[發明專利]帶有容量控制的跨臨界制冷劑蒸汽壓縮系統

無效

• 申請號: 200780053477.4
• 申請日: 2007-04-24
• 公開（公告）號: CN101688725A
• 公開（公告）日: 2010-03-31
• 發明（設計）人: B·米特拉;Y·H·陳
• 申請（專利權）人: 開利公司
• 主分類號: F25D17/06
• 分類號: F25D17/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 譚佐晞;楊松齡

【技術領域】

本發明一般涉及制冷劑蒸汽壓縮系統，并且更具體地，涉及以跨臨界循 環運行的制冷劑蒸汽壓縮系統中的制冷劑容量管理。

【背景技術】

制冷劑蒸汽壓縮系統是已知的現有技術，并且其通常用于調節將要供給 到住宅、辦公樓、醫院、學校、飯店或其它設施內的氣候控制舒適區的空氣。 制冷劑蒸汽壓縮系統通常還用在制冷供給到展示柜、販賣機、冷凍室、冷藏間 或商業機構中其它易壞/冷凍產品存儲區的空氣。

制冷劑蒸汽壓縮系統通常還用在運輸制冷系統，用于制冷供給到卡車、 拖車、集裝箱等的溫控貨物空間的空氣，從而通過卡車、鐵路(rail)、輪船運 輸或者協調聯運地運輸易壞/冷凍貨物。由于廣泛的運行負載條件范圍以及廣泛 的室外環境條件范圍(在這種室外環境條件下，制冷劑蒸汽壓縮系統必須運行， 以便將貨物空間內的產品保持在期望的溫度)，所以與運輸制冷系統聯合使用的 制冷劑蒸汽壓縮系統一般會遭受更為嚴格的運行條件。需要將貨物控制在此的 期望溫度還可以根據保存貨物的性質在大范圍內變動。制冷劑蒸汽壓縮系統必 須不僅具有足夠的容積和制冷劑容量來快速降低在環境溫度下的裝入貨物空間 的產品的溫度，當在運輸期間保持穩定的產品溫度時必須還能在較低的額外制 冷劑容量負載下有效運行。另外，運輸制冷劑蒸汽壓縮系統會遭受靜止制冷劑 蒸汽壓縮系統不會遇到的震動和移動的影響。這樣，在位于壓縮機吸入入口上 游的吸入管線使用常規制冷劑收集罐來存儲額外的制冷劑液體將遭受到運動期 間晃動的影響，這樣可能導致制冷劑液體被不期望地通過吸入管線經由其上的 吸入入口帶進壓縮機。

習慣上，大部分這些制冷劑蒸汽壓縮系統在亞臨界制冷劑壓力下運行， 并且典型地包括壓縮機、冷凝器、蒸發器以及相對于制冷劑流設置在蒸發器上 游以及冷凝器下游的膨脹裝置(通常是膨脹閥)。這些基本的制冷劑系統組件通 過制冷劑管線相互連接在關閉的制冷劑回路中，根據已知的制冷劑蒸汽壓縮循 環布置，并在使用中的特定制冷劑的亞臨界壓力范圍下運行。在亞臨界范圍中 運行的制冷劑蒸汽壓縮系統普遍充裝有碳氟化合物制冷劑，諸如但不限于，氟 氯烴(HCFC)，諸如R22，以及更更普遍地充裝有氫氟碳化物(HFC)，諸如 R134a、R410A、R404A和R407C。

在當前的市場上，對用在空氣調節和運輸制冷系統替代HFC制冷劑的諸 如二氧化碳的“天然”制冷劑表現出較大的興趣。但是，因為二氧化碳具有較低 的臨界溫度，大部分充裝有二氧化碳作為制冷劑的制冷劑蒸汽壓縮系統被設計 用來在跨臨界壓力狀態下運行。在以亞臨界循環運行的制冷劑蒸汽壓縮系統中， 冷凝器和蒸發器換熱器兩者都在制冷劑的臨界點下的制冷劑溫度和壓力下運 行。但是，在以跨臨界循環運行的制冷劑蒸汽壓縮系統中，排熱換熱器(該排 熱換熱器是氣體冷卻器，而非冷凝器)在超過制冷劑的臨界點的制冷劑溫度和 壓力下運行，而蒸發器在亞臨界范圍內的制冷劑溫度和壓力下運行。這樣，對 在跨臨界循環中運行的制冷劑蒸汽壓縮系統而言，氣體冷卻器內的制冷劑壓力 和蒸發器內的制冷劑壓力間的差值特征性地基本大于以亞臨界循環運行的制冷 劑蒸汽壓縮系統的冷凝器內的制冷劑壓力和蒸發器內的制冷劑壓力間的差值。

將經濟器并入制冷劑回路，用于增加制冷劑蒸汽壓縮系統的容量也是習 慣做法。例如，在某些系統中，制冷劑-制冷劑換熱器被并入制冷劑回路作為經 濟器。離開冷凝器的第一部分制冷劑穿過換熱器的第一通路與穿過換熱器第二 通路的第二部分制冷劑換熱。第二部分制冷劑典型地構成離開冷凝器的部分制 冷劑，該部分制冷劑通過膨脹裝置轉向，其中這部分制冷劑在該第二部分制冷 劑穿過經濟器制冷劑-制冷劑換熱器的第二通路之前被膨脹成較低壓力和較低 溫度的蒸汽或蒸汽/液體混合物制冷劑。在已經橫穿過經濟器換熱器的第二通路 后，第二部分制冷劑從該處被引入壓縮過程的中間壓力改變級。在進入蒸發器 前橫穿過系統的主要膨脹裝置之前，主制冷劑回路中的制冷劑穿過制冷劑-制冷 劑經濟器換熱器的第一通路并因此被進一步冷卻。第6,058,729號美國專利揭示 了一種用于將制冷劑-制冷劑換熱器并入制冷劑回路作為經濟器的運輸制冷單 元的亞臨界制冷劑蒸汽壓縮系統。第6,694,750號美國專利揭示了一種包括在制 冷劑回路中的冷凝器和蒸發器之間連續布置的第一制冷劑-制冷劑換熱器經濟 器和第二制冷劑-制冷劑換熱器經濟器的亞臨界制冷系統。