CN100376847C - 空调机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具备冷冻循环的空调机。本发明的目的在于谋求提高喷射循环的效率。本发明的空调机是将旋转式二级压缩机中，在低压压缩单元(20a)的排出侧，即高压压缩单元(20b)的吸入侧的中间空间(32)中所产生的压力脉动波长设为λ时，从旋转式二级压缩机(1)的中间空间(32)和喷射配管(17)的接合部起的配管距离L的位置上设置缩小喷射配管(17)的流道截面积的截面积缩小部分(34)，这样可提高COP。其中，L＝{(2n-1)/4±1/8}λ(其中，n＝1，2，3…)。

Description

空调机

技术领域

本发明涉及一种具备冷冻循环的空调机。

背景技术

作为谋求提高冷冻循环效率的手段之一、喷射循环已为大家所知。专利文献1-日本特开平5-133368号公报公开了一种喷射循环，它是使用了通过连接通道(中间通道)把低压级(低压侧)压缩单元的排出侧和高压级(高压侧)压缩单元的吸入侧串联连接的二级压缩机构的旋转式二级压缩机。即、记载的喷射循环是把二级制冷剂压缩机、冷凝器、第1膨涨装置、气液分离器、第2膨涨装置、蒸发器依次用管道连接，并用喷射通道连接气液分离器和二级压缩机的连接通道(中间通道)的中途。

并且，公开了以下技术：由于从低压压缩单元机构排出的制冷剂气体体积与高压压缩单元机构的吸入缸容积之间产生的通过量不足，在连通两压缩单元之间的中间通道中发生压力脉动，且中间通道的制冷剂气体回流到气液分离器中，从而使正常的冷冻循环运转不能进行，对此问题，在喷射通道的途中配置只允许流体从气液分离器向连接通道流入的止回阀装置的技术。

为提高喷射循环的效率，重要的是保证合适的向压缩机的喷射压力。在使用旋转式二级压缩机进行喷射时，对低压侧压缩单元和高压侧压缩单元的连接通道进行喷射。但是，判明的情况是：在使用专利文献1记载的旋转式二级压缩机时，利用喷射既有能充分得到提高循环效率的效果的情况，也有不能得到这种效果的情况。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于谋求提高喷射循环的效率。

为达到上述目的，本发明的空调机具有：从低压用压缩单元排出的制冷剂通过中间空间吸入到高压用压缩单元并向外部排出的二级压缩机，与该二级压缩机连接的冷凝器，对来自该冷凝器的制冷剂进行减压的第一减压机构，连接于该第一减压机构的气液分离器，连接于该气液分离器的第二减压机构，一边连接于该第二减压机构、而另一边连接于上述二级压缩机的蒸发器，连接上述气液分离器和上述中间空间的喷射配管；其特征在于：在从上述中间空间起的上述喷射配管上的以下式表示的距离L的位置上，具有截面积比从上述中间空间起至该距离L的位置的上述喷射配管的截面积更小的流道截面积缩小部分；其中，

L＝{(2n-1)/4±1/8}λ(其中，n＝1，2，3…)

特别是，距离L为：

L＝{(2n-1)/4±1/16}λ(其中，n＝1，2，3…)

根据本发明，可实现提高喷射循环的效率。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的旋转式二级压缩机的纵剖面图。

图2是本发明的一个实施例的空调机的循环结构图。

图3是表示配管距离与循环COP的关系图。

图4是表示喷射配管的设置方法图。

图5是表示从图4的上方观察时的压缩机盖与喷射配管的关系图。

具体实施方式

参照附图说明本发明的实施例，首先用图1说明本实施例的旋转式二级压缩机。

压缩机1具有由底部21、盖部12和中间部22构成的密闭容器13。在密闭容器13内部上方设置了具有定子7和转子8的电动机14。与电动机14连接的旋转轴2具有2个偏心部5，且枢轴支撑于主轴承9和副轴承19上。从电动机14侧依此将以下部件装在该旋转轴2上：具有端板部9a的主轴承9、高压用压缩单元20b、中间隔板15、低压用压缩单元20a及具有端板部19a的副轴承19，且用螺栓等的连接零件连接成一体。

端板部9a通过焊接固定于中间部22的内壁，并支持主轴承9。端板部19a支持在副轴承19上。还有，本实施例的端板部19a虽用螺栓等固定，但也可以通过焊接方固定在中间部22上。

