ХОЛОДИЛЬНЫЙ АППАРАТ Российский патент 2018 года по МПК F25B1/10 

Область изобретения

Изобретение относится к области кондиционеров воздуха и, в частности, холодильных аппаратов.

Уровень техники

Нагревательная способность воздушного теплового насоса быстро ослабевает при понижении температуры внешней среды и не может, таким образом, соответствовать требованиям пользователя. Двухступенчатая или квазидвухступенчатая технология сжатия с промежуточной подачей воздуха и повышением энтальпии воздуха, включая двухступенчатое дросселирование и неполное промежуточное охлаждение, а также одноступенчатое дросселирование и неполное промежуточное охлаждение циркулирующего хладагента, применялась на известном уровне техники, что позволяет повысить низкотемпературную теплоемкость и холодильный коэффициент, а также снизить температуру нагнетания компрессора, но не удовлетворяет критериям применения в холодных регионах. Однако известный уровень техники обладает ограниченной амплитудой повышения теплоемкости и холодильного коэффициента и также ограниченной возможностью снижения температуры нагнетания компрессора. Кроме того, соотношение подачи воздуха и повышения энтальпии на известном уровне техники ограничены коэффициентом вытеснения при переходе со ступени высокого давления на ступень низкого давления, а применение кондиционера воздуха с тепловым насосом приводит к проектной несовместимости производительности и энергоэффективности.

Раскрытие изобретения

Изобретение представляет собой холодильный аппарат, предназначенный для решения технической проблемы энергоэффективности и низкой производительности традиционного холодильного аппарата в условиях сверхнизких температур.

В связи с этим в настоящем изобретении предложен холодильный аппарат, который содержит: первый компрессорный агрегат, камерный теплообменник и наружный теплообменник, подключенные последовательно, выходное отверстие первого компрессорного агрегата сообщается с входным отверстием камерного теплообменника, выходное отверстие камерного теплообменника сообщается с входным отверстием наружного теплообменника, а выходное отверстие наружного теплообменника соединяют с воздухозаборным отверстием первого компрессорного агрегата, который состоит из двух последовательно подключенных камер сжатия; первое и второе дроссельные устройства соединены последовательно и расположены между выходным отверстием камерного теплообменника и входным отверстием наружного теплообменника; устройство подачи воздуха, расположенное между первым и вторым дроссельными устройствами, входное отверстие устройства подачи воздуха сообщается с первым дроссельным устройством, первое выходное отверстие устройства подачи воздуха сообщается с отверстием подачи воздуха первого компрессорного агрегата, а второе выходное отверстие устройства подачи воздуха сообщается со вторым дроссельным устройством. Холодильный аппарат дополнительно содержит второй компрессорный агрегат. Воздухозаборное отверстие второго компрессорного агрегата соединено с выходным отверстием наружного теплообменника. Выходное отверстие второго компрессорного агрегата сообщается с отверстием подачи воздуха первого компрессорного агрегата и выпускным отверстием первого компрессорного агрегата с помощью трехходового клапана, соответственно.

Кроме того, установлен электромагнитный клапан между первым выходным отверстием устройства подачи воздуха и отверстием подачи воздуха первого компрессорного агрегата.

Кроме того, холодильный аппарат дополнительно содержит отделитель жидкости, установленный между выходным отверстием наружного теплообменника и воздухозаборным отверстием первого компрессорного агрегата, или между выходным отверстием наружного теплообменника и воздухозаборным отверстием второго компрессорного агрегата.

Кроме того, устройство подачи воздуха представляет собой промежуточное устройство подачи воздуха с впрыском холодильного агента.

Кроме того, устройство подачи воздуха представляет собой промежуточный теплообменник.

Кроме того, промежуточный теплообменник оснащен первым каналом потока хладагента и вторым каналом потока хладагента, входные отверстия первого канала потока хладагента и второго канала потока хладагента сообщается с выходным отверстием камерного теплообменника, между входным отверстием первого канала потока хладагента и выходным отверстием камерного теплообменника расположено первое дроссельное устройство, выходное отверстие первого канала потока хладагента сообщается с отверстием подачи воздуха первого компрессорного агрегата, и выходное отверстие второго канала потока хладагента сообщается с входным отверстием наружного теплообменника.

Кроме того, холодильный аппарат содержит множество камерных теплообменников, соединенных параллельно.

Кроме того, ответвление каждого из камерных теплообменников, соединенных параллельно, снабжено дроссельным устройством.

