油孔76，在其外周面上形成通過橫向的給油孔78、80與該孔76的連接的螺旋狀給油槽82、84，以便向軸承及各滑動部供油。
在該實施形式的例子中，作為制冷劑使用R404A，另外，作為潤滑油的油使用例如礦物油(mineral oil)、烷基苯油、PAG油(聚烷撐二醇類油)、乙醚油、酯油等現(xiàn)有的油。
在上述旋轉(zhuǎn)壓縮機構(gòu)18的低壓級壓縮元件32中，吸入側(cè)制冷劑壓力是0.05MPa，排出側(cè)制冷劑壓力是0.18MPa。而且，在高壓級壓縮元件34中，吸入側(cè)制冷劑壓力是0.18MPa，排出側(cè)制冷劑壓力是1.90MPa。
此外，在上下氣缸38、40中，設(shè)置有導(dǎo)入制冷劑的上下制冷劑吸入通路(圖中未示)和經(jīng)由排出消音室58、60排出壓縮的制冷劑的制冷劑排出通路86。并且，在該各制冷劑吸入通路和制冷劑排出通路86上，通過固定在密閉容器12上的連接管90、92、94連接有制冷劑配管98、100及102。此外，在制冷劑配管100和102之間，連接有作為氣液分離器使用的吸入消聲器106。
通過該吸入消聲器106，經(jīng)由制冷劑配管201，將從設(shè)置于壓縮機10外部的、后述的第三中間冷卻器(圖中未示)排出來的制冷劑合流。
進一步，在上部板62上，設(shè)置有使上部支持部件54的排出消音室58和密閉容器12的內(nèi)部空間處于連接狀態(tài)的排出管108，第二級(高壓級壓縮元件34)的壓縮冷卻氣體直接排出到密閉容器12的內(nèi)部，經(jīng)過密閉容器12內(nèi)部高壓化后，通過固定在密閉容器12上部的蓋體12B上的連接管96及制冷劑配管104送到外部冷凝器(圖中未示)，順次經(jīng)過后述的制冷劑回路，通過制冷劑配管98、連接管90及上氣缸38的上制冷劑吸入通路，再次返回到低壓級壓縮元件32中，實現(xiàn)蒸汽壓縮式制冷循環(huán)。
此外，將低壓級壓縮元件32上的構(gòu)成部件相互嵌合的間隙設(shè)定成小于高壓級壓縮元件34上的構(gòu)成部件相互嵌合的間隙。具體地，將低壓級壓縮元件32上的構(gòu)成部件相互嵌合的間隙設(shè)定成10μm，將高壓級壓縮元件34上的構(gòu)成部件相互嵌合的間隙設(shè)定成20μm。由此，能降低密閉容器12內(nèi)的高壓氣體向壓力差大的低壓級壓縮元件32的泄漏侵入，提高容積效率及壓縮效率。
下面，參照圖1的制冷劑回路說明使用上述兩級壓縮式旋轉(zhuǎn)壓縮機10的本發(fā)明的多級壓縮制冷裝置。
在圖1中，1是冷凝器，從上述兩級壓縮式旋轉(zhuǎn)式壓縮機10排出的高壓制冷劑通過制冷劑配管104流入該冷凝器中。將利用該冷凝器1凝縮并經(jīng)過制冷劑配管110流動的制冷劑與后述的第三中間冷卻器2進行熱交換后，該制冷劑配管110分歧成兩部分。
3是把在分歧的一部分分歧配管112中流動的制冷劑減壓并作為第一減壓機構(gòu)的第一膨脹閥。
4是把在分歧的另一部分分歧配管114中流動的制冷劑減壓并作為第三減壓機構(gòu)的第二膨脹閥，流過分歧配管114的制冷劑在后述的第二中間冷卻器5中與蒸發(fā)器8的排出制冷劑進行熱交換后，流入第二膨脹閥4。
