[發明專利]包括制冷循環和蘭金循環的制冷系統

有效

• 申請號: 200710108159.5
• 申請日: 2007-05-30
• 公開（公告）號: CN101086399A
• 公開（公告）日: 2007-12-12
• 發明（設計）人: 西川道夫;稻葉淳;麻弘知;木下宏
• 申請（專利權）人: 株式會社電裝;株式會社日本自動車部品綜合研究所
• 主分類號: F25B27/02
• 分類號: F25B27/02;F02G5/02;B60H1/32
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 王新華

技術領域

本發明涉及一種制冷系統，其包括制冷循環和蘭金循環(Rankinecycle)。

背景技術

日本未審查專利公開公報NO.2006—46763(對應于美國公開公報NO.2006/0026981A1)公開一種制冷系統。這種制冷系統包括制冷循環和蘭金循環，其循環再利用內燃機(作為發熱設備)的廢熱。制冷循環包括壓縮機，該壓縮機壓縮和排出制冷劑。蘭金循環包括膨脹裝置，該膨脹裝置通過膨脹由廢熱加熱的制冷劑而進行操作。蘭金循環和制冷循環共享冷凝器。

在這種制冷系統中，依據冷卻車輛乘客室的必要性和廢熱的可再利用性來執行制冷循環單獨運行、蘭金循環單獨運行、以及制冷循環和蘭金循環的同時運行。

在上述制冷系統中，在蘭金循環單獨運行期間，制冷劑或包含在制冷劑中的潤滑油(用于潤滑裝置)可能會在制冷循環中進行累積。這樣會導致蘭金循環的基本性能降低、或需要潤滑的蘭金循環的對應裝置的潤滑不足。本申請的發明人以前提出一種用于致力于克服上述缺點的技術。根據該技術，壓縮機在預定時刻接通和斷開以限制制冷劑或潤滑油在制冷循環中進行累積。

然而，在蘭金循環單獨運行期間，當壓縮機操作時，供應到冷凝器的制冷劑的流量迅速地升高。這會惡化冷凝器的性能。因此，沒有足夠量的液體制冷劑被供應到加熱裝置。結果，膨脹裝置的上游側和下游側之間的壓差減小，因此在膨脹裝置處不能獲得旋轉驅動力。因此，蘭金循環不能適當地發揮功能。

發明內容

鑒于本發明指出的上述缺點。因此，本發明的一個目的是提供一種制冷循環，其循環再利用發熱設備的廢熱、且在蘭金循環單獨操作中即使處于壓縮機運行之時也能實現蘭金循環的適當功能。

為了實現本發明的上述目的，提供一種制冷系統，其循環再利用發熱設備的廢熱。該制冷系統包括制冷循環、蘭金循環、控制裝置、預定狀態檢測裝置和流量確定裝置。制冷循環包括壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發器，該壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發器被連接成使制冷劑在其中循環。蘭金循環與制冷循環共用冷凝器，因此該蘭金循環包括冷凝器、泵、加熱裝置和膨脹裝置，所述冷凝器、泵、加熱裝置和膨脹裝置被連接成使制冷劑在其中循環。加熱裝置使用發熱設備的廢熱作為其熱源。控制裝置用于控制制冷循環的運行和蘭金循環的運行。預定狀態檢測裝置用于檢測預定狀態，該預定狀態滿足與蘭金循環的單獨運行相關的預定條件，在該預定條件中，當制冷循環的運行基本停止的同時運行蘭金循環。流量確定裝置用于確定冷凝器中的預測制冷劑流量是否超過預定流量。流量確定裝置通過假設在蘭金循環以蘭金循環的預定通常轉速單獨運行時運行壓縮機，來預測所述預測制冷劑流量。當預定狀態檢測裝置檢測到預定狀態時，控制裝置操作壓縮機。在壓縮機以預定狀態運作期間，當流量確定裝置確定預測制冷劑流量超過預定流量時，所述控制裝置從預定通常轉速開始降低蘭金循環的轉速。

加熱裝置可用發熱設備的廢熱加熱從加熱裝置輸出到膨脹裝置的制冷劑。膨脹裝置可膨脹由加熱裝置供應的被加熱的制冷劑，并可在蘭金循環運行期間將膨脹制冷劑的能量轉換成旋轉驅動力。當流量確定裝置預測冷凝器中的預測制冷劑流量時，流量確定裝置可將膨脹裝置的預定正常轉速用作蘭金循環的預定正常轉速。在將膨脹裝置的預定正常轉速用作蘭金循環的預定正常轉速時，控制裝置可將膨脹裝置的轉速控制為蘭金循環的轉速。

蘭金循環可還包括電動旋轉機器，該電動旋轉機器與膨脹裝置連接以便與膨脹裝置整體地轉動。膨脹裝置傳遞來的旋轉驅動力可轉動電動旋轉機器以產生電動力。當流量確定裝置預測冷凝器中的預測制冷劑流量時，流量確定裝置可將電動旋轉機器的預定正常轉速用作蘭金循環的預定正常轉速。在將電動旋轉機器的預定正常轉速用作蘭金循環的預定正常轉速時，控制裝置可將電動旋轉機器的轉速控制為蘭金循環的轉速。

附圖說明

從下面的說明書、所附權利要求書和附圖中，將會更好地理解本發明的特征和優點以及其它目的。

圖1是示出根據本發明的第一實施例的制冷系統的整體結構的示意圖；

圖2是控制操作圖，該控制操作由第一實施例中的控制器執行；

圖3是在根據第一實施例的蘭金循環單獨運行期間控制器的控制操作所使用的流程圖；

圖4是示出根據本發明的第二實施例的制冷系統的整體結構的示意圖；

圖5是控制操作圖，該控制操作由本發明第二實施例中的控制器執行；

圖6是示出在根據第二實施例的蘭金循環單獨運行期間控制器的控制操作所使用的流程圖；

圖7是示出根據本發明的第三實施例的制冷系統的整體結構的示意圖；