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TWI630359B - 壓縮設備 - Google Patents

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TWI630359B TW105111428A TW105111428A TWI630359B TW I630359 B TWI630359 B TW I630359B TW 105111428 A TW105111428 A TW 105111428A TW 105111428 A TW105111428 A TW 105111428A TW I630359 B TWI630359 B TW I630359B
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Abstract

一種壓縮設備，包括一第一壓縮單元及一第二壓縮單元。第一壓縮單元適於壓縮一流體。第二壓縮單元連接於第一壓縮單元。在第一壓縮單元壓縮流體之後，第二壓縮單元適於壓縮流體。第二壓縮單元的容積效率大於第一壓縮單元的容積效率。

Description

壓縮設備
本發明是有關於一種壓縮設備，且特別是有關於一種單機雙級壓縮設備。
壓縮機是一種將氣體壓縮並提升氣體壓力的裝置，其應用廣泛，常見的應用領域包括暖通空調、冷凍循環、提供工業驅動動力、矽化工、石油化工、天然氣輸送等。依據運作原理，壓縮機可分為容積式(positive-displacement)壓縮機及氣體動力式(aerodynamic)壓縮機。
以容積式壓縮機而言，其將氣體導入密閉空間中，透過壓縮空間體積而使氣體壓力上升。依據壓縮方式的不同，容積式壓縮機可分為往復式、迴轉式、渦卷式、螺桿式等種類。目前的單機雙級壓縮機大多以相同種類的兩壓縮機所構成，如雙往復式壓縮機或雙螺桿式壓縮機。然而，同一種類的壓縮機其性質相同，難以結合不同種類壓縮機的優點來有效提升壓縮效能。
本發明提供一種壓縮設備，結合不同種類壓縮機的優點來提升壓縮效能。
本發明的壓縮設備包括一第一壓縮單元及一第二壓縮單元。第一壓縮單元適於壓縮一流體。第二壓縮單元連接於第一壓縮單元。在第一壓縮單元壓縮流體之後，第二壓縮單元適於壓縮流體。第二壓縮單元的容積效率大於第一壓縮單元的容積效率。
在本發明的一實施例中，上述的第一壓縮單元是螺桿式壓縮單元，第二壓縮單元是渦卷式壓縮單元。
本發明的壓縮設備包括一第一壓縮單元及一第二壓縮單元。第一壓縮單元適於壓縮一流體。第二壓縮單元連接於第一壓縮單元。在第一壓縮單元壓縮流體之後，第二壓縮單元適於壓縮流體。第一壓縮單元是螺桿式壓縮單元，第二壓縮單元是渦卷式壓縮單元。
在本發明的一實施例中，上述的第二壓縮單元的容積效率大於第一壓縮單元的容積效率。
在本發明的一實施例中，上述的第一壓縮單元的排氣量大於第二壓縮單元的排氣量。
在本發明的一實施例中，上述的壓縮設備具有一入口端及一出口端，其中第一壓縮單元位於入口端與第二壓縮單元之間，第二壓縮單元位於第一壓縮單元與出口端之間，流體適於透過入口端進入第一壓縮單元，且適於透過出口端離開第二壓縮單元。
在本發明的一實施例中，上述的第一壓縮單元適於壓縮流體而使流體具有一第一壓力，第二壓縮單元適於壓縮具有第一壓力的流體而使流體具有一第二壓力，第二壓力大於第一壓力。
在本發明的一實施例中，上述的壓縮設備包括一驅動單元，其中驅動單元適於同時驅動第一壓縮單元及第二壓縮單元。
在本發明的一實施例中，上述的第一壓縮單元連接於驅動單元與第二壓縮單元之間。
在本發明的一實施例中，上述的驅動單元連接於第一壓縮單元與第二壓縮單元之間。
在本發明的一實施例中，上述的第一壓縮單元適於沿一第一轉動軸線作動，第二壓縮單元適於沿一第二轉動軸線作動，第一轉動軸線與第二轉動軸線共軸。
在本發明的一實施例中，上述的壓縮設備包括一聯軸器，其中第一壓縮單元具有一第一轉軸，第二壓縮單元具有一第二轉軸，第一轉軸與第二轉軸藉由聯軸器而相連接。
在本發明的一實施例中，上述的第一壓縮單元具有一第一轉軸，第二壓縮單元具有一第二轉軸，第一轉軸與第二轉軸為同一轉軸。
