專利名稱：致冷劑循環(huán)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種致冷劑循環(huán)裝置，更具體地，涉及一種二氧化碳用作 致冷劑的致冷劑循環(huán)裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的致冷劑循環(huán)裝置包括構(gòu)成為使得壓縮機、氣體冷卻器、減壓裝 置(例如，膨脹閥)以及蒸發(fā)器以封閉環(huán)彼此順序管連接的致冷劑循環(huán)。氟利昂(Freon) (Rll、 R12、 R134a等)已經(jīng)普遍用作致冷劑循環(huán)裝 置的致冷劑。然而，因為氟利昂排出到大氣中造成全球變暖、臭氧層破裂 等問題，所以已經(jīng)研究關(guān)于利用對環(huán)境具有很少影響的自然致冷劑(例如， 氧氣(02)、 二氧化碳(C02)、碳氫化合物(HC)、氨(NH3)或水(H20))作為致冷劑。在以上的自然致冷劑中，因為氧氣和水具有較低的壓力，所以很難用 這些化合物作為致冷劑。因為氨和碳氫化合物可燃燒，所以這些材料很難 控制。因此，已經(jīng)研制出利用其中將二氧化碳(C02)用作致冷劑且高壓 側(cè)設(shè)定為超臨界壓力的跨臨界循環(huán)的裝置?？缗R界循環(huán)裝置構(gòu)成為使得收集器(accumulator)安裝到蒸發(fā)器的出 口和壓縮機的吸入口之間的低壓側(cè)，以防止液體致冷劑流入壓縮機，而液 體致冷劑積聚在收集器中，使得只有氣體致冷劑被吸入到壓縮機中。然而，傳統(tǒng)的致冷劑循環(huán)裝置具有的問題是使得由于收集器的安裝造 成致冷劑的裝填量增加且致冷劑循環(huán)裝置無法制造得緊湊。為了解決以上問題，韓國專利公開出版物第2006-0041722號公開了一 種能夠防止由于液體壓縮損壞壓縮機的致冷劑循環(huán)裝置，而不用安裝收集 器。以上公開的致冷劑循環(huán)裝置為跨臨界循環(huán)裝置，其中壓縮機、氣體冷卻器、減壓裝置以及蒸發(fā)器彼此以封閉環(huán)連接，二氧化碳用作致冷劑，而 高壓側(cè)設(shè)定為超臨界壓力。所公開的致冷劑循環(huán)裝置包括使從氣體冷卻器 排出的致冷劑與從蒸發(fā)器排出的致冷劑進行熱交換的內(nèi)部熱交換器。內(nèi)部 熱交換器包括使從氣體冷卻器排出的致冷劑流動通過的高壓側(cè)通道、以及 使從蒸發(fā)器排出的致冷劑流動通過的低壓側(cè)通道。高壓側(cè)通道和低壓側(cè)通 道布置為彼此進行熱交換。高壓側(cè)通道中的致冷劑從下向上流動，而低壓 側(cè)通道中的致冷劑從上向下流動。通過使高壓側(cè)通道中的致冷劑從下向上流動、而低壓側(cè)通道中的致冷 劑從上向下流動，使剩余的致冷劑積聚在高壓側(cè)通道中，并減少流入到低 壓側(cè)通道中的剩余致冷劑的量。因此，以上公開的致冷劑循環(huán)裝置顯示了 可防止液體致冷劑流入到壓縮機中一定程度的效果。然而，如果因為蒸發(fā) 器周圍的溫度低，大量的剩余液體致冷劑包含在流過蒸發(fā)器的致冷劑中， 則通過該結(jié)構(gòu)不能完全防止液體致冷劑流到壓縮機中，使得來自蒸發(fā)器的 致冷劑在低壓側(cè)通道中從上向下流動。另外，因為高壓側(cè)通道中的致冷劑從下向上流動，所以流到膨脹閥的液體致冷劑蒸發(fā)并產(chǎn)生閃蒸氣體(flash gas)，所述閃蒸氣體將造成膨脹閥的性能變差。此外，因為內(nèi)部熱交換器的第一致冷劑管和第二致冷劑管彼此分隔 開，因此當(dāng)致冷劑流過內(nèi)部熱交換器時，或者當(dāng)傳送由壓縮機的操作造成 的振動時，內(nèi)部熱交換器的第一致冷劑管振動而與第二致冷劑管接觸，從 而產(chǎn)生噪聲。如果第一和第二致冷劑管由于連續(xù)接觸而磨損，則致冷劑循 環(huán)裝置的操作可靠性變差。再進一步，當(dāng)蒸發(fā)器的出口處的致冷劑的溫度升高時，為了實現(xiàn)充分 的熱交換效果，應(yīng)該增加內(nèi)部熱交換器的熱交換面積。為了實現(xiàn)這種需求， 應(yīng)該增加套管式內(nèi)部熱交換器的長度，從而導(dǎo)致內(nèi)部熱交換器的成本增 加。由于不充分的熱交換，在改進致冷循環(huán)的性能上還具有限制。發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的一個方面是提供一種可以防止液體致冷劑流入壓縮機 且可以緊湊地制造的致冷劑循環(huán)裝置。本發(fā)明的另一個方面是提供一種利用二氧化碳作為致冷劑的致冷劑 循環(huán)裝置，所述致冷劑循環(huán)裝置可以降低噪聲并提高可靠性。本發(fā)明的再一個方面是提供一種可以提高熱交換效率的致冷劑循環(huán) 裝置。本發(fā)明的其它方面和/或優(yōu)點將部分通過以下說明闡述，將通過該說明 部分地清楚呈現(xiàn)，或者可以通過本發(fā)明的實施獲悉。本發(fā)明的前述和/或其它方面通過提供一種致冷劑循環(huán)裝置實現(xiàn)，所述致冷劑循環(huán)裝置包括壓縮機；氣體冷卻器；減壓裝置；蒸發(fā)器，壓縮 機、氣體冷卻器、減壓裝置和蒸發(fā)器流體連通以形成封閉環(huán)；以及熱交換 器，所述熱交換器使從氣體冷卻器排出的致冷劑與從蒸發(fā)器排出的致冷劑 進行熱交換。