CN113227674A - 制冷设备及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

一种制冷设备(1)，所述制冷设备具有供冷却剂的流量(P)循环的闭合回路(C)，所述闭合回路包括至少一个主支路(M)，所述主支路设置有至少一个主压缩机(2)、至少一个使所述冷却剂冷却的冷却装置(3)、使冷却剂膨胀的膨胀装置(4)、以及至少一个蒸发器(5)，所述闭合回路还包括用于所述冷却剂的至少一个分段流量(X1)的至少一个二级节热器支路(100)，其中，所述至少一个第一二级节热器支路(100)的入口段(100a)布置在所述闭合回路(C)的介于所述冷却装置(3)与所述膨胀装置(4)之间的长度(101)中，并且所述至少一个二级节热器支路(100)的出口段(100b)布置在所述主压缩机(2)的吸入口附近，所述主支路(M)还包括至少一个往复式压缩机(6)，所述往复式压缩机布置在所述蒸发器与所述主压缩机之间。所述至少一个二级节热器支路包括至少一个控制装置，所述控制装置用于使来自所述二级节热器支路(100)的所述冷却剂的分段(X1)的至少一部分(X2)分流，以驱动往复式压缩机。

Description

制冷设备及其操作方法
技术领域
本发明涉及一种制冷设备。
特别地，根据本发明的制冷设备有利地用于使用二氧化碳作为冷却剂的制冷设备中。
现有技术
众所周知，用于如上所述的类型的冷却剂的制冷设备包括供冷却剂流动的闭合回路，并且沿着该闭合回路布置有压缩机、用于使冷却剂冷却的冷却器、膨胀阀和蒸发器。
应当注意的是，在二氧化碳或其他具有类似性质的流体的情况下，参考的是流体冷却器而不是冷凝器，因为在制冷设备内进行的整个热力学过程中，冷却剂始终保持气态。
为了提高使用二氧化碳作为冷却剂的制冷设备的效率，还已知针对闭合回路内循环的冷却剂使用一个或多个二级节热器(economizer)支路。应当注意的是，根据现有技术，二级节热器支路在一侧与闭合回路的主支路的介于冷却装置或冷却器与膨胀阀之间的部段流体地连通，并且在另一侧与主压缩机连通。这种二级节热器支路包括膨胀阀和热交换器，所述热交换器用于与主回路进行热交换，而来自二级节热器支路的流量具有介于最大压力和最小压力之间的中间压力、即处于冷却装置与蒸发器处的流体的压力之间，所述流量在制冷设备内循环。
在任何情况下，同样是使用一个或多个二级节热器支路，使用二氧化碳作为冷却剂的制冷设备在能量方面并不方便。事实上，它们的效率仍然相当低下。
因此，本发明的目的是实现一种制冷设备，所述制冷设备可以使用例如二氧化碳(CO2)类型的制冷气体，同时相对于现有技术提高其效率。
本发明的另一个目的是实现一种结构上不复杂的效率提高的制冷设备。
发明内容
这些和其他目标是通过一种制冷设备实现的，所述制冷设备具有供冷却剂的流量循环的闭合回路，所述闭合回路包括至少一个主支路，所述主支路设置有至少一个主压缩机、至少一个使所述冷却剂冷却的冷却装置、使冷却剂膨胀的膨胀装置以及至少一个蒸发器，所述闭合回路还包括用于所述冷却剂的至少一个分段流量的至少一个二级节热器支路，其中，所述至少一个第一二级节热器支路的入口段布置在所述闭合回路的介于所述冷却装置与所述膨胀装置之间的部段中，并且所述至少一个二级节热器支路的出口段布置在所述主压缩机的吸入口附近，所述制冷设备的特点在于，所述主支路还包括至少一个往复式压缩机，所述往复式压缩机布置在所述蒸发器与所述主压缩机之间，并且设置有至少一个气缸、至少一个杆和至少一个活塞，该活塞被整体地约束于所述至少一个杆并且能在所述气缸内平移，并且所述至少一个二级节热器支路包括至少一个控制装置，所述控制装置用于控制所述至少一个杆的致动，并适于使来自所述二级节热器支路的所述冷却剂的分段的至少一个部分分流，以驱动所述至少一个活塞的移位并对来自所述蒸发器且包含在所述气缸中的冷却剂进行压缩，并且在吸入来自所述蒸发器的冷却剂的步骤中，在所述至少一个活塞的移位期间，将所述冷却剂的分段的至少一个部分重新引入所述二级节热器支路中，以使所述冷却剂的分段的至少一个部分通过所述至少一个二级节热器支路的所述出口段流出，其中，所述至少一个二级节热器支路的所述出口段布置在所述往复式压缩机的下游。
因此，实质上，来自节热器支路且设置有比蒸发器处的冷却剂的压力大的压力的一部分冷却剂用于提供沿主支路布置的往复式压缩机的活塞的推力，从而对来自蒸发器的冷却剂进行压缩。在往复式压缩机的吸入步骤中，来自二级节热器支路且在往复式压缩机的前一压缩步骤中使用的同一部分的冷却剂被返回至主支路的介于主压缩机与往复式压缩机之间的长度。因此，在往复式压缩机的吸入步骤中，冷却剂的来自二级节热器支路的部分决不会与在往复式压缩机内被压缩且来自蒸发器的冷却剂混合，而是在对往复式压缩机的活塞施加推力之后，向二级节热器支路的出口段方向重新压缩。在二级节热器支路的出口段处，该部分冷却剂与从往复式压缩机出来的冷却剂混合。
根据本发明的第一实施方式，往复式压缩机的气缸设置有第一腔室，该第一腔室包括第一端口和第二端口，所述第一端口用于供来自所述蒸发器的冷却剂流入，所述第二端口用于供包含在所述第一腔室中的压缩冷却剂流出，以便到达所述主压缩机，其中，所述气缸还包括第二腔室，所述第二腔室通过所述活塞与所述第一腔室流体地分离，并设置有至少一个第三端口，所述第三端口用于供冷却剂的所述至少一个分段的所述部分流入，以使所述活塞移位并对包含在所述第一腔室中的所述冷却剂进行压缩，所述第三端口还用于在所述第一腔室中的冷却剂的压缩结束时供所述冷却剂的所述分段的所述部分流出，以便到达所述二级节热器支路的所述出口段、即主压缩机的吸入口。
因此，如上所述，冷却剂的来自二级节热器支路的部分决不与流入第一腔室内的冷却剂混合而是被压缩，然后从往复式压缩机中流出，以便到达主压缩机。在压缩步骤期间用于推动活塞的同一部分冷却剂从往复式压缩机的气缸的第二腔室出来，以便到达二级节热器支路的出口段，并且在进入主压缩机之前与由往复式压缩机压缩的冷却剂混合。
此外，用于对所述杆的致动进行控制的控制装置包括：与所述二级节热器支路流体地连通的至少一个流入段；与所述二级节热器支路的所述出口段流体地连通的至少一个流出段；以及在第一构造与第二构造之间切换的切断装置，其中，在处于所述第一构造时，允许所述流入段与所述至少一个第三端口之间的流体连通，以使所述冷却剂的所述分段的所述部分流入所述第二腔室中，在处于所述第二构造时，允许所述流出段与所述至少一个第三端口之间的流体连通，以使所述冷却剂的所述分段的所述部分从所述第二腔室流出，并且不允许所述流入段与所述至少一个第三端口之间的流体连通。
特别地，致动控制装置包括气缸主体。此外，切断装置包括至少一个轴，该轴能在处于所述第一构造的第一位置与处于所述第二构造的第二位置之间在所述气缸内平移。所述可平移轴具有第一切断件和第二切断件；所述第一切断件和所述第二切断件沿所述至少一个可平移轴彼此间隔地布置，使得在所述第一位置处，允许所述流入段与所述至少一个第三端口之间的流体连通，以使所述冷却剂的所述分段的所述部分流入所述第二腔室中，并且在所述第二位置处，允许所述流出段与所述至少一个第三端口之间的流体连通，以使所述冷却剂的所述分段的所述部分从所述第二腔室流出，并且不允许所述流入段与所述至少一个第三端口之间的流体连通。
