專利名稱：兩級壓縮制冷循環(huán)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括低壓側(cè)壓縮機構(gòu)和高壓側(cè)壓縮機構(gòu)以通過多級增加制冷劑的壓力的兩級壓縮制冷循環(huán)裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，專利文獻I公開了一種兩級壓縮制冷循環(huán)裝置，其用于通過使用串聯(lián)連接的多個壓縮機構(gòu)以多級地增加制冷劑(例如，氦氣)的壓力。專利文獻I中公開的制冷循環(huán)裝置采用排放容量大于高壓側(cè)壓縮機構(gòu)的排放容量的低壓側(cè)壓縮機構(gòu)以降低各個壓縮機構(gòu)上的載荷。在采用其排放容量大于高壓側(cè)壓縮機構(gòu)的排放容量的低壓側(cè)壓縮機構(gòu)的兩級壓縮制冷循環(huán)中，有時希望在壓力平衡狀態(tài)下同時啟動兩個壓縮機構(gòu)，在所述壓力平衡狀態(tài)下，壓力差在高壓和低壓之間的分布在該循環(huán)中被均衡，像在初始啟動時一樣。在這種情況中，具有大的排放容量的低壓側(cè)壓縮機構(gòu)的排放側(cè)制冷劑壓力常?？赡茏兊酶哂诟邏簜?cè)壓縮機構(gòu)的排放側(cè)制冷劑壓力，這導(dǎo)致壓力的逆轉(zhuǎn)。因此，在專利文獻I中公開的制冷循環(huán)中，當(dāng)希望在壓力平衡狀態(tài)下啟動壓縮機構(gòu)時，首先，啟動具有小的排放容量的高壓側(cè)壓縮機構(gòu)，隨后啟動低壓側(cè)壓縮機構(gòu)，以抑制上述壓力逆轉(zhuǎn)的出現(xiàn)。[相關(guān)技術(shù)文獻][專利文獻][專利文獻I]日本未審查專利公開N0.61-235648專利文獻I公開了在壓力平衡的狀態(tài)下在啟動時啟動壓縮機構(gòu)的順序，但沒有公開在循環(huán)中存在高壓和低壓之間的差異的狀態(tài)下啟動壓縮機構(gòu)的順序。然而，例如，在經(jīng)由電磁離合器等將驅(qū)動力傳遞至壓縮機構(gòu)的一些制冷循環(huán)中，壓縮機構(gòu)間歇地運行，使得蒸發(fā)器的制冷劑蒸發(fā)溫度變?yōu)槠谕哪繕?biāo)溫度。在這種制冷循環(huán)中，通常必須在該循環(huán)中存在高壓和低壓之間的差異的狀態(tài)下驅(qū)動或啟動壓縮機構(gòu)。在循環(huán)中存在高壓和低壓之間的差異的狀態(tài)下，在由高壓和低壓之間的差異弓I起的載荷下，壓縮機構(gòu)的操作部件被推壓在固定構(gòu)件上。壓縮機構(gòu)在這種狀態(tài)下的啟動使壓縮機構(gòu)的部件磨損，從而不利地影響壓縮機構(gòu)的耐用性和壽命。即使如在專利文獻I中描述的那樣，高壓側(cè)壓縮機構(gòu)首先啟動，低壓側(cè)壓縮機構(gòu)隨后啟動，循環(huán)中存在高壓和低壓之間的差異的狀態(tài)也可能不利地影響各個壓縮機構(gòu)的耐用性和壽命。

發(fā)明內(nèi)容
已經(jīng)考慮到上述問題作出了本發(fā)明，并且本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種兩級壓縮制冷循環(huán)裝置，其適于間歇地運行低壓側(cè)壓縮機構(gòu)和高壓側(cè)壓縮機構(gòu)并且能夠同時保護低壓側(cè)壓縮機構(gòu)和聞壓側(cè)壓縮機構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的方面，一種兩級壓縮制冷循環(huán)裝置包括:低壓側(cè)壓縮機構(gòu)，所述低壓側(cè)壓縮機構(gòu)將低壓制冷劑壓縮成中間壓力制冷劑并從該低壓側(cè)壓縮機構(gòu)排放壓縮后的制冷劑；高壓側(cè)壓縮機構(gòu)，所述高壓側(cè)壓縮機構(gòu)將從低壓側(cè)壓縮機構(gòu)排放的中間壓力制冷劑壓縮成高壓制冷劑并從該高壓側(cè)壓縮機構(gòu)排放壓縮后的制冷劑；散熱器，從高壓側(cè)壓縮機構(gòu)排放的高壓制冷劑在散熱器與外部空氣熱交換以散發(fā)制冷劑的熱量；中間壓力膨脹閥，該中間壓力膨脹閥將從散熱器流出的高壓制冷劑減壓并膨脹成中間壓力制冷劑，以使中間壓力制冷劑流至高壓側(cè)壓縮機構(gòu)的抽吸側(cè)；低壓膨脹閥，低壓膨脹閥將從散熱器流出的高壓制冷劑減壓并膨脹成低壓制冷劑；和蒸發(fā)器，由低壓膨脹閥減壓和膨脹的低壓制冷劑在蒸發(fā)器中通過與被吹送到冷卻空間中的流體交換熱量而蒸發(fā)，以使蒸發(fā)的制冷劑流至低壓側(cè)壓縮機構(gòu)的抽吸側(cè)，而且，在該兩級壓縮制冷循環(huán)裝置中，低壓側(cè)壓縮機構(gòu)和高壓側(cè)壓縮機構(gòu)被間歇地控制，使得在蒸發(fā)器處與低壓制冷劑交換熱量的流體的溫度被調(diào)節(jié)為接近目標(biāo)溫度。而且，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)壓縮機構(gòu)和高壓側(cè)壓縮機構(gòu)在該兩個壓縮機構(gòu)都停止之后重新啟動時，具有為低壓側(cè)壓力差和高壓側(cè)壓力差中的較小的壓力差的壓力差的一個壓縮機構(gòu)首先啟動。在這里，所述低壓側(cè)壓力差是通過從低壓側(cè)壓縮機構(gòu)的低壓排放側(cè)制冷劑壓力中減去低壓抽吸側(cè)制冷劑壓力獲得的，所述高壓側(cè)壓力差是通過從高壓側(cè)壓縮機構(gòu)的高壓排放側(cè)制冷劑壓力中減去低壓排放側(cè)制冷劑壓力獲得的。此外，通過減小低壓側(cè)壓縮差和高壓側(cè)壓縮差中較大的一個，所述另一個壓縮機構(gòu)隨后啟動。因此，在同時停止低壓側(cè)壓縮機構(gòu)和高壓側(cè)壓縮機構(gòu)之后重啟低壓側(cè)壓縮機構(gòu)和高壓側(cè)壓縮機構(gòu)時，即使在循環(huán)中存在高壓和低壓之間的差異的狀態(tài)下，其壓力差是低壓側(cè)壓力差和高壓側(cè)壓力差中較小的一個的一個壓縮機構(gòu)首先啟動。與其中其壓力差是壓力差中較大的一個的另一個壓縮機構(gòu)首先啟動的情況相比，本發(fā)明的制冷循環(huán)裝置可以確定地保護壓縮機構(gòu)。如在本文中使用的措辭“在兩級壓縮制冷循環(huán)的循環(huán)中存在高壓和低壓之間的差異”是指存在低壓側(cè)壓力差和高壓側(cè)壓力差中的至少一個的狀態(tài)。在該兩級壓縮制冷循環(huán)裝置中，低壓側(cè)壓縮機構(gòu)的排放側(cè)具有與高壓側(cè)壓縮機構(gòu)的抽吸側(cè)相同的壓力。如在接下來的實施例中描述的那樣，一旦一個壓縮機構(gòu)啟動，則通過從一個壓縮機構(gòu)的排放側(cè)制冷劑壓力中減去所述一個壓縮機構(gòu)的抽吸側(cè)制冷劑壓力獲得的壓力差可以增大，從而減小未運行的另一個壓縮機構(gòu)的壓力差。因此，所述另一個壓縮機構(gòu)也可以在其壓力差減小的情況下啟動。結(jié)果，本發(fā)明的制冷循環(huán)裝置可以實現(xiàn)首先啟動的一個壓縮機構(gòu)和隨后啟動的另一個壓縮機構(gòu)二者的保護。例如，在停止低壓側(cè)壓縮機構(gòu)和高壓側(cè)壓縮機構(gòu)時，一個壓縮機構(gòu)可以首先停止，隨后另一個壓縮機構(gòu)可以停止。在這種情況中，由于所述一個壓縮機構(gòu)首先停止，還未停止的所述另一個壓縮機構(gòu)的壓力增加能力可以減小所述一個壓縮機構(gòu)的壓力差。結(jié)果，當(dāng)停止和重啟兩個壓縮機構(gòu)時，低壓側(cè)壓力差和高壓側(cè)壓力差可以確保彼此不同。因此，本發(fā)明的制冷循環(huán)裝置可以確定地保護首先啟動的所述一個壓縮機構(gòu)?？商鎿Q地，在停止低壓側(cè)壓縮機構(gòu)和高壓側(cè)壓縮機構(gòu)時，兩個壓縮機構(gòu)可以同時停止，并且中間壓力膨脹閥和低壓膨脹閥中的任一個的節(jié)流開口度可以增加。在這種情況中，可以快速地減小高壓側(cè)壓力差，并且通過增加低壓膨脹閥的節(jié)流開口度，可以快速地減小低壓側(cè)壓力差。結(jié)果，在停止且隨后重啟兩個壓縮機構(gòu)時，低壓側(cè)壓力差和高壓側(cè)壓力差可以確保彼此不同。因此，本發(fā)明的制冷循環(huán)裝置可以確定地保護首先啟動的所述一個壓縮機構(gòu)?？商鎿Q地，可以設(shè)置油分離器，用于將由所述一個壓縮機構(gòu)中排放的制冷劑中包含的制冷機油從所述制冷劑中分離，以將制冷機油返回至所述一個壓縮機構(gòu)的抽吸側(cè)。采用這種布置，低壓側(cè)壓縮機構(gòu)和高壓側(cè)壓縮機構(gòu)停止，從而通過經(jīng)由在所述一個壓縮機構(gòu)側(cè)的油分離器使所述一個壓縮機構(gòu)的高壓側(cè)與所述一個壓縮機構(gòu)的低壓側(cè)連通，可以減小所述一個壓縮機構(gòu)的壓力差。結(jié)果，在停止和重啟兩個壓縮機構(gòu)時，低壓側(cè)壓力差和高壓側(cè)壓力差可以確保彼此不同。因此，本發(fā)明的制冷循環(huán)裝置可以確定地保護首先啟動的所述一個壓縮機構(gòu)。