專利名稱：具有經(jīng)由獨(dú)立通道的蒸氣注入和液體注入的制冷系統(tǒng)的制作方法
具有經(jīng)由獨(dú)立通道的蒸氣注入和液體注入的制冷系統(tǒng)
背景技術(shù)：
本申請(qǐng)涉及一種具有接收中間壓力蒸氣注入和液體注入的單個(gè) 壓縮才幾或多個(gè)壓縮機(jī)的制冷系統(tǒng)，該兩種注入流經(jīng)由兩個(gè)截然不同 的通道進(jìn)行傳輸。
許多應(yīng)用中利用制冷系統(tǒng)以便調(diào)節(jié)環(huán)境。尤其是，應(yīng)用空氣調(diào)
節(jié)器和熱泵(heat pump)以便冷卻和/或加熱進(jìn)入環(huán)境中的空氣。環(huán)境 的冷卻和/或加熱負(fù)荷可隨著周圍條件、占有水平以及感知和潛在的
負(fù)荷要求的其它改變而變化，并且當(dāng)環(huán)境的居住者調(diào)整溫度和/或濕 度設(shè)定點(diǎn)時(shí)而變化。
對(duì)于制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)者而言，可用來(lái)增強(qiáng)系統(tǒng)性能(容量和/或效率) 的選擇之一是一種所謂的節(jié)能器循環(huán)(economizer cycle)。在節(jié)能器循 環(huán)中，從冷凝器中流出的 一部分制冷劑經(jīng)由節(jié)能器膨脹裝置被分出 (tap)并傳遞，然后流進(jìn)節(jié)能器熱交換器。該種分出的制冷劑流低溫冷 卻了也經(jīng)由節(jié)能器熱交換器傳遞的主制冷劑流。分出的制冷劑流通 常以蒸氣狀態(tài)離開(kāi)節(jié)能器熱交換器，并在中間壓縮點(diǎn)返回注入壓縮 機(jī)內(nèi)。在一種備選配置中，可利用閃蒸槽代替節(jié)能器熱交換器以便 提供類似功能(本質(zhì)上，閃蒸槽可視作100%有效的節(jié)能器熱交換器)。 流出冷凝器的低溫冷卻的主制冷劑流在經(jīng)由節(jié)能器熱交換器傳遞之 后再次:f皮低溫冷卻。主制冷劑流隨后經(jīng)由主膨脹裝置和蒸發(fā)器傳遞。 該主制冷劑流因在節(jié)能器熱交換器內(nèi)被再次低溫冷卻而將具有較高 的冷卻潛能。節(jié)能器循環(huán)因此提供了增強(qiáng)的系統(tǒng)性能。在一種備選 配置中， 一部分制冷劑流在經(jīng)由節(jié)能器熱交換器傳遞(沿主流)后經(jīng)由 節(jié)能器膨脹裝置被分出和傳遞。在其它的各個(gè)方面，該節(jié)能器熱交 換器配置與上文所述的構(gòu)造完全相同。
節(jié)能器的功能典型地包括在中間壓力點(diǎn)將分出的制冷劑流返回 注入壓縮月空內(nèi)。
制冷系統(tǒng)中的另 一選擇是將液體制冷劑流注入壓縮腔，以便降 低壓縮機(jī)的運(yùn)行溫度并使得壓縮機(jī)提供可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)。
已知的制冷系統(tǒng)都是實(shí)行節(jié)能的蒸氣注入和液體注入。然而， 該兩種流動(dòng)典型地經(jīng)由單個(gè)的流體管路和內(nèi)部的壓縮才/L通道返回傳 遞到壓縮機(jī)內(nèi)。
然而，壓縮機(jī)設(shè)計(jì)者從性能促進(jìn)的觀點(diǎn)而言將希望具有將節(jié)能 的制冷劑引向?yàn)楣?jié)能器注入功能而優(yōu)選的位置的自由，并且同時(shí)， 從增強(qiáng)可靠性的觀點(diǎn)而言，壓縮機(jī)設(shè)計(jì)者將希望具有將液體制冷劑 引向?yàn)槠渥⑷攵鴥?yōu)選的位置的自由，以便降低排放溫度。
發(fā)明概述
在本發(fā)明的公開(kāi)實(shí)施例中，液體和節(jié)能蒸氣經(jīng)由獨(dú)立的管路和 內(nèi)部的壓縮機(jī)通道返回注入到壓縮機(jī)內(nèi)。液體和節(jié)能蒸氣優(yōu)選地注 入到獨(dú)立的壓縮腔內(nèi)。液體注入可相對(duì)于蒸氣注入依序設(shè)置或并行議直。
蒸氣注入可出現(xiàn)在彼此并行運(yùn)行的兩個(gè)壓縮腔內(nèi)，而例如液體 注入將僅出現(xiàn)在其中一個(gè)腔內(nèi)。典型地，液體注入將出現(xiàn)在蒸氣注 入的下游。其它的構(gòu)造也是可行的，例如單個(gè)壓縮凹穴內(nèi)的蒸氣注 入連同位于下游的兩個(gè)并行凹穴內(nèi)的液體注入。