Кроме того, производительность камеры сжатия низкого давления первого компрессорного агрегата составляет VA, и производительность камеры сжатия высокого давления первого компрессорного агрегата составляет VB.

Соотношение VB/VA составляет 0,65-1,0.

Кроме того, соотношение VB/VA составляет 0,7-0,9.

Кроме того, производительность камеры сжатия низкого давления первого компрессорного агрегата составляет VA, производительность камеры сжатия высокого давления первого компрессорного агрегата составляет VB, и производительность вспомогательной камеры сжатия второго компрессорного агрегата составляет VC; и

соотношение VB/(VA+VC) составляет 0,2-0,9.

Кроме того, при использовании холодильного аппарата в кондиционере воздуха с тепловым насосом для сверхнизких температур, соотношение VB/(VA+VC) составляет 0,4-0,7.

Кроме того, при использовании холодильного аппарата в водонагревателе с тепловым насосом с воздухом в качестве источника тепла низкого потенциала для сверхнизких температур, соотношение VB/(VA+VC) составляет 0,25-0,6.

Изобретение обладает нижеследующими положительными эффектами.

Холодильный аппарат в соответствии с настоящим изобретением дополнительно оснащен вспомогательным компрессором, который соединен параллельно с камерой сжатия низкого давления главного компрессора или соединен параллельно с главным компрессором. Различные режимы переменной производительности формируются путем селективного переключения. Применение в тепловом насосе может значительно улучшить теплоемкость для сверхнизких температур и/или коэффициент теплопроизводительности. Применение в кондиционере воздуха может значительно улучшить хладопроизводительность и коэффициент энергетической эффективности. Холодильный аппарат превосходит холодильный аппарат с двухступенчатым сжатием или квазидвухступенчатым сжатием, и цель совместимости высокой энергетической эффективности и высокой производительности достигается при более широком рабочем режиме.

В дополнение к цели, признакам и преимуществам, описанным выше, изобретение также имеет другие цели, особенности и преимущества. Изобретение будет более подробно описано ниже со ссылкой на чертежи.

Краткое описание чертежей

Чертежи, составляющие неотъемлемую часть настоящего описания изобретения, предназначены для лучшего понимания раскрытия данного изобретения. Схематичные варианты осуществления изобретения и иллюстрации изобретения предназначены для объяснения изобретения и не для некорректного ограничения изобретения.

На чертежах представлены:

Фиг. 1 - диаграмма первого варианта осуществления изобретения холодильного аппарата.

Фиг. 2 - диаграмма второго варианта осуществления изобретения холодильного аппарата.

Фиг. 3 - диаграмма третьего варианта осуществления изобретения холодильного аппарата.

Фиг. 4 - диаграмма первого рабочего режима компрессорного агрегата холодильного аппарата в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 5 - диаграмма второго рабочего режима компрессорного агрегата холодильного аппарата в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 6 - диаграмма третьего рабочего режима компрессорного агрегата холодильного аппарата в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 7 - диаграмма четвертого рабочего режима компрессорного агрегата холодильного аппарата в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 8 - диаграмма пятого рабочего режима компрессорного агрегата холодильного аппарата в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 9 - диаграмма шестого рабочего режима компрессорного агрегата холодильного аппарата в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 10 - диаграмма седьмого рабочего режима компрессорного агрегата холодильного аппарата в соответствии с настоящим изобретением.

Отметки на чертежах представлены ниже. 101 - первый компрессорный агрегат, 102 - второй компрессорный агрегат 2, наружный теплообменник 3, камерный теплообменник 301, первый камерный теплообменник 302, второй камерный теплообменник 401, первое дроссельное устройство 402, второе дроссельное устройство 5, устройство подачи воздуха 6, отделитель жидкости 7, наружный блок 8, внутренний блок 801, первый внутренний блок 802, второй внутренний блок 9, электромагнитный клапан 10, трехходовой клапан

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

Варианты осуществления изобретения описаны ниже в сочетании с чертежами. При этом изобретение может быть осуществлено во множестве различных вариантов, ограничиваемых формулой изобретения и включенных в ее объем.