當(dāng)?shù)蛪簜?cè)壓縮機構(gòu)和高壓側(cè)壓縮機構(gòu)中的一個在另一個之前停止時，油分離器可以設(shè)置在將首先停止的所述一個壓縮機構(gòu)側(cè)。為了同時停止低壓側(cè)壓縮機構(gòu)和高壓側(cè)壓縮機構(gòu)，并且為了增加中間壓力膨脹閥的節(jié)流開口度，希望油分離器設(shè)置在高壓側(cè)壓縮機構(gòu)側(cè)。相反，為了增加低壓膨脹閥的節(jié)流開口度，希望油分離器設(shè)置在低壓側(cè)壓縮機構(gòu)側(cè)。在該兩級壓縮制冷循環(huán)裝置中，一個壓縮機構(gòu)可以高壓側(cè)壓縮機構(gòu)，另一個壓縮機構(gòu)可以低壓側(cè)壓縮機構(gòu)。在這種情況中，所述另一個壓縮機構(gòu)是低壓側(cè)壓縮機構(gòu)，該低壓側(cè)壓縮機構(gòu)連接至用于蒸發(fā)制冷劑以顯示吸熱效應(yīng)的蒸發(fā)器。甚至在高壓側(cè)壓縮機構(gòu)停止時，也可以抑制低壓側(cè)壓力差的變化。因此，本發(fā)明的制冷循環(huán)裝置可以在停止高壓側(cè)壓縮機構(gòu)和低壓側(cè)壓縮機構(gòu)時抑制蒸發(fā)器的制冷劑蒸發(fā)壓力(制冷劑蒸發(fā)溫度)的變化。在重啟壓縮機構(gòu)時，高壓側(cè)壓縮機構(gòu)作為所述一個壓縮機構(gòu)首先啟動。高壓側(cè)壓縮機構(gòu)的抽吸側(cè)制冷劑壓力，即低壓側(cè)壓縮機構(gòu)的排放側(cè)制冷劑壓力將減小以降低低壓側(cè)壓力差。甚至在這種情況中，低壓側(cè)壓縮機構(gòu)的抽吸側(cè)制冷劑壓力不太可能改變。因此，同樣在重啟高壓側(cè)壓縮機構(gòu)和低壓側(cè)壓縮機構(gòu)時，本發(fā)明的制冷循環(huán)裝置可以抑制蒸發(fā)器的制冷劑蒸發(fā)壓力(制冷劑蒸發(fā)溫度)的變化。結(jié)果，甚至在低壓側(cè)壓縮機構(gòu)和高壓側(cè)壓縮機構(gòu)被間歇地控制時，本發(fā)明的制冷循環(huán)裝置也可以抑制蒸發(fā)器的制冷劑蒸發(fā)溫度的變化。進一步，該制冷循環(huán)裝置可以減小低壓側(cè)壓縮機構(gòu)和高壓側(cè)壓縮機構(gòu)的功耗，用于降低蒸發(fā)器的制冷劑蒸發(fā)溫度。可替換地，在啟動低壓側(cè)壓縮機構(gòu)和高壓側(cè)壓縮機構(gòu)時，當(dāng)所述另一個壓縮機構(gòu)的壓力差在啟動一個壓縮機構(gòu)之后等于或小于預(yù)定參考壓力差時，則可以啟動所述另一個壓縮機構(gòu)?？商鎿Q地，在啟動低壓側(cè)壓縮機構(gòu)和高壓側(cè)壓縮機構(gòu)時，當(dāng)在啟動一個壓縮機構(gòu)之后已經(jīng)過去預(yù)定參考保持時間時，則可以啟動另一個壓縮機構(gòu)。在這種情況中，本發(fā)明的制冷循環(huán)裝置可以等待直到所述另一個壓縮機構(gòu)的壓力差充分地減小，從而確定地保護所述另一個壓縮機構(gòu)。進一步，中間壓力膨脹閥減壓和膨脹由用于分流從散熱器流出的高壓制冷劑流的分流部分流的一股高壓制冷劑，低壓膨脹閥減壓和膨脹由分流部分流的另一股高壓制冷齊U。此外，中間熱交換器可以被設(shè)置用于在由中間壓力膨脹閥減壓和膨脹的低壓制冷劑和由分流部分流的所述另一股高壓制冷劑之間交換熱量。


圖1為第一實施例中的兩級壓縮制冷循環(huán)裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為示出第一實施例中的兩級壓縮制冷循環(huán)裝置中的制冷劑的狀態(tài)的莫利爾圖；圖3為示出在第一實施例中的兩級壓縮制冷循環(huán)裝置的間歇控制下高壓側(cè)壓力差和低壓側(cè)壓力差的變化的說明圖；圖4(a)為示出在第一實施例中的兩級壓縮制冷循環(huán)裝置的間歇控制下制冷劑壓力PcUPm和Ps的變化的時序圖，以及圖(b)為示出在比較示例中的兩級壓縮制冷循環(huán)裝置的間歇控制下制冷劑壓力Pd、Pm和Ps的變化的時序圖；圖5(a)為示出在第一實施例中的兩級壓縮制冷循環(huán)裝置的間歇控制下冷凍機中的空氣溫度Tfr的變化的時序圖，以及圖(b)為示出在比較示例中的兩級壓縮制冷循環(huán)裝置的間歇控制下冷凍機中的空氣溫度Tfr的變化的時序圖；圖6為第三實施例中的兩級壓縮制冷循環(huán)裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為第四實施例中的兩級壓縮制冷循環(huán)裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；以及圖8為在另一個實施例中的兩級壓縮制冷循環(huán)裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式第一實施例參照圖1-5，以下描述本發(fā)明的第一實施例。圖1顯示了第一實施例的兩級壓縮制冷循環(huán)裝置10的整體結(jié)構(gòu)示意圖。該兩級壓縮制冷循環(huán)裝置10被應(yīng)用到制冷機，并用于冷卻吹送到作為用于冷卻到例如大約-30°C到-OV的超低溫的空間的冷凍機內(nèi)的吹送空氣。如圖1所示，兩級壓縮制冷循環(huán)裝置10包括兩個壓縮機，即，高壓側(cè)壓縮機11和低壓側(cè)壓縮機12。循環(huán)裝置10用于多級地增加循環(huán)通過循環(huán)裝置的制冷劑的壓力。在該實施例中使用的制冷劑可以是普通氟烴制冷劑(例如，R404A)。用于潤滑低壓側(cè)壓縮機12和高壓側(cè)壓縮機11的滑動部的冷凍機油(油)被混合到制冷劑中，使得冷凍機油的一部分與制冷劑一起循環(huán)通過循環(huán)裝置。低壓側(cè)壓縮機12是電動壓縮機，所述電動壓縮機包括用于將低壓制冷劑壓縮成中間壓力制冷劑并排放壓縮的制冷劑的低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a和用于可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a的低壓側(cè)電動機12b。低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a是排放容量固定的固定排量壓縮機構(gòu)。具體地，低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a可以采用各種類型的壓縮機構(gòu)，包括蝸殼式壓縮機構(gòu)、葉片式壓縮機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)活塞式壓縮機構(gòu)等。低壓側(cè)電動機12b是AC電動機，所述AC電動機的操作(轉(zhuǎn)數(shù))由從低壓側(cè)換流器22輸出的交流電流控制。低壓側(cè)換流器22輸出具有對應(yīng)于從隨后所述的制冷機控制器20輸出的控制信號的頻率的交流電(AC)。在頻率的控制下，低壓側(cè)壓縮機12 (具體地，低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a)的制冷劑排放容量被改變。因此，在本實施例中，低壓側(cè)電動機12b用作用于低壓側(cè)壓縮機12的排放容量改變裝置。明顯地，低壓側(cè)電動機12b可以采用DC電動機，所述DC電動機的轉(zhuǎn)數(shù)由從制冷機控制器20輸出的控制電壓控制。低壓側(cè)壓縮機12 (具體地，低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a)的排放端口連接到高壓側(cè)壓縮機11的抽吸端口。因此，低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a的低壓排放側(cè)制冷劑壓力Pm處于與高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila的高壓抽吸側(cè)制冷劑壓力相同的水平。高壓側(cè)壓縮機11具有與低壓側(cè)壓縮機12的基本結(jié)構(gòu)相同的基本結(jié)構(gòu)。因此，高壓側(cè)壓縮機11是包括高壓側(cè)壓縮機構(gòu)I Ia和高壓側(cè)電動機Ilb的電動壓縮機。高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila將從低壓側(cè)壓縮機12排放的中間壓力制冷劑壓縮成高壓制冷劑并從所述高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila排放被壓縮的制冷劑。高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila由固定排量壓縮機構(gòu)構(gòu)成，所述固定排量壓縮機構(gòu)的排放容量是固定的。高壓側(cè)電動機Ilb的轉(zhuǎn)數(shù)受到從高壓側(cè)換流器21輸出的交流電流的控制。