超临界蒸气压缩循环装置制造方法及图纸

一种超临界蒸气压缩循环，设有压缩机１、气体冷却器２、隔板装置４ａ和蒸发器，它们通过管子６串联，从而构成一个封闭回路，在蒸气压缩循环中，高压侧在超临界压力下工作。还包括：一压力控制阀，用于控制所述气体冷却器出口压力，以获得超临界蒸气压缩循环的最大性能因子；一储存器５，一来自所述蒸发器出口的管子６穿过它，其用于储存液体致冷剂；以及一连通管５ｂ，在该储存器的底部和连接所述压力控制阀和隔板装置的管子之间连通。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于例如空调装置、致冷设备和热泵等各种设备中的蒸气压缩循环，其使用致冷剂特别是CO2在封闭系统中在超临界状态高温侧工作。在超临界蒸气压缩循环中，已经提出了一些技术以通过调节循环的致冷剂来控制高侧的压力。日本专利公开No.平7-18602公开了一个例子。如图6所示，该超临界蒸气压缩循环包括一压缩机100，与一散热器110串联；逆流型热交换器120；以及一节流阀130。一蒸发器140，一液体分离器(接收器)160和逆流热交换器120的低压侧连接，以便彼此连通到在节流阀130和压缩机100的入口190之间的一中间点处。接收器160与蒸发器140的出口150连接，接收器的气相入口与逆流热交换器120相连。由接收器160出来的液相管线(由图中的虚线表示)与一抽吸管线在位于逆流型热交换器120的前侧的一点170和位于热交换器120的后侧的一点180之间的一选择点处相连。上述的节流阀130改变接收器160中的液体剩余量，以调节高侧超临界蒸气压。图7所示的一传统例子包括一中间液体储存器250代替前述接收器，其具有分别在入口和出口处的阀和一与一储存器250相连的节流阀130。最近，提出了一种使用CO2的蒸气压缩致冷循环(以下称为CO2循环)来代替氟利昂致冷剂的致冷循环。该CO2循环的工作与传统的使用氟利昂的蒸气压缩致冷循环一样。即如图3(CO2莫里耳图)所示的A-B-C-D-A，该工作包括在气相压缩CO2(A-B)，通过散热器(气体冷却器)冷却压缩的高温的气相CO2(B-C)，然后，通过减压装置降低气相CO2的压力(C-D)，将分成气液两相的CO2蒸发(D-A)，通过从外界流体中夺走蒸发潜热冷却外界流体。CO2的临界温度为约31℃，即低于传统的致冷剂氟利昂。因此当外界空气的温度在夏季等情况下较高时，靠近散热器的CO2的温度高于CO2的临界温度。因此，这时CO2不冷凝(即线段BC不与饱和液相线交叉)。由于散热器出口点的状况依赖于压缩机的排出压力和散热器出口侧的CO2的温度，散热器出口的CO2的温度依赖于排热能力和外界温度(其不能控制)。因此，散热器的出口的CO2的温度基本不能控制。散热器出口的状况(即点C)可通过控制压缩机的排出压力(即散热器出口侧的压力)来控制。即，在夏季等情况下外界温度较高时为了保持足够冷却能力(即焓差)，需要在散热器的出口有较高的压力，如图4的E-F-G-H-E所示。但是，由于为了提高散热器出口的压力，压缩机的排出压力必须提高，压缩机的压缩工作增加(压缩过程的焓差ΔL)。因此，如果压缩过程(A-B)的焓差ΔL大于蒸发过程(D-A)的焓差ΔI，CO2循环的性能因子(COP＝ΔI/ΔL)降低。当散热器出口的CO2压力和性能因子之间的关系参照图3计算，假定散热器出口的CO2温度为40℃，如图5的实线所示得到在压力P1处的最大性能因子。类似地，当散热器出口的CO2温度为30℃，如图5的虚线所示得到在压力P2处的最大性能因子(大约8.0MPa)。如上所述，当散热器出口侧的CO2温度和获得最大性能因子的压力计算绘制出来时，产生粗实线ηmax(这里称为最佳控制线)。因此，为了有效地操作CO2，需要控制散热器出口的压力和散热器出口的CO2的温度，以便与最佳控制线ηmax关联。但是，由于上述的超临界蒸气压缩循环(图6和7)不是散热器出口压力(高侧压力)根据散热器出口的致冷剂温度来控制的系统，散热器的冷却效率不够高，存在提高冷却效率的余地。另一个问题是，当循环致冷剂量必须被控制以适应高侧压力的控制(当高侧压力增加时需要的循环致冷剂的量增加)，节流阀的开口必须在需要时手动调节，这耗时而且需要经验。