CZ201198A3

CZ201198A3 - Dvoustupnový kompresor a zarízení tepelného cerpadla

Info

Publication number: CZ201198A3
Application number: CZ20110098A
Authority: CZ
Inventors: Fukaya@Atsuyoshi; Tani@Masao
Original assignee: Mitsubishi Electric Corporation
Priority date: 2010-03-02
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2012-04-18
Also published as: CN102192150B; JP5328697B2; KR20110099630A; KR101250084B1; CN102192150A; JP2011179436A; CZ306343B6

Abstract

U dvoustupnového kompresoru jsou kompresní jednotka (10) nízkého stupne a kompresní jednotka vysokého stupne zapojeny do série. Pomer S1/S2 mezi oblastí S1 otevrení výtlakového otvoru (16) kompresní jednotky (10) nízkého stupne a oblastí S2 otevrení výtlakového otvoru (36) vysokého stupne kompresní jednotky vysokého stupne je nastaven tak, že vyhovuje vztahu 1 < S1/S2 .<=. 2, 25. Pomer 1/H2 mezi velikostí H1 zdvihu výtlakového ventilu (17) nízkého stupne ve výtlakovém otvoru (16) nízkého stupne a velikostí H2 zdvihu výtlakového ventilu (37) vysokého stupne ve výtlakovém otvoru (36) vysokého stupne je nastaven tak, že vyhovuje vztahu 1 < H1/H2 .<=. 2,1. Pri vstrikování je pomer H1/H2 nastaven tak, že vyhovuje vztahu 0,47 .<=. H1/H2 < 1. Je navrženo zarízení tepelného cerpadla s kompresorem.

Description

Dvoustupňovým kompresor a zařízeni tepelného čerpadla

Oblast techniky

[0001J Vynález se týká dvoustupňového kompresoru, obsahujícího dvě kompresní jednotky, a zařízeni tepelného čerpadla, obsahujícího dvoustupňový kompresor.

Dosavadní stav techniky . [0002] D kompresoru rotačního typu kompresní jednotka nasava chíadivo do kompresní komory pro stlačování chladivá a pro vytlačování stlačeného ohiadiva z výtlakového otvoru kompresní komory do výtlakového prostoru.

Ve výtlakovém otvoru je obecně uspořádán ventil. Výtlakový ventil se otevírá v důsledku rozdílu mezi tlakem v kompresní komoře a tlakem ve prostoru.

výtlakový tlakového výtlakovém

Jako výtlakový ventil paprskový ventil. Jeden konec desky je pevný.

je často využíván zejména paprskového ventilu ve formě

Pokud se tlak v kompresní komoře stává vyšší, než tlak ve výtlakovém prostoru, je paprskový ventil vytlačován z kompresní komory, takže se paprskový ventil ohýbá pro jeho otevření.

[0003] Oblast otevřeni výtlačného otvoru a velikost zdvihu paprskového ventilu, což je velikost ohnutí paprskového ventilu, jsou významné prvky pro zvýšení účinnosti kompresoru rotačního typu.

Pokud je oblast otevření výtlakového otvoru malá u kompresoru rotačního typu, tak stlačené chladivo nemůže být zcela vytlačeno, přičemž chladivo, které nebylo vytlačeno, je opět stlačováno. Dochází tím ke ztrátám.

Pokud je naopak oblast otevření výtlakového otvoru velká, tak se chladivo hromadí v části výtlakového otvoru v době vytlačování chladivá.

Chladivo, které se nahromadilo v části výtlakového otvoru, je opět stlačováno, čímž dochází ke ztrátám.

Pokud je velikost zdvihu paprskového ventilu malá u kompresoru rotačního typu, tak paprskový ventil představuje odpor v době vytlačování stlačeného chladivá, čímž vznikají ztráty.

Pokud je naopak velikost zdvihu paprskového ventilu velká, tak se paprskový ventil pomalu uzavírá. Takže jednou vytlačené chladivo je opět nasáváno výtlakovým otvorem. Opět nasáté chladivo je znovu stlačováno, čímž vznikají ztráty.

Pokud je velikost zdvihu velká, může docházet ke značným rázům ventilu při uzavíráni, takže může dojít k jeho rozlomení.

[0004] Dvoustupňový kompresor obsahuje dvě kompresní jednotky (což jsou kompresní jednotka nízkého stupně a kompresní jednotka vysokého stupně) zapojené do série. Objem, přemísťovaný kompresní jednotkou vysokého stupně, je menší, než objem, přemísťovaný kompresní jednotkou nízkého stupně.

Z toho důvodu, pokud jsou oblasti otevření výtlakových otvorů a velikosti zdvihu paprskových ventilů stejné u kompresní jednotky nízkého stupně a kompresní jednotky vysokého stupně, tak dochází ke ztrátám v kompresní jednotce nízkého stupně, neboť objem proudění chladivá v kompresní jednotce nízkého stupně je větší, než objem proudění chladivá v kompresní jednotce vysokého stupně.

Proto u dvoustupňového kompresoru rotačního typu poměr mezi oblastmi otevření výtlakových otvorů, uspořádaných v kompresní jednotce nízkého stupně a kompresní jednotce vysokého stupně, a poměr mezi velikostmi zdvihu paprskových ventilů v kompresní jednotce nízkého stupně a kompresní jednotce vysokého stupně, musejí být příslušně nastaveny.

Prostřednictvím vhodného nastaveni těchto poměrů může být účinnost kompresoru zlepšena.

[0005] Patentový dokument 1 popisuje, že poměr S2/S1 oblasti S2 výtlakového otvoru kompresní jednotky vysokého stupně k oblasti SI výtlakového otvoru kompresní jednotky nízkého stupně je nastaven na 0,55 až 0,85 násobek poměru V2/V1 objemu V2 přemisťováni kompresní jednotky vysokého stupně k objemu VI přemísťování kompresní jednotky nízkého stupně.

[0006] Patentový dokument 2 popisuje, že velikost H1 zdvihu paprskového ventilu, uspořádaného ve výtlakovém otvoru kompresní jednotky nízkého stupně, je nastavena větší, než velikost H2 zdvihu paprskového ventilu, uspořádaného ve výtlakovém otvoru kompresní jednotky vysokého stupně.

Dokumenty známého stavu techniky

[0007] [Patentový dokument 1] JP 2003-293973 A

[Patentový dokument 2] JP 2008-291650 A

Podstata vynálezu

[0008] Jak patentový dokument 1, tak patentový dokument 2 popisují nastavení jedné z oblastí výtlakového otvoru a velikostí zdvihu paprskových ventilů u kompresní jednotky nízkého stupně a kompresní jednotky vysokého stupně.

I když jedna z oblastí výtlakového otvoru a velikostí zdvihu paprskových ventilů byla příslušně nastavena, tak však účinnost kompresoru nemůže být zlepšena, pokud další z oblastí výtlakového otvoru a velikostí zdvihu paprskových ventilů není vhodně nastavena.

Úkolem předmětného vynálezu j_e zlepšit účinnost kompresoru vhodným nastavením oblasti výtlakového otvoru a velikostí zdvihu paprskových ventilů u kompresní jednotky nízkého stupně a kompresní jednotky vysokého stupně kompresoru.

