制冷循環(huán)裝置制造方法
【專利摘要】制冷循環(huán)裝置（100），在如下情況下，作為以膨脹機(jī)（7）的行程容積VE除副壓縮機(jī)（2）的行程容積VC獲得了的值的設(shè)計(jì)容積比（VC/VE）被設(shè)定得比（DE/DC）×（hE-hF）/（hB-hA）小規(guī)定值，上述情況是在能設(shè)定的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍中運(yùn)轉(zhuǎn)效率為最大的條件下的、將從散熱器流出了的制冷劑的密度定義為DE，從蒸發(fā)器流出了的制冷劑的密度定義為DC，流入膨脹機(jī)（7）的上述制冷劑的比焓定義為hE，從膨脹機(jī)（7）流出了的制冷劑的比焓定義為hF，主壓縮機(jī)（1）吸入的制冷劑的比焓定義為hA，及主壓縮機(jī)（1）的壓縮過(guò)程的途中的制冷劑的比焓定義為hB。
【專利說(shuō)明】制冷循環(huán)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及制冷循環(huán)裝置，涉及以同軸連結(jié)壓縮機(jī)和膨脹機(jī)，對(duì)制冷劑的膨脹時(shí)發(fā)生的膨脹動(dòng)力進(jìn)行回收，將該膨脹動(dòng)力用于制冷劑的壓縮的制冷循環(huán)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]將臭氧層破壞系數(shù)是零而且地球暖化系數(shù)也比氟利昂類小得多的二氧化碳用作制冷劑的制冷循環(huán)裝置近年來(lái)備受關(guān)注。二氧化碳制冷劑的臨界溫度是31.060C，比較低，在利用比此溫度更高的溫度的情況下，在制冷循環(huán)裝置的高壓側(cè)(壓縮機(jī)出口?散熱器?減壓器入口)是不產(chǎn)生冷凝的超臨界狀態(tài)，與以前的制冷劑相比，制冷循環(huán)裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)效率(COP)降低。因此，在使用了二氧化碳制冷劑的制冷循環(huán)裝置中，使COP提高的手段是重要的。
[0003]作為這樣的手段，提出了一種制冷循環(huán)，該制冷循環(huán)設(shè)置膨脹機(jī)代替減壓器，回收膨脹時(shí)的壓力能量作為動(dòng)力。在這里，在將容積式的壓縮機(jī)與膨脹機(jī)連結(jié)在一個(gè)軸上的結(jié)構(gòu)的制冷循環(huán)裝置中，若設(shè)壓縮機(jī)的行程容積為VC，膨脹機(jī)的行程容積為VE，則根據(jù)VC/VE(設(shè)計(jì)容積比)決定流過(guò)各個(gè)壓縮機(jī)及膨脹機(jī)的體積循環(huán)量的比。若設(shè)蒸發(fā)器出口的制冷劑(流入壓縮機(jī)的制冷劑)的密度為DC，散熱器出口的制冷劑(流入膨脹機(jī)的制冷劑)的密度為DE，則流過(guò)各個(gè)壓縮機(jī)、膨脹機(jī)的質(zhì)量循環(huán)量相等，所以，“VCXDC = VEXDE",即“VC/VE =DE/DC”的關(guān)系成立。由于VC/VE (設(shè)計(jì)容積比)是在設(shè)備的設(shè)計(jì)時(shí)確定的常數(shù)，所以，制冷循環(huán)要保持平衡以便DE/DC (密度比)總是為恒定。(以下，將該情況稱為“密度比恒定的制約”。)
[0004]然而，由于制冷循環(huán)裝置的使用條件未必恒定，所以，在設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)想的設(shè)計(jì)容積比與在實(shí)際的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的密度比不同的情況下，因?yàn)椤懊芏缺群愣ǖ闹萍s”而難以調(diào)整成最佳的高壓側(cè)壓力。
[0005]因此，提出了通過(guò)設(shè)置旁通膨脹機(jī)的旁通流路，對(duì)流入膨脹機(jī)的制冷劑量進(jìn)行控制，調(diào)整成最佳的高壓側(cè)壓力的結(jié)構(gòu)、控制方法(例如參照專利文獻(xiàn)I)。
[0006]另外，提出了通過(guò)設(shè)置從主壓縮機(jī)的壓縮過(guò)程的中間至壓縮過(guò)程結(jié)束后進(jìn)行旁通的壓縮旁通流路和設(shè)在上述壓縮旁通流路上的副壓縮機(jī)，對(duì)流入上述副壓縮機(jī)的制冷劑量進(jìn)行控制，調(diào)整成最佳的高壓側(cè)壓力的結(jié)構(gòu)、控制方法(例如參照專利文獻(xiàn)2)。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)1:日本特開2005-291622號(hào)公報(bào)(權(quán)利要求1、圖1等)
[0010]專利文獻(xiàn)2:日本特開2009-162438號(hào)公報(bào)(說(shuō)明書摘要、圖1等)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]發(fā)明所要解決的課題
[0012]然而，在上述專利文獻(xiàn)I中，雖然記載了在與設(shè)計(jì)容積比相比實(shí)際的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的密度比小的情況下，通過(guò)制冷劑向旁通膨脹機(jī)的旁通流路流動(dòng)，能夠調(diào)整成最佳的高壓側(cè)壓力的結(jié)構(gòu)、控制方法，但流過(guò)旁通閥的制冷劑因節(jié)流損失而進(jìn)行等焓變化。于是，存在通過(guò)一面由膨脹機(jī)回收膨脹能量一面進(jìn)行等熵變化而獲得的冷凍效果增加的效果減少的課題。
[0013]另外，在旁通膨脹機(jī)的量大的情況下，存在以下課題，S卩，若膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速低，在滑動(dòng)部的潤(rùn)滑狀態(tài)惡化，膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)速極端地變小，則油在膨脹機(jī)的路徑內(nèi)滯留，壓縮機(jī)內(nèi)的油枯竭、再起動(dòng)時(shí)的制冷劑滯止起動(dòng)等導(dǎo)致可靠性降低。
[0014]另外，在上述專利文獻(xiàn)2中，雖然想通過(guò)不旁通膨脹機(jī)來(lái)解決上述的課題，但因?yàn)樵诟眽嚎s機(jī)的入口設(shè)有旁通閥，所以，壓力損失導(dǎo)致副壓縮機(jī)入口的壓力降低，其分壓縮動(dòng)力增加，所以，存在運(yùn)轉(zhuǎn)效率提高的效果減少的課題。
[0015]并且，在上述專利文獻(xiàn)2中，沒有記載關(guān)于如何設(shè)定膨脹機(jī)、副壓縮機(jī)、和主壓縮機(jī)的規(guī)格能夠在制冷循環(huán)裝置的整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)范圍實(shí)現(xiàn)高性能。
[0016]本發(fā)明就是為了解決上述那樣的課題而做出的，其目的在于提供一種制冷循環(huán)裝置，該制冷循環(huán)裝置即使在因密度比恒定的制約而難以調(diào)整成最佳的高壓側(cè)壓力的情況下，也能在寬的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍總是高效率地進(jìn)行動(dòng)力回收，實(shí)現(xiàn)高效率的運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0017]為了解決課題的手段
[0018]本發(fā)明的制冷循環(huán)裝置，具備主壓縮機(jī)、散熱器、膨脹機(jī)、蒸發(fā)器、副壓縮路徑、副壓縮機(jī)、和驅(qū)動(dòng)軸；該主壓縮機(jī)，將制冷劑從低壓壓縮至高壓；該散熱器，將從上述主壓縮機(jī)排出了的上述制冷劑的熱散走；該膨脹機(jī)，對(duì)通過(guò)了上述散熱器的上述制冷劑進(jìn)行減壓；該蒸發(fā)器，使從上述膨脹機(jī)流出了的上述制冷劑蒸發(fā)；該副壓縮路徑，一端與連接上述蒸發(fā)器和上述主壓縮機(jī)的吸入側(cè)的吸入配管連接，另一端與上述主壓縮機(jī)的壓縮過(guò)程的途中連接；該副壓縮機(jī)，設(shè)在上述副壓縮路徑上，將從上述蒸發(fā)器流出了的低壓的上述制冷劑的一部分壓縮至中間壓，注入上述主壓縮機(jī)的壓縮過(guò)程的途中；該驅(qū)動(dòng)軸連接上述膨脹機(jī)與上述副壓縮機(jī)，向上述副壓縮機(jī)傳遞在上述制冷劑由上述膨脹機(jī)減壓時(shí)發(fā)生的動(dòng)力；在該制冷循環(huán)裝置中:
[0019]在定義在該制冷循環(huán)裝置的能設(shè)定的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍中運(yùn)轉(zhuǎn)效率最大的條件下的、從上述散熱器流出了的上述制冷劑的密度為DE，從上述蒸發(fā)器流出了的上述制冷劑的密度為DC，流入上述膨脹機(jī)的上述制冷劑的比焓為hE，從上述膨脹機(jī)流出了的上述制冷劑的比焓為hF，上述主壓縮機(jī)吸入的上述制冷劑的比焓為hA，以及上述主壓縮機(jī)的上述壓縮過(guò)程的途中的上述制冷劑的比焓為hB的情況下，作為用上述膨脹機(jī)的行程容積VE除上述副壓縮機(jī)的行程容積VC獲得了的值的設(shè)計(jì)容積比(VC/VE)被設(shè)定得比(DE/DC) X (hE-hF) /(hB-hA)小規(guī)定值。
[0020]發(fā)明的效果
[0021]根據(jù)本發(fā)明的制冷循環(huán)裝置，即使在因密度比恒定的制約而難以調(diào)整成最佳的高壓側(cè)壓力的情況下，也能夠在寬的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍高效率地進(jìn)行動(dòng)力回收，實(shí)現(xiàn)效率良好的運(yùn)轉(zhuǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式的制冷循環(huán)裝置的制冷劑回路圖。
[0023]圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的主壓縮機(jī)的剖面結(jié)構(gòu)的概略縱剖視圖。[0024]圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的制冷循環(huán)裝置的制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的制冷劑的變遷的P-h線圖。
[0025]圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的制冷循環(huán)裝置的制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的制冷劑的變遷的P-h線圖。
[0026]圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的制冷循環(huán)裝置的控制裝置進(jìn)行的控制處理的流程的流程圖。
