發(fā)動機(jī)驅(qū)動熱泵冷卻機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種通過發(fā)動機(jī)將壓縮制冷劑的壓縮機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，并通過所述制冷劑的冷凝熱或蒸發(fā)熱來調(diào)節(jié)作為熱介質(zhì)的水的溫度的發(fā)動機(jī)驅(qū)動熱泵冷卻機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，已知有以制冷劑的冷凝熱制作溫水，以制冷劑的蒸發(fā)熱制作冷水的熱泵冷卻機(jī)。該熱泵冷卻機(jī)中所要求的負(fù)載側(cè)的溫度范圍比熱泵空調(diào)機(jī)所要求的負(fù)載側(cè)的溫度范圍廣。在熱泵空調(diào)機(jī)中，所要求的溫度范圍為，例如從20°C (暖氣設(shè)定溫度)到27°C (冷氣設(shè)定溫度)。另一方面，在熱泵冷卻機(jī)中，所要求的溫度范圍為，例如從TC (冷水)到45 0C (溫水)。
[0003]專利文獻(xiàn)I的日本特開昭59-60155公開了一種具有外部空氣側(cè)熱交換器3 (空氣熱交換器)、負(fù)載側(cè)熱交換器7 (水熱交換器)以及外部空氣溫度降低時(shí)工作蒸發(fā)器24的熱泵冷卻機(jī)。該熱泵冷卻機(jī)可進(jìn)行冷暖氣運(yùn)轉(zhuǎn)，并通過四通閥2的切換，使外部空氣側(cè)熱交換器3和負(fù)載側(cè)熱交換器7分別作為冷凝器或蒸發(fā)器而發(fā)揮作用。外部空氣溫度降低時(shí)工作蒸發(fā)器24，在制造溫流體時(shí)將發(fā)動機(jī)排熱作為熱源進(jìn)行工作(權(quán)利要求1，公報(bào)第3頁左下欄15行?17行)，并且僅作為蒸發(fā)器而被利用。與四通閥2的切換無關(guān)，第一蒸發(fā)器(3、7)以及第二蒸發(fā)器(24)，相對于制冷劑的流向并列設(shè)置(附圖)。
[0004]專利文獻(xiàn)2的日本專利4549205公開了一種具有室外熱交換器4 (空氣熱交換器)、室內(nèi)熱交換器5以及發(fā)動機(jī)排熱回收器15的熱泵空調(diào)機(jī)。該熱泵空調(diào)機(jī)可進(jìn)行冷暖氣運(yùn)轉(zhuǎn)，并通過四通閥3的切換，使室外熱交換器4和室內(nèi)熱交換器5分別作為冷凝器或蒸發(fā)器而發(fā)揮作用。發(fā)動機(jī)排熱回收器15在暖氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將發(fā)動機(jī)排熱作為熱源進(jìn)行工作，并且僅作為蒸發(fā)器而被利用。與四通閥2的切換無關(guān)，第一蒸發(fā)器(4、5)以及第二蒸發(fā)器
(15)，相對于制冷劑的流向并列設(shè)置(圖1)。另外，專利文獻(xiàn)2也公開了在暖氣運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，將分別通過室外熱交換器4以及發(fā)動機(jī)排熱回收器15的制冷劑量進(jìn)行調(diào)整的控制(第0030段)?；谕ㄟ^了室外熱交換器4的制冷劑與通過了發(fā)動機(jī)排熱回收器15的制冷劑的合流后的制冷劑的過熱度，來控制室外熱交換器4的制冷劑量，基于通過了發(fā)動機(jī)排熱回收器15后的且合流前的過熱度，來控制發(fā)動機(jī)排熱回收器的制冷劑量(第0031段)。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特開昭59-60155號公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)2:日本專利第4549205號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0010]在冷水運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生負(fù)載變小的情況。這是指，例如在進(jìn)入冷卻機(jī)的水的溫度為7.1°C時(shí)，流出冷卻機(jī)的水的溫度被設(shè)定為7.(TC的情況。在這種的情況下，為了縮小制冷劑循環(huán)量，以減少壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)臺數(shù)的方式且以使運(yùn)轉(zhuǎn)中的壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)降低的方式，來控制冷卻機(jī)。但是，當(dāng)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)比規(guī)定的容許最低轉(zhuǎn)數(shù)低時(shí)，壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)就不能繼續(xù)。為此，就不能將冷卻機(jī)的水熱交換器中的熱交換量，抑制在基于壓縮機(jī)的容許最低轉(zhuǎn)數(shù)所決定的能力以下。另外，當(dāng)在水溫低的情況下繼續(xù)冷卻機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，就會存在水熱交換器內(nèi)的水會結(jié)冰這樣的不好狀況。這樣在以水溫低的狀態(tài)要求低負(fù)載的情況下，通過當(dāng)水溫接近目標(biāo)溫度時(shí)停止熱泵冷卻機(jī)，當(dāng)水溫上升之后再次開始運(yùn)轉(zhuǎn)的、所謂的反復(fù)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)和停止，能防止水的結(jié)冰。但是，運(yùn)轉(zhuǎn)和停止的反復(fù)，會產(chǎn)生對壓縮機(jī)施加過負(fù)載的不好狀況。
