CN101008532A - 蒸气压缩式致冷剂循环装置 - Google Patents

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Abstract

一种蒸气压缩式致冷剂循环装置，包括：压缩机(110)；外部热交换器(130)；喷射器(140)；第一内部热交换器(150)；分支流动路径(161)，所述分支流动路径在外部热交换器(130)与喷射器(140)的喷嘴(141)之间从分支点(Z)分支出来并连接到喷射器(140)的致冷剂吸入口(142)；设置在分支流动路径(161)中的减压装置(160)；第二内部热交换器(170)，所述第二内部热交换器被设置在减压装置(160)与致冷剂吸入口(142)之间的分支流动路径(161)中；可变节流阀(180)，所述可变节流阀被设置在分支流动路径(161)中的第二内部热交换器(170)与致冷剂吸入口(142)之间；流动路径转换装置(120、120A、120B、120C、120D)，所述流动路径转换装置用于转换致冷剂的流动路径，使得压缩机(110)从第一内部热交换器(150)吸入致冷剂并将已压缩的致冷剂排出到外部热交换器(130)，或者使压缩机(110)从外部热交换器(130)吸入致冷剂并将已压缩的致冷剂排出到第一内部热交换器(150)。

Description

蒸气压缩式致冷剂循环装置
技术领域
本发明涉及一种使用用作致冷剂减压装置及致冷剂循环装置的喷射器的蒸气压缩式致冷剂循环装置。例如，所述蒸气压缩式致冷剂循环装置可以适用于家用空调或车辆空调。
背景技术
例如，使用喷射器的蒸气压缩式致冷循环在JP-2004-26004A中披露。在此所披露的致冷循环包括互相循环连接的致冷剂压缩机、外部热交换器、喷射器和气液分离器。在所述致冷循环中，第一内部热交换器被设置在连接气液分离器和喷射器的致冷剂吸入口的分支流动路径中。另外，第二内部热交换器和减压装置被设置在致冷剂压缩机与外部热交换器之间。
在这个致冷循环中，一条旁通线路被转换到另一条旁通线路以改变致冷剂的流动，以能够进行以下三个操作。即，可以通过在第一内部热交换器中吸收热量以及从外部热交换器放射热量执行冷却操作。可以通过在外部热交换器中吸收热量以及从第二内部热交换器放射热量执行加热操作。可以通过在外部热交换器和第一内部热交换器中吸收热量以及从第二内部热交换器放射热量执行除湿及加热操作。
然而，在上述的致冷循环中，在冷却操作中，连接到第二内部热交换器的空气混合门被关闭以防止在第二内部热交换器中进行热交换。在加热操作中，旁通线路以不使用第一内部热交换器的方式进行转换。因此，整个系统无法同时使用所有的热交换器，并因此变得效率低且成本高。
发明内容
考虑到上述问题，本发明的一个目的是提供一种蒸气压缩式致冷剂循环装置，所述蒸气压缩式致冷剂循环装置通过不断地有效使用所设置的多个热交换器可以有效地执行冷却、加热以及除湿及加热操作。
根据本发明的一个方面，一种蒸气压缩式致冷剂循环装置包括：用于吸取及压缩致冷剂的压缩机；位于隔室外部的外部热交换器，用以在致冷剂与空气之间交换热量；以及喷射器，所述喷射器包括具有用于使高压致冷剂减压及膨胀的可调开口程度的喷嘴、用于通过从所述喷嘴喷出的致冷剂流吸取致冷剂的致冷剂吸入口、以及用于增加从所述致冷剂吸入口吸取的致冷剂的压力的增压部分。用于在致冷剂与空气之间执行热交换的第一内部热交换器被定位在所述隔室内部，并且被连接到所述喷射器的所述增压部分，分支流动路径被设置成在所述外部热交换器与所述喷射器的所述喷嘴之间从分支点分支出来并连接到所述致冷剂吸入口。减压装置被设置在所述分支流动路径中，用以使致冷剂减压及膨胀，并且所述隔室外部的第二内部热交换器被设置在所述减压装置与所述致冷剂吸入口之间的分支流动路径中，用以在致冷剂与空气之间交换热量。此外，流动路径转换装置用于转换致冷剂的流动路径，使得所述压缩机从所述第一内部热交换器吸入致冷剂并将已压缩的致冷剂排出到所述外部热交换器，或者使所述压缩机从所述外部热交换器吸入致冷剂并将已压缩的致冷剂排出到所述第一内部热交换器。此外，可变节流阀被设置在所述分支流动路径中的所述第二内部热交换器与所述致冷剂吸入口之间，用以改变所述分支流动路径的节流程度。
因此，所述蒸气压缩式致冷剂循环装置通过不断地使用三个热交换器(即，所述外部热交换器、所述第一内部热交换器以及所述第二内部热交换器)可以执行冷却、加热以及除湿及加热操作。