各压缩单元20a和20b的构成如下。低压压缩单元20a由副轴承19，圆筒状的气缸10a，配合在偏心部5a的外周的圆筒状的转子11，中间隔板15构成压缩室23a。另外，高压压缩单元20b由主轴承9，圆筒状的气缸10b，配合在偏心部5b外周的圆筒状的转子11，中间隔板15构成压缩室23b。这些压缩室23a、23b，通过与螺旋弹簧之类施加弹簧力的机构连接的平板状的滑片18，随着偏心部5a、5b的偏心运动，一边接触在旋转的转子11a、11b的外周上，一边做进退运动，从而将压缩室23a、23b分割成压缩空间和吸入空间。

压缩单元20通过偏心部5的偏心旋转驱动转子11。如图1所示，偏心部5a与偏心部5b相位差180°、压缩单元20a、20b的压缩工位的相位差是180°。即，2个压缩单元的压缩工位为反相位。

用图1的箭头表示作为工作流体的气体制冷剂的流动方向。通过配管31所供给的低压Ps气体制冷剂由与配管31连接的吸入口25a吸入低压用压缩单元20a内，借助于转子11a的偏心旋转压缩至中间压力Pm。压缩室23a内的压力一达到预定压力、开口的排出阀28a因中间压力Pm而开口，从而使达到了中间压力Pm的气体制冷剂就向与排出口26a连通的排出空间33排出。该排出空间33是通过副轴承19和盖35与密闭容器13内的密闭空间29隔开的空间，其内部压力基本上为中间压力Pm。中间流道30是连通排出空间33与吸入口25b的流道。由排出空间33与中间流道30以及吸入口25b构成的一个连通了的空间，是与密闭容器13隔开且内部压力为中间压力Pm的中间空间32(图1中用虚线围起的部分)。因而，从排出阀28a开口后的排出口26a排出的压力为Pm的气体制冷剂排出到排出空间33后，通过中间流道30排至与高压压力单元20b的压力室23b连通的吸入口25b。

接着，通过中间流道30由吸入口25b吸入到高压用压缩单元20b内的中间压力为Pm的气体制冷剂由于转子11b的公转而被压缩至高压Pd。压缩室23b内的压力一达到预设压力、开口的排出阀28b因高压Pd而开口，气体制冷剂就从排出口26b排出到作为密闭容器13的内部空间的密闭空间29中。排到该密闭空间29中的气体制冷剂通过电动机14的间隙从排出管27排出。另外，被未图示的气液分离器分离的气体制冷剂通过喷射配管17注入到中间空间32中。

其次，图2表示具有喷射循环的冷冻循环的结构。另外，与图1相同的标号表示相同的结构。另外，切换制冷运转和取暖运转的四通阀未予图示。因而，冷凝器3在制冷运转时为室外热交换器，而在取暖运转时变为室内热交换器。同样，蒸发器16在制冷运转时为热交换器，而在取暖运转时变为室外热交换器。

从旋转式二级压缩机1排出的高压Pd制冷剂气体由冷凝器3冷凝后，通过第1膨涨机构4a膨涨，且压力减压至中间压力Pm。该被减压的制冷剂气体由气液分离器6分离成气体和液体。分离后的液体制冷剂通过位于气液分离器6的下游的第2膨涨机构4b进一步减压至低压Ps后，通过蒸发器16蒸发变为气体制冷剂。低压Ps的气体制冷剂由吸入口25a吸入到低压用压缩单元20a内，并通过与偏心部5a配合的的转子11a的公转而被压缩至中间压力Pm，并向中间空间32排出。

中间空间32的气体制冷剂与从气液分离器6和中间流道30连通的喷射配管17导入的中间压力Pm的气体制冷剂混合。其后，由吸入口25b吸入到高压用压缩单元20b内的中间压力Pm的气体制冷剂，通过与偏心部5b配合的转子11做的公转而被压缩至高压Pd，并从排出管27排出。

这样的喷射循环，由于在蒸发器16中将传热性能低的气体制冷剂旁路，因而减少向低压侧压缩单元20a的多余的循环流量，减少压缩工作，从而提高空调机的效率系数COP。

那么，就采用这样的旋转式二级压缩机的气体喷射循环而言，已经判明，COP产生时高时低的现象。

图3所示的是表示从中间空间32和喷射配管17的接合部到电动阀34的距离L与循环的COP的关系的实验结果。如图3所示，循环COP按配管距离L具有周期性的峰值，该峰值达到与压力脉动引起共振的配管长大致相等。

