DE602004009355T2

DE602004009355T2 - Kältegerät

Info

Publication number: DE602004009355T2
Application number: DE602004009355T
Authority: DE
Inventors: Yamasaki Ora-gun Haruhisa; Yamanaka Tatebayashi-shi Masaji; Matsumoto Ora-gun Kenzo; Ishigaki Ora-gun Shigeya; Fujiwara Ota-shi Kazuaki; Yumoto Ashikaga-shi Tsunehisa
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2004-02-16
Publication date: 2008-07-17
Anticipated expiration: 2024-02-17
Also published as: EP1462740B1; TW200422568A; ATE408104T1; US7143593B2; EP1726892A2; TWI315383B; EP1757879B8; EP1757879A3; DE602004016571D1; EP1726893A3; DE602004016570D1; EP1462740A2; MY133427A; EP1726892A3; EP1462740A3; CN1532472A; ATE375488T1; EP1757879B1; DE602004016575D1; EP1726893A2

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kältemittelkreislaufvorrichtung, die sich durch Hintereinanderschaltung eines Kompressors, eines Gaskühlers, eines Drosselmittels und eines Verdampfers zusammensetzt.
Bei dieser Art einer herkömmlichen Kältemittelkreislaufvorrichtung setzt sich ein Kältemittelkreislauf (Kühlkreislauf) durch Hintereinanderschalten und mit Leitungen verbinden eines Rotationskompressors (Kompressor), eines Gaskühlers, von Drosselmitteln (Expansionsventil oder ähnliches), und eines Verdampfers oder ähnliches in Ringform zusammen. Darüber hinaus wird ein Kältemittelgas in eine Niedrigdruckkammerseite eines Zylinders durch einen Einlaßanschluß eines Rotationskompressionselements des Rotationskompressors eingeleitet, und ein Kältemittelgas mit hoher Temperatur und unter hohem Druck wird durch Kompression erhalten, welche durch eine Walze und eine Schaufel erzielt wird. Dieses Gas wird dann zu dem Gaskühler ausgeleitet, von der Hochdruckkammerseite über einen Auslaßanschluß, und über eine Ausleitungsschallabsorbierungskammer. Der Gaskühler entzieht dem Kältemittelgas Wärme, anschließend wird dieses Gas durch die Drosselmittel gedrosselt und dem Verdampfer zugeführt. Das Kältemittel wird in dem Verdampfer verdampft und die Kühlwirkung wird erzielt, indem der Umgebung dabei Wärme entzogen wird.
Um hierbei mit globalen Umweltproblemen fertig zu werden, wurden in den letzten Jahren Vorrichtungen entwickelt, die Kohlendioxid (CO2) einsetzen, welches ein natürliches Kältemittel ist, sogar bei diesem Typ von Kältemittelkreislauf, ohne Einsatz von herkömmlichen Fluorkarbon (siehe zum Beispiel die Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 7-18602 ).
Auf der anderen Seite, wenn der Kompressor angehalten wird, nachdem das Innere einer Kammer in diesem Kältemittelkreislaufgerät abgekühlt worden ist, sammelt sich leicht das flüssige Kältemittel in dem Verdampfer an, und zwar bei der niedrigsten Temperatur in dem Kältemittelkreislauf. Insbesondere wenn der Kompressor bei konstanter Drehzahl betrieben wird und in diesem Fall wieder gestartet wird, wird die Flüssigkeit, die sich in dem Verdampfer als flüssiges Kältemittel angesammelt hat, zurück in den Kompressor geleitet. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, dass der Kompressor versucht die Flüssigkeit zu komprimieren, wodurch er beschädigt wird.
Um zu verhindern, dass das flüssige Kältemittel in den Kompressor zurück geleitet wird, was mit einer Kompression der Flüssigkeit enden würde, ist deshalb ein Akkumulator zwischen einer Auslaßseite des Verdampfers und einer Einlaßseite des Kompressors angeordnet, so dass das flüssige Kältemittel in dem Akkumulator gespeichert wird und lediglich das Gas in den Kompressor geleitet wird.
Bei dem Kältemittelkreislaufgerät, welches Kohlendioxid verwendet, wird der Druck nicht konstant bleiben, bei Umgebungsluft-Temperatur, da die Hochdruckseite superkritisch wird, und erreicht etwa 12 MPa. Insbesondere, wenn der Kompressor bei einer konstanten Drehzahl betrieben wird, steigt der Druck auf der Hochdruckseite beim Starten des Kompressors (AUS-Zeit) weiter an, übersteigt damit einen erwarteten Druck der Vorrichtung, und es besteht die Gefahr, dass im schlimmsten Fall das Gerät beschädigt wird. Deshalb wird durch einen Inverter eine Steuerung (Kapazitätskontrolle) der Drehzahl des Kompressors durchgeführt, oder es wird eine Öffnung des Expansionsventils justiert, und dementsprechend muss ein Druckanstieg auf der Hochdruckseite beim Start des Kompressors reduziert werden.
Auf der anderen Seite, wenn eine preiswerte kapillare Röhre in dem Drosselmittel eingesetzt wird, entsteht zusätzlich zu dem oben beschriebenen nicht normalen Anstieg im Druck auf der Hochdruckseite ein Problem des Anstiegs des Energieverbrauchs, da die Drehzahl des Kompressors angehoben werden muss, um die Verdampfungstemperatur des Kältemittels im Verdampfer abzusenken.
Darüber hinaus, wenn die Kältemittelkreislaufvorrichtung als Kältegerät benutzt wird, um einen Kühlschrank oder einen Verkaufsautomaten zu kühlen, wird ein Kompressionsverhältnis eines Kohlendioxid-Kältemittels sehr hoch, und die Temperatur des Kompressors oder des Kältemittelgases, welches in einem Kältemittelkreislauf abge geben wird, wird hoch. In dieser Beziehung ist es schwierig, eine gewünschte Kühlwirkung (Abkühlfähigkeit) in bzw. mit dem Verdampfer zu erreichen.
Weiterhin steigt bei der Kältemittelkreislaufvorrichtung, die Kohlendioxid, wie oben beschrieben, einsetzt, da die Hochdruckseite superkritisch wird, der Druck auf der Hochdruckseite an, unabhängig von der Temperatur der Umgebungsluft, und der Druck übersteigt den erwarteten bzw. konzipierten Druck der Vorrichtung, so dass im schlimmsten Fall die Vorrichtung beschädigt werden kann. Deshalb wird die Drehzahl des Kompressors kontrolliert oder ein Strömungspfadwiderstand der Drosselmittel wird justiert, und dementsprechend wird der Druck auf der Hochdruckseite kontrolliert, so dass der konzipierte Druck der Vorrichtung nicht überschritten wird.
Auf der anderen Seite, wenn der Akkumulator auf der Niedrigdruckseite des Kältemittelkreislaufs angeordnet ist, ist eine größere Füllmenge des Kältemittels erforderlich. Ein Problem ist dabei ebenfalls aufgetreten, nämlich dass der Einbauraum zu vergrößern ist. Deshalb wird die Kontrolle der Drehzahl (Kapazitätskontrolle) des Kompressors durch den Inverter ausgeführt, oder es wird die Öffnung des Expansionsventils einjustiert, und eine Menge an Kältemittel, die beim Starten in den Kompressor eingeleitet wird, wird reduziert beim Inbetriebnehmen des Kompressors. Dementsprechend muss eine Unannehmlichkeit verhindert werden, nämlich dass das flüssige Kältemittel in den Kompressor eingesaugt wird.
Es ist aus der Zusammenfassung des Patents, Vol. 018 Nr. 492 (M-1673) vom 14. September 1994 (1994-09-14) und der JP 06 159817 A (Toshiba) bekannt, einen Kältemittelkreislauf vorzusehen, mit einem Kompressor, mit einem Gaskühler, mit Drosselmitteln, mit einem Verdampfer, und mit Kontrollmitteln, wobei die Drosselmittel erste und zweite kapillare Röhren umfassen, wobei die erste kapillare Röhre einen höheren Widerstand gegenüber der Strömung des Kältemittels aufweist als die zweite kapillare Röhre, und wobei Ventile vorgesehen sind, die jeweils einer kapillaren Röhre zugeordnet sind, um die Strömung des Kältemittels dort hindurch zu kontrollieren.
Ein Kältemittelkreislauf nach der vorliegenden Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Kontrollmittel derart konfiguriert sind, dass sie das Ventil schließen, welches der ersten kapillaren Röhre zugeordnet ist und dass sie das Ventil öffnen, welches der zweiten kapillaren Röhre zugeordnet ist, während des Startens des Kompressors, so dass das gesamte Kältemittel durch die zweite kapillare Röhre strömt, wodurch der Widerstand gegenüber der Strömung des Kältemittels durch die Drosselmittel reduziert ist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Kreislauf weiterhin einen Temperatursensor, wobei die Kontrollmittel derart konfiguriert sind, dass sie das Ventil geschlossen halten, welches der ersten kapillaren Röhre zugeordnet ist und dass sie das Ventil offen halten, welches der zweiten kapillaren Röhre zugeordnet ist, bis die Temperatur, die der Temperatursensor erfasst, einen vorbestimmten Wert erreicht. Vorzugsweise erfasst der Temperatursensor die Temperatur in dem Raum, der durch den Verdampfer abzukühlen ist.
Die Kontrollmittel sind vorzugsweise derart konfiguriert, dass sie das Ventil schließen, welches der ersten kapillaren Röhre zugeordnet ist und dass sie das Ventil offen halten, welches der zweiten kapillaren Röhre zugeordnet ist, beim Starten des Kompressors, so dass das gesamte Kältemittel für eine bestimmte Zeitspanne durch die zweite kapillare Röhre strömt.
Nach einer Ausführungsform wird Kohlendioxid als Kältemittel benutzt und der Kompressor umfasst erste und zweite Kompressionselemente, die von einem Antriebselement angetrieben werden, wobei das Kältemittel in das erste Kompressionselement von der Niedrigdruckseite des Kältemittelkreislaufs eingeleitet wird und auf einen mittleren Druck komprimiert wird, bevor es aus dem ersten Kompressionselement ausgeleitet wird und in das zweite Kompressionselement eingeleitet wird, um das Kältemittel auf einen hohen Druck zu komprimieren, bevor es aus dem zweiten Kompressionselement zum Gaskühler ausgeleitet wird.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun beschrieben, beispielhaft und unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, in denen:
1 ein Diagramm eines Kältemittelkreislaufs einer Kältemittelkreislaufvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine vergrößerte Ansicht eines Drosselmechanismus einer Ausführungsform zeigt;
3 eine vergrößerte Ansicht eines Drosselmechanismus zeigt, der nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist;
4 ein Diagramm eines Kältemittelkreislaufs einer anderen Kältemittelkreislaufvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 ein Diagramm zeigt, in dem die Änderung einer Temperatur in der Kammer dargestellt ist;
6 eine vergrößerte Ansicht eines Drosselmechanismus einer weiteren Ausführungsform zeigt; und
7 ein Diagramm zeigt, in dem die Beziehung zwischen einer Temperatur in der Kammer und einer Abkühlfähigkeit (Abkühlungskapazität) dargestellt ist.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Als nächstes werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail und unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben. In der 1 ist ein Diagramm eines Kühlmittelkreislaufes einer Kälte- bzw. Kühlmittelkreislaufvorrichtung 110 gezeigt, in der die vorliegende Erfindung eingesetzt ist. Die Kältemittelkreislaufvorrichtung 110 nach der vorliegenden Ausführungsform ist zum Beispiel eine Vitrine, die in einem Laden installiert ist. Die Kältemittelkreislaufvorrichtung 110 setzt sich aus einer Kondensoreinheit 100 und einem Grundkörper 105 der Kühlvor richtung zusammen, die einen Grundkörper eines Kühlgeräts ausbilden. Deshalb ist der Grundkörper 105 der Kühlvorrichtung ein Grundkörper der Vitrine.
Die Kondensoreinheit 100 umfasst einen Kompressor 10, einen Gaskühler (Kondensor) 40, und einen Drosselmechanismus 120, der später als Drosselmittel beschrieben wird, und ist mit einem Verdampfer 92 des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung verbunden, nämlich mittels Leitungen, die später beschrieben werden, sowie der Kompressor 10, der Gaskühler 40 und der Drosselmechanismus 120 gemeinsam mit dem Verdampfer 92 einen bestimmten Kältemittelkreislauf ausbilden.
D. h., dass eine Auslaßleitung 24 für das Kältemittel des Kompressors 10 mit einem Einlaß des Gaskühlers 40 verbunden ist. Hierbei ist der Kompressor 10 nach der vorliegenden Ausführungsform ein Rotationskompressor vom internen Mitteldrucktyp mit mehreren Stufen (zweistufig komprimierend), welcher Kohlendioxid (CO2) als ein Kältemittel benutzt. Der Kompressor 10 setzt sich zusammen aus einem elektrischen Element, welches ein Antriebselement in einem abgedichteten Behälter (nicht dargestellt) ist, und aus einem ersten Rotationskompressionselement (erstes Kompressionselement) und aus einem zweiten Rotationskompressionselement (zweites Kompressionselement), die durch das elektrische Element angetrieben werden.
Das Bezugszeichen 20 bezeichnet eine Einleitungsröhre für Kältemittel, welches das nach außen ausgeleitete Kältemittel, welches durch das erste Rotationskompressionselement (erste Stufe) des Kompressors 10 komprimiert worden ist, in den abgedichteten Behälter ausgibt, um das Kältemittel in das zweite Rotationskompressionselement (zweite Stufe) einzuleiten. Ein Ende der Einleitungsröhre 20 für das Kältemittel steht mit einem Zylinder des zweiten Rotationskompressionselements (nicht gezeigt) in Verbindung. Das andere Ende der Einleitungsröhre 20 für das Kältemittel geht über einen Zwischenkühlkreislauf 35, der in dem Gaskühler 40 angeordnet ist, in den abgedichteten Behälter hinein, was später noch im Detail beschrieben wird.
Das Bezugszeichen 22 bezeichnet eine Einleitungsrohre für das Kältemittel, um dieses Kältemittel in den Zylinder des ersten Rotationskompressionselements (nicht gezeigt) des Kompressors 10 einzuleiten. Das eine Ende der Einleitungsrohre 22 für das Kältemittel steht mit dem Zylinder des ersten Rotationskompressionselements (nicht gezeigt) in Verbindung. Die Einleitungsröhre 22 für das Kältemittel ist mit einem Ende eines Siebs 56 verbunden. Das Sieb 56 fängt und filtert Fremdstoffe wie etwa Staub und Späne, welche in einem Kältemittelgas enthalten sind, das in dem Kältemittelkreislauf zirkuliert, heraus, und setzt sich zusammen aus einer Öffnung, die an dem anderen Ende des Siebs 56 ausgebildet ist und aus einem Filter (nicht gezeigt), der eine im wesentlichen konische Form hat, die sich im Querschnitt in Richtung eines Endes des Siebs 56, ausgehend von der Öffnung verjüngt. Die Öffnung des Filters ist an einer Leitung 28 für das Kältemittel angebracht, welche an dem anderen Ende des Siebs 56 dicht verbunden ist.
Darüber hinaus ist die Ausleitungsröhre 24 für das Kältemittel eine Leitung zum Ausleiten des Kältemittels, welches durch das zweite Rotationskompressionselement komprimiert worden ist, in den Gaskühler 40.
Ein Temperatursensor 74 für die Außenluft zum Erfassen einer Umgebungsluft ist in dem Gaskühler 40 angeordnet, und ist mit einem Mikrocomputer 80 (Kontrolleinheit) verbunden, der später als Kontrollmittel für die Kondensoreinheit 100 beschrieben wird.
Eine Leitung 26 für das Kältemittel tritt durch einen internen Wärmetauscher 50 von dem Gaskühler 40 hindurch. Der interne Wärmetauscher 50 tauscht Wärme zwischen dem Kältemittel, welches von dem Gaskühler 40 auf der Hochdruckseite von dem zweiten Rotationskompressionselement ausgeleitet wird und dem Kältemittel, welches von dem Verdampfer 92 ausgeleitet wird, der in dem Grundkörper 105 der Kühlvorrichtung auf der Niedrigdruckseite angeordnet ist.
