专利名称：使用三重管式热交换器的制冷装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种用在3个独立的流道中流动的流体之间进行热交换的三重管式热交换器对经冷凝器冷凝后的液态制冷剂进行过冷却以提高制冷能力的制冷装置。
背景技术：
一般的制冷装置是通过制冷剂管道将压缩机、冷凝器、减压器以及蒸发器串联连接以构成封闭回路的制冷剂循环回路，通过冷凝器的散热使经压缩机压缩的高压气态制冷剂液化成液态制冷剂，并通过膨胀阀等减压器使该高压的液态制冷剂膨胀并减压，然后使沸点下降的低压液态制冷剂在蒸发器中蒸发，且从制冷库内等吸取此时的蒸发潜热，由此将制冷库内等冷却。作为提高这类制冷装置的制冷能力或性能系数(COP)的方法，例如在专利文献I中所记载的方法包括:设置气液热交换器，将用冷凝器液化的高压液态制冷剂与抽出一部分而被减压的低压的气态制冷剂进行热交换，从而将高压液态制冷剂加以过冷却。在专利文献2中所提出的方法则是设置气液热交换器(辅助热交换器)和气液分离器，且在气液热交换器中使经过冷凝器液化的高压液态制冷剂与在气液分离器中分离的低压气态制冷剂进行热交换，从而对高压液态制冷剂进行过冷却。专利文献I日本实开平1-169772号公报专利文献2日本特开平11-014167号公报然而，采用专利文献I公开的方法时，由于吸入压缩机的气态制冷剂被加热而导致压缩机的排出温度上升，因此需要将通过冷凝器液化的高压液态制冷剂的一部分抽出以注入气态制冷剂中并降低压缩机的排出温度；而且一旦这样将通过冷凝器液化的高压液态制冷剂的一部分抽出并注入，就会有减少蒸发器内的制冷剂循环量而使制冷能力下降的问题。而采用专利文献2的方法时，由于在气液分离器中分离的低温低压的气态制冷剂会绕过蒸发器而流入压缩机，因此负荷变动或压缩机转速的变动会导致气液分离器的分离性能下降，并且会发生一部分液态制冷剂被吸入压缩机的返液现象，会有使压缩机的负荷增大等问题。
发明内容
本发明正是为了解决上述问题，目的在于提供一种制冷装置，通过高压液态制冷剂的过冷却来提高制冷能力，同时能够防止液态制冷剂流入压缩机所导致的返液发生。为了实现上述目的，本发明第I技术方案的制冷装置通过制冷剂管道至少将压缩机、冷凝器、三重管式热交换器、减压器、气液分离器以及蒸发器串联连接以构成封闭回路的制冷剂循环回路，其特征在于:使从所述冷凝器流向所述减压器的液态制冷剂通过所述三重管式热交换器的第I外侧流道，使被所述气液分离器分离的气态制冷剂通过所述三重管式热交换器的内侧流道，使被所述蒸发器蒸发的气态制冷剂通过所述三重管式热交换器的第2外侧流道，以及使通过该第2外侧流道的气态制冷剂与通过所述内侧流道的气态制冷剂合流并导入所述压缩机。本发明技术方案2是在技术方案I的基础上，其进一步特点是所述三重管式热交换器的内侧流道的截面积被设定成比第I及第2外侧流道各自的截面积小。本发明技术方案3是在技术方案I或2的基础上，其进一步特点是使从所述冷凝器流向所述减压器的液态制冷剂的一部分至注入将所述气液分离器与所述三重管式热交换器的内侧通道连接的制冷剂管道中。根据本发明技术方案1，因在冷凝器中的冷凝而被液化且流向减压器的高压液态制冷剂在通过三重管式热交换器的第I外侧流道的过程中，由于通过内侧流道的气态制冷剂(被气液分离器分离的气态制冷剂)与通过第2外侧流道的气态制冷剂(被蒸发器蒸发的气态制冷剂)间的热交换而被有效地过冷却，因此其过冷却产生的热量就能相应地增大蒸发器中的蒸发潜热，从而使制冷装置的制冷能力及性能系数(COP)得以提高。