CN103032981B - 冷媒压缩机组 - Google Patents

Abstract

一种冷媒压缩机组，包括：具有第一区段部、第二区段部及第三区段部的冷媒压缩机，第二区段部设有油冷却单元，第三区段部设有动力单元；油分离器以排气管连接于第一区段部，以回油管路连接于油冷却单元；蒸发器以进气管连接于第三区段部。借此，油冷却单元设于第二区段部，利用进气管内的进气冷媒与回油管路内的冷冻油进行热交换，用以降低经由回油管路流至油冷却单元内的冷冻油温度，并达到减少二次加热动力单元的效果。

Description

冷媒压缩机组

技术领域

本发明涉及一种冷媒压缩机组，尤其涉及一种包含油冷却循环系统的冷媒压缩机组。

背景技术

一般封闭式的大楼设计，为了要解决其内部空气流通的问题，通常会装设利用冷媒达到热交换效果的冷却循环设备。

然而，既有的冷却循环设备内的压缩机因系统管路较为复杂，运转时冷媒进入冷却系统的冷冻油不易回到压缩机内，一般来说冷却系统大多会加装油分离器，请参考图1所示，图中绘示一种冷却循环装置，包括：一压缩机1a、一油分离器1b、一冷凝器1c、一膨胀阀1d及一蒸发器1e。压缩机1a与油分离器1b、冷凝器1c、膨胀阀1d及蒸发器1e之间以多条管路1f相连接，其中油分离器1b以一回油管路1g连接于压缩机1a下方，压缩机1a下方内部设有马达(图未示)。然而，压缩后的冷媒经油分离器1b分离收集冷冻油至一定油位后，再送回压缩机1a内，因油分离器1b位于压缩机1a的排气高压端，此时的排气高压端处于高温状态，如果冷冻油长时间处于一个很高的温度状态下，冷冻油送回压缩机1a时，会使得压缩机1a下壳的温度提高。又，此种结构设计因为没有设置油冷却单元，所以回油管路1g内经过压缩后，高温高压的冷冻油，会流经位于压缩机1a下方马达的装设处，使得马达除了压缩过程中的机械作动导致温度提高之外，仍会因为高温的冷冻油导致马达温度再次提高，造成压缩机1a下壳的马达均处在一个高温状态，长期作用下，会导致马达的能源效率降低，减少马达的使用寿命，更会对压缩机1a本体及油品产生相当程度的不良影响。

请参考图2所示，图中绘示另一种冷却循环装置，包括：一压缩机2a、一油分离器2b、一油冷却器2h、一冷凝器2c、一膨胀阀2d及一蒸发器2e。压缩机2a与油分离器2b、冷凝器2c、膨胀阀2d及蒸发器2e之间以多条管路2f相连接，油冷却器2h外接于压缩机2a，压缩机2a下方内部设有马达(图未示)，其中油分离器2b以一回油管路2g连接于油冷却器2h，油冷却器2h将高温高压的冷冻油进行热交换将冷冻油予以降温之后，再输送至压缩机2a下方，此种结构设计虽然可以将回油管路2g内高温高压的冷冻油降温，但所述的一般常见油冷却器2h，无论是通过空气，或水冷却型式，所增加的风扇(图未示)，或水管、水泵(图未示)均会导致耗料与保养成本提高。

由此，有必要提出一种设计合理且有效改善上述缺失的冷媒压缩机组。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种冷媒压缩机组，借由设置油冷却单元于冷媒压缩机组内，而有效降低回油管路内的冷冻油温度，以增加冷冻油的寿命与润滑性。

