TWI463073B - 多段式熱泵壓縮機 - Google Patents

Description

多段式熱泵壓縮機

本發明係有關於一種壓縮機，尤指一種多段式熱泵壓縮機。

熱泵壓縮機為暖氣機或熱水器等設備所必須使用之機器，主要係用來輸送冷媒經過特定的過程進行熱交換而達到降低或升高周遭溫度之目的。熱泵壓縮機主要由蒸發器、壓縮機、膨脹閥、冷凝器所構成，經由自然的熱能交換進行熱搬移，透過熱力的循環並藉由少量的電能將自然環境中的無效熱能轉換成我們日常可用的熱能。

其中，為增加壓縮機的產熱效率，通常使用雙段式壓縮機，以提高氣體壓力。如第一圖所示，係傳統的雙段式壓縮機，其主要在密封容器10的內部設置有電動構件20，電動構件20通過連接軸30以驅動第一壓縮構件40及第二壓縮構件50，從而將冷媒吸引到第一壓縮構件40進行第一次壓縮後，再進入第二壓縮構件50進行第二次壓縮。藉此，兩次壓縮下，使排出冷媒達到雙倍或多倍壓力，而能增加空氣壓縮機運作之效率。

然而，上述傳統的雙段式壓縮機具有下列缺點，其中，因第一壓縮構件40及第二壓縮構件50的位置皆集中在連接軸30的一端，使連接軸30的受力不均，導致連接軸3轉動時不平衡，並伴隨不平 衡的轉動而產生噪音；另外，冷媒由第一壓縮構件40進入第二壓縮構件50時，也需要額外增設導引管路，導致壓縮機的體積增加，造成壓縮機外型笨重。

有鑑於此，本發明人遂針對上述現有技術，特潛心研究並配合學理的運用，盡力解決上述之問題點，即成為本發明人改良之目標。

本發明之一目的，在於提供一種多段式熱泵壓縮機，其係利用各增壓機構分別設置在驅動器的兩端，使傳動軸受力均勻，進而提高傳動軸的轉動穩定性並降低噪音，以增進壓縮機的工作效率。

為了達成上述之目的，本發明係提供一種多段式熱泵壓縮機，包括：一密閉外殼；一分隔組件，設置在該密閉外殼內，並將該密閉外殼分隔成相互隔離的一第一容室及一第二容室，該第一容室形成在該第二容室的內部；一驅動器，包含一本體及穿接該本體的一傳動軸，該本體容置於該第一容室，該傳動軸穿入該第二容室；至少二增壓機構，容置於該第二容室內並分別和該傳動軸連結，各該增壓機構形成在該本體的兩側從而被該驅動器帶動旋轉；一冷卻迴路，具有連通於該第一容室且不連通於該第二容室的一冷卻液輸入口及一冷卻液輸出口；以及一冷卻流體，流動於該冷卻迴路。

本發明還具有以下功效：各增壓機構分別設置在本體及傳動軸的兩端，使傳動軸受力均勻平衡，進而提高傳動軸的轉動穩定性並降低噪音，以增進多段式 熱泵壓縮機的工作效率。

又，本發明多段式熱泵壓縮機的各增壓機構皆位置在第二容室中，故不須在密閉外殼的外部額外增設導引管路，因此，本發明多段式熱泵壓縮機體積具有輕巧易配設之特點。

再者，本發明更包括冷卻迴路及冷卻流體，冷卻流體流動於冷卻迴路，冷卻迴路於第一容室的一側形成冷卻液輸入口另一側形成冷卻液輸出口，以冷卻本體(即馬達)運轉所產生的熱量，使本發明多段式熱泵壓縮機具有良好的使用壽命及運作穩定性。

另外，上述之冷卻流體若為冷媒，則冷媒由冷卻液輸出口輸出後匯流至冷媒吸入口，以供冷媒迴路使用，即完成一次冷卻迴路的循環過程，進而達到節省能源之利用，避免發生資源浪費之問題。

