專利名稱：跨臨界制冷循環(huán)裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓側(cè)成為超臨界的跨臨界制冷循環(huán)裝置的制造方法。
背景技術(shù)：
近年，從地球環(huán)境問題考慮，開發(fā)了例如使用二氧化碳(CO2)作為制冷劑的制冷循環(huán)裝置(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。在使用該二氧化碳作為制冷劑的情況下，由于成為制冷循環(huán)的高壓側(cè)成為超臨界的跨臨界循環(huán)，因此在使用蒸發(fā)器的冷卻作用的冷藏、冷凍或冷氣目的的裝置中，需要用氣體冷卻器更有效地冷卻制冷劑，從而更多地釋放該熱。
另一方面，在這樣的制冷循環(huán)中高壓側(cè)的壓力變得極高，因此作為構(gòu)成循環(huán)的壓縮機(jī)，通常使用二級(jí)壓縮的壓縮機(jī)。進(jìn)而，為了提高該壓縮機(jī)的高級(jí)側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)的壓縮效率，在這種裝置中使用用于冷卻從低級(jí)側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)排出并被高級(jí)側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)吸入前的制冷劑的輔助冷卻器。
專利文獻(xiàn)1日本特開2005-188924該輔助冷卻器通常與氣體冷卻器一體化而構(gòu)成一個(gè)熱交換器。該情況下，熱交換器由多根制冷劑配管和它們所貫通的熱交換用的散熱片構(gòu)成，并由彎曲配管(該彎曲配管與制冷劑配管一體化，即有時(shí)也由配管的彎折構(gòu)成)連接各制冷劑配管的端部，由此構(gòu)成蜿蜒的制冷劑通路。而且，無(wú)論哪個(gè)制冷劑配管作為輔助冷卻器，剩余的制冷劑配管都作為氣體冷卻器使用。
另一方面，在氣體冷卻器或輔助冷卻器中，如上所述，由于需要使制冷劑盡可能冷卻，因此熱交換器越大越好，不過作為實(shí)際的裝置存在空間上的限制，從而制冷劑配管的根數(shù)也受到限制。因而，需要適當(dāng)?shù)卦O(shè)定一個(gè)熱交換器的用于氣體冷卻器和輔助冷卻器的制冷劑配管的根數(shù)比率。即，在氣體冷卻器的制冷劑配管的根數(shù)多時(shí)，輔助冷卻器的制冷劑的冷卻能力不足，相反，若氣體冷卻器的根數(shù)少，則該氣體冷卻器的制冷劑的散熱變少，從而無(wú)法充分地冷卻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是為了解決這樣現(xiàn)有的技術(shù)課題而作出的，提供一種在由氣體冷卻器和輔助冷卻器構(gòu)成一個(gè)熱交換器的跨臨界制冷循環(huán)裝置中，能夠最有效地進(jìn)行它們中的制冷劑的冷卻的制造方法。
本發(fā)明的制造方法，其特征在于，在制造依次連接壓縮機(jī)、氣體冷卻器、減壓裝置及蒸發(fā)器而構(gòu)成，且高壓側(cè)成為超臨界壓力的跨臨界制冷循環(huán)裝置時(shí)，設(shè)置用于冷卻壓縮機(jī)的中間壓力的制冷劑的輔助冷卻器，將氣體冷卻器和輔助冷卻器一體化而構(gòu)成熱交換器，并且將輔助冷卻器的制冷劑配管根數(shù)相對(duì)該熱交換器整體的制冷劑配管根數(shù)的比率設(shè)定為20％以上但在30％以下。
技術(shù)方案二的發(fā)明的跨臨界制冷循環(huán)裝置的制造方法，其特征在于，在上述中將輔助冷卻器的制冷劑配管根數(shù)相對(duì)熱交換器整體的制冷劑配管根數(shù)的比設(shè)定為23％以上但在28％以下。