熱交換器包括連接到氣體冷卻器的出口并容納從氣體冷卻器 排出的致冷劑的第一通道、以及連接到蒸發(fā)器的出口并容納從蒸發(fā)器排出 的致冷劑的第二通道。第一通道中的致冷劑向下流動，而第二通道中的致 冷劑向上流動。蒸發(fā)器的出口可以設(shè)置在比第二通道的入口高的位置處。蒸發(fā)器的出口可以通過向下傾斜的致冷劑管連接到第二通道的入口。熱交換器可以形成為包括第一致冷劑管和環(huán)繞第一致冷劑管的第二 致冷劑管的套管類型。第一通道可以形成于第一致冷劑管中，第二通道可以形成于第一致冷 劑管和第二致冷劑管之間。熱交換器可以形成有在其之間具有預(yù)定間隔的彎曲部分，彎曲部分可 以形成有在第一致冷劑管和第二致冷劑管之間的接觸部分。熱交換器可以具有基本呈矩形的螺旋形狀，接觸部分可以形成于熱交 換器的邊緣部分處以防止第一致冷劑管和第二致冷劑管相對運動。致冷劑循環(huán)裝置可以使用二氧化碳作為致冷劑。致冷劑循環(huán)裝置可以進一步包括設(shè)置在第二通道中以改變致冷劑的 流量的節(jié)流孔。節(jié)流孔可以設(shè)置在第二通道的入口中。本發(fā)明的前述和/或其它方面通過提供一種致冷劑循環(huán)裝置實現(xiàn)，所 述致冷劑循環(huán)裝置包括壓縮機；氣體冷卻器；減壓裝置；蒸發(fā)器，壓縮機、氣體冷卻器、減壓裝置和蒸發(fā)器流體連通以形成封閉環(huán)；以及熱交換 器，所述熱交換器使從氣體冷卻器排出的致冷劑與從蒸發(fā)器排出的致冷劑 進行熱交換。熱交換器包括連接到氣體冷卻器的出口并容納從氣體冷卻器 排出的致冷劑的第一通道、以及連接到蒸發(fā)器的出口并容納從蒸發(fā)器排出 的致冷劑的第二通道。第一通道具有出口以及設(shè)置在比第一通道的出口高 的位置處的入口 ，而第二通道具有出口以及設(shè)置在比第二通道的出口低的 位置處的入口。第一通道的入口可以定位在與第二通道的出口基本相同的高度處，而 第一通道的出口可以定位在與第二通道的入口基本相同的高度處。第一通道中的致冷劑可以向上流動，而第二通道的致冷劑可以向下流動。蒸發(fā)器的出口可以設(shè)置在比第二通道的入口高的位置處。 熱交換器可以形成為包括第一致冷劑管和環(huán)繞第一致冷劑管的第二致冷劑管的套管類型。第一通道可以形成于第一致冷劑管中，而第二通道可以形成于第一致冷劑管和第二致冷劑管之間。致冷劑循環(huán)裝置可以進一步包括降低流過第二通道的致冷劑的壓力的節(jié)流孔。熱交換器可以形成有在第一致冷劑管和第二致冷劑管之間的至少一 個接觸部分，以防止第一致冷劑管和第二致冷劑管相對運動。本發(fā)明的前述和/或其它方面可以通過提供一種致冷劑循環(huán)裝置實現(xiàn)，所述致冷劑循環(huán)裝置包括壓縮機；氣體冷卻器；減壓裝置；蒸發(fā)器， 壓縮機、氣體冷卻器、減壓裝置和蒸發(fā)器流體連通以形成封閉環(huán)；以及熱 交換器，所述熱交換器使從氣體冷卻器排出的致冷劑與從蒸發(fā)器排出的致 冷劑進行熱交換。熱交換器為套管式熱交換器，所述套管式熱交換器包括 第一致冷劑管、環(huán)繞第一致冷劑管的第二致冷劑管、以及在第一致冷劑管 和第二致冷劑管之間的至少一個接觸部分。從氣體冷卻器排出的致冷劑在 第一致冷劑管中向下流動，從蒸發(fā)器排出的致冷劑在第二致冷劑管中向上 流動。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面提供一種致冷劑循環(huán)裝置，所述致冷劑循環(huán) 裝置包括壓縮機；氣體冷卻器；減壓裝置；蒸發(fā)器，壓縮機、氣體冷卻器、減壓裝置和蒸發(fā)器流體連通以形成封閉環(huán)；以及熱交換器，所述熱交 換器使從氣體冷卻器排出的致冷劑與從蒸發(fā)器排出的致冷劑進行熱交換。 熱交換器為套管式熱交換器，所述套管式熱交換器包括第一致冷劑管、環(huán) 繞第一致冷劑管的第二致冷劑管以及節(jié)流孔，所述節(jié)流孔由第一致冷劑管 和第二致冷劑管限定以降低在第一致冷劑管和第二致冷劑管之間流動的 致冷劑的壓力。


結(jié)合附圖對實施例進行的以下說明將使本發(fā)明的示例實施例的這些 和/或其它方面和優(yōu)點變得清晰且更容易理解，其中圖l是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的致冷劑循環(huán)裝置的致冷劑回路圖；圖2是說明根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的致冷劑循環(huán)裝置中所包括的熱 交換器的透視圖；圖3是圖2所示的熱交換器的示意性剖視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的致冷劑循環(huán)裝置的致冷劑循環(huán)的 p-跳圖5是說明根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的致冷劑循環(huán)裝置中的熱交換器 和蒸發(fā)器的連接結(jié)構(gòu)的示意性透視圖；圖6是說明根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的致冷劑循環(huán)裝置中的熱交換器 和蒸發(fā)器的連接結(jié)構(gòu)的示意性透視圖；圖7是圖6所示的熱交換器的示意性剖視圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的修改實施例的熱交換器的一部分的示意性剖視圖；圖9是說明根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的致冷劑循環(huán)裝置中所包括的熱交換器的透視圖；圖10是圖9中的部分"A"的剖視圖；以及圖11是根據(jù)本發(fā)明的第四實施例中的致冷劑循環(huán)裝置的致冷劑循環(huán) 的p-h圖。
