[发明专利]具有双节能器回路的制冷剂蒸汽压缩系统

说明书

技术领域

本发明总体上涉及制冷剂蒸汽压缩系统，更具体地涉及对工作在亚临 界循环或跨临界循环内的制冷剂蒸汽压缩系统的效率和容量的同时改进。

背景技术

制冷剂蒸汽压缩系统为本领域公知，通常用于对将输送给住宅、办公 楼、医院、学校、饭店或其他建筑内的气候受控舒适区域的空气进行调节。 制冷剂蒸汽压缩系统通常也用于对输送给陈列箱、市场、冷冻柜、冷藏室 或其他商业场所中的易腐/冷冻产品储藏区域的空气进行冷却。

制冷剂蒸汽压缩系统通常还用在运输制冷系统中以便对输送给用于 通过卡车、拖车、船或联合运输系统来运输易腐/冷冻货物的卡车、拖车、 集装箱或类似物的温度受控的货舱的空气进行冷却。与运输制冷系统联合 使用的制冷剂蒸汽压缩系统通常由于大范围的工作负载条件和大范围的 户外环境条件而面临更严厉的工作环境，制冷剂蒸汽压缩系统必须在这些 条件下工作以便将货舱中的产品维持在预期温度下。需要控制货物处于预 期温度下，该预期温度也可根据要被保藏的货物的性质而在大范围内变 化。制冷剂蒸汽压缩系统不仅要有足够容量以使在环境温度下载入货舱的 产品的温度快速下降，还要在运输期间维持稳定的产品温度时有效地工作 在低负载下。此外，运输制冷剂蒸汽压缩系统面临固定制冷剂蒸汽压缩系 统不会经历的振动和移动。

传统上，这些制冷剂蒸汽压缩系统中的大多数工作在亚临界制冷剂压 力下并且通常包括压缩机、冷凝器、蒸发器以及膨胀装置，膨胀装置通常 为相对于制冷剂流而位于蒸发器上游和冷凝器下游的膨胀阀。这些基本的 制冷剂系统元件通过制冷剂管线彼此连成封闭的制冷剂回路，该封闭的制 冷剂回路根据已知的制冷剂蒸汽压缩循环设置并工作在所使用的特定制 冷剂的亚临界压力范围内。工作在亚临界范围内的制冷剂蒸汽压缩系统通 常填充有碳氟化合物制冷剂，例如但不限于例如为R22的氟氯烃(HCFC) 以及更常用的例如为R134a、R410A、R404A和R407C的氢氟烃(HFC)。

在当今市场中，更倾向于在空调和运输制冷系统中使用例如二氧化碳 的“天然”制冷剂来取代HFC制冷剂。但是，由于二氧化碳的临界温度低， 多数填充有二氧化碳作为制冷剂的制冷剂蒸汽压缩系统被设计为工作在 跨临界压力区域。在工作于亚临界循环内的制冷剂蒸汽压缩系统中，冷凝 器和蒸发器的热交换器均工作在制冷剂临界点以下的制冷剂温度和压力 下。但是，在工作于跨临界循环内的制冷剂蒸汽压缩系统中，作为气体冷 却器而不是冷凝器的排热热交换器则工作在超出制冷剂临界点的制冷剂 温度和压力下，而蒸发器工作在亚临界范围内的制冷剂温度和压力下。因 此，对于工作在跨临界循环内的制冷剂蒸汽压缩系统，气体冷却器内的制 冷剂压力与蒸发器内的制冷剂压力之间的差实质上特征性地大于工作在 亚临界循环内的制冷剂蒸汽压缩系统的冷凝器内的制冷剂压力与蒸发器 内的制冷剂压力之间的差。

将节能器结合至制冷剂回路以增大制冷剂蒸发压缩系统的容量也是 公知常识。例如在一些系统中，制冷剂-制冷剂热交换器被结合至制冷剂 回路作为节能器。离开冷凝器的制冷剂的第一部分穿过热交换器的第一通 道，该热交换器的第一通道与穿过热交换器的第二通道的制冷剂的第二部 分交换热量。制冷剂的第二部分通常由离开冷凝器的一部分制冷剂构成， 该部分制冷剂转向通过膨胀装置，制冷剂的该部分在穿过节能器制冷剂- 制冷剂热交换器的第二通道之前在膨胀装置中膨胀成更低压和更低温的 蒸汽或气/液混合制冷剂。在穿过节能器热交换器的第二通道之后，制冷剂 的第二部分从此进入压缩过程的中间压力转变。主制冷剂回路中的制冷剂 穿过制冷剂-制冷剂节能器热交换器的第一通道并因此在其先于进入蒸 发器而穿过系统主膨胀装置之前被进一步冷却。美国专利No.6058729公开 了一种用于运输制冷装置的亚临界制冷剂蒸汽压缩系统，其具有作为节能 器结合至制冷剂回路的制冷剂-制冷剂热交换器。

在一些系统中，闪蒸罐节能器在冷凝器和蒸发器之间连接至制冷剂回 路。在这种情况下，离开冷凝器的制冷剂在进入闪蒸罐之前通过例如恒温 膨胀阀或电子膨胀阀的膨胀装置被膨胀，在闪蒸罐中膨胀后的制冷剂分离 为液体制冷剂组分和蒸汽制冷剂组分。制冷剂的蒸汽组分在此从闪蒸罐进 入压缩过程的中间压力级。制冷剂的液体组分则从闪蒸罐在进入蒸发器之 前通过系统的主膨胀阀。美国专利No.5174123公开了一种亚临界蒸汽压缩 系统，其包括在冷凝器和蒸发器之间结合到制冷剂回路中的闪蒸罐节能 器。