專利名稱：制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)及跨臨界運(yùn)行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，并且具體地，涉及同時(shí)改進(jìn)
效率和容量以及在跨臨界循環(huán)運(yùn)行下改進(jìn)制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)中的制冷 劑充注管理。
背景技術(shù)：
制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)是已知的現(xiàn)有技術(shù)，并且其通常用于調(diào)節(jié)將要 供給到住宅、辦公樓、醫(yī)院、學(xué)校、飯店或其它設(shè)施內(nèi)的氣候控制舒適區(qū) 的空氣。制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)通常還用在制冷供給到展示柜、商品拒、冷 凍室、冷藏間或商業(yè)機(jī)構(gòu)中其它易壞/冷凍產(chǎn)品存儲(chǔ)區(qū)的空氣。
制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)通常還用在運(yùn)輸制冷系統(tǒng)，用于制冷供給到卡車、 拖車、集裝箱等的溫控貨物空間的空氣，從而通過卡車、鐵路(rail)、輪船 運(yùn)輸或者協(xié)調(diào)聯(lián)運(yùn)地運(yùn)輸易壞/冷凍貨物。由于廣泛的運(yùn)行負(fù)載條件范圍以及 廣泛的室外環(huán)境條件范圍(在這種室外環(huán)境條件下，制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)必 須運(yùn)行，以便將貨物空間內(nèi)的產(chǎn)品保持在期望的溫度)，所以與運(yùn)輸制冷系統(tǒng) 聯(lián)合使用的制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)一般會(huì)遭受更為嚴(yán)格的運(yùn)行條件。需要將貨 物控制在此的期望溫度還可以根據(jù)保存貨物的性質(zhì)在大范圍內(nèi)變動(dòng)。制冷劑 蒸汽壓縮系統(tǒng)必須不僅具有足夠容量來快速降低在環(huán)境溫度下的裝入貨物空 間的產(chǎn)品的溫度，當(dāng)在運(yùn)輸期間保持穩(wěn)定的產(chǎn)品溫度時(shí)必須還能在較低負(fù)載 下有效運(yùn)行。另外，運(yùn)輸制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)會(huì)遭受靜止制冷劑蒸汽壓縮系 統(tǒng)不會(huì)遇到的震動(dòng)和移動(dòng)的影響。照慣例，傳統(tǒng)的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)通常在次臨界制冷劑壓力下運(yùn) 行并典型地包括壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、膨脹裝置和相對于制冷劑流通 常設(shè)置于蒸發(fā)器上游和冷凝器下游的膨脹裝置。這些基本的制冷系統(tǒng)組件 通過封閉制冷劑回路內(nèi)的制冷管路相互連接，依據(jù)已知的制冷劑蒸氣壓縮 循環(huán)進(jìn)行布置，并在次臨界壓力范圍下以使用的特定制冷劑運(yùn)行。在次臨界范圍中運(yùn)行的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)通常是充入> 友氟化合物制冷劑，諸如
但不限于，氫氯氟烴(HCFC),諸如R22,以及更普遍的氫氟烴(HFC)， 諸如R134a, R410A， R404A和R407C。在當(dāng)今的市場上，對用在空氣調(diào)節(jié)和運(yùn)輸制冷系統(tǒng)替代HFC制冷劑 的諸如二氧化碳的"天然"制冷劑表現(xiàn)出較大的興趣。但是，由于二氧化碳具
有低的臨界溫度，大多數(shù)充入二氧化碳作為制冷劑的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng) 被設(shè)計(jì)為以跨臨界壓力方式運(yùn)行。在次臨界循環(huán)運(yùn)行的制冷劑蒸氣壓縮系 統(tǒng)中，冷凝器和蒸發(fā)器均是以低于制冷劑臨界點(diǎn)的制冷溫度和壓力運(yùn)行。 但是，在跨臨界循環(huán)運(yùn)行的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)中，排熱換熱器是氣體制 冷器而不是冷凝器，以超過制冷劑臨界點(diǎn)的制冷溫度和壓力運(yùn)行，同時(shí)蒸 發(fā)器以在次臨界范圍中的制冷溫度和壓力運(yùn)行。因此，對于以跨臨界循環(huán) 運(yùn)行的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)而言，氣體制冷器內(nèi)的制冷劑壓力和蒸發(fā)器內(nèi) 的制冷劑壓力之間的差異特征性地基本上大于以次臨界循環(huán)運(yùn)行的制冷 劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的冷凝器內(nèi)的制冷劑壓力和蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑壓力之間 的差異。將經(jīng)濟(jì)器結(jié)合到制冷劑回路來增加制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的容量也 是習(xí)慣作法。例如，在一些系統(tǒng)中，制冷劑-制冷劑的換熱器作為經(jīng)濟(jì)器 被結(jié)合到制冷劑回路中。第6,058,729號美國專利揭示了一種用于運(yùn)輸制 冷單元的將制冷劑-制冷劑的換熱器作為經(jīng)濟(jì)器結(jié)合到制冷劑回路中的次 臨界制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)。揭示的系統(tǒng)還包括用于調(diào)節(jié)到壓縮機(jī)吸入進(jìn)口
