制冷裝置制造方法
【專利摘要】空調(diào)裝置(1)包括四級壓縮機(2)、切換機構(31～33)、中間冷卻器(51～53)、油分離器(41～43)及控制部。在四級壓縮機(2)中，四個壓縮機構(21～24)串聯(lián)連接。切換機構(31～33)與壓縮機構(21～23)的排出管(101b～103b)連接。切換機構(31～33)能切換制冷運轉(zhuǎn)循環(huán)和制熱運轉(zhuǎn)循環(huán)。中間冷卻器(51～53)在制冷運轉(zhuǎn)循環(huán)時對從壓縮機構(21～23)排出的制冷劑進行冷卻。油分離器(41～43)設置于切換機構(31～33)與中間冷卻器(51～53)之間。油分離器(41～43)在制冷運轉(zhuǎn)循環(huán)時從由低級側(cè)壓縮機構(21～23)排出的制冷劑分離出潤滑油?？刂撇繉λ募墘嚎s機(2)及切換機構(31～33)進行控制。
【專利說明】制冷裝置
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種制冷裝置。
【背景技術】
[0002]目前，使用了一種包括進行多級壓縮制冷循環(huán)的制冷劑回路的制冷裝置，即設置有中間冷卻器及油分離器的制冷裝置。中間冷卻器對由最上級以外的各級壓縮機構排出的壓縮制冷劑進行冷卻。油分離器為了在制冷運轉(zhuǎn)時降低各級的奔油量而從壓縮機構排出的壓縮制冷劑中分離出潤滑油。油分離器通常如專利文獻I (日本專利特開2009 - 257704號公報)公開的那樣安裝于壓縮機構的排出側(cè)的配管。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明所要解決的技術問題
[0004]但是，在專利文獻I (日本專利特開2009 - 257704號公報)記載的制冷裝置中，在制熱運轉(zhuǎn)時，中間冷卻器并未因冷卻壓縮制冷劑的目的而被使用。因此，在制熱運轉(zhuǎn)時，從最上級以外的壓縮機構排出的壓縮制冷劑無需由油分離器分離出潤滑油。另外，壓縮制冷劑在流過設置于室外的油分離器時暴露在低溫的外部氣體下，因此，進行散熱。因此，在油分離器中產(chǎn)生熱損失。因此，產(chǎn)生制冷劑回路的制熱能力降低、降低了制冷裝置整體的效率的問題。
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種能抑制散熱損失的制冷裝置。
[0006]解決技術問題所采用的技術方案
[0007]本發(fā)明第一技術方案的空調(diào)裝置包括多級壓縮機構、切換機構、中間冷卻器、低級側(cè)油分離器及控制部。多級壓縮機構將一個高級側(cè)壓縮機構和多個低級側(cè)壓縮機構中的各個低級側(cè)壓縮機構串聯(lián)連接在一起。切換機構與低級側(cè)壓縮機構的排出管連接。切換機構對制冷運轉(zhuǎn)循環(huán)和制熱運轉(zhuǎn)循環(huán)進行切換。中間冷卻器在制冷運轉(zhuǎn)循環(huán)時對從低級側(cè)壓縮機構排出的制冷劑進行冷卻。低級側(cè)油分離器設置于切換機構與中間冷卻器之間。低級側(cè)油分離器在制冷運轉(zhuǎn)循環(huán)時從由低級側(cè)壓縮機構排出的制冷劑分離出潤滑油?？刂撇繉Χ嗉墘嚎s機構及切換機構進行控制。
[0008]第一技術方案的制冷裝置包括三個以上的壓縮機構串聯(lián)連接在一起的多級壓縮機構。多級壓縮機構由最上級的壓縮機構即高級側(cè)壓縮機構和高級側(cè)壓縮機構以外的壓縮機構即低級側(cè)壓縮機構構成。在制冷運轉(zhuǎn)循環(huán)時，由低級側(cè)壓縮機構壓縮后的制冷劑流過四通切換閥等切換機構而被供給至低級側(cè)油分離器。由低級側(cè)油分離器分離出潤滑油的壓縮制冷劑被供給至中間冷卻器。中間冷卻器中冷卻后的壓縮制冷劑被供給至更上級的壓縮機構，并被進一步壓縮。即，低級側(cè)油分離器設置于和低級側(cè)壓縮機構連接的切換機構與中間冷卻器之間。低級側(cè)油分離器抑制潤滑油流入中間冷卻器而導致中間冷卻器的冷卻性能降低。
[0009]在包括多級壓縮機構的制冷裝置中，在制熱運轉(zhuǎn)循環(huán)時，最上級以外的各級壓縮機構中壓縮后的制冷劑并不在中間冷卻器中被冷卻，因此，無需由油分離器分離出潤滑油。在第一技術方案的制冷裝置中，在制熱運轉(zhuǎn)循環(huán)時，由低級側(cè)壓縮機構壓縮后的制冷劑以不流過低級側(cè)油分離器的方式流過切換機構，并被輸送至更上級的壓縮機構。即，在制熱運轉(zhuǎn)循環(huán)時，能防止由低級側(cè)壓縮機構壓縮后的制冷劑在低級側(cè)油分離器中朝低溫的外部氣體散熱而產(chǎn)生熱損失。因此，第一技術方案的制冷裝置能抑制散熱損失。
[0010]本發(fā)明第二技術方案的制冷裝置是在第一技術方案的制冷裝置的基礎上，制冷裝置還包括高級側(cè)油分離器。高級側(cè)油分離器與高級側(cè)壓縮機構的排出管連接。高級側(cè)油分離器從由高級側(cè)壓縮機構排出的制冷劑分離出潤滑油。
