專利名稱：具有經由獨立通道的蒸氣注入和液體注入的制冷系統的制作方法
具有經由獨立通道的蒸氣注入和液體注入的制冷系統
背景技術：
本申請涉及一種具有接收中間壓力蒸氣注入和液體注入的單個 壓縮才幾或多個壓縮機的制冷系統，該兩種注入流經由兩個截然不同 的通道進行傳輸。
許多應用中利用制冷系統以便調節環境。尤其是，應用空氣調
節器和熱泵(heat pump)以便冷卻和/或加熱進入環境中的空氣。環境 的冷卻和/或加熱負荷可隨著周圍條件、占有水平以及感知和潛在的
負荷要求的其它改變而變化，并且當環境的居住者調整溫度和/或濕 度設定點時而變化。
對于制冷系統設計者而言，可用來增強系統性能(容量和/或效率) 的選擇之一是一種所謂的節能器循環(economizer cycle)。在節能器循 環中，從冷凝器中流出的 一部分制冷劑經由節能器膨脹裝置被分出 (tap)并傳遞，然后流進節能器熱交換器。該種分出的制冷劑流低溫冷 卻了也經由節能器熱交換器傳遞的主制冷劑流。分出的制冷劑流通 常以蒸氣狀態離開節能器熱交換器，并在中間壓縮點返回注入壓縮 機內。在一種備選配置中，可利用閃蒸槽代替節能器熱交換器以便 提供類似功能(本質上，閃蒸槽可視作100%有效的節能器熱交換器)。 流出冷凝器的低溫冷卻的主制冷劑流在經由節能器熱交換器傳遞之 后再次:f皮低溫冷卻。主制冷劑流隨后經由主膨脹裝置和蒸發器傳遞。 該主制冷劑流因在節能器熱交換器內被再次低溫冷卻而將具有較高 的冷卻潛能。節能器循環因此提供了增強的系統性能。在一種備選 配置中， 一部分制冷劑流在經由節能器熱交換器傳遞(沿主流)后經由 節能器膨脹裝置被分出和傳遞。在其它的各個方面，該節能器熱交 換器配置與上文所述的構造完全相同。
節能器的功能典型地包括在中間壓力點將分出的制冷劑流返回 注入壓縮月空內。
制冷系統中的另 一選擇是將液體制冷劑流注入壓縮腔，以便降 低壓縮機的運行溫度并使得壓縮機提供可靠的運轉。
已知的制冷系統都是實行節能的蒸氣注入和液體注入。然而， 該兩種流動典型地經由單個的流體管路和內部的壓縮才/L通道返回傳 遞到壓縮機內。
然而，壓縮機設計者從性能促進的觀點而言將希望具有將節能 的制冷劑引向為節能器注入功能而優選的位置的自由，并且同時， 從增強可靠性的觀點而言，壓縮機設計者將希望具有將液體制冷劑 引向為其注入而優選的位置的自由，以便降低排放溫度。
發明概述
在本發明的公開實施例中，液體和節能蒸氣經由獨立的管路和 內部的壓縮機通道返回注入到壓縮機內。液體和節能蒸氣優選地注 入到獨立的壓縮腔內。液體注入可相對于蒸氣注入依序設置或并行議直。
蒸氣注入可出現在彼此并行運行的兩個壓縮腔內，而例如液體 注入將僅出現在其中一個腔內。典型地，液體注入將出現在蒸氣注 入的下游。其它的構造也是可行的，例如單個壓縮凹穴內的蒸氣注 入連同位于下游的兩個并行凹穴內的液體注入。
在一個實施例中，壓縮機為三轉子螺桿式壓縮機，而在第二實
施例中，壓縮才幾為渦i走式壓縮才幾。然而，該種i殳置可應用于其它構 造中，例如如同蒸氣注入將出現在螺桿壓縮凹穴內的雙螺桿那樣。 該種設置也可應用到串聯連接或并聯連接的數個壓縮機中。例如， 液體注入可連接到串聯運轉的兩個壓縮機之間的連接管3各中，而蒸 氣注入可連接到第一壓縮機的壓縮凹穴內。當壓縮片幾并聯連接時， 液體注入和蒸氣注入可如同其連接到并行運轉的三轉子構造的壓縮
凹穴內那樣以類似的方式實施。
結合以下說明和附圖，可以更好地理解本發明的上述和其它特 征，以下為
。
圖1A為根據本發明具有三轉子螺桿式壓縮機的制冷系統的示意圖。
圖IB為根據本發明具有雙轉子螺桿式壓縮機的制冷系統的備選 示意圖。