制冷劑流的吸入調(diào)制閥(SMV)和用于壓縮機(jī)容量控制的中間壓力-吸入 壓力的卸載回路。第7,114,349號美國專利揭示了一種具有普通經(jīng)濟(jì)器和 在制冷劑回路中相對于制冷劑流設(shè)置在冷凝器下游以及相對于制冷劑流 設(shè)置在蒸發(fā)器上游的液吸式換熱器(Liquid-suction Heat Exchanger )的制 冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)。盡管通過各種旁路管路和對各種與旁路管路相關(guān)的電 磁閥的開/關(guān)操作，普通換熱器可以作為經(jīng)濟(jì)換熱器或是作為液吸式換熱 器運(yùn)行。第6,694,750號美國專利揭示了 一種次臨界制冷系統(tǒng)，其包括在制 冷劑回路中的冷凝器和蒸發(fā)器之間連續(xù)設(shè)置的第 一 制冷劑-制冷劑的換熱器經(jīng)濟(jì)器和第二制冷劑-制冷劑的換熱器經(jīng)濟(jì)器。制冷劑從冷凝器通過主 制冷劑回路到蒸發(fā)器，在橫穿過主制冷劑回路中的單個(gè)蒸發(fā)器的膨脹閥之 前且在進(jìn)入蒸發(fā)器之前，連續(xù)通過第一制冷劑-制冷劑換熱器的第一通道， 并因此通過第二制冷劑-制冷劑換熱器的第 一通道。在被注入到壓縮進(jìn)程 的高壓階段之前，從冷凝器通過的制冷劑第二部分從主制冷劑回路轉(zhuǎn)向并 通過副膨脹閥，并由此通過第一制冷劑-制冷劑換熱器第二通道。在被注 入到壓縮進(jìn)程的低壓階段之前，從冷凝器通過的制冷劑的第三部分從主制 冷劑回路轉(zhuǎn)向并通過另 一個(gè)副膨脹閥，并由此通過第二制冷劑-制冷劑換 熱器的第二通道。在一些系統(tǒng)中，閃蒸罐經(jīng)濟(jì)器被結(jié)合到制冷劑回路中的冷凝器和蒸 發(fā)器之間。在這種情況下，離開冷凝器的制冷劑，在進(jìn)入閃蒸罐之前，通 過膨脹裝置(例如恒溫膨脹閥或電子膨脹閥)膨脹，在閃蒸罐中膨脹的制 冷劑分離為液體制冷劑組分和蒸氣制冷劑組分。蒸氣制冷劑組分由此從閃 蒸罐被引入到壓縮進(jìn)程的中間壓力級(intermediate pressure state )。制冷 劑的液體組分在進(jìn)入蒸發(fā)器之前被從閃蒸罐引導(dǎo)通過系統(tǒng)主膨脹閥。第 5,174,123號美國專利揭示了 一種在制冷劑回路中的冷凝器和蒸發(fā)器之間 結(jié)合有閃蒸罐的次臨界蒸氣壓縮系統(tǒng)。第6,385,980號美國專利揭示了一 種在制冷劑回路中的氣體制冷器和蒸發(fā)器之間結(jié)合有閃蒸罐經(jīng)濟(jì)器的跨 臨界蒸氣壓縮系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
作為本發(fā)明的 一方面，提供制具有主制冷劑回路的冷劑蒸氣壓縮系 統(tǒng)，所迷主制冷劑回路包括制冷劑壓縮裝置，設(shè)置于壓縮裝置下游的制冷 劑冷卻換熱器，設(shè)置于制冷劑冷卻換熱器下游的制冷劑加熱換熱器，設(shè)置 于制冷劑回路中的制冷劑冷卻換熱器下游和制冷劑加熱換熱器上游的主 膨脹裝置，以及設(shè)置于制冷劑回路中的制冷劑排熱換熱器下游和主膨脹裝 置上游的閃蒸罐。閃蒸罐限定分離室，其中液態(tài)制冷劑收集在分離室的下 部，而氣態(tài)制冷劑收集在分離室中制冷劑液體上方的部分。副膨脹裝置在 制冷劑回路中設(shè)置于閃蒸罐的上游并以操作方式與其相關(guān)聯(lián)。制冷劑蒸氣 注入管路在分離室上部和壓縮裝置的中間壓力級以及主制冷劑回路的吸 入壓力部分之間建立了制冷劑流連通。制冷劑液體注入管路在分離室下部制冷劑流連通。在壓縮裝置的中間壓力級以及主制冷劑回路的吸入壓力部 分之間可以設(shè)置旁路管路。制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)可以包括控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)用于有選擇地引
導(dǎo)制冷劑蒸氣從閃蒸罐通過制冷劑蒸氣注入管路以在壓縮裝置的中間壓
力級處注入主制冷劑回路或者注入主制冷劑回路的吸入部分，以及有選擇 地引導(dǎo)制冷劑液體從閃蒸罐通過制冷劑液體注入管路以在壓縮裝置的中 間壓力級處注入主制冷劑回if各或者注入主制冷劑回路的吸入部分?？刂葡?統(tǒng)也可以有選擇地或者連同上述動(dòng)作一起來引導(dǎo)制冷劑從壓縮裝置的中 間壓力級進(jìn)入主制冷劑回路的吸入部分。在一個(gè)實(shí)施例中，壓縮裝置可以 是具有至少一個(gè)第一較低壓壓縮階段和第二較高壓壓縮階段的單個(gè)壓縮 機(jī)。在一個(gè)實(shí)施例中，壓縮裝置可以是以連續(xù)制冷劑流關(guān)系設(shè)置在制冷劑 回路中的第一壓縮機(jī)和第二壓縮機(jī)，且第一壓縮機(jī)的排放出口與第二壓縮 機(jī)的吸入進(jìn)口成制冷劑流連通。在單個(gè)壓縮機(jī)布置或者雙壓縮機(jī)布置中， 每個(gè)壓縮機(jī)可以是渦旋式壓縮機(jī)、往復(fù)式壓縮機(jī)或者螺桿式壓縮機(jī)。在一個(gè)實(shí)施例中，控制系統(tǒng)包括控制器和與制冷劑蒸氣注入管路和
/或制冷劑液體注入管路以操作方式相關(guān)聯(lián)的多個(gè)流量控制閥?？刂破饔?選擇地控制多個(gè)流量控制閥的每個(gè)在其各自的打開或關(guān)閉位置之間的定 位。多個(gè)流量控制閥可包括設(shè)置在制冷劑蒸汽注入管路的上游部分上的第 一流量控制閥，設(shè)置在制冷劑液體注入管路的上游部分上的第二流量控制 閥，相對于制冷劑流設(shè)置在壓縮裝置的中間壓力級的上游和第 一 流量控制 閥以及第二流量控制閥的下游的第三流量控制閥，以及相對于制冷劑流設(shè) 置在主制冷劑管路的吸入壓力部分的上游和對于制冷劑流設(shè)置在第一流 量控制閥以及第二流量控制閥的下游的第四流量控制閥。在一個(gè)實(shí)施例 中，壓縮機(jī)卸載旁路管路形成制冷劑蒸氣注入管路和制冷劑液體注入管路 兩者的下游延伸，并且第三和第四流量控制閥設(shè)置在壓縮機(jī)卸載旁路管路 上。在一個(gè)實(shí)施例中，第一、第二、第三和第四流量控制閥中的每一個(gè)均 包括具有第 一打開位置和第二關(guān)閉位置的電磁閥。由控制器可操作地控制
的吸入調(diào)制閥可設(shè)置在制冷劑回路中的制冷劑加熱換熱器的下游和壓縮 裝置的上游。作為本發(fā)明的另 一 個(gè)方面，提供了 一種以跨臨界循環(huán)運(yùn)行的制冷劑
12蒸氣壓縮系統(tǒng)的方法，該方法包括步驟在兩級壓縮進(jìn)程中壓縮制冷劑到 超臨界狀態(tài)；使得超臨界壓力的制冷劑通過與其為熱交換關(guān)系的冷介質(zhì)； 使得超臨界狀態(tài)的制冷劑在第 一 膨脹步驟中膨脹到次臨界壓力，以形成包 括制冷劑蒸氣和制冷劑液體的第一膨脹制冷劑；使得第一膨脹制冷劑分離 為制冷劑蒸氣部分和制冷劑液體部分；將制冷劑液體部分中的至少一部分 在第二膨脹步驟中膨脹到更低壓力到包括制冷劑液體的第二膨脹制冷劑； 蒸發(fā)第二膨脹制冷劑；有選擇地使得第 一膨脹制冷劑蒸氣部分的 一部分進(jìn)
