專利名稱：具有制冷循環(huán)和蘭金循環(huán)的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及設(shè)有用于回收熱能的蘭金循環(huán)和用于執(zhí)行冷卻運(yùn)轉(zhuǎn)的制冷循環(huán)的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)。所述蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)適用于車用空調(diào)器。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的設(shè)有蘭金循環(huán)的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中，在能量回收由蘭金循環(huán)執(zhí)行的情況下，蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)的壓縮機(jī)用作膨脹裝置。
例如，在日本專利No.3356449所述的具有蘭金循環(huán)的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)中，單一熱交換器被用于充當(dāng)蒸發(fā)器，用來在制冷循環(huán)時(shí)從空氣中吸收熱量，從而使制冷劑蒸發(fā)，并也用于充當(dāng)加熱器，用來在蘭金循環(huán)時(shí)通過使用高溫?zé)嵩醇訜嶂评鋭?。在熱交換器既被用作加熱器又被用作蒸發(fā)器的情況下，這兩個(gè)功能的各個(gè)溫度區(qū)相互差異很大。因此，當(dāng)熱交換器被構(gòu)造適于用作蒸發(fā)器時(shí)，則熱交換器很難通過用作加熱器而有效回收外部廢熱。
一般地，蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的壓縮機(jī)用于通過從外部給予機(jī)械能量而將氣體(例如氣體制冷劑)吸入操作室中，隨后減小操作室的體積，以壓縮將被排出的氣體。另一方面，膨脹裝置用于將所述高壓氣體引入操作室，并通過氣體壓力的作用使所述操作室膨脹，從而獲得機(jī)械能量。因此，為了利用旋轉(zhuǎn)式(例如渦卷式，scroll type)壓縮機(jī)作為膨脹裝置，需要使制冷劑的流動(dòng)倒轉(zhuǎn)。
但是，在JP-U 63-92021中所述的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中，在操作壓縮機(jī)裝置以用作壓縮機(jī)以展現(xiàn)制冷能力(refrigeration capacity)的情況下以及在操作壓縮機(jī)裝置以用作膨脹裝置以執(zhí)行能量回收的情況下，壓縮機(jī)裝置的壓縮機(jī)部分中的制冷劑的流動(dòng)處于相同的方向。因此，壓縮機(jī)裝置的壓縮機(jī)部分中的制冷劑的流動(dòng)在操作壓縮機(jī)裝置以用作壓縮機(jī)的情況中與操作壓縮機(jī)裝置以用作膨脹裝置的情況中方向并不相反。
而且，在日本專利No.2540738所述的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中，執(zhí)行能量回收時(shí)膨脹裝置(壓縮機(jī))的制冷劑入口和制冷劑出口所在的側(cè)面與蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)具有制冷能力時(shí)壓縮機(jī)(膨脹裝置)的制冷劑入口和制冷劑出口所在的側(cè)面是相同的側(cè)面。因此，在使用渦卷式壓縮機(jī)的情況下，無法有效操作單一壓縮機(jī)以用作膨脹裝置。因此，在實(shí)際中無法進(jìn)行或者蘭金循環(huán)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)或者蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
另外，在日本專利No.2540738所述的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中，需要液泵將制冷劑送至蒸汽發(fā)生器。但是，在所述液泵吸入制冷劑的情況下，在液泵吸入側(cè)的壓力減小，并且吸入的制冷劑被部分沸騰并蒸發(fā)。在這種情況下，液泵的泵效率降低，并且在液泵中很容易產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種設(shè)有能夠有效運(yùn)轉(zhuǎn)的蘭金循環(huán)和制冷循環(huán)的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種具有能夠防止液泵的泵效率降低的蘭金循環(huán)的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明，蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)包括壓縮機(jī)，用于吸入和壓縮制冷劑；散熱器，設(shè)置在所述壓縮機(jī)的制冷劑排放側(cè)，用于冷卻所述制冷劑；氣-液分離器，用于將來自所述散熱器的制冷劑分離為氣體制冷劑和液體制冷劑；減壓裝置，用于對(duì)從所述氣-液分離器流出的液體制冷劑進(jìn)行減壓；蒸發(fā)器，用于在制冷劑在所述減壓裝置中被減壓之后使制冷劑蒸發(fā)；加熱器，用于加熱所述制冷劑；液泵，用于將所述氣-液分離器中的液體制冷劑供應(yīng)至所述加熱器；冷卻裝置，用于冷卻將被吸入所述液泵中的液體制冷劑；能量回收單元，用于使從所述加熱器流出的制冷劑膨脹以回收來自加熱器的制冷劑中的熱能；以及轉(zhuǎn)換裝置，用于在蒸發(fā)器具有制冷能力的制冷循環(huán)與能量回收單元回收熱能的蘭金循環(huán)之間轉(zhuǎn)換。在所述蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中，當(dāng)制冷循環(huán)被設(shè)定時(shí)，制冷劑按照壓縮機(jī)→散熱器→氣-液分離器→減壓裝置→蒸發(fā)器→壓縮機(jī)的順序循環(huán)流動(dòng)。而且，當(dāng)在蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中蘭金循環(huán)被設(shè)定時(shí)，制冷劑按照氣-液分離器→液泵→加熱器→能量回收單元→散熱器→氣-液分離器的順序循環(huán)流動(dòng)，并且在蘭金循環(huán)中冷卻裝置冷卻將被引入液泵中的液體制冷劑。因此，被吸入液泵中的液體制冷劑的過度冷卻程度可以被有效降低，并且可以防止液泵吸入的液體制冷劑蒸發(fā)(沸騰)。這樣，液泵的效率可以得到有效提高。
優(yōu)選地，所述散熱器通過制冷劑回路連接至壓縮機(jī)的制冷劑排放側(cè)，所述轉(zhuǎn)換裝置包括轉(zhuǎn)換件，所述轉(zhuǎn)換件設(shè)置在所述制冷劑回路中，以切斷蘭金循環(huán)中從壓縮機(jī)的制冷劑排放側(cè)至散熱器的制冷劑流動(dòng)，并且設(shè)置液泵以在蘭金循環(huán)中向加熱器提供液體制冷劑同時(shí)繞開所述轉(zhuǎn)換件。因此，制冷循環(huán)和蘭金循環(huán)都能夠有效運(yùn)轉(zhuǎn)。
更為優(yōu)選地，加熱器是蒸汽發(fā)生器，其在蘭金循環(huán)中產(chǎn)生過熱蒸汽制冷劑，所述能量回收單元包括膨脹裝置，所述膨脹裝置在蘭金循環(huán)中等熵地膨脹來自加熱器的過熱蒸汽制冷劑，并且設(shè)置所述散熱器以在蘭金循環(huán)中冷卻并冷凝在所述能量回收單元的膨脹裝置中膨脹的制冷劑。
而且，所述蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)包括內(nèi)部熱交換器，所述內(nèi)部熱交換器具有第一制冷劑通道，所述氣-液分離器中的液體制冷劑通過所述第一制冷劑通道被引入所述液泵；和第二制冷劑通道，在所述減壓裝置中減壓的制冷劑通過所述第二制冷劑通道流動(dòng)。在這種情況下，在液泵在蘭金循環(huán)中運(yùn)轉(zhuǎn)之前，所述轉(zhuǎn)換裝置運(yùn)轉(zhuǎn)以設(shè)定開始模式，其中制冷劑按照壓縮機(jī)→加熱器→散熱器→氣-液分離器→減壓裝置→內(nèi)部熱交換器→壓縮機(jī)的順序循環(huán)流動(dòng)。因此，當(dāng)蘭金循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，將被供應(yīng)至液泵吸入側(cè)的液體制冷劑的過度冷卻程度將被有效降低。
例如，在執(zhí)行開始模式預(yù)定時(shí)間后，液泵在蘭金循環(huán)中運(yùn)轉(zhuǎn)。作為選擇，所述開始模式一直執(zhí)行，直到氣-液分離器中的液體制冷劑的量變得等于或大于預(yù)定值，并且在氣-液分離器中的液體制冷劑的量變?yōu)轭A(yù)定值之后液泵在蘭金循環(huán)中運(yùn)轉(zhuǎn)。作為選擇，所述開始模式一直執(zhí)行，直到氣-液分離器中的液體制冷劑的過度冷卻程度變得等于或大于預(yù)定值，并且在氣-液分離器中的液體制冷劑的過度冷卻程度變?yōu)轭A(yù)定值之后，液泵在蘭金循環(huán)中運(yùn)轉(zhuǎn)。
并且，在開始模式中，在減壓裝置中減壓的制冷劑可以通過吸收氣-液分離器與液泵之間的第一制冷劑通道的制冷劑中的熱量而在內(nèi)部熱交換器的第二制冷劑通道中被蒸發(fā)，從而具有冷卻能力。
另外，在所述蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中，所述冷卻裝置可以是利用珀耳帖效應(yīng)的電子制冷器，或者可以是通過利用外部空氣冷卻來自氣-液分離器的液體制冷劑的過度冷卻器。
更為優(yōu)選地，提供另外的泵，用于將氣-液分離器中的液體制冷劑供應(yīng)至液泵的吸入側(cè)。在這種情況下，液泵吸入側(cè)處的液體制冷劑的壓力增加，并且能夠進(jìn)一步防止液體制冷劑在液泵中沸騰。所述另外的泵可以與氣-液分離器集成一體。在這種情況下，至少所述另外的泵的吸入側(cè)設(shè)置在氣-液分離器的液體制冷劑中。而且，所述液泵和另外的泵可以與氣-液分離器集成一體。
在所述蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中，所述壓縮機(jī)和能量回收單元可以集成一體。作為選擇，所述能量回收單元可以在制冷劑流程中與壓縮機(jī)平行設(shè)置。并且，所述加熱器通過利用安裝在車輛上的設(shè)備(例如發(fā)動(dòng)機(jī))產(chǎn)生的廢熱加熱制冷劑。
此外，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)包括壓縮機(jī)，用于吸入和壓縮制冷劑；散熱器，設(shè)置在所述壓縮機(jī)的制冷劑排放側(cè)，用于冷卻所述制冷劑；減壓裝置，用于對(duì)從所述散熱器流出的制冷劑進(jìn)行減壓；蒸發(fā)器，用于在制冷劑在所述減壓裝置中被減壓之后使制冷劑蒸發(fā)；制冷劑切斷單元，所述制冷劑切斷單元設(shè)置在所述散熱器與壓縮機(jī)的制冷劑排放側(cè)之間的所述制冷劑回路中，以切斷從壓縮機(jī)的制冷劑排放側(cè)至散熱器的制冷劑制冷劑流；加熱器，用于加熱所述制冷劑；制冷劑供應(yīng)裝置，用于將制冷劑供應(yīng)至所述加熱器，同時(shí)繞過制冷劑切斷單元；以及能量回收單元，用于使從所述加熱器流出的制冷劑膨脹以回收來自加熱器的制冷劑中的熱能。在所述蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中，當(dāng)蒸發(fā)器具有制冷能力的制冷循環(huán)被設(shè)定時(shí)，制冷劑按照壓縮機(jī)→散熱器→減壓裝置→蒸發(fā)器→壓縮機(jī)的順序循環(huán)流動(dòng)。另一方面，當(dāng)能量回收單元回收熱能的蘭金循環(huán)被設(shè)定時(shí)，制冷劑切斷單元切斷從壓縮機(jī)的制冷劑排放側(cè)至散熱器的制冷劑流，并且制冷劑按照加熱器→能量回收單元→散熱器→加熱器的順序被制冷劑供應(yīng)裝置循環(huán)。因此，可以精確地運(yùn)行蘭金循環(huán)，并且可以可靠地執(zhí)行制冷循環(huán)與蘭金循環(huán)之間的轉(zhuǎn)換操作。
