KR20040049270A - 냉매 사이클 장치 - Google Patents

냉매 사이클 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20040049270A
KR20040049270A KR1020030087409A KR20030087409A KR20040049270A KR 20040049270 A KR20040049270 A KR 20040049270A KR 1020030087409 A KR1020030087409 A KR 1020030087409A KR 20030087409 A KR20030087409 A KR 20030087409A KR 20040049270 A KR20040049270 A KR 20040049270A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
refrigerant
heat exchanger
compressor
compression element
side heat
Prior art date
Application number
KR1020030087409A
Other languages
English (en)
Inventor
마쯔모또겐조
야마나까마사지
야마사끼하루히사
사또가즈야
야마구찌겐따로
후지와라가즈아끼
도미우까아끼후미
Original Assignee
산요덴키가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 산요덴키가부시키가이샤 filed Critical 산요덴키가부시키가이샤
Publication of KR20040049270A publication Critical patent/KR20040049270A/ko

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B13/00—Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F25B1/10—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with multi-stage compression
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
    • F25B9/008—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/30—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F04C18/34—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F04C18/356—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the outer member
    • F04C18/3562—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the outer member the inner and outer member being in contact along one line or continuous surfaces substantially parallel to the axis of rotation
    • F04C18/3564—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the outer member the inner and outer member being in contact along one line or continuous surfaces substantially parallel to the axis of rotation the surfaces of the inner and outer member, forming the working space, being surfaces of revolution
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/06—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
    • F25B2309/061—Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide with cycle highest pressure above the supercritical pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2313/00—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/027—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means
    • F25B2313/02741—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means using one four-way valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/04—Refrigeration circuit bypassing means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/05—Compression system with heat exchange between particular parts of the system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/07—Details of compressors or related parts
    • F25B2400/072—Intercoolers therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B31/00—Compressor arrangements
    • F25B31/006—Cooling of compressor or motor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Abstract

본 발명의 과제는 냉각 운전시에 있어서의 성적 계수의 향상을 도모하는 것이다.
냉각 운전 및 가열 운전을 행하는 냉매 사이클 장치에 있어서, 압축기(10)는 밀폐 용기(12) 내에 제1 및 제2 회전 압축 요소(32, 34)를 구비하고, 제1 회전 압축 요소(32)로 압축된 냉매를 제2 회전 압축 요소(34)로 도입하는 동시에, 제1 회전 압축 요소(32)로부터 토출된 냉매를 방열시키기 위한 중간 냉각 회로(150)와, 냉각 운전시에 중간 냉각 회로(150)의 유로를 개방하기 위한 삼방 밸브(162)를 구비한다.