紐《去沐入在";^糸1發(fā)- 入/ 、 ^7朝A;有選
擇地使得制冷劑液態(tài)部分的一部分進(jìn)入壓縮進(jìn)程的中間級或者進(jìn)入制冷 劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的吸入壓力部分。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括有選擇 地將制冷劑從壓縮進(jìn)程的中間級旁路進(jìn)入到制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的吸入 壓力部分的步驟。在第一運(yùn)行模式中，該方法包括步驟有選擇地使得制冷劑蒸氣部 分的一部分進(jìn)入壓縮進(jìn)程的中間壓力級；以及有選擇地阻塞制冷劑液體部 分進(jìn)入壓縮進(jìn)程的中間壓力級或者進(jìn)入制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的吸入壓力 部分的通路。在第二運(yùn)行模式中，該方法包括步驟有選擇地使得制冷劑 蒸氣部分的一部分進(jìn)入壓縮進(jìn)程的中間壓力級；以及同時(shí)有選擇地使得制 冷劑液體部分的 一部分進(jìn)入壓縮進(jìn)程的中間壓力級。在第三運(yùn)行;^莫式中， 該方法包括步驟有選擇地使得制冷劑蒸氣部分的 一部分進(jìn)入制冷劑蒸氣 壓縮系統(tǒng)的吸入壓力部分；以及同時(shí)有選擇地使得制冷劑液體部分的 一部 分進(jìn)入制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的吸入壓力部分。在第四運(yùn)行才莫式中，該方法 包括步驟控制閃蒸罐的次臨界壓力，制冷劑在該壓力下通過有選擇地使 得制冷劑蒸氣部分的 一 部分進(jìn)入制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的吸入壓力部分來 分離出制冷劑蒸氣和制冷劑液體。


為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，將參考結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀的本發(fā)明的以下 詳細(xì)描述，其中圖1是圖示了依照本發(fā)明的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的第一示范性實(shí)施 例的示意圖；以及圖2是圖示了根據(jù)本發(fā)明的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的第二實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參閱圖l和圖2，圖中有繪制的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)10的示范 性實(shí)施例，該系統(tǒng)10適合用在運(yùn)輸制冷系統(tǒng)中，以在卡車、拖車、集裝 箱或者運(yùn)輸易腐/水凍貨物裝置內(nèi)制冷空氣或者其他氣態(tài)環(huán)境。制冷劑蒸 氣壓縮系統(tǒng)10也適合向住宅、辦公樓、醫(yī)院、學(xué)校、餐館或其他設(shè)置的 舒適氣候控制區(qū)域供給空調(diào)空氣。制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)也可用于制冷供給 到展示柜、商品拒、冷凍拒、冷藏室或其他商業(yè)機(jī)構(gòu)中的易腐/水凍貨品 儲(chǔ)存區(qū)域的空氣。制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)10具體地適合在跨臨界循環(huán)中使用低臨界點(diǎn) 溫度的制冷劑運(yùn)行，諸如例如但不限于二氧化碳。但是，可理解的是制 冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)10也可以在次臨界循環(huán)中使用高臨界點(diǎn)的諸如傳統(tǒng)的 氫氯氟碳化合物和氫氯烴制冷劑運(yùn)行。制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)10包括多級 壓縮裝置20、制冷劑排熱換熱器40、制冷劑吸熱換熱器50 (在本文中也 稱作蒸發(fā)器)以及與蒸發(fā)器50以操作方式相關(guān)聯(lián)的主膨脹閥55，諸如例 如電子膨脹閥或是恒溫膨脹閥，且制冷管路2， 4和6在主制冷劑回路中 連接上述部件。在以跨臨界循環(huán)方式運(yùn)行的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)中，制冷劑排熱換 熱器40構(gòu)成了氣體制冷器，超臨界制冷劑以與冷介質(zhì)(諸如例如但不限 于周圍空氣或水)成熱交換關(guān)系的方式通過該制冷劑排熱換熱器，并且其 在本文中也可被稱作氣體制冷器。在以次臨界循環(huán)方式運(yùn)行的制冷劑蒸氣 壓縮系統(tǒng)中，制冷劑排熱換熱器40將構(gòu)成制冷劑冷凝換熱器，熱的高壓 制冷劑以與冷介質(zhì)成熱交換關(guān)系的方式通過該制冷劑排熱換熱器。在描述 的實(shí)施例中，制冷劑排熱換熱器40包括鰭管換熱器42，諸如例如鰭狀圓 管式換熱線圈或鰭狀微型通道平管式換熱器(mini-channel flat tube heat exchanger),制冷劑以與周圍空氣成熱交換關(guān)系的方式通過該換熱器，且 周圍空氣被與氣體制冷器40關(guān)聯(lián)的風(fēng)扇44抽出而通過鰭管換熱器42 。
制冷劑吸熱換熱器50用作蒸發(fā)器，其中制冷劑液體以與待冷卻流 體成熱交換關(guān)系的方式通過該換熱器，待冷卻的流體最通常的是空氣，其 被從溫度控制環(huán)境200中抽出并被返回到此，諸如冷藏運(yùn)輸卡車、拖車或是集裝箱，或是展示柜、商品拒、冷凍柜、冷凍室或其他商業(yè)機(jī)構(gòu)的易 腐/冷凍產(chǎn)品存儲(chǔ)區(qū)的貨艙，或是住宅、辦公樓、醫(yī)院、學(xué)校、餐館或其 他設(shè)施內(nèi)的舒適氣候控制區(qū)域。在描述的實(shí)施例中，制冷劑吸熱換熱器
