具有节约循环的制冷系统的制作方法

专利名称：具有节约循环的制冷系统的制作方法
技术领域：
本发明 一般涉及制冷系统，并且更具体地涉及利用具有节约入 口 ( economizing inlet)的压缩机和多通道冷凝器的制冷系统。
背景技术：
虽然冷凝在制冷剂通道内的液体制冷剂占据冷凝器全部内部容 积的无关紧要的部分，但是它粘住冷凝器墙壁并且掩盖它的热传递 面积的重要部分。结果，占据全部内部容积的重要部分的气体制冷 剂没有接触冷凝器墙壁并且充分地减少了全部的热传递比率。
许多专利(美国专利5,988,267和美国专利5,762,566)通过分离 冷凝器在许多通路内并且在每一个通路后从制冷剂流中移出冷凝的 部分处理上述的问题。这个方案降低了在每一个接着的通路内的质 量流速、增加了与冷凝蒸汽接合的热传递面积、提高了全面的热传 递比率、减少了冷凝器负荷要求的温度差异并且减少了排放压力。 结果，如果提供相同的热传递面积，则增强了工作特性；或如果提 供相同的工作特性，则减少了成本。
这种冷凝器仅在最后的冷凝通路中可以提供充分的低温冷却。 当混合从所有的冷凝器通路出来液体制冷剂流时，全部制冷剂流的 液体低温冷却减少。如果液体管线太长和/或在液体管线内下降压力充分高时，那么在某些工作情况下，在膨胀装置的入口，存在着液 体制冷剂蒸发的潜在风险。在膨胀装置的入口的液体制冷剂蒸发导 致整个制冷系统的不稳定的工作和工作特性的降低。
在美国专利5,752,566中，冷凝器具有多个集管(header)，该 多个头部具有定位在其内的折流板(baffle)和/或相位分离器。制冷 剂撞击集管中的一个集管的侧壁并且通过重力分离各自的相位。而 且，在冷凝器内也可用相位分离器有选择地发送气体和液体相位到 具体位置。这个专利暗示了在冷凝器后引导制冷剂到液体制冷剂接 收器中并接着到低温冷却区。低温冷却区控制全部的制冷剂质量流 速并运送与全部的制冷剂质量流速相关联的热负荷。由于驱动热传 递过程的温度差异是十分低的，所以与冷凝区相比较可以将低温冷 却区分类为低效率的热交换装置。
美国专利6,385,981 Bl涉及提供了节约循环(economizing cycle) 的制冷系统。节约循环利用节约热交换器，节约热交换器在液体管 线内的液体制冷剂之间提供热接触并且在低于排出压力而高于吸入 压力的压力下蒸发制冷剂。这样的热交换器在液体和蒸发制冷剂流 之间具有充分高的全面热交换率，并且因此提供了高效的低温冷却 负荷。这有效地减少4是供适当低温冷却的才几构的最初的成本。然而， 利用节约循环的制冷系统需要通过冷凝器的增加的制冷剂质量流 速，并且因此要求更高的冷凝器的容积和尺寸。而且，它们提高了 在膨胀装置的入口处的液体制冷剂蒸发的潜在风险。
美国专利5,692,389涉及提供具有闪蒸槽的节约循环的制冷系 统。闪蒸槽具有蒸汽和液体出口。液体出口供给具有蒸发器的回路。 蒸汽出口用 一定压力供给具有节约器入口的回路环，该压力低于排 出压力而高于吸入压力。当节约热交换器在上述的例子中工作时，
闪蒸槽在液体出口以同样的温度提供液体制冷剂。利用具有闪蒸槽 的节约循环的制冷系统需要通过冷凝器的增加的制冷剂质量流速， 与利用具有节约热交换器的节约循环的制冷系统相比，要求更高的
12通过冷凝器的制冷剂质量流速、更高的冷凝器的容积和尺寸。

发明内容
本发明的目的是通过具有节约循环的制冷系统，去结合液体低 温冷却或/和液体温度的成本效益供应优点和多通道冷凝器的成本效 益优点。这允许产生高效的制冷系统。
根据本发明，具有节约循环的制冷系统包括主制冷剂环路和节 约制冷剂回路。主制冷剂环路包括蒸发器、抽吸管线、具有节约器 入口的压缩机单元、冷凝器单元、主液体管线及节约制冷剂回路。 液体管线包括液体接收器、节约热交换器及主膨胀装置。节约制冷 剂回路包括节约膨胀装置和节约热交换器。节约热交换器具有高压 側和低压侧。高压侧与主制冷剂环路关联，而低压侧与节约制冷剂 回路关联。冷凝器单元包括蒸汽入口、中间液体出口和液体出口。 第一冷凝级与制冷剂通道的部分和中间液体出口相关联。笫二冷凝 级与制冷剂通道另一部分和液体出口相关联。主液体管线运送从第
一冷凝级流出的液体制冷剂并且供给具有蒸发器的回路。节约液体 管线运送从第二冷凝级流出的液体制冷剂并且供给具有节约器入口 的回路。第一冷凝级大小设置成用以在第一冷凝级后提供等于通过 蒸发器需要的质量流速的液体质量流速。第二冷凝级大小设置成用 以在第二冷凝级后提供等于通过压缩机的节约入口的质量流速的液 体质量流速。
本发明的另 一个方面是具有节约循环和闪蒸槽的冷却系统。闪 蒸槽包括与主液体管线相关联的入口和出口以及与节约制冷剂回路 相关联的入口和出口 。
液体管线包括附加膨胀装置、闪蒸槽和主膨胀装置。节约制冷 剂回路包括节约膨胀装置和闪蒸槽。