即使在這種情況下，由能量回收單元回收的能量也可以被能量存儲(chǔ)裝置存儲(chǔ)。例如，能量存儲(chǔ)裝置包括電容器。并且，能量存儲(chǔ)裝置可以存儲(chǔ)在能量回收單元中回收的能量作為機(jī)械能。可選地是，能量回收單元利用回收的能量產(chǎn)生電能。
并且，壓縮機(jī)可以由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)?？蛇x地是，可以設(shè)置壓縮機(jī)由多種驅(qū)動(dòng)源驅(qū)動(dòng)，或除電動(dòng)機(jī)以外的驅(qū)動(dòng)源驅(qū)動(dòng)。
此外，加熱器可以利用熱機(jī)產(chǎn)生的廢熱(諸如從熱機(jī)排放的廢氣的熱量)加熱制冷劑，或利用安裝在車輛上的設(shè)備產(chǎn)生的廢熱加入制冷劑。并且，加熱器可以利用多個(gè)熱源加熱制冷劑。


下面通過參附圖詳細(xì)描述優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明的上述方面和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯。其中圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的蘭金蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的蘭金蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)在空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)中的示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的蘭金蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)在廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)中的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的蘭金蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的蘭金蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的蘭金蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖7A是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的膨脹和壓縮裝置在用作壓縮機(jī)時(shí)的示意圖，圖7B是膨脹和壓縮裝置在用作膨脹裝置時(shí)的示意圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的蘭金蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的蘭金蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的蘭金蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的蘭金蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例的蘭金蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例的蘭金蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)在空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)中的示意圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例的蘭金蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)在廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)的開始模式中的示意圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例的蘭金蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)在廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)模式中的示意圖；圖16是根據(jù)本發(fā)明第十實(shí)施例的蘭金蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖17是根據(jù)本發(fā)明第十一實(shí)施例的蘭金蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖18是根據(jù)本發(fā)明第十二實(shí)施例的蘭金蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖19是根據(jù)本發(fā)明第十三實(shí)施例的蘭金蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖20是根據(jù)本發(fā)明第十四實(shí)施例的蘭金蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖21是根據(jù)本發(fā)明第十五實(shí)施例的蘭金蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；圖22是根據(jù)本發(fā)明第十六實(shí)施例的蘭金蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；
具體實(shí)施例方式
(第一實(shí)施例)在第一實(shí)施例中，蘭金蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)是設(shè)有蘭金循環(huán)和制冷循環(huán)的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)。而且，本發(fā)明的蘭金蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)一般用于車輛。圖1是根據(jù)本實(shí)施例的蘭金蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的示意圖。
根據(jù)本實(shí)施例，設(shè)有蘭金循環(huán)的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)用于從發(fā)動(dòng)機(jī)20產(chǎn)生的廢熱中回收能量，其中發(fā)動(dòng)機(jī)20用作熱機(jī)以產(chǎn)生運(yùn)轉(zhuǎn)的原動(dòng)力，所述循環(huán)系統(tǒng)還用來利用來自蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)的冷和熱，用于空調(diào)的目的。下面將說明設(shè)有蘭金循環(huán)的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)。
壓縮機(jī)10用于通過利用來自電動(dòng)機(jī)的原動(dòng)力作用吸入并壓縮制冷劑。散熱器11是連接至壓縮機(jī)10排出側(cè)的冷卻器，用于冷卻制冷劑并輻射熱量。風(fēng)扇16送風(fēng)至用于輻射熱量的散熱器11，并在發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)與散熱器11一起設(shè)置。
氣-液分離器12是接收器，用于將從散熱器11流出的制冷劑分離為氣相制冷劑和液相制冷劑。減壓裝置13用于使在氣-液分離器12中分離的液相制冷劑減壓并膨脹。在本實(shí)施例中，減壓裝置13是熱動(dòng)式膨脹閥，能夠控制節(jié)流閥的打開，使液相制冷劑經(jīng)受等熵減壓，同時(shí)壓縮機(jī)10吸入的制冷劑的過熱程度將被設(shè)定為預(yù)定值。
蒸發(fā)器14是吸熱器，用于在減壓裝置13中進(jìn)行減壓之后蒸發(fā)所述液相制冷劑，從而獲得吸熱效應(yīng)。壓縮機(jī)10、散熱器11、氣-液分離器12、減壓裝置13、蒸發(fā)器14等構(gòu)成蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)，用于將低溫側(cè)上的熱量傳輸至高溫側(cè)。風(fēng)扇17用于將外部空氣(即本實(shí)施例中乘客室外部的空氣)或內(nèi)部空氣(即本實(shí)施例中乘客室內(nèi)部的空氣)吹動(dòng)至蒸發(fā)器14以用于乘客室的空調(diào)，并且設(shè)置在空調(diào)單元內(nèi)部。
加熱器30是設(shè)置在使壓縮機(jī)10和散熱器11互連的制冷劑回路中的熱交換器，用于在制冷劑回路中流動(dòng)的制冷劑與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水之間進(jìn)行熱交換，從而加熱所述制冷劑。三通閥21能夠在兩種情況之間變換，一種情況是從發(fā)動(dòng)機(jī)20流出的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水循環(huán)至加熱器30，另一種情況是從發(fā)動(dòng)機(jī)20流出的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水不循環(huán)至加熱器30。
第一旁路回路31是制冷劑路徑，用于在散熱器11側(cè)朝著加熱器30的制冷劑入口/出口側(cè)引導(dǎo)在氣-液分離器12中分離的液相制冷劑。第一旁路回路31設(shè)有液泵32和單向閥31a，液泵32用于使液相制冷劑循環(huán)，單向閥31a用于使制冷劑只從氣-液分離器12朝向加熱器30流動(dòng)。在本實(shí)施例中，液泵32、第一旁路回路31和單向閥31a等組成制冷劑供應(yīng)裝置，用于向加熱器30供應(yīng)制冷劑。而且，在本實(shí)施例中，液泵32例如可以是電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵。
與壓縮機(jī)10平行設(shè)置的制冷劑回路設(shè)有能量回收單元33，用于使從加熱器30流出的過熱蒸汽制冷劑膨脹，從而回收給予加熱器30的熱能。而且，在本實(shí)施例中，能量回收單元33由膨脹裝置33a和由膨脹裝置33a釋放的機(jī)械能量驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)33b構(gòu)成。