本专利技术致力于克服上述问题，因此本专利技术的目的是提供一种超临界蒸气压缩循环，其带有具有改进的冷却效率的气体冷却器(散热器)，其能根据高侧压力的调节自动控制所需的循环致冷剂的量。根据本专利技术的第一方面，通过使用管子串联压缩机、气体冷却器、隔板装置和蒸发器，从而构成一个封闭的回路，形成超临界蒸气压缩循环，在蒸气压缩循环中，在高压侧，在超临界压力下工作。其包括一压力控制阀，设置在气体冷却器和隔板装置之间，用于控制气体冷却器出口的压力；一储存器，一来自蒸发器出口的管子穿过它，其用于储存液体致冷剂；以及一连通管，在该储存器的底部和连接压力控制阀和隔板装置的管子之间连通。根据本专利技术的第二个方面，该根据第一方面的超临界蒸气压缩循环进一步包括一内冷却器，用于执行通过蒸发器的液体致冷剂和通过蒸发器的气体致冷剂之间的热交换。其中，该压力控制阀设置在来自该内冷却器的出口的管子上。根据本专利技术的第三和第四方面，在根据第一和第二方面的超临界蒸气压缩循环中，循环中使用的致冷剂为二氧化碳。附图说明图1是根据本专利技术的一个实施例的蒸气压缩型致冷循环的结构示意图；图2是图1所示的压力控制阀的细节的截面图；图3是该蒸气压缩型致冷循环的工作的示意图；图4是CO2的莫里耳图；图5是表示散热器出口处的压力和性能因子(COP)之间关系的示意图；图6是传统的蒸气压缩型致冷循环的一个例子的结构示意图；图7是传统的蒸气压缩型致冷循环的另一个例子的结构示意图。这里，结合附图描述本专利技术的一个实施例。图1是根据本专利技术的一个实施例的蒸气压缩型致冷循环的结构示意图。图2是图1所示的压力控制阀的细节的截面图。首先，如图1所示，根据本实施例使用压力控制阀的蒸气压缩型致冷循环是CO2循环，其例如可用于车辆的空调器中，参考标号1表示压缩气相CO2的压缩机。压缩机通过一驱动源例如一发动机(未示出)被驱动。标号2表示一气体冷却器(散热器)，用于通过CO2气体和外界空气间的热交换冷却CO2，标号3表示设置在内冷却器7的出口管路上的压力控制阀，其将在以后说明。根据由设置在气体冷却器2的出口处的温度传感柱11检测的CO2(致冷剂)的温度，压力控制阀3控制气体冷却器2的出口处的压力(本实施例中，内冷却器的出口处的高侧压力)。压力控制阀3不仅控制高侧压力，也作为减压装置使用，下面描述压力控制阀3的结构和工作。气相CO2通过压力控制阀3被减压，转化为气液两相状态的低温、低压CO2。这样转化的CO2进一步由隔板阻件(隔板装置)4a减压。标号4表示蒸发器，其构成车辆轿厢的冷却装置。气液两相CO2在蒸发器4中蒸发，CO2从轿厢中的空气中吸收蒸发潜热，冷却轿厢。标号5表示液体储存器，用于储存液体致冷剂5a，与蒸发器4的出口相连的管子6垂直穿过液体储存器5，液体储存器5中的液体致冷剂5a与管子6中的液体致冷剂热交换。被管子6穿过的液体储存器5的部分被封闭(未示出)，使得液体储存器气密。应注意，为了提高热交换的效率，尽管优选从蒸发器4的出口处出来的管子6穿过液体储存器5以与液体储存器5中的液体致冷剂5a接触，该装置不限于这样的结构。液体储存器5的底部与管子6相连，其通过连通管5b将压力控制阀3连接到隔板阻件4a上。尽管不是必需设置内冷却器7，这里设置了内冷却器7，其为逆流型热交换器，用于在通过气体冷却器2的液体致冷剂和通过蒸发器的液体致冷剂之间热交换，该内冷却器7用于相应于蒸气压缩型致冷循环的容量增加的要求，改进响应速度。如果不设置内冷却器7时，优选将压力控制阀3设置在气体冷却器2的出口附近。压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一超临界蒸气压缩循环，设有压缩机、气体冷却器、隔板装置和蒸发器，它们通过管子串联，从而构成一个封闭的回路，在蒸气压缩循环中，其高压侧在超临界压力下工作；包括：一压力控制阀，设置在所述气体冷却器和所述隔板装置之间，用于控制所述气体冷却 器出口的压力；一储存器，一来自所述蒸发器出口的管子穿过它，其用于储存液体致冷剂；以及一连通管，在该储存器的底部和连接所述压力控制阀和所述隔板装置的管子之间连通。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：水上春信，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]