專利名稱：兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)和高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)以通過(guò)多級(jí)增加制冷劑的壓力的兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)地，專利文獻(xiàn)I公開了一種用于多級(jí)地增加制冷劑的壓力的兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置。該制冷循環(huán)裝置包括將低壓制冷劑壓縮和排放成中間壓力制冷劑的低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)和用于將從低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)排放的中間壓力制冷劑壓縮和排放成高壓制冷劑的高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)。更具體地，專利文獻(xiàn)I中公開的兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置包括用于散發(fā)從高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)排放的高壓制冷劑的熱量的散熱器和用于將從散熱器流出的高壓制冷劑的一部分減壓和膨脹成中間壓力制冷劑的中間壓力膨脹閥。該兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置是所謂的經(jīng)濟(jì)型制冷循環(huán)裝置，該經(jīng)濟(jì)型制冷循環(huán)裝置將被中間壓力膨脹閥減壓的中間壓力制冷劑引導(dǎo)到高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)的吸入側(cè)。在這種經(jīng)濟(jì)型制冷循環(huán)裝置中，高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)可以吸入通過(guò)中間壓力膨脹閥被減壓的中間壓力制冷劑和從低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)排放的中間壓力制冷劑的混合物。因此，低溫混合制冷劑可以被吸入到高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)中，因此與僅吸入從低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)排放的中間壓力制冷劑的情況相比較，可以提高高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)的壓縮效率。此外，在該經(jīng)濟(jì)型制冷循環(huán)裝置中，高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)和低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)彼此具有大致相同的壓縮比。中間壓力制冷劑的壓力(中間制冷劑壓力)被設(shè)計(jì)成接近被定義為高壓制冷劑的壓力(高壓側(cè)制冷劑壓力)與低壓制冷劑的壓力(低壓側(cè)制冷劑壓力)之間的幾何平均數(shù)的目標(biāo)中間制冷劑壓力，從而提高循環(huán)的性能系數(shù)(COP)。在專利文獻(xiàn)I中公開的兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置中，改變中間壓力膨脹閥的節(jié)流裝置開度，使得中間制冷劑壓力接近目標(biāo)中間制冷劑壓力，從而提高C0P。[相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)I]日本未審查專利公開第2006-242557號(hào)然而，專利文獻(xiàn)I中公開的兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置根據(jù)高壓側(cè)制冷劑壓力和低壓側(cè)制冷劑壓力兩者確定目標(biāo)中間制冷劑壓力。因此，必須提供壓力檢測(cè)裝置以檢測(cè)高壓側(cè)制冷劑壓力和低壓側(cè)制冷劑壓力，因此可能會(huì)增加兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置的制造成本。當(dāng)改變中間壓力膨脹閥的節(jié)流裝置開度以使中間制冷劑壓力接近目標(biāo)中間制冷劑壓力時(shí)，可能改變高壓側(cè)制冷劑壓力和低壓側(cè)制冷劑壓力，從而使得用于穩(wěn)定每一個(gè)壓縮機(jī)構(gòu)的制冷劑排放容量的控制變得復(fù)雜。從中間壓力膨脹閥流出的中間壓力制冷劑通常僅通過(guò)改變中間壓力膨脹閥的節(jié)流裝置開度使得中間制冷劑壓力接近目標(biāo)中間制冷劑壓力被轉(zhuǎn)換成液體相態(tài)或氣液兩相態(tài)。因此，產(chǎn)生了高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)強(qiáng)迫壓縮不可壓縮流體的液體壓縮問(wèn)題，從而降低了高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)的可靠性，即，降低了整個(gè)兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
已經(jīng)考慮到上述問(wèn)題作成本發(fā)明，并且本發(fā)明的第一目的是提供一種可以以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和控制提高COP的兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置。本發(fā)明的第二目的是提供一種可以以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和控制提供高可靠性的兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置。為了實(shí)現(xiàn)所述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面的兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置包括低壓`側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)，所述低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)將低壓制冷劑壓縮成中間壓力制冷劑并從所述低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)排放壓縮后的制冷劑；高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)，所述高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)將從低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)排放的中間壓力制冷劑壓縮成高壓制冷劑以從所述高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)排放壓縮后的制冷劑；散熱器，所述散熱器在室外空氣與從高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)排放的高壓制冷劑之間交換熱量以散發(fā)制冷劑的熱量；中間壓力膨脹閥，所述中間壓力膨脹閥將從散熱器流出的高壓制冷劑減壓和膨脹成中間壓力制冷劑以使中間壓力制冷劑流入到高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)的吸入側(cè)；低壓膨脹閥，所述低壓膨脹閥將從散熱器流出的高壓制冷劑減壓和膨脹成低壓制冷劑；和蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器通過(guò)與將要被吹送到冷卻空間內(nèi)的空氣交換熱量來(lái)蒸發(fā)被低壓膨脹閥減壓和膨脹的低壓制冷劑，并使蒸發(fā)后的制冷劑流入到低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)的吸入側(cè)。此外，兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置包括第一排放容量控制器和第二排放容量控制器。第一排放容量控制器被構(gòu)造成確定高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)和低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)中的至少一個(gè)的制冷劑排放容量，使得制冷劑排放容量根據(jù)用于在散熱器處與高壓制冷劑交換熱量的室外空氣的外部空氣溫度和用于在蒸發(fā)器處與低壓制冷劑交換熱量的空氣的空氣溫度中的至少一個(gè)的增加而增加。第二排放容量控制器被構(gòu)造成根據(jù)確定的所述一個(gè)壓縮機(jī)構(gòu)的制冷劑排放容量確定高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)和低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)中的另一個(gè)壓縮機(jī)構(gòu)的制冷劑排放容量。