DE3544616A1

DE3544616A1 - Kaeltemaschine

Info

Publication number: DE3544616A1
Application number: DE19853544616
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Wakayama Hama; Hitoshi Amagasaki Hyogo Iijima
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1984-12-18
Filing date: 1985-12-17
Publication date: 1986-06-26
Also published as: US4672822A; CN85109118A; JPS61143659A; DE3544616C2; CN85109118B

Description

VON KREISLER SCHONWALD EISHOLD VON KREISLER KELLER SELTING WERNER

Anmelderin:

MITSUBISHI DENKI KABUSHIKIKAISHA 2-3, Marunouchi 2-Chome, Chiyoda-Ku, Tokyo,Japan

PATENTANWÄLTE

Dr.-Ing. von Kreisler 11973 Dr.-Ing. K. W. Eishold 11981

Dr.-Ing. K. Schönwald Dr. J. F. Fues

Dipl.-Chem. Alek von Kreisler Dipl.-Chem. Carola Keller Dipl.-Ing. G. Selting Dr. H.-K. Werner

Kältemaschine

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF

1985

Sg-DB/my

Die Erfindung betrifft eine Kältemaschine (Kühlkreislaufvorrichtung) mit zwei Kompressoren und einem Kondensator- und Verdampferpaar.

In der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 54-20020 (1979) und der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 56-27868(1981) ist eine Kühlkreislaufvorrichtung beschrieben, die zwei oder mehr Kompressoren sowie ein Kondensator- und Verdampferpaar aufweist, so daß zur Durchführung einer Leistungssteuerung ein Kompressor oder mehrere Kompressoren abgeschaltet werden können.

Fig. 1 ist ein Systemdiagramm des Aufbaus der bekannten Kühlkreislauf-Vorrichtung mit zwei Kompressoren 1 und 2.

Gemäß der Zeichnung ist an den ersten Kompressor 1 ein Saugrohr 7 angeschlossen, von dem ein Saugrohr 8 zu dem zweiten Kompressor 2 abgezweigt ist. Die Druckseiten

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des ersten und zweiten Kompressors 1 und 2 sind über Rückschlagventile 11 und 10 mit der Einlaßseite eines Kondensators 3 zur Verflüssigung eines Kältemittels verbunden. Die Auslaßseite des Kondensators 3 ist über ein Wärmeentspannungsventil 4 an die Einlaßseite eines Verdampfers 5 zur Verdampfung des Kältemittels angeschlossen. Außerdem ist an einer Auslaßrohrleitung des Verdampfers 5 ein Temperaturfühlerzylinder 41 für das Wärmeentspannungsventil 4 angeordnet. Die Auslaßrohrleitung des Verdampfers 5 ist ferner an die Einlaßseite eines Auffanggefäßes 6 (Akkumulator) angeschlossen, das Flüssigkeitstropfen aus dem Kältemittelgas entfernt und das mit der Auslaßseite des Saugrohres 7 des ersten Kompressors 1 verbunden ist.

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** Die Gehäuse des ersten Kompressors 1 und des zweiten

ι Kompressors 2 sind an ihren Unterteilen durch ein Aus

gleichrohr 9 miteinander verbunden, damit die inneren Ölmengen in den Gehäusen ausgeglichen werden. Eine solehe bekannte Kühlkreislauf-Vorrichtung fördert ein Hochtemperatur- und Hochdruck-Kältemittel von dem ersten und dem zweiten Kompressor 1 und 2, so daß das Kältemittel dem Kondensator 3 über die Rückschlagventile 11 und 10 zugeführt und in dem Kondensator verflüssigt wird. Dann wird der Druck des verflüssigten Kältemittels, d.h. der Kältemittelflüssigkeit durch das Wärmeentspannungsventil 4 reduziert, anschließend wird die Kältemittelflüssigkeit wieder von dem Verdampfer 5 verdampft, um wieder über das Auffanggefäß 6 in den ersten und den zweiten Kompressor 1 und 2 abgezogen zu werden, wodurch sich der Kühlkreislauf mit zwei Kompressoren 1 und 2 in bezug auf ein Kondensator- und Verdampferpaar 3,5 ergibt.

