專利名稱：冷凍裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種冷凍裝置，特別涉及一種能夠在最佳COP(性能系數(shù))下運(yùn)轉(zhuǎn)的冷凍裝置。
背景技術(shù)：
到目前為止，如在日本特開(kāi)2003-106609號(hào)公報(bào)中所公開(kāi)的那樣，制冷劑循環(huán)而進(jìn)行蒸氣壓縮式冷凍循環(huán)的冷凍裝置已為人所知。在這種凍裝置中，形成有壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥以及蒸發(fā)器相連接而構(gòu)成制冷劑回路(20)。所述膨脹閥(23)的開(kāi)度被調(diào)節(jié)而使已具有規(guī)定的過(guò)熱度的氣體制冷劑吸入到壓縮機(jī)中。這樣一來(lái)，壓縮機(jī)便進(jìn)行濕潤(rùn)壓縮而能夠防止損壞壓縮機(jī)。
-解決問(wèn)題-但是，在現(xiàn)有的冷凍裝置中，因?yàn)檫^(guò)熱狀態(tài)的高溫氣體制冷劑被吸入壓縮機(jī)，所以噴出溫度成為高溫，壓縮機(jī)的效率下降。從冷凍裝置的性能系數(shù)(COP)來(lái)考慮的話，不能說(shuō)是最佳的。
另一方面，本來(lái)只要不損壞壓縮機(jī)，讓壓縮機(jī)吸入濕狀態(tài)的制冷劑沒(méi)有什么問(wèn)題，到目前為止都是為保險(xiǎn)起見(jiàn)讓壓縮機(jī)過(guò)剩地吸入了處于干狀態(tài)的制冷劑。
這里，本案發(fā)明人對(duì)使吸入壓縮機(jī)的制冷劑的干度(濕狀態(tài))和性能系數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行了一下分析，發(fā)現(xiàn)性能系數(shù)成為最高的制冷劑的干度(濕狀態(tài))。因此，本發(fā)明的目的在于將成為最高或者接近最高的性能系數(shù)的適當(dāng)?shù)臐駹顟B(tài)的制冷劑吸入壓縮機(jī)中，謀求節(jié)能運(yùn)轉(zhuǎn)。
本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下所示。
第一方面的技術(shù)方案以包括具有壓縮機(jī)(31)進(jìn)行冷凍循環(huán)的制冷劑回路(20)的冷凍裝置為前提。該技術(shù)方案是這樣的，在那時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下成為最佳性能系數(shù)(COP)的濕狀態(tài)下將制冷劑吸入到所述壓縮機(jī)(31)中。
在所述技術(shù)方案中，制冷劑在制冷劑回路(20)中循環(huán)而進(jìn)行蒸氣壓縮式冷凍循環(huán)。例如，如圖3和圖4所示，設(shè)定了在以冷凍循環(huán)的高壓壓力和低壓壓力或者壓縮機(jī)的壓縮效率等作為運(yùn)轉(zhuǎn)條件而設(shè)定的各個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下成為最佳的性能系數(shù)(COP)的制冷劑的干度(濕狀態(tài))。因?yàn)橐言O(shè)定的干度的制冷劑被吸入所述壓縮機(jī)(31)中，所以能在最高的性能系數(shù)下可靠地進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。
第二方面的技術(shù)方案以包括具有壓縮機(jī)(31)進(jìn)行冷凍循環(huán)的制冷劑回路(20)的冷凍裝置為前提。該技術(shù)方案是這樣的，在進(jìn)行制冷運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，將制冷劑以過(guò)熱狀態(tài)吸入所述壓縮機(jī)(31)中，在進(jìn)行制暖運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，將制冷劑以濕狀態(tài)吸入所述壓縮機(jī)(31)中。
在所述技術(shù)方案中，制冷劑在制冷劑回路(20)中循環(huán)而進(jìn)行蒸氣壓縮式冷凍循環(huán)。至少在通常的制暖運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，一直是濕狀態(tài)亦即干度不到1.00的制冷劑被吸入壓縮機(jī)(31)中，所以從圖3和圖4所示的模擬結(jié)果可知，和將干度1.00以上的過(guò)熱狀態(tài)的制冷劑吸入的情況相比，性能系數(shù)(COP)明顯上升。結(jié)果是，能夠謀求裝置的節(jié)能。若將各個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)條件下性能系數(shù)成為最高的那一最佳干度的制冷劑吸入壓縮機(jī)(31)中，則能夠謀求進(jìn)一步的節(jié)能。
第三方面的技術(shù)方案以包括具有壓縮機(jī)(31)進(jìn)行冷凍循環(huán)的制冷劑回路(20)的冷凍裝置為前提。該技術(shù)方案是這樣的，設(shè)定出所述壓縮機(jī)(31)的在那時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下性能系數(shù)(COP)成為最佳的目標(biāo)噴出溫度，在所述壓縮機(jī)(31)的噴出溫度成為目標(biāo)噴出溫度的濕狀態(tài)下將制冷劑吸入所述壓縮機(jī)(31)中。
在所述技術(shù)方案中，制冷劑在制冷劑回路(20)中循環(huán)而進(jìn)行蒸氣壓縮式冷凍循環(huán)。設(shè)定出對(duì)應(yīng)于冷凍循環(huán)的高壓壓力和低壓壓力或者壓縮機(jī)(31)的壓縮效率等運(yùn)轉(zhuǎn)條件性能系數(shù)成為最佳的壓縮機(jī)(31)的目標(biāo)噴出溫度。也就是說(shuō)，若制冷劑的干度較低，則壓縮機(jī)(31)的噴出溫度變低。相反，若制冷劑的干度較高，則壓縮機(jī)(31)的噴出溫度變高。正因?yàn)槿绱?，才決定對(duì)應(yīng)于各個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)條件下制冷劑的干度的壓縮機(jī)(31)的噴出溫度。于是，如圖3及圖4所示，決定出在各個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)條件下性能系數(shù)成為最佳的制冷劑的干度(濕狀態(tài))，壓縮機(jī)(31)的對(duì)應(yīng)于該制冷劑的干度的目標(biāo)噴出溫度也就設(shè)定好了。因此，若在所述壓縮機(jī)(31)的噴出溫度成為目標(biāo)噴出溫度的濕狀態(tài)下將制冷劑吸入壓縮機(jī)(31)中，即能在最佳的性能系數(shù)下可靠地進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。
在所述第一到第三方面的技術(shù)方案中，因?yàn)闈駹顟B(tài)的制冷劑被吸入壓縮機(jī)(31)中，所以和過(guò)熱狀態(tài)的制冷劑被吸入的情況相比，壓縮機(jī)(31)的噴出溫度下降。因此，能夠防止所述壓縮機(jī)(31)的電動(dòng)機(jī)被異常加熱，而且還能抑制由于冷凍機(jī)油的高溫所造成的惡化。結(jié)果是，對(duì)壓縮機(jī)(31)的可靠性提高。
第四方面的技術(shù)方案是這樣的，在所述第一到第三方面的技術(shù)方案中的任一方面的技術(shù)方案中，在所述制冷劑回路(20)中設(shè)置有膨脹閥(23)。該技術(shù)方案是這樣的，通過(guò)調(diào)節(jié)所述膨脹機(jī)(16)的開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)(31)的吸入制冷劑的濕狀態(tài)。
