專利名稱：具有臨界致冷劑壓力的排出管循環(huán)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種排出管循環(huán)系統(tǒng)，其高壓側(cè)致冷劑壓力等于或高于致冷劑的臨界壓力值。排出管循環(huán)系統(tǒng)具有排出管，其中高壓側(cè)致冷劑被減壓而膨脹，以使蒸發(fā)器中蒸發(fā)的氣體致冷劑被吸入其中，通過將膨脹能量轉(zhuǎn)換為壓縮能量使吸入壓縮機的致冷劑壓力增大。
近些年來，代替氟立昂致冷劑，其它致冷劑被用于蒸發(fā)壓縮制冷循環(huán)中。例如，USP 5,245,836描述了使用二氧化碳的蒸發(fā)壓縮致冷劑循環(huán)。然而，在這種情況下，因為需要增加高壓側(cè)致冷劑壓力，使等于或高于臨界壓力值，所以要使操作壓縮機所需的功率變得更大，并使致冷劑循環(huán)的性能系數(shù)減小。
考慮到前面的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種高壓側(cè)致冷劑壓力等于或高于臨界壓力值值的排出管循環(huán)系統(tǒng)，這改善了致冷劑循環(huán)的性能系數(shù)(COP)。
按照本發(fā)明，一種排出管循環(huán)系統(tǒng)包括用于吸入和壓縮致冷劑的壓縮機；用于冷卻壓縮機排放之致冷劑的散熱器；通過吸收熱量使其中的致冷劑蒸發(fā)的蒸發(fā)器；排出管，它使來自散熱器的致冷劑減壓和膨脹，以便吸入蒸發(fā)器中蒸發(fā)的氣體致冷劑，并將膨脹能量轉(zhuǎn)換為壓縮能量，以增大擬由壓縮機吸入之致冷劑的壓力，以及氣-液分離器，它用于儲存致冷劑以及將致冷劑分為氣體致冷劑和液體致冷劑。所述的致冷劑循環(huán)系統(tǒng)中，在排出管中被減壓之前，致冷劑的壓力等于或高于致冷劑的臨界壓力值。當致冷劑被用于超臨界區(qū)域時，與用氟立昂作致冷劑相比，特定的焓差與壓力變化的比(ΔP)變大，而且在減壓和膨脹過程中，壓力差變得更大。于是，本發(fā)明中使得在減壓過程的膨脹能量得以充分地恢復(fù)。此外，在所述排出管中，排出管排放之致冷劑的壓力增大，從比蒸發(fā)器內(nèi)部壓力高的中間壓力增大至比低于臨界壓力值的壓力。因此，可使壓縮機消耗的功率降低。
在致冷劑的超臨界區(qū)域，由于氣體致冷劑的密度大致等于液體致冷劑的密度，所以，排出管中被減壓和膨脹的致冷劑，氣體致冷劑和液體致冷劑二者的速度大致相等。例如，當用二氧化碳作為致冷劑時，與用氟立昂作致冷劑的情況相比，排出管的效率約增加兩倍。于是，在本發(fā)明的排出管循環(huán)中，由于被減壓之前排出管中的致冷劑壓力等于或高于致冷劑的臨界壓力值，所以可使排出管循環(huán)系統(tǒng)的性能系數(shù)提高。
最好將氣-液分離器安排成，使氣-液分離器中的氣體致冷劑被送至壓縮機的吸入側(cè)，而使氣-液分離器中的液體致冷劑被送至蒸發(fā)器，而且所述排出管循環(huán)系統(tǒng)還包括一個加熱單元，它加熱吸入壓縮機的致冷劑。因此，可使吸入壓縮機的致冷劑溫度提高，也使壓縮機排放的致冷劑溫度得以提高，比可使散熱器的能力和排出管循環(huán)系統(tǒng)的效率得以提高。
最好設(shè)置一個排出管效率控制單元，以控制排出管中的能量轉(zhuǎn)換效率。進而，還設(shè)置流量調(diào)整裝置，用于調(diào)整流入排出管的致冷劑流量。于是，排出管循環(huán)系統(tǒng)運行時排出管的效率得以提高。
另外，排出管循環(huán)系統(tǒng)的致冷劑通道中安排一個控制閥門，使得排出管中減壓之前致冷劑壓力等于或高于致冷劑的臨界壓力值。因此，排出管循環(huán)系統(tǒng)運行的同時使排出管效率得以提高。所述控制閥門和排出管最好被集成為一體。從而可使排出管循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)做得簡單。排出管最好包括一個噴嘴，從散熱器流入的高壓致冷劑的壓縮能量在其中被轉(zhuǎn)換成速度能量，使致冷劑減壓并膨脹，還包括一個增壓部分，使速度能量在其中被轉(zhuǎn)換成壓縮能量，從而使噴嘴排放的致冷劑與蒸發(fā)器吸入的致冷劑混合時，增大致冷劑的壓力?？刂崎y門可與排出管的噴嘴集成為一體。
最好使氣-液分離器有一個儲藏容器部分，致冷劑儲存在其中并使氣體致冷劑與液體致冷劑彼此分開，排出管的一部分與所述容器部分集成為一體。例如，將排出管安排成使排出管內(nèi)的致冷劑從低側(cè)向上流動，排出管與儲藏容器部分是集成的，使得排出管的出口位于儲藏容器部分內(nèi)的致冷劑液面上面。在這種情況下，可以過程一個碰撞壁，致冷劑從排出管出口流出至其上。做為選擇，可使排出管與儲藏容器部分集成為一體，使排出管出口位于儲藏容器部分內(nèi)的致冷劑液面上面，并且從排出管的出口排放的致冷劑與儲藏容器部分的內(nèi)壁表面碰撞。
通過下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例的詳細描述，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點將變得更加清楚，其中

圖1是本發(fā)明第一優(yōu)選實施例排出管循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖2是按照第一實施例，用二氧化碳作為致冷劑的排出管循環(huán)系統(tǒng)的焓熵(Mollier)圖；圖3是表示按照第一實施例，高壓側(cè)致冷劑壓力、性能系數(shù)(COP)和致冷功率之間相互關(guān)系的曲線圖；圖4是本發(fā)明第二優(yōu)選實施例排出管循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖5是本發(fā)明第三優(yōu)選實施例排出管循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖6是本發(fā)明第四優(yōu)選實施例排出管循環(huán)系統(tǒng)主要部分的示意圖；圖7A是表示按照第四實施例，排出管效率η與蒸發(fā)器的致冷功率Qe之間關(guān)系的曲線圖；圖7B是表示按照第四實施例，排出管效率η、吸入壓縮機增加的壓力ΔP和蒸發(fā)器的致冷劑入口和致冷劑出口之間特定的焓差Δh之間相互關(guān)系的曲線圖；圖7C是表示按照第四實施例，排出管效率η、吸入壓縮機的致冷劑流量Gr和蒸發(fā)器中流動的致冷劑流量Ge之間相互關(guān)系的曲線圖；圖8是按照第四實施例，用二氧化碳作為致冷劑的排出管循環(huán)系統(tǒng)的焓熵圖；圖9是一個三維特性視圖，表示按照第四實施例，從噴嘴的致冷劑出口到擴散器致冷劑出口的致冷劑相對流速與排出管致冷劑通道部分沿從中心的徑向方向的徑向位置之間的關(guān)系；圖10是本發(fā)明第五優(yōu)選實施例排出管循環(huán)系統(tǒng)主要部分的示意圖；圖11是表示按照第五實施例，所述徑向位置與排出管中液體體積比之間關(guān)系的曲線圖；圖12是本發(fā)明第六優(yōu)選實施例排出管循環(huán)系統(tǒng)主要部分的示意圖；圖13是本發(fā)明第七優(yōu)選實施例排出管循環(huán)系統(tǒng)所用的排出管集成氣液分離器的示意圖；圖14是說明第七實施例的排出管集成氣-液分離器特性的示意圖15是本發(fā)明第八優(yōu)選實施例的排出管循環(huán)系統(tǒng)所用的排出管集成氣-液分離器的示意圖；圖16是沿圖15中XVI-XVI線所取的橫截面圖；圖17是表示本發(fā)明第九優(yōu)選實施例排出管循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖18是表示按照第九實施例，排出管效率η與流量比α(Ge/Gn )之間關(guān)系的曲線圖；圖19是表示本發(fā)明第十優(yōu)選實施例排出管循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖20是表示本發(fā)明第十一優(yōu)選實施例排出管循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖21是表示本發(fā)明第十二優(yōu)選實施例排出管循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖22是表示本發(fā)明第十三優(yōu)選實施例排出管循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖23是表示本發(fā)明第十四優(yōu)選實施例排出管循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖24是表示本發(fā)明第十五優(yōu)選實施例排出管循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖25是表示本發(fā)明第十六優(yōu)選實施例排出管循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖26是表示第十六實施例改型的排出管循環(huán)系統(tǒng)示意圖；圖27是表示本發(fā)明第十七優(yōu)選實施例排出管循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖28是表示按照第十七實施例，蒸發(fā)器的致冷劑加熱程度、排出管效率η、流量比α(Ge/Gn)和排出管中增加的壓力ΔP之間關(guān)系的曲線圖；圖29是表示本發(fā)明第十八優(yōu)選實施例排出管循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖30是表示按照第十八實施例，高壓側(cè)致冷劑壓力、排出管效率η、流量比α(Ge/Gn)和排出管中增加的壓力ΔP之間關(guān)系的曲線圖；圖31是表示本發(fā)明第十九優(yōu)選實施例排出管循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖32是表示本發(fā)明第二十優(yōu)選實施例排出管循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖33是表示本發(fā)明第二十一優(yōu)選實施例排出管循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖34是表示本發(fā)明第二十二優(yōu