[0027]圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的制冷循環(huán)裝置的中間壓旁通閥與預(yù)膨脹閥的協(xié)作控制的動(dòng)作說(shuō)明圖。
[0028]圖7是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式的制冷循環(huán)裝置實(shí)施的制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行了關(guān)閉預(yù)膨脹閥的動(dòng)作的情況下的制冷劑的變遷的P-h線圖。
[0029]圖8是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式的制冷循環(huán)裝置實(shí)施的制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行了打開中間壓旁通閥的動(dòng)作的情況下的制冷劑的變遷的P-h線圖。
[0030]圖9是表示二氧化碳制冷劑的變遷的一部分的P-h線圖。
[0031]圖10是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的主壓縮機(jī)的一例中的設(shè)計(jì)容積比與COP改善率的關(guān)系的特性圖(噴射口的位置靠前 的主壓縮機(jī))。
[0032]圖11是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的主壓縮機(jī)的一例中的設(shè)計(jì)容積比與COP改善率的關(guān)系的特性圖(噴射口的位置處于中間的主壓縮機(jī))。
[0033]圖12是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的主壓縮機(jī)的一例中的設(shè)計(jì)容積比與COP改善率的關(guān)系的特性圖(噴射口的位置靠后的主壓縮機(jī))。
[0034]圖13是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的主壓縮機(jī)的噴射口位置的差異所決定的在制冷條件下的設(shè)計(jì)容積比與中間壓的關(guān)系的特性圖。
[0035]圖14是在圖10~圖12所示的制冷條件下的設(shè)計(jì)容積比與COP改善率的關(guān)系中反映了圖13的結(jié)果的圖。
[0036]圖15是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的主壓縮機(jī)的噴射口位置的差異所決定的制熱條件下的設(shè)計(jì)容積比與中間壓的關(guān)系的特性圖。
[0037]圖16是在圖10~圖12所示的制熱條件下的設(shè)計(jì)容積比與COP改善率的關(guān)系中反映了圖15的結(jié)果的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]實(shí)施方式.[0039]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式的制冷循環(huán)裝置100的制冷劑回路圖。圖2是表示搭載于此制冷循環(huán)裝置100的主壓縮機(jī)I的剖面結(jié)構(gòu)的概略縱剖視圖。圖3是表示此制冷循環(huán)裝置100的制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的制冷劑的變遷的P-h線圖。圖4是表示此制冷循環(huán)裝置100的制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的制冷劑的變遷的P-h線圖。圖5是表示此制冷循環(huán)裝置100的控制裝置83進(jìn)行的控制處理的流程的流程圖。圖6是表示此制冷循環(huán)裝置100的中間壓旁通閥9與預(yù)膨脹閥6的協(xié)作控制的動(dòng)作說(shuō)明圖。
[0040]下面，根據(jù)圖1~圖6，對(duì)制冷循環(huán)裝置100的回路結(jié)構(gòu)及動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。另外，包含圖1在內(nèi)，在以下的圖中，有時(shí)各構(gòu)成部件的大小的關(guān)系與實(shí)際的關(guān)系不同。另外，包含圖1在內(nèi)，在以下的圖中，標(biāo)注了同一符號(hào)的部分是同一或與其相當(dāng)?shù)牟糠?，這在說(shuō)明書的全文中通用。并且，在說(shuō)明書全文中表示的構(gòu)成部分的方式只不過(guò)是例示，不被它們的記載限定。
[0041]制冷循環(huán)裝置100至少具有主壓縮機(jī)1、室外熱交換器4、膨脹機(jī)7、室內(nèi)熱交換器21、和副壓縮機(jī)2。另外，制冷循環(huán)裝置100具有作為制冷劑流路切換裝置的第I四通閥3、作為制冷劑流路切換裝置的第2四通閥5、預(yù)膨脹閥6、儲(chǔ)液器8、中間壓旁通閥9、止回閥10。并且，制冷循環(huán)裝置100具有對(duì)制冷循環(huán)裝置100的全體的控制進(jìn)行統(tǒng)管的控制裝置83。
[0042]主壓縮機(jī)I具備馬達(dá)102，馬達(dá)102經(jīng)作為驅(qū)動(dòng)軸的軸103與壓縮部連接。即，主壓縮機(jī)1，通過(guò)馬達(dá)102的驅(qū)動(dòng)力，對(duì)吸入的制冷劑進(jìn)行壓縮，使其成為高溫、高壓的狀態(tài)。此主壓縮機(jī)1，可以由例如能進(jìn)行容量控制的變頻壓縮機(jī)等構(gòu)成。另外，對(duì)主壓縮機(jī)I的詳細(xì)內(nèi)容，根據(jù)圖2在后面說(shuō)明。
[0043]室外熱交換器4在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)作為內(nèi)部的制冷劑散熱的散熱器起作用，在制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)作為內(nèi)部的制冷劑蒸發(fā)的蒸發(fā)器起作用。室外熱交換器4在從例如圖示省略的送風(fēng)機(jī)供給的空氣與制冷劑之間進(jìn)行熱交換。
[0044]此室外熱交換器4具有使例如制冷劑通過(guò)的傳熱管及用于增大流過(guò)該傳熱管的制冷劑與外氣之間的傳熱面積的翅片，并被構(gòu)成為在制冷劑與空氣(外氣)之間進(jìn)行熱交換。室外熱交換器4在制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)作為蒸發(fā)器起作用，使制冷劑蒸發(fā)而氣化(氣體化)。根據(jù)情況的不同，有時(shí)室外熱交換器4沒有完全地使制冷劑氣體化、蒸發(fā)，使制冷劑成為液體與氣體的二相混合(氣液二相制冷劑)的狀態(tài)。
[0045]另一方面，室外熱交換器4在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)作為散熱器起作用。另外，因?yàn)樵谏徇^(guò)程中在臨界壓力以下動(dòng)作的制冷劑在散熱過(guò)程中冷凝，所以，有時(shí)稱在散熱過(guò)程中使用的熱交換器為冷凝器、氣體冷卻器等。然而，在本實(shí)施方式中，不論制冷劑的種類如何，都將在散熱過(guò)程中使用的熱交換器稱為“散熱器”。
[0046]室內(nèi)熱交換器21在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)作為內(nèi)部的制冷劑蒸發(fā)的蒸發(fā)器起作用，在制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)作為內(nèi)部的制冷劑散熱的散熱器起作用。室內(nèi)熱交換器21在例如從圖示省略的送風(fēng)機(jī)供給的空氣與制冷劑之間進(jìn)行熱交換。
[0047]此室內(nèi)熱交換器21具有使例如制冷劑通過(guò)的傳熱管及用于增大流過(guò)傳熱管的制冷劑與空氣之間的傳熱面積的翅片，并被構(gòu)成為在制冷劑與室內(nèi)空氣之間進(jìn)行熱交換。室內(nèi)熱交換器21在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)作為蒸發(fā)器起作用，使制冷劑蒸發(fā)而氣體化。另一方面，室內(nèi)熱交換器21在制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)作為散熱器起作用。
[0048]膨脹機(jī)7對(duì)通過(guò)內(nèi)部的制冷劑進(jìn)行減壓。制冷劑被減壓時(shí)發(fā)生的動(dòng)力經(jīng)驅(qū)動(dòng)軸43向副壓縮機(jī)2傳遞。副壓縮機(jī)2由驅(qū)動(dòng)軸43與膨脹機(jī)7連接，通過(guò)在制冷劑由膨脹機(jī)7減壓時(shí)發(fā)生的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，對(duì)制冷劑進(jìn)行壓縮。在本實(shí)施方式的制冷循環(huán)裝置100中，設(shè)有連接主壓縮機(jī)I的吸入配管32和主壓縮機(jī)I的壓縮過(guò)程途中的副壓縮路徑31，副壓縮機(jī)2設(shè)在此副壓縮路徑31上。S卩，副壓縮機(jī)2的吸入側(cè)并列地與主壓縮機(jī)I連接，副壓縮機(jī)2的排出側(cè)與主壓縮機(jī)I的壓縮過(guò)程連接。這些膨脹機(jī)7及副壓縮機(jī)2是容積式，例如采取渦旋式等方式。
[0049]第I四通閥3設(shè)在主壓縮機(jī)I的排出配管35上，具有根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)模式對(duì)制冷劑流動(dòng)的方向進(jìn)行切換的功能。第I四通閥3通過(guò)切換，連接室外熱交換器4與主壓縮機(jī)1、室內(nèi)熱交換器21與儲(chǔ)液器8，或連接室內(nèi)熱交換器21與主壓縮機(jī)1、室外熱交換器4與儲(chǔ)液器8。即，第I四通閥3根據(jù)控制裝置83的指示，進(jìn)行與涉及制冷制熱的運(yùn)轉(zhuǎn)模式對(duì)應(yīng)的切換，切換制冷劑的流路。
[0050]第2四通閥5根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)模式使膨脹機(jī)7與室外熱交換器4、室內(nèi)熱交換器21連接。第2四通閥5通過(guò)切換，連接室外熱交換器4與預(yù)膨脹閥6、室內(nèi)熱交換器21與膨脹機(jī)7，或連接室內(nèi)熱交換器21與預(yù)膨脹閥6、室外熱交換器4與膨脹機(jī)7。即，第2四通閥5根據(jù)控制裝置83的指示，進(jìn)行與涉及制冷制熱的運(yùn)轉(zhuǎn)模式對(duì)應(yīng)的切換，對(duì)制冷劑的流路進(jìn)行切換。