另外，第二排放容量控制器確定另一個(gè)壓縮機(jī)構(gòu)的制冷劑排放容量，使得當(dāng)Vl是高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)的排放容量，NI是高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)數(shù)，V2是低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)的排放容量，以及N2是低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，被定義為N2XV2/N1XV1的有效容量比在預(yù)定參考范圍內(nèi)。因?yàn)榈谝慌欧湃萘靠刂破鞲鶕?jù)外部空氣溫度與蒸發(fā)器處的空氣溫度中的至少一個(gè)確定所述一個(gè)壓縮機(jī)構(gòu)的制冷劑排放容量，而第二排放容量控制器根據(jù)確定的所述一個(gè)壓縮機(jī)構(gòu)的制冷劑排放容量確定所述另一個(gè)壓縮機(jī)構(gòu)的制冷劑排放容量，各個(gè)壓縮機(jī)構(gòu)的制冷劑排放容量可以被容易地確定。此時(shí)，第二排放容量控制器確定所述另一個(gè)壓縮機(jī)構(gòu)的制冷劑排放容量，使得有效容量比在預(yù)定的參考范圍內(nèi)。因此，僅通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定參考范圍，中間制冷劑壓力可以接近基本上與高壓側(cè)制冷劑壓力與低壓側(cè)制冷劑壓力之間的幾何平均數(shù)相對(duì)應(yīng)的值。因此，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)在不需要昂貴的壓力檢測(cè)裝置的條件下以非常容易的控制提高兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置的COP。與每一個(gè)壓縮機(jī)構(gòu)的制冷劑排放容量無(wú)關(guān)，可以確定中間壓力膨脹閥的節(jié)流開度以將從中間壓力膨脹閥流出的中間壓力制冷劑轉(zhuǎn)換成氣相。因此，可以避免高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)處的液體壓縮的問(wèn)題。因此，本發(fā)明可以以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)提高高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)的可靠性，S卩，提高整個(gè)兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置的可靠性。這里使用的術(shù)語(yǔ)“壓縮機(jī)構(gòu)的排放容量”表示壓縮機(jī)構(gòu)的每一轉(zhuǎn)的理論排放流量，具體地表示幾何學(xué)上計(jì)算出的流量。例如，在根據(jù)本發(fā)明的第二方面的兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置中，中間壓力膨脹閥減壓和膨脹在分流部處被分流的一個(gè)高壓制冷劑流，從散熱器流出的高壓制冷劑在所述分流部中被分流，并且低壓膨脹閥減壓和膨脹在分流部處被分流的另一個(gè)高壓制冷劑流。制冷循環(huán)裝置還包括中間熱交換器，在所述中間熱交換器中，在被中間壓力膨脹閥減壓和膨脹的低壓制冷劑與被分流部分流的另一個(gè)高壓制冷劑之間交換熱量。 本發(fā)明的兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置包括中間熱交換器，所述中間熱交換器可以加熱從中間壓力膨脹閥流出的中間壓力制冷劑，以將所述制冷劑容易地轉(zhuǎn)換成氣相制冷劑。因此，可以確定地提高兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置的可靠性。因?yàn)樵诜至鞑刻幈环至鞯牧硪粋€(gè)高壓制冷劑流被冷卻以擴(kuò)大蒸發(fā)器的入口與出口處的制冷劑之間的熱焓的差值，因此可以增加蒸發(fā)器呈現(xiàn)的制冷能力。因此，可以進(jìn)一步提高兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置的C0P。例如，在根據(jù)本發(fā)明的第三方面的兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置中，所述一個(gè)壓縮機(jī)構(gòu)是低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)，而所述另一個(gè)壓縮機(jī)構(gòu)是高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)。因此，第一排放容量控制器可以根據(jù)外部空氣溫度和蒸發(fā)器處的空氣溫度中的至少一個(gè)確定低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)的制冷劑排放容量，從而直接控制蒸發(fā)器的制冷劑蒸發(fā)壓力。因此，吹送到冷卻空間內(nèi)的空氣溫度趨向于被調(diào)節(jié)到期望的溫度。在根據(jù)本發(fā)明的第四方面的兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置中，當(dāng)蒸發(fā)器處的空氣溫度與冷卻空間的目標(biāo)冷卻溫度之間的溫差的絕對(duì)值等于或小于預(yù)定參考溫差時(shí)，第二排放容量控制器根據(jù)所述一個(gè)壓縮機(jī)構(gòu)的制冷劑排放容量確定所述另一個(gè)壓縮機(jī)構(gòu)的制冷劑排放容量。在這種情況下，第二排放容量控制器可以控制所述另一個(gè)壓縮機(jī)構(gòu)的制冷劑排放容量，而不管所述一個(gè)壓縮機(jī)構(gòu)的制冷劑排放容量，直到蒸發(fā)器處的空氣溫度與冷卻空間的目標(biāo)冷卻溫度之間的差值的絕對(duì)值等于或小于預(yù)定參考溫差為止。因此，例如，可以在啟動(dòng)兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置時(shí)執(zhí)行用于快速冷卻冷卻空間的操作模式。在根據(jù)本發(fā)明的第五方面的兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置中，當(dāng)蒸發(fā)器處的空氣溫度高于目標(biāo)冷卻溫度時(shí)，并且當(dāng)蒸發(fā)器處的空氣溫度與冷卻空間的目標(biāo)冷卻溫度之間的溫差的絕對(duì)值等于或小于預(yù)定參考溫差時(shí)，第二排放容量控制器可以根據(jù)所述一個(gè)壓縮機(jī)構(gòu)的制冷劑排放容量確定所述另一個(gè)壓縮機(jī)構(gòu)的制冷劑排放容量。在這種情況下，可以有效地執(zhí)行兩個(gè)壓縮機(jī)構(gòu)的容量控制。在根據(jù)本發(fā)明的第六方面的兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置中，高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)和低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)中的每一個(gè)都可以由具有固定排放容量的固定排量壓縮機(jī)構(gòu)構(gòu)造而成。此外，制冷循環(huán)裝置還可以包括可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)的高壓側(cè)電動(dòng)機(jī)和可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)的低壓側(cè)電動(dòng)機(jī)。另外，高壓側(cè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)和低壓側(cè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)可以獨(dú)立控制。在這種情況下，高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)的排放容量和低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)的排放容量分別變成恒定，使得僅通過(guò)改變高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)數(shù)和低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)數(shù)中的至少一個(gè)來(lái)容易地將有效容量比設(shè)置在參考范圍內(nèi)。此外，在根據(jù)本發(fā)明的第七方面的兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置中，高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)和低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)中的每一個(gè)都可以由具有可變排放容量的可變排量壓縮機(jī)構(gòu)構(gòu)造而成，并且高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)的排放容量和低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)的排放容量可以獨(dú)立控制。在這種情況下，高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)的排放容量和低壓側(cè)壓縮 機(jī)構(gòu)的排放容量可以獨(dú)立變化。即使兩個(gè)壓縮機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)數(shù)被設(shè)置到相同的水平，也可以將有效容量比容易地設(shè)定在參考范圍內(nèi)。因此，兩個(gè)壓縮機(jī)構(gòu)可以由共用的驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)。此外，在以上任意兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置中，第二排放容量控制器可以確定所述另一個(gè)壓縮機(jī)構(gòu)的制冷劑排放容量，使得有效容量比滿足以下公式I 彡 N2 X V2/N1 X Vl 彡 3。


