專利名稱：制冷循環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制冷循環(huán)，特別地，涉及一種在使用新的特定的制冷劑的情況 下能高效率地運(yùn)轉(zhuǎn)的制冷循環(huán)。
背景技術(shù)：
例如，使用于車用空調(diào)裝置等的制冷循環(huán)具有圖1所示的基本結(jié)構(gòu)。在圖1中， 制冷循環(huán)1包括對制冷劑進(jìn)行壓縮的壓縮機(jī)2;對經(jīng)壓縮后的制冷劑進(jìn)行冷凝的冷凝器 3；作為使經(jīng)冷凝后的制冷劑減壓、膨脹的減壓 膨脹元件的膨脹閥4;以及使經(jīng)減壓、 膨脹后的制冷劑蒸發(fā)的蒸發(fā)器5，使制冷劑一邊改變其狀態(tài)一邊在該制冷循環(huán)1中循環(huán)。 在上述制冷循環(huán)1中，為了提高制冷能力，已知使蒸發(fā)器5的出口側(cè)制冷劑相對于飽和曲 線處于過熱狀態(tài)來運(yùn)轉(zhuǎn)是有效的。例如，如在圖2的莫里爾圖(焓/壓力曲線)中表示制冷循環(huán)1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的一 例11那樣，已知作為蒸發(fā)器5的出口側(cè)制冷劑的狀態(tài)，在進(jìn)入基于壓縮機(jī)2的壓縮工序 12前，通過相對于飽和曲線13施加過熱度14，也許能提高制冷循環(huán)1的制冷能力及性能 系數(shù)(COP)。在圖2的莫里爾圖中，符號(hào)15表示等熵線，符號(hào)16表示等溫線。如圖2所示的特性，基本上與制冷劑的種類無關(guān)，可考慮為能作為使蒸發(fā)器出 口側(cè)制冷劑處于過熱狀態(tài)而運(yùn)轉(zhuǎn)的制冷循環(huán)的一般的特性來表示，但實(shí)際上，根據(jù)使用 的制冷劑的種類，作為伴隨具體的數(shù)值的具體的特性大幅改變的可能性較高。作為當(dāng)前的代表性的制冷劑能列舉出R134a，但以全球變暖潛勢(GWP global warming potential)等的進(jìn)一步的改善為目的，正在進(jìn)行新制冷劑的研究、開發(fā)(例如，非 專利文獻(xiàn)1)。作為以上述改善為目的的新制冷劑，最近，公開了 R1234yf，例如，在對 使用于車用空調(diào)裝置等的制冷循環(huán)的運(yùn)用方面，也已成為了能進(jìn)行試驗(yàn)、研究的狀態(tài)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn)非專利文獻(xiàn)1 制冷2008年3月刊第83卷第965號(hào)(冷凍2008年3月號(hào)第83 卷第965號(hào))發(fā)明的公開發(fā)明所要解決的技術(shù)問題目前，在使用R134a作為制冷劑的情況下，蒸發(fā)器出口側(cè)制冷劑過熱度一般為 5deg左右，與高負(fù)載、低負(fù)載無關(guān)，以過熱度5deg左右的條件進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。該過熱度5deg 左右的條件是根據(jù)(1)和(2)而設(shè)定的條件，其中，(1)可以認(rèn)為是與用于在蒸發(fā)器出口 側(cè)使制冷劑成為作為目標(biāo)的汽化狀態(tài)的必要最小值較近的條件；(2)假設(shè)當(dāng)使過熱度變 得比5deg左右高許多時(shí)，來自壓縮機(jī)的排出制冷劑溫度會(huì)過度上升，由于該排出制冷劑 溫度的過度上升，會(huì)成為在制冷劑中所包含的制冷機(jī)油的劣化原因，因此，為了抑制這 樣的情況發(fā)生，將過熱度抑制到5deg左右，從而使排出制冷劑溫度不處于某水平以上。然而，在使用新制冷劑R1234yf的情況下，若以與上述現(xiàn)行的制冷劑R134a的情況相同的條件運(yùn)轉(zhuǎn)的話，R1234yf與R134a相比運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的比焓差較小，因此，為了對于 使用R1234yf的情況和使用R134a的情況獲得相同的制冷能力，在使用R1234yf的情況下 需增加制冷劑流量。所以，為了獲得相同制冷能力，在包括圖1所示的基本結(jié)構(gòu)制冷循 環(huán)1中，通過提高壓縮機(jī)2的轉(zhuǎn)速來增加制冷劑流量，從而導(dǎo)致壓縮機(jī)2的動(dòng)力消耗的增 力口，其結(jié)果制冷性能系數(shù)也降低，從而成為效率上不理想的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。因此，本發(fā)明的技術(shù)問題基于上述新的發(fā)現(xiàn)，其目的在于提供一種尤其在將使 用制冷劑改變?yōu)樾轮评鋭┘碦1234yf的情況下能高效率地運(yùn)轉(zhuǎn)的制冷循環(huán)。