本发明的另一目的在于，提供一种冷媒压缩机组，将油冷却单元设于冷媒压缩机中部，可减少二次加热动力单元，进而使动力单元的温度降低并增加其能源效率。

为了达成上述的目的，本发明提供一种冷媒压缩机组，包括：一冷媒压缩机，其具有一第一区段部、一第二区段部及一第三区段部，第二区段部设有一油冷却单元，第三区段部设有一动力单元；一油分离器，其以一排气管连接于第一区段部，以一回油管路连接于油冷却单元；以及一蒸发器，其以一进气管连接于第三区段部；借此，油冷却单元设于第二区段部，且利用进气管内的进气冷媒与回油管路内的冷冻油进行热交换，用以降低经由回油管路流至油冷却单元内的冷冻油温度。

综合上述，本发明提出一种冷媒压缩机组，借由设置油冷却单元于冷媒压缩机组内，有效降低回油管路内的冷冻油温度，可能增加冷冻油寿命与润滑性。利用进气管内低温低压的气态冷媒输送至冷媒压缩机内，除了可有效降低动力单元的温度外，对于油槽内的油料温度降低效果更为显著。另外，将油冷却单元设于冷媒压缩机中部，把经由油分离器分离出高温高压的油料于冷媒压缩机中部进行热交换，借此可减少二次加热动力单元，不但可减少其耗功率，进而可能使动力单元的温度降低并增加其能源效率，而更可有效地提升机组的制冷能力。将油冷却单元装设至压缩机内，可能具有减少加工成本的优势。

为能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为现有冷媒压缩机组的示意图。

图2为另一现有冷媒压缩机组的示意图。

图3为本发明冷媒压缩机组第一实施例具有油冷却单元的冷媒压缩机的示意图。

图4为本发明冷媒压缩机组第一实施例的立体图。

图5为本发明冷媒压缩机组第二实施例的示意图。

图6为本发明冷媒压缩机组第三实施例的示意图。

图7为本发明冷媒压缩机组实际操作温度测试的实施例的示意图。

其中，附图标记说明如下：

[本发明]

10、10’  冷媒压缩机组

   101    冷媒压缩机

      1011   第一区段部

         10111  压缩单元

         10112  压缩机排气口

      1012   第二区段部

         10121  油冷却单元

         10122  回油接口

         10123  回油出口

         10124  直接回油开关

         10125  间接回油开关

      1013   第三区段部

         10131  动力单元

         10132  压缩机回油口

            10133  油槽

            10134  压缩机进气口

            10135  回油接口

    102  油分离器

    103  冷凝器

    104  蒸发器

    105  排气管

    106  回油管路

    108  进气管

    109  管路

         1091  冷媒气管

         1092  第一冷媒液管

         1093  第二冷媒液管

    110  冷却回油管路

    111  膨胀阀

A、B、C测试区

R1  第一输送路径

R2  第二输送路径

[现有技术]

1a、2a  压缩机

1b、2b  油分离器

1c、2c  冷凝器

1d、2d  膨胀阀

1e、2e  蒸发器

1f、2f  管路

1g、2g  回油管路

2h  油冷却器

具体实施方式

[第一实施例]

请一并参考图3及图4所示，本发明实施例揭露一种冷媒压缩机组10，包括：一冷媒压缩机101、一油分离器102、及一蒸发器104。其中，本实施例所述冷媒压缩机101是采用涡卷式冷媒压缩机，此外，本发明还可具体实施于螺旋式冷媒压缩机，关于螺旋式冷媒压缩机于下列实施例再一并说明。

冷媒压缩机101具有一第一区段部1011、一第二区段部1012及一第三区段部1013，第一区段部1011与第二区段部1012之间设有一压缩单元10111，第二区段部1012设有一油冷却单元10121，第三区段部1013设有一动力单元10131。

油分离器以一排气管105连接于第一区段部1011，以一回油管路106连接于第二区段部1012的油冷却单元10121。

于本实施例中，第一区段部1011设有一压缩机排气口10112，油分离器102以排气管105连接于第一区段部1011的压缩机排气口10112。

动力单元10131设于冷媒压缩机101的第三区段部1013内，油冷却单元10121设于第二区段部1012内。然而以本实施例图4为例，善于利用压缩机内部既定空间，部分动力单元10131的结构延伸至第二区段部1012内，油冷却单元10121绕设于部分动力单元10131上为较佳的实施状态。另一种情形也可以是动力单元10131整体设于第三区段部1013内，于此并不限制动力单元10131的设置款式。