闪蒸槽可以具有指示闪蒸槽内液体制冷剂高度的浮标。基于浮 标的位置，当闪蒸槽内液体制冷剂高度高时，控制器缩小附加膨胀装置的开口；并且当闪蒸槽内液体制冷剂高度低时，控制器扩大附 加膨胀装置的开口。
存在有与上述本发明的主要方面相关联的不同的选择。
根据本发明，两个发明都可以利用具有节约入口的单级压缩机 或多级压缩才几。
一个回流式(liquid-to-suction )热交换器提供在主液体管线内的 液体制冷剂流和离开蒸发器的过热制冷剂流之间的热接触。另 一个 回流式热交换器提供在节约制冷剂回路内的液体制冷剂流和离开蒸 发器的过热制冷剂流之间的热接触。存在的选择是，具有两者中任 一个回流式热交换器或它们两个。如果应用两个回流式热交换器， 则第二回流式热交换器提供在节约制冷剂回路内的液体制冷剂流和 离开第 一 回流式热交换器的过热制冷剂流之间的热接触。
将具有位于离开蒸发器的出口的感测灯泡的膨胀阀用作主膨胀 装置。将具有位于离开节约热交换器低压侧的出口的感测灯泡的膨 胀阀用作节约膨胀装置。
在主液体管线上安装主电磁阀。在节约液体管线上安装节约电 磁阀。使用两个电磁阀也是一个选择。
在主液体管线上安装主过滤干燥机。在节约液体管线上安装节 约过滤干燥机。
冷凝器单元具有两级冷凝盘管，两级冷凝盘管具有蒸气入口、 入口集管、出口集管、在入口和出口集管之间延伸并封闭在入口和 出口集管内的多个制冷剂通道、中间液体出口、液体出口以及将制 冷剂流从蒸气入口运送到中间液体出口和液体出口的机构。第一冷 凝级与冷凝剂通道中的部分和中间液体出口相关联。第二冷凝级与 冷凝剂通道中的其余部分和液体出口相关联。而且，盘管具有用于 在第一冷凝级后移去冷凝液体部分的机构。用于将制冷剂流从蒸气 入口运送到中间液体出口和液体出口的机构是折流板、相位分离器 以及入口集管和出口集管内部的收集器。用于在第一冷凝级后移去冷凝液体部分的机构是折流板、相位分离器以及入口集管和出口集 管内的收集器。
当应用多个盘管时，每一个盘管的蒸气入口与冷凝器单元的蒸 气入口连接，每一个盘管的中间液体出口与冷凝器单元的中间液体 出口连接，并且每一个盘管的液体出口与冷凝器单元的液体出口连 接。
涉及第一冷凝级的制冷剂管道中的部分和涉及第二冷凝级的制 冷剂管道中的部分通常水平地设置，并且将冷凝制冷剂流从顶部到
低部、从低部到顶部进行运送；或者是将冷凝制冷剂流的一部分向 下发送，而另一部分向上发送。
涉及第一冷凝级的制冷剂管道中的部分和涉及第二冷凝级的制 冷剂管道中的部分竖直设置。在这种情况下，入口集管位于顶部，
而出口集管位于低部；或者入口集管位于低部，而出口集管位于顶 部。
在一些应用中，在第一冷凝级和在第二冷凝级都应用至少一个 全节盘管。同样地，在每一个冷凝级具有至少一个全节盘管和与至 少一个两级的冷凝盘管相关联的制冷剂通道中的一部分的结合是可 能的。
附图简述


图1是根据本发明的一个方面的具有利用节约热交换器和两级
冷凝的冷凝器盘管的节约循环的制冷系统的示意图2是在每一个冷凝级具有一个通路的两级冷凝盘管的示意图； 图3是在第一冷凝级具有两个通路而在第二冷凝级具有一个通
路的两级冷凝盘管的示意图4是在第一冷凝级具有两个通路而在第二冷凝级具有三个通
路的两级冷凝盘管的示意图5是在第一冷凝级具有五个通路而在第二冷凝级具有四个通路的两级冷凝盘管的示意图6是具有从中部到顶部和从中部到底部发送的冷凝制冷剂流 的两级冷凝盘管的示意图7是具有利用节约热交换器和全部冷凝器盘管的节约循环的 制冷系统的示意图8是具有利用节约热交换器和全部冷凝器盘管与两级冷凝的 冷凝器盘管的结合的节约循环的制冷系统的示意图9是具有利用节约热交换器、两级冷凝的冷凝器盘管及冷凝 液体管线的节约循环的制冷系统的示意图10是具有利用两级压缩机、节约热交换器及两级冷凝的冷凝 器盘管的节约循环的制冷系统的示意图11是具有利用节约热交换器、两级冷凝的冷凝器盘管及回流 式热交换器的节约循环的制冷系统的示意图12是具有利用节约热交换器、两级冷凝的冷凝器盘管及另一 个回流式热交换器的节约循环的制冷系统的示意图13是具有利用节约热交换器、两级冷凝的冷凝器盘管及两个 回流式热交换器的节约循环的制冷系统的示意图14是具有利用闪蒸槽和两级冷凝的冷凝器盘管的节约循环的 制冷系统的示意图15是具有利用闪蒸槽、两级冷凝的冷凝器盘管及两个回流式 热交换器的节约循环的制冷系统的示意图。
发明详述
图1展示了具有一套基本部件的制冷系统，该基本部件是具 有节约入口 2的压缩机1、排出管线3、冷凝器单元4、蒸发器5及 抽吸管线6。
冷凝器单元4具有两级冷凝的、与第一冷凝级相关联的中间液 体出口 7及与笫二冷凝级相关联的液体出口 8。制冷系统具有两个液体管线分别地>^人冷凝级出口 7和8引出的主液体管线9和节约液 体管线10。
