[发明专利]节约型制冷系统

说明书

相关专利申请的交叉引用

本申请要求享有于2006年10月26日提交的美国临时专利申请No.60/862,299的优先权，该申请在此通过引用的方式整体纳入本说明书。

背景技术

本申请总体涉及节约型制冷系统。更具体而言，本申请涉及包括专用于节约器流(economizer flow)的辅助压缩机的节约型制冷系统。

在制冷系统中，制冷剂气体被压缩机压缩并被传输至一冷凝器，在冷凝器中所述制冷剂与另一流体诸如环境空气之类交换热量。从冷凝器，加压的液体制冷剂经过膨胀设备然后到蒸发器，在蒸发器中制冷剂与被用于冷却环境的另一流体交换热量。制冷剂从蒸发器返回压缩机，然后重复该循环。

在制冷系统中使用节约器环路，藉以为给定的蒸发器尺寸提供增加的冷却容量，并且也增加了系统的效率和性能。使用一个或多个附加膨胀设备的节约器环路有时仅在冷凝器的下游被纳入。对于使用一个附加膨胀设备的系统，主膨胀设备将制冷剂从冷凝器压强膨胀到一中间压强，从而使得制冷剂中的一些急剧蒸发而成为其蒸汽状态。被急剧蒸发的制冷剂被再次引入到压缩级，并在压缩过程中随着饱和蒸汽与过热蒸汽制冷剂相混合而提供了一些冷却。压缩过程中的冷却导致压缩机输入功率有所降低。来自主膨胀设备的位于中间压强的剩余液体制冷剂处于较低的焓。附加膨胀设备将较低焓的液体制冷剂从中间压强膨胀为蒸发器压强。制冷剂以较低的焓进入蒸发器，从而，和在其中制冷剂直接从冷凝器被膨胀的非节约型系统相比，增强了具有节约型环路的制冷系统中的冷却效果。

实现节约型制冷系统的传统方法是通过使用闪蒸罐和附加膨胀设备。在闪蒸罐节约器环路中，主膨胀设备被设置在闪蒸罐的上游。液体制冷剂流过主膨胀设备，进入闪蒸罐。一流过主膨胀设备，液体制冷剂就经历了一个巨大的压降，随之，制冷剂的至少一部分迅速膨胀  或“急剧蒸发”，并在中间压强下从液相转化为汽相。剩余的液体制冷剂聚集在罐的底部，用于返回至位于附加膨胀设备的上游的主制冷剂线路。蒸汽制冷剂返回至压缩机，或者在压缩机吸入时，或者至压缩的中间级。由于闪蒸罐中制冷剂气体的中间压强，返回至压缩机的气体需要的压缩较小，从而增加了整个系统的效率。

将气体制冷剂从闪蒸罐节约器中引入到中间压强压缩机吸入中的一个，或者引入到多级压缩机的其他级可能是成问题的。通常，第一级压缩机处理来自蒸发器的流体，而更高级的压缩机处理从第一级压缩机中排放的流体以及来自节约器的流体。在这种布置中，节约器运行条件被总系统条件和运行点所限定；无法提供一种方法来用于独立控制节约器的运行压强和流率。没有这种独立控制，节约器和第二级压缩机必须被设计用于特定运行条件。偏离设计的运行条件影响了节约器的性能，并因此影响了整个系统的性能。另外，该系统需要蒸发器和冷凝器之间串联的多个压缩级以纳入节约器。

将气体制冷剂从节约器中导入具有仅单级压缩机的系统中更为困难，因为没有机械装置将压缩机运行在蒸发器和冷凝器之间的一个压强等级。因此，节约器运行条件被总系统条件和运行点所决定。

所公开的系统和/或方法的预期优点满足这些需要中的一个或多个，或者提供了其他的有益特征。其他的特征和优点将从本说明书中显而易见。所公开的教导扩展至落在所述权利要求书的范围内的实施方案，而不考虑它们是否达到上述需要中的一个或多个。

发明内容

一个实施方案涉及一种制冷系统，所述制冷系统包括冷凝器、蒸发器、节约器、冷凝器和节约器之间的膨胀设备、以及主压缩机，其均由主制冷剂线路流体连接从而形成主制冷剂环路。所述系统也包括辅助压缩机和辅助制冷剂线路，所述辅助制冷剂线路将所述节约器流体连接至所述辅助压缩机，并且在主压缩机和冷凝器之间一位置处将所述辅助压缩机流体连接至主制冷剂线路，从而形成节约器制冷剂环路。所述辅助压缩机是关于主压缩机独立可控的。

另一实施方案涉及一种运行节约型制冷系统的方法。所提供的节约型制冷系统，包括冷凝器、蒸发器、节约器、冷凝器和节约器之间的膨胀设备、以及主压缩机，其均被主制冷剂线路流体连接从而形成主制冷剂环路。所述节约型制冷系统也包括辅助压缩机和辅助制冷剂线路，所述辅助制冷剂线路将节约器流体连接至辅助压缩机，并且在主压缩机系统和冷凝器之间一位置处，将所述辅助压缩机流体连接至主制冷剂线路，从而形成节约器制冷剂环路。该方法进一步包括选择节约器运行压强、在所选择的运行压强下运行节约器、独立于流经主压缩机的制冷剂的流率来控制流经辅助压缩机的制冷剂的流率，以及独立于穿过主压缩机的压强增加来控制穿过辅助压缩机的压强增加。