[0011]本發(fā)明第三技術方案的制冷裝置是在第一技術方案或第二技術方案的制冷裝置的基礎上，還包括制冷用回油管線和制熱用回油管線。制冷用回油管線在制冷運轉(zhuǎn)循環(huán)時、使在低級側(cè)油分離器中從制冷劑分離出的潤滑油返回至與低級側(cè)油分離器連接的中間冷卻器的排出側(cè)。制熱用回油管線在制熱運轉(zhuǎn)循環(huán)時、使在低級側(cè)油分離器中從制冷劑分離出的潤滑油返回至低級側(cè)油分離器的制冷劑排出側(cè)。
[0012]第三技術方案的制冷裝置具有用于使在低級側(cè)油分離器中從制冷劑分離出的潤滑油返回的兩個通路。在制冷運轉(zhuǎn)循環(huán)時，低級側(cè)油分離器中分離出的潤滑油繞過中間冷卻器而返回至更上級壓縮機構的吸入側(cè)的配管。在制熱運轉(zhuǎn)時，低級側(cè)油分離器中分離出的潤滑油返回至供分離出潤滑油的制冷劑排出的低級側(cè)油分離器的配管。因此，第三技術方案的制冷裝置能將油分離器中分離出的潤滑油返回至適當?shù)闹评鋭┑牧鲃又小?br> [0013]本發(fā)明第四技術方案的制冷裝置是在第三技術方案的制冷裝置的基礎上，制冷用回油管線具有僅允許潤滑油在制冷運轉(zhuǎn)循環(huán)時流動的制冷用逆流防止機構。制熱用回油管線具有僅允許潤滑油在制熱運轉(zhuǎn)循環(huán)時流動的制熱用逆流防止機構。
[0014]本發(fā)明第五技術方案的制冷裝置是在第一技術方案至第四技術方案中任一技術方案的制冷裝置的基礎上，低級側(cè)壓縮機構由第一低級側(cè)壓縮機構、第二低級側(cè)壓縮機構及第三低級側(cè)壓縮機構構成。多級壓縮機構將高級側(cè)壓縮機構、第一低級側(cè)壓縮機構、第二低級側(cè)壓縮機構、第三低級側(cè)壓縮機構依次串聯(lián)連接在一起。即，該制冷裝置包括四級壓縮機構。
[0015]發(fā)明效果
[0016]本發(fā)明第一技術方案及第二技術方案的制冷裝置能抑制散熱損失。
[0017]本發(fā)明第三技術方案及第四技術方案的制冷裝置能將油分離器中分離出的潤滑油返回至適當?shù)闹评鋭┑牧鲃又小?br> [0018]本發(fā)明第五技術方案的制冷裝置能應用于包括四級壓縮機構的制冷裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明實施方式的空調(diào)裝置在制冷運轉(zhuǎn)時的示意結(jié)構圖。
[0020]圖2是表示圖1的第一油分離器至第三油分離器周邊的配管的圖。
[0021]圖3是圖1的制冷循環(huán)的壓力一焓線圖。
[0022]圖4是本發(fā)明實施方式的空調(diào)裝置在制熱運轉(zhuǎn)時的示意結(jié)構圖。
[0023]圖5是表示圖4的第一油分離器至第三油分離器周邊的配管的圖。
[0024]圖6是圖4的制冷循環(huán)的壓力一焓線圖?！揪唧w實施方式】
[0025]一邊參照附圖，一邊對本發(fā)明實施方式的制冷裝置進行說明。
[0026](I)空調(diào)裝置的結(jié)構
[0027]圖1及圖4是作為本發(fā)明的制冷裝置的一實施方式的空調(diào)裝置I的示意結(jié)構圖?？照{(diào)裝置I是使用超臨界狀態(tài)的二氧化碳制冷劑而進行四級壓縮制冷循環(huán)的制冷裝置?？照{(diào)裝置I具有構成為能在制冷運轉(zhuǎn)循環(huán)與制熱運轉(zhuǎn)循環(huán)之間進行切換的制冷劑回路10。圖1示出了制冷運轉(zhuǎn)時在制冷劑回路10中循環(huán)的制冷劑的流動。圖4示出了制熱運轉(zhuǎn)時在制冷劑回路10中循環(huán)的制冷劑的流動。在圖1及圖4中，沿著制冷劑回路10的配管記載的箭頭表示制冷劑的流動。
[0028]空調(diào)裝置I的制冷劑回路10主要由四級壓縮機2、第一切換機構31、第二切換機構32、第三切換機構33、第四切換機構34、第一油分離器41、第二油分離器42、第三油分離器43、第四油分離器44、室外熱交換器5、節(jié)能熱交換器6a、氣液熱交換器6b、膨脹機構7、儲罐8、過冷熱交換器6c、室內(nèi)熱交換器9及控制部(未圖示)構成。接著，對制冷劑回路10的各構成要素進行詳細說明。
[0029](I — I)四級壓縮機
[0030]四級壓縮機2是在密閉容器內(nèi)收容有第一壓縮機構21、第二壓縮機構22、第三壓縮機構23、第四壓縮機構24、壓縮機驅(qū)動電動機(未圖示)及驅(qū)動軸(未圖示)的密閉式壓縮機。壓縮機驅(qū)動電動機與驅(qū)動軸連接。驅(qū)動軸與四個壓縮機構21~24連接。即，四級壓縮機2具有四個壓縮機構21~24與單個驅(qū)動軸連接的一軸四級壓縮結(jié)構。在四級壓縮機2中，第一壓縮機構21 、第二壓縮機構22、第三壓縮機構23及第四壓縮機構24依次串聯(lián)連接在一起。第一壓縮機構21與第一吸入管IOla及第一排出管IOlb連接。第二壓縮機構22與第二吸入管102a及第二排出管102b連接。第三壓縮機構23與第三吸入管103a及第三排出管103b連接。第四壓縮機構24與第四吸入管104a及第四排出管104b連接。
[0031]第一壓縮機構21是最下級的壓縮機構，其對在制冷劑回路10中流動的最低壓的制冷劑進行壓縮。第二壓縮機構22對由第一壓縮機構21壓縮后的制冷劑進行壓縮。第三壓縮機構23對由第二壓縮機構22壓縮后的制冷劑進行壓縮。第四壓縮機構24是最上級的壓縮機構，其對由第三壓縮機構23壓縮后的制冷劑進行壓縮。由第四壓縮機構24壓縮后的制冷劑是在制冷劑回路10中流動的最高壓的制冷劑。