例如，所述流动路径转换装置转换致冷剂的流动路径，使得所述压缩机从所述第一内部热交换器吸入致冷剂并将致冷剂排出到所述外部热交换器。另外，所述可变节流阀的节流程度通过完全打开所述可变节流阀而被消除。这使得从所述压缩机排出的致冷剂从所述外部热交换器流到所述喷射器的所述喷嘴和所述分支流动路径内。流入所述分支流动路径内的致冷剂通过所述减压装置被减压以流入所述第二内部热交换器内，并接着通过完全打开的所述可变节流阀，以流入所述喷射器的所述致冷剂吸入口内。从所述外部热交换器流入所述喷射器的所述喷嘴内的致冷剂通过所述喷嘴被减压并膨胀，所述致冷剂与从所述致冷剂吸入口吸取的致冷剂相结合，并且所述致冷剂的压力通过所述增压部分被增加以流入所述第一内部热交换器内，并接着返回到所述压缩机。因此，在这种情况下，所述蒸气压缩式致冷剂循环装置的形式为通过所述第一和第二内部热交换器从内部空气吸收热量，并且从所述外部热交换器放射这个热量。因此，可以有效地执行由所述第一和第二内部热交换器冷却空气的冷却操作。
此外，所述流动路径转换装置转换致冷剂的流动路径，使得所述压缩机从所述外部热交换器吸入致冷剂并将致冷剂排出到所述第一内部热交换器。另外，所述喷射器的所述喷嘴完全关闭，并且所述可变节流阀的节流程度通过完全打开所述可变节流阀被消除。这使得致冷剂从所述压缩机排出而流入所述第一内部热交换器内。通过所述致冷剂吸入口自所述喷射器的所述增压部分流动的致冷剂通过完全打开的所述可变节流阀，并接着流入所述第二内部热交换器内。自所述第二内部热交换器流动的致冷剂通过所述减压装置被减压以流入所述外部热交换器内，并接着返回所述压缩机。因此，在这种情况中，所述蒸气压缩式致冷剂循环装置的形式为通过所述外部热交换器从外部空气吸收热量，并且从所述第一和第二热交换器放射这个热量。因此，可以有效地执行由所述第一和第二内部热交换器加热内部空气的加热操作。
此外，所述流动路径转换装置转换致冷剂的流动路径，使得所述压缩机从所述第一内部热交换器吸入致冷剂并将致冷剂排出到所述外部热交换器。另外，所述喷射器的所述喷嘴完全关闭，并且所述可变节流阀的节流程度通过限制所述节流阀被减小到预定值。这使得从所述压缩机排出的所有致冷剂从所述外部热交换器流入所述分支流动路径中。流入所述分支流动路径中的致冷剂通过所述减压装置被减压以流入所述第二内部热交换器内，并接着通过所述可变节流阀被进一步减压以流入所述喷射器的所述致冷剂吸入口内。流入所述喷射器的所述致冷剂吸入口内的致冷剂通过所述增压部分流入所述第一内部热交换器内，并接着返回所述压缩机。因此，在这种情况中，所述蒸气压缩式致冷剂循环装置的形式为通过所述第一内部热交换器从内部空气吸收热量，并且从所述外部热交换器和所述第二内部热交换器放射这个热量。因此，可以有效地执行使空气被所述第一内部热交换器冷却并接着被所述第二内部热交换器加热的除湿及加热操作。
所述流动路径转换装置可以为四通阀，所述四通阀在所述压缩机的吸入侧、所述压缩机的一个排出侧、所述外部热交换器的一侧、以及所述第一内部热交换器的一侧连接到四个点。在这种情况下，所述四通阀适于使两个预定点互相连通，并且适于在相连通的点的结合处之间进行转换。
可以提供内部热交换器，用以在从所述外部热交换器流动到所述减压装置的致冷剂与从所述第一内部热交换器流动到所述压缩机的致冷剂之间交换热量。在这种情况下，在冷却操作或除湿及加热操作中，因为从其放射热量的致冷剂可以被吸收热量的致冷剂冷却，所以从其放射热量的致冷剂的焓可以减小，对吸收热量的入口侧与出口侧之间的焓造成较大差异，因此而增强用于吸收热量的循环能力。此外，吸收热量的致冷剂相反可以被加热以变为具有预定的过热度的气相致冷剂，从而确保防止受到所述压缩机的液态压缩。
附图说明
本发明的额外目的和优点将从以下结合附图对优选实施例的详细说明更容易清楚呈现，其中：
图1为显示根据本发明的第一实施例的冷却操作中的蒸气压缩式致冷剂循环装置的示意图；
图2为显示冷却操作中的致冷剂状态的莫里尔图；
图3为显示第一实施例中的加热操作中的蒸气压缩式致冷剂循环装置的示意图；
图4为显示加热操作中的致冷剂状态的莫里尔图；
图5为显示第一实施例中的除湿及加热操作中的蒸气压缩式致冷剂循环装置的示意图；
图6为显示除湿及加热操作中的致冷剂状态的莫里尔图；
图7为显示根据本发明的第二实施例的蒸气压缩式致冷剂循环装置的示意图；以及
图8为显示根据本发明的第三实施例的蒸气压缩式致冷剂循环装置的示意图。
具体实施方式
(第一实施例)
图1显示根据本发明的第一实施例的冷却操作中的蒸气压缩式致冷剂循环装置100。在第一实施例中，本发明的蒸气压缩式致冷剂循环装置100被应用于安装在车辆(例如客车、公共汽车或卡车)上的致冷循环系统中。应该提及的是图1为显示蒸气压缩式致冷剂循环装置100的致冷剂循环的整个配置的示意图，其中细线所表示的箭头表示致冷剂在冷却操作中的流动方向。