[0009] Dvoustupňový kompresor podle tohoto vynálezu může obsahovat:

kompresní jednotku nízkého stupně, která nasává chladivo do kompresní komory nízkého stupně, stlačuje nasáté chladivo, a vytlačuje stlačené chladivo z výtlakového otvoru nízkého stupně, výtlakovou jednotku nízkého stupně, která vymezuje výtlakový prostor nízkého stupně, do kterého je chladivo, stlačené kompresní jednotkou nízkého stupně, vytlačováno z výtlakového otvoru nízkého stupně, kompresní jednotku vysokého stupně, která nasává chladivo, vytlačované do výtlakového prostoru nízkého stupně, vymezeného výtlakovou jednotkou nízkého stupně, do kompresní komory vysokého stupně přes mezilehlou spojovací dráhu, stlačuje nasáté chladivo, a vytlačuje stlačené chladivo z výtlakového otvoru vysokého stupně, výtlakovou jednotku vysokého stupně, která vymezuje výtlakový prostor vysokého stupně, do kterého je chladivo, stlačené kompresní jednotkou vysokého stupně, vytlačováno z výtlakového otvoru vysokého stupně, výtlakový ventil nízkého stupně, uspořádaný ve výtlakovém otvoru nízkého stupně kompresní jednotky nízkého stupně, přičemž výtlakový ventil nízkého stupně se ohýbá pro otevření směrem k výtlakovému prostoru nízkého stupně z polohy uzavření výtlakového otvoru nízkého stupně, pokud se tlak chladivá v kompresní komoře nízkého stupně stává vyšší, než tlak chladivá ve výtlakovém prostoru nízkého stupně, a výtlakový ventil vysokého stupně, uspořádaný ve výtlakovém otvoru vysokého stupně vysokotlaké kompresní jednotky, přičemž výtlakový ventil vysokého stupně se ohýbá pro otevření směrem k výtlakovému prostoru vysokého stupně z polohy uzavření výtlakového otvoru vysokého stupně, pokud se tlak chladivá v kompresní komoře vysokého stupně stává vyšší, než tlak chladivá ve výtlakovém prostoru vysokého stupně, přičemž oblast otevření výtlakového otvoru nízkého stupně je větší, než oblast otevření výtlakového otvoru vysokého stupně, a nepřesahuje 2,25 násobek oblasti otevření výtlakového otvoru vysokého stupně, přičemž velikost zdvihu výtlakového ventilu nízkého stupně není menší, než 0,47 násobek, avšak nejvýše 2,1 násobek velikosti zdvihu výtlakového ventilu vysokého stupně, přičemž velikostí zdvihu výtlakového ventilu nízkého stupně je vzdálenost mezi polohou těžiště výtlakového otvoru nízkého stupně a výtlakovým ventilem nízkého stupně ve směru ohýbání výtlakového ventilu nízkého stupně, pokud je výtlakový ventil nízkého stupně ohýbán pro otevření, přičemž velikostí zdvihu výtlakového ventilu vysokého stupně je vzdálenost mezi polohou těžiště výtlakového otvoru vysokého stupně a výtlakovým ventilem vysokého stupně ve směru ohýbání výtlakového ventilu vysokého stupně, pokud je výtlakový ventil vysokého stupně ohýbán pro otevření.

Výhodné účinky vynálezu

[0010] U dvoustupňového kompresoru podle tohoto vynálezu jsou oblasti výtlakových otvorů a velikosti zdvihu papraskových ventilů u kompresní jednotky nízkého stupně a kompresní jednotky vysokého stupně vhodně nastaveny.

Prostřednictvím tohoto uspořádání muže být účinnost kompresoru zlepšena.

Přehled obrázků na výkresech

[0011]

Obr. 1 znázorňuje půdorysný pohled na dvoustupňový kompresor 100 u prvního provedení;

obr. 2 znázorňuje pohled v řezu, vedeném podél čáry A-A' z obr. 1;

obr. 3 znázorňuje ve zvětšeném měřítku pohled na jednotku 2 kompresního mechanismu a na část, obklopující kompresní mechanismus 3 podle obr. 2;

obr. 4 znázorňuje pohled v řezu, vedeném podél čáry B-B' z obr. 1;

obr. 5 znázorňuje pohled v řezu, vedeném podél čáry C-C' z obr. 2;

obr. 6 znázorňuje pohled v řezu, vedeném podél čáry D-D' z obr. 2;

obr. 7 znázorňuje schematický pohled, zobrazující část v blízkosti výstupního otvoru 16 nízkého stupně, pokud je výtlakový ventil 17 nízkého stupně otevřen;

obr. 8 znázorňuje schematický pohled, zobrazující část v blízkosti výstupního otvoru 16 nízkého stupně, pokud je výtlakový ventil 17 nízkého stupně uzavřen;

obr. 9 znázorňuje schematický pohled, zobrazující část v blízkosti výstupního otvoru 36 vysokého stupně, pokud je výtlakový ventil 37 vysokého stupně otevřen;

obr. 10 znázorňuje schematický pohled, zobrazující část v blízkosti výstupního otvoru 36 vysokého stupně, pokud je výtlakový ventil 37 vysokého stupně uzavřen;

obr. 11 znázorňuje graf, zobrazující vzájemný vztah mezi oblastmi otevření, velikostmi zdvihu a změnou rychlosti COP, pokud je počet otáček kompresoru 30 otáček za vteřinu;

obr. 12 znázorňuje graf, zobrazující vzájemný vztah mezi oblastmi otevřeni, velikostmi zdvihu a změnou rychlosti COP, pokud je počet otáček kompresoru 60 otáček za vteřinu;

obr. 13 znázorňuje graf, zobrazující vzájemný vztah mezi oblastmi otevření, velikostmi zdvihu a změnou rychlosti COP, pokud je počet otáček kompresoru 90 otáček za vteřinu;

obr. 14 znázorňuje tabulku, uvádějící vyhodnocení výsledků;

obr. 15 znázorňuje graf, zobrazující změnu rychlosti COP pokud poměr S1/S2 a poměr H1/H2 jsou nastaveny na optimální hodnoty;

obr. 16 znázorňuje schéma, zobrazuj icí příklad uspořádání okruhu zařízení tepelného čerpadla, který obsahuje vstřikovací okruh; a obr. 17 znázorňuje Mollierův diagram stavů chladivá u zařízení 101 tepelného čerpadla podle obr. 16.

Příklady provedení vynálezu

[0012] První provedení

U prvního provedení bude popis zaměřen na dvoustupňový kompresor 100, mající obtokový otvor pro obtékání kompresní jednotky vysokého stupně.

[0013] Obr. 1 znázorňuje půdorysný pohled na dvoustupňový kompresor 100 u prvního provedení.

ΙΟ

Obr. 2 znázorňuje pohled v řezu, vedeném podél čáry Ά-Ά' z obr. 1.

Na obr. 2 je znázorněn pohled v řezu na mezilehlé spojovací potrubí 51, vedeném podél čáry a-a' z obr. 1.

Obr. 3 znázorňuje ve zvětšeném měřítku pohled na jednotku 3 kompresního mechanismu a na část, obklopující jednotku 3 kompresního mechanismu.

Obr. 4 znázorňuje pohled v řezu, vedeném podél čáry B-B' z obr. 1.

Obr. 5 znázorňuje pohled v řezu, vedeném podél čáry C-C' z obr. 2.

Obr. 6 znázorňuje pohled v řezu, vedeném podél čáry D-D' z obr. 2.

[0014] Nejprve bude popsáno uspořádání dvoustupňového kompresoru 100.

Jak je znázorněno na obr. 2, tak dvoustupňový kompresor 100 obsahuje elektromotor 2, jednotku 3 kompresního mechanismu, obsahující dvě kompresní jednotky, a to kompresní jednotku 10 nízkého stupně a kompresní jednotku 30 vysokého stupně, a klikový hřídel 4 uvnitř uzavřené nádoby.

Výtlakové potrubí 5 je vloženo do horní části uzavřené nádoby 1.

Ve spodní části uzavřené nádoby 1 j_e vytvořena jednotka 2 pro uložení mazacího oleje, přičemž mazací oleje obsažen v jednotce 2 mazacího oleje.

Dvoustupňový kompresor 100 obsahuje tlumič 16 sání na vnější straně uzavřené nádoby 1.

Tlumič 7 saní je připojen ke kompresní jednotce 10 nízkého stupně u jednotky 3 kompresního mechanismu v uzavřené nádobě lpomocí sacího potrubí 8.

[0015] Jak je znázorněno na obr. 3, tak kompresní komora 15 nízkého stupně je vytvořeny v kompresní jednotce 10 nízkého stupně jednotky 2 kompresního mechanismu.

Kompresní komora 15 nízkého stupně je vytvořena z válce 11 nízkého stupně, rámu 14 nízkého stupně, který uzavírá horní stranu válce 11 nízkého stupně, a z mezilehlé přepážkové desky 50, která uzavírá spodní stranu válce 11 nízkého stupně.