Bei diesem Kühlkreislauf besitzt das Saugrohr 7 für den

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ersten Kompressor 1 eine aufsteigende Rohrleitung 7a, durch die das Kältemittel von dem Auffanggefäß 6 aufsteigt sowie eine abfallende Rohrleitung 7b, durch die das Kältemittel nach Passieren der aufsteigenden Rohrleitung 7a nach unten strömt. Das Saugrohr 8 für den zweiten Kompressor 2 ist mit einem Zwischenabschnitt der abfallenden Rohrleitung 7b so verbunden, daß das oberste Ende des Saugrohres 8 in das Saugrohr 7 eintaucht und hineinragt. Deshalb tropft infolge der Schwerkraft öl durch die abfallende Rohrleitung 7b und wird nicht in das Saugrohr 8 für den zweiten Kompressor 2 abgezogen. Obwohl das Kältemittel und das öl in den ersten Kompressor 1 abgezogen werden, wird in den zweiten Kompressor 2 nur das Kältemittel abgezogen.

Im übrigen sind die Durchmesser des Saugrohres 7 für den ersten Kompressor 1 und des Saugrohres 8 für den zweiten Kompressor 2 jeweils so gewählt, daß der Druck P„ in dem Gehäuse des zweiten Kompressors 2 niedriger ist als P₁ in dem Gehäuse des ersten Kompressors 1. Genauer gesagt - das Saugrohr 8 für den zweiten Kompressor 2 ist länger als das Saugrohr 7 für den ersten Kompressor 1 und hat einen geringeren Innendurchmesser als die abfallende Rohrleitung 7b, von der das Saugrohr 8 abgezweigt ist. Deshalb wird der Widerstand des Saugrohres 8 größer als derjenige der abfallenden Rohrleitung 7b, wodurch der Druck P~ in dem Gehäuse des zweiten Kompressors 2 niedriger als P.. in dem Gehäuse des ersten Kompressors 1 ist. Selbst wenn daher das öl nur in den ersten Kompressor 1 abgezogen werden soll, führt der Differenzdruck durch das Ausgleichrohr 9 dem zweiten Kompressor 2 eine beträchtliche ölmenge zu.

Eine solche ölzuführung ergibt sich nicht nur bei gleichzeitigem Betrieb von zwei Kompressoren 1 und 2,

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sondern auch, wenn der erste Kompressor 1 abgeschaltet ist und der zweite Kompressor 2 in unbelastetem Zustand arbeitet. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß das aus dem Auffanggefäß 6 abgegebene öl, das infolge der Schwerkraft durch die abfallende Rohrleitung 7b des Saugrohres 7 für den ersten Kompressor 1 tropft, direkt in den ersten Kompressor 1 gelangt und daß das Kältemittel durch das Saugrohr 8 in den zweiten Kompressor 2 abgezogen wird.

Der Druck P₁ in dem Gehäuse des abgeschalteten ersten Kompressors 1 ist wie erwähnt höher als der Druck P- in dem Gehäuse des arbeitenden zweiten Kompressors 2 (P,2> P„), so daß das in den abgeschalteten ersten Kompressor 1 abgezogene öl teilweise über das Ausgleichrohr 9 zu dem arbeitenden zweiten Kompressor 2 gelangt, wenn der ölspiegel die Hohe des Ausgleichrohres 9 übersteigt. Der ölspiegel in dem abgeschalteten Kompressor 1 liegt daher etwa auf der Ebene der Höhe des Ausgleichrohres 9 mit dem Ergebnis, daß der ölspiegel in dem arbeitenden zweiten Kompressor 2 ziemlich hoch wird.