Согласно Фиг. 1-10 холодильный аппарат в соответствии с настоящим изобретением содержит: первый компрессорный агрегат 101, камерный теплообменник 3 и наружный теплообменник 2, соединенные последовательно, выходное отверстие первого компрессорного агрегата 101 сообщается с входным отверстием камерного теплообменника 3, выходное отверстие камерного теплообменника 3 сообщается с входным отверстием наружного теплообменника 2, и выходное отверстие наружного теплообменника 2 сообщается с воздухозаборным отверстием А первого компрессорного агрегата 101, и первый компрессорный агрегат 101, содержащий две последовательно соединенные камеры сжатия; первое дроссельное устройство 401 и второе дроссельные устройство 402 соединены последовательно и расположены между выходным отверстием камерного теплообменника 3 и входным отверстием наружного теплообменника 2; устройство 5 подачи воздуха, расположенное между первым дроссельным устройством 401 и вторым дроссельными устройствам 402, входное отверстие устройства 5 подачи воздуха сообщается с первым дроссельным устройством 401, первое выходное отверстие устройства 5 подачи воздуха сообщается с отверстием подачи воздуха первого компрессорного агрегата 101, а второе выходное отверстие устройства 5 подачи воздуха сообщается со вторым дроссельным устройством 402. Холодильный аппарат дополнительно содержит второй компрессорный агрегат 102. Воздухозаборное отверстие В второго компрессорного агрегата 102 сообщается с выходным отверстием наружного теплообменника 2. Выходное отверстие Е второго компрессорного агрегата 102 сообщается с отверстием С подачи воздуха первого компрессорного агрегата 101 и выпускным окном D первого компрессорного агрегата 101 с помощью трехходового клапана 10, соответственно. Внутренний блок 8 содержит соответствующие детали, такие как камерный теплообменник 3. Наружный блок 7 содержит соответствующие детали, такие как компрессор 1, наружный теплообменник 2 и отделитель 6 жидкости.

Согласно Фиг. 1-3 установлен электромагнитный клапан 9 между первым выходным отверстием устройства 5 подачи воздуха и отверстием подачи воздуха первого компрессорного агрегата 101. Холодильный аппарат дополнительно содержит отделитель 6 жидкости, установленный между выходным отверстием наружного теплообменника 2 и воздухозаборным отверстием первого компрессорного агрегата 101 или воздухозаборным отверстием В второго компрессорного агрегата 102. Промежуточный охладитель с впрыском холодильного агента холодильного аппарата в соответствии с настоящим изобретением может являться одноходовым промежуточным охладителем с впрыском холодильного агента или двухходовым промежуточным охладителем с впрыском холодильного агента или может являться другим промежуточным охладителем с впрыском холодильного агента, имеющим функции подачи воздуха и жидкости. Первое дроссельное устройство и второе дроссельное устройство холодильного аппарата в соответствии с настоящим изобретением могут являться капиллярными трубками, короткими дроссельными трубками, терморегулирующими расширительными клапанами, электронными расширительными клапанами, дроссельными диафрагмами или любой приемлемой комбинацией. К холодильному аппарату в соответствии с настоящим изобретением могут быть добавлены необходимые детали, такие как четырехходовой реверсивный клапан для адаптации использования в целях охлаждения, нагрева или нагрева воды. Трехходовой клапан и двухходовой клапан в соответствии с настоящим изобретением могут быть заменены другими техническими решениями с эквивалентными эффектами переключения.

Согласно Фиг. 1-3 устройство 5 подачи воздуха представляет собой промежуточный охладитель с впрыском холодильного агента или промежуточный теплообменник. Когда устройство 5 подачи воздуха является промежуточным теплообменником, промежуточный теплообменник оснащен двумя входными отверстиями, первое впускное отверстие и второе впускное отверстие промежуточного теплообменника сообщается с выходным отверстием камерного теплообменника 3, и между первым входным отверстием промежуточного теплообменника и выходным отверстием камерного теплообменника 3 расположено дроссельное устройство 401.

Согласно Фиг. 2 холодильный аппарат содержит множество камерных теплообменников 3, соединенных параллельно. Ответвление каждого из камерных теплообменников 3, соединенных параллельно, снабжено дроссельным устройством.