具體實施方式
下面將詳細參考本發(fā)明的示例實施例，本發(fā)明的實例在附圖中說明， 其中在全文中相同的參考符號表示相同的元件。以下說明的實施例通過參 照圖式用以說本發(fā)明。圖l是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的致冷劑循環(huán)裝置的致冷劑回路圖。 根據(jù)本發(fā)明的該實施例的致冷劑循環(huán)裝置用在空調(diào)、電冰箱、陳列柜(display case)或類似設(shè)備中。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的致冷劑循環(huán)裝置l構(gòu)成為使得 壓縮機ll、氣體冷卻器12、膨脹閥13 (減壓裝置)以及蒸發(fā)器14彼此連接成封閉環(huán)。壓縮機11設(shè)置在氣體冷卻器12和蒸發(fā)器14之間。壓縮機11將低溫且低 壓的氣體致冷劑壓縮成高溫且高壓的氣體致冷劑。可以使用各種類型的壓 縮機，例如，封閉往復(fù)式壓縮機、旋轉(zhuǎn)式壓縮機、渦旋式壓縮機或類似壓 縮機。氣體冷卻器12的入口與從壓縮機11延伸的致冷劑排出管2連接。與氣 體冷卻器12的出口連接的管子3連接到第一通道30的入口31，其中所述第 一通道形成用于熱交換器20中的高壓致冷劑的通道。熱交換器20使從氣體冷卻器12排出的高壓致冷劑和從蒸發(fā)器14排出 的低壓致冷劑進行熱交換。與熱交換器20的第一通道30的出口32連接的管 子4通過膨脹閥13連接到蒸發(fā)器14。與蒸發(fā)器14的出口連接的管子5連接到 第二通道40的入口41，其中所述第二通道形成用于熱交換器20中的低壓致 冷劑的通道。在流過熱交換器20的第二通道40時被加熱的致冷劑通過致冷劑吸入 管6被吸入壓縮機11，并且循環(huán)通過上述的致冷劑循環(huán)裝置的致冷劑回路。圖2是說明根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的致冷劑循環(huán)裝置中所包括的熱 交換器的透視圖，圖3是圖2所示的熱交換器的示意剖視圖。如圖2和圖3所示，熱交換器20形成為包括第一致冷劑管21和第二致冷 劑管22的套管類型。第一致冷劑管21內(nèi)限定第一通道30，從氣體冷卻器12 排出的高壓致冷劑流過所述第一通道。第一致冷劑管21和第二致冷劑管22 之間限定第二通道40，從蒸發(fā)器14排出的低壓致冷劑流過所述第二通道。 換句話說，第一通道30和第二通道40布置為使得來自氣體冷卻器12的致冷劑與來自蒸發(fā)器14的致冷劑可以彼此進行熱交換。套管式熱交換器20可以具有螺旋結(jié)構(gòu)以增加熱交換面積。為了使第一通道30中的致冷劑從上到下流動，第一通道30的入口31 形成于熱交換器20的上部，而第一通道30的出口32形成于熱交換器20的下 部。即，從氣體冷卻器12排出的高壓致冷劑通過上部入口31流入第一通道 30并通過下部出口32流出熱交換器20。為了使第二通道40中的致冷劑從下到上流動，第二通道40的入口41 形成于熱交換器20的下部，而第二通道40的出口42形成于熱交換器20的上 部。即，從蒸發(fā)器14排出的低壓致冷劑通過下部入口41流入第二通道40 并通過上部出口42流出熱交換器20。因此，由于流過第一通道30的致冷劑和流過第二通道40的致冷劑在相 反的方向上流動，所以提高了熱交換器20的熱交換效率。由于根據(jù)第一實施例的致冷劑循環(huán)裝置1的熱交換器20構(gòu)成為使得第 一通道30中的致冷劑向下流動，而第二通道40中的致冷劑向上流動，所以 當(dāng)剩余的液體致冷劑從蒸發(fā)器14排出時，熱交換器20的第二通道40暫時將 液體致冷劑儲存在該熱交換器的下部中，類似于收集器。因此，可以防止 液體致冷劑流入壓縮機ll，而不用安裝額外的收集器，并且可以實現(xiàn)更穩(wěn) 定的致冷劑循環(huán)裝置l。另外，由于流過第二通道40的低溫致冷劑與流過 第一通道30的高溫致冷劑進行熱交換，所以即使在液體致冷劑從蒸發(fā)器14 排出時也可以將液體致冷劑完全相轉(zhuǎn)變成氣體致冷劑，并且將氣體致冷劑 吸入到壓縮機ll中。因為第一通道30中的致冷劑向下流動，所以在超臨界狀態(tài)下可以通過 室外空氣的溫度條件產(chǎn)生的液體致冷劑聚集在第一通道30的下游側(cè)，艮卩， 在膨脹閥13中。因此，向下延伸的第一通道30用作儲存槽(reservoirtank)。 結(jié)果，可以防止閃蒸氣體的產(chǎn)生。