液体收集器ll、节约热交换器12的高压侧12a、过滤干燥机13、 电磁阀14、膨胀装置15安装在液体管线9上。如果膨胀装置15是 热膨胀阀，那么在离开蒸发器5的出口处安装感测灯泡16，并且将 压力均等管线与离开蒸发器5的出口连接。如果膨胀装置15有能力 在停止运转期间停止主液体管线9内的液体制冷剂，或从液体管线9 移出制冷剂到抽吸管线6不是问题，那么不需要电磁阀14。
过滤干燥机17、电磁阀18、膨胀装置19、节约热交换器12的 低压側12b和压缩机1的节约入口 2安装在节约液体管线10上。如 果膨胀装置19是热膨胀阀，那么，在离开节约热交换器12的出口 处的低压側12b上安装感测灯泡20，并且将压力均等管线与低压侧 12b上的来自节约热交换器12的出口连接。如果膨胀装置19有能力 在停止运转期间停止液体管线10内的液体制冷剂，或从液体管线10 移出制冷剂到节约入口 2不是问题，那么不需要电f兹阀18。
强调具有节约循环的制冷系统可以被分成两个主要部分主制 冷剂环路和节约制冷剂回路是重要的。主制冷剂环路包括压缩机1、 排出管线3、冷凝器单元4、中间液体出口 7、液体管线9及相关的 部件、蒸发器5和抽吸管线6。节约制冷剂回路包括从液体出口 8引 出的液体管线IO和与液体管线IO相关的部件。
笫一冷凝级大小设置成用以在第一冷凝级后提供等于通过蒸发 器5需要的质量流速的液体质量流速。第二冷凝级大小设置成用以 在第二冷凝级后提供等于通过压缩机1的节约入口 2的质量流速的 液体质量流速。通过蒸发器5的质量流量是蒸发器容量的导数 (derivative)。通过节约入口 2的质量流量平衡了节约热交换器12， 以便获得在高压侧12a内需要的液体流的低温冷却。
冷凝器内的液体薄膜覆盖制冷剂通道中的内表面的一部分。而 且，液体薄膜中的另一侧接触冷凝的蒸汽。液体和蒸汽接触面具有饱和温度和零低温冷却。液体和制冷剂管道接触面是较冷的并且具 有非零的低温冷却。液体薄膜离冷凝器出口越近，冷凝的液体部分 越大，而低温冷却程度越高。因此，第一冷凝级不提供充分的低温 冷却。第二冷凝级可以提供充分的低温冷却。
部分的去除的分级的冷凝减少了在冷凝器单元中液体制冷剂的数 量。在冷凝器单元中具有较少的液体，增加了接触正在被冷凝的蒸 汽的热传递面积，提高了全面的热交换率，减少了驱动冷凝过程的 温度差异并且降低了排放压力。结果，如果提供相同的热传递面积， 则增强了工作特性；或如果提供相同的工作特性，则减少了成本。
在图1中，冷凝器单元具有三个两级冷凝的的冷凝器盘管21、 22 和23。然而，拥有一个具有两级冷凝的的盘管是足够的。这样的冷 凝盘管展示在图2上。该冷凝盘管具有入口集管24、出口集管25及 在入口和出口集管24和25之间延伸的多个制冷剂通道26。制冷剂 通道26密封在入口和出口集管24和25内。通道的外表面热暴露到 冷却流体。入口集管24具有蒸气入口 27和与主液体管线9相关联 的中间液体出口28。出口集管25具有液体出口 29。入口集管24包 括用于将所迷入口集管24分为上部腔室31和下部腔室32的相位分 离器30。上部腔室31与蒸气入口 24和笫一冷凝级33相关联。下部 腔室32与中间液体出口 28和第二冷凝级34相关联。当制冷剂充满 上部腔室31时，其接触相位分离器30，相位分离器30选择性地将 富裕液体相向下运送到下部腔室32中。富裕蒸汽相通过与第一制冷 级33相关联的制冷剂通道移动到出口集管25中。
每一个冷凝级可回路设计成具有多通路。在图2中，盘管在每 一个冷凝级具有一个通路。图3介绍了盘管在第一冷凝级33具有两 个通路33a和33b,而在第二冷凝级34具有一个通路。入口集管24 具有相位分离器30。相位分离器30将入口集管24分成与蒸气入口 27相关联的上部腔室31和与中间出口 28相关联的下部腔室32。出口集管25具有相位分离器35,相位分离器35将出口集管分成上部 腔室36和下部腔室37。上部腔室36与第一冷凝级33相关联。下部 腔室37与第二冷凝级34和液体出口 29相关联。
拥有在每一个冷凝级具有多通路的盘管是可能的。例如，图4 介绍了在第一冷凝级33的两个(也就是33a和33b)通路和在第二 冷凝级34的三个通路(也就是34a、 34b及34c )。在入口集管24 内利用了相位分离器30和36，并在出口集管25内利用了相位分离 器35和37。此外，在液体出口 29附近利用了收集器29a。
图5介绍了在第一冷凝级33的五个(也就是33a、 33b、 33c、 33d 及33e )通路和在第二冷凝级34的三个通路(也就是34a、 34b和34c )。 在入口集管24内利用了相位分离器30和36，并在出口集管25内利 用了相位分离器35、 37、 39及41。此外，在液体出口 29附近利用 了收集器29a。
