本申請(qǐng)總體涉及一種冷卻系統(tǒng)，尤其涉及一種具有集成再冷卻功能的冷卻系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

冷卻系統(tǒng)可配置在二氧化碳增壓器系統(tǒng)中。這個(gè)系統(tǒng)可循環(huán)co2制冷劑以冷卻空間。制冷劑可循環(huán)通過低溫負(fù)載、低溫壓縮機(jī)(一個(gè)或多個(gè))、中溫負(fù)載、以及中溫壓縮機(jī)(一個(gè)或多個(gè))。所述系統(tǒng)也可包括再冷卻器和積聚器。再冷卻器進(jìn)一步冷卻液體制冷劑且積聚器防止任何液體制冷劑從負(fù)載(一個(gè)或多個(gè))流到壓縮機(jī)(一個(gè)或多個(gè))中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，一種系統(tǒng)包括高側(cè)換熱器、閃蒸罐、容器、負(fù)載、以及壓縮機(jī)。高側(cè)換熱器從制冷劑移除熱量。閃蒸罐存儲(chǔ)來自高側(cè)換熱器的制冷劑。所述容器包括由外部殼體限定的腔室和定位在腔室內(nèi)的管道。熱量從循環(huán)通過這個(gè)管道且來自閃蒸罐的液體制冷劑移除。負(fù)載使用來自管道的制冷劑以從靠近負(fù)載的空間移除熱量。負(fù)載將制冷劑傳送到相同容器的外部殼體和管道之間的腔室中。壓縮機(jī)從外部殼體和管道之間的腔室接收制冷劑且壓縮制冷劑。

根據(jù)另一實(shí)施方式，一種方法包括利用高側(cè)換熱器從制冷劑移除熱量且利用閃蒸罐存儲(chǔ)制冷劑。所述方法也包括將來自閃蒸罐的制冷劑傳送到容器的管道。管道從制冷劑移除熱量。所述容器包括由外部殼體限定的腔室。管道定位在腔室內(nèi)。所述方法也包括利用制冷劑從靠近負(fù)載的空間移除熱量且將來自負(fù)載的制冷劑傳送到外部殼體和管道之間的腔室中。所述方法還包括將制冷劑從外部殼體和管道之間的腔室傳送到壓縮機(jī)。壓縮機(jī)壓縮制冷劑。

根據(jù)又另一實(shí)施方式，一種系統(tǒng)包括容器、負(fù)載、以及壓縮機(jī)。所述容器包括由外部殼體限定的腔室和定位在腔室內(nèi)的管道。管道從來自閃蒸罐的制冷劑移除熱量。負(fù)載使用來自管道的制冷劑從靠近負(fù)載的空間移除熱量。負(fù)載將制冷劑傳送到外部殼體和管道之間的腔室中。壓縮機(jī)從外部殼體和管道之間的腔室接收制冷劑且壓縮制冷劑。

特定實(shí)施方式可提供一種或多種技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。例如，一實(shí)施方式通過將再冷卻器和積聚器集成在單一容器中而增加在冷卻系統(tǒng)架上的可用空間量。作為另一示例，一實(shí)施方式通過將再冷卻器和積聚器集成在單一容器中和增加系統(tǒng)效率而減少冷卻系統(tǒng)的壓降。特定實(shí)施方式可不包括以上技術(shù)優(yōu)點(diǎn)、或包括以上技術(shù)優(yōu)點(diǎn)中的一些或全部。通過包括在此的附圖、說明書、和權(quán)利要求，一種或多種其它技術(shù)優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員易于是明顯的。

附圖說明

為了更完整的理解本申請(qǐng)，現(xiàn)在結(jié)合附圖參考以下說明內(nèi)容，其中：

圖1示出示例性冷卻系統(tǒng)；

圖2示出圖1的冷卻系統(tǒng)的各種示例性容器；以及

圖3是示出圖1的操作示例性冷卻系統(tǒng)的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

本申請(qǐng)的實(shí)施方式及其優(yōu)點(diǎn)通過參照附圖中的圖1至3最佳地理解，相同的附圖標(biāo)記用于各個(gè)視圖的相同和對(duì)應(yīng)部分。