Фиг. 1 - система циркуляции в соответствии с настоящим изобретением. Соответствующий компрессорный агрегат состоит из первого компрессорного агрегата (главный компрессор) 101 и второго компрессорного агрегата (вспомогательный компрессор) 102. Первый компрессорный агрегат 101 представляет собой компрессор с функцией двухступенчатого или квазидвухступенчатого сжатия с промежуточной подачей воздуха и повышения энтальпии воздуха, камера основного сжатия образована путем последовательного соединения камеры сжатия низкого давления и камеры сжатия высокого давления. Второй компрессорный агрегат 102 может представлять собой компрессор с функцией воздушного сжатия хладагента в любой форме и имеет вспомогательную камеру сжатия. Вспомогательная камера сжатия второго компрессорного агрегата параллельно соединена с камерой сжатия низкого давления главной камеры сжатия первого компрессорного агрегата или параллельно соединена с главной камерой сжатия первого компрессорного агрегата. Компрессорный агрегат в соответствии с настоящим изобретением может иметь семь рабочих режимов, показанных на Фиг. 4 до Фиг. 10 посредством селекторного переключения. Конкретное решение для реализации представляет собой следующее.

Трехходовой клапан 10, изображенный на Фиг. 1, осуществляет переключение и сообщается с отверстием С (воздухоподающее отверстие) первого компрессорного агрегата 101 и отверстием Е (воздуховыпускное отверстие) второго компрессорного агрегата, электромагнитный клапан 9 остается включенным, первый компрессорный агрегат и второй компрессорный агрегат работают одновременно, и рабочий режим увеличения мощности посредством параллельного соединения между вспомогательной камерой сжатия второго компрессорного агрегата 102, показанного на Фиг. 4, и камерой низкого давления первого компрессорного агрегата 101, и выполняется двухступенчатое сжатие с промежуточным охлаждением.

Трехходовой клапан 10, изображенный на Фиг. 1, осуществляет переключение и сообщается с отверстием D (воздуховыпускное отверстие) первого компрессорного агрегата 101 и отверстием Е (воздуховыпускное отверстие) второго компрессорного агрегата, электромагнитный клапан 9 остается включенным, первый компрессорный агрегат и второй компрессорный агрегат работают одновременно, и рабочий режим увеличения мощности посредством параллельного соединения между вспомогательной камерой сжатия второго компрессорного агрегата 102, показанного на Фиг. 5, и главной камерой первого компрессорного агрегата 101, и выполняется двухступенчатое сжатие с промежуточным охлаждением главной камеры сжатия.

Трехходовой клапан 10, изображенный на Фиг. 1, осуществляет переключение и сообщается с отверстием С (воздухоподающее отверстие) или с отверстием D (воздуховыпускное отверстие) первого компрессорного агрегата 101 и отверстием Е (воздуховыпускное отверстие) второго компрессорного агрегата, электромагнитный клапан 9 остается включенным, первый компрессорный агрегат выполняет работу, второй компрессорный агрегат прекращает работу и создается рабочий режим двухступенчатого сжатия с промежуточным охлаждением главной камеры сжатия первого компрессорного агрегата, показанного на Фиг. 6.

Трехходовой клапан 10, изображенный на Фиг. 1, осуществляет переключение и сообщается с отверстием С (воздухоподающее отверстие) первого компрессорного агрегата 101 и отверстием Е (воздуховыпускное отверстие) второго компрессорного агрегата, электромагнитный клапан 9 остается включенным, первый компрессорный агрегат и второй компрессорный агрегат работают одновременно, и рабочий режим увеличения мощности посредством параллельного соединения между вспомогательной камерой сжатия второго компрессорного агрегата 102, показанного на Фиг. 7, и камерой низкого давления первого компрессорного агрегата 101, и создается двухступенчатое сжатие без подачи воздуха.

Трехходовой клапан 10, изображенный на Фиг. 1, осуществляет переключение и соединен с отверстием D (воздуховыпускное отверстие) первого компрессорного агрегата 101 и отверстием Е (воздуховыпускное отверстие) второго компрессорного агрегата, электромагнитный клапан 9 выключен, первый компрессорный агрегат и второй компрессорный агрегат работают одновременно, и рабочий режим увеличения мощности посредством параллельного соединения между вспомогательной камерой сжатия второго компрессорного агрегата 102, показанного на Фиг. 8, и главной камерой первого компрессорного агрегата 101, и создается двухступенчатое сжатие без подачи воздуха главной камеры сжатия.

Трехходовой клапан 10, изображенный на Фиг. 1, осуществляет переключение и сообщается с отверстием С (воздухоподающее отверстие) или с отверстием D (воздуховыпускное отверстие) первого компрессорного агрегата 101 и отверстием Е (воздуховыпускное отверстие) второго компрессорного агрегата, электромагнитный клапан 9 выключен, первый компрессорный агрегат выполняет работу, второй компрессорный агрегат прекращает работу и создается рабочий режим двухступенчатого сжатия без подачи воздуха главной камеры сжатия первого компрессорного агрегата 101, показанного на Фиг. 9.