Valivý píst 12 nízkého stupně je uspořádán v kompresní komoře 15 nízkého stupně. Sací potrubí 2 je připojeno k sacímu otvoru 21 nízkého stupně kompresní komory 15 nízkého stupně.

Obdobně kompresní komora 35 vysokého stupně, jejíž objem je menší než objem kompresní komory 15 nízkého stupně, je vytvořena v kompresní jednotce 30 vysokého stupně.

Kompresní komora 3 5 vysokého stupně je vytvořena z válce 31 vysokého stupně, rámu 34 vysokého stupně,který uzavírá spodní stranu válce 31 vysokého stupně, a z mezilehlé přepážkové desky 50, která uzavírá horní stranu válce 31 vysokého stupně.

Valivý píst 32 vysokého stupně v kompresní komoře 35 vysokého stupně.

Dvoustupňový kompresor 10 je jednoduše vytvořen jako dvoustupňový kompresor rotačního typu.

[0016] Jednotka 3 kompresního mechanismu obsahuje ^víko 19 nízkého stupně (výtlakovou jednotku nízkého stupně) , které společně s rámem 14 nízkého stupně vymezuje výtlakový prostor 2 0 nízkého stupně, a víko 39 vysokého stupně (výtlakovou jednotku vysokého stupně), které společně s rámem 3_4 vysokého stupně vymezuje výtlakový prostor 40 vysokého stupně.

Mezilehlé spojovací potrubí 51 je uspořádáno tak, že spojuje mezilehlý výtokový otvor 22 víka 19 nízkého stupně a sací otvor 41 vysokého stupně válce 31 vysokého stupně.

Výtlakový prostor 20 nízkého stupně je propojen s kompresní komorou 35 vysokého stupně.

[0017] Výtlakový otvor 16 nízkého stupně, který spojuje kompresní komoru 15 nízkého stupně s výtlakovým prostorem 20 nízkého stupně, je vytvořen v rámu 14 nízkého stupně.

Paprskový ventil, vytvořený z výtlakového ventilu 17 nízkého stupně a ventilové zarážky 18 nízkého stupně připevněné nýtem 28 (viz obr. 5), je uspořádán ve výtlakovém otvoru 16 nízkého stupně.

Obdobně výtlakový otvor 36 vysokého stupně, který spojuje kompresní komoru 35 vysokého stupně s výtlakovým prostorem 40 vysokého stupně, je vytvořen v rámu 34 vysokého stupně.

Paprskový ventil, vytvořený z výtlakového ventilu 37 vysokého stupně a ventilové zarážky 38 vysokého stupně, připevněné nýtem 48 (viz obr. 6), je uspořádán ve výtlakovém otvoru 36 vysokého stupně.

Obtokový otvor 23, který spojuje výtlakový prostor 20 nízkého stupně s výtlakovým tlakovým prostorem 53, je uspořádán ve víku 19 nízkého stupně.

Výtlakovým tlakovým prostorem 53 je vnitřní prostor uzavření nádoby jL.

Paprskový ventil, vytvořený z obtokového ventilu 24 a obtokové ventilové zarážky 25, připevněné nýtem, je uspořádán v obtokovém otvoru 23.

[0018] Dále je uspořádána výtlaková průtoková dráha 52.

Výtlaková průtoková dráha 52 prochází přes rám 34 vysokého stupně, válec 31 vysokého stupně, mezilehlou přepážkovou desku 5 0, válec 11 nízkého stupně, rám 14 nízkého stupně a víko 19 nízkého stupně, takže propojuje výtlakový prostor 40 vysokého stupně s výtlakovým tlakovým prostorem 53.

[0019] Jak je dále znázorněno na obr. injektor 60 uspořádán na víku 19 nízkého K injektoru 60 je připojeno vstřikovací potrubí 61.

4, je stupně.

[0020]

Dále budou popsány funkce a provoz dvoustupňového kompresoru 100.

Pokud je přiváděn elektrický proud, tak elektromotor 2 pracuje. Elektromotor 2 a jednotka 3 kompresního mechanismu jsou spojeny klikovým hřídelem. Energie, vytvářená elektromotorem ,2, je převáděna do jednotky 3 kompresního mechanismu pomocí klikového hřídele 4.

Poté se valivý píst 12 nízkého stupně a valivý píst 32 vysokého stupně excentricky otáčejí uvnitř kompresní komory 15 nízkého stupně a kompresní komory 35 vysokého stupně prostřednictvím klikového hřídele £.

V důsledku excentrického otáčení valivého pístu 12 nízkého stupně a valivého pístu 32 vysokého stupně je chladivo stlačováno kompresní jednotkou 10 nízkého stupně a kompresní jednotkou 30 vysokého stupně.

[0021] Dále bude popsáno proudění chladivá ve dvoustupňovém kompresoru 100.

Nejprve chladivo při nízkém tlaku proudí do tlumiče 7 sáni z vnější strany. Nízkotlaké chladivo, které proudí do tlumiče 7 sání, je nasáváno do kompresní komory 15 nízkého stupně přes sací potrubí 8.

Nízkotlaké chladivo nasávané do kompresní komory 15 nízkého stupně, je stlačováno na mezilehlý tlak v kompresní komoře 15 nízkého stupně. Pokud je chladivo stlačeno na mezilehlý tlak, tak je výtlakový ventil 17 nízkého stupně otevřen směrem do výtlakového prostoru 20 nízkého stupně v důsledku tlakového rozdílu mezi chladivém v kompresní komoře 15 nízkého stupně a chladivém ve výtlakovém prostoru 20 nízkého stupně.

Chladivo v kompresní komoře 15 nízkého stupně je poté vypouštěno do výtlakového prostoru 20 nízkého stupně z výtlakového otvoru 16 nízkého stupně.

Mezilehlým tlakem je tlak, stanovený poměrem mezi objemem sací komory u kompresní komory 15 nízkého stupně a objemem sací komory u kompresní komory 35 vysokého stupně.

Chladivo o mezilehlém tlaku, vypouštěné do výtlakového prostoru 20 nízkého stupně, je nasáváno do kompresní komory 35 vysokého stupně přes mezilehlé spojovací potrubí 51.

Chladivo o mezilehlém tlaku nasávané nasávané do kompresní komory 35 do vysokého stupně je stlačováno na výstupní tlak v kompresní komoře 35 vysokého stupně.

Pokud je chladivo stlačeno na výstupní tlak tak se výtlakový ventil 37 vysokého stupně otevře směrem do výtlakového prostoru 40 vysokého stupně v důsledku tlakového rozdílu mezi chladivém v kompresní komoře 35 vysokého stupně a chladivém ve výtlakovém prostoru 40 vysokého stupně.

Chladivo v kompresní komoře 35 vysokého stupně je poté vytlačováno z výtlakového otvoru 36 vysokého stupně do výtlakového prostoru 40 vysokého stupně.

Chladivo o výtlačném tlaku, které bylo vypuštěno do výtlakového prostoru 40 vysokého stupně, je vytlačováno do výtlakového tlakového prostoru 53 nad kompresní jednotkou 10 nízkého stupně přes vytlakovou průtokovou dráhu 52.

Poté je chladivo o výtlačném tlaku, vypuštěné do výtlakového tlakového prostoru 53, vytlačováno ven přes výtlakové potrubí 5.

Během operace vstřikování prováděné zařízením tepelného čerpadla, obsahujícím dvoustupňový kompresor 100, je chladivo vstřikováno do výtlakového prostoru 20 nízkého stupně přes vstřikovací potrubí 61 pomocí injektoru 60.

Vstřikované chladivo se mísí s chladivém o mezilehlém tlaku, vytlačovaným z kompresní komory 15 nízkého stupně ve výtlakovém prostoru 20 nízkého stupně, a je poté stlačováno v kompresní jednotce 30 vysokého stupně.

[0022] Pokud je zatíženi, působící na zařízeni 101 tepelného čerpadla, malé nebo podobně, může dojít ke stavu nadměrné komprese. V tomto stavu nadměrné komprese tlak chladivá dosahuje výtlačného tlaku pomocí stlačování pouze v kompresní jednotce 10 nízkého stupně. To znamená, že mezilehlý tlak chladivá může být vyšší, než je výtlačný tlak, který je nezbytný.