在蒸气压缩式致冷剂循环装置100中，用于抽吸及压缩致冷剂的压缩机110通过电磁离合器111、皮带或类似装置由用于车辆行驶(图中未示)的发动机旋转驱动。电磁离合器111的接合及脱开适于由未示出的控制器控制。
可以通过放电电容的变化调节致冷剂排出能力的可变排量压缩机或者可以经由电磁离合器111的接合及脱开通过改变压缩机的运行率来调节致冷剂排出能力的固定排量压缩机可以用作压缩机110。当电动压缩机被用作压缩机110时，可以通过调节电动机的转数来调节或控制致冷剂排出能力。
四通阀120被设置在压缩机110的致冷剂排出侧以用作流动路径转换装置。四通阀120包括四个连接部件，并且为用于使两个预定的连接部件互相连通的阀，同时通过电致动器(举例而言)在相连通的点的组合之间进行转换。
更具体地，四通阀120的四个连接部件被分别连接到吸入管112、排出管113、用于外部使用的管子131以及用于内部使用的管子151。四通阀120可以在第一模式与第二模式之间进行转换。在第一模式中，如图1的四通阀120内的实线所标示，排出管113和用于外部使用的管子131互相连通，并且用于内部使用的管子151和吸入管112互相连通。在第二模式中，如图1的四通阀120内的虚线所标示，排出管113和用于内部使用的管子151互相连通，并且用于外部使用的管子131和吸入管112互相连通。通过四通阀120在第一与第二模式之间的转换由未示出的控制器(ECU)控制。
例如，设置在车辆的发动机室内的外部热交换器130的一端在四通阀120的相对侧连接到用于外部使用的管子131。外部热交换器130为适于在在其内流动的致冷剂与外部空气之间进行热交换的热交换器。
在所述实施例中，例如，二氧化碳(CO2)被用作用于蒸气压缩式致冷剂循环装置100的致冷剂。在这种情况下，当四通阀120将流动路径转换成第一模式时，从压缩机110排出的高压致冷剂将处于超临界状态，其中致冷剂的压力超过临界压力。因此，外部热交换器130朝着外部空气放射超临界状态下的致冷剂的热量，并且用作用于冷却致冷剂的散热器(气体冷却器)。当其温度低于外部空气的温度的低压致冷剂流过外部热交换器130时，通过四通阀120转换流动路径会使外部热交换器130用作用于从外部空气吸收热量的吸热器。
常规的氟利昂基致冷剂(flon-based refrigerant)可以用作致冷剂。在这种情况下，当流动路径通过四通阀120转换到第一模式时，从压缩机110排出的高压致冷剂将处于亚临界状态，其中致冷剂压力不会超过临界压力，并因此使外部热交换器130用作用于使致冷剂凝结的冷凝器。
外部热交换器130的另一端被连接到如稍后所述能够调节喷嘴部件(喷嘴)141的打开程度的可变喷射器140。喷射器140用作用于使致冷剂减压的减压装置、以及用作用于通过以高速喷射的致冷剂的吸入效应(纠缠效应)使致冷剂循环(输送流体)的致冷剂循环装置(动力真空泵)(见JIS Z 8126 No.2.1，2.3或类似标准)。
喷射器140包括喷嘴部件141，所述喷嘴部件用于通过将自外部热交换器130流动的高压致冷剂的路径区域(打开程度)限制到较小水平使高压致冷剂等熵地减压及膨胀。喷嘴部件141可以执行至完全关闭的状态的转换，其中喷嘴部件141的打开程度相对于喷嘴部件141的预定打开程度为零。喷嘴部件141的喷嘴打开程度由控制器来控制。
致冷剂吸入口142被设置在喷射器140的侧壁中，以与用作喷嘴部件141的致冷剂喷射区域的空间相连通。如以下所述，致冷剂吸入口142从第二内部热交换器170吸入气相致冷剂。此外，增压部分143被设置在喷嘴部件141和致冷剂吸入口142的致冷剂流的下游部分上，用以混合来自喷嘴部件141的高速致冷剂流和从致冷剂吸入口142吸取的致冷剂，并接着增加所混合的致冷剂的压力。
喷射器140的增压部分143被连接到第一内部热交换器150的一端，而第一内部热交换器150的另一端连接到用于内部使用的管子151。第一内部热交换器150为在通过其内的致冷剂与内部空气(即，吹入车辆隔室内的空气)之间交换热量的热交换器。更具体地，当温度低于内部空气的温度的低压致冷剂流动过第一内部热交换器150时，通过四通阀120转换流动路径使第一内部热交换器150的作用如用于从内部空气吸收热量的吸热器。当温度高于内部空气的温度的高压致冷剂流动过第一内部热交换器150时，通过四通阀120转换流动路径使第一内部热交换器150的作用如用于朝着内部空气放射致冷剂的热量的散热器。
用作分支流动路径的支管161被连接在喷嘴部件141侧与喷射器140的致冷剂吸入口142之间。即，支管161从外部热交换器130与喷射器140之间的一位置分支出来并被连接到致冷剂吸入口142。要提及的是图1中的参考符号Z表示支管161的分支点。
