專利名稱：超臨界冷媒循環(huán)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將壓縮機(jī)，氣體冷卻器，節(jié)流機(jī)構(gòu)及蒸發(fā)器依次連接成環(huán)形構(gòu)成的、高壓側(cè)用超臨界壓力運(yùn)轉(zhuǎn)的冷媒循環(huán)裝置。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，例如對(duì)汽車的車室內(nèi)進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)的汽車空調(diào)，將旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)(壓縮機(jī))，氣體冷卻器，中間熱交換器，節(jié)流機(jī)構(gòu)(膨脹閥等)及蒸發(fā)器等依次用配管連接成環(huán)狀，構(gòu)成冷媒循環(huán)(冷媒回路)。并且，從作為旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)壓縮部件的吸入口將冷媒氣體吸入到氣缸的低壓室側(cè)，借助滾輪和葉片的作用進(jìn)行壓縮變成高溫高壓的冷媒氣體，從高壓室側(cè)經(jīng)過排出口、排出消音室流入氣體冷卻器，散熱，在中間熱交換器與低壓側(cè)冷媒進(jìn)行熱交換之后，用節(jié)流機(jī)構(gòu)節(jié)流，供應(yīng)給蒸發(fā)器。冷媒在該處蒸發(fā)，這時(shí)，通過從周圍吸熱，發(fā)揮冷卻作用，對(duì)車室內(nèi)進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)。
這里，近年來，為了應(yīng)對(duì)地球環(huán)境問題，在這種空調(diào)等冷媒循環(huán)中，不使用過去的氟里昂，例如嘗試使用特公平7-18602號(hào)公報(bào)所述的作為自然冷媒的CO2(二氧化碳)作為冷媒，在高壓側(cè)作為超臨界壓力進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，但由于在現(xiàn)有技術(shù)中，以在蒸發(fā)器之后配置儲(chǔ)存罐，將液體冷媒貯存在該儲(chǔ)存罐內(nèi)為前提，所以，不能獲得蒸發(fā)器出口側(cè)的冷媒過熱度。
即，由于將節(jié)流裝置(膨脹閥)的開度開大，所以蒸發(fā)器中的冷媒蒸發(fā)溫度變高，不能充分與空氣進(jìn)行熱交換。從而，為了獲得所需的制冷能力(冷凍能力)需要更多的冷媒循環(huán)量，存在著增大壓縮機(jī)中的耗電量的問題。
此外，在現(xiàn)有技術(shù)中，通過調(diào)整儲(chǔ)存罐內(nèi)的冷媒的液體量進(jìn)行制冷能力(冷凍能力)的控制。即，由于利用貯存在儲(chǔ)存罐內(nèi)的冷媒的液體量調(diào)整節(jié)流機(jī)構(gòu)(膨脹閥)的開度，所以，例如，在熱負(fù)荷高、將節(jié)流裝置的開度縮小時(shí)，在蒸發(fā)器內(nèi)，冷媒從氣體/液體的兩相混合體基本上完全變成氣體狀態(tài)。因此，流入中間熱交換器內(nèi)的低壓側(cè)的冷媒，不能將高壓側(cè)的冷媒充分冷卻。結(jié)果是，節(jié)流機(jī)構(gòu)入口的冷媒溫度變高，制冷能力降低。因此，為了獲得所需的制冷能力，仍然需要更多的冷媒循環(huán)量，增大壓縮機(jī)的耗電量。
這樣，在通過調(diào)整儲(chǔ)存罐(レシ-バタンク)內(nèi)的冷媒的液體量進(jìn)行制冷能力的控制情況下，很難總是將蒸發(fā)器的制冷能力維持在最佳狀態(tài)，從而，存在著在蒸發(fā)器中的制冷能力降低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決所述現(xiàn)有技術(shù)的課題，其目的是，在高壓側(cè)以超臨界壓力運(yùn)轉(zhuǎn)的冷媒循環(huán)裝置中，提高蒸發(fā)器中的熱交換能力。
