TWI285249B - Freezer device - Google Patents

Description

1285249 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於例如依序連接壓縮機、冷凝器、膨脹部、 及蒸發器之冷凍裝置者。 【先前技術】 先前之冷凍裝置，係依序環狀地連接壓縮機、冷凝器、 月疫脹閥、及蒸發器，而於上述冷凝器與上述膨脹閥之間配 置有過冷卻用熱交換器。接著，來自上述冷凝器之液體冷 煤被分歧，其中一方之液體冷煤被做為主流液，而另一方 之液體冷煤則於通過過冷卻用膨脹閥後，透過上述過冷卻 用熱交換器對上述主流液進行過冷卻，再被導向上述壓縮 機之壓縮室（特開平11-248264號公報：專利文獻丨參照）。 但是，於上述先前之冷凍裝置中，並無法使上述膨脹閥 眼前之冷媒之液體過冷卻度更加變大，因此提昇冷凍能力 及能源效率（COP)有限。 [專利文獻1]特開平11-248264號公報㈤i) 【發明内容】 [發明所欲解決之課題] 因此，本發明之課題在於提供一種冷凍裝置，其可使膨 脹部前面之冷媒之液體過冷卻度更加變大，提昇冷凍能力 及能源效率（COP)。 [解決課題之手段] 為解決上述課題，本發明之冷;東H其特徵為具備·· 壓縮機，冷凝器，膨脹部，及蒸發器； 95738-951013.doc 1285249 上述壓縮機、上述冷凝器、上述膨脹部、及上述蒸發器 係依序連接； 且具備：從上述冷凝器與上述膨脹部之間之主流路分歧 而連接至上述壓縮機之至少二條副流路； 設於該各副流路之過冷卻用膨脹部； 對該過冷卻用膨脹部出口側之冷媒與上述主流路之冷媒 進行熱交換之過冷卻用熱交換器。 根據本發明之冷凍裝置，由於沿著上述主流路至少設置 二個上述過冷卻用熱交換器，故於上述线路之冷媒每次 通過上述複數個過冷卻用熱交換器時，可使該冷媒之液體 過冷卻度（SC)變大。 一亦即’本發明之冷凍裝置具有所謂之三段以上之膨脹之 /、、、器循％，故與S 4具有二段膨脹之節熱器循環之冷;東 A =相I’可使上述膨脹部前面之冷媒之液體過冷卻度更 加變大，更加提昇冷凍能力及能源效率（cop)。 A外於一實施方式之冷束裝置中，上述壓縮機係具有 螺方疋轉子及從兩側央住該螺旋轉子而加以咬合之一對閑門 轉:之單螺旋I縮機，上述副流路存在有二條； ”中彳之上述副流路係連接於以上述-對閘門轉子為 士兄界之一側，s _ He々、丄、- 方之上述副流路係連接於以上述一對閘 門轉子為境界之另一側。 田办^本實^方式之冷凍裝置，上述副流路及上述過冷卻 一 =乂換$存在有二個，故於上述壓縮機中，故於以上述 閘門轉子為境界而二分割之每_壓縮空間中，皆可適 95738-9510l3.doc 1285249 用即熱器循環，亦即可設定為所謂之三段膨脹之節熱器循 環，提昇其性能。 …° ^ ,、此外、於-實施方式之冷;東裝置中，具備：*出側過冷 卹控制部，其檢測上述壓縮機吐出侧之冷媒溫度及壓力， 並基於該檢測結果對一方之上述副流路之上述過冷卻用膨 脹°卩進行開度控制；吸入側過冷卻控制部，其檢測另一方 之上述副流路之上述壓縮機吸入側之冷媒溫度及壓力，並 基於該檢測結果對該另一方之副流路之上述過冷卻用膨脹 部進行開度控制。 y ' 根據本實施方式之冷凍裝置，由於在上述吐出側過冷卻 控制部控制上述一方之過冷卻用膨脹部，而在上述吸入側 過冷卻控制部控制上述另一方之過冷卻用膨脹部，因此可 基於相異的溫度及壓力控制上述二個過冷卻用膨脹部。 因此，於上述二個過冷卻用膨脹部中，可避免由於基於 共通之溫度及壓力進行控制而導致的開關動作之調速不均 (hunting)，獲致安定的冷卻效果。 [發明之效果] 根據本發明之冷凍裝置，由於沿著上述主流路至少設置 二個上述過冷卻用熱交換器，故可使上述膨脹部前面之冷 媒之液體過冷卻度變大，而提昇冷凍能力及能源效率。 此外、根據一實施方式之冷凍裝置，可於上述壓縮機之 二分割的每一壓縮空間中適用節熱器循環，故可謀求性能 之提昇。 此外、根據一實施方式之冷凍裝置，由於基於相異的溫 95738-951013.doc 1285249 度及壓力而分別控制上述二個過冷卻用膨脹部，故可防止 上述二個過冷卻用膨脹部中開關動作發生互相競爭的情 形，而獲致安定的冷卻效果。 【實施方式】 以下以圖示之貫施之方式詳細說明以本發明。 圖1係顯示本發明之冷凍裝置一實施方式之簡略構成 圖β冷/東咸置係以環狀依序連接壓縮機工、冷凝器2、膨 脹部3、及蒸發器4 ’而構成使用冷媒之冷;東循環。 1亥冷束循環中，由上述壓縮機1所吐出之氣相冷媒係於上 述冷凝态2中被奪取熱量而成為液相狀態，該液相冷媒係由 上述膨服部3所減壓，而成為氣相與液相之二相狀態。之 後°亥一相之冷媒（潮濕氣體）係於上述蒸發器4中被賦予熱 f而成為氣相狀態’該氣相冷媒於上述壓縮機1被吸入而加 壓後，再度由上述壓縮機丨所吐出。 上述壓縮機1係例如使用單螺旋壓縮機。具體而言，上述 壓縮機1係具備螺旋轉子1a，及從兩側夾住該螺旋轉子而咬 口之-對閘門轉子lb、lb，藉由上述螺旋轉子以之螺旋溝 與上述一對閘門轉子lb、ib之齒部咬合而形成壓縮室，於 遠壓縮室高壓地壓縮上述冷媒。 、上述冷减器2係具備風扇7，藉由該風扇7之空氣冷卻，上 述、媒被冷卻。上述知脹部3係例如使用電子控制之膨脹 閩或毛、、、田：。上述蒸發器4係例如使用以上述冷媒冷卻水 (液熱媒體）之熱交換器。 而該冷凍裝置係具備從上述冷凝器2與上述膨脹部3間之 95738-951013.doc 1285249 主流路10分歧而連接至上述壓縮機1之二個副流路u、u。 此外，上主流路10及上述副流路！！係由配管所構成。 對閘門轉子ib、lb為境界之另一側。亦即 具體而言’藉由從上述主流賴之上游側與下游側之分 歧，而形成上游侧之副流路u與下游側之副流路丨〗。該2 游側之副流路11係連接於以上述一對閘門轉子比、丨匕為境 界之其中一側，而該下游側之副流路21係連接於以上述2 上述上游側之 副流路U係連通於存在於以上述一對閉門轉子ib、為境 界之-側之上述麼縮室之中途部，而上述下游側之副流： 11係連通於存在於以上述_對之_轉子lb、11?為境界之 另一側之上述壓縮室之中途部。 此外’於該各副流路U中’設置過冷卻用膨脹部12、及 對該過冷卻用膨脹部12之出口侧之冷媒與上述主流路1〇之 冷媒進行熱交換之過冷卻用熱交換器13。 具體而言，沿著上述主流路10，配置有上游側之過冷卻 用熱交換器（高段之節熱器）13與下游側之過冷卻用熱交換 器（低段之節熱器）13。此外，圖，於上述各副流路丨丨中: 上述副流路11雖係於上述過冷卻用熱交換器13之下游側從 上述主流路10分歧，但亦可於上述過冷卻用熱交換器13之 上游側從上述主流路1 0分歧。 其次，若說明上述二個過冷卻用熱交換器13、13之作用， 則於來自上述冷凝器2之上述主流路1〇中之液相冷媒，係首 先被分流至上述上游側之副流路U。該上游側之副流路u 中之液相冷媒，係於上述過冷卻用膨脹部12被減壓，而成 95738-951013.doc -10- 1285249 為氣相與液相之二相冷媒，該二相冷媒係透過上述上游側· 之過冷卻用熱交換器13，而被上述主流路1〇之液相冷媒奪， 取熱里，成為氣相冷媒，該氣相冷媒係由上述壓縮機丨所吸 此時’上述主流路1 0中之液相冷媒係透過上述上游側 之過冷卻用熱交換器13而被冷卻。 後冷卻之上述主流路10之液相冷媒係被分流至上 · 述下游側之副流路11。