根据该结果意味着，通过将从中间空间32与喷射配管17的接合部到电动阀34的距离作为提高COP的距离，由此可实现COP的提高。

本实施例中、设压力波(压力脉动)的波长为λ时，通过在距离L为：{(2n-1)/4±1/8}λ(其中，n＝1，2，3…)的位置上设置电动阀34，利用由压力脉动引起的共振现象，可以将循环COP提高到平均值以上。

另外，配管距离L一长，喷射流量则因配管的压力损失而减少，循环COP降低。因而，可以说n＝1时是最为希望的。再有，通过将距离L设为：{(2n-1)/4±1/16}λ(其中，n＝1，2，3…)，可以使COP达到高的区域。特别是对于1/4λ通过将其控制在±1/16的范围内，可以得到特别高的效果。

对取得如上所述效果的理由进行研究。首先就其原因，可推测为大概是中间空间32的压力脉动的影响。即，在旋转式二级压缩机1的中间空间32中，由从低压侧压缩单元20a排出的制冷剂达到高压后，由于被高压侧压缩单元20b吸入，因而压力渐渐降低，以与压缩机的转数相应的周期产生压力脉动。在低压侧压缩单元20a的排出工作结束阶段，低压侧压缩单元20a与中间空间32被隔断，由于高压侧压缩单元20b的相位偏离180°，因此，在该阶段处于吸入过程中。由于将高压侧压缩单元20b的体积加到此阶段的中间空间32中的体积为最小，因此这个阶段的中间空间32的压力达到最高。并且，相位一超前，由于高压侧压缩单元20b吸入工作提前、体积增加，因而中间空间32的压力随着转子11的公转而降低。可以认为，该压力脉动也传播到喷射配管内，使喷射效果受到影响。

下面，讨论当电动阀34的设置位置适当时COP提高的理由。设于喷射配管17途中的电动阀34与中间空间32侧的喷射配管17相比其截面积更小。中间空间32的压力脉动的压力波被截面积比喷射配管17更小的电动阀34反射，并在与中间空间32之间的配管内产生驻波。因此，可以考虑是否是压力脉动引起的喷射制冷剂的增压效果的显现。

可是，这样的压力脉动虽能通过使中间空间32的容积增大而控制到某种程度，但若要使其十分平滑化时，则机器体积将增大。另外为防止制冷剂从中间空间32向喷射配管17的回流，即使在喷射回路上设置止回阀也不能得到抑制压力脉动的效果。

本实施例中，由于设置了使在喷射配管17内传播的压力波成为在喷射配管17内有固定端的驻波的反射波生成的流道截面积缩小部分，即在本实施例中设置了电动阀34，因而利用喷射流体的惯性效果，可确保稳定的性能。

作为设有流道截面积缩小部分的位置，如前所述，当用压缩机的转数去除被喷射的流体音速所得到的值设为λ时，在把从旋转式二级压缩机1的中间空间32和喷射配管17的接合部开始的配管距离L设为：L＝{(2n-1)/4±1/8}λ(其中，n＝1，2，3…)的位置上，设置喷射配管的流道截面积缩小部分。这样，就能够利用共振现象增大因配管内压力脉动导致的喷射流体的惯性增压效果。因此，有欲能使喷射流体的流量增加，提高因喷射而致的效果，所以可提高喷射循环的COP。

可是，在喷射配管17的压力损失大的场合，由于气液分离器6的压力增高，气液分离器6的干燥度降低，且制冷剂气体的比例降低，因而喷射流量降低。因此，循环的效率降低。这里，配管距离L在将上述条件中的n设为n＝1时为{1/4±1/8}λ。这样，如上所述，通过加长喷射配管能减低压力损失的增加，并能抑制效率的降低。另外，如上所述，通过将配管距离L设为{1/4±1/16}λ，可在提高效率的效果最高的区域使用。

再有，可将电动阀34作为流道截面积缩小部分；该电动阀34的喷射回路可以开闭，并且在开的状态的流道截面积比喷射配管的截面积更小。这时，由于可将进行喷射回路开闭的电动阀和截面积变更装置共用同一个零件，因而可减少零件数，并扩大了设计的自由度。与距离L前的配管直径相比，可将设于该距离L部分上的流道截面积缩小部分从距离L起到气液分离器6止的配管直径缩小。还有，既可以堵上距离L部分的配管，也可以连接另外零件的截面积小的配管。再有，即使不是电动阀，只要是截面积变小的阀什么阀均可。另外，电动阀34既可以是作为开闭阀的2通阀，也可以是膨涨阀。