[0032]另外，在本實施方式中，各壓縮機構21~24是旋轉(zhuǎn)式的壓縮機構。另外，壓縮機驅(qū)動電動機與控制部連接。即，利用控制部對各壓縮機構21~24的運轉(zhuǎn)速度等進行控制。
[0033](1- 2)第一至第四切換機構
[0034]第一切換機構31與第一排出管101b、第二吸入管102a、第一油分離管111及低壓制冷劑管161連接。第二切換機構32與第二排出管102b、第三吸入管103a、第二油分離管112及低壓制冷劑管161連接。第三切換機構33與第三排出管103b、第四吸入管104a、第三油分離管113及低壓制冷劑管161連接。第四切換機構34與第四排出管104b、氣體冷卻器管134、第二室內(nèi)熱交換管192及低壓制冷劑管161連接。
[0035]第一切換機構31、第二切換機構32、第三切換機構33及第四切換機構34是用于對制冷劑回路10內(nèi)的制冷劑的流動方向進行切換而在制冷運轉(zhuǎn)循環(huán)與制熱運轉(zhuǎn)循環(huán)之間進行切換的四通切換閥。切換機構31~34在制冷運轉(zhuǎn)時使室外熱交換器5作為由四級壓縮機2壓縮后的制冷劑的冷卻器起作用，且使室內(nèi)熱交換器9作為流過膨脹機構7而膨脹的制冷劑的加熱器起作用。切換機構31~34在制熱運轉(zhuǎn)時使室內(nèi)熱交換器9作為由四級壓縮機2壓縮后的制冷劑的冷卻器起作用，且使室外熱交換器5作為流過膨脹機構7而膨脹的制冷劑的加熱器起作用。
[0036]即，當僅著眼于四級壓縮機2、室外熱交換器5、膨脹機構7及室內(nèi)熱交換器9以作為制冷劑回路10的構成要素時，切換機構31~34在使制冷劑依次在四級壓縮機2、室外熱交換器5、膨脹機構7及室內(nèi)熱交換器9中循環(huán)的制冷運轉(zhuǎn)循環(huán)與使制冷劑依次在四級壓縮機2、室內(nèi)熱交換器9、膨脹機構7及室外熱交換器5中循環(huán)的制熱運轉(zhuǎn)循環(huán)之間進行切換。
[0037](1- 3)第一至第四油分離器
[0038]第一油分離器41、第二油分離器42、第三油分離器43及第四油分離器44是分離出在制冷劑回路10中循環(huán)的制冷劑所含有的潤滑油的機構。潤滑油是為了對四級壓縮機2的滑動部等進行潤滑而使用的冷凍機油。當含有潤滑油的制冷劑流入并積存于室外熱交換器5及室內(nèi)熱交換器9時，降低了制冷劑的加熱及冷卻的效率，并降低了空調(diào)裝置I的性能。油分離器41~44使從制冷劑分離出的潤滑油適當?shù)胤祷刂林评鋭┗芈?0。
[0039]圖2是顯示出表示制冷運轉(zhuǎn)循環(huán)的圖1中所示的第一油分離器41、第二油分離器42及第三油分離器43周邊的配管的圖。圖5是顯示出表示制熱運轉(zhuǎn)循環(huán)的圖4中所示的第一油分離器41、第二油分離器42及第三油分離器43周邊的配管的圖。在圖2及圖5中，沿著制冷劑回路10的配 管記載的箭頭表示制冷劑的流動。以下，一邊參照圖2及圖5 —邊進行說明。
[0040]第一油分離器41安裝于第一油分離管111并與第一回油管121連接。第一油分離器41從流經(jīng)第一油分離管111的制冷劑中分離出潤滑油，并將分離出的潤滑油供給至第一回油管121。第一回油管121分支為第一制冷用回油管121a和第一制熱用回油管121b。第一制冷用回油管121a安裝有第一制冷用逆流防止閥221a，并與第一中間冷卻器管131連接。第一制熱用回油管121b安裝有第一制熱用逆流防止閥221b，并與將第一切換機構31和第一油分離器41連接的第一油分離管111連接。
[0041]第二油分離器42安裝于第二油分離管112并與第二回油管122連接。第二油分離器42從流經(jīng)第二油分離管112的制冷劑中分離出潤滑油，并將分離出的潤滑油供給至第二回油管122。第二回油管122分支為第二制冷用回油管122a和第二制熱用回油管122b。第二制冷用回油管122a安裝有第二制冷用逆流防止閥222a，并與第二中間冷卻器管132連接。第二制熱用回油管122b安裝有第二制熱用逆流防止閥222b，并與將第二切換機構32和第二油分離器42連接的第二油分離管112連接。
[0042]第三油分離器43安裝于第三油分離管113并與第三回油管123連接。第三油分離器43從流經(jīng)第三油分離管113的制冷劑中分離出潤滑油，并將分離出的潤滑油供給至第三回油管123。第三回油管123分支為第三制冷用回油管123a和第三制熱用回油管123b。第三制冷用回油管123a安裝有第三制冷用逆流防止閥223a，并與第三中間冷卻器管133連接。第三制熱用回油管123b安裝有第三制熱用逆流防止閥223b，并與將第三切換機構33和第三油分離器43連接的第三油分離管113連接。
[0043]第四油分離器44安裝于第四排出管104b并與第四回油管124連接。第四油分離器44從流經(jīng)第四排出管104b的制冷劑中分離出潤滑油，將分離出的潤滑油供給至第四回油管124，并將分離出潤滑油的制冷劑輸送至第四切換機構34。第四回油管124與第一吸入管IOla連接。
