CN1908554A - 蒸气压缩式制冷循环装置 - Google Patents
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Abstract
具备:压缩机,其压送制冷剂;散热器,其进行来自压缩机的高压制冷剂的散热;喷射器,其设置在该散热器的下游侧;第一蒸发器,其与喷射器的下游侧连接,并流入已被升压的制冷剂;及第二蒸发器,其流入由在散热器的下游设置的膨胀阀进行了流量调节的制冷剂,并与喷射器的制冷剂吸引口连接,第一蒸发器及第二蒸发器在其内部具有流入制冷剂的制冷剂通路,该制冷剂通路以沿在其外部流动的空气流方向(A)形成多列的方式并列配置。
Description
技术领域
本发明涉及适合作为汽车用、商务用、或家庭用的空调机而使用的蒸气压缩式制冷循环装置。
背景技术
以往,作为该种的蒸气压缩式制冷循环装置,例如,公知使用了喷射器(ejector)的蒸气压缩式制冷循环装置,其具备:第一蒸发器,其配置在喷射器的制冷剂下游侧和气液分离器之间;及第二蒸发器,其配置在气液分离器的液体制冷剂出口侧和喷射器的制冷剂吸引口之间(例如,参考专利文献1)。
【专利文献1】特许第3322263号公报
然而,在专利文献1中记载的蒸气压缩式制冷循环装置中,虽然公开了为了提高冷却性能,而使用所谓第一蒸发器及第二蒸发器这两个蒸发器进行室内的制冷这一主旨,但是未公开在进行制冷时的蒸发器的具体结构。
例如,在如图21所示的制冷循环装置中,在散热器113的制冷剂下游侧设置有起到制冷剂减压机构及制冷剂循环机构的功能的喷射器114。在喷射器114的制冷剂下游侧和气液分离器130之间配置有第一蒸发器115,并且在气液分离器130的液体制冷剂出口侧和喷射器114的制冷剂吸引口114b之间配置有第二蒸发器118。
根据所述蒸气压缩式制冷循环装置,由于利用在喷嘴114a膨胀时的制冷剂的高速流产生的压力下降,吸引从第二蒸发器118排出的气相制冷剂,并且通过扩压部(升压部)114d将膨胀时的制冷剂的速度能量转换为压力能量,使制冷剂压力上升,因此能够降低压缩机111的驱动动力。从而,能够提高循环的运转效率。
另外,可以发挥由两个蒸发器115、118从各自的空间,或由两个蒸发器115、118从同一的空间吸热(冷却)的作用。而且,还记载了也由两个蒸发器115、118进行室内的制冷的主旨。
然而,完全没有公开由两个蒸发器115、118进行室内的制冷时的具体的两个蒸发器115、118的结构、及与使用了喷射器的蒸气压缩式制冷循环装置的结霜控制有关的结构。
发明内容
本发明的目的在于,鉴于所述点,提供一种在蒸发器内的制冷剂通路具有特征,提高了冷却性能的蒸气压缩式制冷循环装置。
本发明其他目的在于,组合喷射器下游侧蒸发器和喷射器吸引侧蒸发器,得到对共用的冷却对象空间进行冷却的蒸气压缩式制冷循环装置的良好的结霜控制。
另外,本发明的其他目的在于,提供一种能够提高通过两个蒸发器产生的冷却性能的蒸气压缩式制冷循环装置。
根据本发明的一个特征,蒸气压缩式制冷循环装置,具备:压缩机,其吸入并压缩制冷剂;散热器,其进行从压缩机喷出的高压制冷剂的散热;制冷剂升压机构,其对散热器的下游侧的制冷剂进行升压;第一蒸发器,其与制冷剂升压机构的下游侧连接,并流入已被升压的制冷剂;及第二蒸发器,其与制冷剂升压机构的制冷剂吸引口连接,第一蒸发器及第二蒸发器在其内部具有流动制冷剂的制冷剂通路,制冷剂通路以沿在其外部流动的空气流方向形成多列的方式并列配置。
因此,通过将第一蒸发器及第二蒸发器的制冷剂通路以沿在其外部流动的空气流方向形成多列的方式并列配置,能够提高冷却的性能,并且降低压缩机的动力。
根据本发明的又一特征,蒸气压缩式制冷循环装置,具备:压缩机,其吸入并压缩制冷剂;散热器,其进行从压缩机喷出的高压制冷剂的散热;制冷剂升压机构,其对散热器的下游侧的制冷剂进行升压;第一蒸发器,其与制冷剂升压机构的下游侧连接,并流入已被升压的制冷剂;及第二蒸发器,其与制冷剂升压机构的制冷剂吸引口连接,第一蒸发器及第二蒸发器在其内部具有多条流动制冷剂的制冷剂通路,第一蒸发器、第二蒸发器具有的各个制冷剂通路中至少一方的多条制冷剂通路,以沿在其外部流动的空气流方向形成多列的方式并列配置。
因此,通过将至少一个以上的蒸发器的多条制冷剂通路以沿在其外部流动的空气流方向形成多列的方式并列配置,能够提高冷却的性能,并且降低压缩机的动力。
多列并列配置的多条制冷剂通路可以分别折回构成。在这种情况下,通过将蒸发器的多条制冷剂通路以沿在其外部流动的空气流方向多列并列的方式分别折回配置,能够提高冷却的性能,并且降低压缩机的动力。
制冷剂升压机构由喷射器构成,喷射器,具有:喷嘴部,其使散热器的下游侧的制冷剂减压膨胀;制冷剂吸引口,其通过从该喷嘴部喷射的高速的制冷剂流将制冷剂吸引到内部;混合部,其混合高速的制冷剂流和来自制冷剂吸引口的吸引制冷剂;及升压部,其将由混合部混合的制冷剂流的速度能量转换为压力能量。在这种情况下,通过使用喷射器对制冷剂进行升温、升压,能够有效地利用蒸发器的制冷剂入口和制冷剂出口之间的温度差,因此压缩机的动力降低,并且冷却效率提高。
从所述第一蒸发器流出的制冷剂具有过热度,且至少所述第一蒸发器的所述多条制冷剂通路能够以沿在其外部流动的空气流方向形成多列的方式并列配置。在这种情况下,将所述第一蒸发器的所述多列并列的制冷剂通路的入口配置在所述空气流方向的下游侧,并且将所述多列并列的制冷剂通路的出口配置在与所述入口相比更靠近上游的位置。其结果是,在从第一蒸发器流出的制冷剂具有过热度的制冷循环中,在存在于空气流方向的上游侧的、蒸发器的制冷剂出口产生过热,因此通过将该蒸发器的制冷剂出口配置在与入口相比更靠近上游的位置,构成与空气流方向相反的制冷剂流,能够提高温度效率。
或,从所述第二蒸发器流出的制冷剂不具有过热度,且所述第二蒸发器的所述多条制冷剂通路也以沿在其外部流动的空气流方向形成多列的方式并列配置。在这种情况下,将所述第二蒸发器的所述多列并列的制冷剂通路的入口配置在所述空气流方向的上游侧,并且将所述多列并列的制冷剂通路的出口配置在与所述入口相比更靠近下游的位置。其结果是,在存在于空气流方向的下游侧的、蒸发器未产生过热,因此通过在温度梯度上,将该蒸发器的制冷剂出口配置在与入口相比更靠近下游的位置,构成与空气流方向相同的方向制冷剂流,能够进一步提高温度效率。
或,从所述第一蒸发器流出的制冷剂不具有过热度,且至少所述第一蒸发器的所述多条制冷剂通路以沿在其外部流动的空气流方向形成多列的方式并列配置,所述第一蒸发器的所述多列并列的制冷剂通路的入口配置在所述空气流方向的上游侧,并且所述多列并列的制冷剂通路的出口配置在与所述入口相比更靠近下游的位置。其结果是,在从第一蒸发器流出的制冷剂不具有过热度的制冷循环中,在存在于空气流方向的上游侧的、蒸发器的制冷剂出口未产生过热,因此通过在温度梯度上,将该蒸发器的制冷剂出口配置在与入口相比更靠近下游的位置,构成与空气流方向相同的方向的制冷剂流,能够提高温度效率。
或,从所述第二蒸发器流出的制冷剂不具有过热度,且所述第二蒸发器的所述多条制冷剂通路也以沿在其外部流动的空气流方向形成多列的方式并列配置,所述第二蒸发器的所述多列并列的制冷剂通路的入口配置在所述空气流方向的上游侧,并且所述多列并列的制冷剂通路的出口配置在与所述入口相比更靠近下游的位置。
所述第一蒸发器及第二蒸发器可以具备构成所述制冷剂通路的管,所述管可以具备传热用散热片。另外,所述第一蒸发器也可以配置在与所述第二蒸发器相比空气流方向的更上游侧。
另外,可以构成为:第一蒸发器及第二蒸发器作为连续的结构而连接,并对朝向共用的冷却对象空间送风的空气流进行冷却,并且具有控制机构,控制机构基于第二蒸发器的出口制冷剂压力,使压缩机的喷出容量或制冷剂喷出能力中的任意之一变化,从而控制结霜。由此,由于将蒸发器分割为第一蒸发器和第二蒸发器这两个蒸发器时,第二蒸发器侧与第一蒸发器相比更为低压,因此通过基于被吸引到制冷剂吸引口侧的制冷剂的压力进行结霜控制,通过使用简单的传感器,能够容易地防止结霜。
还有,尤其在低负荷状态时,第二蒸发器侧进一步成为低压,因此通过基于被吸引到制冷剂吸引口侧的制冷剂压力,能够快速容易地防止结霜。
例如,压缩机为能够通过喷出容量的变化来调整制冷剂喷出能力的可变容量型压缩机,控制结构在第二蒸发器的出口制冷剂压力为规定值以下时,进行使压缩机的喷出容量下降的控制。因此,在第二蒸发器的出口制冷剂压力为规定值以下时,例如,能够通过使电动机的转速下降来降低压缩机的喷出容量。由此,能够进行良好的结霜控制。
或,压缩机为通过电磁离合器的断续使压缩机工作的运转率变化从而调整制冷剂喷出能力的固定容量型压缩机,控制机构在第二蒸发器的出口制冷剂压力为规定值以下时,进行使压缩机的制冷剂喷出能力下降的控制。
可以在第二蒸发器和制冷剂吸引口之间设置有检测第二蒸发器的出口制冷剂压力的压力检测机构。例如,通过设置压力传感器等压力检测机构能够容易且准确地检测出第二蒸发器的出口制冷剂压力。另外,由于结构简单,因此能够实现制造成本的降低及搭载空间的小型化。
另外,压力检测机构可以以能够检测通过制冷剂吸引口内的制冷剂压力的方式与喷射器构成为一体。在这种情况下,通过压力检测机构能够与喷射器一体构成,可实现制造成本的降低。
第二蒸发器的制冷剂蒸发温度比第一蒸发器的制冷剂蒸发温度低,能够在空气流的上游侧配置第一蒸发器,并在空气流的下游侧配置第二蒸发器。由于制冷剂蒸发温度较高的第一蒸发器位于空气流的上游侧,制冷剂蒸发温度较低的第二蒸发器位于空气流的下游侧,因此即使被冷却空气的温度从空气流方向的上游侧朝向下游侧逐渐下降,也能够由第一、第二蒸发器的双方确保制冷剂蒸发温度和空气温度之间的温度差。由此,能够由两个蒸发器的组合有效地发挥对共用的冷却对象空间的冷却性能。