节流阀160被设置在支管161上。其打开程度可调节的节流阀160会对支管161进行节流，从而用作用于使流过支管161的致冷剂减压并膨胀的减压装置。节流阀160的节流阀打开程度由未示出的控制器控制。
第二内部热交换器170被设置在支管161中的节流阀160与喷射器140的致冷剂吸入口142之间。第二内部热交换器170为于在其内流动的致冷剂与内部空气(即，吹入车辆隔室内的空气)之间交换热量的热交换器。更具体地，与第一内部热交换器150相同，当其温度低于内部空气的温度的低压致冷剂流动过第二内部热交换器170时，通过四通阀120转换流动路径使第二内部热交换器170的作用如用于从内部空气吸收热量的吸热器。另外，当其温度高于内部空气的温度的高压致冷剂流动过第二内部热交换器170时，通过四通阀120转换流动路径使第二内部热交换器170的作用如用于朝着内部空气放射致冷剂的热量的散热器。
第二内部热交换器170与上述的第一内部热交换器150一起被容纳在空气调节外壳150B内以形成空气调节单元150A。例如，空气调节单元150A被设置在车辆隔室内的仪表板内。在空气调节单元150A中，如图1中的粗线所标示的箭头A所示，内部空气(即，要吹入隔室内的空气；例如，从室外进入车辆隔室内的空气或者初始的内部空气)通过鼓风机(图中未示)被从第一内部热交换器150供应到第二内部热交换器170，并且通过第一和第二内部热交换器150和170对所供应的空气进行热交换，从而将已调节的内部空气吹入车辆隔室内。
此外，节流阀180被设置在支管161中的第二内部热交换器170与喷射器140的致冷剂吸入口142之间。节流阀打开程度可调节的节流阀180会对支管161进行节流，从而用作用于使流过支管161的致冷剂减压及膨胀的可变节流阀。节流阀180的节流阀打开程度可调节到完全打开的状态，其中可获得与支管161相同的流动路径区域。节流阀180的节流阀打开程度由未示出的控制器控制。
用于将在其内流动的致冷剂分离成气相和液相的蓄液器(气液分离器)190以中间位置设置在吸入管112中。蓄液器190内储存已分离的致冷剂物相中的液相致冷剂，并且允许气相致冷剂通过。
在所述实施例的蒸气压缩式致冷剂循环装置100中，内部热交换器195被提供用于在从外部热交换器130流动到节流阀160的致冷剂(更具体地，从外部热交换器130流动到分支点Z的致冷剂)与在四通阀120被转换到第一模式时从第一内部热交换器150流动到压缩机110的致冷剂(更具体地，从蓄液器190流动到压缩机110的致冷剂)之间交换热量。内部热交换器195内包括两条流动路径，并且在通过两条流动路径的致冷剂之间交换热量。
现在，将通过添加图2至图6说明根据第一实施例的上述配置的操作。图2为显示冷却操作中的致冷剂状态的莫里尔图，图3为显示加热操作中的蒸气压缩式致冷剂循环装置100的致冷剂流的示意图，图4为显示加热操作中的致冷剂状态的莫里尔图，图5为显示除湿及加热操作中的蒸气压缩式致冷剂循环装置100的致冷剂流的示意图，以及图6为显示除湿及加热操作中的致冷剂状态的莫里尔图。
1.冷却操作(图1和图2)
控制器使四通阀120转换到第一模式，使节流阀180的节流阀打开程度达到完全打开的状态。另外，控制器将电磁离合器111设定成连接状态。因此，压缩机110被用于车辆行驶的发动机驱动。被压缩机110压缩并从压缩机110排出的高温及高压致冷剂通过排出管113、四通阀120以及用于外部使用的管子131，以流入外部热交换器130内。在外部热交换器130中，高温致冷剂朝着外部空气(即，车辆隔室外的空气)放射热量并接着被冷却(如图2中的外部HE所标示)。
自外部热交换器130流动的致冷剂通过内部热交换器195的一条流动路径，并接着进一步被自蓄液器190流动的低温及低压致冷剂冷却，如稍后所述，所述致冷剂通过内部热交换器195的另一流动路径(如图2上侧的波状部分所标示)。
自内部热交换器195的一条流动路径流动的致冷剂在分支点Z处分成被指引朝着喷射器140流动的致冷剂和被指引朝着支管161流动的致冷剂。
流入喷射器140内的致冷剂通过喷嘴部件141被减压并膨胀，以变为低温及低压致冷剂(图2中的喷射器)。因此，致冷剂的压力能在喷嘴部件141处被转换成速度能量，并且致冷剂以高速从喷嘴部件141的喷射口喷出。此时，喷射口周围的致冷剂的压降使得从致冷剂吸入口142吸入已通过支管161中的第二内部热交换器170的致冷剂(气相致冷剂)。从喷嘴部件141喷出的致冷剂以及被吸入致冷剂吸入口142内的致冷剂通过喷嘴部件141下游侧的增压部分143结合并相混合，并且速度(膨胀)能量被转换成压力能，从而增加致冷剂的压力。
来自喷射器140的增压部分143的致冷剂流入第一内部热交换器150内。在第一内部热交换器150中，致冷剂在图1的箭头A的方向上从空气调节外壳150B内的内部空气吸收热量并接着进行蒸发(如图2中的内部HE1所标示)。内部空气通过致冷剂蒸发中的蒸发潜热被冷却。