Darüber hinaus erstreckt sich die Leitung 26 für das Kältemittel auf der Hochdruckseite, die durch den internen Wärmetauscher 50 hindurch verläuft, bis zum Drosselmechanismus 120, über ein Sieb 54, welches dem oben beschriebenen Sieb ähnlich ist. Hierbei ist der Drosselmechanismus 120 aus einer Mehrzahl von kapillaren Röhren aufgebaut, und kontrolliert die Zirkulation des Kältemittels in jede kapillare Röhre hinein, so dass ein Widerstand gegenüber der Strömung in den Drosselmechanis mus 120 hinein variabel ist. D. h., dass, und so ist es auch in der 2 gezeigt, der Drosselmechanismus 120 der Ausführungsform sich aus einer ersten kapillaren Röhre 158 und aus einer zweiten kapillaren Röhre 159 zusammensetzt, die parallel zu der ersten kapillaren Röhre verläuft und die einen geringeren Strömungswiderstand aufweist als die erste kapillare Röhre 158. Eine Ventilanordnung 162 zur Kontrolle der Zirkulation des Kältemittels in die erste kapillare Röhre 158 hinein ist in einer Leitung 160 für das Kältemittel angeordnet, an der die erste kapillare Röhre 158 angeordnet ist, und ist mit dem Mikrocomputer 80 der Kondensoreinheit 100 verbunden.
Auf ähnliche Art und Weise ist eine Ventilanordnung 163 zur Kontrolle der Zirkulation des Kältemittels in die zweite kapillare Röhre 159 hinein in einer Leitung 161 für das Kältemittel angeordnet, an der die zweite kapillare Röhre 159 angeordnet ist, und ist mit dem Mikrocomputer 80 der Kondensoreinheit 100 verbunden.
Darüber hinaus kontrolliert der Mikrocomputer 80 das Öffnen/Schließen der Ventile 162 und 163, basierend auf einem vorbestimmten Signal von der Kontrolleinheit 90 des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung, was später noch beschrieben werden wird.
Weiterhin ist ein Ende der Leitung 94 für das Kältemittel an dem Grundkörper 105 der Kühlvorrichtung abnehmbar mit der Leitung 26 für das Kältemittel der Kondensoreinheit 100 mittels einer formgesenkten Verriegelungsverbindung (nicht gezeigt) verbunden.
Auf der anderen Seite ist die Leitung 28 für das Kältemittel, die mit dem anderen Ende des Siebs 56 verbunden ist, abnehmbar mit dem anderen Ende der Leitung 28 für das Kältemittel des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung verbunden, nämlich über den internen Wärmetauscher 50 und mittels einer formgesenkten Verriegelungsverbindung, ähnlich der oben beschriebenen Verbindung.
Ein Ausleitungs-Temperatursensor 70 zum Erfassen der Temperatur eines Kältemittelgases, welches von dem Kompressor 10 ausgeleitet wird, und ein Hochdruck- Schalter 72 zum Erfassen des Drucks des Kältemittelgases, sind an der Ausgabeleitung 24 für Kältemittel angeordnet, und sind mit dem Mikrocomputer 80 verbunden.
Ein Temperatursensor 76 für das Kältemittel zum Erfassen der Temperatur des Kältemittels von dem Drosselmechanismus 120 ist an der Leitung 26 für das Kältemittel angeordnet, die sich von dem Drosselmechanismus 120 aus erstreckt, und ist ebenso mit dem Mikrocomputer 80 verbunden. Ein Rückleitungs-Temperatursensor 78 zum Erfassen der Temperatur des Kältemittels, welches von dem Verdampfer 92 des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung ausgegeben wird, ist auf einer Einlaßseite des internen Wärmetauschers 50 der Leitung 28 für das Kältemittel angeordnet, die mit der formgesenkten Verriegelungsverbindung des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung verbunden ist. Der Rückleitungs-Temperatursensor 78 ist auch mit dem Mikrocomputer 80 verbunden.
Es ist festzuhalten, dass ein Bezugszeichen 40F einen Lüfter bezeichnet, zur Belüftung des Gaskühlers 40, um die Luft zu kühlen, sowie 92F einen Lüfter bezeichnet, der kalte Luft zirkuliert, die Wärme mit dem Verdampfer 92 getauscht hat, der in einem Kanal (nicht gezeigt) des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung in einem Raum des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung angeordnet ist. Ein Bezugszeichen 65 bezeichnet einen Stromsensor zur Erfassung eines Stroms, der dem oben beschriebenen elektrischen Element des Kompressors 10 zugeführt wird, um dessen Betrieb zu kontrollieren. Der Lüfter 40F und der Stromsensor 65 sind mit dem Mikrocomputer 80 der Kondensoreinheit 100 verbunden und der Lüfter 92F ist mit der Kontrolleinheit 90 des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung verbunden, was später beschrieben wird.
Hierbei ist der Mikrocomputer 80 eine Kontrolleinheit zur Kontrolle der Kondensoreinheit 100, und die Eingänge des Mikrocomputers 80 sind mit den Signalen von dem Ausleitungs-Temperatursensor 70, vom dem Hochdruckschalter 72, von dem Umgebungsluft-Temperatursensor 78, von dem Stromsensor 65, und von der Kontrolleinheit 90 des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung verbunden. Darüber hinaus wird der Kompressor 10 oder der Lüfter 40F, der mit einem Ausgang verbunden ist, basierend auf den Eingängen kontrolliert. Weiterhin kontrolliert der Mikrocomputer 80 das Öffnen bzw. Schließen der Ventile 162 und 163 in Antwort auf ein Kommunikationssignal von der Kontrolleinheit 90 des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung.
Ein Temperatursensor in dem Raum bzw. der Kammer (nicht gezeigt) zum Erfassen der Temperatur in der Kammer, eine Temperatureinstellskala zum Einstellen der Temperatur in der Kammer, und weitere Funktionen zum Anhalten des Kompressors 10 sind in der Kontrolleinheit 90 des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung angeordnet. Darüber hinaus kontrolliert die Kontrolleinheit 90 den Lüfter 92F basierend auf diesen Ausgängen. Weiterhin sendet die Kontrolleinheit 90 ein vorbestimmtes Signal aus an den Mikrocomputer 80, wenn die Temperatur in der Kammer nicht höher ist als ein vorgegebener Wert.
D. h., dass, wenn die Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung, die durch den Temperatursensor in der Kammer erfasst wird, nicht höher ist als der vorgegebene Wert, dann sendet die Kontrolleinheit 90 ein bestimmtes Signal an den Mikrocomputer 80 aus. Der Mikrocomputer 80 öffnet die Ventilanordnung 162 und schließt die Ventilanordnung 163, um einen Strömungsweg der Leitung 160 für das Kältemittel zu öffnen. Dementsprechend kann das Kältemittel von dem Sieb 54 in die erste kapillare Röhre 158 strömen.
Als Kältemittel für die Kältemittelkreislaufvorrichtung 110 wird das oben beschriebene Kohlendioxid (CO2) benutzt, welches umweltfreundlich ist und welches ein natürliches Kältemittel ist, nämlich in Hinblick auf Entflammbarkeit, Giftigkeit und ähnliches. Als Öl, welches ein Schmiermittel ist, werden existierende Öle benutzt, so wie etwa Mineralöl, ein Alkylbenzolöl, ein Etheröl, ein Esteröl, und Polyalkylenblycol (PAG). Es ist anzumerken, dass Kohlendioxid als Kältemittel bei der vorliegenden Ausführungsform benutzt wird, aber die vorliegende Erfindung ist auch effektiv, wenn andere Kältemittel eingesetzt werden, wie etwa Stickoxide und HC-basierte Kältemittel.
Darüber hinaus setzt sich der Grundkörper 105 der Kühlvorrichtung aus dem Verdampfer 92 und der Leitung 94 für das Kältemittel zusammen, die sich in den Verdampfer 92 hinein erstreckt. Die Leitung 94 für das Kältemittel tritt durch den Verdampfer 92 in Schlangenform hindurch, und Rippen zum Wärmetausch sind an ei nem schlangenförmigen Abschnitt angebracht, um den Verdampfer 92 auszubilden. Die entgegengesetzt liegenden Enden der Leitung 94 für das Kältemittel sind abnehmbar mit der formgesenkten Verriegelungsverbindung (nicht dargestellt) verbunden.
Als nächstes wird der Betrieb der Kältemittelkreislaufvorrichtung 110 beschrieben. Ein Einschaltknopf (nicht gezeigt), der an dem Grundkörper 105 der Kühlvorrichtung angeordnet ist, wird eingeschaltet, oder ein Stromkabel des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung wird mit einer elektrischen Steckdose verbunden. Dann schließt der Mikrocomputer die Ventilanordnung 162, öffnet die Ventilanordnung 163, öffnet den Strömungsweg der Leitung 161 für das Kältemittel, und startet das elektrische Element (nicht gezeigt) des Kompressors 10. Dementsprechend wird das Kältemittel in das erste Rotationskompressionselement des Kompressors 10 eingesaugt und komprimiert, und das Kältemittelgas, welches in den abgedichteten Behälter ausgeleitet wird, tritt in die Einleitungsröhre 20 für das Kühlmittel ein und strömt in den Zwischenkühlkreislauf 35 von dem Kompressor 10. Darüber hinaus wird in dem Zwischenkühlkreislauf 35 die Wärme dem Kältemittel entzogen, welches durch den Gaskühler 40 hindurch tritt, nämlich durch eine Luftkühlungsmethode.
Dementsprechend kann, da das Kältemittel, welches in das zweite Rotationskornpressionselement gesaugt wird, gekühlt wird, ein Anstieg in der Temperatur in dem abgedichteten Behälter verhindert werden, und die Effektivität der Kompression in dem zweiten Rotationskompressionselement kann verbessert werden. Es ist auch möglich, den Anstieg der Temperatur des Kältemittels zu verhindern, welches durch das zweite Rotationskompressionselement komprimiert und ausgegeben wird.
Darüber hinaus wird das abgekühlte Kältemittelgas, welches einen mittleren Druck aufweist, in das zweite Rotationskompressionselement des Kompressors 10 eingesaugt, und in der zweiten Stufe komprimiert, um ein Kältemittelgas zu erhalten, welches bei hoher Temperatur unter hohem Druck steht, und dann wird das Gas zu der Außenseite abgegeben, nämlich über die Ausleitungsröhre 24 für das Kältemittel. Das Kältemittelgas, welches über die Ausleitungsröhre 24 für das Kältemittel ausgegeben wird, strömt in den Gaskühler 40, die Wärme wird mittels der Luftkühlungs methode abgegeben, und danach tritt das Gas durch den internen Wärmetauscher 50 hindurch. Die Wärme dieses Kältemittels wird durch das Kältemittel auf der Niedrigdruckseite aufgenommen und damit weiter abgekühlt.
Da die Wärme des Kältemittels, welches durch den internen Wärmetauscher 50 von dem Gaskühler 40 hindurch strömt, durch das Kältemittel auf der Niedrigdruckseite aufgenommen wird, nämlich mittels des Vorhandenseins der internen Wärmetauschers 50, wird ein Superkühlungsgrad des Kältemittels erhöht. Deshalb wird die Kühlfähigkeit des Kältemittels in dem Verdampfer 92 verbessert.
Das Kältemittelgas auf der Hochdruckseite, welches durch den internen Wärmetauscher 50 gekühlt wird, strömt in die Leitung 161 für das Kältemittel über das Sieb 54 und die Ventilanordnung 163, und erreicht die zweite kapillare Röhre 159. Der Druck des Kältemittels fällt in der zweiten kapillaren Röhre 159, und das Kältemittel strömt in den Verdampfer 92 von der Leitung 94 für das Kältemittel des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung aus, nämlich über die formgesenkte Verriegelungsverbindung (nicht dargestellt), die die Leitung 26 für das Kältemittel mit einem Ende der Leitung 94 für das Kältemittel des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung verbindet. Hierbei verdampft das Kältemittel, entzieht der umgebenden Luft die Wärme, um die Kühlfunktion zu bewirken, und kühlt das Innere der Kammer in dem Grundkörper 105 der Kühlvorrichtung.
Hierbei und wie oben beschrieben, beim Starten, wenn der Mikrocomputer 80 den Strömungsweg der Leitung 161 für das Kältemittel öffnet, strömt das Kältemittel von dem Sieb 54 in die zweite kapillare Röhre 159, deren Strömungswegwiderstand geringer ist als der der ersten kapillaren Röhre 158. Der Druck auf der Hochdruckseite steigt beim Starten leicht an. Wenn der Druck in der ersten kapillaren Röhre 158 reduziert wird, die einen hohen Strömungswegwiderstand hat, so strömt das Kältemittel auf der Hochdruckseite nicht einfach. Weiterhin steigt der Druck auf der Hochdruckseite an und überschreitet einen angenommenen bzw. entworfenen Druck der Vorrichtung. Im schlimmsten Fall besteht die Möglichkeit, dass ein Problem einer Beschädigung der Vorrichtung erzeugt wird.
Da jedoch der Druck des Kältemittels in der zweiten kapillaren Röhre 159 reduziert wird, wird der Strömungswegwiderstand des Kältemittels auf der Hochdruckseite reduziert, verglichen mit der Reduzierung des Drucks in der ersten kapillaren Röhre 158. Deshalb kann der nicht normale Anstieg im Druck auf der Hochdruckseite verhindert werden, und eine Beschädigung der Vorrichtung kann vorher vermieden werden.
Dementsprechend kann, da ein stabiler Betrieb beim Starten des Kompressors 10 durchgeführt werden kann, die Zuverlässigkeit der Kältemittelkreislaufvorrichtung 110 verbessert werden.
Darüber hinaus strömt das Kältemittel aus dem Verdampfer 92 heraus und erreicht den internen Wärmetauscher 50 der Kondensoreinheit 100 über die formgesenkte Verriegelungsverbindung (nicht dargestellt), die das andere Ende der Leitung 94 für das Kältemittel mit der Leitung 28 für das Kältemittel der Kondensoreinheit 100 verbindet. Dann entzieht das Kältemittel die Wärme des Kältemittels auf der Hochdruckseite, wie oben beschrieben, und wird einer Heizfunktion unterworfen. Hierbei verdampft das Kältemittel in dem Verdampfer 92 bei der niedrigen Temperatur. Das Kältemittel, welches aus dem Verdampfer 92 ausgegeben wird, ist nicht vollständig in einen gasförmigen Zustand übergegangen, und in einigen Fällen wird ein mit Flüssigkeit gemischter Zustand erreicht. Das Kältemittel wird jedoch durch den internen Wärmetauscher 50 geleitet, um die Wärme mit dem Hochtemperatur-Kältemittel auf der Hochdruckseite zu tauschen, und es wird dementsprechend erwärmt. Zu dieser Zeit erfährt das Kältemittel ein Ausmaß der Supererwärmung und geht vollständig in Gas über.
Dementsprechend wird sicher verhindert, da das Kältemittel, welches von dem Verdampfer 92 abgegeben wird, sicher gasförmig gemacht werden kann, dass eine Rückleitung von Flüssigkeit auftritt, wobei vermieden wird, dass flüssiges Kältemittel in den Kompressor 10 eingesaugt wird, ohne das dabei ein Akkumulator auf der Niedrigdruckseite vorzusehen wäre, so dass es möglich ist einen Nachteil zu vermeiden, nämlich dass der Kompressor 10 durch die Kompression von Flüssigkeit be schädigt wird. Deshalb kann die Zuverlässigkeit der Kältemittelkreislaufvorrichtung 110 verbessert werden.
Es ist anzumerken, dass ein Zyklus wiederholt wird, in dem das Kältemittel, welches in dem internen Wärmetauscher 50 erhitzt worden ist, in das erste Rotationskompressionselement des Kompressors 10 von der Einleitungsröhre 22 für Kältemittel eingesaugt wird, und zwar über das Sieb 56.