50包括鰭管換熱器52，制冷劑以與空氣成熱交換關(guān)系的方式通過該換熱 器，且空氣通過與蒸發(fā)器50關(guān)聯(lián)的蒸發(fā)器風(fēng)扇54被從冷藏貨艙200中抽 出并被返回到此。鰭管換熱器52可以包括例如鰭狀圓管式換熱線圏或是 鰭狀微型通道平管式換熱器。壓縮裝置20用于壓縮制冷劑以及使得制冷劑循環(huán)通過主制冷劑管 路，如將在下文中進(jìn)一步詳細(xì)討論的。壓縮裝置20可以包括設(shè)置于主制 冷管路上并具有第一壓縮級20a和第二壓縮級20b的單個(gè)的多級制冷劑壓 縮機(jī)，諸如例如渦旋式壓縮機(jī)、螺桿式壓縮機(jī)或往復(fù)式壓縮機(jī)。第一和第 二壓縮級跟隨制冷劑流連續(xù)設(shè)置使得制冷劑流離開第 一壓縮級后直接通 過第二壓縮級以進(jìn)行進(jìn)一步地壓縮。可替換的，壓縮裝置20可以包括一 對獨(dú)立的壓縮機(jī)20a和20b,以連續(xù)制冷劑流的關(guān)系連接在主制冷管路上， 通過制冷管路以制冷劑流連通的方式將第一壓縮機(jī)20a的排放出口端口 與第二壓縮機(jī)20b的吸入進(jìn)口端口連接。在獨(dú)立壓縮機(jī)實(shí)施例中，壓縮機(jī) 20a和20b可以是渦i走式壓縮機(jī)、螺桿式壓縮機(jī)、往復(fù)式壓縮機(jī)、旋轉(zhuǎn)式 壓縮機(jī)或其他類型的壓縮機(jī)或是這些壓縮機(jī)的任意組合。在圖2中描述的 示范性實(shí)施例中，壓縮機(jī)20是具有吸入進(jìn)口 22、排放出口 24和端口 26 的渦旋式壓縮機(jī)，端口 26直接朝向壓縮機(jī)壓縮室的中間壓力級開口 。
此外，本發(fā)明的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)10包括閃蒸罐經(jīng)濟(jì)器70，閃 蒸罐經(jīng)濟(jì)器相對于制冷劑流設(shè)置在主制冷劑回路的氣體制冷器40的下游 和蒸發(fā)器50的上游之間的制冷管路4上。副膨脹裝置65以與閃蒸罐經(jīng)濟(jì) 器70操作相關(guān)聯(lián)的方式設(shè)置在制冷管路4上并設(shè)置在閃蒸罐經(jīng)濟(jì)器70的 上游。副膨脹裝置65可以是電子膨脹閥，諸如在圖1和2中描述的，或 是固定節(jié)流孔膨脹裝置(fixed orifice expansion device)。橫穿過副膨脹 裝置65的制冷劑膨脹到足夠的低壓以形成氣態(tài)制冷劑和液態(tài)制冷劑的混 合物。閃蒸罐經(jīng)濟(jì)器70限定分離室72，其中液態(tài)制冷劑收集在分離室的 下部而氣態(tài)制冷劑收集在分離室72的液體制冷劑上方的部分中。
并橫穿過主制冷劑回路膨;長閥55,膨脹閥55相對于制冷劑流設(shè)置在蒸發(fā)
15器50的上游上。隨著此液體制冷劑橫穿過第一膨脹閥55，其在進(jìn)入蒸發(fā) 器50前膨脹到較低壓力和較低溫度。蒸發(fā)器50構(gòu)成制冷劑蒸發(fā)換熱器， 膨脹制冷劑以與待被冷卻的空氣成熱交換關(guān)系的方式通過該蒸發(fā)器，由此 制冷劑被蒸發(fā)并是典型地被過熱。按照慣例，主膨脹閥55測量通過制冷 劑管路4的制冷劑流，以便在制冷劑蒸氣離開蒸發(fā)器5 0期間保持期望的 過熱水平，從而確保在離開蒸發(fā)器的制冷劑中沒有出現(xiàn)液體。離開蒸發(fā)器 50的低壓制冷劑蒸氣通過制冷劑管路6返回到圖1中描述的實(shí)施例中的 壓縮裝置20的第一壓縮級或是第一壓縮機(jī)20a的吸入端口 ，或者返回到 圖2中描述的實(shí)施例中的渦旋式壓縮機(jī)20的吸入進(jìn)口 22。
制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)10還包括制冷劑蒸氣注入管路14和制冷劑 液體注入管路18。制冷劑蒸氣注入管路14在閃蒸罐經(jīng)濟(jì)器70的分離室 72的上部和壓縮進(jìn)程的中間級之間以及在分離室72的上部和制冷劑回路 的吸入壓力部分之間建立了制冷劑流連通。制冷劑液體注入管路18通常 憑借連接閃蒸罐70下游和主膨脹閥55的上游的導(dǎo)液制冷劑管路4在閃蒸 罐70的分離室的下部和壓縮進(jìn)程的中間級之間以及在分離室的下部和制 冷劑回路的吸入壓力部分之間建立制冷劑流連通。在圖1中描述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)10的示范性實(shí)施例中，制冷 劑蒸氣或制冷劑液體注入到壓縮進(jìn)程的中間壓力級將通過使得制冷劑蒸 氣或制冷劑液體注入到從單個(gè)壓縮機(jī)的第一壓縮級20a通入到第二壓縮 級20b或是從第 一壓縮機(jī)20a的排放出口通入到第二壓縮機(jī)20b的吸入進(jìn) 口的制冷劑中而實(shí)現(xiàn)。在圖2中描述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)10的示范性 實(shí)施例中，制冷劑蒸氣或制冷劑液體注入到壓縮進(jìn)程的中間壓力級將通過 使得制冷劑蒸氣或是制冷劑液體通過中間壓力端口 26注入到渦旋式壓縮 才幾20的而壓縮室實(shí)現(xiàn)。制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)10也可以包括壓縮機(jī)卸載旁路管路16，壓縮 機(jī)卸載旁路管路在壓縮裝置20的中間壓力級和所述制冷劑回路的吸壓部 分之間建立制冷劑流連通，如前面提到的，其構(gòu)成在蒸發(fā)器50出口和壓 縮裝置20吸入進(jìn)口之間延伸的制冷管路6。在圖1和圖2中描述的示范 性實(shí)施例中，制冷劑蒸氣注入管路14的上游部分和制冷劑液體注入管路 18的上游部分均以與壓縮機(jī)卸載旁路管路16流體連通的方式打開，并且 壓縮機(jī)卸載旁路管路16形成了制冷劑蒸氣注入管路14和制冷劑液體注入管路18的兩者的下游延伸部。如圖1和圖2中所描述的，制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)10可以包括以操 作方式相關(guān)聯(lián)的控制系統(tǒng)，隨之用于有選擇地引導(dǎo)來自閃蒸罐70的制冷 劑蒸氣通過制冷劑蒸氣注入管路14或是引導(dǎo)來自閃蒸罐70的制冷劑液體 通過制冷劑液體注入管路18,用于在壓縮進(jìn)程的中間壓力級處注入主制 冷劑回路或者注入制冷劑管路6，其中，中間壓力級在第一壓縮級或者第 一壓縮機(jī)20a和第二壓縮級或者第二壓縮機(jī)20b之間，制冷劑管路6形成 主制冷劑回路吸入部分。在制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)10的一個(gè)實(shí)施例中，控 制系統(tǒng)包括控制器100和與制冷劑蒸氣注入管路14和/或制冷劑液體注入 管路18以操作方式相關(guān)聯(lián)的多個(gè)流量控制裝置。