)選實施例排出管循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖35是表示第二十二實施例改型的排出管循環(huán)系統(tǒng)示意圖；圖36是表示第二十二實施例改型的排出管循環(huán)系統(tǒng)示意圖；圖37是表示第二十二實施例改型的排出管循環(huán)系統(tǒng)示意圖；圖38是表示第二十二實施例改型的排出管循環(huán)系統(tǒng)示意圖；圖39是表示本發(fā)明第二十三優(yōu)選實施例排出管循環(huán)系統(tǒng)的示意圖40是表示本發(fā)明第二十四優(yōu)選實施例排出管循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖41是表示第二十四實施例排出管循環(huán)系統(tǒng)的排出管示意圖；圖42是表示第二十四實施例排出管循環(huán)系統(tǒng)的氣-液分離器示意圖；圖43是表示本發(fā)明第二十五優(yōu)選實施例排出管循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖44是表示本發(fā)明第二十六優(yōu)選實施例排出管循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖45是表示本發(fā)明第二十七優(yōu)選實施例排出管循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖46是表示本發(fā)明第二十八優(yōu)選實施例排出管循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖47是表示本發(fā)明第二十九優(yōu)選實施例排出管循環(huán)系統(tǒng)所用的氣-液分離器的示意圖；圖48是表示第二十九實施例排出管循環(huán)系統(tǒng)所用的氣-液分離器的示意圖。
下面將參照附圖詳細描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
下面將參照附圖1-3描述本發(fā)明的第一實施例。在第一實施例中，本發(fā)明的排出管循環(huán)系統(tǒng)通常用于采用二氧化碳作為致冷劑的參照循環(huán)，用于交通工具/車輛的空氣調(diào)節(jié)器。
如圖1所示，所述排出管循環(huán)系統(tǒng)中設(shè)置壓縮機100，它利用來自諸如車輛引擎等驅(qū)動源的驅(qū)動力吸入并壓縮致冷劑。散熱器200(氣體散熱器)被安排成使從壓縮機100排放的致冷劑與乘客車廂外部的空氣熱交換并被外部空氣冷卻。
排出管循環(huán)系統(tǒng)中布置蒸發(fā)器300，使吹入乘客車廂的空氣和流過蒸發(fā)器300的液體致冷劑熱交換。在蒸發(fā)器300中，由于液體致冷劑的蒸發(fā)可以獲得致冷功率。排出管400使來自散熱器200的致冷劑減壓和膨脹，并使蒸發(fā)的氣體致冷劑被吸入排出管400。排出管400使來自散熱器200的致冷劑減壓并且膨脹，以使蒸發(fā)器300中蒸發(fā)的氣體致冷劑被吸入其中，并將膨脹能量轉(zhuǎn)換為壓縮能量，以增加壓縮機100吸入之致冷劑的壓力。
排出管400包括噴嘴410，它通過使散熱器200流出之高壓側(cè)致冷劑的壓縮能量(壓力頭)轉(zhuǎn)換為速度能量(速度頭)，使致冷劑減壓和膨脹；混合部分420，其中蒸發(fā)器300內(nèi)蒸發(fā)的氣體致冷劑被噴嘴410排放的高速致冷劑流(噴流)吸入；以及擴散器430，它使速度能量轉(zhuǎn)換成壓縮能量，使得在來自噴嘴410的致冷劑與自蒸發(fā)器300吸入的致冷劑混合時，增加壓縮機100所吸入的致冷劑壓力。
氣-液分離器500被布置成，使排出管400所排放的致冷劑流入氣-液分離器500。氣-液分離器500中儲存致冷劑，并使來自排出管400的致冷劑被分成氣體致冷劑和液體致冷劑。在氣-液分離器500中分開的氣體致冷劑被吸入壓縮機100，在氣-液分離器500中分開的液體致冷劑被吸向蒸發(fā)器300。第一減壓單元600布置在氣-液分離器500與蒸發(fā)器300之間，使從氣-液分離器500流到蒸發(fā)器300的液體致冷劑被減壓。由于第一減壓單元600，可充分降低蒸發(fā)器300內(nèi)的壓力(蒸汽壓)。
接下來將描述第一實施例排出管循環(huán)系統(tǒng)的工作過程。當壓縮機100運轉(zhuǎn)時，氣體致冷劑從氣-液分離器500被吸入壓縮機100，高壓等于或高于致冷劑臨界壓力值的壓縮致冷劑被排放到散熱器200。致冷劑在散熱器200中被冷卻并流入排出管400。在排出管400的噴嘴410中，來自散熱器200的致冷劑被減壓和膨脹，由于來自噴嘴410的高速致冷劑噴射流，蒸發(fā)器300中的氣體致冷劑被吸入混合部分420。當從蒸發(fā)器300吸入的致冷劑和從噴嘴410噴射的致冷劑在混合部分420中混合時，致冷劑的動壓力(速度能量)被轉(zhuǎn)換成擴散器430中致冷劑的靜壓力(壓縮能量)。其后，致冷劑從排出管400流進氣-液分離器500。
另一方面，由于蒸發(fā)器300內(nèi)的氣體致冷劑被吸入排出管400，氣-液分離器500中的液體致冷劑流入蒸發(fā)器300，并通過從吹入乘客車廂的空氣中吸收熱量在蒸發(fā)器300中蒸發(fā)。
圖2是表示第一實施例排出管循環(huán)系統(tǒng)的工作情況的Mollier圖(P-h圖)。圖2示出圖1中不同位置(如C1，C2..)的致冷劑狀態(tài)。根據(jù)混合部分420和擴散器430的操作效率，改變壓縮機100吸入致冷劑壓力所增加的壓力值ΔP，并且隨著噴嘴410的致冷劑入口(圖1中C2表示的點)的致冷劑和噴嘴410的出口(圖1中C3表示的點)的致冷劑之間的特定的焓差變大而變大。
在第一實施例中，由于用二氧化碳作為致冷劑，所以由壓縮機100使致冷劑的壓力增大到超臨界值區(qū)域，然后由排出管400的噴嘴410減壓。因此，減壓之前和減壓之后致冷劑的壓力差變大，在噴嘴410的致冷劑入口(圖1和2中的C2點)的致冷劑和噴嘴410的致冷劑出口(圖1和2中的C3點)的致冷劑之間的特定焓差變大。在第一實施例中，因為可使致冷劑減壓時產(chǎn)生的膨脹能量充分地被恢復(fù)，所以減壓之前和減壓之后的壓力差別變大。因此，可使壓縮機100吸入致冷劑壓力的增大壓力值(改變的壓力)ΔP增加，還可使排出管循環(huán)系統(tǒng)的性能系數(shù)得以提高。
因為在超臨界值區(qū)域中氣體致冷劑的密度與液體致冷劑的密度大致相等，所以排出管400的噴嘴410中的氣體致冷劑和液體致冷劑減壓和膨脹被加速到大致相等的速度。因此，在致冷劑的超臨界值區(qū)域中，在排出管400的噴嘴410處，能量轉(zhuǎn)換效率變得較高。例如，與使用氟立昂作為致冷劑的情況相比，能量轉(zhuǎn)換效率可以提高大約兩倍。因此，在第一實施例中，可使致冷劑減壓操作中產(chǎn)生的膨脹能量被充分地恢復(fù)。
與氟立昂相比，從臨界點到飽和液體線的二氧化碳等熵曲線具有大的焓變化量(Δh)與壓力變化量(ΔP)之比。因此，與用氟立昂作為致冷劑的排出管循環(huán)系統(tǒng)相比，在使用二氧化碳作為致冷劑的排出管循環(huán)系統(tǒng)中，當致冷劑在排出管400中被減壓和膨脹時，噴嘴410的致冷劑入口處的致冷劑和擴散器430的致冷劑入口處的致冷劑之間的特定焓差(絕熱降低)可以變大。
按照第一實施例，在使用二氧化碳作為致冷劑的排出管循環(huán)系統(tǒng)中，能提高排出管循環(huán)系統(tǒng)的性能(效率)系數(shù)。圖3表示性能系數(shù)(COP)、蒸發(fā)器300中的致冷功率、以及排出管400的噴嘴410中被減壓之前的高壓側(cè)致冷劑壓力之間的關(guān)系。如圖3所示，隨著高壓側(cè)致冷劑壓力的增大，致冷功率增加。然而，當高壓側(cè)的致冷劑壓力過分增大時，會使排出管循環(huán)系統(tǒng)的性能系數(shù)(COP)降低。因此，在第一實施例中，排出管400的噴嘴410的形狀和尺寸、來自壓縮機100的致冷劑排放量等均可被調(diào)整，以致可以保持在性能系數(shù)(COP)變得較大處的高壓側(cè)致冷劑壓力。
下面參照圖4描述本發(fā)明的第二實施例。在第二實施例中的，如圖4所示，第二減壓單元710降低在排出管400的擴散器430中被增大的致冷劑壓力，它被布置在排出管400的下游側(cè)。因此，在第二減壓單元710中，使排出管400的擴散器430中致冷劑增加的壓力被減壓，以具有低于臨界壓力值的預(yù)定減壓壓力。其后，具有比臨界壓力值低的預(yù)定減壓壓力的致冷劑流入氣-液分離器500，將被充分地分離成氣體致冷劑和液體致冷劑。
在使用二氧化碳作為致冷劑的排出管循環(huán)系統(tǒng)中，因為高壓側(cè)的致冷劑壓力等于或高于超臨界壓力值，從擴散器430排放的致冷劑壓力可以變得等于或高于臨界壓力值。在這種情況下，氣-液分離器500內(nèi)難于將致冷劑分成氣體致冷劑和液體致冷劑，而且難于從氣-液分離器500給蒸發(fā)器300提供液體致冷劑。然而，根據(jù)第二實施例，因為第二減壓單元710布置在排出管400與氣-液分離器500之間，所以可將在排出管400的擴散器430中增大的致冷劑壓力調(diào)整成變得低于臨界壓力值。
下面將參照圖5描述本發(fā)明的第三實施例。在上面描述的第二實施例中，第二減壓單元(即壓力調(diào)整單元)710被布置在排出管400的下游致冷劑側(cè)，使來自排出管400的致冷劑變成比臨界壓力值低的預(yù)定壓力。但在第三實施例中，有如圖5所示，第三減壓單元(壓力調(diào)整單元)720被布置在排出管400的上游致冷劑側(cè)，利用第三減壓單元720和排出管400的噴嘴410，可以使來自排出管400要被引入氣-液分離器500的致冷劑壓力被降低到比臨界壓力值低。
第三實施例的第三減壓單元720和第二實施例的第二減壓單元710使從排出管400引入氣-液分離器500的致冷劑壓力調(diào)整到低于臨界壓力值。然而，即使不設(shè)置第二和第三減壓單元710、720，根據(jù)高壓側(cè)的致冷劑壓力和排出管400的效率，來自排出管400的致冷劑壓力可以比臨界壓力值更低。在這種情況下，當?shù)诙p壓單元710被布置在排出管400的下游致冷劑側(cè)時，由于第二減壓單元710的這種安排，使致冷劑的流動阻力變得較大。然而，在第三實施例中，因為第三減壓單元720被布置在排出管400的上游致冷劑側(cè)，所以第三減壓單元720的減壓操作總是是在超臨界壓力值區(qū)域中進行的。因此，在第三實施例中，由于第三減壓單元720的緣故，可以防止致冷劑的流動阻力(壓力損失)增大，而從使排出管400排放的致冷劑壓力變得比臨界壓力值低。
