專利名稱：跨臨界熱激活的冷卻、加熱和制冷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開一般地涉及蒸氣壓縮系統(tǒng)，并且更具體地涉及組合的蒸氣壓縮和蒸氣膨脹系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
將蒸氣壓縮系統(tǒng)與蒸氣膨脹(即蘭金循環(huán))系統(tǒng)進(jìn)行組合是已知的。例如參見美國專利6962056 (其被轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人)和美國專利5761921。美國專利5761921在蘭金循環(huán)中產(chǎn)生功率，該功率然后被應(yīng)用以驅(qū)動(dòng)蒸氣壓縮循環(huán)的壓縮機(jī)，并且組合系統(tǒng)在三個(gè)壓力水平上操作，即沸騰器、冷凝器和蒸發(fā)器壓力水平。 公共的制冷劑R-134被用于蒸氣壓縮和蘭金循環(huán)系統(tǒng)中。這種組合系統(tǒng)通常不允許使用跨臨界制冷劑，因?yàn)榭缗R界系統(tǒng)通常不具有冷凝器(而僅具有氣體冷卻器)，從而在氣體冷卻器的下游沒有可用的液體制冷劑用于泵送通過蘭金回路。膨脹器需要高的進(jìn)入壓力，但是高的入口壓力使得沸騰溫度以及攜帶熱功率的加熱流體的離開溫度升高。升高的離開溫度使得廢熱利用的程度降低。出于這些原因，所述系統(tǒng)沒有充分地利用可用的熱能，從而具有低水平的熱力學(xué)效率。此外，它們在可用熱源低于180 °F時(shí)無法提供足夠的性能。美國專利申請07/18958提供了分別來自壓縮機(jī)和膨脹器的排出口處的兩個(gè)系統(tǒng)的制冷劑的組合流。此外，提供了抽吸積蓄器，使得液體制冷劑總是對于蘭金循環(huán)系統(tǒng)的泵可用，使得可以進(jìn)行跨臨界操作。然而，這種抽吸積蓄器的使用可能是不期望的，因?yàn)樾枰蟮谋茫⑶倚枰叩墓β?。泵功率由泵兩端的壓力差和泵入口處的制冷劑流的比容積的乘積確定。盡管抽吸積蓄器中的液體具有低的比容積，但是泵仍可能需要在高壓力差下工作。當(dāng)壓力差增大帶來的缺點(diǎn)超過了液體比容積減小帶來的優(yōu)點(diǎn)時(shí)，用來自冷凝器的液體制冷劑來供給泵被認(rèn)為是比使用抽吸積蓄器更有利的。

發(fā)明內(nèi)容
簡要地，根據(jù)本公開的一個(gè)方面，一種組合的蒸氣壓力和蒸氣膨脹系統(tǒng)使用公共的制冷劑，其使能蒸氣膨脹回路的超臨界高壓部分和亞臨界低壓部分，并且在室外換熱器的入口處組合來自膨脹器排放口和來自壓縮機(jī)排放口的制冷劑。室外換熱器的尺寸被設(shè)置成且被設(shè)計(jì)成使得從其排放的制冷劑總是處于液體形式，從而其能夠直接流到蒸氣膨脹回路的泵。泵和膨脹器的尺寸被設(shè)置成并被設(shè)計(jì)成使得蒸氣膨脹回路的高壓部分總是超臨界的。
根據(jù)本公開的另一個(gè)方面，室外換熱器包括冷卻塔，以確保制冷劑在換熱器中被轉(zhuǎn)換成液體。根據(jù)本公開的另一個(gè)方面，在室外換熱器和泵之間提供液體至抽吸換熱器，以便在制冷劑液體流向泵之前提高過冷和制冷劑密度。根據(jù)本公開的又一個(gè)方面，在膨脹器出口的下游提供頂部換熱器，以便再生該熱流的焓。根據(jù)本公開的又一個(gè)方面，功率發(fā)生蒸氣膨脹回路被用作獨(dú)立的系統(tǒng)并產(chǎn)生電能，其可用作電源以用于不同目的，包括驅(qū)動(dòng)制冷系統(tǒng)。