根据本发明的一个实施方式，所述至少一个往复式压缩机包括至少一个附加活塞，所述活塞整体地约束于所述至少一个杆并且能在所述气缸内平移，其中，所述气缸设置有附加第一腔室，所述附加第一腔室包括附加第一端口和附加第二端口，所述附加第一端口用于供来自所述蒸发器的冷却剂流入，所述附加第二端口用于供包含在所述附加第一腔室中的压缩冷却剂流出，以便到达所述主压缩机。此外，所述气缸还包括附加第二腔室，所述附加第二腔室通过所述附加活塞与所述附加第一腔室流体地分离，并且设置有附加第三端口，所述附加第三端口用于供所述冷却剂的分段的附加部分流入，以使所述附加活塞移位并对包含在所述附加第一腔室中的所述冷却剂进行压缩，并允许同时将冷却剂从所述蒸发器吸入所述第一腔室中，并且还用于在对包含在所述附加第一腔室中的冷却剂进行压缩和通过所述活塞同时对包含在所述第一腔室中的冷却剂进行压缩之后，供所述冷却剂的分段的附加部分流出。
实际上，往复式压缩机是双作用式的，因此，当活塞处于吸入阶段时，附加活塞处于压缩阶段，反之亦然。因此，这使得可在闭合回路内循环的冷却剂的流速大大增加。
根据本发明的一个特定方面，用于对所述杆的致动进行控制的所述控制装置还包括至少一个附加流出段，所述附加流出段与所述主支路的介于所述主压缩机与所述往复式压缩机之间的长度流体地连通。至少在处于所述第一位置时，所述切断装置允许所述附加流出段与所述附加第三端口之间的流体连通，以使冷却剂的分段的所述附加部分从所述附加第二腔室流出，并且至少在处于所述第二位置时，所述切断装置允许所述流入段与所述附加第三端口之间的流体连通，以使冷却剂的分段的所述附加部分流入所述附加第二腔室中。
所述切断装置包括约束于所述可平移轴的至少一个第三切断件。该第三切断件与所述第一切断件和所述第二切断件沿所述可平移轴间隔开，使得至少在所述至少一个可平移轴处于所述第一位置时，允许所述附加流出段与所述附加第三端口之间的流体连通，以使冷却剂的分段的所述附加部分从所述附加第二腔室流出，并且至少在处于所述第二位置时，允许所述流入段与所述附加第三端口之间的流体连通，以使冷却剂的分段的所述附加部分流入所述附加第二腔室中。
根据本发明的第三实施方式，所述气缸设置有第一腔室，该第一腔室包括第一端口和第二端口，所述第一端口用于供来自所述蒸发器的冷却剂流入，所述第二端口用于供包含在所述第一腔室中的压缩冷却剂流出，以便到达所述主压缩机，其中，所述气缸还包括第二腔室，所述第二腔室通过所述活塞与所述第一腔室流体地分离，并设置有至少一个第三端口和至少一个第四端口，所述第三端口用于供所述冷却剂的所述分段的所述部分流入，以使所述活塞移位并对包含在所述第一腔室中的所述冷却剂进行压缩，所述第四端口用于在包含在所述第一腔室中的冷却剂的压缩结束时供所述冷却剂的所述分段的所述部分流出，以便到达所述二级节热器支路的所述出口段、即所述压缩机的吸入口。
仍然根据本实施方式，用于对所述杆的致动进行控制的控制装置包括：与所述二级节热器支路流体地连通的至少一个流入段；与所述二级节热器支路的所述出口段流体地连通的至少一个流出段；以及在第一构造与第二构造之间切换的切断装置，其中，在处于所述第一构造时，允许所述流入段与所述至少一个第三端口之间的流体连通，以使所述冷却剂的所述分段的所述部分流入所述第二腔室中，在处于所述第二构造时，允许所述流出段与所述至少一个第三端口之间的流体连通，以使所述冷却剂的所述分段的所述部分从所述第二腔室流出，并且不允许所述流入段与所述至少一个第三端口之间的流体连通。
根据包括第三实施方式的特征的一部分的、本发明的第四实施方式，所述流入段和所述流出段在所述往复式压缩机的所述气缸中获得。切断装置包括至少一个第一小活塞和至少一个第二小活塞，它们布置在所述气缸内，并可在所述气缸内获得的相应气缸壳体内，在相应的第一位置(为了采用所述第一构造)与相应的第二位置(为了采用所述第二构造)之间平移。所述第一小活塞设置有第一切断件，所述第二小活塞设置有第二切断件，其中，所述第一切断件适于至少在所述第一小活塞处于所述第一位置时露出所述至少一个第三端口，并且至少在所述第一小活塞处于所述第二位置时覆盖所述至少一个第三端口。第二切断件适于至少在所述第二小活塞处于所述第一位置时覆盖所述至少一个第四端口，并且至少在所述第二小活塞处于所述第二位置时露出所述至少一个第四端口。
在该第四实施方式的更有效的变型中，所述至少一个往复式压缩机包括至少一个附加活塞，所述附加活塞被整体地约束于所述至少一个杆并可在所述气缸内平移，其中，所述气缸设置有附加第一腔室，所述附加第一腔室包括附加第一端口和附加第二端口，所述附加第一端口用于供来自所述蒸发器的冷却剂流入，所述附加第二端口用于供包含在所述附加第一腔室中的压缩冷却剂流出，以便到达所述主压缩机；所述气缸还包括附加第二腔室，所述附加第二腔室通过所述附加活塞与所述附加第一腔室流体地分离，并设置有附加第三端口，所述附加第三端口用于供冷却剂的所述至少一个分段的附加部分流入，以使所述附加活塞移位并对包含在所述附加第一腔室中的所述冷却剂进行压缩，并允许同时将冷却剂从所述蒸发器吸入所述第一腔室中，并且还设置有附加第四端口，所述附加第四端口用于在包含在所述附加第一腔室中的冷却剂的压缩结束时供所述冷却剂的分段的所述附加部分流出，并且同时通过所述活塞对包含在所述第一腔室中的冷却剂进行压缩。
根据本发明的第四实施方式，在优选实施方式中，用于对所述杆的致动进行控制的所述控制装置还包括在所述汽缸中获得的至少一个附加流入段，所述附加流入段与所述二级节热器支路流体地连通。至少在处于所述第一构造时，切断装置防止所述附加流入段与所述至少一个附加第三端口之间的流体连通，并允许所述流出段与所述至少一个附加第四端口之间的流体连通，以使来自所述附加第二腔室的所述冷却剂的分段的所述附加部分流出，并且至少在处于所述第二构造时，切断装置允许所述附加流入段与所述至少一个附加第三端口之间的流体连通，以使所述冷却剂的分段的所述附加部分流入所述附加第二腔室中，并且其中，不允许所述流出段与所述至少一个附加第四端口之间的流体连通。
此外，所述至少一个第一小活塞设置有附加第一切断件，并且所述第二小活塞设置有附加第二切断件。。所述附加第一切断件适于至少在所述第一小活塞处于所述第一位置时覆盖所述至少一个附加第三端口，并且至少在所述第一小活塞处于所述第二位置时露出所述至少一个附加第三端口。此外，所述第二附加切断件适于至少在所述第二小活塞处于所述第一位置时露出所述至少一个附加第四端口，并且至少在所述第二小活塞处于所述第二位置时覆盖所述至少一个附加第四端口。
根据本发明，所述冷却剂包含二氧化碳或具有类似化学和/或物理性质的其他气体或气体混合物。
这些目标还通过用于对至少根据技术方案1所述的制冷设备进行操作的方法实现，所述方法包括以下步骤：
a)使所述冷却剂沿着所述闭合回路的所述主支路循环；
b)使所述冷却剂的流量的所述至少一个分段沿着所述闭合回路的所述至少一个二级节热器支路循环；
c)驱动所述往复式压缩机的操作；