在所述技術(shù)方案中，在例如讓壓縮機(jī)(31)的吸入制冷劑的濕度增大的情況下，也就是說(shuō)，在讓吸入制冷劑的干度低一些的情況下，使膨脹閥(23)的開(kāi)度加大，從而使流入蒸發(fā)器的制冷劑流量增大。這樣一來(lái)，在蒸發(fā)器中未蒸發(fā)完的制冷劑量增多，更濕的濕狀態(tài)的制冷劑被吸入壓縮機(jī)(31)中。相反，在例如讓所述壓縮機(jī)(31)的吸入制冷劑的濕度減少的情況下，也就是說(shuō)，讓吸入制冷劑的干度高一些的情況下，使膨脹閥(23)的開(kāi)度減小，從而使流入蒸發(fā)器的制冷劑流量減少。這樣一來(lái)，在蒸發(fā)器中未蒸發(fā)完的制冷劑量減少，濕度小的制冷劑被吸入壓縮機(jī)(31)中。因此，若設(shè)定出對(duì)應(yīng)于各個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)條件性能系數(shù)成為最高的制冷劑的干度，再根據(jù)該干度調(diào)節(jié)膨脹閥(23)的開(kāi)度，則能進(jìn)行在各個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)條件下性能系數(shù)都成為最高的節(jié)能運(yùn)轉(zhuǎn)。
第五方面的技術(shù)方案是這樣的，在所述第一到第三方面的技術(shù)方案中的任一方面的技術(shù)方案中，在所述制冷劑回路(20)中蒸發(fā)器(22，24)和壓縮機(jī)(31)的吸入側(cè)之間設(shè)置有氣液分離器(25)；所述氣液分離器(25)中包括具有流量調(diào)節(jié)閥(27)，將氣液分離器(25)中的液體制冷劑導(dǎo)入到壓縮機(jī)(31)的吸入側(cè)的液體噴射管(26)。而且，本發(fā)明通過(guò)調(diào)節(jié)所述流量調(diào)節(jié)閥(27)來(lái)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)(31)的吸入制冷劑的濕狀態(tài)。
在所述技術(shù)方案中，在例如讓壓縮機(jī)(31)的吸入制冷劑的濕度增大的情況下，也就是說(shuō)，在讓吸入制冷劑的干度低一些的情況下，使流量調(diào)節(jié)閥(27)的開(kāi)度加大，從而使讓壓縮機(jī)(31)吸入的液體制冷劑的流量增大。相反，在讓壓縮機(jī)(31)的吸入制冷劑的濕度減少的情況下，也就是說(shuō)，在讓吸入制冷劑的干度高一些的情況下，使流量調(diào)節(jié)閥(27)的開(kāi)度減小，從而使讓壓縮機(jī)(31)吸入的液體制冷劑的流量減小。這樣一來(lái)，若設(shè)定出對(duì)應(yīng)于各個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)條件性能系數(shù)成為最高的制冷劑的干度，再根據(jù)該干度調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥(27)的開(kāi)度，則能進(jìn)行在運(yùn)轉(zhuǎn)條件下性能系數(shù)都成為最高的節(jié)能運(yùn)轉(zhuǎn)。
第六方面的技術(shù)方案是這樣的，在所述第一方面到第三方面的技術(shù)方案中的任一技術(shù)方案中，在所述制冷劑回路(20)中設(shè)置有經(jīng)由壓縮機(jī)(31)的電動(dòng)機(jī)(32)機(jī)械地連接在壓縮機(jī)(31)上的膨脹機(jī)(33)。所述制冷劑回路(20)中包括使流向膨脹機(jī)(33)的制冷劑的一部分旁通膨脹機(jī)(33)的旁通管(44)和設(shè)置在該旁通管(44)上的流量調(diào)節(jié)閥(45)。而且，該技術(shù)方案是這樣的，通過(guò)調(diào)節(jié)所述流量調(diào)節(jié)閥(45)來(lái)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)(31)的吸入制冷劑的濕狀態(tài)。
在所述技術(shù)方案中，在例如讓壓縮機(jī)(31)的吸入制冷劑的濕度增大的情況下，也就是說(shuō)，在讓吸入制冷劑的干度低一些的情況下，使流量調(diào)節(jié)閥(45)的開(kāi)度加大，也就是說(shuō)使旁通膨脹機(jī)(33)的制冷劑量增大，從而使流入蒸發(fā)器的制冷劑的流量增大。這樣一來(lái)，在蒸發(fā)器中未蒸發(fā)完的制冷劑量增多，更濕的濕狀態(tài)的制冷劑被吸入壓縮機(jī)(31)中。相反，在例如讓所述壓縮機(jī)(31)的吸入制冷劑的濕度減少的情況下，也就是說(shuō)，讓吸入制冷劑的干度高一些的情況下，使流量調(diào)節(jié)閥(45)的開(kāi)度減小，也就是說(shuō)，使旁通膨脹機(jī)(33)的制冷劑量減少，從而使流入蒸發(fā)器的制冷劑的流量。這樣一來(lái)，在蒸發(fā)器中未蒸發(fā)完的制冷劑量減少，濕度更小的制冷劑被吸入壓縮機(jī)(31)中。因此，若設(shè)定出對(duì)應(yīng)于各個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)條件性能系數(shù)成為最高的制冷劑的干度，再根據(jù)該干度調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥(45)的開(kāi)度，則能進(jìn)行在運(yùn)轉(zhuǎn)條件下性能系數(shù)都成為最高的節(jié)能運(yùn)轉(zhuǎn)。
而且，在所述技術(shù)方案中，制冷劑在膨脹機(jī)(33)中膨脹而產(chǎn)生的能量被變換為旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，經(jīng)由電動(dòng)機(jī)(32)被作為壓縮機(jī)(31)的動(dòng)力回收。因?yàn)檫@種壓縮機(jī)(31)和膨脹機(jī)(33)一般都是使用容積型機(jī)械，所以有時(shí)會(huì)因?yàn)檫\(yùn)轉(zhuǎn)條件的變化而導(dǎo)致壓縮機(jī)(31)和膨脹機(jī)(33)中制冷劑流量失去平衡。就是在那種情況下，也是如上所述，以使被壓縮機(jī)(31)吸入的制冷劑的干度最佳為前提，通過(guò)調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥(27)的開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)流向膨脹機(jī)(33)的制冷劑流量，從而使壓縮機(jī)(31)和膨脹機(jī)(33)中的制冷劑流量平衡。因此，能夠進(jìn)行效率更高的運(yùn)轉(zhuǎn)。
第七方面的技術(shù)方案是這樣的，在所述第一方面到第三方面的技術(shù)方案中的任一技術(shù)方案中，所述制冷劑回路(20)構(gòu)成為冷凍循環(huán)的高壓壓力比制冷劑的臨界壓力高。
在所述技術(shù)方案中，由壓縮機(jī)(31)將制冷劑壓縮到比它的臨界壓力還高的壓力。換句話說(shuō)，所述壓縮機(jī)(31)的噴出制冷劑成為超臨界狀態(tài)。這樣一來(lái)，即使?jié)駹顟B(tài)的制冷劑被吸入壓縮機(jī)(31)中，至少在噴出部不存在液體制冷劑，所謂的液壓縮確確實(shí)實(shí)地得以回避。
第八方面的技術(shù)方案是這樣的，在所述第七方面的技術(shù)方案中，所述制冷劑是二氧化碳。
在所述技術(shù)方案中，因?yàn)橹评鋭┦嵌趸?CO2)，所以所提供的是對(duì)地球環(huán)境好的裝置。