Hierbei wandelt, wenn die Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung abfällt und nicht höher ist als der gesetzte Wert, die Kontrolleinheit 90 des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung den Ausgang des Temperatursensors in der Kammer in das vorbestimmte Kommunikationssignal um und sendet dieses Signal an den Mikrocomputer 80. Nach Empfang des Signals öffnet der Mikrocomputer 80 die Ventilanordnung 162, schließt die Ventilanordnung 163 und öffnet den Strömungsweg der Leitung 160 für das Kältemittel. Dementsprechend strömt das Kältemittel von dem Sieb 54 in die Leitung 160 für das Kältemittel und der Druck des Kältemittels wird in der ersten kapillaren Röhre 158 reduziert.
D. h., dass, wenn das Kältemittel in einem bestimmten Ausmaß zirkuliert, nach dem Start des Kompressors 10, der Zustand der Vorrichtung und des Kältemittels in dem Kältemittelkreislauf stabilisiert ist, und dass die Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung abfällt. Dann sendet die Kontrolleinheit 90 das vorbestimmte Signal an den Mikrocomputer 80, wenn die Temperatur in der Kammer unter den gesetzten Wert abfällt. Der Mikrocomputer 80, der das Signal empfangen hat, öffnet die Ventilanordnung 162, schließt die Ventilanordnung 163 und öffnet den Strömungsweg der Leitung 160 für das Kältemittel, um so den Druck des Kältemittels in der ersten kapillaren Röhre 158 abzusenken, die einen großen Strömungswegwiderstand aufweist. Dementsprechend wird der Druck des Kältemittels von dem Sieb 54 in der ersten kapillaren Röhre 158 reduziert.
Wenn der Druck in der ersten kapillaren Röhre 158, die einen hohen Strömungswegwiderstand aufweist, reduziert ist, verdampft das Kältemittel in einem niedrigeren Temperaturbereich in dem Verdampfer 92 des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung und daher kann die Temperatur in der Kammer auf eine bestimmte niedrige Temperatur abgekühlt werden.
Falls die Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung höher ist als der gesetzte Wert, wird der Druck des Kältemittels von dem Sieb 54 reduziert, in der zweiten kapillaren Röhre 159, die einen geringeren Strömungspfadwiderstand aufweist. Dementsprechend kann bereits vorher ein nicht normaler Anstieg im Druck auf der Hochdruckseite verhindert werden. Darüber hinaus, da die Menge des zirkulierenden Kältemittels ansteigt, wird die Abkühlfähigkeit (Kälteleistung) verbessert.
Entsprechend kann die Lebensdauer der Kältemittelkreislaufvorrichtung 110 verlängert werden, da eine nicht stabile Betriebssituation des Kompressors 10 beim Starten verhindert werden kann.
Darüber hinaus, wenn die Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung abfällt und nicht höher ist als der gesetzte Wert, strömt das Kältemittel, welches im Druck durch die erste kapillare Röhre 158 reduziert ist, die den größeren Strömungswiderstand hat, in den Verdampfer 92 hinein. Deshalb tritt die Verdampfung des Kältemittels in einem niedrigeren Temperaturbereich auf und die Temperatur in der Kammer kann auf eine vorbestimmte niedrige Temperatur abgekühlt werden.
Darüber hinaus, anstatt die Drehzahl des Kompressors durch einen Inverter (Kapazitätskontrolle) zu kontrollieren oder durch Einstellen der Öffnung eines Expansionsventils, wie im Stand der Technik, zu kontrollieren, kann ein nicht normaler Anstieg in dem Druck auf der Hochdruckseite lediglich durch die kapillaren Röhren 158, 159 und die Ventile 162, 163 verhindert werden, die das Öffnen/Schließen der Röhren ansteuern, und daher können die Herstellungskosten reduziert werden.
Es ist anzumerken, dass in der Kältemittelkreislaufvorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform die Ventile bzw. Ventilanordnungen 162 und 163 geöffnet und geschlossen werden, basierend auf der Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung, die durch den Temperatursensor in der Kammer erfasst wird, der mit der Kontrolleinheit 90 des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung verbunden ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Der Mikrocomputer 80 kann die Ventile 162 und 163 basierend auf der Temperatur des Kältemittels an einer anderen Stelle in dem Kältemittelkreislauf kontrollieren, zum Beispiel mittels der Temperatur des Kältemittels, die durch den Rückleitungs-Temperatursensor 78 erfasst wird, der mit dem Mikrocomputer 80 der Kondensoreinheit 100 verbunden ist.
Weiterhin ist die vorliegende Erfindung effektiv in der Hinsicht, dass die Ventilanordnung 162 geöffnet ist und die Ventilanordnung 163 geschlossen ist, und zwar innerhalb einer bestimmten Zeitspanne nach dem Starten des Kompressors 10 und unabhängig von der Temperatur des Kältemittels in dem Kältemittelkreislauf.
Darüber hinaus sind die Ventilanordnungen für die Steuerung der Strömungswege beide in der Leitung 160 für das Kältemittel angeordnet, die die erste kapillare Röhre 158 umfasst und in der Leitung 161 für das Kältemittel angeordnet, die die zweite kapillare Röhre 159 umfasst. Wie es jedoch in der 3 gezeigt ist, kann die Ventilanordnung auch nur in der Leitung 161 für das Kältemittel angeordnet sein, in der die zweite kapillare Röhre 159, die einen geringeren Strömungswiderstand hat, angeordnet ist. Für diesen Fall wird die Ventilanordnung 163 geöffnet, um den Strömungsweg der Leitung 161 für das Kältemittel beim Starten zu öffnen und dementsprechend strömt das Kältemittel von dem Sieb 54 in die Leitung 161 für das Kältemittel, die den geringeren Widerstand aufweist. Deshalb kann zusätzlich zu der Wirkung dieser Ausführungsform, wenn die Ventilanordnung 163 einfach angeordnet ist, der Strömungswiderstand beim Starten reduziert werden, und die Herstellungskosten werden weiter verringert. Es ist hier anzumerken, dass die modifizierte Vorrichtung, wie oben unter Bezugnahme auf die 3 offenbart, nicht unter den Schutzumfang des Patentanspruchs 1 fällt, und diese wird hiermit lediglich beispielhaft angeführt, im Gegensatz zum Dasein als Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Darüber hinaus sind, bei der Ausführungsform, die mit Bezug zu den 1 und 2 beschrieben worden ist, die erste kapillare Röhre 158 und die zweite kapillare Röhre 159 jeweils in der Leitung 160 und in der Leitung 161 für das Kältemittel angeordnet, wobei diese Röhren parallel verlaufen und der Strömungsweg durch die Ventile 162 und 163 gesteuert wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Drei oder mehr kapillare Röhren können ebenfalls angeordnet werden, um es dem Kältemittel zu erlauben, in jede kapillare Röhre einzuströmen, in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand in bestimmten Fällen. Alternativ können zwei oder mehr kapillare Röhren in Reihe geschaltet werden. Für diesen Fall ist eine Bypass-Leitung angeordnet, über die eine oder mehrere der kapillaren Röhren von den Röhren umgangen werden können, wobei das Ventil in der Bypass-Leitung angeordnet ist und einige der Röhren können ebenfalls umgangen werden, je nach Betriebszustand.
Wie oben im Detail beschrieben, setzen sich bei der Kältemittelkreislaufvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung die Drosselmittel aus einer Mehrzahl von kapillaren Röhren zusammen. Darüber hinaus wird die Zirkulation des Kältemittels in jede kapillare Röhre hinein kontrolliert, so dass der Strömungswiderstand der Drosselmittel variabel ist. Der Strömungswegwiderstand der Drosselmittel beim Starten des Kompressors wird reduziert. Zum Beispiel setzen sich die Drosselmittel zusammen aus der ersten kapillaren Röhre und der zweiten kapillaren Röhre, die parallel zu der ersten kapillaren Röhre verbunden ist, und die einen Strömungswegwiderstand hat, der geringer ist als der der ersten kapillaren Röhre, wobei die Ventilanordnung derart angeordnet ist, um die Zirkulation des Kältemittels in jede kapillare Röhre zu steuern, sowie es dem Kältemittel erlaubt ist, zum Beispiel in die zweite kapillare Röhre zu strömen, wenn der Kompressor gestartet wird. Dadurch kann der Strömungswiderstand beim Starten reduziert werden.
Dementsprechend kann der Nachteil, dass der Druck auf der Hochdruckseite abnormal ansteigt, von vorn herein beim Starten vermieden werden, so dass die Lebensdauer verlängert wird und ein sicherer Betrieb sichergestellt werden kann.
Darüber hinaus, wenn der Strömungswiderstand bei normalem Betrieb – nicht beim Starten – erhöht ist, verdampft das Kältemittel in einem niedrigeren Temperaturbe reich und deshalb kann die Temperatur in der Kammer auf eine vorbestimmte niedrige Temperatur herabgekühlt werden. Dementsprechend kann die Fähigkeit des Kältemittelkreislaufgeräts verbessert werden.
Weiterhin kann, ohne die Drehzahl des Kompressors durch den Inverter (Kapazitätskontrolle) oder durch Einstellen der Öffnung des Expansionsventils, wie im Stand der Technik, zu kontrollieren, der nicht normale Anstieg des Drucks auf der Hochdruckseite verhindert werden, und zwar nur durch eine Mehrzahl der preiswerten kapillaren Röhren, so dass die Herstellungskosten reduziert werden können.
Insbesondere, wenn die Ventilanordnung zum Kontrollieren der Zirkulation des Kältemittels in die zweite kapillare Röhre einfach angeordnet ist, ist der Strömungswiderstand beim Starten variabel, und die Produktionskosten können verringert werden.
Weiterhin ist die vorliegende Erfindung geeignet für ein Gerät, welches Kohlendioxid einsetzt, wodurch der Druck auf der Hochdruckseite in einen superkritischen Zustand gelangt. Darüber hinaus, wenn als Kältemittel Kohlendioxid benutzt wird, kann die vorliegende Erfindung ebenfalls zur Lösung der Umweltprobleme beitragen.
Insbesondere, wenn der Kompressor die ersten und die zweiten Kompressionselement aufweist, die durch das Antriebselement angetrieben werden, wird das Kältemittel in das erste Kompressionselement von der Niedrigdruckseite des Kältemittelkreislaufs angesaugt und komprimiert, und das Kältemittel, welches von dem ersten Kompressionselement ausgegeben wird und einen mittleren Druck aufweist, wird in das zweite Kompressionselement eingesaugt, komprimiert und an den Gaskühler ausgeleitet, so dass der nicht normale Anstieg im Druck beim Starten effektiv vermieden werden kann.
Als nächstes wird mit Bezug zu der 4 eine weitere Erfindung beschrieben. In der 4 ist ein weiteres Diagramm eines Kältemittelkreislaufs der Kältemittelkreislaufvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung gezeigt. Es ist anzumerken, dass in dieser Figur die gleichen Bezugszeichen wie in der 1 die identischen oder ähnlichen Funktionen/Strukturen bezeichnen, und dass deren Beschreibung daher weggelassen ist. Das trifft auch auf das benutzte Kältemittel oder Öl zu.
In diesem Fall ist das elektrische Element des Kompressors 10 ein Gleichstrommotor vom Direktwicklungstyp, und die Drehzahl und das Drehmoment werden durch den Inverter kontrolliert.
Darüber hinaus und wie oben bereits beschrieben, ist auf die gleiche Art und Weise der Mikrocomputer 80 die Kontrolleinheit zum Ansteuern der Kondensoreinheit 100, und die Eingänge des Mikrocomputers 80 sind verbunden mit den Signalen von dem Ausleitungs-Temperatursensor 70, dem Hochdruckschalter 72, dem Umgebungsluft-Temperatursensor 74, dem Kältemittel-Temperatursensor 76, dem Rückleitungs-Temperatursensor 78, dem Stromsensor 65, und dem Kontrollgerät 90 des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung. Darüber hinaus wird der Kompressor 10 oder der Lüfter 40F, der mit dem Ausgang verbunden ist, basierend auf den Eingängen derart kontrolliert, dass die Temperatur in der Kammer in dem Grundkörper 105 der Kühlvorrichtung im Bereich zwischen –2°C und +5°C liegt. Weiterhin kontrolliert der Mikrocomputer 80 das Öffnen/Schließen der Ventilanordnungen 162 und 163, nämlich in Antwort auf ein bestimmtes Kommunikationssignal von der Kontrolleinheit 90 des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung. Der Mikrocomputer 80 kontrolliert ebenso die Drehzahl des Kompressors 10, basierend auf dem Signal von der Kontrolleinheit 90, und zwar zusätzlich zu den Eingängen von dem Ausleitungs-Temperatursensor 70, dem Hochdruckschalter 72, dem Umgebungsluft-Temperatursensor 74, dem Kältemittel-Temperatursensor 76, dem Rückleitungs-Temperatursensor 78 und dem Stromsensor 65.
Ein Temperatursensor in der Kammer 91 zum Erfassen der Temperatur in dem Raum, der durch den Verdampfer 92 zu kühlen ist, oder der Temperatur in der kammer in dieser Ausführungsform, die Temperatur-Einstellskala zum Einstellen der Temperatur in der Kammer, und weitere Funktionen zum Anhalten des Kompressors 10 sind in dem Kontrollgerät 90 des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung untergebracht. Darüber hinaus kontrolliert die Kontrolleinheit 90 den Lüfter 92F basierend auf diesen Ausgängen, so dass die Temperatur in der Kammer sich in einem Bereich von –2°C bis +5°C befindet. Weiterhin sendet die Kontrolleinheit 90 das vorbestimmte Signal an den Mikrocomputer 80, wenn die Temperatur in der Kammer, die von dem Temperatursensor in der Kammer 91 erfasst wird, unterhalb des gesetzten Wertes absinkt.
D. h., dass, wenn die Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung, die durch den Temperatursensor in der Kammer 91 erfasst wird, gleich dem gesetzten Wert von +7°C oder höher ist, der Mikrocomputer 80 eine Kontrolle ausführt, um das Ventil 162 zu schließen und um das Ventil 163 zu öffnen, so dass der Strömungsweg durch die Leitung 161 für das Kältemittel geöffnet wird. Dementsprechend strömt das Kältemittel von dem Sieb 54 in die zweite kapillare Röhre 159 ein. Zu dieser Zeit kontrolliert der Mikrocomputer 80 die Drehzahl des Kompressors 10, so dass der Kompressor 10 in einem Drehzahlbereich von 50 bis 60 Hz betrieben wird.
Darüber hinaus, wenn die Temperatur in der Kammer, die durch den Temperatursensor in der Kammer 91 erfasst wird, unter +7°C fällt, sendet die Kontrolleinheit 90 das vorbestimmte Signal an den Mikrocomputer 80. Dementsprechend öffnet der Mikrocomputer 80 die Ventilanordnung 162, schließt die Ventilanordnung 163, und öffnet den Strömungsweg der Leitung 161 für das Kältemittel. Dann strömt das Kältemittel von dem Sieb 54 in die erste kapillare Röhre 158, und der Strömungswiderstand des Drosselmechanismus 120 wird erhöht. Weiterhin senkt der Mikrocomputer 80 die Drehzahl des Kompressors 10 durch das Signal von der Kontrolleinheit 90 ab, um die Drehzahl zu kontrollieren, so dass der Kompressor 10 bei 50Hz oder weniger betrieben wird, in einem Bereich von 30 bis 50 Hz bei der vorliegenden Ausführungsform.
