[发明专利]带增强器回路的CO2制冷剂系统

说明书

技术领域

本发明涉及使用CO₂制冷剂并具有增强器回路以增强操作性能的制冷剂系统。 

背景技术

制冷剂系统为HVAC&R(加热、通风、空调以及制冷)领域所公知，其操作以压缩并循环制冷剂使其通过连接多个组件的闭环制冷剂回路以调节将被输送至气候受控空间的二次流体。在基本制冷剂系统中，制冷剂在压缩机中被从低压压缩至高压并被输送至下游排热热交换器，排热热交换器在跨临界应用中为所谓的气体冷却器，或在亚临界应用中为所谓的冷凝器。高压制冷剂从典型地将热从制冷剂转移至周围环境的排热热交换器流向膨胀装置，在此被膨胀至更低压力和温度并随后被发送至蒸发器，制冷剂在蒸发器中冷却要被输送至受调节环境的二次流体。制冷剂从蒸发器回到压缩机。一个常见的制冷剂系统的例子是空调系统，空调系统操作以调节(冷却并经常除湿)要被输送进入气候受控区域或空间的空气。 

过去，例如为R22、R123、R407C、R134a、R410A和R404A的传统HFC和HCFC制冷剂已被用在空调或制冷应用中。但是，最近人们对全球变暖的关注以及在某些情况下臭氧的消耗，推动了例如为R744(CO₂)、R718(水)和R717(氨)的天然制冷剂的使用。特别地，CO₂是这些具有应用前景的天然制冷剂中的一种，这些天然制冷剂具有零臭氧消耗的潜在性和极低的全球变暖潜在性。因此，CO₂越来越广泛地被用作传统HFC制冷剂的替代制冷剂。但是，对使用CO₂的制冷剂系统设计者而言存在挑战。由于其低临界点，CO₂经常工作在跨临界循环(在两相顶端或临界点之上排热)，跨临界循环具有与排热过程相关的一定的固有低效。因此，使用CO₂作为制冷剂的制冷剂系统不总是工作在传统制冷剂系统的效率水平上。因此，需要提供增强CO₂系统性能的设计特征使其可与工作和环境条件范围很广的传统制冷剂系统相比。 

发明内容

提供一种分立闭环增强器回路，其与使用CO2作为制冷剂的主制冷剂回路相结合。除了在主CO₂系统的排热热交换器中提供的冷却之外，增强器回路对高压制冷剂提供额外的冷却。增强器回路也可使用CO₂作为制冷剂。 

各种特征中，增强器系统可冷却主液体管线中的制冷剂、主排热热交换器中的制冷剂或相对于制冷剂流位于主排热热交换器下游的分立热交换器中的制冷剂。此外，增强器回路的排热热交换器可与主回路的排热热交换器结合成单个结构，使得可使用单个空气管理(风扇)系统来移动空气经过两个热交换器。两个排热热交换器均可被优选设置成相对于空气流提供更有效的逆流构造。 

增强器回路的压缩机可与例如为多活塞压缩机系统的一些汽缸组的主回路压缩系统相结合，或可包括分立压缩机装置。 

此外，可提供增强器回路以增强或辅助制冷剂系统的其他特征，例如节能器功能、“吸液式”热交换器、中间冷却和液体注入。 

本发明的这些或其他特征可通过以下描述和附图得到最好的理解，以下为附图的简要描述。 

附图说明

图1显示本发明的第一示意图。 

图2显示本发明的第二示意图。 

图3显示本发明的第三示意图。 

图4显示本发明的第四示意图。 

图5显示本发明的第五示意图。 

图6显示本发明的第六示意图。 

图7显示由本发明获得的系统性能改进。 

具体实施方式

制冷剂系统20被图示在图1中，包括主闭环制冷剂回路21和增强器闭环制冷剂回路32。主回路压缩机22压缩制冷剂并将其向下游输送至主回路排热热交换器24，主回路排热热交换器24在跨临界应用中为所谓的气体冷却器，或在亚临界应用中为所谓的冷凝器。分立热交换器26相对于 制冷剂流设置在排热热交换器24的下游，以为主回路制冷剂提供额外的冷却。主回路膨胀装置28位于热交换器26的下游，主回路蒸发器30位于膨胀装置28的下游。已知，蒸发器30与例如为风扇的空气移动装置一起工作以调节(冷却并经常除湿)要被送入室内环境的气候受控区域或空间的空气。