-效果-根據(jù)第一方面的技術(shù)方案，因?yàn)槭菍駹顟B(tài)的制冷劑吸入壓縮機(jī)(31)中，所以和將過(guò)熱狀態(tài)的制冷劑吸入的情況相比，能夠使性能系數(shù)(COP)提高。而且，若使壓縮機(jī)(31)的吸入制冷劑成為性能系數(shù)成為最高的濕狀態(tài)，便能最大限度地謀求運(yùn)轉(zhuǎn)的節(jié)能。因?yàn)閷駹顟B(tài)的制冷劑吸入壓縮機(jī)(31)中，所以與將過(guò)熱狀態(tài)的制冷劑吸入的情況相比，能夠使壓縮機(jī)(31)的噴出溫度下降，同時(shí)還能防止由于壓縮機(jī)(31)中的冷凍機(jī)油的高溫造成的劣化。結(jié)果是，能夠使機(jī)器的可靠性提高。
特別是，根據(jù)第二方面的技術(shù)方案，是在進(jìn)行制暖運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，將濕狀態(tài)的制冷劑吸入壓縮機(jī)(31)中，所以至少是制暖運(yùn)轉(zhuǎn)能夠在最佳的性能系數(shù)下進(jìn)行。而且，根據(jù)第三方面的技術(shù)方案，是在各個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，在濕狀態(tài)下將制冷劑吸入壓縮機(jī)(31)中以便壓縮機(jī)(31)的噴出溫度是性能系數(shù)成為最佳的規(guī)定溫度，所以能夠在最佳的性能系數(shù)下可靠地進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。再就是，因?yàn)橹灰鶕?jù)壓縮機(jī)(31)的噴出溫度調(diào)節(jié)制冷劑的濕狀態(tài)即可，所以能夠很容易地對(duì)冷凍循環(huán)的性能系數(shù)進(jìn)行控制。
根據(jù)第四方面到第六方面的技術(shù)方案，是通過(guò)調(diào)節(jié)膨脹閥(23)、各個(gè)流量調(diào)節(jié)閥(27，45)的開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)(31)的吸入制冷劑的濕狀態(tài)的，所以若設(shè)定出對(duì)應(yīng)于各種運(yùn)轉(zhuǎn)條件性能系數(shù)最佳的制冷劑的干度，即能夠在幅度較寬的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下可靠地進(jìn)行性能系數(shù)成為最高的運(yùn)轉(zhuǎn)。
特別是，根據(jù)第六方面的技術(shù)方案，在由于運(yùn)轉(zhuǎn)條件的變化而使在膨脹機(jī)(33)中流通的制冷劑量和在壓縮機(jī)(31)中流通的制冷劑量的平衡喪失的情況下，也是以壓縮機(jī)(31)的吸入制冷劑的干度成為最佳為前提，調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥(45)的開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)流向膨脹機(jī)(33)的制冷劑流量，從而使壓縮機(jī)(31)和膨脹機(jī)(33)中的流通制冷劑流量平衡。因此，能夠謀求效率的進(jìn)一步改善。
根據(jù)第七方面的技術(shù)方案，是使制冷劑回路(20)構(gòu)成為冷凍循環(huán)的高壓壓力比制冷劑的臨界壓力高，所以壓縮機(jī)(31)的噴出制冷劑可靠地成為過(guò)熱狀態(tài)。于是，因?yàn)榧词箤駹顟B(tài)的制冷劑吸入壓縮機(jī)(31)中，制冷劑也已經(jīng)在壓縮機(jī)(31)的噴出部成為過(guò)熱狀態(tài)，所以能夠可靠地防止壓縮機(jī)(31)中的液壓縮。結(jié)果是，能夠提供可靠性高的裝置。
根據(jù)第八方面的技術(shù)方案，是用二氧化碳作為制冷劑，所以所提供的是對(duì)地球環(huán)境好的裝置。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明 [

圖1]圖1是顯示第一個(gè)實(shí)施例所涉及的冷凍裝置的制冷劑回路圖。
圖2是顯示在進(jìn)行制暖運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)制冷劑回路中的制冷劑的運(yùn)動(dòng)情況的莫里爾線圖。
圖3是顯示在進(jìn)行制暖運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)制冷劑的干度和性能系數(shù)之間的關(guān)系的模擬的數(shù)據(jù)表。
圖4是顯示在進(jìn)行制暖運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)制冷劑的干度和性能系數(shù)之間的關(guān)系的模擬的數(shù)據(jù)曲線。
圖5是顯示第二個(gè)實(shí)施例所涉及的冷凍裝置的制冷劑回路圖。
具體實(shí)施例方式下面，參考附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。
(發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例)該實(shí)施例的空調(diào)機(jī)(10)構(gòu)成本發(fā)明所涉及的冷凍裝置。如圖1所示，所述空調(diào)機(jī)(10)是所謂的分體型空調(diào)機(jī)，包括室外機(jī)(11)和室內(nèi)機(jī)(12)。所述室外機(jī)(11)中收納有壓縮機(jī)(31)、四通換向閥(21)、室外熱交換器(24)、膨脹閥(23)以及氣液分離器(25)。所述室內(nèi)機(jī)(12)中收納有室內(nèi)熱交換器(22)。所述室外機(jī)(11)設(shè)置在屋外，室內(nèi)機(jī)(12)設(shè)置在屋內(nèi)。該室外機(jī)(11)和室內(nèi)機(jī)(12)由一對(duì)連接管(13，14)連接起來(lái)。
在所述空調(diào)機(jī)(10)中設(shè)置有制冷劑回路(20)。該制冷劑回路(20)是一將壓縮機(jī)(31)、室內(nèi)熱交換器(22)等連接起來(lái)而形成的閉回路。該制冷劑回路(20)構(gòu)成為充填有二氧化碳(CO2)作為制冷劑，制冷劑循環(huán)而進(jìn)行蒸氣壓縮式冷凍循環(huán)。
所述壓縮機(jī)(31)由機(jī)械地連接起來(lái)的電動(dòng)機(jī)(32)驅(qū)動(dòng)，由例如全密閉型高壓鐘型(dome)渦旋壓縮機(jī)構(gòu)成。該壓縮機(jī)(31)構(gòu)成為將制冷劑壓縮到比它的臨界壓力還高的壓力。換句話說(shuō)，在所述制冷劑回路(20)中，蒸氣壓縮式冷凍循環(huán)的高壓壓力比二氧化碳的臨界壓力高。所述室外熱交換器(24)和室內(nèi)熱交換器(22)不管哪一個(gè)都是由橫向肋片型的管片式熱交換器構(gòu)成。在所述室外熱交換器(24)中，在制冷劑回路(20)中進(jìn)行循環(huán)的制冷劑和室外空氣進(jìn)行熱交換。另一方面，在所述室內(nèi)熱交換器(22)中，在制冷劑回路(20)中循環(huán)的制冷劑和室內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換。