諸如制冷系統(tǒng)等的冷卻系統(tǒng)利用制冷劑從空間移除熱量。這些系統(tǒng)可使制冷劑循環(huán)通過低溫負(fù)載和中溫負(fù)載，以冷卻與那些負(fù)載對(duì)應(yīng)的空間。例如，在雜貨店中，低溫負(fù)載可以是用于存儲(chǔ)冷凍食品的冷凍箱，且中溫負(fù)載可以是用于存儲(chǔ)新鮮產(chǎn)品的冷藏架。來自低溫負(fù)載的制冷劑被傳送通過低溫壓縮機(jī)，而后被壓縮的制冷劑混合于來自中溫負(fù)載的制冷劑來自閃蒸罐的制冷劑。所述混合物繼而傳送通過中溫壓縮機(jī)，而后循環(huán)回到高側(cè)換熱器。

許多冷卻系統(tǒng)包括在負(fù)載之前的再冷卻器。再冷卻器在將制冷劑傳送到負(fù)載之前進(jìn)一步冷卻制冷劑。以這種方式，負(fù)載能夠?qū)⒖臻g高效地冷卻到較低溫度。例如，較冷制冷劑可幫助冷凍箱將空間保持在適當(dāng)溫度以用于冷凍食品。許多冷卻系統(tǒng)也包括在負(fù)載和壓縮機(jī)之間的積聚器。積聚器操作以防止液體制冷劑流到壓縮機(jī)中。當(dāng)液體制冷劑流到壓縮機(jī)中時(shí)，所述液體制冷劑可引起壓縮機(jī)損壞和故障。因此，通過利用積聚器，壓縮機(jī)的使用壽命可增加。

利用再冷卻器和積聚器將特定問題引入冷卻系統(tǒng)中。例如，通過將再冷卻器和積聚器兩者包括在冷卻系統(tǒng)中，將消耗在冷卻系統(tǒng)架上的更多空間。因此，在所述架上存在更少的空間用于冷卻系統(tǒng)的其它構(gòu)件。作為另一示例，通過利用再冷卻器和積聚器兩者，跨越冷卻系統(tǒng)的壓降增加。因此，冷卻系統(tǒng)中的壓縮機(jī)使用更多的能量以將制冷劑壓縮最多達(dá)到用于高側(cè)換熱器的特定壓力。

本申請(qǐng)構(gòu)思的是具有集成再冷卻器和積聚器的冷卻系統(tǒng)。集成容器包括限定腔室的外部殼體。管道定位在腔室內(nèi)。管道用作使制冷劑再冷卻的換熱器。在制冷劑被負(fù)載使用之后，制冷劑在傳送到壓縮機(jī)之前通過容器的腔室傳送返回。隨著制冷劑穿過容器，任何液體制冷劑通過重力沉淀在容器的底部處。因此，液體制冷劑不傳到壓縮機(jī)。在具體實(shí)施方式中，通過將再冷卻器和積聚器集成在單一容器中，在冷卻系統(tǒng)架上的可用空間量增加。而且，通過集成再冷卻器和積聚器，跨越冷卻系統(tǒng)的壓降減小。冷卻系統(tǒng)將利用圖1至3更詳細(xì)地描述。圖1總體示出冷卻系統(tǒng)。圖2示出集成容器的各種示例。圖3示出操作示例性冷卻系統(tǒng)的方法。

本申請(qǐng)使用配置在具有低溫和中溫負(fù)載以及壓縮機(jī)的增壓器構(gòu)型中的示例性冷卻系統(tǒng)。然而，本申請(qǐng)構(gòu)思的是利用以任何適當(dāng)方式配置的任何適當(dāng)冷卻系統(tǒng)。例如，本申請(qǐng)構(gòu)思的是利用無閃蒸罐且僅一種類型的負(fù)載和壓縮機(jī)的空調(diào)系統(tǒng)或制冷系統(tǒng)。而且，本申請(qǐng)構(gòu)思的是包括在示例性冷卻系統(tǒng)中使用的任何構(gòu)件中的一個(gè)或多個(gè)的系統(tǒng)。