[0044]另外，第一制冷用逆流防止閥221a、第二制冷用逆流防止閥222a及第三制冷用逆流防止閥223a是僅允許潤滑油在制冷運轉(zhuǎn)時流過的逆流防止機構。第一制熱用逆流防止閥221b、第二制熱用逆流防止閥222b及第三制熱用逆流防止閥223b是僅允許潤滑油在制熱運轉(zhuǎn)時流過的逆流防止機構。
[0045](1 — 4)室外熱交換器
[0046]室外熱交換器5由第一中間冷卻器51、第二中間冷卻器52、第三中間冷卻器53及氣體冷卻器54構成。室外熱交換器5在制冷運轉(zhuǎn)時作為制冷劑的冷卻器起作用，并在制熱運轉(zhuǎn)時作為制冷劑的加熱器起作用。室外熱交換器5接收到作為與在內(nèi)部流動的制冷劑進行熱交換的介質(zhì)的水及空氣等的供給。
[0047]第一中間冷卻器51與第一油分離管111及第一中間冷卻器管131連接。第二中間冷卻器52與第二油分離管112及第二中間冷卻器管132連接。第三中間冷卻器53與第三油分離管113及第三中間冷卻器管133連接。氣體冷卻器54與氣體冷卻器管134和同高壓制冷劑管141連通的制冷劑回路10內(nèi)的配管連接。
[0048](1- 5)節(jié)能熱交換器
[0049]節(jié)能熱交換器6a與高壓制冷劑管141及第一中壓制冷劑管151連接。第一中壓制冷劑管151從高壓制冷劑管141分支，并安裝有第一膨脹閥171。節(jié)能熱交換器6a使在高壓制冷劑管141中流動的高壓制冷劑與流過第一膨脹閥171而在第一中壓制冷劑管151中流動的中壓制冷劑彼此進行熱交換。
[0050](I — 6)氣液熱交換器
[0051]氣液熱交換器6b與高壓制冷劑管141及低壓制冷劑管161連接。氣液熱交換器6b使流過節(jié)能熱交換器6a而在高壓制冷劑管141中流動的高壓制冷劑與流過膨脹機構7等而在低壓制冷劑管161中流動的低壓制冷劑彼此進行熱交換。
[0052](1- 7)膨脹機構
[0053]膨脹機構7對流過氣液熱交換器6b的在高壓制冷劑管141中流動的高壓制冷劑進行減壓，并將氣液兩相狀態(tài)的中壓制冷劑供給至第二中壓制冷劑管152。在第二中壓制冷劑管152中流動的中壓制冷劑被輸送至儲罐8。膨脹機構7由第二膨脹閥172及膨脹器71構成。
[0054](1 — 8)儲罐
[0055]儲罐8將從膨脹機構7經(jīng)由第二中壓制冷劑管152輸送來的氣液兩相狀態(tài)的中壓制冷劑分離為液體制冷劑和氣體制冷劑。分離出的氣體制冷劑流過第三膨脹閥173而成為低壓氣體制冷劑，被供給至低壓制冷劑管161，并被輸送至過冷熱交換器6c。分離出的液體制冷劑被供給至第三中壓制冷劑管153,并被輸送至過冷熱交換器6c。
[0056](1 — 9)過冷熱交換器
[0057]過冷熱交換器6c使在第三中壓制冷劑管153中流動的中壓制冷劑與在低壓制冷劑管161中流動的低壓制冷劑彼此進行熱交換。第三中壓制冷劑管153在中途分支并通過第四膨脹閥174與低壓制冷劑管161連接。即，在第三中壓制冷劑管153中流動的中壓制冷劑的一部分流過第四膨脹閥174而成為低壓制冷劑，被供給至低壓制冷劑管161，并被輸送至過冷熱交換器6c。
[0058](I — 10)室內(nèi)熱交換器
[0059]室內(nèi)熱交換器9由多個室內(nèi)熱交換單元9a、9b、……構成。室內(nèi)熱交換器9在制冷運轉(zhuǎn)時作為制冷劑的加熱器起作用，并在制熱運轉(zhuǎn)時作為制冷劑的冷卻器起作用。室內(nèi)熱交換器9接收到作為與在內(nèi)部流動的制冷劑進行熱交換的介質(zhì)的水及空氣等的供給。
[0060]各室內(nèi)熱交換單元9a、9b、……與第一室內(nèi)熱交換管191及第二室內(nèi)熱交換管192連接。在與各室內(nèi)熱交換單元9a、9b、……連接的第一室內(nèi)熱交換管191的分流管分別安裝有第五膨脹閥175。在制冷運轉(zhuǎn)時，第一室內(nèi)熱交換管191與第三中壓制冷劑管153連通，第二室內(nèi)熱交換管192經(jīng)由第四切換機構34與低壓制冷劑管161連通。在制熱運轉(zhuǎn)時，第一室內(nèi)熱交換管191與高壓制冷劑管141連通，第二室內(nèi)熱交換管192經(jīng)由第四切換機構34與第四排出管104b連通。
[0061](1- 11)控制部
[0062]控制部是與壓縮機驅(qū)動電動機及切換機構31~34連接的微型計算機，其中，上述壓縮機驅(qū)動電動機對與構成四級壓縮機2的四個壓縮機構21~24連接的驅(qū)動軸進行驅(qū)動?？刂撇扛鶕?jù)從外部輸入的信息對壓縮機構21~24的運轉(zhuǎn)速度及制冷運轉(zhuǎn)循環(huán)和制熱運轉(zhuǎn)循環(huán)的切換等進行控制。
[0063](2)空調(diào)裝置的動作
[0064]一邊參照圖1~圖6，一邊對空調(diào)裝置I的動作進行說明。圖3是在制冷運轉(zhuǎn)時的制冷循環(huán)的壓力一焓線圖(P — h線圖)。圖6是在制熱運轉(zhuǎn)時的制冷循環(huán)的壓力一焓線圖(P — h線圖)。在圖3及圖6中，朝上凸起的曲線是制冷劑的飽和液體線及干飽和蒸汽線。在圖3及圖6中，制冷循環(huán)上的標注英文字母的點分別表示圖1及圖4中用相同英文字母表示的點的制冷劑壓力及焓。例如，圖1的點B的制冷劑具有圖3的點B的壓力及焓。另外，利用控制部進行空調(diào)裝置I的制冷運轉(zhuǎn)時及制熱運轉(zhuǎn)時的運轉(zhuǎn)控制。