另外,可以具有制冷剂分支通路,所述制冷剂分支通路从喷射器的上游部分支并到达制冷剂吸引口,在该制冷剂分支通路设置有节流机构,在该节流机构的下游侧设置有第二蒸发器。由此,由于能够将从喷射器的上游部分支的制冷剂由节流机构减压并供给到第二蒸发器,因此不需要在第一蒸发器的制冷剂流下游侧设定气液分离器。另外,能够以节流机构独立地调整向第二蒸发器供给的制冷剂流量。
另外,可以在第一蒸发器的制冷剂流的下游侧设置有分离制冷剂的气液的气液分离器,该气液分离器的气相制冷剂出口侧与压缩机的吸入侧连接,气液分离器的液相制冷剂出口侧经由制冷剂分支通路与制冷剂吸引口连接,在制冷剂分支通路设置有节流机构,在该节流机构的下游侧设置有第二蒸发器。在第一蒸发器的制冷剂流下游侧设置有将制冷剂的气液分离的气液分离器时,气液分离器的液相制冷剂出口侧经由制冷剂分支通路与制冷剂吸引口连接。从而,即使在使用气液分离器的情况下,制冷剂吸引口侧也为低压。
附图说明
图1是表示第一实施方式的蒸气压缩式制冷循环装置的结构图;
图2是表示了第一实施方式的第一蒸发器及第二蒸发器、和它们的制冷剂通路及制冷剂流的概略图;
图3是表示了第一实施方式的蒸发器的制冷剂通路、制冷剂流、及与制冷剂进行热交换的空气流之间的关系的第一模式的概略图;
图4是表示了第一实施方式的蒸发器的制冷剂通路、制冷剂流、及与制冷剂进行热交换的空气流之间的关系的第二模式的概略图;
图5是表示了第一实施方式的蒸发器的制冷剂通路、制冷剂流、及与制冷剂进行热交换的空气流之间的关系的第三模式的概略图;
图6是表示了第一实施方式的蒸发器的制冷剂通路、制冷剂流、及与制冷剂进行热交换的空气流之间的关系的第四模式的概略图;
图7是表示了第一实施方式的蒸发器的制冷剂通路、制冷剂流、及与制冷剂进行热交换的空气流之间的关系的第五模式的概略图;
图8是表示了第一实施方式的蒸发器的制冷剂通路、制冷剂流、及与制冷剂进行热交换的空气流之间的关系的第六模式的概略图;
图9是表示本发明的第一蒸发器及第二蒸发器的结构的变形例的概略立体图;
图10是表示第二实施方式的蒸气压缩式制冷循环装置的结构图;
图11是表示第三实施方式的蒸气压缩式制冷循环装置的结构图;
图12是表示第四实施方式的蒸气压缩式制冷循环装置的结构图;
图13是表示本发明的第五实施方式的车辆用的蒸气压缩式制冷循环装置的循环结构图;
图14是表示本发明的第五实施方式的第一、第二蒸发器的一体化结构的概略立体图;
图15是表示本发明的第五实施方式的第一、第二蒸发器、和它们的制冷剂通路及制冷剂流的概略图;
图16是表示本发明的第五实施方式的控制装置的结霜控制机构的控制处理的流程图;
图17是表示本发明的第六实施方式的控制装置的结霜控制机构的控制处理的流程图;
图18是表示本发明的第七实施方式的车辆用的蒸气压缩式制冷循环装置的循环结构图;
图19是表示本发明的第八实施方式的车辆蒸气压缩式制冷循环装置的一部分的循环结构图;
图20是表示本发明的第九实施方式的第一、第二蒸发器的一体化结构的概略立体图;
图21是表示现有技术的蒸气压缩式制冷循环装置的循环结构图。
具体实施方式
(第一实施方式)
使用图1~图9,对于本实施方式进行说明。本实施方式的蒸气压缩式制冷循环装置是具备多个蒸发器的蒸气压缩式的制冷循环装置,作为其一例,以使用了喷射器的制冷循环装置为例进行说明。另外,对作为制冷剂使用二氧化碳,且高压压力超过临界压力的超临界制冷循环进行说明。还有,在使用了喷射器的超临界制冷循环中,制冷剂在超临界状态下仅仅散热而不凝缩,不过在使用了喷射器的制冷循环装置使用了通常的氟里昂系制冷剂的情况下,由于为高压压力未超过临界压力的亚临界循环,因此散热器作为凝缩器发挥作用。
如图1所示,本实施方式的蒸气压缩式制冷循环装置10具备:压缩机1,其吸入并压送制冷剂;散热器3,其相当于对从压缩机1喷出的高压制冷剂进行散热的高压侧热交换器;喷射器4,其是设置在该散热器3的下游侧的、对制冷剂进行升压的制冷剂升压机构;第一蒸发器5,其与该喷射器4的下游侧连接,并流入已被升压的制冷剂;及第二蒸发器6,其与喷射器4的制冷剂吸引口4b连接。并且,第一蒸发器5及第二蒸发器6在其内部具有流动制冷剂的制冷剂通路33、34,该制冷剂通路33、34以沿在其外部流动的空气流方向A形成多列的方式并列配置。另外,可以在散热器3和制冷剂路径11的分支路B地点之间具备膨胀阀8。在具备该膨胀阀8的情况下,能够控制在第一蒸发器5的下游的过热量。另外,作为制冷剂升压机构,除了喷射器4之外,例如还有具有将制冷剂的压力提高的作用的泵、辅助的压缩机等。
压缩机1是通过电磁离合器2的断续使压缩机的运转率变化从而调整制冷剂喷出能力的固定容量型。另外,也可以是能够通过制冷剂喷出容量的变化来调整喷出能力的可变容量型,也可以是通过控制装置等来调整电动机的转速从而对该喷出容量进行电控制的电动式压缩机。
在散热器3中,在已由压缩机1喷出的高压·高温制冷剂、和由风扇产生的送风空气或由车辆的行驶等产生的送风空气之间进行热交换,在散热器3内制冷剂的压力超过临界压力。散热器3由冷却风扇(未图示)冷却,该冷却风扇以电动式的方式构成。另外,冷却风扇也可以由发动机直接耦合式的液压联轴器控制的风扇(coupling fan)或液压驱动电动机驱动的风扇。还有,冷却风扇既可以采用与散热器(radiator)冷却风扇共用的形式,也可以作为散热器3专用的风扇。另外,冷却风扇,既可以与散热器3一体安装,也可以固定在车辆侧部件上。
喷射器4具备:喷嘴部4a,其较小地收缩从散热器3流入的高压制冷剂的通路面积,以等熵的方式使高压制冷剂减压膨胀;吸引口4b,其配置在与该喷嘴部4a的制冷剂喷出口同一的空间,通过从喷嘴部4a喷射的高速制冷剂流吸引来自第二蒸发器6的气相制冷剂;及混合部4c,其混合从该制冷剂吸引口4b吸引的制冷剂和高速制冷剂流。进而在混合部4c的下游侧设置有形成升压部的扩压部4d。该扩压部4d形成为将制冷剂的通路面积逐渐扩大的形状,具有对制冷剂流进行减速、使制冷剂压力上升的作用,即将制冷剂的速度能量转换为压力能量的作用。
在扩压部4d的下游侧连接有第一蒸发器5,该第一蒸发器5的出口侧与压缩机1的吸入口连接。另一方面,在与喷射器4相比位于更上游的制冷剂配管部,从散热器3延伸的制冷剂配管分支为制冷剂路径11和朝向喷射器4的制冷剂配管,在该制冷剂路径11的下游侧连接有制冷剂吸引口4b。另外,在制冷剂路径11设置有膨胀阀7,该膨胀阀7为调节向第二蒸发器6流入的制冷剂流量的减压机构,其也可以由节流孔(orifice)那样的固定节流阀构成。另外,也可以由能够通过电动致动器(actuator)调整阀开度的电动控制阀构成。
第一蒸发器5,为了制冷而配置在被送风的空气流方向A的上游侧,第二蒸发器6配置在与第一蒸发器5相比空气流方向A的更下游侧。第一蒸发器5及第二蒸发器6以沿在两蒸发器的传热部流动的空气流方向并列的状态一体地组装。在第一蒸发器5及第二蒸发器6的传热部连续流动的空气,由在两者的蒸发器中形成有的制冷剂通路内的制冷剂冷却,并送风到冷却对象空间。冷却对象空间例如是汽车、共用汽车、卡车、建筑机械的室内空间、制冷车的冷冻冷藏库内空间及建筑物的室内空间。被这样送风的空气由共用的送风风扇9沿箭头A的方向送风,依次与各蒸发器内的制冷剂通路的表面接触,而通过热交换冷却。这样,通过在组合制冷剂蒸发温度不同的第一蒸发器5和第二蒸发器6的状态下由送风风扇9输送空调风,能够有效地提高冷却对象空间的冷却性能。
接着,说明蒸发器内的制冷剂流。如图2所示,在第一蒸发器5及第二蒸发器6流动的制冷剂流,以将空气流方向(箭头A)横断的方式形成了交叉的流。在第一蒸发器5及第二蒸发器6中具备多个构成该制冷剂流的制冷剂通路,且多条制冷剂通路33、34叠层配置。另外,第一蒸发器5及第二蒸发器6的制冷剂通路中至少一方的制冷剂通路33、34,以沿在其外部流动的空气流方向A形成多列的方式并列配置。进而,形成了多列的制冷剂通路33、34以折回形状构成,使得制冷剂流动的朝向在蒸发器内变化,换言之,可以构成为U字状、或W字状。所谓构成为折回的形状,既可以采用在蒸发器的端部,由设置在散热器上下贮水箱的内部的通路隔板等来隔开制冷剂通路,并朝向另一端侧折回制冷剂通路的方式,也可以采用由构成分别独立的通路的管来构成制冷剂通路,且这些管分别在蒸发器的端部折曲,由此朝向另一端侧折回制冷剂通路的方式。并且,该折回的形状形成为,制冷剂通路在蒸发器内从其入口到出口至少往返一次以上。
流动由喷射器4减速、压力已上升的制冷剂,经过制冷剂路径12,由分配器29分配于在第一蒸发器5中配管的多个制冷剂配管内,从制冷剂通路的入口33a流入在蒸发器5内构成的制冷剂通路33内。流入制冷剂通路33内的制冷剂,以横断在外部流动的空气流的方向A的方式前进,在第一蒸发器5的另一端侧折回,进行U形转换方向(turn),到达在与制冷剂通路的入口33a相比空气流方向的更上游侧配置的制冷剂通路的出口33b,冷却在外部流动的空气。这样,形成U字状横断第一蒸发器5的、制冷剂流的制冷剂通路33形成以沿空气流方向A并列的往、返的2条通路,进而该通路作为整体,形成了沿与空气流方向A相反的朝向移动的制冷剂流(以下,称为对向流(如图4所示的X方向))。并且,从该制冷剂通路的出口33b流出的制冷剂经由罐(tank)35从压缩机1的吸入部被吸入。
另一方面,从制冷剂路径11的分支路B地点流入膨胀阀7、流量已被调整的制冷剂,由分配器32分配于在第二蒸发器6中配管的多个制冷剂配管内,从制冷剂通路的入口34a流入在第二蒸发器6内构成的制冷剂通路34内。流入该制冷剂通路34内的制冷剂以横断在外部流动的空气流的方向A的方式前进,在第二蒸发器6的另一端侧折回,进行U形转换方向,到达在与制冷剂通路的入口34a相比空气流方向A的更上游侧配置的制冷剂通路的出口34b,冷却在外部流动的空气。这样,形成U字状横断第二蒸发器6的、制冷剂流的制冷剂通路34形成以沿空气流方向A并列的往、返的2条通路,进而该通路作为整体,形成了沿与空气流方向A相同的朝向移动的制冷剂流(以下,称为并行流(如图4所示的Y方向))。并且,从该制冷剂通路的出口34b流出的制冷剂经由罐36经过制冷剂路径13,从喷射器4的制冷剂吸引口4b被吸入。