[0011]這樣，在壓縮機(jī)被連續(xù)地驅(qū)動的情況下，存在冷水運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不能將水熱交換器中的熱交換量降低到基于壓縮機(jī)的容許最低轉(zhuǎn)數(shù)所決定的能力以下這樣的問題。在專利文獻(xiàn)I和2中，并沒有這種問題的公開或暗示，當(dāng)然也未公開能解決這樣的問題的結(jié)構(gòu)。
[0012]這里，本申請的發(fā)明提供了一種不用使壓縮機(jī)的驅(qū)動停止，而在冷水運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)能將水熱交換器中的熱交換量降低到基于壓縮機(jī)的容許最低轉(zhuǎn)數(shù)所決定的能力以下的熱泵冷卻機(jī)。
[0013]用于解決技術(shù)問題的技術(shù)方案
[0014]本發(fā)明所涉及的發(fā)動機(jī)驅(qū)動熱泵冷卻機(jī)是通過發(fā)動機(jī)將壓縮制冷劑的壓縮機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，并通過所述制冷劑的冷凝熱或蒸發(fā)熱來調(diào)節(jié)作為熱介質(zhì)的水的溫度的發(fā)動機(jī)驅(qū)動熱泵冷卻機(jī)，具備:空氣熱交換器，其作為以空氣為放熱源將制冷劑進(jìn)行液化的冷凝器或以空氣為吸熱源將制冷劑進(jìn)行氣化的蒸發(fā)器而發(fā)揮作用；水熱交換器，其作為以氣液二相制冷劑為放熱源將所述水進(jìn)行冷卻的冷卻器或以所述壓縮機(jī)的噴出制冷劑為吸熱源將水進(jìn)行加熱的加熱器而發(fā)揮作用；運(yùn)轉(zhuǎn)切換機(jī)構(gòu)，其將使所述水熱交換器作為冷卻器而發(fā)揮作用的冷水運(yùn)轉(zhuǎn)和使所述水熱交換器作為加熱器而發(fā)揮作用的溫水運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行切換；發(fā)動機(jī)排熱回收器，其作為經(jīng)由排熱介質(zhì)以所述發(fā)動機(jī)的排熱為吸熱源的制冷劑的蒸發(fā)器而發(fā)揮作用；第一膨脹閥，其在所述溫水運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)調(diào)整朝向所述空氣熱交換器的液體狀態(tài)的所述制冷劑的流量，并在所述冷水運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)調(diào)節(jié)朝向所述水熱交換器的液體狀態(tài)的所述制冷劑的流量；第二膨脹閥，其調(diào)節(jié)朝向所述發(fā)動機(jī)排熱回收器的液體狀態(tài)的所述制冷劑的流量；流向控制機(jī)構(gòu)，其在該制冷劑流入部的下游并列配置有第一膨脹閥和第二膨脹閥；流量調(diào)整閥，其調(diào)節(jié)流經(jīng)所述發(fā)動機(jī)排熱回收器的所述排熱介質(zhì)的流量；以及控制裝置，其以從所述水熱交換器排出的水的溫度收斂于已設(shè)定的目標(biāo)溫度的方式，來控制所述壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，所述控制裝置由以下方式構(gòu)成:在所述冷水運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，在由所述轉(zhuǎn)數(shù)的降低導(dǎo)致所述壓縮機(jī)的必要轉(zhuǎn)數(shù)為容許最低轉(zhuǎn)數(shù)以下的情況下，以所述制冷劑和所述排熱介質(zhì)流經(jīng)所述發(fā)動機(jī)排熱回收器的方式，來控制所述第二膨脹閥和所述流量調(diào)整閥的開度。
[0015]在所述熱泵冷卻機(jī)中，所述控制裝置由以下方式構(gòu)成:在所述轉(zhuǎn)數(shù)為規(guī)定轉(zhuǎn)數(shù)以下且排出的所述水的溫度為所述目標(biāo)溫度以下的情況下，或者在所述轉(zhuǎn)數(shù)為規(guī)定轉(zhuǎn)數(shù)以下且返回所述壓縮機(jī)的所述制冷劑的壓力即制冷劑低壓為規(guī)定壓力以下的情況下，判定所述壓縮機(jī)的必要轉(zhuǎn)數(shù)為容許最低轉(zhuǎn)數(shù)以下。