[0051]在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，第I四通閥3進(jìn)行切換，以便制冷劑從主壓縮機(jī)I向室外熱交換器4流動(dòng)，制冷劑從室內(nèi)熱交換器21向儲(chǔ)液器8流動(dòng)，第2四通閥5進(jìn)行切換，以便制冷劑從室外熱交換器4通過(guò)預(yù)膨脹閥6、膨脹機(jī)7、向室內(nèi)熱交換器21流動(dòng)。另一方面，在制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，第I四通閥3進(jìn)行切換，以便制冷劑從主壓縮機(jī)I向室內(nèi)熱交換器21流動(dòng)，制冷劑從室外熱交換器4向儲(chǔ)液器8流動(dòng)，第2四通閥5進(jìn)行切換，以便制冷劑從室內(nèi)熱交換器21通過(guò)預(yù)膨脹閥6、膨脹機(jī)7、向室外熱交換器4流動(dòng)。利用第2四通閥5，通過(guò)膨脹機(jī)7的制冷劑的方向不論制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)、制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)都成為同一方向。
[0052]預(yù)膨脹閥6設(shè)置于膨脹機(jī)7的上游側(cè)，對(duì)制冷劑進(jìn)行減壓而使其膨脹，可以由開度能可變地控制的膨脹閥，例如電子式膨脹閥等構(gòu)成。此預(yù)膨脹閥6，具體地說(shuō)，設(shè)在第2四通閥5與膨脹機(jī)7的入口之間的制冷劑流路34上(即，散熱器(室外熱交換器4或室內(nèi)熱交換器21)的制冷劑流出側(cè)與膨脹機(jī)7的制冷劑流入側(cè)之間)，對(duì)流入膨脹機(jī)7的制冷劑的壓力進(jìn)行調(diào)整。
[0053]儲(chǔ)液器8設(shè)在主壓縮機(jī)I的吸入側(cè)，并具有以下功能，即，在制冷循環(huán)裝置100發(fā)生了異常時(shí)、改變運(yùn)轉(zhuǎn)控制時(shí)伴隨的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)過(guò)渡響應(yīng)時(shí)，儲(chǔ)存液體制冷劑，防止液體向主壓縮機(jī)I返回。即，儲(chǔ)液器8具有以下作用，即，儲(chǔ)存制冷循環(huán)裝置100的制冷劑回路中的過(guò)剩的制冷劑，或防止制冷劑液大量地向主壓縮機(jī)I及副壓縮機(jī)2返回而導(dǎo)致主壓縮機(jī)I破損。
[0054]中間壓旁通閥9設(shè)在從副壓縮機(jī)2與主壓縮機(jī)I之間的副壓縮路徑31分支、到達(dá)主壓縮機(jī)I的吸入配管32的旁通路徑33上，對(duì)流過(guò)旁通路徑33的制冷劑流量進(jìn)行調(diào)整。另外，旁通路徑33的另一端(副壓縮路徑31的連接端相反側(cè)的端部)，被連接在副壓縮路徑31從吸入配管32分支的位置與主壓縮機(jī)I之間。即，旁通路徑33連接副壓縮機(jī)2的排出配管(副壓縮機(jī)2與主壓縮機(jī)I之間的副壓縮路徑31)與主壓縮機(jī)的吸入配管32。中間壓旁通閥9可以由開度能可變地控制的閥，例如電子式膨脹閥等構(gòu)成。通過(guò)對(duì)此中間壓旁通閥9的開度進(jìn)行調(diào)整，能夠?qū)ψ鳛楦眽嚎s機(jī)2的排出壓力的中間壓進(jìn)行調(diào)整。
[0055]止回閥10設(shè)在副壓縮機(jī)2的副壓縮路徑31上，將流入主壓縮機(jī)I的制冷劑流動(dòng)的方向調(diào)整成一個(gè)方向(從副壓縮機(jī)2往主壓縮機(jī)I去的方向)。通過(guò)設(shè)置此止回閥10，當(dāng)副壓縮機(jī)2的排出壓力與主壓縮機(jī)I的壓縮室108的壓力相比變低了時(shí)，能夠防止制冷劑逆流。
[0056]控制裝置83對(duì)主壓縮機(jī)I的驅(qū)動(dòng)頻率、設(shè)在室外熱交換器4及室內(nèi)熱交換器21附近的圖示省略的送風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、第I四通閥3的切換、第2四通閥5的切換、預(yù)膨脹閥6的開度、中間壓旁通閥9的開度等進(jìn)行控制。[0057]另外，在本實(shí)施方式中，說(shuō)明制冷循環(huán)裝置100使用二氧化碳作為制冷劑的例子。二氧化碳，與以前的氟利昂系制冷劑相比，臭氧層破壞系數(shù)是零，具有地球暖化系數(shù)小的特性。但是，用于本實(shí)施方式的制冷循環(huán)裝置100的制冷劑并不限于二氧化碳。
[0058]在制冷循環(huán)裝置100中，主壓縮機(jī)1、副壓縮機(jī)2、第I四通閥3、第2四通閥5、室外熱交換器4、預(yù)膨脹閥6、膨脹機(jī)7、儲(chǔ)液器8、中間壓旁通閥9、及止回閥10被收容在室外機(jī)81中。另外，在制冷循環(huán)裝置100中，控制裝置83也被收容在室外機(jī)81中。并且，在制冷循環(huán)裝置100中，室內(nèi)熱交換器21被收容在室內(nèi)機(jī)82中。在圖1中，以由液體管36及氣體管37將I臺(tái)室內(nèi)機(jī)82 (室內(nèi)熱交換器21)與I臺(tái)室外機(jī)81 (室外熱交換器4)連接的狀態(tài)為例進(jìn)行了表示，但不對(duì)室外機(jī)81及室內(nèi)機(jī)82的連接臺(tái)數(shù)進(jìn)行限定。
[0059]另外，在制冷循環(huán)裝置100中設(shè)有溫度傳感器(溫度傳感器51、溫度傳感器52、溫度傳感器53)。由這些溫度傳感器測(cè)出的溫度信息被送到控制裝置83，用于制冷循環(huán)裝置100的構(gòu)成設(shè)備的控制。
[0060]溫度傳感器51設(shè)在主壓縮機(jī)I的排出配管35上，對(duì)主壓縮機(jī)I的排出溫度(即，從主壓縮機(jī)I排出的制冷劑的溫度)進(jìn)行檢測(cè)，例如可以由熱敏電阻等構(gòu)成。溫度傳感器52設(shè)在室外熱交換器4的附近(例如外表面)，對(duì)流入室外熱交換器4的空氣的溫度進(jìn)行檢測(cè)，例如可以由熱敏電阻等構(gòu)成。溫度傳感器53設(shè)在室內(nèi)熱交換器21的附近(例如外表面)，對(duì)流入室內(nèi)熱交換器21的空氣的溫度進(jìn)行檢測(cè)，例如可以由熱敏電阻等構(gòu)成。
[0061]另外，溫度傳感器51、溫度傳感器52、溫度傳感器53的設(shè)置位置不限于圖1所示位置。例如，若是溫度傳感器51，則只要設(shè)置在能夠?qū)闹鲏嚎s機(jī)I排出的制冷劑的溫度進(jìn)行檢測(cè)的位置即可，若是溫度傳感器52，則只要設(shè)在能夠?qū)κ彝鉄峤粨Q器4周邊的空氣的溫度進(jìn)行檢測(cè)的位置即可，若是溫度 傳感器53，則只要設(shè)置在能夠?qū)κ覂?nèi)熱交換器21周邊的空氣的溫度進(jìn)行檢測(cè)的位置即可。
[0062]下面，根據(jù)圖2對(duì)主壓縮機(jī)I的結(jié)構(gòu)及動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。主壓縮機(jī)I如以下那樣地構(gòu)成，即，在構(gòu)成主壓縮機(jī)I的外廓的殼體101的內(nèi)部，收納作為驅(qū)動(dòng)源的馬達(dá)102、作為由馬達(dá)102進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)軸的軸103，在軸103上安裝于前端部的、隨著軸103 —起進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的擺動(dòng)渦旋盤104 (搖動(dòng)7々口一 >)，和配置于擺動(dòng)渦旋盤104的上側(cè)、形成有與擺動(dòng)渦旋盤104的渦旋體嚙合的渦旋體的固定渦旋盤105等。另外，與吸入配管32連接的流入配管106、與排出配管35連接的流出配管112、以及與副壓縮路徑31連接的注入配管114被與殼體101連接。
[0063]在殼體101的內(nèi)部，與流入配管106導(dǎo)通的低壓空間107形成在擺動(dòng)渦旋盤104及固定渦旋盤105的渦旋體的最外周部。在殼體101的內(nèi)部上方，形成與流出配管112導(dǎo)通的高壓空間111。在擺動(dòng)渦旋盤104的渦旋體與固定渦旋盤的渦旋體之間形成多個(gè)容積相對(duì)地變化的壓縮室(例如，圖1所示壓縮室108、壓縮室109)。壓縮室109表示形成在擺動(dòng)渦旋盤104及固定渦旋盤105的大致中央部的壓縮室。壓縮室108表示形成在與壓縮室109相比處于外側(cè)的壓縮過(guò)程中間的壓縮室。
[0064]在固定渦旋盤105的大致中央部設(shè)有將壓縮室109與高壓空間111導(dǎo)通的流出孔110。在固定渦旋盤105的壓縮過(guò)程中間部設(shè)有將壓縮室108與注入配管114導(dǎo)通的噴射口 113。另外，在殼體101內(nèi)配設(shè)用于阻止擺動(dòng)渦旋盤104的在偏心回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的圖示省略的十字滑環(huán)。此十字滑環(huán)(才 > 夕^ U >7)，實(shí)現(xiàn)阻止擺動(dòng)渦旋盤104的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并且允許進(jìn)行公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的功能。
[0065]固定渦旋盤105被固定在殼體101內(nèi)。另外，擺動(dòng)渦旋盤104相對(duì)于固定渦旋盤105不自轉(zhuǎn)地進(jìn)行公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。并且，馬達(dá)102至少由被固定保持在殼體101內(nèi)部的定子和能旋轉(zhuǎn)地配設(shè)在定子的內(nèi)周面?zhèn)?、固定于軸103的轉(zhuǎn)子構(gòu)成。定子具有通過(guò)通電使轉(zhuǎn)子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的功能。轉(zhuǎn)子具有通過(guò)向定子通電進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)、使軸103旋轉(zhuǎn)的功能。
[0066]簡(jiǎn)單地說(shuō)明主壓縮機(jī)I的動(dòng)作。
[0067]若向馬達(dá)102通電，則在構(gòu)成馬達(dá)102的定子和轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，軸103旋轉(zhuǎn)。在軸103的前端部安裝擺動(dòng)渦旋盤104，擺動(dòng)渦旋盤104進(jìn)行公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。隨著擺動(dòng)渦旋盤104的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，壓縮室一面減少容積一面向中心移動(dòng)，制冷劑被壓縮。