Трехходовой клапан 10, изображенный на Фиг. 1, осуществляет переключение и сообщается с отверстием D (воздуховыпускное отверстие) первого компрессорного агрегата 101 и отверстием Е (воздуховыпускное отверстие) второго компрессорного агрегата, электромагнитный клапан 9 выключен, первый компрессорный агрегат прекращает работу, второй компрессорный агрегат выполняет работу, и создается рабочий режим одноступенчатого сжатия вспомогательной камеры сжатия второго компрессорного агрегата 102, показанного на Фиг. 10.

Системная диаграмма схемы соединений в соответствии с настоящим изобретением изображена на Фиг. 1. Воздуховыпускное отверстие D первого компрессорного агрегата 101 соединено с входным отверстием конденсатора 3 и соединено с впускным отверстием промежуточного охладителя с впрыском холодильного агента посредством первого дроссельного устройства 401. Промежуточный охладитель с впрыском холодильного агента снабжен отверстием для выпуска воздуха и отверстием для выпуска жидкости. Отверстие для выпуска воздуха промежуточного охладителя с впрыском холодильного агента соединено с отверстием С подачи воздуха первого компрессорного агрегата 101 с помощью электромагнитного клапана 9. Отверстие для выпуска жидкости промежуточного охладителя с впрыском холодильного агента соединено с входным отверстием наружного теплообменника 2 с помощью второго дроссельного устройства 402. Выходное отверстие испарителя соединено с входным отверстием отделителя 6 жидкости первого компрессорного агрегата 101. Выходное отверстие отделителя 6 жидкости разделено на два ответвления: первое ответвление соединено с отверстием А для всасывания воздуха первого компрессорного агрегата 101, и второе ответвление соединено с отверстием В для всасывания воздуха второго компрессорного агрегата 102. Два отверстия, которые не сообщаются друг с другом в трех отверстиях трехходового клапана 10, соединены с выпускным окном D и отверстием С подачи воздуха первого компрессорного агрегата 101 соответственно, и другое отверстие трехходового клапана 10, а именно, общее отверстие, соединено с выпускным окном Е второго компрессорного агрегата 102.

Семь рабочих режимов с переменной производительностью, показанные на Фиг. 4-10, осуществляются посредством переключения между электромагнитным клапаном 9 и трехходовым клапаном 10 и запуском/остановкой двух компрессорных агрегатов, показанных на Фиг. 1. Функциональность в широком диапазоне режима работы может регулироваться в сочетании с регулировкой переменной частоты двух компрессорных агрегатов. Коэффициент полезного действия двигателей двух компрессорных агрегатов и эффективность работы системы холодильного аппарата могут быть эффективно реализованы, исходя из удовлетворения требований по комфорту. По сравнению с тремя камерами сжатия того же корпуса, изобретение имеет очевидные преимущества, указанные ниже.

1. Широкий диапазон регулировки коэффициента производительности стадии высокого давления до стадии низкого давления осуществляется с помощью регулировки частоты двух компрессорных агрегатов, таким образом, повышая холодильный коэффициент холодильного аппарата при переменном режиме работы.

2. Коэффициент полезного действия двигателя второго компрессора улучшен с помощью независимого рабочего режима второго компрессорного агрегата, таким образом улучшается холодильный коэффициент холодильного аппарата при режиме работы с низкой нагрузкой, и количество хладагента в промежуточном охладителе с впрыском холодильного агента регулируется с помощью первого дроссельного устройства 401 и второго дроссельного устройства 402, таким образом, дополнительно повышается холодильный коэффициент холодильного аппарата при режиме работы с низкой нагрузкой.

Теплоемкость может быть существенно улучшена посредством осуществления рабочего режима, показанного на Фиг. 4 или 5, во время нагрева для сверхнизких температур. Значительно улучшается циркуляционный поток хладагента на этапе высокого и низкого давления, таким образом, улучшаются свойства теплопередачи в трубе. Таким образом, благодаря использованию технического эффекта улучшения подачи воздуха и энтальпии по сравнению с известным уровнем техники, изобретение позволяет повысить, соответственно, холодильный коэффициент при той же самой низкотемпературной теплоемкости. При рабочем режиме, показанном на Фиг. 5, когда оба компрессорных агрегата работают с высокой частотой, температура нагнетания второго компрессорного агрегата будет чрезмерно высокой. В этом случае, для снижения температуры нагнетания с помощью технологии промежуточной подачи воздуха и улучшения энтальпии может быть выбран рабочий режим на Фиг. 4.