而且，第二旁路回路34是制冷劑路徑，用于連接膨脹裝置33a的制冷劑出口側(cè)和散熱器11的制冷劑入口側(cè)。第二旁路回路34設(shè)有單向閥34d，用于使制冷劑只從膨脹裝置33a的制冷劑出口側(cè)朝向散熱器11的制冷劑入口側(cè)流動(dòng)。
而且，設(shè)置了單向閥14a，用于使制冷劑只從蒸發(fā)器14的制冷劑出口側(cè)朝向壓縮機(jī)10的吸入側(cè)流動(dòng)。而且，開關(guān)閥34a至34c是電磁閥，用于打開和關(guān)閉制冷劑路徑。開關(guān)閥34a至34c、三通閥21等由電子控制器(ECU)控制。開關(guān)閥34c用于在下面將要說明的廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)阻止制冷劑從壓縮機(jī)10的制冷劑排出側(cè)向散熱器11流動(dòng)。因此，開關(guān)閥34c對(duì)應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)中的制冷劑阻塞裝置。
另外，水泵22用于使發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水在水回路中循環(huán)流動(dòng)，散熱器23是熱交換器，用于通過發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水與外部空氣之間的熱交換冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水。旁路回路24是迂回回路，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水通過該迂回回路流動(dòng)并繞過散熱器23。恒溫器25是流速調(diào)節(jié)閥，用于調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水流入旁路回路24的流速和發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水流入散熱器23的流速。
水泵22是由來自發(fā)動(dòng)機(jī)20的原動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的機(jī)械泵。但是，不必說，也可以使用由電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵。
下面將說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)和效果。
1.空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)(參看圖2)在空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)的運(yùn)轉(zhuǎn)模式中，制冷劑由散熱器11冷卻同時(shí)蒸發(fā)器14運(yùn)轉(zhuǎn)以具有制冷能力。在本實(shí)施例中，蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)利用來自蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)的冷氣(即利用熱吸收)只進(jìn)行冷卻運(yùn)轉(zhuǎn)和除濕運(yùn)轉(zhuǎn)。但是，蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)不利用來自散熱器11的熱量進(jìn)行加熱運(yùn)轉(zhuǎn)。即使在加熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)也與冷卻運(yùn)轉(zhuǎn)和除濕運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)相同。
更具體地，在空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)中，液泵32被設(shè)定在停止?fàn)顟B(tài)，并且壓縮機(jī)10運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)打開開關(guān)閥34a、34c并關(guān)閉開關(guān)閥34b。同時(shí)，三通閥21如圖2所示運(yùn)轉(zhuǎn)，從而發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水循環(huán)流動(dòng)并同時(shí)繞過加熱器30。
結(jié)果，制冷劑按照壓縮機(jī)10→加熱器30→散熱器11→氣-液分離器12→減壓裝置13→蒸發(fā)器14→壓縮機(jī)10的順序循環(huán)流動(dòng)。由于發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水未循環(huán)至加熱器30，因此制冷劑未在加熱器30中受到加熱，由此加熱器30僅用作制冷劑路徑。
因此，在減壓裝置13中進(jìn)行減壓之后，低壓制冷劑通過從吹入乘客室的空氣中吸收熱量而蒸發(fā)，并且在蒸發(fā)器14中進(jìn)行蒸發(fā)后產(chǎn)生的氣相制冷劑在壓縮機(jī)10中受到壓縮，從而達(dá)到高溫，并通過散熱器11用外部空氣冷卻，從而被冷凝。
在本實(shí)施例中，氟里昂(HFC134a)作為制冷劑使用。但是，所述制冷劑不限于HFC134a，還可以使用任何一種能夠在高壓側(cè)液化的制冷劑。即，含有至少一種從例如HFC134a、HFC152a、丁烷、丙烷和氨組成的群組中選擇的物質(zhì)作為主要組成部分的制冷劑都可以使用。
2.廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)(參看圖3)廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)是這樣一種運(yùn)轉(zhuǎn)模式其中發(fā)動(dòng)機(jī)20的廢熱通過停止空調(diào)器(即壓縮機(jī)10)的運(yùn)轉(zhuǎn)而被回收作為可再用能量。
更具體地，開關(guān)閥34a、34c被設(shè)定在關(guān)閉狀態(tài)，并且液泵32運(yùn)轉(zhuǎn)，壓縮機(jī)10停止，同時(shí)打開開關(guān)閥34b。同時(shí)，三通閥21如圖3所示運(yùn)轉(zhuǎn)，從而流出發(fā)動(dòng)機(jī)20的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水流過加熱器30。
結(jié)果，制冷劑按照氣-液分離器12→第一旁路回路31→加熱器30→能量回收單元33(膨脹裝置33a)→第二旁路回路34→散熱器11→氣-液分離器12的順序循環(huán)流動(dòng)。
因此，在加熱器30中被加熱的過熱蒸汽制冷劑流入膨脹裝置33a，并且被引入膨脹裝置33a的過熱蒸汽制冷劑減小其焓，同時(shí)在膨脹裝置33a中進(jìn)行等熵膨脹。因此膨脹裝置33a為發(fā)電機(jī)33b提供與焓減小部分相對(duì)應(yīng)的機(jī)械能量，由發(fā)電機(jī)33b產(chǎn)生的能量存儲(chǔ)在電池、電容器等蓄電器中。
而且，流出膨脹裝置33a的制冷劑在散熱器11中得到冷卻并冷凝，從而被存儲(chǔ)在氣-液分離器12中。氣-液分離器12內(nèi)的液相制冷劑由液泵32送出至加熱器30。在這種連接中，液泵32以某一壓力將液相制冷劑抽取并送出至加熱器30中，從而不允許在加熱器30中加熱后產(chǎn)生的過熱蒸汽制冷劑朝向氣-液分離器12逆流。
如上所述，在本實(shí)施例中，由散熱器23以熱的形式拋棄至大氣中的熱能被轉(zhuǎn)換為容易再用的能量，例如電能等，從而能夠提高車輛的燃料燃燒效率，即降低發(fā)動(dòng)機(jī)20的耗油率。
并且，在本實(shí)施例中，因?yàn)槟芰慨a(chǎn)生通過利用廢熱進(jìn)行，因此降低了通過直接利用發(fā)動(dòng)機(jī)20驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)(例如交流發(fā)電機(jī))的需要。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)20的耗油率可以得到進(jìn)一步降低。
一般地，蒸發(fā)器14冷卻空氣以用于空調(diào)，加熱器30利用高溫?zé)嵩醇訜嶂评鋭Ｒ虼?，蒸發(fā)器14和加熱器30的各個(gè)功能相互不同，并且各自所使用的溫度區(qū)彼此相差很大。因此，如本發(fā)明所述，當(dāng)蒸發(fā)器14和加熱器30彼此獨(dú)立安裝時(shí)，兩者都能夠適合各自的用途，同時(shí)可以進(jìn)行制冷循環(huán)和蘭金循環(huán)之間的轉(zhuǎn)換。
而且，在本實(shí)施例中，加熱器30安裝在制冷劑回路的這樣一個(gè)部分中即所述部分距離散熱器11比壓縮機(jī)10的制冷劑排出側(cè)與膨脹裝置33a的制冷劑入口側(cè)之間的接點(diǎn)A(參看圖1)近。但是，加熱器30可以安裝在制冷劑回路中，用于連接膨脹裝置33a的制冷劑入口側(cè)與接點(diǎn)A。
(第二實(shí)施例)下面將參照?qǐng)D4說明本發(fā)明的第二實(shí)施例。在第二實(shí)施例中，如圖4所示，提供了過度冷卻器15，用于進(jìn)一步冷卻在氣-液分離器12中分離的液相制冷劑，從而增強(qiáng)所述制冷劑的過度冷卻程度。
在第二實(shí)施例中，第一旁路回路31連接至過度冷卻器15的制冷劑出口側(cè)，液體制冷劑通過第一旁路回路31提供至液泵32。過度冷卻器15進(jìn)一步冷卻來自氣-液分離器12的液相制冷劑。因此，可以防止將被吸入液泵32中的液相制冷劑被蒸發(fā)，從而防止由于液泵32發(fā)生氣穴現(xiàn)象而造成損害，并防止泵效率的相關(guān)惡化。但是，如第一實(shí)施例的情況，氣-液分離器12側(cè)的第一旁路回路31可以連接至氣-液分離器12的液體出口部分。作為選擇，減壓裝置13可以連接至氣-液分離器12的液體出口部分，同時(shí)氣-液分離器12側(cè)的第一旁路回路31連接至過度冷卻器15的出口。
在第二實(shí)施例中，其他部分與上述第一實(shí)施例相似。
(第三實(shí)施例)下面將參照?qǐng)D5說明本發(fā)明的第三實(shí)施例。在第三實(shí)施例中，如圖5所示，通過利用活頁閥35取代開關(guān)閥34a至34c來轉(zhuǎn)換制冷劑路徑。更具體地，活頁閥35打開兩個(gè)制冷劑路徑中的一個(gè)并關(guān)閉另外一個(gè)。
而且，圖5顯示了本實(shí)施例用于第一實(shí)施例的情況，但是本實(shí)施例也可以用于第二實(shí)施例。在第三實(shí)施例中，其他部分與上述第一或第二實(shí)施例相似。
(第四實(shí)施例)下面將參照?qǐng)D6至圖7B說明本發(fā)明第四實(shí)施例。在第四實(shí)施例中，如圖6所示，膨脹和壓縮裝置100用來取代壓縮機(jī)10和能量回收單元33。在膨脹和壓縮裝置100中，壓縮機(jī)10和能量回收單元33(膨脹裝置33a)結(jié)合。
1.空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)在空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)中，液泵12設(shè)置在停止?fàn)顟B(tài)，膨脹和壓縮裝置100運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)打開開關(guān)閥34c。同時(shí)，三通閥21運(yùn)轉(zhuǎn)，從而發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水循環(huán)流動(dòng)并同時(shí)繞過加熱器30。
