具有性能提升的跨臨界制冷劑蒸汽系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)和操作方法，其中兩級(jí)壓縮裝置的第一壓縮級(jí)（30a）和第二壓縮級(jí)（30b）可選擇性地以第一配置和第二配置構(gòu)造。在所述第一配置中，所述第一壓縮級(jí)和第二壓縮級(jí)以串行制冷劑流動(dòng)關(guān)系操作。在所述第二配置中，所述第一壓縮級(jí)（30a）和第二壓縮級(jí)（30b）以并行制冷劑流動(dòng)關(guān)系操作。
【專利說明】具有性能提升的跨臨界制冷劑蒸汽系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請的交叉參考
對本申請作出參考且本申請要求2011年4月21日申請且標(biāo)題為TRANSCRITICALREFRIGERANT VAPOR SYSTEM WITH CAPACITY BOOST 的美國臨時(shí)申請第 61/477，866 號(hào)的優(yōu)先權(quán)和權(quán)利,所述申請的全部內(nèi)容以引用的方式并入本文中。
[0002]發(fā)明背景
本發(fā)明大致涉及制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)，且更特定地涉及在選定操作條件期間提升制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)的性能。
[0003]制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)在本領(lǐng)域中熟知且通常用于調(diào)節(jié)空氣以供應(yīng)到住宅區(qū)、辦公樓、醫(yī)院、學(xué)校、飯店或其它設(shè)施內(nèi)的氣候受控的舒適區(qū)。制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)也通常用于制冷空氣，其被供應(yīng)到展示柜、推銷商、冷凍柜、冰室或商業(yè)機(jī)構(gòu)中的其它易腐/冷凍產(chǎn)品存儲(chǔ)區(qū)域。制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)還通常用于運(yùn)輸制冷系統(tǒng)中以制冷供應(yīng)到卡車、拖車、集裝箱或類似物的溫度受控貨艙的空氣用于由卡車、鐵路、船舶運(yùn)輸或聯(lián)運(yùn)易腐/冷凍物品。
[0004]結(jié)合運(yùn)輸制冷系統(tǒng)使用的制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)一般由于較寬范圍的操作負(fù)載條件和較寬范圍的戶外環(huán)境條件而受制于更嚴(yán)苛的操作條件，制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)在所述條件下必須操作來將貨艙內(nèi)的產(chǎn)品維持在期望溫度。期望溫度(貨物需要被控制在所述期望溫度)也可取決于將被保存的貨物性質(zhì)而在較寬范圍上變化。制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)必須不僅具有足夠性能來將裝載到貨艙內(nèi)的產(chǎn)品溫度快速拉低到環(huán)境溫度，而且還應(yīng)在整個(gè)負(fù)載范圍上(包括當(dāng)運(yùn)輸期間維持穩(wěn)定產(chǎn)品溫度的低負(fù)載時(shí))有效地運(yùn)作能源。
[0005]傳統(tǒng)上，大多數(shù)這些制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)已操作于亞臨界制冷劑壓力下。操作于亞臨界范圍中的制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)通常用碳氟化合物制冷劑裝填，如但不限于氟氯烴(HCFC)Jn R22，且更通常地為氫氟碳化物(HFC)，如R134a、R410A、R404A和R407C。雖然裝填這種HFC制冷劑(例如R134a)的運(yùn)輸制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)表現(xiàn)良好，但是出于環(huán)境能力原因已關(guān)注代替HFC制冷劑用于制冷系統(tǒng)中的“天然”制冷劑，如二氧化碳。然而，因?yàn)槎趸季哂休^低臨界溫度，所以裝填二氧化碳作為制冷劑的大多數(shù)制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)被設(shè)計(jì)來操作于跨臨界壓力體系中。