V tomto případě se obtokový ventil 24 otevře v důsledku tlakového rozdílu mezi chladivém ve výtlakovém prostoru 20 nízkého stupně a chladivém ve výtlakovém tlakovém prostoru 53, přičemž chladivo z výtlakového prostoru 20 nízkého stupně je vytlačováno do výtlakového tlakového prostoru 53 přes obtokový otvor 23.

To znamená, že chladivo, vytlačované z kompresní jednotky 10 nízkého stupně do výtlakového prostoru 20 nízkého stupně je vytlačováno do výtlakového tlakového prostoru 53 prostřednictvím obtékání kompresní jednotky 30 vysokého stupně, aniž by bylo stlačováno v kompresní jednotce 30 vysokého stupně.

Ve stavu nadměrného stlačováni je chladivo stlačováno na výtlačný tlak pouze pomocí kompresní jednotky 10 nízkého stupně. Stlačování pomocí kompresní jednotky 30 vysokého stupně je teda zbytečné. Pokud je stlačování prováděno kompresní jednotkou 30 vysokého stupně, tak dochází ke zhoršení účinnosti.

Pokud však u dvoustupňového kompresoru 100 dojde ke stavu nadměrného stlačování, tak je chladivo, stlačované kompresní jednotkou 10 nízkého stupně, vytlačováno pomocí obtékáni kompresní jednotky 30 vysokého stupně. Z těchto důvodů pokud dojde ke stavu nadměrného stlačování, tak může být zabráněno ztrátám (ztrátám nadměrného stlačování).

[0023] Popis bude dále zaměřen na výtlakový otvor 16 nízkého stupně, paprskový ventil uspořádaný ve výtlakovém otvoru 16 nízkého stupně, výtlakový otvor 36 vysokého stupně, a paprskový ventil, uspořádaný ve výtlakovém otvoru 36 vysokého stupně.

Obr. 7 schematicky znázorňuje část v blízkosti výtlakového otvoru 16 nízkého stupně, pokud je výtlakový ventil 17 nízkého stupně otevřen.

^obr· 8 schematicky znázorňuje část v blízkosti výtlakového otvoru 16 nízkého stupně, pokud je výtlakový ventil 17 nízkého stupně uzavřen.

^obr· ⁹ schematicky znázorňuje část v blízkosti výtlakového otvoru 3_6 vysokého stupně, pokud je výtlakový ventil 37 vysokého stupně otevřen.

Obr. 10 schematicky znázorňuje část v blízkosti výtlakového otvoru 36 vysokého stupně, pokud je výtlakový ventil 37 vysokého stupně uzavřen.

[0024] Jak je znázorněno na obr. 7 a obr. 8, tak jeden konec výtlakového ventilu 17 nízkého stupně a jeden konec ventilové zarážky 18 nízkého stupně jsou připevněny k rámu 14 nízkého stupně pomocí nýtu 28.

Výtlakový ventil 17 nízkého stupně a ventilová zarážka 18 nízkého stupně jsou uspořádány tak, že druhý konec výtlakového nízkého stupně, a druhý konec ventilové zarážky 18 nízkého stupně překrývají výtlakový otvor 16 nízkého stupně na straně výtlakového prostoru 20 nízkého stupně.

Ventilová zarážka 18 nízkého stupně je ohnuta směrem k výtlakovému prostoru 20 nízkého stupně o předem stanovenou velikost předem, a je připevněna k rámu 14 nízkého stupně.

Na druhé straně výtlakový ventil 17 nízkého stupně je ohýbán pro otevření nebo uzavření výtlakového otvoru 16 nízkého stupně v důsledku tlakového rozdílu mezi chladivém v kompresní komoře 15 nízkého stupně a chladivém ve výtlakovém prostoru 20 nízkého stupně, jak bylo shora popsáno.

Velikost zdvihu, která označuje velikost ohnutí výtlakového ventilu 17 nízkého stupně, je omezena pomoci ventilové zarážky 18 nízkého stupně. To znamená, že velikost zdvihu výtlakového ventilu 17 nízkého stupně je nastavena pomocí ventilové zarážky 18 nízkého stupně.

Velikost zdvihu výtlakového ventilu 17 nízkého stupně, stanovená pomocí ventilové zarážky 18 nízkého stupně, je označena H1.

Kromě toho výtlakový otvor nízkého stupně má kruhový tvar, přičemž jeho poloměr je označen Dl.

Oblast otevření výtlakového otvoru 16 nízkého stupně je tak označena vztahem Dl² χ π (= Sl).

Velikost zdvihu výtlakového ventilu 17 nízkého stupně představuje vzdálenost mezi středem výtlakového otvoru 16 nízkého stupně a výtlakovým ventilem 17 nízkého stupně, pokud je výtlakový ventil 17 nízkého stupně ohnut pro otevření, přičemž jde o vzdálenost ve směru osy otáčení hřídele £ (viz obr. 7) . Směr osy otáčení je směr, ve kterém se výtlakový ventil 17 nízkého stupně ohýbá.

Jinými slovy, velikost zdvihu výtlakového ventilu 17 nízkého stupně představuje délku středové osy výtlakového otvoru 16 nízkého stupně mezi výtlakovým ventilem 17 nízkého stupně a ventilovou zarážkou 18 nízkého stupně, pokud je výtlakový ventil 17 nízkého stupně uzavřen (viz obr. 8).

Pokud výtlakový otvor 16 nízkého stupně nemá kruhový tvar, tak velikost zdvihu výtlakového ventilu 17nízkého stupně představuje vzdálenost mezi těžištěm výtlakového otvoru 16nízkého stupně a výtlakovým ventilem 17 nízkého stupně.

[0025] Jak je znázorněno na obr. 9 a obr. 10, tak jeden konec výtlakového ventilu 37 vysokého stupně a jeden konec ventilové zarážky 3 8 vysokého stupně jsou připevněny k rámu 34 vysokého stupně pomocí nýtu 48.

Výtlakový ventil 37 vysokého stupně a ventilová zarážka 38 vysokého stupně jsou uspořádány tak, že druhý konec výtlakového ventilu 37 vysokého stupně, a druhý konec ventilové zarážky 38 vysokého stupně překrývají výtlakový ^otvor 36 vysokého stupně na straně výtlakového prostoru 40 vysokého stupně.

Ventilová zarážka 38 vysokého stupně je ohnuta směrem k výtlakovému prostoru 40 vysokého stupně o předem stanovenou velikost předem, a je připevněna k rámu 34 vysokého stupně.

Na druhé straně výtlakový ventil 37 vysokého stupně je ohýbán pro otevření nebo uzavření výtlakového otvoru 36 vysokého stupně v důsledku tlakového rozdílu mezi chladivém v kompresní komoře 35 vysokého stupně a chladivém ve výtlakovém prostoru 4 0 vysokého stupně, jak bylo shora popsáno.

Velikost zdvihu, která označuje velikost ohnutí výtlakového ventilu 37 vysokého stupně, je omezena pomocí ventilové zarážky 38 vysokého stupně. To znamená, že velikost zdvihu výtlakového ventilu 37 vysokého stupně je nastavena pomocí ventilové zarážky 38 vysokého stupně.

Velikost zdvihu výtlakového ventilu 37 vysokého stupně, stanovená pomocí ventilové zarážky 38 vysokého stupně, je označena H2.

Kromě toho výtlakový otvor vysokého stupně má kruhový tvar, přičemž jeho poloměr je označen D2.

Oblast otevření výtlakového otvoru 36 vysokého stupně je tak označena vztahem D2² χ π (= S2).

Velikost zdvihu výtlakového ventilu 37 vysokého stupně představuje vzdálenost mezi středem výtlakového otvoru 36 vysokého stupně a výtlakovým ventilem 37 vysokého stupně, pokud je výtlakový ventil 37 vysokého stupně ohnut pro otevření, přičemž jde o vzdálenost ve směru osy otáčení hřídele £ (viz obr. 9). Směr osy otáčení je směr, ve kterém se výtlakový ventil 37 vysokého stupně ohýbá.

