CN1708663A

CN1708663A - 制冷系统、压缩和放热设备以及放热装置

Info

Publication number: CN1708663A
Application number: CN 200380102091
Authority: CN
Inventors: 武幸一郎; 新村悦生; 古川裕一
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 2002-10-24
Filing date: 2003-10-24
Publication date: 2005-12-14
Also published as: JP2006207835A

Abstract

本发明公开了一种制冷系统，该制冷系统具有一包含独立的低压和高压压缩部(51)和(52)的两级压缩机(50)，一具有独立的初级和二级放热通路(61)和(62)的放热装置(60)，一膨胀阀(72)和一冷却器(73)。经过该低压压缩部(51)初次压缩的制冷剂被该初级放热通路(61)初次放热。经过初次放热的制冷剂被高压压缩部(52)二次压缩。经过二次压缩的制冷剂被该二级放热通路(62)二次放热，从而得到低温、高压制冷剂。该低温、高压制冷剂被膨胀阀(72)减压和膨胀，并通过冷却器(73)以吸收室内空气的热量，然后返回压缩机(50)的低压压缩部(51)。在此系统中，在放热过程中的制冷剂温度可保持较低。

Description

制冷系统、压缩和放热设备以及放热装置

本申请要求2002年10月24日提交的日本专利申请No.2002-309103，以及2002年11月26日提交的美国临时申请No.60/428921的优先权，这些申请的公开文本的全文作为本申请的参考。

相关申请的交叉参考

本申请是根据35U.S.C.§111(a)提交的申请，且根据35U.S.C.§119(e)(1)要求临时申请No.60/428921的申请日利益，该临时申请是根据35U.S.C.§111(b)于2002年11月26日提交的。

技术领域

本发明涉及一种优选地应用于使用CO₂制冷剂的制冷循环的制冷系统，还涉及一种优选地应用于该制冷系统的压缩和放热设备以及放热装置。

背景技术

下面的描述阐明了发明人对相关技术领域以及该领域中存在的问题的了解，而不应该被解释为对现有技术中的知识的认可。

传统上，主要将氟里昂系列制冷剂用作蒸汽压缩式制冷循环中使用的制冷剂。但是近年来，考虑到全球环境保护，如在日本未审公开专利出版物No.JP2001-82369A和日本未审公开专利出版物No.JP2001-99522A中所示，一种使用天然制冷剂例如二氧化碳(CO₂)的制冷循环开始引人注目。

例如如图7中所示，作为一具有CO₂制冷剂的制冷循环的制冷系统，可认为该制冷系统设有压缩机101、放热装置(散热器)102、中间热交换器103、膨胀阀104、冷却器105和分液贮存器106。

在图8中所示的莫里尔图(焓熵图)中示出在这种使用中的制冷系统中制冷剂的状态。

如图7和8所示，在此制冷循环中，制冷剂被压缩机101压缩以从点A转移到点B，从而得到一高温、高压气态制冷剂。该气态制冷剂通过该放热装置102以被周围空气冷却，从而从点B转移到点C。然后，制冷剂通过该中间热交换器103以通过与回程制冷剂交换热量而过冷，从而从点C转移到点D，稍后将说明该回程制冷剂。此后，制冷剂被膨胀阀104减压和膨胀，从而从点D转移到点E。然后，该低温和低压制冷剂通过冷却器105，以通过从空气中吸收热量来冷却室内空气。另一方面，制冷剂本身的温度增加，从而从点E转移到点F。此外，将从冷却器105释放出的高温、低压制冷剂(即回程制冷剂)引入分液贮存器106，在该分液贮存器中仅提取出气态制冷剂。该回程制冷剂与上述向前传送的制冷剂在该中间热交换器103中交换热量以进一步提高温度，从而从点F转移到点A。然后，制冷剂返回压缩机101。

如上所述，在使用CO₂作为制冷剂的制冷循环中，在放热装置102中的高压区域内会出现其中制冷剂压力超过临界压力的一超临界循环。从而，在该高压区域内制冷剂的压力会变得高于使用氟里昂系列制冷剂的制冷循环中的压力，并且在放热装置的入口部分制冷剂的温度变得更高。具体地说，如图8中的点B所示，制冷剂变成超过120℃的高温状态。

