專利名稱：帶增強(qiáng)器回路的CO₂制冷劑系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用C02制冷劑并具有增強(qiáng)器回路以增強(qiáng)操作性能的制 冷劑系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
制冷劑系統(tǒng)為HVAC&R (加熱、通風(fēng)、空調(diào)以及制冷)領(lǐng)域所公知， 其操作以壓縮并循環(huán)制冷劑使其通過連接多個組件的閉環(huán)制冷劑回路以 調(diào)節(jié)將被輸送至氣候受控空間的二次流體。在基本制冷劑系統(tǒng)中，制冷 劑在壓縮機(jī)中被從低壓壓縮至高壓并被輸送至下游排熱熱交換器，排熱 熱交換器在跨臨界應(yīng)用中為所謂的氣體冷卻器，或在亞臨界應(yīng)用中為所 謂的冷凝器。高壓制冷劑從典型地將熱從制冷劑轉(zhuǎn)移至周圍環(huán)境的排熱 熱交換器流向膨脹裝置，在此被膨脹至更低壓力和溫度并隨后被發(fā)送至 蒸發(fā)器，制冷劑在蒸發(fā)器中冷卻要被輸送至受調(diào)節(jié)環(huán)境的二次流體。制 冷劑從蒸發(fā)器回到壓縮機(jī)。 一個常見的制冷劑系統(tǒng)的例子是空調(diào)系統(tǒng)， 空調(diào)系統(tǒng)操作以調(diào)節(jié)(冷卻并經(jīng)常除濕)要被輸送進(jìn)入氣候受控區(qū)域或 空間的空氣。
過去，例如為R22、 R123、 R407C、 R134a、 R410A和R404A的傳統(tǒng) HFC和HCFC制冷劑已被用在空調(diào)或制冷應(yīng)用中。但是，最近人們對全球 變暖的關(guān)注以及在某些情況下臭氧的消耗，推動了例如為R744 (C02)、 R718 (水)和R717 (氨)的天然制冷劑的使用。特別地，C02是這些具 有應(yīng)用前景的天然制冷劑中的一種，這些天然制冷劑具有零臭氧消耗的 潛在性和極低的全球變暖潛在性。因此，C02越來越廣泛地^皮用作傳統(tǒng) HFC制冷劑的替代制冷劑。但是，對使用C02的制冷劑系統(tǒng)設(shè)計者而言存 在挑戰(zhàn)。由于其低臨界點(diǎn)，C02經(jīng)常工作在跨臨界循環(huán)(在兩相頂端或臨 界點(diǎn)之上排熱)，跨臨界循環(huán)具有與排熱過程相關(guān)的一定的固有低效。 因此，使用C02作為制冷劑的制冷劑系統(tǒng)不總是工作在傳統(tǒng)制冷劑系統(tǒng)的 效率水平上。因此，需要提供增強(qiáng)C02系統(tǒng)性能的設(shè)計特征使其可與工作
和環(huán)境條件范圍很廣的傳統(tǒng)制冷劑系統(tǒng)相比。

發(fā)明內(nèi)容
提供一種分立閉環(huán)增強(qiáng)器回路，其與使用C02作為制冷劑的主制冷劑 回路相結(jié)合。除了在主C02系統(tǒng)的排熱熱交換器中提供的冷卻之外，增強(qiáng) 器回路對高壓制冷劑提供額外的冷卻。增強(qiáng)器回路也可使用C02作為制冷
各種特征中，增強(qiáng)器系統(tǒng)可冷卻主液體管線中的制冷劑、主排熱熱 交換器中的制冷劑或相對于制冷劑流位于主排熱熱交換器下游的分立熱 交換器中的制冷劑。此外，增強(qiáng)器回路的排熱熱交換器可與主回路的排 熱熱交換器結(jié)合成單個結(jié)構(gòu)，使得可使用單個空氣管理(風(fēng)扇)系統(tǒng)來 移動空氣經(jīng)過兩個熱交換器。兩個排熱熱交換器均可被優(yōu)選設(shè)置成相對 于空氣流提供更有效的逆流構(gòu)造。
增強(qiáng)器回路的壓縮機(jī)可與例如為多活塞壓縮機(jī)系統(tǒng)的一些汽缸組的 主回路壓縮系統(tǒng)相結(jié)合，或可包括分立壓縮機(jī)裝置。
此外，可提供增強(qiáng)器回路以增強(qiáng)或輔助制冷劑系統(tǒng)的其他特征，例 如節(jié)能器功能、"吸液式"熱交換器、中間冷卻和液體注入。