接着,使用图3~图8,说明在本发明中第一蒸发器5及第二蒸发器6形成有的制冷剂通路的模式。还有,这些模式是代表例,本发明的制冷剂通路并不限定于这些模式。
如图3所示,说明从空气流方向A的上游朝向下游,依次并列配置第一蒸发器5、第二蒸发器6,设置有各自的蒸发器的制冷剂通路14、15的第一模式。在该第一模式中,第一蒸发器5的制冷剂通路14,以沿与由在内部流动的制冷剂冷却的空气流方向A相反的朝向移动的方式,即,以从制冷剂通路14a到达制冷剂通路的出口14b的过程中从下游向上游沿空气流方向A逆流的方式构成,形成相对于空气流的对向流(图3的X方向)。换言之,是如下的结构:作为向第一蒸发器5的流入口的制冷剂通路的入口14a,配置在空气流方向A的下游侧,作为来自第一蒸发器5的流出口的制冷剂通路的出口14b,配置在与制冷剂通路的入口14a相比更靠近空气流方向A的上游的位置。
同样,在第一模式中,第二蒸发器6的制冷剂通路15,以沿与由在内部流动的制冷剂冷却的空气流方向A相反的朝向移动的方式,即,以从制冷剂通路15a到达制冷剂通路的出口15b的过程中从下游向上游沿空气流方向A逆流的方式构成,形成相对于空气流的对向流(图3的X方向)。换言之,是如下的结构:作为向第二蒸发器6的流入口的制冷剂通路的入口15a,配置在空气流方向A的下游侧,作为来自第二蒸发器6的流出口的制冷剂通路的出口15b,配置在与制冷剂通路的入口15a相比更靠近空气流方向A的上游的位置。从而,第一模式为制冷剂通路14、15内的制冷剂流都形成对向流的模式。
在第一模式中,说明被冷却的空气的温度变化、和在制冷剂通路流动的制冷剂的温度变化的关系。空气的温度从上游朝向下游逐渐下降。另一方面,对于制冷剂的温度而言,在从存在于空气流方向A的上游侧的第一蒸发器5流出的制冷剂不具有过热度的制冷循环装置的情况、和具有过热度的制冷循环装置的情况下,第一蒸发器5的制冷剂通路内的制冷剂的温度变化不同。在不具有过热度的制冷循环装置的情况下,由于在制冷剂通路流动的制冷剂流产生微小的压力下降,因此在第一蒸发器5、第二蒸发器6中,制冷剂的温度均随着从各自的制冷剂通路的入口朝向出口逐渐下降(即,制冷剂温度从空气流方向A的下游侧朝向上游侧下降)。并且,在具有过热度的制冷循环装置的情况下,只有喷射器4的下游侧的第一蒸发器5产生过热,与喷射器4的制冷剂吸入口4b连接的第二蒸发器6不产生过热(不具有过热度)。并且,制冷剂的温度,对于存在于空气流方向A的下游侧的第二蒸发器6而言,因由制冷剂流产生的制冷剂的压力下降而随着从制冷剂通路的入口15a朝向出口15b逐渐减少(即,制冷剂温度从空气流方向A的下游侧朝向上游侧下降),但对于存在于空气流方向A的上游侧的第一蒸发器5而言,由于产生过热,因此在制冷剂通路的出口14b制冷剂温度上升(即,与空气流方向A的下游侧相比上游侧的制冷剂温度高)。还有,在第一蒸发器5的制冷剂通路14流动的制冷剂的温度,与在第二蒸发器6的制冷剂通路15流动的制冷剂的温度相比作为整体是高温度。另外,从第一蒸发器5流出的制冷剂不具有过热度的制冷循环装置例如是指,在第一蒸发器5的下游侧设置有将制冷剂分离为气相和液相的气液分离器等机构的制冷循环装置。
接着,说明如图4所示的第二模式。在该第二模式中,第一蒸发器5的制冷剂通路16形成与所述的图3的X方向相同的流。换言之,作为向第一蒸发器5的流入口的制冷剂通路的入口16a配置在空气流方向A的下游侧,作为来自第一蒸发器5的流出口的制冷剂通路的出口16b配置在与制冷剂通路的入口16a相比更靠近空气流方向A的上游的位置。
在第二模式中,第二蒸发器6的制冷剂通路17,形成与制冷剂通路16形成的流相反的流,以沿与由在内部流动的制冷剂冷却的空气流方向A相同的朝向移动的方式,即,以在从制冷剂通路的入口17a到达制冷剂通路的出口17b的过程中从空气流方向A的上游向下游下降的方式构成,形成相对于空气流的并行流(图4的Y方向)。换言之,作为向第二蒸发器6的流入口的制冷剂通路的入口17a配置在空气流方向A的上游侧,作为来自第二蒸发器6的流出口的制冷剂通路的出口17b配置在与制冷剂通路的入口17a相比更靠近空气流方向A的下游的位置。从而,第二模式为制冷剂通路16的制冷剂流形成对向流、制冷剂通路17的制冷剂流形成并行流的模式。
在第二模式中,说明被冷却的空气的温度变化、和在制冷剂通路流动的制冷剂的温度变化的关系。空气的温度从上游朝向下游逐渐下降。另一方面,对于制冷剂温度而言,与第一模式相同地,在从存在于空气流方向A的上游侧的第一蒸发器5流出的制冷剂不具有过热度的制冷循环装置的情况、和具有过热度的制冷循环装置的情况下,第一蒸发器5的制冷剂通路16内的制冷剂的温度变化不同。在不具有过热度的制冷循环装置的情况下,制冷剂的温度因由制冷剂流产生的制冷剂的压力下降而在第一蒸发器5、第二蒸发器6中均随着从各自的制冷剂通路的入口朝向出口逐渐下降。即,在第一蒸发器5中制冷剂温度从空气流方向A的下游侧朝向上游侧下降,在第二蒸发器6中制冷剂温度从空气流方向A的上游侧朝向下游侧下降。并且,在具有过热度的制冷循环装置的情况下,制冷剂的温度,对于存在于空气流方向的下游侧、且不具有过热度的第二蒸发器6而言,因由制冷剂流产生的制冷剂的压力下降而随着从制冷剂通路的入口17a朝向出口17b逐渐减少(即,制冷剂温度从空气流方向A的上游侧朝向下游侧下降),但对于配置在喷射器4的下游侧、且存在于空气流方向A的上游侧第一蒸发器5而言,由于产生过热,因此相反地在制冷剂通路的出口16b制冷剂温度上升(即,与空气流方向A的下游侧相比上游侧的制冷剂温度高)。
接着,说明如图5所示的第三模式。在该第三模式中,第一蒸发器的制冷剂通路18形成与所述的图4的Y方向相同的流。换言之,作为向第一蒸发器5的流入口的制冷剂通路的入口18a配置在空气流方向A的上游侧,作为来自第一蒸发器5的流出口的制冷剂通路的出口18b配置在与制冷剂通路的入口18a相比更靠近空气流方向A的下游的位置。
在第三模式中,第二蒸发器6的制冷剂通路19形成与制冷剂通路18形成的流相反的流,并形成与所述的图3的X方向相同的流。换言之,作为朝向第二蒸发器6的流入口的制冷剂通路的入口19a配置在空气流方向A的下游侧,作为来自第二蒸发器6的流出口的制冷剂通路的出口19b配置在与制冷剂通路的入口19a相比更靠近空气流方向A的上游的位置。从而,第三模式为制冷剂通路18的制冷剂流形成并行流、制冷剂通路19的制冷剂流形成对向流的模式。
在第三模式中,说明被冷却的空气的温度变化、和在制冷剂通路流动的制冷剂的温度变化的关系。空气的温度从上游朝向下游逐渐下降。另一方面,对于制冷剂温度而言,与第一模式相同地,在从存在于空气流方向A的上游侧的第一蒸发器5流出的制冷剂不具有过热度的制冷循环装置的情况、和具有过热度的制冷循环装置的情况下,第一蒸发器5的制冷剂通路18内的制冷剂的温度变化不同。在不具有过热度的制冷循环装置的情况下,制冷剂的温度因由制冷剂流产生的制冷剂的压力下降而在第一蒸发器5、第二蒸发器6中均随着从各自的制冷剂通路的入口朝向出口逐渐下降。即,在第一蒸发器5中制冷剂温度从空气流方向A的上游侧朝向下游侧下降,在第二蒸发器6中制冷剂温度从空气流方向A的下游侧朝向上游侧下降。并且,在具有过热度的制冷循环装置的情况下,制冷剂的温度,对于存在于空气流方向的下游侧、且不具有过热度的第二蒸发器6而言,因由制冷剂流产生的制冷剂的压力下降而随着从制冷剂通路的入口19a朝向出口19b逐渐减少(即,制冷剂温度从空气流方向A的下游侧朝向上游侧下降),但对于配置在喷射器4的下游侧、且存在于空气流方向A的上游侧的第一蒸发器5而言,由于产生过热,因此相反地在制冷剂通路的出口18b制冷剂温度上升。即,由于与空气流方向A的上游侧相比下游侧的制冷剂温度上升,因此制冷剂通路的出口18b侧的制冷剂温度、和制冷剂通路的出口19b侧的制冷剂温度的差变大。
接着,说明图6所示的第四模式。在该第四模式中,第一蒸发器5的制冷剂通路23形成与所述的图4的Y方向相同的流。换言之,作为向第一蒸发器5的流入口的制冷剂通路的入口23a配置在空气流方向A的上游侧,作为来自第一蒸发器5的流出口的制冷剂通路的出口23b配置在与制冷剂通路的入口23a相比更靠近空气流方向A的下游的位置。
在第四模式中,第二蒸发器6的制冷剂通路24形成与制冷剂通路23形成的流相同的流。换言之,作为向第二蒸发器6的流入口的制冷剂通路的入口24a配置在空气流方向A的上游侧,作为来自第二蒸发器6的流出口的制冷剂通路的出口24b配置在与制冷剂通路的入口24a相比更靠近空气流方向A的下游的位置。从而,第四模式为制冷剂通路23的制冷剂流、制冷剂通路24的制冷剂流均形成并行流的模式。
在第四模式中,说明被冷却的空气的温度变化、和在制冷剂通路流动的制冷剂的温度变化的关系。空气的温度从上游朝向下游逐渐下降。另一方面,对于制冷剂的温度而言,与第一模式相同地,在从存在于空气流方向的上游侧的第一蒸发器5流出的制冷剂不具有过热度的制冷循环装置的情况、和具有过热度的制冷循环装置的情况下,第一蒸发器5的制冷剂通路23内的制冷剂的温度变化不同。在不具有过热度的制冷循环装置的情况下,制冷剂的温度因由制冷剂流产生的制冷剂的压力下降而在第一蒸发器5、第二蒸发器6中均随着从各自的制冷剂通路的入口朝向出口逐渐下降。即,在第一蒸发器5中制冷剂温度从空气流方向A的上游侧朝向下游侧下降,在第二蒸发器6中制冷剂温度从空气流方向A的上游侧朝向下游侧下降。并且,在具有过热度的制冷循环装置的情况下,制冷剂的温度,对于存在于空气流方向A的下游侧、且不具有过热度的第二蒸发器6而言,从制冷剂通路的入口24a随着朝向出口24b逐渐减少(即,制冷剂温度从空气流方向A的上游侧朝向下游侧下降),但对于配置在喷射器4的下游侧且存在于空气流方向A的上游侧的第一蒸发器5而言,由于产生过热,因此相反地从制冷剂通路的入口23a随着朝向出口23b上升。即,由于与空气流方向A的上游侧相比下游侧的制冷剂温度上升,因此制冷剂通路的出口23b侧的制冷剂温度、和制冷剂通路的出口24b侧的制冷剂温度的差变大。