因此，在将用于汽车空调制冷系统的耐热性较低的铝制放热装置用作放热装置102的情况下，该放热装置的部件及其类似物可能受到由上述高温导致的不利影响。

本发明的一个目标是提供这样一种制冷系统，该系统能够解决上述现有技术中固有的问题，在放热过程中保持制冷剂的温度较低，并且避免因为高温而对放热装置或类似物造成有害影响。

本发明的另一个目标是提供用于上述制冷系统的一种压缩和放热设备以及一种放热装置。

发明内容

为了实现上述目标，本发明具有以下的结构特征。

1.一种制冷系统，在该系统中，使用一压缩机和一放热装置以多级方式重复地依次对制冷剂进行压缩和放热以获得低温、高压制冷剂，其中，该低温、高压制冷剂被一减压装置减压，然后通过一冷却器以从要被冷却的介质吸收热量，然后返回该压缩机。

在如项(1)中所述的本发明中(本发明的第一方面)，由于依次对制冷剂进行压缩和放热，所以可保持制冷剂的温度较低。因此，即使将铝制设备用作放热装置，该放热装置也不会受到由高温导致的不利影响，这样确保能够防止放热装置出现缺陷，例如热变形或热劣化。结果，可获得高可靠性和足够的耐用性。

此外，在本发明的第一方面，由于制冷剂的放热是逐级进行的，所以可获得预定的冷却能力。

2.如项(1)中所述的制冷系统，其中制冷剂是二氧化碳(CO₂)。

在此系统中，制冷剂限于CO₂制冷剂。

3.一种制冷系统，包括：

一初次压缩一种制冷剂的初级压缩部；

一二次压缩该制冷剂的二级压缩部；

一使该制冷剂初次放热的初级放热部；

一使该制冷剂二次放热的二级放热部；

一使该制冷剂减压的减压装置；以及

一通过从要被冷却的介质吸收热量来冷却该介质的冷却装置，

其中，经过初级压缩部初次压缩的制冷剂被该初级放热部进行初次放热，该经过初次放热的制冷剂被该二级压缩部二次压缩，该经过二次压缩的制冷剂被该二级放热部进行二次放热，然后通过该冷却装置以从该介质吸收热量，然后返回该初级压缩部。

根据如项(3)中所述的本发明(本发明的第二方面)，和上述情况一样，放热装置不会受到由高温导致的不利影响，这样确保能够防止放热装置出现缺陷，例如热变形或热劣化。结果，可获得高可靠性和足够的耐用性。

4.如项(3)中所述的制冷系统，其中该制冷系统具有一多级压缩装置，其中该多级压缩装置的第一级压缩部构成该初级压缩部，且该多级压缩装置的第二级压缩部构成该二级压缩部。

在此系统中，由于使用该多级压缩装置进行两次压缩，所以与使用两个单独的压缩机的情况相比，制冷系统中的部件的数量可减少，从而使制冷系统紧凑。因此，可降低制冷装置的尺寸和重量。

5.如项(3)中所述的制冷系统，其中该制冷系统具有一放热装置，其中该放热装置的一放热部分成两个分开的放热部，其中这些分开的放热部中的一个部构成该初级放热部，而另一个部构成该二级放热部。

在此系统中，与使用两个单独的放热装置进行两次放热的情况相比，可减少部件的数量。从而，制冷装置的尺寸和重量可进一步减小。

6.如项(5)中所述的制冷系统，其中该初级放热部相对于该放热装置的放热部的总容量的容量比(volume rate)设定为0.2到0.5。

在此系统中，确保可以防止由高温导致的不利影响，从而可获得较高的可靠性、足够的耐用性以及进一步提高的冷却能力。

7.如项(3)中所述的制冷系统，其中该二级压缩部对制冷剂的压缩率相对于该初级压缩部对制冷剂的压缩率设定为0.5到1.5。

在此系统中，可有效地对制冷剂压缩和放热，从而可进一步提高制冷能力。详细地说，在二级压缩部相对于初级压缩部的压缩率过大(大于1.5倍)的情况下，在该二级放热部中制冷剂温度过高，这样会使得在该初级放热部中的放热量极低，继而使制冷系数降低。相反地，在压缩率过小(小于0.5倍)的情况下，在该初级放热部中制冷剂温度过高，这样会使得在该二级放热部中放热量极低，继而使放热性能和冷却能力降低。