[0016]在所述熱泵冷卻機(jī)中，所述控制裝置在所述溫水運(yùn)轉(zhuǎn)的執(zhí)行中且在所述排熱介質(zhì)流經(jīng)所述發(fā)動機(jī)排熱回收器時(shí)，基于通過所述空氣熱交換器的所述制冷劑與通過所述發(fā)動機(jī)排熱回收器的所述制冷劑合流后的所述制冷劑的過熱度，控制所述第一膨脹閥的開度，并且基于通過所述發(fā)動機(jī)排熱回收器后的且合流前的所述制冷劑的過熱度，控制所述第二膨脹閥的開度。
[0017]發(fā)明效果
[0018]本發(fā)明所涉及的發(fā)動機(jī)驅(qū)動熱泵冷卻機(jī)，不用使壓縮機(jī)的驅(qū)動停止，而在冷水運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)能將水熱交換器中的熱交換量降低到基于壓縮機(jī)的容許最低轉(zhuǎn)數(shù)所決定的能力以下。
【附圖說明】
[0019]圖1是第一實(shí)施方式所涉及的熱泵冷卻機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖2是冷水運(yùn)轉(zhuǎn)中的熱泵冷卻機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。
[0021]圖3是溫水運(yùn)轉(zhuǎn)中的熱泵冷卻機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。
[0022]圖4是低負(fù)載時(shí)的冷水運(yùn)轉(zhuǎn)中的熱泵冷卻機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖5是表示制冷劑低壓、制冷劑高壓以及壓縮機(jī)的可使用壓力范圍的關(guān)系的圖。
[0024]圖6是第二實(shí)施方式所涉及的流向控制機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
[0025]圖7是第三實(shí)施方式所涉及的流向控制機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
[0026]圖8是第四實(shí)施方式所涉及的流向控制機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027](第一實(shí)施方式)
[0028]參照圖1，對第一實(shí)施方式所涉及的熱泵冷卻機(jī)100進(jìn)行說明。圖1是第一實(shí)施方式所涉及的熱泵冷卻機(jī)100的結(jié)構(gòu)圖。
[0029]熱泵冷卻機(jī)100具備:制冷劑進(jìn)行循環(huán)的制冷劑回路10、發(fā)動機(jī)冷卻水進(jìn)行循環(huán)的冷卻水回路30、作為熱介質(zhì)的水進(jìn)行流動的水回路40、控制裝置50以及輸入裝置60。用戶通過操作輸入裝置60，指示熱泵冷卻機(jī)100的運(yùn)轉(zhuǎn)?？刂蒲b置50基于輸入的指令，控制制冷劑回路10、冷卻水回路30以及水回路40的驅(qū)動。通過該操作，熱泵冷卻機(jī)100調(diào)整流經(jīng)水回路40的水的溫度。
[0030]制冷劑回路10具備:壓縮機(jī)1、四通閥2、空氣熱交換器3、水熱交換器4、發(fā)動機(jī)排熱回收器5、第一膨脹閥6、第二膨脹閥7以及流向控制機(jī)構(gòu)8。
[0031]另外，制冷劑回路10具備:噴出路徑11、吸入路徑12、氣體路徑13、液體路徑14、高壓液體路徑15、低壓液體路徑16、液體路徑17、氣體路徑18、高壓液體路徑19、低壓液體路徑20以及低壓氣體路徑21。噴出路徑11連接壓縮機(jī)I以及四通閥2。吸入路徑12連接四通閥2以及壓縮機(jī)I。氣體路徑13連接四通閥2以及空氣熱交換器3。液體路徑14連接空氣熱交換器3以及流向控制機(jī)構(gòu)8。高壓液體路徑15連接流向控制機(jī)構(gòu)8以及第一膨脹閥6。低壓液體路徑16連接第一膨脹閥6以及流向控制機(jī)構(gòu)8。液體路徑17連接流向控制機(jī)構(gòu)8以及水熱交換器4。氣體路徑18連接水熱交換器4以及四通閥2。高壓液體路徑19在連接點(diǎn)Pl從高壓液體路徑15分支，并連接高壓液體路徑15以及第二膨脹閥7。低壓液體路徑20連接第二膨脹閥7以及發(fā)動機(jī)排熱回收器5。低壓氣體路徑21連接發(fā)動機(jī)排熱回收器5以及吸入路徑12，并在連接點(diǎn)P2與吸入路徑12合流。合流路徑12a指的是在吸入路徑12中連接點(diǎn)P2的下游側(cè)(壓縮機(jī)I側(cè))。
[0032]壓縮機(jī)I從吸入路徑12吸入制冷劑，并壓縮該制冷劑，從噴出路徑11噴出該制冷劑。四通閥(運(yùn)轉(zhuǎn)切換機(jī)構(gòu))2在冷水運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將噴出路徑11連接于氣體路徑13并且將吸入路徑12連接于氣體路徑18，在溫水運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將噴出路徑11連接于氣體路徑18并且將吸入路徑12連接于氣體路徑13。此外，所謂的冷水運(yùn)轉(zhuǎn)指的是將水