圖1示出示例性冷卻系統(tǒng)100。如圖1所示，冷卻系統(tǒng)100包括高側(cè)(高壓側(cè))換熱器(highsideheatexchanger)105、膨脹閥110、閃蒸罐(flashtank)115、膨脹閥120、集成容器125、低溫負(fù)載130、低溫壓縮機(jī)135、膨脹閥140、中溫負(fù)載145、以及中溫壓縮機(jī)150。集成容器125將再冷卻器和積聚器集成在一個(gè)容器中。在具體實(shí)施方式中，通過利用集成容器125，在用于冷卻系統(tǒng)100的架上可用的空間量增加。而且，跨越冷卻系統(tǒng)100的壓降減小。

高側(cè)換熱器105從制冷劑移除熱量。當(dāng)熱量從制冷劑移除時(shí)，制冷劑被冷卻。本申請(qǐng)構(gòu)思的是高側(cè)換熱器105被操作為冷凝器和/或氣體冷卻器。當(dāng)操作為冷凝器時(shí)，高側(cè)換熱器105冷卻制冷劑，以使得制冷劑的狀態(tài)從過熱氣體改變成液體或從過熱氣體變成冷卻氣體。當(dāng)操作為氣體冷卻器時(shí)，高側(cè)換熱器105冷卻制冷劑但是制冷劑仍然是氣體。在特定構(gòu)型中，高側(cè)換熱器105定位成使得從制冷劑移除的熱量可排放到空氣中。例如，高側(cè)換熱器105可定位在屋頂上，使得從制冷劑移除的熱量可排放到空氣中。作為另一示例，高側(cè)換熱器105可定位在建筑物的外部和/或建筑物的側(cè)部上。

膨脹閥110、120、和140減小壓力且因此制冷劑的溫度。膨脹閥110、120、和140減小來自流到膨脹閥110、120、和140中的制冷劑的壓力。制冷劑的溫度繼而可隨著壓力減小而下降。因此，進(jìn)入膨脹閥110、120、和140的溫或熱的制冷劑在離開膨脹閥110、120、和140時(shí)更冷。離開膨脹閥110的制冷劑被供給到閃蒸罐115中。膨脹閥120和140分別供給低溫負(fù)載125和中溫負(fù)載135。

閃蒸罐115存儲(chǔ)通過膨脹閥110從高側(cè)換熱器105接收的制冷劑。本申請(qǐng)構(gòu)思的是閃蒸罐115以比如液體狀態(tài)和/或氣體狀態(tài)的任何狀態(tài)存儲(chǔ)制冷劑。離開閃蒸罐115的制冷劑通過膨脹閥120和140被供給到低溫負(fù)載125和中溫負(fù)載135。

所述系統(tǒng)100包括低溫部分和中溫部分。低溫部分可以按比中溫部分更低的溫度操作。在一些制冷系統(tǒng)中，低溫部分可以是冷凍系統(tǒng)且中溫系統(tǒng)可以常規(guī)制冷系統(tǒng)。在雜貨店布置中，低溫部分可包括用于保持冷凍食品的冷凍箱且中溫部分可包括用于保持產(chǎn)品的冷藏架。制冷劑可從閃蒸罐115流到制冷系統(tǒng)的低溫和中溫部分兩者。例如，制冷劑可流到低溫負(fù)載130和中溫負(fù)載145。當(dāng)制冷劑到達(dá)低溫負(fù)載130或中溫負(fù)載145時(shí)，制冷劑從圍繞低溫負(fù)載130或中溫負(fù)載145的空氣移除熱量。因此，空氣被冷卻。冷卻空氣可繼而比如通過風(fēng)扇循環(huán)以冷卻比如冷凍箱和/或冷藏架的空間。隨著制冷劑穿過低溫負(fù)載130和中溫負(fù)載145，制冷劑可從液體狀態(tài)改變到氣體狀態(tài)。

