[发明专利]带有热气体旁路的制冷剂蒸气压缩系统

说明书

相关申请的交叉引用

参考以下专利申请且本申请要求以下专利申请的优先权和权益：在2009年4月9日提交名称为“REFRIGERANT VAPOR COMPRESSION SYSTEM WITH HOT GAS BYPASS”的美国临时申请序列号61/167,972，该申请以其全文引用的方式结合到本文中。

技术领域

本发明大体而言涉及制冷剂蒸气压缩系统且更特定而言涉及在以跨临界循环操作的制冷剂蒸气压缩系统中使制冷剂气体绕开气体冷却器。

背景技术

制冷剂蒸气压缩系统是本领域中熟知的且通常用于调节将供应到住宅、办公楼、医院、学校、餐馆或其它场所内的气候控制的舒适区的空气。制冷剂蒸气压缩系统也通常用于制冷供应到商业机构中的展示柜、陈列柜、冷柜、冷室或其它易腐/冷冻产品储存区的空气。

制冷剂蒸气压缩系统也通常用于运输制冷系统中以制冷供应到卡车、拖车、容器或类似物的温度控制的货物空间的空气以由卡车、轨道、轮船或联合运输来运输易腐/冷冻物品。结合运输制冷系统使用的制冷剂蒸气压缩系统通常经受更严格的操作条件，这归因于大的操作负荷条件范围和大的室外环境条件范围，制冷剂蒸气压缩系统必须在这些条件范围下操作以维持货物空间内的产品在所需温度。货物需要被控制的所需温度也可在大的范围变化，取决于待保存的货物性质。制冷剂蒸气压缩系统必须不仅具有足够的容量来迅速地下拉在环境温度加载到货物空间内的产品温度，而且在运输期间维持稳定产品温度时还以低负荷高效操作。

在传统上，常规制冷剂蒸气压缩系统通常以亚临界制冷剂压力操作且通常包括压缩机、冷凝器和蒸发器和膨胀装置，膨胀装置通常为膨胀阀，相对于制冷剂流动安置于蒸发器上游和冷凝器下游。这些基本的制冷剂系统构件由制冷剂管线互连为闭合制冷剂回路，根据已知的制冷剂蒸气压缩循环布置，且对于使用中的特定制冷剂以亚临界压力范围操作。在亚临界范围操作的制冷剂蒸气压缩系统通常充注氟碳化合物制冷剂，诸如（但不限于）氢氯氟碳化合物（HCFC），诸如R22，且更通常地为氢氟碳化合物（HFC），诸如R134a、R410A、R404A和R407C。

在当今市场上，对于“天然”制冷剂，诸如二氧化碳，代替HFC制冷剂用于空调和运输制冷系统中表现出更大关注。但是，因为二氧化碳具有低临界温度，充注二氧化碳作为制冷剂的大多数制冷剂蒸气压缩系统被设计成以跨临界压力状况操作。在以亚临界循环操作的制冷剂蒸气压缩系统中，冷凝器和蒸发器热交换器以低于制冷剂临界点的制冷剂温度和压力操作。然而，在以跨临界循环操作的制冷剂蒸气压缩系统中，散热热交换器，其为气体冷却器而不是冷凝器，在超过制冷剂临界点的制冷剂温度和压力下操作，而蒸发器在亚临界范围的制冷剂温度和压力下操作。因此，对于以跨临界循环操作的制冷剂蒸气压缩系统，在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特征性地显著地大于以亚临界循环操作的制冷剂蒸气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。

也常常实践将经济器合并到制冷剂回路中以增加制冷剂蒸气压缩系统的容量。在某些跨临界循环系统中，闪蒸罐经济器在冷凝器与蒸发器之间结合在制冷剂回路中。在此情况下，离开冷凝器的制冷剂通过膨胀装置膨胀，诸如热力膨胀阀或电子膨胀阀，之后进入闪蒸罐，在闪蒸罐中，膨胀的制冷剂分成液体制冷剂组分和蒸气制冷剂组分。制冷剂的蒸气组分因此从闪蒸罐被导向到压缩过程的中间压力级内。制冷剂的液体组分从闪蒸罐被导向通过系统主膨胀阀，之后进入蒸发器。美国专利No.6,385,980公开了一种跨临界制冷剂蒸气压缩系统，其在制冷剂回路中在气体冷却器与蒸发器之间结合了闪蒸罐经济器。

在跨临界循环运输制冷中蒸发器的制冷剂盘管，如在任何亚临界循环运输制冷系统中，取决于操作条件，经受由于从货箱循环且在制冷剂盘管上传递的空气中的湿气所致的霜形成和霜累积。因此，惯例是提供与制冷剂盘管在操作上相关联的电阻加热器，该电阻加热器周期性地操作以从制冷剂盘管融化霜。电阻加热器也可用于在需要升高货箱内的空气温度时加热循环空气以防止货物过度冷却。但是，电阻加热器增加了电力消耗，电力可用性常常是有限的。电阻加热器和相关构件也较为昂贵且增加了制冷单元的初始成本和操作成本。

美国专利7,028,494公开了一种以跨临界循环操作的热泵水加热系统，其中为了对蒸发器除霜，自压缩机排放口的制冷剂绕开气体冷却器，通过蒸发器膨胀装置，且因此通过蒸发器以将霜从蒸发器的外表面融掉。

发明内容