即，在本發(fā)明中，根據(jù)冷媒循環(huán)裝置的蒸發(fā)器出口側(cè)的冷媒溫度和冷媒壓力調(diào)整節(jié)流機(jī)構(gòu)的開度，控制該蒸發(fā)器出口側(cè)的過熱度，所以，例如，利用節(jié)流機(jī)構(gòu)，通過增大蒸發(fā)器出口側(cè)的過熱度，增大蒸發(fā)器中冷媒的焓之差，最大限度地發(fā)揮蒸發(fā)器中的熱交換能力。
借此，可以減少蒸發(fā)器的外形尺寸和冷媒的循環(huán)量，并且可以保持所需的制冷能力，可以降低壓縮機(jī)的耗電量。
此外，在本發(fā)明中，由于根據(jù)熱負(fù)荷條件調(diào)整節(jié)流機(jī)構(gòu)的開度，控制蒸發(fā)器出口側(cè)的過熱度，所以，例如，在熱負(fù)荷高時(shí)，縮小蒸發(fā)器出口側(cè)的過熱度，在熱負(fù)荷低時(shí)增大過熱度，蒸發(fā)器中冷媒的焓之差增大，可以最大限度地發(fā)揮蒸發(fā)器中的制冷能力。
因此，即使熱負(fù)荷條件發(fā)生變化，也總是能夠?qū)⒄舭l(fā)器的制冷能力維持在最佳狀態(tài)。
特別是，由于在熱負(fù)荷高的情況下，不必增大冷媒循環(huán)量就可以增大冷凍能力，所以，可以提高壓縮機(jī)的制冷系數(shù)。
此外，在本發(fā)明中，除上面所述之外，還備有使從氣體冷卻器出來的冷媒與從蒸發(fā)器中出來的冷媒進(jìn)行熱交換用的中間熱交換器和暫時(shí)貯存被吸入到壓縮機(jī)中的冷媒的儲(chǔ)存罐，使從蒸發(fā)器中出來經(jīng)由中間熱交換器的冷媒流入儲(chǔ)存罐，所以，使從蒸發(fā)器中出來的溫度低的冷媒不經(jīng)由儲(chǔ)存罐流入中間熱交換器，可以更加有效地冷卻從氣體冷卻器中出來的冷媒。從而，可以更有效地改善蒸發(fā)器中的制冷能力(冷凍能力)。
此外，在本發(fā)明中，除上述各發(fā)明之外，由于使用CO2冷媒，所以，可以解決環(huán)境問題。
附圖的簡單說明

圖1、是構(gòu)成本發(fā)明的冷媒循環(huán)的多級(jí)壓縮式旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)的縱剖面圖。
圖2、是表示本發(fā)明的實(shí)施例的汽車空調(diào)機(jī)的冷媒循環(huán)的圖示。
圖3、是圖2的冷媒循環(huán)的p-h線圖。
圖4、是表示蒸發(fā)器出口的過熱度與制冷能力的關(guān)系的圖示。
圖5、是說明另一個(gè)本發(fā)明用的在圖2的冷媒循環(huán)的高負(fù)荷時(shí)的p-h線圖。
圖6、是說明同一個(gè)另一個(gè)本發(fā)明用的圖2所示的冷媒循環(huán)的低負(fù)荷時(shí)的p-h線圖。
圖7、是表示另一個(gè)本發(fā)明中過熱度控制的熱負(fù)荷條件與過熱度之間的關(guān)系的圖示。
對(duì)發(fā)明的優(yōu)選具體例子的描述下面根據(jù)附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施形式。圖1是用于本發(fā)明的冷媒循環(huán)裝置的壓縮機(jī)的實(shí)施例，是備有第一及第二旋轉(zhuǎn)壓縮部件的內(nèi)部中間壓型多級(jí)(兩級(jí))壓縮式旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)10的縱剖面圖。