在本實(shí)施例中，當(dāng)膨脹和壓縮裝置100運(yùn)轉(zhuǎn)以作為壓縮機(jī)時(shí)，發(fā)電機(jī)33b運(yùn)轉(zhuǎn)以作為電動(dòng)機(jī)。
結(jié)果，制冷劑按照膨脹和壓縮裝置100→加熱器30→散熱器11→氣-液分離器12→減壓裝置13→蒸發(fā)器14→膨脹和壓縮裝置100的順序循環(huán)流動(dòng)。由于發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水未流動(dòng)至加熱器30，制冷劑未在加熱器30中受到加熱，因此加熱器30僅用作制冷劑路徑。
因此，在減壓裝置13中進(jìn)行減壓之后，低壓制冷劑通過從吹入房間(例如乘客室)的空氣中吸收熱量而蒸發(fā)，并且在進(jìn)行蒸發(fā)后產(chǎn)生的氣相制冷劑在膨脹和壓縮裝置100中受到壓縮，從而達(dá)到高溫，并通過散熱器11由室外空氣冷卻，從而被冷凝。
2.廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)當(dāng)設(shè)定為廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，開關(guān)閥34c被設(shè)定在關(guān)閉狀態(tài)，液泵32運(yùn)轉(zhuǎn)，并且三通閥21運(yùn)轉(zhuǎn)，從而流出發(fā)動(dòng)機(jī)20的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水流過加熱器30。
結(jié)果，制冷劑按照氣-液分離器12→第一旁路回路31→加熱器30→膨脹和壓縮裝置100→第二旁路回路34→散熱器11→氣-液分離器12的順序循環(huán)流動(dòng)。
因此，在加熱器30中被加熱的過熱蒸汽制冷劑流入膨脹和壓縮裝置100，并且被引入膨脹和壓縮裝置100中的過熱蒸汽制冷劑減小其焓，同時(shí)在膨脹和壓縮裝置100進(jìn)行等熵膨脹。因此膨脹和壓縮裝置100為發(fā)電機(jī)33b提供與焓減小部分相對(duì)應(yīng)的機(jī)械能量，并且由發(fā)電機(jī)33b產(chǎn)生的能量存儲(chǔ)在電池、電容器等蓄電器中。
而且，圖7A說明了膨脹和壓縮裝置100用作壓縮機(jī)時(shí)的情況，圖7B說明了膨脹和壓縮裝置100用作膨脹裝置時(shí)的情況。在本實(shí)施例中，膨脹和壓縮裝置100由葉片型流體機(jī)(vane type fluid machine)構(gòu)成。
而且，當(dāng)膨脹和壓縮裝置100用作壓縮機(jī)時(shí)，控制閥36用作排出閥，例如單向閥。另一方面，當(dāng)膨脹和壓縮裝置100用作膨脹裝置時(shí)，控制閥36用作打開的閥。
圖6說明了本實(shí)施例的膨脹和壓縮裝置100用于第一實(shí)施例的情況。但是，本實(shí)施例可以用于具有過度冷卻器15的第二實(shí)施例。
(第五實(shí)施例)下面將參照?qǐng)D8說明本發(fā)明第五實(shí)施例。在第五實(shí)施例中，如圖8所示，使用混合式膨脹和壓縮裝置100。在混合式膨脹和壓縮裝置100中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)20運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，制冷劑利用來自電動(dòng)機(jī)之外的驅(qū)動(dòng)源(即發(fā)動(dòng)機(jī)20)的原動(dòng)力作用被吸入和壓縮。另一方面，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)20不運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，制冷劑利用來自電動(dòng)機(jī)的原動(dòng)力作用被吸入和壓縮。
在本實(shí)施例中，當(dāng)膨脹和壓縮裝置100用作壓縮機(jī)時(shí)，發(fā)電機(jī)33b用作電動(dòng)機(jī)。
圖8說明了本發(fā)明第五本實(shí)施例用于第一實(shí)施例的情況。但是，本發(fā)明第五實(shí)施例可以用于具有過度冷卻器15的第二實(shí)施例。
(第六實(shí)施例)下面將參照?qǐng)D9說明本發(fā)明第六實(shí)施例。在第六實(shí)施例中，如圖9所示，第二氣-液分離器37和液泵32設(shè)置在第三旁路回路38中。第二氣-液分離器37用于在廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)中將散熱器11流出的制冷劑分為氣相制冷劑和液相制冷劑。第三旁路回路38中設(shè)置的液泵32用于將從第二氣-液分離器37的出口流出的制冷劑引導(dǎo)至加熱器30，同時(shí)繞過開關(guān)閥34c。而且，第二旁路回路34在氣-液分離器12(下文稱作第一氣-液分離器12)與散熱器11之間的位置處連接至散熱器11。
隨后，在空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)中，液泵32被設(shè)定在停止?fàn)顟B(tài)，并且壓縮機(jī)10運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)打開開關(guān)閥34a、34c并關(guān)閉開關(guān)閥34b。同時(shí)，三通閥21運(yùn)轉(zhuǎn)，從而發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水循環(huán)流動(dòng)并同時(shí)繞過加熱器30。
結(jié)果，制冷劑按照壓縮機(jī)10→加熱器30→散熱器11→第一氣-液分離器12→減壓裝置13→蒸發(fā)器14→壓縮機(jī)10的順序循環(huán)流動(dòng)。由于發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水未流動(dòng)至加熱器30，因此制冷劑未在加熱器30中受到加熱，由此加熱器30僅用作制冷劑路徑。
因此，在減壓裝置13中進(jìn)行減壓之后，低壓制冷劑通過從吹入房間(例如乘客室)的空氣中吸收熱量而蒸發(fā)，并且進(jìn)行蒸發(fā)后產(chǎn)生的氣相制冷劑在壓縮機(jī)10中受到壓縮，從而達(dá)到高溫，并通過散熱器11由室外空氣冷卻，從而被冷凝。
而且，在廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)中，開關(guān)閥34a、34c被設(shè)定在關(guān)閉狀態(tài)，并且液泵32運(yùn)轉(zhuǎn)，壓縮機(jī)10停止，同時(shí)打開開關(guān)閥34b。并且，三通閥21運(yùn)轉(zhuǎn)，從而流出發(fā)動(dòng)機(jī)20的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水流過加熱器30。
結(jié)果，制冷劑按照第二氣-液分離器37→第三旁路回路38→加熱器30→能量回收單元33(膨脹裝置33a)→第二旁路回路34→散熱器11→第二氣-液分離器37的順序循環(huán)流動(dòng)。在廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)中，制冷劑按照與空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)中相反的方向在散熱器11中流動(dòng)。
因此，在加熱器30中被加熱的過熱蒸汽制冷劑流入膨脹裝置33a中，并且已流入膨脹裝置33a中的過熱蒸汽制冷劑減小其焓，同時(shí)在膨脹裝置33a中進(jìn)行等熵膨脹。因此膨脹裝置33a為發(fā)電機(jī)33b提供與焓減小部分相對(duì)應(yīng)的機(jī)械能量，并且由發(fā)電機(jī)33b產(chǎn)生的能量存儲(chǔ)在電池、電容器等蓄電器中。
本實(shí)施例可以使用膨脹和壓縮裝置100實(shí)施，在膨脹和壓縮裝置100中壓縮機(jī)10和能量回收單元33集成一體。
(第七實(shí)施例)下面將參照?qǐng)D10說明本發(fā)明的第七實(shí)施例。
在本發(fā)明的上述第一至第六實(shí)施例中，設(shè)置三通閥21，用于在回收發(fā)動(dòng)機(jī)20中的廢熱的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水供應(yīng)至加熱器30的狀況與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水不供應(yīng)至加熱器30的狀況之間轉(zhuǎn)換。但是，在第七實(shí)施例中，如圖10所示，設(shè)置了制冷劑回路31b將氣-液分離器12直接連接至膨脹和壓縮裝置100，不使用三通閥21。而且，液泵32和加熱器30設(shè)置在制冷劑回路31b中。
因此，在本實(shí)施例中，在發(fā)動(dòng)機(jī)20運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水總是流動(dòng)至加熱器30。在這種情況下，通過液泵32是否運(yùn)轉(zhuǎn)來控制廢熱是否從發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水中回收。
而且，當(dāng)膨脹和壓縮裝置100用作壓縮機(jī)時(shí)，控制閥36用作排出閥，換言之，用作單向閥。當(dāng)膨脹和壓縮裝置100用作膨脹裝置時(shí)，控制閥36用作打開的閥。
下面將說明根據(jù)第七實(shí)施例的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的特定運(yùn)轉(zhuǎn)。
1.空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)在空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)中，液泵12設(shè)置在停止?fàn)顟B(tài)，開關(guān)閥34c打開。同時(shí)，膨脹和壓縮裝置100通過將發(fā)電機(jī)33b作為電動(dòng)機(jī)而運(yùn)轉(zhuǎn)。
結(jié)果，制冷劑按照膨脹和壓縮裝置100→散熱器11→氣-液分離器12→減壓裝置1 3→蒸發(fā)器14→膨脹和壓縮裝置100的順序循環(huán)流動(dòng)。
因此，在減壓裝置13進(jìn)行減壓之后，低壓制冷劑通過從吹入房間的空氣中吸收熱量而蒸發(fā)。并且在蒸發(fā)后產(chǎn)生的氣相制冷劑在膨脹和壓縮裝置100中受到壓縮，從而達(dá)到高溫，并通過散熱器11由室外空氣冷卻，從而被冷凝。
2.廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)當(dāng)設(shè)定為廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，開關(guān)閥34c被設(shè)定在關(guān)閉狀態(tài)，液泵32運(yùn)轉(zhuǎn)。
結(jié)果，制冷劑按照氣-液分離器12→制冷劑回路31b→加熱器30→膨脹和壓縮裝置100→第二旁路回路34→散熱器11→氣-液分離器12的順序循環(huán)流動(dòng)。