初级压缩部中的压缩率由“CLo/CLi”限定，其中在该初级压缩部中制冷剂的入口压力为“CLi(MPa)”，而制冷剂的出口压力为“CLo(MPa)”。二级压缩部中的压缩率由“CHo/CHi”限定，其中在该二级压缩部中制冷剂的入口压力为“CHi(MPa)”，而制冷剂的出口压力为“CHo(MPa)”。因此，在此系统中，优选地，二级压缩部的压缩率相对于初级压缩部(的压缩率)“(CHo/CHi)/(CLo/CLi)”设定为0.5到1.5。

8.如项(3)中所述的制冷系统，该系统还包括一中间热交换器，该中间热交换器通过与从该冷却装置流出的回程制冷剂交换热量，来对经过该二级放热部二次放热的制冷剂过冷。

在此系统中，由于用该中间热交换器对制冷剂过冷以增加放热量，所以可进一步提高冷却能力。

9.如项(3)中所述的制冷系统，其中使用二氧化碳(CO₂)作为该制冷剂。

如项(4)到(8)中所述的本发明的第二方面的优选结构特征也可用作下面所述的本发明的第三到第五方面的优选结构特征。

10.一种配备有一多级压缩机的压缩和放热设备，其中，制冷剂被该多级压缩机的第一级压缩部初次压缩，该经过初次压缩的制冷剂被一初级放热部初次放热，该经过初次放热的制冷剂被该多级压缩机的第二级压缩部二次压缩，该经过二次压缩的制冷剂被一二级放热部二次放热，从而获得低温、高压制冷剂。

如项(10)中所述的本发明(本发明的第三方面)具体限定该压缩和放热设备优选地应用于本发明的第一和第二方面。通过使用该装置，确保可以获得上述功能和效果。

在本发明的第三方面中，与上述情况一样，优选地采用以下结构特征(11)到(14)。

11.如项(10)中所述的压缩和放热设备，其中该压缩和放热设备具有一放热装置，其中该放热装置的一放热部被分成两个分开的放热部，其中这些分开的放热部中的一个部构成该初级放热部，而另一个部构成该二级放热部。

12.如项(11)中所述的压缩和放热设备，其中该初级放热部相对于该放热装置的放热部的总容量的容量比设定为0.2到0.5。

13.如项(10)到(12)中的任何一个所述的压缩和放热设备，其中该二级压缩部对制冷剂的压缩率相对于该初级压缩部对制冷剂的压缩率设定为0.5到1.5。

14.如项(10)中所述的压缩和放热设备，其中使用二氧化碳(CO₂)作为制冷剂。

15.一种放热装置，该放热装置具有一用于对经过初次压缩的制冷剂初次放热的初级放热部，和一用于对在被初次放热之后经过二次压缩的制冷剂二次放热的二级放热部，该放热装置包括：

一对集管箱(header tank)；以及

多个位于该对集管箱之间且沿该集管箱的纵向方向彼此平行设置的热交换管，该热交换管的相对端与该集管箱相连接；

其中，通过该多个热交换管的制冷剂与从该放热装置的前侧引入且通过在相邻的热交换管之间的间隙的冷却空气交换热量，以进行放热，

其中，每个该集管箱在一相同的高度位置均被一隔离构件分隔开，从而将该多个热交换管分成上部和下部热交换管组，这些热交换管组中的一组构成该初级放热部，而其另一组构成该二级放热部。

如项(15)中所述的本发明(本发明的第四方面)具体限定该放热装置优选地应用于本发明的第一到第三方面中的任何一个方面。通过采用该装置，可确保实现上述功能和效果。

16.如项(15)中所述的放热装置，其中该下部的热交换管组构成该初级放热部，而该上部的热交换管组构成该二级放热部。

在此放热装置中，可进一步提高热交换效率。即，在本发明应用于汽车空调器中的放热装置的情况下，由于多种因素例如来自地面的热辐射，所以要被引入该放热装置的冷却空气的下部的温度高于其上部。因此，通过将温度较高的下部空气引入在较高温度一侧的初级放热通路，并将温度较低的上部空气引入在较低温度一侧的二级放热通路，可在该初级和二级放热通路中均确保制冷剂和冷却空气之间有足够的温度差。这样可进行充分的热交换，从而实现高效的制冷剂放热。