運(yùn)行中，控制器100有 選擇地控制多個(gè)流量控制裝置的每個(gè)在其各自的打開和關(guān)閉位置之間定 位，以有選擇地引導(dǎo)制冷劑流通過制冷劑蒸氣注入管路14和制冷劑液體 注入管路18。在圖l和2描述的實(shí)施例中，控制裝置包括設(shè)置在制冷劑蒸氣注入 管路14上游部分上的第一流量控制閥73、設(shè)置在壓縮機(jī)卸栽旁路管路16 上位于第一流量控制裝置和壓縮進(jìn)程的中間壓力級之間位置處的第二流 量控制裝置93、設(shè)置在制冷劑液體注入管路18的上游部分上的第三流量 控制裝置53、以及在第三流量控制裝置和制冷劑管路6之間的位置處設(shè) 置在壓縮機(jī)卸載旁路管路16上的第四流量控制裝置83。上述的每個(gè)流量 控制裝置53, 73, 83, 93可以包括流量控制閥，其有選擇地在制冷劑流 可從內(nèi)置有流量控制問的制冷劑管路通過的打開位置和制冷劑流在通過 內(nèi)置有流量控制閥的制冷劑管路時(shí)受阻的關(guān)閉位置之間定位。在一個(gè)實(shí)施 例中，每個(gè)流量控制閥包括在控制器100的控制下有選擇地在第一打開位 置和第二關(guān)閉位置之間定位的可定位類型的雙位電磁閥。
控制器100不僅控制不同流量控制閥53, 73， 83， 93的運(yùn)行來有 選擇地引導(dǎo)制冷劑流通過制冷劑蒸氣注入管路14和制冷劑液體注入管路 18,還可以控制電子膨脹閥55和65、壓縮裝置20、以及風(fēng)扇44和54的 運(yùn)行。按照慣例，除了監(jiān)視環(huán)境條件，控制器IOO還會(huì)通過與控制器100 以操作方式相關(guān)聯(lián)并設(shè)置于整個(gè)系統(tǒng)的選定位置上的各種傳感器來監(jiān)視 各種運(yùn)行參數(shù)。例如，在圖1和2中描述的示范性實(shí)施例中，設(shè)置有與閃 蒸罐70以操作方式相關(guān)聯(lián)的壓力傳感器102來感測閃蒸罐70內(nèi)的壓力，提供溫度傳感器103和壓力傳感器104來分別感測制冷劑吸入溫度和壓 力，以及提供溫度傳感器105和壓力傳感器106來分別感測制冷劑排放溫 度和壓力。壓力傳感器102， 104, 106可以是傳統(tǒng)壓力傳感器，諸如例如 壓力變換器，并且溫度傳感器103和105可以是傳統(tǒng)溫度傳感器，諸如例 如熱電偶或熱敏電阻。吸入調(diào)制閥(SMV) 23可以設(shè)置在蒸發(fā)器50的出口和壓縮裝置20 的吸入進(jìn)口之間的制冷劑管路6上。在圖1和2中所描述的示范性實(shí)施例 中，吸入調(diào)制閥23定位于蒸發(fā)器50的出口和壓縮機(jī)卸載旁路管路16和 制冷劑管路6交叉點(diǎn)之間的制冷劑回路6上。如流量控制閥53， 73， 83， 93,吸入調(diào)制閥23的運(yùn)行是由控制器100控制 當(dāng)需要增加或減少通過 制冷劑回路6到壓縮裝置20的吸入進(jìn)口的制冷劑流時(shí)，控制器100調(diào)制 吸入調(diào)制閥23以控制制冷系統(tǒng)10的制冷容量。在一個(gè)實(shí)施例中，吸入調(diào) 制閥23包括脈寬調(diào)制電磁閥。在圖2中所描述的實(shí)施例中，制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)10包括排放壓 力-吸入壓力的換熱器60。換熱器60包括設(shè)置在氣體制冷器40和副膨脹 裝置65之間的主制冷劑回路的制冷劑回路4上的第一通路62和設(shè)置在主 制冷劑回路的蒸發(fā)器50下游的制冷劑管路6上的并與第 一通路62為熱交 換關(guān)系設(shè)置的第二通路64 。已橫穿氣體制冷器40的高壓制冷劑蒸氣以與 已橫穿蒸發(fā)器50的吸壓制冷劑蒸氣成熱交換關(guān)系的方式通過第一通道 62。按照這種方式，通過制冷劑管路4的高壓制冷劑蒸氣被進(jìn)一步地制冷 并且通過制冷劑管路6的低壓制冷劑蒸氣由此被加熱。該附加的制冷在高 壓制冷劑通過副膨脹裝置65膨脹之前降低了其熱焓。因此，減小了膨脹 之后收集在閃蒸罐70中的制冷劑蒸氣和制冷劑液體間的比例，這導(dǎo)致較 少制冷劑蒸氣通過注入端口 26被注入到渦旋式壓縮機(jī)20的壓縮室內(nèi)。收 集在閃蒸罐70中的制冷劑的品質(zhì)此限定降低了渦旋式壓縮機(jī)的功率要 求。此外，低壓制冷劑蒸氣的進(jìn)一步加熱確保了殘留在其中的任意液體被 蒸發(fā)，并且制冷劑蒸氣在通入到壓縮裝置20的第一壓縮級或是第一壓縮 牙幾20a之前是過熱的。制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)IO可以依據(jù)載荷要求和環(huán)境條件以選擇運(yùn)行的模式運(yùn)行?？刂破?00基于周圍條件和各種感測的系統(tǒng)控制來確定需要
的運(yùn)行模式，然后并據(jù)此定位各種流量控制閥。為了以其標(biāo)準(zhǔn)非經(jīng)濟(jì)模式
運(yùn)行制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)10，即標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)，控制器100關(guān)閉每個(gè)流量控 制閥53, 73, 83和93，藉此制冷劑只能循環(huán)通過主制冷劑回路，就是從 壓縮裝置20a的排放出口通過制冷劑管路2， 4和6，依次橫穿氣體制冷 器40、副膨脹裝置65、閃蒸罐70 (其在標(biāo)準(zhǔn)模式下僅用作接收器)、主 膨脹閥55、蒸發(fā)器50和吸入調(diào)制閥23并返回到壓縮裝置20a的吸入進(jìn) 口 。在此非經(jīng)濟(jì)模式下，響應(yīng)于傳感器102感測到的壓力，控制器100 通過有選擇地打開流量控制閥73和83來引導(dǎo)制冷劑蒸氣從閃蒸罐70通 過制冷劑蒸氣注入管路14和壓縮機(jī)卸栽旁路管路16進(jìn)入制冷劑管路6來 控制閃蒸罐70內(nèi)的壓力，同時(shí)保持流量控制閥53和93關(guān)閉。同樣，在 此非經(jīng)濟(jì)^^莫式下，控制器IOO通過將閥53連同上面的閥構(gòu)造間歇地打開 來引導(dǎo)少量液體通過制冷劑管路18和通過壓縮機(jī)卸載旁路管路16的一部 分進(jìn)入制冷劑管路6對制冷劑吸入流降溫來響應(yīng)由溫度傳感器105感測到 的高排放溫度?？