即，10是使用CO2(二氧化碳)作為冷媒的內(nèi)部中間壓型多級(jí)壓縮式旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)10由用鋼板構(gòu)成的圓筒狀密閉容器12，配置容納在該密閉容器12的內(nèi)部空間的上側(cè)的電動(dòng)部件14，以及配置在該電動(dòng)部件14的下側(cè)、由電動(dòng)部件14的旋轉(zhuǎn)軸16驅(qū)動(dòng)的第一旋轉(zhuǎn)壓縮部件32(第一級(jí))和第二旋轉(zhuǎn)壓縮部件34(第二級(jí))形成的旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)構(gòu)部18構(gòu)成。
密閉容器12由以底部作為貯油池、容納電動(dòng)部件14和旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)構(gòu)部18的容器主體12A，以及閉塞該容器主體12A的上部開口、大致為碗狀的端蓋(蓋體)12B構(gòu)成，并且，在該端蓋12B的上表面的中心處形成圓形安裝孔12D，在該安裝孔12D內(nèi)安裝有向電動(dòng)部件14供電用的端子(省略配線)20。
電動(dòng)部件14由沿密閉容器12的上部空間的內(nèi)周面安裝成環(huán)狀的定子22以及離開該定子22的內(nèi)側(cè)一定的距離插入設(shè)置的轉(zhuǎn)子24構(gòu)成。該轉(zhuǎn)子24固定到通過中心沿鉛直方向延伸的旋轉(zhuǎn)軸16上。
定子22具有將環(huán)形電磁鋼板疊層形成的疊層體26和以串繞(集中卷繞)方式卷繞到該疊層體的齒部26上的定子繞組28。此外，轉(zhuǎn)子24和定子22一樣用電磁鋼板的疊層體30構(gòu)成，在該疊層體30內(nèi)插入永久磁鐵MG構(gòu)成。
中間間隔板36夾持在前述第一旋轉(zhuǎn)壓縮部件32和第二旋轉(zhuǎn)壓縮部件34之間。即，第一旋轉(zhuǎn)壓縮部件32和第二旋轉(zhuǎn)壓縮部件34由以下部分構(gòu)成中間間隔板36，配置在該中間間隔板36的上下的上缸體38、下缸體40，在該上下缸體38、40內(nèi)具有180度相位差、利用設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸16上的上下偏心部42、44偏心旋轉(zhuǎn)的上下滾輪46、48，與該上下滾輪46、48接觸、將上下缸體38、40的內(nèi)部分別劃分成低壓室側(cè)和高壓室側(cè)的葉片50、52，作為將上缸體38的上側(cè)的開口面及下缸體40的下側(cè)開口面閉塞、兼作旋轉(zhuǎn)軸16的軸承的支承構(gòu)件的上部支承構(gòu)件54及下部支承構(gòu)件56。
另一方面，在上部構(gòu)件54及下部構(gòu)件56上，設(shè)置用圖中未示出的吸入口分別與上下缸體38、40的內(nèi)部連通的吸入通路60(圖中未示出上側(cè)吸入通路)，使一部分凹陷、通過用上蓋66、下蓋68將該凹陷部閉塞形成的排出消音室62、64。
此外，排出消音室64和密閉容器12內(nèi)，用貫通上下缸體38、40及中間間隔板36的連通通路連通，在連通通路的上端豎立設(shè)置中間排出管121，被第一旋轉(zhuǎn)壓縮部件32壓縮的中間壓力的冷媒被從該中間排出管121排出到密閉容器12內(nèi)。
此外，將與第二旋轉(zhuǎn)壓縮部件34的上缸體38內(nèi)部連通的排出消音室62的上面開口部閉塞的上部蓋66，在密閉容器12內(nèi)將排出消音室62與電動(dòng)部件14側(cè)隔開。
同時(shí)，作為冷媒，考慮到對(duì)地球的環(huán)境的溫和性，可燃性以及毒性等因素，使用作為自然冷媒的前述CO2(二氧化碳)，作為潤滑油的油，例如使用礦物油，烷基苯油，醚油，酯油，PAG(聚二醇油)等已有的潤滑油。
在密閉容器12的容器主體12A的側(cè)面，在對(duì)應(yīng)于上部支承構(gòu)件54和下部支承構(gòu)件56的吸入通路60(未示出上側(cè))，排出消音器室62，上部蓋66的上側(cè)(大致對(duì)應(yīng)于電動(dòng)部件14的下端的位置)的位置上，分別焊接固定套管141、142、143及144。同時(shí)，把將冷媒氣體導(dǎo)入上缸體38內(nèi)用的冷媒導(dǎo)入管92的一端插入連接到套管141內(nèi)，該冷媒導(dǎo)入管92的一端與上缸體38的圖中未示出的吸入通路連通。該冷媒導(dǎo)入管92通過密閉容器12的上側(cè)到達(dá)套管144，其另一端插入連接到套管144內(nèi)，與密閉容器12的內(nèi)部連通。