Jinými slovy, velikost zdvihu výtlakového ventilu 37 vysokého stupně představuje délku středové osy výtlakového otvoru 36 vysokého stupně mezi výtlakovým ventilem 37 vysokého stupně a ventilovou zarážkou 38 vysokého stupně, pokud je výtlakový ventil 37 vysokého postupně uzavřen (viz obr. 10).

Pokud výtlakový otvor 36 vysokého stupně nemá kruhový tvar, tak velikost zdvihu výtlakového ventilu 37 vysokého stupně představuje vzdálenost mezi těžištěm výtlakového otvoru 36 vysokého stupně a výtlakovým ventilem 37 vysokého stupně.

[0026] Každý z obr. 11 až obr. 13znázorňuje graf ukazující vzájemný vztah mezi otevřenými oblastmi výtlakového otvoru 16 nízkého stupně a výtlakového otvoru 36 vysokého stupně, velikostmi zdvihu výtlakového ventilu 17 nízkého stupně a výtlakového ventilu 37 vysokého stupně, a rychlostí změny účinnosti (COP) kompresoru.

Každý z obr. 11 až obr. 13 zejména znázorňuje rychlost změny COP, pokud se mění poměr S1/S2 v obou případech, kdy poměr H1/H2 je 1 (Hl = H2) a poměr H1/H2 je 2 (H1 = 2 χ H2).

HI označuje velikost zdvihu výtlakového ventilu 17 nízkého stupně, a H2 označuje velikost zdvihu výtlakového ventilu 37 vysokého stupně.

SI označuje otevřenou oblast výtlakového otvoru 16 nízkého stupně, a S2 označuje otevřenou oblast výtlakového otvoru 36 vysokého stupně.

Obr. 11 až obr. 14 zejména příslušně znázorňují případy, kde počet otáček dvoustupňového kompresoru 100 je nastaven na 30 otáček za vteřinu, 60 otáček za vteřinu a 90 otáček za vteřinu.

Jak je znázorněno na obr. 11 až obr. 13, tak každý graf označuje bod vyhodnocení, přičemž každá čára je získána metodou nejmenších čtverců s využitím každého bodu vyhodnocení.

Rychlost změny COP označuje rychlost změny vzhledem k COP, pokud poměr H1/H2 je 1 a poměr Sl/S2je 1 jsou využity jako referenční hodnoty (100 %).

Každý z obr. 11 až obr. 13 označuje případ, kdy operace vstřikování chladivá vstřikovacím potrubím 61 není prováděna.

[0027] Na obr. 11 až obr, 13 lze vidět, že pokud poměr H1/H2 velikosti zdvihu je nastaven na 1, tak COP nemůže být značně zlepšena od referenční hodnoty, i když poměr S1/S2 otevřené oblasti výstupního otvoru je změněn.

To neplatí tehdy, pokud počet otáček dvoustupňového kompresoru 100 je malý.

Jinými slovy, i když oblast Ξ1 otevření výtlakového otvoru 16 nízkého stupně je nastavena větší, než oblast S2 otevření výtlakového otvoru 36 vysokého stupně, přičemž velikost H1 zdvihu výtlakového ventilu 17 nízkého stupně a velikost H2 zdvihu výtlakového ventilu 32 vysokého stupně jsou nastaveny jako stejné, tak se COP nemůže značně zlepšit od referenční hodnoty. Důvod tohoto jevu je následující. Pokud oblast SI otevření výtlakového otvoru 16 nízkého stupně je zvětšena, tak je chladivo z kompresní jednotky 10 nízkého stupně snadno vytlačováno, takže ztráty jsou sníženy. Na druhé straně se chladivo hromadí v části výtlakového otvoru 16 nízkého stupně. Množství chladivá, které bude opět stlačováno, tak vzrůstá, takže dochází k nárůstu ztrát.

Pokud je na druhé straně poměr S1/S2 oblasti otevření výtlakového otvoru nastaven na 1, nemůže být COP zlepšena od referenční hodnoty ani při změně poměru H1/H2 velikosti zdvihu.

Jinými slovy, i když je velikost H1 zdvihu výtlakového ventilu 17 nízkého stupně nastavena větší, než velikost H2 zdvihu výtlakového ventilu 37 vysokého stupně, přičemž oblast SI otevření výtlakového otvoru 16 nízkého stupně a oblast S2 otevření výtlakového otvoru 36 vysokého stupně jsou nastaveny stejné, nemůže být COP značně zlepšena od referenční hodnoty.

Důvody tohoto jevu jsou následující. Pokud je velikost H1 zdvihu výtlakového ventilu 17 nízkého stupně zvětšena, je chladivo z kompresní jednotky 10 nízkého stupně snadno vytlačováno, takže ztráty jsou sníženy.

Pokud je naopak velikost H1 zdvihu výtlakového ventilu 17 nízkého stupně velká, musí být výtlakový ventil 17 nízkého stupně uzavřen.

Množství chladivá, které bude nasáváno a poté znova stlačováno, je tak zvýšeno, takže ztráty se zvyšují.

Je tedy nezbytné nastavit poměr H1/H2 velikosti zdvihu a poměr S1/S2 oblasti otevření výtlakového otvoru s dobrou vyváženosti.

[0028] Na obr. 11 až obr. 13 lze vidět, že pokud poměr H1/H2 velikosti zdvihu je nastaven na 2, tak je COP vyšší, než v případě, kdy je poměr H1/H2 velikosti zdvihu nastaven na 1 ve většině případů, kdy je poměr S1/S2 oblasti otevřeni výtlakového otvoru nastaven na 2 nebo méně.

Zejména tehdy, pokud počet otáček dvoustupňového kompresoru 100 je velký, jako například 60 otáček za vteřinu nebo 90 otáček za vteřinu, je COP obecně vyšší, než v případě, kdy je poměr H1/H2 nastaven na 1, pokud poměr H1/H2 je nastaven na 2.

Pokud je poměr H1/H2 nastaven na 2 a poměr S1/S2 má mezilehlou hodnotu (v rozmezí od 1,2 do 1,3) mezi 1 a 1,5, tak je COP nejvyšši.

[0029] V důsledku opakování takových vyhodnocení jsou dosaženy výsledky vyhodnocení, znázorněné na obr. 14.

Jak je znázorněno na obr. 14, tak COP byla vyšší, než referenční hodnota, pokud poměr S1/S2 byl větší, než 1, avšak nikoli více, než 2,25, přičemž poměr H1/H2 byl větší, než 1, avšak nikoliv větší, než 2,1.

Pokud poměr S1/S2 byl větší, než 1, avšak nikoliv větší, než 138, a poměr H1/H2 nebyl menší, než 1,5, avšak nikoli větší, než 2,1, tak COP byla ještě vyšší, než ve shora uvedeném případě.

COP byla ještě dále vyšší, pokud poměr S1/S2 byl větší, než 1, avšak nikoliv větší, než 1,3, přičemž poměr H1/H2 nebyl menší, než 1,9, avšak nikoliv větší, než 2,1.

COP byla nejvyšší zejména tehdy, pokud poměr S1/S2 byl 1,235, přičemž poměr H1/H2 byl 2,074, což lze pokládat za optimální hodnoty.

[0030] Obr. 15 znázorňuje graf, zobrazující změnu rychlosti COP, pokud poměr S1/S2 a poměr H1/H2 byly příslušně nastaveny na 1,235 a 2,074, což jsou optimální hodnoty.

Obr. 15 znázorňuje k referenční hodnotě (100 nastaven na 1, a poměr S1/S2 změnu rychlosti COP vzhledem %) COP, pokud poměr H1/H2 je je nastaven na 1.

Pokud poměr S1/S2 a poměr H1/H2 jsou nastaveny na optimální hodnoty, tak čím větší je počet otáčet dvoustupňového kompresoru 100, tím více se COP obecně zvyšuje vzhledem k referenční hodnotě, jak je znázorněno na obr. 15.

Lze proto říci, že zejména tehdy, pokud je zatížení velké a dvoustupňový kompresor 100 se tedy otáčí vysokou rychlostí, tak má dvoustupňový kompresor 100 dobrou účinnost.