刂破?00可以通過關(guān)閉流量控制閥53和83以及打開流量控制閥 73和93在經(jīng)濟(jì)模式下運(yùn)行制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)10，藉此制冷劑不僅循環(huán) 通過主制冷劑回路，而且循環(huán)通過制冷劑蒸氣注入管路到壓縮裝置20a的 中間壓力級。通過主制冷劑回路的制冷劑從壓縮裝置20a的排放出口通過 制冷劑管路2， 4和6,依次橫穿氣體制冷器40、副膨脹裝置65、閃蒸罐 70 (其在經(jīng)濟(jì)模式下用作經(jīng)濟(jì)器和接收器)、主膨脹閥55、蒸發(fā)器50和 吸入調(diào)制閥23并返回到壓縮裝置20a的吸入進(jìn)口 。隨著流量控制閥73和 93打開，制冷劑蒸氣從閃蒸罐70通過制冷劑蒸氣注入管路14和壓縮機(jī) 旁路管路16的一部分進(jìn)入壓縮裝置20的中間壓力級，藉此將經(jīng)濟(jì)器循環(huán) 增加到標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)運(yùn)行上。在此經(jīng)濟(jì)循環(huán)中，控制器100通過有選擇地打開流量控制閥53, 73 和93來響應(yīng)由溫度傳感器105所感測的高排放溫度或由壓力傳感器106 所感測的高排放壓力，同時(shí)保持流量控制閥83關(guān)閉，來引導(dǎo)制冷劑蒸氣 通過制冷劑管路14并且引導(dǎo)制冷劑液體通過制冷劑管路18,同時(shí)進(jìn)入并 通過壓縮機(jī)卸載旁路管路16的一部分進(jìn)入壓縮裝置20a的中間壓力級。
19
本領(lǐng)域技術(shù)人員將發(fā)現(xiàn)可對本文中描述的具體示范性實(shí)施例進(jìn)行 許多變化。例如，制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)也可以次臨界循環(huán)方式運(yùn)行，而不 是以上文中描述的跨臨界循環(huán)方式運(yùn)行。盡管已經(jīng)根據(jù)如圖中所示出的示 范性實(shí)施例具體地顯示和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解細(xì) 節(jié)上的各種改變可以在不背離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍下 在其中產(chǎn)生效果。
權(quán)利要求
1.一種制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，包括主制冷劑回路，包括制冷劑壓縮裝置，位于所述壓縮裝置下游的制冷劑排熱換熱器，位于所述制冷劑排熱換熱器下游的制冷劑吸熱換熱器，以及在制冷劑回路中設(shè)置于所述制冷劑排熱換熱器下游和所述制冷劑吸熱換熱器上游的主膨脹裝置；閃蒸罐，在制冷劑回路中設(shè)置于所述制冷劑排熱換熱器下游和所述主膨脹裝置上游，所述閃蒸罐限定有分離室，其中液態(tài)制冷劑收集在所述分離室的下部而氣態(tài)制冷劑收集在所述分離室的液體制冷劑上面的部分；副膨脹裝置，在制冷劑回路中設(shè)置于所述閃蒸罐上游并與所述閃蒸罐以操作方式相關(guān)聯(lián)；制冷劑蒸氣注入管路，在所述分離室上部和所述壓縮裝置的中間壓力級以及所述主制冷劑回路的吸入壓力部分之間建立制冷劑流連通；以及制冷劑液體注入管路，在所述分離室下部和所述壓縮裝置的中間壓力級以及所述主制冷劑回路的吸入壓力部分之間建立制冷劑流連通。
2. 如權(quán)利要求1所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng) 還包括控制系統(tǒng)，用于有選擇地引導(dǎo)制冷劑蒸氣從所述閃蒸罐通過所述制 冷劑蒸氣注入管路以在壓縮進(jìn)程的中間壓力級注入主制冷劑回路或者注 入主制冷劑回路的吸入部分，以及用于有選擇地引導(dǎo)制冷劑液體從所述閃 蒸罐通過所述制冷劑液體注入管路以在壓縮進(jìn)程的中間壓力級注入主制 冷劑回路或者注入主制冷劑回路的吸入部分。
3. 如權(quán)利要求2所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述控制 系統(tǒng)包括控制器和與所述制冷劑蒸氣注入管路和/或所述制冷劑液體注入 管路以操作方式相關(guān)聯(lián)的多個(gè)流量控制閥，所述控制器有選擇地控制所述 多個(gè)流量控制閥中的每個(gè)在其各自的打開和關(guān)閉位置之間的定位。
4. 如權(quán)利要求3所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè) 流量控制閥包括設(shè)置在所述制冷劑蒸氣注入管路的上游部分上的第一流量控制閥； 設(shè)置在所述制冷劑液體注入管路的上游部分上的第二流量控制閥； 相對于制冷劑流設(shè)置在所述壓縮裝置的所述中間壓力級的上游和相對于制冷劑流設(shè)置在所述第 一 流量控制閥和所述第二流量控制閥的下游的第三流量控制閥；以及相對于制冷劑流設(shè)置在所述主制冷劑回路的所述吸入壓力部分的上游和相對于制冷劑流設(shè)置在第 一流量控制閥和第二流量控制閥的下游的 第四流量控制閥。
5. 如權(quán)利要求4所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述第一、 第二、第三和第四流量控制閥中的每一個(gè)包括具有第一打開位置和第二關(guān) 閉位置的電^f茲閥。
6. 如權(quán)利要求1所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng) 還包括壓縮機(jī)卸載旁路管路，所述旁路管路在所述壓縮裝置的中間壓力級 和所述制冷劑回路的吸入壓力部分之間建立制冷劑流連通。
7. 如權(quán)利要求6所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮劑液體注入管路的下游延伸。
8. 如權(quán)利要求7所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng) 還包括設(shè)置在所述制冷劑蒸氣注入管路的上游部分上的第 一流量控制閥； 設(shè)置在所述制冷劑液體注入管路的上游部分上的第二流量控制閥； 在所述壓縮機(jī)卸載旁路管路中相對于制冷劑流設(shè)置在所述壓縮裝置的所述中間壓力級的上游上的第三流量控制閥；以及在所述壓縮機(jī)卸載旁路管路中相對于制冷劑流設(shè)置在所述主制冷劑回路的所述吸入壓力部分的上游上的第四流量控制閥。
9. 如權(quán)利要求8所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述第一、 第二、第三和第四流量控制閥中的每一個(gè)包括具有第一打開位置和第二關(guān) 閉位置的電磁闊。