Эффекты известного уровня техники могут быть нормально реализованы посредством осуществления рабочего режима, показанного на Фиг. 6, во время среднетемпературного и низкотемпературного нагрева. Скорость размораживания может быть увеличена посредством осуществления рабочего режима, показанного на Фиг. 7 или 8, во время размораживания с помощью четырехходового реверсивного клапана при режиме работы размораживания с низкотемпературным нагревом, таким образом, улучшается эффект низкотемпературного нагрева и комфорт. Рабочий режим, показанный на Фиг. 9, осуществляется во время среднетемпературного и высокотемпературного нагрева, и коэффициент полезного действия двигателя первого компрессорного агрегата может быть повышен вследствие разумного проектирования производительности первого компрессорного агрегата, таким образом, улучшается холодильный коэффициент холодильного аппарата во время среднетемпературного и низкотемпературного нагрева. Когда температура внутри помещения во время высокотемпературного нагрева приближается или достигает заданной температуры или комфортной температуры, выполняется рабочий режим, показанный на Фиг. 10. По сравнению со снижением коэффициента полезного действия двигателя вследствие крайне низкой рабочей частоты компрессора на известном уровне техники, изобретение повышает рабочую частоту второго компрессора вследствие разумного проектирования производительности второго компрессора, таким образом, достигается эффект повышения рабочей частоты двигателя.

Поэтому, по сравнению с известным уровнем техники, первый компрессорный агрегат, второй компрессорный агрегат и холодильный аппарат с двумя блоками в соответствии с настоящим изобретением имеют очевидные технические преимущества, состоящие в относительном улучшении холодильного коэффициента при разных режимах работы, значительном повышении теплоемкости для сверхнизких температур, устранении вспомогательного электрического нагревателя в случае удовлетворения требований по тепловому комфорту в холодных регионах и фундаментальном решении проблемы потенциальной угрозы безопасности электрических приборов, вызванной вспомогательным электрическим нагревателем при одновременном значительном улучшении холодильного коэффициента.

Изобретение на Фиг. 2 представляет собой вариант изобретения на Фиг. 1. Разница между изобретением на Фиг. 2 и изобретением на Фиг. 1 состоит в том, что два или более внутренних блоков, соединенных параллельно, показаны на Фиг. 2, каждый внутренний блок содержит конденсатор и первое дроссельное устройство, соединенные последовательно с задней по ходу частью конденсатора. Два компрессорных агрегата изобретения на Фиг. 2 схожи с компрессорными агрегатами на Фиг. 1. Семь рабочих режимов, показанных на Фиг. 4-10, осуществляются посредством переключения. Сходные эффекты изобретения на Фиг. 1. Схема соединений изобретения на Фиг. 2 сходна со схемой соединений в соответствии с настоящим изобретением на Фиг. 1, единственная разница состоит в том, что изобретение на Фиг. 2 имеет множество внутренних блоков, соединенных параллельно. Например, в изобретении имеется два внутренних блока, а именно, первый внутренний блок 801 и второй внутренний блок 802 и, дополнительно, имеется два камерных теплообменника 301 и 302, а также первое дроссельное устройство 401а и второе дроссельное устройство 401b, соединенные последовательно с камерными теплообменниками.

Изобретение на Фиг. 3 представляет собой вариант изобретения на Фиг. 1 Разница между изобретением на Фиг. 3 и изобретением на Фиг. 1 состоит в том, что промежуточный охладитель с впрыском холодильного агента на Фиг. 1 заменен промежуточным теплообменником на Фиг. 3. Промежуточный теплообменник на Фиг. 3 имеет два канала хладагента. Второй канал хладагента (главный путь потока) сообщается с выходным отверстием конденсатора 3 и вторым дроссельным устройством 402. Первый канал хладагента (канал подачи воздуха) сообщается с отверстием С подачи воздуха компрессорного агрегата и выходным отверстием конденсатора 3. Первое дроссельное устройство 401 соединено последовательно между выходным отверстием конденсатора 3 и входным отверстием первого канала хладагента промежуточного теплообменника 5. Электромагнитный клапан соединен последовательно между отверстием С подачи воздуха первого компрессорного агрегата и выходным отверстием первого канала хладагента промежуточного теплообменника 5. Сходные технические эффекты в соответствии с настоящим изобретением на Фиг. 1 могут достигаться посредством замены промежуточного охладителя с впрыском холодильного агента в соответствии с настоящим изобретением на Фиг. 1 на промежуточный теплообменник в соответствии с настоящим изобретением на Фиг. 3. Два компрессорных агрегата изобретения на Фиг. 3 и два компрессорных агрегата изобретения на Фиг. 1 имеют семь рабочих режимов.