在本實施例中，高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila的壓縮比基本上與低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a的壓縮比相同。該實施例的高壓側(cè)壓縮機11和低壓側(cè)壓縮機12具有排放閥(未示出)。每個排放閥用作用于防止從壓縮機構(gòu)Ila和12a排放的制冷劑回流到壓縮機11和12中的止回閥。高壓側(cè)壓縮機11 (具體地，高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila)的排放端口連接到散熱器13的制冷劑入口側(cè)。散熱器13是用于散熱的熱交換器，所述熱交換器在從高壓側(cè)壓縮機11排放的高壓制冷劑與由冷卻風(fēng)扇13a吹送的冷凍機外的空氣(外部空氣)之間交換熱量以散發(fā)來自高壓制冷劑的熱量，從而冷卻制冷劑。冷卻風(fēng)扇13a是電動鼓風(fēng)機，所述電動鼓風(fēng)機的轉(zhuǎn)數(shù)(來自電動鼓風(fēng)機的吹送空氣的量)由從制冷機控制器20輸出的控制電壓控制。本實施例的兩級壓縮制冷循環(huán)裝置10形成亞臨界制冷循環(huán)，其中高壓側(cè)制冷劑壓力不超過使用氟烴制冷劑作為制冷劑的制冷劑的臨界壓力。因此，散熱器13用作用于冷凝制冷劑的冷凝器。用于分流來自散熱器13的制冷劑流的分流部14連接到散熱器13的制冷劑出口。分流部14包括具有三個入口 /出口端口的三通接頭結(jié)構(gòu)。入口 /出口端口中的一個用作制冷劑入口，而入口 /出口端口中的另外兩個用作制冷劑出口。這種分流部14可以通過連接管形成，或者可以通過在金屬塊或樹脂塊中設(shè)置多個制冷劑通道而形成。分流部14的制冷劑出口中的一個連接到中間壓力膨脹閥15的入口側(cè)，而分流部14的另一個出口連接到中間熱交換器16的高壓制冷劑流動路徑16a的入口側(cè)。中間壓力膨脹閥15是將從散熱器13流動的高壓制冷劑壓縮和膨脹成為中間壓力制冷劑的電動膨脹閥。具體地，中間壓力膨脹閥15具有節(jié)流開口度可變的閥體和由用于改變閥體的節(jié)流開口度的步進馬達構(gòu)成的電動致動器。中間壓力膨脹閥15的操作由從制冷機控制器20輸出的控制信號控制。在該實施例中，具體地，中間壓力膨脹閥15的節(jié)流開口度(制冷劑流量)被控制，使得高壓側(cè)壓縮機11的抽吸側(cè)的制冷劑的過熱度在預(yù)定范圍內(nèi)。中間壓力膨脹閥15可以完全關(guān)閉節(jié)流開口度，以中斷制冷劑在從分流部14的一個制冷劑出口到中間熱交換器16的中間壓力制冷劑流動路徑16b的進口的制冷劑管中的流動。
中間壓力膨脹閥15的出口連接至中間熱交換器16的中間壓力制冷劑流動路徑16b的進口。中間熱交換器16在由中間壓力膨脹閥15減壓并膨脹以流過中間壓力制冷劑流動路徑16b的中間壓力制冷劑，和由分流部14分流以流過高壓制冷劑流動路徑16a的另一高壓制冷劑之間交換熱量。高壓制冷劑通過被減壓而降低其溫度。因此，在中間熱交換器16中，流動通過中間壓力制冷劑流動路徑16b的中間壓力制冷劑被加熱，而流動通過高壓制冷劑流動路徑16a的高壓制冷劑被冷卻。具體地，熱交換器16采用雙管熱交換器結(jié)構(gòu)，所述雙管熱交換器結(jié)構(gòu)包括形成高壓制冷劑流動路徑16a的外管和位于流動路徑16a內(nèi)部的形成中間壓力制冷劑流動路徑16b的內(nèi)管。顯而易見地，高壓制冷劑流動路徑16a可以形成為內(nèi)管，而中間壓力制冷劑流動路徑16b可以形成為外管?？商鎿Q地，形成高壓制冷劑流動路徑16a和中間壓力制冷劑流動路徑16b的制冷劑管可以相互連接以在其間交換熱量。可替換地，具體地，中間熱交換器16可以具有另一種熱交換器結(jié)構(gòu)，其采用曲折管或多個管作為高壓制冷劑流動路徑16a，用于允許從中流過的制冷劑在相鄰的管之間形成中間壓力制冷劑流動路徑16b。該熱交換器結(jié)構(gòu)設(shè)置有波紋狀波紋散熱片或板形式的板狀散熱片，用于促進高壓制冷劑和中間壓力制冷劑之間的熱交換。圖1所示的中間熱交換器16采用并流熱交換器，在所述并流熱交換器中，流動通過高壓制冷劑流動路徑16a的高壓制冷劑的流動方向與流動通過中間壓力制冷劑流動路徑16b的中間壓力制冷劑的流動方向相同?？蛇x地，中間熱交換器16可以采用逆流式熱交換器，在所述逆流式熱交換器中，流動通過高壓流動路徑16a的高壓制冷劑的流動方向與流動通過中間壓力制冷劑流動路徑16b的中間壓力制冷劑的流動方向相反。中間熱交換器16的中間壓力制冷劑流動路徑16b的出口側(cè)經(jīng)由止回閥(未示出)連接到上述高壓側(cè)壓縮機11 (具體地，高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila)的抽吸端口側(cè)。因此，本實施例的高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila吸入從中間壓力制冷劑流動路徑16b流出的中間壓力制冷劑和從低壓側(cè)壓縮機12排放的中間壓力制冷劑的混合物。相反，中間熱交換器16的高壓制冷劑流動路徑16a的出口側(cè)連接到低壓膨脹閥17的入口側(cè)。低壓膨脹閥17是用于將從散熱器13流出的高壓制冷劑減壓和膨脹成低壓制冷劑的電動膨脹閥。低壓膨脹閥17具有與中間壓力膨脹閥15的基本結(jié)構(gòu)相同的基本結(jié)構(gòu)。因此，低壓膨脹閥17包括其節(jié)流開口度可變的閥體和由用于改變閥體的節(jié)流開口度的步進馬達構(gòu)成的電動致動器。低壓膨脹閥17的操作由從制冷機控制器20輸出的控制信號控制。在該實施例中，具體地，低壓膨脹閥17的節(jié)流開口度(制冷劑流量)被控制，使得低壓側(cè)壓縮機12的抽吸側(cè)的制冷劑的過熱度在預(yù)定范圍內(nèi)。低壓膨脹閥17也可以完全關(guān)閉節(jié)流開口度，以中斷制冷劑在從中間熱交換器16的高壓制冷劑流動路徑16a到蒸發(fā)器18的進口側(cè)的制冷劑管中的流動。低壓膨脹閥17的出口側(cè)連接到蒸發(fā)器18的制冷劑流入側(cè)。蒸發(fā)器18是用于吸熱的熱交換器，所述熱交換器在通過低壓膨脹閥17被減壓和膨脹的低壓制冷劑與由鼓風(fēng)扇18a吹送并循環(huán)通過冷凍機的吹送空氣之間交換熱量，從而通過蒸發(fā)低壓制冷劑而表現(xiàn)出吸熱效應(yīng)。因此，在該實施例中用于熱交換的流體是在冷凍機中循環(huán)并被吹送的吹送空氣。
鼓風(fēng)扇18a是電動鼓風(fēng)機,所述電動鼓風(fēng)機的轉(zhuǎn)數(shù)(吹送空氣的量)由從制冷機控制器20輸出的控制電壓控制。蒸發(fā)器18的制冷劑出口端口連接到低壓側(cè)壓縮機12 (具體地，低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a)的抽吸端口側(cè)。接下來，隨后描述本實施例的電控制器。制冷機控制器20包括:已知微型計算機，包括用于執(zhí)行控制處理或計算處理的CPU和用于在其內(nèi)存儲程序或數(shù)據(jù)的諸如ROM或RAM的存儲電路；用于將控制信號或控制電壓輸出到用于控制的裝置的輸出電路；來自每一個傳感器的檢測信號被輸入其內(nèi)的輸入電路；和電源電路。制冷機控制器20的輸出側(cè)連接到作為要被控制的裝置的上述的低壓側(cè)換流器
22、高壓側(cè)換流器21、冷卻風(fēng)扇13a、中間壓力膨脹閥15、低壓膨脹閥17、和鼓風(fēng)扇18a。制冷機控制器20適于控制這些要被控制的裝置中的每一個的操作。制冷機控制器20包括用于控制要被控制的裝置的各個控制裝置的組合。制冷機控制器20中的用于控制要被控制的裝置的操作的各個結(jié)構(gòu)(硬件和軟件)形成用于控制被控制的各個裝置的控制裝置。在本實施例中，低壓側(cè)排放容量控制裝置20a具有用于通過控制低壓側(cè)換流器22的操作來控制低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a的制冷劑排放容量的結(jié)構(gòu)(硬件和軟件)。并且，高壓側(cè)排放容量控制裝置20b具有用于通過控制高壓側(cè)換流器21的操作來控制高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila的制冷劑排放容量的結(jié)構(gòu)。因此，可以通過低壓側(cè)排放容量控制裝置20a和高壓側(cè)排放容量控制裝置20b獨立地控制低壓側(cè)電動機12b的轉(zhuǎn)數(shù)和高壓側(cè)電動機Ilb的轉(zhuǎn)數(shù)。中間壓力節(jié)流開口度控制裝置20c具有用于通過控制中間壓力膨脹閥15的操作來控制中間壓力膨脹閥15的節(jié)流開口度的結(jié)構(gòu)。低壓節(jié)流開口度控制裝置20d具有用于控制低壓膨脹閥17的節(jié)流開口度的結(jié)構(gòu)。明顯地，低壓側(cè)排放容量控制裝置20a和高壓側(cè)排放容量控制裝置20b以及中間壓力節(jié)流開口度控制裝置20c和低壓節(jié)流開口度控制裝置20d可以由相對于制冷機控制器20的各個單獨的控制器構(gòu)成。