10. 如權(quán)利要求2所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述系 統(tǒng)還包括吸入調(diào)制閥，所述吸入調(diào)制閥由所述控制器操作地控制并且在所 述制冷劑回路中設(shè)置在所述制冷劑加熱換熱器的下游和所述壓縮裝置的 上游上。
11. 如權(quán)利要求1所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述系 統(tǒng)以跨臨界循環(huán)方式運(yùn)行。
12. 如權(quán)利要求1所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，制冷劑 包括二氧化碳。
13. 如權(quán)利要求1所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述壓 縮裝置包括具有至少第一較低壓力壓縮級和第二較高壓力壓縮級的單個(gè) 壓縮才幾。
14. 如權(quán)利要求1所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述壓 縮裝置包括以連續(xù)制冷劑流關(guān)系設(shè)置在所述制冷劑回路中的第一壓縮機(jī) 和第二壓縮機(jī)，且所述第一壓縮機(jī)的排放出口與所述第二壓縮機(jī)的吸入進(jìn) 口成制冷劑流連通。
15. 如權(quán)利要求1所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所迷壓 縮裝置包括渦旋式壓縮機(jī)。
16. 如權(quán)利要求13所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述系 統(tǒng)還包括制冷劑-制冷劑的換熱器，其具有設(shè)置成與第二制冷劑通路為熱 交換關(guān)系的第 一制冷劑通路，所述第 一制冷劑通路設(shè)置在所述主制冷劑回 路上的所述制冷劑排熱換熱器和所述副膨脹裝置之間，并且所述第二制冷 劑通路設(shè)置在所述主制冷劑回路上的制冷劑吸熱換熱器和所述壓縮裝置(20)之間。
17. 如權(quán)利要求1所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述壓 縮裝置包括螺桿式壓縮機(jī)。
18. 如權(quán)利要求1所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述壓 縮裝置包括往復(fù)式壓縮機(jī)。
19. 如權(quán)利要求1所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述主 膨脹裝置包括電子膨脹閥。
20. 如權(quán)利要求1所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述主 膨脹裝置包括恒溫膨脹閥。
21. 如權(quán)利要求1所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述副 膨脹裝置包括電子膨脹閥。
22. 如權(quán)利要求1所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述副 膨脹裝置包括固定節(jié)流孔膨脹閥。
23. —種以跨臨界循環(huán)方式運(yùn)行制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的方法，包括步驟在兩極壓縮進(jìn)程中壓縮制冷劑到超臨界狀態(tài)；使超臨界壓力的制冷劑以與冷介質(zhì)成熱交換關(guān)系的方式通過；使得超臨界狀態(tài)的制冷劑在第 一膨脹步驟中膨脹到次臨界壓力，以形成包括制冷劑蒸氣和制冷劑液體的第 一膨脹制冷劑；使第 一膨脹制冷劑分離為制冷劑蒸氣部分和制冷劑液體部分；使至少 一部分制冷劑液體部分在第二膨脹步驟中膨脹至較低壓力到包括制冷劑液體的第二膨脹制冷劑； 蒸發(fā)第二膨脹制冷劑；有選擇地引導(dǎo)制冷劑蒸氣部分的一部分進(jìn)入壓縮進(jìn)程的中間級或者 進(jìn)入制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的吸入壓力部分；以及有選擇地引導(dǎo)制冷劑液體部分的 一部分進(jìn)入壓縮進(jìn)程的中間級或者 進(jìn)入制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的吸入壓力部分。
24. 如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述方法還包括通過有 選擇地控制在所述第 一膨脹步驟中膨脹的超臨界壓力制冷劑的流量來將 以與冷介質(zhì)成熱交換關(guān)系而通過的超臨界壓力制冷劑的壓力控制到期望壓力的步驟。
25. 如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述方法在第一運(yùn)行模 式時(shí)還包括步驟有選擇地使得制冷劑蒸氣部分的 一部分進(jìn)入到壓縮進(jìn)程的中間壓力 級；以及有選擇地阻塞制冷劑液體部分進(jìn)入壓縮進(jìn)程的中間壓力級或者進(jìn)入 制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的吸入壓力部分的通道。
26. 如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，該方法在第二運(yùn)行模式 時(shí)還包括步驟有選擇地使得制冷劑蒸氣部分的 一部分進(jìn)入壓縮進(jìn)程的中間壓力級；以及同時(shí)有選擇地使得制冷劑液體部分的一部分進(jìn)入壓縮進(jìn)程的中間壓 力級。
27. 如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，該方法在第三運(yùn)行模式 時(shí)還包括步驟有選擇地使得制冷劑蒸氣部分的 一部分進(jìn)入制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)的吸入壓力部分；以及同時(shí)有選擇地使得制冷劑液體部分的一部分進(jìn)入制冷劑蒸氣壓縮系 統(tǒng)的吸入壓力部分。
28. 如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，該方法在第四運(yùn)行模式 時(shí)還包括通過有選擇地使得制冷劑蒸氣部分的一部分進(jìn)入制冷劑蒸氣壓 縮系統(tǒng)的吸入壓力部分來控制所述閃蒸罐內(nèi)的所述次臨界壓力的步驟。