[0065](2 -1)制冷運轉(zhuǎn)時的動作
[0066]在制冷運轉(zhuǎn)時，制冷劑沿著圖1所示的箭頭按照四級壓縮機2、室外熱交換器5、膨脹機構7、室內(nèi)熱交換器9的順序在制冷劑回路10內(nèi)循環(huán)。以下，一邊參照圖1~圖3，一邊對制冷運轉(zhuǎn)時的空調(diào)裝置I的動作進行說明。
[0067]最初，第一吸入管IOla內(nèi)的低壓制冷劑在第一壓縮機構21中被壓縮，并被排出至第一排出管IOlb (點A、B)。壓縮后的制冷劑在流過第一切換機構31之后，在第一油分離管111中流動，并在第一油分離器41中分離出潤滑油。分離出潤滑油的制冷劑在第一中間冷卻器51中被冷卻之后，經(jīng)由第一中間冷卻器管131而被供給至第二吸入管102a(點B、C)。如圖2所示，第一油分離器41中分離出的潤滑油經(jīng)由第一回油管121及第一制冷用回油管121a與在第一中間冷卻器管131中流動的制冷劑合流。 [0068]接著，第二吸入管102a內(nèi)的制冷劑在第二壓縮機構22中被壓縮，并被排出至第二排出管102b (點C、D)。壓縮后的制冷劑在流過第二切換機構32之后，在第二油分離管112中流動，并在第二油分離器42中分離出潤滑油。分離出潤滑油的制冷劑在第二中間冷卻器52中冷卻之后，被供給至第二中間冷卻器管132(點D、E)。第二中間冷卻器管132中流動的制冷劑與在節(jié)能熱交換器6a中進行熱交換并在第一中壓制冷劑管151中流動的中壓制冷劑合流之后，被供給至第三吸入管103a(點E、F)。如圖2所示，第二油分離器42中分離出的潤滑油經(jīng)由第二回油管122及第二制冷用回油管122a與在第二中間冷卻器管132中流動的制冷劑合流。
[0069]接著，第三吸入管103a內(nèi)的制冷劑在第三壓縮機構23中被壓縮，并被排出至第三排出管103b (點F、G)。壓縮后的制冷劑在流過第三切換機構33之后，在第三油分離管113中流動，并在第三油分離器43中分離出潤滑油。分離出潤滑油的制冷劑在第三中間冷卻器53中被冷卻之后，經(jīng)由第三中間冷卻器管133而被供給至第四吸入管104a (點G、H)。如圖2所示，第三油分離器43中分離出的潤滑油經(jīng)由第三回油管123及第三制冷用回油管123a與在第三中間冷卻器管133中流動的制冷劑合流。
[0070]接著，第四吸入管104a內(nèi)的制冷劑在第四壓縮機構24中被壓縮，并被排出至第四排出管104b (點H、I)。在第四排出管104b中流動的高壓制冷劑在第四油分離器44中分離出潤滑油。分離出潤滑油的高壓制冷劑在流過第四切換機構34之后，被供給至氣體冷卻器管134，并被輸送至氣體冷卻器54。在氣體冷卻器54中冷卻后的高壓制冷劑被供給至高壓制冷劑管141 (點1、J)。第四油分離器44中分離出的潤滑油返回至第一吸入管101a。
[0071]接著,高壓制冷劑管141內(nèi)的制冷劑在節(jié)能熱交換器6a及氣液熱交換器6b中進行完熱交換之后，流過膨脹機構7而成為中壓制冷劑，并經(jīng)由第二中壓制冷劑管152而被輸送至儲罐8 (點J、M~Q)。另一方面，從高壓制冷劑管141分流至第一中壓制冷劑管151的制冷劑在節(jié)能熱交換器6a中進行完熱交換之后，被供給至第二中間冷卻器管132(點J~L)。輸送至儲罐8的氣液兩相狀態(tài)的中壓制冷劑被分離為液體制冷劑和氣體制冷劑(點Q、R、U)。
[0072]接著，儲罐8中分離出的液體制冷劑在第三中壓制冷劑管153中流動，并在過冷熱交換器6c中進行熱交換(點R、T)。另一方面，在儲罐8中分離出的氣體制冷劑流過第三膨脹閥173而成為低壓的氣體制冷劑(點U、W)。在第三中壓制冷劑管153中流動的一部分制冷劑也流過第四膨脹閥174而成為低壓的氣體制冷劑(點R、S)。這些低壓的氣體制冷劑在合流之后(點S、W、X)，在過冷熱交換器6c中進行熱交換，并被供給至低壓制冷劑管161 (點 X、Y、AB)。
[0073]接著，過冷熱交換器6c中進行完熱交換后的中壓制冷劑在被供給至第一室內(nèi)熱交換管191并分流之后，流過各第五膨脹閥175而成為低壓制冷劑(點T、V)。上述低壓制冷劑在室內(nèi)熱交換器9的各室內(nèi)熱交換器單元9a、9b、……中被加熱，并被供給至第二室內(nèi)熱交換管192的各分流管(點V、Z)。然后，加熱后的低壓制冷劑在合流之后，經(jīng)由第四切換機構34而被供給至低壓制冷劑管161 (點Z、AB)。
[0074]最后，低壓制冷劑管161中流動的低壓制冷劑在氣液熱交換器6b中進行完熱交換之后，被供給至第一吸入管101a(點AB、A)。如上所述，制冷劑在制冷劑回路10內(nèi)循環(huán)，使空調(diào)裝置I的制冷劑回路10進行制冷運轉(zhuǎn)循環(huán)。
[0075](2 - 2)制熱運轉(zhuǎn)時的動作