圖2示出了根據本發明渦旋式壓縮機的截面圖。 圖3示出了串聯連接的兩個壓縮機。 圖4示出了并聯連接的兩個壓縮機。
優選實施例的詳細i兌明
圖1A示出了制冷系統20。制冷系統20包括顯示為三轉子螺桿 式壓縮機的壓縮機22。正常地，從動螺桿轉子24放置在驅動螺桿26 的相對側。已知的是，驅動螺桿26由電動馬達(未示出)驅動。驅動 螺桿驅動從動螺桿24。壓縮腔限定在轉子24和轉子26的螺桿凹槽 之間。同樣已知的是，在轉子24和轉子26之間的壓縮腔內已壓縮 的制冷劑流進通向冷凝器30的排放通道28內。在冷凝器30的下游， 主制冷劑流動管路32和分出的制冷劑管路34都經由節能器熱交換 器38傳遞。管路34內的分出流經由輔助膨脹裝置36傳遞。如所知 的那樣，來自分出管路34的已膨脹(達到較低壓力和溫度)的制冷劑 流低溫冷卻管路32內的制冷劑 主流。
制冷劑主流向下游經由管路40、主膨脹裝置48傳遞，并進入蒸 發器50。自蒸發器50中，制冷劑主流經由吸收管路52返回到壓縮 機22。分出的制冷劑流從管路34流進節能器熱交換器38下游的蒸 氣注入管路42內。盡管管路34內的分出流和管路32內的主流都顯
示成經由節能器熱交換器38的相同方向，但實際上，該兩種流動典 型地設置為反向流動關系。然而，為了描述的簡捷，它們在此顯示 為相同方向的流動。假定輔助膨脹裝置36配備有關閉能力以便需要 時終止節能器的功能。否則，可在節能器回路上采用另外的關閉閥。 已知的是，代之以節能器熱交換器，還可以使用閃蒸槽配置。
注入管路42通向延伸至兩個端口 46的節能器注入管道44,端 口 46與驅動轉子26和每一從動轉子24之間的兩個并行壓縮腔中的 每一個相聯合。節能器蒸氣流經由端口 46以一定的中間(在吸收和排 放之間)壓力注入壓縮腔內。
同時，液體制冷劑可從諸如冷凝器30下游的位置分出，經由管 ^各54和流動控制裝置55送回端口 56并返回到壓縮腔內。如圖所示， 液體注入可聯合兩壓縮腔中的一個進行。此外，自圖1中清晰可見， 液體注入優選定位在蒸氣注入的下游。盡管在圖1示圖的右側示出 了依序處于右端口 46下游的端口 56， ^旦在左側采用僅有的單注入端 口 46也是正確的。也就是說，兩種注入可以簡單地位于壓縮機22 相對側的并行腔內，但優選地處于壓縮過程(液體注入與蒸氣注入優 選地處于下游)的不同點。流動控制裝置55在不需要液體注入時提供 了關閉功能，以及在適當的注入處理中控制制冷劑流動阻抗。此外， 應當理解，本發明的益處可同樣地應用到圖1B所示的雙轉子螺桿式 壓縮機中。除了它們的標號增大100外，圖1B中的元件完全類似于 圖1A中的對應元件。
圖2示出了另一實施例60，其中，利用了渦旋式壓縮機而非螺 桿式壓縮機。已知的是，沿軌道運轉的(orbiting)渦旋構件64相對于 非沿軌道運轉的渦旋構件62進行沿軌道運轉。吸收管路66接收來 自蒸發器的制冷劑，而排放管路68將制冷劑引向冷凝器。如圖2所 示，節能器蒸氣注入管路70延伸至端口 72，而液體注入經由管路74 提供至端口 76。從圖2中清晰可見，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。當然，如所知的那樣，
應當包括具有必需的密封元件等的適合的行進結構。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示出了另一實施例80，其中，具有兩個壓縮級82和84。 如圖所示，本發明提供的一種選擇包括在管路88處進入第一級壓縮 機82的蒸氣注入，和經由介于第一級82的壓縮機和第二級84的壓 縮才幾之間的管路86的液體注入。其它的構造也是可4亍的，例如在壓 縮級82和壓縮機84之間完成的蒸氣注入以及注入到第二壓縮級84 的壓縮凹穴(或多個凹穴)的液體注入。
