[发明专利]混合压缩机系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年5月31日提交的名称为“Hybrid Compressor System and Methods”的美国专利申请No.61/491,515的权益，该专利申请的公开内容通过引用被全部并入本文，就像在本文中详细阐述的那样。

背景技术

本公开涉及制冷。更具体地，本公开涉及冷冻器系统。

大型水冷冷冻器(例如，300～1500吨容量(1055～5275W))通常因为成本的原因而使用单一离心式压缩机。然而，这种压缩机易遭受喘振(surge)(特别是在部分载荷时)。

解决该问题的一种方法是提供并联的多个离心式压缩机。这允许单独的压缩机离线，以便使压缩机容量更好地匹配需要的载荷。

发明内容

本发明的一个方面涉及一种设备，所述设备包括：离心式压缩机、容积式压缩机、第一换热器和第二换热器。多个阀被定位，以便提供至少两种模式的运行。在第一模式中，制冷剂在至少部分并联的容积式压缩机和离心式压缩机中被压缩。在第二模式中，制冷剂在容积式压缩机中被压缩，并且离心式压缩机处于离线。在第三模式中，制冷剂在至少部分串联的容积式压缩机和离心式压缩机中被压缩。

在各种实施方式中，容积式压缩机可以是螺旋式压缩机。

本发明的其它方面涉及以这样的至少两种模式来运行。

一个或多个实施例的细节在附图和以下说明中被阐述。其它特征、目的和优点从说明书和附图以及从权利要求书中将变得显而易见。

附图说明

图1是冷冻器系统的示意图。

图2是图1的系统中的冷凝器的纵向竖直示意图。

图3是图1的系统中的冷却器的纵向竖直示意图。

图4是进入冷凝器的水的温度相对于百分比的容量的图表。

图5是用于图1的系统的控制流程图。

在各个附图中，同样的附图标记和指示表示同样的元件。

具体实施方式

除了遭受喘振问题，离心式压缩机在提供高压头时通常比容积式压缩机更低效。这使得离心式压缩机在用于热回收运行时被作为较差的备选。如以下论述的，混合系统的特征在于具有离心式压缩机和容积式压缩机。示例性容积式压缩机是通过可变频驱动器提供动力的两转子或三转子螺旋压缩机。替代的容积式压缩机包括往复式压缩机和涡旋式压缩机。

图1示出了蒸汽压缩系统20，其具有压缩机子系统22。压缩机子系统22包括第一压缩机24(离心式)和第二压缩机26(容积式)。在示例性实施方式中，两个压缩机都具有容量控制特征，其可以是任何已知的类型(例如，用于离心式压缩机的可变入口导片和用于螺旋压缩机(所述螺旋压缩机用作容积式压缩机)的滑阀，以及用于两种压缩机的变速驱动器)。

在第一运行模式中，压缩机子系统沿着制冷剂流动路径30往下游方向500驱动制冷剂。流动路径30顺序地通过第一换热器32、膨胀装置34和第二换热器36。在第一模式中，第一换热器32是排热换热器，并且第二换热器36是吸热换热器。

示例性系统20是冷冻器系统，其中第一换热器32是液冷的冷凝器或气体冷却器，并且第二换热器36是冷却器。示例性膨胀装置34是电子膨胀阀(EV)，其可以通过冷冻器的控制器40(例如，计算机或微控制器)来控制。替代的膨胀装置34是在冷凝器32内的浮子阀(或浮阀)。示例性第一换热器沿着制冷剂流动路径30具有至少一个入口50和至少一个出口52。类似地，第二换热器36沿着制冷剂流动路径具有至少一个入口54和至少一个出口56。压缩机24具有入口端口60和出口端口62。类似地，第二压缩机26具有入口端口64和出口端口66。

如以下论述的，压缩机子系统包括被联接到这些压缩机的一个或多个阀，以便允许这些压缩机在两种或更多的压缩模式之间的切换。示例性系统包含三个阀70、72和74。

在第一运行模式中，这些压缩机至少部分并联地运行。在一个示例性示出的完全并联的情况中，这些压缩机各自的吸入端口和排出端口处于实质上相同的状况下。为了提供这种并联运行，示例性流动路径具有两个并联的支路80和82，支路80和82在第二换热器的出口56下游的接合点84处岔开，并且在位于第一换热器的入口50处或其上游的位置86处重新合并。在部分并联的情况中，分离和／或再接合可以在不同的位置。