在图4中，中间液体出口 28位于在出口集管25内而液体出口 29 位于入口集管24内，但是，在图5中，中间液体出口 28和液体出 口 29位于出口集管25内。此外，存在着当中间液体出口 28位于出 口集管24内而液体出口 29位于入口集管25内时的可能结构，以及 当中间液体出口 28和液体出口 29位于入口集管24内时的结构。
通常，第一冷凝级通路的数量大于第二冷凝级中的通路的数量。
然而，在本发明中，在每一个冷凝级的通路的数量和压缩机1的工 作特性互相依赖。
在图2、图3、图4及图5中展示的冷凝器盘管中，在入口集管 24和出口集管25之间延伸的制冷剂管道水平地设置，并且发送冷凝 制冷剂流从顶部到低部。这里有在相反方向使用图2、图3、图4及 图5中展示的冷凝盘管的选择，其中，蒸气入口用29代替27，蒸发 器出口用27代替29，而中间液体出口 28保持相同。在种情况下， 从底部到顶部发送冷凝制冷剂流。
如在美国专利5,988,267和美国专利5,762,566提及的构造也是可能的。图6说明了具有从中部到顶部和从中部到底部发送的冷凝
制冷剂流的两级冷凝盘管。该盘管具有入口集管24、出口集管25、 在入口和出口集管24和25之间延伸的多个制冷剂通道26。制冷剂 通道26密封在入口和出口集管24和25内。通道的外表面热暴露到 冷却流体。入口集管24具有蒸气入口 27和与主液体管线9相关联 的中间液体出口28。出口集管25具有液体出口 29。入口集管24包 括用于发送通路33a到出口集管25内的折流板24a和24b。入口集 管24具有下列腔室与通路33a和蒸发器出口 27相关联的在折流板 24a和24b之间的腔室；与通路33b相关联的在折流板24a和入口集 管24的顶部部分之间的腔室；与通路33c、通路34及中间液体出口 28相关联的在折流板24b和入口集管24的底部部分之间的腔室。入 口集管24的最后两个腔室是直接连通的，以便允许液体制冷剂向下 流动。出口集管25具有相位分离器35、 36,及将出口集管25分成 以下四个腔室的折流板25a:与通路33a相关联的在相位分离器35 和36之间的腔室；与通路33b相关联的在相位分离器35和出口集 管25顶部部分之间的腔室；与通路33c相关联的在相位分离器36之 间的腔室；与通路34和液体出口 29相关联的在折流板25a和出口集 管25底部部分之间的腔室。第一冷凝级包括通路33a, 33b及33c。 第二冷凝级包括通路34。
大的急冷系统(chilling system)可以在第一冷凝级具有一定数 量的完整的冷凝器盘管，而在第二冷凝级具有另外数量的冷凝器盘 管。在图7中，包括盘管19和20的第一冷凝级通过中间液体出口 8 连接到液体管线9上，并且供给具有蒸发器5的回路。具有盘管21 的第二冷凝级通过液体出口 7连接到液体管线10上，并且供给具有 压缩机1的节约入口 2的回路。
同样，可以选择在每一个冷凝级上拥有一定数量的全节盘管和 另外数量的分级的盘管的组合。在图8中，第一冷凝级包括盘管19 和盘管21的一部分21a,并且通过中间液体出口 8连接到液体管线9
20上。笫二冷凝级具有盘管20和盘管21的一部分21b,并且通过液体 出口 7连4lr到液体管线10上。
只要它们具有两级冷凝的、蒸气入口、中间液体出口及液体出 口，本发明可以利用任何其它的冷凝器盘管和单元。
被提及的是，第一冷凝级大小设置成用以在第一冷凝级后提供 等于通过蒸发器5需要的质量流速的液体质量流速；第二冷凝级大 小设置成用以在第二冷凝级后提供等于通过压缩机1的节约入口 2 的质量流速的液体质量流速。在一些操作条件下，经大小设定的冷 凝级也可能没有提供目标明确的相等的质量流速。图9中展示的制 冷系统具有连接液体管线9和液体管线10的补偿液体管线10a，液 体管线9从中间液体出口 7引出，且液体管线IO从液体出口 8引出。 补偿液体管线10a的一端在过滤干燥机17和电磁阀18之间T形接 通液体管线10。补偿液体管线10a的另一端在过滤干燥机13和电磁 阀14之间T形接通液体管线9,以便避免任何制冷剂流过过滤和干 燥过程两次。如果在一些实施情况中发生了不相等，则补偿管线10a 允许在液体管线9和10之间重新分配制冷剂流，以便满足节约入口 2的需要和蒸发器5的需求。
补偿液体管线10a可以具有用于使液体管线9和10之间质量交 换不可能和可能的阀10b。
图10中展示的制冷系统利用了两级压缩机。两级压缩机包括第 一压缩级la、笫二压缩级lb及在这些压缩级之间的节约入口 2组成。 由笫一压缩级泵送的质量流速必须满足用于具有蒸发器5的回路的 质量流量要求。由第二压缩级泵送的质量流速必须满足用于具有经 济入口 2的回路和用于具有蒸发器5的回路的质量流量要求。