Description

냉매 사이클 장치{Refrigerant Cycling Device}
본 발명은 고압측이 초임계 압력이 되는 냉매 사이클 장치에 관한 것이다.
종래 이러한 종류의 냉매 사이클 장치, 예를 들어 공기 조화기에 구비된 냉매 사이클 장치에서는 유로 절환 수단으로서의 사방 밸브를 절환함으로써, 냉방 운전시(냉각 운전시)에는 압축기로부터 토출된 냉매는 사방 밸브를 경유하여 실외측 열교환기(열원측 열교환기)로 토출되고, 이 실외측 열교환기로 냉매는 방열된 후 감압 수단으로 교축되어 실내측 열교환기(이용측 열교환기)로 공급된다. 그 곳에서 냉매가 증발되어 그 때에 주위로부터 흡열함으로써 냉각 작용을 발휘하여 실내를 냉각한다. 그 후, 냉매는 사방 밸브를 통과하여 압축기로 복귀되는 사이클을 반복한다. 한편, 난방 운전시(가열 운전시)에는 압축기로부터 토출된 냉매는 사방 밸브를 경유하여 실내측 열교환기(이용측 열교환기)로 토출되고, 여기서 냉매는 방열되어 그 때에 주위로 열을 방출함으로써 실내를 난방한다. 그 후, 냉매는 감압 수단으로 교축되어 실외측 열교환기(열원측 열교환기)로 토출되고, 이 실외측 열교환기로 주위로부터 흡열한 후 사방 밸브를 통과하여 압축기로 복귀된다는 사이클을 반복하는 것이었다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조).
[특허 문헌 1]
일본 특허 공개 평11-173682호 공보
또, 최근에는 지구 환경 문제에 대처하기 위해 이러한 종류의 냉매 사이클에 있어서도 종래의 프레온을 사용하지 않고 자연 냉매 이산화탄소(CO2)를 냉매로서 사용하고, 고압측을 초임계 압력으로서 운전하는 냉매 사이클을 이용한 장치가 개발되고 있다.
이러한 고압측을 초임계 압력으로서 운전하는 경우에는, 난방 운전시에 있어서의 난방 효율이 현저하게 향상되는 것이 일반적으로 알려져 있다.
그러나, 이와 같이 고압측을 초임계 압력으로서 운전하는 경우, 냉방 운전시에 있어서의 성적 계수(COP)가 매우 나쁘고, 이로 인해 냉방 능력을 올리기 위해서는 그만큼 많은 냉매 충전량이 필요해져 압축기의 소비 전력이 증대되는 등의 문제가 발생되고 있었다.
본 발명은 이러한 기술적 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 냉각 운전시에 있어서의 성적 계수의 향상을 도모하는 것을 목적으로 한다.
도1은 본 발명의 냉매 사이클 장치를 구성하는 내부 중간압형 다단 압축식 로터리 압축기의 종단면도.
도2는 본 발명의 냉매 사이클 장치의 냉매 회로도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 다단 압축식 로터리 압축기
12 : 밀폐 용기
14 : 전동 요소
32 : 제1 회전 압축 요소
34 : 제2 회전 압축 요소
92, 94 : 냉매 도입관
96 : 냉매 토출관
100 : 공기 조화기
150 : 중간 냉각 회로
154 : 실외측 열교환기
156 : 팽창 밸브(감압 수단)
157 : 실내측 열교환기
160 : 내부 열교환기
161 : 사방 밸브
162 : 삼방 밸브
즉, 본 발명에서는 압축기는 밀폐 용기 내에 제1 및 제2 회전 압축 요소를 구비하고, 제1 회전 압축 요소로 압축되어 토출된 냉매를 제2 회전 압축 요소로 도입하는 동시에, 제1 회전 압축 요소로부터 토출된 냉매를 방열시키기 위한 중간 냉각 회로와, 냉각 운전시에 중간 냉각 회로의 유로를 개방하기 위한 밸브 장치를 구비하였으므로, 냉각 운전시에 제1 회전 압축 요소로부터 토출된 냉매를 중간 냉각 회로에서 방열시켜 냉각할 수 있게 되어, 밀폐 용기 내의 온도 상승을 억제할 수 있다.
청구항 2의 발명에서는, 상기 발명에다가 열교환기는 이용측 열교환기와 열원측 열교환기로 이루어지고, 냉각 운전시에는 압축기로부터 토출된 냉매를 열원측 열교환기 · 감압 수단 · 이용측 열교환기를 경유하여 순환시키고, 가열 운전시에는 압축기로부터 토출된 냉매를 이용측 열교환기 · 감압 수단 · 열원측 열교환기를 경유하여 순환시키는 동시에, 열원측 열교환기와 감압 수단 사이를 흐르는 냉매와, 이용측 열교환기와 압축기 사이를 흐르는 냉매를 열교환시키기 위한 내부 열교환기를 구비하였으므로, 이에 의해 냉매의 온도를 더욱 낮출 수 있다.
청구항 3의 발명에서는, 상기 각 발명에다가 냉매로서 이산화탄소를 사용하기 때문에 환경 문제에도 기여할 수 있게 된다.
다음에, 도면을 기초로 하여 본 발명의 실시 형태를 상세하게 서술한다. 도1은 본 발명의 냉매 사이클 장치에 사용하는 압축기의 실시예로서, 제1 및 제2 회전 압축 요소(32, 34)를 구비한 내부 중간압형 다단(2단) 압축식 로터리 압축기(10)의 종단 측면도, 도2는 본 발명의 냉매 사이클 장치를 실내를 냉난방하는 공기 조화기(100)에 적용한 경우의 냉매 회로도를 각각 도시하고 있다. 또, 본 발명의 냉매 회로 장치는 공기 조화기 외에, 자동 판매기, 가열과 냉각의 양 운전이 가능한 쇼케이스, 냉온장고 등에 사용 가능한 것이다.
각 도면에 있어서, 부호 10은 내부 중간압형 다단 압축식 로터리 압축기이고, 이 압축기(10)는 강판으로 이루어지는 원통형 밀폐 용기(12)와, 이 밀폐 용기(12) 내부 공간의 상측에 배치 수납된 구동 요소로서의 전동 요소(14) 및 이 전동 요소(14)의 하측에 배치되고, 전동 요소(14)의 회전축(16)에 의해 구동되는 제1 회전 압축 요소(32)(1단째) 및 제2 회전 압축 요소(34)(2단째)로 이루어지는 회전 압축 기구부(18)로 구성되어 있다.