技術(shù)方案三的發(fā)明的跨臨界制冷循環(huán)裝置的制造方法，其特征在于，在上述各發(fā)明中壓縮機(jī)具備低級(jí)側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)和高級(jí)側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)，從低級(jí)側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)排出的制冷劑流入輔助冷卻器，由該輔助冷卻器冷卻的制冷劑被高級(jí)側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)吸入，并且從該高級(jí)側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)排出的制冷劑流入氣體冷卻器。
技術(shù)方案四的發(fā)明的跨臨界制冷循環(huán)裝置的制造方法，其特征在于，在上述各發(fā)明中作為制冷劑使用二氧化碳。
在將輔助冷卻器和氣體冷卻器一體化而構(gòu)成熱交換器，例如制冷劑配管的總根數(shù)是60根，將其中的7根～20根作為輔助冷卻器使用，將剩余的作為氣體冷卻器使用的情況下，測(cè)量輔助冷卻器出口溫度，并作為圖表而描繪成圖6。制冷劑使用二氧化碳，壓縮機(jī)采用具有低級(jí)側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)和高級(jí)側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)的二級(jí)壓縮式旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)。
如該圖明確可知，直至輔助冷卻器的制冷劑配管的根數(shù)是14根(輔助冷卻器的根數(shù)相對(duì)全部根數(shù)的比率是23.3％)附近，溫度下降急劇，不過以后溫度下降變得緩慢。即，可以知道，在輔助冷卻器的制冷劑配管的根數(shù)相對(duì)熱交換器的全部制冷劑配管的根數(shù)的比率是20％以上但在30％以下的范圍，優(yōu)選是23％以上但在28％以下時(shí)，能夠以更少的輔助冷卻器的制冷劑配管根數(shù)，即能夠使氣體冷卻器的制冷劑配管根數(shù)更多的同時(shí)，盡可能降低輔助冷卻器出口溫度。
在本發(fā)明中，由于在制造依次連接壓縮機(jī)、氣體冷卻器、減壓裝置及蒸發(fā)器而構(gòu)成，且高壓側(cè)成為超臨界壓力的跨臨界制冷循環(huán)裝置時(shí)，設(shè)置用于冷卻壓縮機(jī)的中間壓力的制冷劑的輔助冷卻器，將氣體冷卻器和輔助冷卻器一體化而構(gòu)成熱交換器，并且將輔助冷卻器的制冷劑配管根數(shù)相對(duì)該熱交換器整體的制冷劑配管根數(shù)的比率設(shè)定為20％以上但在30％以下，其在技術(shù)方案二中設(shè)定為23％以上但在28以下，因此能夠盡可能多地確保氣體冷卻器的制冷劑配管根數(shù)，維持在氣體冷卻器中的制冷劑的冷卻能力，同時(shí)也能夠盡可能確保在輔助冷卻器中的制冷劑的冷卻能力，從而實(shí)現(xiàn)有效的循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)。


圖1是作為適用本發(fā)明的實(shí)施例的低溫陳列柜的立體圖；圖2是作為跨臨界制冷循環(huán)裝置的實(shí)施例的圖1的低溫陳列柜的冷卻組件的立體圖；圖3是提升圖2的冷卻組件的升降機(jī)構(gòu)的立體圖；圖4是圖2的冷卻組件的制冷劑回路圖；圖5是一體化構(gòu)成了輔助冷卻器和氣體冷卻器的熱交換器的側(cè)視圖；圖6是使圖5的熱交換器的輔助冷卻器的制冷劑配管根數(shù)變化時(shí)的輔助冷卻器出口溫度圖表化而得到的圖；圖7是圖5的熱交換器的其他實(shí)施例的側(cè)視圖；圖8是圖5的熱交換器的又一實(shí)施例的側(cè)視圖。