該下游側之副流路11中之液相冷媒 · ;上述過冷卻用膨脹部12被減壓，而成為氣相與液相之二 相冷媒，該二相冷媒透過上述下游側之過冷卻用熱交換器 鲁 而被上述主流路丨0之液相冷媒奪取熱量，成為氣相冷 媒，該氣相冷媒由上述壓縮機i所吸入。此時，上述主流路 !〇中之液相冷媒係透過上述下游側之過冷卻用熱交換器U -而被冷卻。· 根據上述楫成之冷凍裝置，由於設置上述二個過冷卻用 熱交換器13、13 ’ &上述主流路10之冷媒每次通過上述二 個過冷卻用熱交換器13、13時’可使該冷媒之液體過冷卻 度變大。 Φ 亦即’本發明之冷;東裝置係具有包含三個膨脹部3、12、 與二個過冷卻用熱交換器13、此三段膨脹之節熱器循 & ’故與先前具有包含二個膨服闕與一個過冷卻用熱交換 器之二段膨脹之節熱器循環之冷束裝置相較，可使I述膨 脹部3前面之冷媒之液體過冷卻度更加變大，而更能提 凍能力及能源效率（C〇p)。 7 具體而言，如圖2所示，以實線所示之上述發明之冷;東裝 95738-951013.doc -11 - 1285249 置（三段膨脹）中，藉由上游側之過冷卻用熱交換器（三段膨 脹ECO上段）與下游側之過冷卻用熱交換器（三段膨服ec〇 下段），與點線所示之上述先前之冷;東裝置（二段膨服）相 較，其液體過冷卻度（SC)變大，冷凍能力提昇。 此外，本發明之冷束裝置係如圖i所示，具備：吐出側過 冷卻控制部14,其檢測上述壓縮機丨吐出側之冷媒溫度及壓 力並基於該檢測結果，進行上述下游之過冷卻用膨脹部12 之開度控制；及吸入側過冷卻控制部15，其檢測上述上游 側之副流路11之上述壓縮機1吸入側之冷媒溫度及壓力並 基於該檢測結果，進行上述上游之過冷卻用膨脹部12之開 度控制。 具體而言，上述吐出側過冷卻控制部14係從上述壓縮機1 之吐出配管内之冷媒溫度及高壓壓力值計算出現在之現SH 值’並與預先設定之目標SH值比較而進行開度控制。而上 述吸入側過冷卻控制部15係從上述上游側之過冷卻用熱交 換器13之出口配管内之冷媒溫度及壓力值計算出現在之現 SH值，並與預先設定之目標SH值比較而進行開度控制。在 此，上述SH值係過熱度（superheat)，為顯示與飽和狀態溫 度之差之溫度。 上述過冷卻用膨脹部12係使用感溫式膨脹閥，其與電子 膨脹閥相較則價格較便宜。當然，上述過冷卻用膨脹部12 亦可使用電子膨脹閥。 其次，以圖3說明上述吐出側過冷卻控制部14及上述吸入 側過冷卻控制部15之作用。 95738-951013.doc -12- 1285249 首先’說明上述吐出側過冷卻控制部14之控制動作。控 制動作開始後（S 101)，判斷上述現SH值（B)是否比上述目標 SH值（A)大（S102)，為大時，不進行上述下游側之感溫式膨

脹閥12之開動作（s 1〇3)，相反的，不大時，判斷上述現SH 值（B)是否比上述目標sh值（A)小（S 104)。為小時，不進行 上述下游側之感溫式膨脹閥12之閉動作（sl〇5)，相反的， 不小時’不進行上述下游側之感溫式膨脹閥12之動作 (S106) 〇 其次，說明上述吸入側過冷卻控制部丨5之控制動作。控 制動作開始後（S201)，判斷上述現SH值（D)是否比上述目標 SH值（C)大（S202)，為大時，不進行上述上游側之感溫式膨