6是連接到第一膨脹閥3與第二膨脹閥4的排出側(cè)的第一中間冷卻器，由第一膨脹閥3減壓的上述一部分制冷劑與通過第二膨脹閥4減壓的上述另一部分制冷劑分別進行熱交換。該中間冷卻器6由儲存容器(圖中未示)構(gòu)成，該儲存容器在第二膨脹閥4的排出制冷劑暫時儲存并進行氣液分離后，只把液體制冷劑供給毛細管7。第一膨脹閥3的排出制冷劑在與第一中間冷卻器6熱交換之后，流入第二中間冷卻器2中，并與從冷凝器1排出的制冷劑進行熱交換。由此，通過第三中間冷卻器2、第二中間冷卻器5及第二膨脹閥4變成低溫的上述另一部分制冷劑流入第一中間冷卻器6，暫時儲存在容器內(nèi)，在進行氣液分離之后，只把液體制冷劑供給作為第二減壓機構(gòu)的毛細管7中，從而，不會受到外氣溫度變化等引起的干擾的影響，可以只把液體制冷劑供給毛細管7。可防止在毛細管7中、讓制冷劑過分地減壓以致于壓力損失增加、而不能得到所希望的性能及正常溫度的事情發(fā)生。
第二中間冷卻器5及第三中間冷卻器2由雙重管構(gòu)成，該雙重管使在內(nèi)管的內(nèi)部流動的制冷劑與在包圍該內(nèi)管的外管內(nèi)部流動的制冷劑進行熱交換，為了提高熱交換效率，讓低溫側(cè)的制冷劑在內(nèi)管內(nèi)部流動，讓高溫側(cè)的制冷劑在外管內(nèi)部流動，并形成其流動方向相反的相對流。
這樣，雖然第二中間冷卻器5及第三中間冷卻器容易受到干擾的影響，但是通過將其結(jié)構(gòu)做成熱交換效率高的雙重管結(jié)構(gòu)，在把制冷劑供給毛細管7的第一中間冷卻器6以外的熱交換部中可擴大過冷卻度。
從第三中間冷卻器2排出的制冷劑通過制冷劑配管201流入上述的吸入消聲器106，然后，與通過制冷劑配管100流入吸入消聲器106的從低壓級壓縮元件32排出的制冷劑合流。
從吸入消聲器106排出的氣體制冷劑經(jīng)由制冷劑配管102被吸入高壓級壓縮元件34中。
7是作為第二減壓機構(gòu)的毛細管，對第二膨脹閥4排出的制冷劑與第一中間冷卻器6熱交換后的制冷劑減壓。從毛細管7排出的制冷劑供給蒸發(fā)器8，制冷劑經(jīng)過蒸發(fā)后與外部進行熱交換。在蒸發(fā)器8的排出側(cè)連接有上述第二中間冷卻器5，該排出制冷劑與流過制冷劑配管114的分流制冷劑熱交換之后，經(jīng)由制冷劑配管98供給壓縮機10的低壓級壓縮元件32的連接管90中。
通過上述結(jié)構(gòu)構(gòu)成本發(fā)明的多級壓縮制冷裝置的制冷循環(huán)。
在這種結(jié)構(gòu)中，通過上述第一中間冷卻器6、第二中間冷卻器5及第三中間冷卻器2吸收周圍的熱，發(fā)揮冷卻作用，以下，分別把該第一中間冷卻器6、第二中間冷卻器5及第三中間冷卻器2的熱交換部稱作第一過冷卻部、第二過冷卻部及第三過冷卻部。
綜上所述，試驗結(jié)果表明，在第二過冷卻部冷卻的制冷劑經(jīng)由第二膨脹閥4在第一過冷卻部中進行熱交換的結(jié)構(gòu)，是由于在分散進行過冷卻時，一次過冷卻后的制冷劑膨脹之后，通過進行過冷卻，可提高此時的熱交換效率的緣故。
接著，根據(jù)圖3所示的P-h曲線圖說明上述制冷循環(huán)中的制冷劑的狀態(tài)。另外，圖中，裝置正常時的制冷劑狀態(tài)用實線表示，裝置起動初期的制冷劑狀態(tài)用虛線表示。
圖3中，A點表示從壓縮機10的高壓級壓縮元件34排出的制冷劑狀態(tài)，用冷凝器1冷凝后，該狀態(tài)變化到B點。之后，制冷劑在第三過冷卻部中通過與第三中間冷卻器2的熱交換冷卻至C點。