圖中1-低溫陳列柜；2-冷卻組件；7-熱交換器；14-壓縮機(jī)；17-蒸發(fā)器；18-輔助冷卻器；19-氣體冷卻器；22-毛細(xì)管(減壓裝置)；23-制冷劑配管。
具體實(shí)施例方式
以下，基于附圖詳述本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1是作為適用本發(fā)明的實(shí)施例的低溫陳列柜1的立體圖，圖2是作為跨臨界制冷循環(huán)裝置的實(shí)施例的圖1的低溫陳列柜1的冷卻組件2的立體圖，圖3是提升冷卻組件2的升降機(jī)構(gòu)3的立體圖，圖4是冷卻組件2的制冷劑回路圖，圖5是一體化構(gòu)成了輔助冷卻器18和氣體冷卻器19的熱交換器7的側(cè)視圖。
實(shí)施例的低溫陳列柜1由在前面開口的絕熱箱體8形成主體，在該絕熱箱體8內(nèi)構(gòu)成有陳列室9，其前面由透明門11開閉自如地閉塞。在絕熱箱體8的下側(cè)構(gòu)成有機(jī)械室12，在該機(jī)械室12中收納有圖2的冷卻組件2。
冷卻組件2在基座13上安置有壓縮機(jī)14、熱交換器7、絕熱性的冷卻箱16而一體化，在冷卻箱16內(nèi)安裝有后述的蒸發(fā)器17和未圖示的送風(fēng)機(jī)。在絕熱箱體8的底壁形成有未圖示的連通孔，由該圖3所示的升降機(jī)構(gòu)3提升該冷卻組件2，將冷卻箱16壓緊于絕熱箱體8的底壁下面，由連通孔使內(nèi)部與陳列室9內(nèi)連通。而且，由送風(fēng)機(jī)使與蒸發(fā)器17進(jìn)行了熱交換的冷氣在陳列室9內(nèi)循環(huán)，冷卻到規(guī)定的溫度(冷藏)。
接著，在圖4中，在冷卻組件2的制冷劑回路內(nèi)作為制冷劑密封規(guī)定量的二氧化碳(CO2)。壓縮機(jī)14是在密閉容器內(nèi)收納有低級(jí)側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)(第一級(jí)旋轉(zhuǎn)壓縮單元)和高級(jí)側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)(第二級(jí)旋轉(zhuǎn)壓縮單元)及驅(qū)動(dòng)它們的驅(qū)動(dòng)單元的二級(jí)(多級(jí))壓縮式旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)，在該壓縮機(jī)14的中間排出口14A處連接有輔助冷卻器18的入口，該輔助冷卻器18的出口與壓縮機(jī)14的中間吸入口14B連接。
由低級(jí)側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)壓縮的中間壓力的制冷劑從中間排出口14A進(jìn)入輔助冷卻器18，在此被冷卻后，從中間吸入口14B返回到壓縮機(jī)14中，然后被高級(jí)側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)吸入。由該高級(jí)側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)壓縮到超臨界壓力(高壓)的制冷劑從最終排出口14C排出并進(jìn)入氣體冷卻器19。制冷劑由該氣體冷卻器19冷卻，不過制冷劑在超臨界壓力下保持氣體狀態(tài)。由該氣體冷卻器19冷卻的制冷劑進(jìn)入內(nèi)部熱交換器21，通過了該內(nèi)部熱交換器21后(直至此處始終處于超臨界壓力)，由作為減壓裝置的毛細(xì)管22減壓，在該過程中成為液/氣混合狀態(tài)，進(jìn)入蒸發(fā)器17中，液狀態(tài)的制冷劑蒸發(fā)。在此時(shí)的吸熱作用下陳列室9內(nèi)被冷卻。
