[发明专利]具有可变速压缩机的制冷系统

说明书

本申请是申请日为2010年9月29日、申请号为201080003310.9、发明名称为“具有可变速压缩机的制冷系统”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明总体上涉及制冷系统，并且更具体地涉及二级复叠制冷系统。

背景技术

已知二级复叠制冷系统用于(例如)将比如箱室内部区的空间冷却至(例如)零摄氏度以下(例如-40℃以下)的温度。例如，已知被称作超低温冷冻装置(“ULT”)类型的冷冻装置使用了这种类型的制冷系统并且被用来将箱室内部区冷却到低至约-80℃或者甚至更低的温度。

已知这种类型的制冷系统包括循环对应的第一和第二制冷剂的两个级。第一级通过一个冷凝器将能量(即热量)从第一制冷剂传递到周边环境，而第二级的第二制冷剂通过一个蒸发器从被冷却的空间(例如，箱室内部区)接收能量。热量是通过一个热交换器从第二制冷剂传递给第一制冷剂，该热交换器与制冷系统的这两级处于流体连通。

常规的二复叠制冷系统使用多个压缩机，这些压缩机各自具有一个单一的、固定的速度并且常规地具有相同的最大能力。在这个方面，系统的运行可能要求在不同的时刻简单地将这两个压缩机的每一个启动和解除启动。然而，这种类型的系统在被冷却的空间中获得一个均匀温度的能力是有限的，并且运行此类系统的效率与这些系统自身的预期寿命一样也是有限的。此外，以最大能力来运行这些压缩机之一或两者可能是有害的，而将这些压缩机之一或两者以低于该压缩机的最大能力的一种能力来运行导致了运行的低效率。另外，已知常规的二复叠制冷系统在稳态运行过程中工作在一种单一的预定噪声水平上。

因此，令人希望的将是提供一种制冷系统，该制冷系统解决了与常规的二级复叠制冷系统相关的这些和其他问题。

发明内容

在一个实施方案中，所提供的一种二级复叠制冷系统有一个第一制冷级和一个第二制冷级。该第一制冷级限定了用于循环一种第一制冷剂的一个第一流体回路，并且具有一个第一压缩机、一个冷凝器、以及与该第一流体回路处于流体连通的一个第一膨胀装置。该第二制冷级限定了用于循环一种第二制冷剂的一个第二流体回路，其中该第二制冷级具有一个第二压缩机、一个第二膨胀装置、以及与该第二流体回路处于流体连通的一个蒸发器。一个热交换器与该第一和第二流体回路处于流体连通以便在该第一和第二制冷剂之间交换热量。该第一或第二压缩机中至少一个是一台可变速压缩机。

在具体实施方案中，该第一和第二压缩机各自是一台可变速压缩机。该第一压缩机可以具有一个第一最大能力并且该第二压缩机可以具有一个第二最大能力，其中该第二最大能力在一些实施方案中小于该第一最大能力，并且在在其他实施方案中实质上等于该第一最大能力。

在该第二压缩机是一台可变速压缩机的多个实施方案中，该系统可以包括至少一个控制器，该至少一个控制器运行性地连接到该第一和第二压缩机上用于独立地控制这些压缩机的运行；以及一个传感器，该传感器运行性地连接该至少一个控制器上。例如，该传感器可以被配置为感测在该热交换器出口处的该第一制冷剂的温度、感测该第一或者第二制冷剂的排放压力、或者感测该第一制冷剂的排放温度或者抽吸温度，并且被配置为向该至少一个控制器产生表明所感测的温度或者压力的一个信号，其中该至少一个控制器是可运行性的以便响应于该信号改变该第二压缩机的速度。

在其他具体实施方案中，该第一和第二压缩机各自是一台可变速压缩机并且该系统包括一个箱室以及至少一个控制器，该箱室具有一个内部区以及一个提供进入该内部区的通路的门，该至少一个控制器运行性地连接到该第一和第二压缩机上用于独立地控制它们的运行。一个传感器运行性地连接到该至少一个控制器上，并且被配置为感测该门的一个状态并且被配置为向该至少一个控制器产生表明所感测的状态的一个信号，其中该至少一个控制器是可运行性的以便响应于该信号来改变该第一或第二压缩机中至少一个的速度。该系统可替代地或另外地可以包括一个传感器，该传感器被配置为感测该冷凝器附近的环境空气的温度并且向该至少一个控制器产生表明所感测的温度的一个信号，其中该至少一个控制器是可运行性的以便响应于该信号来改变该第一或第二压缩机中至少一个的速度。