接著，將C點的制冷劑分流，一部分分流的制冷劑由第一膨脹閥3減壓，壓力降低到D點之后，流入中間冷卻器6中。
此外，C點的制冷劑分流的另一部分制冷劑，在第二過冷卻部中，通過與連接到蒸發(fā)器8排出側(cè)的第二中間冷卻器5的熱交換冷卻至H點，由第二膨脹閥4減壓，壓力降低到I點。從而，在第一過冷卻部中，I點的制冷劑與第一中間冷卻器6熱交換，狀態(tài)變化到J點，同時，D點的制冷劑在第一中間冷卻器6的出口狀態(tài)變化到E點。
F點表示的通過與從第三過冷卻部的冷凝器1排出的B點制冷劑的熱交換的、第三中間冷卻器2的排出制冷劑的狀態(tài)。
此外，J點的制冷劑由毛細管7減壓，壓力降低到K點之后，流入蒸發(fā)器8中。接著，由蒸發(fā)器8蒸發(fā)的制冷劑(L點)通過第二過冷卻部的熱交換，在第二中間冷卻器5的出口狀態(tài)變化到M點之后，流入壓縮機10的低壓級壓縮元件32中。
接著，由低壓級壓縮元件32進行第一級壓縮的、壓力上升到N點的高溫、高壓排出制冷劑，在吸入消聲器106中與從第三中間冷卻器2的排出制冷劑(F點)混合后，制冷劑被冷卻、狀態(tài)變化到G點。將該溫度降低的G點制冷劑吸入壓縮機10的高壓級壓縮元件34中，進行第二級壓縮(A點)，排出到冷凝器1中。
這樣，在第三過冷卻部中進行從冷凝器1排出的制冷劑的過冷卻，同時，可進一步把流入毛細管7和蒸發(fā)器8中的另一部分制冷劑在第一過冷卻部及第二過冷卻部中進行過冷卻。
另外，通過分散過冷卻部，能減小各過冷卻部保留的顯熱的熱容量，與以往技術(shù)相比，在裝置起動初期(圖3虛線)也能進行過過冷卻，擴大了蒸發(fā)器8的焓差(δH)。
特別是，除了第一過冷卻部外，通過設(shè)置與蒸發(fā)器8出口的低溫制冷劑熱交換的第二過冷卻部，在裝置的起動開始后的短時間內(nèi)，可充分進行流入毛細管7和蒸發(fā)器8的另一部分的制冷劑的過冷卻。
圖4示出了本發(fā)明多級壓縮制冷裝置的制冷回路圖的另一構(gòu)成例，與圖1相同的符號表示相同或相當?shù)牟糠?，與圖1的構(gòu)成不同點在于，設(shè)有在制冷劑配管98的途中設(shè)置結(jié)構(gòu)為當從壓縮機10流向蒸發(fā)器8一側(cè)的制冷劑為給定量以上的逆流時處于全閉狀態(tài)的第一閥機構(gòu)11A、11B、11C，在毛細管7的制冷劑流入側(cè)的制冷劑配管途中與第一閥機構(gòu)11A的開閉動作聯(lián)動而開閉的第二閥機構(gòu)12，設(shè)置在冷凝器1的制冷劑排出側(cè)、與第一閥機構(gòu)118的開閉動作聯(lián)動而開閉的第三閥機構(gòu)13，設(shè)置在第一膨脹閥3的制冷劑輸入側(cè)的分歧配管112的途中、與第一閥機構(gòu)11C的開閉動作聯(lián)動而開閉的第四閥機構(gòu)14。這些第一閥機構(gòu)11A與第二閥機構(gòu)12、第一閥機構(gòu)11B與第三閥機構(gòu)13、第一閥機構(gòu)11C與第四閥機構(gòu)14分別由一體閥構(gòu)成。
根據(jù)這種構(gòu)成，由于在壓縮機10啟動時，隨著壓縮機10的旋轉(zhuǎn)開始，壓縮機10一側(cè)的壓力小于蒸發(fā)器8一側(cè)的壓力，因而，制冷劑從蒸發(fā)器8向壓縮機10一側(cè)流出，第一閥機構(gòu)11A、11B、11C、第二閥機構(gòu)12、第三閥機構(gòu)13及第四閥機構(gòu)14從全閉狀態(tài)變?yōu)槿_狀態(tài)。