其特征在于，所述步骤c)包括步骤c1)和步骤c2)，在所述步骤c1)中，将来自所述二级节热器支路的所述冷却剂的分段的至少一个部分分流，以驱动所述往复式压缩机的所述至少一个活塞的移位，并且对来自所述蒸发器且包含在所述气缸中的冷却剂进行压缩，在所述步骤c2)中，在吸入来自所述蒸发器的冷却剂的步骤中，在所述至少一个活塞的移位期间，将冷却剂的分段的所述至少一部分重新引入所述二级节热器支路中，以使冷却剂的分段的所述至少一部分通过所述至少一个二级节热器支路的所述出口段流出，其中，所述至少一个二级节热器支路的所述出口段布置在所述往复式压缩机的下游。
附图说明
现在将仅借助于示例并参考附图对本发明的几个特定实施方式进行描述，而不作任何限制，附图中：
-图1是根据本发明的制冷设备的示意图；
-图1A至图1B是根据本发明的制冷设备的第一实施方式中的往复式压缩机分别在压缩和吸入冷却剂的步骤期间的示意性纵向剖视图；
-图2A至图2B是根据本发明的制冷设备的第一实施方式的变型中的往复式压缩机分别在压缩和吸入冷却剂的步骤期间的示意性纵向剖视图；-图3是根据本发明第二实施方式的往复式压缩机的轴测纵向剖视图；
-图3A至图3D是图3实施方式中的往复式压缩机在压缩机内压缩和吸入冷却剂的各个步骤期间的示意性纵向剖视图；
-图4A是根据本发明第三实施方式的压缩机在压缩步骤期间的纵向剖视图；
-图4B是图4A中的压缩机在吸入步骤中的纵向剖视图；
-图5A是根据本发明的第四实施方式的压缩机的轴测纵向剖视图，
-图5B是图5A中的压缩机的纵向截面的特定视图；
-图6A至图6D是图5A实施方式中的往复式压缩机在往复式压缩机内压缩和吸入冷却剂的各个步骤期间的示意性纵向剖视图。
本发明优选实施方式的详述
特别地参考这些图，1通常表示根据本发明的通用制冷设备。
如图1中极其简化的方式所示出的，根据本发明的制冷设备1具有供冷却剂的流量P循环的闭合回路C。在本文所述的解决方案的情况下，这种冷却剂是二氧化碳，然而，冷却剂在其他实施方式中也可以不同，但是具有相似的化学/物理性质，而不会脱离本发明的保护范围。实际上，所述冷却剂包括二氧化碳或具有类似化学和/或物理性质的其他气体或气体混合物。
闭合回路C包括主支路M，该主支路M设置有往复式的主压缩机2、用于冷却剂的至少一个冷却装置3、对冷却剂进行膨胀的膨胀装置4、以及一个蒸发器5。在这种特殊情况下，应当注意的是，冷却装置3执行与冷凝器相同的功能、即对冷却剂进行冷却，但不会将其气相改变为液体，即因为使用的冷却剂是二氧化碳。在冷却剂不同于二氧化碳的其他实施方式中，冷却装置将以与经典冷凝器相同的方式工作、即将冷却剂的聚集状态从气态转化为液态。
如果冷却剂不是二氧化碳或具有类似于该气体的特性，则主压缩机2也可以是不同于往复式压缩机的类型、例如离心式或其他类型，而不会脱离本发明的保护范围。
此外，在这种特殊情况下，膨胀装置4包括恒温型的膨胀阀，在其他实施方式中，它们也可以包括毛细管线或其他机构，但仍不会脱离本发明的保护范围。
闭合回路C还包括用于冷却剂的流量分段X1的二级节热器支路100。第一二级节热器支路100的入口段100a布置在闭合回路C的介于冷却装置3与膨胀装置4之间的长度101中，并且二级节热器支路100的出口段100b布置在主压缩机2的吸入口附近。应当注意的是，二级节热器支路100按已知方式包括附加膨胀阀105和热交换器106，以与主支路交换热量。在膨胀步骤之后，冷却剂具有介于从冷却装置3流出的冷却剂的压力与从蒸发器5流出的冷却剂的压力之间的中间压力，并且沿着节热器支路100流动。
根据本发明，主支路M还包括布置在蒸发器5与主压缩机2之间的往复式压缩机6，并且配备有气缸7、杆8和活塞9，该活塞9被整体地约束于杆8并可在气缸7内平移。热交换器106下游的二级节热器支路100包括控制装置50，所述控制装置50用于对杆8的致动进行控制，并适于使来自二级节热器支路100的冷却剂的分段X1的部分X2分流，以驱动活塞9的移位，从而对来自蒸发器5并包含在往复式压缩机6的气缸7中的冷却剂进行压缩，并且在吸入来自蒸发器5的冷却剂的步骤中，在活塞9的移位期间，将冷却剂的分段的部分X2重新引入二级节热器支路100中，以使冷却剂的分段的部分X2通过一个二级节热器支路100的出口段100b流出。因此，二级节热器支路100的出口段100b布置在往复式压缩机6的下游。
因此，在实际上，通过二级节热器支路的冷却剂的分段X1的部分X2用于将活塞9推入往复式压缩机6的气缸7中，这是因为活塞9的压力始终大于蒸发器5出口处的冷却剂压力。因此，主压缩机2接收具有大于来自蒸发器4的冷却剂的压力的压力的流体，但不使用外部功(例如电动马达)来给往复式压缩机6提供动力。使用数值示例来说明，蒸发器5的出口处的冷却剂的压力约为20巴，主压缩机2的吸入口处的冷却剂的压力约为24巴，而沿节热器支路100流动的冷却剂的分段X1的部分X2的压力约为45巴，并且用来使活塞9移位的压力约为45巴。
根据图1A和图1B所示装置1的第一实施方式，往复式压缩机6的气缸7设置有第一腔室10，该第一腔室10包括第一端口11和第二端口12，所述第一端口11用于在往复式压缩机6吸入期间供来自蒸发器5的冷却剂流入，所述第二端口12用于在压缩步骤结束时供包含在第一腔室10中的压缩冷却剂流出，以便随后到达主压缩机2。气缸7还包括第二腔室20，该第二腔室20通过活塞9与第一腔室10流体地分离，并设置有第三端口21，该第三端口21用于供冷却剂的分段X1的部分X2流入，以使活塞9移位，也由此使杆8移位，从而对包含在第一腔室10中的冷却剂进行压缩，并且该第三端口21还用于在包含在第一腔室10中的冷却剂的压缩结束时供冷却剂的分段X1的部分X2流出，以便随后通过节热器支路100的出口段100b到达主压缩机2的入口。
图1A示出了对在大约20巴的压力下来自蒸发器5且包含在第一腔室10中的冷却剂进行压缩的初始步骤。压力约为45巴的冷却剂的分段X1的部分X2通过端口21进入第二个腔室20，从而沿对包含在第一腔室10中的冷却剂进行压缩的方向推动活塞9。在压缩步骤之后、即当第一腔10被完全排空且压缩的冷却剂被气缸7通过第二端口12排出时，活塞9受到开始通过第一端口11进入第一腔10的流体的压力，而冷却剂的部分X2通过第三端口21从第二室腔20流出。在往复式压缩机6吸入期间，作用于第二腔室20一侧的活塞9的唯一压力是大气压力，这一事实确保了冷却剂的分段的部分X2的流出，这一点在下面的描述中会更清楚。
特别地，用于对杆8进行控制的控制装置50包括：在入口段100a的一侧与二级节热器支路100流体地连通的流入段51；与二级节热器支路100的出口段100b流体地连通的流出段52；以及在第一构造C1与第二构造C2之间切换的切断装置30，其中，在所述第一构造C1中，允许流入段51与第三端口21之间的流体连通，以使冷却剂的分段X1的部分X2流入第二腔室20中(见图1A)，在所述第二构造C2中，允许流出段52与前述第三端口21之间的流体连通，以使冷却剂的分段X1的部分X2从第二腔室20流出，并且同时不允许流入段51与第三端口21之间的流体连通(见图1B)。在第一构造C1中，同时也不允许流出段52与第三端口21之间的流体连通。