圖I是第一實(shí)施例中的兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是顯示第一實(shí)施例中的兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置的控制過(guò)程的流程圖；圖3(a)是顯示在預(yù)定條件A下COP比的變化相對(duì)于有效容量比的變化的曲線圖；圖3(b)是顯示在預(yù)定條件B下COP比的變化相對(duì)于有效容量比的變化的曲線圖；以及圖4是第二實(shí)施例中的兩級(jí)加壓制冷循環(huán)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式(第一實(shí)施例)參照?qǐng)D1-3，以下描述本發(fā)明的第一實(shí)施例。圖I顯示了本實(shí)施例的兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。該兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置10被應(yīng)用到制冷機(jī)，并用于冷卻吹送到作為用于冷卻到例如大約-30°C到-10°C的超低溫的空間的冷凍機(jī)內(nèi)的吹送空氣。如圖I所示，兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置10包括兩個(gè)壓縮機(jī)，即，高壓側(cè)壓縮機(jī)11和低壓側(cè)壓縮機(jī)12。循環(huán)裝置10用于多級(jí)地增加循環(huán)通過(guò)循環(huán)裝置的制冷劑的壓力。所使用的制冷劑可以是普通氟烴制冷劑(例如，R404A)。用于潤(rùn)滑低壓側(cè)壓縮機(jī)12和高壓側(cè)壓縮機(jī)11的滑動(dòng)部的冷凍機(jī)油(油)被混合到制冷劑中，使得冷凍機(jī)油的一部分與制冷劑一起循環(huán)通過(guò)循環(huán)裝置。低壓側(cè)壓縮機(jī)12是電動(dòng)壓縮機(jī)，所述電動(dòng)壓縮機(jī)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中間壓力制冷劑的低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)12a和用于可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)12a的低壓側(cè)電動(dòng)機(jī)12b。低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)12a由排放容量V2固定的固定排量壓縮機(jī)構(gòu)構(gòu)成。具體地，低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)12a可以采用各種類型的壓縮機(jī)構(gòu)，包括蝸殼式壓縮機(jī)構(gòu)、葉片式壓縮機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)活塞式壓縮機(jī)構(gòu)等。低壓側(cè)電動(dòng)機(jī)12b是AC電動(dòng)機(jī),所述AC電動(dòng)機(jī)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(duì)應(yīng)于從隨后所述的制冷機(jī)控制器20輸出的控制信號(hào)的頻率的AC。在頻率的控制下，低壓側(cè)壓縮機(jī)12 (具體地，低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)12a)的制冷劑排放容量被改變。因此，在本實(shí)施例中，低壓側(cè)電動(dòng)機(jī)12b用作用于低壓側(cè)壓縮機(jī)12的排放容量改變裝置。明顯地，低壓側(cè)電動(dòng)機(jī)12b可以采用DC電動(dòng)機(jī)，所述DC電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)由從制冷機(jī)控制器20輸出的控制電壓控制。低壓側(cè)壓縮機(jī)12 (具體地，低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)12a)的排放端口聯(lián)接到高壓側(cè)壓縮機(jī)11的抽吸端口。高壓側(cè)壓縮機(jī)11具有與低壓側(cè)壓縮機(jī)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(jī)11是包括聞壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)IIa和聞壓側(cè)電動(dòng)機(jī)Ilb的電動(dòng)壓縮機(jī)。聞壓側(cè)壓 縮機(jī)構(gòu)Ila適于將從低壓側(cè)壓縮機(jī)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(jī)構(gòu)Ila排放被壓縮的高壓制冷劑。高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)Ila由固定排量壓縮機(jī)構(gòu)構(gòu)成，所述固定排量壓縮機(jī)構(gòu)的排放容量Vl是固定的。高壓側(cè)電動(dòng)機(jī)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(shí)施例中，高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)Ila的壓縮比基本上與低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)12a的壓縮比相同。高壓側(cè)壓縮機(jī)11 (具體地，高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)Ila)的排放端口聯(lián)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(jī)11排放的高壓制冷劑與冷凍機(jī)外的由冷卻風(fēng)扇13a吹送的空氣(室外空氣)之間交換熱量以散發(fā)來(lái)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(dòng)鼓風(fēng)機(jī),所述電動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)(吹送空氣的量)由從制冷機(jī)控制器20輸出的控制電壓控制。本實(shí)施例的兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置10形成其中高壓側(cè)制冷劑壓力不超過(guò)制冷劑的臨界壓力的使用氟烴制冷劑作為制冷劑的亞臨界制冷循環(huán)。因此，散熱器13用作用于冷凝制冷劑的冷凝器。用于分流從散熱器13流入其中的制冷劑流的分流部14聯(lián)接到散熱器13的制冷劑出口。分流部14包括具有三個(gè)入口 /出口端口的三通連接結(jié)構(gòu)。入口 /出口端口中的一個(gè)用作制冷劑入口，而入口 /出口端口中的另外兩個(gè)用作制冷劑出口。這種分流部14可以通過(guò)連接管形成，或者可以通過(guò)在金屬或樹脂塊中設(shè)置多個(gè)制冷劑通道而形成。分流部14的制冷劑出口中的一個(gè)聯(lián)接到中間壓力膨脹閥15的入口側(cè)，而分流部14的另一個(gè)出口聯(lián)接到中間熱交換器16的高壓制冷劑流動(dòng)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(dòng)的高壓制冷劑壓縮和膨脹成為中間壓力制冷劑的熱膨脹閥。更具體地，中間壓力膨脹閥15具有設(shè)置在中間熱交換器16的中間壓力制冷劑流動(dòng)路徑16b的出口側(cè)的溫度感測(cè)部。膨脹閥15根據(jù)中間壓力制冷劑流動(dòng)路徑16b的出口側(cè)的制冷劑的溫度和壓力感測(cè)中間壓力制冷劑流動(dòng)路徑16b的出口側(cè)的制冷劑的過(guò)熱度。膨脹閥15通過(guò)機(jī)械機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)閥的開口度(制冷劑流量)，使得過(guò)熱度變成預(yù)設(shè)的預(yù)定值。中間壓力膨脹閥15的出口側(cè)聯(lián)接到中間壓力制冷劑流動(dòng)路徑16b的入口側(cè)。中間熱交換器16在流動(dòng)通過(guò)中間壓力制冷劑流動(dòng)路徑16b并被中間壓力膨脹閥15減壓和膨脹的中間壓力制冷劑與流動(dòng)通過(guò)高壓制冷劑流動(dòng)路徑16a并被分流部14分流的另一高壓制冷劑之間交換熱量。高壓制冷劑被減壓以使其溫度下降。