系统可以利用多级的压缩机，并且一定数量的压缩级可以作为 第一压缩级la，而余下的级可以作为第二压缩级lb。
如图11所示，制冷系统可以具有回流式热交4灸器42 ，回流式热 交换器42提供在主液体管线9内的制冷剂流和抽吸管线6之间的热交换，主液体管线9从冷凝器单元4的第一级的中间液体出口 7引 出。由于离开蒸发器5的蒸汽的过热，热交换器42在膨胀装置15 的入口处提供了额外的液体制冷剂的低温冷却。
如图12所示，用回流式热交换器43提供在节约液体管线10的 制冷剂和抽吸管线6之间的热交换是更有效率的，节约液体管线10 从冷凝器单元4的第二级的液体出口 8引出。由于离开蒸发器5的 蒸汽的过热，热交换器43在膨胀装置19的入口处提供了液体制冷 剂的低温冷却，并且同图11中的回流式热交换器42相比，热交换 器43具有更多的用于低温冷却的空间。
同样地，如在图13中所示，既利用回流式热交换器42又利用 回流式热交换器43是可能的。
图14展示了提供闪蒸槽44的制冷系统。闪蒸槽44具有两个入 口 45和46及两个出口 47和48。在闪蒸槽44的入口 45处的主液体 管线9内安装附加的膨胀装置49。附加的膨胀装置49、入口 45、出 口 47属于从中间液体出口 7引出的主液体管线9。入口 46和出口 48 属于从中间液体出口 8引出的节约液体管线10。经由入口 45和出口 47的质量流速供给具有蒸发器5的回路。经由入口 46和出口 48的 质量流速供给节约入口 2。
闪蒸槽44可以具有指示闪蒸槽44内液体制冷剂高度的浮标50。 基于浮标50的位置，当闪蒸槽44内液体制冷剂高度高时，控制器51 缩小附加膨胀装置49的开口；并且当闪蒸槽44内液体制冷剂高度 低时，扩大附加膨胀装置49的开口。
提供闪蒸槽44的制冷系统可以利用同提供节约热交换器的制冷 系统一样的选择根据图2、图3、图4、图5、图6、图7及图8的 不同的两级冷凝的的冷凝器；根据图9的补偿液体管线；根据图10 的多级的压缩机；及根据图11、图12及图13的回流式热交换器。
在如图14中所示的4是供闪蒸槽44的制冷系统中，i兌明涉及回 流式热交换器的使用的一些特征是重要的。回流式热交换器42提供在主液体管线9内的液体制冷剂流和抽 吸管线6之间的热接触，主液体管线9从冷凝器单元4的第一冷凝 级的中间液体出口 7引出。回流式热交换器42安装在闪蒸槽44的 液体出口 47之后和过滤干燥机17之前。
回流式热交换器43提供在节约液体管线10内的液体制冷剂和 抽吸管线6之间的热接触，节约液体管线10从冷凝器单元4的第二 冷凝级的中间液体出口 8引出。
根据本发明，提供闪蒸槽44的制冷系统可以使用回流式热交换 器42、回流式热交换器43或两者。然而，至少因为下面原因，使用 回流式热交换器42是重要的。
闪蒸槽44在液体出口 47提供了与图1中来自高压侧12a的出口 处的节约热交换器12相同的液体温度；然而，该外流液体没有任何 的低温冷却。由于从液体出口 47引出的液体管线内压力下降，低温 冷却的缺乏对于在过滤干燥机17内和主膨胀阀15的入口处的蒸发 制冷剂造成潜在的风险。回流式热交换器42消除了这种风险。
尽管已经详细公开了本发明某些优选实施例，但应该理解的是, 也可以采用不脱离本发明的精神或所附权利要求的范围的对其结构 的各种变型。
权利要求
1. 一种制冷系统包括主制冷剂环路和节约制冷剂回路；所述主制冷剂环路具有蒸发器、抽吸管线、具有节约器入口的压缩机单元、冷凝器单元、主液体管线和所述节约制冷剂回路；所述主液体管线具有液体接收器、节约热交换器和主膨胀装置；所述节约制冷剂回路包括具有节约膨胀装置和节约热交换器的节约液体管线；所述节约热交换器具有高压侧和低压侧；所述高压侧与所述主制冷剂环路关联，而所述低压侧与所述节约制冷剂回路关联；所述冷凝器单元具有蒸汽入口、中间液体出口、液体出口、与所述制冷剂通道的一部分和所述中间液体出口相关联的第一冷凝级、与所述制冷剂通道的另一部分和所述液体出口相关联的第二冷凝级；所述主液体管线适于将液体制冷剂流从所述第一冷凝级传输到所述蒸发器中；所述节约液体管线适于将液体制冷剂流从所述第二冷凝级传输到所述节约器入口中；所述第一冷凝级大小设置成用以提供为了满足所述蒸发器的要求所需的液体质量流速，以便产生需要的容量，并且所述第二冷凝级大小如此设置成用以提供质量流速，以便满足所述节约管线的要求。
2. 如权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述压缩机单 元是单级的压缩机。