应当说明的是，冷却剂的流入段51处的热力学条件是在附加膨胀阀105和热交换器106的下游获得的热力学条件，这些条件是沿着二级节热器支路100存在的。因此，写到流入段51与二级省煤器支管100在入口段100a一侧的流体地连通时，如上所述地并且下面也将是这样，我们只是指通过流入段51进入的冷却剂处于穿过附加膨胀阀105和热交换器106的流体的热力学条件下，而这些条件是沿着二级支管存在的。
在图1A和图1B所述的实施方式中，驱动装置50包括切断装置30，该切断装置30包括两个阀30a、30b，所述阀30a、30b分别在一侧与入口段100a一侧的节热器支路100和节热器支路100b的出口段流体地连通，并且在另一侧与第三端口21流体地连通。这种阀30a、30b以适当同步的方式打开和关闭，以在第一构造C1与第二构造C2之间交替地切换驱动装置50的构造，反之亦然。
根据如上所述的且在图2A和图2B中示出的实施方式的变型，用于控制致动的控制装置50包括气缸主体55，并且切断装置30包括可平移轴31，该可平移轴31在气缸55内在第一位置P1(当切断装置30采用第一构造C1时)与第二位置P2(当切断装置30采用第二构造C2时)之间平移。可平移轴31设置有第一切断件32和第二切断件33。第一切断件32和第二切断件32沿可平移轴31彼此间隔地布置，使得在轴31的第一位置P1处，允许流入段51与第三端口21之间的流体连通，以使冷却剂的分段X1的部分X2流入第二腔室20中，从而对包含在第一腔室10中的冷却剂进行压缩。在该步骤期间，同时不允许第三端口21与流出段52之间的流体连通。在可平移轴31的第二位置P2处，允许流出段52与第三端口21之间的流体连通，以使来自第二腔室20的冷却剂的分段X1的部分X2流出，并且同时不允许流入段51与第三端口21之间的流体连通。在该步骤中，将来自蒸发器5的冷却剂吸入第一腔室10中。实际上，在轴31的第一位置P1处，第一切断件32覆盖流出段52，而第二切断件33露出流入段51；在轴31的第二位置处，第一切断件32露出流出段52，而第二切断件33覆盖流入段51。
图3示出了根据本发明第二实施方式的往复式压缩机6的轴测纵向剖视图。图3A至图3D示出了仍然根据本发明第二实施方式的往复式压缩机6的不同操作步骤。
特别地，如前述附图所示，除了如上所述的第一实施方式中存在的元件之外，往复式压缩机6还包括附加活塞9’，该附加活塞9’被整体地约束于杆8并可在气缸7内平移。该附加活塞9’位于与沿杆8的活塞9相反的位置处。在该实施方式中，往复式压缩机6的气缸7设置有附加第一腔室10’，该附加第一腔室10’包括附加第一端口11’，该附加第一端口11’用于供来自蒸发器5的冷却剂流入，并且设置有附加第二端口12’，该附加第二端口12用于供包含在附加第一腔室10’中的压缩冷却剂流出，以便到达主压缩机1。实际上，这种往复式压缩机6是双作用式的。往复式压缩机6的气缸7还包括附加第二腔室20’，该附加第二腔室20’通过附加活塞9’与附加第一腔室10’流体地分离，并且设置有附加第三端口21’，该附加第三端口21’用于供来自节热器支路100的冷却剂的分段X1的附加部分X2’流入，以使附加活塞9移位’，从而对包含在附加第一腔室10’中的冷却剂进行压缩，并且此时还同时允许从第一腔室10内的蒸发器5吸入冷却剂的部分X2。这种附加第三个端口21’也适于在通过活塞9对包含在附加第一腔室10’中的冷却剂进行压缩和同时对包含在第一腔室10中的冷却剂进行压缩之后，允许冷却剂的分段X1的附加部分X2’流出。应当注意的是，第二腔室20与附加第二腔室20’彼此没有流体地连通。
在该实施方式中，在主支路M的介于主压缩机2与往复式压缩机6之间的长度上，用于对杆8的致动进行控制的控制装置50还包括与二次支路100的出口段100b流体地连通的至少一个流出段52’。此外，至少在处于第一位置P1(见图3A和图3B)时，切断装置30允许附加流出段52’与附加第三端口21’之间的流体连通，以使冷却剂的分段X1的附加部分X2’从附加第二腔室20’流出，并且至少在处于第二位置P2时，切断装置30允许流入段51与附加第三端口21’之间的流体连通，以使冷却剂的分段X1的附加部分X2’流入附加第二腔室20’中。
因此，由于如上所述的，当切断装置30处于第一位置P1时，允许流入段51与第三端口21之间的流体连通，以使冷却剂的分段X1的部分X2流入第二腔室20中，从而对包含在第一腔室10中的冷却剂进行压缩，并且，同时允许附加流出段52’与附加第三端口21’之间的流体连通，以使冷却剂的分段X1的附加部分X2’从附加第二腔室20’流出(见图3A和图3B)。因此，当处于第一位置P1时，切断装置30既不允许流出段52与第三端口21之间的流体连通，也不允许流入段51与附加第三端口21’之间的流体连通。另外，当切断装置30改为处于第二位置P2时，允许流出段52和第三端口21之间的流体连通，以便冷却剂的分段X1的部分X2从第二腔室20流出，并且同时允许流入段51与附加第三端口21’之间的流体连通，以使冷却剂的分段X1的附加部分X2’流入附加第二腔室20’中。因此，当处于第二位置P2时，切断装置30既不允许流入段51与第三端口21之间的流体连通，也不允许附加流出段52’与附加第三端口21’之间的流体连通。
特别地，在本文描述的实施方式中，切断装置30包括约束于可平移轴31的第三切断件34。该第三切断件34沿轴31与第一切断件32和第二切断件33间隔开，以便至少在可平移轴31处于其第一位置P1时，允许附加流出段52’与附加第三端口21’之间的流体连通，以使冷却剂的分段X1的附加部分X2’从附加第二腔室20’流出，并且在处于其第二位置P2时，允许流入段51与附加第三端口21’之间的流体连通，以使冷却剂的分段X1的附加部分X2’流入附加第二腔室20’中。
实际上，在轴31的第一位置P1处，第一切断件32覆盖流出段52，而第三切断件34露出附加流出段52’。在轴31的第二位置P2处，第一切断件32露出流出段52，而第三切断件34覆盖附加流出段52’。在第一位置P1和第二位置P2处，第二切断件33始终保持流入段51露出，但是其位置使得冷却剂的分段X1的部分X2或冷却剂的分段X1的附加部分X2’沿第三端口21或附加第三端口21’的方向分流。
根据本文描述的特定实施方式，用于对杆8的致动进行控制的控制装置50包括驱动装置80，该驱动装置80根据杆8在气缸7内的位置对切断装置30在第一构造C1与第二构造C2之间的切换进行驱动，反之亦然。
在本文描述的实施方式中，对切断装置30的构造切换进行驱动的这种驱动装置80通过将其从第一位置P1移位至第二位置P2而作用于可平移轴31。在图2A和图2B所描述的实施方式中，也可以同样地使用这种驱动装置80。
特别地，在图3A到图3D所述的实施方式中，驱动装置80包括布置在第一腔室10内的切换按钮81和布置在附加第一腔室20’内的第二切换按钮82。在对包含在第一腔室20中的冷却剂进行压缩的步骤结束时，第一切换按钮81由活塞9激活，以便对切断装置30从第一构造C1到第二构造C2(见图3B和图3C)的切换进行驱动、即将可平移轴31从其第一位置P1移位到其第二位置P2。在对包含在附加第一腔室20’中的冷却剂进行压缩的步骤结束时，第二切换按钮82由附加活塞9’激活，以便对切断装置30从第二构造C2到第一构造C1的切换进行驱动、即对可平移轴31从第二构造C2到第一构造C1的移位进行驱动(见图3D和图3A)。