因此，中間熱交換器16加熱流動(dòng)通過(guò)中間壓力制冷劑流動(dòng)路徑16b的中間壓力制冷劑，并冷卻流動(dòng)通過(guò)高壓制冷劑流動(dòng)路徑16a的高壓制冷劑。具體地，中間熱交換器16采用板型熱交換器，所述板型熱交換器包括層疊的多個(gè)傳熱板以及交替布置在各個(gè)傳熱板之間的中間壓力制冷劑流動(dòng)路徑16b和高壓制冷劑流動(dòng)路徑16a。熱交換器被設(shè)計(jì)成通過(guò)傳熱板在高壓制冷劑與中間壓力制冷劑之間交換熱量。可選地，熱交換器16可以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(dòng)路徑16a的外部管和位于流動(dòng)路徑16a內(nèi)部的形成中間壓力制冷劑流動(dòng)路徑16b的內(nèi)部管。顯而易見地，高壓制冷劑流動(dòng)路徑16a可以形成為內(nèi)部管，而中間壓力制冷劑流動(dòng)路徑16b可以形成為外部管。此外，形成高壓制冷劑流動(dòng)路徑16a和中間壓力制冷劑流動(dòng)路徑16b的制冷劑管可以相互連接以在所述高壓制冷劑流動(dòng)路徑16a與中間壓力制冷劑流動(dòng)路徑16b之間交換熱量。圖I所示的中間熱交換器16采用平行熱交換器，在所述平行熱交換器中，流動(dòng)通過(guò)高壓制冷劑流動(dòng)路徑16a的高壓制冷劑的流動(dòng)方向與流動(dòng)通過(guò)中間壓力制冷劑流動(dòng)路徑16b的中間壓力制冷劑的流動(dòng)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(dòng)通過(guò)高壓流動(dòng)路徑16a的高壓制冷劑的流動(dòng)方向與流動(dòng)通過(guò)中間壓力流動(dòng)路徑16b的中間壓力制冷劑的流動(dòng)方向相反。中間熱交換器16的中間壓力制冷劑流動(dòng)路徑16b的出口側(cè)經(jīng)由止回閥(未示出)聯(lián)接到上述高壓側(cè)壓縮機(jī)11 (具體地，高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)Ila)的抽吸端口側(cè)。因此，本實(shí)施例的高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)Ila吸入從中間壓力制冷劑流動(dòng)路徑16b流動(dòng)的中間壓力制冷劑和從低壓側(cè)壓縮機(jī)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(dòng)路徑16a的出口側(cè)聯(lián)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熱膨脹閥。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)。更具體地，低壓膨脹閥17具有設(shè)置在隨后所述的蒸發(fā)器18的制冷劑出口側(cè)的溫度感測(cè)部。膨脹閥17根據(jù)蒸發(fā)器18的出口側(cè)的制冷劑的溫度和壓力感測(cè)蒸發(fā)器18的出口側(cè)的制冷劑的過(guò)熱度，并通過(guò)機(jī)械機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)閥的開口度(制冷劑流量)，使得過(guò)熱度變成預(yù)設(shè)的預(yù)定值。低壓膨脹閥17的出口側(cè)聯(lián)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(guò)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(guò)冷凍機(jī)的吹送空氣之間交換熱量，從而通過(guò)蒸發(fā)低壓制冷劑而表現(xiàn)出吸熱效應(yīng)。鼓風(fēng)扇18a是電動(dòng)鼓風(fēng)機(jī),所述電動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)(吹送空氣的量)由從制冷機(jī)控制器20輸出的控制電壓控制。此外，蒸發(fā)器18的制冷劑出口端口聯(lián)接到低壓側(cè)壓縮機(jī)12(具體地，低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)12a)的抽吸端口側(cè)。接下來(lái)，隨后描述本實(shí)施例的電控制器。制冷機(jī)控制器20由包括用于執(zhí)行控制處理或計(jì)算處理的CPU的已知微型計(jì)算機(jī)和用于在其內(nèi)存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)的諸如ROM或RAM的存儲(chǔ)電路、用于將控制信號(hào)或控制電壓輸出到用于控制的裝置的輸出電路、來(lái)自每一個(gè)傳感器的檢測(cè)信號(hào)被輸入其內(nèi)的輸入電路和電源電路組成。制冷機(jī)控制器20的輸出側(cè)聯(lián)接到以上作為要被控制的裝置的低壓側(cè)換流器22、高壓側(cè)換流器21、冷卻風(fēng)扇13a、鼓風(fēng)扇18a等。制冷機(jī)控制器20適于控制這些要被控制的裝置中的每一個(gè)的操作。制冷機(jī)控制器20包括用于控制要被控制的裝置的各個(gè)控制裝置的組合。制冷機(jī)控制器20中的用于控制要被控制的裝置的操作的各個(gè)結(jié)構(gòu)(硬件和軟件)形成用于控制被控制的各個(gè)裝置的控制裝置。在本實(shí)施例中，第一排放容量控制器20a具有用于通過(guò)控制低壓側(cè)換流器22的操作控制低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)12a的制冷劑排放容量的結(jié)構(gòu)(硬件和軟件)。此外，第二排放容量控制器20b具有用于通過(guò)控制高壓側(cè)換流器21的操作控制高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)Ilb的制冷劑排放容量的結(jié)構(gòu)(硬件和軟件)。因此，可以通過(guò)第一排放容量控制器20a和第二排放容量控制器20b獨(dú)立控制低壓側(cè)電動(dòng)機(jī)12b的轉(zhuǎn)數(shù)和高壓側(cè)電動(dòng)機(jī)Ilb的轉(zhuǎn)數(shù)。顯而易見地，第一排放容量控制器20a和第二排放容量控制器20b可以由用于制冷機(jī)控制器20的不同控制器構(gòu)成。相反，制冷機(jī)控制器20的輸入側(cè)聯(lián)接到外部空氣溫度傳感器23、冷凍機(jī)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(cè)裝置，所述外部空氣溫度檢測(cè)裝置用于檢測(cè)在散熱器13處與高壓制冷劑交換熱量的冷凍機(jī)外部的空氣(室外空氣)的外部空氣溫度Tam。冷凍機(jī)內(nèi)溫度傳感器24用作冷凍機(jī)內(nèi)溫度檢測(cè)裝置，所述冷凍機(jī)內(nèi)溫度檢測(cè)裝置用于檢測(cè)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(lái)自這些傳感器的檢測(cè)信號(hào)被輸入給制冷機(jī)控制器20。制冷機(jī)控制器20的輸入側(cè)聯(lián)接到操作面板30。操作面板30設(shè)有用作用于輸出制冷機(jī)的操作請(qǐng)求信號(hào)或停止請(qǐng)求信號(hào)的請(qǐng)求信號(hào)輸出裝置的操作/停止開關(guān)和用作用于設(shè)定冷凍機(jī)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(lái)自這些開關(guān)的操作信號(hào)輸入到制冷機(jī)控制器20。接下來(lái)，以下根據(jù)圖2描述本實(shí)施例中的具有以上結(jié)構(gòu)的兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置10的操作。首先，圖2顯示了由制冷機(jī)控制器20執(zhí)行的控制過(guò)程的流程圖。當(dāng)操作面板30的操作/停止開關(guān)打開(ON)以輸出操作請(qǐng)求信號(hào)時(shí)，控制過(guò)程開始。首先，在步驟SI中，初始化標(biāo)記、定時(shí)器等。然后，在以下步驟S2中，來(lái)自外部空氣 溫度傳感器23和冷凍機(jī)內(nèi)溫度傳感器24的檢測(cè)信號(hào)和來(lái)自操作面板30的溫度設(shè)定開關(guān)等的操作信號(hào)被讀入，然后根據(jù)由溫度設(shè)定開關(guān)設(shè)定的溫度Tset確定操作模式。具體地，當(dāng)目標(biāo)冷卻溫度Tset是-10°C或更高時(shí)，其中新鮮食品在抑制食物的新鮮度降低的溫度下被冷卻的冷藏模式被設(shè)定。當(dāng)目標(biāo)冷卻溫度Tset低于-10°C時(shí)，其中執(zhí)行冷凍的凍結(jié)模式被設(shè)定。隨后，操作進(jìn)行到確定控制模式的步驟S3?？刂颇Ｊ綖槔洳啬Ｊ胶屠鋬瞿Ｊ剿灿?，因此以下省略對(duì)每一種操作模式的控制模式的說(shuō)明。具體地,在步驟S3中，當(dāng)從在步驟S2中讀取的空氣溫度Tfr減去由溫度設(shè)定開關(guān)設(shè)定的目標(biāo)冷卻溫度Tset獲得的溫差A(yù)T大于預(yù)定參考溫差A(yù)KT時(shí)，需要確定大容量。相反，當(dāng)溫差A(yù)T等于或小于預(yù)定參考溫差A(yù)KT時(shí)，確定冷凍機(jī)內(nèi)部的溫度接近預(yù)設(shè)溫度Tset,因此需要進(jìn)行容量的具體控制。