밀폐 용기(12)는 바닥부를 오일 저장부로 하고 전동 요소(14)와 회전 기구부(18)를 수납하는 용기 본체(12A)와, 이 용기 본체(12A)의 상부 개구를 폐색하는 대략 주발형의 단부 캡(덮개 부재)(12B)으로 구성되고, 또한 이 단부 캡(12B)의 상면 중심에는 원형의 부착 구멍(12D)이 형성되어 있고, 이 부착 구멍(12D)에는 전동 요소(14)에 전력을 공급하기 위한 터미널(배선을 생략)(20)이 부착되어 있다.
전동 요소(14)는 소위 자극(磁極) 집중 권취식인 DC 모터이고, 밀폐 용기(12) 상부 공간의 내주면에 따라서 환형으로 부착된 고정자(22)와, 이 고정자(22)의 내측에 약간의 간격을 마련하여 삽입 설치된 회전자(24)로 이루어진다. 이 회전자(24)는 중심을 통과하여 수직 방향으로 연장되는 회전축(16)에 고정되어 있다. 고정자(22)는 도우넛 형상의 전자 강판을 적층한 적층체(26)와, 이 적층체(26)의 이부에 직권(집중 권취) 방식에 의해 권취 장착된 고정자 코일(28)을 갖고 있다. 또한, 회전자(24)는 고정자(22)와 마찬가지로 전자 강판의 적층체(30)로 형성되고, 이 적층체(30) 내에 영구 자석(MG)을 삽입하여 형성되어 있다.
상기 제1 회전 압축 요소(32)와 제2 회전 압축 요소(34) 사이에는 중간 구획판(36)이 협지되어 있다. 즉, 제1 회전 압축 요소(32)와 제2 회전 압축 요소(34)는 중간 구획판(36)과, 이 중간 구획판(36)의 상하에 배치된 상부 실린더(38) 및 하부 실린더(40)와, 이 상하 실린더(38, 40) 내를 180도의 위상차를 갖고 회전축(16)에 설치된 상하 편심부(42, 44)에 의해 편심 회전되는 상하 롤러(46, 48)와, 이 상하 롤러(46, 48)에 접촉되어 상하 실린더(38, 40) 내를 각각 저압실측과 고압실측으로 구획하는 베인(50, 52)과, 상부 실린더(38)의 상측 개구면 및 하부 실린더(40)의 하측 개구면을 폐색하여 회전축(16)의 베어링을 겸용하는 지지 부재로서의 상부 지지 부재(54) 및 하부 지지 부재(56)로 구성되어 있다.
한편, 상부 지지 부재(54) 및 하부 지지 부재(56)에는 도시하지 않은 흡입 포트로 상하 실린더(38, 40)의 내부와 각각 연통하는 흡입 통로(60)(상측의 흡입 통로는 도시하지 않음)와, 일부를 오목 함몰시켜 이 오목 함몰부를 상부 커버(66) 및 하부 커버(68)로 폐색함으로써 형성되는 토출 소음실(62, 64)이 설치되어 있다.
또한, 토출 소음실(64)과 밀폐 용기(12) 내는 상하 실린더(38, 40)나 중간 구획판(36)을 관통하는 연통로에 연통되어 있고, 연통로의 상단부에는 중간 토출관(121)이 세워 설치되어, 이 중간 토출관(121)으로부터 제1 회전 압축 요소(32)로 압축된 중간압의 냉매 가스가 밀폐 용기(12) 내로 토출된다.
밀폐 용기(12)의 용기 본체(12A) 측면에는 상부 지지 부재(54)와 하부 지지 부재(56)의 흡입 통로(60)(상측은 도시하지 않음), 토출 소음실(62), 상부 커버(66)의 상측[전동 요소(14)의 하단부에 대략 대응하는 위치]에 대응하는 위치에 슬리브(141, 142, 143 및 144)가 각각 용접 고정되어 있다. 그리고,슬리브(141) 내에는 상부 실린더(38)에 냉매 가스를 도입하기 위한 냉매 도입관(92)의 일단부가 삽입 접속되고, 이 냉매 도입관(92)의 일단부는 상부 실린더(38)의 도시하지 않은 흡입 통로와 연통된다. 이 냉매 도입관(92)은 후술하는 중간 냉각 회로(150)에 설치된 실외측 열교환기(154)(열원측 열교환기)를 경유하여 슬리브(144)에 이르고, 타단부는 슬리브(144) 내에 삽입 접속되어 밀폐 용기(12) 내에 연통된다.
또한, 슬리브(142) 내에는 하부 실린더(40)에 냉매 가스를 도입하기 위한 냉매 도입관(94)의 일단부가 삽입 접속되고, 이 냉매 도입관(94)의 일단부는 하부 실린더(40)의 흡입 통로(60)와 연통된다. 그리고, 슬리브(143) 내에는 냉매 토출관(96)이 삽입 접속되고, 이 냉매 토출관(96)의 일단부는 토출 소음실(62)과 연통된다.
다음에, 도2에 있어서 공기 조화기(100)는 공기 조절되는 실내에 배치된 도시하지 않은 실내기와, 옥외에 설정된 도시되지 않은 실외기로 이루어진다. 실내기에는 이용측 열교환기로서의 실내측 열교환기(157)가 내장되어 있다. 또, 본 실시예에서는 냉매로서 이산화탄소를 이용하여 설명한다.
한편, 실외기에는 냉매를 순환시키는 수단으로서의 상술한 압축기(10), 냉방 운전시(냉각 운전시)에 전술한 중간 냉각 회로(150)의 유로를 개방하기 위한 밸브 장치로서의 삼방 밸브(162), 유로 절환 수단으로서의 사방 밸브(161), 실외측 열교환기(154), 내부 열교환기(160), 감압 수단으로서의 팽창 밸브(156) 등이 설치되어 있다. 또, 상기 중간 냉각 회로(150)는 제1 회전 압축 요소(32)로 압축되어 밀폐용기(12) 내로 토출된 냉매를 방열시키기 위한 것으로, 이 회로(150)의 일부가 실외측 열교환기(154)를 통과하도록 형성되어 있다.
또한, 압축기(10)의 냉매 토출관(96)은 사방 밸브(161)를 거쳐서 실외측 열교환기(154)에 배관 접속되어 있고, 실외측 열교환기(154)를 나온 배관은 내부 열교환기(160)를 통과한다. 여기서, 내부 열교환기(160)는 실외측 열교환기(154)와 팽창 밸브(156) 사이를 흐르는 냉매와 실내측 열교환기(157)와 압축기(10) 사이를 흐르는 냉매를 열교환시키기 위한 것이다.