10‧‧‧密封容器

20‧‧‧電動構件

30‧‧‧連接軸

40‧‧‧第一壓縮構件

50‧‧‧第二壓縮構件

100‧‧‧多段式熱泵壓縮機

1‧‧‧密閉外殼

11‧‧‧第一容室

12‧‧‧第二容室

2‧‧‧分隔組件

21‧‧‧隔板

211‧‧‧穿孔

22‧‧‧密封元件

23‧‧‧潤滑劑

3‧‧‧驅動器

31‧‧‧本體

32‧‧‧傳動軸

4‧‧‧增壓機構

41‧‧‧螺旋式增壓器

42‧‧‧迴轉式增壓器

43‧‧‧渦卷式增壓器

44‧‧‧離心式增壓器

5‧‧‧冷卻迴路

51‧‧‧冷卻液輸入口

52‧‧‧冷卻液輸出口

6‧‧‧冷卻流體

7‧‧‧冷媒迴路

71‧‧‧冷媒吸入口

72‧‧‧冷媒排出口

200‧‧‧膨脹閥

300‧‧‧蒸發器

400‧‧‧冷凝器

第一圖係習知的雙段式壓縮機之剖面示意圖。

第二圖係本發明多段式熱泵壓縮機第一實施例之組合示意圖。

第三圖係本發明多段式熱泵壓縮機之使用狀態示意圖。

第四圖係本發明多段式熱泵壓縮機第二實施例之組合示意圖。

第五圖係本發明多段式熱泵壓縮機第三實施例之組合示意圖。

第六圖係本發明多段式熱泵壓縮機第四實施例之組合示意圖。

有關本發明之詳細說明及技術內容，將配合圖式說明如下，然而所附圖式僅作為說明用途，並非用於侷限本發明。

請參考第二圖所示，本發明係提供一種多段式熱泵壓縮機，此多段式熱泵壓縮機100主要包括一密閉外殼1、一分隔組件2、一驅動器3及至少二增壓機構4。

分隔組件2設置在密閉外殼1內，並將密閉外殼1分隔成相互隔離的一第一容室11及一第二容室12，第一容室11形成在第二容室12的內部；其中，分隔組件2包含一隔板21、二密封元件22及一潤滑劑23，隔板21的兩側分別設有一穿孔211，潤滑劑23包覆密封元件22。另外，分隔組件2為絕熱材質所構成，但不以此為限。

驅動器3包含一本體31及穿接本體11的一傳動軸32，本體31容置於第一容室11，此本體31為一馬達，傳動軸32穿入第二容室12；其中，穿孔211分別配置在驅動器3的兩側，使傳動軸32經由穿孔211穿置於第一容室11及第二容室12，且密封元件22經由穿孔211而被夾置在隔板21及傳動軸32之間。

此增壓機構4為一螺旋式增壓器41，每一增壓機構4容置於第二容室12內並分別和傳動軸32連結，各增壓機構4形成在本體31及傳動軸32的兩側從而被驅動器3帶動旋轉。

本發明更包括一冷卻迴路5及一冷卻流體6，冷卻流體6流動於冷卻迴路5，冷卻迴路5於第一容室11的一側形成一冷卻液輸入口51另一側形成一冷卻液輸出口52，冷卻液輸入口51與冷卻液輸出口52連通於第一容室11，冷卻液輸入口51與冷卻液輸出口52不連通於第二容室12；其中，冷卻流體6可為冰水、冷氣或冷媒。

本發明更包括一冷媒迴路7，冷媒迴路7於第二容室12的一側形成一冷媒吸入口71另一側形成一冷媒排出口72，冷媒吸入口71與冷 媒排出口72連通於第二容室12，冷媒吸入口71與冷媒排出口72不連通於第一容室11。另外，冷卻流體6若為冰水或冷氣，則冷卻迴路5及冷媒迴路7各自形成獨立迴路不相互交流；冷卻流體6若為冷媒，則冷卻迴路5及冷媒迴路7會相互導通。

請參考第二至三圖所示，本發明多段式熱泵壓縮100之組合及使用狀態，分隔組件2設置在密閉外殼1內，並將密閉外殼1分隔成相互隔離的第一容室11及第二容室12，第一容室11形成在第二容室12的內部；驅動器3包含本體31及穿接本體31的傳動軸32，本體31容置於第一容室11，傳動軸32穿入第二容室12；各增壓機構4容置於第二容室12內並分別和傳動軸32連結，各增壓機構4形成在本體31的兩側從而被驅動器3帶動旋轉；冷卻迴路5具有連通於第一容室11且不連通於第二容室12的一冷卻液輸入口51及一冷卻液輸出口52；冷卻流體6流動於冷卻迴路5。藉此，各增壓機構4分別設置在本體31及傳動軸32的兩端，使傳動軸32受力均勻平衡，進而提高傳動軸32的轉動穩定性並降低噪音，以增進多段式熱泵壓縮機100的工作效率。

又，習知的雙段式壓縮機，其冷媒由第一壓縮構件進入第二壓縮構件時，需要額外增設導引管路，導致壓縮機的體積增加，造成壓縮機外型笨重。相較下，本發明多段式熱泵壓縮機100的各增壓機構4皆位置在第二容室12中，故不須在密閉外殼1的外部額外增設導引管路，因此，本發明多段式熱泵壓縮機100體積具有輕巧易配設之特點。

再者，本發明更包括冷卻迴路5及冷卻流體6，冷卻流體6流動於冷卻迴路5，冷卻迴路5於第一容室11的一側形成冷卻液輸入口51 另一側形成冷卻液輸出口52，以冷卻本體31(即馬達)運轉所產生的熱量，使本發明多段式熱泵壓縮機100具有良好的使用壽命及運作穩定性。