此外，由于第一通道30中的致冷劑通過 與第二通道40中的致冷劑進行熱交換而被冷卻，所以可以進一步防止閃蒸 氣體的產(chǎn)生，并因此可以防止膨脹閥13的性能變差。結(jié)果，可以穩(wěn)定地操 作致冷劑循環(huán)裝置。在根據(jù)本發(fā)明的致冷劑循環(huán)裝置中，為具有環(huán)境友好 (environment-friendly)、不可燃燒以及無毒特性的自然致冷劑的二氧化碳(C02)用作致冷劑，且高壓側(cè)設(shè)定為超臨界壓力。進入到第一通道30中的致冷劑在第一通道30中從上向下流動。此時， 在第一通道30中流動的致冷劑通過將熱量傳遞到在第二通道40中流動的 致冷劑而被冷卻。在熱交換器20中冷卻并從下部出口32排出的高壓致冷劑流到膨脹閥 13。致冷劑通過膨脹閥13中的壓降轉(zhuǎn)換成氣/液兩相致冷劑并被引入蒸發(fā) 器14。致冷劑在流過蒸發(fā)器14時蒸發(fā)并從空氣吸收熱量，從而進行冷卻作用。在以上過程中，由于從氣體冷卻器12流進膨脹閥13的致冷劑的溫度可 以通過熱交換器20降低，所以增加了蒸發(fā)器14中的熵差，并因此可以提高 蒸發(fā)器14的冷卻能力。從蒸發(fā)器排出的致冷劑被引入熱交換器20的第一致冷劑管21和第二 致冷劑管22之間所形成的第二通道40的入口41中，并且在第一致冷劑管21 和第二致冷劑管22之間的第二通道40中從下向上流動。當(dāng)致冷劑在蒸發(fā)器14中蒸發(fā)后，從蒸發(fā)器14排出的低溫致冷劑不完全 為氣相，而是氣-液混合相。如果氣-液混合致冷劑在熱交換器20的第二通 道40中流動并與在第一通道30中流動的致冷劑進行熱交換，則氣-液混合 致冷劑加熱為使得獲得致冷劑的過熱。因此，氣-液混合致冷劑轉(zhuǎn)變?yōu)橥?全的氣體致冷劑。氣體致冷劑從熱交換器20排出，并且通過致冷劑吸入管 6流到壓縮機11的吸入口。因此，本發(fā)明的實施例可以防止液體致冷劑吸入到壓縮機，而不用安 裝額外的收集器，并且可以防止壓縮機破裂。如上所述，通過安裝包括第一通道30和第二通道40的熱交換器20，其 中第一通道30允許致冷劑從氣體冷卻器12流入，第二通道40布置成可與第 一通道30進行熱交換并允許致冷劑從蒸發(fā)器14流入，降低了從氣體冷卻器 12流入膨脹閥13的致冷劑的溫度，并增加了蒸發(fā)器14中的熵差，從而提高 了冷卻能力。即使在氣體冷卻器12中沒有充分地獲得致冷劑的熱輻射，通 過熱交換器20也可以防止由于產(chǎn)生閃蒸氣體造成膨脹裝置的性能變差。此外，由于從蒸發(fā)器14排出的致冷劑在流過熱交換器20時轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆?的氣體致冷劑，且液體致冷劑暫時儲存在第二通道40的入口的下部中，所以不需要安裝暫時儲存液體致冷劑的收集器。因此，致冷劑循環(huán)裝置可以 被制造得緊湊，并且可以節(jié)約制造成本。再進一步，由于可以將從第一通道30排出的剩余致冷劑積聚在膨脹閥 13中，所以可以防止產(chǎn)生閃蒸氣體。如上所述構(gòu)造的根據(jù)本發(fā)明實施例的致冷劑循環(huán)裝置具有提高的可 靠性和冷卻能力。雖然此實施例已經(jīng)顯示了第一通道形成于第一致冷劑管中，而第二通 道形成于第一致冷劑管和第二致冷劑管之間，但也可以修改為使得第二通 道形成于第一致冷劑管中，而第一通道形成于第一致冷劑管和第二致冷劑 管之間。熱交換器20形成為包括第一致冷劑管21和第二致冷劑管22的套管結(jié) 構(gòu)，然而，熱交換器20不局限于此。熱交換器20可以形成為其內(nèi)具有兩個 通道的堆疊鋼板結(jié)構(gòu)。此外，在這種情況下，限定作為第一通道的一個通道和限定作為第二 通道的另一通道應(yīng)該布置成彼此可進行熱交換。此外，應(yīng)該構(gòu)成為使得第 一通道中的致冷劑從上向下流動，而第二通道中的致冷劑從下向上流動。該實施例中的減壓裝置被構(gòu)成作為膨脹閥13，然而不局限于此。減壓 裝置可以被構(gòu)成作為電氣式或機械式膨脹閥。接下來，將說明如上所述構(gòu)造的根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的致冷劑循 環(huán)裝置l的操作。圖4是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的致冷劑循環(huán)裝置的致冷劑循環(huán)的 p-h圖。在圖4中，垂直軸表示壓力，水平軸表示焓。如果壓縮機ll被驅(qū)動，則低壓氣體致冷劑被吸入壓縮機ll并被壓縮成 高溫且高壓的氣體致冷劑。此時，致冷劑被壓縮到圖4中的點"b"所示的超 臨界壓力。高溫且高壓的氣體致冷劑從壓縮機ll排出。高溫且高壓的致冷劑被引入氣體冷卻器12并輻射熱量。致冷劑轉(zhuǎn)換成 圖4中的點"c"所示的狀態(tài)，并流入熱交換器20的第一通道30的入口31。引 入熱交換器20的高溫且高壓的致冷劑通過與從蒸發(fā)器14引入第二通道40 的低溫且低壓的致冷劑進行熱交換而被冷卻，并轉(zhuǎn)換成圖4中的點"d"所示的狀態(tài)。換句話說，由于從氣體冷卻器12流向膨脹閥13的高壓致冷劑通過熱交 換器20與第二通道40中的低壓致冷劑進行熱交換，所以可以有效地降低高 壓致冷劑的溫度。