將參照本發(fā)明的以下詳細(xì)描述并結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀，以便進(jìn)一步理解本發(fā)明的這些和目的，附圖中
圖1是僅用于冷卻或加熱的熱激活制冷劑系統(tǒng)的示意圖。圖2是僅用于冷卻或加熱的熱激活制冷劑系統(tǒng)的過程的溫熵(T-S)圖的示意圖。圖3A-3C是一些示意圖，分別比較超臨界和亞臨界應(yīng)用中的滑移(glide)。圖4是具有多級(jí)膨脹的熱激活蒸氣膨脹系統(tǒng)的示意圖。圖5是具有多級(jí)膨脹的熱激活蒸氣膨脹系統(tǒng)的過程的溫熵(T-S)圖的示意圖。圖6是提供空調(diào)和制冷的熱激活制冷劑系統(tǒng)的示意圖。圖7是具有兩個(gè)膨脹裝置的熱激活熱泵的示意圖。圖8是具有一個(gè)雙向膨脹裝置的熱激活熱泵的示意圖。圖9A和圖9B分別是換向閥和止回閥布置的示意圖。圖10是具有兩個(gè)不同熱源的熱激活熱泵的示意圖。圖11是具有多級(jí)壓縮的熱激活熱泵的示意圖。圖12是具有蒸氣至蒸氣排出器的熱激活熱泵的示意圖。圖13是具有兩相排出器的熱激活熱泵的示意圖。圖14是具有節(jié)約循環(huán)的熱激活熱泵的示意圖。圖15是具有兩相膨脹器的熱激活熱泵的示意圖。
具體實(shí)施例方式雖然已經(jīng)參照附圖中所示的優(yōu)選模式具體示出和描述了本公開，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)明白，在不偏離由權(quán)利要求限定的本公開精神和范圍的情況下，可在本公開內(nèi)實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)上的各種變化。根據(jù)圖1，熱激活制冷劑系統(tǒng)包括示作為實(shí)線的蒸氣壓縮回路21和示作為虛線的蒸氣膨脹回路22。蒸氣壓縮回路21包括壓縮機(jī)23、冷凝器M、液體至抽吸換熱器沈、膨脹裝置27和蒸發(fā)器觀。蒸氣膨脹回路22由泵四、頂部換熱器31、加熱器32、膨脹器33和冷凝器M。在來自壓縮機(jī)的出口處的制冷劑蒸氣流以及在來自膨脹器的出口處的蒸氣制冷劑流在冷凝器入口處被連接，以提供組合流通過冷凝器M。如圖所示，冷凝器出口處的或者液體至抽吸換熱器沈的出口處的制冷劑液體流分裂成兩個(gè)流一個(gè)供給到泵，另一個(gè)循環(huán)通過蒸氣壓縮回路的部件。
熱激活制冷劑系統(tǒng)具有三個(gè)壓力水平加熱壓力、排熱壓力水平、以及蒸發(fā)壓力。 加熱壓力是泵排放壓力，排熱壓力是壓縮機(jī)或膨脹器排放，并且蒸發(fā)壓力是壓縮機(jī)抽吸壓力。加熱和排熱壓力是蒸氣膨脹回路的高壓力和低壓力。排熱和蒸發(fā)壓力是蒸氣壓縮回路的高壓力和低壓力。一種公共的工作流體被用于蒸氣壓縮以及蒸氣膨脹回路。該工作流體具有以下特征其為蒸氣膨脹回路的高壓部分提供超臨界操作，并且為蒸氣膨脹回路的低壓部分提供亞臨界操作。因此，高壓下的蒸氣膨脹回路中的工作流體保持為氣態(tài)，但是冷凝器中的工作流體出現(xiàn)在蒸氣穹頂左側(cè)的區(qū)域中并且被液化。這種工作流體的例子是(X)2或基于(X)2的混合物，例如(X)2和丙烷，等等。