蒸发器以一进气管108连接于第三区段部1013，本实施例更包含一冷凝器103及一膨胀阀111，油分离器102、冷凝器103与蒸发器104之间以多条管路109相连接，该些管路1019定义为一冷媒气管1091、一第一冷媒液管1092及一第二冷媒液管1093。其中，冷凝器103以冷媒气管1091连接于油分离器102，膨胀阀111的一端以第一冷媒液管1092连接于冷凝器103，膨胀阀111的另一端以第二冷媒液管1093连接于蒸发器104。

冷媒压缩机101的第二区段部1012具有一回油接口10122与一回油出口10123，第三区段部1013具有一压缩机回油口10132，回油接口10122以回油管路106连接于油冷却单元10121，回油出口10123以一冷却回油管路110连接于第三区段部1013的压缩机回油口10132。

冷媒压缩机101的第三区段部1013底端设有一油槽10133，压缩机回油口10132以冷却回油管路110连接于油槽10133。

借由第二区段部1012的油冷却单元10121设于部分动力单元10131上，且利用进气管108内的进气冷媒与回油管路106内的冷冻油进行热交换，用以降低经由回油管路106流至油冷却单元10121内的冷冻油温度。

请参考图4所示，于本实施例中，油冷却单元10121具有一管状的散热管，散热管围绕地环设于部分动力单元10131。本实施例的散热管为铜管或其他具有散热性质的材料(如：鳍片、热管等)，然而于本实施例中铜管为较佳的实施型态，但不设限于此。补充说明一点，本实施例的铜质散热管缠绕部分动力单元10131的较佳缠绕数为6圈，但圈数可以依实际设计的需求加以调整，于此并不拘限。

于本实施例中，冷凝器103的内部设有一冷凝管(图未示)，冷凝器103会将经由油分离器102分离出高温高压的气态冷媒相变转换成低温高压的液态冷媒。冷凝器103与蒸发器104之间设有所述膨胀阀111，膨胀阀111用以将低温高压的液态冷媒予以膨胀减压成低温低压的液态冷媒。

冷媒压缩机101的第三区段部1013设有一压缩机进气口10134，压缩机进气口10134以进气管108连接于蒸发器104。其中膨胀阀111将低温低压液态冷媒输送至蒸发器104内，蒸发器104会将低温低压液态冷媒进行相变转换成低温低压气态冷媒。

接下来，低温低压气态冷媒会经由连接于蒸发器104与压缩机进气口10134的进气管108，将气态冷媒输送至冷媒压缩机101内，进而与油冷却单元10121内部的冷冻油进行热交换，降低冷冻油的温度。以下对于本发明冷却循环系统的实际使用状态再加以说明。

再请一并参考图3及图4所示，于本实施例中，第一区段部1011与第二区段部1012之间的压缩单元10111会将压缩机内的含有气态冷媒的油气施以加压的动作，加压后的油气会呈现高温高压状态，高温高压的油气会自位于第一区段部1011的压缩机排气口10112输出，经由连接于压缩机排气口10112与油分离器102之间的排气管105，流向至油分离器102。

接者，油分离器102会从油气中分离出气态冷媒与油料(冷冻油)，此时，气态冷媒及油料便会分歧成第一输送路径R1及第二输送路径R2，导引的两输送路径大致上会同步进行冷却循环系统的输送步骤。第一输送路径R1为气态冷媒会经由冷媒气管1091输送至冷凝器103内，第二输送路径R2则是高温高压的油料会经由回油管路106，回送至冷媒压缩机101的第二区段部1012内。

接下来，于第一输送路径R1中，当气态冷媒经由冷媒气管1091输送至冷凝器103内时，冷凝器103内设的冷凝管会降低气态冷媒的温度，进而产生相变凝结成液态状，此时的液态冷媒仍呈现低温高压的状态。

