[发明专利]具有临界致冷剂压力的排出管循环系统

说明书

本发明涉及一种排出管循环系统，其高压侧致冷剂压力等于或高于致冷剂的临界压力值。排出管循环系统具有排出管，其中高压侧致冷剂被减压而膨胀，以使蒸发器中蒸发的气体致冷剂被吸入其中，通过将膨胀能量转换为压缩能量使吸入压缩机的致冷剂压力增大。

近些年来，代替氟立昂致冷剂，其它致冷剂被用于蒸发压缩制冷循环中。例如，USP 5,245,836描述了使用二氧化碳的蒸发压缩致冷剂循环。然而，在这种情况下，因为需要增加高压侧致冷剂压力，使等于或高于临界压力值，所以要使操作压缩机所需的功率变得更大，并使致冷剂循环的性能系数减小。

考虑到前面的问题，本发明的目的在于提供一种高压侧致冷剂压力等于或高于临界压力值值的排出管循环系统，这改善了致冷剂循环的性能系数(COP)。

按照本发明，一种排出管循环系统包括：用于吸入和压缩致冷剂的压缩机；用于冷却压缩机排放之致冷剂的散热器；通过吸收热量使其中的致冷剂蒸发的蒸发器；排出管，它使来自散热器的致冷剂减压和膨胀，以便吸入蒸发器中蒸发的气体致冷剂，并将膨胀能量转换为压缩能量，以增大拟由压缩机吸入之致冷剂的压力，以及气-液分离器，它用于储存致冷剂以及将致冷剂分为气体致冷剂和液体致冷剂。所述的致冷剂循环系统中，在排出管中被减压之前，致冷剂的压力等于或高于致冷剂的临界压力值。当致冷剂被用于超临界区域时，与用氟立昂作致冷剂相比，特定的焓差与压力变化的比(ΔP)变大，而且在减压和膨胀过程中，压力差变得更大。于是，本发明中使得在减压过程的膨胀能量得以充分地恢复。此外，在所述排出管中，排出管排放之致冷剂的压力增大，从比蒸发器内部压力高的中间压力增大至比低于临界压力值的压力。因此，可使压缩机消耗的功率降低。

在致冷剂的超临界区域，由于气体致冷剂的密度大致等于液体致冷剂的密度，所以，排出管中被减压和膨胀的致冷剂，气体致冷剂和液体致冷剂二者的速度大致相等。例如，当用二氧化碳作为致冷剂时，与用氟立昂作致冷剂的情况相比，排出管的效率约增加两倍。于是，在本发明的排出管循环中，由于被减压之前排出管中的致冷剂压力等于或高于致冷剂的临界压力值，所以可使排出管循环系统的性能系数提高。

最好将气-液分离器安排成，使气-液分离器中的气体致冷剂被送至压缩机的吸入侧，而使气-液分离器中的液体致冷剂被送至蒸发器，而且所述排出管循环系统还包括一个加热单元，它加热吸入压缩机的致冷剂。因此，可使吸入压缩机的致冷剂温度提高，也使压缩机排放的致冷剂温度得以提高，比可使散热器的能力和排出管循环系统的效率得以提高。

最好设置一个排出管效率控制单元，以控制排出管中的能量转换效率。进而，还设置流量调整装置，用于调整流入排出管的致冷剂流量。于是，排出管循环系统运行时排出管的效率得以提高。

另外，排出管循环系统的致冷剂通道中安排一个控制阀门，使得排出管中减压之前致冷剂压力等于或高于致冷剂的临界压力值。因此，排出管循环系统运行的同时使排出管效率得以提高。所述控制阀门和排出管最好被集成为一体。从而可使排出管循环系统的结构做得简单。排出管最好包括一个喷嘴，从散热器流入的高压致冷剂的压缩能量在其中被转换成速度能量，使致冷剂减压并膨胀，还包括一个增压部分，使速度能量在其中被转换成压缩能量，从而使喷嘴排放的致冷剂与蒸发器吸入的致冷剂混合时，增大致冷剂的压力。控制阀门可与排出管的喷嘴集成为一体。

最好使气-液分离器有一个储藏容器部分，致冷剂储存在其中并使气体致冷剂与液体致冷剂彼此分开，排出管的一部分与所述容器部分集成为一体。例如，将排出管安排成使排出管内的致冷剂从低侧向上流动，排出管与储藏容器部分是集成的，使得排出管的出口位于储藏容器部分内的致冷剂液面上面。在这种情况下，可以过程一个碰撞壁，致冷剂从排出管出口流出至其上。做为选择，可使排出管与储藏容器部分集成为一体，使排出管出口位于储藏容器部分内的致冷剂液面上面，并且从排出管的出口排放的致冷剂与储藏容器部分的内壁表面碰撞。

通过下面结合附图对本发明实施例的详细描述，本发明的其它目的和优点将变得更加清楚，其中：

图1是本发明第一优选实施例排出管循环系统的示意图；

图2是按照第一实施例，用二氧化碳作为致冷剂的排出管循环系统的焓熵(Mollier)图；

图3是表示按照第一实施例，高压侧致冷剂压力、性能系数(COP)和致冷功率之间相互关系的曲线图；

图4是本发明第二优选实施例排出管循环系统的示意图；

图5是本发明第三优选实施例排出管循环系统的示意图；

图6是本发明第四优选实施例排出管循环系统主要部分的示意图；