Bei der erläuterten bekannten Kältekreislaufvorrichtung ergbit sich ferner, daß bei Einzelbetrieb des zweiten Kompressors 2 unter Rückflutungsbedingung, bei der gasförmiges und flüssiges Kältemittel gemeinsam komprimiert werden, die Kältemittelflüssigkeit von dem Kältemittelgas getrennt wird und infolge der Schwerkraft durch die abfallende Rohrleitung 7b des Saugrohres 7 herabtropft und in den ersten Kompressor 1 strömt, wodurch das Phänomen der sogenannten Überschußansammlung der Kältemittelflüssigkeit in dem Kurbelgehäuse während des Abschalt-Zyklus auftritt. In dem Unterteil des Gehäuses des ersten Kompressors 1 sammeln sich allmählich öl und Kältemittelflüssigkeit und nach Ansteigen über

die Höhe des Ausgleichrohres 9 gelangt ihr Überschuß in den zweiten Kompressor 2. Da das spezifische Gewicht des Öles geringer als dasjenige des Kältemittels ist, wird in diesem Falle nur das Kältemittel über die Höhe des Ausgleichrohres 9 hinaus in dem Gehäuseunterteil des ersten Kompressors 1 angesammelt. Es ergab sich deshalb das Problem, daß in dem ersten Kompressor 1 zu wenig öl für eine ausreichende Schmierung bei Beginn des Betriebes vorhanden ist und daß in den zweiten Kompressor 2 zuviel öl vorhanden ist, das zu einem Anstieg des ölauswurfes infolge einer Aufschäumung und Überhitzung durch einen Auspuff in dem Gehäuse und dann zu einem übermäßigen Anstieg der öltemperatur führt.

Eine erste Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kühlkreislauf-Vorrichtung zu schaffen, die die richtige ölmenge in den jeweiligen Kompressoren selbst dann aufrechterhalten kann, wenn während des Einzelbetriebes eines der Kompressoren Rückflutung auftritt.

Eine zweite Aufgabe der Erfindung besteht darin, daß bei der Kühlkreislaufvorrichtung eine ungenügende Schmierung und ein übermäßiger Anstieg der öltemperatur in dem Kompressor selbst dann vermieden wird, wenn während des Einzelbetriebes eines der Kompressoren Rückflutung auftritt. Ferner soll die Kühlkreislaufvorrichtung einfach aufgebaut sein, damit die erwähnten Aufgaben gelöst werden können.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden im Zusammenhang mit der Beschreibung der Zeichnung erläutert.

Fig. 1 ist ein Systemdiagramm einer bekannten Kühlkreislauf-Vorrichtung üblicher Konstruktion und Fig. 2 ist ein Systemdiagramm einer Ausführungsform

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einer erfindungsgemäßen Kühlkreislauf-Vorrichtung.

Die Bauteile der Vorrichtung nach Figur 2, die denjenigen der bekannten Vorrichtung nach Figur 1 entsprechen, sind mit identischen Bezugszeichen versehen. Es sind ein erster Kompressor 1 und ein zweiter Kompressor 2 vorhanden. Ein Saugrohr 8 für den zweiten Kompressor 2 ist von einem Saugrohr 7 für den ersten Kompressor 1 in gleicher Weise wie bei dem Beispiel des Standes der Technik abgezweigt, jedoch ist erfindungsgemäß das Saugrohr 8 für den zweiten Kompressor 2 an einen Zwischenabschnitt der aufsteigenden Rohrleitung 7a des Saugrohres 7 für den ersten Kompressor 1 angeschlossen.

Die Kühlkreislauf-Vorrichtung gemäß der Erfindung ähnelt der bekannten Anordnung nach Fig. 1 insofern, als die Auslaßseiter, der beiden Kompressoren 1 und 2 über die Rückschlagventile 11,10 an eine Einlaßseite eines Kondensators 3 zur Verflüssigung eines Kältemittels angeschlossen sind, daß die Auslaßseite des Kondensators 3 über ein Wärmeentspannungsventil 4 mit einem Ende eines Verdampfers 5 zur Verdampfung des Kältemittels verbunden ist, daß ein Temperaturfühlerzylinder 41 für das Wärmeentspannunsventil 4 an einer Auslaßrohrleitung des Verdampfers 5 vorgesehen ist, die an eine Einlaßseite eines Auffanggefäßes 6 angeschlossen ist, das Flüssigkeitstropfen aus einem Kältemittelgas entfernt und daß das Saugrohr 7 für den ersten Kompressor 1 mit einer Auslaßseite des Auffanggefäßes 6 in Verbindung steht.