發(fā)明概要
[0006]期望操作于跨臨界循環(huán)中的制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)(尤其在運(yùn)輸制冷應(yīng)用中)尤其在高負(fù)荷操作下提供實(shí)質(zhì)上等效于操作于亞臨界循環(huán)中的制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)的制冷性倉泛。
[0007]制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)包括第一制冷劑排熱換熱器，第二制冷劑排熱換熱器，和制冷劑壓縮裝置，其具有第一壓縮級(jí)和第二壓縮級(jí)。第一壓縮級(jí)和第二壓縮級(jí)以及第一排熱換熱器和第二排熱換熱器可選擇性地以第一配置和第二配置構(gòu)造。在第一配置中，第一壓縮級(jí)和第二壓縮級(jí)以串行制冷劑流動(dòng)關(guān)系而操作，且第二制冷劑排熱換熱器運(yùn)作為中間冷卻器以冷卻從第一壓縮級(jí)傳遞到第二壓縮級(jí)的制冷劑。在第二配置中，第一壓縮級(jí)和第二壓縮級(jí)以并行制冷劑流動(dòng)關(guān)系操作，且第二制冷劑排熱換熱器運(yùn)作為氣體冷卻器以冷卻從第一壓縮級(jí)傳遞的制冷劑。
[0008]提供一種用于操作制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)的方法，所述制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)具有含第一壓縮級(jí)和第二壓縮級(jí)的壓縮裝置，所述方法包括步驟:相對于第一操作模式中的制冷劑流而選擇性地將第一壓縮級(jí)和第二壓縮級(jí)以串行流動(dòng)關(guān)系配置；且相對于第二操作模式中的制冷劑流而選擇性地將第一壓縮級(jí)和第二壓縮級(jí)以并行流動(dòng)關(guān)系配置。
[0009]附圖簡述
為進(jìn)一步理解本公開，將對下文詳細(xì)的描述進(jìn)行參考，其將結(jié)合附圖來閱讀，其中:
圖1是配備有運(yùn)輸制冷單元的冷藏集裝箱的透視圖；
圖2是如本文中公開的制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)的實(shí)施方案的示意圖；和 圖3是如本文中公開的制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)的替代實(shí)施方案的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]圖1中描繪冷藏集裝箱10的示例性實(shí)施方案，其具有溫度受控的貨艙12，貨艙的大氣通過操作與貨艙12相關(guān)的制冷單元14而被制冷。在所描繪的冷藏集裝箱10的實(shí)施方案中，制冷單元14安裝于冷藏集裝箱10的壁中，在常規(guī)實(shí)踐中通常在前壁18中。然而，制冷單元14可安裝在屋頂、地面或冷藏集裝箱10的其它壁中。另外，冷藏集裝箱10具有至少一個(gè)通道門16，易腐物品(如(例如)新鮮或冷凍食品)可通過所述通道門16而被裝載到貨艙12中以及從貨艙12移除。
[0011]現(xiàn)在參考圖2和圖3，示意地描繪適合操作于跨臨界制冷循環(huán)中的制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)20的示例性實(shí)施方案。制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)20將在本文中在用于制冷空氣的應(yīng)用中描述，所述空氣從冷藏集裝箱的溫度受控貨艙12汲取并且供應(yīng)回到冷藏集裝箱的溫度受控貨艙12，所述冷藏集裝箱為如圖1所描繪的通常用于由船舶、鐵路、陸地運(yùn)輸或聯(lián)運(yùn)易腐物品的類型。應(yīng)理解，制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)20也可以用于制冷單元中以制冷卡車、拖車或類似物的貨艙以運(yùn)輸易腐物品。制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)20也適合用于調(diào)節(jié)將被供應(yīng)到住宅區(qū)、辦公樓、醫(yī)院、學(xué)校、飯店或其它設(shè)施的氣候受控的舒適區(qū)的空氣。制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)20也可以用于制冷空氣，其被供應(yīng)到展示柜、推銷商、冷凍柜、冰室或商業(yè)機(jī)構(gòu)中的其它易腐和冷凍產(chǎn)品存儲(chǔ)區(qū)域。