내부 열교환기(160)를 나온 배관은 팽창 밸브(156)를 거쳐서 실내측 열교환기(157)에 접속된다. 그리고, 실내측 열교환기(157)는 내부 열교환기(160)를 통과하고 사방 밸브(161)를 거쳐서 냉매 도입관(94)에 접속된다.
이상의 구성으로 본 발명의 냉매 회로 장치의 동작을 설명한다. 또한, 냉방 운전시에 있어서는 도시하지 않은 제어 장치에 의해 사방 밸브(161) 및 삼방 밸브(162)가 실선과 같이 절환되고, 냉매는 도2 중 실선 화살표와 같이 흐른다. 그리고, 터미널(20) 및 도시되지 않은 배선을 거쳐서 압축기(10) 전동 요소(14)의고정자 코일(28)에 통전되면, 전동 요소(14)가 기동하여 회전자(24)가 회전된다. 이 회전에 의해 회전축(16)과 일체적으로 설치된 상하 편심부(42, 44)에 끼워 맞추어진 상하 롤러(46, 48)가 상하 실린더(38, 40) 내를 편심 회전한다.
이에 의해, 냉매 도입관(94) 및 하부 지지 부재(56)에 형성된 흡입 통로(60)를 경유하여 도시하지 않은 흡입 포트로부터 실린더(40)의 저압실측으로 흡입된 저압의 냉매 가스는, 롤러(48)와 베인(52)의 동작에 의해 압축되어 중간압이 되고,하부 실린더(40)의 고압실측으로부터 도시하지 않은 연통로를 경유하여 중간 토출관(121)으로부터 밀폐 용기(12) 내로 토출된다. 이에 의해, 밀폐 용기(12) 내는 중간압이 된다.
그리고, 밀폐 용기(12) 내 중간압의 냉매 가스는 냉매 도입관(92)으로 들어가고 슬리브(144)로부터 나와, 도면 중 실선 화살표와 같이 삼방 밸브(162)로부터 중간 냉각 회로(150)로 유입된다. 그리고, 이 중간 냉각 회로(150)가 실외측 열교환기(154)를 통과하는 과정에서 공냉 방식에 의해 방열된다. 이와 같이, 제1 회전 압축 요소(32)로 압축된 중간압의 냉매 가스를 중간 냉각 회로(150)를 통과시킴으로써 실외측 열교환기(154)로 효과적으로 냉각할 수 있으므로, 밀폐 용기(12) 내의 온도 상승을 억제하고 제2 회전 압축 요소(34)에 있어서의 압축 효율도 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 제2 회전 압축 요소(34)에 흡입되는 냉매 가스가 중간 냉각 회로(150)의 실외측 열교환기(154)로 냉각됨으로써, 제2 회전 압축 요소(34)로 압축되어 토출되는 냉매의 온도 상승도 억제할 수 있다.
이에 의해, 팽창 밸브(156) 전에 있어서의 냉매의 과냉각도가 커지므로, 실내측 열교환기(157)에 있어서의 냉매 가스의 냉방 능력(냉각 능력)이 향상된다. 또, 냉매 순환량을 증가시키지 않고 원하는 증발 온도로 하는 것을 쉽게 달성할 수 있게 되어, 압축기(10)에서의 소비 전력의 저감도 도모할 수 있게 된다. 따라서, 냉방 운전시에 있어서의 성적 계수(COP)의 향상을 도모할 수 있게 된다.
그리고, 냉각된 중간압의 냉매 가스는 상부 지지 부재(54)에 형성된 도시하지 않은 흡입 통로를 경유하여, 도시하지 않은 흡입 포트로부터 제2 회전 압축 요소(34)의 상부 실린더(38)의 저압실측으로 흡입되고, 롤러(46)와 베인(50)의 동작에 의해 2단째의 압축이 행해져 고압 고온의 냉매 가스가 되고, 고압실측으로부터 도시하지 않은 토출 포트를 통해 상부 지지 부재(54)에 형성된 토출 소음실(62)을 경유하여 냉매 토출관(96)으로부터 외부로 토출된다. 이 때, 냉매는 적절한 초임계 압력까지 압축되어 있다.
냉매 토출관(96)으로부터 토출된 냉매 가스는 도면 중 실선과 같이 사방 밸브(161)로부터 실외측 열교환기(154)로 유입되고, 그 곳에서 공냉 방식에 의해 방열한 후 내부 열교환기(160)를 통과한다. 냉매는 그 곳에서 저압측 냉매에 열을 빼앗겨 다시 냉각된다. 이에 의해, 팽창 밸브(156) 전의 냉매의 과냉각도를 크게 할 수 있으므로, 실내측 열교환기(157)에 있어서의 냉매 가스의 냉방 능력의 향상을 한층 더 도모할 수 있게 된다.
이러한 내부 열교환기(160)로 냉각된 고압측의 냉매 가스는 팽창 밸브(156)에 이른다. 또한, 팽창 밸브(156)의 입구에서는 냉매 가스는 아직 기체 상태이다. 냉매는 팽창 밸브(156)에 있어서의 압력 저하에 의해, 가스/액체의 2상 혼합체가 되어 그 상태에서 실내측 열교환기(157) 내로 유입된다. 그 곳에서 냉매는 증발하고, 공기로부터 흡열함으로써 냉각 작용을 발휘하여 실내를 냉방한다.
그 후, 냉매는 실내측 열교환기(157)로부터 유출되어 내부 열교환기(160)를 통과한다. 그 곳에서 상기 고압측의 냉매로부터 열을 빼앗아 가열 작용을 받는다. 이에 의해, 실내측 열교환기(157)로부터 나온 냉매를 확실하게 가스화시킬 수 있게된다. 이에 의해, 리시버 탱크를 설치하는 일 없이 압축기(10)에 액체 냉매가 흡입되는 액체 백을 확실하게 방지하여, 압축기(10)가 액체 압축으로 손상을 받는 문제점을 회피할 수 있게 된다.
또, 내부 열교환기(160)로 가열된 냉매는 냉매 도입관(94)으로부터 압축기(10)의 제1 회전 압축 요소(32) 내로 흡입되는 사이클을 반복한다.
한편, 난방 운전시(가열 운전시)에 있어서는 도시하지 않은 제어 장치에 의해 사방 밸브(161) 및 삼방 밸브(162)가 파선과 같이 절환되고, 냉매는 도2 중 파선 화살표와 같이 흐른다. 그리고, 터미널(20) 및 도시되지 않은 배선을 거쳐서 압축기(10) 전동 요소(14)의 고정자 코일(28)에 통전되면, 전동 요소(14)가 기동하여 회전자(24)가 회전된다. 이 회전에 의해 회전축(16)과 일체적으로 설치된 상하 편심부(42, 44)에 끼워 맞추어진 상하 롤러(46, 48)가 상하 실린더(38, 40) 내를 편심 회전한다.