在大多數(shù)情況下，在剛剛啟動(dòng)制冷機(jī)之后，作為冷卻空間的冷凍機(jī)內(nèi)部的溫度高于目標(biāo)冷卻溫度Tset。因此，本實(shí)施例中所使用的溫差A(yù) T是通過(guò)從空氣溫度Tfr減去目標(biāo)冷卻溫度Tset獲得的值。然而，通過(guò)從目標(biāo)冷卻溫度Tset減去空氣溫度Tfr獲得的絕對(duì)值可以用作溫差A(yù)T。當(dāng)在步驟S3中確定需要大容量時(shí)，操作進(jìn)行到其中執(zhí)行冷卻模式下的操作的步驟S4。在步驟S4中，確定高壓側(cè)電動(dòng)機(jī)Ilb和低壓側(cè)電動(dòng)機(jī)12b的轉(zhuǎn)數(shù)，使得低壓側(cè)壓縮機(jī)12的制冷劑排放容量和高壓側(cè)壓縮機(jī)11的制冷劑排放容量基本上被最大化。在以下步驟S5中，確定在制冷機(jī)的冷卻模式中其它要被控制的裝置的控制狀態(tài)。例如，確定冷卻風(fēng)扇13a和鼓風(fēng)扇18a的轉(zhuǎn)數(shù),使得冷卻風(fēng)扇13a和鼓風(fēng)扇18a的吹送能力基本上被最大化。然后，操作進(jìn)行到步驟S9。相反，當(dāng)在步驟S3中確定需要對(duì)制冷機(jī)的容量具體控制時(shí)，操作進(jìn)行到其中執(zhí)行容量控制模式下的操作的步驟S6。在步驟S6中，根據(jù)在本步驟S2中讀取的檢測(cè)信號(hào)和操作信號(hào)確定低壓側(cè)壓縮機(jī)12的制冷劑排放容量。更具體地，在步驟S6中，根據(jù)包括控制溫度和預(yù)設(shè)溫度的偏差、積分和微分的要素確定低壓側(cè)電動(dòng)機(jī)12b的轉(zhuǎn)數(shù)，即，低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)12a的轉(zhuǎn)數(shù)N2。
`
在以下步驟S7中，根據(jù)在步驟S6中確定的低壓側(cè)壓縮機(jī)12的制冷劑排放容量確定高壓側(cè)壓縮機(jī)11的制冷劑排放容量。具體地，在步驟S7中，確定高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)Ila的轉(zhuǎn)數(shù)NI，使得由以下公式Fl確定的有效容量比在由以下公式F2表示的預(yù)定參考范圍內(nèi)有效容量比=N2XV2/N1XV1…(Fl)I 彡 N2XV2/N1 XVl ^ 3— (F2)其中Vl是高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)Ila的排放容量，NI是高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)Ila的轉(zhuǎn)數(shù)，V2是低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)12a的排放容量，以及N2是低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)12a的轉(zhuǎn)數(shù)。在以下步驟S8中，確定其它要被控制的裝置的控制狀態(tài)。例如，確定冷卻風(fēng)扇13a和鼓風(fēng)扇18a中的每一個(gè)的轉(zhuǎn)數(shù)，使得其吹送能力隨著在步驟S6中確定的低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)12a的轉(zhuǎn)數(shù)N2的增加而增加,然后操作進(jìn)行到步驟S9。然后，在步驟S9中，控制信號(hào)被從制冷機(jī)控制器20輸出到聯(lián)接到控制器的輸出端的要被控制的裝置，以獲得在步驟S4-S8中確定的控制狀態(tài)，然后操作進(jìn)行到步驟S10。在步驟SlO中，當(dāng)停止請(qǐng)求信號(hào)被從操作面板30輸出到制冷機(jī)控制器20時(shí)，每一個(gè)要被控制的裝置的操作被停止，從而完全停止制冷機(jī)的整個(gè)系統(tǒng)。相反，當(dāng)沒(méi)有輸出停止請(qǐng)求信號(hào)時(shí)，在預(yù)定控制循環(huán)T終止之后操作返回到S2。因此，當(dāng)操作面板30的操作/停止開關(guān)打開時(shí)，兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置10中的高壓側(cè)壓縮機(jī)11吸入、壓縮并排放從低壓側(cè)壓縮機(jī)12排放的中間壓力制冷劑和從中間熱交換器16的中間壓力制冷劑流動(dòng)路徑16b流出的中間壓力制冷劑的混合物。此外，從高壓側(cè)壓縮機(jī)11排放的高溫高壓制冷劑流入到散熱器13中，并與由冷卻風(fēng)扇13a吹送的冷凍機(jī)外部的空氣交換熱量從而被冷卻。從散熱器13流出的高壓制冷劑流被分流部14分流。然后，從分流部14流動(dòng)到中間壓力膨脹閥15中的高壓制冷劑被減壓和膨脹直到該高壓制冷劑變成中間壓力制冷劑為止。此時(shí)，調(diào)節(jié)中間壓力膨脹閥15的節(jié)流開度，使得中間熱交換器16的中間壓力制冷劑流動(dòng)路徑16b的出口處的制冷劑的過(guò)熱度變成預(yù)設(shè)的預(yù)定值。此外，被中間壓力膨脹閥15減壓的中間壓力制冷劑流入到中間熱交換器16的中間壓力制冷劑流動(dòng)路徑16b中。該制冷劑與從分流部14流入到中間熱交換器16的高壓制冷劑流動(dòng)路徑16a中的高壓制冷劑交換熱量，從而被加熱，然后被吸入到高壓側(cè)壓縮機(jī)11中。相反，從分流部14流入到中間熱交換器16的高壓制冷劑流動(dòng)路徑16a中的高壓制冷劑通過(guò)中間熱交換器16被冷卻。從高壓制冷劑流動(dòng)路徑16a流動(dòng)的高壓制冷劑流入到低壓膨脹閥17中，并且被減壓和膨脹直到該高壓制冷劑變成低壓制冷劑為止。此時(shí)，調(diào)節(jié)低壓膨脹閥17的節(jié)流開度，使得蒸發(fā)器18的出口處的制冷劑的過(guò)熱度變成預(yù)設(shè)的預(yù)定值。此外，被低壓膨脹閥17減壓的低壓制冷劑流入到蒸發(fā)器18中，并從循環(huán)通過(guò)所述蒸發(fā)器18并被鼓風(fēng)扇18a吹送的吹送空氣吸收熱量以蒸發(fā)該低壓制冷劑。因此，吹送到作為冷卻空間的冷凍機(jī)內(nèi)的吹送空氣被冷卻。從蒸發(fā)器18流出的制冷劑被吸入到低壓側(cè)壓縮機(jī)12中。本實(shí)施例的兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置10如上所述操作，從而形成上述經(jīng)濟(jì)型制冷 循環(huán)裝置，使得該制冷循環(huán)裝置不僅可以提高高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)的壓縮效率，而且可以表現(xiàn)出以下優(yōu)異效果。首先，在本實(shí)施例中，根據(jù)外部空氣溫度Tam、空氣溫度Tfr和預(yù)定溫度Tset確定低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)12a的制冷劑排放容量，并且此外根據(jù)確定的低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)12a的制冷劑排放容量確定高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)Ila的制冷劑排放容量。因此，可以容易地確定各個(gè)壓縮機(jī)構(gòu)Ilb和12b的制冷劑排放容量。此時(shí)，確定高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)Ila的制冷劑排放容量，使得有效容量比滿足上述公式F2。因此，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)以非常容易的控制提高循環(huán)的制冷系數(shù)(C0P)，而不需要用于檢測(cè)高壓側(cè)制冷劑壓力、中間壓力側(cè)制冷劑壓力或低壓側(cè)制冷劑壓力的壓力檢測(cè)裝置。這在以下使用圖3詳細(xì)地被描述。圖3顯示了 COP比的變化相對(duì)于有效容量比的變化的曲線圖。圖3(a)是外部空氣溫度Tam = 38°C并且預(yù)設(shè)溫度Tset = _10°C的條件A下的曲線圖。圖3(b)是外部空氣溫度Tam= 10°C并且預(yù)設(shè)溫度Tset = -25°C的條件B下的曲線圖。這里使用的術(shù)語(yǔ)“C0P比”表示當(dāng)中間制冷劑壓力被設(shè)定為不同于高壓側(cè)制冷劑壓力與低壓側(cè)制冷劑壓力之間的幾何平均數(shù)的預(yù)定值時(shí)獲得的COP與本實(shí)施例的兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置10的COP的比值。如可以從圖3看到，在任何條件下COP比在不小于I且不大于3的范圍內(nèi)具有有效容量比的峰值。這意味著通過(guò)在不小于I且不大于3的范圍內(nèi)設(shè)定有效容量比，中間制冷劑壓力可以接近高壓側(cè)制冷劑壓力與低壓側(cè)制冷劑壓力之間的幾何平均數(shù)。因此，本實(shí)施例的兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置10可以在非常容易的控制下以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)提高C0P。甚至在任何條件下，在接近2的有效容量比處存在COP比的峰值。在控制步驟S7中，可以通過(guò)在不小于I. 5且不大于2. 5的范圍內(nèi)設(shè)定有效容量比來(lái)進(jìn)一步提高C0P。