相反，制冷機控制器20的輸入側(cè)連接到外部空氣溫度傳感器23、冷凍機內(nèi)溫度傳感器24等。外部空氣溫度傳感器23用作外部空氣溫度檢測裝置，所述外部空氣溫度檢測裝置用于檢測在散熱器13處與高壓制冷劑交換熱量的冷凍機外部的空氣(外部空氣)的外部空氣溫度Tam。冷凍機內(nèi)溫度傳感器24用作冷凍機內(nèi)溫度檢測裝置，所述冷凍機內(nèi)溫度檢測裝置用于檢測在蒸發(fā)器18處與低壓制冷劑交換熱量的吹送空氣的空氣溫度Tfr。來自這些傳感器的檢測信號被輸入給制冷機控制器20。制冷機控制器20的輸入側(cè)連接到操作面板30。操作面板30設(shè)有用作輸出制冷機的操作請求信號或停止請求信號的請求信號輸出裝置的操作/停止開關(guān)和用作設(shè)定冷凍機內(nèi)溫度(目標(biāo)冷卻溫度)Tset的目標(biāo)溫度設(shè)定裝置的溫度設(shè)定開關(guān)。來自這些開關(guān)的操作信號輸入到制冷機控制器20。接下來，以下將描述具有該實施例中的上述結(jié)構(gòu)的兩級壓縮制冷循環(huán)裝置10的操作。當(dāng)通過接通(ON)操作面板30的操作/停止開關(guān)輸入操作請求信號時，該實施例的制冷機控制器20執(zhí)行預(yù)存儲在存儲電路中的用于控制制冷機的程序。一旦執(zhí)行該程序，制冷機控制器20從連接至控制器的輸入側(cè)的上述各個傳感器23和24讀出檢測信號，并從操作面板30讀出操作信號。隨后，基于讀出的檢測信號和操作信號，控制器20輸出控制信號至連接至控制器的輸出側(cè)的將被控制的裝置，即，高壓側(cè)壓縮機11、低壓側(cè)壓縮機12等，從而控制該裝置的操作。例如，當(dāng)對應(yīng)于冷凍機的冷凍機內(nèi)溫度的空氣溫度Tfr等于或高于通過將第一參考溫度(在該實施例中為2°C)加至目標(biāo)溫度Tset獲得的運行溫度時，高壓側(cè)壓縮機11和低壓側(cè)壓縮機12如下運行。也就是說，高壓側(cè)壓縮機11和低壓側(cè)壓縮機12運行，使得高壓側(cè)壓縮機構(gòu)IIa和低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a具有各自的預(yù)定排放容量。相反，當(dāng)空氣溫度Tfr等于或小于通過從目標(biāo)溫度Tset中減去第二參考溫度(在該實施例中為2°C)獲得的停止溫度時，高壓側(cè)壓縮機11和低壓側(cè)壓縮機12停止。簡而言之，該實施例的制冷機控制器20進行包括間歇地驅(qū)動高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila和低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a的間歇控制，使得在冷凍機中循環(huán)和吹送的吹送空氣的溫度接近預(yù)設(shè)目標(biāo)溫度Tset。運行溫度和停止溫度之間的差異被設(shè)定為用于防止控制擺動的滯后寬度。在操作面板30的運行/停止開關(guān)斷開且需要停止制冷機之前，制冷機控制器20都以預(yù)定控制間隔執(zhí)行控制程序。該程序包括按此順序如上所述讀出檢測信號和操作信號，并且隨后控制用于控制的裝置的操作。當(dāng)高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila和低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a在兩級壓縮制冷循環(huán)裝置10中都運行時，制冷劑的狀態(tài)改變，如圖2的莫利爾圖中所示。具體地，從高壓側(cè)壓縮機11排放的高壓制冷劑(對應(yīng)于圖2中的點a)流入散熱器13，并與從冷卻風(fēng)扇13a吹送的冷凍機外面的空氣交換熱量以被冷卻(在圖2中從點a至點b)。從散熱器13流出的制冷劑流由分流部14分流。從分流部14的一個制冷劑出口流出的制冷劑由中間壓力膨脹閥15減壓和膨脹成中間壓力制冷劑(在圖2中從點b至點c)。此時，中間壓力膨脹閥15的節(jié)流開口度被控制為使得高壓側(cè)壓縮機11的抽吸側(cè)的制冷劑的過熱度(對應(yīng)于圖2中的點i)在預(yù)定范圍內(nèi)。由中間壓力膨脹閥15a減壓和膨脹的中間壓力制冷劑流入中間熱交換器16的中間壓力制冷劑流動路徑16b，隨后與從分流部14的另一個制冷劑出口流出并進入和通過高壓制冷劑流動路徑16a的高壓制冷劑交換熱量，從而增加它的焓(在圖2中從點c至點d)。反過來，流過高壓制冷劑流動路徑16a的高壓制冷劑被冷卻以降低它的焓(在圖2中從點b至點e)。從高壓制冷劑流動路徑16a中流出的制冷劑由低壓膨脹閥17減壓和膨脹成低壓制冷劑(在圖2中從點e至點f)。此時，低壓膨脹閥17的節(jié)流開口度被控制為使得低壓側(cè)壓縮機12的抽吸側(cè)的制冷劑的過熱度(對應(yīng)于圖2中的點g)在預(yù)定范圍內(nèi)。這種布置可以解決低壓側(cè)壓縮機12的液體壓縮的問題。由低壓膨脹閥17減壓和膨脹的低壓制冷劑流入蒸發(fā)器18，并與冷凍機中的循環(huán)并由鼓風(fēng)機18a吹送的空氣交換熱量以蒸發(fā)自身，因此呈現(xiàn)吸熱效應(yīng)(在圖2中從點f至點g)。因此，冷凍機中的空氣被冷卻。從蒸發(fā)器18流出的制冷劑被吸入低壓側(cè)壓縮機12，并且隨后由壓縮機12壓縮并從壓縮機12排出(在圖2中從點g至點h)。從低壓側(cè)壓縮機12流出的制冷劑與從中間熱交換器16的中間壓力制冷劑流動路徑16b流出的制冷劑混合(在圖2中，從點h至點i，以及從點d至點i)，隨后再次被吸入聞壓側(cè)壓縮機11。
進一步，該實施例進行包括間歇地驅(qū)動高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila和低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a的間歇控制，使得冷凍機內(nèi)溫度接近目標(biāo)溫度Tset。也就是說，當(dāng)通過同時運行低壓側(cè)壓縮機12和高壓側(cè)壓縮機11，冷凍機內(nèi)溫度(空氣溫度Tfr)等于或小于停止溫度時，低壓側(cè)壓縮機12和高壓側(cè)壓縮機11停止，使得冷凍機內(nèi)溫度接近目標(biāo)溫度Tset。此時，制冷機控制器20在低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a之前停止高壓側(cè)壓縮機構(gòu)11a，并且完全關(guān)閉低壓膨脹閥17。結(jié)果，高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila的高壓排放側(cè)制冷劑壓力Pd降低，同時通過低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a的壓力增加能力，高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila的高壓抽吸側(cè)制冷劑壓力(=低壓排放側(cè)制冷劑壓力Pm)增加。也就是說，通過從高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila的高壓排放側(cè)制冷劑壓力Pd減去低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a的低壓排放側(cè)制冷劑壓力Pm獲得的高壓側(cè)壓力差PHd降低。相反，當(dāng)高壓側(cè)壓縮機11的高壓抽吸側(cè)制冷劑壓力(=低壓排放側(cè)制冷劑壓力Pm)增加時，通過從低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a的低壓排放側(cè)制冷劑壓力Pm中減去低壓抽吸側(cè)制冷劑壓力Ps獲得的低壓側(cè)壓力差PLd增大。如圖3所示，Cl指示同時運行壓縮機構(gòu)Ila和12a時的低壓側(cè)壓力差PLd和高壓側(cè)壓力差PHd。C2指示同時停止壓縮機構(gòu)Ila和12a時的低壓側(cè)壓力差PLd和高壓側(cè)壓力差PHd。C3指示重啟高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila時的低壓側(cè)壓力差PLd和高壓側(cè)壓力差PHcL隨后，在該狀態(tài)下，低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a停止，使得如圖3所示，高壓側(cè)壓縮機11和低壓側(cè)壓縮機12都停止，并且，與低壓側(cè)壓力差PLd相比，高壓側(cè)壓力差PHd降低。圖3是說明圖，示出與圖2的莫利爾圖相比，處于間歇控制中的低壓側(cè)壓縮機12和高壓側(cè)壓縮機11的低壓側(cè)壓力差PLd和高壓側(cè)壓力差PHd的變化。