专利名称：冷冻装置及冰箱的制作方法
技术领域：
本发明涉及冷冻装置及配有该冷冻装置的冰箱，该冷冻装置具有可以将在气液分离器中分离出的气体制冷剂导入压缩机的中间压部的单元。
背景技术：
一般所知的冷冻装置具有压缩机、散热器、减压器及气液分离器，并具有可以将在该气液分离器中分离出的气体制冷剂导入上述压缩机的中间压部的单元(参考专利文献1)。在这种冷冻装置中，因为将在上述气液分离器中分离出的气体制冷剂保持在气体的状态下不变，而导入上述压缩机的中间压部，所以可以提高该压缩机的效率。
专利文献1特开2003-106693号公报但是，在这种以往的冷冻装置中，存在设置了包括吸热器的吸热单元的情况，该吸热器在冷冻循环中有选择地作用在不同的温度带上的功能。
例如，在将其应用在具有冷藏室、冷冻室的冰箱情况下，配置有在冷冻循环中作为冷藏用或冷冻用而发挥作用的吸热器，利用某一个的吸热器的功能来进行冷藏、或冷冻运转，在这种情况下，不管在哪一个运转时，都有必要最小限度地抑制效率降低并以高效率运转。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种冷冻装置及配有该冷冻装置的冰箱，在将有选择地在不同的温度带上发挥作用的吸热单元设置于冷冻循环中的情况下，不管在什么温度带上，都能抑制其效率降低并以高效率进行运转。
图1是表示本发明的冷冻装置的一个实施方式的制冷剂线路图。
图2是本发明的冷冻装置的一个实施方式的冷冻循环的焓(enthalpy)、压力线图。
图3是本发明的冷冻装置的一个实施方式的超临界冷冻循环的焓、压力线图。
图4是表示将本发明的一个实施方式的冷冻装置应用于冰箱的例子的结构简图。
图5是表示本发明的冷冻装置的其他实施方式的制冷剂线路图。
图6是表示将本发明的其他实施方式的冷冻装置应用于冰箱的例子的结构简图。
图中1-压缩机，2-散热器，3-减压器，4-气液分离器，6-制冷剂导入管，7、51、52-止回阀，10-第一吸热单元，11-第二吸热单元，12-第一毛细管，13-第二毛细管，17-第一热交换器，18-第二热交换器，21、41-冷藏室，22、42-冷冻室，30-冷冻装置，40-冰箱，57、58-吸热器，63、64-风扇，65-第一膨胀阀，66-第二膨胀阀。
具体实施例方式
以下，基于附图详细说明本发明的冷冻装置及配有该冷冻装置的冰箱的合适的实施方式。
基于附图详细说明本发明的一实施例。图1表示了作为本发明的一个实施例的冷冻装置30的制冷剂线路图。该冷冻装置30包括压缩机1、连接在该压缩机1的排出口侧的散热器2、连接在该散热器2的出口侧的第一吸热单元10及与该第一吸热单元10并列设置的第二吸热单元11，第一吸热单元10及第二吸热单元11的出口侧被连接在压缩机1的吸入口侧，构成冷冻循环。
第一吸热单元10与第二吸热单元11互相有选择地在不同的温度带上发挥作用，来自如上述的散热器2的制冷剂配管在分支点9A分开，一支作为第一吸热单元10、另一支作为第二吸热单元11各个并联设置，在压缩机1的入口前方的汇合点9B再次汇合。
第一吸热单元10包括第一毛细管12、第一膨胀阀65、冷藏用的吸热器57、第一热交换器17及止回阀51，所述第一毛细管12中流通有来自分支点9A的制冷剂；所述第一膨胀阀65与第一毛细管12串联设置；所述第一热交换器17被设置成可以使从所述吸热器57出来的制冷剂与第一毛细管12附近的制冷剂进行热交换。另外，第二吸热单元11与所述第一吸热单元10并联设置，其包括减压器3、气液分离器4、第二毛细管13、第二膨胀阀66、冷冻用的吸热器58、第二热交换器18、止回阀52、制冷剂导入管6及止回阀7，所述第二毛细管13中流通有来自所述气液分离器4的制冷剂；所述第二膨胀阀66与第二毛细管13串联设置；所述第二热交换器18被设置成可以使从所述吸热器58出来的制冷剂与第二毛细管13附近的制冷剂进行热交换；所述制冷剂导入管6连接所述气液分离器4与压缩机1的中间压部；所述止回阀7设置于所述制冷剂导入管6上。
例如，此处减压器3的结构可以改变节流程度。通过改变该节流程度，使制冷剂到达气液分离器4并降低到规定的压力，产生气体制冷剂，在该状态下，通过将其导入气液分离器4，使得改变该气液分离器4中的分离效率成为可能。另外，第一膨胀阀65与第二膨胀阀66也具有与减压器3同样的结构，可以改变节流程度。