[0031] Při provádění operace vstřikování je COP vyšší, než referenční hodnota, pokud je poměr S1/S2 nastaven na 1,235 a poměr H1/H2 je nastaven tak, že není menší, než 0,47, avšak je menší, než 0.

Tento výsledek je dosahován z následujících důvodů. Během operace vstřikování je chladivo vstřikováno vstřikovacím potrubím 61, takže průtokový objem kompresní jednotky 30 vysokého stupně může být větší, než průtokový objem kompresní jednotky 10 nízkého stupně. Je tedy nutno zvýšit výtlakové množství z výtlakového otvoru 36 vysokého stupně.

V případě kompresoru schopného provádět operaci vstřikování, jako je dvoustupňový kompresor 100, je poměr H1/H2 nastaven pro dosahováni lepší účinnosti kompresoru v jednom z případů, kdy je operace vstřikování prováděna, a kdy operace vstřikování není prováděna.

V tomto případě bude poměr H1/H2 nastaven v závislosti na rozsahu, v jakém dvoustupňový kompresor 100 provádí operaci vstřikování.

Velikost ohnutí ventilové zarážky 18 nízkého stupně a ventilové zarážky 38 vysokého stupně může být pochopitelně regulována v závislosti na tom, zda operace vstřikování je nebo není prováděna. Velikost H1/H2 zdvihu tedy může být měněna.

[0032] Nyní bude dále popsáno zařízení 101 tepelného čerpadla, obsahující dvoustupňový kompresor 100.

Obr. 16 znázorňuje schematické zobrazení, ukazující příklad uspořádání okruhu zařízení 101 tepelného čerpadla, který obsahuje vstřikovací okruh.

Obr. 17 znázorňuje Mollierův diagram, týkající se stavů chladivá v zařízení 101 tepelného čerpadla podle obr. 16.

Na obr. 17 je na vodorovné ose vynášena specifická entalpie, přičemž na svislé ose je vynášen tlak chladivá.

[0033] Zařízení 101 tepelného čerpadla obsahuje hlavní chladicí okruh s dvoustupňovým kompresorem 100, tepelným výměníkem 71, prvním expanzním ventilem 72, jímkou 78, třetím expanzním ventilem 74, a tepelným výměníkem 76, které jsou zapojeny za sebou a propojeny trubkami.

Zařízení 1Q1 tepelného čerpadla dále obsahuje vstřikovací okruh, kde je vstřikovací potrubí 61 dvoustupňového kompresoru 100 zapojeno mezi jímkou 78 a třetím expanzním ventilem 74 pomocí trubky, přičemž druhý expanzní ventil 75 je uspořádán na této trubce.

Zařízení 101 tepelného čerpadla dále obsahuje vnitřní tepelný výměník 73 pro výměnu tepla chladivá v hlavním chladicím okruhu a chladivá ve vstřikovacím okruhu.

Zařízení 101 tepelného čerpadla dále obsahuje čtyřcestný ventil 77 pro změnu směru proudění chladivá.

[0034] Nyní budou dále popsány funkce a provoz zařízení 101 tepelného čerpadla v době operace ohřívání. Během operace ohřívání je čtyřcestný ventil 77 nastaven ve směrech plných čar.

Operace ohřívání zde zahrnuje přivádění horké vody, prostřednictvím vytváření horké vody přiváděním tepla do vody, stejně jako tepla, využívaného při klimatizaci.

Chladivo v plynné fázi, které bylo uvedeno do stavu vysoké teploty a vysokého tlaku (v bodě 1 na obr. 17) dvoustupňovým kompresorem 100, je vytlačováno z výtlakového potrubí 5dstupňového kompresoru 100, načež poté dochází k výměně tepla a ke zkapalnění v tepelném výměníku 71 (v bodě 2 na obr. 17).

Tepelný výměník 71 slouží jako kondenzátor a tepelný radiátor. V tomto případě jsou vzduch a voda ohřívány teplem, vyzařovaným z chladivá. Je tak zajišťováno vytápění a přívod horké vody.

Chladivo v kapalné fázi, zkapalněné v tepelném výměníku 71, je podrobeno snížení tlaku pomocí prvního expanzního ventilu 72 (tlakový redukční mechanismus), takže se dostává do dvoufázového stavu plyn - kapalina (v bodě 3 na obr. 17) .

Chladivo, které se dostalo do dvoufázového stavu plyn - kapalina pomocí prvního expanzního ventilu 72, je podrobováno výměně tepla s chladivém, které bude nasáváno do dvoustupňového kompresoru 100, ochlazováno, a poté zkapalňováno pomocí jímky 78 (viz bod 4 na obr. 17) .

Chladivo v kapalné fázi, zkapalněné pomocí jímky 78, proudí jednak do hlavního chladicího okruhu na straně vnitřního tepelného výměníku 7 3 a třetího expanzního ventilu 7 4, a jednak proudí do vstřikovacího okruhu na straně druhého expanzního ventilu 75.

Chladivo v kapalné fázi, proudící do hlavního chladicího okruhu, je podrobeno výměně tepla s chladivém, proudícím do vstřikovacího okruhu, u kterého došlo ke snížení tlaku pomocí druhého expanzního ventilu 75 pro zajištění dvoufázového stavu plyn - kapalina, načež je poté dále ochlazováno ve vnitřním tepelném výměníku 73 (v bodě 5 na obr. 17) .

Chladivo v kapalné fázi, ochlazené ve vnitřním tepelném výměníku 73, 3^e podrobeno snížení tlaku pomocí třetího expanzního ventilu 7 4 (tlakový redukční mechanismus) pro zajištění dvoufázového stavu plyn - kapalina (v bodě 6 na obr. 17).

Chladivo, které se dostalo do dvoufázového stavu plyn - kapalina pomocí třetího expanzního ventilu 74, je podrobeno výměně tepla a je poté ohříváno v tepelném výměníku 7 6, který slouží jako výparník (v bodě 7 na obr. 17).

Poté je chladivo, které bylo ohřáto v tepelném výměníku 7 6, dále ohříváno pomocí jímky 78 (v bodě 8 na obr. 17), načež je nasáváno do dvoustupňového kompresoru 100 přes sací potrubí 8.

Na druhé straně je chladivo, proudící vstřikovacím okruhem, podrobováno snížení tlaku pomocí druhého expanzního ventilu 7 5 (tlakový redukční mechanismus) (v bodě 9 na obr. 17), načež dochází k výměně tepla ve vnitřním tepelném výměníku 7 3, jak bylo shora popsáno (v bodě 10 na obr. 17).

Chladivo ve dvoufázovém stavu plyn - kapalina (vstřikovací chladivo), u kterého došlo k výměně tepla ve vnitřním tepelném výměníku 73, proudí do výtlakového prostoru 20 nízkého stupně přes vstřikovací potrubí 61 dvoustupňového kompresoru 100 ve dvoufázovém stavu plyn - kapalina.

Ve dvoustupňovém kompresoru 100 je chladivo, které proudilo v hlavním chladicím okruhu a bylo poté nasáto do dvoustupňového kompresoru 100 sacím potrubím 8^ (v bodě 8 na obr. 17), stlačováno na mezilehlý tlak pomocí kompresní jednotky 10 nízkého stupně, načež je poté ohříváno (v bodě 11 na obr. 17).

Chladivo, které bylo stlačeno na mezilehlý tlak, ohřáto, a poté vytlačeno do výtlakového prostoru 2 0 nízkého stupně (v bodě 11 na obr. 17), je směšováno se vstřikovacím chladivém (v bodě 10 na obr. 17).

Poté je teplota výsledného chladivá snížena (v bodě 12 na obr. 17) .

Poté je chladivo, jehož teplota byla snížena (v bodě 12 na obr. 17), dále stlačováno a ohříváno v kompresní jednotce 30 vysokého stupně do stavu vysoké teploty a vysokého tlaku (v bodě 1 na obr, 17), načež je poté vytlačováno do výtlakového tlakového prostoru 53 přes výtlakovou průtokovou dráhu 52.

[0035] Pokud není operace vstřikování prováděna, tak je stupeň otevření druhého expanzního ventilu 75 zcela uzavřen.

To znamená, že pokud je vstřikovací operace prováděna, je stupeň otevření druhého expanzního ventilu 75 větší, než předem stanovený stupeň otevřeni.