因此，在加熱器30中被加熱的過熱蒸汽制冷劑流入膨脹和壓縮裝置100。因此，已被引入膨脹和壓縮裝置100中的過熱蒸汽制冷劑減小其焓，同時(shí)在膨脹和壓縮裝置100中進(jìn)行等熵膨脹。
因此膨脹和壓縮裝置100為發(fā)電機(jī)33b提供與焓減小部分相對(duì)應(yīng)的機(jī)械能量，由發(fā)電機(jī)33b產(chǎn)生的能量存儲(chǔ)在電池、電容器等蓄電器中。
如上所述，在第七實(shí)施例中，由于可以不使用三通閥21，因此用于發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的回路可以得到簡(jiǎn)化，并且蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的制造成本可以減小。
圖10說明了本實(shí)施例用于第四實(shí)施例的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的情況。但是，本實(shí)施例并不局限于上述情況，其能夠用在第一至第三、第五和第六實(shí)施例中任何一個(gè)上。
(第八實(shí)施例)下面將參照?qǐng)D11說明本發(fā)明的第八實(shí)施例。在上述第一至第七實(shí)施例中，只有發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水被用作加熱制冷劑的熱源。但是，在本實(shí)施例中，從發(fā)動(dòng)機(jī)20排出的廢氣和發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水一起作為加熱制冷劑的熱源。
在圖11所示的第八實(shí)施例中，用于將氣-液分離器12直接連接至膨脹和壓縮裝置100的制冷劑回路31b通過發(fā)動(dòng)機(jī)20的排氣管26，從而與排氣管26的外壁接觸。因此，由發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水加熱的制冷劑被廢氣的熱量進(jìn)一步加熱。在本發(fā)明的第八實(shí)施例中排氣管26被用作輔助加熱器。
因此，在本實(shí)施例中，因?yàn)橹评鋭┩ㄟ^利用廢氣的熱量被進(jìn)一步加熱，因此可以增加廢熱回收量，并提高制冷劑溫度。因此，膨脹和壓縮裝置100的能量回收量和回收效率可以得到提高。
(第九實(shí)施例)
下面將參照?qǐng)D12至圖15說明本發(fā)明的第九實(shí)施例。在第九實(shí)施例中，與上述實(shí)施例相似的部分用相同附圖標(biāo)記表示，并且省略其詳細(xì)說明。
第一旁路回路31是制冷劑路徑，用于在散熱器11側(cè)朝著加熱器30的制冷劑入口/出口側(cè)引導(dǎo)在氣-液分離器12中分離的液相制冷劑。第一旁路回路31設(shè)有液泵32和單向閥31a，液泵32用于使液相制冷劑流動(dòng)，單向閥31a用于使制冷劑只從氣-液分離器12朝向加熱器30流動(dòng)。液泵32的設(shè)置使其吸入側(cè)與氣-液分離器12的下側(cè)相對(duì)應(yīng)。而且，在第九實(shí)施例中，液泵32是電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵。
與壓縮機(jī)10平行設(shè)置的制冷劑回路設(shè)有能量回收單元33，用于使從加熱器30流出的過熱蒸汽制冷劑膨脹，從而將給予加熱器30的熱能回收為機(jī)械(旋轉(zhuǎn))能量。
而且，在第九實(shí)施例中，能量回收單元33由膨脹裝置33a和由膨脹裝置33a傳送的機(jī)械能量驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)33b構(gòu)成，與上述第一實(shí)施例相同。并且，發(fā)電機(jī)33b產(chǎn)生的能量例如可以存儲(chǔ)在電池33c中。
而且，第二旁路回路34是制冷劑路徑，用于連接膨脹裝置33a的制冷劑出口側(cè)和散熱器11的制冷劑入口側(cè)。第二旁路回路34設(shè)有單向閥34d，用于使制冷劑只從膨脹裝置33a的制冷劑出口側(cè)朝向散熱器11的制冷劑入口側(cè)流動(dòng)。
而且，設(shè)置了單向閥14a，用于使制冷劑只從蒸發(fā)器14的制冷劑出口側(cè)朝向壓縮機(jī)10的吸入側(cè)流動(dòng)，并且開關(guān)閥34a至34c是電磁閥，用于打開/關(guān)閉制冷劑路徑。
并且，設(shè)置了制冷劑路徑，用于連接散熱器11的制冷劑出口側(cè)和液泵32的吸入側(cè)。在所述制冷劑回路中，在液泵32側(cè)上的氣-液分離器12的液相制冷劑出口之一與液泵32的吸入側(cè)之間設(shè)置了內(nèi)部熱交換器136，用于在制冷劑回路中的制冷劑與減壓裝置13中執(zhí)行減壓之后的低壓制冷劑之間進(jìn)行熱交換。即，內(nèi)部熱交換器136具有第一制冷劑通路和第二制冷劑通路，所述第一制冷劑通路與氣-液分離器12的液相制冷劑出口和液泵32的吸入側(cè)相通，來自減壓裝置13的所述低壓制冷劑通過所述第二制冷劑通路流動(dòng)。在內(nèi)部熱交換器136中加熱的低壓制冷劑返回蒸發(fā)器14的制冷劑出口側(cè)。因此，氣-液分離器12的液相制冷劑出口與液泵32的吸入側(cè)之間的制冷劑回路中的制冷劑得到冷卻。
另外，三通閥37能夠在兩種情況之間變換，一種情況是從減壓裝置13流出的低壓制冷劑循環(huán)流動(dòng)至蒸發(fā)器14，另一種情況是從減壓裝置13流出的低壓制冷劑循環(huán)流動(dòng)至內(nèi)部熱交換器136。開關(guān)閥34a至34c、三通閥21、37等由電子控制器控制。
水泵22用于使發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水循環(huán)流動(dòng)，散熱器23是熱交換器，用于通過發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水與外部空氣之間的的熱交換冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水。
在圖12中，水旁路回路和設(shè)置在水旁路回路中的流速調(diào)節(jié)閥被省略。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水通過水旁路回路流動(dòng)并繞過散熱器23，設(shè)置流速調(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)流經(jīng)所述旁路回路的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的流速和流經(jīng)散熱器23的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的流速。
水泵22是由來自發(fā)動(dòng)機(jī)20的原動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的機(jī)械泵。但是，不必說，也可以使用由電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵來代替機(jī)械泵。
下面將說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有蘭金循環(huán)和制冷循環(huán)的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)和效果。
2.空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)(參看圖13)在空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)的運(yùn)轉(zhuǎn)模式中，制冷劑由散熱器11冷卻同時(shí)使蒸發(fā)器14具有制冷能力。
在本實(shí)施例中，蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)利用來自蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)的冷氣(即吸熱作用)只進(jìn)行冷卻運(yùn)轉(zhuǎn)和除濕運(yùn)轉(zhuǎn)。蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)不利用來自散熱器11的熱量進(jìn)行加熱運(yùn)轉(zhuǎn)。但是，即使在加熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)也分別與冷卻運(yùn)轉(zhuǎn)和除濕運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)相同。
更具體地，在空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)中，液泵32被設(shè)定在停止?fàn)顟B(tài)，并且壓縮機(jī)10運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)打開開關(guān)閥34a、34c并關(guān)閉開關(guān)閥34b。同時(shí)，三通閥21如圖13所示運(yùn)轉(zhuǎn)，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水循環(huán)流動(dòng)并同時(shí)繞過加熱器30。
結(jié)果，制冷劑按照壓縮機(jī)10→加熱器30→散熱器11→氣-液分離器12→減壓裝置13→蒸發(fā)器14→壓縮機(jī)10的順序循環(huán)流動(dòng)。由于發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水未流動(dòng)至加熱器30，制冷劑未在加熱器30中受到加熱，因此加熱器30僅用作制冷劑路徑。
因此，在減壓裝置13進(jìn)行減壓之后，低壓制冷劑通過從吹入乘客室的空氣中吸收熱量而蒸發(fā)，并且在蒸發(fā)器14中進(jìn)行蒸發(fā)后產(chǎn)生的氣相制冷劑在壓縮機(jī)10中受到壓縮，從而達(dá)到高溫，并通過散熱器11由外部空氣冷卻，從而被冷凝。
在本實(shí)施例中，氟里昂(HFC134a)作為制冷劑使用。但是，所述制冷劑不限于HFC134a，還可以使用任何一種能夠在制冷循環(huán)的高壓側(cè)液化的制冷劑。
2.廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)是這樣一種運(yùn)轉(zhuǎn)模式，其中發(fā)動(dòng)機(jī)20的廢熱通過停止空調(diào)裝置(即壓縮機(jī)10)的運(yùn)轉(zhuǎn)而回收為可再用能量。所述廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)包括用于進(jìn)行能量回收的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)模式和進(jìn)行穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)模式之前的開始模式。
所述開始模式從廢熱回收開始信號(hào)由開關(guān)等發(fā)出時(shí)開始并執(zhí)行預(yù)定時(shí)間，用于開始廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)。隨后，在開始模式執(zhí)行預(yù)定時(shí)間后執(zhí)行穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)模式。