低温高压的液态冷媒会由冷凝器103输出，经由第一冷媒液管1092输送至膨胀阀111，此时膨胀阀111会对于低温高压的液态冷媒进行减压膨胀的动作以呈低温低压的液态冷媒。

紧接着，低温低压的液态冷媒由膨胀阀111流出，经由第二冷媒液管1093，输送至蒸发器104内。此时蒸发器104会将其内部的液态冷媒产生相变转换成气态冷媒，低温低压的气态冷媒则会由蒸发器104流出经由进气管108，输送至冷媒压缩机101的第三区段部1013内。

然而，于冷却循环系统的第二输送路径R2中，当油分离器102将气态冷媒及油料分离之后，此时的油料为高温高压的液态状，高温高压的油料会经由回油管路106，回送至冷媒压缩机101的第二区段部1012的回油接口10122处，以流入内设于冷媒压缩机101的第二区段部1012内的油冷却单元10121内。

当高温高压的油料流入至油冷却单元10121时，冷媒压缩机101内部的气态冷媒大致上会布满压缩机的内部空间，并与油冷却单元10121内呈高温高压状态的油料进行热交换，经过热交换过程之后，油料的温度便会因而降低，以呈现中温高压的状态。如此一来，因为热交换的区段于本发明改设至第二区段部1012，所以第二区段部1012的热交换过程的热量，便不会直接加热影响冷媒压缩机101的动力单元10131的温度，此种结构设计，除了避免所述高温高压的油料于第三区段部1013进行热交换，导致产生动力单元10131二次加热的情形发生，以及降低动力单元10131使用寿命外，进一步可以大幅增强动力单元10131的能源效率。

于冷媒压缩机101中，冷却后的中温高压的油料会由第二区段部1012的回油出口10123向外流出，经由外接式的冷却回油管路110，流至冷媒压缩机101的第三区段部1013的压缩机回油口10132处，此时，油料便会流进冷媒压缩机101下方底部的油槽10133内，压缩机内的气态冷媒，可对油槽10133内的油料进行热交换，以使槽内油料温度降低效果更为显著。

紧接着，压缩单元10111再次将压缩机内的含有气态冷媒的油气施以加压的动作，加压后的油气会呈现高温高压状态，之后输送至压缩机外重复进行上述的冷却循环步骤。

[第二实施例]

上述第一实施例的冷却回油管路110是设于冷媒压缩机101的第二区段部1012与第三区段部1013的外部(如图3所示)。然而，参考图5所示，相较于第一实施例，本实施例可以将冷媒压缩机101的壳体结构的空间布置依实务需求稍加改变，便可将冷却回油管路110藏设于冷媒压缩机101的第二区段部1012与第三区段部1013内，此乃压缩机外壳结构的简易变化，本领域普通技术人员应该能够轻易推知，所以凡属于压缩机外壳结构的简易变化皆应属于本实施例的应用范围。

[第三实施例]

请参考图6所示，相较于上述实施例为直立设置的涡卷式冷媒压缩机，本实施例改良在于采用横躺设置的螺旋式冷媒压缩机，油冷却单元10121内设于冷媒压缩机101的第二区段部1012，把经由油分离器102分离出高温高压的油料于第二区段部1012进行热交换，借此同样可达到减少二次加热动力单元10131的功效。

[实际操作温度测试的实施例]

为了要说明油冷却单元10121装设位置的不同，对冷媒压缩机101的动力单元10131温度的影响，以下提供实验数据及方式以供参考。

请参考图7所示，图7所绘示的为冷媒压缩机组10’的整体结构，分别在图中不同测试位置加装感测器(图未示)，以测量冷媒压缩机101于实际操作时的温度变化。于图中，冷媒压缩机101的第二区段部1012处设置直接回油开关10124及间接回油开关10125，间接回油开关10125连接于所述油冷却单元10121，直接回油开关10124则连接于冷媒压缩机101的第三区段部1013的一回油接口10135。当间接回油开关10125开启时，关闭直接回油开关10124，而油料会经由油冷却单元10121进行冷却。当间接回油开关10125关闭时，开启直接回油开关10124，则油料会直接经由回油管路106流至回油接口10135。接下来，本发明提供实际能力测试的实验数据表整理如下：