3. 如权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述压缩机单 元具有作为第一压缩级的至少一个压缩级，作为第二压缩级的至少 一个压缩级，并且所述节约入口在所述第一压缩级和第二压缩级之间。
4. 如权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，补偿液体管线 连接所述主液体管线和所述节约管线；当质量流速发生不相等时， 所述补偿液体管线适于补偿由所述第 一冷凝级提供的液体质量流速 和为满足所述蒸发器的要求所需的质量流速的不相等，且所述补偿 液体管线适于补偿由所述第二冷凝级提供的质量流速的不相等，以 便满足所述节约管线的要求。
5. 如权利要求4所述的制冷系统，其特征在于，所述补偿液体管线具有用于使所述主液体管线和所述节约液体管线之间的质量交 换不可能和可能的阀。
6. 如权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，回流式热交换器提供了所述主液体管线内液体制冷剂流和离开所述蒸发器的过热 制冷剂流之间的热接触。
7. 如权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，回流式热交换器 提供了所述节约液体管线内液体制冷剂和离开所述蒸发器的过热制 冷剂之间的热接触。
8. 如权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，第一回流式热 交换器提供了所述主液体管线内液体制冷剂和离开所述蒸发器的过 热制冷剂之间的热接触，并且第二回流式热交换器提供了所述节约 液体管线内液体制冷剂和离开所述第 一回流式热交换器的过热制冷 剂之间的热接触。
9. 如权利要求1所述的制冷系统,其特征在于，所述主膨胀装 置是具有位于离开所述蒸发器的出口处的感测灯泡的膨胀阀。
10. 如权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述节约膨胀 装置是具有位于离开所述节约热交换器的所述低压侧的出口处的感 测灯泡的膨胀阀。
11. 如权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，主电磁阀安装 在所述主液体管线内。
12. 如权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，节约电磁阀安 装在所迷节约液体管线内。
13. 如权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，主电磁阀安装在所述主液体管线内，并且节约电磁阀安装在所述节约液体管线内。
14. 如权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，主过滤干燥机 安装在所述主液体管线内，并且节约过滤干燥机安装在所述节约液 体管线内。
15. 如权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述冷凝器单 元具有两级的冷凝盘管，所述两级的冷凝盘管具有蒸气入口、入口 集管、出口集管、在所述入口集管和出口集管之间延伸并封闭在所 述入口集管和出口集管内的多个制冷剂通道、中间液体出口、液体 出口 、将制冷剂流从所述蒸气入口运送到所述中间液体出口和液体出口的机构、与所述冷凝剂通道的一部分相关联的第一冷凝级、与 所述冷凝剂通道的另一部分相关联的第二冷凝级以及在第一冷凝级 后的用于移去冷凝液体部分的机构。
16. 如权利要求15所述的制冷系统，其特征在于，所述将制冷 剂流从所述蒸气入口运送到所述中间液体出口和液体出口的机构包 括相位分离器、折流板以及在所述入口集管和所述出口集管内的收 集器。
17. 如权利要求15所述的制冷系统，其特征在于，所迷在第一 冷凝级后的用于移去冷凝液体部分的机构包括相位分离器、折流板 以及在所述入口集管和所述出口集管内的收集器。
18. 如权利要求15所述的制冷系统，其特征在于，所述盘管包 括多个盘管，而在所述盘管内的多个蒸气入口与所述冷凝器单元的 所述蒸气入口连接，在所述盘管内的多个中间液体出口与所述冷凝 器单元的所述中间液体出口连接，并且在所述盘管内的多个液体出 口与所述冷凝器单元的所述液体出口连接。
19. 如权利要求15所述的制冷系统，其特征在于，与所述第一冷凝级相关联的制冷剂通道中的一部分和与所述第二冷凝级相关联 的制冷剂通道中的 一部分水平地设置，并且从顶部到底部传送冷凝 制冷剂流。
20. 如权利要求15所述的制冷系统，其特征在于，与所述第一 冷凝级相关联的制冷剂通道中的一部分和与所述第二冷凝级相关联 的制冷剂通道中的一部分水平地设置，并且从底部到顶部传送冷凝 制冷剂流。