加熱器32提供加熱介質(zhì)和被泵送的制冷劑流之間的熱接觸。通常，熱源是廢熱， 例如可來自燃料電池、太陽能裝置、微型渦輪、往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)等。加熱器中的壓力是超臨界的，也就是說，高于制冷劑的臨界壓力。這提供與圖2所示的加熱介質(zhì)的溫度滑移相兼容的有利的溫度滑移。加熱器32應(yīng)當(dāng)被設(shè)計(jì)成提供兩個(gè)流的相等的熱容比，并且使得在每個(gè)流上出現(xiàn)最高的溫度差?；坪拖嗟鹊臒崛荼忍峁┝烁叱潭鹊膹U熱利用以及高的進(jìn)入膨脹器溫度，從而導(dǎo)致膨脹器性能的改善。如果熱源不是廢熱，則不需要熱容比相等，溫度滑移提供膨脹器入口處的更高的制冷劑溫度，這改善了膨脹器的性能特性。冷凝器M提供冷卻介質(zhì)以及從壓縮機(jī)23和膨脹器33出來的組合制冷劑流之間的熱接觸。冷凝器M中的冷卻介質(zhì)的溫度總是維持成低于制冷劑臨界點(diǎn)，以使得能夠在排熱壓力處實(shí)現(xiàn)制冷劑冷凝，液體制冷劑供給到泵四。在更高環(huán)境溫度下的操作期間，冷凝器M可由冷卻塔34供給，以確保制冷劑蒸氣的冷凝。另一種可選方式是使用CO2和丙烷等，以便將流體的臨界點(diǎn)升高得充分高于環(huán)境溫度的水平，以使得能夠在排熱壓力下實(shí)現(xiàn)冷凝過程。加熱器32中的加熱壓力由膨脹器至泵的容量比來控制，該容量比由膨脹器至泵的轉(zhuǎn)速比、泵入口處的液體制冷劑溫度和膨脹器入口處的蒸氣制冷劑狀態(tài)確定。液體至抽吸換熱器沈是任選的。其使得從冷凝器M出來的液體流略微過冷并且使得從蒸發(fā)器觀流出的蒸氣流實(shí)質(zhì)地過熱。過冷降低了泵功率，這是由于泵入口處的制冷劑密度降低。而且，其增大了蒸發(fā)器觀上的焓差并且增強(qiáng)了蒸發(fā)器效果。過熱減小了壓縮機(jī)入口處的制冷劑密度并且降低了壓縮機(jī)質(zhì)量流率和蒸發(fā)器容量。過熱效應(yīng)通常更強(qiáng)，從而總效果通常是不利的。因此，液體至抽吸換熱器沈僅在壓縮機(jī)入口處需要一定過熱時(shí)使用。當(dāng)熱源溫度高時(shí)，頂部換熱器31實(shí)質(zhì)地改善了系統(tǒng)的熱力學(xué)效率。當(dāng)熱源溫度低時(shí)，不需要頂部換熱器。膨脹器33中產(chǎn)生的功率可驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)23和泵29。所有三個(gè)機(jī)器可放置在同一個(gè)軸上?？蛇x的方式是將該軸與功率發(fā)生器36聯(lián)接以不僅提供冷卻或加熱能效，而且提供電能。膨脹器33可僅與功率發(fā)生器聯(lián)接，在該情況中，功率發(fā)生器36為壓縮機(jī)23和泵四提供功率。另外，任選地，其可產(chǎn)生補(bǔ)充的電能。蒸氣膨脹回路可被實(shí)施為分離的功率發(fā)生系統(tǒng)。功率發(fā)生系統(tǒng)中產(chǎn)生的功率可被用于為熱泵、空調(diào)器、制冷器或任何其它電力裝置提供功率。位于同一個(gè)軸上的所有部件可被半氣密或氣密的殼體覆蓋，以降低泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。