根据本发明技术方案2，由于三重管式热交换器的内侧流道的截面积被设定成比第I及第2外侧流道的各自的截面积小，因此即使由于负荷变动等导致液态制冷剂从气液分离器流入三重管式热交换器的内侧流道，也会由于其液态制冷剂通过与在第I外侧流道流动的高压液态制冷剂间的热交换而蒸发，因此能够防止液态制冷剂流入压缩机导致返液发生。根据本发明技术方案3，由于在连接气液分离器与三重管式热交换器的内侧通道的制冷剂管道中被注入的液态制冷剂蒸发，使提供给三重管式热交换器中的高压制冷剂过冷却用的气态制冷剂(在气液分离器中分离后通过内侧通道的气态制冷剂)的温度上升得以被抑制，因此能够不影响减压器的温度控制，抑制压缩机吸入的气态制冷剂的温度上升，从而可使压缩机的排出温度上升得到抑制，以防止压缩机内的油劣化。另外，注入的液态制冷剂量会使蒸发器内的制冷剂循环量相应地减少，但伴随这种制冷剂循环量减少而来的制冷能力下降却能被三重管式热交换器中的高压制冷剂的有效率过冷却加以补偿。
图1是本发明的制冷装置的制冷剂回路图。图2是本发明的制冷装置的三重管式热交换器的连接图。图3是图2的X-X线剖视图。图4是表示本发明的制冷装置中的制冷剂状态变化的莫里尔图。图5是将本发明的制冷装置的三重管式热交换器中相对于制冷剂流量的气液热交换量与过去的螺旋式热交换器进行比较的图。附图标记说明I压缩机2冷凝器3三重管式热交换器4膨胀阀(减压器)5气液分离器
6蒸发器7分油器8 储存罐(receiver tank)9干燥器10检视窗11 储液器(accumulator)12油冷却器13毛细管14 第 I 管15 第 2 管16 第 3 管LI L6制冷剂管道L7回油管L8注入管道L9、L10制冷剂管道SI内侧流道S2第I外侧流道S3第2外侧流道Vl电磁开闭阀V2吸入压力调节阀(ZSP阀)V3电磁开闭阀
具体实施例方式以下根据
本发明的实施形态。图1是本发明的制冷装置的制冷剂回路图，图2是该制冷装置的三重管式热交换器的连接图，图3是图2的X-X线剖视图。如图1所示，本发明的制冷装置基本上是用制冷剂管道L1、L2、L3、L4、L5、L6将压缩机1、冷凝器2、三重管式热交换器3、作为减压器的膨胀阀4、气液分离器5、以及蒸发器6等主要设备连接而成。制冷剂管道LI用于将压缩机I的排出侧与冷凝器2的入口侧连接，在该制冷剂管道LI上连接着分油器7和电磁开闭阀VI。另外，在从冷凝器2的出口侧延伸而与三重管式热交换器3的入口侧连接的制冷剂管道L2上连接着储存罐(receiver tank) 8和干燥器(D) 9以及检视窗(S.G) 10。而在将三重管式热交换器3的出口侧和气液分离器5加以连接的制冷剂管道L3上设有所述膨胀阀4，从蒸发器6的出口侧延伸的制冷剂管道L5与三重管式热交换器3连接，以及从三重管式热交换器3延伸而与压缩机I的吸入侧连接的制冷剂管道L6上连接有吸入压力调节阀(ZSP阀)V2和储液器(accumulator) 11。另外，从分油器7延伸的回油管L7连接在制冷剂管道L6的吸入压力调节阀V2与储液器11之间，其途中设有油冷却器12。并且，从制冷剂管道L2的检视窗10与三重管式热交换器3之间分支出注入管道L8,该注入管道L8与制冷剂管道L9的途中连接，而该制冷剂管道L9则是从气液分离器5的上部延伸而与三重管式热交换器3连接，在该注入管道L8的途中设有电磁开闭阀V3和流量调节用的毛细管13。另外，从三重管式热交换器3延伸的制冷剂管道LlO与制冷剂管道L6的刚从三重管式热交换器3延伸出的部分连接。以下根据图2及图3说明三重管式热交换器3的构造及与之相连的制冷剂管道L2、L3、L5、L6、L9、LlO 的连接构造。