压缩机1是二级压缩机，包括单级压缩部1A、二级压缩部1B及在单级压缩部1A与二级压缩部1B之间具有中间冷却器1C。另外，制冷剂导入管6连接在压缩机1的中间压部、即中间冷却器1C与二级压缩部1B之间，其可以导入在气液分离器4中分离的气体制冷剂。并且，通过该制冷剂导入管6内的压力差，像用虚线箭头表示的那样，将在气液分离器4中分离的气体制冷剂导入压缩机1的中间压部。另外，该压缩机1不限于二级压缩机，例如要是一级压缩机的话，制冷剂导入管6可以返回到一级压缩机的中间压部即可。
而且，因为各吸热单元10、11具有上述那样的结构，例如在全部关闭减压器3而打开第一膨胀阀65的情况下，只在第一毛细管12一侧、即只在第一吸热单元10中流通有制冷剂，与其相反，在全部关闭第一膨胀阀65而打开减压器3及第二膨胀阀66的情况下，只在第二毛细管一侧，即只在第二吸热单元11中流通有制冷剂。
另外，第一毛细管12的电阻值被设定得比第二毛细管13的电阻值大。因此，若在第一毛细管12中流通有制冷剂的同时，降低压缩机1的运转频率，则流向吸热器57的流量将降低，此处的蒸发温度将变高而进行冷藏运转。若运转频率固定，只是毛细管的电阻值变大，是因为蒸发温度变低。然后经过吸热器57的制冷剂经过设置于上述第一毛细管12附近的第一热交换器17，由该第一热交换器17进行热交换，升温后经过止回阀51返回压缩机1的吸入口部。
另一方面，若在第二毛细管13中流通有制冷剂的同时，增大压缩机1的运转频率，则流向吸热器58的流量将增加，此处的蒸发温度将降低而进行冷冻运转。而且在这种情况下，经过吸热器58的制冷剂将经过设置于上述第二毛细管13附近的第二热交换器18，在该第二热交换器18进行热交换，升温后经过止回阀52返回压缩机1的吸入口部。
并且在本实施方式中，经过吸热器57的冷风经过管道57A被送回冷藏室21，经过吸热器58的冷风经过管道58A被送回冷冻室22。
此处，在本实施方式的冷冻装置30中，考虑到有利于地球环境、可燃性及毒性等，使用自然制冷剂的二氧化碳制冷剂(CO2)作为制冷剂，使用例如矿物油(mineral oil)、烷基苯油、醚油、酯油、PGA(聚烷撑二醇润滑油)、POE(多元醇酯润滑油)等作为压缩机2的润滑油。
通过以上的结构，参考图1、图2及图3说明本实施方式的冷冻装置30的动作。
图2是本实施方式的冷冻循环的焓、压力(ph)线图。而且，因为在本实施例中使用了二氧化碳制冷剂，例如，在夏季等的户外空气温度到达30℃以上的情况下，或负载变大的情况等条件下，如图3的焓、压力(ph)线图中所示的那样，在运转中，在高压侧线路内以超临界压力来运转。
首先对于冷冻运转(例如，-26℃左右)，分别在图2及图3中利用以实线表示的循环来说明。该冷冻运转是在上述第二毛细管13一侧，即在第二吸热单元11中流通有制冷剂的情况。在本实施例中使压缩机1运转后，从压缩机1排出的制冷剂在散热器2散热而冷却。即，首先制冷剂按以下顺序流通(1)单级压缩部1A的吸入口，(2)单级压缩部1A的排出口，(3)中间冷却器1C的出口且二级压缩部1B的吸入口，(4)二级压缩部1B的排出口。该制冷剂到达(5)减压器3的入口，(6)减压器3的出口，以该状态成为气体/液体的二相混合体。
此处的气体与液体的比率相当于L1(气体)的线段长度与L2(液体)的线段长度之比。该制冷剂以二相混合体的状态进入气液分离器4。接着，在此处分离出的气体制冷剂被导入压缩机1的中间压部，即中间冷却器1C与二级压缩部1B之间。(21)是气液分离器4的出口，经过这里的制冷剂到达(3)的二级压缩部1B的吸入口，在二级压缩部1B中被压缩。另一方面，在气液分离器4中分离出的液体制冷剂到达第二毛细管13。(7)是气液分离器4的出口、第二毛细管13的入口，(8)是第二膨胀阀66的出口，(22)是吸热器58的出口。进入吸热器58的液体制冷剂蒸发而从周围吸热后，在第二热交换器18中与第二毛细管13附近的制冷剂进行热交换，之后返回(1)的单级压缩部1A的吸入口。