另一方面，在壓縮機10停止時，對壓縮機10進行控制，使壓縮機10運轉(zhuǎn)與正常運行相反的逆轉(zhuǎn)一定時間后停止。因此，雖然第一閥機構(gòu)11A、11B、11C、第二閥機構(gòu)12、第三閥機構(gòu)13及第四閥機構(gòu)14在正常運轉(zhuǎn)時處于全開狀態(tài)，但是，通過壓縮機10的逆轉(zhuǎn)，制冷劑從壓縮機10向蒸發(fā)器8一側(cè)逆流到一定量以上，第一閥機構(gòu)11A、11B、11C、第二閥機構(gòu)12、第三閥機構(gòu)13及第四閥機構(gòu)14處于全閉狀態(tài)。
結(jié)果，可防止壓縮機10停止后，滯留在冷凝器1及配管內(nèi)的高溫液體制冷劑流入蒸發(fā)器8內(nèi)及第一中間冷卻器6內(nèi)。
另外，上述實施形式的說明只是為了說明本發(fā)明而已，并不構(gòu)成對權(quán)利要求范圍記載的發(fā)明的限定或縮小其范圍的各種解釋。當然，本發(fā)明的各部構(gòu)成也不限于上述實施形式，在權(quán)利要求范圍記載的技術(shù)范圍內(nèi)，可以做出各種變更。
例如，在上述實施形式中，作為多級壓縮機構(gòu)，雖然說明了使用內(nèi)部高壓型兩級壓縮式旋轉(zhuǎn)壓縮機10時的情況，但并不限于此，本發(fā)明也適用于密閉容器12的內(nèi)部與低壓級壓縮元件32的吸入側(cè)制冷劑壓力略同的內(nèi)部低壓型或者密閉容器12的內(nèi)部與低壓級壓縮元件32的排出側(cè)制冷劑壓力略同的內(nèi)部中壓型壓縮機。
此外，雖然說明了具有第一過冷卻部、第二過冷卻部及第三過冷卻部的構(gòu)成，但是權(quán)利要求4所涉及的發(fā)明并不限于此，也適于利用單一的中間冷卻器進行過冷卻的上述以往裝置(圖4)。
進一步，在上述實施形式中，說明了使用R134a作為制冷劑的情況，但并不限于此，使用其他制冷劑，也能獲得同樣的效果。
工業(yè)上的應(yīng)用性根據(jù)上述的本發(fā)明，對低壓級側(cè)壓縮機構(gòu)壓縮后的排出制冷劑進行冷卻，可抑制高壓級側(cè)壓縮機構(gòu)的排出氣體制冷劑溫度使其降低，同時，可擴大制冷裝置起動初期的蒸發(fā)器的焓差，增加制冷效果，提高效率。
此外，通過壓縮機停止后的氣體制冷劑向第一閥機構(gòu)側(cè)的逆流，與第一閥機構(gòu)聯(lián)動的第二閥機構(gòu)及第三閥機構(gòu)處于全閉狀態(tài)，因而可防止液體制冷劑向蒸發(fā)器內(nèi)及中間冷卻器內(nèi)的流入。結(jié)果，可提供能擴大制冷裝置起動初期的蒸發(fā)器的焓差、增大制冷效果的多級壓縮制冷裝置。
權(quán)利要求
1.一種多級壓縮制冷裝置，包括具有低壓級側(cè)壓縮機構(gòu)和高壓級側(cè)壓縮機構(gòu)的壓縮機；冷凝器；第一減壓機構(gòu)；第一中間冷卻器；第二減壓機構(gòu)及蒸發(fā)器，從上述高壓級側(cè)壓縮機構(gòu)經(jīng)過冷凝器排出的制冷劑分流后，一部分制冷劑從第一減壓機構(gòu)流到第一中間冷卻器中，同時，另一部分制冷劑流入第一中間冷卻器，與所述一部分制冷劑進行熱交換之后，從第二減壓機構(gòu)流到蒸發(fā)