如上所述,由图3~图6的模式的说明可知,在从配置在喷射器4的下游侧且存在于空气流方向的上游侧的第一蒸发器5流出的制冷剂不具有过热度的制冷循环装置中,位于空气流方向A的上游侧的蒸发器的制冷剂流在温度梯度上优选是并行流。另一方面,在从配置在喷射器4的下游侧且存在于空气流方向A的上游侧的第一蒸发器5流出的制冷剂具有过热度的制冷循环装置中,位于空气流方向A的上游侧的蒸发器的制冷剂流为了保持蒸发器的温度、提高温度效率而优选是对向流。另外,与喷射器4的制冷剂吸引口14b连接且位于不具有过热度的空气流方向A的下游侧的蒸发器的制冷剂流在温度梯度上优选是并行流。
另外,在从存在于空气流方向A的上游侧的第一蒸发器5流出的制冷剂具有过热度的制冷循环装置中,位于空气流方向A的下游侧的蒸发器的制冷剂通路的入口,若考虑蒸发器内的压力损失,则优选配置在能够消除过热的侧,即位于空气流方向A的上游侧的蒸发器的制冷剂的出口侧。
另外,对于所有的制冷剂流的模式而言,如图7所示,以沿空气流方向A形成多列的方式并列配置的制冷剂通路的入口或出口就蒸发器而言也可以配置在相反的侧。换言之,制冷剂通路的入口25a及制冷剂通路的出口25b在图7中配置在蒸发器5的下方侧,不过制冷剂通路的入口26a及制冷剂通路的出口26b在图7中配置在蒸发器6的上方侧。如图7所示的制冷剂流的模式为制冷剂通路的25的制冷剂流、制冷剂通路26的制冷剂流均形成并行流的模式,是所述的第四模式的变形例。从而,不论制冷剂通路25的入口及出口、制冷剂通路26的入口及出口是否相对于蒸发器存在于相同的侧,具有同样的制冷剂流的结构是相同的模式,且起到相同的作用效果。
另外,如图8所示,即使在第一蒸发器5、第二蒸发器6的一方的制冷剂通路(在图8中,制冷剂通路28)未相对于空气流方向A构成多列的情况下,若另一方的制冷剂通路27构成多列,则作为蒸发器整体也是制冷剂通路以沿空气流方向A形成多列的方式并列配置的结构,从而起到相同的作用效果。另外,如制冷剂通路27所示,在蒸发器5内,制冷剂通路也可以形成为从制冷剂通路的入口27a到达制冷剂通路的出口27b位置往返一次以上。
进而,如图8所示的第二蒸发器6的制冷剂通路28,就蒸发器而言,是以仅沿一个方向构成制冷剂流的方式延伸的通路,是相对于空气流方向A未形成多列的、一列的通路,但即使在第一蒸发器5的制冷剂通路也是以与其相同的一列的通路构成的情况下,作为蒸发器整体也是制冷剂通路以相对于空气流方向A形成多列的方式并列配置的结构,从而具有同样的作用效果。还有,如图8所示,在使蒸发器6的制冷剂通路28沿空气流方向A形成一列的情况下,多条制冷剂通路28仅沿叠层方向(图8纸面的深度方向)并列。
另外,在图3~图8中,相对于第一蒸发器5及第二蒸发器6的、被冷却的空气流方向也可以以首先与第二蒸发器6的制冷剂通路的外表面接触,然后与第一蒸发器5的制冷剂通路的外表面接触的方式构成为与图中的空气流方向A相反的朝向的流。在作成为这样的空气流方向的情况下,需要将图中的X方向变换为Y方向,将图中的Y方向变换为X方向,而识别模式。
另外,如图9所示,第一蒸发器5和第二蒸发器6也可以双方不紧贴,设置有规定的间隔而配置,也起到与将双方一体化时相同的作用效果。
另外,本实施方式的蒸气压缩式制冷循环装置10具备两个蒸发器,但也能够应用于具备三个以上蒸发器的蒸气压缩式制冷循环装置。
这样本实施方式的蒸气压缩式制冷循环装置具备:压缩机1,其吸入并压缩制冷剂;散热器3,其进行由压缩机1喷出的高压制冷剂的散热;制冷剂升压机构,其对散热器3的下游侧的制冷剂进行升压;第一蒸发器5,其与制冷剂升压机构的下游侧连接,并流入已被升压的制冷剂;及第二蒸发器6,其与制冷剂升压机构的制冷剂吸引口4b连接,第一蒸发器5及第二蒸发器6在其内部具有流动制冷剂的制冷剂通路,制冷剂通路33、34以沿在其外部流动的空气流方向A形成多列的方式并列配置。根据该结构,通过第一蒸发器及第二蒸发器中将构成制冷剂流的制冷剂通路33、34以沿在其外部流动的空气流方向形成多列的方式并列配置,能够提高冷却的性能,并且降低压缩机的动力。
进而,第一蒸发器5及第二蒸发器6在其内部具有多条流动制冷剂的制冷剂通路,在第一蒸发器5、第二蒸发器6具有的各自的制冷剂通路中至少一方中构成的多条制冷剂通路33、34,以沿在其外部流动的空气流方向A形成多列的方式并列配置。在采用了该结构的情况下,通过将至少一个以上的蒸发器的多条制冷剂通路以沿在其外部流动的空气流方向形成多列的方式并列配置,能够提高冷却的性能,并且降低压缩机的动力。
进而,多列并列配置的多条制冷剂通路33、34分别折回构成。在采用了该结构的情况下,通过将蒸发器的多条制冷剂通路以沿在其外部流动的空气流方向A多列并列的方式分别折回配置,能够提高冷却的性能,并且降低压缩机的动力。
另外,制冷剂升压机构由喷射器4构成,所述喷射器4具有:喷嘴部4a,其使散热器3的下游侧的制冷剂减压膨胀;制冷剂吸引口4b,其通过从该喷嘴部4a喷射的高速制冷剂流将制冷剂吸引到内部;混合部4c,其混合高速的制冷剂流和来自制冷剂吸引口4b的吸引制冷剂;及升压部4d,其将由混合部4c混合的制冷剂流的速度能量转换为压力能量。在采用了该结构的情况下,通过使用喷射器对制冷剂进行升温升压,能够有效地利用蒸发器的制冷剂入口和制冷剂出口之间的温度差,从而压缩机的动力减低,并且冷却效率提高。
另外,在从第一蒸发器5流出的制冷剂具有过热度的蒸气压缩式制冷循环装置10、40中,将第一蒸发器5、第二蒸发器6中在空气流方向的上游侧配置的蒸发器的多列并列的制冷剂通路的入口14a、16a配置在空气流方向A的下游侧,并且将多列并列的制冷剂通路的出口14b、16b配置在与入口相比更靠近上游的位置。在采用了该结构的情况下,在这样的制冷循环中,由于在存在于空气流方向A的上游侧的蒸发器的制冷剂出口产生过热,因此通过将该蒸发器的制冷剂出口配置在与入口相比更靠近上游的位置,构成与空气流方向相反的制冷剂流,能够提高温度效率。
进而,在从第一蒸发器5流出的制冷剂具有过热度的蒸气压缩式制冷循环装置10、40中,将在第一蒸发器5、第二蒸发器6中在空气流方向A的下游侧配置的蒸发器的多列并列的制冷剂通路的入口17a配置在空气流方向A的上游侧,并且将多列并列的制冷剂通路的出口17b配置在与入口相比更靠近下游的位置。在采用了该结构的情况下,由于在存在于空气流方向A的下游侧的蒸发器未产生过热,因此通过在温度梯度上,将该蒸发器的制冷剂出口配置在与入口相比更靠近下游的位置,构成与空气流方向相同的方向的制冷剂流,能够进一步提高温度效率。
另外,在从第一蒸发器5流出的制冷剂不具有过热度的蒸气压缩式制冷循环装置20、30中,将在第一蒸发器5、第二蒸发器6中在空气流方向A的上游侧配置的蒸发器的多列并列的制冷剂通路的入口18a、23a配置在空气流方向A的上游侧,并且将多列并列的制冷剂通路的出口18b、23b配置在与入口相比更靠近下游的位置。在采用了该结构的情况下,在这样的制冷循环中,由于在存在于空气流方向A的上游侧的蒸发器的制冷剂出口产生过热,因此通过在温度梯度上,将该蒸发器的制冷剂出口配置在与入口相比更靠近下游的位置,构成与空气流方向A相同的方向的制冷剂流,能够提高温度效率。
进而,在从第一蒸发器5流出的制冷剂不具有过热度的蒸气压缩式制冷循环装置20、30中,将在第一蒸发器5、第二蒸发器6中在空气流方向A的下游侧配置的蒸发器的多列并列的制冷剂通路的入口24a配置在空气流方向A的上游侧,并且将多列并列的制冷剂通路的出口24b配置在与入口相比更靠近下游的位置。在采用了该结构的情况下,由于在存在于空气流方向A的下游侧的蒸发器未产生过热,因此通过在温度梯度上,将该蒸发器的制冷剂出口配置在与入口相比更靠近下游的位置,构成与空气流方向A相同的方向的制冷剂流,能够进一步提高温度效率。
另外,在第一蒸发器5及第二蒸发器6具备构成制冷剂通路的管,该管具备传热用的散热片。在采用了该结构的情况下,能够进一步提高冷却性能。
(第二实施方式)
本实施方式,作为本发明的蒸气压缩式制冷循环装置的其他的例,对如图10所示的蒸气压缩式制冷循环装置20进行说明。另外,在图10的构成要素中,就与在第一实施方式中已说明的图1相同的符号的构成要素而言是相同的,其说明与第一实施方式中的说明相同,在此省略。
该蒸气压缩式制冷循环装置20具有如下的结构:在第一蒸发器5的制冷剂流的下游侧具备分离制冷剂的气液的气液分离器21,在压缩机1的吸入侧连接有该气液分离器21的气相制冷剂的出口部,并且经由制冷剂路径22将该气液分离器21的液相制冷剂的出口部连接于喷射器4的制冷剂吸引口4b。在该制冷剂路径22设置有作为节流机构的膨胀阀7和第二蒸发器6。
进而,第一蒸发器5和第二蒸发器6相对于空气流方向A的配置,与第一实施方式相同,将制冷剂蒸发温度较高的第一蒸发器5配置在空气流方向A的上游侧,将制冷剂蒸发温度较低的第二蒸发器6配置在空气流方向A的下游侧。在本实施方式中,通过在制冷剂蒸发温度不同的第一蒸发器5和第二蒸发器6的组合状态下由送风风扇9输送空调风,也能够有效地提高冷却对象空间的冷却性能。
另外,蒸气压缩式制冷循环装置20是从第一蒸发器5流出的制冷剂不具有过热度的制冷循环,作为在蒸发器内的制冷剂通路流动的制冷剂流模式,优选采用如图5及图6所示的两个模式,在其中若构成采用了图6所示的模式4的制冷剂流,则能够提高温度效率,从而是更优选的。
再有,由已在第一实施方式中说明的如图2~图8所示的蒸发器内的制冷剂通路构成的制冷剂流的模式,也可以应用于本实施方式的蒸气压缩式制冷循环装置20中。
另外,本实施方式的蒸气压缩式制冷循环装置20具备两个蒸发器,不过也能够应用于具备三个以上的蒸发器的蒸气压缩式制冷循环装置中。
(第三实施方式)