[0068]由副壓縮機(jī)2壓縮、排出的制冷劑，通過(guò)副壓縮路徑31、止回閥10。此制冷劑，之后從注入配管114流入主壓縮機(jī)I。另一方面，通過(guò)吸入配管32的制冷劑，從流入配管106流入主壓縮機(jī)I。從流入配管106流入的制冷劑流入低壓空間107中，被封閉在壓縮室中，逐漸被壓縮。然后，若壓縮室到達(dá)作為壓縮過(guò)程的中間位置的壓縮室108，則制冷劑從噴射口 113流入壓縮室108中。
[0069]S卩，從注入配管114流入的制冷劑和從流入配管106流入的制冷劑在壓縮室108中混合。之后，混合的制冷劑逐漸被壓縮，到達(dá)壓縮室109。到達(dá)了壓縮室109的制冷劑，經(jīng)由流出孔110及高壓空間111后，經(jīng)流出配管112向殼體101外被排出，導(dǎo)通排出配管35。
[0070]接下來(lái)，對(duì)制冷循環(huán)裝置100的運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
[0071]<制冷運(yùn)轉(zhuǎn)模式>
[0072]首先，參照?qǐng)D1及圖3對(duì)制冷循環(huán)裝置100實(shí)施的制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。另夕卜，在圖1中表示的符號(hào)A?G與在圖3中表示的符號(hào)A?G對(duì)應(yīng)。另外，在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)模式下，第I四通閥3及第2四通閥5被控制成圖1中用“實(shí)線”表示的狀態(tài)。在這里，關(guān)于制冷循環(huán)裝置100的制冷劑回路等中的壓力的高低，不是根據(jù)與成為基準(zhǔn)的壓力的關(guān)系決定的，而是將通過(guò)在主壓縮機(jī)1、副壓縮機(jī)2中的升壓、在預(yù)膨脹閥6、膨脹機(jī)7中的減壓等獲得的相對(duì)的壓力表示成高壓、低壓。另外，關(guān)于溫度的高低也是同樣。
[0073]在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，首先，吸入了的低壓的制冷劑被吸入主壓縮機(jī)I及副壓縮機(jī)2中。被吸入副壓縮機(jī)2中的低壓的制冷劑由副壓縮機(jī)2壓縮而成為中壓的制冷劑(從狀態(tài)A成為狀態(tài)B)。由副壓縮機(jī)2壓縮的中壓的制冷劑從副壓縮機(jī)2排出，經(jīng)副壓縮路徑31及注入配管114被導(dǎo)入主壓縮機(jī)I中。中壓的制冷劑與被吸入主壓縮機(jī)I中的制冷劑混合，由主壓縮機(jī)I進(jìn)一步壓縮，成為高溫高壓的制冷劑(從狀態(tài)B成為狀態(tài)C)。由主壓縮機(jī)I壓縮的高溫高壓的制冷劑，從主壓縮機(jī)I排出，通過(guò)第I四通閥3，流入室外熱交換器4。
[0074]流入室外熱交換器4中的制冷劑,通過(guò)與向室外熱交換器4供給的室外空氣進(jìn)行熱交換來(lái)散熱，向室外空氣傳熱而成為低溫高壓的制冷劑(從狀態(tài)C成為狀態(tài)D)。此低溫高壓的制冷劑，從室外熱交換器4流出，通過(guò)第2四通閥5，通過(guò)預(yù)膨脹閥6。低溫高壓的制冷劑在通過(guò)預(yù)膨脹閥6時(shí)被減壓(從狀態(tài)D成為狀態(tài)E)。由預(yù)膨脹閥6減壓了的制冷劑，被吸入膨脹機(jī)7中。被吸入了膨脹機(jī)7中的制冷劑，被減壓而成為低溫，成為干度低的狀態(tài)的制冷劑(從狀態(tài)E成為狀態(tài)F)。
[0075]此時(shí)，在膨脹機(jī)7中，隨著制冷劑的減壓，產(chǎn)生動(dòng)力。此動(dòng)力由驅(qū)動(dòng)軸43回收，向副壓縮機(jī)2傳遞，用于副壓縮機(jī)2對(duì)制冷劑的壓縮。由膨脹機(jī)7減壓了的制冷劑，從膨脹機(jī)7排出，通過(guò)了第2四通閥5后，從室外機(jī)81流出。從室外機(jī)81流出的制冷劑，流過(guò)液體管36，流入室內(nèi)機(jī)82。
[0076]流入室內(nèi)機(jī)82的制冷劑，流入室內(nèi)熱交換器21，從向室內(nèi)熱交換器21供給的室內(nèi)空氣吸熱而蒸發(fā)，成為保持在低壓狀態(tài)的、干度高的狀態(tài)的制冷劑(從狀態(tài)F成為狀態(tài)G)。由此，室內(nèi)空氣被冷卻。此制冷劑從室內(nèi)熱交換器21流出，進(jìn)而從室內(nèi)機(jī)82流出，流過(guò)氣體管37，流入室外機(jī)81。流入了室外機(jī)81的制冷劑，通過(guò)第I四通閥3，流入了儲(chǔ)液器8后，再次被吸入主壓縮機(jī)I及副壓縮機(jī)2中。
[0077]制冷循環(huán)裝置100，通過(guò)重復(fù)上述動(dòng)作，室內(nèi)的空氣的熱向室外的空氣傳遞，對(duì)室內(nèi)進(jìn)行制冷。
[0078]<制熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式>
[0079]參照?qǐng)D1及圖4對(duì)制冷循環(huán)裝置100實(shí)施的制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。另外，在圖1中表示的符號(hào)A?G與在圖4中表示的符號(hào)A?G對(duì)應(yīng)。另外，在制熱運(yùn)轉(zhuǎn)模式中，第I四通閥3及第2四通閥5被控制成圖1中用“虛線”表示的狀態(tài)。
[0080]在制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，首先，被吸入了主壓縮機(jī)I及副壓縮機(jī)2中的低壓的制冷劑被吸入。被吸入了副壓縮機(jī)2中的低壓的制冷劑，由副壓縮機(jī)2壓縮，成為中壓的制冷劑(從狀態(tài)A成為狀態(tài)B)。由副壓縮機(jī)2壓縮的中壓的制冷劑，從副壓縮機(jī)2排出，經(jīng)副壓縮路徑31及注入配管114導(dǎo)入主壓縮機(jī)I中。中壓的制冷劑與被吸入了主壓縮機(jī)I中的制冷劑混合，由主壓縮機(jī)I進(jìn)一步壓縮，成為高溫高壓的制冷劑(從狀態(tài)B成為狀態(tài)G)。由主壓縮機(jī)I壓縮的高溫高壓的制冷劑，從主壓縮機(jī)I排出，通過(guò)第I四通閥3，從室外機(jī)81流出。
[0081]從室外機(jī)81流出的制冷劑，流過(guò)氣體管37，流入室內(nèi)機(jī)82。流入了室內(nèi)機(jī)82的制冷劑，流入室內(nèi)熱交換器21，通過(guò)與向室內(nèi)熱交換器21供給的室內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換來(lái)散熱，向室內(nèi)空氣傳熱而成為低溫高壓的制冷劑(從狀態(tài)G成為狀態(tài)F)。由此，室內(nèi)空氣被加熱。此低溫高壓的制冷劑從室內(nèi)熱交換器21流出，進(jìn)而流出室內(nèi)機(jī)82，流過(guò)液體管36，流入室外機(jī)81。流入了室外機(jī)81中的制冷劑，通過(guò)第2四通閥5，通過(guò)預(yù)膨脹閥6。低溫高壓的制冷劑在通過(guò)預(yù)膨脹閥6時(shí)被減壓(從狀態(tài)F成為狀態(tài)E)。
[0082]由預(yù)膨脹閥6減壓的制冷劑，被吸入膨脹機(jī)7中。被吸入了膨脹機(jī)7中的制冷劑，被減壓，成為低溫，成為干度低的狀態(tài)的制冷劑(從狀態(tài)E成為狀態(tài)D)。此時(shí)，在膨脹機(jī)7中，隨著制冷劑的減壓，產(chǎn)生動(dòng)力。此動(dòng)力由驅(qū)動(dòng)軸43回收，向副壓縮機(jī)2傳遞，用于副壓縮機(jī)2對(duì)制冷劑的壓縮。由膨脹機(jī)7減壓了的制冷劑，從膨脹機(jī)7排出，通過(guò)了第2四通閥5后，流入室外熱交換器4。流入了室外熱交換器4的制冷劑，從向室外熱交換器4供給的室外空氣吸熱而蒸發(fā)，成為保持低壓狀態(tài)的、干度高的狀態(tài)的制冷劑(從狀態(tài)D成為狀態(tài)C)。
[0083]此制冷劑從室外熱交換器4流出，通過(guò)第I四通閥3，流入了儲(chǔ)液器8后，再次被吸入主壓縮機(jī)I及副壓縮機(jī)2中。
[0084]制冷循環(huán)裝置100，通過(guò)重復(fù)上述動(dòng)作，室外的空氣的熱向室內(nèi)的空氣傳遞，對(duì)室內(nèi)進(jìn)行制熱。
[0085](流過(guò)副壓縮機(jī)和膨脹機(jī)的制冷劑流量的說(shuō)明)
[0086]在這里，說(shuō)明副壓縮機(jī)2和膨脹機(jī)7的制冷劑流量。
[0087]設(shè)流過(guò)膨脹機(jī)7的制冷劑流量為GE，流過(guò)副壓縮機(jī)2的制冷劑流量為GC。另外，如設(shè)流過(guò)主壓縮機(jī)I和副壓縮機(jī)2的合計(jì)的制冷劑流量中的、向副壓縮機(jī)2流動(dòng)的制冷劑流量的比例(稱為分流比)為W，則GE與GC的關(guān)系由下述式(I)表示。
[0088]GC = WXGE......(I)
[0089]因此，若設(shè)副壓縮機(jī)2的行程容積為VC，膨脹機(jī)7的行程容積為VE，副壓縮機(jī)2的流入制冷劑密度為DC，膨脹機(jī)7的流入制冷劑密度為DE，則密度比恒定的制約由下述式(2)表不。
[0090]VC/VE/ff = DE/DC......(2)
[0091]換言之，設(shè)計(jì)容積比(VC/VE)由下述式(3)表示。
[0092]VC/VE = (DE/DC) Xff......(3)
[0093]另外，分流比W以在膨脹機(jī)7的回收動(dòng)力、和在副壓縮機(jī)2的壓縮動(dòng)力大體相等的方式確定即可。S卩，若設(shè)膨脹機(jī)7的入口比焓為hE，出口比焓為hF，副壓縮機(jī)2的入口比焓為hA，出口比焓為hB，則以滿足下述式(4)的方式確定分流比W即可。
[0094]hE-hF = WX (hB-hA)......(4)
[0095](注入的效果)
[0096]制冷循環(huán)裝置100，由于是在由副壓縮機(jī)2將低壓的制冷劑的一部分壓縮至中間壓后注入主壓縮機(jī)I中，所以，能夠?qū)⒅鲏嚎s機(jī)I的電輸入減少與副壓縮機(jī)2的壓縮動(dòng)力相
應(yīng)的量。
[0097](密度比不符時(shí)的說(shuō)明)
[0098]接下來(lái)，說(shuō)明實(shí)際的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的密度比(DE/DC)與設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)想的容積比(VC/VE/W)不同的情況下的制冷運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0099][(DE/DC) > (VC/VE/W)時(shí)的制冷運(yùn)轉(zhuǎn)]