器中，從蒸發(fā)器排出的制冷劑被吸入低壓級側(cè)壓縮機構(gòu)中，另一方面，從所述第一中間冷卻器排出的所述一部分制冷劑與從所述低壓級側(cè)壓縮機構(gòu)排出的制冷劑一起被吸入高壓級側(cè)壓縮機構(gòu)中，其特征是，在所述蒸發(fā)器與低壓級側(cè)壓縮機構(gòu)之間設(shè)置有第二中間冷卻器，在該第二中間冷卻器中與從所述蒸發(fā)器排出的制冷劑進行熱交換的所述另一部分制冷劑流入所述第一中間冷卻器中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多級壓縮制冷裝置，其特征是，還設(shè)置有使從所述第一中間冷卻器排出的制冷劑流入的第三中間冷卻器，從所述冷凝器排出的制冷劑在所述第三中間冷卻器中與從所述冷凝器排出的制冷劑進行熱交換的同時，從該第三中間冷卻器排出的制冷劑與從低壓級側(cè)壓縮機構(gòu)排出的制冷劑一起被吸入到高壓級側(cè)壓縮機構(gòu)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多級壓縮制冷裝置，其特征是，還設(shè)有讓從所述第二中間冷卻器排出的所述另一部分制冷劑流入對其減壓的第三減壓機構(gòu)，從該第三減壓機構(gòu)流出的所述另一部分制冷劑流入所述第二中間冷卻器中。
4.一種多級壓縮制冷裝置，包括具有低壓級側(cè)壓縮機構(gòu)和高壓級側(cè)壓縮機構(gòu)的壓縮機；冷凝器；第一減壓機構(gòu)；第一中間冷卻器；第二減壓機構(gòu)及蒸發(fā)器，從所述高壓級側(cè)壓縮機構(gòu)經(jīng)過冷凝器排出的制冷劑分流后，一部分制冷劑從第一減壓機構(gòu)流到第一中間冷卻器中，另一部分制冷劑從所述第一中間冷卻器經(jīng)由第二減壓機構(gòu)流入所述蒸發(fā)器中，在所述第一中間冷卻器中，從所述第一減壓機構(gòu)排出的一部分制冷劑與另一部分制冷劑進行熱交換，同時，從所述蒸發(fā)器排出的制冷劑被吸入低壓級側(cè)壓縮機構(gòu)中，另一方面，從所述第一中間冷卻器排出的所述一部分制冷劑與從所述低壓級側(cè)壓縮機構(gòu)排出的制冷劑一起被吸入高壓級側(cè)壓縮機構(gòu)中，其特征是，還包括設(shè)置在所述低壓級側(cè)壓縮機構(gòu)的制冷劑流入側(cè)、并根據(jù)流向所述蒸發(fā)器一側(cè)的給定量的制冷劑逆流而處于全閉狀態(tài)的第一閥機構(gòu)；設(shè)置在所述蒸發(fā)器制冷劑流入側(cè)、并與所述第一閥機構(gòu)的開閉動作聯(lián)動而開閉的第二閥機構(gòu)；設(shè)置在所述冷凝器的制冷劑排出側(cè)、并與所述第一閥機構(gòu)的開閉動作聯(lián)動而開閉的第三閥機構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多級壓縮制冷裝置，其特征是，還包括設(shè)置在所述第一減壓機構(gòu)的制冷劑流入側(cè)、并與所述第一閥機構(gòu)的開閉動作聯(lián)動而開閉的第四閥機構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的多級壓縮制冷裝置，其特征是，所述壓縮機是多級壓縮式旋轉(zhuǎn)壓縮機，其在密閉容器的內(nèi)部配置有電動元件和由