与此相对，冷藏运转时(例如，-5℃左右)，形成有分别在图2及图3中以虚线表示的循环。该冷藏运转是在上述第一毛细管12一侧，即在第一吸热单元10中流通有制冷剂的情况。在这种情况下若也使压缩机1运转，则从压缩机1排出的制冷剂在散热器中2散热后冷却。即，制冷剂按以下顺序流通(9)单级压缩部1A的吸入口，(10)单级压缩部1A的排出口，(11)中间冷却器1C的出口、二级压缩部1B的吸入口，(12)二级压缩部1B的排出口。该制冷剂以(5)第一毛细管12的入口，(15)第一膨胀阀65的出口的顺序流通，到达吸热器57。进入吸热器57的液体制冷剂蒸发而从周围吸热后，在第一热交换器17中与第一毛细管12附近的制冷剂进行热交换，之后返回(9)的单级压缩部1A的入口。冷冻运转时与以上的冷藏运转时一样，制冷剂循环并改变状态，形成冷冻循环。
另外，在上述冷冻循环中，即使将在气液分离器4中分离出的气体制冷剂在第二毛细管13等的吸热单元10中进行循环，也不能用于冷却，将其送回单级压缩部1A的入口，这样使得压缩机1的压缩效率降低。
因此，在本实施例中，因为将在气液分离器4中分离出的气体制冷剂导入压缩机1的中间压部，即，中间冷却器1C与二级压缩部1B之间，所以可以提高压缩机1的压缩效率。特别地，在本实施例中，因为在制冷剂线路内封装了二氧化碳制冷剂，所以与氟利昂类制冷剂相比，对于在气液分离器4中分离出的气体及液体的比率，气体量(线段L1)将变多，通过将该变多的气体量导入压缩机1的中间压部，从而可以求得更高的效率。
另外在冷冻运转的情况下，与冷藏运转的情况相比，在气液分离器4中分离出的气体制冷剂的量将变多。因此在本实施例中的冷冻运转时，与冷藏用的吸热器57相比，通过利用在低温度带上发挥作用的吸热器58，可以进行高效率的冷冻运转。
而且，冷藏运转时，因为使制冷剂在第一吸热单元10中流通，所以就不能利用制冷剂导入管6的功能，将在气液分离器4中分离出的气体制冷剂导入压缩机1的中间压部。但是，与冷冻运转时相比，因为在该冷藏运转时气液分离器4中的气体制冷剂的产生量少，所以即使停止了减压器3及制冷剂导入管6等的动作，也抑制了运转效率的降低。
而且在本实施例中，通过上述的结构，基于所使用的温度带选择地利用吸热器57及58，在温度带不同的冷冻运转及冷藏运转中，可以使用适合该温度的吸热器，可以实现各运转的运转效率的提高。
另外，冷藏运转时通过第一热交换器17，使第一毛细管12附近的制冷剂与从吸热器57出来后的制冷剂进行热交换，之后在第一膨胀阀65进行导向节流动作，将其导入吸热器57，另外，在冷冻运转时通过第二热交换器18，使第二毛细管13附近的制冷剂与从吸热器58出来后的制冷剂进行热交换，之后在第二膨胀阀66进行导向节流动作，将其导入吸热器58，通过以上的本实施例的冷冻装置30的结构，可以实现更进一步的冷冻循环效率的提高，可以进一步降低压缩机1的消耗功率。
接着参考图4说明将本实施例的冷冻装置30应用于冰箱的应用例。
图4示出了配有本实施例的冷冻装置30的冰箱的结构简图。该冰箱40的结构包括上部的冷藏室41及下部的冷冻室42。而且，分别在各室41、42的内部设置有箱内隔墙61、62，在被该箱内隔墙61、62隔断的风道44内，设置有上述的吸热器57、58及风扇63、64。在本结构中，随着冷藏运转及冷冻运转的开热、闭热，如上述那样切换第一吸热单元10及第二吸热单元11，在某一个的吸热器57、58中流通制冷剂，驱动与其对应的风扇63、64。在吸热器57中流通有制冷剂的情况下，向冷藏室41供给冷风，在吸热器58中流通有制冷剂的情况下，向冷冻室42供给冷风。
而且，如上所述，在本实施例的冷冻装置30中，在冷冻运转时，全部关闭第一膨胀阀65而打开减压器3及第二膨胀阀66，则在第二二吸热单元11中流通有制冷剂，在冷藏运转时，全部关闭减压器3而打开第一膨胀阀65，则在第一吸热单元10中流通有制冷剂，但并不限于此，例如在上述冰箱40中，在冷藏室41及冷冻室42在常温下需要急速冷却的情况，所谓的下跌(pull down)时，在压缩机1从运转停止状态开始运转的情况或高负荷时，另外在冷藏室41及冷冻室42处于规定的温度以上的情况，或冷藏室41或冷冻室42处于规定的温度以上等的情况下，通过以所需要的开度打开第一膨胀阀65、减压器3及第二膨胀阀66的全部，使制冷剂在第一吸热单元10及第二吸热单元11的两侧流通，能够急速冷却各室41、42。