圖4示出了另一實施例90,其中，單個的吸收管路92通向兩個 并行壓縮機94和96。再次地，本發明提供了數種選擇，例如經由管 路98注入蒸氣，該管路98經由管路100通向并聯的壓縮機94和壓 縮機96中的每一個。另一方面，液體可經由管路102僅注入到一個 壓縮機94中，優選地從蒸氣注入點的下游。當然，壓縮機94和壓 縮機96中都可以注入液體。單個的排放管路104從壓縮機94和壓 縮才幾96的下游導出。
盡管公開了本發明的優選實施例，但本領域的普通技術人員將 認識到在本發明范圍內會出現某種改進。為此，應該研究下面的權 利要求以便確定本發明真正的范圍和內容。
權利要求
1.一種制冷系統，包括向下游的冷凝器傳輸制冷劑的至少一個壓縮機，所述冷凝器下游的節能器熱交換器，自所述冷凝器經由所述節能器熱交換器傳遞的主流管路，自所述主流管路分出并經由所述節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制冷劑的分出管路，所述分出流返回進入所述至少一個壓縮機內的至少一個中間壓縮凹穴內；所述主流管路中的所述制冷劑經由主膨脹裝置和蒸發器傳遞并且然后回到所述至少一個壓縮機內；以及所述分出流經由節能器注入管路返回到所述至少一個壓縮機內，而液體制冷劑經由液體注入管路注入到所述至少一個壓縮機內，所述液體注入管路和所述節能器注入管路為獨立的流體管路。
2. 根據權利要求1所述的制冷系統，其特征在于，所述至少一 個壓縮機為螺桿式壓縮機。
3. 根據權利要求2所述的制冷系統，其特征在于，所述螺桿式 壓縮機為三轉子螺桿式壓縮機。
4. 根據權利要求2所述的制冷系統，其特征在于，所述螺桿式 壓縮機為雙轉子螺桿式壓縮機。
5. 根據權利要求1所述的制冷系統，其特征在于，所述至少一 個壓縮才幾為渦》走式壓縮才幾。
6. 根據權利要求1所述的制冷系統，其特征在于，所述液體制 冷劑經由至少一個注入端口注入到所述至少一個壓縮才幾內，所述至 少一個注入端口位于用于所述分出流的至少一個節能器注入端口的 下游。
7. 根據權利要求1所述的制冷系統，其特征在于，存在兩個從 所述節能器注入管鴻"接收制冷劑的節能器注入端口 。
8. 根據權利要求7所述的制冷系統，其特征在于，僅存在單個 的,人所述液體注入管聘4妄收制冷劑的液體注入端口 。
9. 根據權利要求1所述的制冷系統，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壓縮機內。
10. 根據權利要求1所述的制冷系統，其特征在于，所述節能器 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亍運轉的壓縮腔內。
11. 根據權利要求1所述的制冷系統，其特征在于，存在至少 兩個壓縮機，并且所述節能器蒸氣注入管路連接到連接所述至少兩 個壓縮機的管路上。
12. 根據權利要求1所述的制冷系統，其特征在于，存在至少 兩個壓縮機，并且所述液體注入管路連接到連接所述至少兩個壓縮 機的管路上。
13. 根據權利要求1所述的制冷系統，其特征在于，存在兩個 并行運轉的壓縮機，并且所述節能器蒸氣注入管路與所述兩個壓縮 機都連接，所述液體注入管路僅連接到所述壓縮機中的一個上。