如图3所示，三重管式热交换器3如下构成:中心部是沿图3的纸面垂直方向配置的圆管状的第I管14，在该第I管14的外周配置有第2管15，该第2管15的管壁沿圆周方向连续而成为放射状(花瓣状)截面，从而变形成凹凸状，在该第2管15的外周配置有大直径的圆管状的第3管16。在第I管14的内部形成内侧流道SI，在第2管15的内部形成第I外侧流道S2，在第2管15与第3管16之间的空间形成有第2外侧流道S3。在本实施形态中，内侧流道SI的截面积被设定成比第I及第2外侧流道S2、S3各自的截面积小。然后，如图2所示，从所述冷凝器2 (参照图1)延伸的制冷剂管道L2与三重管式热交换器3的第I外侧流道S2(参照图3)的入口连接，从第I外侧流道S2的出口延伸的制冷剂管道L3与气液分离器5连接，在其途中设有所述膨胀阀4。另外，从蒸发器6延伸的制冷剂管道L5与三重管式热交换器3的第2外侧流道S3 (参照图3)的入口连接，且在第2外侧流道S3的出口连接制冷剂管道L6，且制冷剂管道L6连向压缩机I (参照图1)。而从气液分离器5延伸的制冷剂管道L9与三重管式热交换器3的内侧流道SI (参照图3)的入口连接，且在其途中连接从制冷剂管道L2分支出的注入管道L8，在该注入管道L8的途中设有所述电磁开闭阀V3和流量调节用的所述毛细管13。并且，从内侧流道SI的出口延伸的制冷剂管道LlO与从第2外侧流道S3的出口延伸的制冷剂管道L6连接。以下使用图4的莫里尔图(Ρ-1线图)说明上述结构的制冷装置的作用。一旦压缩机I受图中未示的发动机等动力源的驱动，处于图4的a所示状态(压力P1、焓g的气态制冷剂便被压缩机I压缩而成为图4的b所示状态(压力P2、焓i2)的高温高压的气态制冷剂(压缩过程)，该气态制冷剂通过制冷剂管道LI而被导入冷凝器2。而此时的压缩机I的压缩动力W(热量换算)用来表示。 在冷凝器2中，高温高压的气态制冷剂向外部空气散放冷凝热Q2而从图4中b — c作状态变化(相变)，从而液化(冷凝过程)，并且变成图4中c所示状态(压力P2、焓i3)的高压液态制冷剂。而此时的散热量(冷凝热)Q2用(i2_i3)来表示。如上述那样在冷凝器2中液化的高压液态制冷剂的一部分通过注入管道L8而被注入制冷剂管道L9，但该液态制冷剂因通过毛细管13而被减压，从而发生绝热膨胀(等焓膨胀)，且成为图4中d所示的状态(压力P1、焓i3)，其中一部分气化，且与如后述那样在气液分离器5中分离而沿着图2的箭头方向流过制冷剂管道L9的处于图4中状态d’ (压力P1、焓i/ )的低压气态制冷剂合流。另一方面，其余大部分的高压液态制冷剂则从制冷剂管道L2流向三重管式热交换器3，且在沿着图2中箭头方向在三重管式热交换器3的第I外侧流道S2(参照图3)中流动的过程中，由于在制冷剂管道L9中流动且在途中与从注入管道L8注入的低压液态制冷剂(一部分正在气化)合流而沿图2中箭头方向流过三重管式热交换器3的内侧流道SI (参照图3)的低压气态制冷剂、与因在蒸发器6中的蒸发而汽化从而从制冷剂管道L5沿图2的箭头方向流过三重管式热交换器3的第2外侧流道S3 (参照图3)的处于图4中状态a’(压力P1、焓i/)的低压气态制冷剂之间进行的热交换而被过冷却。即，从冷凝器2流向膨胀阀4的高压液态制冷剂由于通过三重管式热交换器3而被过冷却，从而从图4中c — c’的状态(压力P2、焓i/ )作状态变化，且以图中所示的AQ2( = i3-13’ )被过冷却。另外，在三重管式热交换器3中，如图2的箭头所示，高压液态制冷剂在第I外侧流道S2中流动的方向与2个系统的低压气态制冷剂在内侧流道SI和第2外侧流道S3中流动的方向互为相反(逆流)。而在三重管式热交换器3中被过冷却的高压液态制冷剂则在通过膨胀阀4时被减压而作绝热膨胀(等焓膨胀)(膨胀过程)，并且从图4中c’ 一 d’的状态(压力P1、焓i3’)作状态变化，其中一部分发生气化。