此外，將冷媒氣體導(dǎo)入下缸體40用的冷媒導(dǎo)入管94的一端插入連接到套管142內(nèi)，該冷媒導(dǎo)入管94的一端與下缸體40的吸入通路60連通。該冷媒導(dǎo)入管94的另一端連接到后面描述的儲(chǔ)存罐158的下側(cè)上。此外，冷媒排出管96插入連接到套管143內(nèi)，該冷媒導(dǎo)入管96的一端與排出消音室62連通。
前述儲(chǔ)存罐158是將吸入壓縮機(jī)10內(nèi)的冷媒的氣液進(jìn)行分離的罐，安裝在焊接固定到密閉容器12容器主體12A的上部側(cè)面上的托架147上。
其次，圖2表示將本發(fā)明用于對(duì)汽車的車室內(nèi)制冷的汽車空調(diào)(空氣調(diào)節(jié)機(jī))時(shí)的冷媒循環(huán)，上述壓縮機(jī)10構(gòu)成圖2所示的汽車空調(diào)的冷媒(制冷)循環(huán)的一部分。即，壓縮機(jī)10的冷媒排出管96連接到氣體冷卻器154的入口上。從氣體冷卻器154出發(fā)的配管經(jīng)過中間熱交換器160通到作為節(jié)流機(jī)構(gòu)的電子式膨脹閥156。
膨脹閥156的出口連接到蒸發(fā)器157的入口上，蒸發(fā)器157的出口經(jīng)過中間熱交換器160通到儲(chǔ)存罐158。同時(shí)，儲(chǔ)存罐158的出口連接到冷媒導(dǎo)入管94上。171是控制(調(diào)整)前述壓縮機(jī)10的電動(dòng)部件14的轉(zhuǎn)速及膨脹閥156的閥的開度的控制裝置，檢測蒸發(fā)器157的出口側(cè)的冷媒溫度的溫度傳感器159A的輸出，以及檢測蒸發(fā)器157的出口側(cè)的冷媒壓力的壓力傳感器159B、圖中未示出的汽車的車室內(nèi)的溫度的車室內(nèi)溫度傳感器161、插入到車室內(nèi)的檢測陽光照射的日照量的日照傳感器162及外部氣體溫度的外部氣體溫度傳感器163的輸出輸入到該控制裝置中。
下面，參照圖3的p-h線圖(Mollier熱力學(xué)計(jì)算圖)說明在上述結(jié)構(gòu)中的動(dòng)作。當(dāng)由控制裝置171經(jīng)由端子20給圖中未示出的配線使壓縮機(jī)10的電動(dòng)部件14的定子繞組28通電時(shí)，電動(dòng)部件14起動(dòng)，轉(zhuǎn)子24旋轉(zhuǎn)。借助該旋轉(zhuǎn)，配合到與旋轉(zhuǎn)軸16整體設(shè)置的上下偏心部42、44上的上下滾輪46、48在上下缸體38、40內(nèi)偏心旋轉(zhuǎn)。
借此，經(jīng)由冷媒導(dǎo)入管94給形成在下部支承構(gòu)件56上的吸入通路60從圖中未示出的吸入口被吸入到缸體40的低壓室側(cè)的低壓(圖3中用實(shí)線表示的A狀態(tài))的冷媒，被滾輪48和葉片52的動(dòng)作壓縮，變成中間壓，由下缸體40的高壓室側(cè)經(jīng)由圖中未示出的連通通路從中間排出管121排出到密閉容器12內(nèi)。借此，密閉容器12內(nèi)變成中間壓。
然后，密閉容器12內(nèi)的中間壓的冷媒，從套管144出來具有冷媒導(dǎo)入管92及形成在上部支承構(gòu)件54上的圖中未示出的吸入通路從吸入口被吸入到上缸體38的低壓室側(cè)。被吸入的中間壓的冷媒氣體，借助滾輪46和葉片50的動(dòng)作被進(jìn)行二級(jí)壓縮，變成高壓高溫冷媒氣體，從高壓室側(cè)套管圖中未示出的排出口經(jīng)由形成在上部支承構(gòu)件54上的排出消音室62從冷媒排出管96排出到外部。這時(shí)，冷媒被壓縮到適當(dāng)?shù)某R界壓力(圖3中用實(shí)線B表示的狀態(tài))。