本实施方式,作为本发明的蒸气压缩式制冷循环装置的其他的例,对如图11所示的蒸气压缩式制冷循环装置30进行说明。另外,在图11的构成要素中,就与在第一实施方式中已说明的图1相同的符号的构成要素而言是相同的,其说明与第一实施方式中的说明相同,在此省略。
该蒸气压缩式制冷循环装置30具有如下的结构:在第一蒸发器5的制冷剂流的下游侧具备分离制冷剂的气液的气液分离器31,在第一蒸发器5连接有该气液分离器31的入口部,并且压缩机1的吸入侧连接有气液分离器31的气相制冷剂的出口部。
进而,第一蒸发器5和第二蒸发器6相对于空气流方向A的配置,与第一实施方式相同,将制冷剂蒸发温度较高的第一蒸发器5配置在空气流方向A的上游侧,将制冷剂蒸发温度较低的第二蒸发器6配置在空气流方向A的下游侧。在本实施方式中,通过在制冷剂蒸发温度不同的第一蒸发器5和第二蒸发器6的组合状态下由送风风扇9输送空调风,也能够有效地提高冷却对象空间的冷却性能。
另外,蒸气压缩式制冷循环装置30,与蒸气压缩式制冷循环装置20相同,是从第一蒸发器5流出的制冷剂不具有过热度的制冷循环,作为在蒸发器内的制冷剂通路流动的制冷剂流模式,优选采用如图5及图6所示的两个模式,在其中若构成采用了图6所示的模式4的制冷剂流,则能够提高温度效率,从而是更优选的。
再有,由已在第一实施方式中说明的如图2~图8所示的蒸发器内的制冷剂通路构成的制冷剂流的模式,也可以应用于本实施方式的蒸气压缩式制冷循环装置30中。
另外,本实施方式的蒸气压缩式制冷循环装置30具备两个蒸发器,不过也能够应用于具备三个以上的蒸发器的蒸气压缩式制冷循环装置中。
(第四实施方式)
本实施方式,作为本发明的蒸气压缩式制冷循环装置的其他的例,对如图12所示的蒸气压缩式制冷循环装置40进行说明。另外,在图12的构成要素中,就与在第一实施方式中已说明的图1相同的符号的构成要素而言是相同的,其说明与第一实施方式中的说明相同,在此省略。
该蒸气压缩式制冷循环装置40,除了一体形成的第一蒸发器5A及第二蒸发器6A之外,还具备同样一体形成的第一蒸发器5B及第二蒸发器6B。另外,蒸气压缩式制冷循环装置40,并列具备从喷射器4的下游部的制冷剂配管分支,并与压缩机1的吸入侧连接的第一低压制冷剂路径41及第二低压制冷剂路径42,并且并列具备从喷射器4的上游部的分支路B地点分支且与第二蒸发器6A连接的第一制冷剂分支路径11A、及与第二蒸发器6B连接的第二制冷剂分支路径11B。在喷射器4的下游侧的第一低压制冷剂路径41、第二低压制冷剂路径42分别连接有第一蒸发器5A、第一蒸发器5B,在第一制冷剂分支路径11A、第二制冷剂分支路径11B分别设置有作为节流机构的膨胀阀7A、7B,在该膨胀阀7A、7B的下游侧分别配置有第二蒸发器6A、6B。
在本实施方式中,通过送风风扇(未图示)如箭头A1将空气送风于一体组装的第一蒸发器5A及第二蒸发器6A,从而由第一蒸发器5A及第二蒸发器6A冷却该送风空气。
另外,蒸气压缩式制冷循环装置40,与蒸气压缩式制冷循环装置10相同,是从第一蒸发器5流出的制冷剂具有过热度的制冷循环装置,作为在蒸发器内的制冷剂通路流动的制冷剂流模式,优选采用如图3及图4所示的两个模式,在其中若构成采用了图4所示的模式2的制冷剂流,则能够提高温度效率,从而是更优选的。
同样,通过送风风扇(未图示)如箭头A2将空气送风于一体组装的第一蒸发器5B及第二蒸发器6B,从而由第一蒸发器5B及第二蒸发器6B冷却该送风空气。
再有,由已在第一实施方式中说明的如图2~图8所示的蒸发器内的制冷剂通路构成的制冷剂流的模式,也可以应用于本实施方式的蒸气压缩式制冷循环装置40中。
(第五实施方式)
以下基于图13至图16,说明本发明的第五实施方式的、使用了喷射器的蒸气压缩式制冷循环装置。图13是将本发明应用在车辆用制冷循环装置中的、使用了车辆用喷射器的蒸气压缩式制冷循环装置的循环结构图。图14是表示第一、第二蒸发器115、118的一体化结构的概略立体图。另外,图15是表示第一、第二蒸发器115、118、和它们的制冷剂通路及制冷剂流的概略图。进而,图16是表示控制装置140的结霜控制机构的控制处理的流程图。
本实施方式的蒸气压缩式制冷循环装置110,如图13所示,包括压缩机111、散热器113、喷射器114、第一蒸发器115及第二蒸发器118。将制冷剂吸入压缩的压缩机111,经由电磁离合器112、带(belt)等被未图示的车辆行驶用发动机旋转驱动。
作为该压缩机111,可以使用能够通过喷出容量的变化来调整制冷剂喷出能力的可变容量型压缩机,或通过电磁离合器112的断续使压缩机工作的运转率变化从而调整制冷剂喷出能力的固定容量型压缩机中的任意一种。
另外,若作压缩机111使用电动压缩机,则能够通过电动机的转速调整来调整制冷剂喷出能力。再有,电磁离合器112与后述的控制装置140连接,由该控制装置140控制。
在该压缩机111的制冷剂喷出侧配置有散热器113。散热器113在从压缩机111喷出的高压制冷剂和由未图示的冷却风扇送风的外气(车室外空气)之间进行热交换,冷却高压制冷剂。
在此,在作为蒸气压缩式制冷循环装置110的制冷剂,而使用通常的氟里昂系制冷剂的情况下,由于为高压压力不超过临界压力的亚临界循环,因此散热器113作为凝缩制冷剂的凝缩器而发挥作用。另一方面,在作为制冷剂使用如二氧化碳(CO2)那样高压压力超过临界压力的制冷剂的情况下,由于蒸气压缩式制冷循环装置110为超临界循环,因此制冷剂在超临界状态下仅散热,不凝缩。
并且,在与散热器113相比制冷剂流的更下游侧部位配置有喷射器114。该喷射器114为对制冷剂进行减压的减压机构,并且也是通过以高速喷出的制冷剂流的吸引作用(卷入作用)进行制冷剂的循环的流体输送式制冷剂循环机构(动量输送式泵)(参考JIS Z 8126号2.1.2.3等)。
在喷射器114中具备:喷嘴部114a,其较小地收缩从散热器113流入的高压制冷剂的通路面积,并以等熵的方式使高压制冷剂减压膨胀;及制冷剂吸引口114b,其配置在与喷嘴部114a的制冷剂喷出口同一的空间,并吸引来自后述的第二蒸发器118的气相制冷剂。
进而,在喷嘴部114a及制冷剂吸引口114b的制冷剂流下游侧部位设置有混合部114c,所述混合部114c混合来自喷嘴部114a的高速制冷剂流和制冷剂吸引口114b的吸引制冷剂。
并且,在混合部114c的制冷剂流下游侧配置有构成升压部的扩压部114d。该扩压部114d形成为逐渐增大制冷剂的通路面积的形状,发挥对制冷剂流进行减速、使制冷剂压力上升的作用,即,将制冷剂的速度能量转换为压力能量的作用。
在喷射器114的扩压部114d的下游侧连接有第一蒸发器115,在该第一蒸发器115的制冷剂流的下流侧连接有压缩机111的吸入侧。
另一方面,制冷剂分支通路116从喷射器114的上游部(散热器113和喷射器114之间的中间部位)分支,该制冷剂分支通路116的下游侧与喷射器114的制冷剂吸引口114b连接。图中所示的符号Z表示制冷剂分支通路116的分支点。
在该制冷剂分支通路116配置有节流机构117,在与该节流机构117相比制冷剂流的更下游侧部位配置有第二蒸发器118。节流机构117为构成向第二蒸发器118的制冷剂流量的调节作用的减压机构,具体地,可以由节流孔那样的固定节流阀构成。另外,也可以将可以通过电动致动器调整阀开度(通路节流阀开度)的电控制阀作为节流机构117来使用。
另外,在本实施方式中,将两个蒸发器115、118如后所述组装为一体结构,并将两个蒸发器115、118收纳在一个壳体119内。并且,通过共用的电动送风机120如箭头A所示将空气(被冷却空气)送风于在壳体119内构成的空气通路,从而由两个蒸发器115、118冷却该送风空气。
即,将已由两个蒸发器115、118冷却的冷风送入共用的冷却对象空间121,由此,由两个蒸发器115、118冷却共用的冷却对象空间121。在此,将两个蒸发器115、118中与喷射器114下游侧的主流路连接的第一蒸发器115配置在空气流A的上游侧,将与喷射器114的制冷剂吸引口114b连接的第二蒸发器118配置在空气流A的下游侧。
另外,在将本实施方式的蒸气压缩式制冷循环装置110应用在车辆空调用制冷循环装置的情况下,车室内空间为冷却对象空间121。另外,在将本实施方式的蒸气压缩式制冷循环装置110应用在制冷车用制冷循环装置的情况下,制冷车的冷冻冷藏库内空间为对象空间121。进而,在将本蒸气压缩式制冷循环装置110应用在家庭用空调装置的情况下,室内空间为冷却对象空间121。
并且,在喷射器114的制冷剂吸引口114b和第二蒸发器118之间设置有压力传感器141,所述压力传感器141为检测第二蒸发器118的出口制冷剂压力的压力检测机构。压力传感器141与后述的作为控制机构的控制装置140电连接,并将被检测出的压力信息输出到控制装置140。
控制装置140以微型计算机为主体构成,在内置的ROM(未图示)中设置有预先设定的控制程序。并且,包括压力传感器141,进行电连接使得输入未图示的温度、来自各压力传感器的温度、压力信息及来自未图示的操作面板的操作信息,并基于这些的温度、压力信息及操作信息,控制包括电磁离合器112的蒸气压缩式制冷循环装置110内的电气部件。
另外,在本实施方式中,基于由压力传感器141检测出的压力信息,进行控制电磁离合器112的结霜控制(后述)。
接着,基于图14说明两个蒸发器115、118的一体化结构的具体例。在该图14的实施例中,两个蒸发器115、118完全作为一个蒸发器结构而为一体化。因此,第一蒸发器115构成一个蒸发器结构中空气流A的上游侧区域,并且,第二蒸发器118构成一个蒸发器结构中空气流A的下游侧区域。
第一蒸发器115及第二蒸发器118的基本结构相同,分别具备热交换芯(core)部115a、118a、位于该热交换芯部115a、118a的上下两侧的罐部115b、115c、118b、118c。