泵四可以是可變速裝置或多速裝置，或者是恒速裝置。速度的變化有助于滿足制冷、空調(diào)或加熱的變化的需求?，F(xiàn)在參見圖2，示出了圖1的蒸氣壓縮回路21和蒸氣膨脹回路22的T-S圖，在兩幅圖中，感興趣的各點(diǎn)用數(shù)字1-12表示。如將看到的，線9-10代表當(dāng)工作流體經(jīng)過加熱器 32時(shí)發(fā)生的溫度增加和焓增加。而且，應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，交替點(diǎn)劃線37表示經(jīng)過加熱器32的被冷卻的加熱流體的T-S圖。這樣，所期望的是不僅使用溫度在180 更高的熱源流體⑶口在常規(guī)系統(tǒng)中使用的那樣)，而且使得能夠使用溫度低于該水平的熱源流體。這通過從使用 CO2作為工作流體而得到的線37的“滑移”或斜率而成為可能。這將通過參照圖3A-3C而被更清楚地理解。圖3A中示出了蒸氣膨脹回路，其以串行流的關(guān)系包括泵38、頂部換熱器39、加熱器41、膨脹器42和冷凝器43。圖;3B示出了圖3A回路當(dāng)操作在超臨界模式(例如以CO2為制冷劑)時(shí)的T-S圖。 圖3B中的數(shù)字1-8對應(yīng)于圖3A的圖中的位置1-8。如將看到的，圖中的線3_4代表當(dāng) CO2經(jīng)過加熱器41時(shí)的溫度增加和焓增加，并且交替點(diǎn)劃線44表示被冷卻的加熱流體的 T-S圖。將會(huì)意識(shí)到，該線的“滑移”或斜率是很可觀的。相反，圖3C示出圖3A回路當(dāng)操作在亞臨界模式(例如使用不同于(X)2的制冷劑) 時(shí)的T-S圖。這里，將意識(shí)到，線46的滑移/斜率顯著小于圖:3B中的線44的滑移/斜率。 兩條線44和46的豎直分量(如箭頭線47和48所示)分別示出了圖和圖3C的兩種替代方式的廢熱利用程度。如將看到的，線47比線48向下延伸得更遠(yuǎn)，這進(jìn)而表示較低溫度下的熱源(狀態(tài)7)可被采用，只要狀態(tài)8中的溫度低于狀態(tài)7中的溫度。因此，低于180下的溫度，例如150 °F的溫度，可能是合適的?，F(xiàn)在參見圖4，示出了另一個(gè)實(shí)施例，其中，不同于圖1所示的單級(jí)膨脹器33，提供了兩級(jí)膨脹器49以及第二加熱器51。第二加熱器51沿著線路52接收加熱流體，并通過線路53將其返回至加熱器32的點(diǎn)。加熱器51中的加熱流體的溫度應(yīng)當(dāng)?shù)扔诩訜崞?2中的線路53所附接的點(diǎn)的溫度。在操作中，制冷劑從加熱器32流向兩級(jí)膨脹器49的第一級(jí)， 然后經(jīng)過第二加熱器51，這之后其經(jīng)過兩級(jí)膨脹器49的第二級(jí)，并且然后流向頂部換熱器 31?；芈分械钠渌糠秩缟厦婷枋龅哪菢?。圖5的T-S圖示出了使用兩級(jí)膨脹器49和第二加熱器51的效果，在圖5中，數(shù)字(1-14)表示圖4中指示的位置。已知，具有再加熱的多級(jí)膨脹的方法改善了膨脹器效率，并且降低了所需要的泵功率，從而使得能夠使用更小的泵并且減少泵功率的使用，從而改善系統(tǒng)的總體效率。圖6示出了另一個(gè)實(shí)施例，其中，與蒸氣壓縮回路21并行地提供了第二蒸氣壓縮回路M。這使得系統(tǒng)能夠提供空調(diào)(例如通過第二蒸氣壓縮回路和制冷(例如通過蒸氣壓縮回路21)。第二蒸氣壓縮回路M包括第二膨脹裝置56、第二蒸發(fā)器或室內(nèi)單元57以及第二壓縮機(jī)58。