Als nächstes wird der Betrieb der Kältemittelkreislaufvorrichtung 110 für diesen Fall beschrieben werden. Der Anschaltknopf (nicht gezeigt), der an dem Grundkörper 105 der Kühlvorrichtung angebracht ist, wird eingeschaltet, oder der Stromstecker des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung wird in die elektrische Steckdose gesteckt. Dann startet der Mikrocomputer 80 das elektrische Element (nicht gezeigt) des Kompressors 10 über den Inverter. Zu diesem Zeitpunkt, wenn die Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung, die durch den Temperatursensor in der Kammer 91 erfasst wird, +7°C oder mehr beträgt, schließt der Mikrocomputer 80 die Ventilanordnung 163, öffnet der Strömungspfad der Leitung 161 für das Kältemittel und steuert die Drehzahl des Kompressors, so dass der Kompressor 10 in einem Bereich der Drehzahl von 50 bis 60 Hz läuft, basierend auf dem Signal von der Kontrolleinheit 90. Dementsprechend wird das Kältemittel in das erste Rotationskompressionselement des Kompressors eingesaugt und komprimiert, und das Kältemittelgas, welches in den abgedichteten Behälter ausgegeben wird, tritt in die Röre 20 für das Kältemittel ein, und strömt in den Zwischenkühlungskreislauf 35 von dem Kompressor 10 aus. Darüber hinaus wird in dem Zwischenkühlungskreislauf 35 die Wärme aus dem Kältemittel entzogen, welches durch den Gaskühler 40 hindurch tritt, und zwar mittels der Luftkühlungsmethode.
Dementsprechend, da das Kältemittel, welches in das zweite Rotationskompressionselement eingesaugt wird, gekühlt werden kann, wird der Anstieg in der Temperatur in dem abgedichteten Behälter unterdrückt, und die Wirksamkeit der Kompression in dem zweiten Rotationskompressionselement kann verbessert werden. Es ist auch möglich den Anstieg der Temperatur des Kältemittels zu verhindern, welches durch das zweite Rotationskompressionselement verdichtet und ausgegeben worden ist.
Darüber hinaus wird das gekühlte Kältemittelgas, welches den mittleren Druck aufweist, in das zweite Rotationskompressionselement des Kompressors 10 eingesaugt, in der zweiten Stufe verdichtet, um ein Kältemittelgas vorzusehen, welches bei hoher Temperatur unter einem hohen Druck steht, sowie das Gas über die Ausleitungsröhre 24 für das Kältemittel zur Außenseite hin abgegeben wird. Das ausgeleitete Kältemittelgas, welches über die Ausleitungsröhre 24 für das Kältemittel ausgegeben wird, strömt in den Gaskühler 40, dort wo die Wärme mittels der Luftkühlungsmethode entzogen wird, und danach tritt das Gas durch den internen Wärmetauscher 50. Die Wärme des Kältemittels wird von dem Kältemittel auf der Niedrigdruckseite aufgenommen und es wird somit weiter abgekühlt.
Da die Wärme des Kältemittels, welches von dem Gaskühler 40 aus durch den internen Wärmetauscher 50 strömt, durch das Kältemittel auf der Niedrigdruckseite durch das Vorhandensein des internen Wärmetauschers 50 aufgenommen wird, wird der Superabkühlungsgrad des Kältemittels erhöht. Deshalb ist die Abkühlkapazität des Verdampfers 92 verbessert.
Das Kältemittelgas auf der Hochdruckseite, welches durch den internen Wärmetauscher 50 gekühlt ist, strömt in die Leitung 161 für das Kältemittel, und zwar über das Sieb 54 und die Ventilanordnung 163 und erreicht die zweite kapillare Röhre 159. Der Druck des Kältemittels fällt in der zweiten kapillaren Röhre 159 ab, und das Kältemittel strömt in den Verdampfer 92 aus der Leitung 94 für das Kältemittel des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung hinein, und zwar über die formgesenkte Verriegelungsverbindung (nicht gezeigt), die die Leitung 26 für das Kältemittel mit einem Ende der Leitung 94 für das Kältemittel des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung miteinander verbindet. Hierbei verdampft das Kältemittel, entzieht der umgebenden Luft die Wärme, um die Kühlfunktion zu erfüllen, und kühlt das Innere der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung ab.
Wie oben beschrieben, wenn die Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung, die durch den Temperatursensor in der Kammer 91 erfasst wird, +7°C oder mehr beträgt, öffnet hierbei der Mikrocomputer 80 den Strömungsweg der Leitung 161 für das Kältemittel, und das Kältemittel von dem Sieb 54 strömt in die zweite kapillare Röhre 159 ein, deren Strömungswiderstand kleiner ist als der der ersten kapillaren Röhre 158. Wenn die Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung +7°C oder mehr ist, so ist es erwünscht, dass das Innere der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung frühzeitig abgekühlt wird. D. h., dass der Druck in der zweiten kapillaren Röhre 159 reduziert wird, die einen geringen Strömungswiderstand hat, sowie darüber hinaus der Kompressor 10 mit einer vergleichsweise hohen Drehzahl im Drehzahlbereich von 50 bis 60 Hz betrieben wird, und dementsprechend die Menge des Kältemittels, die in dem Kältemittelkreislauf zirkuliert, erhöht ist. Dementsprechend ist die Abkühlkapazität (Abkühlfähigkeit) des Verdampfers 92 erhöht, da die Menge an Kältemittel, die in den Verdampfer 92 strömt, erhöht ist.
Dieser Zustand wird unter Bezugnahme auf die 5 beschrieben werden. In der 5 ist ein Diagramm gezeigt, welches den Übergang der Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung zeigt. Die Linie A zeigt den Übergang der Temperatur in der Kammer, wenn die vorliegende Erfindung eingesetzt wird. Die Linie B zeigt den herkömmlichen Übergang der Temperatur in der Kammer. Unter Einsatz von lediglich der kapillaren Röhre 158, die den großen Strömungswiderstand wie im Stand der Technik hat, wenn die Temperatur in der Kammer hoch ist, ist die Verdampfungstemperatur in dem Verdampfer 92 niedrig bei –10°C. Da jedoch die Menge an Kältemittel, die in den Verdampfer 92 strömt, gering ist, wird das Innere der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung nicht leicht abgekühlt, wie es durch die Linie B in der 5 gezeigt ist.
Nach der vorliegenden Erfindung jedoch sind zwei kapillare Röhren 158 und 159 vorgesehen, die einen unterschiedlichen Strömungswiderstand voneinander aufweisen. Wenn die Temperatur in der Kammer hoch ist, wird die zweite kapillare Röhre 159, die den geringen Strömungswiderstand hat, benutzt, und daher ist die Verdampfungstemperatur in dem Verdampfer 92 bei 0°C. Diese Temperatur ist höher als verglichen mit der Reduzierung des Drucks in der ersten kapillaren Röhre 158. Da jedoch mehr Kältemittel in den Verdampfer 92 strömt, kann das Innere der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung frühzeitig abgekühlt werden, wie es durch die Linie A in der 5 angezeigt ist.
Auf der anderen Seite, wenn die Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung, die durch den Temperatursensor in der Kammer 91 erfasst wird, unter +7°C fällt, sendet die Kontrolleinheit 90 das vorbestimmte Signal zu dem Mikrocomputer 80 aus. Dementsprechend öffnet der Mikrocomputer 80 die Ventilanordnung 162, schließt die Ventilanordnung 163 und öffnet den Strömungsweg der Leitung 160 für das Kältemittel. Weiterhin kontrolliert der Mikrocomputer 80 die Drehzahl des Kompressors 10 so, dass sich die Drehzahl verringert und der Kompressor 10 in einem Bereich von 30 bis 50 Hz läuft. Dementsprechend strömt das Kältemittel von dem Sieb 54 in die erste kapillare Röhre 158, welche den größeren Strömungswiderstand aufweist. Wenn die Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung bis zu einem bestimmten Grad abgekühlt ist, und unterhalb +7°C fällt, so ist es erwünscht, dass das Innere der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung bei der gewünschten Temperatur (bei dieser Ausführungsform +2°C bis +5°C) liegt. D. h., dass, wenn der Druck durch die erste kapillare Röhre 158 mit dem größeren Strömungswiderstand reduziert ist, das Kältemittel in einem niedrigeren Temperaturbereich in dem Verdampfer 92 des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung verdampft. Deshalb kann die Temperatur in der Kammer auf die vorbestimmte niedrige Temperatur (–2°C bis +5°C) abgekühlt werden.
Zu dieser Zeit, wenn die Drehzahl des Kompressors 10 kontrolliert wird, damit er in einem vergleichsweise hohen Drehzahlbereich von 50 bis 60 Hz betrieben wird, wird der Druck des Kältemittels, welches unter Hochdruck steht, von dem Sieb 54 in der ersten kapillaren Röhre 158 reduziert, die den höheren Strömungswiderstand hat. Deshalb, obwohl das Kältemittel auf der Hochdruckseite nicht leicht strömt, wird viel Kältemittel durch den Kompressor 10 komprimiert. Deshalb steigt der Druck auf der Hochdruckseite abnormal an und übersteigt den vorgesehenen Druck der Vorrichtung, so dass im schlimmsten Fall die Möglichkeit besteht, dass die Vorrichtung beschädigt wird.
Deshalb, wenn der Mikrocomputer 80 die Drehzahl des Kompressors 10 verringert und kontrolliert, so dass dieser den Kompressor in einem Bereich von 30 bis 50 Hz betreibt, kann der nicht normale Anstieg im Druck auf der Hochdruckseite verhindert werden und eine Beschädigung der Vorrichtung kann von Anfang an vermieden werden.
Auf der anderen Seite befindet sich das Innere der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung in einem abgekühlten Zustand, nämlich in einem bestimmten Ausmaß. Deshalb, sogar wenn die Drehzahl des Kompressors 10 verringert wird und die Kühlfähigkeit abfällt, gibt es kein Problem. Wenn die Drehzahl des Kompressors 10 verringert wird, um die Vorrichtung zu betreiben, kann der Energieverbrauch reduziert werden.
Auf der anderen Seite, wenn die Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung, die durch den Temperatursensor in der Kammer 91 erfasst wird, +7°C oder mehr beträgt, sendet die Kontrolleinheit 90 das vorbestimmte Signal an den Mikrocomputer 80 aus, und der Mikrocomputer 80 schließt das Ventil 162, und öffnet das Ventil 163, um den Strömungsweg der Leitung 161 für das Kältemittel zu öffnen. Weiterhin kontrolliert der Mikrocomputer 80 die Drehzahl des Kompressors 10 so, dass sich die Drehzahl verringert und der Kompressor 10 in einem Bereich von 50 bis 60 Hz arbeitet.
Dementsprechend, da die Menge an Kältemittel, die in dem Kältemittelkreislauf zirkuliert, ansteigt, wie oben beschrieben, strömt mehr Kältemittel in den Verdampfer 92, wodurch die Abkühlfähigkeit in dem Verdampfer 92 verbessert ist, so dass die Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung frühzeitig abgesenkt werden kann.
Darüber hinaus strömt das Kältemittel aus dem Verdampfer 92 heraus und erreicht den internen Wärmetauscher 50 der Kondensoreinheit 100 über die formgesenkte Verriegelungsverbindung (nicht dargestellt), die das andere Ende der Leitung 94 für das Kältemittel mit der Leitung 28 der Kondensoreinheit 100 für das Kältemittel miteinander verbindet. Dann entzieht dieses Kältemittel dem Kältemittel auf der Hochdruckseite die Wärme und erfährt eine Erwärmung. Hierbei verdampft das Kältemittel in dem Verdampfer 92 bei niedriger Temperatur. Das Kältemittel, welches von dem Verdampfer 92 abgegeben wird, ist nicht vollständig in den gasförmigen Zustand übergegangen, so dass in einigen Fällen eine Mischung mit einem flüssigen Zustand erreicht wird. Das Kältemittel wird jedoch durch den internen Wärmetauscher 50 hindurch geschickt, um Wärme mit dem Kältemittel hoher Temperatur auf der Hochdruckseite zu tauschen, und es wird dementsprechend erwärmt. Zu dieser Zeit weist das Kältemittel einen Grad der Supererwärmung auf und geht vollständig in den gasförmigen Zustand über.
Dementsprechend ist, da das Kältemittel, welches von dem Verdampfer 92 ausgegeben wird, sicher in den gasförmigen Zustand gebracht wird, eine Rückleitung von Flüssigkeit sicher verhindert, so dass vermieden ist, dass flüssiges Kältemittel in den Kompressor 10 eingesaugt wird, wobei keinerlei Akkumulator auf der Niedrigdruckseite anzuordnen ist, und wobei es möglich ist die Unannehmlichkeit zu vermeiden, dass der Kompressor 10 durch die Kompression von Flüssigkeit beschädigt wird. Deshalb kann die Zuverlässigkeit der Kältemittelkreislaufvorrichtung 110 verbessert werden.
Es ist anzumerken, dass der Zyklus wiederholt wird, wobei das Kältemittel in dem internen Wärmetauscher 50 erwärmt wird, in das erste Rotationskompressionselement des Kompressors 10 eingesaugt wird, von der Einleitungsröhre 22 für das Kältemittel, und zwar über das Sieb 56.
Hierbei, wenn die Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung, die durch den Temperatursensor in der Kammer 91 erfasst wird, höher ist als der gesetzte Wert, wird dann der Druck des Kältemittels von dem Sieb 54 in der zweiten kapillaren Röhre 159 reduziert, die den geringeren Strömungswiderstand hat. Darüber hinaus wird die Drehzahl des Kompressors 10 angehoben und kontrolliert, so das der Kompressor 10 in einem Bereich von 50 bis 60 Hz betrieben wird, wobei die Menge an zirkulierendem Kältemittel in dem Kältemittelkreislauf erhöht wird. Dementsprechend, da die Menge des Kältemittels, die durch den Verdampfer 92 strömt, erhöht ist, wird die Abkühlkapazität (Kühlungsfähigkeit) verbessert. Deshalb kann das Innere der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung frühzeitig abgekühlt werden.
Auf der anderen Seite, wenn die Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung unter den gesetzten Wert abfällt, wird der Druck in der ersten kapillaren Röhre 158 reduziert, die den größeren Strömungswiderstand aufweist. Darüber hinaus wird die Drehzahl des Kompressors 10 reduziert und kontrolliert, um so den Kompressor 10 in einem Bereich von 30 bis 50 Hz zu betreiben, so dass der nicht normale Anstieg im Druck auf der Hochdruckseite verhindert werden kann. Da das Kältemittel in dem niedrigeren Temperaturbereich in dem Verdampfer verdampft, kann die Temperatur in der Kammer auf eine vorbestimmte niedrige Temperatur angekühlt werden. Weiterhin, wenn die Drehzahl des Kompressors 10 abgesenkt wird, um den Kompressor so zu betreiben, kann der Energieverbrauch reduziert werden.
Darüber hinaus kann der Drosselmechanismus, der sich aus den preiswerten kapillaren Röhren 158 und 159 zusammen setzt, ohne den Einsatz von irgendwelchen elektrischen oder mechanischen Expansionsventilen in den Drosselmitteln, um die Öffnung des Ventils nach dem Stand der Technik einzustellen, vorgesehen werden, so dass die Herstellungskosten gesenkt werden können.
Dementsprechend, während eine nicht stabile Operationssituation des Kompressors 10 verhindert wird, können eine Verringerung der Kosten der Fertigung und die Verbesserung der Kapazität realisiert werden, unter Bezugnahme auf die Kältemittelkreislaufvorrichtung 110.
Es ist anzumerken, dass bei der Kältemittelkreislaufvorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform die Ventilanordnungen 162, 163 geöffnet/geschlossen werden und dass die Drehzahl des Kompressors 10 kontrolliert wird, basierend auf der Temperatur des Raumes, der durch den Verdampfer 92 abzukühlen ist, welches der Ausgang des Temperatursensors in der Kammer 91 ist, der die Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung erfasst. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Temperatur in der Kammer beschränkt. Solange die Temperatur des Raumes, der durch den Verdampfer 92 zu kühlen ist, im wesentlichen erfasst werden kann, kann die Kontrolle bzw. Steuerung zum Beispiel auch basierend auf einem Sensor erfolgen, der die Verdampfungstemperatur des Verdampfers 92 erfasst oder basierend auf einem Sensor, der die Temperatur in dem Pfad zum Durchleiten der kühlen Luft erfasst, die die Wärme mit dem Verdampfer 92 getauscht hat.