在本发明第四方面中，优选地使用以下的结构特征(17)和(18)。

17.如项(15)中所述的放热装置，其中构成该初级放热部的热交换管相对于该多个热交换管的总的内部容量的内部容量比设定为0.2到0.5。

18.如项(15)中所述的放热装置，其中使用二氧化碳(CO₂)作为制冷剂。

19.一种放热装置，该放热装置具有一用于对经过初次压缩的制冷剂初次放热的初级放热部，和一用于对在被初次放热之后经过二次压缩的制冷剂二次放热的二级放热部，该放热装置包括：

一对集管箱；以及

其中，每个该热交换管均具有多个沿管的宽度方向设置的制冷剂通道，

其中，该对集管箱中的每一个均被一沿该集管箱的纵向方向延伸的隔离构件分成一前部空间和一后部空间，从而将每个热交换管的多个制冷剂通道分成一前部制冷剂通道组和一后部制冷剂通道组，这些制冷剂通道组中的一个组构成该初级放热部，而其另一个组构成该二级放热部。

如项(19)中所述的本发明(本发明的第五方面)具体限定该放热装置优选地应用于本发明的第一到第三方面中的任何一个方面。通过采用该装置，可确保实现上述功能和效果。

20.如项(19)中所述的放热装置，其中该后部制冷剂通道组构成该初级放热部，而该前部制冷剂通道组构成该二级放热部。

在该放热装置中，可进一步提高热交换效率。即，分别将还没有通过任何放热部的较低温度的冷却空气引入较低温度一侧的二级放热部，并将已通过该二级放热装置的较高温度的冷却空气引入该较高温度一侧的初级放热部，从而释放热量。因此，在该初级和二级放热装置的任何一个中，均可确保制冷剂和冷却空气之间具有足够的温度差，从而可实现高效的热交换，这样可使制冷剂的放热更高效。

在本发明的第五方面中，与上述情况一样，优选地采用以下的结构特征(21)和(22)。

21.如项(19)中所述的放热装置，其中构成该初级放热部的热交换管相对于该多个热交换管的总的内部容量的内部容量比设定为0.2到0.5。

22.如项(19)中所述的放热装置，其中使用二氧化碳(CO₂)作为制冷剂。

在本发明的第一和第二方面的制冷系统中，绝对不会受到由高温导致的不利影响。因此，可确保高可靠性和足够的耐用性。此外，可确保有足够的制冷剂放热量，从而使得冷却能力提高。

本发明的第三到第五方面具体限定该压缩和放热设备或该放热装置优选地应用于本发明的第一和第二方面。因此，确保可获得与上述本发明的第一和第二方面相同的效果。

从下面参照附图对本发明的详细说明中可清楚地了解本发明的其它目标和特征。

从下面结合附图的说明中可进一步了解各种实施例的上述和/或其它方面、特征和/或优点。各种实施例在应用时可包括和/或排除不同的方面、特征和/或优点。另外，各种实施例在应用时可与其它实施例的一个或多个方面或特征相结合。对具体实施例的方面、特征和/或优点的说明不应解释为是对其它实施例或权利要求的限制。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的制冷系统的制冷剂回路图。

图2是应用于该实施例的制冷系统的放热装置的正视图。

图3是示出在该实施例的制冷系统中制冷剂的状态的莫里尔图。

图4是示出在该实施例的和一比较实施例的制冷系统中温度效率和冷却能力/制冷系数之间的关系的曲线图。

图5是示出在该实施例的制冷系统中初级放热装置的容量比和制冷系数之间的关系的曲线图。

图6是示出在该实施例的制冷系统中初级放热装置的容量比和二级放热装置的入口制冷剂温度之间的关系的曲线图。

图7是一种作为背景技术的制冷系统的制冷回路图。

图8是示出作为背景技术的该制冷系统中的制冷剂状态的莫里尔图。

具体实施方式

下面将参照附图详细说明本发明。

图1是根据本发明一个实施例的制冷系统中的制冷循环的制冷剂回路图。如图1所示，本实施例的制冷系统具有多级压缩机50、作为气体冷却器的放热装置60、中间热交换器71、作为减压装置的膨胀阀72、冷却器73(例如蒸发器)，以及分液贮存器74，这些都作为该系统的基础结构部件。