因此，弓l入膨脹閥13的致冷劑的焓下降A(chǔ)h值，并且致冷 劑達到圖4中的點"d"所示的狀態(tài)。在熱交換器20中冷卻后從熱交換器20排出的高壓致冷劑被引入膨脹 閥13。當(dāng)流過膨脹閥13時，致冷劑的壓力下降，并且致冷劑轉(zhuǎn)換成圖4中 的點"e"所示的液/氣兩相致冷劑。然后，致冷劑被引入到蒸發(fā)器14中并從 空氣吸收熱量，從而起到冷卻作用。因為引入到蒸發(fā)器14中的致冷劑的溫度通過熱交換器20的熱交換操 作下降，所以蒸發(fā)器14的焓差增加，并因此可以提高蒸發(fā)器14的冷卻能力。從蒸發(fā)器14排出的致冷劑轉(zhuǎn)換成圖4中的點"f'所示的狀態(tài)，并流入熱 交換器20的第二通道40的入口41中。此時，在蒸發(fā)器14中已進行熱交換的 低溫致冷劑為液/氣兩相狀態(tài)。這種兩相致冷劑在流過熱交換器20的第二 通道40時進行熱交換，并且相轉(zhuǎn)變成圖4中的點"a"所示的完全的氣體致冷 劑，從而獲得過熱。因此，由于只有氣體致冷劑被引入到壓縮機ll中，所 以可以防止由于液體致冷劑流入到壓縮機中造成的壓縮機的破裂問題。通過熱交換器20加熱的致冷劑被吸入到壓縮機11中，并循環(huán)通過上述 的致冷劑循環(huán)裝置的致冷劑回路。結(jié)果，在根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的致冷劑循環(huán)裝置l中增加了過冷 和過熱。增加過冷可防止蒸發(fā)器14的性能變差，而增加過熱可防止液體致 冷劑流入到壓縮機ll中，從而提高壓縮機ll的可靠性。在下文中將說明根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的致冷劑循環(huán)裝置。與第一實施例相同的元件用相同的參考符號表示并省略對其的詳細 說明。圖5是說明根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的致冷劑循環(huán)裝置中的熱交換器 和蒸發(fā)器的連接結(jié)構(gòu)的示意性透視圖。根據(jù)第二實施例的致冷劑循環(huán)裝置的熱交換器與根據(jù)第一實施例的 致冷劑循環(huán)裝置的熱交換器大致相同。然而，蒸發(fā)器14和熱交換器20被布置為使得蒸發(fā)器14的出口設(shè)置在比熱交換器20的第二通道40的入口41高的位置處。具體地，蒸發(fā)器14和熱交 換器20布置為使得蒸發(fā)器14的出口被定位于與第二通道40的出口42基本 相同的高度處。因此，連接蒸發(fā)器14的出口和第二通道40的入口41的致冷劑管5'朝向 第二通道40的入口41向下傾斜。通過以上結(jié)構(gòu)，甚至當(dāng)因為蒸發(fā)器14周圍的溫度特別低而使得大量的 剩余液體致冷劑從蒸發(fā)器14排出時，第二通道40的下部以及蒸發(fā)器14的出 口和第二通道40的入口41之間的致冷劑管5'都用作收集器。結(jié)果，可以更 加增強防止壓縮機破裂的效果。在下文中將說明根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的致冷劑循環(huán)裝置。與第二實施例相同的元件用相同的參考符號表示并省略對其的詳細 說明。圖6是說明根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的致冷劑循環(huán)裝置中的熱交換器 和蒸發(fā)器的連接結(jié)構(gòu)的示意性透視圖，圖7是圖6所示的熱交換器的示意剖 視圖。如圖6和圖7所示，該實施例的熱交換器50形成為套管類型并具有基本 呈矩形的螺旋結(jié)構(gòu)。為了使熱交換器50具有矩形螺旋結(jié)構(gòu)，熱交換器50 形成有彎曲部分53，所述彎曲部分彎曲成在該彎曲部分之間具有預(yù)定間 隔。通過上述的彎曲熱交換器50的結(jié)構(gòu)，套管式第一和第二致冷劑管51 和52在每個彎曲部分53處彼此接觸，從而形成接觸部分54。換句話說，第 一致冷劑管51和第二致冷劑管52在基本以直角彎曲的每個彎曲部分53的 內(nèi)部彼此接觸。因此，即使當(dāng)通過在第一和第二致冷劑管51和52中流動的致冷劑或壓 縮機11的操作造成在第一和第二致冷劑管51和52處產(chǎn)生振動時，由于第一 和第二致冷劑管51和52通過每個接觸部分54保持在固定狀態(tài)下，也可以防 止由于第一和第二致冷劑管51和52的相對運動造成的噪聲和磨損。除了以上結(jié)構(gòu)特征外，根據(jù)第三實施例的致冷劑循環(huán)裝置具有與根據(jù) 第二實施例的致冷劑循環(huán)裝置相同的結(jié)構(gòu)和操作效果。另外，如圖8所示，熱交換器60可以構(gòu)成為使得第一致冷劑管61和環(huán)繞第一致冷劑管61的第二致冷劑管62以凹-凸形狀彎曲。因此，該凹-凸結(jié)構(gòu)的每個彎曲部分63都形成有接觸部分64，通過所述接觸部分可防止第一 和第二致冷劑管61和62的相對運動。結(jié)果，即使當(dāng)在第一和第二致冷劑管 61和62處產(chǎn)生振動時，也可以防止由于第一和第二致冷劑管61和62的相對 運動造成的噪聲和磨損。