與該電動元件連接的驅(qū)動軸驅(qū)動的低壓級壓縮元件和高壓級壓縮元件構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)壓縮元件，形成將所述低壓級壓縮元件的排出側(cè)與所述高壓級壓縮元件的吸入側(cè)通過連通管串聯(lián)連接的多級壓縮機構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4～6中任一項所述的多級壓縮制冷裝置，其特征是，在所述壓縮機停止的場合，讓壓縮機逆轉(zhuǎn)一定時間之后停止。
8.根據(jù)權(quán)利要求4～7中任一項所述的多級壓縮制冷裝置，其特征是，所述第一閥機構(gòu)、第二閥機構(gòu)、第三閥機構(gòu)、第四閥機構(gòu)分別由一體閥構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求4～8中任一項所述的多級壓縮制冷裝置，其特征是，所述第二減壓機構(gòu)由毛細管構(gòu)成，所述第二閥機構(gòu)設(shè)置在所述毛細管的制冷劑流入側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求4～9中任一項所述的多級壓縮制冷裝置，其特征是，還包括對流入所述第一中間冷卻器的所述另一部分制冷劑減壓的第三減壓機構(gòu)；使流入該第三減壓機構(gòu)的所述另一部分制冷劑與從所述蒸發(fā)器排出的制冷劑進行熱交換的第二中間冷卻器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的多級壓縮制冷裝置，其特征是，還包括使所述第一中間冷卻器中的進行熱交換后的所述一部分制冷劑和從所述冷凝器排出的制冷劑進行熱交換的第三中間冷卻器。
全文摘要
一種多級壓縮制冷裝置,包括:具有低壓級側(cè)壓縮機構(gòu)32和高壓級側(cè)壓縮機構(gòu)34;冷凝器1;第一減壓機構(gòu)3;中間冷卻器6;第二減壓機構(gòu)7及蒸發(fā)器8,將從冷凝器1流出的制冷劑分流,讓一部分制冷劑從第一減壓機構(gòu)3流到第一中間冷卻器6中,另一部分制冷劑從第二減壓機構(gòu)7流到蒸發(fā)器8中,使流入該第二減壓機構(gòu)7的制冷劑與第一中間冷卻器6進行熱交換,同時,把從蒸發(fā)器8排出的制冷劑吸入到低壓級側(cè)壓縮機構(gòu)32中,使中間冷卻器6排出的制冷劑與從該低壓級側(cè)壓縮機構(gòu)32排出的制冷劑一起被吸入到高壓級側(cè)壓縮機構(gòu)34中,備有設(shè)置在蒸發(fā)器8與低壓級側(cè)壓縮機構(gòu)32之間有第二中間冷卻器5,與第二中間冷卻器5熱交換的另一部分制冷劑和中間冷卻器6進行熱交換。采用這種結(jié)構(gòu),可抑制高壓級側(cè)壓縮機構(gòu)的排出氣體制冷劑溫度使其降低,同時可擴大制冷裝置起動初期的蒸發(fā)器的焓差,增加制冷效果,提高效率。
文檔編號F25B40/00GK1376251SQ00813328
公開日2002年10月23日 申請日期2000年9月25日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月24日
發(fā)明者只野昌也, 小田淳志, 江原俊行, 山川貴志 申請人:三洋電機株式會社