[发明专利]制冷循环装置

说明书

技术领域

本发明涉及制冷循环装置。

背景技术

以往，作为具备使制冷剂膨胀而进行动力回收的膨胀机和使制冷剂预备升压的第二压缩机的制冷循环装置，公知有图15所示的制冷循环装置700(例如，参照特开2003-307358号公报)。一边参照图15，一边对以往的制冷循环装置700的结构进行说明。

如图15所示，制冷循环装置700具备由第一压缩机1、散热器2、膨胀机3、蒸发器4、第二压缩机5及将所述的要素按上述顺序连接的流路10a～10e形成的制冷剂回路6。第二压缩机5通过动力回收轴7与膨胀机3连结，通过经由动力回收轴7接受由膨胀机3回收的机械能而被驱动。

进而，设置绕过第二压缩机5的旁通路8和控制旁通路8中的制冷剂的流动的旁通阀9。旁通路8的上游端与将蒸发器4的出口和第二压缩机5的吸入口连结的流路10d连接，旁通路8的下游端与将第二压缩机5的喷出口和第一压缩机1的吸入口连结的流路10e连接。

制冷循环装置700按照以下顺序起动。首先，开始第一压缩机1的运转，打开旁通阀9。由此，蒸发器4内的制冷剂如图15中的实线箭头所示那样通过旁通路8吸入第一压缩机1。通过使制冷剂在第一压缩机1中升压而喷出，从而膨胀机3的吸入口处的压力上升。其结果是，如图16所示，在膨胀机3的前后产生压力差，膨胀机3及第二压缩机5能够快速地起动。在起动膨胀机3及第二压缩机5后，关闭旁通阀9，如图15中的单点划线箭头所示，从蒸发器4流出的制冷剂通过流路10d而被吸入到第二压缩机5。如此，通过设置旁通路8，从而能够顺畅地移向稳态运转。

【先行技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2003-307358号公报

【发明的概要】

【发明要解决的课题】

在制冷循环装置700中，对于膨胀机3及第二压缩机5的起动，仅膨胀机3参与，第二压缩机5不起作用。相反地，第二压缩机5成为起动膨胀机3时的负荷。即，第二压缩机5的结构部件与动力回收轴7的摩擦等成为膨胀机3的驱动阻力。

此外，在制冷循环装置700稳态运转时，第二压缩机5与膨胀机3形成单一路径的制冷剂回路6，并且由于它们通过彼此共同的动力回收轴7连结，因此它们的转速相同。因此，必须以使每单位时间内第二压缩机5应吸入的制冷剂的质量与每单位时间内膨胀机3应吸入的制冷剂的质量相等的方式设定第二压缩机5的容积和膨胀机3的容积。

图17是在以往的制冷循环装置700中使用二氧化碳作为制冷剂时的莫里尔图的一例。如图17所示，在以往的制冷循环装置700的稳态运转H中，第二压缩机5吸入的制冷剂的压力为40kg/cm²，其温度为约10℃，(图17中，点A)，此时的制冷剂的密度为108.0kg/m³。膨胀机3吸入的制冷剂的压力为100kg/cm²，其温度为40℃(图17中，点C)，此时的制冷剂的密度为628.61kg/m³。

在此，设第二压缩机5的吸入容积(m³)为Vc，膨胀机3的吸入容积(m³)为Ve，每1秒钟的动力回收轴7的转速(S^-1)为N。每1秒钟第二压缩机5可吸入的制冷剂的质量(kg/s)和每1秒钟膨胀机3可吸入的制冷剂的质量(kg/s)分别可以通过(式1)及(式2)表示。

(式1)

(每1秒钟第二压缩机5可吸入的制冷剂的质量)＝108.0×Vc×N

(式2)

(每1秒钟膨胀机3可吸入的制冷剂的质量)＝628.61×Ve×N

在每1秒钟第二压缩机5可吸入的制冷剂的质量与每1秒钟膨胀机3可吸入的制冷剂的质量相等时，根据上述(式1)及(式2)，第二压缩机5的吸入容积Vc由(式3)表示。

(式3)