然后，由于冷却剂施加在可平移轴31的端部31a、31b上的压力，可平移轴31的移位得以实现。在这种情况下，冷却剂实际上是从闭合回路C的存在不同的压力的两个不同点抽出的，使得在第一切换按钮81和第二切换按钮82的命令下，可平移轴31的端部31a、31b由此受到不同的压力，这些压力特别适于将可平移轴31自身的位置从其第一位置P1改变到其第二位置P2，反之亦然。
具体地，用于对致动进行控制的控制装置50的气缸主体55包括第一终端容积V1和第二终端容积V2，所述第一终端容积V1与主支路M的介于主压缩机2和往复式压缩机6之间的长度流体地连通，所述第二终端容积V2在第一切换按钮81由活塞9激活时以受控且往复的方式与主支路M的介于主压缩机2和往复式压缩机6之间的长度流体地连通，以便将可平移轴31从其第一位置P1移位到其第二位置P2，并且至少在第二开关按钮82由附加活塞9’激活时与二级节热器支路100流体地连通，以便将可平移轴31从其第二位置P2移位到其第一位置P1。应当注意的是，在主支路M的介于主压缩机2与往复式压缩机6之间的长度上，冷却剂的压力将始终低于二级节热器支路100中的冷却剂的压力。因此，这种流体连通允许直接地促使可平移轴31自身从第一位置P1和第二位置P2移位，反之亦然，而无需使用外部机构，只需使用驱动装置50在闭合回路C的冷却剂压力不同的点处的简单流体连通。此外，第一容积V1包括弹性元件88，以迫使切断装置30、特别是其第一端31a处的可平移轴31保持处于其第二构造C2。当第一容积V1和第二容积V2中的压力相同时，这种弹性元件88是必不可少的，因为在这种情况下，由于弹性元件88施加在可平移轴31的第一端31a上的弹力，可平移轴31将从其第一位置P1移动到其第二位置P2，而当第二容积V2与节热器支路100流体地连通时，那么冷却剂施加在可平移轴31第二端31b上的力将涉及可平移轴31自身从其第二位置P2到其第一位置P1的移位，从而克服作用在第一容积V1中的压力和在第一端31a上的弹性元件88处产生的力。
在图2A和图2B所示的实施方式中，对切断装置30的激活进行驱动的驱动装置80与如上所述的装置类似，然而，在这种情况下，第二开关按钮82(图2A和图2B中未示出)被布置在第二腔室20内，并且不是由附加活塞9’而是由活塞9在往复式压缩机6的吸入期间，在其回程中在与气缸8的第二腔室20接触的一侧被按压。驱动装置50的端部容积V1与V2之间的流体连通与图3A和图3D中描述的实施方式的流体连通相同。
图4A和图4B示出了本发明的第三实施方式。与如上所述的第一实施方式相同，同样在该技术方案中，往复式压缩机6的气缸7设置有第一腔室10，该第一腔室10包括第一端口11和第二端口12，所述第一端口11用于供来自蒸发器5的冷却剂流入，所述第二端口12用于供包含在第一腔室10中的压缩冷却剂流出，以便到达主压缩机2。气缸7还包括第二腔室20，该第二腔室20通过活塞9与第一腔室10流体地分离，并设置有第三端口21，该第三端口21用于供冷却剂的分段X1的部分X2流入，以使活塞9移位，并对包含在第一腔室10中的冷却剂进行压缩。与第一实施方式不同，第二腔室20还设置有第四端口22，该第四端口22用于在包含在第一腔室10中的冷却剂的压缩结束时供冷却剂的分段X1的部分X2流出，以便到达二级节热器支路100的出口段100b。用于对杆8的致动进行控制的控制装置50包括：在入口段100a的一侧与二级节热器支路100流体地连通的流入段51；与二级节热器支路100的出口段100b流体地连通的流出段52；以及在第一构造C1与第二构造C2之间切换的切断装置30，其中，在所述第一构造C1中，允许流入段51与第三端口21之间的流体连通，以使冷却剂的分段X1的部分X2流入第二腔室20中，在所述第二构造C2中，允许流出段52与第四端口22之间的流体连通，以使冷却剂的分段X1的部分X2从第二腔室20流出，并且不允许流入段51与第三端口21之间的流体连通。在第一构造C1中，也不允许流出段52与第四端口22之间的流体连通。
因此，最终，与图1A和图1B中所示的实施方式不同，往复式压缩机6的气缸7具有第四端口22，该第四端口22能够允许来自二级节热器支路100的冷却剂的分段X1的部分X2流出。
与第一实施方式相同，驱动装置50包括切断装置30，该切断装置30包括两个阀30a、30b，所述阀30a、30b分别在一侧与入口段100a一侧的节热器支路100和节热器支路100的出口段100b流体地连通，并且在另一侧与第三端口21和第四端口22流体地连通。这种阀30a、30b以适当同步的方式打开和关闭，以在第一构造C1与第二构造C2之间交替地切换驱动装置50的构造，反之亦然。
图5A、图5B和图6A至图6D中示出了第四实施方式中的制冷设备。在本实施方式中，气缸7包括第二腔室20，该第二腔室20通过活塞9与第一腔室10流体地分离，并设置有第三端口21，该第三端口21用于供冷却剂的分段X1的部分X2流入，以使活塞9移位并对包含在第一腔室10中的冷却剂进行压缩，并且设置有第四端口22，该第四端口22用于在包含在第一腔室10中的冷却剂的压缩结束时供冷却剂的分段X1的所述部分X2流出，以便到达二级节热器支路100的出口段100b。
用于对杆8的致动进行控制的控制装置50包括在入口段100a的一侧与二级节热器支路100流体地连通的流入段51、以及与二级节热器支路100的出口段100b流体地连通的流出段52。然而，在本实施方式中，往复式压缩机6的流入段51和流出段52在往复式压缩机6自身的气缸7中获得，使得第三端口21和第四端口22布置在往复式压缩机6的气缸7的第二腔室20内，如在下面的描述中可以清楚地看到的。
切断装置30包括第一小活塞36和第二小活塞37，它们布置在气缸7内的适当的且相应的圆柱形壳体36a、37a内，它们在壳体36a、37a中滑动并可从相应的第一位置P1、P1’(采用第一构造C1)平移(图6A和图6B)、以及从相应的第二位置P2、P2’(采用第二构造C2)平移(图6C和图6D)。特别地，第一小活塞36设置有第一切断件38，并且第二小活塞37设置有第二切断件39。当第一小活塞36处于第一位置P1时，第一切断件38适于露出第三端口21，以使冷却剂的分段X1的部分X2流入第二腔室20中，并且当第一小活塞36处于第二位置P2时，第一切断件38适于露出第三端口21。当第二小活塞37处于其第一位置P1’时，第二切断件39适于覆盖第四端口22，并且当第二小活塞37处于其第二位置P2’时，第二切断件39适于露出第四端口22。
因此，当第一小活塞36处于其第一位置P1时，允许流入段51与第三端口21(构造C1)之间的流体连通，并且不允许冷却剂部分X2从第四端口22流出，因为第二小活塞37处于其第一位置P1′。当第一小活塞36处于其第二位置P2时，不允许流入段51与第三端口21(构造C2)之间的流体连通，并且同时允许冷却剂的分段的部分X2从第二腔室20通过第四端口22流出，因为第二小活塞37处于其第二位置P2’。