Darüber hinaus sind die Ventilanordnungen für die Kontrolle der Strömungswege beide jeweils in der Leitung 160 für das Kältemittel angeordnet, umfassend die erste kapillare Röhre 158 und in der Leitung 161 für das Kältemittel, umfassend die zweite kapillare Röhre 159. Wie es jedoch in der 3 gezeigt ist, kann die Ventilanordnung auch nur in der Leitung 161 für das Kältemittel angeordnet werden, in der die zweite kapillare Röhre 159 angeordnet ist, die den geringeren Strömungswiderstand hat. Für diesen Fall, wenn die Temperatur in der Kammer 7°C oder mehr beträgt, öffnet das Ventil 163, um den Strömungsweg der Leitung 161 für das Kältemittel zu öffnen und dementsprechend strömt das Kältemittel von dem Sieb 54 in die Leitung 161 für das Kältemittel, mit dem geringen Strömungswiderstand. Deshalb kann zusätzlich zu der Wirkung der oben beschriebenen Ausführungsform, wenn das Ventil 163 einfach angeordnet wird, der Strömungswegwiderstand variiert werden und die Kosten der Herstellung werden weiter verringert.
Darüber hinaus sind bei der vorliegenden Ausführungsform die erste kapillare Röhre 158 und die zweite kapillare Röhre 159 jeweils in der Leitung 160 und der Leitung 161 für das Kältemittel angeordnet, wobei diese Leitungen parallel zueinander verlaufen und der Strömungsweg durch die Ventilanordnungen 162, 163 kontrolliert werden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Drei oder mehr kapillare Röhren können auch vorgesehen werden, um es dem Kältemittel zu erlauben, in jede kapillare Röhre einzuströmen, je nach Betriebszustand, wie es in der 6 gezeigt ist. In diesem Fall kann eine feinfühligere Steuerung ausgeführt werden. Es ist anzumerken, dass in der 6 K1 bis K4 die kapillaren Röhren bezeichnen, und V1 bis V4 bezeichnen die Ventilanordnungen zur Kontrolle der Zirkulation des Kältemittels in die kapillaren Röhren K1 bis K4 hinein.
Weiterhin sind zwei oder mehr kapillare Röhren in Reihe zueinander geschaltet. In diesem Fall ist eine Bypass-Leitung vorzusehen, über die eine oder mehrere kapillare Röhren der Röhren umgangen werden, sowie die Ventilanordnung in der Bypassleitung vorgesehen ist, und einige der Röhren können umgangen werden, je nach Betriebszustand.
Wie es oben im Detail beschrieben worden ist, setzen sich bei der Kältemittelkreislaufvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung die Drosselmittel zusammen aus einer Mehrzahl von kapillaren Röhren. Darüber hinaus ist die Kontrolleinheit vorgesehen, um die Zirkulation des Kältemittels in jede kapillare Röhre hinein zu kontrollieren und um die Drehzahl des Kompressors zu kontrollieren. Die Zirkulation des Kältemittels wird durch die Kontrolleinheit kontrolliert, so dass der Strömungswiderstand der Drosselmittel variabel gehalten ist. Die Kontrolleinheit reduziert den Strömungswiderstand der Drosselmittel, um die Drehzahl des Kompressors zu erhöhen, wenn die Temperatur, die durch den Sensor erfasst wird, nicht weniger ist als der vorbe stimmte Wert, und erhöht den Strömungswiderstand der Drosselmittel, um die Drehzahl des Kompressors abzusenken, wenn die Temperatur unter den gesetzten Wert abfällt, basierend auf dem Ausgang des Sensors zur Erfassung der Temperatur des Raumes, der im wesentlichen durch den Verdampfer zu kühlen ist. Zum Beispiel setzen sich die Drosselmittel zusammen aus der ersten kapillaren Röhre und aus der zweiten kapillaren Röhre, die parallel zueinander verlaufen und verbunden sind, wobei die zweite kapillare Röhre einen Strömungswiderstand hat, der geringer ist als der Strömungswiderstand der ersten kapillaren Röhre, sowie die Ventilanordnung vorgesehen ist, um die Zirkulation des Kältemittels in jede kapillare Röhre hinein zu steuern. Die Kontrolleinheit kontrolliert die Ventilanordnung, um so das Kältemittel in die zweite kapillare Röhre hinein zu leiten, wenn die Temperatur, die von dem Sensor erfasst wird, nicht geringer ist als der vorbestimmte Wert und leitet das Kältemittel in die erste kapillare Röhre hinein, wenn die Temperatur unter den gesetzten Wert abfällt. Damit kann der Strömungswiderstand variiert werden, basierend auf der durch den Sensor erfassten Temperatur.
Dementsprechend wird der Nachteil von vornherein vermieden, dass der Druck auf der Hochdruckseite nicht normal ansteigt, so dass die Haltbarkeit verbessert wird und ein gleichmäßiger Betrieb sichergestellt ist.
Darüber hinaus, wenn die Temperatur, die von dem Sensor erfasst wird, nicht weniger ist als der vorbestimmte Wert, wird der Strömungswiderstand der Drosselmittel verringert, um die Drehzahl des Kompressors zu erhöhen, und dementsprechend wird die Menge an zirkulierendem Kältemittel in dem Kältemittelkreislauf erhöht. Deshalb, da die Menge an Kältemittel, welches in den Verdampfer strömt, ansteigt, wird die Kühlkapazität (Abkühlungsfähigkeit) verbessert, und der Raum bzw. die Kammer, die zu kühlen ist, kann frühzeitig abgekühlt werden.
Auf der anderen Seite, wenn die Temperatur, die von dem Sensor erfasst wird, abfällt, so wird der Strömungswegwiderstand der Drosselmittel erhöht, um die Drehzahl des Kompressors zu senken, und daher kann der nicht normale Anstieg im Druck auf der Hochdruckseite vermieden werden.
Darüber hinaus, da das Kältemittel in dem niedrigeren Temperaturbereich in dem Verdampfer verdampft, kann der zu kühlende Raum auf die vorbestimmte niedrige Temperatur abgekühlt werden. Weiterhin kann der Energieverbrauch reduziert werden, wenn die Drehzahl des Kompressors abgesenkt wird.
Die Druckreduziermittel können aus einer Mehrzahl von preiswerten kapillaren Röhren zusammengesetzt sein, ohne dass irgendein elektrisches oder mechanisches Expansionsventil benutzt werden muss, um die Öffnung des Ventils einzustellen, wie im Stand der Technik, und daher können die Produktionskosten reduziert werden.
Insbesondere wenn die Ventilanordnung zur Kontrolle der Zirkulation des Kältemittels in die zweite kapillare Röhre hinein einfach angeordnet ist, kann der Strömungswiderstand variiert werden und die Herstellungskosten können gesenkt werden.
Weiterhin ist die vorliegende Erfindung geeignet für ein Gerät, welches Kohlendioxid benutzt, dessen Druck auf der Hochdruckseite als Kältemittel superkritisch ist. Darüber hinaus, wenn Kohlendioxid als Kältemittel eingesetzt wird, ist die vorliegende Erfindung auch dazu in der Lage, zur Lösung der Umweltprobleme beizutragen.
Insbesondere wenn der Kompressor die ersten und die zweiten Kompressionselemente umfasst, die durch das Antriebselement angetrieben werden, wird das Kältemittel von der Niedrigdruckseite des Kältemittelkreislaufes in das erste Kompressionselement eingesaugt und verdichtet, sowie das aus dem ersten Kompressionselement ausgegebene Kältemittel, welches einen mittleren Druck aufweist, in das zweite Kompressionselement eingesaugt wird, verdichtet wird, und an den Gaskühler ausgeleitet wird, so dass der nicht normale Anstieg des Drucks auf der Hochdruckseite effektiv verhindert werden kann.
Als nächstes wird eine weitere Erfindung beschrieben. Es ist anzumerken, dass in diesem Fall der Kältemittelkreislauf der Kältemittelkreislaufvorrichtung ähnlich dem in der 4 gezeigten ist. Für diesen Fall ist das elektrische Element des Kompressors 10 ein Gleichstrommotor vom Direktwicklungstyp und die Drehzahl und das Drehmoment werden durch den Inverter kontrolliert.
Weiterhin sendet in diesem Fall, wenn die Temperatur in der Kammer, die von dem Temperatursensor in der Kammer 91 erfasst wird, niedriger ist als jede definierte Temperatur von +29°C bis +35°C (+32°C in dieser Ausführungsform), die Kontrolleinheit 90 das vorbestimmte Signal an den Mikrocomputer 80.
D. h., wenn die Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung, die durch den Temperatursensor in der Kammer 91 erfasst wird, nicht weniger als +32°C ist, dann schließt der Mikrocomputer 80 die Ventilananordnung 162 und öffnet die Ventilanordnung 163, um den Strömungspfad der Leitung 161 für das Kältemittel zu öffnen. Das Kältemittel von dem Sieb 54 wird kontrolliert und fließt in die zweite kapillare Röhre 159, so dass der Strömungswiderstand des Drosselmechanismus 120 reduziert wird. Zu dieser Zeit kontrolliert der Mikrocomputer 80 die Drehzahl des Kompressors 10, um so den Kompressor 10 in einem Drehzahlbereich von 50 bis 60 Hz zu betreiben.
Darüber hinaus, wenn die Temperatur in der Kammer, die durch den Temperatursensor in der Kammer 91 erfasst wird, unterhalb von +32°C fällt, sendet die Kontrolleinheit 90 das vorbestimmte Signal an den Mikrocomputer 80 und dementsprechend öffnet der Mikrocomputer 80 die Ventilanordnung 162 und schließt die Ventilanordnung 163, um den Strömungsweg für die Leitung 161 für das Kältemittel freizugeben. Dementsprechend strömt das Kältemittel von dem Sieb 54 in die erste kapillare Röhre 158 und der Strömungswiderstand der Drosselmittel 120 wird vergrößert. Weiterhin kontrolliert der Mikrocomputer 80 die Drehzahl des Kompressors 10 in Antwort auf das Signal von der Kontrolleinheit 90, so dass die Drehzahl verringert wird und der Kompressor 10 in einem Drehzahlbereich von 50 Hz oder weniger betrieben wird, zum Beispiel bei 30 bis 50 Hz.
Als nächstes wird der Betrieb der Kältemittelkreislaufvorrichtung 110 für diesen Fall beschrieben werden. Der Startschalter (nicht gezeigt), der an dem Grundkörper 105 der Kühlvorrichtung angebracht ist, wird angeschaltet oder der elektrische Stecker des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung wird in die elektrische Steckdose eingesteckt. Dann startet der Mikrocomputer 80 das elektrische Element (nicht gezeigt) des Kompressors 10 über den Inverter. Zu dieser Zeit, wenn die Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung die durch den Temperatursensor in der Kammer 91 erfasst wird, +32°C oder mehr beträgt, schließt der Mikrocomputer 80 die Ventilanordnung 162 und öffnet die Ventilanordnung 163, so dass der Strömungspfad der Leitung 161 für das Kältemittel geöffnet ist, und kontrolliert die Drehzahl des Kompressors, um den Kompressor 10 in einem Drehzahlbereich von 50 bis 60 Hz zu betreiben, basierend auf dem Signal von der Kontrolleinheit 90. Dementsprechend wird das Kältemittel in das erste Kompressionselement des Kompressors 10 eingesaugt und verdichtet, und dann wird das Kältemittelgas in den abgedichteten Behälter ausgegeben, tritt in die Einleitungsleitung 20 für das Kältemittel ein und strömt in den Zwischenkühlungskreislauf 35 aus dem Kompressor 10. Darüber hinaus wird in dem Zwischenkühlungskreislauf 35 die Wärme dem Kältemittel entzogen, welches durch den Gaskühler 40 geleitet wird, und zwar mittels der Luftkühlungsmethode.
Dementsprechend, da das Kältemittel, welches in das zweite Rotationskompressionselement eingesaugt wird, gekühlt werden kann, wird der Anstieg der Temperatur in dem abgeschlossenen Behälter unterdrückt, und die Wirksamkeit der Verdichtung in dem zweiten Rotationskompressionselement kann verbessert werden. Es ist auch möglich, den Anstieg der Temperatur des Kältemittels zu verhindern, welches in dem zweiten Rotationskompressionselement verdichtet worden ist und ausgegeben wird.
Darüber hinaus wird das abgekühlte Kältemittelgas, welches den Zwischendruck aufweist, in das zweite Rotationskompressionselement des Kompressors 10 eingesaugt, und in der zweiten Stufe verdichtet, um das Kältemittelgas zu schaffen, welches unter hohem Druck bei hoher Temperatur steht, sowie das Gas dann nach außen abgegeben wird, nämlich über die Ausleitungsröhre 24 für das Kältemittel. Das Kältemittelgas, welches von der Ausleitungsröhre 24 für das Kältemittel ausgeleitet wird, strömt in den Gaskühler 40, dort wo die Wärme durch die Luftkühlungsmethode entzogen wird, und danach tritt das Gas durch den internen Wärmetauscher 50. Die Wärme dieses Kältemittels wird durch das Kältemittel auf der Niedrigdruckseite aufgenommen und dadurch weiter gekühlt.
Da die Wärme des Kältemittels, welches durch den internen Wärmetauscher 50 von dem Gaskühler 40 aus hindurch tritt, durch das Kältemittel auf der Niederdruckseite aufgenommen wird, nämlich durch die Anwesenheit des internen Wärmetauschers 50, wird der Superkühlungsgrad des Kältemittels verbessert. Deshalb ist die Kühlkapazität (Abkühlfähigkeit) in dem Verdampfer 92 verbessert.
Das Kältemittelgas auf der Hochdruckseite, welches durch den internen Wärmetauscher 50 strömt, strömt in die Leitung 161 für das Kältemittel über das Sieb 54 und die Ventilanordnung 163 und erreicht die zweite kapillare Röhre 159. Der Druck des Kältemittels fällt in der zweiten kapillaren Röhre 159 und das Kältemittel strömt in den Verdampfer 92 von der Leitung 94 für das Kältemittel aus des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung, nämlich über die formgesenkte Verriegelungsverbindung (nicht gezeigt), die die Leitung 26 für das Kältemittel mit einem Ende der Leitung 94 für das Kältemittel des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung verbindet. Hierbei verdampft das Kältemittel und entzieht der umgebenden Luft die Wärme, um die Kühlungsfunktion zu erfüllen, und kühlt somit das Innere der Kammer in dem Grundkörper 105 der Kühlvorrichtung.
Hierbei, wie oben beschrieben, wenn die Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung, die von dem Temperatursensor in der Kammer 91 erfasst wird, +32°C oder mehr beträgt, öffnet der Mikrocomputer 80 den Strömungsweg der Leitung 161 für das Kältemittel und daher strömt das Kältemittel von dem Sieb 54 in die zweite kapillare Röhre 159, die einen Strömungswiderstand hat, der geringer ist als der der ersten kapillaren Röhre 158.
Auf der anderen Seite, wenn die Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung, die von dem Temperatursensor in der Kammer 91 erfasst wird, unterhalb von +32°C liegt, sendet die Kontrolleinheit 90 das vorbestimmte Signal an den Mikrocomputer 80. Dementsprechend öffnet der Mikrocomputer 80 das Ventil 162 und schließt das Ventil 163, so dass der Strömungsweg der Leitung 161 für das Kältemittel geöffnet wird. Weiterhin kontrolliert der Mikrocomputer 80 die Drehzahl des Kompressors 10 in einer solchen Art und Weise, dass die Drehzahl abgesenkt wird, und der Kompressor in einem Bereich von 30 bis 50 Hz betrieben wird. Dem entsprechend strömt das Kältemittel von dem Sieb 54 in die erste kapillare Röhre 158, die einen großen Strömungswiderstand hat.