另一方面，流入支管161内的致冷剂通过节流阀160被减压并膨胀，以变为低温及低压致冷剂(见图2中的节流阀160)，所述致冷剂接着流入第二内部热交换器170内。在第二内部热交换器170中，致冷剂从通过上述的第一内部热交换器150的内部空气吸收热量并接着进行蒸发(如图2中的内部HE2所标示)。内部空气在第二内部热交换器170处进一步被致冷剂蒸发中的蒸发潜热冷却。第二内部热交换器170中所蒸发的致冷剂通过受到控制而达到完全打开的状态的节流阀180，并被从致冷剂吸入口142吸入喷射器140内。
已蒸发并自第一内部热交换器150流动的致冷剂通过内部管151、四通阀120和吸入管112被吸入蓄液器190内。在蓄液器190中，致冷剂被分离成气相和液相，使得液相致冷剂被储存在所述蓄液器内，同时气相致冷剂会通过内部热交换器195的另一流动路径。此时，这个气相致冷剂被通过内部热交换器195的一条流动路径的高温及高压致冷剂加热，以变为具有预定的过热度的气相致冷剂(如图2下侧的波状部分所标示)，所述致冷剂被吸入压缩机111内并再次被压缩。
在冷却操作中，未示出的控制器可以控制节流阀160的节流阀打开程度，使得已通过第二内部热交换器170的内部空气的温度为由车辆中的乘客所设定的设定空气温度。
2.加热操作(图3和图4)
在加热操作中，控制器将四通阀120转换到第二模式、使喷射器140的喷嘴部件141达到完全关闭的状态、以及使节流阀180的节流阀打开程度达到完全打开的状态。另外，控制器将电磁离合器111设定成连接状态。因此，压缩机110被用于车辆行驶的发动机驱动。被压缩机110压缩并从压缩机110排出的高温及高压致冷剂通过排出管113、四通阀120以及用于内部使用的管子151，并且流入第一内部热交换器150内。
在第一内部热交换器150中，致冷剂在图3的箭头A的方向上朝着内部空气放射热量并接着被冷却(如图4中的内部HE1所标示)。即，内部空气被从第一内部热交换器150中的致冷剂放射的热量所加热。
第一内部热交换器150所冷却的致冷剂流入喷射器140的增压部分143内。由于喷射器140的喷嘴部件141被控制到完全关闭的状态，因此流入增压部分143内的致冷剂会通过喷射器140并流出致冷剂吸入口142。接着，致冷剂通过被控制到完全打开状态的节流阀180以流入第二内部热交换器170内。
在第二内部热交换器170中，致冷剂将热量放射到已通过第一内部热交换器150的内部空气中并接着被冷却(如图4中的内部HE2所标示)。即，内部空气在第二内部热交换器170处进一步被从致冷剂放射的热量加热。
自第二内部热交换器170流动的致冷剂通过节流阀160被减压并膨胀，以变为低温及低压致冷剂(图2中的节流阀160)。这个低温及低压致冷剂在分支点Z处通过内部热交换器195的一条流动路径以流入外部热交换器130内。在加热操作中，因为通过内部热交换器195的两条流动路径的两个致冷剂变为低温及低压致冷剂，所以在内部热交换器195中不会执行用于如以上所述的冷却操作的热交换。
在外部热交换器130中，致冷剂从外部空气吸收热量并接着进行蒸发(如图4中的外部HE所标示)。自外部热交换器130流动的已蒸发的致冷剂通过用于外部使用的管子131、四通阀120以及吸入管112被吸入蓄液器190内。在蓄液器190中，与上述的冷却操作一样，致冷剂被分离成气相和液相。液相致冷剂被储存在蓄液器190内，气相致冷剂通过内部热交换器195的另一流动路径而被吸入压缩机111内，并接着再次被压缩。
在加热操作中，未示出的控制器可以控制节流阀160的节流阀打开程度，使得已通过第二内部热交换器170的内部空气的温度为由车辆中的乘客所设定的设定空气温度。
3.除湿及加热操作(图5和图6)
在除湿及加热操作中，控制器将四通阀120转换为第一模式、使喷射器140的喷嘴部件141达到完全关闭的状态。另外，控制器将电磁离合器111设定成连接状态。因此，压缩机110被用于车辆行驶的发动机驱动。被压缩机110压缩并从压缩机110排出的高温及高压致冷剂通过排出管113、四通阀120以及用于外部使用的管子131并流入外部热交换器130内。在外部热交换器130中，高温致冷剂朝着外部空气放射热量并接着被冷却(如图6中的外部HE所标示)。
自外部热交换器130流动的致冷剂通过内部热交换器195的一条流动路径，并且接着进一步被自蓄液器190流动的低温及低压致冷剂冷却，如稍后所述，所述致冷剂会通过内部热交换器195的另一流动路径(如图6中上侧的波状部分所标示)。
由于喷射器140的喷嘴部件141被控制到处于完全关闭的状态，因此自内部热交换器195的一条流动路径流动的致冷剂通过分支点Z流入支管161内。