類似于該實(shí)施例，例如，在應(yīng)用于制冷機(jī)的制冷循環(huán)中，與應(yīng)用于空氣調(diào)節(jié)器的制冷循環(huán)相比較，高壓側(cè)制冷劑壓力與低壓側(cè)制冷劑壓力之間的壓差變得較大，從而趨向于增加壓縮機(jī)的消耗功率。因此，COP的提高在應(yīng)用于制冷機(jī)的制冷循環(huán)中非常有用。在該實(shí)施例中，不管高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)Ila和低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)12a的制冷劑排放容量如何，調(diào)節(jié)中間壓力膨脹閥15的節(jié)流開度，使得中間熱交換器16的中間壓力制冷劑流動(dòng)路徑16b的出口處的制冷劑具有足夠的過(guò)熱度。這種布置可以避免高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)Ila的液體壓縮的問(wèn)題。此外，調(diào)節(jié)低壓膨脹閥17的過(guò)熱度，使得蒸發(fā)器18的出口處的制冷劑具有足夠的過(guò)熱度，因此還可以避免低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)12a的液體壓縮的問(wèn)題。因此，即使簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)也可以提高高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)Ila和低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)12a的可靠性，即，提高整個(gè)兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置的可靠性。在該實(shí)施例中，根據(jù)外部空氣溫度Tam等確定低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)12a的制冷劑排放容量，使得可以根據(jù)外部空氣溫度Tam等直接確定蒸發(fā)器18的制冷劑蒸發(fā)壓力。因此，吹送到冷凍機(jī)內(nèi)的吹送空氣的空氣溫度Tfr可以容易地接近預(yù)設(shè)溫度Tset。本實(shí)施例的兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置10包括中間熱交換器16，藉此從中間壓力膨脹閥15流動(dòng)的中間壓力制冷劑可以被由分流部14分流的高壓制冷劑加熱以容易地變成氣相制冷劑。因此，可以更加可靠地提高兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置的可 靠性。可以由從中間壓力膨脹閥15流出的中間壓力制冷劑冷卻由分流部14分流的高壓制冷劑，從而增加蒸發(fā)器18的入口處的制冷劑與蒸發(fā)器18的出口處的制冷劑之間的熱焓差以增加由蒸發(fā)器18所顯示的制冷能力。因此，可以進(jìn)一步提高兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置的C0P。在該實(shí)施例中，當(dāng)在控制步驟S3中確定制冷循環(huán)裝置不是處于剛剛啟動(dòng)制冷機(jī)的狀態(tài)下時(shí)，根據(jù)低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)12a的制冷劑排放容量確定高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)Ila的制冷劑排放容量。因此，在剛剛啟動(dòng)制冷機(jī)之后，低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)12a的制冷劑排放容量和高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)Ila的制冷劑排放容量基本上被最大化，使得可以執(zhí)行用于快速冷卻冷卻空間的操作模式。在該實(shí)施例中，采用固定排量壓縮機(jī)構(gòu)作為高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)Ila和低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)12a，使得壓縮機(jī)構(gòu)的排放容量Vl和V2可以是恒定的。因此，在確定低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)12a的轉(zhuǎn)數(shù)N2之后，可以僅通過(guò)調(diào)節(jié)高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)Ila的轉(zhuǎn)數(shù)NI容易地使有效容量比在期望的范圍內(nèi)。(第二實(shí)施例)如圖4的整體結(jié)構(gòu)示意圖所示，以下以示例的方式描述第二實(shí)施例，不同于第一實(shí)施例，所述第二實(shí)施例包括由可變排量壓縮機(jī)構(gòu)形成的高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)Ila和低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)12a。此外，在該實(shí)施例中，高壓側(cè)電動(dòng)機(jī)Ilb和低壓側(cè)電動(dòng)機(jī)12b被去除，使得兩個(gè)壓縮機(jī)構(gòu)IIa和12a由共用電動(dòng)機(jī)19可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)。在圖4中，與第一實(shí)施例的部件相同或等效的部件由相同的附圖標(biāo)記表示。更具體地，在該實(shí)施例中，高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)IIa和低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)12a采用斜盤式可變排量壓縮機(jī)構(gòu)。斜盤式可變排量壓縮機(jī)構(gòu)通過(guò)斜盤壓縮機(jī)改變斜盤室的控制壓力Pc，從而改變斜盤的傾斜角，以便改變活塞的行程，藉此排放容量在大致0到100%的范圍內(nèi)連
續(xù)變化。通過(guò)改變電磁容量控制閥Ilc和12c中的每一個(gè)的開口度來(lái)改變要被引入到斜盤室中的高壓制冷劑和低壓制冷劑中的每一個(gè)的引入量，從而調(diào)節(jié)高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)Ila低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)12a中的每一個(gè)中的相應(yīng)斜盤室的內(nèi)部的控制壓力Pc。電磁容量控制閥Ilc和12c的操作受到從制冷機(jī)控制器20的第一排放容量控制器20a和第二排放容量控制器20b輸出的控制電流的控制。
類似于高壓側(cè)電動(dòng)機(jī)Ilb和低壓側(cè)電動(dòng)機(jī)12b，電動(dòng)機(jī)19是AC電動(dòng)機(jī)，所述電動(dòng)機(jī)的操作(轉(zhuǎn)數(shù))由從換流器25輸出的交流電流控制。換流器25輸出具有與從制冷機(jī)控制器20輸出的控制信號(hào)相對(duì)應(yīng)的頻率的交流電流。此外，從該實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)19輸出的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力經(jīng)由皮帶輪和皮帶被傳遞給壓縮機(jī)構(gòu)Ila和12a。因此，在本實(shí)施例中低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)12a的轉(zhuǎn)數(shù)N2與高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)Ila的轉(zhuǎn)數(shù)NI的比值，即，N2/N1被設(shè)定為恒定值。在該實(shí)施例中，轉(zhuǎn)數(shù)的比值N2/N1被設(shè)定為基本上為I，使得低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)12a的轉(zhuǎn)數(shù)N2基本上等于高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)Ila的轉(zhuǎn)數(shù)NI。本實(shí)施例的其它結(jié)構(gòu)和操作與第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和操作相同。因此，類似于第一實(shí)施例，本實(shí)施例的兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置10也可以在非常容易的控制下以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)提高循環(huán)的性能系數(shù)(C0P)。此外，本實(shí)施例的上述簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)可以提高高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)Ila和低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)12a的可靠性，即，提高整個(gè)兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置的可靠性。 