[0100]首先，說(shuō)明實(shí)際的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的密度比(DE/DC)與設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)想的容積比(VC/VE/W)相比大的制冷運(yùn)轉(zhuǎn)的情況。在此情況下，因?yàn)槊芏缺群愣ǖ闹萍s，制冷循環(huán)在使高壓側(cè)壓力降低的狀態(tài)下要保持平衡，以便膨脹機(jī)7的入口制冷劑密度(DE)變小。然而，在高壓側(cè)壓力比希望的壓力降低了的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)效率降低。
[0101]因此，若中間壓旁通閥9不是全閉狀態(tài)，則向閉方向操作中間壓旁通閥9，使中間壓上升，使副壓縮機(jī)2的必要壓縮動(dòng)力增加。于是，膨脹機(jī)7的轉(zhuǎn)速要減少，所以，制冷循環(huán)向膨脹機(jī)7的入口密度增加的方向要保持平衡。
[0102]或者，若中間壓旁通閥9是全閉狀態(tài)，則向閉方向操作預(yù)膨脹閥6，如圖7所示那樣使流入膨脹機(jī)7的制冷劑膨脹(從狀態(tài)D成為狀態(tài)E2)，使制冷劑密度降低。于是，制冷循環(huán)向膨脹機(jī)7的入口密度增加的方向要保持平衡。另外，圖7是表示在制冷循環(huán)裝置100實(shí)施的制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行了關(guān)閉預(yù)膨脹閥6的動(dòng)作的情況下的制冷劑的變遷的P-h線圖。
[0103]S卩，在(DE/DC)>(VC/VE/W)時(shí)的制冷運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，在制冷循環(huán)裝置100中，通過(guò)控制成關(guān)閉中間壓旁通閥9或關(guān)閉預(yù)膨脹閥6，要使制冷循環(huán)在高壓側(cè)壓力上升的方向保持平衡。因此，在制冷循環(huán)裝置100中，能夠使高壓側(cè)壓力上升，調(diào)整成希望的壓力，而且，因?yàn)闆]有旁通膨脹機(jī)7的制冷劑，所以，能實(shí)現(xiàn)效率良好的運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，高壓側(cè)壓力意味著從主壓縮機(jī)I的流出口至預(yù)膨脹閥6的壓力，只要是此位置的壓力，則可以是任意的壓力。
[0104][(DE/DC) < (VC/VE/W)時(shí)的制冷運(yùn)轉(zhuǎn)]
[0105]接下來(lái)，說(shuō)明實(shí)際的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的密度比(DE/EC)與設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)想的容積比(VC/VE/W)相比小的制冷運(yùn)轉(zhuǎn)的情況。在此情況下，因?yàn)槊芏缺群愣ǖ闹萍s，制冷循環(huán)在使高壓側(cè)壓力上升的狀態(tài)下要保持平衡，以便膨脹機(jī)7的入口制冷劑密度(DE)變大?？墒牵诟邏簜?cè)壓力與希望的壓力相比上升的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)效率降低。
[0106]因此，若預(yù)膨脹閥6不是全開狀態(tài)，則向開方向操作預(yù)膨脹閥6，避免向膨脹機(jī)7流入的制冷劑膨脹，使制冷劑密度上升。于是，制冷循環(huán)向膨脹機(jī)7的入口密度減少的方向要保持平衡。
[0107]或者，如預(yù)膨脹閥6是全開狀態(tài)，則向開方向操作中間壓旁通閥9。此時(shí)的制冷循環(huán)的動(dòng)向由圖8進(jìn)行說(shuō)明。另外，圖8是表示在制冷循環(huán)裝置100實(shí)施的制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行了打開中間壓旁通閥9的動(dòng)作的情況下的制冷劑的變遷的P-h線圖。
[0108]在副壓縮機(jī)2中，將從儲(chǔ)液器8流出的制冷劑壓縮至中間壓(從狀態(tài)G成為狀態(tài)B)。從副壓縮機(jī)2排出的制冷劑的一部分通過(guò)止回閥10注入主壓縮機(jī)I中。另外，從副壓縮機(jī)2排出的制冷劑的余下部分通過(guò)中間壓旁通閥9，與流過(guò)主壓縮機(jī)I的吸入配管32的制冷劑匯合(狀態(tài)A2)。被吸入了主壓縮機(jī)I中的狀態(tài)A2的制冷劑，與被壓縮至中間壓并且被注入了的制冷劑混合，進(jìn)一步被壓縮(狀態(tài)C2)。于是，由于使中間壓降低，副壓縮機(jī)2的必要壓縮動(dòng)力減少，膨脹機(jī)7的轉(zhuǎn)速趨向增加，所以，制冷循環(huán)向膨脹機(jī)7的入口密度減少的方向要保持平衡。
[0109]S卩，在(DE/DC)<(VC/VE/W)時(shí)的制冷運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，在制冷循環(huán)裝置100中，通過(guò)控制成打開預(yù)膨脹閥6或打開中間壓旁通閥9，要使制冷循環(huán)向降低高壓側(cè)壓力的方向保持平衡。因此，在制冷循環(huán)裝置100中，能夠使高壓側(cè)壓力降低，調(diào)整成希望的壓力，而且，因?yàn)闆]有旁通膨脹機(jī)7的制冷劑，所以，能實(shí)現(xiàn)效率良好的運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0110][(DE/DC) Φ (VC/VE/W)時(shí)的制熱運(yùn)轉(zhuǎn)]
[0111]雖然存在實(shí)際的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的密度比(DE/DC)與設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)想的容積比(VC/VE/W)不同的制熱運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，但因?yàn)榕c制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)同樣地對(duì)副壓縮機(jī)2及膨脹機(jī)7的動(dòng)作進(jìn)行控制，所以，省略說(shuō)明。
[0112]接下來(lái)，作為中間壓旁通閥9和預(yù)膨脹閥6的具體的操作方法，根據(jù)圖5所示的流程圖說(shuō)明控制裝置83實(shí)施的控制的處理的流程。
[0113]制冷循環(huán)裝置100的特征在于，利用高壓側(cè)壓力與排出溫度的相關(guān)關(guān)系，不使用測(cè)量時(shí)需要高成本的傳感器的高壓側(cè)壓力，而是根據(jù)能比較廉價(jià)地測(cè)量的排出溫度實(shí)施中間壓旁通閥9及預(yù)膨脹閥6的控制。
[0114]在制冷循環(huán)裝置100的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，最適合的高壓側(cè)壓力并不總是恒定。因此，在制冷循環(huán)裝置100中，將由溫度傳感器52檢測(cè)的外氣溫度、由溫度傳感器53檢測(cè)的室內(nèi)溫度等數(shù)據(jù)預(yù)先作為表格存儲(chǔ)在被搭載于控制裝置83的ROM等存儲(chǔ)單元中。而且，控制裝置83從存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)決定目標(biāo)排出溫度(步驟201)。然后，將來(lái)自溫度傳感器51的測(cè)出值(排出溫度)取入控制裝置83中(步驟202)?？刂蒲b置83，比較由步驟201決定了的目標(biāo)排出溫度與由步驟202取入了的排出溫度(步驟203)。
[0115]在排出溫度比目標(biāo)排出溫度低的情況下(步驟203;是)，因?yàn)榇嬖诟邏簜?cè)壓力比最適合的高壓側(cè)壓力低的傾向，所以，控制裝置83首先判定是否中間壓旁通閥9是全閉(步驟204)。在中間壓旁通閥9是全閉的情況下(步驟204;是)，控制裝置83向閉方向操作預(yù)膨脹閥6 (步驟205)，對(duì)流入膨脹機(jī)7的制冷劑進(jìn)行減壓，使制冷劑密度降低，使高壓側(cè)壓力及排出溫度上升。另外，在中間壓旁通閥9不是全閉的情況下(步驟204;否)，控制裝置83向閉方向操作中間壓旁通閥9 (步驟206)，使中間壓上升，使副壓縮機(jī)2的必要壓縮動(dòng)力增力口，使高壓側(cè)壓力及排出溫度上升。
[0116]相反，在排出溫度比目標(biāo)排出溫度高的情況下(步驟203;否)，因?yàn)榇嬖诟邏簜?cè)壓力比最適合的壓力高的傾向，所以，控制裝置83首先判定是否預(yù)膨脹閥6是全開(步驟207)。在預(yù)膨脹閥6是全開的情況下(步驟207;是)，控制裝置83向開方向操作中間壓旁通閥9 (步驟208)，使中間壓降低，使副壓縮機(jī)2的必要壓縮動(dòng)力減少，使高壓側(cè)壓力及排出溫度降低。另外，在預(yù)膨脹閥6不是全開的情況下(步驟207 ;否)，控制裝置83向開方向操作預(yù)膨脹閥6 (步驟209)，通過(guò)使得流入膨脹機(jī)7的制冷劑不減壓，使高壓側(cè)壓力及排出溫度降低。
[0117]在以上的步驟后，返回步驟201，以后重復(fù)從步驟201至步驟209。通過(guò)實(shí)施這樣的控制，實(shí)現(xiàn)圖6所示那樣的使中間壓旁通閥9與預(yù)膨脹閥6協(xié)作的控制。具體地說(shuō)，控制裝置83通過(guò)以下方式對(duì)高壓側(cè)壓力進(jìn)行調(diào)整，S卩，在高壓側(cè)壓力低、中間壓旁通閥的開度是最低開度時(shí)操作預(yù)膨脹閥6，在高壓側(cè)壓力高、預(yù)膨脹閥6的開度是最高開度時(shí)操作中間壓旁通閥9。另外，在圖6中，橫軸表示高壓側(cè)壓力的高低，縱軸上方表示預(yù)膨脹閥6的開度，縱軸下方表示中間壓旁通閥9的開度。
[0118]通過(guò)如上所述地那樣對(duì)預(yù)膨脹閥6及中間壓旁通閥9的開度進(jìn)行控制，能實(shí)現(xiàn)制冷循環(huán)裝置100的高效率的運(yùn)轉(zhuǎn)。然而，若在預(yù)膨脹閥6的壓力差大，或者流過(guò)中間壓旁通閥9的流量大，則因?yàn)閼?yīng)回收的動(dòng)力減少，所以，有時(shí)制冷循環(huán)裝置100的運(yùn)轉(zhuǎn)效率降低。因此，以下關(guān)于在寬的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍中能夠總是高效率地進(jìn)行動(dòng)力回收、能夠高效率地維持制冷循環(huán)裝置100的運(yùn)轉(zhuǎn)效率的設(shè)計(jì)容積比(VC/VE)進(jìn)行研究。