Производительность камеры сжатия низкого давления первого компрессорного агрегата изобретения составляет VA, производительность камеры сжатия высокого давления первого компрессорного агрегата составляет VB, и производительность вспомогательной камеры сжатия второго компрессорного агрегата составляет VC. Относительно холодильного аппарата, содержащего холодильные агенты R410, R290 и R32, или содержащие смесь холодильных агентов R32 и R1234yf, или содержащие смесь холодильных агентов R32 и R1234ze, коэффициенты производительности камер сжатия в соответствии с настоящим изобретением представлены ниже. Соотношение VB/VA составляет 0.65-1.0 и далее оптимизируется как 0.7-0.9. Соотношение VB/(VA+VC) составляет 0.2-0.9, дополнительно оптимизируется как 0.4-0.7, когда холодильный аппарат применяется для кондиционера воздуха с тепловым насосом для сверхнизких температур и дополнительно оптимизируется как 0.25-0.6, когда холодильный аппарат применяется для водонагревателя с тепловым насосом с воздухом в качестве источника тепла низкого потенциала для сверхнизких температур.

Из упомянутого описания можно заключить, что варианты осуществления изобретения дают следующий технический результат.

Применение холодильного аппарата в соответствии с настоящим изобретением в тепловом насосе может значительно улучшить теплоемкость для сверхнизких температур и/или коэффициент теплопроизводительности. Применение в кондиционере воздуха может значительно улучшить хладопроизводительность и коэффициент энергетической эффективности. Холодильный аппарат превосходит холодильный аппарат с двухступенчатым сжатием или квазидвухступенчатым сжатием, и цель совместимости высокой энергетической эффективности и высокой производительности достигается при более широком рабочем режиме. При этом может быть исключен электрический нагреватель, таким образом, предотвращается потенциальная угроза безопасности электрических приборов и снижения коэффициента теплопроизводительности, вызванная электрическим нагревательным устройством.

Упомянутое является только предпочтительными вариантами осуществления изобретения и не предназначено для ограничения изобретения. Специалистам в данной области техники понятна возможность различных модификаций и вариантов реализации изобретения. Любые видоизменения, эквивалентные замещения, усовершенствования и т.п. в рамках духа и принципов изобретения должны входить в рамки правовой охраны данного изобретения.

Изобретение раскрывает холодильный аппарат, включающий в себя: первый компрессорный агрегат (101), камерный теплообменник (3) и наружный теплообменник (2), соединенные последовательно, первый компрессорный агрегат (101), включающий в себя две камеры сжатия, соединенные последовательно; первое дроссельное устройство (401) и второе дроссельное устройство (402) соединены последовательно и расположены между выходным отверстием камерного теплообменника (3) и входным отверстием наружного теплообменника (2); и устройство (5) подачи воздуха, расположенное между первым дроссельным устройством (401) и вторым дроссельным устройством (402), входное отверстие устройства (5) подачи воздуха сообщается с первым дроссельным устройством (401), первое выходное отверстие устройства (5) подачи воздуха сообщается с отверстием подачи воздуха первого компрессорного агрегата (101), и второе выходное отверстие устройства (5) сообщается со вторым дроссельным устройством (402). Холодильный аппарат дополнительно включает в себя второй компрессорный агрегат (102). Воздухозаборное отверстие (В) второго компрессорного агрегата (102) сообщается с выходным отверстием наружного теплообменника (2). Выходное отверстие Е второго компрессорного агрегата (102) сообщается с отверстием (С) подачи воздуха первого компрессорного агрегата (101) и выпускным окном (D) первого компрессорного агрегата (101) с помощью трехходового клапана (10), соответственно. Изобретение направлено на повышение производительности холодильного агрегата. 12 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Холодильный аппарат, содержащий:

первый компрессорный агрегат (101), камерный теплообменник (3) и наружный теплообменник (2), сообщающиеся последовательно, выходное отверстие первого компрессорного агрегата (101) сообщается с входным отверстием камерного теплообменника (3), выходное отверстие камерного теплообменника (3) сообщается с входным отверстием наружного теплообменника (2), выходное отверстие наружного теплообменника (2) сообщается с воздухозаборным отверстием (А) первого компрессорного агрегата (101), и первый компрессорный агрегат (101) содержит две камеры сжатия, соединенные последовательно;