在該實(shí)施例中，可變排量壓縮機(jī)構(gòu)被采用作為高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)Ila和低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)12a，藉此可以獨(dú)立改變壓縮機(jī)構(gòu)Ila和12a的排放容量Vl和V2。即使當(dāng)壓縮機(jī)構(gòu)I Ia和12a的轉(zhuǎn)數(shù)NI和N2為相同的值，也可以將有效容量比(N2XV2/N1 XVI)容易地改變到期望的值。壓縮機(jī)構(gòu)Ila和12a兩者可以由共用驅(qū)動(dòng)源(電動(dòng)機(jī)19)驅(qū)動(dòng)，從而使得循環(huán)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單。(其它實(shí)施例)本發(fā)明不局限于以上實(shí)施例，并且在不背離本發(fā)明的精神和保護(hù)范圍的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行各種修改和改變。(I)雖然在以上實(shí)施例中兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置的循環(huán)結(jié)構(gòu)采用中間熱交換器16，但是本發(fā)明不局限于此。例如，可以移除中間熱交換器16，而可以設(shè)置用于將從中間壓力膨脹閥15流動(dòng)的制冷劑分離成液相和氣相的中間氣液分離器。被中間氣液分離器分離的氣相制冷劑可以被吸入到高壓側(cè)壓縮機(jī)11中。在這種情況下，可以移除中間壓力膨脹閥15，作為替代，可以采用固定節(jié)流裝置。此外，分流部14可以被移除以允許由中間氣液分離器分離的液相制冷劑流入到低壓膨脹閥17中，以便構(gòu)造經(jīng)濟(jì)型制冷循環(huán)裝置。(2)在以上實(shí)施例中，在圖2所示的控制步驟S6中，根據(jù)外部空氣溫度Tam等確定低壓側(cè)壓縮機(jī)12的制冷劑排放容量。在控制步驟S7中，以示例的方式，根據(jù)低壓側(cè)壓縮機(jī)12的制冷劑排放容量確定高壓側(cè)壓縮機(jī)11的制冷劑排放容量?？蛇x地，類似地，可以在控制步驟S6中確定高壓側(cè)壓縮機(jī)11的制冷劑排放容量，而可以在控制步驟S7中確定低壓側(cè)壓縮機(jī)12的制冷劑排放容量。在控制步驟S6中，以示例的方式，根據(jù)外部空氣溫度Tam、空氣溫度Tfr和預(yù)設(shè)溫度Tset確定低壓側(cè)壓縮機(jī)12的制冷劑排放容量?？蛇x地，可以使用外部空氣溫度Tam、空氣溫度Tfr和預(yù)設(shè)溫度Tset中的至少一個(gè)確定低壓側(cè)壓縮機(jī)12的制冷劑排放容量。(3)在以上實(shí)施例中，以示例的方式，采用熱膨脹閥作為中間壓力膨脹閥15和低壓膨脹閥17?？蛇x地，電動(dòng)膨脹閥可以用作中間壓力膨脹閥15和低壓膨脹閥17。例如，另外，可以設(shè)置檢測(cè)裝置以檢測(cè)中間壓力制冷劑流動(dòng)路徑16b的出口側(cè)的制冷劑的溫度和壓力，并且可以控制中間壓力膨脹閥15的操作，使得中間壓力制冷劑流動(dòng)路徑16b的出口側(cè)的制冷劑的過(guò)熱度變成預(yù)設(shè)的預(yù)定值。此外，可以增加另一個(gè)檢測(cè)裝置以檢測(cè)蒸發(fā)器18的出口側(cè)的制冷劑的溫度和壓力，并且可以控制低壓側(cè)膨脹閥17的操作，使得蒸發(fā)器18的出口側(cè)的制冷劑的過(guò)熱度變成預(yù)設(shè)的預(yù)定值。(4)在以上實(shí)施例中，以示例的方式，本實(shí)施例的兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置10被應(yīng)用于制冷機(jī)，但是本發(fā)明布局限于此。例如，制冷循環(huán)裝置可以被應(yīng)用于空氣調(diào)節(jié)器、冰箱等。可選地，制冷循環(huán)裝置可以被應(yīng)用于移動(dòng)物體(車輛、船只)等的冷藏和冷凍容器。靜止空氣調(diào)節(jié)器、冰箱和冷凍機(jī)容易從商業(yè)電源等獲得用于驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)11和12的能量。然而，這種應(yīng)用于移動(dòng)物體的冷藏和冷凍容器具有有限的驅(qū)動(dòng)能量。因此，由本發(fā)明中的兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝10實(shí)現(xiàn)的COP的提高非常有用。(5)在以上控制步驟S3中，通過(guò)比較溫差A(yù)T與參考溫差A(yù)KT來(lái)確定是否需要大容量。確定方式不局限于此。例如，在操作/停止開關(guān)打開(ON)之后，首先，確定壓縮機(jī)構(gòu)Ila和12a的轉(zhuǎn)數(shù)，`使得空氣溫度Tfr與目標(biāo)冷卻溫度Tset之間的差值減小。在這種控制中，當(dāng)每單位時(shí)間的空氣溫度Tfr的變化量A Tfr大于預(yù)定參考溫度變化量A KTfr時(shí)，確定制冷機(jī)處于剛剛啟動(dòng)制冷機(jī)之后的狀態(tài)。當(dāng)ATfr等于或小于預(yù)定參考溫度變化量AKTfr時(shí)，可以確定制冷機(jī)處于正常操作狀態(tài)。(6)在使用恒沸制冷劑或假恒沸制冷劑作為制冷劑時(shí)，可以檢測(cè)中間壓力制冷劑流動(dòng)路徑16b的入口處的制冷劑與中間壓力制冷劑流動(dòng)路徑16b的出口處的制冷劑之間的溫差。然后，可以調(diào)節(jié)中間壓力膨脹閥15的開口度(制冷劑的流量)，使得所述溫差變成預(yù)設(shè)的預(yù)定值?？梢允褂脤⒅虚g壓力制冷劑流動(dòng)路徑16b連接到另一個(gè)部件的制冷劑管的表面溫度作為制冷劑溫度。(7)在以上第一實(shí)施例中，在步驟S5和S7中，除了低壓側(cè)壓縮機(jī)和高壓側(cè)壓縮機(jī)之外的其它裝置(冷卻風(fēng)扇13a和鼓風(fēng)扇18a)根據(jù)控制模式被控制，但是可以根據(jù)操作模式被控制。例如，可以控制所述裝置，使得冷卻風(fēng)扇13a和鼓風(fēng)扇18a的吹送能力在冷藏模式中基本上被最大化，并使得冷卻風(fēng)扇13a和鼓風(fēng)扇18a的吹送能力在冷凍模式下降低。(8)在以上實(shí)施例中，在步驟S6中，使用控制溫度和預(yù)設(shè)溫度，即，在所謂的PID控制下，控制低壓側(cè)電動(dòng)機(jī)12b的轉(zhuǎn)數(shù)?？蛇x地，可以以以下方式參照預(yù)先存儲(chǔ)在制冷機(jī)控制器20的存儲(chǔ)電路中的控制圖根據(jù)外部空氣溫度Tam、空氣溫度Tfr和預(yù)設(shè)溫度Tset確定低壓側(cè)電動(dòng)機(jī)12b的轉(zhuǎn)數(shù)，即，低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)12a的轉(zhuǎn)數(shù)N2?？梢源_定轉(zhuǎn)數(shù)N2，使得低壓側(cè)壓縮機(jī)12的制冷劑排放容量隨著外部空氣溫度Tam的增加、空氣溫度Tfr的增加或預(yù)設(shè)溫度Tset的降低而增加。(9)在以上第二實(shí)施例中，以示例的方式，高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)Ila和低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)12a兩者使用一個(gè)電動(dòng)機(jī)19作為驅(qū)動(dòng)裝置被驅(qū)動(dòng)?？蛇x地，不同的驅(qū)動(dòng)裝置可以用于相應(yīng)的壓縮機(jī)構(gòu)Ila和12a，并且發(fā)動(dòng)機(jī)(內(nèi)燃機(jī))可以用作驅(qū)動(dòng)裝置。
權(quán)利要求
1.一種兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置，包括 低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)(12a)，所述低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)將低壓制冷劑壓縮成中間壓力制冷劑，并從所述低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)排放壓縮后的制冷劑； 高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)(11a)，所述高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)將從所述低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)(12a)排放的中間壓力制冷劑壓縮成高壓制冷劑以從所述高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)排放壓縮后的制冷劑； 散熱器(13)，所述散熱器在室外空氣與從所述高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)(Ila)排放的高壓制冷劑之間交換熱量以散發(fā)來(lái)自制冷劑的熱量； 中間壓力膨脹閥(15)，所述中間壓力膨脹閥將從所述散熱器(13)流出的高壓制冷劑減壓和膨脹成中間壓力制冷劑，以使中間壓力制冷劑流入到所述高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)(Ila)的吸入側(cè)； 