Pokud není operace vstřikování prováděna, je stupeň otevření druhého expanzního ventilu 7 5 menší, než předem stanovený stupeň otevření.

U tohoto uspořádání chladivo neproudí do vstřikovacího potrubí 61dvoustupňového kompresoru 100.

Jinými slovy, chladivo, které prošlo tepelným výměníkem 71, prvním expanzním ventilem 72 a jímkou 78, je všechno nasáváno do dvoustupňového kompresoru 100 sacím potrubím 8^.

Stupeň otevření druhého expanzního ventilu 75 je regulován prostřednictvím elektronického ovládání řídicí jednotkou. Řídicí jednotkou je například mikropočítač nebo podobně.

[0036] Dále budou popsány funkce a provoz zařízení 101 tepelného čerpadla v době operace chlazení. Čtyřcestný ventil 77 je nastaven ve směrech čárkovaných čar během operace chlazení.

Chladivo v plynné fázi, které bylo uvedeno do stavu vysoké teploty a vysokého tlaku (v bodě 1 na obr. 17) pomocí dvoustupňového kompresoru 100, je vytlačováno z výtlakového potrubí 5 dvoustupňového kompresoru 100, načež poté dochází k výměně tepla a ke zkapalnění v tepelném výměníku 7 6 (v bodě 2 na obr. 17).

Tepelný výměník 7 6 slouží jako kondenzátor a tepelný radiátor.

Chladivo v kapalné fázi, zkapalněné v tepelném výměníku 7 6, je podrobeno snížení tlaku pomocí třetího expanzního ventilu 7 4, takže se dostává do dvoufázového stavu plyn - kapalina (v bodě 3 na obr. 17).

Chladivo, které se dostalo do dvoufázového stavu plyn - kapalina pomocí třetího expanzního ventilu 74, je podrobováno výměně tepla ochlazováno, a poté zkapalňováno ve vnitřním tepelném výměníku 73 (v bodě 4 na obr. 17).

Ve vnitřním tepelném výměníku 7 3 chladivo, které bylo uvedeno do dvoufázového stavu plyn - kapalina pomocí třetího expanzního ventilu 7 4, a chladivo ve dvoufázovém stavu plyn - kapalina, získané pomocí snížení tlaku prostřednictvím druhého expanzního ventilu 75, a chladivo v kapalné fázi.

zkapalněné ve vnitřním tepelném výměníku 73 (v bodě 9 na obr. 17), jsou podrobena výměně tepla.

Chladivo v kapalné fázi, u kterého došlo k výměně tepla ve vnitřním tepelném výměníku 7 3 (v bodě 4 na obr. 17), proudí jednak do hlavního chladicího okruhu na straně jímky 7_8, a rovněž proudí ve vstřikovacím okruhu na straně vnitřního tepelného výměníku 73.

Chladivo v kapalné fázi, proudící do hlavního chladicího okruhu, je podrobeno výměně tepla s chladivém, které bylo nasáto do dvoustupňového kompresoru 100 a je dále ochlazováno v jímce 78 (v bodě 5 na obr. 17).

Chladivo v kapalné fázi, které bylo ochlazeno v jímce 7 8, je podrobeno snížení tlaku pomocí prvního expanzního ventilu 72, pro zajištění dvoufázového stavu plyn - kapalina (v bodě 6 na obr. 17).

Chladivo, které bylo uvedeno do dvoufázového stavu plyn - kapalina pomocí prvního expanzního ventilu 72, je podrobováno výměně tepla a ohříváno v tepelném výměníku 71, který slouží jako výparník v bodě 7 na obr. 17) .

V tomto případě jsou vzduch a voda ochlazovány prostřednictvím odebírání tepla chladivém. Je tak prováděno chlazení, vytváření chladné vody a ledu nebo mrazení.

Poté je chladivo, které bylo ohřáto v tepelném výměníku 71, dále ohříváno v jímce 78 (v bodě 8 na obr. 17), načež je poté nasáváno do dvoustupňového kompresoru 100 sacím potrubím 8.

Na druhé straně je chladivo, proudící vstřikovacím okruhem, podrobováno snížení tlaku pomocí druhého expanzního ventilu 75 (v bodě 9 na obr. 17) , načež dochází k výměně tepla ve vnitřním tepelném výměníku 7 3 (v bodě 10 na obr. 17), jak bylo shora popsáno.

Chladivo ve dvoufázovém stavu plyn - kapalina (vstřikovací chladivo), u kterého došlo k výměně tepla ve vnitřním tepelném výměníku 7 3, proudí do výtlakového prostoru 20 nízkého stupně přes vstřikovací potrubí 61 dvoustupňového kompresoru 100 ve dvoufázovém stavu plyn - kapalina.

Operace stlačování ve dvoustupňovém kompresoru 100 je podobná, jako v době operace ohřívání.

[0037] Pokud není operace vstřikování prováděna, je stupeň otevření druhého expanzního ventilu 75 zcela uzavřen, jako v době operace ohřívání. Proudění chladivá do vstřikovacího potrubí 61 dvoustupňového kompresoru 100 je tak zabráněno.

[0038] Tepelným výměníkem 71 může být tepelný výměník pro výměnu tepla mezi kapalinou, jako je voda, a chladivém v plynné fázi při vysoké teplotě a vysokém tlaku, nebo pro výměnu tepla mezi kapalinou, jako je voda, a chladivém v tekuté fázi při nízké teplotě a nízkém tlaku, jak bylo shora popsáno.

Alternativně může tepelným výměníkem 71 být tepelný výměník pro výměnu tepla mezi plynem, jako je vzduch, a chladivém v plynné fázi při vysoké teplotě a vysokém tlaku ·*· ···* nebo chladivém v tekuté fázi při nízké teplotě a nízkém tlaku.

To znamená, že zařízením 101 tepelného čerpadla, popsaným s odkazem na obr. 16, může být vzduchové klimatizační zařízení, zařízení pro přívod horké vody, mrazicí zařízení nebo chladicí zařízení.

[0039] operace vstřikování je prováděna tehdy, pokud je zatížení vysoké.

Zatížení se zde týká požadovaného zatížení, kterým je množství tepla, nezbytné pro uvedení teploty tekutiny, u které má být prováděna výměna tepla s chladivém, proudícím v hlavním chladicím okruhu, na předem stanovenou teplotu v tepelném výměníku 71.

Požadované zatížení může být měřeno s využitím okolní teploty, počtu otáček kompresoru nebo podobně jako příslušného ukazatele.

Zde se předpokládá, že požadovaná jednotka pro zjišťování zatížení, která není znázorněna, snímá okolní teplotu, počet otáček kompresoru nebo podobně, čímž je zjišťováno požadované zatížení.

V případě operace ohřívání je například operace vstřikování prováděna tehdy, pokud je okolní teplota stejná nebo menší, než předem stanovená teplota (jako 2°C) nebo pokud je počet otáček kompresoru stejný nebo větší, než předem stanovená frekvence (jako 60 Hz).

Pomoci tohoto uspořádáni ohřívání v době nízké okolní zařízení tepelného čerpadla, z hlediska vyhřívání a přívodu může být zvýšena schopnost teploty. Lze tak dosáhnout které má dobrou účinnost horké vody.

V jiných případech, kdy operace vstřikování nemusí být prováděna, je stupeň otevření druhého expanzního ventilu 7 4 zcela uzavřen, a a to v době operace ohříváni. Operace vstřikování tedy není prováděna.