制冷劑從低溫負(fù)載130和中溫負(fù)載145流到壓縮機(jī)135和150。本申請(qǐng)構(gòu)思的是所述系統(tǒng)100包括任何數(shù)量的低溫壓縮機(jī)135和中溫壓縮機(jī)150。低溫壓縮機(jī)135和中溫壓縮機(jī)150增加制冷劑的壓力。因此，制冷劑中的熱量變得集中且制冷劑變成高壓氣體。低溫壓縮機(jī)135壓縮來自低溫負(fù)載130的制冷劑且將被壓縮的制冷劑傳送到中溫壓縮機(jī)150。中溫壓縮機(jī)150壓縮來自低溫壓縮機(jī)135和中溫負(fù)載145的制冷劑。中溫壓縮機(jī)150繼而將被壓縮的制冷劑傳送到高側(cè)換熱器105。

許多冷卻系統(tǒng)包括在閃蒸罐115和低溫負(fù)載130之間的再冷卻器。再冷卻器在制冷劑被低溫負(fù)載130使用之前從存儲(chǔ)在閃蒸罐115中的所述液體制冷劑移除熱量。通過使制冷劑冷卻，再冷卻器制備制冷劑以供低溫負(fù)載130使用。當(dāng)?shù)蜏刎?fù)載130使用較冷制冷劑時(shí)，低溫負(fù)載130更好地冷卻靠近低溫負(fù)載130的空間。許多冷卻系統(tǒng)也包括在低溫負(fù)載130和低溫壓縮機(jī)135之間的積聚器。積聚器操作以防止液體制冷劑流到低溫壓縮機(jī)135中。當(dāng)液體制冷劑進(jìn)入低溫壓縮機(jī)135時(shí)，液體制冷劑損壞低溫壓縮機(jī)135且可引起低溫壓縮機(jī)135故障或損壞。因此，積聚器增長(zhǎng)低溫壓縮機(jī)135的使用壽命。

當(dāng)再冷卻器和積聚器都在冷卻系統(tǒng)100中作為分離的容器使用時(shí)，在用于冷卻系統(tǒng)100的架上的可用空間量減少。而且，通過使再冷卻器和積聚器分離，跨越冷卻系統(tǒng)100的壓降增加。由于壓降，低溫壓縮機(jī)135和中溫壓縮機(jī)150更多地運(yùn)行以將制冷劑壓縮到用于高側(cè)換熱器105的適當(dāng)壓力。

集成容器125將再冷卻器和積聚器集成在單一容器中。在具體實(shí)施方式中，集成容器125包括限定腔室的外部殼體和定位在腔室內(nèi)的管道。管道接收來自閃蒸罐115的制冷劑，且在制冷劑傳送到低溫負(fù)載130之前從所述制冷劑移除熱量。因此，集成容器125通過從閃蒸罐115移除熱量而用作再冷卻器。在制冷劑被低溫負(fù)載130使用以冷卻空間之后，低溫負(fù)載130將制冷劑傳送回到集成容器125。制冷劑在被傳送到低溫壓縮機(jī)135之前穿過在外部殼體和管道之間的集成容器125的腔室(部位)。隨著制冷劑穿過集成容器125，制冷劑中的任何液體通過重力沉淀在腔室的底部處或也可通過從在容器125內(nèi)側(cè)的管道(一個(gè)或多個(gè))吸收熱量而蒸發(fā)。因此，液體制冷劑在所述制冷劑被傳送到低溫壓縮機(jī)135之前被轉(zhuǎn)換成氣體制冷劑。因此，集成容器125也操作為積聚器。