在一個(gè)實(shí)施例中，壓縮機(jī)為三轉(zhuǎn)子螺桿式壓縮機(jī)，而在第二實(shí)
施例中，壓縮才幾為渦i走式壓縮才幾。然而，該種i殳置可應(yīng)用于其它構(gòu) 造中，例如如同蒸氣注入將出現(xiàn)在螺桿壓縮凹穴內(nèi)的雙螺桿那樣。 該種設(shè)置也可應(yīng)用到串聯(lián)連接或并聯(lián)連接的數(shù)個(gè)壓縮機(jī)中。例如， 液體注入可連接到串聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)的兩個(gè)壓縮機(jī)之間的連接管3各中，而蒸 氣注入可連接到第一壓縮機(jī)的壓縮凹穴內(nèi)。當(dāng)壓縮片幾并聯(lián)連接時(shí)， 液體注入和蒸氣注入可如同其連接到并行運(yùn)轉(zhuǎn)的三轉(zhuǎn)子構(gòu)造的壓縮
凹穴內(nèi)那樣以類似的方式實(shí)施。
結(jié)合以下說(shuō)明和附圖，可以更好地理解本發(fā)明的上述和其它特 征，以下為


。

圖1A為根據(jù)本發(fā)明具有三轉(zhuǎn)子螺桿式壓縮機(jī)的制冷系統(tǒng)的示意圖。
圖IB為根據(jù)本發(fā)明具有雙轉(zhuǎn)子螺桿式壓縮機(jī)的制冷系統(tǒng)的備選 示意圖。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明渦旋式壓縮機(jī)的截面圖。 圖3示出了串聯(lián)連接的兩個(gè)壓縮機(jī)。 圖4示出了并聯(lián)連接的兩個(gè)壓縮機(jī)。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)i兌明
圖1A示出了制冷系統(tǒng)20。制冷系統(tǒng)20包括顯示為三轉(zhuǎn)子螺桿 式壓縮機(jī)的壓縮機(jī)22。正常地，從動(dòng)螺桿轉(zhuǎn)子24放置在驅(qū)動(dòng)螺桿26 的相對(duì)側(cè)。已知的是，驅(qū)動(dòng)螺桿26由電動(dòng)馬達(dá)(未示出)驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng) 螺桿驅(qū)動(dòng)從動(dòng)螺桿24。壓縮腔限定在轉(zhuǎn)子24和轉(zhuǎn)子26的螺桿凹槽 之間。同樣已知的是，在轉(zhuǎn)子24和轉(zhuǎn)子26之間的壓縮腔內(nèi)已壓縮 的制冷劑流進(jìn)通向冷凝器30的排放通道28內(nèi)。在冷凝器30的下游， 主制冷劑流動(dòng)管路32和分出的制冷劑管路34都經(jīng)由節(jié)能器熱交換 器38傳遞。管路34內(nèi)的分出流經(jīng)由輔助膨脹裝置36傳遞。如所知 的那樣，來(lái)自分出管路34的已膨脹(達(dá)到較低壓力和溫度)的制冷劑 流低溫冷卻管路32內(nèi)的制冷劑 主流。
制冷劑主流向下游經(jīng)由管路40、主膨脹裝置48傳遞，并進(jìn)入蒸 發(fā)器50。自蒸發(fā)器50中，制冷劑主流經(jīng)由吸收管路52返回到壓縮 機(jī)22。分出的制冷劑流從管路34流進(jìn)節(jié)能器熱交換器38下游的蒸 氣注入管路42內(nèi)。盡管管路34內(nèi)的分出流和管路32內(nèi)的主流都顯
示成經(jīng)由節(jié)能器熱交換器38的相同方向，但實(shí)際上，該兩種流動(dòng)典 型地設(shè)置為反向流動(dòng)關(guān)系。然而，為了描述的簡(jiǎn)捷，它們?cè)诖孙@示 為相同方向的流動(dòng)。假定輔助膨脹裝置36配備有關(guān)閉能力以便需要 時(shí)終止節(jié)能器的功能。否則，可在節(jié)能器回路上采用另外的關(guān)閉閥。 已知的是，代之以節(jié)能器熱交換器，還可以使用閃蒸槽配置。
注入管路42通向延伸至兩個(gè)端口 46的節(jié)能器注入管道44,端 口 46與驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子26和每一從動(dòng)轉(zhuǎn)子24之間的兩個(gè)并行壓縮腔中的 每一個(gè)相聯(lián)合。節(jié)能器蒸氣流經(jīng)由端口 46以一定的中間(在吸收和排 放之間)壓力注入壓縮腔內(nèi)。