21. 如权利要求15所述的制冷系统，其特征在于，与所述第一 冷凝级相关联的制冷剂通道中的一部分的一部分和与所述第二冷凝 级相关联的制冷剂通道中的所述部分水平地设置，冷凝制冷剂流的 一部分向下发送，而冷凝制冷剂流的另一部分向上发送。
22. 如权利要求15所述的制冷系统，其特征在于，与所述第一 冷凝级相关联的制冷剂通道中的一部分和与所述第二冷凝级相关联 的制冷剂通道中的一部分竖直地设置，所述入口集管位于顶部，而 所述出口集管位于底部。
23. 如权利要求15所述的制冷系统，其特征在于，与所述第一 冷凝级相关联的制冷剂通道中的一部分和与所迷第二冷凝级相关联 的制冷剂通道中的一部分竖直地设置，所述入口集管位于底部，而 所述出口集管位于顶部。
24. 如权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述第一冷凝 级包括至少一个全节盘管，并且所述第二冷凝级包括至少一个全节
25. 如权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述笫一冷凝 级包括至少一个全节盘管和两级冷凝的冷凝器盘管的第一冷凝级部 分；所述第二冷凝级包括至少一个全节盘管和所述两级冷凝的冷凝器盘管的其余部分。
26. 如权利要求25所述的制冷系统，其特征在于，所述两级冷 凝的冷凝器盘管包括多个两级冷凝的冷凝器盘管。
27. —种制冷系统包括主制冷剂环路和节约制冷剂回路；所迷主制冷剂环路包括蒸发器、抽吸管线、具有节约器入口的 压缩机单元、冷凝器单元、主液体管线和所述节约制冷剂回路； 所述主液体管线包括附加膨胀装置、闪蒸槽及主膨胀装置； 所述节约制冷剂回路包括具有节约膨胀装置和所述闪蒸槽的节 约液体管线；所述闪蒸槽包括与所述主液体管线相关联的入口和出口以及与 所述制冷剂回路相关联的入口和出口 ；所述冷凝器单元包括蒸汽入口、中间液体出口、液体出口、与 所述制冷剂通道中的一部分和所述中间液体出口相关联的第一冷凝 级、与所述制冷剂通道中的另一部分和所述液体出口相关联的第二 冷凝级；所述主液体管线适于将液体制冷剂流从所述第一冷凝级传输到 所述蒸发器中；所述节约液体管线适于将液体制冷剂从所述第二冷凝级传输到 所述节约器入口中；所述第一冷凝级大小这样设置成用以提供为满足所述蒸发器的 要求所需的液体质量流速，以便产生需要的容量，并且所述第二冷 凝级大小这样设置成用以提供质量流速，以便满足所述节约管线的 要求。
28. 如权利要求27所述的制冷系统，其特征在于，所述压缩机 单元包括单级的压缩机。
29. 如权利要求27所述的制冷系统，其特征在于，所述压缩机 单元具有作为第一压缩级的至少一个压缩级，作为第二压缩级的至 少一个压缩级，并且所述节约入口在所述压缩级之间。
30. 如权利要求27所述的制冷系统，其特征在于，补偿液体管 线连接所述主液体管线和所述节约管线；当质量流速发生不相等时，所述补偿液体管线适于补偿由所述第一冷凝级提供的液体质量流速 和为满足所述蒸发器的要求所需的质量流速的不相等，且所述补偿 液体管线适于补偿由所述第二冷凝级提供的质量流速的不相等，以 便满足所述节约管线的要求。
31. 如权利要求30所述的制冷系统，其特征在于，所述补偿液体管线包括用于使所迷主液体管线和所迷节约液体管线之间的质量 交换不可能和可能的阀。
32. 如权利要求27所述的制冷系统，其特征在于，回流式热交 换器提供了所述主液体管线内液体制冷剂和离开所述蒸发器的过热 制冷剂之间的热接触；所述回流式热交换器安装在所述主过滤干燥 机前的离开所述闪蒸槽的所述液体出口处。
33. 如权利要求27所述的制冷系统，其特征在于，回流式热交 换器提供了所述节约液体管线内液体制冷剂和离开所述蒸发器的过 热制冷剂之间的热接触。
34. 如权利要求27所述的制冷系统，其特征在于，第一回流式热交换器提供了所述主液体管线内液体制冷剂和离开所述蒸发器的 过热制冷剂之间的热接触，并且笫二回流式热交换器提供了所述节 约液体管线内液体制冷剂和离开所述第 一 回流式热交换器的过热制 冷剂之间的热接触，所述第一回流式热交换器安装在所述主过滤干 燥机前的离开所述闪蒸槽的所述液体出口处。
35. 如权利要求27所述的制冷系统，其特征在于，所述主膨胀 装置包括具有位于离开所述蒸发器的出口处的感测灯泡的膨胀阀。
36. 如权利要求27所述的制冷系统，其特征在于，所述节约膨 胀装置包括具有位于所述节约制冷剂回路内的离开所述闪蒸槽的出 口处的感测灯泡的膨胀阀。
37. 如权利要求27所述的制冷系统，其特征在于，主电磁阀安 装在所述主液体管线内。