解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所涉及的制冷循環(huán)包括對制冷劑進(jìn)行壓縮 的壓縮機(jī)；對經(jīng)壓縮后的制冷劑進(jìn)行冷凝的冷凝器；使經(jīng)冷凝后的制冷劑減壓、膨脹 的減壓·膨脹元件；以及使經(jīng)減壓、膨脹后的制冷劑蒸發(fā)的蒸發(fā)器，其特征是，使用 R1234yf作為制冷劑，并使上述蒸發(fā)器出口側(cè)制冷劑處于過熱狀態(tài)，從而在上述蒸發(fā)器出 口側(cè)制冷劑的過熱度5 16deg的范圍內(nèi)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。S卩，其特征是，在使用R134a作為制冷劑的情況下，為了使蒸發(fā)器出口側(cè)制冷 劑處于過熱狀態(tài)，以蒸發(fā)器出口側(cè)制冷劑的過熱度5deg左右進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，在將使用制冷劑 改變?yōu)樾轮评鋭┘碦1234yf的情況下，為了使蒸發(fā)器出口側(cè)制冷劑在過熱狀態(tài)，在蒸發(fā) 器出口側(cè)制冷劑的過熱度5 16deg的范圍內(nèi)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。如后述圖3所示，在將使用制冷 劑設(shè)為R1234yf的情況下，與將使用制冷劑設(shè)為R134a的情況相比，即使蒸發(fā)器出口側(cè)制 冷劑過熱度的上升程度相同，也能獲得更高的性能系數(shù)(COP)提高效果。此外，當(dāng)增大 過熱度的上升程度時(shí)，如上所述，在R134a的情況下排出制冷劑溫度可能會(huì)上升到形成 制冷劑中的制冷機(jī)油的劣化原因的溫度，因此，實(shí)際上必須抑制到過熱度5deg左右的條 件運(yùn)轉(zhuǎn)，但在R1234yf的情況下，如后述圖4所示，即使在過熱度5 16deg的范圍內(nèi)運(yùn) 轉(zhuǎn)，也能將排出制冷劑溫度抑制到與抑制R134a而運(yùn)轉(zhuǎn)的情況相同的排出制冷劑溫度。 所以，能獲得由于提高過熱度而產(chǎn)生的性能系數(shù)(COP)提高效果，并同時(shí)能恰當(dāng)?shù)匾种?排出制冷劑溫度過度上升，從而能以較為理想的方式使高效率的運(yùn)轉(zhuǎn)與制冷機(jī)油的劣化 防止兩者兼顧。在本發(fā)明所涉及的制冷循環(huán)在蒸發(fā)器出口側(cè)制冷劑的過熱度為5 16deg的范 圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)即可，但為了極力較高地保持過熱度以實(shí)現(xiàn)高效率的運(yùn)轉(zhuǎn)，并抑制排出制冷劑 溫度的上升以實(shí)現(xiàn)制冷機(jī)油的劣化防止，在過熱度10 16deg的范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)是較為理想 的。即，如后述圖4所示，若僅對排出制冷劑溫度而言，上述過熱度IOdeg的運(yùn)轉(zhuǎn)條件相 當(dāng)于R134a的情況的過熱度5deg左右的條件的低負(fù)載情況的運(yùn)轉(zhuǎn)條件，上述過熱度16deg 的運(yùn)轉(zhuǎn)條件相當(dāng)于R134a的情況的過熱度5deg左右的條件的高負(fù)載情況的運(yùn)轉(zhuǎn)條件，因 此，通過在過熱度10 16deg的范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)，對于全部負(fù)載條件，能將R1234yf的情況 的排出制冷劑溫度抑制到與R134a的情況的排出制冷劑溫度相同的溫度，從而能極力提 高過熱度的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下限值。設(shè)定該過熱度的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下限值為IOdeg的過熱度運(yùn)轉(zhuǎn)條 件范圍完全沒有與現(xiàn)有的R134a的情況的過熱度的條件(5deg左右)重復(fù)的范圍。