所述四通換向閥(21)包括四個(gè)通口。該四通換向閥(21)的第一通口連接在壓縮機(jī)(31)的噴出管(3a)上，第二通口經(jīng)由氣液分離器(25)連接在壓縮機(jī)(31)的吸入管(3b)上，第三通口連接在室外熱交換器(24)的一端，第四通口經(jīng)由連接管(13)連接在室內(nèi)熱交換器(22)的一端。所述室內(nèi)熱交換器(22)的另一端經(jīng)由連接管(14)和膨脹閥(23)連接在室外熱交換器(24)的另一端。該四通換向閥(21)構(gòu)成為在第一通口和第三通口連通且第二通口和第四通口連通的狀態(tài)(圖1所示虛線一側(cè)的狀態(tài))、第一通口和第四通口相連且第二通口和第三通口連通的狀態(tài)(圖1所示實(shí)線一側(cè)的狀態(tài))之間進(jìn)行切換。
所述制冷劑回路(20)構(gòu)成為通過(guò)四通換向閥(21)的切換在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)和制暖運(yùn)轉(zhuǎn)之間進(jìn)行切換。換句話說(shuō)，若將所述四通換向閥(21)切換為圖1中的虛線一側(cè)的狀態(tài)，則制冷劑在制冷劑回路(20)中進(jìn)行循環(huán)，成為制冷劑在室外熱交換器(24)中放熱、在室內(nèi)熱交換器(22)中蒸發(fā)的制冷運(yùn)轉(zhuǎn)。若將所述四通換向閥(21)切換為圖1中的實(shí)線一側(cè)的狀態(tài)，則制冷劑在制冷劑回路(20)中進(jìn)行循環(huán)，成為制冷劑在室內(nèi)熱交換器(22)中放熱、在室外熱交換器(24)中蒸發(fā)的制暖運(yùn)轉(zhuǎn)。換句話說(shuō)，在進(jìn)行制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，室內(nèi)熱交換器(22)起蒸發(fā)器的作用，室外熱交換器(24)起放熱器的作用。另一方面，在進(jìn)行制暖運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，室外熱交換器(24)起蒸發(fā)器的作用，室內(nèi)熱交換器(22)起放熱器的作用。
在所述氣液分離器(25)中設(shè)置有液體噴射管(26)。具體而言，該液體噴射管(26)的一端連接在氣液分離器(25)的液體貯存部，液體噴射管(26)的另一端連接在壓縮機(jī)(31)的吸入管(3b)上。該液體噴射管(26)構(gòu)成為將貯存在氣液分離器(25)中的液體制冷劑導(dǎo)入到壓縮機(jī)(31)的吸入側(cè)。在該液體噴射管(26)上設(shè)置有由用以對(duì)在該液體噴射管(26)中流動(dòng)的液體制冷劑的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)的電動(dòng)閥構(gòu)成的流量調(diào)節(jié)閥(27)。
作為本發(fā)明的特征，所述空調(diào)機(jī)(10)構(gòu)成為在進(jìn)行通常的制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將規(guī)定的過(guò)熱狀態(tài)的氣體制冷劑吸入壓縮機(jī)(31)中，在進(jìn)行通常的制暖運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，將規(guī)定的干度(濕狀態(tài))的制冷劑吸入壓縮機(jī)(31)中。換句話說(shuō)，本發(fā)明以通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)為對(duì)象，不包括以下這些特別的運(yùn)轉(zhuǎn)和條件，例如除霜運(yùn)轉(zhuǎn)、冷凍循環(huán)中的高壓壓力成為異常高壓的情況、壓縮機(jī)(31)的噴出溫度異常高溫的情況等。
具體而言，在進(jìn)行制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，設(shè)定膨脹閥(23)的開(kāi)度，做到制冷劑在室內(nèi)熱交換器(22)中蒸發(fā)而成為規(guī)定的過(guò)熱狀態(tài)(例如過(guò)熱度0～5℃)的氣體制冷劑。另一方面，在進(jìn)行制暖運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，設(shè)定膨脹閥(23)的開(kāi)度，做到制冷劑在室外熱交換器(24)中蒸發(fā)而成為規(guī)定的干度(0.83～0.89)。
該規(guī)定的干度是通過(guò)模擬發(fā)現(xiàn)的，將它設(shè)定為在進(jìn)行制暖運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)空調(diào)機(jī)(10)的性能系數(shù)(COP)成為最佳的數(shù)值上。換句話說(shuō)，在該模擬中，從圖3上段的表和圖4的F線的曲線可知，吸入壓縮機(jī)(31)的制冷劑的干度以0.83～0.89為峰值，不管是從該區(qū)域朝著減小的方向移動(dòng)，還是相反從該區(qū)域朝著增大的方向移動(dòng)，性能系數(shù)都減小，而且，當(dāng)干度超過(guò)1.00過(guò)熱度逐漸提高，性能系數(shù)也同樣進(jìn)一步減小。由此可知，至少通過(guò)將干度不到1.00的制冷劑，換句話說(shuō)，濕狀態(tài)的制冷劑吸入壓縮機(jī)(31)中，性能系數(shù)就能接近最佳點(diǎn)。
所述模擬濕狀態(tài)在這樣的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下進(jìn)行的，即冷凍循環(huán)的高壓壓力被設(shè)定為10MPa，低壓壓力被設(shè)定為3.5MPa，室內(nèi)熱交換器(22)的出口溫度被設(shè)定為25℃，壓縮機(jī)(31)的壓縮效率被設(shè)定在70％。而且，該模擬中用二氧化碳(CO2)作制冷劑。因此，邊改變所述各種運(yùn)轉(zhuǎn)條件，邊通過(guò)找到性能系數(shù)成為最佳的干度來(lái)將對(duì)應(yīng)于運(yùn)轉(zhuǎn)條件的最佳干度設(shè)定出來(lái)。這樣一來(lái)，當(dāng)外氣溫度等變化的時(shí)候，根據(jù)該變化設(shè)定出運(yùn)轉(zhuǎn)條件，再設(shè)定出對(duì)應(yīng)于該運(yùn)轉(zhuǎn)條件的制冷劑的干度(濕狀態(tài))即可。
在所述空調(diào)機(jī)(10)中，主要是通過(guò)調(diào)節(jié)膨脹閥(23)的開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)室外熱交換器(24)中的蒸發(fā)能力，從而調(diào)節(jié)制冷劑的干度。也就是說(shuō)，在使制冷劑的干度高一些的情況下，使膨脹閥(23)的開(kāi)度小一些；在使制冷劑的干度低一些的情況下，使膨脹閥(23)的開(kāi)度大一些。而且，在所述空調(diào)機(jī)(10)中，還通過(guò)調(diào)節(jié)液體噴射管(26)上的流量調(diào)節(jié)閥(27)的開(kāi)度調(diào)節(jié)制冷劑的干度。也就是說(shuō)，通過(guò)調(diào)節(jié)所述流量調(diào)節(jié)閥(27)的開(kāi)度，來(lái)調(diào)節(jié)從氣液分離器(25)導(dǎo)入到壓縮機(jī)(31)的液體制冷劑的流量，從而來(lái)調(diào)節(jié)制冷劑的濕狀態(tài)。