流入支管161内的致冷剂被节流阀160(图6中的节流阀160)压缩预定量，并接着流入第二内部热交换器170内。在第二热交换器170中，如稍后所述通过第一内部热交换器150被冷却及除湿的内部空气被放射热量的致冷剂加热(如图6中的内部HE2所标示)。自内部热交换器170流动的致冷剂通过节流阀180被减压并膨胀，并且从致冷剂吸入口142流入喷射器140内。
流入喷射器140内的致冷剂通过增压部分143流入第一内部热交换器150内。在第一内部热交换器150中，致冷剂在图5中的箭头A的方向上从内部空气吸收热量并接着进行蒸发(如图6中的内部HE1所标示)。内部空气在第一内部热交换器150处被致冷剂蒸发中的蒸发潜热冷却(除湿)。因此，内部空气被第一内部热交换器150冷却及除湿并接着被第二内部热交换器170加热。
流出第一内部热交换器150的已蒸发的致冷剂通过内部管151、四通阀120和吸入管112被吸入蓄液器190内。在蓄液器190中，与上述的冷却操作一样，致冷剂被分离成气相和液相。液相致冷剂被储存在蓄液器190内，并且气相致冷剂通过内部热交换器195的另一流动路径。此时，这个气相致冷剂被流过内部热交换器195的一条流动路径的高温及高压致冷剂加热，以变为具有预定的过热度的气相致冷剂(如图6下侧的波状部分所标示)，所述致冷剂被吸入压缩机111内并被压缩机111再次压缩。
在除湿及加热操作中，未示出的控制器可以控制节流阀160和180的节流阀打开程度，使得已通过第二内部热交换器170的内部空气的湿度和温度为由车辆中的乘客所设定的设定湿度和设定温度。
如上所述，所述实施例的蒸气压缩式致冷剂循环装置100设有外部热交换器130、可变喷射器140、第一和第二内部热交换器150和170、流动路径转换装置120以及用作可变节流阀的节流阀180。这使得能够在流动路径之间进行转换并在预定部分处使致冷剂减压，使得不断地使用三个热交换器(即，外部热交换器130、第一内部热交换器150以及第二内部热交换器170)可以执行冷却、加热以及除湿及加热操作。
内部热交换器195可以被设置在蒸气压缩式致冷剂循环装置100内。在这种情况下，在冷却操作或除湿及加热操作中，在外部热交换器130内自其放射热量的致冷剂可以被在第一内部热交换器150中吸收热量的致冷剂冷却。这可以减小自其放射热量的致冷剂的焓，对内部热交换器(150和170或150)的入口侧与出口侧之间的焓造成较大差异，从而增强用于吸收热量的循环能力。此外，在第一内部热交换器150中已吸收热量的致冷剂相反可以在内部热交换器195中被加热，以变为具有预定的过热度的气相致冷剂，从而确保防止受到压缩机110的液态压缩。
(第二实施例)
图7显示本发明的第二实施例。第二实施例具有相对于第一实施例改变的另一种流动路径转换装置。第二实施例的流动路径转换装置被构造成具有三通阀120A、电磁阀120B和120C以及连通管120D。
三通阀120A包括三个连接部件，各连接部件被连接到排出管113、用于外部使用的管子131以及用于内部使用的管子151。例如，设置在三通阀120A内的电致动机构使得能够在第一模式于第二模式之间进行转换，其中在第一模式中，排出管113和用于外部使用的管子131互相连通，在第二模式中，排出管113和用于内部使用的管子151互相连通。通过三通阀120A在第一与第二模式之间进行的转换由未示出的控制器控制。
吸入管112在压缩机110一侧的端部被连接到用于外部使用的管子131。用于打开及关闭吸入管112的电磁阀120B被设置在相连的部分附近。电磁阀120B的打开及关闭由未示出的控制器控制。
连通管120D被提供用于在用于内部使用的管子151中的第一内部热交换器150附近与在蓄液器190附近位于吸入管112的电磁阀120B与蓄液器190之间的位置处连通。如图7中所示，用于打开及关闭连通管120D的电磁阀120C被设置在连通管120D中。如同上述的具有电磁阀120B的情况，电磁阀120C的打开及关闭由图中未示的控制器控制。
通过上述的布置，在冷却操作中，三通阀120A通过未示出的控制器被转换到第一模式以关闭电磁阀120B，同时打开电磁阀120C。另外，节流阀180的节流阀打开程度达到完全打开的状态，并且电磁离合器111被设定成连接状态，使得压缩机110被用于车辆行驶的发动机驱动。接着，获得使致冷剂如图7中的实线所标示的箭头所示进行循环的循环，热量被第一和第二内部热交换器150和170中的致冷剂吸收，并且热量以与第一实施例相同的方式从外部热交换器130中的致冷剂放射。通过第一和第二内部热交换器150和170可以执行内部空气的冷却。