[0076]在制熱運轉(zhuǎn)時，制冷劑沿著圖4所示的箭頭按照四級壓縮機2、室內(nèi)熱交換器9、膨脹機構7、室外熱交換器5的順序在制冷劑回路10內(nèi)循環(huán)。以下，一邊參照圖4~圖6，一邊對制熱運轉(zhuǎn)時的空調(diào)裝置I的動作進行說明。
[0077]最初，第一吸入管IOla的低壓制冷劑在第一壓縮機構21中被壓縮，并被排出至第一排出管IOlb (點A、B)。壓縮后的制冷劑在流過第一切換機構31之后，被供給至第二吸入管 102a (點 B、C)。
[0078]接著，第二吸入管102a內(nèi)的制冷劑在第二壓縮機構22中被壓縮，并被排出至第二排出管102b (點C、D)。壓縮后的制冷劑在流過第二切換機構32之后，被供給至第三吸入管103a (點D、F)。第三吸入管103a中流動的制冷劑與在節(jié)能熱交換器6a中進行熱交換并在第一中壓制冷劑管151及第二中間冷卻器管132中流動的中壓制冷劑合流。
[0079]接著，第三吸入管103a內(nèi)的制冷劑在第三壓縮機構23中被壓縮，并被排出至第三排出管103b (點F、G)。壓縮后的制冷劑在流過第三切換機構33之后，被供給至第四吸入管 104a (點 G、H)。
[0080]接著，第四吸入管104a內(nèi)的制冷劑在第四壓縮機構24中被壓縮，并被排出至第四排出管104b (點H、I)。在第四排出管104b中流動的高壓制冷劑在第四油分離器44中分離出潤滑油。分離出潤滑油的高壓制冷劑在流過第四切換機構34之后，被供給至第二室內(nèi)熱交換管192的各分流管(點1、Z)。第四油分離器44中分離出的潤滑油返回至第一吸入管 IOla0
[0081]接著，第二室內(nèi)熱交換管192的各分流管內(nèi)的高壓制冷劑在室內(nèi)熱交換器9的各室內(nèi)熱交換單元9a、9b……中被冷卻(點Z、V)。冷卻后的高壓制冷劑在第一室內(nèi)熱交換管191的各分流管中流過第五膨脹閥175而稍許被減壓之后，進行合流，并被供給至高壓制冷劑管141(點V、J)。
[0082]接著,高壓制冷劑管141內(nèi)的制冷劑在節(jié)能熱交換器6a及氣液熱交換器6b中進行完熱交換之后，流過膨脹機構7而成為中壓制冷劑，并經(jīng)由第二中壓制冷劑管152而被輸送至儲罐8 (點J、M~Q)。另一方面，從高壓制冷劑管141分流至第一中壓制冷劑管151的制冷劑在節(jié)能熱交換器 6a中進行完熱交換之后，經(jīng)由第二中間冷卻器管132而被供給至第三吸入管103a (點J~L)。輸送至儲罐8的氣液兩相狀態(tài)的中壓制冷劑被分離為液體制冷劑和氣體制冷劑(點Q、R、U)。
[0083]接著，儲罐8中分離出的液體制冷劑在第三中壓制冷劑管153中流動，并在過冷熱交換器6c中進行熱交換(點R、T)。另一方面，在儲罐8中分離出的氣體制冷劑流過第三膨脹閥173而成為低壓的氣體制冷劑(點U、W)。在第三中壓制冷劑管153中流動的一部分制冷劑也流過第四膨脹閥174而成為低壓的氣體制冷劑(點R、S)。這些低壓的氣體制冷劑在合流之后(點S、W、X)，在過冷熱交換器6c中進行熱交換，并被供給至低壓制冷劑管161 (點 X、Y、AB)。
[0084]接著，如圖4所示，過冷熱交換器6c中進行完熱交換后的中壓制冷劑流過第六膨脹閥176而成為低壓制冷劑(點T、AC)。低壓制冷劑流過分流器81而分流為四條制冷劑流路。四條制冷劑流分別流過第一中間冷卻器51、第二中間冷卻器52、第三中間冷卻器53及氣體冷卻器54。流過氣體冷卻器54后的低壓制冷劑流過第四切換機構34而被供給至低壓制冷劑管161 (點AC、AD)。另一方面,流過第一中間冷卻器51、第二中間冷卻器52、第三中間冷卻器53后的低壓制冷劑分別被供給至第一油分離管111、第二油分離管112及第三油分離管113。第一油分離管111內(nèi)的低壓制冷劑在第一油分離器41中分離出潤滑油之后，流過第一切換機構31而被供給至低壓制冷劑管161 (點AC、AD)。如圖5所示，第一油分離器41中分離出的潤滑油經(jīng)由第一回油管121及第一制熱用回油管121b再次與第一油分離管111合流。同樣地，第二油分離管112內(nèi)的低壓制冷劑在第二油分離器42中分離出潤滑油之后，流過第二切換機構32而被供給至低壓制冷劑管161 (點AC、AD)。如圖5所示，第二油分離器42中分離出的潤滑油經(jīng)由第二回油管122及第一制熱用回油管122b再次與第二油分離管112合流。同樣地，第三油分離管113內(nèi)的低壓制冷劑在第三油分離器43中分離出潤滑油之后，流過第三切換機構33而被供給至低壓制冷劑管161 (點AC、AD)。如圖5所示，第三油分離器43中分離出的潤滑油經(jīng)由第三回油管123及第三制熱用回油管123b再次與第三油分離管113合流。流過各切換機構31?34后的低壓制冷劑與在過冷熱交換器6c中進行完熱交換的低壓制冷劑合流(點AD、AB)。
[0085]最后，低壓制冷劑管161中流動的低壓制冷劑在氣液熱交換器6b中進行完熱交換之后，被供給至第一吸入管101a(點AB、A)。如上所述，制冷劑在制冷劑回路10內(nèi)循環(huán)，使空調(diào)裝置I的制冷劑回路10進行制熱運轉(zhuǎn)循環(huán)。
[0086](3)空調(diào)裝置的特征