同時(shí)，液體制冷劑可從諸如冷凝器30下游的位置分出，經(jīng)由管 ^各54和流動(dòng)控制裝置55送回端口 56并返回到壓縮腔內(nèi)。如圖所示， 液體注入可聯(lián)合兩壓縮腔中的一個(gè)進(jìn)行。此外，自圖1中清晰可見(jiàn)， 液體注入優(yōu)選定位在蒸氣注入的下游。盡管在圖1示圖的右側(cè)示出 了依序處于右端口 46下游的端口 56， ^旦在左側(cè)采用僅有的單注入端 口 46也是正確的。也就是說(shuō)，兩種注入可以簡(jiǎn)單地位于壓縮機(jī)22 相對(duì)側(cè)的并行腔內(nèi)，但優(yōu)選地處于壓縮過(guò)程(液體注入與蒸氣注入優(yōu) 選地處于下游)的不同點(diǎn)。流動(dòng)控制裝置55在不需要液體注入時(shí)提供 了關(guān)閉功能，以及在適當(dāng)?shù)淖⑷胩幚碇锌刂浦评鋭┝鲃?dòng)阻抗。此外， 應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的益處可同樣地應(yīng)用到圖1B所示的雙轉(zhuǎn)子螺桿式 壓縮機(jī)中。除了它們的標(biāo)號(hào)增大100外，圖1B中的元件完全類似于 圖1A中的對(duì)應(yīng)元件。
圖2示出了另一實(shí)施例60，其中，利用了渦旋式壓縮機(jī)而非螺 桿式壓縮機(jī)。已知的是，沿軌道運(yùn)轉(zhuǎn)的(orbiting)渦旋構(gòu)件64相對(duì)于 非沿軌道運(yùn)轉(zhuǎn)的渦旋構(gòu)件62進(jìn)行沿軌道運(yùn)轉(zhuǎn)。吸收管路66接收來(lái) 自蒸發(fā)器的制冷劑，而排放管路68將制冷劑引向冷凝器。如圖2所 示，節(jié)能器蒸氣注入管路70延伸至端口 72，而液體注入經(jīng)由管路74 提供至端口 76。從圖2中清晰可見(jiàn)，端口 76處于端口 72的下游。 附圖中高度示意性地示出了管路74和端口 76。當(dāng)然，如所知的那樣，
應(yīng)當(dāng)包括具有必需的密封元件等的適合的行進(jìn)結(jié)構(gòu)。再次地，蒸氣 注入和液體注入成為單壓縮凹穴和雙壓縮凹穴的各種組合是可4亍 的。
圖3示出了另一實(shí)施例80，其中，具有兩個(gè)壓縮級(jí)82和84。 如圖所示，本發(fā)明提供的一種選擇包括在管路88處進(jìn)入第一級(jí)壓縮 機(jī)82的蒸氣注入，和經(jīng)由介于第一級(jí)82的壓縮機(jī)和第二級(jí)84的壓 縮才幾之間的管路86的液體注入。其它的構(gòu)造也是可4亍的，例如在壓 縮級(jí)82和壓縮機(jī)84之間完成的蒸氣注入以及注入到第二壓縮級(jí)84 的壓縮凹穴(或多個(gè)凹穴)的液體注入。
圖4示出了另一實(shí)施例90,其中，單個(gè)的吸收管路92通向兩個(gè) 并行壓縮機(jī)94和96。再次地，本發(fā)明提供了數(shù)種選擇，例如經(jīng)由管 路98注入蒸氣，該管路98經(jīng)由管路100通向并聯(lián)的壓縮機(jī)94和壓 縮機(jī)96中的每一個(gè)。另一方面，液體可經(jīng)由管路102僅注入到一個(gè) 壓縮機(jī)94中，優(yōu)選地從蒸氣注入點(diǎn)的下游。當(dāng)然，壓縮機(jī)94和壓 縮機(jī)96中都可以注入液體。單個(gè)的排放管路104從壓縮機(jī)94和壓 縮才幾96的下游導(dǎo)出。
盡管公開(kāi)了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將 認(rèn)識(shí)到在本發(fā)明范圍內(nèi)會(huì)出現(xiàn)某種改進(jìn)。為此，應(yīng)該研究下面的權(quán) 利要求以便確定本發(fā)明真正的范圍和內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種制冷系統(tǒng)，包括向下游的冷凝器傳輸制冷劑的至少一個(gè)壓縮機(jī)，所述冷凝器下游的節(jié)能器熱交換器，自所述冷凝器經(jīng)由所述節(jié)能器熱交換器傳遞的主流管路，自所述主流管路分出并經(jīng)由所述節(jié)能器熱交換器傳遞制冷劑分出流以便冷卻所述主流管路內(nèi)制冷劑的分出管路，所述分出流返回進(jìn)入所述至少一個(gè)壓縮機(jī)內(nèi)的至少一個(gè)中間壓縮凹穴內(nèi)；所述主流管路中的所述制冷劑經(jīng)由主膨脹裝置和蒸發(fā)器傳遞并且然后回到所述至少一個(gè)壓縮機(jī)內(nèi)；以及所述分出流經(jīng)由節(jié)能器注入管路返回到所述至少一個(gè)壓縮機(jī)內(nèi)，而液體制冷劑經(jīng)由液體注入管路注入到所述至少一個(gè)壓縮機(jī)內(nèi)，所述液體注入管路和所述節(jié)能器注入管路為獨(dú)立的流體管路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一 