表1

表2：

由上述的实验数据表中，可以清楚地观察出当油冷却单元10121设于冷媒压缩机101的第二区段部1012时，相较于无内装油冷却单元，本发明的动力单元10131温度明显下降，由此可知，本发明的内冷却循环系统的冷却压缩机组10对于动力单元10131的散热效果卓著。

再参考上述的实验数据表可以了解，油料回油冷却后再导入冷媒压缩机101下方的油槽10133中，确实有降低动力单元10131的温度，提高冷媒压缩机101的可靠度的效果，倘若于较高压的使用环境(如：热泵型冷媒压缩机)下，降低温度效果会更加明显。

综合上述，本发明提出一种冷媒压缩机组，借由设置油冷却单元于冷媒压缩机组内，有效降低回油管路内的冷冻油温度，可能增加冷冻油寿命与润滑性。利用进气管内低温低压的气态冷媒输送至冷媒压缩机内，除了可有效降低动力单元的温度外，对于油槽内的油料温度降低效果更为显著。另外，将油冷却单元内设于冷媒压缩机中部，把经由油分离器分离出高温高压的油料于冷媒压缩机中部进行热交换，借此可减少二次加热动力单元，不但可减少其耗功率，进而可能使动力单元的温度降低并增加其能源效率，对于机组制冷能力，更可有效地提升。将油冷却单元装设至压缩机内，可能具有减少加工成本的优势。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，非意欲局限本发明的权利要求范围。

Claims (6)

1.一种冷媒压缩机组，其特征在于，包括：

一冷媒压缩机，其具有一第一区段部、一第二区段部及一第三区段部，该第二区段部设有一油冷却单元，该第三区段部设有一动力单元；

一油分离器，其以一排气管连接于该第一区段部，以一回油管路连接于该油冷却单元；以及

一蒸发器，其以一冷媒进气管连接于该第三区段部；

其中该动力单元设于该冷媒压缩机的该第三区段部内，部分该动力单元的结构延伸至该第二区段部；

其中该油冷却单元具有一管状的散热管，该散热管围绕地环设于部分该动力单元；

借此，该油冷却单元设于该第二区段部，且利用该冷媒进气管内的进气冷媒进入到该冷媒压缩机的内部空间后与该油冷却单元内的冷冻油进行热交换，用以降低经由该回油管路流至该油冷却单元内的冷冻油温度。

2.如权利要求1所述的冷媒压缩机组，其特征在于，其中该第一区段部设有一压缩机排气口，该油分离器以该排气管连接于该压缩机排气口。

3.如权利要求1所述的冷媒压缩机组，其特征在于，其中该第二区段部还包括:

一回油接口，其以该回油管路连接于该油冷却单元；以及

一回油出口，其以一冷却回油管路连接于该第三区段部。

4.如权利要求3所述的冷媒压缩机组，其特征在于，其中该第三区段部还包括:

一油槽，其内设于该第三区段部的底端；

一压缩机回油口，其以该冷却回油管路连接于该油槽；以及

一压缩机进气口，其以该冷媒进气管连接于该蒸发器。

5.如权利要求1所述的冷媒压缩机组，其特征在于，还包含：

一冷凝器，其以一冷媒气管连接于该油分离器；以及

一膨胀阀，其一端以一第一冷媒液管连接于该冷凝器，该膨胀阀的另一端以一第二冷媒液管连接于该蒸发器。

6.如权利要求3所述的冷媒压缩机组，其特征在于，其中该冷却回油管路藏设于该第二区段部与该第三区段部内，或是设于该第二区段部与该第三区段部的外部。