压缩机50是一两级类型的装置，其具有一作为初级压缩装置的低压压缩部51和一作为二级压缩装置的高压压缩部52。压缩部51和52两者均独立地构成，并且分别具有制冷剂入口51a和52a以及制冷剂出口51b和52b。该低压压缩部51在一低压区域压缩经由该制冷剂入口51a引入的制冷剂，然后经由该制冷剂出口51b排出被压缩的制冷剂。另一方面，高压压缩部52在一高压区域压缩经由该制冷剂入口52a引入的制冷剂，然后经由制冷剂出口52b排出该被压缩的制冷剂。

如图2所示，放热装置60是一集管(header)式热交换器，并且具有一对以一定距离彼此平行设置的管形集管箱65和65，多个沿集管箱65的纵向方向(上下方向)彼此平行设置的水平的热交换管66，该热交换管的相对端与集管箱65和65流体连通，以及设置在相邻的热交换管66之间的波状散热片67。

热交换管66具有多个沿宽度方向(前后方向)平行设置的制冷剂通道，从而制冷剂可通过每个制冷剂通道。两个集管箱65和65均在相同的纵向位置处(相同的高度处)具有隔离构件65a和65a，从而每个集管箱65的内部空间被分成上部空间和下部空间。因此，该多个热交换管66分类成上部组和下部组。位于隔离构件65a下方的下部热交换管组形成一作为初级放热装置的初级放热通路61，位于隔离构件65a上方的上部热交换管组形成一作为二级放热装置的二级放热通路62。

其中一个集管箱65具有与该初级和二级放热通路61和62相对应的制冷剂入口61a和62a，而另一个集管箱65具有与该初级和二级放热通路61和62相对应的制冷剂出口61b和62b。

在此放热装置60中，经由入口61a和62a引入的制冷剂通过对应于初级和二级放热通路61和62的热交换管66。另一方面，从放热装置的前侧引入的冷却空气通过相邻热交换管66之间的空隙。因此，制冷剂在通过每个热交换管66时与冷却空气交换热量以被冷却(以散发热量)，并流出该出口61b和62b。

在此实施例中，构成放热装置60的每个部件由例如铝或其合金，或铝钎焊板材制成，在该铝钎焊板材的至少一个表面上层压有钎焊材料。这些部件通过钎焊材料临时组装成一定的热交换器构造并暂时固定。这些被临时组装和暂时固定的部件同时在一炉内进行(硬)钎焊，从而使全部部件一体地连接。

中间热交换器71在向前流动的制冷剂和回程制冷剂之间交换热量以便使该向前流动的制冷剂过冷。

膨胀阀72使制冷剂减压和膨胀，并且冷却器73通过使该被减压和膨胀的制冷剂的热量与室内空气(要被冷却的介质)的热量相交换来冷却室内空气。

此外，分液贮存器74将制冷剂分成液化的制冷剂和气态制冷剂以便仅提取该气态制冷剂。

在本实施例的制冷系统中，压缩机50的低压压缩部51的出口51b与该放热装置60的初级放热通路61的入口61a相连接，而该初级放热通路61的出口61b与该压缩机50的高压压缩部52的入口52a相连接。

此外，该高压压缩部52的出口52b与该放热装置60的二级放热通路62的入口62a相连接，而该二级放热通路62的出口62b与中间热交换器71的向前流动的制冷剂的入口相连接。