[0040] Prostřednictvím nastavení poměru S1/S2 a poměru H1/H2, jak bylo shora popsáno, může být účinnost dvoustupňového kompresoru zvýšena. Proto tedy může být rovněž zvýšena účinnost zařízení tepelného čerpadla, které obsahuje dvoustupňový kompresor 100.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Dvoustupňový kompresor, obsahující:

kompresní jednotku nízkého stupně, která nasává chladivo do kompresní komory nízkého stupně, stlačuje nasáté chladivo, a vytlačuje stlačené chladivo z výtlakového otvoru nízkého stupně, výtlakovou jednotku nízkého stupně, která vymezuje výtlakový prostor nízkého stupně, do kterého je chladivo, stlačené kompresní jednotkou nízkého stupně, vytlačováno z výtlakového otvoru nízkého stupně, kompresní jednotku vysokého stupně, která nasává chladivo, vytlačované do výtlakového prostoru nízkého stupně, vymezeného výtlakovou jednotkou nízkého stupně, do kompresní komory vysokého stupně přes mezilehlou spojovací dráhu, stlačuje nasáté chladivo, a vytlačuje stlačené chladivo z výtlakového otvoru vysokého stupně, výtlakovou jednotku vysokého stupně, která vymezuje výtlakový prostor vysokého stupně, do kterého je chladivo, stlačené kompresní jednotkou vysokého stupně, vytlačováno z výtlakového otvoru vysokého stupně, výtlakový ventil nízkého stupně, uspořádaný ve výtlakovém otvoru nízkého stupně kompresní jednotky nízkého stupně, přičemž výtlakový ventil nízkého stupně se ohýbá pro otevření směrem k výtlakovému prostoru nízkého stupně z polohy uzavření výtlakového otvoru nízkého stupně, pokud se tlak chladivá v kompresní komoře nízkého stupně stává vyšší, než tlak, chladivá ve výtlakovém prostoru nízkého stupně, a výtlakový ventil vysokého stupně, uspořádaný ve výtlakovém otvoru vysokého stupně vysokotlaké kompresní jednotky, přičemž výtlakový ventil vysokého stupně se ohýbá pro otevření směrem k výtlakovému prostoru vysokého stupně z polohy uzavření výtlakového otvoru vysokého stupně, pokud se tlak chladivá v kompresní komoře vysokého stupně stává vyšší, než tlak chladivá ve výtlakovém prostoru vysokého stupně, přičemž oblast otevření výtlakového otvoru nízkého stupně je větší, než oblast otevření výtlakového otvoru vysokého stupně, a nepřesahuje 2,25 násobek oblasti otevření výtlakového otvoru vysokého stupně, přičemž velikost zdvihu výtlakového ventilu nízkého stupně není menší, než 0,47 násobek, avšak nejvýše 2,1 násobek velikosti zdvihu výtlakového ventilu vysokého stupně, přičemž velikostí zdvihu výtlakového ventilu nízkého stupně je vzdálenost mezi polohou těžiště výtlakového otvoru nízkého stupně a výtlakovým ventilem nízkého stupně ve směru ohýbání výtlakového ventilu nízkého stupně, pokud je výtlakový ventil nízkého stupně ohýbán pro otevření, přičemž velikostí zdvihu výtlakového ventilu vysokého stupně je vzdálenost mezi polohou těžiště výtlakového otvoru vysokého stupně a výtlakovým ventilem vysokého stupně ve směru ohýbání výtlakového ventilu vysokého stupně, pokud je výtlakový ventil vysokého stupně ohýbán pro otevření.
2. Dvoustupňový kompresor podle nároku 1, vyznačující se tím, že velikost zdvihu výtlakového ventilu nízkého stupně je větší, než velikost zdvihu výtlakového ventilu vysokého stupně, a nepřesahuje 2,1 násobek velikosti zdvihu výtlakového ventilu vysokého stupně.
3. Dvoustupňový kompresor podle nároku 2, vyznačující se tím, že oblast otevření výtlakového otvoru nízkého stupně nepřesahuje 1,8 násobek oblasti otevření výtlakového otvoru vysokého stupně, přičemž velikost zdvihu výtlakového ventilu nízkého stupně není menší, než 1,5 násobek velikosti zdvihu výtlakového ventilu vysokého stupně.
4. Dvoustupňový kompresor podle nároku 3, vyznačující se tím, že oblast otevření výtlakového otvoru nízkého stupně nepřesahuje 1,3 násobek oblasti otevření výtlakového otvoru vysokého stupně, přičemž velikost zdvihu výtlakového ventilu nízkého stupně není menší, než 1,9 násobek velikosti zdvihu výtlakového ventilu vysokého stupně.
5. Dvoustupňový kompresor podle nároku 4, vyznačující se tím, že oblast otevření výtlakového otvoru nízkého stupně je 1,235 násobek oblasti otevření výtlakového otvoru vysokého stupně, přičemž velikost zdvihu výtlakového ventilu nízkého stupně je 2,074 násobek velikosti zdvihu výtlakového ventilu vysokého stupně.
6. Dvoustupňový kompresor podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje:

vstřikovací potrubí, připojené k výtlakové jednotce nízkého stupně nebo mezilehlé spojovací průtokové dráze, do kterého je chladivo vstřikováno zvnějšku, přičemž velikost zdvihu výtlakového ventilu nízkého stupně je menší, než velikost zdvihu výtlakového ventilu vysokého stupně a není menší, než 0,47 násobek velikosti zdvihu výtlakového ventilu vysokého stupně.
7. Zařízení tepelného čerpadla s kompresorem, tepelným radiátorem, prvním expanzním mechanismem a výparníkem, zapojenými za sebou pomocí potrubí, přičemž kompresor obsahuje kompresní jednotku nízkého stupně, která nasává chladivo, stlačuje nasáté chladivo, a vytlačuje stlačené chladivo z výtlakového otvoru nízkého stupně, výtlakovou jednotku nízkého stupně, která vymezuje výtlakový prostor nízkého stupně, do kterého je chladivo, stlačené kompresní jednotkou nízkého stupně, vytlačováno z výtlakového otvoru nízkého stupně, kompresní jednotku vysokého stupně, která nasává chladivo, vytlačované do výtlakového prostoru nízkého stupně, vymezeného výtlakovou jednotkou nízkého stupně, do kompresní komory vysokého stupně přes mezilehlou spojovací dráhu, stlačuje nasáté chladivo, a vytlačuje stlačené chladivo z výtlakového otvoru vysokého stupně, výtlakovou jednotku vysokého stupně, která vymezuje výtlakový prostor vysokého stupně, do kterého je chladivo, stlačené kompresní jednotkou vysokého stupně, vytlačováno z výtlakového otvoru vysokého stupně, výtlakový ventil nízkého stupně, uspořádaný ve výtlakovém otvoru nízkého stupně kompresní jednotky nízkého stupně, přičemž výtlakový ventil nízkého stupně se ohýbá pro otevření směrem k výtlakovému prostoru nízkého stupně, pokud se tlak chladivá v kompresní komoře nízkého stupně stává vyšší, než tlak chladivá ve výtlakovém prostoru nízkého stupně, a výtlakový ventil vysokého stupně, uspořádaný ve výtlakovém otvoru vysokého stupně vysokotlaké kompresní jednotky, přičemž výtlakový ventil vysokého stupně se ohýbá pro otevření směrem k výtlakovému prostoru vysokého stupně, pokud se tlak chladivá v kompresní komoře vysokého stupně stává vyšší, než tlak chladivá ve výtlakovém prostoru vysokého stupně, přičemž oblast otevření výtlakového otvoru nízkého stupně je větší, než oblast otevření výtlakového otvoru vysokého stupně, a nepřesahuje 2,25 násobek oblasti otevření výtlakového otvoru vysokého stupně, přičemž velikost zdvihu výtlakového ventilu nízkého stupně, což je výška ohnutí výtlakového ventilu nízkého stupně, není menší, než 0,47 násobek, avšak nejvýše 2,1 násobek velikosti zdvihu výtlakového ventilu vysokého stupně, což je výška ohnutí výtlakového ventilu vysokého stupně.
8. Zařízení tepelného čerpadla podle nároku 7, vyznačující se tím, že dále obsahuje:

vstřikovací okruh, kde vstřikovací potrubí, připojené k výtlakové jednotce nízkého stupně nebo mezilehlé spojovací průtokové dráze kompresoru, je zapojeno mezi tepelný radiátor a první expanzní mechanismus, přičemž vstřikovací okruh obsahuje druhý expanzní mechanismus, přičemž velikost zdvihu výtlakového ventilu nízkého stupně je menší, než velikost zdvihu výtlakového ventilu vysokého stupně, a není menší, než 0,47 násobek velikosti zdvihu výtlakového ventilu vysokého stupně.