根據(jù)壓縮機(jī)(31)的噴出溫度來(lái)判斷讓所述壓縮機(jī)(31)吸入的制冷劑的干度。換句話說(shuō)，所述空調(diào)機(jī)(10)構(gòu)成為調(diào)節(jié)膨脹閥(23)、流量調(diào)節(jié)閥(27)的開(kāi)度使得壓縮機(jī)(31)的噴出溫度成為目標(biāo)噴出溫度，最終來(lái)調(diào)節(jié)制冷劑的干度。所述目標(biāo)噴出溫度被設(shè)定為性能系數(shù)成為最佳的溫度。這就是說(shuō)，若被吸入壓縮機(jī)(31)的制冷劑的干度變低，則壓縮機(jī)(31)的噴出溫度也變低，相反，若制冷劑的干度變高，則壓縮機(jī)(31)的噴出溫度變高，壓縮機(jī)(31)的對(duì)應(yīng)于每一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的制冷劑的干度的噴出溫度便被決定下來(lái)。于是，在各個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)條件下性能系數(shù)最佳的制冷劑的干度就被設(shè)定下來(lái)，對(duì)應(yīng)于該制冷劑的干度的壓縮機(jī)(31)的噴出溫度則設(shè)定為目標(biāo)噴出溫度。這樣一來(lái)，即使運(yùn)轉(zhuǎn)條件變化，所設(shè)定的壓縮機(jī)(31)的目標(biāo)噴出溫度也是對(duì)應(yīng)于該運(yùn)轉(zhuǎn)條件，所以能夠在在此時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下得到的最佳性能系數(shù)下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。
-運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作-對(duì)所述空調(diào)機(jī)(10)的運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。這里，對(duì)進(jìn)行通常的制冷運(yùn)轉(zhuǎn)和制暖運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
(制冷運(yùn)轉(zhuǎn))在進(jìn)行所述制冷運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，四通換向閥(21)被切換為圖1所示的虛線一側(cè)的狀態(tài)。若在該狀態(tài)下對(duì)電動(dòng)機(jī)(32)通電，則制冷劑在制冷劑回路(20)中按照?qǐng)D1所示的點(diǎn)劃線的箭頭的方向進(jìn)行循環(huán)而進(jìn)行蒸氣壓縮式冷凍循環(huán)。補(bǔ)充說(shuō)明一下，所述液體噴射管(26)上的流量調(diào)節(jié)閥(27)被設(shè)定為完全關(guān)閉狀態(tài)。
在所述壓縮機(jī)(31)中壓縮了的制冷劑從噴出管(3a)噴出。在該狀態(tài)下，制冷劑的壓力閉該臨界壓力高。該噴出制冷劑經(jīng)由四通換向閥(21)流向室外熱交換器(24)，和室外空氣進(jìn)行熱交換而放熱。已在室外熱交換器(24)中放熱了的制冷劑，在膨脹閥(23)中被減壓到規(guī)定的壓力之后，又在室內(nèi)熱交換器(22)中和室內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換而蒸發(fā)，成為過(guò)熱狀態(tài)的氣體制冷劑。此時(shí)，室內(nèi)空氣被冷卻。該過(guò)熱狀態(tài)的氣體制冷劑經(jīng)由四通換向閥(21)從吸入管(3b)被吸入壓縮機(jī)(31)中，再次被壓縮并噴出。
(制暖運(yùn)轉(zhuǎn))在進(jìn)行所述制暖運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，四通換向閥(21)被切換為圖1所示的實(shí)線側(cè)的狀態(tài)。若在該狀態(tài)下對(duì)電動(dòng)機(jī)(32)通電，則制冷劑在制冷劑回路(20)中按照?qǐng)D1所示的實(shí)線的箭頭方向循環(huán)而進(jìn)行蒸氣壓縮式冷凍循環(huán)。如圖2中的點(diǎn)劃線所示，該循環(huán)時(shí)的制冷劑狀態(tài)成為A1→B1→C→D這樣的循環(huán)。而且，所述液體噴射管(26)上的流量調(diào)節(jié)閥(27)被設(shè)定為完全關(guān)閉狀態(tài)。補(bǔ)充說(shuō)明一下，圖2中的A→B→C→D這樣的循環(huán)表示壓縮機(jī)(31)的吸入制冷劑的過(guò)熱度為0的現(xiàn)有冷凍循環(huán)。在該現(xiàn)有的冷凍循環(huán)中，從壓縮機(jī)噴出的B點(diǎn)的制冷劑在放熱器中放熱成為C點(diǎn)的制冷劑，接著在膨脹機(jī)構(gòu)中減壓而成為D點(diǎn)的制冷劑，之后在蒸發(fā)器中蒸發(fā)而成為過(guò)熱度是0的氣體制冷劑(A點(diǎn))，被吸入壓縮機(jī)中。
在進(jìn)行該制暖運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，在壓縮機(jī)(31)中被壓縮的制冷劑從噴出管(3a)中噴出(圖2中的B1點(diǎn))。在該狀態(tài)下，制冷劑的壓力比它的臨界壓力高。該噴出制冷劑經(jīng)由四通換向閥(21)流入室內(nèi)熱交換器(22)中，和室內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換而放熱(圖2中的C點(diǎn))。此時(shí)，室內(nèi)空氣被加熱。已在該室內(nèi)熱交換器(22)中放熱了的制冷劑，由膨脹閥(23)減壓到規(guī)定壓力(圖2中的D點(diǎn))，在室外熱交換器(24)中和室外空氣進(jìn)行熱交換而蒸發(fā)(圖2中的A1點(diǎn))。在該狀態(tài)下，已蒸發(fā)的制冷劑成為性能系數(shù)最佳的規(guī)定的干度(濕狀態(tài))。該濕狀態(tài)的制冷劑經(jīng)由四通換向閥(21)從吸入管(3b)被吸入壓縮機(jī)(31)中，再次被壓縮成為過(guò)熱狀態(tài)的制冷劑，并被噴出。就這樣，在進(jìn)行制暖運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，能夠在最佳性能系數(shù)下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，以能夠謀求節(jié)能運(yùn)轉(zhuǎn)。
當(dāng)在所述狀態(tài)下外氣溫度等變化的時(shí)候，冷凍循環(huán)的高壓壓力、低壓壓力等被改變，而設(shè)定出新的運(yùn)轉(zhuǎn)條件，設(shè)定出壓縮機(jī)(31)的對(duì)應(yīng)于該運(yùn)轉(zhuǎn)條件的目標(biāo)噴出溫度。調(diào)節(jié)膨脹閥(23)的開(kāi)度或者液體噴射管(26)上的流量調(diào)節(jié)閥(27)的開(kāi)度，使得所述壓縮機(jī)(31)的噴出溫度成為目標(biāo)噴出溫度。這樣一來(lái)，被吸入壓縮機(jī)(31)的制冷劑的干度就成為最佳的干度，能夠在對(duì)應(yīng)于運(yùn)轉(zhuǎn)條件的最佳性能系數(shù)下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。
在進(jìn)行該制暖運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，因?yàn)榭偸菨駹顟B(tài)的制冷劑被吸入壓縮機(jī)(31)中，所以和現(xiàn)今那樣吸入過(guò)熱狀態(tài)的制冷劑的情況相比，壓縮機(jī)(31)的噴出溫度下降得很明顯。因此，能夠防止所述電動(dòng)機(jī)(32)成為異常高溫。而且，能夠防止壓縮機(jī)(31)內(nèi)的冷凍機(jī)油被加熱為高溫而使壓縮機(jī)(31)劣化。結(jié)果是，能夠使裝置的可靠性提高。