이에 의해, 냉매 도입관(94) 및 하부 지지 부재(56)에 형성된 흡입 통로(60)를 경유하여 도시하지 않은 흡입 포트로부터 실린더(40)의 저압실측으로 흡입된 저압의 냉매 가스는, 롤러(48)와 베인(52)의 동작에 의해 압축되어 중간압이 되고 하부 실린더(40)의 고압실측으로부터 도시하지 않은 연통로를 경유하여 중간 토출관(121)으로부터 밀폐 용기(12) 내로 토출된다. 이에 의해, 밀폐 용기(12) 내는 중간압이 된다.
그리고, 밀폐 용기(12) 내 중간압의 냉매 가스는 냉매 도입관(92)으로 들어가고, 도면 중 파선 화살표와 같이 제2 회전 압축 요소(34)의 상부 지지 부재(54)에 형성된 도시하지 않은 흡입 통로를 경유하여, 도시하지 않은 흡입 포트로부터 제2 회전 압축 요소(34)의 상부 실린더(38)의 저압실측으로 흡입된다. 그 곳에서 롤러(46)와 베인(50)의 동작에 의해 2단째의 압축이 행해져 고압 고온의 냉매 가스가 되고, 고압실측으로부터 도시하지 않은 토출 포트를 통해 상부 지지 부재(54)에 형성된 토출 소음실(62)을 경유하여 냉매 토출관(96)으로부터 외부로 토출된다. 이 때, 냉매는 적절한 초임계 압력까지 압축되어 있다.
냉매 토출관(96)으로부터 토출된 냉매 가스는 도면 중 파선과 같이 사방 밸브(161)로부터 내부 열교환기(160)를 통과한다. 냉매는 그 곳에서 저압측의 냉매에 열을 빼앗겨 냉각된다. 그 후, 실내측 열교환기(157)로 유입되고 그 곳에서 방열한다. 이 때에 냉매는 주위로 열을 방출하여, 이에 의해 실내가 난방된다. 또한, 실내측 열교환기(157)에서는 냉매 가스는 아직 기체 상태이다. 그 후, 냉매는 팽창 밸브(156)에 있어서의 압력 저하에 의해 가스/액체의 2상 혼합체가 되고, 내부 열교환기(160)를 경유하여 실외측 열교환기(154) 내로 유입된다. 그 곳에서 냉매는 증발되어 공기로부터 흡열한다.
그 후, 냉매는 실외측 열교환기(154)로부터 유출되고 전술한 사방 밸브(161)를 경유하여, 냉매 도입관(94)으로부터 압축기(10)의 제1 회전 압축 요소(32) 내로 흡입되는 사이클을 반복한다.
이와 같이, 난방 운전시에는 상기 삼방 밸브(162)에 의해 중간 냉각 회로(150)에 냉매가 흐르지 않고, 제1 회전 압축 요소(32)로 압축된 냉매가 냉각되는 일 없이 제2 회전 압축 요소(34)에 흡입되므로, 제2 회전 압축 요소(34)로 압축되고 토출되는 냉매가 온도 저하되는 일 없이 비교적 고온 상태로 실내측 열교환기(157)에 공급할 수 있게 된다. 이에 의해, 난방 운전시에 있어서 실내측 열교환기(157)에 있어서의 냉매 가스의 난방 능력(가열 능력)을 유지할 수 있다.
일반적으로, 난방 운전시의 실내측 열교환기(157)에 있어서의 냉매 가스의 난방 능력을 유지하면서, 냉방 운전시에서의 실내측 열교환기(157)에 있어서의 냉매 가스의 냉방 능력의 향상을 효과적으로 도모할 수 있게 된다.
또, 본 실시예에서는 감압 수단으로서의 팽창 밸브(156)를 냉방 운전시 및 난방 운전시의 양 운전시에 사용 가능한 것으로 하였지만, 이에 한정되지 않고 팽창 밸브를 2개 설치하여 냉방 운전시와 난방 운전시로 절환하여 사용하는 것으로 해도 좋다.
또한, 실시예에서는 중간 냉각 회로(150)의 일부가 실외측 열교환기(154)를 통과하도록 형성하여, 중간 냉각 회로(150)를 통과하는 냉매를 실외측 열교환기(154)로 냉각하는 것으로 하였지만, 이에 한정되지 않고 중간 냉각 회로(150)에 별도 열교환기를 설치하여 중간 냉각 회로(150)를 통과하는 냉매를 냉각하는 것으로 해도 상관없다.
또, 실시예에서는 이산화탄소를 냉매로서 사용하였지만, 청구항 1 또는 청구항 2의 발명에서는 그에 한정되는 것이 아니며, 고압측이 초임계 압력이 되는 냉매 사이클 장치로서 사용 가능한 다양한 냉매가 적용 가능하다.
이상 상세하게 서술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 냉각 운전시에 제1 회전압축 요소로부터 토출된 냉매를 중간 냉각 회로 내에서 방열시켜 냉각할 수 있게 되므로, 밀폐 용기 내의 온도 상승을 억제할 수 있다.
이에 따라, 냉각 운전시에 열교환기에 있어서의 냉매 가스의 냉각 능력이 향상되고, 냉각 운전시에 있어서 냉매 순환량을 증가시키지 않고 원하는 증발 온도로 하는 것을 쉽게 달성할 수 있게 되어, 압축기에서의 소비 전력의 저감도 도모할 수 있게 되므로, 냉방 운전시에 있어서의 성적 계수(COP)의 향상을 도모할 수 있게 된다.
따라서, 가열 운전시의 열교환기에 있어서의 냉매 가스의 가열 능력을 유지하면서, 냉각 운전시의 열교환기에 있어서의 냉매 가스의 냉각 능력의 향상을 효과적으로 도모할 수 있게 된다.
청구항 2의 발명에 따르면, 냉각 운전시에 열원측 열교환기와 감압 수단 사이를 흐르는 냉매는 이용측 열교환기와 압축기 사이를 흐르는 냉매에 열을 빼앗기므로, 이에 의해 냉매의 온도를 더욱 낮출 수 있어 냉각 운전시의 이용측 열교환기에 있어서의 냉매 가스의 냉각 능력의 향상을 한층 더 효과적으로 도모할 수 있게 된다.
또한, 청구항 3의 발명에 따르면 냉매로서 이산화탄소를 사용하므로, 환경 문제에도 기여할 수 있게 된다.