此時，低壓側(cè)壓縮機12設(shè)置有排放閥，低壓膨脹閥17完全關(guān)閉，這抑制制冷劑從低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a的排放側(cè)流入低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a的抽吸側(cè)(蒸發(fā)器18側(cè))。因此，抑制低壓抽吸側(cè)制冷劑壓力Ps的變化，也就是說，蒸發(fā)器18的制冷劑蒸發(fā)壓力的變化。進一步，當(dāng)高壓側(cè)壓縮機11和低壓側(cè)壓縮機12都停止且冷凍機內(nèi)溫度(空氣溫度Tfr)等于或大于運行溫度時，低壓側(cè)壓縮機11和高壓側(cè)壓縮機12被再次啟動和運行。此時，制冷機控制器20在低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a之前啟動高壓側(cè)壓縮機構(gòu)11a。簡而言之，其壓力差是低壓側(cè)壓力差PLd和高壓側(cè)壓力差PHd中較小的一個的壓縮機構(gòu)啟動。具體地，在該實施例中，高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila是一個壓縮機構(gòu)，低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a是另一個壓縮機構(gòu)。因此，高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila的高壓排放側(cè)制冷劑壓力Pd增加，而高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila的高壓抽吸側(cè)制冷劑壓力(=低壓排放側(cè)制冷劑壓力Pm)降低。也就是說，高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila的高壓側(cè)壓力差PHd增大。相反，高壓側(cè)壓縮機11的抽吸側(cè)制冷劑壓力降低，從而降低低壓側(cè)壓力差PLd，如圖3所示。此時，低壓側(cè)壓縮機12設(shè)置有排放閥并且低壓膨脹閥17完全關(guān)閉，這抑制制冷劑從低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a的排放側(cè)流入低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a的抽吸側(cè)(蒸發(fā)器18側(cè))。因此，即使高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila在低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a之前啟動，也可以抑制低壓抽吸側(cè)制冷劑壓力Ps的變化，也就是說，蒸發(fā)器18的制冷劑蒸發(fā)壓力的變化。當(dāng)從高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila的啟動開始已經(jīng)過去預(yù)定參考保持時間(在該實施例中為10秒)時，低壓膨脹閥17被控制為具有預(yù)定節(jié)流開口度，并且低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a被致動或啟動。參考保持時間是這樣的值，該值被確定為使得即使在低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a在高壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a的啟動之后啟動時，也可以將低壓側(cè)壓力差PLd降低到不會不利地影響低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a的耐用性和壽命的水平。在高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila啟動之后，低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a啟動。以上已經(jīng)參照圖2描述了低壓側(cè)壓縮機11和高壓側(cè)壓縮機12都運行時兩級壓縮制冷循環(huán)裝置10的操作。該實施例的兩級壓縮制冷循環(huán)裝置10如上文所述的那樣運行，并且因此可以獲得下述良好的效果。像該實施例一樣的結(jié)構(gòu)間歇地控制高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila和低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a，以便冷凍機內(nèi)的空氣的空氣溫度Tfr接近目標(biāo)溫度Tset。在該結(jié)構(gòu)中，雖然在循環(huán)中存在高壓和低壓之間的差異，但高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila和低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a有時必須重啟。在相關(guān)技術(shù)中在循環(huán)中存在高壓和低壓之間的差異的狀態(tài)下，在由于高壓和低壓之間的差異引起的載荷下，壓縮機構(gòu)的操作部件被推壓在固定構(gòu)件上。低壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila和高壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a在這種狀態(tài)下的啟動使壓縮機構(gòu)Ila和12a的部件磨損，從而不利地影響壓縮機構(gòu)的耐用性和壽命。當(dāng)在循環(huán)中存在高壓和低壓之間的差異的狀態(tài)下啟動壓縮機構(gòu)時，希望盡可能多地減小壓力差。相反，在該實施例中，在啟動各個壓縮機構(gòu)Ila和12a時，壓縮機構(gòu)Ila和12a中的每一個中的高壓和低壓之間的差異可以減小，以保護壓縮機構(gòu)Ila和12a。以下將參照圖4(a)和(b)，通過在本示例和比較示例之間比較兩級壓縮制冷循環(huán)裝置的間歇控制，描述這種效果。在圖4(a)中，HCl指示該實施例中的高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila的轉(zhuǎn)數(shù)(轉(zhuǎn)速)，LCl指示該實施例的低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a的轉(zhuǎn)數(shù)(轉(zhuǎn)速)。在圖4(b)中，HC2指示比較示例中的高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila的轉(zhuǎn)數(shù)，LC2指示比較示例中的低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a的轉(zhuǎn)數(shù)。圖4(a)為時序圖，示出在該實施例中的兩級壓縮制冷循環(huán)裝置10的間歇控制中，高壓排放側(cè)制冷劑壓力Pd(由實線指示)、低壓排放側(cè)制冷劑壓力Pm(由虛線指示)、和低壓抽吸側(cè)制冷劑壓力Ps(由交替的長短劃線指示)的變化。圖4(b)為時序圖，示出在比較示例中的兩級壓縮制冷循環(huán)裝置的間歇控制中，高壓排放側(cè)制冷劑壓力Pd、低壓排放側(cè)制冷劑壓力Pm、和低壓抽吸側(cè)制冷劑壓力Ps的變化。在比較示例的兩級壓縮制冷循環(huán)裝置中，當(dāng)意圖在壓縮機構(gòu)Ila和12a的間歇控制中停止壓縮機構(gòu)Ila和12a時，兩個壓縮機構(gòu)同時停止，并且中間壓力膨脹閥15的節(jié)流開口度增加。并且，當(dāng)意圖啟動壓縮機構(gòu)Ila和12a時，兩個壓縮機構(gòu)同時啟動，同時將中間壓力膨脹閥15的開口度減小到在停止壓縮機構(gòu)Ila和12a之前的先前的水平。如從圖4(b)可以看出，在比較示例的兩級壓縮制冷循環(huán)裝置中，中間壓力膨脹閥15的節(jié)流開口度在停止壓縮機構(gòu)Ila和12a時增加，使得可以將高壓側(cè)壓力差PHd(=Pd-Pm)設(shè)置為大致為零(0)，同時低壓側(cè)壓力差PLd( = Pm-Ps)不減小。當(dāng)兩個壓縮機構(gòu)Ila和12a在該狀態(tài)下同時啟動時，低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a的耐用性和壽命更可能不利地受到影響。如圖4(a)所示，在本實施例的兩級壓縮制冷循環(huán)裝置10中，當(dāng)意圖停止高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila和低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a時，高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila首先停止。此時，通過還未停止的低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a的壓力增加能力，可以減小高壓側(cè)壓力差PHd。因此，可以確定地保護將首先啟動的高壓側(cè)壓縮機構(gòu)11a。