29. —種用于與運(yùn)輸制冷系統(tǒng)結(jié)合使用的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，包括 主制冷劑回路，包括制冷劑壓縮裝置，設(shè)置于所述壓縮裝置下游的制冷劑排熱換熱器，設(shè)置于所述制冷劑排熱換熱器下游的制冷劑吸熱換熱 器，以及在制冷劑回路中設(shè)置于所述制冷劑排熱換熱器下游和所述制冷劑 吸熱換熱器上游的主膨脹裝置；閃蒸罐，在制冷劑回路中設(shè)置于所述制冷劑排熱換熱器下游和所述主 膨脹裝置上游，所述閃蒸罐限定有分離室，其中液態(tài)制冷劑收集在所述分 離室的下部而氣態(tài)制冷劑收集在所述分離室的液體制冷劑上面的部分；副膨脹裝置，在制冷劑回路中設(shè)置于所述閃蒸罐上游并與所述閃蒸罐 以操作方式相關(guān)聯(lián)；制冷劑蒸氣注入管路，在所述分離室上部和所述壓縮裝置的中間壓力 級以及所述主制冷劑回3各的吸入壓力部分之間建立制冷劑流連通；以及制冷劑液體注入管路，在所述分離室下部和所述壓縮裝置的中間壓力
30. 如權(quán)利要求29所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述系 統(tǒng)還包括控制系統(tǒng)，用于有選擇地引導(dǎo)制冷劑蒸氣從所述閃蒸罐通過所述 制冷劑蒸氣注入管路以在壓縮進(jìn)程的中間壓力級注入主制冷劑回路或者 注入主制冷劑回路的吸入部分，以及用于有選擇地引導(dǎo)制冷劑液體從所述 閃蒸罐通過所述制冷劑液體注入管以在壓縮進(jìn)程的中間壓力級注入主 制冷劑回路或者注入主制冷劑回路的吸入部分。
31. 如權(quán)利要求30所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述控 制系統(tǒng)包括控制器和與所述制冷劑蒸氣注入管路和/或所述制冷劑液體注 入管路以操作方式相關(guān)聯(lián)的多個(gè)流量控制閥，所述控制器有選擇地控制所 述多個(gè)流量控制閥中的每個(gè)在其各自的打開和關(guān)閉位置之間的定位。
32. 如權(quán)利要求30所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括壓縮機(jī)卸載旁路管路，所述旁路管路在所述壓縮裝置的中間壓力 級和所述制冷劑回路的吸入壓力部分之間建立制冷劑流連通。
33. 如權(quán)利要求32所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述壓 縮機(jī)卸載旁路管路形成了所述制冷劑蒸氣注入管路的下游延伸和所述制 冷劑液體注入管路的下游延伸。
34. 如權(quán)利要求33所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述系 統(tǒng)還包括設(shè)置在所迷制冷劑蒸氣注入管路的上游部分上的第 一流量控制閥； 設(shè)置在所述制冷劑液體注入管路的上游部分上的第二流量控制閥； 在所述壓縮機(jī)卸載旁路管路中相對于制冷劑流設(shè)置在所述壓縮裝置的所述中間壓力級的上游上的第三流量控制閥；以及在所述壓縮機(jī)卸載旁路管路中相對于制冷劑流設(shè)置在所述主制冷劑回路的所述吸入壓力部分的上游上的第四流量控制閥。
35. 如權(quán)利要求34所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述第 一、第二、第三和第四流量控制閥中的每一個(gè)包括具有第一打開位置和第 二關(guān)閉位置的電磁閥。
36. 如權(quán)利要求34所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述系 統(tǒng)還包括吸入調(diào)制閥，其由所述控制器操作地控制并且在所述制冷劑回路 中設(shè)置在所述制冷劑加熱換熱器的下游和所述壓縮裝置的上游上。
37. 如權(quán)利要求30所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述系 統(tǒng)以跨臨界循環(huán)方式運(yùn)行。
38. 如權(quán)利要求37所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，制冷劑 包括二氧化碳。
39. 如權(quán)利要求30所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述壓 縮裝置包括渦旋式壓縮機(jī)。
40. 如權(quán)利要求30所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述系 統(tǒng)還包括制冷劑-制冷劑的換熱器，其具有設(shè)置成與笫二制冷劑通路成熱 交換關(guān)系的第 一 制冷劑通路，所述笫 一 制冷劑通路設(shè)置在所述主制冷劑回 路上的所述制冷劑排熱換熱器和所述副膨脹裝置之間，而所述第二制冷劑 通路設(shè)置在所述主制冷劑回路上的制冷劑吸熱換熱器和所述壓縮裝置(20)之間。
41. 如權(quán)利要求30所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮裝置包括螺桿式壓縮機(jī)。
42. 如權(quán)利要求30所述的制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)，其特征在于，所述壓 縮裝置包括往復(fù)式壓縮機(jī)。
全文摘要
一種制冷劑蒸氣壓縮系統(tǒng)包括閃蒸罐，其限定有設(shè)置在制冷劑回路中的制冷劑排熱換熱器和制冷劑吸熱換熱器之間的分離室。主膨脹閥設(shè)置在制冷劑回路中的制冷劑吸熱換熱器上游上并與其以操作方式相關(guān)聯(lián)，以及副膨脹閥設(shè)置在制冷劑回路中的閃蒸罐經(jīng)濟(jì)器的上游上并與其以操作方式相關(guān)聯(lián)。制冷劑蒸氣注入管路在分離室上部和系統(tǒng)的壓縮裝置的中間壓力級以及制冷劑回路的吸入壓力部分之間建立制冷劑流連通。制冷劑液體注入管路在所述分離室下部和壓縮裝置的中間壓力級以及制冷劑回路的吸入壓力部分之間建立制冷劑流連通。
文檔編號F25B1/00GK101688696SQ200780053478
公開日2010年3月31日 申請日期2007年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月24日
發(fā)明者B·米特拉, J·斯卡切拉, L·Y·劉, S·杜賴薩米, Y·H·陳 申請人:開利公司