下面將參照附圖6-9描述本發(fā)明的第四實施例。在上面描述的第一到第三實施例中，在致冷劑從排出管400的擴散器430排放之后，致冷劑在氣-液分離器500中被分成氣體致冷劑和液體致冷劑，以使在氣-液分離器500中的氣體致冷劑流向壓縮機100的吸入側(cè)，而氣-液分離器500中的液體致冷劑流向蒸發(fā)器300。但在第四實施例中，如圖6所示，氣-液分離器500被布置在混合部分420的致冷劑出口部分，使液體致冷劑在從排出管400流出之前，即被從致冷劑中分開和取出。被分開和被提出的液體致冷劑提供給蒸發(fā)器300，從排出管400流動的氣體致冷劑被提供給壓縮機100的吸入側(cè)。如圖6所示，高壓PH致冷劑被引入噴嘴410，并在噴嘴410中被減壓至壓力Ps。其后，在擴散器430中致冷劑壓力被增大至在擴散器430的出口處所具有的壓力PD。來自混合部分420出口側(cè)的致冷劑被引入氣-液分離器500。來自氣-液分離器500的液體致冷劑在減壓單元600中被減壓，并被引入蒸發(fā)器300，以被蒸發(fā)。另一方面，與上述第一實施例類似，低壓PL(Pe)氣體致冷劑被吸入排出管400。
圖7A是第四實施例的模擬結(jié)果，表示排出管效率η和蒸發(fā)器300中產(chǎn)生的致冷劑功率Qe(Qe＝Ge×Δh)之間的關(guān)系。圖7B是第四實施例的模擬結(jié)果，表示排出管效率η、壓縮機100的增大壓力ΔP和蒸發(fā)器300的致冷劑入口及致冷劑出口之間致冷劑的特定焓差Δh之間的相互關(guān)系。另外，圖7C是第四實施例的模擬結(jié)果，表示排出管效率η、吸入壓縮機100的致冷劑流量Gr和流入蒸發(fā)器300的致冷劑流量Ge之間的相互關(guān)系。
如圖7A、7B、7C所示，當排出管效率η變大時，增大的壓力ΔP變大，可使壓縮機100的壓縮作用減低。當增大的壓力ΔP變大時，由于氣體-液體分離器500中的壓力增加，所以流入蒸發(fā)器300的致冷劑的特定焓變大，如圖8中的虛線所示。相應(yīng)地，特定的焓差Δh變小，由蒸發(fā)器300產(chǎn)生的致冷功率Qe變小。
可以根據(jù)下列公式(1)計算排出管效率η。
η＝[ΔP(Gn+Ge)/ρg-Ge(Ue2/2)]/(Δie·Gn)＝[(Gn+Ge)Δir-Ge(Ue2/2)]/(Δie·Gn)……(1)其中，Δie[Δie＝i(C2)-i(C3)]在圖2表示是噴嘴410的致冷劑入口與致冷劑出口之間的焓差，Δir＝i(C8)-i(C8′)，Gn是流入散熱器200的致冷劑量，Ge是流入蒸發(fā)器300的致冷劑量，ΔP(吸入壓力增加的量)是吸入壓縮機的致冷劑增加的壓力，Ue是排出管400中致冷劑的吸入流速，ρg是排出管400中致冷劑的吸入流的氣體密度。
根據(jù)第四實施例，要提供給蒸發(fā)器300的液體致冷劑在從排出管400排放之前，被從致冷劑中分離并被取出。因此，如圖8中的實線所示，即使當吸入壓力增大的量ΔP變大，可以使從氣-液分離器500流出之液體致冷劑的壓力增量ΔPe比吸入壓力的增量ΔP小。
因此，可以避免蒸發(fā)器300入口處的致冷劑特定焓變大，并可使蒸發(fā)器300的致冷劑入口與致冷劑出口之間特定焓差Δhe比特定的焓差Δh大。結(jié)果，可使蒸發(fā)器300產(chǎn)生的致冷功率Qe增大。
圖9表示一種模擬結(jié)果，表示從噴嘴410的致冷劑出口到擴散器430的致冷劑出口的致冷劑流速(相對速度Vgi/Vgno)，和在排出管400的致冷劑通道剖面圖中，沿從中心起的徑向方向的徑向位置之間的相互關(guān)系。假設(shè)致冷劑流速的分布(氣體流速分布)是關(guān)于中心軸線對稱的，并假設(shè)噴嘴410出口處致冷劑的流速是1，以實現(xiàn)圖9的模擬。在圖9中，A表示從噴嘴410的流出的射流氣體致冷劑，B表示從蒸發(fā)器300吸入的吸入氣體致冷劑(吸入流動氣體)。如圖9所示，與射流氣體致冷劑吸入并加速來自蒸發(fā)器300的致冷劑的同時，噴嘴410排放的射流氣體致冷劑的流速變低。因此，在混合部分420的致冷劑出口側(cè)(擴散器430的致冷劑入口側(cè))處，射流氣體致冷劑的流速的降低幾乎完成，如圖9中“a”所示，而來自蒸發(fā)器300的吸入氣體致冷劑被充分加速，如圖9中“b”所示。即在混合部分420的致冷劑出口側(cè)(擴散器430的致冷劑入口側(cè))處，噴嘴410排放的氣體致冷劑和從蒸發(fā)器300吸入的氣體致冷劑混合，使得從蒸發(fā)器300吸入的氣體致冷劑流速變成大致等于來自噴嘴410的氣體致冷劑的流速。混合部分420中混合的混合致冷劑流入擴散器430，使擴散器430中的致冷劑壓力增大，同時致冷劑的流速降低。
如上所述，在混合部分420的致冷劑出口處完成從蒸發(fā)器300的氣體致冷劑吸入，并且致冷劑壓力在擴散器430中增大。因此，當將氣-液分離器500設(shè)在混合部分420的致冷劑出口處，并將來自氣-液分離器500的液體致冷劑提供給蒸發(fā)器300時，能避免流入蒸發(fā)器300的致冷劑的特定焓變大，同時保持壓縮機100的吸入壓力增量ΔP。因此，在第四實施例中，可使蒸發(fā)器300產(chǎn)生的致冷功率Qe較大，同時使排出管效率η保持在較高的值。
下面將參照圖10和11描述本發(fā)明的第五實施例。與上述第四實施例類似，在第五實施例中，在混合部分420的致冷劑出口側(cè)，液體致冷劑與排出管400中流動的致冷劑分離并被從中取出，引入到第一氣-液分離器500。從排出管400的混合部分420出口側(cè)流出的液體致冷劑通過第一氣-液分離器500被提供到蒸發(fā)器300種。另一方面，從排出管400的擴散器430流出的致冷劑流入第二氣-液分離器510，并且在第二氣-液分離器510中被分離成氣體致冷劑和液體致冷劑。在第二氣-液分離器510中分離的液體致冷劑被提供給蒸發(fā)器300，在第二氣-液分離器510中分離的氣體致冷劑被提供給壓縮機100的吸入側(cè)。
在第五實施例中，即使不能從混合部分420的出口側(cè)分隔和取出足夠數(shù)量的液體致冷劑，但由于設(shè)置了第二氣-液分離器510，使得從排出管400的擴散器430流出的致冷劑在第二氣-液分離器510中分離成氣體致冷劑和液體致冷劑，而且所分離的液體致冷劑被引進蒸發(fā)器300。因此，可將液體致冷劑充分提供給蒸發(fā)器300。
因為第一氣-液分離器500內(nèi)的壓力是在擴散器430中被增壓之前的壓力，所以在連接第一氣-液分離器500和蒸發(fā)器300的致冷劑通道中不設(shè)置減壓單元。另一方面，因為第二氣-液分離器510內(nèi)的壓力是在擴散器430中被增大的壓力，所以在第二氣-液分離器510與蒸發(fā)器300之間設(shè)置減壓單元600，以防止蒸發(fā)器300內(nèi)部壓力增加。
圖11是一模擬結(jié)果，表示排出管400內(nèi)的徑向位置與液體體積比例(即液體致冷劑量的比)之間的關(guān)系。在圖11中，曲線C表示噴嘴410出口周圍的液體體積比，曲線D表示混合部分420出口周圍的液體體積比，曲線E表示擴散器430出口周圍的液體體積比。如圖11所示，在排出管400內(nèi)部致冷劑通道截面的中心部分處，液體體積比變得最大。在第五實施例中，模擬條件類似于上面第四實施例所述的條件。
如圖10所示，第五實施例中，在混合部分420致冷劑出口側(cè)的液體致冷劑通過致冷劑引入管道501被引入第一氣-液分離器500。致冷劑引入管道501的引入端口502被布置在排出管400的混合部分420的致冷劑出口側(cè)處的致冷劑通道部分的中心，所以可以從排出管400中有效地分離和取出液體致冷劑。
下面將參照圖12描述本發(fā)明的第六實施例。在上述第五實施例中，設(shè)置第一氣-液分離器500和第二氣-液分離器510。而在第六實施例中，只設(shè)置單獨一個氣-液分離器520，可以獲得類似于上述第五實施例的優(yōu)點。
具體地說，如圖12所示，氣-液分離器520具有一盒體521，其中由具有多個孔口522的隔開部件523將內(nèi)部空間分區(qū)，成為下部空間524和上面的空間525。致冷劑引入管道501伸入所述隔開部件523之下的下部空間524，使混合部分420的出口側(cè)的致冷劑被引入下部空間524。另一方面，排出管400的擴散器430出口側(cè)延伸，與隔開部件523上面的上層空間525溝通。
此外，氣-液分離器520的上層空間525與壓縮機100的吸入側(cè)溝通，使得氣體致冷劑被吸入壓縮機100。另一方面，下層空間524儲存的液體致冷劑被提供給蒸發(fā)器300。第六實施例中設(shè)在隔開部件523中的孔口522被用作減壓裝置(調(diào)節(jié)裝置)，用于降低從上層空間525流到下層空間524的致冷劑的壓力。此外，隔開部件523被用作擾動阻止單元，用于防止從擴散器430引入的致冷劑擾動氣-液分離器520內(nèi)的液體致冷劑。
下面將參照圖13和14描述本發(fā)明的第七實施例。如圖13所示，第七實施例中的排出管400、氣-液分離器500和減壓單元600(調(diào)節(jié)裝置)被集成為一體。
如圖13所示，設(shè)置金屬儲藏容器540，使得從排出管400的擴散器430排放的致冷劑在金屬儲藏容器540部被分離成氣體致冷劑和液體致冷劑，而分離的液體致冷劑被儲存在金屬儲藏容器540中。排出管400被布置成使致冷劑在排出管400內(nèi)從低側(cè)向上流動。排出管400的一部分被布置在金屬儲藏容器540內(nèi)部，使擴散器430的致冷劑出口431位于所述儲藏容器540內(nèi)部致冷劑液體表面LS的上面，向著上部開口。
從噴嘴410通過混合部分420到擴散器430的排出管400的致冷劑通道近乎成直線。因此，排出管400中不會產(chǎn)生不必要的致冷劑的壓力損失。碰撞壁(障礙板)541，來自擴散器430之致冷劑出口431的致冷劑碰撞該碰撞壁，該壁結(jié)合到在排出管400的擴散器430的致冷劑出口一側(cè)的儲藏容器540的內(nèi)壁上。
致冷劑管道542布置在儲藏容器540中，通過該致冷劑管道542，在儲藏容器540內(nèi)部上層側(cè)儲存的氣體致冷劑被引進壓縮機100的吸入側(cè)。致冷劑管道542在彎曲部分542a處被彎曲約180°，形成U形，致冷劑管道542的U形底部處于儲藏容器540內(nèi)部下層儲存的液體致冷劑中。在所述彎曲部分542a中設(shè)置孔542b，從孔542b吸入包括潤滑油在內(nèi)的液體致冷劑，所述潤滑油用于潤滑壓縮機100的滑動部分。