中间热交换器71的向前流动的制冷剂的出口与膨胀阀72的入口侧相连接，并且膨胀阀72的出口侧与冷却器73的入口相连接。

此外，冷却器73的出口与分液贮存器74的入口相连接，而分液贮存器74的出口与中间热交换器71的回程制冷剂的入口相连接。

中间热交换器71的回程制冷剂的出口与压缩机50的低压压缩部51的入口51a相连接。

该制冷系统使用CO₂作为制冷剂，并且可优选地安装在车辆内以用作汽车空调装置或类似物。

在该制冷系统中，如图3所示，制冷剂被压缩机50的低压压缩部51压缩(初级压缩)，从而从点A转移到点A1。

随后，经过初级压缩的制冷剂通过该放热装置60的初级放热通路61，以便通过与周围空气(要被冷却的空气)交换热量而被冷却(被初次放热)，从而从点A1转移到点A2。

该经过初次放热的制冷剂被压缩机50的高压压缩部52压缩(二次压缩)到高压状态，从而从点A2转移到点B1。

该经过二次压缩的制冷剂通过放热装置60的二级放热通路62，以便通过与周围空气交换热量而被冷却(被二次放热)，从而从点B1转移到点C。

随后，该经过二次放热的制冷剂(向前流动的制冷剂)通过该中间热交换器71，以便通过与下面所述的回程制冷剂交换热量而被过冷，从而从点C转移到点D。

此外，该被过冷的制冷剂被膨胀阀72减压和膨胀，从而从点D转移到点E。

然后，该低温、低压制冷剂被引入冷却器73，以通过从室内空气(要被冷却的介质)吸收热量来冷却该室内空气。其中制冷剂本身被加热以从点E转移到点F。

点E和点F之间的焓差对应于冷却热量，并限定制冷能力。

在冷却器73中被加热的高温、低压制冷剂(回程制冷剂)被引入分液贮存器74，并仅提取气态制冷剂。

从分液贮存器74流出的回程制冷剂通过中间热交换器71，以便通过与上述向前流动的制冷剂交换热量而被加热，从而从点F转移到点A，然后返回压缩机50的低压压缩部51。

在本实施例的制冷系统中，由于依次进行制冷剂的压缩和放热，所以如在图3中的点A1所示，制冷剂在初级放热通路61的入口侧的入口温度(最大温度)可以保持在120℃或以下的较低温度。因此，初级放热装置60的铝制部件材料不会受到由高温导致的不利影响，这样确保可以防止该放热装置的部件材料产生缺陷，例如热变形或热劣化。从而获得高可靠性和足够的耐用性。

此外，由于在初级放热通路61且随后在二级放热通路62中逐级进行制冷剂放热，所以可确保获得预定的放热量，从而使冷却器73内有足够的焓差，继而可获得高制冷能力。

此外，在本实施例的制冷系统中，由于在压缩过程中逐级进行放热，所以在初次压缩过程和二次压缩过程中制冷剂的状态接近等温曲线，即等温压缩状态。因此，在压缩时工作负荷减小，使得制冷系数提高。

此外，在本实施例的制冷系统中，由于制冷剂通过放热装置60放热，然后被中间热交换器71过冷(放热)以提高放热量，所以可进一步提高制冷性能。

此外，在本实施例的制冷系统中，由于通过使一个所谓集管式热交换器的放热装置60分隔开而形成初级和二级放热部61和62，所以与使用两个单独的放热装置进行两次放热的情况相比，减小了部件的数量，使得制冷装置的尺寸和重量都减小。

此外，在本实施例的制冷系统中，由于使用具有两个压缩部51和52的多级(两级)压缩机50执行二重压缩，所以与使用两个单独的压缩机的情况相比，减小了部件的数量，从而使得制冷装置的尺寸和重量进一步减小。

此外，在本实施例中，由于在放热装置60的较高温度一侧的初级放热通路61位于在放热装置60的较低温度一侧的二级放热通路62的下部，所以可进一步提高热交换效率，其原因如下：在本制冷循环应用于例如汽车空调器的情况下，由于多种因素如来自地面的热辐射，使要被引入放热装置60的冷却空气的下部的温度高于其上部的温度。因此，通过将具有较高温度的下层空气引入在较高温度一侧的初级放热通路61以及将具有较低温度的上层空气引入在较低温度一侧的二级放热通路62，可以在该初级和二级放热通路61和62中确保制冷剂和冷却空气之间有足够的温度差。这使得可以进行高效的热交换，从而实现高效的制冷剂放热。

在本实施例中，优选地，初级放热通路61的容量比(该初级通路的热交换管的总的横截面面积)设定为放热装置60的放热部的全部容量，即，初级和二级放热通路61和62的总容量(全部热交换管的总的横截面面积)的20-50％。更优选地，其上限设定为30％或更少。

如果容量比太小，则由于制冷系数(冷却能力/压缩功率)降低，或在二级放热通路62的入口62a处的制冷剂温度极高，所以难以获得足够的制冷效果。相反地，如果容量比太大，则制冷系数会降低，这样也难以获得足够的制冷效果。

在上述放热装置60中，在相对于冷却空气的引入方向垂直的方向(上下方向)上分隔开装置60，以在下部形成初级放热装置61而在上部形成二级放热装置62。或者，在本发明中，该初级放热装置可设置在上部而该二级放热装置可设置在下部。