往复式压缩机6还包括附加活塞9’，该附加活塞9’整体地约束于杆8并可在气缸7内平移。气缸7设置有附加第一腔室10’，该附加第一腔室10’包括附加第一端口11’和附加第二端口12’，所述附加第一端口11’用于供来自蒸发器5的冷却剂流入，所述附加第二端口12’用于供包含在附加第一室10’中的压缩冷却剂流出，以便到达主压缩机1。气缸7还包括附加第二腔室20’，该附加第二腔室20’通过附加活塞9’与附加第一室10’流体地分离，并且设置有附加第三端口21’，该附加第三端口21’用于供冷却剂的分段X1的附加部分X2’流入，以使附加活塞9移位’，从而对包含在附加第一腔室10’中的冷却剂进行压缩，并同时允许在第一腔室10内从蒸发器5吸入冷却剂。此外，气缸7设置有附加第四端口22’，该附加第四端口22’用于在通过活塞9对包含在附加第一腔室10’中的冷却剂进行压缩和同时对来自蒸发器5且包含在第一腔室10中的冷却剂的分段X1的部分X2的压缩进行结束时，供冷却剂的分段X1的附加部分X2’流出。
根据本文描述的实施方式，用于对杆8的致动进行控制的控制装置50除了流入段51之外，还包括在往复式压缩机6的气缸7中获得的附加流入段51’，所述附加流入段51’与二级节热器支路100的包括入口段100a的一侧流体地连通。至少在处于第一构造C1时，切断装置30不允许附加流入段51’与附加第三端口21’之间的流体连通，并且允许流出段52与附加第四端口22’之间的流体连通，以使冷却剂的分段的附加部分X2’从附加第二腔室20’(图6A和图6B)流出，并且在处于第二构造C2时，切断装置30允许附加流入段51’与附加第三端口21’之间的流体连通，以使冷却剂的分段X1的附加部分X2’流入附加第二腔室20’中，并且不允许流出段52与附加第四端口22’之间的流体连通(图6C和图6D)
此外，第一小活塞36设置有附加第一切断件38’，并且第二小活塞37设置有附加第二切断件39’。当第一小活塞36处于其第一位置P1时，附加第一切断件38’适于覆盖附加第三端口21’，并且当第一小活塞36处于其第二位置P2时，附加第一切断件38’适于露出附加第三端口21’。当第二小活塞37处于其第一位置P1’时，附加第二切断件39’适于露出附加第四端口22’，并且当第二小活塞37处于其第二位置P2’时，附加第二切断件39’适于覆盖附加第四端口22’。
根据本发明的一个特定方面，第一小活塞36设置有第一突出端36b和第二突出端36c，两者的尺寸均使得第一小活塞36至少在在第一腔室10和附加第一腔室10’中吸入来自蒸发器5的冷却剂的相应步骤结束时，可在活塞9和附加活塞9’的作用下从第一位置P1移位到第二位置P2，反之亦然。
此外，第二小活塞37的第二切断件39和附加第二切断件39’的形状使得第二小活塞37至少在将来自蒸发器5的冷却剂吸入附加第一腔室10’和第一腔室10中的相应步骤结束时，可在附加活塞9’和活塞9’的作用下从第一位置P1’移位到第二位置P2’，反之亦然。
第一突出端36b、第二突出端36c的存在以及第二切断件39和附加第二切断件39’的特定形状允许将第一小活塞36和第二小活塞37从其第一位置P1、P1’移位到其第二位置P2、P2’，反之亦然，而无需外部机构的干预或电力消耗，只需简单地利用活塞9或附加活塞9’的行程。
如上所述的实施方式全都具有相同的操作方法，包括以下步骤：
a)使所述冷却剂沿着所述闭合回路的所述主支路循环；
b)使所述冷却剂的流量的所述至少一个分段沿着所述闭合回路的所述至少一个二级节热器支路循环；
c)驱动所述往复式压缩机的操作；
其中，步骤c)包括步骤c1)和步骤c2)，在所述步骤c1)中，将来自二级节热器支路100的冷却剂的分段X1的部分X2分流，以驱动往复式压缩机6的活塞9的移位，并且由此对来自蒸发器5且包含在气缸7中的冷却剂进行压缩，在所述步骤c2)中，在吸入来自蒸发器5的冷却剂的步骤中，在活塞9的移位期间，将冷却剂的分段的同一部分X2重新引入二级节热器支路100中，以使冷却剂的分段的部分X2通过二级节热器支路100的出口段100b流出。二级节热器支路100的出口段布置在往复式压缩机6的下游，使得从二级节热器支路100流出的冷却剂的前述部分X2在进入主压缩机2之前与从往复式压缩机6流出的冷却剂混合。

Claims (21)

1.一种制冷设备(1)，所述制冷设备具有供冷却剂的流量(P)循环的闭合回路(C)，所述闭合回路包括至少一个主支路(M)，所述主支路设置有至少一个主压缩机(2)、至少一个使所述冷却剂冷却的冷却装置(3)、使冷却剂膨胀的膨胀装置(4)以及至少一个蒸发器(5)，所述闭合回路还包括用于所述冷却剂的至少一个分段流量(X1)的至少一个二级节热器支路(100)，其中，所述至少一个第一二级节热器支路(100)的入口段(100a)布置在所述闭合回路(C)的介于所述冷却装置(3)与所述膨胀装置(4)之间的长度(101)中，并且所述至少一个二级节热器支路(100)的出口段(100b)布置在所述主压缩机(2)的吸入口附近，所述制冷设备的特征在于，所述主支路(M)还包括至少一个往复式压缩机(6)，所述往复式压缩机布置在所述蒸发器与所述主压缩机之间，并且设置有至少一个气缸(7)、至少一个杆(8)和至少一个活塞(9)，所述活塞被整体地约束于所述至少一个杆(8)并且能在所述气缸(7)内平移，并且所述至少一个二级节热器支路包括至少一个控制装置(50)，所述控制装置用于控制所述至少一个杆的致动，并适于使来自所述二级节热器支路(100)的所述冷却剂的分段(X1)的至少一部分(X2)分流，以驱动所述至少一个活塞(9)的移位并对来自所述蒸发器且包含在所述气缸中的冷却剂进行压缩，并且在吸入来自所述蒸发器的冷却剂的步骤中，在所述至少一个活塞(9)的移位期间，将冷却剂的分段的至少一个部分(X2)重新引入所述二级节热器支路(100)中，以使冷却剂的分段的所述至少一部分(X2)通过所述至少一个二级节热器支路(100)的所述出口段(100b)流出，其中，所述至少一个二级节热器支路(100)的所述出口段布置在所述往复式压缩机(6)的下游。
2.如权利要求1所述的制冷设备，其特征在于，所述气缸(7)设置有第一腔室(10)，所述第一腔室(10)包括第一端口(11)和第二端口(12)，所述第一端口用于供来自所述蒸发器(5)的冷却剂流入，所述第二端口用于供包含在所述第一腔室(10)中的压缩冷却剂流出，以便到达所述主压缩机(2)，所述气缸(7)还包括第二腔室(20)，所述第二腔室通过所述活塞(9)与所述第一腔室流体地分离，并设置有至少一个第三端口(21)，所述第三端口用于供冷却剂的所述至少一个分段(X1)的所述部分(X2)流入，以使所述活塞移位并对包含在所述第一腔室(10)中的所述冷却剂进行压缩。
3.如权利要求2所述的制冷设备，其特征在于，所述至少一个第三端口(21)还适于在包含在所述第一腔室(10)中冷却剂的压缩结束时供所述冷却剂的所述分段的所述部分(X2)流出，以便到达所述二级节热器支路(100)的所述出口段(100b)。