液體致冷劑管道543布置在儲藏容器540中，儲藏容器540內(nèi)部下層儲存的液體致冷劑通過管道543被引入蒸發(fā)器300。因此，液體致冷劑管道543的底部開口端設(shè)在儲藏容器540內(nèi)的液體致冷劑中，液體致冷劑管道543的致冷劑出口側(cè)設(shè)有減壓單元600(如固定節(jié)門)。
接下來將描述第七實施例的集成排出管的氣-液分離器的工作過程。來自排出管400的擴散器430的致冷劑出口431的致冷劑與碰撞壁541碰撞，而使之散開。在這種情況下，密度及粘性均比氣體致冷劑大的液體致冷劑粘附到碰撞壁541上，或者與氣體致冷劑相比不會被散開。因此，來自排出管400的擴散器430的致冷劑出口431的致冷劑可以有效地分離成氣體致冷劑和液體致冷劑。依附在碰撞壁541上的液體致冷劑由于重力而向下落。
因為將排出管400的擴散器430的致冷劑出口431開在儲藏容器540內(nèi)部液體致冷劑表面LS的上面，從而可以防止由于從排出管400的擴散器430流出的致冷劑在所述儲藏容器540內(nèi)部造成的致冷劑擾動。另外，由于致冷劑出口431是向上開的，就能輕易地從排出管400的擴散器430流出的致冷劑中分離出密度較大的液體致冷劑。
當把排出管400整體與氣-液分離器500的儲藏容器540整體連在一起時，可以將排出管400布置成有如比較例的圖14中右側(cè)所示的那樣，使致冷劑在排出管400中從上向下流動，并使致冷劑出口431位于液體致冷劑表面LS的上面。不過，在這種情況下，與圖14左側(cè)所示的第七實施例儲藏容器540相比，氣-液分離器500的儲藏容器540的垂直尺寸H變得較大。即在圖14所示的兩個情況中，因為必需將致冷劑出口431設(shè)置于儲藏容器540內(nèi)部液體致冷劑表面LS的上面，所以當在這兩種情況下在儲藏容器540內(nèi)部液體致冷劑高度h1和從噴嘴410到致冷劑出口431的尺寸相同時，圖14的右側(cè)所示的比較例要求從液體致冷劑面LS上面的上位尺寸C2，也即大于從噴嘴410到致冷劑出口431的尺寸(C2-S1)。但在第七實施例中，如圖14左側(cè)的h1所示，從噴嘴410到致冷劑出口431的大部分處于液體致冷劑中，與比較例相比，可將集成排出管的氣-液分離器的儲藏容器540的垂直尺寸H做得較小。
在比較例中，可將從噴嘴410到致冷劑出口431的尺寸做得充分小，用以減小垂直尺寸H。然而，當從噴嘴410到致冷劑出口部分431的尺寸做得較小時，來自蒸發(fā)器300的氣體致冷劑不能充分地被吸入排出管400，并且擴散器430中致冷劑的壓力也不能充分增大。
在本排出管循環(huán)系統(tǒng)中，即使來自壓縮機100的致冷劑在散熱器200中被冷卻，較高的溫度的致冷劑也會流入噴嘴410。因此，當把包括噴嘴410的整個排出管400被布置在儲藏容器540內(nèi)時，在被減壓之前，儲藏容器540內(nèi)的液體致冷劑會被高溫致冷劑蒸發(fā)。因此，在第七實施例中的，由于至少是把噴嘴410布置在所述儲藏容器540的外部，所以在噴嘴410中被減壓和膨脹之后的低溫致冷劑被引入儲藏容器540。因此，可以避免儲藏容器540內(nèi)部的液體致冷劑蒸發(fā)，能夠充分地將液體致冷劑提供給蒸發(fā)器300。
在第七實施例中，排出管400的一部分被布置在儲藏容器540中，使致冷劑在排出管400內(nèi)沿垂直方向從下向上流動，通過致冷劑通道。然而，在以預(yù)定的傾斜角相對于水平方向傾斜地流動時，也可使致冷劑在排出管400內(nèi)從下向上流動通過致冷劑通道。
在第七實施例中，只有噴嘴410被布置在儲藏容器540外面。不過，也可以使混合部分420布置在儲藏容器540的外面。
在第七實施例中，從噴嘴410通過混合部分420到擴散器430的排出管400的致冷劑通道是近乎成直線。不過，也可以只使從噴嘴410到混合部分420的致冷劑通道是近乎成直線的，并可使擴散器430的致冷劑通道430適當?shù)貜澢?br> 下面將參照圖15和16描述本發(fā)明的第八實施例。如圖15和16所示，在第八實施例中，排出管400的致冷劑通道是近乎水平地延伸設(shè)置的，致冷劑出口431設(shè)在儲藏容器540的液體致冷劑表面LS的上方，使來自致冷劑出口431的致冷劑與儲藏容器540的內(nèi)壁表面碰撞。因此，無需附加的碰撞壁，能以低成本制成集成排出管的氣-液分離器500，同時可使液體致冷劑和氣體致冷劑有效地分開。
在第八實施例中，噴嘴410被布置在儲藏容器540外部。因此，與上述第七實施例類似，可以防止儲藏容器540內(nèi)部的液體致冷劑被蒸發(fā)，可以充分地將液體致冷劑能從儲藏容器540提供給蒸發(fā)器300。
在第八實施例中，排出管400的縱向是近乎水平地布置的，使致冷劑在排出管400的致冷劑通道中近乎水平地流動。但也可使排出管400的縱向相對于水平表面向上面或者向下面為傾斜的。
下面將參照圖17和18描述本發(fā)明的第九實施例。在第九實施例中，在用二氧化碳作致冷劑的排出管循環(huán)系統(tǒng)的散熱器200中，水與高壓側(cè)的致冷劑熱交換，使所供給的水被加熱。這就是說，第九實施例描述一種排出管循環(huán)型熱水器。
如圖17所示，在第九實施例中，在致冷劑通道中設(shè)置一個電的流量調(diào)整閥(可變的節(jié)流閥)730，用于調(diào)節(jié)致冷劑的流量，氣-液分離器500中的液體致冷劑通過所述致冷劑通道被提供給蒸發(fā)器300。排出管400的擴散器430的致冷劑出口側(cè)設(shè)置第一致冷劑溫度傳感器741，用以檢測流入氣-液分離器500的致冷劑的溫度；在流量調(diào)整閥門730的致冷劑出口側(cè)設(shè)置第二致冷劑溫度傳感器742，用以檢測流入蒸發(fā)器300的致冷劑的溫度。根據(jù)溫度傳感器741、742二者測得的溫度調(diào)整流量調(diào)整閥門730的閥門開啟程度。
在散熱器200(水-致冷劑熱交換器)中，致冷劑沿著與水的流動方向相反的方向流動。壓縮機100的轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)數(shù))由電機Mo控制，使流入排出管400的致冷劑流量成為預(yù)定值。
水箱750被布置成使水被提供給散熱器200，并使在散熱器200中加熱的熱水被儲存和提供給用戶。在水箱750與散熱器200之間設(shè)置電泵751，用于使水循環(huán)。設(shè)置水溫度傳感器743，以檢測水箱750內(nèi)水的溫度。在第九實施例中，將溫度傳感器741、742、743的信號輸入電子控制單元(ECU)740，ECU740控制流量調(diào)整閥門730的閥門開啟程度、壓縮機100的電機Mo和泵751各自的動作。
接下來，將描述排出管-循環(huán)型熱水器(下稱熱水器)的工作情況。根據(jù)用戶的請求，水箱750中儲存的供水(熱水)被送給用戶，當水箱750內(nèi)的水量變得比預(yù)定量低時，自來水(水)被供給進入水箱750。
另一方面，當水箱750內(nèi)的水溫度等于或低于預(yù)定溫度時，泵751和壓縮機100運轉(zhuǎn)，使水箱750內(nèi)的水被加熱，同時控制流量調(diào)整閥門730的閥門開啟程度，以便保持較高的排出管效率η。
排出管效率η是擴散器430中收回的壓縮能量與排出管400的噴嘴410中產(chǎn)生的膨脹能量的比。隨著排出管效率η變大，所收回的壓縮能量變大，并且排出管致冷劑循環(huán)的性能系數(shù)(COP)變高。
致冷劑循環(huán)的COP是輸出值(如散熱器200輻射的熱量)對循環(huán)所用的能量(如壓縮機100中消耗的電能)的比。另一方面，如上面公式(1)描述的那樣，排出管效率η與流過蒸發(fā)器300的致冷劑量Ge對流過散熱器200的致冷劑量Gn的流量比α(Ge/Gn)、收回的壓力(增加壓力)ΔP、噴嘴410的致冷劑入口與致冷劑出口之間的焓差Δie、從蒸發(fā)器300吸入到排出管400的致冷劑的流速Ue有關(guān)。因為流速Ue非常小，可以不考慮參數(shù)Ge(Ue2/2)。這里，ΔP/(ρg·Δie)被用作參數(shù)β，參數(shù)β、排出管效率η和流量比之間的相互關(guān)系被計算有如圖18所示那樣。
在圖18中，參數(shù)β(n)、參數(shù)β(n+1)、參數(shù)β(n+2)和參數(shù)β(n+3)表示互不同的參數(shù)。因此，當參數(shù)β變化時，控制流量控制閥門730的閥門開啟程度，使具有流量比α，在所述流量比α條件下，在這時的參數(shù)β下，排出管效率η變成最大值。結(jié)果，可使排出管效率η保持在較高的值。在本排出管循環(huán)系統(tǒng)中，因為有高壓側(cè)致冷劑流(排出管400中被減壓之前)和低壓側(cè)致冷劑流(蒸發(fā)器300的側(cè))，所以參數(shù)β是與高壓側(cè)致冷劑的狀態(tài)(焓)和低壓側(cè)致冷劑的狀態(tài)(焓)有關(guān)的函數(shù)。
在第九實施例中，根據(jù)致冷劑溫度傳感器741、742二者測得的溫度決定參數(shù)β，并使流量調(diào)整閥門730的閥門開啟程度受到控制。因此，可使這種排出管-循環(huán)型熱水器有效地工作。
在第九實施例中，流量調(diào)整閥門730構(gòu)成排出管效率的控制裝置，用以通過調(diào)節(jié)流入蒸發(fā)器300中的致冷劑量(流量)控制能量轉(zhuǎn)換效率。當流量調(diào)整閥門730的閥門開啟程度變化時，使在蒸發(fā)器300內(nèi)的壓力和溫度以及擴散器430中增大的壓力量得以改變。因此，流量調(diào)整閥門730可以通過調(diào)整流量比α(Ge/Gn)、蒸發(fā)器300內(nèi)的壓力和溫度以及排出管400的擴散器430中增大的壓力中的任何一個，調(diào)節(jié)排出管效率η。
在上述第九實施例中，根據(jù)高壓側(cè)致冷劑溫度和低壓側(cè)致冷劑溫度確定參數(shù)β。然而，由于可以根據(jù)致冷劑的壓力確定致冷劑狀態(tài)(焓)，所以，可以根據(jù)高壓側(cè)致冷劑壓力和低壓致冷劑壓力確定參數(shù)β。另外，作為確定參數(shù)β的因素，除致冷劑溫度和致冷劑壓力外，可以利用排出管循環(huán)系統(tǒng)的環(huán)境條件，如外部空氣溫度。
此外，在上述第九實施例中，可以改變檢測低溫側(cè)致冷劑狀態(tài)(焓)和高溫側(cè)致冷劑狀態(tài)(焓)的傳感器排列位置。例如，可以在排出管400的致冷劑入口側(cè)檢測高溫側(cè)致冷劑狀態(tài)(焓)，而在蒸發(fā)器300的致冷劑出口側(cè)檢測低溫側(cè)致冷劑狀態(tài)(焓)。