14. 一種制冷系統，包括向下游的冷凝器傳輸制冷劑的至少 一個壓縮機，所述冷凝器下 游的節能器熱交換器，自所述冷凝器經由所述節能器熱交換器傳遞 的主流管路，自所述主流管路分出并經由所述節能器熱交換器傳遞 制冷劑分出流以便冷卻所述主流管路內制冷劑的分出管路，所述分 出流返回到所述至少 一個壓縮機內的至少 一個中間壓縮點；所述主流管路中的所述制冷劑經由主膨脹裝置和蒸發器傳遞回 到所述至少 一 個壓縮機內；所述分出流經由節能器注入管路返回到所述至少 一 個壓縮機 內，而液體制冷劑經由液體注入管路注入到所述至少一個壓縮機內， 所述液體注入管路和所述節能器注入管路為獨立的流體管路；以及所述至少一個壓縮機為三轉子螺桿式壓縮機，所述液體制冷劑 注入到限定在所述三轉子螺桿式壓縮機的第一從動轉子和驅動轉子之間的第 一壓縮腔內，并且所述分出流中的至少 一些注入到限定在 所述三轉子螺桿式壓縮機的第二從動轉子和所述驅動轉子之間的第 二壓縮腔內，所述第一壓縮腔和所述第二壓縮腔并行運轉。
15. 根據權利要求9所述的制冷系統，其特征在于，所述分出 節能器流經由兩個注入端口注入，并通過所述注入端口中的一個傳 輸到位于所述流體注入點上游的所述第一壓縮腔內。
16. 根據權利要求14所述的制冷系統，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 一個壓縮機內。
17. —種制冷系統，包:fe:向下游的冷凝器傳輸制冷劑的至少一個壓縮機，所述冷凝器下 游的節能器熱交換器，自所述冷凝器經由所述節能器熱交換器傳遞 的主流管路，自所述主流管路分出并經由所述節能器熱交換器傳遞 制冷劑分出流以便冷卻所述主流管路內制冷劑的分出管路，所述分 出流返回到所述至少一個壓縮機中的至少一個中間壓縮點；所述主流管路中的所述制冷劑經由主膨脹裝置和蒸發器傳遞回 到所述至少一個壓縮機內；所述分出流經由節能器注入管路返回到所述至少 一 個壓縮機 內，而液體制冷劑經由液體注入管路注入到所述至少 一個壓縮機內， 所述液體注入管路和所述節能器注入管路為獨立的流體管路；以及所述至少一個壓縮機為渦旋式壓縮機，所述液體制冷劑注入到 第 一壓縮腔內，而所述分出流中的至少一些注入到并行的第二壓縮 腔內。
18. 根據權利要求17所述的制冷系統，其特征在于，所述分出 流經由兩個注入端口注入，并通過所述注入端口中的一個傳輸到位 于所述流體注入點上游的所述第一壓縮腔內。
19. 根據權利要求17所述的制冷系統，其特征在于，所述分出 流經由兩個注入端口注入，并通過所述注入端口中的一個傳輸到位 于所述液體注入點上游的所述第一壓縮腔內。
20.根據權利要求l4所述的制冷系統，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 一個壓縮機內。
全文摘要
一種制冷系統，其設有節能器蒸氣注入功能和液體注入功能。如所知的那樣，節能器功能增強了制冷系統的性能。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/系統運轉。液體注入功能和節能器蒸氣注入功能選擇性地經由通向獨立壓縮凹穴的截然不同的流體通道提供。結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于節能器蒸氣注入優選地處于壓縮處理的下游。如此以來，制冷系統的設計者可對于兩個制冷劑流中的每一個選擇優化的注入位置。該制冷系統可包括單個壓縮機或多個壓縮機，該多個壓縮機可采用串聯連接或并聯連接。
文檔編號F25B41/00GK101194134SQ200680020696
公開日2008年6月4日 申請日期2006年3月8日 優先權日2005年6月13日
發明者A·利夫森, M·F·塔拉斯 申請人:開利公司