在加热操作中，三通阀120A通过未示出的控制器被转换到第二模式以打开电磁阀120B，同时关闭电磁阀120C。另外，喷射器140的喷嘴部件141被设定成完全关闭的状态，节流阀180的节流阀打开程度达到完全打开的状态，并且电磁离合器111达到连接状态，使得压缩机110被用于车辆行驶的发动机驱动。因此，会获得使致冷剂如图7中的虚线所标示的箭头所示进行循环的循环，热量被外部热交换器130中的致冷剂吸收，并且热量以与第一实施例相同的方式从第一和第二内部热交换器150和170中的致冷剂放射。可以通过第一和第二内部热交换器150和170执行内部空气的加热。
此外，在除湿及加热操作中，三通阀120A通过未示出的控制器被转换成第一模式以关闭电磁阀120B，同时打开电磁阀120C。另外，喷射器140的喷嘴部件141达到完全关闭的状态，并且电磁离合器111被设定成连接状态，使得压缩机110被用于车辆行驶的发动机驱动。接着，获得使致冷剂如图7中的点划线所标示的箭头所示进行循环的循环，热量被第一内部热交换器150中的致冷剂吸收，并且热量以与第一实施例相同的方式从外部热交换器130和第二内部热交换器170中的致冷剂放射。可以通过第一内部热交换器150执行内部空气的冷却和除湿，以及可以通过第二内部热交换器170对通过第一内部热交换器150后的内部空气进行加热。
如上所述，即使采用三通阀120A、电磁阀120B，120C、连通管120D以及类似装置的流动路径转换装置通过不断地使用三个热交换器(即，外部热交换器130、第一内部热交换器150和第二内部热交换器170)也能够进行冷却、加热以及除湿和加热操作。
(第三实施例)
图8显示本发明的第三实施例。第三实施例具有相对于第一实施例修改的内部热交换器195的另一种定位布置。
在第三实施例中，在冷却操作或除湿及加热操作中，使高温及高压致冷剂在内部热交换器195中通过其的一条流动路径被定位在支管161中。这可以获得与第一实施例相同的效果。
即，分支点Z被定位在外部热交换器130与喷射器140的喷嘴部件141之间的位置处，并且内部热交换器195的一条流动路径被定位在支管161中。在第三实施例中，其它部分可以与第一实施例相似，如图8，并且可以与第二实施例相似。
(其它实施例)
尽管通过参照附图连同其优选实施例已充分说明了本发明，然而要提及的是各种变更及修改对本领域普通技术人员将变得清楚。
例如，尽管在上述的各实施例中，蒸气压缩式致冷剂循环装置100被应用于用于车辆空调的致冷循环中，然而本发明的蒸气压缩式致冷剂循环装置可以应用于用于家用空调或其它使用的任何其它的致冷循环中。
这种变更及修改可以被理解为在如随附权利要求所限定的本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种蒸气压缩式致冷剂循环装置，包括：
用于吸取及压缩致冷剂的压缩机(110)；
位于隔室外部的外部热交换器(130)，用以在致冷剂与空气之间交换热量；
连接到外部热交换器(130)的喷射器(140)，其中喷射器(140)包括具有用于使高压致冷剂减压及膨胀的可调开口程度的喷嘴(141)、用于通过从所述喷嘴喷出的致冷剂流吸取致冷剂的致冷剂吸入口(142)、以及用于增加从致冷剂吸入口(142)吸取的致冷剂的压力的增压部分(143)；
用于在致冷剂与空气之间进行热交换的第一内部热交换器(150)，其中所述第一内部热交换器被定位在所述隔室内部，并且被连接到喷射器(140)的增压部分(143)；
分支流动路径(161)，所述分支流动路径在外部热交换器(130)与喷射器(140)的喷嘴(141)之间从分支点(Z)分支出来并连接到致冷剂吸入口(142)；
减压装置(160)，所述减压装置被设置在分支流动路径(161)中，用以使致冷剂减压及膨胀；
位于所述隔室内部的第二内部热交换器(170)，其中第二内部热交换器(170)被设置在减压装置(160)与致冷剂吸入口(142)之间的分支流动路径(161)中，用以在致冷剂与空气之间交换热量；
流动路径转换装置(120、120A、120B、120C、120D)，所述流动路径转换装置用于转换致冷剂的流动路径，使得压缩机(110)从第一内部热交换器(150)吸入致冷剂并将已压缩的致冷剂排出到外部热交换器(130)，或者使压缩机(110)从外部热交换器(130)吸入致冷剂并将已压缩的致冷剂排出到第一内部热交换器(150)；以及
可变节流阀(180)，所述可变节流阀被设置在分支流动路径(161)中的第二内部热交换器(170)与致冷剂吸入口(142)之间，用以改变分支流动路径(161)的节流程度。
2.根据权利要求1所述的蒸气压缩式致冷剂循环装置，其中：