Dieser Zustand wird unter Bezugnahme auf die 7 beschrieben werden. In der 7 ist ein Diagramm gezeigt, in welchem die Beziehung zwischen der Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung und der Abkühlfähigkeit (Kühlkapazität) dargestellt ist. Eine durchgezogene Linie zeigt die Kühlkapazität für den Fall, bei dem der Druck in der ersten kapillaren Röhre 158 reduziert wird, während die gestrichelte Linie die Kühlkapazität für den Fall zeigt, dass der Druck in der zweiten kapillaren Röhre 159 reduziert wird. Wie es in der 7 zu sehen ist, verändert sich die Kühlkapazität bei einer Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung von +29°C bis +35°C bemerkenswert. D. h., dass in einem Temperaturbereich der Temperatur in der Kammer, die niedriger ist als +29°C, die Kühlkapazität hoch ist. Die Kühlkapazität verschlechtert sich schnell in der Nähe von +29°C und verringert sich weiter bei +35°C und mehr.
Darüber hinaus, wenn der Druck in der ersten kapillaren Röhre 158, die den hohen Strömungswiderstand aufweist, reduziert wird, verdampft das Kältemittel in einem niedrigen Temperaturbereich in dem Verdampfer 92 (Verdampfungstemperatur ist –8°C), aber die Kühlkapazität ist gering, verglichen mit der Reduzierung des Druckes in der zweiten kapillaren Röhre 159, die den geringen Strömungswiderstand hat.
Sogar wenn die Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung nicht weniger als +32°C ist, so wird der Druck des Kältemittels in der ersten kapillaren Röhre 158, die den großen Strömungswiderstand hat, verringert, wie oben beschrieben, und die Drehzahl des Kompressors 10 muss dann angehoben werden, um die Menge an zirkulierendem Kältemittel in dem Kältemittelkreislauf zu vergrößern und um die Menge des Kältemittels anzuheben, die durch den Verdampfer 92 strömt, so dass die gewünschte Kühlkapazität erreicht wird. Der Energieverbrauch steigt an. Obwohl das Kältemittel auf der Hochdruckseite nicht leicht strömt, wird mehr Kältemittel durch den Kompressor 10 verdichtet. Deshalb steigt der Druck auf der Hochdruckseite an und übersteigt den vorgesehenen Druck der Vorrichtung. Im schlimmsten Fall besteht die Möglichkeit, dass eine Beschädigung der Vorrichtung bewirkt wird.
Deshalb, wenn die Temperatur in der Kammer +32°C oder mehr beträgt, öffnet der Mikrocomputer 80 das Ventil 163 und öffnet den Strömungsweg der Leitung 161 für das Kältemittel, so dass der Druck des Kältemittels in der zweiten kapillaren Röhre 159, die den geringen Strömungswiderstand hat, reduziert wird. Darüber hinaus wird die Drehzahl des Kompressors 10 kontrolliert, so dass der Kompressor 10 in einem Bereich von 50 bis 60 Hz betrieben wird, wobei die Menge an Kältemittel, die in dem Kältemittelkreislauf zirkuliert, ansteigt. Dementsprechend steigt auch die Menge an Kältemittel an, die in den Verdampfer 92 strömt, so dass die Abkühlkapazität in dem Verdampfer 92 verbessert wird.
Auf der anderen Seite, wenn die Temperatur in der Kammer niedriger ist als +32°C, öffnet der Mikrocomputer 80 die Ventilanordnung 162, um den Strömungsweg der Leitung 160 für das Kältemittel zu öffnen, so dass der Druck des Kältemittels in der ersten kapillaren Röhre 158 reduziert wird, die den größeren Strömungswiderstand aufweist. Darüber hinaus wird die Drehzahl des Kompressors 10 kontrolliert, so dass der Kompressor in einem Bereich von 30 bis 50 Hz betrieben wird. Dementsprechend, da das Kältemittel in dem niedrigeren Temperaturbereich in dem Verdampfer 92 verdampft, kann das Innere der Kammer in dem Grundkörper 105 der Kühlvorrichtung auf die gewünschte Temperatur (–2°C bis +7°C) gebracht werden. D. h., dass, wenn der Druck des Kältemittels in der zweiten kapillaren Röhre 159 reduziert wird, die den geringeren Strömungswiderstand aufweist, die Verdampfungstemperatur des Kältemittels in dem Verdampfer 92 mit 0°C hoch ist, so dass es schwierig ist, die Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung in der Nähe von 0°C und mit dieser Verdampfungstemperatur herab zu kühlen. Darüber hinaus muss die Drehzahl des Kompressors 10 angehoben werden, um die Menge an Kältemittel deutlich zu erhöhen, welches in den Verdampfer 92 strömt, so dass die gewünschte Temperatur erreicht wird, und daraus resultiert die Erhöhung des Energieverbrauchs.
Wie oben beschrieben, wird jedoch bei einer Temperatur von +32°C in der Kammer der Druck des Kältemittels in der ersten kapillaren Röhre 158 reduziert, die den größeren Strömungswiderstand hat, und dementsprechend verdampft das Kältemittel bei –8°C in dem Verdampfer 92, wie es in der 7 gezeigt ist. Deshalb kann die Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung in einem Bereich von –2°C bis +7°C gehalten werden, ohne dass die Drehzahl des Kompressors 10 zu erhöhen wäre, um die Menge an Kältemittel zu erhöhen, die in den Verdampfer 92 einströmt.
Zu dieser Zeit, wie es in der 7 gezeigt ist, fällt die Abkühlfähigkeit ab, verglichen mit der Reduzierung des Drucks in der zweiten kapillaren Röhre 159, wobei jedoch die Kühlkapazität in dieser Temperaturzone hoch ist, wie oben beschrieben, und deshalb gibt es keine Probleme.
Darüber hinaus, wenn der Druck in der ersten kapillaren Röhre 158 reduziert wird, die den großen Strömungswiderstand aufweist, und die Drehzahl des Kompressors 10 derart kontrolliert wird, dass der Kompressor mit einer vergleichsweise hohen Drehzahl von 50 bis 60 Hz betrieben wird, dann strömt das Kältemittel auf der Hochdruckseite nicht leicht, es wird jedoch mehr Kältemittel von dem Kompressor 10 verdichtet. Deshalb steigt der Druck des Kältemittels auf der Hochdruckseite nicht normal an und übersteigt den vorgesehenen Druck, und im schlimmsten Fall besteht die Möglichkeit, dass ein Problem der Beschädigung der Vorrichtung auftritt.
Deshalb kontrolliert der Mikrocomputer 80 die Drehzahl des Kompressors 10 in einer solchen Art und Weise, dass die Drehzahl verringert wird und der Kompressor in einem Bereich von 30 bis 50 Hz betrieben wird, so dass der oben erwähnte und nicht normale Anstieg im Druck des Kältemittels auf der Hochdruckseite vermieden werden kann, so dass eine Beschädigung der Vorrichtung von Anfang an verhindert werden kann. Da die Drehzahl abgesenkt ist, kann der Energieverbrauch weiter reduziert werden.
Auf der anderen Seite, wenn die Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung, die durch den Temperatursensor in der Kammer 91 erfasst wird, +32°C oder mehr beträgt, dann sendet die Kontrolleinheit 90 das vorbestimmte Signal an den Mikrocomputer 80 und der Mikrocomputer 80 schließt das Ventil 162 und öffnet das Ventil 163, um den Strömungsweg der Leitung 161 für das Kältemittel zu öffnen. Darüber hinaus kontrolliert der Mikrocomputer 80 die Drehzahl des Kompressors 10 derart, dass die Drehzahl ansteigt und der Kompressor 10 in einem Bereich von 50 bis 60 Hz betrieben wird.
Dementsprechend, da die Menge an Kältemittel, die in dem Kältemittelkreislauf zirkuliert, wie oben beschrieben, erhöht ist und mehr Kältemittel in den Verdampfer 92 einströmt, kann die Kühlkapazität in dem Verdampfer 92 verbessert werden und die Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung kann frühzeitig abgesenkt werden.
Darüber hinaus strömt das Kältemittel aus dem Verdampfer 92 heraus und erreicht den internen Wärmetauscher 50 der Kondensoreinheit 100 über die formgesenkte Verriegelungsverbindung (nicht gezeigt), die das andere Ende der Leitung 94 für das Kältemittel mit der Leitung 28 für das Kältemittel der Kondensoreinheit 100 verbindet. Dann entzieht das Kältemittel die Wärme von dem Kältemittel auf der Hochdruckseite, so dass es eine Erwärmungsfunktion erfüllt. Hierbei verdampft das Kältemittel bei niedriger Temperatur in der Verdampfer 92. Das Kältemittel, welches von dem Verdampfer 92 ausgeleitet wird, wird nicht vollständig in den gasförmigen Zustand übergeführt, so dass sich in einigen Fällen eine Mischung mit flüssigen Bestandteilen ergibt. Das Kältemittel wird jedoch durch den internen Wärmetauscher geschickt, um Wärme mit dem Kältemittel zu tauschen, welches unter hoher Temperatur und unter hohem Druck steht, wodurch es erwärmt wird. Zu dieser Zeit stellt das Kältemittel ein Ausmaß der Supererwärmung sicher und geht vollständig in Gasform über.
Dementsprechend, da das Kältemittel, welches von dem Verdampfer 92 ausgegeben wird, sicher gasförmig ist, wird eine Rückleitung von Flüssigkeit sicher verhindert, so dass vermieden ist, dass flüssiges Kältemittel in den Kompressor 10 eingesaugt wird, ohne dass ein Akkumulator auf der Niedrigdruckseite vorzusehen wäre, und es ist möglich, die Unannehmlichkeit zu verhindern, dass nämlich der Kompressor 10 durch die Verdichtung von Flüssigkeit beschädigt wird. Deshalb kann die Zuverlässigkeit der Kältemittelkreislaufvorrichtung 110 verbessert werden.
Es ist anzumerken, dass dieser Zyklus wiederholt wird, wobei das Kältemittel, welches in dem internen Wärmetauscher 50 erhitzt worden ist, in das erste Rotationskompressionselement des Kompressors 10 eingesaugt wird, nämlich aus der Einleitungsröhre 22 für das Kältemittel und über das Sieb 56.
Auf diese Art und Weise, wenn die Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung, welche durch den Temperatursensor in der Kammer 91 erfasst wird, +32°C oder mehr beträgt, wird der Druck des Kältemittels von dem Sieb 54 in der zweiten kapillaren Röhre 159 reduziert, die den geringeren Strömungswiderstand aufweist. Darüber hinaus wird die Drehzahl des Kompressors 10 angehoben und kontrolliert, so dass der Kompressor 10 in einem Bereich von 50 bis 60 Hz betrieben wird, und die Menge an zirkulierendem Kältemittel in dem Kältemittelkreislauf wird angehoben. Dementsprechend, da die Menge an Kältemittel, welches in den Verdampfer 92 einströmt, ansteigt, wird die Kühlkapazität (Abkühlungsfähigkeit) verbessert, und das Innere der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung kann frühzeitig abgekühlt werden.
Auf der anderen Seite, wenn die Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung niedriger ist als +32°C, dann wird der Druck in der ersten kapillaren Röhre 158 reduziert, die den größeren Strömungswiderstand hat. Darüber hinaus wird die Drehzahl des Kompressors 10 abgesenkt und kontrolliert, so dass der Kompressor 10 in einem Bereich von 30 bis 50 Hz betrieben wird, und der nicht normale Anstieg im Druck auf der Hochdruckseite kann vermieden werden. Da das Kältemittel in dem niedrigen Temperaturbereich in dem Verdampfer 92 verdampft, kann die Temperatur in der Kammer auf die vorbestimmte niedrige Temperatur (–2°C bis +7°C) abgekühlt werden. Weiterhin, wenn die Drehzahl des Kompressors 10 abgesenkt wird, um den Kompressor zu betreiben, dann wird der Energieverbrauch auch abgesenkt.
Im allgemeinen, wenn die Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung in einem Bereich von –2°C bis +7°C festgelegt wird, und die oben beschriebene Steuerung ausgeführt wird, dann wird die Fähigkeit der Kältemittelkreislaufvorrichtung 110 verbessert, wobei ein optimaler Strömungswegwiderstand einfach ausgewählt werden kann, und deshalb kann der Drosselmechanismus 120 vereinfacht ausgebildet werden. Da eine optimale Drehzahl des Kompressors einfach ausgewählt werden kann, kann die Steuerung der Drehzahl des Kompressors 10 vereinfacht ausgebildet werden, und die Herstellungskosten der Kältemittelkreislaufvorrichtung 110 können reduziert werden.
Darüber hinaus, wenn sich der Drosselmechanismus 120 aus den preiswerten kapillaren Röhren 158, 159 zusammensetzt, wie bei dieser Ausführungsform, können die Herstellungskosten weiter reduziert werden.
Dementsprechend, während ein nicht stabiler Betrieb des Kompressors 10 mit einem einfachen Kontrollmechanismus verhindert wird, können die Reduzierung der Fertigungskosten und die Verbesserung der Möglichkeiten mit Bezug zu der Kältemittelkreislaufvorrichtung 110 realisiert werden.
Es ist anzumerken, dass in der Kältemittelkreislaufvorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform die Ventile 162 und 163 geöffnet bzw. geschlossen werden und dass die Drehzahl des Kompressors 10 kontrolliert wird basierend auf der Temperatur des Raumes, der durch den Verdampfer 92 zu kühlen ist, was wiederum dem Ausgang des Temperatursensors in der Kammer 91 zur Erfassung der Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung entspricht. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die Kontrolle kann auch, beispielsweise dadurch ausgeführt werden, dass sie basiert auf dem Ausgang des Sensors zur Erfassung der Temperatur des Kältemittels, welches von dem internen Wärmetauscher 50 über den Verdampfer 92 abgegeben wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform, wenn die Temperatur in der Kammer, die von dem Temperatursensor in der Kammer 91 +32°C oder mehr beträgt, wird der Druck des Kältemittels in der zweiten kapillaren Röhre 159 reduziert, die den geringeren Strömungswiderstand hat, und die Drehzahl des Kompressors 10 wird angehoben. Wenn die Temperatur niedriger ist als +32°C, so wird der Druck des Kältemittels in der ersten kapillaren Röhre 158 reduziert, die den größeren Strömungswiderstand hat, und die Drehzahl des Kompressors 10 wird verringert. Die Temperatur, bei der der Strömungswiderstand und die Drehzahl variabel sind, ist jedoch nicht darauf beschränkt, und diese Temperatur kann zwischen +29°C und +35°C liegen.
Darüber hinaus setzen sich die Drosselmittel aus den kapillaren Röhren 158 und 159 zusammen, gemäß dieser Ausführungsform, aber die Drosselmittel nach der vorliegenden Erfindung sind nicht darauf beschränkt, sowie das elektrische oder mechanische Expansionsventil, dessen Öffnung einstellbar ist, ebenfalls eingesetzt werden könnte. Sogar bei Benutzung des Expansionsventils kann die oben erwähnte Kontrolle ausgeführt werden, um die Steuerung des Expansionsventils zu vereinfachen.
Darüber hinaus sind die Ventile für die Kontrolle des Strömungspfades nach dieser Ausführungsform in der Leitung 160 für das Kältemittel angeordnet, umfassend die erste kapillare Röhre 158 sowie in der Leitung 161 für das Kältemittel, umfassend die zweite kapillare Röhre 159. Wie es jedoch in der 3 zu sehen ist, kann die Ventilanordnung auch nur in der Leitung 161 für das Kältemittel angeordnet sein, in der die zweite kapillare Röhre 159 mit dem kleinen Strömungswiderstand angeordnet ist. Für diesen Fall, wenn die Temperatur in der Kammer +32°C oder mehr ist, wird die Ventilanordnung 163 geöffnet, um den Strömungsweg der Leitung 161 für das Kältemittel zu öffnen, und dementsprechend strömt das Kältemittel von dem Sieb 54 in die Leitung 161 für das Kältemittel, welche einen geringen Widerstand aufweist. Deshalb kann zusätzlich zu der Wirkung dieser Ausführungsform, wenn das Ventil 163 einfach angeordnet ist, der Strömungswegwiderstand reduziert werden und die Herstellungskosten können weiter verringert werden.