個(gè)壓縮機(jī)為螺桿式壓縮機(jī)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述螺桿式 壓縮機(jī)為三轉(zhuǎn)子螺桿式壓縮機(jī)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述螺桿式 壓縮機(jī)為雙轉(zhuǎn)子螺桿式壓縮機(jī)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一 個(gè)壓縮才幾為渦》走式壓縮才幾。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述液體制 冷劑經(jīng)由至少一個(gè)注入端口注入到所述至少一個(gè)壓縮才幾內(nèi)，所述至 少一個(gè)注入端口位于用于所述分出流的至少一個(gè)節(jié)能器注入端口的 下游。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，存在兩個(gè)從 所述節(jié)能器注入管鴻"接收制冷劑的節(jié)能器注入端口 。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，僅存在單個(gè) 的,人所述液體注入管聘4妄收制冷劑的液體注入端口 。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述液體從 所述冷凝器的下游截取并注入到所述至少一個(gè)壓縮機(jī)內(nèi)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述節(jié)能器 注入管路將所述分出流中的至少一些注入到與接收所述液體的壓縮 腔并4亍運(yùn)轉(zhuǎn)的壓縮腔內(nèi)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，存在至少 兩個(gè)壓縮機(jī)，并且所述節(jié)能器蒸氣注入管路連接到連接所述至少兩 個(gè)壓縮機(jī)的管路上。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，存在至少 兩個(gè)壓縮機(jī)，并且所述液體注入管路連接到連接所述至少兩個(gè)壓縮 機(jī)的管路上。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，存在兩個(gè) 并行運(yùn)轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)，并且所述節(jié)能器蒸氣注入管路與所述兩個(gè)壓縮 機(jī)都連接，所述液體注入管路僅連接到所述壓縮機(jī)中的一個(gè)上。
14. 一種制冷系統(tǒng)，包括向下游的冷凝器傳輸制冷劑的至少 一個(gè)壓縮機(jī)，所述冷凝器下 游的節(jié)能器熱交換器，自所述冷凝器經(jīng)由所述節(jié)能器熱交換器傳遞 的主流管路，自所述主流管路分出并經(jīng)由所述節(jié)能器熱交換器傳遞 制冷劑分出流以便冷卻所述主流管路內(nèi)制冷劑的分出管路，所述分 出流返回到所述至少 一個(gè)壓縮機(jī)內(nèi)的至少 一個(gè)中間壓縮點(diǎn)；所述主流管路中的所述制冷劑經(jīng)由主膨脹裝置和蒸發(fā)器傳遞回 到所述至少 一 個(gè)壓縮機(jī)內(nèi)；所述分出流經(jīng)由節(jié)能器注入管路返回到所述至少 一 個(gè)壓縮機(jī) 內(nèi)，而液體制冷劑經(jīng)由液體注入管路注入到所述至少一個(gè)壓縮機(jī)內(nèi)， 所述液體注入管路和所述節(jié)能器注入管路為獨(dú)立的流體管路；以及所述至少一個(gè)壓縮機(jī)為三轉(zhuǎn)子螺桿式壓縮機(jī)，所述液體制冷劑 注入到限定在所述三轉(zhuǎn)子螺桿式壓縮機(jī)的第一從動(dòng)轉(zhuǎn)子和驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子之間的第 