首先將參照?qǐng)D14說明廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)的開始模式。
在廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)的開始模式過程中，液泵32被設(shè)置在停止?fàn)顟B(tài)，并且壓縮機(jī)10運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)打開開關(guān)閥34a、34c并關(guān)閉開關(guān)閥34b。同時(shí)，三通閥37如圖14所示轉(zhuǎn)換。在這種情況下，在減壓裝置13中進(jìn)行減壓的低壓制冷劑循環(huán)流動(dòng)通過內(nèi)部熱交換器136。
與空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)類似，在廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)的開始模式過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水循環(huán)流動(dòng)并同時(shí)繞過加熱器30。
結(jié)果，在廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)的開始模式過程中，制冷劑按照壓縮機(jī)10→加熱器30→散熱器11→氣-液分離器12→減壓裝置13→內(nèi)部熱交換器136→壓縮機(jī)10的順序循環(huán)流動(dòng)。由于發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水未流動(dòng)至加熱器30，制冷劑未在加熱器30中受到加熱，因此加熱器30僅用作制冷劑路徑。
因此，在減壓裝置13中進(jìn)行減壓之后，低壓制冷劑通過從制冷劑回路中的制冷劑(下文稱作吸入制冷劑)吸收熱量而蒸發(fā)，所述制冷劑回路用于連接氣-液分離器12的液相制冷劑出口和液泵32的吸入側(cè)。即，在減壓裝置13中進(jìn)行減壓之后，低壓制冷劑通過從內(nèi)部熱交換器136的第一制冷劑通路中的制冷劑吸收熱量而蒸發(fā)。因此，在氣-液分離器12的液相制冷劑出口與液泵32的吸入側(cè)之間的制冷劑回路中的制冷劑被冷卻。另一方面，在內(nèi)部熱交換器136中進(jìn)行蒸發(fā)后產(chǎn)生的氣相制冷劑在壓縮機(jī)10中受到壓縮，從而達(dá)到高溫，并通過散熱器11由室外空氣冷卻，從而被冷凝。
下面將參照?qǐng)D15說明廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)模式。在廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定模式中，開關(guān)閥34a、34c被設(shè)定在關(guān)閉狀態(tài)，并且液泵32運(yùn)轉(zhuǎn)，壓縮機(jī)10停止，同時(shí)打開開關(guān)閥34b。同時(shí)，三通閥21如圖15所示運(yùn)轉(zhuǎn)，從而使流出發(fā)動(dòng)機(jī)20的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水流過加熱器30。
結(jié)果，制冷劑按照氣-液分離器12→第一旁路回路31→加熱器30→能量回收單元33(膨脹裝置33a)→第二旁路回路34→散熱器11→氣-液分離器12的順序循環(huán)流動(dòng)。
因此，在加熱器30中被加熱的過熱蒸汽制冷劑流入能量回收單元33的膨脹裝置33a，并且已被引入膨脹裝置33a中的過熱蒸汽制冷劑減小其焓，同時(shí)進(jìn)行等熵膨脹。因此膨脹裝置33a為發(fā)電機(jī)33b提供與焓減小部分相對(duì)應(yīng)的機(jī)械能量，由發(fā)電機(jī)33b產(chǎn)生的能量存儲(chǔ)在電池、電容器等蓄電器中。
而且，流出膨脹裝置33a的制冷劑在散熱器11中得到冷卻并冷凝，從而被存儲(chǔ)在氣-液分離器12中。氣-液分離器12內(nèi)的液相制冷劑由液泵32送出至加熱器30。
一般地，液泵32以某一壓力將液相制冷劑送出至加熱器30，從而不允許在加熱器30中加熱后產(chǎn)生的過熱蒸汽制冷劑朝向氣-液分離器12逆流。
下面將說明本實(shí)施例的運(yùn)轉(zhuǎn)效果。
在本實(shí)施例中，液泵32的吸入制冷劑在蘭金循環(huán)精確開始前由制冷劑循環(huán)冷卻。因此，將吸入液泵32的制冷劑能夠確定地轉(zhuǎn)換為液相制冷劑，同時(shí)，將吸入液泵32的液制冷劑的過度冷卻程度將增加。
因此，能夠確定地防止在液泵32的吸入側(cè)發(fā)生吸入制冷劑蒸發(fā)(沸騰)。這樣，可以防止液泵32的泵效率發(fā)生惡化。這樣，蘭金循環(huán)可以高效運(yùn)轉(zhuǎn)。
而且，通過在實(shí)際開始蘭金循環(huán)之前利用蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)冷卻吸入制冷劑，在制冷劑回路中散布的制冷劑以收集在內(nèi)部熱交換器136中的方式進(jìn)行冷凝。因此，可以防止制冷劑停留在廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)中未使用的制冷劑回路中。結(jié)果，這將增加在廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)中有效使用的制冷劑體積，從而使填充在蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中的制冷劑的體積可以被控制到所需要的最小程度。
另外，由于液泵32設(shè)置得使其吸入側(cè)與氣-液分離器12的下側(cè)對(duì)應(yīng)，因此由于制冷劑自身重量而帶來的壓力作用在液泵32的吸入側(cè)。這樣，可以防止吸入側(cè)上的制冷劑壓力降至沸騰壓力或者由吸入壓力作用降低，從而防止液泵32的泵效率惡化。
(第十實(shí)施例)下面將參照?qǐng)D16說明本發(fā)明第十實(shí)施例。
在本發(fā)明的第十實(shí)施例中，液泵32、氣-液分離器12和內(nèi)部熱交換器136相互集成，如圖16所示。作為選擇，在第十實(shí)施例中，液泵32和氣-液分離器12設(shè)置得靠近內(nèi)部熱交換器136。因此，不但液泵32的吸入制冷劑可以在內(nèi)部熱交換器136中自然冷卻，并且液泵32和氣-液分離器12可以在廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)的開始模式中得到冷卻。
結(jié)果，可以有效冷卻具有相對(duì)較大熱容量的液泵32和氣-液分離器12。因此，將被吸入液泵32的吸入制冷劑的過度冷卻程度有效增加，并且可以防止液泵32的泵效率惡化，從而使蘭金循環(huán)高效率運(yùn)轉(zhuǎn)。
在第十實(shí)施例中，其他部件與上述第九實(shí)施例相似。
(第十一實(shí)施例)下面將參照?qǐng)D17說明本發(fā)明第十一實(shí)施例。
如圖17所示，本發(fā)明的第十一實(shí)施例設(shè)有過度冷卻器38，用于利用外部空氣進(jìn)一步冷卻來自氣-液分離器12的液相制冷劑。過度冷卻器38設(shè)置在氣-液分離器12與內(nèi)部熱交換器136之間。
而且，在本實(shí)施例中，散熱器11、氣-液分離器12和過度冷卻器38通過銅焊等相互集成一體。
結(jié)果，當(dāng)進(jìn)行廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)模式時(shí)，液泵32的吸入制冷劑的過度冷卻程度可以增加。因此，可以穩(wěn)定地防止液泵32的泵效率惡化，從而使蘭金循環(huán)高效運(yùn)轉(zhuǎn)。在第十一實(shí)施例中，其他部件與上述第九
(第十二實(shí)施例)下面將參照?qǐng)D18說明本發(fā)明第十二實(shí)施例。在上述第九至第十一實(shí)施例中，在執(zhí)行廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)的開始模式預(yù)定時(shí)間后，執(zhí)行廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)模式。但在本實(shí)施例中，如圖18所示，氣-液分離器12設(shè)有液面?zhèn)鞲衅?2a，用于檢測(cè)液相制冷劑的液面位置，并且廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)的開始模式一直運(yùn)轉(zhuǎn)，直到氣-液分離器12內(nèi)的液面位置變得高于預(yù)定值。即，廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)的開始模式一直運(yùn)轉(zhuǎn)，直到將被吸入液泵32的液相制冷劑的體積達(dá)到預(yù)定體積或更多。
結(jié)果，將被吸入液泵32的液相制冷劑確定地被獲得。同時(shí)，廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)的開始模式的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間周期不會(huì)超過所需時(shí)間。因此可以有效增加回收的廢熱量。
在圖18中，本發(fā)明的第十二實(shí)施例用于根據(jù)第九實(shí)施例的蘭金循環(huán)中。但是，采用第十二實(shí)施例的氣-液分離器12的液面?zhèn)鞲衅?2a的開始模式運(yùn)轉(zhuǎn)不限于在第九實(shí)施例中使用，還可以用于其他實(shí)施例。
(第十三實(shí)施例)下面將參照?qǐng)D19說明本發(fā)明第十三實(shí)施例。在上述第九至第十一實(shí)施例中，在執(zhí)行廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)的開始模式預(yù)定時(shí)間后，執(zhí)行廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)模式。但是在第十三實(shí)施例中，如圖19所示，氣-液分離器12設(shè)有第一溫度傳感器12b，用于檢測(cè)液相制冷劑的溫度。而且，在內(nèi)部熱交換器136的制冷劑出口側(cè)上設(shè)置了第二溫度傳感器12c，用于檢測(cè)液泵32的吸入制冷劑的溫度，從而計(jì)算溫度傳感器12b、12c的各自檢測(cè)溫度之間的差。這樣，可以確定將被吸入液泵32的液相制冷劑的過度冷卻程度。在本實(shí)施例中，廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)的開始模式一直運(yùn)轉(zhuǎn)，直到所述確定的過度冷卻程度超過預(yù)定值。
結(jié)果，將被吸入液泵32的液相制冷劑確定地被獲得，并且廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)的開始模式的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間周期不會(huì)超過所需時(shí)間。因此可以有效增加回收的廢熱量。
在圖19中，本發(fā)明的第十三實(shí)施例用于根據(jù)第九實(shí)施例的蘭金循環(huán)中。但是，采用第十三實(shí)施例的傳感器12b、12c的開始模式運(yùn)轉(zhuǎn)不限于在第九實(shí)施例中使用，還可以用于其他實(shí)施例。