在停止兩個機構(gòu)之后，高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila首先啟動，隨后低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a可以在低壓側(cè)壓力差PLd減小的情況下啟動。結(jié)果，還保護隨后將啟動的低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a，這可以保護兩個壓縮機構(gòu)。在該實施例中，此時，當(dāng)在高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila啟動之后已經(jīng)過去參考保持時間(10秒)時，隨后低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a啟動。因此，可以在將低壓側(cè)壓力差PLd設(shè)置到不會不利地影響低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a的耐用性和壽命的這種水平的情況下啟動低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a。結(jié)果，可以確定地保護高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila和低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a 二者。在比較示例的循環(huán)中，為了保護兩個壓縮機構(gòu)，在停止壓縮機構(gòu)Ila和12a時，可以提供用于增加中間壓力膨脹閥15和低壓膨脹閥17 二者的節(jié)流開口度的裝置。然而，中間壓力膨脹閥15和低壓膨脹閥17 二者的節(jié)流開口度的增加引起制冷劑從低壓側(cè)壓縮機12a的排放側(cè)流動至低壓側(cè)壓縮機12a的抽吸側(cè)(蒸發(fā)器18側(cè))，這增加蒸發(fā)器18處的制冷劑蒸發(fā)壓力。相反，在該實施例中，制冷劑從低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a的排放側(cè)到低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a的抽吸側(cè)(蒸發(fā)器18側(cè))的流入被抑制，以便不改變壓縮機構(gòu)Ila和12a的間歇控制中的低壓抽吸側(cè)制冷劑壓力Ps，如參照圖3描述的那樣。因此，該實施例可以抑制蒸發(fā)器18處的制冷劑蒸發(fā)壓力的變化。以下將采用圖5通過與上述普通兩級壓縮制冷循環(huán)裝置的間歇控制進行比較對此進行描述。圖5(a)為時序圖，示出在本實施例中的兩級壓縮制冷循環(huán)裝置10的間歇控制中，冷凍機中的冷凍機內(nèi)空氣的空氣溫度TfH由實線指示)、從蒸發(fā)器18吹送的空氣的溫度(由虛線指示)、和蒸發(fā)器18處的制冷劑蒸發(fā)溫度(由交替的長短劃線指示)的變化。圖5(b)為時序圖，示出在比較示例中的兩級壓縮制冷循環(huán)裝置的間歇控制中，冷凍機中的空氣的空氣溫度Tfr、從蒸發(fā)器18吹送的空氣的溫度、和蒸發(fā)器18處的制冷劑蒸發(fā)溫度的變化。在圖5中，為了容易理解，相對于圖4，省略了指示低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a和高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila的操作時間的時序圖。任一個壓縮機構(gòu)運行的狀態(tài)由“0N”指示，而其中壓縮機構(gòu)Ila和12a都不運行的狀態(tài)由“OFF”指示。在比較示例的兩級壓縮制冷循環(huán)裝置中，在壓縮機構(gòu)Ila和12a的間歇控制中，當(dāng)意圖停止壓縮機構(gòu)Ila和12a時,兩個壓縮機構(gòu)Ila和12a同時停止。當(dāng)意圖在中間壓力膨脹閥15和低壓膨脹閥17的節(jié)流開口度增加的情況下啟動壓縮機構(gòu)Ila和12a時，兩個壓縮機構(gòu)同時啟動，同時中間壓力膨脹閥15和低壓膨脹閥17的開口度恢復(fù)到在控制下停止壓縮機構(gòu)Ila和12a之前所具有的先前的水平。如從圖5(b)可以看出，在比較示例的兩級壓縮制冷循環(huán)裝置中，當(dāng)壓縮機構(gòu)Ila和12a停止時，中間壓力膨脹閥15和低壓膨脹閥17的節(jié)流開口度增加，這明顯地改變蒸發(fā)器18處的制冷蒸發(fā)溫度。也就是說，蒸發(fā)器18的制冷劑蒸發(fā)壓力(低壓抽吸側(cè)制冷壓力Ps)被大大地改變。相反，如圖5(a)所示，如上所述，本實施例的兩級壓縮制冷循環(huán)裝置10在高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila和低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a的間歇控制中抑制制冷劑從低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a的排放側(cè)流入其抽吸側(cè)(蒸發(fā)器18側(cè))。因此，本實施例可以防止低壓抽吸側(cè)制冷劑壓力Ps的改變，從而抑制蒸發(fā)器18處的制冷蒸發(fā)壓力的變化。
以這種方式，抑制蒸發(fā)器18處的制冷劑蒸發(fā)壓力的變化在降低高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila和低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a的用于降低蒸發(fā)器18的制冷劑蒸發(fā)壓力的功耗方面是非常有利的。第二實施例在第一實施例中，作為示例，在高壓側(cè)壓縮機構(gòu)IIa和低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a的間歇控制中，高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila首先停止，隨后低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a停止。在本實施例中，高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila和低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a同時停止，同時中間壓力膨脹閥15的節(jié)流開口增加，并且低壓膨脹閥17完全關(guān)閉。該實施例中除了上述元件之外的其它部件的結(jié)構(gòu)和操作與第一實施例中的結(jié)構(gòu)和操作相同。在該實施例中，甚至在壓縮機構(gòu)Ila和12a在間歇控制中同時停止時，中間壓力膨脹閥15的節(jié)流開口度也增加，并且低壓膨脹閥17完全關(guān)閉。結(jié)果，與低壓側(cè)壓力差PLd相比，可以確定地減小高壓側(cè)壓力差PHd。與第一實施例一樣，當(dāng)在間歇控制下啟動壓縮機構(gòu)Ila和12a時，該實施例首先啟動高壓側(cè)壓縮機構(gòu)11a，隨后啟動低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a。因而，該實施例可以獲得與第一實施例相同的效果。第三實施例在該實施例中，與第一實施例不同，如在圖6的整體結(jié)構(gòu)示意圖中所示，通過舉例的方式，設(shè)置旁路通路19，用于將來自高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila的排放側(cè)的制冷劑引導(dǎo)至高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila的抽吸側(cè)，并且設(shè)置用于打開和關(guān)閉旁路通路19的打開/關(guān)閉閥19a。打開/關(guān)閉閥19a的操作由來自制冷機控制器20的控制信號控制。在圖6中，與第一實施例的部件相同或等同的部件由相同的附圖標(biāo)記指示。接下來的附圖同樣如此。為了容易理解，圖6將省略制冷機控制器20、高壓側(cè)換流器21、低壓側(cè)換流器22、操作面板30以及它們之間的連接關(guān)系的圖示。