脹閥12之開動作（S203)，相反的，不大時，判斷上述現SH 值（D)是否比上述目標SH值（c)小（S2〇4)。為小時，不進行 上述上游側之感溫式膨脹閥12之閉動作（S2〇5)，相反的， 不小時’不進行上述上游側之感溫式膨脹閥12之動作 (S206)〇 如此’以上述吐出側過冷卻控制部14控制上述下游側之 過冷部用膨脹部12，而以上述吸入側過冷卻控制部15控制 上述上游側之過冷卻用膨脹部12，因此，可基於相異的溫 度及壓力分別控制上述二個過冷卻用膨脹部丨2、丨2。 因此’於上述二個過冷卻用膨脹部12、12中，可避免由 於基於共通之溫度及壓力進行控制而導致的開關動作之調 速不均（hunting)，獲致安定的冷卻效果。例如，以上述吐 出側過冷卻控制部14控制上述二個過冷卻用膨脹部12、12 95738-951013.doc -13- 1285249 % 上述二個過冷卻用膨脹部 * ^^4, 12係以共通之壓力及溫 致安定的冷卻效果。…速不均’而可能無法獲 此外’本發明並不限定於 ^ π 、上这之實苑方式，在不脫離本 J之要旨之範圍内皆可進行設計變更。例如，亦可以上 ，吐出侧過冷卻控制部14控制上述上游側之過冷卻用膨脹 部u，而以另外設置於上述下游側之副流路u之吸入側過 、卻拴制邛15控制上述下游側之過冷卻用膨脹部12。此 外上述B彳流路11、上述過冷卻用膨脹部12、及上述過冷 部用熱交換器13分別設置三個以上亦可，此種情形時，係 以上述吐出側過冷卻控制部14控制一個上述過冷卻用膨脹 部12 ’而以設置於各上述副流路丨丨之吸入側過冷卻控制部 1 5分別控制其他之上述過冷卻用膨脹部12。 【圖式簡單說明】 圖1係顯示本發明之冷凍裝置其一實施方式之簡略構成 圖。 圖2係比較本發明之冷凍裝置與先前之冷凍裝置之PH線 圖0 圖3係顯示吐出側過冷卻控制部及吸入側過冷卻控制部 之控制流程圖。 【主要元件符號說明】 1 壓縮機 la 螺旋轉子 lb 閘門轉子 95738-951013.doc -14- 1285249 2 冷凝器 3 膨脹部 4 蒸發器 10 主流路 11 副流路 12 過冷知用膨脹部 13 過冷卻用熱交換器 14 吐出側過冷卻控制部 15 吸入側過冷卻控制部 95738-951013.doc -15

Claims (1)

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、申請專利範圍： 一種冷凍裝置，其特徵為具備 部、及蒸發器； 上述壓縮機、上述冷凝器、 係依序連接； 且具備： :壓縮機 冷凝器 膨脹 上述膨脹部 及上述蒸發 器 至少二條副流路，其從上述冷凝器與上 主流路分歧，且連接至上述壓縮機，· 、 ’L ^脹部間之 過冷卻用膨脹部，設於各副流路； 、過冷卻用熱交換器，其對該過冷卻用膨脹 冷媒及上述主流路之冷媒進行熱交換， 則之 其中上述壓縮機係具有螺旋轉子及從 轉子而將其咬合之-對閑門轉子之單螺旋壓了上^ 副流路係存在有二條； 上建 -方之上述副流路係連接於以上述一對閘門轉子為产 界之-側之壓縮室，另一方之上述副流路係連接於二： 述一對閘門轉子為境界之另一側之壓縮室，其中具備· 吐出側過冷卻控制部，其檢測上述壓縮機吐出側之冷 媒之溫度及壓力並根據檢測結果，對一方之上述副流: 之上述過冷卻用膨服部進行開度控制； 吸入側過冷卻控制部，其檢測另一方之上述副流路上 之上述壓縮機吸入側之冷媒之溫度及壓力並根據該檢測 結果’對該另一方之副流路之上述過冷卻用膨脹部進行 開度控制。 95738-951013.doc 1285249 七、 指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：第（1 )圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 1 壓縮機 la螺旋轉子 lb閘門轉子 2 冷凝器 3 膨脹部 4 蒸發器 7 風扇 10主流路 11副流路 12過冷卻用膨脹部 13過冷卻用熱交換器 14吐出側過冷卻控制部 15吸入側過冷卻控制部 八、 本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： (無） 95738-951013.doc