另外，在本实例中，喷射配管17由两条并列的管路17a和17b构成，其结构做成通过只打开配置于各管路的电动阀34a及34b中之一方，便可对这些管路进行切换。另外，各电动阀34a和34b配置在从中间空间32与喷射配管17的结合部开始的距离不同的位置上。虽然最合适的喷射配管的长度随压缩机的转数而变。但在本实施例中，通过使用电动阀34a和34b来切换喷射配管的两条管路，能得到很高的喷射效果。例如，通常，取暖运转比制冷运转更需要能力，压缩机的转数增高。因此，通过制冷运转时用电动阀34a，取暖运转时用电动阀34b，从而可提高效率。另外，同本实施例一样，通过由两条管路构成喷射配管17，并改变各自的配管直径，也可以得到同样的效果。

另外，喷射配管17的内径最好在2.0mm到7.0mm范围内。即、配管直径过细时，喷射流体的压力损失变大，如前所述循环的效率就降低。另一方面，配管直径过粗时，脉动的振幅变小，由于因脉动引起的增压效果变小，为此，最好选定合适的配管直径。本实施例中，由于将喷射配管17的内径定为约5.0mm，因此，利用喷射产生的效果便能提高性能。

图4表示向室外机内设置配管的方法。另外，图5表示从图4的上方观察时与压缩机盖的关系图。如图4所示，使喷射配管17的直管部分呈S形沿铅直方向配置，如图5所示，通过将配管夹持在卷绕在压缩机周围的保护层与保护层之间，没有用新的固定件等就能很容易地将配管固定，同时，能够防止因振动等导致配管的破损。另外，喷射配管虽与保护层及周围的空气进行热交换，但通常，由于保护层内侧的温度比喷射的制冷剂的温度更高，因此，即使液体制冷剂因负荷变动等过度地流入喷射配管的场合，也能使液体制冷剂在保护层内利用由压缩机带来的热量予以蒸发。因此，由于常常能够把喷射的制冷剂气化，所以，能够避免液体制冷剂由于喷射引起的液体压缩等使压缩机的可靠性降低的问题，从而可靠性也能够提高。

Claims (4)

1.一种空调机，其具有：从低压用压缩单元排出的制冷剂通过中间空间吸入到高压用压缩单元并向外部排出的二级压缩机，与该二级压缩机连接的冷凝器，对来自该冷凝器的制冷剂进行减压的第一减压机构，连接于该第一减压机构的气液分离器，连接于该气液分离器的第二减压机构，一边连接于该第二减压机构、而另一边连接于上述二级压缩机的蒸发器，连接上述气液分离器和上述中间空间的喷射配管；其特征在于：在从上述中间空间起的上述喷射配管上的以下式表示的距离L的位置上，具有截面积比从上述中间空间起至该距离L的位置的上述喷射配管的截面积更小的流道截面积缩小部分；其中，

L＝{(2n-1)/4±1/8}λ(其中，n＝1，2，3…，λ：用压缩机的转数去除被喷射的流体音速所算出的压力波(压力脉动)的波长)。

2.一种空调机，其具有：从低压用压缩单元排出的制冷剂通过中间空间吸入到高压用压缩单元并向外部排出的二级压缩机，与该二级压缩机连接的冷凝器，对来自该冷凝器的制冷剂进行减压的第一减压机构，连接于该第一减压机构的气液分离器，连接于该气液分离器的第二减压机构，一边连接于该第二减压机构、而另一边连接于上述二级压缩机的蒸发器，连接上述气液分离器和上述中间空间的喷射配管；其特征在于：在从上述中间空间起的上述喷射配管上的以下式表示的距离L的位置上，具有截面积比从上述中间空间起至该距离L的位置的上述喷射配管的截面积更小的流道截面积缩小部分；其中，

L＝{(2n-1)/4±1/16}λ(其中，n＝1，2，3…，λ：用压缩机的转数去除被喷射的流体音速所算出的压力波(压力脉动)的波长)。

3.根据权利要求1或2所述的空调机，其特征在于：上述流道截面积缩小部分是具有比从上述中间空间起至上述距离L的位置的上述喷射配管的截面积更小的截面积、可开闭上述喷射配管的电动阀。

4.根据权利要求1或2所述的空调机，其特征在于：从与上述中间空间的结合部开始至上述距离L的喷射配管由呈S形使直管部分沿铅直方向配置的配管构成，并将其固定于围绕在上述二级压缩机周围的保护层内侧。

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