本發(fā)明的這些或其他特征可通過以下描述和附圖得到最好的理解， 以下為附圖的簡要描述。


圖l顯示本發(fā)明的第一示意圖。
圖2顯示本發(fā)明的第二示意圖。 圖3顯示本發(fā)明的第三示意圖。 圖4顯示本發(fā)明的第四示意圖。 圖5顯示本發(fā)明的第五示意圖。 圖6顯示本發(fā)明的第六示意圖。 圖7顯示由本發(fā)明獲得的系統(tǒng)性能改進(jìn)。
具體實(shí)施例方式
制冷劑系統(tǒng)20被圖示在圖1中，包括主閉環(huán)制冷劑回路21和增強(qiáng)器閉 環(huán)制冷劑回^各32。主回^^壓縮才幾22壓縮制冷劑并將其向下游輸送至主回 路排熱熱交換器24,主回路排熱熱交換器24在跨臨界應(yīng)用中為所謂的氣 體冷卻器，或在亞臨界應(yīng)用中為所謂的冷凝器。分立熱交換器26相對于制冷劑流設(shè)置在排熱熱交換器24的下游，以為主回路制冷劑提供額外的
冷卻。主回路膨脹裝置28位于熱交換器26的下游，主回路蒸發(fā)器30位于 膨脹裝置28的下游。已知，蒸發(fā)器30與例如為風(fēng)扇的空氣移動裝置一起 工作以調(diào)節(jié)(冷卻并經(jīng)常除濕)要被送入室內(nèi)環(huán)境的氣候受控區(qū)域或空
間的空氣。
分立閉環(huán)增強(qiáng)器回路32與熱交換器26相關(guān)聯(lián)。增強(qiáng)器回路壓縮機(jī)34 壓縮制冷劑并將其輸送至增強(qiáng)器回路排熱熱交換器36、增強(qiáng)器回路膨脹 裝置38并隨后穿過吸熱熱交換器26。主回路21使用C02作為制冷劑操作。
C02制冷劑在提供足夠冷卻性能水平上存在挑戰(zhàn)，特別是與現(xiàn)有技術(shù)傳統(tǒng) 制冷劑所提供的冷卻性能水平相比。如上面注明的，由于C02制冷劑臨界 點(diǎn)低，其經(jīng)常工作在跨臨界循環(huán)，與傳統(tǒng)亞臨界蒸氣壓縮循環(huán)相比跨臨 界循環(huán)具有一些固有低效。熱交換器26的實(shí)施為進(jìn)入膨脹裝置28之前的 主回路制冷劑提供額外的冷卻，增大了蒸發(fā)器30中的后續(xù)容量，同時提 高了整個制冷劑系統(tǒng)20的潛在熱力學(xué)效率。因此，吸熱熱交換器26的應(yīng) 用允許C02制冷劑系統(tǒng)增強(qiáng)當(dāng)前制冷劑系統(tǒng)特別是空調(diào)系統(tǒng)的性能需求 (容量和熱力學(xué)效率)。
此外，與主回i 各21的壓縮才幾22相比，增強(qiáng)器回3各32的壓縮4幾34工作 的壓力比(以及壓力差)很低，并應(yīng)該具有更好的性能特性(等熵和體 積效率)。此外，增強(qiáng)器回路壓縮機(jī)34將得益于其工作域內(nèi)的等熵線的 較陡斜率，從而轉(zhuǎn)化為更低的壓縮機(jī)功耗。上述這些現(xiàn)象均改進(jìn)制冷劑 系統(tǒng)20的整體性能特性(容量和熱力學(xué)效率)。增強(qiáng)器回路32工作也可
使用C02作為制冷劑。
熱交換器26中的制冷劑流優(yōu)選以逆流配置布置，以便于改進(jìn)熱交換 器效率。還有，熱交換器26可被并入排熱熱交換器24的設(shè)計中。例如， 管殼式熱交換器26可被配置作為熱交換器24的出口集管。可選地，熱交 換器26也可為分立熱交換器裝置，例如銅焊板式熱交換器。此外，盡管 增強(qiáng)器回路排熱熱交換器36在圖1中顯示作為分立裝置，但是排熱熱交換 器36可與主回路排熱熱交換器24相組合。該情況下，可提供單個空氣管 理(風(fēng)扇)系統(tǒng)以移動空氣經(jīng)過相對于空氣流優(yōu)選以逆流配置布置的熱 交換器24和36。
已知可使用其他二次傳熱流體來替代空氣。例如，用液泵替代空氣 移動風(fēng)扇，則可使用水或鹽水。所有這些系統(tǒng)配置均在本發(fā)明的范圍內(nèi)且可以等價地受益于本發(fā)明。