從冷媒排出管96排出的冷媒氣體流入氣體冷卻器154，在這里，利用空冷或者水冷方式散熱后，通過中間熱交換器160。冷媒在該處被低壓側(cè)冷媒進(jìn)一步冷卻后(圖3的C狀態(tài))，到達(dá)膨脹閥156。
冷媒通過在膨脹閥156處降低壓力，如圖3中用實(shí)線表示的D所示，成為氣體/液體的兩相混合體，在這種狀態(tài)，流入蒸發(fā)器157。冷媒在該處蒸發(fā)，這時(shí)通過從在車室內(nèi)循環(huán)的空氣中吸熱，發(fā)揮冷卻作用，將車內(nèi)制冷后，流出(圖3的A狀態(tài))。然后，通過中間熱交換器160，在該處接受由高壓側(cè)的冷媒的加熱作用之后，到達(dá)儲(chǔ)存罐158。在儲(chǔ)存罐158中，氣液分離，反復(fù)進(jìn)行只有氣體冷媒從冷媒導(dǎo)入管94被吸入到壓縮機(jī)10的第一旋轉(zhuǎn)壓縮部件32內(nèi)的循環(huán)。
控制裝置171基于車室內(nèi)的溫度傳感器161，日照傳感器162及外部氣體溫度傳感器163的各輸出，控制壓縮機(jī)10的電動(dòng)部件14的轉(zhuǎn)速，調(diào)整冷媒循環(huán)的制冷能力(冷凍能力)，進(jìn)行把車室內(nèi)保持在設(shè)定的溫度的控制。
進(jìn)而，控制裝置171基于溫度傳感器159A和壓力傳感器159B檢測出來的蒸發(fā)器157的出口側(cè)的冷媒溫度和冷媒壓力，調(diào)整膨脹閥156的閥的開度。這時(shí)，控制裝置171使蒸發(fā)器157的出口側(cè)的過熱度(圖3中用實(shí)線表示的A的狀態(tài))成為5deg左右的比較大的數(shù)值，稍稍縮小閥的開度。
這里，在稍稍加大膨脹閥156的開度時(shí)，如圖3中虛線A’所示，未獲得蒸發(fā)器157的過熱度，在蒸發(fā)器157內(nèi)的冷媒蒸發(fā)溫度變高，與空氣的熱交換不能充分進(jìn)行，制冷能力下降。
下面用圖3說明這種狀態(tài)。即，在不能獲得過熱度時(shí)，壓縮機(jī)10的排出冷媒成為圖3用虛線表示的B’的狀態(tài)，從膨脹閥156出來的流入蒸發(fā)器157內(nèi)的冷媒，成為圖3中用虛線表示的D’的狀態(tài)。然后，這種情況下的冷媒循環(huán)的制冷能力Qe’成為Qe’＝Δie’×Gr’(Δie’是A’與D’的焓之差，Gr’是冷媒流量)。
另一方面，如上所述，在獲得過熱度時(shí)的制冷能力Qe保持Qe＝Δie×Gr(Δie為A與D的焓之差，Gr是冷媒流量)。同時(shí)，如可以從該圖中看出的，由于用實(shí)線表示的Δie比用虛線表示的Δie’大，所以，制冷能力Qe也比不能獲得過熱度時(shí)的Qe’大(Qe＞Qe’)。
反之，在制冷能力一定的情況下，冷媒流量Gr可以小于Gr’(Gr＜Gr’)。此外，這意味著，可以縮小蒸發(fā)器157的外徑尺寸。
此外，圖4表示調(diào)整膨脹閥156的開度，使蒸發(fā)器157的出口側(cè)的過熱度變化時(shí)的制冷能力的變化。如從該圖中可以看出的，冷媒循環(huán)的制冷能力，在過熱度5度附加，顯示出具有峰值的山形。
固定容量型開放壓縮機(jī)，由發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)由皮帶驅(qū)動(dòng)。從而，壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速依存于發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，所以，隨著車速的變化冷媒循環(huán)量發(fā)生大的變化。因此，很難使蒸發(fā)器出口的過熱度總是保持的規(guī)定的值，由儲(chǔ)存罐吸收變化的部分。與此相對(duì)，可變?nèi)萘啃烷_放壓縮機(jī)和和即使固定容量用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)中，冷媒循環(huán)量的的變化小，所以，很容易將過熱度控制在規(guī)定的值。即，本發(fā)明在冷媒循環(huán)量的變化小的冷媒系統(tǒng)中，可以發(fā)揮更好的效果。