下面將參照圖19描述本發(fā)明的第十實施例。如圖19所示，在第十實施例中，將流量調(diào)整閥門730布置在排出管400的致冷劑入口側(cè)，根據(jù)致冷劑溫度傳感器741、742二者測得的溫度確定參數(shù)β，將流量調(diào)整閥門730的閥門開啟程度控制為保持較高的排出管效率η。
在第十實施例中，當調(diào)整流量調(diào)整閥門730的閥門開啟程度時，使高壓側(cè)致冷劑壓力被改變。因此，流量調(diào)整閥門730可以通過調(diào)整流量比α(Ge/Gn)和高壓側(cè)致冷劑壓力中的任何一個，調(diào)整排出管效率η。在第十實施例中，其他部分與上述第九實施例類似。
下面將參照圖20描述本發(fā)明的第十一實施例。
在上面描述的第九和第十實施例中，調(diào)整流量調(diào)整閥門730的閥門開啟程度，使排出管效率η變得較高。但在第十一實施例中，并未設(shè)置第九和第十實施例中所述的流量調(diào)整閥門730。這就是說，第十一實施例中，根據(jù)致冷劑溫度傳感器741、742兩者測得的溫度控制泵751，以使與高壓側(cè)致冷劑在散熱器200中熱交換的水流量得到調(diào)整。在這種情況下，調(diào)整散熱器中熱交換之后熱水的溫度，使排出管400中的能量轉(zhuǎn)換效率(排出管效率η)變得較高。
下面將參照圖21描述本發(fā)明的第十二實施例。如圖21所示，在第十二實施例中，與圖17所示的第九實施例相比，進一步設(shè)置第三致冷劑溫度傳感器744，用以檢測自散熱器200流出的致冷劑溫度，還設(shè)置水溫傳感器745，用以檢測流入散熱器200的水的溫度。因此，在第十二實施例中，根據(jù)致冷劑溫度傳感器741、742二者測得的溫度控制泵751，并調(diào)整流過散熱器200的水和致冷劑之間的溫度差，使排出管400中的能量轉(zhuǎn)換效率(排出管效率η)變得較高。
下面將參照圖22描述本發(fā)明的第十三實施例。如圖22所示，在第十三實施例中，設(shè)置熱交換器800，使從散熱器200流出的致冷劑和要被吸入壓縮機100的致冷劑在熱交換器800中熱交換。相應(yīng)地，吸入壓縮機100的致冷劑在熱交換器800中被加熱。
在本排出管循環(huán)系統(tǒng)中，由于排出管400的擴散器430中增大壓力之后致冷劑被吸入壓縮機100，因此，與不使用排出管400的常規(guī)蒸發(fā)壓縮型致冷劑循環(huán)相比，吸入壓縮機100的飽和的氣體致冷劑的焓較小。相應(yīng)地，當使從本排出管循環(huán)系統(tǒng)中的壓縮機100排放的致冷劑壓力等于從常規(guī)蒸發(fā)壓縮型致冷劑循環(huán)的壓縮機中排放的致冷劑壓力時，與常規(guī)蒸發(fā)壓縮型致冷劑循環(huán)相比，從排出管循環(huán)系統(tǒng)中的壓縮機100排放的致冷劑的溫度變得較低。
按照第十三實施例，可以通過從散熱器200流出的致冷劑和吸入壓縮機100的致冷劑之間的熱交換增大吸入壓縮機100的致冷劑的溫度。因此，可使壓縮機100排放的致冷劑的溫度增大，還可使散熱器200的熱功率和排出管循環(huán)系統(tǒng)的COP得到提高。
下面將參照圖23描述本發(fā)明的第十四實施例。如圖23所示，在第十四實施例中，設(shè)置熱交換器810，使驅(qū)動壓縮機100的電機Mo和吸入壓縮機100的致冷劑熱交換。相應(yīng)地，由來自電機Mo的熱加熱吸入壓縮機100的致冷劑，可以獲得與上述第十三實施例類似的優(yōu)點。
下面將參照圖24描述本發(fā)明的第十五實施例。如圖24所示，在第十五實施例中，設(shè)置熱交換器820，使吸入壓縮機100的致冷劑由從水箱750流出的水加熱。相應(yīng)地，吸入壓縮機100的致冷劑的溫度增大，壓縮機100的消耗功率減少，排出管循環(huán)系統(tǒng)的COP提高。
下面將參照圖25和26描述本發(fā)明的第十六實施例。第十六實施例的排出管循環(huán)系統(tǒng)用于整個建筑物，比如一幢房子的熱控制系統(tǒng)(熱管理)，包括熱水器。特別如圖25所示，建筑物中產(chǎn)生的排熱(如剩余的熱量)被重新回收，并與被吸入壓縮機100的致冷劑在熱交換器830中熱交換。另外，在排出管400和氣-液分離器500之間布置一個附加的蒸發(fā)器310。相應(yīng)地，利用排放的氣體，可以提高散熱器200中的加熱功率(水加熱功率)和致冷劑循環(huán)的COP。例如在蒸發(fā)器300中致冷劑吸收熱，同時實現(xiàn)間隔室的冷卻，利用蒸發(fā)器300中吸收的熱量和蒸發(fā)器310中吸收的熱量，可以在散熱器200中加熱水。在第十六實施例中，利用蒸發(fā)器300實現(xiàn)間隔室的致冷(空氣調(diào)節(jié))。然而，可以利用蒸發(fā)器310實現(xiàn)乘客車廂的致冷，或者可以利用蒸發(fā)器300、310兩者來實現(xiàn)。
另外，如圖26所示，可以按照所需的溫度范圍，分別設(shè)置多個散熱器200。例如，在水回路中設(shè)置不需要水箱的設(shè)備753，借助水泵751的動作，可以使水沿著設(shè)備753與散熱器200之間的水回路流動。也就是說，可將熱量從單獨一個排出管循環(huán)系統(tǒng)加給無需水箱750的設(shè)備753，而熱水器需要水箱750。
下面將參照圖27和28描述本發(fā)明的第十七實施例。如圖27所示，在第十七實施例中，散熱器200與排出管400之間的致冷劑通道中設(shè)置控制閥門731，以便根據(jù)蒸發(fā)器300致冷劑出口側(cè)的致冷劑加熱程度(過熱度)控制致冷劑通道的開啟程度。
控制閥門731是壓力補償型的，它以機械的方式檢測蒸發(fā)器300致冷劑出口的致冷劑溫度，并使蒸發(fā)器300的致冷劑出口處的致冷劑加熱程度保持在預(yù)定的程度?？刂崎y門731具有溫度檢測部分731a，檢測蒸發(fā)器300的致冷劑出口側(cè)的致冷劑溫度，還具有壓力補償管道731b。
當蒸發(fā)器300的致冷劑出口側(cè)的加熱程度變得較大時，流入蒸發(fā)器300的致冷劑流量也變大。另一方面，因為排出管400的工作情況恒定，所以當致冷劑流量變得較大，而且流量比α(Ge/Gn)也變大時，就使排出管400的擴散器430中增加的壓力ΔP降低。因此，如圖28所示，排出管效率η按照在蒸發(fā)器300的致冷劑出口側(cè)的加熱程度改變，并且在某加熱程度成為最大值。
在第十七實施例中，由控制閥門731控制蒸發(fā)器300的致冷劑出口處的過熱度，使排出管效率η成為最大值。不過，在第十七實施例中，可用電閥門代替控制閥門731，以便根據(jù)排出管循環(huán)系統(tǒng)的工作狀態(tài)改變蒸發(fā)器300的致冷劑出口處的控制目標加熱程度。
下面將參照圖29和30描述本發(fā)明的第十八的實施例。如圖29所示，控制閥門732被布置在散熱器200和排出管400之間的致冷劑通道中，用以根據(jù)高壓側(cè)致冷劑溫度控制從散熱器200中流出的高壓側(cè)致冷劑的壓力。這里的高壓側(cè)致冷劑壓力是指在控制閥門732和排出管400的噴嘴410中被減壓之前的致冷劑壓力。
第十八實施例的控制閥門732具有溫度敏感部分732a，它以機械的方式檢測散熱器200的致冷劑出口側(cè)的致冷劑溫度。控制閥門732根據(jù)由溫度敏感部分732a檢測的致冷劑溫度控制高壓側(cè)的致冷劑壓力。
當高壓側(cè)致冷劑的壓力變大時，流入散熱器200的致冷劑流量Gn變小。另一方面，由于排出管400的工作狀態(tài)恒定，所以當致冷劑流量Gn變小而流量比α(Ge/Gn)變大時，會使排出管400的擴散器430中的壓力增量ΔP減小。因此，如圖30所示，排出管效率η按照高壓側(cè)的致冷劑壓力改變。這就是說，存在一個在排出管效率η成為最大值條件下的高壓側(cè)致冷劑壓力。
在第十八實施例中，由控制閥門732控制高壓側(cè)致冷劑的壓力，使排出管效率η成為最大值。不過，在第十八實施例中，可以用電閥門代替以機械方式工作的控制閥門732，。
下面將參照圖31描述本發(fā)明的第十九實施例。如圖31所示，控制閥門733布置在散熱器200和排出管400之間的致冷劑通道中，以便根據(jù)蒸發(fā)器300內(nèi)的壓力(蒸發(fā)器300內(nèi)的熱負載)控制控制閥門733的開啟程度。
控制閥門733以機械的方式檢測蒸發(fā)器300內(nèi)致冷劑的壓力，并根據(jù)檢測的致冷劑壓力控制閥門開啟程度?？刂崎y門733具有壓力補償管道733a。當蒸發(fā)器300內(nèi)的壓力變大時，控制閥門733的開啟程度變大。反之，當蒸發(fā)器300內(nèi)的壓力變小時，控制閥門733的開啟程度變小。
根據(jù)第十九實施例，根據(jù)蒸發(fā)器300內(nèi)的壓力(蒸發(fā)器300的熱負載)控制所述控制閥門733的開啟程度。因此，即使當蒸發(fā)器300內(nèi)的壓力改變時，控制閥門733的開啟程度也受控制，可使排出管效率η保持在較高的值。
在第十九實施例中，當蒸發(fā)器300內(nèi)的壓力變大時，控制閥門733的開啟程度也變大。反之，當蒸發(fā)器300內(nèi)的壓力變小時，控制閥門733的開啟程度也變小。因此，可使排出管效率η保持較高的值，還可以使流入蒸發(fā)器300的致冷劑流量得到適當?shù)目刂啤?br> 下面將參照圖32描述本發(fā)明的第二十實施例。在上述第十七實施例中，控制閥門731設(shè)在散熱器200與排出管400之間的致冷劑通道中，并根據(jù)蒸發(fā)器300的致冷劑出口的致冷劑加熱程度控制所述控制閥門731的開啟程度。但在第二十實施例中，有如圖32所示，控制閥門731被布置在氣-液分離器500與蒸發(fā)器300之間的致冷劑通道中，并根據(jù)蒸發(fā)器300的致冷劑出口的致冷劑加熱程度控制控制閥門731的開啟程度。在第二十實施例中，由于可將加給控制閥門731的壓力做得比上述第十七實施例的值小，所以可以減小控制閥門731的尺寸并降低生產(chǎn)成本。
下面將參照圖33描述本發(fā)明的第二十一實施例。在上述第十九實施例中，控制閥門733設(shè)在散熱器200與排出管400之間的致冷劑通道中。而在第二十一實施例中，如圖33所示，控制閥門733被布置在氣-液分離器500與蒸發(fā)器300之間的致冷劑通道中，并根據(jù)蒸發(fā)器300的壓力(蒸發(fā)器300中的熱負載)控制控制閥門733的開啟程度。