基於上述，本發明將不同種類的壓縮單元整合於單一壓縮設備，以結合不同種類壓縮機的優點。具體而言，第一壓縮單元可為結構強度較高的螺桿式壓縮單元，而第二壓縮單元可為較不易內漏而容積效率較高的渦卷式壓縮單元。當利用第一壓縮單元進行第一階段壓縮時，若進入第一壓縮單元的部分流體(如冷媒)非預期地為液態並在第一壓縮單元內氣化而瞬間膨脹，則第一壓縮單元可藉其高結構強度而避免因流體瞬間膨脹而遭受破壞。此外，當利用第二壓縮單元進行第二階段壓縮時，進入第二壓縮單元的流體因已進行過第一階段壓縮而具有較大壓力，第二壓縮單元可藉其不易內漏的特性而避免流體因壓力較大而產生內漏。藉此，可使壓縮設備具有良好的壓縮效能，並提升壓縮設備的耐用性。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1是本發明一實施例的壓縮設備的示意圖。請參考圖1，本實施例的壓縮設備100包括一第一壓縮單元110、一第二壓縮單元120及一驅動單元130。第二壓縮單元120連接於第一壓縮單元110，驅動單元130例如是馬達且適於同時驅動第一壓縮單元110及第二壓縮單元120作動。本實施例的壓縮設備100例如是應用於冷凍空調系統或其他領域，本發明不對此加以限制。
第一壓縮單元110適於壓縮一流體(例如是冷媒)而使所述流體具有第一壓力。在第一壓縮單元110壓縮所述流體之後，所述流體從第一壓縮單元110流至第二壓縮單元120，且第二壓縮單元120適於進一步壓縮所述流體而使所述流體具有大於第一壓力的第二壓力。亦即，本實施例的壓縮設備100是包含了第一壓縮單元110及第二壓縮單元120的單機雙級壓縮機，第一壓縮單元110及第二壓縮單元120依序對流體進行第一階段壓縮及第二階段壓縮。
在本實施例中，第一壓縮單元110例如是螺桿式壓縮單元，第二壓縮單元120例如是渦卷式壓縮單元。從而，第二壓縮單元120的容積效率大於第一壓縮單元110的容積效率，第一壓縮單元110的排氣量大於第二壓縮單元120的排氣量，且第一壓縮單元110的結構強度大於第二壓縮單元120的結構強度。在其他實施例中，第一壓縮單元110與第二壓縮單元120可分別為其他種類的壓縮單元，本發明不對此加以限制。
在本實施例的上述配置方式之下，壓縮設備100可發揮第一壓縮單元110(螺桿式壓縮單元)所具有的高結構強度、耐液壓縮、可容調、排氣量大等優點，亦可發揮第二壓縮單元120(渦卷式壓縮單元)所具有的不易內漏、容積效率大等優點。舉例來說，當利用第一壓縮單元110進行第一階段壓縮時，若進入第一壓縮單元110的部分流體(如冷媒)非預期地為液態並在第一壓縮單元110內氣化而瞬間膨脹，則第一壓縮單元110可藉其高結構強度而避免因流體瞬間膨脹而遭受破壞。此外，當利用第二壓縮單元120進行第二階段壓縮時，進入第二壓縮單元120的流體因已進行過第一階段壓縮而具有較大壓力，第二壓縮單元120可藉其不易內漏的特性而避免流體因壓力較大而產生內漏。藉此，可使壓縮設備100具有良好的壓縮效能，並提升壓縮設備100的耐用性。
圖2是圖1的壓縮設備與習知雙級壓縮機的耗電量的比較圖。圖3是圖1的壓縮設備與習知雙級壓縮機的性能係數(COP)的比較圖。圖2及圖3中的曲線A對應於本實施例的壓縮設備100，曲線B對應於習知雙往復式壓縮單元的雙級壓縮機，曲線C對應於習知雙螺桿式壓縮單元的雙級壓縮機。如圖2及圖3所示，在蒸發溫度-25℃至-60℃，本實施例的壓縮設備100的耗電量明顯低於習知兩種雙級壓縮機的耗電量，且本實施例的壓縮設備100的性能係數明顯高於習知雙級壓縮機的性能係數。所述性能係數定義為冷房能力(kW)與耗電量(kW)的比值。
以下進一步說明本實施例的壓縮設備100的具體配置方式。在本實施中，壓縮設備100具有一入口端E1及一出口端E2，第一壓縮單元110位於入口端E1與第二壓縮單元120之間，第二壓縮單元120位於第一壓縮單元110與出口端E2之間。所述流體適於透過入口端E1進入第一壓縮單元110，且適於透過出口端E2離開第二壓縮單元120。需說明的是，圖1所示第一壓縮單元110、第二壓縮單元120及驅動單元130之結構形狀僅為示意，並非用以限制本發明。此外，所述流體例如是藉由依序通過入口端E1、第一壓縮單元110、第二壓縮單元120及出口端E2之流路而傳遞，此流路之具體結構可依壓縮設備100實際上的結構設計而配置，於此不加以贅述。