如上面詳細(xì)描述的，根據(jù)本發(fā)明，在把壓縮機(jī)，氣冷卻器，節(jié)流機(jī)構(gòu)及蒸發(fā)器依次連接成環(huán)形，高壓側(cè)用超臨界壓力運(yùn)轉(zhuǎn)的冷媒循環(huán)裝置中，基于蒸發(fā)器出口側(cè)的過熱度及冷媒壓力調(diào)整節(jié)流機(jī)構(gòu)的開度，控制所述蒸發(fā)器出口側(cè)的過熱度，所以，通過利用節(jié)流機(jī)構(gòu)加大蒸發(fā)器出來側(cè)的過熱度，加大蒸發(fā)器中冷媒的焓之差，最大限度地發(fā)揮出蒸發(fā)器中的熱交換能力。
借此，可以縮小蒸發(fā)器的外形尺寸和冷媒循環(huán)量，可以保持所需的冷凍能力降低壓縮機(jī)中的耗電量。
此外，除上面所述之外，還配備有使從氣體冷卻器出來的冷媒和從蒸發(fā)器中出來的冷媒進(jìn)行熱交換用的中間熱交換器，以及將吸入到壓縮機(jī)中的冷媒暫時(shí)儲(chǔ)存用的儲(chǔ)存罐，由于使從蒸發(fā)器中出來經(jīng)過中間熱交換器的冷媒流入儲(chǔ)存罐，所以使從蒸發(fā)器出來的溫度低的冷媒部不經(jīng)過儲(chǔ)存罐流入中間熱交換器，可以進(jìn)一步更有效地冷卻從氣體冷卻器出來的冷媒。借此，可以進(jìn)一步改善冷凍能力。
進(jìn)而，在本發(fā)明中，除上述各發(fā)明之外，由于使用CO2冷媒，所以，可以解決環(huán)境問題。
其次，參照圖5～圖7對(duì)利用控制裝置171對(duì)膨脹閥156的另外一個(gè)閥的開度調(diào)整控制進(jìn)行說明。此外，總體結(jié)構(gòu)及車室內(nèi)的基本的溫度控制和前面描述的一樣。
同時(shí)，在這種情況下，控制裝置171基于溫度傳感器159A和壓力傳感器159B檢測出來的蒸發(fā)器157的出口側(cè)的冷媒溫度和壓力，調(diào)整膨脹閥156的閥開度，控制裝置171基于車室內(nèi)的溫度傳感器161，日照傳感器162及外部氣體溫度傳感器163的各輸出推算熱負(fù)荷，根據(jù)所推算的熱負(fù)荷和溫度傳感器159A及壓力傳感器159B的輸出，調(diào)整膨脹閥的開度。
例如，在根據(jù)車室內(nèi)溫度傳感器161，日照傳感器162及外部氣體溫度傳感器163各輸出推算出熱負(fù)荷高(高負(fù)荷)時(shí)，控制裝置171稍稍加大膨脹閥156的開度，以便極力減小蒸發(fā)器157的出口側(cè)的過熱度(圖5中用實(shí)線表示的E狀態(tài))。
這里，在高負(fù)荷時(shí)，在縮小膨脹閥156的開度，加大圖5中用虛線表示的E’所示的蒸發(fā)器的過熱度時(shí)，在蒸發(fā)器157內(nèi)，從冷媒氣體/液體的兩相混合狀態(tài)變成基本上完全是氣體的狀態(tài)。從而，在中間熱交換器160處，低壓側(cè)的冷媒基本上不進(jìn)行蒸發(fā)，低壓側(cè)的冷媒的溫度也上升，所以，不能充分冷卻高壓側(cè)的冷媒。特別是，在外部氣體的溫度高時(shí)，低壓側(cè)的冷媒溫度進(jìn)一步上升，所以，在中間熱交換器160中高壓側(cè)與低壓側(cè)的溫度差減小，不能充分進(jìn)行熱交換。
另一方面，在過熱度小時(shí)，不從在蒸發(fā)器157內(nèi)冷媒氣體/液體的兩相混合體狀態(tài)完全變成氣體狀。同時(shí)，液體的冷媒在中間熱交換器中160中蒸發(fā)，這時(shí)冷卻高壓側(cè)的冷媒。因此，在中間熱交換器160中，低壓側(cè)的冷媒溫度難以上升，維持在低的溫度，可以充分冷卻高壓側(cè)的冷媒。