此外，本發明更包括冷媒迴路7，冷媒迴路7於第二容室12的一側形成冷媒吸入口71另一側形成冷媒排出口72；詳細說明如下，如第三圖所示，冷媒迴路7中的冷媒由膨脹閥200排出後會呈現低溫低壓的液氣態混合，再經由蒸發器300變成低溫低壓的氣態，此時低溫低壓的氣態冷媒進入多段式熱泵壓縮機100後，會由冷媒吸入口71流至第二容室12中並藉由各增壓機構4以增加氣態冷媒的壓力，使冷媒形成高溫高壓的氣態而從冷媒排出口72排出，最後高溫高壓的氣態冷媒進入冷凝器400，進而利用冷凝器400吸收高溫高壓的氣態冷媒所產生之熱能，即暖氣機或熱水器等設備之原理，再者，冷凝器400排出的冷媒呈低溫高壓的液態，又流進膨脹閥200而變成低溫低壓的狀態，則完成一次冷媒迴路7的循環過程。

同時，上述之冷卻流體6若為冷媒，如第三圖所示，則冷卻迴路5之路徑如下，冷媒迴路7中的冷媒由膨脹閥200排出後會呈現低溫低壓的液氣態混合，再經由冷卻液輸入口51進入第一容室11以冷卻本體31(即馬達)運轉所產生的熱量，此時吸熱後的冷媒變成中溫低壓的液氣態混合，此中溫低壓的液氣態冷媒由冷卻液輸出口52輸出後匯流至冷媒吸入口71以進入第二容室12，以供冷媒迴路7使用，即完成一次冷卻迴路5的循環過程，進而達到節省能源之利用，避免發生資源浪費之問題。

請參考第四至六圖所示，係本發明多段式熱泵壓縮機其他實施例 ，其中增壓機構4除上述為螺旋式增壓器41外，增壓機構4也可為迴轉式增壓器42、渦卷式增壓器43或離心式增壓器44，以達到相同於上述之功能及功效。

綜上所述，本發明之多段式熱泵壓縮機，確可達到預期之使用目的，而解決習知之缺失，並具有產業利用性、新穎性與進步性，完全符合發明專利申請要件，爰依專利法提出申請，敬請詳查並賜准本案專利，以保障發明人之權利。

100‧‧‧多段式熱泵壓縮機

1‧‧‧密閉外殼

11‧‧‧第一容室

12‧‧‧第二容室

2‧‧‧分隔組件

21‧‧‧隔板

211‧‧‧穿孔

22‧‧‧密封元件

23‧‧‧潤滑劑

3‧‧‧驅動器

31‧‧‧本體

32‧‧‧傳動軸

4‧‧‧增壓機構

41‧‧‧螺旋式增壓器

5‧‧‧冷卻迴路

51‧‧‧冷卻液輸入口

52‧‧‧冷卻液輸出口

6‧‧‧冷卻流體

7‧‧‧冷媒迴路

71‧‧‧冷媒吸入口

72‧‧‧冷媒排出口

Claims (9)

1. 一種多段式熱泵壓縮機，包括：一密閉外殼；一分隔組件，設置在該密閉外殼內，並將該密閉外殼分隔成相互隔離的一第一容室及一第二容室，該第一容室形成在該第二容室的內部；一驅動器，包含一本體及穿接該本體的一傳動軸，該本體容置於該第一容室，該傳動軸穿入該第二容室；至少二增壓機構，容置於該第二容室內並分別和該傳動軸連結，各該增壓機構形成在該本體的兩側從而被該驅動器帶動旋轉；一冷卻迴路，具有連通於該第一容室且不連通於該第二容室的一冷卻液輸入口及一冷卻液輸出口；以及一冷卻流體，流動於該冷卻迴路。
2. 如請求項1所述之多段式熱泵壓縮機，其中該冷卻流體為冷媒。
3. 如請求項2所述之多段式熱泵壓縮機，其更包括一冷媒迴路，該冷媒迴路具有連通於該第二容室且不連通於該第一容室的一冷媒吸入口及一冷媒排出口，該冷卻迴路與該冷媒迴路相互導通。
4. 如請求項1所述之多段式熱泵壓縮機，其更包括一冷媒迴路，該冷媒迴路具有連通於該第二容室且不連通於該第一容室的一冷媒吸入口及一冷媒排出口，該冷卻迴路與該冷媒迴路相互不導通。
5. 如請求項1所述之多段式熱泵壓縮機，其中該分隔組件包含一隔板及二密封元件，該隔板相對該驅動器的兩側分別設有一穿孔， 該傳動軸經由該穿孔穿置於該第一容室及該第二容室，該密封元件經由該穿孔而被夾置在該隔板及該傳動軸之間。
6. 如請求項5所述之多段式熱泵壓縮機，其中該分隔組件更包含一潤滑劑，該潤滑劑包覆該密封元件。
7. 如請求項1所述之多段式熱泵壓縮機，其中該分隔組件為絕熱材質所構成。
8. 如請求項1所述之多段式熱泵壓縮機，其中該本體為一馬達。
9. 如請求項1所述之多段式熱泵壓縮機，其中每一該增壓機構為一螺旋式增壓器、一迴轉式增壓器、一渦卷式增壓器或一離心式增壓器。