[发明专利]制冷设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种制冷设备，其具有：制冷剂循环，在该循环内导入了优选为二氧化碳的制冷剂的主质量流；制冷剂循环中的高压侧热交换器；制冷剂循环中的膨胀制冷装置，该装置在开启状态下将主质量流冷却并同时产生气态制冷剂的辅质量流；制冷剂循环中用于被液化了的制冷剂的容器；至少一个在制冷剂循环中用于主质量流的被液化了的制冷剂的膨胀单元，该膨胀单元带有膨胀机构和其后安装的低压侧的用于提供制冷功率、也就是说提高制冷剂的焓的热交换器；和至少一个制冷剂循环中的制冷剂压缩机，该制冷剂压缩机具有一个主压缩机级和至少一个同主压缩机级共同被驱动的辅压缩机级，它们将制冷剂压缩到高压，其中可将主压缩机级和辅压缩机级如下使用，或者主压缩机级压缩主质量流的制冷剂以及辅压缩机级压缩辅质量流的制冷剂，或者主压缩机级和辅压缩机级压缩主质量流的制冷剂。

背景技术

这种为常见制冷剂设计的制冷设备在现有技术中已被公开。

例如，该种制冷设备在EP 0 180 904 A2中已被公开。

发明内容

由现有技术出发，本发明的任务为，提供一种可以最佳地适应于不同的工作环境制冷设备。

对于前述类型的制冷设备而言，按照发明提供的解决方案是，制冷剂循环带有至少两个制冷剂压缩机，这两个制冷剂压缩机可以为了压缩主质量流而单独接通，制冷剂压缩机中的至少两个分别具有至少一个辅压缩机级，可将辅压缩机级中的每一个选择用作压缩主质量流的制冷剂或压缩辅质量流的制冷剂，并且提供了控制单元，利用该控制单元可以在第一工作模式中根据工作条件而接通一些这样的辅压缩机级以用来压缩来自辅质量流的制冷剂，以使膨胀制冷装置可以液化主物料流量并减小其热熵。

本发明解决方案的优点在于，由于辅压缩机级具有可灵活多变的接通性，所以能够使主质量流的液化和焓的减小适应于不同的工作条件，并始终保持在最佳区域中。

特别有利的是，膨胀制冷装置将主质量流的焓至少降低10％。

更具优点的是，膨胀制冷装置将主质量流的焓至少降低20％。如果第一工作模式相当于例如以二氧化碳为制冷剂的超临界工作，则使用该制冷设备是尤其具有优势的。

这种超临界工作可以理解为，被压缩到高压的制冷剂在高压侧的热交换器内不能冷却到相当于经过制冷剂沸点曲线和饱和曲线的等温线的温度，而只能冷却到分布于沸点曲线和饱和曲线外的等温线的温度，从而制冷剂不能被液化。

此外在一尤其具有优点的实施例中，膨胀制冷装置使主质量流达到一种热力学状态，其压力和焓低于焓-压力图表中饱和曲线或沸点曲线的最大的压力和焓。

受膨胀制冷装置影响的主质量流的热力学状态优选接近焓-压力图表中的沸点曲线，特别是基本位于沸点曲线上，对于焓来说，该焓应低于各压力下的对应于沸点曲线的焓。

基本上可以以任意形式构造膨胀制冷装置。

但是特别有优势的解决方案为，膨胀制冷装置具有将膨胀制冷剂膨胀到中间压力的膨胀阀，并且可以通过接通合适数量的辅压缩机级来调节膨胀制冷装置的中间压力。

此外还可以比如让膨胀制冷装置只是用于构成辅质量流的制冷剂的膨胀。

如果膨胀制冷装置的膨胀阀可以将主质量流和辅质量流的制冷剂膨胀到中间压力，则还具有优点。

关于液态制冷剂的容器的配置到目前没有进一步的说明。特别有优势的解决方案为，让膨胀制冷装置集成用于主质量流液态制冷剂的容器，由此可以简化本发明的制冷设备。

一个结构上特别优化的解决方案为，膨胀阀将主质量流和辅质量流的膨胀的制冷剂引导入容器中，该容器构成了主质量流的液态制冷剂的存储器，在其上方存在一气体空间，形成辅质量流的制冷剂由该气体空间流出，所以使部分制冷剂气化并由此使主质量流冷却或甚至于深冷。

在根据本发明的另一具有优点的实施例中，在第二工作模式中，膨胀制冷装置为关闭状态并且不引起对主质量流的冷却。

也就是说，在这种状态下不会形成制冷剂的辅质量流，并且本发明的制冷设备可以以传统的方式通过形式全部为主质量流的制冷剂的循环运转。

在符合目的的制冷设备的第二工作模式中，所有的辅压缩机级都将主质量流的制冷剂进行压缩。

另外，在本发明的制冷设备的第二工作模式中，用于主质量流的液态制冷剂的容器处于高压下。

特别在一实施例中，第二工作模式相当于制冷设备的欠临界工作方式。