如先前描述的，本申請(qǐng)構(gòu)思的是在任何適當(dāng)?shù)睦鋮s系統(tǒng)中利用集成容器125。例如，本申請(qǐng)構(gòu)思的是在不包括閃蒸罐115和/或中溫部分和低溫部分的空調(diào)系統(tǒng)或制冷系統(tǒng)中利用集成容器125。實(shí)際上，空調(diào)系統(tǒng)可包括具有負(fù)載和壓縮機(jī)的僅一個(gè)部分。而且，本申請(qǐng)構(gòu)思的是將多個(gè)集成容器125結(jié)合在系統(tǒng)100中。例如，第二集成容器可被包括在閃蒸罐115和中溫負(fù)載145之間。第二集成容器在制冷劑到達(dá)中溫負(fù)載145之前使制冷劑再冷卻，且在制冷劑到達(dá)中溫壓縮機(jī)150之前積聚制冷劑。

在具體實(shí)施方式中，冷卻系統(tǒng)100包括在中溫負(fù)載145和中溫壓縮機(jī)150之間的積聚器。積聚器防止液體制冷劑流到中溫壓縮機(jī)150中。中溫負(fù)載145通過積聚器將制冷劑傳送到中溫壓縮機(jī)150。在一些實(shí)施方式中，低溫壓縮機(jī)135通過積聚器將制冷劑傳送到中溫壓縮機(jī)150。

在具體實(shí)施方式中，通過利用集成容器125，在用于冷卻系統(tǒng)100的架上的可用空間量增加。而且，跨越冷卻系統(tǒng)100的壓降減小，因?yàn)樵倮鋮s器和積聚器集成為單一容器。因此，低溫壓縮機(jī)135的使用壽命增長(zhǎng)。將利用圖2更詳細(xì)地描述集成容器125。將利用圖3描述操作冷卻系統(tǒng)100的方法。

圖2示出圖1的冷卻系統(tǒng)100的各種示例性容器125。如圖2所示，容器125可以按數(shù)種不同的方式配置。本申請(qǐng)構(gòu)思的是容器125以任何適當(dāng)方式配置以執(zhí)行再冷卻器和積聚器的功能。

容器125的第一示例包括外部殼體200、腔室205、以及管道210。外部殼體200用于包含容器125的構(gòu)件和制冷劑。外部容器200也限定腔室205。本申請(qǐng)構(gòu)思的是外部殼體200由諸如金屬的任何適當(dāng)材料制造。

腔室205允許容器125的構(gòu)件定位在腔室205內(nèi)。而且，腔室205允許制冷劑流過腔室205。腔室205可以是由外部殼體200限定的容器125內(nèi)的腔體。例如，腔室205可以是由外部殼體200包封的整個(gè)空間。

管道210定位在容器125內(nèi)。例如，管道210定位在外部殼體200內(nèi)。管道210允許制冷劑流過管道210。在具體實(shí)施方式中，管道210操作為換熱器。例如，管道210從流過管道210的制冷劑移除熱量。制冷劑通過管道210從閃蒸罐流到負(fù)載。因此，管道210在制冷劑被負(fù)載使用之前進(jìn)一步冷卻來自閃蒸罐的制冷劑。因此，管道210操作為再冷卻器。

在負(fù)載使用來自管道210的制冷劑以冷卻靠近負(fù)載的空間之后，負(fù)載將制冷劑傳送回到容器125。制冷劑在其到壓縮機(jī)的路上在外部殼體200和管道210之間穿過腔室205。隨著制冷劑穿過腔室205，任何液體制冷劑通過重力沉淀在腔室205的底部處。因此，液體制冷劑被防止流到壓縮機(jī)中。因此，容器125也操作為積聚器。

在具體實(shí)施方式中，從管道210中的制冷劑移除的熱量用于蒸發(fā)已經(jīng)通過重力沉淀在腔室205的底部處的液體制冷劑。當(dāng)所述液體制冷劑蒸發(fā)時(shí)，氣體制冷劑被允許流到壓縮機(jī)。以這種方式，通過重力沉淀在腔室205的底部處的液體制冷劑將不會(huì)溢流到壓縮機(jī)中。