[0119]圖10?圖12是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的主壓縮機(jī)的一例中的設(shè)計(jì)容積比與運(yùn)轉(zhuǎn)效率的關(guān)系的特性圖。另外，圖10?圖12將運(yùn)轉(zhuǎn)效率表示為COP改善率，在(A)中表示設(shè)計(jì)容積比與COP改善率的相關(guān)關(guān)系。此COP改善率，以不使用膨脹機(jī)7及副壓縮機(jī)2，而是使用膨脹閥構(gòu)成圖1所示制冷劑回路的制冷循環(huán)裝置的COP為基準(zhǔn)進(jìn)行表示。另外，在圖10?圖12的(B)中，在主壓縮機(jī)I的壓縮部(擺動(dòng)渦旋盤104及固定渦旋盤105)剖視圖中表不噴射口 113的位置。另外，圖10表不噴射口的位置靠前的主壓縮機(jī)I,圖11表不噴射口的位置處于中間的主壓縮機(jī)1，圖12表示噴射口的位置靠后的主壓縮機(jī)I。在這里，噴射口 113的位置“靠前”、“中間”及“靠后”是指噴射口 113開口至壓縮室108的旋轉(zhuǎn)角度越小，噴射口的位置越“靠前”，噴射口 113開口至壓縮室108的旋轉(zhuǎn)角度越大，噴射口的位置越“靠后”。
[0120]如圖10?圖12所示，能夠在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)及制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的雙方找到COP改善率最大的設(shè)計(jì)容積比(VC/VE)。設(shè)計(jì)容積比(VC/VE)是在所期望的高壓側(cè)壓力下上述的式(2)成立的部位。在高壓側(cè)壓力因密度比恒定的制約而從所期望的范圍脫離了的情況下，如圖10?圖12的空白箭頭中所示那樣，通過(guò)由預(yù)膨脹閥6進(jìn)行的制冷劑的膨脹、由中間壓旁通閥9及旁通路徑33進(jìn)行的制冷劑的旁通，將高壓側(cè)壓力控制在所期望的壓力范圍，高效率地維持制冷循環(huán)裝置100的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。
[0121]另外，從圖10?圖12可以得知，在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)及制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的雙方，增大了設(shè)計(jì)容積比(VC/VD)時(shí)的COP改善率的降低比減小了設(shè)計(jì)容積比(VC/VD)時(shí)的COP改善率的降低更大。由此可以得知，為了在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)及制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的雙方增大COP改善率，可以將設(shè)計(jì)容積比(VC/VE)設(shè)定得比COP改善率最大時(shí)的值小規(guī)定值。
[0122]由于在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)和制熱運(yùn)轉(zhuǎn)中是相同的設(shè)計(jì)容積比(VC/VE )，所以，包含制冷運(yùn)轉(zhuǎn)和制熱運(yùn)轉(zhuǎn)在內(nèi)，COP改善率最大的運(yùn)轉(zhuǎn)條件是散熱器的周圍溫度最低而且蒸發(fā)器的周圍溫度最高的條件。因此，可以將副壓縮機(jī)2及膨脹機(jī)7的設(shè)計(jì)容積比(VC/VE)設(shè)定得比這樣的COP改善率最大的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的設(shè)計(jì)容積比(VC/VE)小規(guī)定值。
[0123]換言之，根據(jù)式(4)，分流比W可如下述式(5)那樣表示。
[0124]W = (hE-hF)/ (hB-hA)......(5)
[0125]因此，副壓縮機(jī)2及膨脹機(jī)7的設(shè)計(jì)容積比(VC/VE)，根據(jù)上述式(3)、(5)，可如下述式(6)那樣表不。
[0126]VC/VE = (DE/DC) X (hE-hF) / (hB-hA)......(6)
[0127]S卩，可以求出COP改善率最大的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的(DE/DC) X (hE_hF) / (hB_hA)，設(shè)定副壓縮機(jī)2及膨脹機(jī)7的設(shè)計(jì)容積比(VC/VE)，以便與該求出了的COP改善率最大的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的(DE/DC)X (hE-hF) / (hB-hA)的值相比使副壓縮機(jī)2及膨脹機(jī)7的設(shè)計(jì)容積比(VC/VE)小規(guī)定值。
[0128]通過(guò)這樣地設(shè)定副壓縮機(jī)2及膨脹機(jī)7的設(shè)計(jì)容積比(VC/VE)，即使在因密度比恒定的制約而難以調(diào)整成最佳的高壓側(cè)壓力的情況下，也能夠在寬的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍高效率地進(jìn)行動(dòng)力回收，能夠高效率地維持制冷循環(huán)裝置100的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。
[0129]在這里，如從圖10?圖12可以得知的那樣，COP改善率最大的設(shè)計(jì)容積比(VC/VE)因噴射口 113的位置的不同而不同。更詳細(xì)地說(shuō)，噴射口 113的位置越靠后，COP改善率最大的設(shè)計(jì)容積比(VC/VE)變得越小。另外，作為主壓縮機(jī)I的壓縮過(guò)程的途中的中間壓也因噴射口 113的位置的變化而變化。因此，通過(guò)考慮噴射口 113的位置而設(shè)定副壓縮機(jī)2及膨脹機(jī)7的設(shè)計(jì)容積比(VC/VE)，能更高效率地運(yùn)轉(zhuǎn)制冷循環(huán)裝置100。
[0130]圖13是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式的主壓縮機(jī)的噴射口位置存在差異的制冷條件下的設(shè)計(jì)容積比與中間壓的關(guān)系的特性圖。另外，圖13將低壓設(shè)為基準(zhǔn)“1”，參照此基準(zhǔn)“I”對(duì)中間壓及高壓進(jìn)行表示。中間壓是指制冷劑從副壓縮機(jī)2注入主壓縮機(jī)I的壓縮室108中，壓縮室108和噴射口 113的路徑被封閉后的壓縮室108內(nèi)的壓力。
[0131]在此圖13中，與圖10?圖12所示主壓縮機(jī)I對(duì)應(yīng)，示出了“靠前”、“中間”及“靠后”的3條向右上升的曲線。它們是根據(jù)與設(shè)計(jì)容積比(VC/VE)確定的分流比W的相應(yīng)的制冷劑從副壓縮機(jī)2可靠地全部注入了主壓縮機(jī)I的壓縮室108中的情況下的中間壓。另夕卜，在圖13中，示出了向右下降的曲線。它是根據(jù)與設(shè)計(jì)容積比(VC/VE)確定的分流比W相應(yīng)的制冷劑從副壓縮機(jī)2排出時(shí)的排出壓力。在表示處在噴射口 113的位置的封閉后的中間壓的向右上升的曲線與作為由副壓縮機(jī)2壓縮的壓力的向右下降的曲線的交點(diǎn)的左側(cè)，由向右上升的曲線和向右下降的曲線分區(qū)的區(qū)域成為能運(yùn)轉(zhuǎn)的中間壓。例如，若以圖13所示封閉后的中間壓的曲線為例，則參照與“靠后”的向右上升的曲線的交點(diǎn)，在將設(shè)計(jì)容積比(VC/VE)設(shè)為I的情況下，圖12所示主壓縮機(jī)I的封閉后的中間壓成為約2.2。
[0132]圖13的虛線表示高壓和低壓的幾何平均。若設(shè)計(jì)容積比(VC/VE)變化，則因?yàn)樽⑷肓髁孔兓?，所以，中間壓也變化。在設(shè)計(jì)容積比(VC/VE)= O的向右上升曲線的值表示注入流量是零的情況下的中間壓，它表示各個(gè)的噴射口的位置的中間壓。噴射口的位置是“中間”的情況下的中間壓，與高壓和低壓的幾何平均大概一致。[0133]從圖13可以得知，噴射口 113的位置越“靠后”，封閉后的中間壓越增大。這是因?yàn)椋瑖娚淇?113的位置越“靠后”，壓縮室108的容積越減少，所以，注入的制冷劑的流量相對(duì)地增大。若封閉后的中間壓過(guò)大，則因?yàn)橐韵碌睦碛?，變得不能從副壓縮機(jī)2向主壓縮機(jī)I注入，存在高壓不能控制地增大，運(yùn)轉(zhuǎn)效率降低的可能性。
[0134]另外，在圖13的向右上升的曲線與向右下降的曲線的交點(diǎn)，副壓縮機(jī)2的排出壓力與在主壓縮機(jī)I的噴射口 113的位置的封閉后的中間壓一致，COP改善率為最大。
[0135]S卩，假設(shè)在膨脹機(jī)7的回收動(dòng)力與在副壓縮機(jī)2的壓縮動(dòng)力大體相等，表示了式
(4)。然而，嚴(yán)密地說(shuō)，由式(4)表示的出口比焓hB不是副壓縮機(jī)2的出口比焓，而是表示主壓縮機(jī)I的壓縮過(guò)程的途中(即，從副壓縮機(jī)2被注入的位置)的比焓。因此，若設(shè)副壓縮機(jī)2的出口比焓為hB'，則式(4)的(hB-hA)由下述式(7)表示。
[0136]hB-hA = hB' -hA + a ShB' -hA......(7)
[0137]S卩，從主壓縮機(jī)I的入口至壓縮過(guò)程的途中的焓的差，比從副壓縮機(jī)2的入口至出口的焓差大，其主要原因是用于把從副壓縮機(jī)2被排出的制冷劑注入主壓縮機(jī)I所需要的動(dòng)力(與α相當(dāng)?shù)牟糠?。即，嚴(yán)密地說(shuō)，“在膨脹機(jī)7的回收動(dòng)力”并不與“在副壓縮機(jī)2的壓縮動(dòng)力”平衡，而是與“在副壓縮機(jī)2的壓縮動(dòng)力和副壓縮機(jī)2向主壓縮機(jī)I的流入功的和”平衡。因此，若封閉后的中間壓過(guò)大，則副壓縮機(jī)2向主壓縮機(jī)I的流入功增大，變得不能從副壓縮機(jī)2向主壓縮機(jī)I注入。
[0138]圖14是在圖10?圖12所示制冷條件下的設(shè)計(jì)容積比與COP改善率的關(guān)系中反映了圖13的結(jié)果的圖。圖14中用粗線表示的向上凸起的3條的曲線，從左開始是“靠后”、“中間”、“靠前”的情況下的COP改善率。虛線是這些各曲線的頂點(diǎn)的包絡(luò)線。此包絡(luò)線也成為具有最大值的曲線(向上凸起的曲線)。從圖14可以得知，隨著噴射口 113的位置從“中間”往“靠后”側(cè)去，COP改善率降低。這是因?yàn)?，隨著噴射口 113的位置從“中間”往“靠后”側(cè)去，注入流量變多，因壓力損失，用于向主壓縮機(jī)I注入制冷劑的所需要的動(dòng)力(與α相當(dāng)?shù)牟糠?變大。另外，可知隨著噴射口 113的位置從“中間”往“靠前”側(cè)去，COP改善率降低。這是因?yàn)?，隨著噴射口 113的位置從“中間”往“靠前”側(cè)去，因噴射口 113的形成位置，變得難以從副壓縮機(jī)2向主壓縮機(jī)I注入制冷劑。因?yàn)樗枰膭?dòng)力(與α相當(dāng)?shù)牟糠?的不確定因素大，所以，最好從“中間”往“靠前”側(cè)一方確定噴射口 113的位置。