在此,热交换芯部115a、118a,分别由沿上下方向延伸的多条管122、和在该多条管122相互间接合的散热片123的叠层结构构成。再有,在图14中,只图示了位于空气流上游侧的第一蒸发器115的热交换芯部115a的管122和散热片123,而未图示位于空气流下游侧的第二蒸发器118的热交换芯部118a的管122和散热片123,但两个热交换芯部115a、118a的结构相同。
管122构成制冷剂通路,由剖面形状沿空气流方向A扁平的扁平管构成。散热片123为将薄板材波状弯曲成形而得的波纹状(corrugate)散热片,与管122的平坦的外面侧接合而扩大空气侧传热面积。
管122和散热片123在热交换芯部115a、118a的左右方向上交替地叠层配置,在该管、散热片叠层方向(芯部左右方向)的两端部配置有对热交换芯部115a、118a进行加强的侧板(side plate)115d、115e、118d、118e。该侧板115d、115e、118d、118e,与位于芯部左右方向的最外侧的波纹状散热片123及上下两侧的罐部115b、115c、118b、118c接合。
第一蒸发器115的上下两侧的罐部115b、115c,和第二蒸发器118的上下两侧的罐部118b、118c形成相互独立的制冷剂通路空间。第一蒸发器115的上下两侧罐部115b、115c具有***并接合热交换芯部115a的管122的上下两端部的管嵌合孔部(未图示),管122的上下两端部与罐部115b、115c的内部空间连通。
同样,第二蒸发器118的上下两侧的罐部118b、118c具有***并接合热交换芯部118a的管122的上下两端部的管嵌合孔部(未图示),管122的上下两端部与罐部115b、115c的内部空间连通。
由此,上下两侧的罐部115b、115c、118b、118c,分别起到如下的作用:向对应的热交换芯部115a、118a的多条管122分配制冷剂流,或将来自多条管122的制冷剂流汇集。
若通过图14具体地说明由该罐部115b、118b、118c进行的制冷剂流的分配·汇集功能,则喷射器114下游侧的低压制冷剂流入的入口部124配置在第一蒸发器115的下侧罐部115c的左端部,在该下侧罐部115c的右端部配置有出口部125。并且,在该下侧罐部115c的内部空间的长度方向(芯部的管·散热片的叠层方向)的中间部配置有隔板126,通过该隔板126将下侧罐部115c的内部空间隔开为图示左侧区域和右侧区域。
由此,从入口部124流入下侧罐部115c内部的左侧区域的低压制冷剂,如箭头a所示在热交换芯部115a的左侧区域的管122组上升而流入上侧罐部115b的内部空间,如箭头b所示在该内部空间从左侧向右侧流动。
接着,上侧罐部115b的内部空间的右侧区域的制冷剂,如箭头c所示在热交换芯部115a的右侧区域的管122组下降而流入下侧罐部115c内部的右侧区域。并且,制冷剂如箭头d所示从下侧罐部115c的右端部的出口部125流出,朝向压缩机111的吸入侧。
相对于此,在第二蒸发器118中,在其上侧罐部118b的右端部配置有流入已通过制冷剂分支通路116的节流机构117的低压制冷剂的入口部127,在该上侧罐部118b的左端部配置有出口部128。并且,该上侧罐部118b的内部空间的长度方向(芯部的管·散热片叠层方向)的中间部配置有隔板129,通过该间壁板129将上侧罐部118b的内部空间隔开为图示右侧区域和左侧区域。
由此,从入口部127流入上侧罐部118b内部的右侧区域的低压制冷剂,如箭头e所示在热交换芯部118a的右侧区域的管122组下降而流入下侧罐部118c的内部空间,如箭头f所示在该内部空间从右侧向左侧流动。
接着,下侧罐部118c的内部空间的左侧区域的制冷剂,如箭头g所示在热交换芯部118a的左侧区域的管122组上升而流入上侧罐部118b内部的左侧区域。并且,制冷剂如箭头h所示从上侧罐部118b的左端部的出口部125流出,朝向喷射器114的制冷剂吸引口114b。
再有,由于在与箭头h相当的出口部125和制冷剂吸引口114b之间设置有压力传感器141,因此能够以简洁的结构容易地配置于第一、第二蒸发器115、118。
接着,说明两个蒸发器115、118的管122、散热片123、及罐部115b、115c、118b、118c的具体的一体化结构例。首先,作为散热片123,既可以按空气流前后的两个热交换芯部115a、118a分别设定各自的散热器,也可以在空气流前后的两个热交换芯部115a、118a的双方设定共用的一体散热片。
同样,作为管122,既可以按空气流前后的两个热交换芯部115a、118a分别设定各自的管,也可以在空气流前后的两个热交换芯部115a、118a的双方设定共用的一体管。
不过,由于第一蒸发器115侧的管122、和第二蒸发器118侧的管122需要构成完全独立的制冷剂通路,因此在一体管的情况下,需要在一体管内部将第一蒸发器115侧的制冷剂通路、和第二蒸发器118侧的制冷剂通路通过隔壁区分而独立形成,并将第一蒸发器115侧的管内制冷剂通路独立连接在第一蒸发器115侧的罐部115b、115c的内部空间,将第二蒸发器118侧的管内制冷剂通路独立连接在第二蒸发器118侧的罐部118b、118c的内部空间。
另外,罐部115b、115c、118b、118c可以分别独立地形成,但也可以以一体结构构成两个上侧罐部115b、118b,以一体结构构成两侧下侧罐部115c、118c。不过,在这种情况下,也需要互相独立地形成两个上侧罐部115b和118b的相互的内部空间,并相互独立地形成两个下侧罐部115c、118c的相互的内部空间。
另外,左右两侧的侧板115d、115e、118d、118e可以分别独立地形成,但也可以以一张板一体构成两个左侧侧板115d、118d,以一张板一体构成两个右侧侧板115e、118e。
如上所述,若作为第一、第二蒸发器115、118的管122、散热片123、罐部115b、115c、118b、118c及侧板115d、115e、118d、118e使用一体结构,则能够以较少的部件数目、简洁地低成本制造两个蒸发器115、118。
再有,作为管122、散热片123、罐部115b、115c、118b、118c及侧板115d、115e、118d、118e的具体材质,优选热传导性或钎焊性优异的金属铝,通过由该铝材成形各部件,能够通过一体钎焊组装第一、第二蒸发器115、118的整体结构。
并且,在本实施方式中,在进行了第一、第二蒸发器115、118的一体钎焊组装后,将喷射器114组装在第一、第二蒸发器115、118侧,将喷射器114与第一、第二蒸发器115、118一体化。
喷射器114,如图14所示,形成为喷嘴部114a、混合部114c及扩压部114d在一条直线上并列的细长的圆柱形状。因此,在本实施方式中,使喷射器114的长度方向平行于热交换芯部115a、118a的侧面,将喷射器114组装在热交换芯部115a、118a的侧面而形成为一体结构。
更具体地,将喷射器114的长度方向与配置为与热交换芯部左侧的侧板115d、118d平行,在该左侧的侧板115d、118d组装喷射器114。在此,喷射器114使用未图示的固定机构例如螺旋夹、金属弹簧夹子及钎焊等机构或方法固定在侧板115d、118d。
根据这样的喷射器组装结构,能够将喷射器114的扩压部114d的出口部接近配置在下侧罐部115c的入口部124,另外,能够将喷射器114的制冷剂吸引口接近配置在上侧罐部118b的出口部128。从而,能够同时简单地进行喷射器14和第一蒸发器115之间的制冷剂通路连接及喷射器114和第二蒸发器118之间的制冷剂通路连接。
而且,由于沿第一、第二蒸发器115、118的热交换芯部侧面部配置由细长的圆柱形状构成的喷射器114的长度方向,因此喷射器114不从第一、第二蒸发器115、118的外形状较大地突出。其结果是,能够紧凑地集中包括了喷射器114的第一、第二蒸发器115、118整体的骨架。
再有,如图15所示,各蒸发器115、118也可以构成为,各蒸发器115、118的制冷剂通路133、134沿空气流方向形成多列。基于图15说明在这种情况下的两个蒸发器115、118的结构。在第一蒸发器115及第二蒸发器118流动的制冷剂,以横断空气流方向(箭头A)的方式形成交叉的流。构成该制冷剂流的制冷剂通路在第一蒸发器115及第二蒸发器118中具备多条管122,且多条制冷剂通路133、134叠层配置。
另外,第一蒸发器115及第二蒸发器118的制冷剂通路中至少一方的制冷剂通路133、134以沿在其外部流动的空气流方向A形成多列的方式并列配置。进而,形成多列的制冷剂通路133、134以折回的形状构成,使得制冷剂流动的朝向在蒸发器115、118内变化,换言之,可以构成为U字状、或W字状。
再有,在此,至少一方的制冷剂通路133、134以沿在其外部流动的空气流方向A形成多列的方式形成,不过并不限定于此,也可以不是多列。另外,形成为在蒸发器115、118内使制冷剂流动的朝向变化,不过并不限定于此,也可以不是折回的形状。
在此,图中所示的符号137、138都是分配器,一方的分配器137,对已由喷射器114升压的制冷剂进行分配,使得其从入口部124流入在第一蒸发器115内形成的制冷剂通路133内。另一方的分配器138,对已由节流机构117减压的制冷剂进行分配,使得其从入口部127流入在第二蒸发器118内形成的制冷剂通路134内。
另外,符号135、136都是罐,一方的罐135是使从第一蒸发器115的出口部125流出的制冷剂集合的罐。另一方的罐136是使从第一蒸发器115的出口部128流出的制冷剂集合的罐。
由此,已由喷射器114升压的制冷剂经由分配器137、入口部124流入第一蒸发器115内的制冷剂通路133内。并且,流入制冷剂通路133内的制冷剂以横断在外部流动的空气流的方向A的方式前进,在第一蒸发器5的另一端侧折回,进行U形转换方向,到达配置在与制冷剂通路的入口部24相比空气流方向的更上游侧的制冷剂通路的出口部125,冷却在外部流动的空气。