如同2所示，另一個實(shí)施例44提供使制冷劑循環(huán)通過主回路41的串軸 壓縮機(jī)級46和48,主回路41包括排熱熱交換器50、熱交換器52、膨脹裝 置28以及蒸發(fā)器30。分立壓縮機(jī)級54壓縮增強(qiáng)器回路42中的制冷劑并使 其循環(huán)通過排熱熱交換器56、熱交換器52、膨脹裝置43并回到壓縮機(jī)54。 如圖所示，可設(shè)計風(fēng)扇系統(tǒng)57以移動空氣經(jīng)過排熱熱交換器50和56兩者。 如此，無需為每個熱交換器配置分立空氣移動裝置。盡管排熱熱交換器 50和56相對于空氣流顯示為串聯(lián)設(shè)置，但是它們也可為并聯(lián)配置。
主回路41的串軸壓縮機(jī)46和48以及增強(qiáng)器回路42的壓縮機(jī)54均可從 同一能量源接收功率或者可由同一機(jī)構(gòu)來驅(qū)動。例如，多活塞往復(fù)式壓 縮機(jī)配置可提供共同的偏心驅(qū)動。換言之，盡管壓縮機(jī)46、 48和54通常 工作在不同壓力，^f旦是可由同一往復(fù)式壓縮才幾的分立壓縮機(jī)組來代表。 圖2實(shí)施例在所有其他方面均提供與圖1所示實(shí)施例相同的益處。
圖3顯示實(shí)施例60，其中主回路61的壓縮機(jī)62將制冷劑順序輸送至排 熱熱交換器64、熱交換器66、膨脹裝置68和蒸發(fā)器70。如圖3所示，主回 路61中的制冷劑在回到壓縮機(jī)62之前從蒸發(fā)器70回流通過熱交換器66。 如此，熱交換器66執(zhí)行與"吸液式"熱交換器功能類似的功能(因為在 跨臨界工作中，主回路61的排熱熱交換器64的出口處可能沒有任何液 體)。由于進(jìn)入膨脹裝置68的主回路制冷劑獲得額外冷卻，該功能被增 強(qiáng)器回路75所輔助和增強(qiáng)。冷卻容量的增加通常將顯著增高，然后由于 進(jìn)入主回路61的壓縮機(jī)62的制冷劑蒸氣密度降低而引起冷卻容量隨后的 降低。如前所述，增強(qiáng)器回路75包括使制冷劑循環(huán)通過排熱熱交換器76 和熱交換器66的壓縮機(jī)74。在該實(shí)施例中，排熱熱交換器76中的增強(qiáng)器 回路制冷劑被流經(jīng)管道80的分立二次流體冷卻。例如，流經(jīng)管道80的二 次流體(可例如為水)可用作其他需求的熱源。增強(qiáng)器回路75中的制冷 劑繼續(xù)流經(jīng)膨脹裝置77、熱交換器66并回到壓縮機(jī)74。因此，增強(qiáng)器回 路75增強(qiáng)了 "吸液式"熱交換器功能，提高制冷劑系統(tǒng)60的性能特性。 該實(shí)施例在其他方面與圖1類似。
實(shí)施例90如圖4所示。在實(shí)施例90中，兩個串Jf關(guān)的壓縮級92和94與主 回路91相關(guān)聯(lián)。盡管這兩個壓縮級92和94被描述為分立壓縮機(jī)裝置，但 是它們也可作為同 一壓縮機(jī)外殼內(nèi)的兩個壓縮級。排熱熱交換器96位于 第二級94的下游。分流管線IOO從主制冷劑回^各91中液體管線106分流一部分制冷劑并將分流部分的制冷劑傳送通過輔助膨脹裝置102，分流部分 的制冷劑在此被膨脹至更低壓力和溫度。隨后，被分流的制冷劑在節(jié)能 器熱交換器98中以與主制冷劑流構(gòu)成熱交換的關(guān)系通過，以為主制冷劑
提供額外冷卻，如已知的那樣。同樣已知的，盡管制冷劑流在管線100和 106中穿過節(jié)能器熱交換器98顯示為相同的方向，但實(shí)際上它們優(yōu)選地被 布置為逆流配置以增強(qiáng)熱交換器98的效率。已知，代替使用傳統(tǒng)的節(jié)能 器熱交換器，可以使用閃蒸罐裝置以提供類似功能。分流管線100中的制 冷劑通過蒸氣注入管線104回流至在壓縮機(jī)92和94之間的中間壓力點(diǎn)。增 強(qiáng)器回路108用于增強(qiáng)節(jié)能器的功能并在節(jié)能器熱交換器98中為主回路 91中的制冷劑提供額外制冷。因此，主回路制冷劑將在蒸發(fā)器107中具有 更大的冷卻熱勢能，而蒸氣注入管線中的制冷劑會具有更低溫度，從而 增強(qiáng)了壓縮過程。