在下文中將說明根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的致冷劑循環(huán)裝置。根據(jù)第四實施例的致冷劑循環(huán)裝置具有與根據(jù)第一實施例的致冷劑 循環(huán)裝置相同的致冷回路。除了第四實施例的熱交換器具有基本呈矩形的 螺旋結(jié)構(gòu)以及節(jié)流孔設(shè)置在第一致冷劑管和第二致冷劑管之間外，根據(jù)第 四實施例的致冷劑循環(huán)裝置具有與第一實施例基本相同的結(jié)構(gòu)。與第一實 施例相同的元件用相同的參考符號表示并省略對其的詳細說明。圖9是說明根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的致冷劑循環(huán)裝置中所包括的熱 交換器的透視圖，圖10是圖9中的部分"A"的剖視圖。第四實施例的熱交換器20'具有基本呈矩形的螺旋形狀。為了使熱交 換器20'具有矩形螺旋結(jié)構(gòu)，熱交換器20'形成有彎曲部分，所述彎曲部分 彎曲成在該彎曲部分之間具有預(yù)定間隔。節(jié)流孔80設(shè)置在形成于第一致冷劑管71和第二致冷劑管72之間的第 二通道40中以改變致冷劑的流量。節(jié)流孔80設(shè)置在第二致冷劑管72的內(nèi)表面處，并且定位為靠近第二通 道40的入口41以減少第二通道40的入口41的截面積。因此，流過節(jié)流孔80的致冷劑的壓力下降。由于節(jié)流孔80設(shè)置在第二致冷劑管72的內(nèi)表面處，同時引入第二通道 40的致冷劑流過節(jié)流孔80所形成的小截面積部分81，所以致冷劑的壓力下 降。然后，當(dāng)致冷劑在第一致冷劑管71和第二致冷劑管72之間的第二通道 40中從下向上流動時，該致冷劑與第一通道30中的致冷劑進行熱交換。此時，在蒸發(fā)器14中蒸發(fā)后從蒸發(fā)器14排出的低溫致冷劑不完全是氣 體致冷劑，而是氣/液混合致冷劑。從蒸發(fā)器14排出的氣/液混合致冷劑流 過熱交換器20'的第二通道40，并且與流過第一通道30的致冷劑進行熱交換。致冷劑被加熱為使得獲得致冷劑的過熱并轉(zhuǎn)換成完全的氣體致冷劑。 氣體致冷劑從熱交換器20'排出并通過致冷劑吸入管6流到壓縮機11的吸入□。當(dāng)與相關(guān)技術(shù)相比時，通過節(jié)流孔80所形成的小截面積部分81的致冷 劑的壓力降低。因此，壓縮機ll的吸入口和排出口之間的壓力差變大，并 因此使壓縮機的排出口處的致冷劑的溫度變高。通過以上效果，當(dāng)將根據(jù)本發(fā)明實施例的致冷劑循環(huán)裝置應(yīng)用到熱水 器中時，可以增加熱水的溫度，從而提高熱水器的性能。圖ll是根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的致冷劑循環(huán)裝置的致冷劑循環(huán)的 p-h圖。在圖11中，垂直軸表示壓力，水平軸表示焓。接下來，將參照圖1和圖9到圖11說明如上所述構(gòu)造的根據(jù)本發(fā)明實施 例的致冷劑循環(huán)裝置的操作。如果壓縮機ll被驅(qū)動，則低壓氣體致冷劑被吸入壓縮機ll并被壓縮成 高溫且高壓的氣體致冷劑。此時，致冷劑被壓縮到圖ll中的點"b"所示的 超臨界壓力。高溫且高壓的氣體致冷劑從壓縮機ll排出。高溫且高壓的致冷劑被引入氣體冷卻器12并輻射熱量。致冷劑轉(zhuǎn)換成 圖11中的點"c"所示的狀態(tài)，并且流入熱交換器20'的第一通道30的入口31 。 引入熱交換器20'的高溫且高壓的致冷劑通過與從蒸發(fā)器14引入第二通道 40的低溫且低壓的致冷劑進行熱交換而被冷卻，并轉(zhuǎn)換成圖ll中的點"d" 所示的狀態(tài)。換句話說，由于從氣體冷卻器12流向膨脹閥13的高壓致冷劑通過熱交 換器20'與第二通道40中的低壓致冷劑進行熱交換，所以可以有效地降低高 壓致冷劑的溫度。因此，引入膨脹閥13的致冷劑的焓下降A(chǔ)h值，并且致冷 劑變?yōu)閳D11中的點"d"所示的狀態(tài)。在熱交換器20'中冷卻后從熱交換器20'排出的高壓致冷劑被引入膨脹 閥13。當(dāng)流過膨脹閥13時，致冷劑的壓力下降，且致冷劑轉(zhuǎn)換成圖ll中的 點"e"所示的液/氣兩相致冷劑。然后，致冷劑被引入到蒸發(fā)器14中并從空氣吸收熱量，從而起到冷卻作用。因為引入到蒸發(fā)器14中的致冷劑的溫度通過熱交換器20'的熱交換操 作下降，所以蒸發(fā)器14中的烚差增加，并因此可以提高蒸發(fā)器14的冷卻能力。從蒸發(fā)器14排出的致冷劑轉(zhuǎn)換成圖ll中的點"f'所示的狀態(tài)，并且流入熱交換器20'的第二通道40的入口41中。當(dāng)通過第二通道40的入口41中的 節(jié)流孔80時，致冷劑的壓力下降。液/氣兩相致冷劑在流過熱交換器20'的 第二通道40時進行熱交換，并且相變成圖ll中的點"a"所示的完全的氣體 致冷劑，從而獲得過熱。由于流過節(jié)流孔80時壓力下降的第二通道40中的 致冷劑與第一通道30中的致冷劑進行熱交換，所以焓差A(yù)h增加為大于相關(guān) 技術(shù)的熱交換器中的焓差A(yù)hl。