38. 如权利要求27所述的制冷系统，其特征在于，节约电磁阀安装在所述节约液体管线内。
39. 如权利要求27所述的制冷系统，其特征在于，主电磁阀安 装在所述主液体管线内，并且节约电磁阀安装在所述节约液体管线 内。
40. 如权利要求27所述的制冷系统，其特征在于，主过滤干燥 机安装在所述主液体管线内的所述主膨胀阀的入口处，并且节约过 滤干燥机安装在所述节约液体管线内的所述节约膨胀阀的入口处。
41. 如权利要求27所述的制冷系统，其特征在于，所述冷凝器 单元包括两级的冷凝盘管，所述两级的冷凝盘管具有蒸气入口、入 口集管、出口集管、在所述入口集管和出口集管之间延伸并封闭在 所述入口集管和出口集管内的多个制冷剂通道、中间液体出口、液 体出口 、将制冷剂流从所述蒸气入口运送到所述中间液体出口和液 体出口的机构、与所述冷凝剂通道的一部分相关联的笫一冷凝级、 与所述冷凝剂通道的另一部分相关联的第二冷凝级以及在笫一冷凝 级后的用于移去冷凝液体部分的机构。
42. 如权利要求41所述的制冷系统，其特征在于，所述将制冷 剂流从所述蒸气入口运送到所述中间液体出口和液体出口的工具包 括相位分离器、折流板以及在所述入口集管和所述出口集管内的收。
43. 如权利要求41所述的制冷系统，其特征在于，所述在第一 冷凝级后的用于移去冷凝液体部分的工具包括相位分离器、折流板 以及在所述入口集管和所述出口集管内的收集器。
44. 如权利要求41所述的制冷系统，其特征在于，所述盘管包 括多个盘管，而在所述盘管内的多个蒸气入口与所述冷凝器单元的 所述蒸气入口连接，在所述盘管内的多个中间液体出口与所述冷凝 器单元的所述中间液体出口连接，并且在所述盘管内的多个液体出 口与所述冷凝器单元的所述液体出口连接。
45. 如权利要求41所述的制冷系统，其特征在于，与所述第一冷凝级相关联的制冷剂通道中的一部分和与所述笫二冷凝级相关联 的制冷剂通道中的另一部分水平地设置，并且从顶部到底部传送冷 凝制冷剂流。
46. 如权利要求41所述的制冷系统，其特征在于，与所述第一 冷凝级相关联的制冷剂通道中的一部分和与所述第二冷凝级相关联 的制冷剂通道中的另一部分水平地设置，并且从底部到顶部传送冷 凝制冷剂流。
47. 如权利要求41所述的制冷系统，其特征在于，与所述第一 冷凝级相关联的制冷剂通道中的一部分的一部分和与所述第二冷凝 级相关联的制冷剂通道中的另 一部分水平地设置，冷凝制冷剂流的 一部分向下发送，而冷凝制冷剂流的另一部分向上发送。
48. 如权利要求41所述的制冷系统，其特征在于，与所述第一 冷凝级相关联的制冷剂通道中的一部分和与所述第二冷凝级相关联 的制冷剂通道中的另一部分竖直地设置，所述入口集管位于顶部， 而所述出口集管位于底部。
49. 如权利要求41所述的制冷系统，其特征在于，与所述第一 冷凝级相关联的制冷剂通道中的一部分和与所述第二冷凝级相关联 的制冷剂通道中的另一部分竖直地设置，所述入口集管位于底部， 而所述出口集管位于顶部。
50. 如权利要求27所述的制冷系统，其特征在于，所述第一冷 凝级包括至少一个全节盘管，并且所述第二冷凝级包括至少一个全 节盘管。
51. 如权利要求27所述的制冷系统，其特征在于，所述第一冷 凝级包括至少一个全节盘管和两级冷凝的冷凝器盘管的第一冷凝级 部分；所述第二冷凝级包括至少一个全节盘管和所述两级冷凝的冷凝器盘管的其余部分。
52. 如权利要求51所述的制冷系统，其特征在于，所述两级冷 凝的冷凝器盘管包括多个两级冷凝的冷凝器盘管。
53. 如权利要求27所述的制冷系统，其特征在于，所述闪蒸槽 包括指示所述闪蒸槽内液体制冷剂高度的浮标。
54. 如权利要求53所述的制冷系统，其特征在于，基于所述浮 标的位置，当所述闪蒸槽内液体制冷剂高度高时，控制装置缩小所 述附加膨胀装置的开口 ；并且当所述闪蒸槽内液体制冷剂高度低时， 控制装置扩大所述附加膨胀装置的开口 。
全文摘要
本发明涉及制冷系统，主要涉及利用具有节约入口的压缩机和多通路冷凝器的制冷系统。根据本发明，具有节约循环的制冷系统利用了具有节约器入口的压缩机单元和冷凝器单元，冷凝器单元具有第一冷凝级、第二冷凝器级和用于移去冷凝级之间液体制冷剂部分的机构。第一冷凝级的中间液体出口供给具有蒸发器的回路，而第二冷凝级的液体出口通过节约器入口供给回路。本发明提供了具有节约循环的制冷系统固有的液体低温冷却或/和液体温度的成本效益供应优点，和两级冷凝的冷凝器的成本效益优点结合的高效的制冷系统。
文档编号F25D31/00GK101443615SQ200580047486
公开日2009年5月27日 申请日期2005年9月27日 优先权日2005年2月2日
发明者I·B·韦斯曼, J·-F·海茨, K·捷米利, M·B·戈尔布诺夫 申请人:开利公司