4.如权利要求3所述的制冷设备，其特征在于，用于对所述杆的致动进行控制的所述控制装置(50)包括：与所述二级节热器支路(100)流体地连通的至少一个流入段(51)、与所述二级节热器支路(100)的所述出口段(100b)流体地连通的至少一个流出段(52)、以及在第一构造(C1)与第二构造(C2)之间切换的切断装置(30)，其中，在处于所述第一构造时，允许所述流入段(51)与所述至少一个第三端口(21)之间的流体连通，以使所述冷却剂的分段(X1)的所述部分(X2)流入所述第二腔室(20)中，而在处于所述第二构造时，允许所述流出段(52)与所述至少一个第三端口(21)之间的流体连通，以使所述冷却剂的分段(X1)的所述部分(X2)从所述第二腔室(20)流出，并且不允许所述流入段(51)与所述至少一个第三端口(21)之间的流体连通。
5.如权利要求4所述的制冷设备，其特征在于，用于对所述杆的致动进行控制的所述控制装置(50)包括气缸主体(55)，所述切断装置(30)包括能在处于所述第一构造(C1)的第一位置(P1)与处于所述第二构造(C2)的第二位置(P2)之间在所述气缸(55)内平移的至少一个可平移轴(31)，所述可平移轴(31)设置有第一切断件(32)和第二切断件(33)，所述第一切断件(32)和所述第二切断件(33)沿所述至少一个可平移轴(31)彼此间隔地布置，使得在所述第一位置(P1)处，允许所述流入段与所述至少一个第三端口(21)之间的流体连通，以使所述冷却剂的分段(X1)的所述部分(X2)流入所述第二腔室(20)中，并且在所述第二位置(P2)处，允许所述流出段(52)与所述至少一个第三端口(21)之间的流体连通，以使所述冷却剂的分段(X1)的部分(X2)从所述第二腔室(20)流出，并且不允许所述流入段(51)与所述至少一个第三端口(21)之间的流体连通。
6.如权利要求2至5中的一项或多项所述的制冷设备，其特征在于，所述至少一个往复式压缩机(6)包括至少一个附加活塞(9’)，所述附加活塞被整体地约束于所述至少一个杆(8)并且可在所述气缸(7)内平移，其中，所述气缸(7)设置有附加第一腔室(10’)，所述附加第一腔室包括附加第一端口(11’)和附加第二端口(12’)，所述附加第一端口用于供来自所述蒸发器(5)的冷却剂流入，并且所述附加第二端口用于供包含在所述附加第一腔室(10’)中的压缩冷却剂流出，以便到达所述主压缩机(1)，所述气缸(7)还包括附加第二腔室(20’)，所述附加第二腔室通过所述附加活塞(9’)与所述附加第一腔室(10’)流体地分离，并设置有附加第三端口(21’)，所述附加第三端口用于供所述冷却剂的分段(X1)的附加部分(X2’)流入，以使所述附加活塞(9’)移位并对包含在所述附加第一腔室(10’)中的所述冷却剂进行压缩，并允许同时将冷却剂从所述蒸发器吸入所述第一腔室(10)中，并且还用于在通过所述活塞(9)对包含在所述附加第一腔室(10’)中的冷却剂进行压缩和同时对包含在所述第一腔室(10)中的冷却剂进行压缩之后，供所述冷却剂的分段的附加部分(X2’)流出。
7.如权利要求6所述的制冷设备，其特征在于，用于对所述杆的致动进行控制的控制装置(50)还包括与所述二级节热器支路(100)的所述出口段(100b)流体地连通的至少一个附加流出段(52’)，并且至少在处于所述第一位置(P1)时，所述切断装置(30)允许所述附加流出段(52’)与所述附加第三端口(21’)之间的流体连通，以使冷却剂的分段(X1)的所述附加部分(X2’)从所述附加第二腔室(20’)流出，并且至少在处于所述第二位置(P2)时，所述切断装置(30)允许所述流入段(51)与所述附加第三端口(21’)之间的流体连通，以使冷却剂的所述分段(X1)的所述附加部分(X2’)流入所述附加第二腔室(20’)中。
8.如权利要求7所述的制冷设备，其特征在于，所述切断装置(30)包括约束于所述轴(31)的至少一个第三切断件(34)，所述第三切断件与所述第一切断件(32)和所述第二切断件(33)沿所述轴(31)间隔开，使得至少在所述至少一个可平移轴(31)处于所述第一位置(P1)时，允许所述附加流出段(52’)与所述附加第三端口(21’)之间的流体连通，以使冷却剂的分段(X1)的所述附加部分(X2’)从所述附加第二腔室(20’)流出，并且至少在处于所述第二位置(P2)时，允许所述流入段(51)与所述附加第三端口(21’)之间的流体连通，以使冷却剂的分段(X1)的所述附加部分(X2’)流入所述附加第二腔室(20’)中。
9.如权利要求2至8中的一项或多项所述的制冷设备，其特征在于，用于对所述杆(8)的致动进行控制的所述控制装置(50)包括驱动装置(80)，所述驱动装置根据所述杆(8)在所述气缸(7)内的位置来对所述切断装置(30)在所述第一构造(C1)与所述第二构造(C2)之间的切换进行驱动，反之亦然。
10.如权利要求9所述的制冷设备，其特征在于，所述驱动装置(80)包括布置在所述第一腔室(10)内的至少一个切换按钮(81)以及布置在所述附加第一腔室(10’)内的至少一个第二切换按钮(82)，所述至少一个第一切换按钮(81)在包含在所述第一腔室(10)中的所述冷却剂的压缩步骤结束时由所述活塞(9)激活，以便对所述切断装置(30)从所述第一构造(C1)到所述第二构造(C2)的切换进行驱动，所述至少一个第二切换按钮(82)在包含在所述附加第一腔室(10’)中的所述冷却剂的压缩步骤结束时由所述附加活塞(9’)激活，以便对所述切断装置(30)从所述第二构造(C2)到所述第一构造(C1)的切换进行驱动。
11.如权利要求10所述的制冷设备，其特征在于，用于对致动进行控制的所述控制装置(50)的所述气缸主体(55)包括第一终端容积(V1)和第二终端容积(V2)，所述第一终端容积与所述主支路的介于所述主压缩机(2)与所述往复式压缩机(6)之间的所述长度流体地连通，其中，所述第一容积(V1)包括弹性元件(88)，所述弹性元件迫使所述切断装置(30)保持在所述第二构造(C2)中，所述第二终端容积(V2)至少在所述至少一个第一切换按钮(81)由所述活塞(9)激活时以受控且往复的方式与所述主支路的介于所述主压缩机(2)与所述往复式压缩机(6)之间的长度流体地连通，以便对所述切断装置(30)从所述第一构造(C1)到所述第二构造(C2)的切换进行驱动，并且至少在所述至少一个第二开关按钮(82)由附加活塞(9’)激活时与所述二级节热器支路(100)流体地连通，以便对所述切断装置(30)从所述第二构造(C2)到所述第一构造(C1)的切换进行驱动。
12.如权利要求2所述的制冷设备，其特征在于，所述第二腔室(20)设置有至少一个第四端口(22)，所述第四端口用于在包含在所述第一腔室(10)中冷却剂的压缩结束时供所述冷却剂的分段的所述部分(X2)流出，以便到达所述二级节热器支路(100)的所述出口段(100b)。