Darüber hinaus sind bei der vorliegenden Ausführungsform die erste kapillare Röhre 158 und die zweite kapillare Röhre 159 jeweils in der Leitung 160 bzw. 161 für das Kältemittel angeordnet, wobei diese Leitungen parallel zueinander verbunden sind und der Strömungsweg durch die Ventile 162 und 163 gesteuert wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Drei oder mehr kapillare Röhren können ebenso angeordnet werden, um es dem Kältemittel zu erlauben, in jede der kapillaren Röhren zu strömen, je nach Betriebszustand, wie es in der 6 gezeigt ist. In diesem Fall kann eine feinfühligere Steuerung ausgeführt werden.
Alternativ können zwei oder mehr kapillare Röhren in Reihe geschaltet werden. Für diesen Fall ist die Bypass-Leitung angeordnet, über die eine oder mehrere der kapillaren Röhren unter diesen Röhren umgangen werden kann, sowie die Ventilanordnung in dieser Bypass-Leitung angeordnet ist, und einige dieser Röhren können je nach Betriebssituation ebenfalls umgangen werden.
Wie oben im Detail beschrieben, umfasst die Kältemittelkreislaufvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung für diesen Fall die Kontrolleinheit zur Kontrolle des Strömungswegwiderstandes der Drosselmittel und zur Kontrolle der Drehzahl des Kompressors. Wenn die Temperatur, die von dem Sensor erfasst wird, nicht geringer ist als die definierte Temperatur, die jede Temperatur zwischen +29°C und +35°C ist, dann reduziert die Kontrolleinheit den Strömungswiderstand der Drosselmittel, und erhöht die Drehzahl des Kompressors, basierend auf dem Ausgang des Sensors zur Erfassung der Temperatur des Raumes, der durch den Verdampfer zu kühlen ist. Darüber hinaus, wenn die Temperatur, die von dem Sensor erfasst wird, niedriger ist als die definierte Temperatur, dann wird der Strömungswiderstand vergrößert und die Drehzahl des Kompressors wird abgesenkt. Deshalb können der Strömungswiderstand und die Drehzahl des Kompressors kontrolliert werden, nämlich basierend auf der Temperatur, die von dem Sensor erfasst wird.
Darüber hinaus umfasst die Kältemittelkreislaufvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung die Kontrolleinheit zur Steuerung des Strömungswiderstandes der Drosselmittel und zur Kontrolle der Drehzahl des Kompressors, sowie den internen Wärmetauscher zum Austausch der Wärme zwischen dem Kältemittel von dem Gaskühler und dem Kältemittel von dem Verdampfer. Basierend auf dem Ausgang des Sensors zur Erfassung der Temperatur des Kältemittels von dem internen Wärmetauscher über den Verdampfer, reduziert die Kontrolleinheit den Strömungswiderstand der Drosselmittel und hebt die Drehzahl des Kompressors an, wenn die Temperatur, die von dem Sensor erfasst wird, nicht weniger als die definierte Temperatur ist, d. h. eine Temperatur zwischen +29°C und +35°C ist. Darüber hinaus, wenn die Temperatur, die von dem Sensor erfasst wird, niedriger ist als die definierte Temperatur, wird der Strömungswiderstand der Drosselmittel erhöht, und die Drehzahl des Kompressors wird verringert. Deshalb können der Strömungs(weg)widerstand und die Drehzahl basierend auf der Temperatur, die von dem Sensor erfasst wird, kontrolliert werden.
Dementsprechend kann mit der vorliegenden Erfindung der Nachteil, dass der Druck auf der Hochdruckseite nicht normal ansteigt, von vornherein verhindert werden, so dass die Lebensdauer verbessert wird und der gleichmäßige Betrieb der Kältemittelkreislaufvorrichtung sicher gestellt werden kann.
Darüber hinaus, wenn die Temperatur, die von dem Sensor erfasst wird, nicht weniger ist als die definierte Temperatur, wird der Strömungswiderstand der Drosselmittel verringert, um die Drehzahl des Kompressors zu erhöhen, und dementsprechend wird die Menge an Kältemittel im Kreislauf des Kältemittelkreislaufes erhöht. Daher, da die Menge an Kältemittel, welche in den Verdampfer einströmt, erhöht ist, wird die Kühlfähigkeit (Abkühlkapazität) verbessert. Deshalb kann der zu kühlende Raum frühzeitig abgekühlt werden.
Auf der anderen Seite, wenn die Temperatur, die durch den Sensor erfasst wird, niedriger ist als der vorbestimmte Wert, dann wird der Strömungswiderstand der Drosselmittel vergrößert, um die Drehzahl des Kompressors abzusenken, und deshalb kann der nicht normale Anstieg im Druck auf der Hochdruckseite vermieden werden. Da das Kältemittel in dem niedrigeren Temperaturbereich in dem Verdampfer verdampft, kann der zu kühlende Raum auf die bestimmte niedrige Temperatur abgekühlt werden.
Dementsprechend können die Möglichkeiten der Kältemittelkreislaufvorrichtung verbessert werden. Weiterhin, wenn die Drehzahl des Kompressors verringert wird, kann der Energieverbrauch reduziert werden.
Darüber hinaus, wenn die Temperatur des Raumes, der durch den Verdampfer zu kühlen ist, auf einen Bereich von –2°C bis +7°C festgelegt ist, kann die optimale Kontrolle ausgeführt werden.
Im allgemeinen, wenn die Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung in einen Bereich zwischen –2°C und +7°C gesetzt ist, und die oben beschriebene Kontrolle ausgeführt wird, können die Möglichkeiten der Kältemittelkreislaufvorrichtung entsprechend verbessert werden, so dass der optimale Strömungswiderstand einfach ausgewählt werden kann und deshalb kann der Drosselmechanismus vereinfacht ausgebildet werden. Da die optimale Drehzahl des Kompressors einfach ausgewählt werden kann, kann die Kontrolle der Drehzahl des Kompressors auch vereinfacht werden.
Darüber hinaus setzen sich die Drosselmittel aus der ersten kapillaren Röhre und aus der zweiten kapillaren Röhre zusammen, wobei die zweite kapillare Röhre parallel zu der ersten kapillaren Röhre geschaltet ist, wobei der Strömungswiderstand der zweiten kapillaren Röhre geringer ist als der der ersten kapillaren Röhre, und die Kontrolleinheit ist mit der Ventilanordnung verbunden, um die Zirkulation des Kältemittels in jede kapillare Röhre hinein zu steuern. Die Kontrolleinheit kontrolliert die Ventilanordnung so, dass das Kältemittel in die zweite kapillare Röhre eintritt, wenn die Temperatur, die von dem Sensor erfasst wird, nicht weniger ist als die definierte Temperatur, und dass das Kältemittel in die erste kapillare Röhre eintritt, wenn die Temperatur niedriger ist als die definierte Temperatur. Dann kann der Strömungswiderstand variabel gehalten werden, indem die nicht teuren kapillaren Röhren eingesetzt werden und die Produktionskosten können reduziert werden.
Insbesondere, wenn die Ventilanordnung zur Kontrolle der Zirkulation des Kältemittels in die zweite kapillare Röhre einfach angeordnet ist, kann der Strömungswegwiderstand variabel gehalten werden und deshalb können die Produktionskosten weiter reduziert werden.
Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung geeignet für ein Gerät, welches Kohlendioxid als Kältemittel einsetzt, dessen Druck auf der Hochdruckseite superkritisch ist.
Darüber hinaus, wenn das Kohlendioxidkältemittel als Kältemittel benutzt wird, kann die vorliegende Erfindung auch zur Lösung der Umweltprobleme beitragen.
Insbesondere wenn der Kompressor das erste und das zweite Kompressionselement aufweist, die durch das Antriebselement angetrieben werden, wird das Kältemittel in das erste Kompressionselement eingesaugt, von der Niedrigdruckseite des Kältemittelkreislaufs aus, und verdichtet, dann wird das Kältemittel aus dem ersten Kompressionselement ausgestossen und weist einen mittleren Druck auf, wird sodann in das zweite Kompressionselement eingesaugt, verdichtet und zu dem Gaskühler ausgeleitet, wobei der nicht normale Anstieg des Drucks auf der Hochdruckseite effektiv verhindert werden kann.
Als nächstes wird eine weitere Erfindung beschrieben. Es ist anzumerken, dass in diesem Fall der Kältemittelkreislauf der Kältemittelkreislaufvorrichtung ähnlich zu dem in den 1 bis 3 gezeigten ist.
Weiterhin sendet in diesem Fall, wenn die Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung, die durch den Temperatursensor in der Kammer erfasst wird, nicht höher ist als der gesetzte Wert, die Kontrolleinheit 90 das vorbestimmte Signal an den Mikrocomputer 80 aus. Dementsprechend schließt der Mikrocomputer 80 das Ventil 162 und öffnet das Ventil 163, um den Strömungsweg der Leitung 161 für das Kältemittel zu öffnen. Das Kältemittel von dem Sieb 54 strömt dann in die zweite kapillare Röhre 159 ein.
Als nächstes wird der Betrieb der Kältemittelkreislaufvorrichtung 110 für diesen Fall beschrieben werden. Es ist anzumerken, dass in diesem Fall der Mikrocomputer 80 das elektrische Element des Kompressors 10 bei einer konstanten Geschwindigkeit bzw. Drehzahl betreibt, und dass ein Kapazitätskontrollmittel, wie der Inverter, nicht benutzt werden. D. h., dass der Einschaltknopf (nicht dargestellt), der an dem Grundkörper 105 der Kühlvorrichtung angebracht ist, eingeschaltet wird, oder dass der elektrische Stecker des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung in eine elektrische Steckdose eingesteckt wird. Dann öffnet der Mikrocomputer 80 die Ventilanordnung 162, schließt die Ventilanordnung 163, und öffnet so den Strömungsweg der Leitung 160 für das Kältemittel, um das elektrische Element des Kompressors 10 zu starten. Dementsprechend wird das Kältemittel in das erste Rotationskompressionselement des Kompressors eingesaugt und verdichtet, und das Kältemittelgas wird dann in den abgeschlossenen Behälter ausgeleitet, tritt in die Einleitungsröhre 20 für das Kältemittel ein und strömt in den Zwischenkühlkreislauf 35 von dem Kompressor 10 aus. Darüber hinaus wird in dem Zwischenkühlkreislauf 35 die Wärme dem Kältemittel entzogen, welches durch den Gaskühler 40 geströmt ist, nämlich durch die Luftkühlungsmethode.
Dementsprechend, da das Kältemittel, welches in das zweite Rotationskompressionselement eingesaugt wird, abgekühlt werden kann, wird der Anstieg der Temperatur in dem geschlossenen Behälter unterdrückt, und die Wirksamkeit der Kompression in dem zweiten Rotationskompressionselement kann verbessert werden. Es ist auch möglich den Anstieg der Temperatur des Kältemittels zu verhindern, welches durch das zweite Rotationskompressionselement verdichtet und dann ausgestoßen wird.
Darüber hinaus wird das abgekühlte Kältemittelgas, welches den mittleren Druck aufweist, in das zweite Rotationskompressionselement des Kompressors 10 eingesaugt, und in der zweiten Stufe komprimiert, um das Kältemittelgas zu erhalten, welches unter hohem Druck bei hoher Temperatur steht, und das Gas wird nach außen ausgestoßen, nämlich über die Ausleitungsröhre 24 für das Kältemittel. Das Kältemittelgas, welches von der Ausleitungsröhre 24 für das Kältemittel ausgestoßen wird, strömt in den Gaskühler 40, dort wo ihm die Wärme durch die Luftkühlungsmethode entzogen wird, und danach strömt das Gas durch den internen Wärmetauscher 50. Die Wärme dieses Kältemittels wird von dem Kältemittel auf der Niedrigdruckseite aufgenommen und es wird weiter abgekühlt.
Da die Wärme des Kältemittels, welches durch den internen Wärmetauscher 50 von dem Gaskühler 40 aus hindurch strömt, durch das Kältemittel auf der Niedrigdruckseite aufgenommen wird, nämlich durch das Vorhandensein des internen Wärmetauschers 50, kann der Superkühlungsgrad des Kältemittels erhöht werden. Deshalb ist die Kühlfähigkeit in dem Verdampfer 92 verbessert.
Das Kältemittelgas auf der Hochdruckseite, welches durch den internen Wärmetauscher 50 abgekühlt ist, strömt über das Sieb 54 in die Leitung 160 für das Kältemittel und die Ventilanordnung 162 und erreicht die kapillare Röhre 158. Der Druck des Kältemittels fällt in der kapillaren Röhre 158 ab, und das Kältemittel strömt in den Verdampfer 92 von der Leitung 94 für das Kältemittel des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung ein, nämlich über die formgesenkte Verriegelungsverbindung (nicht dargestellt), die die Leitung 26 für das Kältemittel mit einem Ende der Leitung 94 für das Kältemittel des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung miteinander verbindet. Hierbei verdampft das Kältemittel und entzieht die Wärme der umgebenden Luft, um die Kühlwirkung zu erzeugen, so dass das Innere der Kammer in dem Grundkörper 105 der Kühlvorrichtung abgekühlt wid.
Hierbei, und wie oben beschrieben, wird beim Starten des Mikrocomputers 80 der Strömungsweg der Leitung 160 für das Kältemittel geöffnet, und daher strömt das Kältemittel von dem Sieb 54 aus in die erste kapillare Röhre 158, die den größeren Strömungswiderstand aufweist, verglichen mit der zweiten kapillaren Röhre 159. Beim Starten wird das flüssige Kältemittel, welches sich in dem Verdampfer 92 angesammelt hat, in den Kompressor 10 eingesaugt, wobei diese Rückleitung von Flüssigkeit leicht auftritt. Wenn der Druck in der zweiten kapillaren Röhre 159, die den kleineren Strömungswiderstand hat, reduziert wird, so strömt das Kältemittel auf der Hochdruckseite, welches durch den Kompressor 10 verdichtet worden ist, leicht, und wobei die Menge an Kältemittel, die in den Kompressor 10 eingesaugt wid, dementsprechend ansteigt, und dadurch ist es möglich, dass der Kompressor 10 die Flüssigkeit verdichtet und beschädigt wird.
Wenn jedoch der Druck des Kältemittels in der ersten kapillaren Röhre 158 reduziert wird, so wird die Menge an zirkulierendem Kältemittel in dem Kältemittelkreislauf verringert, verglichen mit dem Fall, bei dem die Reduzierung des Drucks in der zweiten kapillaren Röhre 159 erfolgt. D. h., dass die Menge an Kältemittel, die in den Kompressor 10 eingesaugt wird, verringert wird. Deshalb ist es möglich den Nachteil, dass flüssiges Kältemittel, welches sich in dem Verdampfer 92 angesammelt hat, rasch in den Kompressor 10 zurück geleitet wird, zu vermeiden, so dass die Beschädigung des Kompressors 10 von vornherein verhindert werden kann.
Dementsprechend, da der stabile Betrieb bereits beim Starten des Kompressors 10 möglich ist, kann die Zuverlässigkeit der Kältemittelkreislaufvorrichtung verbessert werden.
Darüber hinaus strömt das Kältemittel aus dem Verdampfer 92 heraus und erreicht den internen Wärmetauscher 50 der Kondensoreinheit 100 über die formgesenkte Verriegelungsverbundung (nicht gezeigt), die das andere Ende der Leitung 94 für das Kältemittel mit der Leitung 28 der Kondensoreinheit 100 für das Kältemittel miteinander verbindet. Dann entzieht dieses Kältemittel die Wärme von dem Kältemittel auf der Hochdruckseite und erfüllt somit die Heizfunktion.
Hierbei verdampft das Kältemittel in dem Verdampfer 92 bei der niedrigen Temperatur. Das Kältemittel, welches von dem Verdampfer 92 ausgeleitet wird, ist nicht vollständig in den gasförmigen Zustand übergegangen, und in einigen Fällen liegt eine Mischung mit Flüssigkeit vor. Das Kältemittel wird jedoch durch den internen Wärmetauscher 50 geschickt, um die Wärme mit dem Kältemittel hoher Temperatur auf der Hochdruckseite zu tauschen und wird dementsprechend erwärmt bzw. erhitzt. Zu dieser Zeit ist der Superwärmegrad des Kältemittels sicher gestellt und das Kältemittel liegt vollständig in Gasform vor.