用于該回路的制冷劑流源自膨脹裝置27的上游，并且來自第二壓縮機(jī)58的排放流與來自頂部換熱器31的制冷劑流組合，然后該組合物與來自壓縮機(jī)23的排放口的流相組合。因此，每個(gè)蒸氣壓縮回路21和M具有其自身的壓縮機(jī)和蒸發(fā)器單元，并且所有其它部件在兩個(gè)回路之間共享。如將看到的，兩個(gè)壓縮機(jī)均由膨脹器33提供功率。如果冷凝器M是室外單元并且蒸發(fā)器28是室內(nèi)單元，則熱激活制冷劑系統(tǒng)產(chǎn)生冷卻。如果冷凝器是室內(nèi)單元并且蒸發(fā)器是室外單元，則熱激活制冷劑系統(tǒng)產(chǎn)生加熱。為了在兩種操作模式之間切換，可如圖7-15所示提供一個(gè)或多個(gè)換向閥或止回閥。為了允許系統(tǒng)操作成熱泵，如圖7所示提供了一對換向閥59和61。進(jìn)一步，除了可操作成用于冷卻模式的膨脹裝置27之外，還提供了第二膨脹裝置62用于加熱模式。每個(gè)膨脹裝置27和62分別包括旁通閥，即閥63和64，以允許分別在冷卻和加熱模式中操作。 膨脹裝置27和62是單向膨脹裝置。為了在冷卻和加熱模式之間切換，換向閥59和61以及旁通閥63和64均被同時(shí)操作。可提供抽吸積蓄器66，以便滿足冷卻和加熱操作的制冷劑充填要求。而且，抽吸積蓄器66提供充填管理和容量控制，積蓄液體制冷劑的冗余量。此外，可如所指示的提供液體至抽吸換熱器67。圖7系統(tǒng)的變體在圖8中示出，其中，兩個(gè)膨脹裝置被單個(gè)膨脹裝置68取代，該單個(gè)膨脹裝置68被設(shè)計(jì)成用于雙向使用。因此，當(dāng)在冷卻和加熱模式之間切換時(shí)，單個(gè)膨脹裝置以及換向閥59和61均被同時(shí)切換。在圖9A中，示出了提供冷卻或加熱操作的換向閥59的各自位置。因此，在冷卻時(shí)， 制冷劑從換向閥59經(jīng)過換熱器67、膨脹裝置27，然后流向室內(nèi)單元。在加熱時(shí)，制冷劑從換向閥59經(jīng)過換熱器67、膨脹裝置27，然后流向室外單元。如將在圖9B中看到的，不同于使用上文所述的換向閥，可代之以使用止回閥來實(shí)現(xiàn)同樣的功能。因此，不同于換向閥，提供了四個(gè)止回閥71、72、73和74。在冷卻模式中， 制冷劑經(jīng)過止回閥71、換熱器67、膨脹裝置27和止回閥73，從而來到室內(nèi)單元，止回閥72 和74關(guān)閉。在加熱模式的操作中，止回閥71和73關(guān)閉，并且制冷劑經(jīng)過止回閥74、換熱器 67、膨脹裝置27以及止回閥72，然后流向室外單元。圖10代表當(dāng)兩個(gè)熱源(高溫和低溫源)可用時(shí)的情況。第二加熱器74采用高溫源。加熱器32采用低溫源。圖11示出了進(jìn)一步的實(shí)施例，其中，提供了多級(jí)壓縮機(jī)76。在經(jīng)過第一級(jí)后，制冷劑經(jīng)過氣體冷卻器77，然后經(jīng)過兩級(jí)壓縮機(jī)76的第二級(jí)，然后流向換向閥61和冷凝器24。 這樣，降低了總的壓縮機(jī)功率，由此改善了壓縮回路的熱力學(xué)效率，并因此改善了總體系統(tǒng)的熱力學(xué)效率。圖12的實(shí)施例提供了排出器78，用于推進(jìn)制冷劑蒸氣流至抽吸積蓄器66，由此改善了蒸氣壓縮回路的熱力學(xué)效率，并因此改善了總體系統(tǒng)的熱力學(xué)效率。