13.如权利要求12所述的制冷设备，其特征在于，用于对所述杆(8)的致动进行控制的所述控制装置(50)包括：与所述二级节热器支路(100)流体地连通的至少一个流入段(51)、与所述二级节热器支路(100)的所述出口段(100b)流体地连通的至少一个流出段(52)、以及在第一构造(C1)与第二构造(C2)之间切换的切断装置(30)，其中，在处于所述第一构造时，允许所述流入段(51)与所述至少一个第三端口(21)之间的流体连通，以使所述冷却剂的分段(X1)的所述部分(X2)流入所述第二腔室(20)中，在处于所述第二构造时，允许所述流出段(52)与所述至少一个第三端口(21)之间的流体连通，以使所述冷却剂的分段的所述部分从所述第二腔室(20)流出，并且不允许所述流入段(51)与所述至少一个第三端口(21)之间的流体连通。
14.如权利要求13所述的制冷设备，其特征在于，所述流入段(51)和所述流出段(52)在所述往复式压缩机(6)的所述气缸(7)中获得，所述切断装置(30)包括至少一个第一小活塞(36)和至少一个第二小活塞(37)，两者均布置在所述气缸内，并且能在所述气缸(7)中获得的相应的第一气缸腔体内，在采用所述第一构造(C1)的相应的第一位置(P1、P1’)与采用所述第二构造(C2)的相应的第二位置(P2、P2’)之间平移，所述第一小活塞设置有第一切断件(38)，并且所述第二小活塞设置有第二切断件(39)，所述第一切断装置(38)适于至少在所述第一小活塞处于所述第一位置(P1)时露出所述至少一个第三端口(21)，并且至少在所述第一小活塞处于所述第二位置(P2)时露出所述至少一个第三端口(21)，所述第二切断件(39)适于至少在所述第二小活塞处于所述第一位置(P1’)时覆盖所述至少一个第四端口(22)，并且至少在所述第二小活塞处于所述第二位置(P2’)时露出所述至少一个第四端口(22)。
15.如权利要求12至14中的一项或多项所述的制冷设备，其特征在于，所述至少一个往复式压缩机(6)包括至少一个附加活塞(9’)，所述附加活塞被整体地约束于所述至少一个杆(8)并且可在所述气缸(7)内平移，其中，所述气缸(7)设置有附加第一腔室(10’)，所述附加第一腔室包括附加第一端口(11’)和附加第二端口(12’)，所述附加第一端口用于供来自所述蒸发器(5)的冷却剂流入，所述附加第二端口用于供包含在所述附加第一腔室(10’)中的压缩冷却剂流出，以便到达所述主压缩机(1)，所述气缸(7)还包括附加第二腔室(20’)，所述附加第二腔室通过所述附加活塞(9’)与所述附加第一腔室(10’)流体地分离，并设置有附加第三端口(21’)，所述附加第三端口用于供冷却剂的所述至少一个分段(X1)的附加部分(X2’)流入，以使所述附加活塞(9’)移位并对包含在所述附加第一腔室(10’)中的所述冷却剂进行压缩，并允许同时将冷却剂从所述蒸发器(5)吸入所述第一腔室(10)中，并且还设置有附加第四端口(22’)，所述附加第四端口用于在通过所述活塞(9)对包含在所述附加第一腔室(10’)中的冷却剂进行压缩和同时对包含在所述第一腔室(10)中的冷却剂进行压缩结束时，供所述冷却剂的所述分段(X1)的附加部分(X2’)流出。
16.如权利要求15所述的制冷设备，其特征在于，用于对所述杆(8)的致动进行控制的所述控制装置(50)还包括：至少一个附加流入段(51’)，所述附加流入段在所述气缸中获得，并且与所述二级节热器支路(100)流体地连通，至少在处于所述第一构造(C1)时，所述切断装置(30)防止所述附加流入段(51’)与所述至少一个附加第三端口(21’)之间的流体连通，并允许所述流出段(52)与所述至少一个附加第四端口(22’)之间的流体连通，以使所述冷却剂的所述分段的附加部分(X2’)从所述附加第二腔室(20)流出，并且至少在处于所述第二构造(C2)时，所述切断装置(30)允许所述附加流入段(51’)与所述至少一个附加第三端口(21’)之间的流体连通，以使所述冷却剂的分段(X1)的所述附加部分(X2’)流入所述附加第二腔室(20’)中，并且其中，不允许所述流出段(52)与所述至少一个附加第四端口(22’)之间的流体连通。
17.如权利要求14至16中的一项或多项所述的装置，其特征在于，所述至少一个第一小活塞(36)设置有附加第一切断件(38’)，并且所述第二小活塞设置有附加第二切断件(39’)，所述附加第一切断件(38’)适于至少在所述第一小活塞(36)处于所述第一位置(P1)时覆盖所述至少一个附加第三端口(21’)，并且至少在所述第一小活塞(36)处于所述第二位置(P2)时露出所述至少一个附加第三端口(21’)，所述附加第二切断件(39’)适于至少在所述第二小活塞(37)处于所述第一位置(P1’)时露出所述至少一个附加第四端口(22’)，并且至少在所述第二小活塞(37)处于所述第二位置(P2’)时覆盖所述至少一个附加第四端口(22’)。
18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述第一小活塞(36)设置有第一突出端(36b)和第二突出端(36c)，两者均分别设计成使得所述第一小活塞(36)至少在所述第一腔室(10)和所述附加第一腔室(10’)中吸入来自所述蒸发器(5)的冷却剂的相应步骤结束时，能在所述活塞(9)和所述附加活塞(9’)的作用下从第一位置P1移位到第二位置P2，反之亦然。
19.如权利要求16或17所述的装置，其特征在于，所述第二小活塞(37)的所述第二切断件(39)和所述附加第二切断件(39’)的形状使得所述第二小活塞(37)至少在所述附加第一腔室(10’)和所述第一腔室(10)中吸入来自所述蒸发器(5)的冷却剂的相应步骤结束时，能在所述附加活塞(9’)和所述活塞(9)的作用下从所述第一位置(P1’)移位到所述第二位置(P2’)，反之亦然。
20.如权利要求1至19中的一项或多项所述的制冷设备，其特征在于，所述冷却剂包含二氧化碳或具有类似化学和/或物理性质的其他气体或气体混合物。
21.一种对至少如权利要求1所述的制冷设备进行操作方法，所述方法包括以下步骤：
a)使所述冷却剂沿着所述闭合回路(C)的所述主支路(M)循环；
b)使所述冷却剂的流量的所述至少一个分段(X1)沿着所述闭合回路的所述至少一个二级节热器支路(100)循环；
c)驱动所述往复式压缩机(6)的操作；
其特征在于，所述步骤c)包括步骤c1)和步骤c2)，在所述步骤c1)中，将来自所述二级节热器支路的所述冷却剂的所述分段(X1)的至少一个部分(X2)分流，以驱动所述往复式压缩机(6)的所述至少一个活塞(9)的移位，并且对来自所述蒸发器(5)并包含在所述气缸(7)中的冷却剂进行压缩，在所述步骤c2)中，在吸入来自所述蒸发器的冷却剂的步骤中，在所述至少一个活塞(9)的移位期间，将冷却剂的分段的所述至少一个部分(X2)重新引入所述二级节热器支路(100)中，以使冷却剂的所述分段的所述至少一部分(X2)通过所述至少一个二级节热器支路(100)的所述出口段(100b)流出，其中，所述至少一个二级节热器支路(100)的所述出口段布置在所述往复式压缩机(6)的下游。
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