(第十四實(shí)施例)下面將參照?qǐng)D20說明本發(fā)明第十四實(shí)施例。
在上述第九至第十三實(shí)施例中，液泵32的吸入制冷劑通過采用蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)而被冷卻。但是在第十四實(shí)施例中，如圖20所示，液泵32的吸入制冷劑通過電子制冷器39冷卻，電子制冷器39利用珀耳帖效應(yīng)。
結(jié)果，液泵32的吸入制冷劑通過尺寸比蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)小的電子制冷器39冷卻。因此，能夠改善蘭金循環(huán)在車輛上的安裝性能。
因此，在本實(shí)施例中，在廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)模式之前的開始模式中，液泵32的吸入制冷劑通過與上述第九至第十三實(shí)施例相似的電子制冷器39冷卻。但是，第十四實(shí)施例不局限于這種方案，液泵32的吸入制冷劑也可以在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)模式中受到冷卻。
而且，在液泵32的吸入制冷劑在緊隨運(yùn)轉(zhuǎn)停止之后的重新開始等時(shí)間具有足夠的過度冷卻程度的情況下，電子制冷器39甚至可以在開始時(shí)停止。在第十四實(shí)施例中，電子制冷器39可以用于包括制冷循環(huán)和蘭金循環(huán)的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)。
(第十五實(shí)施例)下面將參照?qǐng)D21說明本發(fā)明第十五實(shí)施例。
在上述第九至第十四實(shí)施例中，通過冷卻液泵32的吸入制冷劑而防止吸入制冷劑沸騰。但是在第十五實(shí)施例中，如圖10所示，進(jìn)給泵32a設(shè)置在液泵32的吸入側(cè)。采用這種設(shè)置，可以防止液泵32吸入側(cè)上的液泵32的壓力降至沸騰壓力或者更低，從而防止液泵32的泵效率惡化。
而且，進(jìn)給泵32a容納在氣-液分離器12中，從而進(jìn)給泵32a的吸入口的位置不高于氣-液分離器12內(nèi)的液面。此時(shí)，液泵32和進(jìn)給泵32a通過將液泵32的吸入側(cè)直接連接至進(jìn)給泵32a的排出側(cè)而相互集成一體。
而且，在本實(shí)施例中，液泵32和進(jìn)給泵32a同時(shí)開動(dòng)(運(yùn)轉(zhuǎn))或停止。但是，在進(jìn)給泵32a的吸入側(cè)上(即氣-液分離器12內(nèi))不存在液相制冷劑的情況下，在蘭金循環(huán)(廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn))開動(dòng)的時(shí)候，運(yùn)轉(zhuǎn)模式變換至開始模式，從而通過運(yùn)轉(zhuǎn)蒸汽壓縮制冷循環(huán)而在氣-液分離器12中存儲(chǔ)液相制冷劑。當(dāng)不小于預(yù)定體積的液相制冷劑存儲(chǔ)在氣-液分離器12中時(shí)，蒸汽壓縮制冷循環(huán)停止，液泵和進(jìn)給泵32a運(yùn)轉(zhuǎn)。
在上述第十五實(shí)施例中，其他部件與上述第九實(shí)施例相似。
(第十六實(shí)施例)下面將參照?qǐng)D22說明本發(fā)明第十六實(shí)施例。
在上述第九至第十五實(shí)施例中，單一散熱器11被用作蒸汽壓縮制冷循環(huán)的冷凝器和蘭金循環(huán)的冷凝器。但是在第十六實(shí)施例中，如圖22所示，獨(dú)立設(shè)置了用于蒸汽壓縮制冷循環(huán)的散熱器11a和用于蘭金循環(huán)的散熱器11b，從而使蒸汽壓縮制冷循環(huán)與蘭金循環(huán)獨(dú)立進(jìn)行。
結(jié)果，在本實(shí)施例中，設(shè)置了用于蒸汽壓縮制冷循環(huán)的氣-液分離器40和用于蘭金循環(huán)的氣-液分離器41，同時(shí)膨脹裝置33a通過動(dòng)力傳輸裝置與壓縮機(jī)10相連，動(dòng)力傳輸裝置用于間歇性地傳輸原動(dòng)力，動(dòng)力傳輸裝置例如可以是電子離合器10a等。
在蒸汽壓縮制冷循運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行蘭金循環(huán)的情況下，從廢熱回收的能量通過接合電子離合器10a而被傳送至壓縮機(jī)10。另一方面，在蒸汽壓縮制冷循運(yùn)轉(zhuǎn)同時(shí)蘭金循環(huán)不運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，壓縮機(jī)10由發(fā)動(dòng)機(jī)20運(yùn)轉(zhuǎn)。
而且，在只利用由廢熱回收的能量運(yùn)轉(zhuǎn)壓縮機(jī)10很困難的情況下，可以既利用膨脹裝置33a也利用發(fā)動(dòng)機(jī)20來運(yùn)轉(zhuǎn)壓縮機(jī)10。
另外，在本實(shí)施例中，因?yàn)橛糜谡羝麎嚎s制冷循環(huán)的散熱器11a與用于蘭金循環(huán)的散熱器11b獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)，因此可以在開始模式中將具有高溫(例如80至110攝氏度)的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水引入至加熱器30中，所述開始模式用于利用蒸汽壓縮制冷循環(huán)冷卻液泵32的吸入制冷劑。
因此，在本實(shí)施例中，加熱器30作為蒸汽發(fā)生器，用于通過將具有高溫(例如80至110攝氏度)的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水引入至加熱器30中產(chǎn)生過熱蒸汽制冷劑。在這種情況下，加熱器30中的制冷劑朝向氣-液分離器41和內(nèi)部熱交換器136循環(huán)流動(dòng)，從而液相制冷劑很容易存儲(chǔ)在液泵32的吸入側(cè)。
而且，進(jìn)行開始模式的時(shí)間段與第九、第十二和第十三實(shí)施例中的任何一個(gè)相同。
在本實(shí)施例中，在空調(diào)情況下空氣加熱器42設(shè)置在蒸發(fā)器14下游，用于利用發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水作為熱源加熱被吹入室內(nèi)的空氣。而且，設(shè)置了空氣混合門43，用于通過調(diào)節(jié)通過加熱器42的熱空氣量和繞過加熱器42的冷空氣量而控制吹入室內(nèi)的空氣溫度。而且，在圖22中，水泵22a、開關(guān)閥22b和閥21設(shè)置在水回路中，用于使發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水循環(huán)流動(dòng)。
雖然結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例并參照附圖詳細(xì)說明了本發(fā)明，然而應(yīng)當(dāng)指出，各種改變和修改對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員是顯而易見的。
例如，在上述實(shí)施例中，能量回收單元33回收的能量存儲(chǔ)在蓄電器中，但是，所述能量還可以用飛輪的動(dòng)能或機(jī)械能量(例如彈簧的彈性能量)等形式存儲(chǔ)。
而且，在第一至第三實(shí)施例中(分別為圖1、圖4和圖5)，加熱器30在散熱器11與壓縮機(jī)10之間串連設(shè)置。但是，由于制冷劑只有在廢熱回收運(yùn)轉(zhuǎn)(蘭金循環(huán))時(shí)被加熱，即使加熱器30在散熱器11與膨脹裝置33a之間串連設(shè)置(例如在制冷劑回路中比圖1中的點(diǎn)A接近膨脹裝置33a的點(diǎn))，也能夠運(yùn)轉(zhuǎn)蘭金循環(huán)。
而且，作為在加熱器30中加熱制冷劑的熱源，也可以使用安裝在車輛上的各種設(shè)備產(chǎn)生的廢熱(例如渦輪的進(jìn)氣熱量、換流器產(chǎn)生的熱量和輔助設(shè)備的廢熱)。并且制冷劑可以通過僅一個(gè)熱源或者結(jié)合多個(gè)熱源來在加熱器30中進(jìn)行加熱。
本發(fā)明不局限于上述實(shí)施例，可以結(jié)合至少兩個(gè)上述實(shí)施例來實(shí)施本發(fā)明。
這種變化和修改應(yīng)理解為處于由權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)(10)，用于吸入和壓縮制冷劑；散熱器(11)，設(shè)置在所述壓縮機(jī)的制冷劑排放側(cè)，用于冷卻所述制冷劑；氣-液分離器(12)，用于將來自所述散熱器的制冷劑分離為氣體制冷劑和液體制冷劑；減壓裝置(13)，用于對(duì)從所述氣-液分離器流出的液體制冷劑進(jìn)行減壓；蒸發(fā)器(14)，用于在制冷劑在所述減壓裝置中被減壓之后使制冷劑蒸發(fā)；加熱器(30)，用于加熱所述制冷劑；液泵(32)，用于將所述氣-液分離器中的液體制冷劑供應(yīng)至所述加熱器；冷卻裝置(136，39，15，38)，用于冷卻將被吸入所述液泵中的液體制冷劑；能量回收單元(33)，用于使從所述加熱器流出的制冷劑膨脹，以回收來自加熱器的制冷劑中的熱能；以及轉(zhuǎn)換裝置(34a-34d，31a，14a)，用于在蒸發(fā)器具有制冷能力的制冷循環(huán)與能量回收單元回收熱能的蘭金循環(huán)之間轉(zhuǎn)換，其中在制冷循環(huán)中，制冷劑按照壓縮機(jī)→散熱器→氣-液分離器→減壓裝置→蒸發(fā)器→壓縮機(jī)的順序循環(huán)流動(dòng)；在蘭金循環(huán)中，制冷劑按照氣-液分離器→液泵→加熱器→能量回收單元→散熱器→氣-液分離器的順序循環(huán)流動(dòng)；以及在蘭金循環(huán)中冷卻裝置冷卻將被引入液泵中的液體制冷劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于所述散熱器通過制冷劑回路連接至壓縮機(jī)的制冷劑排放側(cè)；所述轉(zhuǎn)換裝置包括轉(zhuǎn)換件(34c)，所述轉(zhuǎn)換件設(shè)置在所述制冷劑回路中，以切斷蘭金循環(huán)中從壓縮機(jī)的制冷劑排放側(cè)至散熱器的制冷劑流動(dòng)；并且設(shè)置液泵以在蘭金循環(huán)中向加熱器提供液體制冷劑同時(shí)繞開所述轉(zhuǎn)換件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于所述加熱器是蒸汽發(fā)生器(30)，其在蘭金循環(huán)中產(chǎn)生過熱蒸汽制冷劑；所述能量回收單元包括膨脹裝置(33a)，所述膨脹裝置在蘭金循環(huán)中等熵地膨脹來自加熱器的過熱蒸汽制冷劑；并且設(shè)置所述散熱器，以在蘭金循環(huán)中冷卻并冷凝在所述能量回收單元的膨脹裝置中膨脹的制冷劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于還包括內(nèi)部熱交換器(136)，所述內(nèi)部熱交換器具有第一制冷劑通道，所述氣-液分離器中的液體制冷劑通過所述第一制冷劑通道被引入所述液泵中；和第二制冷劑通道，在所述減壓裝置中減壓的制冷劑通過所述第二制冷劑通道流動(dòng)，其中在液泵在蘭金循環(huán)中運(yùn)轉(zhuǎn)之前，所述轉(zhuǎn)換裝置運(yùn)轉(zhuǎn)以設(shè)定開始模式，其中制冷劑按照壓縮機(jī)→加熱器→散熱器→氣-液分離器→減壓裝置→內(nèi)部熱交換器→壓縮機(jī)的順序循環(huán)流動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，在執(zhí)行開始模式預(yù)定時(shí)間后，液泵在蘭金循環(huán)中運(yùn)轉(zhuǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述開始模式一直運(yùn)轉(zhuǎn)，直到氣-液分離器中的液體制冷劑的量變得等于或大于預(yù)定值，并且在氣-液分離器中的液體制冷劑的量變?yōu)轭A(yù)定值之后液泵在蘭金循環(huán)中運(yùn)轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述開始模式一直運(yùn)轉(zhuǎn)，直到氣-液分離器中的液體制冷劑的過度冷卻程度變得等于或大于預(yù)定值，并且在氣-液分離器中的液體制冷劑的過度冷卻程度變?yōu)轭A(yù)定值之后液泵在蘭金循環(huán)中運(yùn)轉(zhuǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于在所述開始模式中，在減壓裝置中減壓的制冷劑通過吸收氣-液分離器與液泵之間的第一制冷劑通道的制冷劑中的熱量而在內(nèi)部熱交換器的第二制冷劑通道中被蒸發(fā)，從而具有冷卻能力。