另外，本發(fā)明所涉及的制冷循環(huán)，在包括圖1所示的基本結(jié)構(gòu)的制冷循環(huán)中， 具有與將R134a用作制冷劑的情況相比使上述蒸發(fā)器出口側(cè)制冷劑的過熱度上升的元件 是較為理想的。即，由于在與R134a的情況的過熱度5deg左右相比在更高的過熱度區(qū)域內(nèi)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，預(yù)先設(shè)置能滿足該運(yùn)轉(zhuǎn)條件的過熱度上升元件。作為上述過熱度上 升元件能應(yīng)用以往已知的元件、機(jī)構(gòu)，作為上述元件、機(jī)構(gòu)，例如可列舉出液體/氣體 熱交換器的設(shè)置(例如，進(jìn)行冷凝器出口側(cè)的高壓側(cè)與蒸發(fā)器出口側(cè)的低壓側(cè)的熱交換 的內(nèi)部熱交換器的設(shè)置)、蒸發(fā)器內(nèi)的蒸發(fā)管長度的伸長、所謂顯熱交換器(sensible heat exchanger)的設(shè)置、減壓·膨脹元件(例如膨脹閥)的設(shè)定值的改變等。上述本發(fā)明所涉及的制冷循環(huán)，基本上能適用于欲使用新制冷劑R1234yf的所 有制冷循環(huán)，尤其適用于使用于要求效率較高的運(yùn)轉(zhuǎn)、防止制冷機(jī)油的劣化、長時(shí)間較 高的耐久性的車用空調(diào)裝置。發(fā)明效果 根據(jù)本發(fā)明所涉及的制冷循環(huán)，在將使用制冷劑改變?yōu)樾轮评鋭┘碦1234yf的 情況下，能獲得較高的性能系數(shù)(COP)提高效果，并能合理地抑制排出制冷劑溫度的上 升以防止制冷劑中的制冷機(jī)油的劣化，從而能作為制冷循環(huán)整體進(jìn)行高效率的運(yùn)轉(zhuǎn)。


圖1是表示在本發(fā)明中作為對象的制冷循環(huán)的基本設(shè)備配置的概略結(jié)構(gòu)圖。圖2是表示伴隨蒸發(fā)器出口側(cè)制冷劑過熱度的制冷循環(huán)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的一例的莫 里爾圖。圖3是蒸發(fā)器出口側(cè)制冷劑過熱度與性能系數(shù)(COP)增加率的關(guān)系圖。圖4是蒸發(fā)器出口側(cè)制冷劑過熱度與排出制冷劑溫度的關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。作為本發(fā)明所涉及的制冷循環(huán) 的配置設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)，可以是與圖1所示的設(shè)備相同的設(shè)備。如上所述，在圖1中， 制冷循環(huán)1包括對制冷劑進(jìn)行壓縮的壓縮機(jī)2;對經(jīng)壓縮后的制冷劑進(jìn)行冷凝的冷凝器 3；作為使經(jīng)冷凝后的制冷劑減壓、膨脹的減壓 膨脹元件的膨脹閥4;以及使經(jīng)減壓、 冷凝后的制冷劑蒸發(fā)的蒸發(fā)器5，此外，為了提高制冷能力，使制冷循環(huán)1的蒸發(fā)器5的 出口側(cè)制冷劑處于過熱狀態(tài)而進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)?；谠撨^熱度作用的制冷劑狀態(tài)的變化的循環(huán) 基本上按照圖2的莫里爾圖所示。圖3表示了在某一制冷循環(huán)的某一條件下(制冷劑冷凝溫度52.6°C、制冷劑蒸 發(fā)溫度10°C、膨脹閥跟前過冷度6.1deg)的、使用制冷劑R134a的情況與使用新制冷劑 R1234yf的情況的、蒸發(fā)器出口側(cè)制冷劑過熱度與性能系數(shù)(COP)的增加率的關(guān)系。如 圖3所示，可知若提高蒸發(fā)器出口側(cè)制冷劑過熱度，則R134a、R1234yf的COP增加率都 上升，其上升程度為R1234yf—方較高。因此，可知在R1234yf中，通過提高蒸發(fā)器出 口側(cè)制冷劑過熱度，能獲得更為優(yōu)異的性能系數(shù)(COP)。圖4表示了高壓(高負(fù)載)條件(冷凝溫度79.4°C )、中壓(中負(fù)載)條件(冷 凝溫度58.0°C )及低壓(低負(fù)載)條件(冷凝溫度43.0°C )下的蒸發(fā)器出口側(cè)制冷劑過熱 度與排出制冷劑溫度的關(guān)系。如圖4所示，如上所述，使用R134a的情況的現(xiàn)行過熱度 設(shè)定值與負(fù)載無關(guān)，為5deg左右，但為了在使用R1234yf的情況下也抑制到與R134a的 情況相同的排出制冷劑溫度(抑制排出制冷劑溫度的上升)，求出各條件時(shí)的R134a的情況的排出制冷劑溫度值的線與R1234yf的特性線相交的點(diǎn)即可，從而利用該交點(diǎn)的蒸發(fā) 器出口側(cè)制冷劑過熱度就能限定使用R1234yf的情況的優(yōu)選區(qū)域。