雖然通常情況下從所述壓縮機(jī)(31)和制冷劑一起噴出的冷凍機(jī)油的一部分，流到蒸發(fā)器中，但因?yàn)閺恼舭l(fā)器中流出的制冷劑是完全的氣體狀態(tài)，所以冷凍機(jī)油很容易貯存在蒸發(fā)器中。然而，在該實(shí)施例的情況下，因?yàn)閺氖钦舭l(fā)器的室外熱交換器(24)流出的制冷劑是濕狀態(tài)，亦即氣液二相狀態(tài)，所以和氣體狀態(tài)的制冷劑相比，該氣液二相狀態(tài)的制冷劑更容易將冷凍機(jī)油從熱交換器中帶到壓縮機(jī)中。于是，因?yàn)楹同F(xiàn)有例相比返回到壓縮機(jī)(31)的冷凍機(jī)油變多，所以能夠抑制壓縮機(jī)(31)的潤(rùn)滑不良。
-實(shí)施例的效果-如上所述，根據(jù)該實(shí)施例，在進(jìn)行通常的制暖運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，是將濕狀態(tài)的制冷劑吸入壓縮機(jī)(31)中，所以和將過(guò)熱狀態(tài)的制冷劑吸入壓縮機(jī)中相比，能夠使性能系數(shù)(COP)提高。特別是，因?yàn)閷?duì)應(yīng)于運(yùn)轉(zhuǎn)條件性能系數(shù)成為最佳的濕狀態(tài)的制冷劑吸入壓縮機(jī)(31)中，所以能夠在最佳的性能系數(shù)下可靠地進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。結(jié)果是，能夠進(jìn)一步謀求節(jié)能運(yùn)轉(zhuǎn)。
在現(xiàn)有例中，在例如進(jìn)行除霜運(yùn)轉(zhuǎn)或者壓縮機(jī)(31)的噴出溫度成為異常高溫的情況下，能夠通過(guò)液體噴射來(lái)使性能系數(shù)提高，但該實(shí)施例和上述情況完全不同，能夠在通常的運(yùn)轉(zhuǎn)下將性能系數(shù)最佳化。
因?yàn)樵O(shè)定出壓縮機(jī)(31)的對(duì)應(yīng)于性能系數(shù)成為最佳的制冷劑的干度的目標(biāo)噴出溫度，調(diào)節(jié)壓縮機(jī)(31)的吸入制冷劑的干度(濕狀態(tài))使壓縮機(jī)(31)的噴出溫度成為目標(biāo)噴出溫度，所以能夠可靠地進(jìn)行性能系數(shù)成為最佳的運(yùn)轉(zhuǎn)。
因?yàn)槭峭ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)所述膨脹閥(23)或者流量調(diào)節(jié)閥(27)的開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)(31)的吸入制冷劑的干度，所以能夠在最佳的性能系數(shù)下可靠且容易地進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。
因?yàn)闈駹顟B(tài)的制冷劑被吸入壓縮機(jī)(31)中，所以壓縮機(jī)(31)的噴出溫度明顯下降，而能夠保護(hù)電動(dòng)機(jī)(32)、冷凍機(jī)油等。結(jié)果是，能夠使裝置的可靠性提高。
因?yàn)閺氖钦舭l(fā)器的室外熱交換器(24)流出的制冷劑是氣液二相的濕狀態(tài)，所以容易借助該制冷劑將熱交換器內(nèi)的冷凍機(jī)油除去。于是，返回到壓縮機(jī)(31)中的冷凍機(jī)油就增多，而能夠抑制壓縮機(jī)(31)中的潤(rùn)滑不良。結(jié)果是，加上上述效果，能夠進(jìn)一步保護(hù)好壓縮機(jī)(31)。
(發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例)如圖5所示，使用經(jīng)由電動(dòng)機(jī)(32)機(jī)械地連接到壓縮機(jī)(31)上的膨脹機(jī)(33)來(lái)代替所述第一個(gè)實(shí)施例中所具有的作為膨脹機(jī)構(gòu)的膨脹閥(23)，即得到該實(shí)施例中的空調(diào)機(jī)(10)。
具體而言，所述壓縮機(jī)(31)、電動(dòng)機(jī)(32)和膨脹機(jī)(33)被收納在殼體中構(gòu)成一個(gè)機(jī)組。所述壓縮機(jī)(31)是由例如旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)、渦旋式膨脹機(jī)等容積型壓縮機(jī)構(gòu)成。所述膨脹機(jī)(33)是由例如旋轉(zhuǎn)式膨脹機(jī)、渦旋式膨脹機(jī)等容積型膨脹機(jī)構(gòu)成。
雖然未示，所述膨脹機(jī)(33)中包括兩個(gè)氣缸，由在前級(jí)氣缸中膨脹后，接著在后級(jí)氣缸中進(jìn)一步膨脹，即所謂的二級(jí)式膨脹機(jī)構(gòu)成。所述膨脹機(jī)(33)構(gòu)成為將動(dòng)力回收。換句話說(shuō)，在所述膨脹機(jī)(33)中，由于制冷劑膨脹而產(chǎn)生的能量用來(lái)作為轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)(31)，將動(dòng)力回收。
所述壓縮機(jī)(31)、膨脹機(jī)(33)的殼體上，除設(shè)置有壓縮機(jī)(31)用的噴出管(3a)和吸入管(3b)外，還設(shè)置有制冷劑流入膨脹機(jī)(33)的前級(jí)氣缸的流入口(3c)，和膨脹后的制冷劑從后級(jí)氣缸中流出到殼體外的流出口(3d)。
所述制冷劑回路(20)中，在室外機(jī)(11)的連接管(14)和室外熱交換器(24)之間設(shè)置有橋回路(41)。該橋回路(41)是通過(guò)將四個(gè)逆止閥(CV1～CV4)連接成橋狀而構(gòu)成的。具體而言，該橋回路(41)的第一止回閥(CV1)及第四止回閥(CV4)的流入側(cè)連接在膨脹機(jī)(33)的流出口(3d)上，第二止回閥(CV2)和第三止回閥(CV3)的流出側(cè)連接在膨脹機(jī)(33)的流入口(3c)，第一止回閥(CV1)的流出側(cè)和第二止回閥(CV2)的流入側(cè)經(jīng)由連接管(14)連接在室內(nèi)熱交換器(22)的另一端，第三止回閥(CV3)的流入側(cè)和第四止回閥(CV4)的流出側(cè)連接在室外熱交換器(24)的另一端。
所述制冷劑回路(20)中設(shè)置有噴射管(42)。該噴射管(42)的一端連接在橋回路(41)和膨脹機(jī)(33)的流入口(3c)之間，另一端連接在膨脹機(jī)(33)中前級(jí)氣缸和后級(jí)氣缸的中間口(未示)上。在所述噴射管(42)上設(shè)置有噴射閥(43)。該噴射閥(43)是用來(lái)調(diào)節(jié)噴射管(42)中的制冷劑流量的電動(dòng)閥，構(gòu)成流量調(diào)節(jié)閥。
在所述制冷劑回路(20)中設(shè)置有旁通管(44)。該旁通管(44)的一端連接在橋回路(41)和膨脹機(jī)(33)的流入口(3c)之間，另一端連接在膨脹機(jī)(33)的流入口(3c)和橋回路(41)之間。在所述旁通管(44)上設(shè)置有旁通閥(45)，是一用以調(diào)節(jié)旁通管(44)中的制冷劑流量的電動(dòng)閥，構(gòu)成流量調(diào)節(jié)閥。換句話說(shuō)，旁通管(44)構(gòu)成為在旁通閥(45)打開(kāi)的狀態(tài)下，從橋回路(41)流向膨脹機(jī)(33)的制冷劑中有一部分旁通膨脹機(jī)(33)。