主回路91中的制冷劑繼續(xù)經(jīng)過膨脹裝置28和蒸發(fā)器107 并回到第一壓縮級92。如前所述，在增強(qiáng)器回路115中，壓縮機(jī)110壓縮 制冷劑并將其輸送至排熱熱交換器112。隨后，制冷劑流過膨脹裝置116 并流過節(jié)能器熱交換器98并回到壓縮機(jī)110。同樣地，這種布置的目的將 為主回路91中的CO2制冷劑提供額外冷卻并降低蒸氣注入管線104中的制 冷劑蒸氣的溫度。由于上述兩種現(xiàn)象，增強(qiáng)器回路115使得節(jié)能器功能增 強(qiáng)，繼而提高制冷劑系統(tǒng)90的性能。需要指出的是，盡管圖4僅顯示一個 節(jié)能器回路和兩個壓縮級，但是可將任意數(shù)量的節(jié)能器回路、壓縮級以 及相關(guān)增強(qiáng)器回路并入單個制冷劑系統(tǒng)設(shè)計中。還已知，節(jié)能器回路的 布置有許多變型，所有這些變型均可從本發(fā)明受益。
圖5顯示另一實(shí)施例120。同樣，在主制冷劑回路121中，存在可以是 也可以不是分立壓縮機(jī)裝置的兩個串聯(lián)的壓縮級122和124,排熱熱交換 器126,吸熱熱交換器128以及蒸發(fā)器136。在膨脹裝置28上游的點(diǎn)130, 一部分制冷劑被選擇性地分流通過輔助膨脹裝置132,并進(jìn)入介于壓縮級 122和124之間的液體注入點(diǎn)134。通過計量從點(diǎn)130到點(diǎn)134的主制冷劑回 路121中的部分膨脹的冷制冷劑流量，可控制到達(dá)第二壓縮級124的制冷 劑的總體溫度。如上所述，增強(qiáng)器回路138在熱交換器128中為循環(huán)通過 主回路121的制冷劑提供額外冷卻。增強(qiáng)器回路138包括壓縮機(jī)140、排熱 熱交換器142和膨脹裝置144。因此，到達(dá)分流點(diǎn)130的主回路制冷劑具有 更低溫度，不僅允許增強(qiáng)蒸發(fā)器136的性能，而且還為注入壓縮級122和 124之間的制冷劑提供更大的冷卻勢能。結(jié)果，改進(jìn)了壓縮過程，提供排
ii氣溫度控制并擴(kuò)展了制冷劑系統(tǒng)120的工作范圍。需要指出的是，可在制
冷劑系統(tǒng)120的設(shè)計中并入多于兩個的壓縮級以及多于單個的液體注入點(diǎn)。
圖6再顯示另一個實(shí)施例220。同樣，在主制冷劑回路221中有兩個串 聯(lián)的壓縮級222和224，如前所述，它們可以是也可以不是分立壓縮機(jī)裝 置。相對于制冷劑流，排熱熱交換器226位于第二壓縮級的下游，而吸熱 熱交換器228位于排熱熱交換器226的下游。膨脹裝置28和隨后的蒸發(fā)器 236也相對于制冷劑流而串聯(lián)地位于吸熱熱交換器228的下游。中間冷卻 器位于壓縮級222和224之間，并為吸熱熱交換器228的整體部分。中間冷 卻器為在第 一壓縮級222中被壓縮而送至第二壓縮級224的制冷劑蒸氣提 供冷卻。結(jié)果，改進(jìn)了壓縮過程，且第二壓縮級224出口處的排氣溫度不 超過規(guī)定限度。此外，在跨臨界應(yīng)用中，在該應(yīng)用中溫度與壓力相互獨(dú) 立，可通過排氣溫度的降低而最大化系統(tǒng)總體性能。因此，如上所述， 包括通過制冷劑管線串聯(lián)連接的壓縮機(jī)240、排熱熱交換器242、膨脹裝 置244和吸熱熱交換器228的增強(qiáng)器回路238,不僅通過為退出排熱熱交換 器226的制冷劑提供額外冷卻而提升了制冷劑系統(tǒng)220的性能，而且也通 過提供中間冷卻器的功能而增強(qiáng)了操作。如前所述，需要指出的是可在 制冷劑系統(tǒng)220的設(shè)計中并入多于兩個的壓縮級以及多于單個的中間冷 卻器。
在圖7所示的壓-焓(P-h)曲線圖中，由于增強(qiáng)器回路所提供的額 外冷卻而獲得的額外容量被描述為Ah。已知，雖然節(jié)能器、液體注入和 中間冷卻器循環(huán)通常與圖7所示的基本循環(huán)稍稍不同，但通過增強(qiáng)器回路 所獲得的性能優(yōu)點(diǎn)是相似的。