Ferner sind die Gehäuse des ersten Kompressors 1 und des zweiten Kompressors 2 an ihren Unterteilen mit Hilfe eines Ausgleichrohres 9 miteinander verbunden, damit die ölmenge in jedem Gehäuse ausgeglichen wird.

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Die Kühlkreislauf-Vorrichtung gemäß der Erfindung unterscheidet sich von der bekannten Vorrichtung dadurch, daß ein Bypassrohr 12 vorgesehen ist, das den Unterteil des Auffanggefäßes 6 mit dem Saugrohr 8 für den zweiten Kompressor 2 verbindet und daß in die Leitung ein magnetgesteuertes Absperrventil 13 zwischengeschaltet ist.

Nachfolgend wird der Betrieb der erfindungsgemäßen Kühlkreislaufvorrichtung beschrieben.

Das von dem ersten und dem zweiten Kompressor 1 und 2 ausgestoßene Hochtemperatur- und Hochdruckkältemittel wird durch die Rückschlagventile 11 bzw. 10 zu dem Kondensator 3 geführt und in diesem verflüssigt. Dann muß mit Hilfe des Wärmeentspannungsventils 4 der Druck des verflüssigten Kältemittels, d.h. der Kältemittelflüssigkeit, reduziert werden, und es wird die Kältemittelflüssigkeit von dem Verdampfer 5 verdampft und durch das Auffanggefäß 6 wieder in den ersten und den zweiten Kompressor 1 und 2 abgezogen. Auf diese Weise ergibt sich ein Kühlkreislauf, der zwei Kompressoren 1 und 2 in bezug auf ein Kondensator- und Verdampferpaar 3,5 aufweist.

Wenn der erste und der zweite Kompressor 1,2 arbeiten, wird von dem Auffanggefäß 6 zurückgeführtes öl wie bei der bekannten Vorrichtung nach Fig. 1 nur in den ersten Kompressor 1 abgezogen. Die Kühlkreislauf-Vorrichtung gemäß der Erfindung ist wie beim Stande der Technik so zusammengesetzt, daß der Innendruck P„ des zweiten Kompressors 2 dadurch niedriger wird als der Druck P- des ersten Kompressors 1, daß Rohre unterschiedlicher Durchmesser für das Saugrohr 7 für den ersten Kompressor 1 und das Saugrohr 8 für den zweiten Kompressor 2 benutzt werden. Daher wird ein Teil des in den ersten

Kompressor 1 abgezogenen und über der Höhe des Ausgleichrohres 9 zu sammelnden öls durch das Ausgleichrohr 9 in den zweiten Kompressor 2 abgezogen.

Wenn nur der zweite Kompressor 2 einzeln angetrieben ist, wird das von dem Auffanggefäß 6 ausgestoßene Kältemittelgas zunächst in das Saugrohr 7 für den ersten Kompressor 1 abgezogen; es wird jedoch, da der erste Kompressor 1 nicht arbeitet, nicht in das Saugrohr 7 über die Abzweigstelle des Saugrohres 8 von der aufsteigenden Rohrleitung 7a hinaus in den ersten Kompressor 1 abgezogen, sondern durch die aufsteigende Rohrleitung 7a in das Saugrohr 8 und dann in den zweiten Kompressor 2 abgezogen.

