带有单频压缩机的可变化容量的制冷系统技术方案

一可变化容量的制冷系统不需要昂贵的反向压缩机，并在高容量时不显示出低的能效。该系统使用一恒定速度的压缩机，当系统通电时，不管热载荷如何该压缩机连续地运行，而一制冷剂旁路通道包括一二次膨胀装置，一热交换器，以及一流动控制装置，当热载荷低于一预定的阈值时，操作流动控制装置以允许从冷凝器退出的一部分制冷剂流过旁路通道到达压缩机的入口，由此，当热载荷不低于预定的阈值时，热交换器作为一二次蒸发器操作，并阻止从冷凝器退出的制冷剂流过旁路通道到压缩机入口。在一实施例中，当热载荷不低于预定的阈值时，流动控制装置还操作来允许从压缩机退出的一部分制冷剂流过旁路通道通过初级膨胀装置到达初级蒸发器，由此，热交换器作为一二次冷凝器操作。在若干个实施例中，一压差保持在热交换器和蒸发器内的制冷剂之间。通过诸如一涡流发生器、一文丘里管等，或诸如一毛细管的限流器，来容纳该压差。在若干个实施例中，热交换器热耦合到压缩机，以便当制冷剂流过压缩机时从制冷剂中移去热量。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及一高效的制冷系统，具体来说，涉及一使用单频压缩机的制冷系统，其对于变化的热载荷没有开-关的操作，以便提高制冷系统的总体效率。
技术介绍
附图说明图1是一传统制冷系统10的方框图。系统包括一压缩机12、一冷凝器14、一膨胀装置16，以及一蒸发器18。各种部件通过诸如标号20所示的铜管连接在一起，以形成一闭合的回路系统，诸如R-12、R-22、R-134a、R-407c、R-410a、氨、二氧化碳或天然气的制冷剂可通过该回路进行循环。制冷循环的主要步骤是通过压缩机12对制冷剂进行压缩，由冷凝器14从制冷剂中吸取热量排放到环境中，在膨胀装置16中节流制冷剂，在蒸发器18中，制冷剂从待冷却的空间中吸收热量。该过程有时也称之为蒸发-压缩制冷循环，该过程用于对生活空间或交通工具(例如，汽车、飞机、火车等)中的空气进行制冷和除湿的空调系统中，冰箱中和热泵中。图2示出图1所示蒸发-压缩制冷循环中的温度-熵曲线。退出蒸发器18的制冷剂是在蒸发器压力下的过热蒸气(点1)，然后被压缩机12压缩到一非常高的压力。在压缩过程中制冷剂的温度也提高，离开压缩机的制冷剂是在冷凝器压力下的过热蒸气(点2)。一典型的冷凝器包括一单一的管道，它由多排的管道以间隔平行的关系形成为一蜿蜒的形状。提供高热导率的金属翅片或其它结构通常附连在蜿蜒的管道上，以在通过冷凝器的制冷剂和周围空气之间形成最大的热传递。当过热制冷剂释放冷凝器上游部分内的热量时，过热蒸气变为一饱和蒸气(点2a)，在进一步失热之后，它流动通过冷凝器14的其余部分，制冷剂以过冷的液体退出(点3)。当过冷的液体制冷剂通过膨胀装置16时，它的压力下降，并变为一液体-蒸气混合物。其中包括约20％蒸气和80％液体。还有，当它通过膨胀装置时(图2中的点4)，它的温度下跌到环境空气温度以下。蒸发器18实体上类似于冷凝器的蜿蜒形的管道。待冷却的空气暴露在蒸发器的表面上，那里，热量传递到制冷剂。当制冷剂在蒸发器18内吸收热量时，它变成压缩机抽吸压力下的过热蒸气，并重新进入压缩机，由此，完成循环(图2中的点1)。空调或制冷系统的设计和运行中的诸多挑战之一是随时间的热载荷的变化。如果系统反复地打开和关闭，则系统变得非常地低效，因为与压缩机的起动有显著的能量损失。为了避免经常的开-关操作，使用一反向压缩机，其本质上是一变速压缩机。代替压缩机循环地开和关，根据要求的热载荷变化频率。图3和4示出在蒸发器内的吸热对频率，以及EER(能量效率比)对频率的典型的特性曲线。图3显示出反向型压缩机的益处，当频率从基础频率60Hz提高到80Hz时，该反向型压缩机提供17％以上的冷却容量。此外，当频率从60Hz降到30Hz时，冷却容量下降40％，从热载荷变化观点来看，是一极佳的特性。然而，在80Hz处的17％的额外的冷却容量具有其代价有效率降低形式的严重的不利结果。如图4所示，当频率从60提高到80Hz时，EER有18％的跌落。此外，反向压缩机的成本通常是空调或制冷系统成本的三分之一，对于诸如室内空调器之类的许多应用中，几乎是令人望而却步的昂贵。因此，显然存在一种需要，寻求既能达到反向压缩机的益处又没有成本和EER方面的不利结果。