需要理解的是，盡管圖3-6的實(shí)施例中吸熱熱交換器228的設(shè)計均為并 聯(lián)布置的三個制冷劑流，但是在一些實(shí)施例中主回路的兩個制冷劑流可 被配置為相互串聯(lián)以提供與增強(qiáng)器回路互相作用的串聯(lián)熱傳導(dǎo)，特別是 以逆流的方式。此外，在后者的布置中，熱交換器228可表示為兩個分立 熱交換器裝置。
總之，本發(fā)明公開了可用來為主制冷劑回路中的C02制冷劑提供額外 冷卻的增強(qiáng)器回路的各種示意圖和技術(shù)。也公開了增強(qiáng)制冷劑系統(tǒng)的其 他特征的額外優(yōu)點(diǎn)，例如節(jié)能器功能、"吸液式"熱交換器、中間冷卻 和液體注入。需要指出的是，本發(fā)明中可使用許多不同的壓縮機(jī)種類。例如，可 使用渦旋式、螺桿式、旋轉(zhuǎn)式或者往復(fù)式壓縮機(jī)。
使用本發(fā)明的制冷劑系統(tǒng)可用于多種不同應(yīng)用，包括但不限于空調(diào) 系統(tǒng)、熱泵系統(tǒng)、海運(yùn)集裝箱裝置、制冷卡車-拖車裝置以及超市制冷系統(tǒng)。
最后，如果需要，增強(qiáng)器回路自身可具有各種性能增強(qiáng)特征。盡管 公開了 一些實(shí)施例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員會認(rèn)識到一些修改屬于本發(fā)明的 范圍。為此，需要研究下述權(quán)利要求以確定本發(fā)明的真實(shí)范圍和內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種制冷劑系統(tǒng)，包括主閉環(huán)制冷劑回路，所述主閉環(huán)制冷劑回路包括用于壓縮制冷劑并將其向下游輸送至排熱熱交換器的壓縮機(jī)，制冷劑從所述排熱熱交換器流經(jīng)膨脹裝置，隨后經(jīng)過蒸發(fā)器并回到所述壓縮機(jī)；以及增強(qiáng)器閉環(huán)制冷劑回路，所述增強(qiáng)器回路包括壓縮機(jī)、用于排走來自所述增強(qiáng)器回路的熱量的第一熱交換器、膨脹裝置以及吸熱熱交換器，所述增強(qiáng)器回路中的制冷劑在所述吸熱熱交換器中冷卻所述主回路中的制冷劑，所述主回路充有CO2制冷劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制冷劑系統(tǒng)，其中，所述吸熱熱交換器和 所述主回路中的所述排熱熱交換器包括單個熱交換器裝置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制冷劑系統(tǒng)，其中，所述吸熱熱交換器為 殼管式熱交換器并且被并入所述排熱熱交換器的出口集管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制冷劑系統(tǒng)，其中，所述增強(qiáng)器回路和所 述主回贈4皮填充不同的制冷劑。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制冷劑系統(tǒng)，其中，所述增強(qiáng)器回路也被填充C02制冷劑。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制冷劑系統(tǒng)，其中，用于所述增強(qiáng)器回路 的所述第一熱交換器和所述排熱熱交換器對齊，使得能用單個空氣移動 裝置來移動空氣經(jīng)過兩個熱交換器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制冷劑系統(tǒng)，其中，用于所述增強(qiáng)器回路 的所述第 一 熱交換器以及所述排熱熱交換器包括單個熱交換器裝置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制冷劑系統(tǒng)，其中，所述主回路壓縮機(jī)和 所述增強(qiáng)器回路壓縮機(jī)為分立壓縮機(jī)裝置。