下面將參照圖34-38描述本發(fā)明的第二十二實施例。如圖34-38所示，設(shè)置熱交換器(即內(nèi)部熱交換器)800，散熱器200排放的致冷劑與吸入壓縮機100的致冷劑在熱交換器800中熱交換。圖34是上述第十七實施例的排出管循環(huán)系統(tǒng)中設(shè)置熱交換器800的例子。圖35是上述第十八實施例的排出管循環(huán)系統(tǒng)中設(shè)置熱交換器800的例子。圖36是上述第十九實施例的排出管循環(huán)系統(tǒng)中設(shè)置熱交換器800的例子。圖37是上述第二十實施例的排出管循環(huán)系統(tǒng)中設(shè)置熱交換器800的例子。圖38是上述第二十一實施例的排出管循環(huán)系統(tǒng)中設(shè)置熱交換器800的例子。
根據(jù)第二十二實施例，由熱交換器800使流入控制閥門731-733的致冷劑冷卻。因此，使排出管400的噴嘴410中的膨脹能量降低，也使從噴嘴410流出的致冷劑的流速(流動速度)降低，以及使噴嘴410出口處的致冷劑干燥度降低。于是，使從蒸發(fā)器300吸入到排出管400的致冷劑流量和流動速度增加，而使從噴嘴410排放的致冷劑流與從蒸發(fā)器吸入的致冷劑流之間的流速差變小。相應(yīng)地，對于在從蒸發(fā)器吸入的致冷劑和從噴嘴410排放的致冷劑混合時的產(chǎn)生的渦流，其渦流損耗可以變得較小。結(jié)果，可使排出管效率η得到提高。
下面將參照圖39描述本發(fā)明的第二十三實施例。如圖39所示，在第二十三實施例中，設(shè)在排出管400與散熱器200之間之致冷劑通道中的控制閥門731-733與噴嘴410集成為一體，以致排出管400與控制閥門731-733是集成為一體的。因為設(shè)置控制閥門731-733，所以可以使排出管400中的致冷劑按控制閥門731-733和噴嘴410兩個步驟減壓(節(jié)流)。也就是說，在控制閥門731-733處的第一步驟，可使致冷劑沸騰一次，而在噴嘴410的入口部分處的第二步驟，使致冷劑被膨脹，使得能夠有效地恢復(fù)致冷劑的壓力。相應(yīng)地，具有沸騰核心的致冷劑在第二步驟的噴嘴410處沸騰，使在第二步驟的噴嘴410處的致冷劑的沸騰得到促進，甚至在與噴嘴410的內(nèi)壁分開的中心部分，也能使致冷劑沸騰。結(jié)果，在噴嘴410處可以將液滴充分地噴成霧狀，排出管效率η可以提高。
如圖39所示，在排出管400和控制閥門731-733的集成的結(jié)構(gòu)中，設(shè)置連接壓力均衡器和溫度敏感圓筒的連接部分。
下面將參照圖40-42描述本發(fā)明的第二十四實施例。第二十四實施例中，設(shè)置回油管505，具有混合比較大之潤滑油的液體致冷劑通過回油管505被引入壓縮機100。如圖40所示，從排出管400流出的致冷劑流入氣-液分離器500，在氣-液分離器500中被分離成氣體致冷劑和液體致冷劑。在氣-液分離器500中分離的氣體致冷劑被吸入壓縮機100，在氣-液分離器500中分離的液體致冷劑被引入蒸發(fā)器300。
在第二十四實施例中，用液體密度比致冷劑大的礦物油，如聚乙二醇(FAG)作為潤滑油，回油管505被連接于氣-液分離器500最底部的位置。因此，在氣-液分離器500中與致冷劑分離的潤滑油可以返回壓縮機100的致冷劑吸入側(cè)。這里，與致冷劑分離的潤滑油并不意味著純凈的潤滑油，僅僅是指包括大量潤滑油的一種液體。
在氣-液分離器500與蒸發(fā)器300之間的致冷劑通路中，設(shè)置減壓單元(如毛細管)和固定節(jié)流閥，以便能使流入蒸發(fā)器300的致冷劑被充分地減壓。在第二十四實施例中，排出管400的結(jié)構(gòu)與上述第一實施例類似，如圖41所示。
第二十四實施例給出回油管505，使?jié)櫥涂梢酝ㄟ^回油管505引入壓縮機100的吸入側(cè)。因此，即使在排出管循環(huán)系統(tǒng)長時間連續(xù)運轉(zhuǎn)的情況下，也可以充分地給壓縮機100供給潤滑油。因此，可以有效地防止由于潤滑油不充足造成的壓縮機100的故障，并且可以提高排出管循環(huán)系統(tǒng)的耐久性。
在本發(fā)明的第二十四實施例中，使用液體密度比液體致冷劑大的潤滑油，潤滑油的密度分布如圖42所示。這就是說，在氣-液分離器500內(nèi)的液體致冷劑中，底部油的密度高，而液體表面油的密度低。因此，在第二十四實施例中，可以充分地給壓縮機100供給潤滑油，而具有低密度油的液體致冷劑被提供給蒸發(fā)器300。因此，可以減少停留在蒸發(fā)器300中的潤滑油，使蒸發(fā)器300的熱交換能力(致冷功率)得以提高。另外，因為回油管505連到氣-液分離器500的底部，所以潤滑油可以充分精確地返回壓縮機100。
結(jié)果，可以有效地防止由于潤滑油不充足造成的壓縮機100的故障，并可使蒸發(fā)器300的熱交換能力得到提高，同時也可以提高排出管循環(huán)系統(tǒng)的耐久性。
下面將參照圖43描述本發(fā)明的第二十五實施例。在上述第二十四實施例中，氣-液分離器500中從致冷劑中分離的潤滑油返回壓縮機100的吸入側(cè)。而在第二十五實施例中，如圖43所示，回油管505連到蒸發(fā)器300的致冷劑出口側(cè)，所以蒸發(fā)器300中儲存的潤滑油返回壓縮機100的吸入側(cè)。因為液體潤滑油易于從蒸發(fā)器300中蒸發(fā)的氣體致冷劑中被分離，所以在蒸發(fā)器300的致冷劑出口側(cè)，潤滑油比較容易被儲存。
在第二十五實施例中，回油管505連到蒸發(fā)器300的致冷劑出口側(cè)。不過，回油管505的連接位置可以改變。例如，回油管505可以連到蒸發(fā)器300的致冷劑入口，或者可以連到蒸發(fā)器300的致冷劑入口與致冷劑出口之間。
下面將參照圖44描述本發(fā)明的第二十六實施例。由于回油管505中流動的潤滑油不是純潤滑油，只是一種包含液體致冷劑的混合液體，所以，當直接把這種混合液體引入壓縮機100時，液體致冷劑被吸入壓縮機100。在這種情況下，可能過分增強壓縮機100的壓縮動作。如圖44所示，在第二十六實施例中，設(shè)置電加熱器506，用以加熱回油管505中流動的混合液體。因此，可以使回油管505中流動的混合液體中的液體致冷劑氣化(蒸發(fā))，并可避免液體致冷劑被吸入壓縮機100。因此，可以避免不必要地增強壓縮機100的壓縮動作。
下面將參照圖45描述本發(fā)明的第二十七實施例。在上述第二十六實施例中，由電加熱器506加熱流過回油管505的混合液體。而在第二十七實施例中，在蒸發(fā)器上游空氣側(cè)設(shè)置熱交換器530，以便由熱交換器530中的空氣加熱流過回油管505的混合液體。相應(yīng)地，在第二十七實施例中，可以得到與上述第二十六實施例類似的優(yōu)點。
下面將參照圖46描述本發(fā)明的第二十八實施例。如圖46所示，在第二十八實施例中，設(shè)置熱交換器535，用以在流過回油管505的混合液體和來自散熱器200出口側(cè)的高壓側(cè)致冷劑之間進行熱交換，使吸入壓縮機100的混合液體被加熱。相應(yīng)地，在第二十八實施例中，可以得到與上述第二十六實施例類似的優(yōu)點。
下面將參照圖47和48描述本發(fā)明的第二十九實施例。在上述各實施例中，使用二氧化碳作為致冷劑。但在第二十九實施例中使用氟立昂作為致冷劑，并使用聚乙二醇作為潤滑油。因為潤滑油的液體密度比液體致冷劑的液體密度小，如圖47和48所示，在氣-液分離器500內(nèi)的液體致冷劑中，在按預(yù)定距離與液體表面分開的預(yù)定位置處，開有與回油管505連通的油吸入接口511。
這就是說，如圖47和48所示，與回油管505結(jié)合的可移動連接管道512與在液體表面浮動的浮動體513連接。因此，即使在氣-液分離器500中致冷劑的液體面改變的情況下，油吸入接口511也總是處于按預(yù)定距離與液體表面分隔的預(yù)定位置。
在圖47中，與浮動體513相連的可移動連接管道512(512b)被插入與回油管505相連的固定連接管道512a中。另一方面，在圖48中，可移動連接管道512是由諸如橡皮類的彈性材料制成的彈性管道。
雖然已經(jīng)參照附圖結(jié)合優(yōu)選的實施例全面描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解，對于熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員而言，顯然能夠做出各種改型和變動。
例如，在上述本發(fā)明的第一至第二十八實施例中，二氧化碳被用作為致冷劑。然而，當排出管400中被減壓之前的致冷劑壓力等于或高于致冷劑的臨界壓力值時，可以使用具有超臨界壓力值的其他致冷劑，比如乙烯、乙烷和氮氧化物。此外，減壓單元710和720可以分別設(shè)在排出管400的致冷劑上游側(cè)和下游側(cè)。做為選擇，通過在致冷劑通道內(nèi)給出適當?shù)膲毫p耗，可以省去第一減壓單元600。
在上述第一至第三實施例中，減壓單元600、710、730是固定的節(jié)流閥單元；然而，它們可以是一種可移動的閥門，其中的開啟程度可有各種改變。例如，第二實施例中的第二減壓單元710可以由可動的閥門構(gòu)成。在這種情況下，當排出管400的擴散器430中被增大的致冷劑壓力比臨界壓力值小時，可將閥門開啟程度調(diào)整到使壓力損失變得較小。另一方面，當排出管400的擴散器430中被增大的致冷劑壓力等于或大于臨界壓力值時，閥門開啟程度被調(diào)整到使氣體-液體分離器500入口處的致冷劑壓力低于臨界壓力值。
在上述第二和第三實施例中，使用第二或第三減壓單元710、720，從排出管400的擴散器430中排放的致冷劑壓力被調(diào)整到比臨界壓力值低。不過，可以通過調(diào)整壓縮機的轉(zhuǎn)速，調(diào)整從壓縮機100排放的致冷劑的量，所以可將從排出管400的擴散器430中排放的致冷劑壓力調(diào)整得比臨界壓力值更低。
在上述第四至第六實施例中，是從混合部分420出口周圍的一個位置分離并取出液體致冷劑的。但也可以從在混合部分420的入口與擴散器430的出口之間的一個位置分離并取出液體致冷劑。
在上述第九至第十六實施例中，本發(fā)明的排出管循環(huán)系統(tǒng)被應(yīng)用于熱水器中。不過，本發(fā)明的排出管循環(huán)系統(tǒng)可以應(yīng)用于其它所用的空氣調(diào)節(jié)器中。上述第九至第十六實施例中，可以使用其它壓縮機，如容積變量型壓縮機和具有恒定轉(zhuǎn)速的壓縮機。
可以改變上述各實施例中的排出管400的形狀和結(jié)構(gòu)。例如，噴嘴410的節(jié)流閥可以由多級構(gòu)成。
這樣的改變和改型應(yīng)被認為都是在所附各權(quán)利要求定義的本發(fā)明范圍內(nèi)的。
權(quán)利要求