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供使用单速压缩机的制冷系统，它提供使用反向压缩机的系统那样的变化的冷却容量而没有这样系统的诸多缺点；提供一制冷系统，其中，压缩机不顾热载荷可连续地运行；提供一冷却容量可变化的制冷系统，其不依赖于价格昂贵的反向压缩机；提供一冷却容量可变化的制冷系统，其在冷却容量提高时不出现EER的显著跌落；提供一冷却容量可变化的制冷系统，其适用于室内空调器；提供一运行制冷系统的方法，其提高SEER；提供一运行具有单速压缩机的制冷系统的方法，该压缩机提供可变化的冷却容量而无已知技术的可变化冷却容量系统的诸多缺点；以及提供一运行制冷系统的方法，其中，单速压缩机可连续地运行，但它提供变化的冷却容量。SEER(系统能量效率比)定义为吸热操作周期次数的总和对压缩机工作操作周期次数总和的比值。EER(能量效率比)代表制冷系统的瞬时效率，而SEER代表制冷系统在一延伸的周期内的效率。在一变化的冷却容量系统中使用连续运行的固定速度的压缩机，业已发现可提供改进的SEER。根据本专利技术的第一方面，本专利技术的目的通过提供一可变换容量的制冷系统来实现，该系统具有冷凝器装置、膨胀装置、蒸发器装置以及一制冷剂压缩机装置，当系统通电时，不管热载荷如何该压缩机连续地以固定速度运行，一制冷剂旁路通道包括二次膨胀装置，热交换器装置，以及流动控制装置。如果热载荷低于一预定的高的热载荷阈值，则流动控制装置允许一部分制冷剂从冷凝器装置中退出，流过旁路通道进入压缩机装置的入口，由此，热交换器装置运行为一二次蒸发器装置。如果热载荷不低于高的热载荷阈值，则流动控制装置阻止制冷剂从冷凝器装置中退出，阻止流过旁路通道进入压缩机装置。根据本专利技术的第二方面，本专利技术的目的通过提供一可变换容量的制冷系统来实现，该系统具有冷凝器、一膨胀装置、一蒸发器装置以及一压缩机，当系统通电时，不管热载荷如何该压缩机连续地以固定速度运行，一制冷剂旁路通道包括二次膨胀装置，一热交换器装置，以及流动控制装置。如果热载荷高于一预定的高的热载荷阈值，则流动控制装置操作来提供一第一冷却容量。如果热载荷不高于高的热载荷阈值，则冷却容量减小。在一实施例中，通过转移一部分从冷凝器退出的制冷剂流过旁路通道进入到压缩机的入口，来提供减小的冷却容量，由此，热交换器对冷凝器提供附加的过冷却。如果热载荷不低于预定的阈值，则流动控制装置阻止制冷剂从冷凝器退出而流过旁路通道进入压缩机。在上述实施例的变体中，热交换器从流过压缩机的制冷剂中移去热量。根据本专利技术的第三方面，本专利技术的目的通过提供一改进SEER的运行制冷系统的方法来实现，其中，当系统通电时，不管热载荷如何一压缩机连续地以固定速度运行，其中，设置一制冷剂的旁路通道，其包括一二次膨胀装置，一热交换器，以及一流动控制装置，如果热载荷高于一预定的高的热载荷阈值，则操作流动控制装置来提供一第一冷却容量，如果热载荷不高于高的热载荷阈值，则提供一减小的第二冷却容量。还根据本专利技术的第一、第二和第三方面，当热载荷下降低于高的热载荷阈值时，通过旁路通道的制冷剂流可逐渐地从最小增加到最大水平。当热交换器作为一二次蒸发器操作时，暖和的空气可引入到热交换器，而从热交换器出来的冷的空气可引导到冷凝器。还有，当热交换器操作来减小冷却容量时，热交换器内的制冷剂的压力可保持在高于初级蒸发器内的压力的水平上。在此情形中，一压差调节装置减小退出热交换器的制冷剂的压力。该压差调节装置可以是一诸如涡流发生器之类的真空发生器或一文丘里管，或一诸如毛细现象管的限流器。如果初级蒸发器和热交换器之间没有压差，则不必使用压差调节装置。根据上述的本专利技术的一变体，旁路通道可构造来作为一二次冷凝器操作，由此，对高热载荷提供增加的冷却容量。在此情形中，操作流动控制装置来允许从压缩机退出的一部分制冷剂流过旁路通道通过初级膨胀装置进入到初级蒸发器。还根据本专利技术的该方面，当热载荷提高到高于高的热载荷阈值时，通过旁路通道从压缩机出口流出的制冷剂流可从最小值逐渐地增加到最本文档来自技高网...

【技术保护点】
一可变化冷却容量的制冷系统，包括：一初级制冷剂通道，其包括一恒定速度的压缩机，当系统通电时，不管热载荷如何该压缩机连续地运行，一初级冷凝器、一初级膨胀装置，以及一初级蒸发器；一制冷剂旁路通道，其包括一二次膨胀装置，一热交换器 ，以及一流动控制器，如果热载荷高于一预定的高的热载荷阈值，则流动控制器进行操作来提供一第一冷却容量，而如果热载荷不高于预定的高的热载荷阈值，则将冷却容量减小到一低于第一冷却容量的水平。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：YT乔，C白，
申请(专利权)人：VAI控股股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]