[发明专利]致冷剂循环装置

说明书

技术领域

本发明是有关于一种转换临界致冷剂循环装置(transcriticalrefrigerant device)，其具备压缩机、气体冷却器(gas cooler)、节流手段(throttling means)以及蒸发器(evaporator)依序连接的构成，高压侧为超临界压力。此外，本发明亦为有关一种使用多段压缩式压缩机的致冷剂回路装置。

背景技术

习知此种压缩机将旋转压缩机(压缩机)、气体冷却器、节流手段(膨胀阀等)以及蒸发器等依序以配管连接成环状，来构成致冷剂循环回路。致冷剂气体从旋转压缩机的旋转压缩组件的吸入端口吸入到汽缸(cylinder)的低压室侧，并通过滚轮与阀的动作来进行压缩，以成为高温高压的致冷剂气体。之后，从高压室侧，经过排出埠、排出消音室，排出到气体冷却器。在致冷剂气体于气体冷却器处放热后，以节流手段加以节流，再供应给蒸发器。致冷剂在蒸发器处蒸发，此时通过从其周围吸热，来发挥冷却作用。

近年来，为了处理地球环境问题，在此致冷剂循环回路中也使用自然致冷剂的二氧化碳(CO₂)，而不使用传统的氟利昂(freon)，并开发出在高压侧以超临界压力来运转且使用转换临界致冷剂循环回路的装置。

在此种转换临界致冷剂循环回路中，为了防止液态致冷剂回到压缩机而进行压缩，便在蒸发器的出口侧与压缩机吸入侧之间的低压侧装设吸收槽(receiver tank)。液态致冷剂会堆积吸收槽，仅有气体会被吸入到压缩机。调整节流手段，使得吸收槽内的致冷剂不会回到压缩机(例如，日本的特开平7-18602号公报)。

然而，在致冷剂循环回路的低压侧设置接收槽便需要有足够多的致冷剂充填量。此外，为了防止液体回流，节流手段的开度(aperture)必须缩小，或者是必须扩大吸收槽的容量，但这会导致冷却能力降低且设置空间扩大的问题。于是，为了在不装置此吸收槽而能解决压缩机的液态压缩的问题，本案申请人便尝试开发出图18所示的公知的致冷剂循环回路。

如图18所示，标号10表示内部中间压型多段(2段)压缩式旋转压缩机(intemal intermediate pressure multi-stage(two stages) rotarycompressor)，其在密闭容器12中，具有电动组件(驱动组件)14以及被此电动组件14的旋转轴16所驱动的第一旋转压缩组件32与第二旋转压缩组件34的构成。

接着说明此致冷剂循环装置的动作。从压缩机10的致冷剂导入管94所吸入的致冷剂被第一旋转压缩组件32压缩成中间压状态，再排出到密闭容器12内。之后，从致冷剂导入管92出来，流入到中间冷却回路150A。中间冷却回路150A设置成使之通过气体冷却器154，并于此以气冷方式放热。中间压的致冷剂便在此被气体冷却器把热夺走。

之后，被吸入到第二旋转压缩组件34，进行第二段的压缩，而成为高温高压的致冷剂气体，再从致冷剂排出管96排放到外部。此时，致冷剂被压缩到适当的超临界压力为止。

从致冷剂排出管96排出的致冷剂气体流入到气体冷却器154，并于该处以气冷的方式放热，之后再通过内部热交换器160。致冷剂于该处更被由蒸发器157出来的低压侧致冷剂夺热，而更进一步地被冷却。之后，致冷剂在膨胀阀156减压，而在此过程中致冷剂变成气体/液体的混合态，接着再流入蒸发器157蒸发。从蒸发器157出来的致冷剂便通过内部热交换器160，而于该处从高压侧致冷剂夺取热而被加热。

接着，被内部热交换器160加入的致冷剂从致冷剂导入管94被吸入到旋转压缩机10的第一旋转压缩组件32内，并重复地进行上述循环。

如上所述，在图18的转换临界致冷剂循环装置中，从蒸发器157出来的致冷剂通过内部热交换器160被高压侧致冷剂加热而可以取得过热度(superheat degree)，所以可以将低压侧的吸收槽废除。但是由于运转的条件，会产生多余的致冷剂，而在压缩机内引起液体回流的现象，会产生液体压缩所造成损伤的危险性。

此外，再此种转换临界致冷剂循环回路装置中，蒸发器的蒸发温度要在-30℃至-40℃的低温范围或者-50℃以下的超低温范围，会因为压缩比要非常高与压缩机10本身的温度会升高，所以变得非常困难。