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制冷劑系統(tǒng)，其中，使用單個驅(qū)動以驅(qū)動 所述主回^各壓縮4幾和所述增強(qiáng)器回3各壓縮才幾。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制冷劑系統(tǒng)，其中，所述主回路壓縮機(jī)和 所述增強(qiáng)器回路壓縮機(jī)包括單個壓縮機(jī)裝置。
11. 4艮據(jù)權(quán)利要求10所述的制冷劑系統(tǒng)，其中，所述主回路壓縮機(jī) 和所述增強(qiáng)器回^^壓縮^/L為同 一往復(fù)式壓縮才幾的不同汽缸組。
12. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制冷劑系統(tǒng)，其中，所述增強(qiáng)器回路的所 述第一熱交換器用于加熱目的。
13. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制冷劑系統(tǒng)，其中，所述主回路中所述蒸 發(fā)器下游的制冷劑也在回到所述壓縮機(jī)之前穿過所述吸熱熱交換器。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的制冷劑系統(tǒng)，其中，所述吸熱熱交換器 為三流制冷劑-制冷劑熱交換器。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的制冷劑系統(tǒng)，其中，所有三個制冷劑流 均平行布置。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的制冷劑系統(tǒng)，其中，所述主回路的兩個 制冷劑流相互串聯(lián)布置并平行于所述增強(qiáng)器回路的制冷劑流。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的制冷劑系統(tǒng)，其中，所述吸熱熱交換器 包括相對于所述主回路中制冷劑流串聯(lián)布置的兩個熱交換器裝置。
18. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制冷劑系統(tǒng)，其中，所述主回路具有節(jié)能 器功能。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的制冷劑系統(tǒng)，其中，所述增強(qiáng)器回路的 所述吸熱熱交換器也用作所述節(jié)能器功能的節(jié)能器熱交換器。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的制冷劑系統(tǒng)，其中，所述吸熱熱交換器 為三流制冷劑-制冷劑熱交換器。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的制冷劑系統(tǒng)，其中，所有三個制冷劑流 均平行布置。
22. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制冷劑系統(tǒng)，其中，所述主回路中的所述 壓縮機(jī)具有至少兩個串聯(lián)壓縮級，所述吸熱熱交換器下游的至少 一 部分 制冷劑被選擇性地分流通過輔助膨脹裝置并回到所述兩個壓縮級之間的 點(diǎn)來為退出第一壓縮級并進(jìn)入第二壓縮級的制冷劑提供額外冷卻。
23. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制冷劑系統(tǒng)，其中，所述主回路具有中間 冷卻器熱交換器；以及所述增強(qiáng)器回路的所述吸熱熱交換器也可用作中間冷卻器熱交換器。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的制冷劑系統(tǒng)，其中，所述吸熱熱交換器 為三流制冷劑-制冷劑熱交換器。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的制冷劑系統(tǒng)，其中，所有三個制冷劑流 均平行布置。
26. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的制冷劑系統(tǒng)，其中，所述主回路的兩個 制冷劑流互相串聯(lián)布置并平行于所述增強(qiáng)器回路的制冷劑流。
27. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的制冷劑系統(tǒng)，其中，所述吸熱熱交換器 包括相對于所述主回路中的制冷劑流串聯(lián)布置的兩熱交換器裝置。
28. —種操作制冷劑系統(tǒng)的方法，包括步驟1 )提供主閉環(huán)制冷劑回路，所述主閉環(huán)制冷劑回路包括用于壓縮制換器流過膨:裝置A并隨后:ii、蒸發(fā):并回到所述壓縮機(jī)；以及；'"、"'、2)提供增強(qiáng)器閉環(huán)制冷劑回路，所述增強(qiáng)器回路包括壓縮機(jī)、用于 排走來自所述增強(qiáng)器回路的熱量的第 一熱交換器、膨脹裝置和吸熱熱交路中的制冷劑，所述主回路充有C02制冷劑。
29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述吸熱熱交換器和用于 所述主回路的所述排熱熱交換器包括單個熱交換器裝置。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中，所述吸熱熱交換器為殼管 式熱交換器并且被并入所述排熱熱交換器的出口集管。
31. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述增強(qiáng)器回路和所述主 回游4皮填充不同的制冷劑。
32. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述增強(qiáng)器回路也填充有C02制冷劑。
33. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，用于所述增強(qiáng)器回路的所 述第 一熱交換器和所述排熱熱交換器對齊，使得使用單個空氣移動裝置 來移動空氣經(jīng)過兩個熱交換器。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中，用于所述增強(qiáng)器回路的所 述第 一熱交換器和所述排熱熱交換器包括單個熱交換器裝置。
35. 4艮據(jù)^L利要求28所述的方法，其中，所述主回3各壓縮^L和所述 增強(qiáng)器回路壓縮機(jī)為分立壓縮機(jī)裝置。
36. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，使用單個驅(qū)動來驅(qū)動所述 主回路壓縮機(jī)和所述增強(qiáng)器回路壓縮機(jī)。
37. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述主回路壓縮機(jī)和所述 增強(qiáng)器回路壓縮機(jī)包括單個壓縮機(jī)裝置。
38. 才艮據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中，所述主回3各壓縮才幾和所述 增強(qiáng)器回路壓縮機(jī)為同 一往復(fù)式壓縮機(jī)的不同汽缸組。
39. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述增強(qiáng)器回路的所述第一熱交換器被用于加熱目的。
40. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述主回路中所述蒸發(fā)器 下游的制冷劑也在回到所述壓縮機(jī)之前穿過所述吸熱熱交換器。