如此发生部分气化的制冷剂通过制冷剂管道L3后导入至气液分离器5而进行气液分离，并且低压气态制冷剂在如上述那样从制冷剂管道L9流向三重管式热交换器3的途中与从注入管道L8注入的低压液态制冷剂(一部分正在被气化)合流，并且合流后的气态制冷剂在流过三重管式热交换器3的内侧流道SI的过程中，被用于对在第I外侧流道S2中流动的高压液态制冷剂进行过冷却。而且流过三重管式热交换器3的内侧通道SI而向制冷剂管道10排出的低压气态制冷剂则如图1及图2所示那样与流过制冷剂管道L6的低压气态制冷剂(以蒸发器6蒸发而在三重管式热交换器3中提供给高压液态制冷剂进行过冷却的低压气态制冷剂)合流。另外，气液分离器5内的呈图4中状态d’(压力P1Jti/)的低压液态制冷剂通过制冷剂管道L4后被导入蒸发器6，且在通过该蒸发器6的过程中从周围吸取蒸发热Q1而从d’一a’(压力P1JSi/)作状态变化，从而蒸发(蒸发过程)，成为状态a’的气态制冷齐U。而且此时的蒸发热量(蒸发潜热)Q1用来表示，但如前所述，由于在气液热交换器3中按AQ2( = I3-13O对高压液态制冷剂进行了过冷却，因此可按该过冷却的热量Δ Q2而相应地增大蒸发热量Q1，并且相应地提高制冷能力。然后，在蒸发器6中蒸发的低压气态制冷剂通过制冷剂管道L5后供给至三重管式热交换器3，且在如前述那样流过三重管式热交换器3的第2外侧流道S3的过程中，被用于对流过第I外侧流道S2的高压液态制冷剂进行过冷却。而且如此用于对高压液态制冷剂进行过冷却的低压气态制冷剂由于与高压液态制冷剂间的热交换以及与来自制冷剂管道LlO的气态制冷剂的合流而使温度上升，且在被吸入压缩机I的阶段，其状态从图4所示的a’一 a(压力P1Jti1)变化，从而以图示的热量AQJ= iri/)而被过热。而且该气态制冷剂被压缩机I再度压缩，然后重复与以上同样的状态变化(制冷循环)，而包含在从压缩机I排出的高压气态制冷剂中的油则通过分油器7实现与制冷剂的分离，分离后的油从回油管L7返回制冷剂管道L6，且在储液器11中与气态制冷剂混合后被吸引到压缩机1，用于压缩机I内各部分的润滑。本发明的制冷装置反复进行以上说明的制冷循环，并且通过蒸发器6中随着低压液态制冷剂的蒸发而产生的吸热来进行所需的制冷，根据本发明的制冷装置，可得到以下效果。通过在冷凝器2中的冷凝而液化并且流向膨胀阀4的高压液态制冷剂在通过三重管式热交换器3的第I外侧流道S2的过程中，因通过内侧流道S I的气态制冷剂(由气液分离器5分离的气态制冷剂)与从注入管道L8注入的低压液态制冷剂(一部分正在气化)以及通过第2外侧流道S3的气态制冷剂(由蒸发器6蒸发的气态制冷剂)之间的热交换而被有效率地过冷却，因此其过冷却产生的热量使蒸发器6中的蒸发潜热相应增大，使制冷能力及性能系数(COP)得以提高。在本实施例中，制冷装置的设定温度到达时间缩短3%，并且如后所述，三重管式热交换器3的热交换效率提高30% 70%。另外，在三重管式热交换器3中，管壁沿圆周方向连续而成为放射状截面、从而变形成凹凸状的第2管15的传热面积增大，因此确保了很高的热交换效率。而且流过第2管内部的第I外侧流道S2的高压液态制冷剂与分别流过内侧流道SI及第2外侧流道S3的2个系统的低压气态制冷剂之间进行热交换，从而能够对流过第I外侧流道S2的高压液态制冷剂进行过冷却，因此流过第I外侧流道S2的高压液态制冷剂与流过内侧流道SI及第2外侧流道S3的2个系统的低压气态制冷剂间的热交换量增大，能够有效地对流过第I外侧流道S2的高压液态制冷剂进行过冷却，从而提高制冷装置的制冷能力。