这样,形成将第一蒸发器U字状横断的制冷剂流的制冷剂通路133,形成沿空气流方向A并列的往、返的两条通路,进而,该通路作为整体,形成沿与空气流方向A相反的朝向移动的制冷剂流。并且,从制冷剂通路的出口部125流出的制冷剂经由罐135,从压缩机111的吸入部被吸入。
另一方面,从制冷剂分支通路116的分支路Z地点流入节流机构、流量已被调整的制冷剂,由分配器138分配到在第二蒸发器118中配管的多条制冷剂配管内,并从制冷剂通路的入口部127流入在第二蒸发器118内构成的制冷剂通路134内。
流入该制冷剂通路134内的制冷剂以横断在外部流动的空气流的方向A的方式前进,在第二蒸发器118的另一端侧折回,进行U形转换方向,到达配置在与制冷剂通路的入口部127相比空气流方向的更下游侧的制冷剂通路的出口部128,冷却在外部流动的空气。
这样,形成将第二蒸发器118U字状横断的制冷剂流的制冷剂通路134,形成沿空气流方向A并列的往、返的两条通路,进而,该通路作为整体,形成沿与空气流方向A相同的朝向移动的制冷剂流。并且,从该制冷剂通路的出口部128流出的制冷剂经由罐136,从喷射器114的制冷剂吸引口114b被吸引。
接着,说明具有以上结构的蒸气压缩式制冷循环装置110的工作。若由车辆发动机驱动压缩机111,则已由压缩机111压缩并喷出的高温高压状态的制冷剂流入散热器113。在散热器113中高温的制冷剂由外气冷却而凝缩。从散热器113流出的高压液相制冷剂在分支点Z分流为朝向喷射器114的制冷剂流、和朝向制冷剂分支通路116的制冷剂流。
流入喷射器114中的制冷剂流由喷嘴部114a减压而膨胀。从而,制冷剂的压力能量由喷嘴部114a转换为速度能量,制冷剂从该喷嘴部114a的喷出口高速喷出。通过此时的制冷剂压力的下降,从制冷剂吸引口114b吸引已通过制冷剂分支通路116的第二蒸发器118的制冷剂(气相制冷剂)。
从喷嘴部114a喷出的制冷剂和由制冷剂吸引口114b吸引的制冷剂,由喷嘴部114a下游侧的混合部114c混合,流入扩压部114d。在该扩压部114中通过通路面积的扩大,制冷剂的速度(膨胀)能量转换为压力能量,因此制冷剂的压力上升。
并且,从喷射器114的扩压部114d流出的制冷剂流入第一蒸发器115中。在第一蒸发器115中,在制冷剂按照图14所示的箭头a~d的制冷剂路径流动的期间,低温的低压制冷剂由热交换芯部115a从箭头A方向的送风空气吸热而蒸发。该蒸发后的气相制冷剂被压缩机111吸入,再次被压缩。
另一方面,流入制冷剂分支通路116中的制冷剂流由节流机构117减压而成为低压制冷剂,该低压制冷剂流入第二蒸发器118。在第二蒸发器118中,在制冷剂按照图14所示的箭头e~h的制冷剂路径流动的期间,制冷剂从箭头A方向的送风空气吸热而蒸发。该蒸发后的气相制冷剂从制冷剂吸引口114b被吸引到喷射器114内。
如上所述,根据本实施方式,由于能够将喷射器114的扩压部114d的下游侧制冷剂供给到第一蒸发器115,并且将制冷剂分支通路116侧的制冷剂经过节流机构117也供给到第二蒸发器118,因此能够由第一、第二蒸发器115、118同时发挥冷却作用。因此,能够将由第一、第二蒸发器115、118的两方冷却的冷风吹出到冷却对象空间121,对冷却对象空间121进行制冷(冷却)。
此时,由于第一蒸发器115的制冷剂蒸发压力为已由扩压部114d升压后的压力,另一方面,第二蒸发器118的出口侧与喷射器114的制冷剂吸引口114b连接,因此能够使由喷嘴部114a刚进行减压后的最低压力作用于第二蒸发器118。
由此,能降使第二蒸发器118的制冷剂蒸发压力(制冷剂蒸发温度)比第一蒸发器115的制冷剂蒸发压力(制冷剂蒸发温度)低。并且,由于相对于送风空气流方向A而言将制冷剂蒸发温度较高的第一蒸发器115配置在上游侧,将制冷剂蒸发温度较低的第二蒸发器118配置在下游侧,因此能够确保第一蒸发器115的制冷剂蒸发温度和送风空气之间的温度差及第二蒸发器118的制冷剂蒸发温度和送风空气之间的温度差这两方的温度差。
因此,能够有效发挥第一、第二蒸发器115、118这两方的冷却性能。从而,通过第一、第二蒸发器115、118的组合能够有效地提高对共用的冷却对象空间121的冷却性能。另外,通过扩压部114d的升压作用使压缩机111的吸入压力上升,能够减少压缩机111的驱动动力。
另外,在本实施方式的蒸气压缩式制冷循环装置110中,由于将从喷射器114的上游部的分支点Z分支的制冷剂分支通路116连接于喷射器114的制冷剂吸引口114b,并在该制冷剂分支通路116设置有节流机构117及第二蒸发器118,因此能沟经过制冷剂分支通路116对第二蒸发器118独立地供给低压的气液二相制冷剂。因此,不需要在第一蒸发器115的制冷剂流下游侧设定如专利文献1那样的气液分离器。
再有,在如专利文献1所述设定气液分离器,且作为制冷剂使用如CO2制冷剂那样循环高压压力超过临界压力的制冷剂的超临界循环的情况下,若在高外气温时停止循环运转,则不仅高压侧成为超临界状态,低压侧也成为超临界状态。
其结果是,由于循环运转的再起动时不能够由气液分离器进行制冷剂的气液分离,因此气液分离器内的超临界状态的高温制冷剂原封不动地流入制冷剂吸引侧的第二蒸发器118,从而第二蒸发器118的冷却性能大幅下降。
相对于此,根据本实施方式,由于能够在喷射器114的上游部对高压制冷剂进行分支,由节流机构117对该分支制冷剂进行减压,从而使低温制冷剂流入制冷剂吸引侧的第二蒸发器118,因此循环运转的再起动时也能够迅速地发挥第二蒸发器118的冷却性能。
另外,即使在使用通常的氟里昂系的制冷剂的亚临界循环(高压压力不超过临界压力的循环)中,在循环热负荷较小的条件下,循环的高低压差也较小,从而喷射器114的输入较小。
在这种情况下,在专利文献1的循环中,由于经过第二蒸发器118的制冷剂流量仅依存于喷射器114的制冷剂吸引能力,因此产生喷射器114的输入下降→喷射器114的制冷剂吸引能力的下降→第二蒸发器118的制冷剂流量的减少,从而难以确保第二蒸发器118的冷却性能。
相对于此,根据本实施方式,由于在喷射器114的上游部对高压制冷剂进行分支,使该分支制冷剂经过制冷剂分支通路116而被吸引到制冷剂吸引口114b,因此制冷剂分支通路116与喷射器114成为并列的连接关系。
因此,不仅可以利用喷射器114的制冷剂吸引能力,还可以利用压缩机111的制冷剂吸入、喷出能力将制冷剂供给到制冷剂分支通路116。由此,即使发生喷射器114的输入下降→喷射器114的制冷剂吸引能力下降这些现象,也能够使第二蒸发器118侧的制冷剂流量的减少程度比专利文献1的循环小。从而,即使在低热负荷条件下,也容易确保第二蒸发器118的冷却性能。
另外,不使第二蒸发器118侧的制冷剂流量依存于喷射器114的功能,能够由节流机构117独立地调整,向第一蒸发器115的制冷剂流量能够通过压缩机111的制冷剂喷出能力的控制和喷射器114的节流特性来调整。因此,能够对应于各自的热负荷而容易地调整向第一、第二蒸发器115、118的制冷剂流量。
如上所述,通过使用喷射器114将最低的压力作用于第二蒸发器118,能够降低第二蒸发器118侧的制冷剂蒸发压力(制冷剂蒸发温度)。不过,尤其在低热负荷条件时,在第二蒸发器118侧容易引起结霜。因此,在本实施方式中,由于基于第二蒸发器118和制冷剂吸引口114b之间的制冷剂出口压力进行结霜控制,因此以下基于图16说明该工作。
首先,如图16所示,在步骤410中,判定由压力传感器141检测出的低压压力是否在第一规定值以下。在此,若低压压力在第一规定值以下,则开始进行结霜控制。在此,若低压压力没有成为第一规定值以下,则维持待机状态。
然后,在步骤420中,停止电磁离合器112。由此,压缩机111的驱动停止,并且循环内的制冷剂循环也停止,由此能够防止低压压力进一步下降。
然后,在步骤440中,判断低压压力是否在第二规定值以上。再有,第二规定大于第一规定值。在此,若低压压力在第二规定值以上,则转移到步骤440。在此,若低压压力不在第二规定值以上,则原封不动地维持停止状态。
然后,在步骤440中,开通电磁离合器112,驱动压缩机111。再有,第一规定值预先设定为第二蒸发器118的热交换芯部118a不引起结霜的低压压力。
因此,在蒸气压缩式制冷循环装置110中,由于在第二蒸发器118和制冷剂吸引口114b之间流通的制冷剂压力变得最低,因此基于该低压压力进行结霜控制是最佳方法,并且能够正确地检测。
另外,在固定容量型压缩机类型的压缩机111中,通过控制电磁离合器112,能够使压缩机工作的运转率变化从而降低制冷剂喷出能力。
(第六实施方式)
在以上的第五实施方式中构成为,在制冷循环内使用固定容量型压缩机类型的压缩机111控制电磁离合器112而进行结霜控制,不过并不限定于此,在可变容量型压缩机类型的压缩机111中也可以构成为,使喷出容量变化从而进行结霜控制。再有,此时,若作为压缩机111使用电动压缩机,则能够通过电动机的转速调整来调整制冷剂喷出能力。
具体地,基于图17所示的流程图进行结霜控制。即,如图17所示,在步骤410中,若低压压力在在第一规定值以下,则开始进行结霜控制,在步骤420a中,进行使电动机的转速下降的控制。由此,通过压缩机111的喷出容量下降,能够防止低压压力的下降。
然后,在步骤430中,若低压压力在第二规定值以上,则转移到步骤440,在此,进行使电动机的转速上升到通常的转速的控制。由此,能够进行良好的结霜控制。
(第七实施方式)
在以上的实施方式中,设置有从喷射器114的上游部分支、且与喷射器114的制冷剂吸引口114b连接的制冷剂分支通路116,在该制冷剂分支通路116设置有第二蒸发器118,不过在本实施方式中,未设置该制冷剂分支通路116。
具体地,如图18所示,在第一蒸发器115的制冷剂流下游侧设置有分离制冷剂的气液的气液分离器130,将该气液分离器130的气相制冷剂的出口部与压缩机111的吸入侧连接,并且将该气液分离器130的液相制冷剂的出口部经由制冷剂分支通路131而与喷射器114的制冷剂吸引口114b连接。并且,在该制冷剂分支通路131设置有节流机构117和第二蒸发器118。
