[发明专利]使用三重管式热交换器的制冷装置

说明书

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1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1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1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1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1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1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1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1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1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1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1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。