[0087]在本實施方式的空調(diào)裝置I的制冷劑回路10中，第一油分離器41設置于第一切換機構31與第一中間冷卻器51之間，第二油分離器42設置于第二切換機構32與第二中間冷卻器52之間，第三油分離器43設置于第三切換機構33與第三中間冷卻器53之間。
[0088]在本實施方式中，在制冷運轉(zhuǎn)時，由第一壓縮機構21壓縮后的制冷劑在流過第一切換機構31之后，在第一油分離器41中分離出潤滑油。同樣地，由第二壓縮機構22壓縮后的制冷劑在流過第二切換機構32之后，在第二油分離器42中分離出潤滑油。同樣地，由第三壓縮機構23壓縮后的制冷劑在流過第三切換機構33之后，在第三油分離器43中分離出潤滑油。在制冷運轉(zhuǎn)時，由第一壓縮機構21、第二壓縮機構22及第三壓縮機構23壓縮后的制冷劑分別流過第一中間冷卻器51、第二中間冷卻器52及第三中間冷卻器53而被冷卻。即，為了抑制第一中間冷卻器51、第二中間冷卻器52及第三中間冷卻器53中的制冷劑的冷卻效率降低，在第一油分離器41、第二油分離器42及第三油分離器43中分離出壓縮制冷劑所含有的潤滑油。由第一油分離器41、第二油分離器42及第三油分離器43分離出的潤滑油分別與流過第一中間冷卻器51、第二中間冷卻器52及第三中間冷卻器53的制冷劑合流。
[0089]在本實施方式中，在制熱運轉(zhuǎn)時，由第一壓縮機構21壓縮后的制冷劑不被冷卻，就被輸送至第二壓縮機構22。由第二壓縮機構22壓縮后的制冷劑在與從節(jié)能熱交換器6a供給來的中壓制冷劑合流而被冷卻之后，被輸送至第三壓縮機構23。由第三壓縮機構23壓縮后的制冷劑不被冷卻，就被輸送至第四壓縮機構24。此外，由第四壓縮機構24壓縮后的制冷劑在第四油分離器44中分離出潤滑油之后，在室內(nèi)熱交換器9中被冷卻。這樣，在制熱運轉(zhuǎn)時，由第一壓縮機構21、第二壓縮機構22及第三壓縮機構23壓縮后的制冷劑分別在第一中間冷卻器51、第二中間冷卻器52及第三中間冷卻器53中未被冷卻。因此，與制冷運轉(zhuǎn)時的情況不同，在制熱運轉(zhuǎn)時，無需從由第一壓縮機構21、第二壓縮機構22及第三壓縮機構23壓縮后的制冷劑中分離出潤滑油。
[0090]在本實施方式中，在制熱運轉(zhuǎn)時，由第一壓縮機構21、第二壓縮機構22及第三壓縮機構23壓縮后的制冷劑分別以不流過第一油分離器41、第二油分離器42及第三油分離器43的方式被輸送至更上級的壓縮機構。因此，在設置于空調(diào)裝置I的室外機內(nèi)部的第一油分離器41、第二油分離器42及第三油分離器43中，由第一壓縮機構21、第二壓縮機構22及第三壓縮機構33壓縮后的制冷劑不進行散熱。
[0091]此處，考慮作為比較例的空調(diào)裝置1，即第一油分離器41、第二油分離器42及第三油分離器43分別設置于第一壓縮機構21與第一切換機構31之間、第二壓縮機構22與第二切換機構32之間以及第三壓縮機構23與第三切換機構33之間的空調(diào)裝置。在該空調(diào)裝置的制冷劑回路10中，在制熱運轉(zhuǎn)時，由第一壓縮機構21、第二壓縮機構22及第三壓縮機構23壓縮后的制冷劑也分別流過第一油分離器41、第二油分離器42及第三油分離器43。此時，壓縮制冷劑暴露于低溫的外部氣體，因此，產(chǎn)生因制冷劑的散熱而引起的熱損失。
[0092]因此，在本實施方式的空調(diào)裝置I中，由最上級以外的各級壓縮機構21?23壓縮后的制冷劑并不流過油分離器41?43，就被輸送至更上級的壓縮機構22?24，因此，能抑制制熱運轉(zhuǎn)時的散熱損失。藉此，能提高空調(diào)裝置I的運轉(zhuǎn)效率。
[0093](4)變形例
[0094](4—1)變形例 A
[0095]在本實施方式中，空調(diào)裝置I的制冷劑回路10包括第一壓縮機構21、第二壓縮機構22、第三壓縮機構23及第四壓縮機構24串聯(lián)連接的四級壓縮機2。但是，制冷劑回路10只要包括具有兩個以上壓縮機構串聯(lián)連接的結(jié)構的多級壓縮機以代替四級壓縮機2即可。在本變形例中，在制熱運轉(zhuǎn)時，由多級壓縮機的除了最上級的壓縮機構之外的壓縮機構壓縮后的制冷劑也以不流過油分離器的方式被輸送至更上級的壓縮機構。藉此，能抑制制熱運轉(zhuǎn)時的散熱損失。
[0096](4 — 2)變形例 B
[0097]在本實施方式中，構成空調(diào)裝置I的四級壓縮機2的第一壓縮機構21、第二壓縮機構22、第三壓縮機構23及第四壓縮機構24是旋轉(zhuǎn)式的壓縮機構，但也可例如是渦旋式的壓縮機構。
[0098](4 — 3)變形例 C
[0099]在本實施方式中，切換機構31?34是四通切換閥，但也可是例如具有通過將多個電磁閥組合而在制冷運轉(zhuǎn)循環(huán)和制熱運轉(zhuǎn)循環(huán)之間進行切換的功能的機構。
[0100](4 —4)變形例 D
[0101]在本實施方式中，空調(diào)裝置I的制冷劑回路10使用二氧化碳制冷劑，但也可使用其它制冷劑。
[0102]工業(yè)上的可利用性
[0103]本發(fā)明的制冷裝置能抑制散熱損失。
[0104]符號說明
[0105]I空調(diào)裝置(制冷裝置)
[0106]2四級壓縮機(多級壓縮機構)
[0107]21第一壓縮機構(低級側(cè)壓縮機構、第一低級側(cè)壓縮機構)