S卩，R134a的情況的 低壓(低負(fù)載)條件時(shí)的過熱度5deg相當(dāng)于R1234yf的情況的低壓(低負(fù)載)條件時(shí)的 過熱度lOdeg，R134a的情況的高壓(高負(fù)載)條件時(shí)的過熱度5deg相當(dāng)于R1234yf的情 況的高壓(高負(fù)載)條件時(shí)的過熱度16deg。因此，從該圖4可知，能判斷出用于抑制到 排出制冷劑溫度的、使用R134a的情況的現(xiàn)行過熱度設(shè)定值5deg相當(dāng)于R1234yf的情況 的過熱度設(shè)定范圍IOdeg 16deg，通過在該范圍中的運(yùn)轉(zhuǎn)，能將伴隨排出制冷劑溫度上 升的制冷機(jī)油的劣化防止抑制到與現(xiàn)行相同的程度。若將該范圍的下限值設(shè)為與現(xiàn)行相 同是5deg，則能更安全地抑制排出側(cè)制冷劑溫度上升，從而能更可靠地實(shí)現(xiàn)制冷機(jī)油的 劣化防止。從上述圖3及圖4的R134a與R1234yf的特性比較及蒸發(fā)器出口側(cè)制冷劑過熱度 的合適的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍的設(shè)定可知，根據(jù)本發(fā)明的限定，在使用R1234yf的情況下，能獲得 由于提高過熱度而產(chǎn)生的性能系數(shù)(COP)提高效果，同時(shí)能恰當(dāng)?shù)匾种婆懦鲋评鋭囟?過度上升，從而能很好地使高效率的運(yùn)轉(zhuǎn)與制冷機(jī)油的劣化防止兩者兼顧。工業(yè)上的可利用性本發(fā)明所涉及的制冷循環(huán)能適用于所有的制冷循環(huán)，尤其作為使用于車用空調(diào) 裝置的制冷循環(huán)是優(yōu)選的。(符號(hào)說明)
1制冷循環(huán)
2壓縮機(jī)
3冷凝器
4作為減壓·膨脹元件的膨脹閥
5蒸發(fā)器
11制冷循環(huán)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的一例
12壓縮工序
13飽和曲線
14過熱度
15等熵線
16等溫線
權(quán)利要求
1.一種制冷循環(huán)，包括對制冷劑進(jìn)行壓縮的壓縮器；對經(jīng)壓縮后的制冷劑進(jìn)行冷 凝的冷凝器；使經(jīng)冷凝后的制冷劑減壓、膨脹的減壓·膨脹元件；以及使經(jīng)減壓、膨脹 后的制冷劑蒸發(fā)的蒸發(fā)器，其特征在于，使用R1234yf作為制冷劑，并使所述蒸發(fā)器出口側(cè)制冷劑處于過熱狀態(tài)，以所述蒸 發(fā)器出口側(cè)制冷劑的過熱度在5 16deg的范圍內(nèi)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的制冷循環(huán)，其特征在于，以所述蒸發(fā)器出口側(cè)制冷劑的過熱度在10 16deg的范圍內(nèi)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的制冷循環(huán)，其特征在于，具有與將R134a用作制冷劑的情況相比使所述蒸發(fā)器出口側(cè)制冷劑的過熱度上升的 元件。
4.如權(quán)利要求1所述的制冷循環(huán)，其特征在于，使用于車用空調(diào)裝置。
全文摘要
一種制冷循環(huán)包括壓縮機(jī)；冷凝器；減壓·膨脹元件；以及蒸發(fā)器，其特征是，使用R1234yf作為制冷劑，并使蒸發(fā)器出口側(cè)制冷劑處于過熱狀態(tài)，在蒸發(fā)器出口側(cè)制冷劑的過熱度5～16deg的范圍內(nèi)，作為優(yōu)選，在過熱度10～16deg的范圍內(nèi)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。在將使用制冷劑改變?yōu)樾轮评鋭┘碦1234yf的情況下，能獲得較高的性能系數(shù)提高效果，并能合理地抑制排出制冷劑溫度的上升以防止制冷劑中的制冷機(jī)油的劣化，從而能作為制冷循環(huán)整體進(jìn)行高效率的運(yùn)轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)F25B1/00GK102016448SQ20098011687
公開日2011年4月13日 申請日期2009年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月8日
發(fā)明者松元雄一 申請人:三電有限公司