進一步，在該實施例中，在高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila和低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a的間歇控制中，在打開/關(guān)閉閥19a打開的同時，高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila和低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a同時停止。當(dāng)在低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a之前驅(qū)動高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila時，打開/關(guān)閉閥19a關(guān)閉。除了上述元件之外的其它部件的結(jié)構(gòu)和操作與第一實施例中的結(jié)構(gòu)和操作相同。在該實施例中，甚至在壓縮機構(gòu)Ila和12a在間歇控制中同時停止時，也可以打開打開/關(guān)閉閥19a，從而與低壓側(cè)壓力差PLd相比，確定地減小高壓側(cè)壓力差PHd。與第一實施例一樣，當(dāng)在間歇控制下啟動壓縮機構(gòu)Ila和12a時，該實施例首先驅(qū)動高壓側(cè)壓縮機構(gòu)11a，隨后驅(qū)動低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a。因而，該實施例可以獲得與第一實施例相同的效果。第四實施例在該實施例中，與第一實施例不同，如圖7的整體結(jié)構(gòu)示意圖所示，通過舉例的方式，在高壓側(cè)壓縮機11中設(shè)置油分離器1%。油分離器19b用于將從高壓側(cè)壓縮機11排放的制冷劑中包含的制冷機油從制冷劑中分離出來，以將分離的制冷機油返回到高壓側(cè)壓縮機11的抽吸側(cè)。像第三實施例的圖6—樣，為了容易理解，圖7將省略制冷機控制器20等的連接關(guān)系的圖示。具體地，將使用的油分離器19b可以屬于離心分離類型，或重力分離類型。在離心分離類型中，在從高壓側(cè)壓縮機11排放的制冷劑中形成旋流，從而由于離心力將機油從制冷劑中分離出來。在重力分離類型中，從高壓側(cè)壓縮機11排放的制冷劑與壁等碰撞，以降低其流量，這利用制冷劑和油之間的比重差異將油從制冷劑中分離出來。僅在高壓側(cè)壓縮機11中而不在低壓側(cè)壓縮機12中設(shè)置該實施例的油分離器1%。在該實施例中，在高壓側(cè)壓縮機構(gòu)I Ia和低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a的間歇控制中，高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila和低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a同時停止。其它部件的結(jié)構(gòu)和操作與第一實施例中的結(jié)構(gòu)和操作相同。即使在壓縮機構(gòu)Ila和12a在間歇控制中同時停止時，像該實施例一樣，油分離器19b僅設(shè)置在高壓側(cè)壓縮機11中，這可以經(jīng)由油分離器19b將高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila的排放側(cè)的制冷劑返回高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila的抽吸側(cè)。因此，與低壓側(cè)壓力差PLd相比，可以確實減小高壓側(cè)壓力差PHd，而不降低低壓側(cè)壓力差PLd。結(jié)果，與第一實施例一樣，當(dāng)在間歇控制下啟動壓縮機構(gòu)Ila和12a時，該實施例首先驅(qū)動高壓側(cè)壓縮機構(gòu)11a，隨后驅(qū)動低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a。因而，該實施例可以獲得與第一實施例相同的效果。其它實施例本發(fā)明不限于上述實施例，并且在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可以如下所述對所公開的那些實施例進行多種修改和改變。(I)雖然在上述實施例中，循環(huán)結(jié)構(gòu)采用中間熱交換器16，但本發(fā)明的兩級壓縮制冷循環(huán)結(jié)構(gòu)不限于此。例如，如圖8所示，可以去除分流部14和中間熱交換器16，代替的是可以設(shè)置中間氣/液分離器40，用于將從中間壓力膨脹閥15流出的制冷劑分成液相和氣相。進一步，由中間氣/液分離器40分離的氣相制冷劑可以被吸入高壓側(cè)壓縮機11，而由中間氣/液分離器分離的液相制冷劑流入低壓膨脹閥17，這形成所謂的節(jié)約型制冷循環(huán)。該制冷循環(huán)可以進行在第一至第四實施例中描述的間歇控制。(2)上述實施例采用通過電動機Ilb和12b驅(qū)動壓縮機構(gòu)Ila和12a的電動壓縮機作為例子，但高壓側(cè)壓縮機11和低壓側(cè)壓縮機12不限于此。例如，所使用的壓縮機可以為離合器壓縮機，其經(jīng)由電磁離合器等將從內(nèi)燃機等驅(qū)動源傳送的驅(qū)動力傳遞至壓縮機構(gòu)。明顯地，用于高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila和低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a中的一個的一個驅(qū)動裝置可以為電動機，另一個驅(qū)動裝置可以為內(nèi)燃機。在使用電動壓縮機時，像該實施例一樣，通過控制電動機I Ib和12b的轉(zhuǎn)數(shù)對壓縮機構(gòu)Ila和12a的制冷劑排放容量進行控制可以與在上述實施例中中描述的間歇控制組合。也就是說，當(dāng)冷凍機內(nèi)溫度的目標(biāo)溫度Tset被設(shè)置為低于外部空氣溫度時，控制制冷劑排放容量。當(dāng)外部空氣溫度和冷凍機內(nèi)溫度的目標(biāo)溫度Tset之間的差異較小時，壓縮機11和12不需要連續(xù)運行，可以執(zhí)行在上述各個實施例中描述的間歇控制。(3)在上述實施例中，當(dāng)高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila和低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a在間歇控制中停止時，低壓膨脹閥17完全關(guān)閉。然而，低壓膨脹閥17僅必須維持或減小其節(jié)流開口度。也就是說，由于低壓膨脹閥17的節(jié)流開口度如此小，使得當(dāng)首先停止高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila時經(jīng)由低壓膨脹閥17流入低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a的抽吸側(cè)(蒸發(fā)器18側(cè))的制冷劑的量變小。因此，僅通過維持或減小低壓膨脹閥17的節(jié)流開口度，就可以抑制蒸發(fā)器18的制冷劑蒸發(fā)壓力的增加。(4)在上述實施例中，高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila被設(shè)定為在隨附權(quán)利要求中限定的一個壓縮機構(gòu)，低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a被設(shè)定為在權(quán)利要求中限定的另一個壓縮機構(gòu)?？商鎿Q地，低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a可以被設(shè)定為一個壓縮機構(gòu)，高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila可以被設(shè)定為所述另一個壓縮機構(gòu)，這也可以保護壓縮機構(gòu)Ila和12a 二者。當(dāng)在停止低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a和高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila時首先停止低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a時，如在第三實施例中描述的旁路通路19和打開/關(guān)閉閥19a，或如在第四實施例中描述的油分離器1%，可以有利地設(shè)置在低壓側(cè)壓縮機12中。當(dāng)像第二實施例一樣低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a和高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila同時停止以增加中間壓力膨脹閥15的節(jié)流開口度時，油分離器19b可以理想地被設(shè)置在高壓側(cè)壓縮機11側(cè)。