排出器78被沿著線路79或者替代性地來自線路81或82的高壓流驅(qū)動(dòng)。在該具體實(shí)施例中，液體至抽吸換熱器67是主要部件。換熱器67使得從排出器78出來的制冷劑流的液體部分完成蒸發(fā)。圖13的實(shí)施例示出了具有排出器83的熱泵，排出器83被來自線路84或替代性地來自線路86的高壓制冷劑驅(qū)動(dòng)。雙向膨脹裝置87可被兩個(gè)單向膨脹裝置替代，即一個(gè)用于室內(nèi)單元且另一個(gè)用于室外單元，如上面圖7所示。已知，排出器改善了蒸氣壓縮循環(huán)的性能特性。組合的蒸氣壓縮和蒸氣膨脹循環(huán)在更好的蒸氣壓縮循環(huán)的情況下獲得改善。圖14示出了替代實(shí)施例，其包括節(jié)約器循環(huán)，該節(jié)約器循環(huán)包括節(jié)約換熱器88、 節(jié)約器膨脹裝置89以及通向壓縮機(jī)23的中間級(jí)的節(jié)約器端口 91。進(jìn)一步的替代方式可以是具有中間蒸氣冷卻的多級(jí)壓縮機(jī)。已知，節(jié)約循環(huán)改善了蒸氣壓縮循環(huán)的性能特性。組合的蒸氣壓縮和蒸氣膨脹循環(huán)在更好的蒸氣壓縮循環(huán)的情況下獲得改善。圖15的實(shí)施例提供了兩相膨脹器92，其流體地互連在泵四的入口和換向閥59之間，如圖所示。其使用趨向于增加冷卻效果，而同時(shí)恢復(fù)另外的功率以驅(qū)動(dòng)該循環(huán)。這進(jìn)而降低了所需的泵尺寸和泵功率。雖然已經(jīng)參照附圖中所示的優(yōu)選實(shí)施例具體示出和描述了本公開，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)明白，在不偏離由權(quán)利要求限定的本公開精神和范圍的情況下，可對本公開進(jìn)行實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)上的各種變化。
權(quán)利要求
1.一種熱激活冷卻系統(tǒng)，包括蒸氣壓縮回路，其以串行流關(guān)系包括壓縮機(jī)、第一換熱器、膨脹裝置和第二換熱器； 蒸氣膨脹回路，其以串行流關(guān)系包括液體制冷劑泵、加熱器、膨脹器和所述第一換熱器；所述蒸氣壓縮回路和所述蒸氣膨脹回路各自具有公共的制冷劑從中循環(huán)通過作為工作流體，其中，所述制冷劑使能所述蒸氣壓縮回路的超臨界高壓部分和亞臨界低壓部分；所述壓縮機(jī)具有抽吸入口和排放出口，并且所述膨脹器具有入口和出口，并且進(jìn)一步其中，所述膨脹器出口流體連接到所述壓縮機(jī)出口以提供組合流，用于使所述工作流體的一部分循環(huán)通過所述第一換熱器并流向所述泵，其中，所述第一換熱器的尺寸被設(shè)置成并被設(shè)計(jì)成使得從其排放的工作流體總是處于液體形式；并且所述泵和所述膨脹器的尺寸被設(shè)置成并被設(shè)計(jì)成使得所述蒸氣膨脹回路的高壓部分總是超臨界的。
2.如權(quán)利要求1所述的熱激活冷卻系統(tǒng)，其中，所述公共的制冷劑是C02。
3.如權(quán)利要求1所述的熱激活冷卻系統(tǒng)，其中，所述公共的制冷劑是(X)2和丙烷的混合物。
4.如權(quán)利要求1所述的熱激活冷卻系統(tǒng)，并且包括頂部換熱器，用于導(dǎo)致熱從膨脹器排放流流向流向加熱器的流。