[0139]另外，圖15是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式的主壓縮機(jī)的噴射口位置存在差異的制熱條件下的設(shè)計(jì)容積比與中間壓的關(guān)系的特性圖，圖16是在圖10?圖12所示制熱條件下的設(shè)計(jì)容積比與COP改善率的關(guān)系中反映了圖15的結(jié)果的圖。在制熱條件下，也得知與制冷條件同樣地隨著噴射口 113的位置從“中間”往“靠后”側(cè)去，COP改善率降低。這是因?yàn)?，與制冷條件同樣，隨著噴射口 113的位置從“中間”往“靠后”側(cè)去，注入流量多，因壓力損失，用于主向壓縮機(jī)I注入制冷劑的所需要的動(dòng)力(與α相當(dāng)?shù)牟糠?變大。另外還可知隨著噴射口 113的位置從“中間”往“靠前”側(cè)去，COP改善率降低。與制冷條件同樣，這是因?yàn)?，隨著噴射口 113的位置從“中間”往“靠前”側(cè)去，因噴射口 113的形成位置，變得難以從副壓縮機(jī)2向主壓縮機(jī)I注入制冷劑。因?yàn)樗枰膭?dòng)力(與α相當(dāng)?shù)牟糠?的不確定因素大，所以，即使在制熱條件下，也與制冷條件同樣地最好從“中間”往“靠前”側(cè)的一方確定噴射口 113的位置。
[0140]在本實(shí)施方式中，決定噴射口 113的位置及設(shè)計(jì)容積比(VC/VE)，以便用于注入主壓縮機(jī)I的所需要的動(dòng)力不變得過(guò)大，即，封閉后的中間壓不變得過(guò)大。具體地說(shuō)，設(shè)定中間壓(更詳細(xì)地說(shuō)，封閉后的中間壓)，以便該中間壓是在能設(shè)定的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍中COP改善率為最大的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的高壓(主壓縮機(jī)I的排出壓力)和低壓(主壓縮機(jī)I的吸入壓力)的幾何平均值以下。然后，決定噴射口 113的位置及設(shè)計(jì)容積比(VC/VE)，以便成為此中間壓。
[0141]這樣通過(guò)使得用于注入主壓縮機(jī)I的所需要的動(dòng)力不變得過(guò)大，S卩，使得封閉后的中間壓不變得過(guò)大，能更高效率地運(yùn)轉(zhuǎn)制冷循環(huán)裝置100。另外，一般若將中壓設(shè)定在高壓和低壓的幾何平均值以下，則能夠高效率地運(yùn)轉(zhuǎn)制冷循環(huán)裝置。因此，通過(guò)設(shè)定中間壓(更詳細(xì)地說(shuō)，封閉后的中間壓)，以便該中間壓是在能設(shè)定的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍中COP改善率為最大的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的高壓(主壓縮機(jī)I的排出壓力)和低壓(主壓縮機(jī)I的吸入壓力)的幾何平均值以下，能更高效率地運(yùn)轉(zhuǎn)制冷循環(huán)裝置100。
[0142]另外，若封閉后的中間壓變得過(guò)大，則在注入后的主壓縮機(jī)I的壓縮過(guò)程(從中間壓至高壓的壓縮過(guò)程)中，發(fā)生過(guò)壓縮，主壓縮機(jī)I的電輸入增大，還存在制冷循環(huán)裝置100的運(yùn)轉(zhuǎn)效率降低的可能性。因此，除了副壓縮機(jī)2向主壓縮機(jī)I的流入功所導(dǎo)致的運(yùn)轉(zhuǎn)效率的降低以外，還考慮由過(guò)壓縮產(chǎn)生的運(yùn)轉(zhuǎn)效率的降低地設(shè)定設(shè)計(jì)容積比(VC/VE)，由此，能更高效率地運(yùn)轉(zhuǎn)制冷循環(huán)裝置100。
[0143]如圖14及圖16所示，因?yàn)槿魢娚淇谖恢谩翱亢蟆?，則COP降低，所以，若將設(shè)計(jì)容積比(VC/VE)設(shè)定在I至2.5之間，則能夠在制冷循環(huán)裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高C0P。
[0144]以上，在本實(shí)施方式的制冷循環(huán)裝置100中，可以求出在能設(shè)定的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下COP改善率為最大的運(yùn)轉(zhuǎn)條件的(DE/DC) X (hE-hF)/ (hB-hA),設(shè)定副壓縮機(jī)2及膨脹機(jī)7的設(shè)計(jì)容積比(VC/VE)，以便副壓縮機(jī)2及膨脹機(jī)7的設(shè)計(jì)容積比(VC/VE)比該求出了的在能設(shè)定的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下COP改善率最大的運(yùn)轉(zhuǎn)條件的(DE/DC) X (hE-hF) / (hB-hA)的值小規(guī)定值。因此，即使在因密度比恒定的制約而難以調(diào)整成最佳的高壓側(cè)壓力的情況下，也能夠在寬的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍高效率地進(jìn)行動(dòng)力回收，能夠高效率地維持制冷循環(huán)裝置100的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。
[0145]另外，在本實(shí)施方式的制冷循環(huán)裝置100中，決定噴射口 113的位置及設(shè)計(jì)容積比(VC/VE)，以便用于將制冷劑注入主壓縮機(jī)I的所需要的動(dòng)力不變得過(guò)大，即，封閉后的中間壓不變得過(guò)大。具體地說(shuō)，設(shè)定中間壓(更詳細(xì)地說(shuō)，封閉后的中間壓)，以便該中間壓是在能設(shè)定的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍中COP改善率最大的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的高壓(主壓縮機(jī)I的排出壓力)和低壓(主壓縮機(jī)I的吸入壓力)的幾何平均值以下。然后，決定噴射口 113的位置及設(shè)計(jì)容積比(VC/VE)，以便成為此中間壓。因此，能夠更高效率地運(yùn)轉(zhuǎn)制冷循環(huán)裝置100。
[0146]另外，在本實(shí)施方式的制冷循環(huán)裝置100中，由于將設(shè)計(jì)容積比(VC/VE)設(shè)定在I至2.5之間，所以，能夠更高效率地運(yùn)轉(zhuǎn)制冷循環(huán)裝置100。
[0147]另外，在本實(shí)施方式的制冷循環(huán)裝置100中，通過(guò)中間壓旁通閥9和預(yù)膨脹閥6的開度操作，調(diào)整成希望的高壓側(cè)壓力，而且，不旁通膨脹機(jī)7，可靠地進(jìn)行動(dòng)力回收。因此，能夠更高效率地運(yùn)轉(zhuǎn)制冷循環(huán)裝置100。
[0148]另外，在本實(shí)施方式的制冷循環(huán)裝置100中，還能夠減少在旁通膨脹機(jī)7的量大的情況下?lián)牡?、與可靠性降低相關(guān)的現(xiàn)象，例如，因膨脹機(jī)7的轉(zhuǎn)速低而導(dǎo)致的在滑動(dòng)部的潤(rùn)滑狀態(tài)惡化、膨脹，進(jìn)而由油滯留在膨脹機(jī)7的路徑內(nèi)所導(dǎo)致的壓縮機(jī)內(nèi)的油枯竭，再起動(dòng)時(shí)的制冷劑滯止起動(dòng)等。[0149]另外，在本實(shí)施方式的制冷循環(huán)裝置100中，因?yàn)椴恍枰蛎洐C(jī)旁通閥，所以，沒有在膨脹機(jī)旁通閥使制冷劑膨脹時(shí)發(fā)生的節(jié)流損失，所以，能夠減小在蒸發(fā)器的制冷效果的減少。
[0150]另外，在本實(shí)施方式的制冷循環(huán)裝置100中，即使在副壓縮機(jī)2幾乎不能進(jìn)行制冷劑的壓縮的那樣的情況下，也使正在循環(huán)的制冷劑的一部分流入副壓縮機(jī)2。因此，在制冷循環(huán)裝置100中，與使正在循環(huán)的制冷劑全部流入的情況下相比，副壓縮機(jī)2成為制冷劑的流路阻力而不會(huì)使性能降低。副壓縮機(jī)2幾乎不能進(jìn)行制冷劑的壓縮的那樣的情況是指例如外氣溫度低的制冷運(yùn)轉(zhuǎn)、室內(nèi)溫度低的制熱運(yùn)轉(zhuǎn)等，高壓側(cè)壓力與低壓側(cè)壓力的差小、膨脹機(jī)7的回收動(dòng)力極端地變小的情況。
[0151]另外，本實(shí)施方式的制冷循環(huán)裝置100如以下那樣構(gòu)成，S卩，壓縮功能被分割成具有驅(qū)動(dòng)源的主壓縮機(jī)I和由膨脹機(jī)7的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的副壓縮機(jī)2。因此，根據(jù)制冷循環(huán)裝置100，因?yàn)闃?gòu)造設(shè)計(jì)、功能設(shè)計(jì)也能夠分割，所以，與驅(qū)動(dòng)源、膨脹機(jī)、壓縮機(jī)的一體集中機(jī)相比，設(shè)計(jì)上或制造上的課題少。
[0152]另外，在本實(shí)施方式的制冷循環(huán)裝置100中，雖然將中間壓旁通閥9和預(yù)膨脹閥6的開度操作的目標(biāo)值設(shè)為主壓縮機(jī)I的排出溫度，但也可在主壓縮機(jī)I的排出配管35上設(shè)置壓力傳感器，根據(jù)排出壓力進(jìn)行控制。
[0153]另外，在本實(shí)施方式的制冷循環(huán)裝置100，雖然中間壓旁通閥9和預(yù)膨脹閥6的開度操作的目標(biāo)值是主壓縮機(jī)I的排出溫度，但也可將在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)作為蒸發(fā)器起作用的室內(nèi)熱交換器21的制冷劑出口的過(guò)熱度作為目標(biāo)值。在此情況下，控制裝置83可以將來(lái)自設(shè)置在膨脹機(jī)7的出口與主壓縮機(jī)I或副壓縮機(jī)2之間的制冷劑配管上的對(duì)低壓側(cè)壓力進(jìn)行檢測(cè)的壓力傳感器的信息和來(lái)自對(duì)室內(nèi)熱交換器21的制冷劑出口溫度進(jìn)行檢測(cè)的溫度傳感器的信息，預(yù)先作為表格存儲(chǔ)在ROM等中，根據(jù)這些信息決定目標(biāo)過(guò)熱度。
[0154]另外，也可在室內(nèi)機(jī)82中設(shè)置控制裝置，決定目標(biāo)過(guò)熱度。在此情況下，可以通過(guò)室內(nèi)機(jī)82與室外機(jī)81的通信，以無(wú)線或有線的方式向控制裝置83發(fā)送目標(biāo)過(guò)熱度。
[0155]并且，高壓側(cè)壓力與蒸發(fā)器的過(guò)熱度的關(guān)系，因?yàn)槭歉邏簜?cè)壓力越高則過(guò)熱度也越大，高壓側(cè)壓力越低則過(guò)熱度也越小，所以，可以采用在圖5的流程圖中將步驟203的排出溫度置換成過(guò)熱度的控制。