當(dāng)?shù)蛪号蛎涢y17的節(jié)流開口度增加時，有利的是油分離器19b設(shè)置在低壓側(cè)壓縮機12側(cè)。(5)在上述實施例中，作為例子，在間歇控制下啟動高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila和低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a中，當(dāng)在啟動高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila之后已經(jīng)過去預(yù)定保持時間時，隨后啟動低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a?？商鎿Q地，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)壓力差PLd在高壓側(cè)壓縮機構(gòu)Ila啟動之后等于或小于參考壓力差時，隨后可以啟動低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a。參考壓力差應(yīng)當(dāng)被確定為即使在存在低壓側(cè)壓力差PLd的情況下驅(qū)動壓縮機構(gòu)12a時也不會不利地影響低壓側(cè)壓縮機構(gòu)12a的耐用性和壽命的值。(6)雖然在上述實施例中，兩級壓縮制冷循環(huán)裝置10應(yīng)用于冷凍機(冷凍室)，但本發(fā)明的應(yīng)用不限于此。本發(fā)明可以應(yīng)用于，例如，空調(diào)機、冰箱等。進一步，本發(fā)明可以應(yīng)用于移動體(車輛或船)的冷藏和冷凍容器等。
權(quán)利要求
1.一種兩級壓縮制冷循環(huán)裝置，包括: 低壓側(cè)壓縮機構(gòu)(12a)，所述低壓側(cè)壓縮機構(gòu)將低壓制冷劑壓縮成中間壓力制冷劑并從該低壓側(cè)壓縮機構(gòu)排放壓縮后的制冷劑； 高壓側(cè)壓縮機構(gòu)(11a)，所述高壓側(cè)壓縮機構(gòu)將從低壓側(cè)壓縮機構(gòu)(12a)排放的中間壓力制冷劑壓縮成高壓制冷劑并從該高壓側(cè)壓縮機構(gòu)排放壓縮后的制冷劑； 散熱器(13)，從高壓側(cè)壓縮機構(gòu)(Ila)排放的高壓制冷劑在散熱器處與外部空氣熱交換以散發(fā)制冷劑的熱量； 中間壓力膨脹閥(15)，該中間壓力膨脹閥將從散熱器(13)流出的高壓制冷劑減壓并膨脹成中間壓力制冷劑，以使中間壓力制冷劑流動至高壓側(cè)壓縮機構(gòu)(Ila)的抽吸側(cè)；低壓膨脹閥(17)，所述低壓膨脹閥(17)將從散熱器(13)流出的高壓制冷劑減壓并膨脹成低壓制冷劑；和 蒸發(fā)器(18)，由低壓膨脹閥(17)減壓和膨脹的低壓制冷劑在蒸發(fā)器中通過與被吹送到冷卻空間中的流體交換熱量而被蒸發(fā)，以使蒸發(fā)的制冷劑流至低壓側(cè)壓縮機構(gòu)(12a)的抽吸側(cè)，其中 低壓側(cè)壓縮機構(gòu)(12a)和高壓側(cè)壓縮機構(gòu)(Ila)被間歇地控制，使得在蒸發(fā)器(18)處與低壓制冷劑交換熱量的流體的溫度被調(diào)節(jié)為接近目標(biāo)溫度(Tset)， 當(dāng)?shù)蛪簜?cè)壓縮機構(gòu)(12a)和高壓側(cè)壓縮機構(gòu)(Ila)在低壓側(cè)壓縮機構(gòu)(12a)和高壓側(cè)壓縮機構(gòu)(Ila)都停止之后重啟時，具有為低壓側(cè)壓力差(PLd)和高壓側(cè)壓力差(PHd)中的較小的壓力差的壓力差的一個壓縮機構(gòu)(Ila)首先啟動，所述低壓側(cè)壓力差(PLd)是通過從低壓側(cè)壓縮機構(gòu)(12a)的低壓排放側(cè)制冷劑壓力(Pm)中減去低壓抽吸側(cè)制冷劑壓力(Ps)獲得的，所述高壓側(cè) 壓力差(PHd)是通過從高壓側(cè)壓縮機構(gòu)(Ila)的高壓排放側(cè)制冷劑壓力(Pd)中減去低壓排放側(cè)制冷劑壓力(Pm)獲得的，并且 通過減小低壓側(cè)壓縮差(I3Dd)和高壓側(cè)壓縮差(PHd)中較大的一個，另一個壓縮機構(gòu)(12a)隨后啟動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩級壓縮制冷循環(huán)裝置，其中，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)壓縮機構(gòu)(12a)和高壓側(cè)壓縮機構(gòu)(Ila)停止時，所述一個壓縮機構(gòu)(Ila)首先停止，并且隨后所述另一個壓縮機構(gòu)(12a)停止。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩級壓縮制冷循環(huán)裝置，其中，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)壓縮機構(gòu)(12a)和高壓側(cè)壓縮機構(gòu)(Ila)停止時，低壓側(cè)壓縮機構(gòu)(12a)和高壓側(cè)壓縮機構(gòu)(Ila)同時停止，同時中間壓力膨脹閥(15)和低壓膨脹閥(17)中的一個的節(jié)流開口度增加。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩級壓縮制冷循環(huán)裝置，還包括: 油分離器(1%)，該油分離器(19b)被設(shè)置用于將由所述一個壓縮機構(gòu)(Ila)中排放的制冷劑中包含的制冷機油從所述制冷劑中分離，以將制冷機油返回至所述一個壓縮機構(gòu)(Ila)的抽吸側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的兩級壓縮制冷循環(huán)裝置，其中 所述一個壓縮機構(gòu)是所述高壓側(cè)壓縮機構(gòu)(11a)，并且 所述另一個壓縮機構(gòu)是所述低壓側(cè)壓縮機構(gòu)(12a)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的兩級壓縮制冷循環(huán)裝置，其中 在啟動低壓側(cè)壓縮機構(gòu)(12a)和聞壓側(cè)壓縮機構(gòu)(Ila)時,所述一個壓縮機構(gòu)(Ila)首先啟動，并且 當(dāng)所述另一個壓縮機構(gòu)(12a)的壓力差在所述一個壓縮機構(gòu)(Ila)啟動之后等于或小于預(yù)定參考壓力差時，所述另一個壓縮機構(gòu)(12a)隨后啟動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的兩級壓縮制冷循環(huán)裝置，其中， 在啟動低壓側(cè)壓縮機構(gòu)(12a)和聞壓側(cè)壓縮機構(gòu)(Ila)時,所述一個壓縮機構(gòu)(Ila)首先啟動，并且當(dāng)在啟動所述一個壓縮機構(gòu)(Ila)之后已經(jīng)過去預(yù)定參考時間時，所述另一個壓縮機構(gòu)(12a)隨后啟動。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的兩級壓縮制冷循環(huán)裝置，其中， 分流部(14)被設(shè)置用于分流來自散熱器(13)的高壓制冷劑流， 中間壓力膨脹閥(15)減壓并膨脹由分流部(14)分流的高壓制冷劑流中的一股高壓制冷劑流， 低壓膨脹閥(17)減壓并膨脹由分流部(14)分流的高壓制冷劑流中的另一股高壓制冷劑流，并且 中間熱交換器(16)被設(shè)置用于在由中間壓力膨脹閥(15)減壓和膨脹的低壓制冷劑和由分流部(14)分流的高壓制冷劑流中的所述另一股高壓制冷劑流之間交換熱量。
全文摘要
一種兩級增壓型制冷循環(huán)裝置構(gòu)造為當(dāng)控制低級壓縮機構(gòu)(12a)和高級壓縮機構(gòu)(11a)使得低級壓縮機構(gòu)(12a)和高級壓縮機構(gòu)(11a)間歇地運行，以使得被吹送到制冷儲存單元中的空氣的溫度接近目標(biāo)溫度(Tset)時，低級壓縮機構(gòu)(12a)在高壓側(cè)壓縮機構(gòu)(11a)停止后停止。并且，在驅(qū)動高級壓縮機構(gòu)(11a)之后已經(jīng)過去參考等待時間時，低級壓縮機構(gòu)(12a)被驅(qū)動。上述構(gòu)造可以在驅(qū)動高級壓縮機構(gòu)(11a)時減小高級側(cè)壓力差(PHd)，并且在驅(qū)動低級壓縮機構(gòu)(12a)時減小低級側(cè)壓力差(PLd)。從而同時保護兩個壓縮機構(gòu)(11a，12a)。
文檔編號F25B43/00GK103180677SQ20118005164
公開日2013年6月26日 申請日期2011年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者瀧澤亮, 谷口雅巳, 山崎淳 申請人:株式會社電裝