在該實(shí)施例的空調(diào)機(jī)(10)構(gòu)成為和所述第一個(gè)實(shí)施例一樣，在進(jìn)行制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，將規(guī)定的過(guò)熱狀態(tài)的氣體制冷劑吸入壓縮機(jī)(31)中；在進(jìn)行制暖運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，將規(guī)定濕狀態(tài)的制冷劑吸入壓縮機(jī)(31)中。具體而言，在進(jìn)行制冷運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，設(shè)定噴射閥(43)的開(kāi)度，使得在進(jìn)行制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)制冷劑在室內(nèi)熱交換器(22)中蒸發(fā)而成為規(guī)定的過(guò)熱狀態(tài)(例如過(guò)熱度0～5℃)的氣體制冷劑。另一方面，在進(jìn)行制暖運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，設(shè)定噴射閥(43)的開(kāi)度，做到制冷劑在室外熱交換器(24)中蒸發(fā)而成為規(guī)定的干度(例如0.71～0.77)。如圖3中下段的表和圖4的E線的曲線可知，該規(guī)定的干度被設(shè)定為性能系數(shù)成為最佳的數(shù)值。補(bǔ)充說(shuō)明一下，和第一個(gè)實(shí)施例一樣，該模擬也是在以下這樣的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下進(jìn)行。
即冷凍循環(huán)的高壓壓力被設(shè)定為10MPa，低壓壓力被設(shè)定為3.5MPa，室內(nèi)熱交換器(22)的出口溫度被設(shè)定為25℃，壓縮機(jī)(31)的壓縮效率被設(shè)定在70％。
該實(shí)施例的空調(diào)機(jī)(10)構(gòu)成為主要是通過(guò)調(diào)節(jié)噴射閥(43)和旁通閥(45)的開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)制冷劑的干度。具體而言，所述旁通閥(45)維持著全開(kāi)狀態(tài)不變，僅調(diào)節(jié)噴射閥(43)的開(kāi)度，在例如使制冷劑的干度高一些的情況下，使噴射閥(43)的開(kāi)度小一些；在例如使制冷劑的干度低一些的情況下，使噴射閥(43)的開(kāi)度大一些。在所述噴射閥(43)的開(kāi)度為全開(kāi)，噴射管(42)中的制冷劑流量在此基礎(chǔ)上不會(huì)再增加的狀態(tài)下，也是維持著噴射閥(43)的開(kāi)度為全開(kāi)狀態(tài)不變，調(diào)節(jié)所述旁通閥(45)的開(kāi)度。和第一個(gè)實(shí)施例一樣，在所述空調(diào)機(jī)(10)中，通過(guò)調(diào)節(jié)液體噴射管(26)上的流量調(diào)節(jié)閥(27)的流量也能調(diào)節(jié)制冷劑的干度。
-運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作-對(duì)所述空調(diào)機(jī)(10)的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。補(bǔ)充說(shuō)明一下，這里說(shuō)明和所述第一個(gè)實(shí)施例的運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作不一樣的地方。
(制冷運(yùn)轉(zhuǎn))在進(jìn)行制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，四通換向閥(21)被切換為圖5所示的虛線側(cè)的狀態(tài)。若在該狀態(tài)下對(duì)電動(dòng)機(jī)(32)通電，則制冷劑在制冷劑回路(20)中按照?qǐng)D5所示的點(diǎn)劃線的箭頭方向循環(huán)而進(jìn)行蒸氣壓縮式冷凍循環(huán)。補(bǔ)充說(shuō)明一下，所述旁通閥(45)和流量調(diào)節(jié)閥(27)都被設(shè)定為完全關(guān)閉狀態(tài)。
在所述室外熱交換器(24)中放熱了的制冷劑，通過(guò)橋回路(41)的第三止回閥(CV3)后，有一部分通過(guò)流入口(3c)流入膨脹機(jī)(33)的前級(jí)氣缸，剩下的部分通過(guò)噴射管(42)流入膨脹機(jī)(33)的中間口。制冷劑在該膨脹機(jī)(33)中膨脹，其內(nèi)部能量被變換為電動(dòng)機(jī)(32)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力并作為壓縮機(jī)(31)的動(dòng)力回收。該膨脹后的制冷劑從流出口(3d)中流出，通過(guò)橋回路(41)的第一止回閥(CV1)流入室內(nèi)熱交換器(22)中。在該室內(nèi)熱交換器(22)中，制冷劑和室內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換而蒸發(fā)，成為過(guò)熱狀態(tài)的氣體制冷劑。
(制暖運(yùn)轉(zhuǎn))在進(jìn)行制暖運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，四通換向閥(21)被切換為圖5所示的實(shí)線側(cè)的狀態(tài)。若在該狀態(tài)下對(duì)電動(dòng)機(jī)(32)通電，則制冷劑在制冷劑回路(20)中按照?qǐng)D5所示的實(shí)線的箭頭的方向進(jìn)行循環(huán)而進(jìn)行蒸氣壓縮式冷凍循環(huán)。如圖2中的實(shí)線所示，該循環(huán)時(shí)的制冷劑狀態(tài)是A2→B2→C→D2這樣的循環(huán)。而且，旁通閥(45)和流量調(diào)節(jié)閥(27)被設(shè)定為完全關(guān)閉狀態(tài)。
所述壓縮機(jī)(31)的噴出制冷劑(圖2中的點(diǎn)B2)在室內(nèi)熱交換器(22)中放熱(圖2中的點(diǎn)C)。該制冷劑通過(guò)橋回路(41)的第二止回閥(CV2)之后，有一部分通過(guò)流入口(3c)流入膨脹機(jī)(33)的前級(jí)氣缸，剩下的經(jīng)由噴射管(42)流入膨脹機(jī)(33)的中間口。制冷劑在該膨脹機(jī)(33)中膨脹，其內(nèi)部能量被變換為電動(dòng)機(jī)(32)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力并作為壓縮機(jī)(31)的動(dòng)力被回收(圖2中的點(diǎn)D2)。該膨脹后的制冷劑從流出口(3d)流出，通過(guò)橋回路(41)的第四止回閥(CV4)流入室外熱交換器(24)中。制冷劑在該室外熱交換器(24)中和室外空氣進(jìn)行熱交換而蒸發(fā)(圖2中的點(diǎn)A2)。在該狀態(tài)下已蒸發(fā)的制冷劑成為性能系數(shù)成為最佳的規(guī)定的干度(濕狀態(tài))。
接著，當(dāng)在所述狀態(tài)下外氣溫度等變化的時(shí)候，冷凍循環(huán)的高壓壓力、低壓壓力等被改變，而設(shè)定出新的運(yùn)轉(zhuǎn)條件，設(shè)定出壓縮機(jī)(31)的對(duì)應(yīng)于該運(yùn)轉(zhuǎn)條件的目標(biāo)噴出溫度。為了使所述壓縮機(jī)(31)的噴出溫度成為目標(biāo)噴出溫度，則調(diào)節(jié)噴射閥(43)的開(kāi)度，當(dāng)它的開(kāi)度成為全開(kāi)的時(shí)候，則調(diào)節(jié)旁通閥(45)的開(kāi)度，或者適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)所述液體噴射管(26)上的流量調(diào)節(jié)閥(27)的開(kāi)度。這樣一來(lái)，被吸入壓縮機(jī)(31)的制冷劑的干度就成為最佳的干度，能夠在對(duì)應(yīng)于運(yùn)轉(zhuǎn)條件的最佳性能系數(shù)下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。