另外，本发明的制冷装置将三重管式热交换器3的内侧流道SI的截面积设定成比第I及第2外侧流道S2、S3各自的截面积小，因此即使由于负荷变动等导致液态制冷剂从气液分离器5流入三重管式热交换器3的内侧流道SI，也会通过其液态制冷剂与在第I外侧流道S2流动的高压液态制冷剂间的热交换而蒸发，因此能够防止液态制冷剂流入压缩机I而导致的返液发生。另外，本发明的制冷装置由于在连接气液分离器5与三重管式热交换器3的内侧通道SI的制冷剂管道L9中被注入的液态制冷剂蒸发，使提供给三重管式热交换器3中的高压制冷剂过冷却用的气态制冷剂(在气液分离器5中分离后通过内侧通道SI的气态制冷剂)的温度上升得以被抑制，因此能够不影响膨胀阀4的温度控制而抑制压缩机I吸入的气态制冷剂的温度上升。因此可得到使压缩机I的排出温度上升得到抑制，防止了压缩机I内的油劣化的效果。另外，注 入的液态制冷剂量会使蒸发器6内的制冷剂循环量相应地减少，但伴随这种制冷剂循环量减少而来的制冷能力下降却能被三重管式热交换器3中的高压液态制冷剂的有效率过冷却加以补偿。图5中用曲线A、B分别表示与本发明的制冷装置的三重管式热交换器及过去的螺旋式热交换器的制冷剂流量相对的气液热交换量，将二者加以比较可知，本发明的制冷装置的三重管式热交换器的气液热交换量大于过去的螺旋式热交换器。另外，下表中示出了与本发明的制冷装置的三重管式热交换器及过去的螺旋式热交换器的各种冷库内温度(-20°C、-10°C、0°C、10°C )相对的各个气液热交换量(W)。表I
权利要求
1.一种使用三重管式热交换器的制冷装置，通过制冷剂管道至少将压缩机、冷凝器、减压器、气液分离器以及蒸发器串联连接以构成封闭回路的制冷剂循环回路，其特征在于: 设有三重管式热交换器，该三重管式热交换器具有第I外侧流道、内侧流道以及第2外侧流道，使从所述冷凝器流向所述减压器的液态制冷剂通过所述三重管式热交换器的第I外侧流道， 使被所述气液分离器分离的气态制冷剂通过所述三重管式热交换器的内侧流道， 使被所述蒸发器蒸发的气态制冷剂通过所述三重管式热交换器的第2外侧流道， 且使通过了该第2外侧流道的气态制冷剂与通过了所述内侧流道的气态制冷剂合流后导入所述压缩机。
2.如权利要求1所述的使用三重管式热交换器的制冷装置，其特征在于，将所述三重管式热交换器的内侧流道的截面积设定成比第I及第2外侧流道各自的截面积小。
3.如权利要求1或2所述的使用三重管式热交换器的制冷装置，其特征在于，使从所述冷凝器流向所述减压器的液态制冷剂的一部分注入至将所述气液分离器与所述三重管式热交换器的内侧通道连接的制冷剂管道中。
全文摘要
一种制冷装置，构成为通过制冷剂管道(L1-L6)至少将压缩机(1)、冷凝器(2)、三重管式热交换器(3)、膨胀阀(减压器)(4)、气液分离器(5)及蒸发器(6)串联连接以构成封闭回路的制冷剂循环回路，其特征在于，使从冷凝器(2)流向膨胀阀(4)的液态制冷剂通过三重管式热交换器(3)的第1外侧流道(S2)，使被气液分离器(5)分离的气态制冷剂从制冷剂管道(L9)通过三重管式热交换器(3)的内侧流道(S1)，使被蒸发器(6)蒸发的气态制冷剂从制冷剂管道(L5)通过三重管式热交换器(3)的第2外侧流道(S3)，且使通过该第2外侧流道(S3)的气态制冷剂与通过内侧流道的气态制冷剂在制冷剂管道(L6、L10)中合流后导入压缩机(1)。本发明使用三重管式热交换器的制冷装置能通过高压液态制冷剂的过冷却来提高制冷能力。
文档编号F25B40/02GK103175323SQ201110441159
公开日2013年6月26日 申请日期2011年12月23日 优先权日2011年12月23日
发明者森泽真史 申请人:东普雷股份有限公司