因此，當(dāng)與相關(guān)技術(shù)比較時，增加了熱交 換效率，并且可以制造具有更短的長度的熱交換器，從而節(jié)約制造成本。另外，由于壓縮機11的吸入口的壓力通過在流過節(jié)流孔80時壓力下降 的致冷劑被降低，所以當(dāng)與相關(guān)技術(shù)相比時，壓縮機ll的吸入口和排出口 之間的壓力差增加。因此，在壓縮機ll的排出口處的致冷劑的溫度變高。結(jié)果，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的致冷劑循環(huán)裝置應(yīng)用到熱水器中時，可以增加 熱水的溫度。從以上說明清楚呈現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明實施例的致冷劑循環(huán)裝置在使低壓 側(cè)通道中的致冷劑向上流動而高壓側(cè)通道中的致冷劑向下流動時，通過在 熱交換器中使低壓側(cè)通道中的致冷劑與高壓側(cè)通道中的致冷劑迸行熱交 換可以增加熱交換效率，而不用安裝額外的收集器，并且可以用低成本緊 湊地制造所述致冷劑循環(huán)裝置。另外，由于蒸發(fā)器的出口設(shè)置在比熱交換器的低壓側(cè)通道的入口高的 位置處，所以即使在大量的剩余液體致冷劑從蒸發(fā)器排出時，蒸發(fā)器的出 口和低壓側(cè)通道的入口之間的致冷劑管也可以用作收集器。因此，可以防 止液體致冷劑流入到壓縮機中。另外，由于套管式熱交換器形成有第一致冷劑管和第二致冷劑管之間 的接觸部分，所以即使在產(chǎn)生振動時，也可以防止由于第一和第二致冷劑 管的相對運動造成的噪聲和磨損。再進一步，由于節(jié)流孔設(shè)置在第二通道的入口中以降低流過第二通道 的致冷劑的壓力，所以可以提高熱交換器的熱交換效率，并且可以增加壓 縮機的排出口處的溫度。雖然已經(jīng)顯示和說明了本發(fā)明的實施例，但是應(yīng)當(dāng)理解本領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員可能在不脫離本發(fā)明的原理和本質(zhì)的前提下可以對這些實施例進行變更，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等效形式所限定。
權(quán)利要求
1.一種致冷劑循環(huán)裝置，包括壓縮機；氣體冷卻器；減壓裝置；蒸發(fā)器，所述壓縮機、所述氣體冷卻器、所述減壓裝置和所述蒸發(fā)器流體連通以形成封閉環(huán)；以及熱交換器，所述熱交換器使從所述氣體冷卻器排出的致冷劑與從所述蒸發(fā)器排出的致冷劑進行熱交換，所述熱交換器包括第一通道和第二通道，其中所述第一通道連接到所述氣體冷卻器的出口并容納從所述氣體冷卻器排出的致冷劑，所述第二通道連接到所述蒸發(fā)器的出口并容納從所述蒸發(fā)器排出的致冷劑，其中所述第一通道中的致冷劑向下流動，而所述第二通道中的致冷劑向上流動。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的致冷劑循環(huán)裝置，其中所述蒸發(fā)器的出口 設(shè)置在比所述第二通道的入口高的位置處。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的致冷劑循環(huán)裝置，進一步包括致冷劑管，其 中所述蒸發(fā)器的出口通過所述致冷劑管連接到所述第二通道的入口 ，且其中所述致冷劑管向下傾斜。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的致冷劑循環(huán)裝置，其中所述熱交換器為包括 第一致冷劑管和環(huán)繞所述第一致冷劑管的第二致冷劑管的套管式熱交換 器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的致冷劑循環(huán)裝置，其中所述第一通道形成于 所述第一致冷劑管中，所述第二通道形成于所述第一致冷劑管和所述第二 致冷劑管之間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的致冷劑循環(huán)裝置，其中所述熱交換器包括多 個彎曲部分，其中所述彎曲部分之間具有預(yù)定間隔，且所述彎曲部分中的每個都形成有接觸部分，至少一個接觸部分與第一致冷劑接觸。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的致冷劑循環(huán)裝置，其中所述熱交換器具有基 本呈矩形的螺旋形狀，所述接觸部分形成于所述熱交換器的邊緣部分處以 防止所述第一致冷劑管和所述第二致冷劑管相對運動。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的致冷劑循環(huán)裝置，其中所述致冷劑為二氧化碳。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的致冷劑循環(huán)裝置，進一步包括 節(jié)流孔，所述節(jié)流孔設(shè)置在所述第二通道中以改變致冷劑的流量。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的致冷劑循環(huán)裝置，其中所述節(jié)流孔設(shè)置在所述第二通道的入口中。