此外，在本发明中，可使用所谓多流式放热装置作为放热装置，该多流式放热装置在与冷却空气的引入方向垂直的平面内具有形成为U形转弯或Z字形的制冷剂通道。

此外，在本发明中，可沿冷却空气的引入方向分隔开放热装置以形成一初级放热通路和一二级放热通路(初级和二级放热装置)。

例如，可采用以下的结构。通过在每个集管箱65内沿该集管箱的纵向方向设置一隔离板，可将每个集管箱65和65的内部空间分成一向前的空间和一向后的空间，从而可将与集管箱相连接的每个热交换管66中的多个制冷剂通道分类成向前的制冷剂通道和向后的制冷剂通道，这两种制冷剂通道中的一种构成初级放热通路(初级放热装置)，而另一种构成二级放热通路(二级放热装置)。

在此情况下，优选地，相对于冷却空气引入方向构成上游侧制冷剂通道的管的前侧是二级放热通路(二级放热装置)，而相对于冷却空气引入方向构成下游侧制冷剂通道的管的后侧是初级放热通路(初级放热装置)。即，分别将还没有通过任何放热部的较低温度的冷却空气引入较低温度一侧的二级放热装置，并将已经通过该二级放热装置的较高温度的冷却空气引入较高温度一侧的初级放热装置，从而释放热量。因此，在初级和二级放热装置的任何一个中，均可以确保制冷剂和冷却空气之间有足够的温度差，从而产生高效的热交换，这使得可以实现更高效的制冷剂放热。

此外，在本发明中，前后设置的初级和二级放热装置可形成为上述的多流式放热装置。

此外，在本发明中，可以分别对该上下设置的初级和二级放热装置沿冷却空气引入方向(前后方向)进行分隔，从而每个放热装置可以是具有前后制冷剂通道的所谓逆流式放热装置。

此外，在本发明中，放热装置的安装方向不局限于特定方向。例如，该放热装置可安装成其集管箱位于垂直的、水平的或倾斜的位置。

此外，在上述实施例中，尽管中间热交换器71设置在该放热装置60的下游侧，但是在本发明中，并不总是必须采用这种中间热交换器71。

此外，在上述实施例中，尽管举例说明了一种两级压缩(放热)式制冷系统，但是本发明不局限于此，而是可应用于多级(三级或以上)压缩和放热式制冷系统。

<示例1>

在图1所示的制冷系统中，通过计算机模拟，可分别得到放热装置60的温度效率(温度有效度)和其冷却能力(kw)之间的关系，以及放热装置60的温度效率和其制冷系数(冷却能力/压缩功率)之间的关系。

<比较示例>

在图7所示的传统制冷系统中，通过计算机模拟，可分别得到放热装置102的温度效率和其冷却能力(kw)之间的关系，以及放热装置102的温度效率和其制冷系数之间的关系。

图4的曲线图示出上述示例1和比较示例的结果。

从该曲线图中可清楚地看出，涉及本发明的示例1的制冷系统在冷却能力和制冷系数方面都要优于该比较示例的制冷系统。

尤其是，在示例1的两级压缩循环中，如上所述，由于压缩过程可以实现等温压缩，所以在压缩时可使工作负荷减小，这继而提高了制冷系数。

相反地，在比较示例的循环中，在压缩过程中温升很大，从而使压缩时的工作负荷增加，这继而使得制冷系数下降。

此外，在示例1的循环中，即使在放热装置的温度效率低的情况下(例如，即使在难以保证放热装置有足够大小的情况下)，由于在二次压缩过程的入口侧温度(即，高压压缩部的入口温度)低，所以出口温度可充分地降低，从而获得足够的冷却能力。

相反地，在比较示例的循环中，在难以保证放热装置有足够大小的情况下，在压缩过程的出口侧的温度(即，压缩设备的出口温度)不能被降低，从而导致冷却能力不足。

<示例2>

在图1所示的制冷系统中，通过计算机模拟，可获得初级放热部61相对于放热装置60的放热部的全部容量的容量比与制冷系数之间的关系。

图5的曲线图示出该结果。

从该曲线图中可清楚地看出，当初级放热部61的容量比落入0.1到0.5的范围内，尤其是为0.3或更小时，可获得极佳的制冷系数。

<示例3>

在图1所示的制冷系统中，通过计算机模拟，可获得初级放热部61相对于放热装置60的放热部的全部容量的容量比与二级放热部62的入口温度之间的关系。

图6的曲线图示出该结果。

从该曲线图中可清楚地看出，在其中初级放热部61的容量比为0.2或更大的区域内，二级放热部62的入口温度较低。

从上述曲线图的结果可以理解，优选地将初级放热部61相对于放热部的总容量的容量比设定为0.2(20％)到0.5(50％)，更优选地为0.3(30％)或更小。

本文中使用的术语和表述是作为说明性质而非限制性质的语言，在使用这些术语和表述时，并不旨在排除所示和所说明的特征或其部分的任何等同物，而是应认识到，可在所要求的本发明的范围内进行多种变型。