первое дроссельное устройство (401) и второе дроссельное устройство (402), соединенные последовательно и расположенные между выходным отверстием камерного теплообменника (3) и входным отверстием наружного теплообменника (2); и

устройство (5) подачи воздуха, расположенное между первым дроссельным устройством (401) и вторым дроссельным устройством (402), входное отверстие устройства (5) подачи воздуха сообщается с первым дроссельным устройством (401), первое выходное отверстие устройства (5) подачи воздуха сообщается с отверстием подачи воздуха первого компрессорного агрегата (101), и второе выходное отверстие устройства (5) подачи воздуха сообщается со вторым дроссельным устройством (402),

в котором холодильный аппарат дополнительно содержит второй компрессорный агрегат (102), воздухозаборное отверстие (В) второго компрессорного агрегата (102) сообщается с выходным отверстием наружного теплообменника (2), выходное отверстие (Е) второго компрессорного агрегата (102) сообщается с отверстием (С) подачи воздуха первого компрессорного агрегата (101) и выпускным окном (D) первого компрессорного агрегата (101) с помощью трехходового клапана (10) соответственно.

2. Холодильный аппарат по п. 1, в котором

электромагнитный клапан (9) предусмотрен между первым выходным отверстием устройства (5) подачи воздуха и отверстием подачи воздуха первого компрессорного агрегата (101).

3. Холодильный аппарат по п. 1, дополнительно содержащий:

отделитель (6) жидкости, расположенный между выходным отверстием наружного теплообменника (2) и воздухозаборным отверстием (А) первого компрессорного агрегата (101) или расположенный между выходным отверстием наружного теплообменника (2) и воздухозаборным отверстием (В) второго компрессорного агрегата (102).

4. Холодильный аппарат по п. 1, в котором

устройство (5) подачи воздуха представляет собой промежуточный охладитель с впрыском холодильного агента.

5. Холодильный аппарат по п. 1, в котором

устройство (5) подачи воздуха представляет собой промежуточный теплообменник.

6. Холодильный аппарат по п. 5, в котором

промежуточный теплообменник оснащен первым каналом потока хладагента и вторым каналом потока хладагента, входные отверстия первого канала потока хладагента и второго канала потока хладагента сообщаются с выходным отверстием камерного теплообменника (3), между входным отверстием первого канала потока хладагента и выходным отверстием камерного теплообменника (3) расположено первое дроссельное устройство (401), выходное отверстие первого канала потока хладагента сообщается с отверстием (С) подачи воздуха первого компрессорного агрегата (101), и выходное отверстие второго канала потока хладагента сообщается с входным отверстием наружного теплообменника (2).

7. Холодильный аппарат по п. 1, в котором

холодильный аппарат содержит множество камерных теплообменников (3), соединенных параллельно.

8. Холодильный аппарат по п. 7, в котором

ответвление каждого из камерных теплообменников (3), соединенных параллельно, снабжено дроссельным устройством.

9. Холодильный аппарат по п. 1, в котором

производительность камеры сжатия низкого давления первого компрессорного агрегата составляет VA, и производительность камеры сжатия высокого давления первого компрессорного агрегата составляет VB; и

соотношение VB/VA составляет 0,65-1,0.

10. Холодильный аппарат по п. 9, в котором

соотношение VB/VA составляет 0,7-0,9.

11. Холодильный аппарат по п. 1, в котором

производительность камеры сжатия низкого давления первого компрессорного агрегата составляет VA, производительность камеры сжатия высокого давления первого компрессорного агрегата составляет VB, и производительность вспомогательной камеры сжатия второго компрессорного агрегата составляет VC; и

соотношение VB/(VA+VC) составляет 0,2-0,9.

12. Холодильный аппарат по п. 11, в котором

при использовании холодильного аппарата в кондиционере воздуха с тепловым насосом для сверхнизких температур, соотношение VB/(VA+VC) составляет 0,4-0,7.

13. Холодильный аппарат по п. 11, в котором

при использовании холодильного аппарата в водонагревателе с тепловым насосом с воздухом в качестве источника тепла низкого потенциала для сверхнизких температур, соотношение VB/(VA+VC) составляет 0,25-0,6.