在本實施例中，第一壓縮單元110適於藉由驅動單元130的驅動而沿第一轉動軸線A1作動，第二壓縮單元120適於藉由驅動單元130的驅動而沿第二轉動軸線A2作動。第一轉動軸線A1與第二轉動軸線A2共軸，使驅動單元130便於同時驅動第一壓縮單元110與第二壓縮單元120作動。此外，由於第一壓縮單元110與第二壓縮單元120如上述般以共軸的方式配置，故所述流體能夠從第一壓縮單元110直線地傳遞至第二壓縮單元120而不需以曲折的方式進行傳遞，從而具有較佳的工作效率。
圖4繪示圖1的壓縮設備於區域R的具體結構。請參考圖4，本實施例的第一壓縮單元110具有一第一轉軸112，第二壓縮單元120具有一第二轉軸122，壓縮設備100更包括一聯軸器140，第一轉軸112與第二轉軸122藉由聯軸器140而相連接。據此，當圖1所示的驅動單元130驅動第一壓縮單元110作動時，第二壓縮單元120可藉由第一轉軸112與第二轉軸122之連接而同時被驅動。亦即，本實施例的壓縮設備100利用聯軸器140將不同種類的壓縮單元之轉軸相連接，以整合不同種類的壓縮單元。在其他實施例中，亦可將第一轉軸112與第二轉軸122改變為連接於第一壓縮單元110與第二壓縮單元120的同一轉軸，而可省略聯軸器之設置，本發明不對此加以限制。
請參考圖1，本實施例的第一壓縮單元110連接於驅動單元130與第二壓縮單元120之間。然本發明不以此為限，以下藉由圖式對此舉例說明。圖5是本發明另一實施例的壓縮設備的示意圖。在圖5的壓縮設備200中，第一壓縮單元210、第二壓縮單元220、驅動單元230、入口端E1’、出口端E2’的作用方式類似圖1的第一壓縮單元110、第二壓縮單元120、驅動單元130、入口端E1、出口端E2的作用方式，於此不再贅述。壓縮設備200與壓縮設備100的不同處在於，驅動單元230連接於第一壓縮單元210與第二壓縮單元220之間。
綜上所述，本發明將不同種類的壓縮單元整合於單一壓縮設備，以結合不同種類壓縮機的優點。具體而言，第一壓縮單元可為結構強度較高的螺桿式壓縮單元，而第二壓縮單元可為較不易內漏而容積效率較高的渦卷式壓縮單元。當利用第一壓縮單元進行第一階段壓縮時，若進入第一壓縮單元的部分流體(如冷媒)非預期地為液態並在第一壓縮單元內氣化而瞬間膨脹，則第一壓縮單元可藉其高結構強度而避免因流體瞬間膨脹而遭受破壞。此外，當利用第二壓縮單元進行第二階段壓縮時，進入第二壓縮單元的流體因已進行過第一階段壓縮而具有較大壓力，第二壓縮單元可藉其不易內漏的特性而避免流體因壓力較大而產生內漏。藉此，可使壓縮設備具有良好的壓縮效能，並提升壓縮設備的耐用性。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
100、200‧‧‧壓縮設備
110、210‧‧‧第一壓縮單元
112‧‧‧第一轉軸
120、220‧‧‧第二壓縮單元
122‧‧‧第二轉軸
130、230‧‧‧驅動單元
140‧‧‧聯軸器
A1‧‧‧第一轉動軸線
A2‧‧‧第二轉動軸線
E1、E1’‧‧‧入口端
E2、E2’‧‧‧出口端
R‧‧‧區域
圖1是本發明一實施例的壓縮設備的示意圖。 圖2是圖1的壓縮設備與習知雙級壓縮機的耗電量的比較圖。 圖3是圖1的壓縮設備與習知雙級壓縮機的性能係數(COP)的比較圖。 圖4繪示圖1的壓縮設備於區域R的具體結構。 圖5是本發明另一實施例的壓縮設備的示意圖。

Claims (20)

  1. 一種壓縮設備，包括：一第一壓縮單元，適於壓縮一流體；以及一第二壓縮單元，連接於該第一壓縮單元，其中在該第一壓縮單元壓縮該流體之後，該第二壓縮單元適於壓縮該流體，其中該第二壓縮單元的容積效率大於該第一壓縮單元的容積效率；以及一驅動單元，適於同時直接驅動該第一壓縮單元及該第二壓縮單元。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的壓縮設備，其中該第一壓縮單元是螺桿式壓縮單元，該第二壓縮單元是渦卷式壓縮單元。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的壓縮設備，其中該第一壓縮單元的排氣量大於該第二壓縮單元的排氣量。