重復(fù)以下的循環(huán)，即從蒸發(fā)器17流出的制冷劑再次進(jìn)入內(nèi)部熱交換器21中，在此與來(lái)自氣體冷卻器19的制冷劑進(jìn)行熱交換而冷卻之后，未蒸發(fā)的制冷劑氣化，從壓縮機(jī)14的吸入口14D(低壓)被吸入到低級(jí)側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)。
該情況下，輔助冷卻器18和氣體冷卻器19一體化而構(gòu)成熱交換器7。圖5表示這樣的熱交換器7的側(cè)視圖。熱交換器7在實(shí)施例中由左右橫跨的60根制冷劑配管23、它們所貫通的熱交換散熱片和左右的管板24構(gòu)成。熱交換散熱片隱藏于管板24中在圖5中看不到。另外，在圖5中看到的配管26部分是將直管狀的制冷劑配管的端部連接的彎曲配管，由該彎曲配管26連通各制冷劑配管23，從而構(gòu)成了蜿蜒狀的制冷劑通路。
另外，在圖5中，熱交換器7是所謂葉片管型的熱交換器，圖中18A是輔助冷卻器18的入口配管，配置于熱交換器7的空氣流出側(cè)(圖5中朝向左側(cè))的上部。18B是輔助冷卻器18的出口配管，配置于熱交換器7的空氣流出側(cè)的下部。另外，19A是氣體冷卻器19的入口配管，配置于熱交換器7的空氣流入側(cè)(圖5中朝向右側(cè))和流出側(cè)中間的上部。進(jìn)而，19B是氣體冷卻器19的出口配管，配置于熱交換器7的空氣流入側(cè)的下部。即，作為整體，氣體冷卻器19位于熱交換器7的空氣流入側(cè)，溫度變得更高的輔助冷卻器18位于熱交換器7的空氣流出側(cè)。
尤其，在圖5的情況下，在輔助冷卻器18中溫度變得最高的入口側(cè)，制冷劑配管沿上下方向并排地配置(彎曲配管26上下配置)，在其下游側(cè)鋸齒狀配置(彎曲配管26傾斜配置)。這是為了使溫度更高的入口側(cè)的制冷劑配管稀疏從而使熱交換效率良好。
接著，測(cè)量了使輔助冷卻器18的制冷劑配管的根數(shù)變化時(shí)的輔助冷卻器18的出口溫度，得到的結(jié)果作為圖表示于圖6中。輔助冷卻器18和氣體冷卻器19的制冷劑配管的合計(jì)根數(shù)是60根，數(shù)據(jù)分別描繪了輔助冷卻器18是7根剩余的53根是氣體冷卻器19的情況、輔助冷卻器18是9根剩余的51根是氣體冷卻器19的情況、輔助冷卻器18是10根剩余的50根是氣體冷卻器19的情況、輔助冷卻器18是11根剩余的49根是氣體冷卻器19的情況、輔助冷卻器18是13根剩余的47根是氣體冷卻器19的情況、輔助冷卻器18是14根剩余的46根是氣體冷卻器19的情況、輔助冷卻器18是17根剩余的43根是氣體冷卻器19的情況、輔助冷卻器18是19根剩余的41根是氣體冷卻器19的情況、輔助冷卻器18是20根剩余的40根是氣體冷卻器19的情況的出口溫度。
即，輔助冷卻器18的制冷劑配管23的根數(shù)越增大，出口溫度越降低，不過圖6明確所示，相比于第14根之前，即使根數(shù)再增加，溫度降低的比率也變得非常緩慢。即，可以知道，即使再增加輔助冷卻器18的制冷劑配管23，出口溫度也保持幾乎不變化的狀態(tài)。
因此，在本發(fā)明中，將輔助冷卻器18的制冷劑配管23的根數(shù)相對(duì)包括氣體冷卻器19的熱交換器7整體的制冷劑配管23的根數(shù)的比率(輔助冷卻器的制冷劑配管根數(shù)/制冷劑配管的總根數(shù)(60根)×100)設(shè)定為以該第14根為中心的前后的20％以上但在30％以下，更理想設(shè)定為接近該第14根的范圍的23％以上但在28％以下，在實(shí)施例中設(shè)定為第14根自身即23.3％，由此制造了熱交換器7。
由此，使輔助冷卻器18的制冷劑的冷卻能力達(dá)到最大限，并且盡可能削減輔助冷卻器18的制冷劑配管23的根數(shù)，由此能夠最大限確保氣體冷卻器19的根數(shù)，并能夠盡量維持氣體冷卻器19的冷卻能力。尤其，由于熱交換器7的高度尺寸受到提升時(shí)進(jìn)入到基座13和絕熱箱體8的底壁間的大小的限制，因此能夠解決這樣的限制，并且使輔助冷卻器18和氣體冷卻器19的制冷劑冷卻能力發(fā)揮到最大限，實(shí)現(xiàn)冷卻組件2的運(yùn)轉(zhuǎn)效率和能力改善。