Claims (3)

  1. 열교환기, 감압 수단, 압축기를 접속하고 냉각 운전 및 가열 운전을 행하는 냉매 사이클 장치에 있어서,
    상기 압축기는 밀폐 용기 내에 제1 및 제2 회전 압축 요소를 구비하고, 상기 제1 회전 압축 요소로 압축되어 토출된 냉매를 상기 제2 회전 압축 요소로 도입하는 동시에,
    상기 제1 회전 압축 요소로부터 토출된 냉매를 방열시키기 위한 중간 냉각 회로와,
    상기 냉각 운전시에 상기 중간 냉각 회로의 유로를 개방하기 위한 밸브 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 냉매 사이클 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열교환기는 이용측 열교환기와 열원측 열교환기로 이루어지고,
    상기 냉각 운전시에는 상기 압축기로부터 토출된 냉매를 상기 열원측 열교환기 · 감압 수단 · 상기 이용측 열교환기를 경유하여 순환시키고,
    상기 가열 운전시에는 압축기로부터 토출된 냉매를 상기 이용측 열교환기 · 감압 수단 · 상기 열원측 열교환기를 경유하여 순환시키는 동시에,
    상기 열원측 열교환기와 상기 감압 수단 사이를 흐르는 냉매와, 상기 이용측 열교환기와 상기 압축기 사이를 흐르는 냉매를 열교환시키기 위한 내부 열교환기를구비한 것을 특징으로 하는 냉매 사이클 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 냉매로서 이산화탄소를 사용하는 것을 특징으로 하는 냉매 사이클 장치.
KR1020030087409A 2002-12-05 2003-12-04 냉매 사이클 장치 KR20040049270A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002353824A JP2004184022A (ja) 2002-12-05 2002-12-05 冷媒サイクル装置
JPJP-P-2002-00353824 2002-12-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20040049270A true KR20040049270A (ko) 2004-06-11