(实施例2)接着参考图5及图6说明本发明的其他实施例。图5示出了这种情况的冷冻装置30的制冷剂线路图，图6示出了配有这种情况的冷冻装置30的冰箱的结构简图。在本实施例中，与上述实施例1相比较所不同的是，不具有第二吸热单元11的第二膨胀阀66。即，在本实施例中，冷冻运转时，从第二毛细管13出来的制冷剂被直接导入吸热器58。这样通过省去本实施例的冷冻装置30及冰箱40中的第二膨胀阀66的结构，与上述实施例1相比可以实现降低成本效果。
以上虽然通过各实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限于此，可以有各种变更实施方式。例如，在上述各实施例中，虽然在制冷剂线路中封装了二氧化碳制冷剂，但是并不限于此，显而易见的是可以封装除此之外的氟利昂类等制冷剂。
权利要求
1.一种冷冻装置，包括压缩机、与该压缩机的排出侧连接的散热器、与该散热器的出口侧连接的第一吸热单元、和与该第一吸热单元并联设置的第二吸热单元，所述第一吸热单元及所述第二吸热单元的出口侧与所述压缩机的吸入口侧连接，其特征在于，所述第一吸热单元包括第一减压单元、第一吸热器及第一热交换器，所述第一热交换器被构成为可以使从所述第一吸热器出来的制冷剂与流过所述第一减压单元的制冷剂进行热交换，所述第二吸热单元包括第二减压单元、第二吸热器及第二热交换器，所述第二热交换器被构成为可以使从所述第二吸热器出来的制冷剂与流过所述第二减压单元的制冷剂进行热交换。
2.一种冷冻装置，其特征在于，所述压缩机具有中间压部，并且在所述散热器与所述第二减压单元之间，所述第二吸热单元还具有减压器及气液分离器，具有制冷剂导入管，将在该气液分离器中分离出的气体制冷剂导入所述中间压部。
3.根据权利要求1或权利要求2中所述的冷冻装置，其特征在于，所述第一减压单元具有毛细管与膨胀阀，所述第二减压单元具有毛细管。
4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的冷冻装置，其特征在于，所述第一吸热单元与所述第二吸热单元有选择地在不同的温度带上发挥作用。
5.根据权利要求4中所述的冷冻装置，其特征在于，与所述第一吸热单元相比，所述第二吸热单元在较低的温度带上发挥作用。
6.一种冰箱，其特征在于，配有权利要求1至权利要求5中任一项所述的冷冻装置。
7.根据权利要求6中所述的冰箱，其特征在于，具有冷藏室、与该冷藏室相比以较低温度运转的冷冻室，通过所述第一吸热单元来冷却所述冷藏室，通过所述第二吸热单元来冷却所述冷冻室。
8.根据权利要求7中所述的冰箱，其特征在于，在所述冷藏室及/或所述冷冻室处于规定的温度以上的情况下，在所述第一吸热单元及所述第二吸热单元中流通制冷剂。
9.根据权利要求1至权利要求5中任一项所述的冷冻装置，其特征在于，使用二氧化碳作为制冷剂。
10.根据权利要求6至权利要求8中任一项所述的冰箱，其特征在于，使用二氧化碳作为制冷剂。
全文摘要
一种冷冻装置。冷冻装置(30)包括压缩机(1)、散热器(2)、第一吸热单元(10)及与第一吸热单元(10)并联设置的第二吸热单元(11)，所述第一吸热单元(10)包括第一减压单元(12、65)、第一吸热器(57)及可使来自该第一吸热器(57)的制冷剂与流过所述第一减压单元(1 2)的制冷剂热交换的第一热交换器(17)，所述第二吸热单元(11)包括第二减压单元(13、65)、第二吸热器(58)及可使来自该第二吸热器(58)的制冷剂与流过所述第二减压单元(13)的制冷剂热交换的第二热交换器(18)。通过在冷冻循环中设有选择地在不同温度带上发挥作用的吸热单元，在任何温度带都能抑制效率降低且能高效运转。
文档编号F25B9/14GK1796899SQ20051013411
公开日2006年7月5日 申请日期2005年12月26日 优先权日2004年12月28日
发明者斋博之, 向山洋, 今井悟, 大竹雅久 申请人:三洋电机株式会社