結(jié)果是，在縮小過熱度時(shí)，可以降低用壓縮機(jī)壓縮的冷媒的排出溫度(圖中用實(shí)線表示的B狀態(tài))。借此，降低膨脹閥156的入口的冷媒的溫度，加大蒸發(fā)器157的焓的差。
下面用圖5說明這種狀態(tài)。即，在高負(fù)荷時(shí)，當(dāng)加大蒸發(fā)器157出口側(cè)的過熱度時(shí)，壓縮機(jī)10的排出冷媒成為如圖5中用虛線表示的B’狀態(tài)，從膨脹閥156出來的流入蒸發(fā)器157中的冷媒成為圖5中用虛線表示的D’狀態(tài)。而且，這種情況下的蒸發(fā)器157的制冷能力Qe’成為Qe’＝Δie’×Gr’(Δie’是E’和D’的焓的差，Gr’是冷媒流量)。
另一方面，如上所述，在縮小過熱度時(shí)的制冷能力Qe，成為Qe＝Δie×Gr(Δie時(shí)E和D的焓之差，Gr是冷媒流量)。并且，如可以從圖中看出的，由實(shí)線Δie比由虛線表示的Δie’大，所以制冷能力Qe比過熱度大時(shí)的Qe’大，提高蒸發(fā)器157中的制冷能力。
另一方面，控制裝置171基于車室內(nèi)溫度傳感器161，日照傳感器162及外部氣體溫度傳感器163的各輸出推算出熱負(fù)荷低(包含中負(fù)荷，低負(fù)荷)時(shí)，控制裝置171使蒸發(fā)器157的出口側(cè)的過熱度(圖6中用實(shí)線表示的A狀態(tài))為5deg左右的大的數(shù)值，稍稍縮小閥的開度。
這里，在低負(fù)荷時(shí)(包含中負(fù)荷時(shí)，以下同。)稍稍打開膨脹閥156的閥的開度，如圖6的虛線E’所示的那樣，縮小蒸發(fā)器157的過熱度時(shí)，在蒸發(fā)器157內(nèi)冷媒的溫度增高，所以不能與空氣進(jìn)行充分的熱交換，降低制冷能力。
上述過熱控制示于圖7。即，在基于車室內(nèi)的溫度傳感器161，日照傳感器162以及外部氣體溫度傳感器163各輸出推算出來的熱負(fù)荷為的負(fù)荷時(shí)，控制裝置171為了增大過熱度稍稍縮小膨脹閥156，另一方面，在高負(fù)荷時(shí)，為了縮小過熱度可以稍稍打開膨脹閥156。
這樣，在基于車室內(nèi)的溫度傳感器161，日照傳感器162以及外部氣體溫度傳感器163各輸出推算出來的熱負(fù)荷高時(shí)，以縮小蒸發(fā)器157的出口側(cè)的過熱度的方式控制膨脹閥156的開度，在推算出來的熱負(fù)荷為低負(fù)荷時(shí)，以增大蒸發(fā)器157的出口側(cè)的過熱度的方式控制膨脹閥156的開度，這樣，增大蒸發(fā)器157中的冷媒的焓的差，最大限度地發(fā)揮蒸發(fā)器157的制冷能力。
借此，在所有熱負(fù)荷條件下，都可以將蒸發(fā)器157的制冷能力保持在最佳狀態(tài)。
進(jìn)而，在這種情況下，由于從蒸發(fā)器157出來經(jīng)過中間熱交換器160的冷媒流入儲(chǔ)存罐158，所以令從蒸發(fā)器158出來的溫度低的冷媒、不經(jīng)由儲(chǔ)存罐158流入中間熱交換器，可以將從氣體冷卻器出來的冷媒進(jìn)一步有效地冷卻。借此，可以進(jìn)一步改善制冷能力。
此外，在本實(shí)施例中，通過將車室內(nèi)的溫度傳感器161，日照傳感器162及外部氣體溫度傳感器163各輸出合成推算出熱負(fù)荷，但并不局限于此，即使由車室內(nèi)的溫度傳感器161，日照傳感器162或者外部氣體溫度傳感器163的分別的各自的輸出推算出熱負(fù)荷，本發(fā)明也是有效的。
如上面詳細(xì)描述的，根據(jù)這種情況下的發(fā)明，在將壓縮機(jī)，氣體冷卻器，節(jié)流機(jī)構(gòu)及蒸發(fā)器依次連接為環(huán)形，高壓側(cè)用超臨界壓力運(yùn)轉(zhuǎn)的冷媒循環(huán)裝置中，由于基于熱負(fù)荷條件調(diào)整節(jié)流機(jī)構(gòu)的開度，控制蒸發(fā)器側(cè)的過熱度，所以，例如在熱負(fù)荷高的情況下，縮小蒸發(fā)器出口側(cè)的過熱度，在熱負(fù)荷低的場合增大該過熱度，增大蒸發(fā)器中冷媒的焓的差，最大限度地發(fā)揮蒸發(fā)器的制冷能力。