Family

ID=32310741

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020030087409A KR20040049270A (ko) 2002-12-05 2003-12-04 냉매 사이클 장치

Country Status (11)

Country Link
US (1) US7000424B2 (ko)
EP (1) EP1426710B1 (ko)
JP (1) JP2004184022A (ko)
KR (1) KR20040049270A (ko)
CN (1) CN100498119C (ko)
AT (1) ATE537414T1 (ko)
DK (1) DK1426710T3 (ko)
ES (1) ES2376740T3 (ko)
MY (1) MY135582A (ko)
SG (1) SG123581A1 (ko)
TW (1) TWI310075B (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10346823A1 (de) * 2003-10-06 2005-04-21 Behr Gmbh & Co Kg Klimaanlage, insbesondere für ein Kraftfahrzeug
US7131285B2 (en) * 2004-10-12 2006-11-07 Carrier Corporation Refrigerant cycle with plural condensers receiving refrigerant at different pressure
CN1904370B (zh) * 2005-07-25 2010-09-22 乐金电子(天津)电器有限公司 多段旋转式压缩机
JP2009097847A (ja) * 2007-09-28 2009-05-07 Daikin Ind Ltd 冷凍装置
JP5239824B2 (ja) * 2008-02-29 2013-07-17 ダイキン工業株式会社 冷凍装置
JP5125611B2 (ja) * 2008-02-29 2013-01-23 ダイキン工業株式会社 冷凍装置
JP5642278B2 (ja) * 2011-06-29 2014-12-17 三菱電機株式会社 空気調和装置
DE102013210175A1 (de) * 2013-05-31 2014-12-18 Siemens Aktiengesellschaft Wärmepumpe zur Verwendung von umweltverträglichen Kältemitteln
CN104454544B (zh) * 2014-12-03 2017-10-17 广东美芝制冷设备有限公司 双缸旋转式压缩机及具有其的制冷装置
CN104454528A (zh) * 2014-12-03 2015-03-25 广东美芝制冷设备有限公司 双缸旋转式压缩机及具有其的制冷装置
CN111801536B (zh) * 2018-03-27 2023-04-28 比泽尔制冷设备有限公司 制冷设备