流动路径转换装置(120)为四通阀(120)，所述四通阀在压缩机(110)的一个吸入侧、压缩机(110)的一个排出侧、外部热交换器(130)的一侧、以及第一内部热交换器(150)的一侧连接到四个点；以及
四通阀(120)被定位成用于使所述四个点中两个预定点互相连通，并且用于在相连通的点的结合处之间进行转换。
3.根据权利要求1所述的蒸气压缩式致冷剂循环装置，进一步包括：
内部热交换器(195)，所述内部热交换器用于在从外部热交换器(130)流动到减压装置(160)的致冷剂与从第一内部热交换器(150)流动到压缩机(110)的致冷剂之间交换热量。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的蒸气压缩式致冷剂循环装置，进一步包括：
控制器，所述控制器控制流动路径转换装置(120、120A、120B、120C、120D)、喷嘴(141)、减压装置(160)和可变节流阀(180)的操作，以将冷却操作设定成由第一和第二内部热交换器(150、170)冷却空气，将加热操作设定成由第一和第二内部热交换器(150、170)加热空气，以及将除湿及加热操作设定成使空气被第一内部热交换器(150)冷却并被第二内部热交换器(170)加热。
5.根据权利要求4所述的蒸气压缩式致冷剂循环装置，其中：
在所述冷却操作中，所述控制器完全地打开可变节流阀(180)并控制流动路径转换装置(120、120A、120B、120C、120D)，使得从压缩机(110)排出的致冷剂流入外部热交换器(130)内并分支到喷射器(140)的喷嘴(141)和分支流动路径(161)中；减压装置(160)使流入分支流动路径(161)中的致冷剂减压；第二内部热交换器(170)使来自减压装置(160)的已减压的致冷剂蒸发，使得第二内部热交换器(170)的已蒸发的致冷剂通过完全地打开的可变节流阀(180)被吸入致冷剂吸入口(142)内；以及第一内部热交换器(150)使流出喷射器(140)的增压部分(143)的致冷剂蒸发，使得第一内部热交换器(150)的已蒸发的致冷剂被吸取到压缩机(110)。
6.根据权利要求5所述的蒸气压缩式致冷剂循环装置，其中：
在所述加热操作中，所述控制器完全地打开可变节流阀(180)、完全地关闭喷射器(140)的喷嘴(141)、以及控制流动路径转换装置(120、120A、120B、120C、120D)，使得从压缩机(110)排出的致冷剂依此顺序流过第一内部热交换器(150)、从增压部分(143)至致冷剂吸入口(142)通过喷射器(140)、并接着按照顺序通过完全地打开的可变节流阀(180)和第二内部热交换器(170)；减压装置(160)使流出第二内部热交换器(170)的致冷剂减压；以及外部热交换器(130)使流出减压装置(160)的致冷剂蒸发，使得外部热交换器(130)的已蒸发的致冷剂被吸取到压缩机(110)。
7.根据权利要求6所述的蒸气压缩式致冷剂循环装置，其中：
在除湿及加热操作中，所述控制器以预定的节流度调节可变节流阀(180)、完全地关闭喷射器(140)的喷嘴(141)、以及控制流动路径转换装置(120、120A、120B、120C、120D)，使得从压缩机(110)排出的致冷剂流过外部热交换器(130)，并且流入分支流动路径(161)以通过减压装置(160)和第二内部热交换器(170)；可变节流阀(180)使流出第二内部热交换器(170)的致冷剂减压，使得已减压的致冷剂从致冷剂吸入口(142)朝着增压部分(143)通过喷射器(140)；以及第一内部热交换器(150)使流出增压部分(143)的致冷剂蒸发，使得第一内部热交换器(150)的已蒸发的致冷剂被吸取到压缩机(110)。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的蒸气压缩式致冷剂循环装置，进一步包括：
用于将致冷剂分离成气态致冷剂和液态致冷剂的气液分离器(190)，其中气液分离器(190)被定位在压缩机(110)的致冷剂吸入侧，使得已分离出的气态致冷剂被吸入压缩机(110)内。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的蒸气压缩式致冷剂循环装置，进一步包括：
用于限定使空气流过其的空气通道的外壳(150B)，
其中第一和第二内部热交换器(150、170)位于外壳(150B)中，并且第一内部热交换器(150)被沿着空气的流动方向定位在第二内部热交换器(170)的上游。
10.根据权利要求4所述的蒸气压缩式致冷剂循环装置，其中所述控制器控制所述减压装置的节流阀打开程度。
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