[發明專利]具有低溫模式的二氧化碳制冷系統

在審

• 申請號: 202210007862.1
• 申請日: 2022-01-06
• 公開（公告）號: CN114719460A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: M·安東森
• 申請（專利權）人: 開利公司
• 主分類號: F25B9/00
• 分類號: F25B9/00;F25B41/40;F25B41/20;F25B41/30;F25B49/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 葉曉勇;李嘯

一種基于二氧化碳的制冷劑流體的制冷系統，其中制冷系統包括制冷劑回路，制冷劑回路包括壓縮裝置、排熱換熱器、噴射器、接收器、膨脹裝置和吸熱換熱器；其中噴射器包括主入口、輔入口和出口；其中接收器包括入口、液體出口和氣體出口；其中噴射器主入口布置成接收來自排熱換熱器的出口的流體，噴射器輔入口布置成接收來自吸熱換熱器的出口的流體，并且噴射器出口布置成將流引導到接收器入口；其中壓縮裝置的吸入口布置成接收來自接收器的氣體出口的制冷劑流體；并且其中接收器的液體出口經由膨脹裝置連接到吸熱換熱器的入口；其特征在于，制冷劑回路包括旁路管線和旁路控制閥，其中旁路管線在排熱換熱器的出口與膨脹裝置之間提供流體連接。

技術領域

本發明涉及制冷系統，并且更特別地涉及可操作在低環境溫度模式下的基于二氧化碳的制冷系統。

背景技術

二氧化碳作為用于各種制冷應用的制冷劑流體的優點包括是不可燃且無毒的，以及提供有利的環境特性，即可忽略的全球變暖潛能（Global Warming Potential，GWP）和零臭氧消耗潛能（Ozone Depletion Potential，ODP）以及有利的熱物理特性。與人造制冷劑相比，二氧化碳制冷劑流體（例如R744）也不貴。

然而，與其它制冷劑類型系統相比，簡單的“僅CO₂”蒸汽壓縮系統的性能對環境溫度明顯更敏感。具體地，由于CO₂的臨界溫度為31oC，不希望的亞臨界的（subcritical）或跨臨界的（transcritical）運行條件由圍繞該值的環境溫度的波動引起。

低壓提升噴射器系統（low pressure lift ejector system）是比高壓提升噴射器系統更簡單的系統。在大約17-18oC的環境溫度下，CO₂制冷劑流體在大約23-25oC下離開氣體冷卻器。在這些“高”溫度和壓力下，低壓提升噴射器能夠操作以提供壓力提升，夾帶（entrain）并混合來自吸入口（來自蒸發器）的低壓流體與來自動力入口（motive inlet）的高壓流體。

然而，在特別低的環境溫度條件下，諸如在冬季，CO₂制冷劑流體在“低”溫度和壓力下離開氣體冷卻器，使得低壓提升噴射器不能提供足夠的壓力提升以夾帶來自吸入口的流體。在這些條件下，噴射器正作為高壓閥工作，但對系統沒有提供益處。

常規地，在這些低壓提升噴射器系統中，使用制冷劑泵來克服跨噴射器兩端的壓力提升不足。然而，將領會到的是，附加的制冷劑泵要求消耗附加的能量。將總是保持期望減少部件使用和能量消耗的情況。

發明內容

根據第一方面，本發明提供了一種用于基于二氧化碳的制冷劑流體的制冷系統，其中制冷系統包括制冷劑回路，制冷劑回路包括壓縮裝置、排熱換熱器、噴射器、接收器（receiver）、膨脹裝置和吸熱換熱器；其中噴射器包括主入口、輔入口和出口；其中接收器包括入口、液體出口和氣體出口；其中噴射器主入口被布置成接收來自排熱換熱器的出口的流體，噴射器輔入口被布置成接收來自吸熱換熱器的出口的流體，并且噴射器出口被布置成將流引導到接收器入口；其中壓縮裝置的吸入口被布置成接收來自接收器的氣體出口的制冷劑流體；并且其中接收器的液體出口經由膨脹裝置連接到吸熱換熱器的入口；其特征在于，制冷劑回路包括旁路管線（bypass line）和旁路控制閥，其中旁路管線在排熱換熱器的出口與膨脹裝置之間提供流體連接，其中在制冷系統的噴射器模式中，旁路控制閥防止流體流過旁路管線，使得退出排熱換熱器的所有流體進入噴射器主入口；并且其中，在制冷系統的旁路模式中，旁路控制閥準許退出排熱換熱器的流體流過旁路管線到膨脹裝置，并且然后到吸熱換熱器，而不首先穿過噴射器。