工业实用性

该制冷系统、压缩和放热设备以及放热装置优选地可用于例如具有使用超临界制冷剂例如CO₂的制冷循环的汽车空调器、家用空调器以及用于电子设备的冷却器。

Claims

2.一种根据权利要求1的制冷系统，其特征在于，该制冷剂是二氧化碳。

3.一种制冷系统，包括：

一初次压缩一种制冷剂的初级压缩部；

一二次压缩该制冷剂的二级压缩部；

一使该制冷剂初次放热的初级放热部；

一使该制冷剂二次放热的二级放热部；

一使该制冷剂减压的减压装置；以及

其中，经过该初级压缩部初次压缩的制冷剂被该初级放热部进行初次放热，该经过初次放热的制冷剂被该二级压缩部二次压缩，该经过二次压缩的制冷剂被该二级放热部进行二次放热，然后通过该冷却装置以从该介质吸收热量，然后返回该初级压缩部。

4.根据权利要求3的制冷系统，其特征在于，该制冷系统具有一多级压缩装置，其中该多级压缩装置的第一级压缩部构成该初级压缩部，且该多级压缩装置的第二级压缩部构成该二级压缩部。

5.根据权利要求3的制冷系统，其特征在于，该制冷系统具有一放热装置，其中该放热装置的一放热部被分成两个分开的放热部，其中这些分开的放热部中的一个部构成该初级放热部，而另一个部构成该二级放热部。

6.根据权利要求5的制冷系统，其特征在于，该初级放热部相对于该放热装置的放热部的总容量的容量比设定为0.2到0.5。

7.根据权利要求3的制冷系统，其特征在于，该二级压缩部对制冷剂的压缩率相对于该初级压缩部对制冷剂的压缩率设定为0.5到1.5。

8.根据权利要求3的制冷系统，其特征在于，该系统还包括一中间热交换器，该中间热交换器通过与从该冷却装置流出的回程制冷剂交换热量，来对经过该二级放热部二次放热的制冷剂过冷。

9.根据权利要求3的制冷系统，其特征在于，二氧化碳用作该制冷剂。

11.根据权利要求10的压缩和放热设备，其特征在于，该压缩和放热设备具有一放热装置，其中该放热装置的一放热部被分成两个分开的放热部，其中这些分开的放热部中的一个部构成该初级放热部，而另一个部构成该二级放热部。

12.根据权利要求11的压缩和放热设备，其特征在于，该初级放热部相对于该放热装置的放热部的总容量的容量比设定为0.2到0.5。

13.根据权利要求10到12中的任何一项的压缩和放热设备，其特征在于，该二级压缩部对制冷剂的压缩率相对于该初级压缩部对制冷剂的压缩率设定为0.5到1.5。

14.根据权利要求10的压缩和放热设备，其特征在于，使用二氧化碳作为该制冷剂。

一对集管箱；以及

16.根据权利要求15的放热装置，其特征在于，该下部的热交换管组构成该初级放热部，而该上部的热交换管组构成该二级放热部。

17.根据权利要求15的放热装置，其特征在于，构成该初级放热部的热交换管相对于该多个热交换管的总的内部容量的内部容量比设定为0.2到0.5。

18.根据权利要求15的放热装置，其特征在于，使用二氧化碳作为制冷剂。

一对集管箱；以及

20.根据权利要求19的放热装置，其特征在于，该后部制冷剂通道组构成该初级放热部，而该前部制冷剂通道组构成该二级放热部。

21.根据权利要求19的放热装置，其特征在于，构成该初级放热部的热交换管相对于该多个热交换管的总的内部容量的内部容量比设定为0.2到0.5。

22.根据权利要求19的放热装置，其特征在于，使用二氧化碳作为该制冷剂。