1.一種排出管循環(huán)系統(tǒng)，它包括用于吸入及壓縮致冷劑的壓縮機；用于冷卻從壓縮機排放的致冷劑的散熱器；由所吸收的熱量在其中蒸發(fā)致冷劑的蒸發(fā)器；排出管，它使來自散熱器的致冷劑減壓并且膨脹，以吸入在蒸發(fā)器中蒸發(fā)的氣體致冷劑，并將膨脹能量轉(zhuǎn)換為壓縮能量，以增大要被吸入壓縮機的致冷劑的壓力；氣-液分離器，它儲存致冷劑并將致冷劑分離成氣體致冷劑和液體致冷劑；其特征在于，在排出管中被減壓之前致冷劑壓力等于或高于致冷劑的臨界壓力值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，還包括壓力調(diào)整單元，它將排出管中增大的致冷劑壓力調(diào)節(jié)到比臨界壓力值低。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，還包括調(diào)整單元，它調(diào)整排出管中增大的致冷劑壓力，使排出管排放的致冷劑具有氣-液兩相。
4.根據(jù)權(quán)利要求2和3所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于設(shè)置氣-液分離器，將從排出管流出的致冷劑分離為氣體致冷劑和液體致冷劑；壓力調(diào)整單元被布置在沿致冷劑流動方向的排出管上游側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2和3之一所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于設(shè)置氣-液分離器，將從排出管流出的致冷劑分離為氣體致冷劑和液體致冷劑；壓力調(diào)整單元被布置在沿致冷劑流動方向的排出管下游側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，該排管具有取出部隊分，在從排出管排放之前，該抽出部隊分從致劑中分離并到出液體致冷劑，并捉供給熱發(fā)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于該排出管具有減壓部分，通過將壓縮能量轉(zhuǎn)換成速度能量在該部分內(nèi)使致冷劑減壓和膨脹；混合部分，被減壓的致冷劑和從蒸發(fā)器中吸入的氣體致冷劑在該部分中混合；增壓部分，速度能量在其中被轉(zhuǎn)換成壓力能量，以使從排出管排放的致冷劑的壓力增加；以及抽出部分，它被布置在混合部分的入口與增壓部分的出口之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，從所述排出管抽出部分取出的液體致冷劑通過氣-液分離器被提供給蒸發(fā)器。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述氣-液分離器包括用于將致冷劑分離為氣體致冷劑和液體致冷劑的第一分離部分，該第一分離部分以這樣的方式被布置使來自排出管抽出部分的液體致冷劑通過該第一分離部分被引入到蒸發(fā)器；用于使致冷劑分離為氣體致冷劑和液體致冷劑的第二分離部分，該第二分離部分以這樣的方式被布置使來自排出管增壓出口的致冷劑通過該第二分離部分引入到蒸發(fā)器。
10.根據(jù)權(quán)利要求6-9中任何一項所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述取出部分被設(shè)置在排出管內(nèi)致冷劑通道的橫截面接近中央處。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述氣-液分離器被布置成，使氣-液分離器中的氣體致冷劑被提供給壓縮機的吸入側(cè)，而使氣-液分離器中的液體致冷劑被提供給蒸發(fā)器；所述排出管循環(huán)系統(tǒng)還包括一個加熱單元，它加熱被吸入壓縮機的致冷劑。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱單元被布置成，使來自散熱器的致冷劑和要被吸入壓縮機的致冷劑在該加熱單元中熱交換。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于所述壓縮機由驅(qū)動源單元驅(qū)動；所述加熱單元被布置成，使驅(qū)動源單元和要被吸入壓縮機的致冷劑在所述加熱單元中熱交換。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述氣-液分離器被布置成，使氣-液分離器中的氣體致冷劑被提供給壓縮機的吸入側(cè)，而使氣-液分離器中的液體致冷劑被提供給蒸發(fā)器；所述排出管循環(huán)系統(tǒng)還包括一個排出管效率控制單元，它控制排出管中的能量轉(zhuǎn)換效率。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于調(diào)節(jié)流入排出管的致冷劑流量的流量調(diào)節(jié)裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述流量調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)壓縮機排放的致冷劑流量，以調(diào)節(jié)流入排出管的致冷劑流量。
17.根據(jù)權(quán)利要求14-16中任一項所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述排出管效率控制單元調(diào)整排出管中致冷劑的增壓量，以控制能量的轉(zhuǎn)換效率。
18.根據(jù)權(quán)利要求14-16中任一項所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于所述排出管包括一個噴嘴，從散熱器流出的高壓側(cè)致冷劑的壓力能量在其中被轉(zhuǎn)換成速度能量，使致冷劑減壓和膨脹；開包括一個增壓部分，速度能量在其中被轉(zhuǎn)換成壓力能量，使得在從該噴嘴排放的致冷劑和從蒸發(fā)器吸入的致冷劑被混合時，致冷劑的壓力增加；以及排出管效率控制單元，它調(diào)整噴嘴中致冷劑的減壓量，以控制能量的轉(zhuǎn)換效率。
19.根據(jù)權(quán)利要求14-16中任一項所述的蒸發(fā)器循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述排出管效率控制單元調(diào)整流入蒸發(fā)器的致冷劑的壓力，以控制能量的轉(zhuǎn)換效率。
20.根據(jù)權(quán)利要求14-16中任一項所述的蒸發(fā)器循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述排出管效率控制單元調(diào)整蒸發(fā)器內(nèi)的溫度，以控制能量的轉(zhuǎn)換效率。
21.根據(jù)權(quán)利要求14-16中任一項所述的蒸發(fā)器循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述排出管效率控制單元調(diào)整蒸發(fā)器內(nèi)的壓力，以控制能量的轉(zhuǎn)換效率。
22.根據(jù)權(quán)利要求14-16中任一項所述的蒸發(fā)器循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述排出管效率控制單元調(diào)整流過散熱器的致冷劑的量與流過蒸發(fā)器的致冷劑量之間的比率，以控制能量的轉(zhuǎn)換效率。
23.根據(jù)權(quán)利要求14-16中任一項所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述排出管效率控制單元調(diào)整被引進排出管之前的高壓側(cè)致冷劑的壓力，以控制能量的轉(zhuǎn)換效率。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，還包括一個熱水器，它通過在散熱器中的水和高壓側(cè)致冷劑之間的熱交換加熱提供給用戶的水。
25.根據(jù)權(quán)利要求14-16中任一項所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述散熱器被布置成，在散熱器中進行來自壓縮機高壓側(cè)的致冷劑和水循環(huán)中的水之間的熱交換；所述排出管效率控制單元調(diào)整散熱器中熱交換后水的溫度，以控制能量的轉(zhuǎn)換效率。
26.根據(jù)權(quán)利要求14-16中任一項所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述散熱器被布置成，在散熱器中進行來自壓縮機高壓側(cè)的致冷劑和水循環(huán)中的水之間的熱交換；所述排出管效率控制單元調(diào)整流過散熱器的致冷劑的溫度和流過散熱器的水的溫度之間的差，以控制能量的轉(zhuǎn)換效率。
27.根據(jù)權(quán)利要求14-16中任一項所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述散熱器被布置成，在散熱器中進行來自壓縮機高壓側(cè)的致冷劑和水循環(huán)中的水之間的熱交換；所述排出管效率控制單元調(diào)整流過散熱器的水的流量，以控制能量的轉(zhuǎn)換效率。
28.根據(jù)權(quán)利要求24所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸發(fā)器包括彼此分開的多個蒸發(fā)部分；以及至少一個蒸發(fā)部分被用于進行車廂的空氣調(diào)節(jié)操作。
29.根據(jù)權(quán)利要求24所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述熱水器具有其中存儲在散熱器中被加熱的水的水箱；以及該水箱被布置成，使吸入壓縮機的致冷劑利用所述水箱中儲存的水被加熱。
30.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述氣-液分離器被布置成，使氣體致冷劑和液體致冷劑彼此分離，以使氣-液分離器中的氣體致冷劑被提供給壓縮機的吸入側(cè)，而使氣-液分離器中的液體致冷劑被提供給蒸發(fā)器；所述排出管循環(huán)系統(tǒng)還包括一個控制閥門，它被布置在散熱器與排出管之間的致冷劑通道中，以便根據(jù)蒸發(fā)器出口側(cè)的致冷劑加熱程度控制致冷劑通道的開啟程度。