11. 一種致冷劑循環(huán)裝置，包括壓縮機；氣體冷卻器；減壓裝置；蒸發(fā)器，所述壓縮機、所述氣體冷卻器、所述減壓裝置和所述蒸發(fā)器 流體連通以形成封閉環(huán)；以及熱交換器，所述熱交換器使從所述氣體冷卻器排出的致冷劑與從所述 蒸發(fā)器排出的致冷劑進行熱交換，所述熱交換器包括第一通道和第二通 道，其中所述第一通道連接到所述氣體冷卻器的出口并容納從所述氣體冷 卻器排出的致冷劑，所述第二通道連接到所述蒸發(fā)器的出口并容納從所述 蒸發(fā)器排出的致冷劑，其中所述第一通道具有出口以及設(shè)置在比所述第一通道的所述出口 高的位置處的入口，而所述第二通道具有出口以及設(shè)置在比所述第二通道 的所述出口低的位置處的入口。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的致冷劑循環(huán)裝置，其中所述第一通道的所 述入口定位在與所述第二通道的所述出口基本相同的高度處，而所述第一 通道的所述出口定位在與所述第二通道的所述入口基本相同的高度處。
13. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的致冷劑循環(huán)裝置，其中所述第一通道中的 致冷劑向下流動，而所述第二通道中的致冷劑向上流動。
14. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的致冷劑循環(huán)裝置，其中所述蒸發(fā)器的所述出口設(shè)置在比所述第二通道的所述入口高的位置處。
15. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的致冷劑循環(huán)裝置，其中所述熱交換器為包 括第一致冷劑管和環(huán)繞所述第一致冷劑管的第二致冷劑管的套管式熱交 換器，所述第一通道形成于所述第一致冷劑管中，而所述第二通道形成于 所述第一致冷劑管和所述第二致冷劑管之間。
16. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的致冷劑循環(huán)裝置，進一步包括 節(jié)流孔，所述節(jié)流孔限定在所述第二通道中以降低流過所述第二通道的致冷劑的壓力。
17. —種致冷劑循環(huán)裝置，包括 壓縮機；氣體冷卻器； 減壓裝置； 蒸發(fā)器；以及熱交換器，所述熱交換器使從所述氣體冷卻器排出的致冷劑與從所述 蒸發(fā)器排出的致冷劑進行熱交換，所述熱交換器形成為包括第一致冷劑 管、環(huán)繞所述第一致冷劑管的第二致冷劑管、以及在所述第一致冷劑管和 所述第二致冷劑管之間的至少一個接觸部分的套管類型，其中從所述氣體冷卻器排出的致冷劑在所述第一致冷劑管中向下流 動，而從所述蒸發(fā)器排出的致冷劑在所述第二致冷劑管中向上流動。
18. —種致冷劑循環(huán)裝置，包括 壓縮機；氣體冷卻器； 減壓裝置；蒸發(fā)器，所述壓縮機、所述氣體冷卻器、所述減壓裝置和所述蒸發(fā)器 流體連通以形成封閉環(huán)；熱交換器，所述熱交換器使從所述氣體冷卻器排出的致冷劑與從所述 蒸發(fā)器排出的致冷劑進行熱交換，所述熱交換器為包括第一致冷劑管以及 環(huán)繞所述第一致冷劑管的第二致冷劑管的套管式熱交換器；以及致冷劑管，所述致冷劑管從所述蒸發(fā)器的出口延伸到所述第二致冷劑 管的入口且向下傾斜，其中從所述氣體冷卻器排出的致冷劑在所述第一致冷劑管中向下流 動，而從所述蒸發(fā)器排出的致冷劑在所述第二致冷劑管中向上流動。 19. 一種致冷劑循環(huán)裝置，包括 壓縮機； 氣體冷卻器； 減壓裝置；蒸發(fā)器，所述壓縮機、所述氣體冷卻器、所述減壓裝置和所述蒸發(fā)器 流體連通以形成封閉環(huán)；以及熱交換器，所述熱交換器使從所述氣體冷卻器排出的致冷劑與從所述 蒸發(fā)器排出的致冷劑進行熱交換，所述熱交換器為套管式熱交換器，所述 套管式熱交換器包括第一致冷劑管、環(huán)繞所述第一致冷劑管的第二致冷劑 管以及節(jié)流孔，所述節(jié)流孔由所述第一致冷劑管和所述第二致冷劑管限 定，以降低在所述第一致冷劑管和所述第二致冷劑管之間流動的致冷劑的 壓力，其中從所述氣體冷卻器排出的致冷劑在所述第一致冷劑管中向下流 動，而從所述蒸發(fā)器排出的致冷劑在所述第二致冷劑管中向上流動。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種能夠防止液體致冷劑流入到壓縮機中并具有緊湊結(jié)構(gòu)的致冷劑循環(huán)裝置。致冷劑循環(huán)裝置包括壓縮機、氣體冷卻器、減壓裝置、蒸發(fā)器、以及使從氣體冷卻器排出的致冷劑與從蒸發(fā)器排出的致冷劑進行熱交換的熱交換器。熱交換器包括連接到氣體冷卻器的出口的第一通道以及連接到蒸發(fā)器的出口的第二通道。第一通道中的致冷劑向下流動，而第二通道中的致冷劑向上流動。
文檔編號F25B40/00GK101280974SQ20081008735
公開日2008年10月8日 申請日期2008年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月6日
發(fā)明者山中正司, 趙成旭 申請人:三星電子株式會社