Wie oben beschrieben, wird das Kältemittel von dem Gaskühler 40 durch die erste kapillare Röhre 158 mit dem großen Strömungswiderstand geleitet, beim Starten, so dass die Menge an zirkulierendem Kältemittel in dem Kältemittelkreislauf verringert ist. Durch die Wirkungsweise, dass verhindert wird, dass das flüssige Kältemittel, welches sich in dem Verdampfer 92 angesammelt hat, schnell wieder in den Kompressor 10 zurück geleitet wird, und durch die Wirkung, dass das flüssige Kältemittel in dem internen Wärmetauscher 50 erwärmt wird, kann sicher gestellt werden, dass das Kältemittel, welches von dem Verdampfer 92 ausgeleitet wird, gasförmig ist. Deshalb ist sicher verhindert, dass Flüssigkeit zurück geleitet wird, so dass vermieden ist, dass das flüssige Kältemittel in den Kompressor 10 eingesaugt wird, ohne das irgendein Akkumulator auf der Niedrigdruckseite vorzusehen ist, und es ist möglich die Unannehmlichkeit zu vermeiden, dass der Kompressor 10 durch die Kom pression der Flüssigkeit beschädigt wird. Daher kann die Zuverlässigkeit der Kältemittelkreislaufvorrichtung 110 verbessert werden.
Es ist anzumerken, dass der Zyklus wiederholt wird, wobei das Kältemittel, welches in dem internen Wärmetauscher 50 erwärmt wird, in das erste Rotationskompressionselement des Kompressors 10 eingesaugt wird, von der Einleitungsröhre 22 für das Kältemittel und über das Sieb 56.
Hierbei, wenn die Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung unter den gesetzten Wert abfällt, konvertiert die Kontrolleinheit 90 des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung den Ausgang von dem Temperatursensor in der Kammer in das vorbestimmte Kommunikationssignal und sendet dieses Signal zu dem Mikrocomputer 80. Nach dem Empfang dieses Signals schließt der Mikrocomputer 80 die Ventilanordnung 162, öffnet die Ventilanordnung 163 und öffnet den Strömungsweg der Leitung 161 für das Kältemittel. Dementsprechend strömt das Kältemittel von dem Sieb 54 in die Leitung 161 für das Kältemittel und der Druck des Kältemittels wird in der zweiten kapillaren Röhre 159 reduziert.
D. h., dass, wenn das Kältemittel nach dem Starten des Kompressors 10 in einem bestimmten Ausmaß zirkuliert ist, das flüssige Kältemittel, welches sich in dem Verdampfer 92 angesammelt hat, eliminiert wird, so dass der Zustand der Vorrichtung und des Kältemittels in dem Kältemittelkreislauf stabilisiert sind und die Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung abfällt. Dann, wenn die Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung unterhalb des gesetzten Wertes abfällt, sendet die Kontrolleinheit 90 das vorbestimmte Signal an den Mikrocomputer 80. Der Mikrocomputer 80, der dieses Signal empfangen hat, schließt die Ventilanordnung 162, öffnet die Ventilanordnung 163 und öffnet den Strömungsweg der Leitung 161 für das Kältemittel, um so den Druck des Kältemittels in der zweiten kapillaren Röhre 159 zu reduzieren, die den geringeren Strömungswiderstand aufweist. Dementsprechend wird der Druck des Kältemittels von dem Sieb 54 in der zweiten kapillaren Röhre 159 reduziert.
Dementsprechend, wenn der Druck in der zweiten kapillaren Röhre 159 reduziert wird, die den kleineren Strömungswiderstand hat, steigt die Menge an umlaufenden Kältemittel an, und die Abkühlfähigkeit (Kühlkapazität) in dem Verdampfer 92 des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung wird verbessert.
Wenn die Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung höher ist als der gesetzte Wert, dann wird der Druck des Kältemittels von dem Sieb 54 in der ersten kapillaren Röhre 158 reduziert, die den größeren Strömungswiderstand aufweist, und dementsprechend kann die Menge an umlaufenden Kältemittel in dem Kältemittelkreislauf verringert werden.
Dementsprechend, da es möglich ist den Nachteil zu vermeiden, dass das flüssige Kältemittel; welches sich in dem Verdampfer 92 ansammelt, rasch in den Kompressor 10 zurück kehrt, kann die Haltbarkeit des Kompressors 10 verlängert werden.
Weiterhin, wenn die Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung abfällt und nicht höher ist als der gesetzte Wert, strömt das Kältemittel, dessen Druck in der zweiten kapillaren Röhre 159, die den kleineren Strömungswiderstand hat, reduziert wird, in den Verdampfer 92 hinein, so dass die Menge an Kältemittel, die in den Verdampfer 92 einströmt, ansteigt, sowie die Kühlfähigkeit (Abkühlkapazität) dementsprechend verbessert wird.
Weiterhin, ohne das durch den Inverter (Kapazitätskontrolle) die Drehzahl des Kompressors 10 kontrolliert wird, oder ohne das die Öffnung des Expansionsventils, wie im Stand der Technik, justiert wird, kann die Rückleitung von Flüssigkeit in den Kompressor 10 nur dadurch verhindert werden, dass die Ventile 162 und 163 zur Kontrolle des Öffnens/Schließnes der kapillaren Röhren 158, 159 benutzt werden, so dass die Produktionskosten reduziert werden können.
Es ist anzumerken, dass bei der Kältemittelkreislaufvorrichtung nach der vorliegenden Ausführungsform die Ventile 162 und 163 geöffnet und geschlossen werden basierend auf der Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung, die durch den Temperatursensor in der Kammer erfasst wird, der mit der Kon trolleinheit des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung verbunden ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und der Mikrocomputer 80 kann auch die Ventile 162 und 163 basierend auf der Temperatur kontrollieren, die von dem Ausleitungs-Temperatursensor 70 erfasst wird, der mit dem Mikrocomputer 80 der Kondensoreinheit 100 verbunden ist.
Weiterhin ist die vorliegende Erfindung effektiv indem die Ventilanordnung 162 geschlossen wird und die Ventilanordnung 163 geöffnet wird, wenn die vorbestimmte Zeitspanne nach dem Starten des Kompressors 10 verstrichen ist, und zwar unabhängig von der Temperatur des Kältemittels in dem Kältemittelkreislauf.
Darüber hinaus sind die Ventilanordnungen für die Strömungswegkontrolle in der Leitung 160 für das Kältemittel, umfassend die erste kapillare Röhre 158 sowie in der Leitung 161 für das Kältemittel, umfassen die zweite kapillare Röhre 159, angeordnet. Wie es jedoch in der 3 gezeigt ist, kann die Ventilanordnung auch nur in der Leitung 161 für das Kältemittel angeordnet sein, in der die zweite kapillare Röhre 159 vorgesehen ist, die den kleinen Strömungswiderstand hat. Für diesen Fall, wenn der Kompressor 10 gestartet wird, und die Temperatur in der Kammer des Grundkörpers 105 der Kühlvorrichtung unter den vorbestimmten Wert abfällt, wird das Ventil 163 geöffnet, um den Strömungsweg der Leitung 161 für das Kältemittel zu öffnen, und dementsprechend strömt das Kältemittel von dem Sieb 54 in die Leitung 161 für das Kältemittel mit dem geringen Strömungswiderstand. Deshalb kann, zusätzlich zu der Wirkung dieser Ausführungsform, wenn die Ventilanordnung 163 einfach angeordnet ist, der Strömungswegwiderstand variiert werden und die Produktionskosten können weiter reduziert werden.
Darüber hinaus, bei der vorliegenden Ausführungsform, sind die erste kapillare Röhre 158 und die zweite kapillare Röhre 159 jeweils in der Leitung 160 bzw. in der Leitung 161 für das Kältemittel angeordnet, wobei diese Röhren parallel zueinander vorgesehen sind und der Strömungsweg wird durch die Ventile 162 und 163 angesteuert. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Drei oder mehr kapillare Röhren können auch vorgesehen werden, um es dem Kältemittel zu erlauben, in jede der kapillaren Röhren zu strömen, je nach Betriebszustand. Alternativ können zwei oder mehr kapillare Röhren auch in Reihe geschaltet werden. Für diesen Fall ist die Bypass-Leitung vorgesehen, über die eine oder mehrere der Röhren umgangen werden können, wobei die Ventilanordnung in der Bypass-Leitung angeordnet ist und einige der Röhren können je nach Betriebszustand auch umgangen werden.
Weiterhin wird der Kompressor 10 bei konstanter Drehzahl in der vorliegenden Ausführungsform betrieben, aber die vorliegende Erfindung kann auch bei der Steuerung der Drehzahl des Kompressors durch den Inverter angewendet werden. Für diesen Fall, da die Kontrolle der Drehzahl beim Starten erleichtert werden kann, kann die Kontrollfunktion vereinfacht werden.
Wie oben im Detail beschrieben, setzen sich die Drosselmittel in diesem Fall aus einer Mehrzahl von kapillaren Röhren zusammen, nämlich bei der Kältemittelkreislaufvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung. Darüber hinaus wird die Zirkulation des Kältemittels in jede der kapillaren Röhren hinein kontrolliert, so dass der Strömungswegwiderstand der Drosselmittel variabel gehalten ist. Der Strömungswegwiderstand der Drosselmittel ist beim Starten des Kompressors erhöht. Zum Beispiel setzen sich die Drosselmittel aus der ersten kapillaren Röhre und aus der zweiten kapillaren Röhre zusammen, die parallel zu der ersten kapillaren Röhre geschaltet ist und die einen geringeren Strömungswiderstand aufweist als die erste kapillare Röhre, wobei die Ventilanordnung angeordnet ist, um die Zirkulation des Kältemittels in jede kapillare Röhre hinein zu steuern, und wobei es dem Kältemittel erlaubt ist, in die erste kapillare Röhre hinein zu strömen, wenn der Kompressor gestartet wird. Dadurch kann der Strömungswegwiderstand beim Starten erhöht werden.
Dementsprechend wird der Nachteil, dass das flüssige Kältemittel, welches sich in dem Verdampfer ansammelt, in den Kompressor beim Start zurück strömt, von vornherein vermieden, so dass die Haltbarkeit verlängert wird und der gleichmäßige Betrieb sicher gestellt werden kann.
Darüber hinaus, wenn der Strömungswegwiderstand bei normalen Betrieb, also nicht beim Starten, reduziert ist, steigt die Menge an Kältemittel an, die in den Verdampfer hinein strömt, und die Fähigkeiten der Kältemittelkreislaufvorrichtung können verbessert werden.
Weiterhin, ohne das die Drehzahl des Kompressors durch den Inverter (Kapazitätskontrolle) gesteuert wird, oder ohne das die Öffnung des Expansionsventils, wie im Stand der Technik, gesteuert wird, kann der Nachteil, das flüssiges Kältemittel zurück in den Kompressor gesaugt wird, verhindert werden, und zwar nur durch die Mehrzahl der preiswerten kapillaren Röhren, so dass die Herstellungskosten reduziert werden können.
Insbesondere wenn die Ventilanordnung zur Kontrolle der Zirkulation des Kältemittels in die zweite kapillare Röhre hinein einfach angeordnet ist, ist der Strömungswegwiderstand beim Starten variabel gehalten, und die Produktionskosten können verringert werden.
Weiterhin ist die vorliegende Erfindung geeignet bei einer Vorrichtung, die Kohlendioxid als Kältemittel verwendet, wobei der Druck auf der Hochdruckseite in einen superkritischen Zustand gebracht wird. Darüber hinaus kann, wenn das Kohlendioxid als Kältemittel benutzt wird, die vorliegende Erfindung auch zur Lösung der Umweltprobleme beitragen.
Insbesondere wenn der Kompressor die ersten und die zweiten Kompressionselemente aufweist, die durch das Antriebselement angetrieben werden, wird das Kältemittel in das erste Kompressionselement eingesaugt, von der Niedrigdruckseite des Kältemittelkreislaufes aus, und verdichtet, und das Kältemittel, welches von dem ersten Kompressionselement ausgegeben wird, und welches den mittleren Druck hat, wird in das zweite Kompressionselement eingesaugt, verdichtet und zu dem Gaskühler ausgeleitet, wobei die Rückleitung von Flüssigkeit, die anzeigt, dass flüssiges Kältemittel in den Kompressor beim Starten eingesaugt wird, effektiv eliminiert werden kann.
Es ist anzumerken, dass bei den oben beschriebenen Ausführungsformen als Kompressor der Rotationstypkompressor vom internen Mitteldrucktyp (mehrstufig, zwei Stufen) eingesetzt worden ist, aber die bei der vorliegenden Erfindung einsetzbaren Kompressoren sind nicht darauf beschränkt, und verschiedene Kompressoren, wie etwa einstufige Kompressoren und Walzenkompressoren können eingesetzt werden.

Claims

Kältemittelkreislauf mit einem Kompressor (10), einem Gaskühler (40), Drosselmitteln (120), einem Verdampfer (92) und einer Kontrolleinheit (80), wobei die Drosselmittel (120) erste und zweite kapillare Röhren (158, 159) umfassen, und wobei die erste kapillare Röhre (158) einen höheren Widerstand gegenüber der Strömung des Kältemittels aufweist als die zweite kapillare Röhre (159), sowie Ventile (162, 163) vorgesehen sind, die jeweils den kapillaren Röhren (158, 159) zugeordnet sind, um das Hindurchströmen des Kältmittels zu kontrollieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit (80) derart konfiguriert ist, dass sie das Ventil (162) schliesst, welches der ersten kapillaren Röhre (158) zugeordnet ist und dass sie das Ventil (163) öffnet, welches der zweiten kapillaren Röhre (159) zugeordnet ist, wenn der Kompressor (10) in Betrieb genommen wird, so dass das gesamte Kältemittel durch die zweite kapillare Röhre (159) strömt, wobei dadurch der Widerstand gegen die Strömung des Kältemittels durch die Drosselmittel (120) reduziert wird.
Kältemittelkreislauf nach Anspruch 1, weiterhin umfassend einen Temperatursensor (76), wobei die Kontrolleinheit (80) derart konfiguriert ist, dass sie das Ventil (162, 163), welches der ersten kapillaren Röhre (158) zugeordnet ist, geschlossen hält, sowie sie das Ventil (162, 163), welches der zweiten kapillaren Röhre (159) zugeordnet ist, offen hält, bis die Temperatur, die durch den Temperatursensor (76) erfasst wird, einen vorbestimmten Wert erreicht.
Kältemittelkreislauf nach Anspruch 2, wobei der Temperatursensor (76) die Temperatur eines Raumes erfasst, der von dem Verdampfer (92) gekühlt werden soll.
Kältemittelkreislauf nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kontrolleinheit (80) vorzugsweise derart konfiguriert ist, dass sie das Ventil (162), welches der ersten kapillaren Röhre (158) zugeordnet ist, schliesst, sowie sie das Ventil (163) öffnet, welches der zweiten kapillaren Röhre (159) zugeordnet ist, wenn der Kompressor (10) in Betrieb genommen wird, so dass das gesamte Kältemittel für eine vorbestimmte Zeitspanne durch die zweite kapillare Röhre (159) strömt.
Kältemittelkreislauf nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Kohlendioxid als Kältemittel benutzt wird und der Kompressor (10) erste und zweite Kompressionselemente umfasst, die durch ein Antriebselement angetrieben werden, wobei das Kältemittel in das erste Kompressionselement von der Niederdruckseite des Kältemittelkreislaufs angesaugt wird und auf einen mittleren Druck komprimiert wird, bevor es aus dem ersten Kompressionselement ausgestossen wird und in das zweite Kompressionselement eingesaugt wird, dort wo das Kältemittel auf einen hohen Druck komprimiert wird, bevor es aus dem zweiten Kompressionselement ausgestossen wird und dem Gaskühler (40) zugeleitet wird.