[0108]22第二壓縮機構(低級側(cè)壓縮機構、第二低級側(cè)壓縮機構)
[0109]23第三壓縮機構(低級側(cè)壓縮機構、第三低級側(cè)壓縮機構)
[0110]24第四壓縮機構(高級側(cè)壓縮機構)
[0111]31第一切換機構(切換機構)
[0112]32第二切換機構(切換機構)[0113]33第三切換機構(切換機構)
[0114]41第一油分離器(低級側(cè)油分離器)
[0115]42第二油分離器(低級側(cè)油分離器)
[0116]43第三油分離器(低級側(cè)油分離器)
[0117]44第四油分離器(高級側(cè)油分離器)
[0118]51第一中間冷卻器(中間冷卻器)
[0119]52第二中間冷卻器(中間冷卻器)
[0120]53第三中間冷卻器(中間冷卻器)
[0121]IOlb第一排出管(排出管)
[0122]102b第二排出管(排出管)
[0123]103b第三排出管(排出管)
[0124]104b第四排出管(排出管)
[0125]121a第一制冷用回油管(制冷用回油管線)
[0126]121b第一制熱用回油管(制熱用回油管線)
[0127]122a第二制冷用回油管(制冷用回油管線)
[0128]122b第二制熱用回油管(制熱用回油管線)
[0129]123a第三制冷用回油管(制冷用回油管線)
[0130]123b第三制熱用回油管(制熱用回油管線)
[0131]221a第一制冷用逆流防止閥(制冷用逆流防止機構)
[0132]221b第一制熱用逆流防止閥(制熱用逆流防止機構)
[0133]222a第二制冷用逆流防止閥(制冷用逆流防止機構)
[0134]222b第二制熱用逆流防止閥(制熱用逆流防止機構)
[0135]223a第三制冷用逆流防止閥(制冷用逆流防止機構)
[0136]223b第三制熱用逆流防止閥(制熱用逆流防止機構)
[0137]現(xiàn)有技術文獻
[0138]專利文獻
[0139]專利文獻1:日本專利特開2009-257704號公報
【權利要求】
1.一種制冷裝置(1)，其特征在于，包括: 多級壓縮機構(2)，該多級壓縮機構(2)將一個高級側(cè)壓縮機構(24)和多個低級側(cè)壓縮機構(21、22、23)中的各個低級側(cè)壓縮機構串聯(lián)連接在一起； 切換機構(31、32、33)，該切換機構(31、32、33)與所述低級側(cè)壓縮機構的排出管(101b、102b、103b)連接，且對制冷運轉(zhuǎn)循環(huán)和制熱運轉(zhuǎn)循環(huán)進行切換； 中間冷卻器(51、52、53)，該中間冷卻器(51、52、53)在所述制冷運轉(zhuǎn)循環(huán)時對從所述低級側(cè)壓縮機構排出的制冷劑進行冷卻； 低級側(cè)油分離器(41、42、43)，該低級側(cè)油分離器(41、42、43)設置于所述切換機構與所述中間冷卻器之間，且在所述制冷運轉(zhuǎn)循環(huán)時從由所述低級側(cè)壓縮機構排出的制冷劑分離出潤滑油；以及 控制部，該控制部對所述多級壓縮機構及所述切換機構進行控制。
2.如權利要求1所述的制冷裝置，其特征在于， 所述制冷裝置還包括高級側(cè)油分離器(44)，該高級側(cè)油分離器(44)與所述高級側(cè)壓縮機構的排出管(104b)連接，并從由所述高級側(cè)壓縮機構排出的制冷劑分離出潤滑油。
3.如權利要求1或2所述的制冷裝置，其特征在于，還包括: 制冷用回油管線(121a、122a、123a)，該制冷用回油管線(121a、122a、123a)在所述制冷運轉(zhuǎn)循環(huán)時、使在所 述低級側(cè)油分離器中從制冷劑分離出的潤滑油返回至與所述低級側(cè)油分離器連接的所述中間冷卻器的排出側(cè)；以及 制熱用回油管線(121b、122b、123b)，該制熱用回油管線(121b、122b、123b)在所述制熱運轉(zhuǎn)循環(huán)時、使在所述低級側(cè)油分離器中從制冷劑分離出的潤滑油返回至所述低級側(cè)油分離器的制冷劑排出側(cè)。
4.如權利要求3所述的制冷裝置，其特征在于， 所述制冷用回油管線具有僅允許潤滑油在所述制冷運轉(zhuǎn)循環(huán)時流動的制冷用逆流防止機構(221a、222a、223a)， 所述制熱用回油管線具有僅允許潤滑油在所述制熱運轉(zhuǎn)循環(huán)時流動的制熱用逆流防止機構(22lb、222b、223b)。
5.如權利要求1至4中任一項所述的制冷裝置，其特征在于， 所述低級側(cè)壓縮機構由第一低級側(cè)壓縮機構(21)、第二低級側(cè)壓縮機構(22)及第三低級側(cè)壓縮機構(23)構成， 所述多級壓縮機構將所述高級側(cè)壓縮機構、所述第一低級側(cè)壓縮機構、所述第二低級側(cè)壓縮機構、所述第三低級側(cè)壓縮機構依次串聯(lián)連接在一起。
【文檔編號】F25B1/10GK104024766SQ201280064497
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2012年12月26日 優(yōu)先權日:2011年12月28日
【發(fā)明者】岡本哲也, 古莊和宏, 巖田育弘, 楊國忠 申請人:大金工業(yè)株式會社