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的壓縮設備，具有一入口端及一出口端，其中該第一壓縮單元位於該入口端與該第二壓縮單元之間，該第二壓縮單元位於該第一壓縮單元與該出口端之間，該流體適於透過該入口端進入該第一壓縮單元，且適於透過該出口端離開該第二壓縮單元。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的壓縮設備，其中該第一壓縮單元適於壓縮該流體而使該流體具有一第一壓力，該第二壓縮單元適於壓縮具有該第一壓力的該流體而使該流體具有一第二壓力，該第二壓力大於該第一壓力。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的壓縮設備，其中該第一壓縮單元連接於該驅動單元與該第二壓縮單元之間。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的壓縮設備，其中該驅動單元連接於該第一壓縮單元與該第二壓縮單元之間。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的壓縮設備，其中該第一壓縮單元適於沿一第一轉動軸線作動，該第二壓縮單元適於沿一第二轉動軸線作動，該第一轉動軸線與該第二轉動軸線共軸。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的壓縮設備，包括一聯軸器，其中該第一壓縮單元具有一第一轉軸，該第二壓縮單元具有一第二轉軸，該第一轉軸與該第二轉軸藉由該聯軸器而相連接。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的壓縮設備，其中該第一壓縮單元具有一第一轉軸，該第二壓縮單元具有一第二轉軸，該第一轉軸與該第二轉軸為同一轉軸。
  11. 一種壓縮設備，包括：一第一壓縮單元，適於壓縮一流體；以及一第二壓縮單元，連接於該第一壓縮單元，其中在該第一壓縮單元壓縮該流體之後，該第二壓縮單元適於壓縮該流體，其中該第一壓縮單元是螺桿式壓縮單元，該第二壓縮單元是渦卷式壓縮單元；以及一驅動單元，適於同時直接驅動該第一壓縮單元及該第二壓縮單元。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的壓縮設備，其中該第二壓縮單元的容積效率大於該第一壓縮單元的容積效率。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的壓縮設備，其中該第一壓縮單元的排氣量大於該第二壓縮單元的排氣量。
  14. 如申請專利範圍第11項所述的壓縮設備，具有一入口端及一出口端，其中該第一壓縮單元位於該入口端與該第二壓縮單元之間，該第二壓縮單元位於該第一壓縮單元與該出口端之間，該流體適於透過該入口端進入該第一壓縮單元，且適於透過該出口端離開該第二壓縮單元。
  15. 如申請專利範圍第11項所述的壓縮設備，其中該第一壓縮單元適於壓縮該流體而使該流體具有一第一壓力，該第二壓縮單元適於壓縮具有該第一壓力的該流體而使該流體具有一第二壓力，該第二壓力大於該第一壓力。
  16. 如申請專利範圍第11項所述的壓縮設備，其中該第一壓縮單元連接於該驅動單元與該第二壓縮單元之間。
  17. 如申請專利範圍第11項所述的壓縮設備，其中該驅動單元連接於該第一壓縮單元與該第二壓縮單元之間。
  18. 如申請專利範圍第11項所述的壓縮設備，其中該第一壓縮單元適於沿一第一轉動軸線作動，該第二壓縮單元適於沿一第二轉動軸線作動，該第一轉動軸線與該第二轉動軸線共軸。
  19. 如申請專利範圍第11項所述的壓縮設備，包括一聯軸器，其中該第一壓縮單元具有一第一轉軸，該第二壓縮單元具有一第二轉軸，該第一轉軸與該第二轉軸藉由該聯軸器而相連接。
  20. 如申請專利範圍第11項所述的壓縮設備，其中該第一壓縮單元具有一第一轉軸，該第二壓縮單元具有一第二轉軸，該第一轉軸與該第二轉軸為同一轉軸。
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