5.如權(quán)利要求1所述的熱激活冷卻系統(tǒng)，并且包括液體至抽吸換熱器，用于導(dǎo)致熱從冷凝器排放流流向蒸發(fā)器排放流。
6.如權(quán)利要求1所述的熱激活冷卻系統(tǒng)，其中，所述膨脹器是兩級(jí)膨脹器，并且進(jìn)一步其中，第二加熱器被設(shè)置在兩級(jí)之間。
7.如權(quán)利要求1所述的熱激活冷卻系統(tǒng)，并且包括與所述第一蒸氣壓縮回路并行的第二蒸氣壓縮回路，所述第二蒸氣壓縮回路具有其自身的流體互連的膨脹裝置、蒸發(fā)器和壓縮機(jī)，以與所述第一換熱器一起發(fā)揮作用。
8.如權(quán)利要求1所述的熱激活冷卻系統(tǒng)，并且包括多個(gè)閥，用于選擇性地導(dǎo)致所述蒸氣壓縮系統(tǒng)用作為熱泵。
9.如權(quán)利要求8所述的熱激活冷卻系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)閥包括兩個(gè)膨脹裝置，一個(gè)用于所述第一換熱器，并且另一個(gè)用于所述第二換熱器。
10.如權(quán)利要求8所述的熱激活冷卻系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)閥包括單個(gè)雙向膨脹裝置， 其選擇性地操作以將制冷劑流傳導(dǎo)到所述第一或第二換熱器。
11.如權(quán)利要求8所述的熱激活冷卻系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)閥包括多個(gè)止回閥，其選擇性地操作以將制冷劑流傳導(dǎo)到所述第一或第二換熱器。
12.如權(quán)利要求1所述的熱激活冷卻系統(tǒng)，并且包括第二加熱器，其與所述加熱器以串行流關(guān)系連接。
13.如權(quán)利要求1所述的熱激活冷卻系統(tǒng)，其中，所述壓縮機(jī)包括多級(jí)壓縮機(jī)，并且進(jìn)一步包括可操作地連接在所述多級(jí)之間的氣體冷卻器。
14.如權(quán)利要求1所述的熱激活冷卻系統(tǒng)，其中，所述壓縮回路包括排出器，用于推進(jìn)所述制冷劑流至所述壓縮機(jī)。
15.如權(quán)利要求14所述的熱激活冷卻系統(tǒng)，其中，用于冷卻效能的制冷劑流被分裂成兩個(gè)部分，所述排出器被所述制冷劑流的一個(gè)部分提供功率并且排出所述制冷劑流的另一部分，其在所述蒸發(fā)器并然后在所述液體至抽吸換熱器中被處理。
16.如權(quán)利要求14所述的熱激活冷卻系統(tǒng)，其中，所述壓縮回路包括抽吸積蓄器，用于冷卻效能的制冷劑流為所述排出器提供功率，排出所述流的液體部分，其被收集在所述抽吸積蓄器中并在所述蒸發(fā)器中被處理。
17.如權(quán)利要求1所述的熱激活冷卻系統(tǒng)，其中，所述蒸氣壓縮回路包括與其可操作地連接的節(jié)約器。
18.如權(quán)利要求1所述的熱激活冷卻系統(tǒng)，并且包括兩相膨脹器，其流體地互連在所述冷凝器和所述蒸發(fā)器之間。
19.如權(quán)利要求1所述的熱激活冷卻系統(tǒng)，其中，所述膨脹器、所述泵和所述壓縮機(jī)具有公共的軸。
20.如權(quán)利要求1所述的熱激活冷卻系統(tǒng)，其中，功率發(fā)生器和所述膨脹器具有公共的軸，并且所述功率發(fā)生器為所述泵和所述壓縮機(jī)提供功率。