低壓膨脹閥(17)，所述低壓膨脹閥將從所述散熱器(13)流出的高壓制冷劑減壓和膨脹成低壓制冷劑； 蒸發(fā)器(18)，所述蒸發(fā)器通過(guò)與將要被吹送到冷卻空間內(nèi)的空氣交換熱量來(lái)蒸發(fā)被所述低壓膨脹閥(17)減壓和膨脹的低壓制冷劑，并使蒸發(fā)后的制冷劑流入到所述低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)(12a)的吸入側(cè)中； 第一排放容量控制器(20a)，所述第一排放容量控制器被構(gòu)造成確定所述高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)(Ila)和所述低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)(12a)中的至少一個(gè)的制冷劑排放容量，使得所述制冷劑排放容量根據(jù)用于在所述散熱器(13)處與高壓制冷劑交換熱量的室外空氣的外部空氣溫度(Tam)和用于在所述蒸發(fā)器(18)處與低壓制冷劑交換熱量的空氣的空氣溫度(Trf)中的至少一個(gè)的增加而增加；以及 第二排放容量控制器(20b)，所述第二排放容量控制器被構(gòu)造成根據(jù)確定的所述一個(gè)壓縮機(jī)構(gòu)的制冷劑排放容量確定所述高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)(Ila)和所述低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)(12a中的另一個(gè)壓縮機(jī)構(gòu)的制冷劑排放容量， 其中所述第二排放容量控制器(20b)確定所述另一個(gè)壓縮機(jī)構(gòu)的制冷劑排放容量，使得當(dāng)Vl是高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)(Ila)的排放容量，NI是所述高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)(Ila)的轉(zhuǎn)數(shù)，V2是所述低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)(12a)的排放容量，以及N2是所述低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)(12a)的轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，被定義為N2XV2/N1XV1的有效容量比在預(yù)定參考范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置，其中 所述中間壓力膨脹閥(15)減壓和膨脹在分流部(14)處被分流的一個(gè)高壓制冷劑流，從所述散熱器(13)流出的高壓制冷劑在所述分流部(14)處被分流； 所述低壓膨脹閥(17)減壓和膨脹在所述分流部(14)處被分流的另一個(gè)高壓制冷劑流； 所述制冷循環(huán)裝置還包括中間熱交換器(16)，在所述中間熱交換器(16)中在由所述中間壓力膨脹閥(15)減壓和膨脹的低壓制冷劑與被所述分流部(14)分流的另一個(gè)高壓制冷劑之間交換熱量。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置，其中，所述一個(gè)壓縮機(jī)構(gòu)是低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)(12a)，并且所述另一個(gè)壓縮機(jī)構(gòu)是高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)(11a)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置，其中，當(dāng)所述蒸發(fā)器處的空氣溫度(Tfr)與所述冷卻空間的目標(biāo)冷卻溫度(Tset)之間的溫差(AT)的絕對(duì)值等于或小于預(yù)定參考溫差(AKT)時(shí)，所述第二排放容量控制器(20b)根據(jù)所述一個(gè)壓縮機(jī)構(gòu)的制冷劑排放容量確定所述另一個(gè)壓縮機(jī)構(gòu)的制冷劑排放容量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置，其中，當(dāng)所述蒸發(fā)器處的空氣溫度(Trf)高于所述目標(biāo)冷卻溫度(Tset)時(shí)，并且當(dāng)所述蒸發(fā)器處的空氣溫度(Tfr)與所述冷卻空間的目標(biāo)冷卻溫度(Tset)之間的溫差(AT)的絕對(duì)值等于或小于所述預(yù)定參考溫差(AKT)時(shí)，所述第二排放容量控制器(20b)根據(jù)所述一個(gè)壓縮機(jī)構(gòu)的制冷劑排放容量確定所述另一個(gè)壓縮機(jī)構(gòu)的制冷劑排放容量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置，其中，所述高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)(Ila)和所述低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)(12a)中的每一個(gè)都由具有固定排放容量(V2，V1)的固定排量壓縮機(jī)構(gòu)構(gòu)造而成，所述制冷循環(huán)裝置還包括 可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)所述高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)(Ila)的高壓側(cè)電動(dòng)機(jī)(Ilb);和 可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)所述低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)(12a)的低壓側(cè)電動(dòng)機(jī)(12b)， 其中所述高壓側(cè)電動(dòng)機(jī)(Ila)的轉(zhuǎn)數(shù)和所述低壓側(cè)電動(dòng)機(jī)(12a)的轉(zhuǎn)數(shù)能夠獨(dú)立控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置，其中，所述高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)(Ila)和所述低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)(12a)中的每一個(gè)都由具有可變排放容量(V2，V1)的可變排量壓縮機(jī)構(gòu)構(gòu)造而成，并且 所述高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)(Ila)的排放容量(Vl)和所述低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)(12a)的排放容量(V2)能夠獨(dú)立控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置，其中，所述第二排放容量控制器(20b)確定所述另一個(gè)壓縮機(jī)構(gòu)的制冷劑排放容量，使得所述有效容量比滿足以下公式 I ( N2XV2/N1XV1 ( 3。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置，該兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置包括高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)(11a)和低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)(12a)，所述高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)(11a)的制冷劑排放容量和所述低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)(12a)的制冷劑排放容量可以被獨(dú)立控制。低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)(12a)的制冷劑排放容量根據(jù)外部空氣溫度(Tam)、蒸發(fā)器處的空氣溫度(Tfr)和預(yù)定溫度(Tset)被確定。此外，高壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)(11a)的制冷劑排放容量根據(jù)低壓側(cè)壓縮機(jī)構(gòu)的確定的制冷劑排放容量被確定，使得有效容量比等于或大于1且等于或小于3。這種簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)和控制可以提高兩級(jí)加壓制冷循環(huán)裝置的COP。
文檔編號(hào)F25B1/10GK102971592SQ20118003362
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2011年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月7日
發(fā)明者瀧澤亮, 谷口雅巳, 太田大輔, 山崎淳, 桂川純一 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