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2677944A (en) * 1950-12-01 1954-05-11 Alonzo W Ruff Plural stage refrigeration apparatus
US4009573A (en) * 1974-12-02 1977-03-01 Transpower Corporation Rotary hot gas regenerative engine
JPS5517017A (en) * 1978-07-20 1980-02-06 Tokyo Shibaura Electric Co Air balancing apparatus
US4644760A (en) * 1984-11-05 1987-02-24 Kabushiki Kaisha Saginomiya Seisakusho Reversible four-way valve for reversible refrigerating cycle
JPH04343647A (ja) * 1991-05-17 1992-11-30 Kilony Sangyo Kk 倣い検知器
JPH0633886A (ja) * 1992-07-10 1994-02-08 Toshiba Corp 極低温冷凍機用二段圧縮コンプレッサ
US5885060A (en) * 1996-06-03 1999-03-23 Westinghouse Air Brake Company Thermostatically controlled intercooler system for a multiple stage compressor and method
US6105386A (en) * 1997-11-06 2000-08-22 Denso Corporation Supercritical refrigerating apparatus
US6189335B1 (en) * 1998-02-06 2001-02-20 Sanyo Electric Co., Ltd. Multi-stage compressing refrigeration device and refrigerator using the device
JP2001207960A (ja) * 2000-01-25 2001-08-03 Toyota Autom Loom Works Ltd 空気調和装置
JP4407000B2 (ja) * 2000-04-13 2010-02-03 ダイキン工業株式会社 Ｃｏ２冷媒を用いた冷凍システム
NO20005576D0 (no) * 2000-09-01 2000-11-03 Sinvent As Reversibel fordampningsprosess
JP3600163B2 (ja) * 2001-02-13 2004-12-08 三洋電機株式会社 車載空気調和機
US6516623B1 (en) * 2002-05-07 2003-02-11 Modine Manufacturing Company Vehicular heat pump system and module therefor

Also Published As

Publication number Publication date
CN1504703A (zh) 2004-06-16
EP1426710A1 (en) 2004-06-09
MY135582A (en) 2008-05-30
US20040107720A1 (en) 2004-06-10
US7000424B2 (en) 2006-02-21
EP1426710B1 (en) 2011-12-14
SG123581A1 (en) 2006-07-26
JP2004184022A (ja) 2004-07-02
DK1426710T3 (da) 2012-03-12
ES2376740T3 (es) 2012-03-16
CN100498119C (zh) 2009-06-10
TWI310075B (en) 2009-05-21
TW200409892A (en) 2004-06-16
ATE537414T1 (de) 2011-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4815286B2 (ja) ２元冷凍サイクル装置
JP4208620B2 (ja) 冷媒サイクル装置
KR101020916B1 (ko) 냉매 사이클 장치
EP1486742B1 (en) Refrigerant cycle apparatus
KR20030095240A (ko) 초임계 냉매 사이클 장치
KR20040049270A (ko) 냉매 사이클 장치
JP4039921B2 (ja) 遷臨界冷媒サイクル装置
JP2004317073A (ja) 冷媒サイクル装置
JP4115296B2 (ja) 遷臨界冷媒サイクル装置
JP4556934B2 (ja) 圧縮機および冷媒回路装置
JP2005127215A (ja) 遷臨界冷媒サイクル装置
JP2006177194A (ja) 多気筒回転圧縮機
JP3986338B2 (ja) インバータ制御コンプレッサを用いた冷媒回路
JP4036772B2 (ja) 遷臨界冷媒サイクル装置
JP2004271079A (ja) 可逆式冷媒サイクル装置
JP2004170043A (ja) 冷却装置
JP2004309012A (ja) 冷媒サイクル装置
JP2006275035A (ja) 冷凍装置、冷蔵庫及び圧縮機
JP2004270517A (ja) コンプレッサ及び冷媒サイクル装置
JP2004011958A (ja) 超臨界冷媒サイクル装置
JP2004257610A (ja) 冷媒サイクル装置の製造方法
JP2003227665A (ja) 冷媒回路の除霜装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application