在該實(shí)施例的空調(diào)機(jī)(10)中，由于運(yùn)轉(zhuǎn)條件的變化而使在膨脹機(jī)(33)中流通的制冷劑量和在壓縮機(jī)(31)中流通的制冷劑量的平衡喪失的情況下，也是以壓縮機(jī)(31)吸入制冷劑成為最佳干度為前提，從噴射管(42)將一部分制冷劑導(dǎo)入，再由旁通管(44)使制冷劑的一部分旁通膨脹機(jī)(33)，便能夠膨脹機(jī)(33)和壓縮機(jī)(31)中的流通制冷劑流量平衡。因?yàn)檫@樣能夠使動(dòng)力回收率提高，所以能進(jìn)行更加節(jié)能的運(yùn)轉(zhuǎn)。補(bǔ)充說(shuō)明一下，其它結(jié)構(gòu)、作用及效果和第一個(gè)實(shí)施例一樣。
(其它實(shí)施例)本發(fā)明的所述實(shí)施例還可為以下結(jié)構(gòu)。
例如，在所述實(shí)施例中，可以僅通過(guò)調(diào)節(jié)氣液分離器(25)中的液體噴射管(26)上的流量調(diào)節(jié)閥(27)的開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)制冷劑的干度。
在所述各個(gè)實(shí)施例中，還可以省略氣液分離器(25)的液體噴射管(26)。也就是說(shuō)，在各個(gè)實(shí)施例中，可以僅調(diào)節(jié)膨脹閥(23)、噴射閥(43)的開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)制冷劑的干度。
在所述第二個(gè)實(shí)施例中，旁通管(44)和噴射管(42)都設(shè)置了，但本發(fā)明也可以僅設(shè)置二者中的任一個(gè)利用再利用它的流量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)制冷劑的干度。
在所述各個(gè)實(shí)施例中，說(shuō)明的是制暖運(yùn)轉(zhuǎn)和制冷運(yùn)轉(zhuǎn)能夠切換的空調(diào)機(jī)(10)，但本發(fā)明還可以應(yīng)用到僅具有制暖運(yùn)轉(zhuǎn)的制暖裝置中。這是無(wú)容置疑的。
工業(yè)實(shí)用性 綜上所述，本發(fā)明作為包括進(jìn)行蒸氣壓縮式冷凍循環(huán)的制冷劑回路的冷凍裝置是很有用的。
權(quán)利要求
1.一種冷凍裝置，包括具有壓縮機(jī)(31)進(jìn)行冷凍循環(huán)的制冷劑回路(20)，其特征在于在那時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下成為最佳的性能系數(shù)(COP)的濕狀態(tài)下將制冷劑吸入所述壓縮機(jī)(31)中。
2.一種冷凍裝置，包括具有壓縮機(jī)(31)進(jìn)行冷凍循環(huán)的制冷劑回路(20)，其特征在于在進(jìn)行制冷運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，將制冷劑以過(guò)熱狀態(tài)吸入所述壓縮機(jī)(31)中，在進(jìn)行制暖運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，將制冷劑以濕狀態(tài)吸入所述壓縮機(jī)(31)中。
3.一種冷凍裝置，包括具有壓縮機(jī)(31)進(jìn)行冷凍循環(huán)的制冷劑回路(20)，其特征在于設(shè)定所述壓縮機(jī)(31)的在那時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下性能系數(shù)(COP)成為最佳的目標(biāo)噴出溫度，在所述壓縮機(jī)(31)的噴出溫度成為目標(biāo)噴出溫度的濕狀態(tài)下將制冷劑吸入所述壓縮機(jī)(31)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的冷凍裝置，其特征在于在所述制冷劑回路(20)中設(shè)置有膨脹閥(23)，通過(guò)調(diào)節(jié)所述膨脹閥(23)的開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)(31)的吸入制冷劑的濕狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的冷凍裝置，其特征在于在所述制冷劑回路(20)中蒸發(fā)器(22，24)和壓縮機(jī)(31)的吸入側(cè)之間設(shè)置有氣液分離器(25)；所述氣液分離器(25)中包括具有流量調(diào)節(jié)閥(27)且將氣液分離器(25)中的液體制冷劑導(dǎo)入壓縮機(jī)(31)的吸入側(cè)的液體噴射管(26)；通過(guò)調(diào)節(jié)所述流量調(diào)節(jié)閥(27)來(lái)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)(31)的吸入制冷劑的濕狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的冷凍裝置，其特征在于在所述制冷劑回路(20)中，設(shè)置有經(jīng)由壓縮機(jī)(31)的電動(dòng)機(jī)(32)機(jī)械地連接在該壓縮機(jī)(31)上的膨脹機(jī)(33)；所述制冷劑回路(20)中包括使流向膨脹機(jī)(33)的制冷劑的一部分旁通膨脹機(jī)(33)的旁通管(44)和設(shè)置在該旁通管(44)上的流量調(diào)節(jié)閥(45)；通過(guò)調(diào)節(jié)所述流量調(diào)節(jié)閥(45)來(lái)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)(31)的吸入制冷劑的濕狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的冷凍裝置，其特征在于所述制冷劑回路(20)構(gòu)成為冷凍循環(huán)的高壓壓力比制冷劑的臨界壓力高。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的冷凍裝置，其特征在于所述制冷劑是二氧化碳。
全文摘要
包括進(jìn)行蒸氣壓縮式冷凍循環(huán)的制冷劑回路(20)。在成為對(duì)應(yīng)于運(yùn)轉(zhuǎn)條件的最佳性能系數(shù)的濕狀態(tài)下將制冷劑吸入壓縮機(jī)(31)中。而且，若該運(yùn)轉(zhuǎn)條件變化，則通過(guò)調(diào)節(jié)膨脹閥(23)的開(kāi)度將壓縮機(jī)(31)的吸入制冷劑調(diào)整為性能系數(shù)成為對(duì)應(yīng)于新的運(yùn)轉(zhuǎn)條件的最佳性能系數(shù)的濕狀態(tài)。
文檔編號(hào)F25B13/00GK101014813SQ200580030120
公開(kāi)日2007年8月8日 申請(qǐng)日期2005年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月9日
發(fā)明者鉾谷克己, 森脅道雄, 井之口優(yōu)芽, 岡本哲也, 佐佐木能成, 熊倉(cāng)英二, 岡本昌和 申請(qǐng)人:大金工業(yè)株式會(huì)社