本申請(qǐng)構(gòu)思的是容器125包括任何數(shù)量的管道。在容器125的第二示例中，容器125包括外部殼體215、腔室220、和多個(gè)管道225。如圖2所示，容器125的截面在第二示例中呈現(xiàn)。外部殼體215限定圍繞管道225的腔室220。類似于第一示例，來自負(fù)載的制冷劑在其到壓縮機(jī)的路上流過腔室220。任何液體制冷劑通過重力沉淀在腔室220的底部處。在腔室220的底部處存在充足的空間以保持液體制冷劑。因此，液體制冷劑被防止流到低溫壓縮機(jī)中。

所述多個(gè)管道225用于在制冷劑被負(fù)載使用之前從來自閃蒸罐的制冷劑移除熱量。隨著制冷劑流過管道225中的每個(gè)，熱量從制冷劑移除。因此，負(fù)載接收較冷的制冷劑，這允許負(fù)載更高效地冷卻空間。在負(fù)載使用制冷劑之后，負(fù)載將制冷劑傳送回到容器125。類似于容器125的第一示例，制冷劑不流出管道225進(jìn)入腔室220。實(shí)際上，管道225被包含在腔室220內(nèi)且來自閃蒸罐的制冷劑流過管道225，同時(shí)來自負(fù)載的制冷劑在外部殼體215和管道225之間流過腔室220。

在具體實(shí)施方式中，通過利用容器125，在用于冷卻系統(tǒng)100的架上的可用空間量增加，因?yàn)樵倮鋮s器和積聚器被結(jié)合在一個(gè)容器中。而且，通過將再冷卻器和積聚器結(jié)合在一個(gè)容器中，跨越系統(tǒng)100的壓降量減小。

圖3是示出操作圖1的示例性冷卻系統(tǒng)100的方法300的流程圖。在具體實(shí)施方式中，冷卻系統(tǒng)100的各種構(gòu)件執(zhí)行方法300的步驟。

在步驟305中，高側(cè)換熱器105從制冷劑移除熱量。高側(cè)換熱器105繼而將制冷劑傳送到閃蒸罐115。在步驟310中，閃蒸罐115存儲(chǔ)制冷劑。繼而，閃蒸罐115將制冷劑傳送到容器125。

在步驟315中，容器125從制冷劑移除熱量，這冷卻制冷劑。繼而，容器125將制冷劑傳送到低溫負(fù)載130。在步驟320中，低溫負(fù)載130利用制冷劑從空間移除熱量。繼而，低溫負(fù)載130將制冷劑傳送回到容器125。在步驟325中，容器125積聚制冷劑，這會(huì)移除液體制冷劑且防止液體制冷劑流到壓縮機(jī)中。繼而，容器125將制冷劑傳送到低溫壓縮機(jī)135。在步驟330中，低溫壓縮機(jī)135壓縮制冷劑。

以這種方式，容器125用作再冷卻器和積聚器兩者。容器125通過在步驟315中從制冷劑移除熱量而用作再冷卻器。而且，容器125通過在步驟325中積聚制冷劑而用作積聚器。例如，液體制冷劑可通過重力沉淀在容器125的底部處，由此防止液體制冷劑流到低溫壓縮機(jī)135中。因此，低溫壓縮機(jī)135的使用壽命增長(zhǎng)。

可對(duì)在圖3中描繪的方法300做出修改、增加、或省略。所述方法300可包括更多、更少、或其它步驟。例如，步驟可并列或以任何合適的順序執(zhí)行。雖然討論的是冷卻系統(tǒng)100的各種構(gòu)件執(zhí)行步驟，但是系統(tǒng)100的任何合適的構(gòu)件或構(gòu)件的結(jié)合可執(zhí)行方法的一個(gè)或多個(gè)步驟。

雖然本申請(qǐng)包括數(shù)個(gè)實(shí)施方式，但是可對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員建議各種改變、變化、變更、轉(zhuǎn)化、以及修改，且旨在本申請(qǐng)包含這些改變、變化、變更、轉(zhuǎn)化、以及修改，如落在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。