31.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述氣-液分離器被布置成，使氣體致冷劑與液體致冷劑彼此分離，以使氣-液分離器中的氣體致冷劑被提供給壓縮機的吸入側(cè)，而使氣-液分離器中的液體致冷劑被提供給蒸發(fā)器；所述排出管循環(huán)系統(tǒng)還包括一個控制閥門，它被布置在散熱器與排出管之間的致冷劑通道中，以便根據(jù)在排出管中被減壓之前致冷劑的溫度控制高壓側(cè)致冷劑的壓力。
32.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述氣-液分離器被布置成，使氣體致冷劑與液體致冷劑彼此分離，以使氣-液分離器中的氣體致冷劑被提供給壓縮機的吸入側(cè)，而使氣-液分離器中的液體致冷劑被提供給蒸發(fā)器；所述排出管循環(huán)系統(tǒng)還包括一個控制閥門，它被布置在散熱器與排出管之間的致冷劑通道中，以便根據(jù)蒸發(fā)器內(nèi)的壓力控制致冷劑通道的開啟程度。
33.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述氣-液分離器被布置成，使氣體致冷劑與液體致冷劑彼此分離，以使氣-液分離器中的氣體致冷劑被提供給壓縮機的吸入側(cè)，而使氣-液分離器中的液體致冷劑被提供給蒸發(fā)器；所述排出管循環(huán)系統(tǒng)還包括一個控制閥門，它被布置在散熱器與排出管之間的致冷劑通道中，以控制致冷劑通道的開啟程度，其中所述控制閥門和排出管是集成為一體的。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于所述排出管包括一個噴嘴，從散熱器流出的高壓側(cè)致冷劑的壓力能量在其中被轉(zhuǎn)換成速度能量，使致冷劑減壓和膨脹；還包括一個增壓部分，速度能量在其中被轉(zhuǎn)換成壓力能量，使在從噴嘴排放的致冷劑和從蒸發(fā)器吸入的致冷劑被混合時致冷劑的壓力增加；并且所述控制閥門與噴嘴集成為一體。
35.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述氣-液分離器被布置成，使氣體致冷劑與液體致冷劑彼此分離，以使氣-液分離器中的氣體致冷劑被提供給壓縮機的吸入側(cè)，而使氣-液分離器中的液體致冷劑被提供給蒸發(fā)器；所述排出管循環(huán)系統(tǒng)還包括一個控制閥門，它被布置在所述氣體-液體分離器與蒸發(fā)器之間的致冷劑通道中，以便根據(jù)蒸發(fā)器出口側(cè)的致冷劑加熱程度控制致冷劑通道的開啟程度。
36.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述氣-液分離器被布置成，使氣體致冷劑和液體致冷劑彼此分離，以使氣-液分離器中的氣體致冷劑被提供給壓縮機的吸入側(cè)，而使氣-液分離器中的液體致冷劑被提供給蒸發(fā)器；所述排出管循環(huán)系統(tǒng)還包括一個控制閥門，它被布置在所述氣體-液體分離器與蒸發(fā)器之間的致冷劑通道中，以便根據(jù)蒸發(fā)器內(nèi)的壓力控制致冷劑通道的開啟程度。
37.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于所述氣體液體分離器有一個儲藏容器部分，在其中儲存致冷劑，同時氣體致冷劑和液體致冷劑在其中被彼此分隔開；所述排出管的一部分與儲藏容器部分是集成為一體的。
38.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于限定回油管的裝置，從致冷劑分開的油通過該回油管被引入壓縮機的致冷劑吸入側(cè)。
39.根據(jù)權(quán)利要求36所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述與所述氣體液體分離器相連。
40.根據(jù)權(quán)利要求38所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述回油管被布置成，使蒸發(fā)器中儲存的油被引入壓縮機的致冷劑吸入側(cè)。
41.根據(jù)權(quán)利要求38-40中任一項所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，還包括一加熱器，它加熱在所述回油管中流動的包括油在內(nèi)的液體，。
42.根據(jù)權(quán)利要求38-40中任一項所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸發(fā)器被布置成，使流過該蒸發(fā)器的致冷劑與經(jīng)過蒸發(fā)器的液體熱交換；所述排出管循環(huán)系統(tǒng)還包括一個熱交換器，通過蒸發(fā)器之前的液體與流過所述回油管的包括油在內(nèi)的液體在其中熱交換。
43.根據(jù)權(quán)利要求38-40中任一項所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，還包括一個熱交換器，從壓縮機排放的致冷劑與流通過所述回油管的包括油在內(nèi)的液體在其中熱交換。
44.根據(jù)權(quán)利要求39所述的排出管循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述回油管在油的密度比致冷劑密度大的位置處與所述氣體液體分離器相連。
45.一種排出管循環(huán)系統(tǒng)，它包括壓縮機，用于吸入并壓縮致冷劑，并用于排放壓力高于致冷劑的臨界壓力值的致冷劑；用于冷卻從壓縮機中排放之致冷劑的散熱器；通過吸收熱量致冷劑在其中被蒸發(fā)的蒸發(fā)器；排出管，它使來自散熱器的致冷劑減壓并且膨脹，以吸入在蒸發(fā)器中蒸發(fā)的氣體致冷劑，并將膨脹能量轉(zhuǎn)換為壓縮能量，以增大要被吸入壓縮機的致冷劑壓力；用于在其中儲存致冷劑的氣-液分離器，來自排出管的致冷劑在其中被分成氣體致冷劑和液體致冷劑，其特征在于，所述排出管被設(shè)置成，使排出管中增大的致冷劑壓力從比蒸發(fā)器內(nèi)壓力高的一個中間壓力值起增加到比臨界壓力值低的一個壓力值。
46.一種排出管循環(huán)系統(tǒng)，其中包含壓縮機，用于將致冷劑壓縮到具有等于或高于致冷劑臨界壓力值的壓力；用于冷卻從壓縮機中排放之致冷劑的散熱器；通過吸收熱量使致冷劑在其中被蒸發(fā)的蒸發(fā)器；排出管，它使來自散熱器的致冷劑減壓并且膨脹，以吸入在蒸發(fā)器中蒸發(fā)的氣體致冷劑，并將膨脹能量轉(zhuǎn)換為壓縮能量，以增加要被吸入壓縮機的致冷劑壓力；以及氣-液分離器，其儲存致冷劑并將致冷劑分隔為氣體致冷劑和液體致冷劑；其特征在于，所述排出管被布置成，在超臨界區(qū)域減壓和膨脹致冷劑。
47.一種集成的排出管氣-液分離器，用于包括壓縮機和蒸發(fā)器的排出管循環(huán)系統(tǒng)，所述壓縮機用于將致冷劑壓縮到具有等于或高于致冷劑臨界壓力值壓力，所述蒸發(fā)器用于蒸發(fā)致冷劑，其特征在于，所述集成排出管氣-液分離器包括排出管，它使來自壓縮機的致冷劑減壓并且膨脹，以吸入在蒸發(fā)器中蒸發(fā)的氣體致冷劑，并將膨脹能量轉(zhuǎn)換為壓縮能量，以增加要被吸入壓縮機的致冷劑壓力；以及儲藏容器部分，在其中儲存致冷劑，同時氣體致冷劑和液體致冷劑在其中彼此分隔開，其中所述排出管的一部分與所述儲藏容器部分是集成為一體的。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的集成排出管氣-液分離器，其特征在于所述排出管被布置成，使致冷劑在排出管內(nèi)從低向上流動；以及所述排出管與儲藏容器部分集成為一體，使排出管的出口位于儲藏容器部分內(nèi)的致冷劑液面之上。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的集成排出管氣-液分離器，其特征在于，所述致冷劑在所述排出管中近乎縱向地流動。
50.根據(jù)權(quán)利要求48和49之一所述的集成排出管氣-液分離器，其特征在于，還包括一個碰撞壁，從排出管出口流出的致冷劑碰撞該碰撞壁。
51.根據(jù)權(quán)利要求47所述的集成排出管氣-液分離器，其特征在于，所述排出管與儲藏容器部分被集成為一體，使排出管的出口位于儲藏容器部分內(nèi)致冷劑液面之上，并且從排出管出口排放的致冷劑與儲藏容器部分的內(nèi)部壁表面碰撞。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的集成排出管氣體-液體分離器，其特征在于，所述排出管被布置成，使從所述出口排放的致冷劑近乎水平地流動。
53.根據(jù)權(quán)利要求42所述的集成排出管氣-液分離器，其特征在于所述排出管包括一個噴嘴，從壓縮機流出的致冷劑的壓力能量在其中被轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成速度能量，以使致冷劑被減壓和膨脹；一個混合部分，來自噴嘴的高速致冷劑和從蒸發(fā)器吸入的氣體致冷劑在其中被混合；以及一個增壓部分，速度能量在其中被轉(zhuǎn)換成壓力能量，使致冷劑的壓力增大；并且該噴嘴被布置在排出管中的儲藏容器部分外側(cè)。
54.根據(jù)權(quán)利要求47和53之一所述的集成排出管氣-液分離器，其特征在于，還包括一個液體致冷劑引入管，所述儲藏容器部分中的液體致冷劑通過該引入管道被引入所述蒸發(fā)器，其中所述液體致冷劑引入管具有節(jié)流裝置，用于在出口側(cè)減壓致冷劑。
全文摘要
在使用二氧化碳作為致冷劑的排出管循環(huán)系統(tǒng)中，排出管使來自散熱器的致冷劑減壓并且膨脹，以吸入在蒸發(fā)器中蒸發(fā)的氣體致冷劑，并且將膨脹能量轉(zhuǎn)換為壓縮能量，以增大要被吸入壓縮機的致冷劑壓力。由于致冷劑在超臨界值區(qū)域內(nèi)減壓和膨脹，所以在減壓操作過程中，壓力差別變得較大，特定的焓差也變得較大。因此，排出管中的能量轉(zhuǎn)換效率變得較高，并使排出管循環(huán)系統(tǒng)的效率被提高。
文檔編號F25B40/00GK1316636SQ0110949
公開日2001年10月10日 申請日期2001年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月15日
發(fā)明者武內(nèi)裕嗣, 牧田和久, 久米祥隆, 石川浩, 入谷邦夫, 野村哲, 榊原久介, 池上真 申請人:株式會社電裝