一壓縮腔內(nèi)，并且所述分出流中的至少 一些注入到限定在 所述三轉(zhuǎn)子螺桿式壓縮機(jī)的第二從動(dòng)轉(zhuǎn)子和所述驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子之間的第 二壓縮腔內(nèi)，所述第一壓縮腔和所述第二壓縮腔并行運(yùn)轉(zhuǎn)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述分出 節(jié)能器流經(jīng)由兩個(gè)注入端口注入，并通過(guò)所述注入端口中的一個(gè)傳 輸?shù)轿挥谒隽黧w注入點(diǎn)上游的所述第一壓縮腔內(nèi)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述液體 從所述冷凝器的下游截取并注入到所述至少 一個(gè)壓縮機(jī)內(nèi)。
17. —種制冷系統(tǒng)，包:fe:向下游的冷凝器傳輸制冷劑的至少一個(gè)壓縮機(jī)，所述冷凝器下 游的節(jié)能器熱交換器，自所述冷凝器經(jīng)由所述節(jié)能器熱交換器傳遞 的主流管路，自所述主流管路分出并經(jīng)由所述節(jié)能器熱交換器傳遞 制冷劑分出流以便冷卻所述主流管路內(nèi)制冷劑的分出管路，所述分 出流返回到所述至少一個(gè)壓縮機(jī)中的至少一個(gè)中間壓縮點(diǎn)；所述主流管路中的所述制冷劑經(jīng)由主膨脹裝置和蒸發(fā)器傳遞回 到所述至少一個(gè)壓縮機(jī)內(nèi)；所述分出流經(jīng)由節(jié)能器注入管路返回到所述至少 一 個(gè)壓縮機(jī) 內(nèi)，而液體制冷劑經(jīng)由液體注入管路注入到所述至少 一個(gè)壓縮機(jī)內(nèi)， 所述液體注入管路和所述節(jié)能器注入管路為獨(dú)立的流體管路；以及所述至少一個(gè)壓縮機(jī)為渦旋式壓縮機(jī)，所述液體制冷劑注入到 第 一壓縮腔內(nèi)，而所述分出流中的至少一些注入到并行的第二壓縮 腔內(nèi)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述分出 流經(jīng)由兩個(gè)注入端口注入，并通過(guò)所述注入端口中的一個(gè)傳輸?shù)轿?于所述流體注入點(diǎn)上游的所述第一壓縮腔內(nèi)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述分出 流經(jīng)由兩個(gè)注入端口注入，并通過(guò)所述注入端口中的一個(gè)傳輸?shù)轿?于所述液體注入點(diǎn)上游的所述第一壓縮腔內(nèi)。
20.根據(jù)權(quán)利要求l4所述的制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述液體 從所述冷凝器的下游截取并注入到所述至少 一個(gè)壓縮機(jī)內(nèi)。
全文摘要
一種制冷系統(tǒng)，其設(shè)有節(jié)能器蒸氣注入功能和液體注入功能。如所知的那樣，節(jié)能器功能增強(qiáng)了制冷系統(tǒng)的性能。液體注入降低了制冷劑的排放溫度，以便提供可靠的壓縮機(jī)/系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)。液體注入功能和節(jié)能器蒸氣注入功能選擇性地經(jīng)由通向獨(dú)立壓縮凹穴的截然不同的流體通道提供。結(jié)合其中之一的功能可采用單凹穴注入方案或雙凹穴注入方案。液體注入的位置相對(duì)于節(jié)能器蒸氣注入優(yōu)選地處于壓縮處理的下游。如此以來(lái)，制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者可對(duì)于兩個(gè)制冷劑流中的每一個(gè)選擇優(yōu)化的注入位置。該制冷系統(tǒng)可包括單個(gè)壓縮機(jī)或多個(gè)壓縮機(jī)，該多個(gè)壓縮機(jī)可采用串聯(lián)連接或并聯(lián)連接。
文檔編號(hào)F25B41/00GK101194134SQ200680020696
公開(kāi)日2008年6月4日 申請(qǐng)日期2006年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月13日
發(fā)明者A·利夫森, M·F·塔拉斯 申請(qǐng)人:開(kāi)利公司