[0156]另外，在本實(shí)施方式的制冷循環(huán)裝置100中，中間壓旁通閥9和預(yù)膨脹閥6的開度操作的目標(biāo)值是主壓縮機(jī)I的排出溫度，但也可將在制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)作為散熱器起作用的室內(nèi)熱交換器21的制冷劑出口的過(guò)冷卻度設(shè)為目標(biāo)值。
[0157]在這里，表示了本實(shí)施方式的制冷循環(huán)裝置100使用二氧化碳作為制冷劑的情況，在使用了這樣的制冷劑的情況下，當(dāng)散熱器的空氣溫度高時(shí)，不能像以前的氟利昂系制冷劑那樣在高壓側(cè)伴隨著冷凝，而是成為超臨界循環(huán)，所以，不能從飽和壓力和溫度計(jì)算出過(guò)冷卻度。因此，可以如圖9所示那樣，以在臨界點(diǎn)的焓為基準(zhǔn)，設(shè)定模擬飽和壓力和模擬飽和溫度Tc，將與制冷劑的溫度Tco的差用作模擬過(guò)冷卻度Tsc (參照下述式(8))。
[0158]Tsc = Tc-Tc0......(8)
[0159]另外，高壓側(cè)壓力與散熱器的過(guò)熱度的關(guān)系，是高壓側(cè)壓力越高則過(guò)冷卻度也越大，高壓側(cè)壓力越低則過(guò)冷卻度也越小，所以，可以進(jìn)行在圖5的流程圖中將步驟203的排出溫度置換成過(guò)冷卻度的控制。[0160]另外，在本實(shí)施方式的制冷循環(huán)裝置100中，雖然向主壓縮機(jī)I的壓縮室108注入由副壓縮機(jī)2壓縮的制冷劑，但也可例如將主壓縮機(jī)I的壓縮機(jī)構(gòu)做成二級(jí)壓縮，向連結(jié)低級(jí)側(cè)壓縮室與后級(jí)側(cè)壓縮室的路徑中注入該制冷劑。并且，也可將主壓縮機(jī)I做成由多個(gè)壓縮機(jī)進(jìn)行二級(jí)壓縮的結(jié)構(gòu)。
[0161]另外，在本實(shí)施方式的制冷循環(huán)裝置100中，雖然以將室外熱交換器4及室內(nèi)熱交換器21做成了與空氣進(jìn)行熱交換的熱交換器的情況為例進(jìn)行了說(shuō)明，但不限于此，也可做成與水、載冷劑等其它的熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換的熱交換器。
[0162]另外，在本實(shí)施方式的制冷循環(huán)裝置100中，雖然以由第I四通閥3及第2四通閥5進(jìn)行與有關(guān)制冷制熱的運(yùn)轉(zhuǎn)模式對(duì)應(yīng)的制冷劑流路的切換的情況為例進(jìn)行了說(shuō)明，但不限于此，例如也可做成由二通閥、三通閥或止回閥等進(jìn)行制冷劑流路的切換的結(jié)構(gòu)。
[0163]產(chǎn)業(yè)上的利用可能性
[0164]本發(fā)明適合用于例如熱水供給裝置、家庭用制冷循環(huán)裝置、業(yè)務(wù)用制冷循環(huán)裝置、車輛用制冷循環(huán)裝置等。而且，能夠提供能在寬的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍經(jīng)常進(jìn)行動(dòng)力回收、進(jìn)行效率良好的運(yùn)轉(zhuǎn)的制冷循環(huán)裝置。特別是在使用二氧化碳作為制冷劑、高壓側(cè)成為超臨界狀態(tài)的制冷循環(huán)裝置中效果大。另外，例如在本發(fā)明的制冷循環(huán)裝置用于熱水供給裝置的情況下，可以把在能設(shè)定的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下COP改善率最大的運(yùn)轉(zhuǎn)條件，設(shè)為蒸發(fā)器的周圍溫度最高、流入散熱器的水的溫度最低、從散熱器流出的水的溫度(設(shè)定的流出熱水溫度)最低的條件，對(duì)副壓縮機(jī)2及膨脹機(jī)7的設(shè)計(jì)容積比(VC/VE)進(jìn)行設(shè)定。
[0165]符號(hào)說(shuō)明:
[0166]I主壓縮機(jī)，2副壓縮機(jī)，3第I四通閥，4室外熱交換器，5第2四通閥，6預(yù)膨脹閥，7膨脹機(jī)，8儲(chǔ)液器，9中間壓旁通閥，10止回閥，21室內(nèi)熱交換器，31副壓縮路徑，32吸入配管，33旁通路徑，34制冷劑流路，35排出配管，36液體管，37氣體管，43驅(qū)動(dòng)軸，51、52、53溫度傳感器，81室外機(jī)，82室內(nèi)機(jī)，83控制裝置，84密閉容器，100制冷循環(huán)裝置，101殼體，102馬達(dá)，103軸，104擺動(dòng)渦旋盤，105固定渦旋盤，106流入配管，107低壓空間，108壓縮室，109壓縮室，110流出孔，111高壓空間，112流出配管，113噴射口，114注入配管。
【權(quán)利要求】
1.一種制冷循環(huán)裝置，具備主壓縮機(jī)、散熱器、膨脹機(jī)、蒸發(fā)器、副壓縮路徑、副壓縮機(jī)、和驅(qū)動(dòng)軸； 上述主壓縮機(jī)，其將制冷劑從低壓壓縮至高壓； 上述散熱器，其將從上述主壓縮機(jī)被排出的上述制冷劑的熱散出； 上述膨脹機(jī)，其將通過(guò)了上述散熱器的上述制冷劑減壓； 上述蒸發(fā)器，其使從上述膨脹機(jī)流出的上述制冷劑蒸發(fā)； 上述副壓縮路徑，其一端與連接上述蒸發(fā)器和上述主壓縮機(jī)的吸入側(cè)的吸入配管連接，另一端與上述主壓縮機(jī)的壓縮過(guò)程的途中連接； 上述副壓縮機(jī)，其設(shè)置在上述副壓縮路徑上，并將從上述蒸發(fā)器流出的低壓的上述制冷劑的一部分壓縮至中間壓，注入上述主壓縮機(jī)的壓縮過(guò)程的途中； 上述驅(qū)動(dòng)軸連接上述膨脹機(jī)與上述副壓縮機(jī)，向上述副壓縮機(jī)傳遞在上述制冷劑由上述膨脹機(jī)減壓時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)力； 上述制冷循環(huán)裝置的 特征在于: 將在該制冷循環(huán)裝置的能設(shè)定的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍中運(yùn)轉(zhuǎn)效率為最大的條件下的、將從上述散熱器流出了的上述制冷劑的密度定義為DE，將從上述蒸發(fā)器流出了的上述制冷劑的密度定義為DC，將流入上述膨脹機(jī)的上述制冷劑的比焓定義為hE，將從上述膨脹機(jī)流出了的上述制冷劑的比焓定義為hF，將上述主壓縮機(jī)吸入的上述制冷劑的比焓定義為hA，以及將上述主壓縮機(jī)的上述壓縮過(guò)程的途中的上述制冷劑的比焓定義為hB， 在該情況下，作為以上述膨脹機(jī)的行程容積VE除上述副壓縮機(jī)的行程容積VC獲得了的值的設(shè)計(jì)容積比(VC/VE)被設(shè)定得比(DE/DC) X (hE-hF)/ (hB_hA)小規(guī)定值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷循環(huán)裝置，其特征在于: 其是用于空調(diào)裝置的制冷循環(huán)裝置； 上述散熱器及上述蒸發(fā)器是空氣與上述制冷劑進(jìn)行熱交換的熱交換器； 在該制冷循環(huán)裝置的能設(shè)定的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍中運(yùn)轉(zhuǎn)效率為最大的條件是指上述散熱器的周圍溫度最低并且上述蒸發(fā)器的周圍溫度最高的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制冷循環(huán)裝置，其特征在于:是能進(jìn)行制冷制熱的制冷循環(huán)裝置； 上述設(shè)計(jì)容積比(VC/VE)被設(shè)定成在制熱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的(DE/DC) X (hE-hF) / (hB_hA)以下、在制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的(DE/DC) X (hE-hF) / (hB-hA)以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的制冷循環(huán)裝置，其特征在于:上述主壓縮機(jī)的上述副壓縮路徑的連接位置中的上述制冷劑的中間壓被設(shè)定得比在該制冷循環(huán)裝置的能設(shè)定的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍中運(yùn)轉(zhuǎn)效率為最大的條件下的低壓和高壓的幾何平均值小。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的制冷循環(huán)裝置，其特征在于:設(shè)上述設(shè)計(jì)容積比(VC/VE)為2.5以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的制冷循環(huán)裝置，其特征在于:設(shè)上述設(shè)計(jì)容積比(VC/VE)為I以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的制冷循環(huán)裝置，其特征在于:具備預(yù)膨脹閥、旁通路徑、旁通閥和控制裝置； 上述預(yù)膨脹閥設(shè)在上述膨脹機(jī)與上述散熱器之間，并將流入上述膨脹機(jī)的制冷劑減壓， 上述旁通路徑連接上述副壓縮機(jī)的排出側(cè)配管與上述吸入配管， 上述旁通閥設(shè)置在上述旁通路徑上，并對(duì)流過(guò)上述旁通路徑的制冷劑的流量進(jìn)行調(diào)整， 上述控制裝置對(duì)上述預(yù)膨脹閥的開度及上述旁通閥的開度進(jìn)行控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制冷循環(huán)裝置，其特征在于:上述控制裝置控制上述預(yù)膨脹閥的開度和上述旁通閥的開度，對(duì)上述制冷劑的高壓側(cè)壓力進(jìn)行調(diào)整。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制冷循環(huán)裝置，其特征在于:上述控制裝置控制上述預(yù)膨脹閥的開度和上述旁通閥的開度，對(duì)從主壓縮機(jī)被排出的上述制冷劑的溫度進(jìn)行調(diào)整。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的制冷循環(huán)裝置，其特征在于:上述旁通路徑中的上述吸入配管側(cè)的端部與從上述副壓縮路徑和上述吸入配管的連接部到上述主壓縮機(jī)之間的上述吸入配管連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的制冷循環(huán)裝置，其特征在于:使用二氧化碳作為上述制冷劑。`
【文檔編號(hào)】F25B1/10GK103765125SQ201180073123
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月1日
【發(fā)明者】島津裕輔, 高山啟輔, 角田昌之, 永田英彰, 鳩村杰 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社