21.如權(quán)利要求1所述的熱激活冷卻系統(tǒng)，其中，功率發(fā)生器、所述膨脹器和所述泵具有公共的軸，并且所述功率發(fā)生器為所述壓縮機(jī)提供功率。
22.如權(quán)利要求1所述的熱激活冷卻系統(tǒng)，其中，功率發(fā)生器、所述膨脹器和所述壓縮機(jī)具有公共的軸，并且所述功率發(fā)生器供給所述泵。
23.如權(quán)利要求18所述的熱激活冷卻系統(tǒng)，其中，所述膨脹器、所述泵和所述壓縮機(jī)具有公共的氣密殼體。
24.一種功率發(fā)生蒸氣膨脹回路，其包括功率發(fā)生器以及處于串行流關(guān)系的液體制冷劑泵、加熱器、膨脹器和換熱器；制冷劑從中循環(huán)通過作為工作流體，其中，所述制冷劑使能所述蒸氣膨脹回路的超臨界高壓部分和亞臨界低壓部分；所述第一換熱器的尺寸被設(shè)置成并被設(shè)計(jì)成使得從其排放的工作流體總是處于液體形式；并且所述泵和所述膨脹器的尺寸被設(shè)置成并被設(shè)計(jì)成使得所述蒸氣膨脹回路的高壓部分總是超臨界的。
25.如權(quán)利要求M所述的功率發(fā)生蒸氣膨脹回路，其中，所述制冷劑是C02。
26.如權(quán)利要求M所述的熱激活冷卻系統(tǒng)，其中，所述公共的制冷劑是(X)2和丙烷的混合物。
27.如權(quán)利要求M所述的功率發(fā)生蒸氣膨脹回路，并且包括頂部換熱器，用于導(dǎo)致熱從膨脹器排放流流向流向加熱器的流。
28.如權(quán)利要求M所述的功率發(fā)生蒸氣膨脹回路，其中，所述膨脹器是兩級(jí)膨脹器，并且進(jìn)一步其中，第二加熱器被設(shè)置在兩級(jí)之間。
29.如權(quán)利要求M所述的功率發(fā)生蒸氣膨脹回路，并且包括第二加熱器，其與所述加熱器以串行流關(guān)系連接。
30.如權(quán)利要求M所述的功率發(fā)生蒸氣膨脹回路，其中，所述功率發(fā)生器、所述膨脹器和所述泵具有公共的軸。
31.如權(quán)利要求M所述的功率發(fā)生蒸氣膨脹回路，其中，所述功率發(fā)生器、所述膨脹器和所述泵具有公共的氣密殼體。
32.如權(quán)利要求M所述的功率發(fā)生蒸氣膨脹回路，其中，所述功率發(fā)生器為制冷系統(tǒng)提供功率。
全文摘要
一種組合的蒸氣壓力和蒸氣膨脹系統(tǒng)使用公共的制冷劑，其使能蒸氣膨脹回路的超臨界高壓部分和亞臨界低壓部分。提供措施以組合來自蒸氣膨脹器和來自壓縮機(jī)排放口的制冷劑流。室外換熱器的尺寸被設(shè)置成且被設(shè)計(jì)成使得從其排放的工作流體總是處于液體形式，從而提供液體進(jìn)入泵入口。泵和膨脹器的尺寸被設(shè)置成并被設(shè)計(jì)成使得蒸氣膨脹回路的高壓部分總是超臨界的。提供了頂部換熱器、液體至抽吸換熱器和各種其它設(shè)計(jì)特征，以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的熱力學(xué)效率。
文檔編號(hào)F25B27/00GK102414522SQ201080018924
公開日2012年4月11日 申請日期2010年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月29日
發(fā)明者R. 沃克 C., B. 維斯曼 I., J. 桑焦文尼 J., C. 瓦納 T. 申請人:開利公司