借此，即使熱負(fù)荷條件變化，也總是把蒸發(fā)器的冷凍能力保持在最佳狀態(tài)。
特別是，在熱負(fù)荷高的情況下，由于不增加冷媒循環(huán)量就可以增大冷凍能力，所以，可以提高壓縮機(jī)的制冷系數(shù)。
此外，在這種情況下，配備將吸入壓縮機(jī)中的冷媒暫時(shí)存儲(chǔ)在儲(chǔ)存罐，從蒸發(fā)器出來的經(jīng)由中間熱交換器的冷媒流入儲(chǔ)存罐中，所以，使從蒸發(fā)器中出來的溫度低的冷媒不經(jīng)過儲(chǔ)存罐流入中間熱交換器，可以進(jìn)一步冷卻從氣體冷卻器出來的冷媒。借此，可以進(jìn)一步改善蒸發(fā)器的制冷能力。
進(jìn)而，在這種情況下，除上述發(fā)明之外，還使用CO2冷媒，所以，利用解決環(huán)境問題。
權(quán)利要求
1.一種超臨界冷媒循環(huán)裝置，在將壓縮機(jī)，氣體冷卻器，節(jié)流機(jī)構(gòu)及蒸發(fā)器依次連接成環(huán)形構(gòu)成的、高壓側(cè)用超臨界壓力運(yùn)轉(zhuǎn)的冷媒循環(huán)裝置中，基于前述蒸發(fā)器的出口側(cè)的冷媒溫度及冷媒壓力調(diào)整前述節(jié)流機(jī)構(gòu)的開度，控制所述蒸發(fā)器的出口側(cè)的過熱度。
2.如權(quán)利要求1所述的超臨界冷媒循環(huán)裝置，其特征為，利用前述節(jié)流機(jī)構(gòu)加大前述蒸發(fā)器出口側(cè)的過熱度。
3.一種超臨界冷媒循環(huán)裝置，在將壓縮機(jī)，氣體冷卻器，節(jié)流機(jī)構(gòu)及蒸發(fā)器依次連接成環(huán)形構(gòu)成的、高壓側(cè)用超臨界壓力運(yùn)轉(zhuǎn)的冷媒循環(huán)裝置中，基于熱負(fù)荷條件調(diào)整前述節(jié)流機(jī)構(gòu)的開度，控制所述蒸發(fā)器的出口側(cè)的過熱度。
4.如權(quán)利要求3所述的超臨界冷媒循環(huán)裝置，其特征為，在熱負(fù)荷高時(shí)縮小前述蒸發(fā)器的出口側(cè)過熱度，熱負(fù)荷低時(shí)，增大前述蒸發(fā)器出口側(cè)的過熱度。
5.如權(quán)利要求1、權(quán)利要求2、權(quán)利要求3或權(quán)利要求4所述的超臨界冷媒循環(huán)裝置，其特征為，它配備有使從前述氣體冷卻器出來的冷媒和前述蒸發(fā)器出來的冷媒進(jìn)行熱交換用的中間熱交換器，以及將吸入前述壓縮機(jī)的冷媒暫時(shí)儲(chǔ)存的儲(chǔ)存罐，令從前述蒸發(fā)器出來而經(jīng)由前述中間熱交換器的冷媒流入前述儲(chǔ)存罐。
6.如權(quán)利要求1、權(quán)利要求2、權(quán)利要求3、權(quán)利要求4或權(quán)利要求5所述的超臨界冷媒循環(huán)裝置，其特征為，使用CO2冷媒。
全文摘要
在高壓側(cè)利用超臨界壓力運(yùn)轉(zhuǎn)的冷媒循環(huán)裝置中，以提高蒸發(fā)器中的熱交換能力為目的，在把壓縮機(jī)，氣冷卻器，膨脹閥及蒸發(fā)器依次臨界成環(huán)形、在高壓側(cè)利用超臨界壓力運(yùn)轉(zhuǎn)的冷媒循環(huán)裝置中，基于蒸發(fā)器的出口側(cè)的冷媒溫度及冷媒壓力調(diào)整膨脹閥的開度，控制所述蒸發(fā)器的出口側(cè)過熱度。利用膨脹閥加大蒸發(fā)器出口側(cè)的過熱度。
文檔編號(hào)F25B9/00GK1470824SQ0313639
公開日2004年1月28日 申請日期2003年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月4日
發(fā)明者土井重紀(jì), 江原俊行, 黑澤美曉, 石野光彥, 福田榮壽, 小林好彥, 吉田有智, 壽, 彥, 曉, 智, 行 申請人:三洋電機(jī)株式會(huì)社