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻裝置是利用珀耳帖效應(yīng)的電子制冷器(39)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述冷卻裝置是通過利用外部空氣冷卻來自氣-液分離器的液體制冷劑的過度冷卻器(15，38)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任何一個(gè)所述的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于還包括另外的泵(32a)，用于將氣-液分離器中的液體制冷劑供應(yīng)至液泵的吸入側(cè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述另外的泵按照這種方式設(shè)置在氣-液分離器中即所述另外的泵的至少吸入口位于氣-液分離器的液體制冷劑中。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述液泵和另外的泵與氣-液分離器集成一體。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任何一個(gè)所述的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮機(jī)和能量回收單元集成為一體。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任何一個(gè)所述的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述能量回收單元可以在制冷劑流程中與壓縮機(jī)平行設(shè)置。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任何一個(gè)所述的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于還包括能量存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)由所述能量回收單元回收的能量。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任何一個(gè)所述的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱器通過利用安裝在車輛上的設(shè)備產(chǎn)生的廢熱加熱制冷劑。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任何一個(gè)所述的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述制冷劑含有至少一種從HFC134a、HFC152a、丁烷、丙烷和氨組成的群組中選擇的物質(zhì)作為制冷劑的主要組成部分。
19.一種蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)包括壓縮機(jī)(10)，用于吸入和壓縮制冷劑；散熱器(11)，設(shè)置在所述壓縮機(jī)的制冷劑排放側(cè)，用于冷卻所述制冷劑，所述散熱器通過制冷回路連接至所述壓縮機(jī)的制冷劑排放側(cè)；減壓裝置(13)，用于對(duì)從所述散熱器流出的制冷劑進(jìn)行減壓；蒸發(fā)器(14)，用于在制冷劑在所述減壓裝置中被減壓之后使制冷劑蒸發(fā)；制冷劑切斷單元(31，31a，32)，所述制冷劑切斷單元設(shè)置在所述制冷劑回路中，以切斷從壓縮機(jī)的制冷劑排放側(cè)至散熱器的制冷劑流；加熱器，用于加熱所述制冷劑；制冷劑供應(yīng)裝置(33)，用于將制冷劑供應(yīng)至所述加熱器，同時(shí)繞過所述制冷劑切斷單元；以及能量回收單元，用于使從所述加熱器流出的制冷劑膨脹以回收來自加熱器的制冷劑中的熱能，其中當(dāng)蒸發(fā)器具有制冷能力的制冷循環(huán)被設(shè)定時(shí)，制冷劑按照壓縮機(jī)→散熱器→減壓裝置→蒸發(fā)器→壓縮機(jī)的順序循環(huán)流動(dòng)；以及當(dāng)能量回收單元回收熱能的蘭金循環(huán)被設(shè)定時(shí)，制冷劑切斷單元切斷從壓縮機(jī)的制冷劑排放側(cè)至散熱器的制冷劑流，并且制冷劑按照加熱器→能量回收單元→散熱器→加熱器的順序被制冷劑供應(yīng)裝置循環(huán)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于所述壓縮機(jī)和能量回收單元集成形成壓縮機(jī)裝置(100)；以及當(dāng)從加熱器流出的制冷劑流入壓縮機(jī)裝置中時(shí)，所述壓縮機(jī)裝置用作能量回收單元。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述能量回收單元與所述壓縮機(jī)平行地被連接。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱器設(shè)置在連接所述壓縮機(jī)和所述散熱器的制冷劑回路中。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括氣-液分離器，用于將從所述散熱器流出的制冷劑分離為氣體制冷劑和液體制冷劑；其中，在蘭金循環(huán)中，在氣-液分離器中分離的液體制冷劑由制冷劑供應(yīng)裝置供應(yīng)至加熱器。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括能量存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)由能量回收單元回收的能量。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述能量存儲(chǔ)裝置包括電容器。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述能量存儲(chǔ)裝置存儲(chǔ)在能量回收單元中回收的能量作為機(jī)械能量。
27.根據(jù)權(quán)利要求19所述的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述能量回收單元利用回收的能量產(chǎn)生電能。
28.根據(jù)權(quán)利要求19-27中任一項(xiàng)所述的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)所述壓縮機(jī)。
29.根據(jù)權(quán)利要求19-27中任一項(xiàng)所述的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)置所述壓縮機(jī)由多種驅(qū)動(dòng)源驅(qū)動(dòng)。
30.根據(jù)權(quán)利要求19-27中任一項(xiàng)所述的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)置所述壓縮機(jī)由除電動(dòng)機(jī)以外的驅(qū)動(dòng)源驅(qū)動(dòng)。
31.根據(jù)權(quán)利要求19-27中任一項(xiàng)所述的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括輔助加熱器，所述輔助加熱器和所述加熱器獨(dú)立設(shè)置，所述輔助加熱器用于利用從熱機(jī)排放的廢氣的熱量來加熱制冷劑。
32.根據(jù)權(quán)利要求19-27中任一項(xiàng)所述的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱器利用熱機(jī)產(chǎn)生的廢熱加熱制冷劑。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱器利用從熱機(jī)排放的廢氣的熱量來加熱制冷劑。
34.根據(jù)權(quán)利要求19-27中任一項(xiàng)所述的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱器利用安裝在車輛上的設(shè)備產(chǎn)生的廢熱加熱制冷劑。
35.根據(jù)權(quán)利要求19-27中任一項(xiàng)所述的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱器利用多個(gè)熱源加熱制冷劑。
36.根據(jù)權(quán)利要求19-27中任一項(xiàng)所述的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，所述制冷劑含有至少一種從HFC134a、HFC152a、丁烷、丙烷和氨組成的群組中選擇的物質(zhì)作為制冷劑的主要組成部分。
全文摘要
一種具有制冷循環(huán)和蘭金循環(huán)的蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)，包括壓縮機(jī)(10)、散熱器(11)、氣－液分離器(12)、減壓裝置(13)和蒸發(fā)器(14)。在所述蒸汽壓縮制冷劑循環(huán)系統(tǒng)中，設(shè)置液泵(32)用于將所述氣－液分離器中的液體制冷劑供應(yīng)至所述加熱器(30)以加熱制冷劑，設(shè)置冷卻裝置(136，39，15，38)用于冷卻將被吸入所述液泵中的液體制冷劑，以及設(shè)置用于使從所述加熱器流出的制冷劑膨脹的能量回收單元(33)，以回收來自加熱器的制冷劑中的熱能。當(dāng)設(shè)定蘭金循環(huán)以使能量回收單元回收熱能時(shí)，冷卻裝置冷卻將被吸入液泵的液體制冷劑。因此，液泵的泵效率得到有效改善。
文檔編號(hào)F25B1/04GK1517514SQ20041000242
公開日2004年8月4日 申請(qǐng)日期2004年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月27日
發(fā)明者稻葉淳, 司, 山中康司, 巖波重樹, 樹, 坂礦一, 資, 久永滋, 克, 堀田忠資, 秀, 尾崎幸克, 內(nèi)田和秀 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