41. 根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中，所述吸熱熱交換器為三流 制冷劑-制冷劑熱交換器。
42. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中，所有三個制冷劑流平行布置。
43. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中，所述主回路的兩個制冷劑 流被相互串聯(lián)布置并平行于所迷增強(qiáng)器回路的制冷劑流。
44. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中，所述吸熱熱交換器包括相 對于所述主回路中的制冷劑流串聯(lián)布置的兩個熱交換器。
45. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述主回路具有節(jié)能器功能。
46. 根據(jù)權(quán)利要求45所述的方法，其中，所述增強(qiáng)器回路的所述吸 熱熱交換器也被用作所述節(jié)能器功能的節(jié)能器熱交換器。
47. 根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法，其中，所述吸熱熱交換器為三流 制冷劑-制冷劑熱交換器。
48. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其中，所有三個制冷劑流均平行 布置。
49. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述主回路中的所述壓縮 機(jī)具有至少兩個串聯(lián)的壓縮級，且所述吸熱熱交換器下游的至少一部分 制冷劑被選擇性地分流通過輔助膨脹裝置并回到所述兩個壓縮級之間的 點(diǎn)以便為退出第 一壓縮級并進(jìn)入第二壓縮級的制冷劑提供額外冷卻。
50. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述主回路具有中間冷卻 器熱交換器；以及所述增強(qiáng)器回路的所述吸熱熱交換器也被用作中間冷卻器熱交換器。
51. 根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中，所述吸熱熱交換器為三流 制冷劑-制冷劑熱交換器。
52. 根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，其中，所有三個制冷劑流均平行
53.根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，其中，所述主回路的兩個制冷齊:布置。流被布置為相互串聯(lián)并平行于所述增強(qiáng)器回路的制冷劑流。
54.根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，其中，所述吸熱熱交換器包括相 對于所述主回路中的制冷劑流串聯(lián)布置的兩個熱交換器裝置。
全文摘要
一種使用CO₂作為制冷劑的制冷劑系統(tǒng)，包括主閉環(huán)制冷劑回路和增強(qiáng)器閉環(huán)制冷劑回路。為循環(huán)通過主回路的制冷劑提供額外冷卻并因此提高制冷劑系統(tǒng)性能的吸熱熱交換器也作為通過相互熱傳輸而聯(lián)接這兩個回路的共用組件。描述了可組合其他性能增強(qiáng)特征的增強(qiáng)器回路的各種示意圖和配置。也公開了節(jié)能器功能、“吸液式”熱交換器、中間冷卻和液體注入的額外好處。增強(qiáng)器回路也可包含CO₂制冷劑。
文檔編號F25B1/00GK101688695SQ200780053471
公開日2010年3月31日 申請日期2007年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月23日
發(fā)明者A·利夫森, M·F·塔拉斯 申請人:開利公司