Deshalb wird das aus dem Auffanggefäß 6 in das Saugrohr 7 abgezogene Öl nicht in den ersten Kompressor 1, sondern insgesamt in den zweiten Kompressor 2 abgezogen. Wenn nun bei der Kühlkreislaufvorrichtung gemäß der Erfindung der zweite Kompressor 2 unter Rückflutungsbedingung, bei der das gasförmige und das flüssige Kältemittel gemeinsam komprimiert werden, einzeln betrieben wird, wird die Kältemittelflüssigkeit von dem Kältemittelgas getrennt. Da bei der erfindungsgemäßen Kühlkreislauf-Vorrichtung das Saugrohr 8 für den zweiten Kompressor 2 von einem Zwischenabschnitt der aufsteigenden Rohrleitung 7a des Saugrohres 7 für den ersten Kompressor 1 wie erwähnt abgezweigt ist, werden das Kältemittelgas, die Kältemittelflüssigkeit und das öl, die voneinander getrennt sind, nicht in den ersten Kompressor 1 abgezogen, sondern insgesamt durch das Saugrohr 8 von der aufsteigenden Rohrleitung 7a in den zweiten Kompressor 2 abgezogen. Die in den zweiten Kompressor 2 abgezogene Kältemittelflüssigkeit wird durch den Hochtemperaturteil des arbeitenden zweiten Kompres-

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sors 2 erhitzt, wodurch sie in Kr.ltemittelgas verwandelt wird. Selbst wenn während des Einzelbetriebes des zweiten Kompressors 2 Rückflutung auftritt, strömen die Kältemittelflüssigkeit und das öl nicht in den ersten Kompressor 1 und die angesammelte Fluidmenge wird nicht erhöht, so daß Probleme, wie ölmangel in dem ersten Kompressor 1 und ölüberfluß in dem zweiten Kompressor 2, die bei der bekannten Vorrichtung vorkommen, nicht auftreten.

Wenn bei der erfindungsgemäßen Kühlkreislauf-Vorrichtung der zweite Kompressor 2 einzeln arbeitet, ist es möglich, daß das Öl und die Kältemittelflüssigkeit (letztere nur bei Rückflutungsbedingung) nicht ausreichend durch den aufsteigenden Rohrteil 7a in das Saugrohr 8 abgezogen werden kennen und in dem Unterteil des Auffanggefäßes 6 gesammelt werden. In diesem Falle muß lediglich das Magnetventil 13 in der Bypassleitung 12 geöffnet werden. Hierdurch werden die in dem Unterteil des Auffanggefäßes 6 angesammelte Kältemittelflüssigkeit und das öl über das Bypassrohr 12 in den zweiten Kompressor 2 abgezogen und es besteht keine Gefahr, daß sich in dem zweiten Kompressor 2 zu wenig öl befindet.

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Claims

ANSPRÜCHE

Iy Kältemaschine (Kühlkreislauf-Vorrichtung) mit einem Kondensate·^- und Verdampferpaar (3,5) sowie einem ersten und einem zweiten Kompressor (1,2), die über ein Ausgleichrohr (9) miteinander verbunden sind, das eine innere ölmenge in einem Gehäuse jedes Kompressors (1,2) ausgleicht und mit
einem Saugrohr (7) für den ersten Kompressor (1) , das an eine Niederdruckrohrleitung an der Auslaßseite des Verdampfers (5) angeschlossen ist und von dem ein Saugrohr (8) für den zweiten Kompressor (2) abgezweigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß
das Saugrohr (7) für den ersten Kompressor (1) eine aufsteigende Rohrleitung (7a) aufweist, durch die ein Kältemittel aufsteigt und daß das Saugrohr (8) für den zweiten Kompressor (2) an die aufsteigende Rohrleitung (7a) angeschlossen ist.
2. Kältemaschine nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß
die aufsteigende Rohrleitung (7a) zwischen einem Auffanggefäß (6) an der Auslaßseite des Verdampfers (5) und dem ersten Kompressor (1) angeordnet ist.
3. Kältemaschine nach Anspruch 1 oder 2,
gekennzeichnet durch

eine Bypassrohrleitung (12), die ein Absperrventil (13) enthält und zwischen der Anströmseite der aufsteigenden 0 Rohrleitung (7a) und dem Saugrohr (8) für den zweiten Kompressor (2.) angeordnet ist.
4. Kältemaschine nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß

das Absperrventil (13) in der Bypassrohrleitung (12)

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ein Magnetventil ist.
5. Kältemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß 05 die Bypassrohrleitung (12) zwischen dem unterteil des Auffanggefäßes (6) und dem Saugrohr (8) für den zweiten Kompressor (2) angeordnet ist.