并且,第一蒸发器115和第二蒸发器118相对于空气流方向A的配置与第一、第二实施方式相同,将制冷剂蒸发温度较高的第一蒸发器115配置在空气流方向A的上游侧,将制冷剂蒸发温度较低的第二蒸发器118配置在空气流方向A的下游侧。并且,在第二蒸发器118和制冷剂吸引口114b之间设置有压力传感器141。
由此,与以上的实施方式相同,第二蒸发器118和制冷剂吸引口114b之间的制冷剂压力成为最低的压力,由此基于该低压压力进行结霜控制是最佳方法,并且能够正确地检测。
另外,通过制冷剂蒸发温度不同的第一、第二蒸发器115、118的组合,能够有效地提高冷却对象空间121的冷却性能。
(第八实施方式)
在以上的实施方式中,在第二蒸发器118和制冷剂吸引口114b之间设置有压力传感器141,不过并不限定于此,具体地,如图19所示,也可以将压力传感器141安装在喷射器114的制冷剂吸引口114b。由此,通过压力传感器141与喷射器114一体构成,能够实现制造成本的降低及搭载空间的小型化。
(第九实施方式)
在以上的实施方式中,在通过第一、第二蒸发器115、118的一体钎焊而进行组装之后,将喷射器114组装在第一、第二蒸发器115、118侧,从而将喷射器114与第一、第二蒸发器115、118一体化,不过并不限定于此,如图20所示,也可以采用第一、第二蒸发器115、118不紧贴,而经由规定的间隙一体化的结构。
具体地,第一、第二蒸发器115、118通过制冷剂配管240一体结合为不可分解的状态。由此,两个蒸发器构成为一体。
(其他实施方式)
在所述的实施方式中,对作为制冷剂使用了二氧化碳的蒸气压缩式制冷循环装置进行说明,不过除了二氧化碳之外,也可以使用氟里昂系、HC的替代氟里昂、乙烯、乙烷、氧化氮等的超临界域及亚临界循环使用的制冷剂。
再有,在此所谓氟里昂是由碳、氟、氯及氢构成的有机化合物的总称,作为制冷剂而广泛使用,在氟里昂系制冷剂中,包含HCFC(氢·氯·氟·碳)系制冷剂、HFC(氢·氟·碳)系制冷剂等,这些是被称为不破坏臭氧层的替代氟里昂的制冷剂。另外,所谓HC(碳氢化合物)系制冷剂包含氢、碳,是在自然界中存在的制冷剂物质。在该HC系制冷剂中有R600a(异丁烷)、R290(丙烷)等。
另外,在以上的实施方式中,对车辆用的制冷循环进行了说明,不过并不限定于车辆用,当然也可以将本发明同样应用于固定用等的制冷循环。
在以上的第五、第六实施方式的蒸气压缩式制冷循环装置110中,未设置分离制冷剂的气液而将剩余制冷剂作为液体来蓄积的气液分离器130,不过例如也可以在散热器113的出口侧设置分离高压制冷剂的气液而蓄积液体制冷剂的气液分离器(贮存器(receiver)),将液体制冷剂从该气液分离器向喷射器114侧导出。
另外,也可以在压缩机111的吸入侧设置分离制冷剂的气液而将剩余制冷剂作为液体蓄积的气液分离器(储液器(accumulator))130,将气相制冷剂从该气液分离器130向压缩机111的吸入侧导出。另外,也可以在喷射器114的上游侧配置控制阀,所述控制阀基于第一蒸发器115的制冷剂出口侧的制冷剂过热度,使开度变化。
另外,在以上的实施方式中,作为喷射器114,也可以使用对喷嘴114a的制冷剂流路面积即流量进行调解的可变流量型的喷射器。
Claims (19)
1.一种蒸气压缩式制冷循环装置,其特征在于,具备:
压缩机,其吸入并压缩制冷剂;
散热器,其进行从所述压缩机喷出的高压制冷剂的散热;
制冷剂升压机构,其对所述散热器的下游侧的制冷剂进行升压;
第一蒸发器,其与所述制冷剂升压机构的下游侧连接,并流入所述已被升压的制冷剂;及
第二蒸发器,其与所述制冷剂升压机构的制冷剂吸引口连接,
所述第一蒸发器及所述第二蒸发器在其内部具有流动制冷剂的制冷剂通路,
所述制冷剂通路以沿在其外部流动的空气流方向形成多列的方式并列配置。
2.一种蒸气压缩式制冷循环装置,其特征在于,具备:
压缩机,其吸入并压缩制冷剂;
散热器,其进行从所述压缩机喷出的高压制冷剂的散热;
制冷剂升压机构,其对所述散热器的下游侧的制冷剂进行升压;
第一蒸发器,其与所述制冷剂升压机构的下游侧连接,并流入所述已被升压的制冷剂;及
第二蒸发器,其与所述制冷剂升压机构的制冷剂吸引口连接,
所述第一蒸发器及所述第二蒸发器在其内部具有多条流动制冷剂的制冷剂通路,
所述第一蒸发器、所述第二蒸发器具有的各个所述制冷剂通路中至少一方的所述多条制冷剂通路,以沿在其外部流动的空气流方向形成多列的方式并列配置。
3.根据权利要求2所述的蒸气压缩式制冷循环装置,其特征在于,
所述多列并列配置的多条制冷剂通路分别折回构成。
4.根据权利要求1所述的蒸气压缩式制冷循环装置,其特征在于,
所述制冷剂升压机构由喷射器构成,所述喷射器具有:喷嘴部,其使所述散热器的下游侧的制冷剂减压膨胀;制冷剂吸引口,其通过从所述喷嘴部喷射的高速的制冷剂流将制冷剂吸引到内部;混合部,其混合所述高速的制冷剂流和来自所述制冷剂吸引口的吸引制冷剂;及升压部,其将由所述混合部混合的制冷剂流的速度能量转换为压力能量。
5.根据权利要求2所述的蒸气压缩式制冷循环装置,其特征在于,
从所述第一蒸发器流出的制冷剂具有过热度,
至少所述第一蒸发器的所述多条制冷剂通路以沿在其外部流动的空气流方向形成多列的方式并列配置,
所述第一蒸发器的所述多列并列的制冷剂通路的入口配置在所述空气流方向的下游侧,并且所述多列并列的制冷剂通路的出口配置在与所述入口相比更靠近上游的位置。
6.根据权利要求5所述的蒸气压缩式制冷循环装置,其特征在于,
从所述第二蒸发器流出的制冷剂不具有过热度,
所述第二蒸发器的所述多条制冷剂通路也以沿在其外部流动的空气流方向形成多列的方式并列配置,
所述第二蒸发器的所述多列并列的制冷剂通路的入口配置在所述空气流方向的上游侧,并且所述多列并列的制冷剂通路的出口配置在与所述入口相比更靠近下游的位置。
7.根据权利要求2所述的蒸气压缩式制冷循环装置,其特征在于,
从所述第一蒸发器流出的制冷剂不具有过热度,
至少所述第一蒸发器的所述多条制冷剂通路以沿在其外部流动的空气流方向形成多列的方式并列配置,
所述第一蒸发器的所述多列并列的制冷剂通路的入口配置在所述空气流方向的上游侧,并且所述多列并列的制冷剂通路的出口配置在与所述入口相比更靠近下游的位置。
8.根据权利要求7所述的蒸气压缩式制冷循环装置,其特征在于,
从所述第二蒸发器流出的制冷剂不具有过热度,
所述第二蒸发器的所述多条制冷剂通路也以沿在其外部流动的空气流方向形成多列的方式并列配置,
所述第二蒸发器的所述多列并列的制冷剂通路的入口配置在所述空气流方向的上游侧,并且所述多列并列的制冷剂通路的出口配置在与所述入口相比更靠近下游的位置。
9.根据权利要求1~8中的任意一项所述的蒸气压缩式制冷循环装置,其特征在于,
所述第一蒸发器及第二蒸发器具备构成所述制冷剂通路的管,所述管具备传热用的散热片。
10.根据权利要求1~8中的任意一项所述的蒸气压缩式制冷循环装置,其特征在于,
所述第一蒸发器配置在与所述第二蒸发器相比空气流方向的更上游侧。
11.根据权利要求1或2所述的蒸气压缩式制冷循环装置,其特征在于,
所述第一蒸发器及所述第二蒸发器作为连续的结构而连接,并对朝向共用的冷却对象空间送风的空气流进行冷却,
并且具有控制机构,所述控制机构基于所述第二蒸发器的出口制冷剂压力,使所述压缩机的喷出容量或制冷剂喷出能力中的任意之一变化,从而控制结霜。
12.根据权利要求11所述的蒸气压缩式制冷循环装置,其特征在于,
所述制冷剂升压机构为喷射器,
所述喷射器具有:喷嘴部,其使所述散热器下游侧的制冷剂减压膨胀;制冷剂吸引口,其通过从所述喷嘴部喷射的高速的制冷剂流将制冷剂吸引到内部;混合部,其混合所述高速的制冷剂流和所述制冷剂吸引口的吸引制冷剂;及升压部,其将由所述混合部混合的制冷剂流的速度能量转换为压力能量。
13.根据权利要求11所述的蒸气压缩式制冷循环装置,其特征在于,
所述压缩机是能够通过喷出容量的变化来调整制冷剂喷出能力的可变容量型压缩机,
所述控制机构在所述第二蒸发器的出口制冷剂压力为规定值以下时,进行使所述压缩机的喷出容量下降的控制。
14.根据权利要求11所述的蒸气压缩式制冷循环装置,其特征在于,
所述压缩机是通过电磁离合器的断续使压缩机工作的运转率变化从而调整制冷剂喷出能力的固定容量型压缩机,
所述控制机构在所述第二蒸发器的出口制冷剂压力为规定值以下时,进行使所述压缩机的制冷剂喷出能力下降的控制。
15.根据权利要求11所述的蒸气压缩式制冷循环装置,其特征在于,
在所述第二蒸发器和所述制冷剂吸引口之间设置有检测所述第二蒸发器的出口制冷剂压力的压力检测机构。
16.根据权利要求12所述的蒸气压缩式制冷循环装置,其特征在于,
所述压力检测机构以能够检测通过所述制冷剂吸引口内的制冷剂压力的方式与所述喷射器构成为一体。
17.根据权利要求11所述的蒸气压缩式制冷循环装置,其特征在于,
所述第二蒸发器的制冷剂蒸发温度比所述第一蒸发器的制冷剂蒸发温度低,
在所述空气流的上游侧配置有所述第一蒸发器,在所述空气流的下游侧配置有所述第二蒸发器。
18.根据权利要求12所述的蒸气压缩式制冷循环装置,其特征在于,
具有制冷剂分支通路,所述制冷剂分支通路从所述喷射器的上游部分支并到达所述制冷剂吸引口,
在所述制冷剂分支通路设置有节流机构,在该节流机构的下游侧设置有所述第二蒸发器。
19.根据权利要求12所述的蒸气压缩式制冷循环装置,其特征在于,
在所述第一蒸发器的制冷剂流的下游侧设置有分离制冷剂的气液的气液分离器,
所述气液分离器的气相制冷剂出口侧与所述压缩机的吸入侧连接,
所述气液分离器的液相制冷剂出口侧经由制冷剂分支通路与所述制冷剂吸引口连接,
在所述制冷剂分支通路设置有节流机构,在该节流机构的下游侧设置有所述第二蒸发器。
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