還有，在圖5的例中，使輔助冷卻器18的入口側(cè)的制冷劑配管23的配置稀疏，不過也可以根據(jù)熱交換器7的尺寸如圖7所示使入口側(cè)一部分密集，也可以如圖8所示使入口側(cè)的后半部分密集。不過，從能力上來(lái)說(shuō)圖5的例是最適合的。
權(quán)利要求
1.一種跨臨界制冷循環(huán)裝置的制造方法，其特征在于，在依次連接壓縮機(jī)、氣體冷卻器、減壓裝置及蒸發(fā)器而構(gòu)成，且高壓側(cè)成為超臨界壓力的跨臨界制冷循環(huán)裝置中，設(shè)有用于冷卻所述壓縮機(jī)的中間壓力的制冷劑的輔助冷卻器，將所述氣體冷卻器和輔助冷卻器一體化而構(gòu)成熱交換器，并且將所述輔助冷卻器的制冷劑配管根數(shù)相對(duì)該熱交換器整體的制冷劑配管根數(shù)的比率設(shè)定為20％以上但在30％以下。
2.如權(quán)利要求1所述的跨臨界制冷循環(huán)裝置的制造方法，其特征在于，將所述輔助冷卻器的制冷劑配管根數(shù)相對(duì)所述熱交換器整體的制冷劑配管根數(shù)的比設(shè)定為23％以上但在28％以下。
3.如權(quán)利要求1或2所述的跨臨界制冷循環(huán)裝置的制造方法，其特征在于，所述壓縮機(jī)具備低級(jí)側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)和高級(jí)側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)，從所述低級(jí)側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)排出的制冷劑流入所述輔助冷卻器，由該輔助冷卻器冷卻的制冷劑被所述高級(jí)側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)吸入，并且從該高級(jí)側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)排出的制冷劑流入所述氣體冷卻器。
4.如權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的跨臨界制冷循環(huán)裝置的制造方法，其特征在于，作為制冷劑使用二氧化碳。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在由氣體冷卻器和輔助冷卻器構(gòu)成一個(gè)熱交換器的跨臨界制冷循環(huán)裝置中，能夠最有效地進(jìn)行它們中的制冷劑的冷卻的制造方法。在制造依次連接壓縮機(jī)(14)、氣體冷卻器(19)、毛細(xì)管(22)及蒸發(fā)器(17)而構(gòu)成，且高壓側(cè)成為超臨界壓力的跨臨界制冷循環(huán)裝置時(shí)，設(shè)置用于冷卻壓縮機(jī)(14)的中間壓力的制冷劑的輔助冷卻器(18)，將氣體冷卻器(19)和輔助冷卻器(18)一體化而構(gòu)成熱交換器(7)，并且將輔助冷卻器(18)的制冷劑配管根數(shù)相對(duì)該熱交換器(7)整體的制冷劑配管根數(shù)的比率設(shè)定為20％以上但在30％以下。
文檔編號(hào)F25B9/00GK101046335SQ200610146439
公開日2007年10月3日 申請(qǐng)日期2006年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月28日
發(fā)明者針生聰, 佐藤淳, 玉山弘司 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社