[0012]制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)20包括多級(jí)壓縮裝置30、第一制冷劑排熱換熱器40(本文中也稱為氣體冷卻器)、制冷劑吸熱換熱器50 (在本文中也稱為蒸發(fā)器)，和主要膨脹裝置55，如(例如)電子膨脹閥或熱力膨脹閥，其與蒸發(fā)器50操作地相關(guān)，其中各種制冷劑管線22、24和26連接主要制冷劑回路中的前文提及的組件。制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)20還包括節(jié)能回路，其與主要制冷劑回路相關(guān)且并入節(jié)能閃蒸罐60，以及分支制冷劑回路，其與主要制冷劑回路相關(guān)且并入第二制冷劑排熱換熱器80。
[0013]壓縮裝置30可包括單級(jí)、多級(jí)制冷劑壓縮機(jī)，例如，往復(fù)式壓縮機(jī)，其具有第一壓縮級(jí)30a和第二壓縮級(jí)30b，或可包括一對壓縮機(jī)30a和30b，壓縮機(jī)30a組成第一壓縮級(jí)30a，且壓縮機(jī)30b組成壓縮裝置30的第二壓縮級(jí)30b。在兩個(gè)壓縮機(jī)的實(shí)施方案中，壓縮機(jī)可以是渦旋式壓縮機(jī)、螺桿式壓縮機(jī)、往復(fù)式壓縮機(jī)、旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)或任何其它類型的壓縮機(jī)或任何這種壓縮機(jī)的組合。如將在下文中更詳細(xì)討論，第一壓縮級(jí)30a和第二壓縮級(jí)30b可取決于系統(tǒng)需求而選擇性地以串行制冷劑流動(dòng)關(guān)系或以并行制冷劑流動(dòng)關(guān)系操作。[0014]如前文所述，制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)20還包括與主要制冷劑回路相關(guān)的節(jié)能回路。節(jié)能回路包括節(jié)能閃蒸罐60，節(jié)能回路膨脹裝置65和制冷劑蒸汽管線62。節(jié)能閃蒸罐60安置在相對于第一制冷劑排熱換熱器40的制冷劑流的下游和相對于制冷劑吸熱換熱器50的制冷劑流的上游的主要制冷劑回路的制冷劑管線24中，且主要膨脹裝置55與制冷劑吸熱換熱器50操作地相關(guān)。節(jié)能膨脹裝置65 (其可例如為電子膨脹裝置，熱力膨脹閥或固定孔膨脹閥)安置在相對于節(jié)能閃蒸罐60的制冷劑流的上游的制冷劑管線24中。
[0015]制冷劑蒸汽管線62在節(jié)能閃蒸罐60的上部區(qū)域與第二壓縮級(jí)30b之間建立制冷劑蒸汽流動(dòng)路徑。第一流動(dòng)控制裝置64內(nèi)置于制冷劑蒸汽管線62中。流動(dòng)控制裝置64可選擇性地定位在開啟位置(其中制冷劑蒸汽流可從節(jié)能閃蒸罐60經(jīng)過制冷劑蒸汽管線62進(jìn)入第二壓縮級(jí)30b的入口中)和關(guān)閉位置中(其中制冷劑蒸汽從節(jié)能閃蒸罐60通過制冷劑蒸汽管線62的流動(dòng)被阻斷)。第一流動(dòng)控制裝置64可例如包括兩個(gè)位置的開啟/關(guān)閉電磁閥。
[0016]制冷劑吸熱換熱器50運(yùn)作為制冷劑蒸發(fā)器且包括到制冷劑換熱器52的加熱流體，制冷劑換熱器52如翅片和圓形盤管換熱器或翅片和平坦的多通道管換熱器。在進(jìn)入制冷劑吸熱換熱器50之前，經(jīng)過制冷劑管線24的制冷劑穿越膨脹裝置55，如(例如)電子膨脹閥或熱力膨脹閥，且膨脹到更低壓力和更低溫度以進(jìn)入換熱器52。隨著液體制冷劑穿越換熱器52，液體制冷劑以與加熱流體熱交換的關(guān)系傳遞，由此液體制冷劑被蒸發(fā)且通常超加熱到期望的程度。加熱流體可以是由相關(guān)風(fēng)扇54從氣候受控環(huán)境汲取的空氣，如與運(yùn)輸制冷單元14相關(guān)的溫度受控貨艙12，或商業(yè)機(jī)構(gòu)的食品展示或存儲(chǔ)區(qū)域，或與空調(diào)系統(tǒng)相關(guān)的建筑舒適區(qū)，所述空氣將被冷卻，且一般還經(jīng)除濕，且由此返回到氣候受控的環(huán)境。
[0017]離開換熱器52的低壓蒸汽制冷劑傳遞到制冷劑管線26中，且取決于制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)20正在操作的特定操作模式而到第一壓縮級(jí)30a的入口，或到第一壓縮級(jí)30a和第二壓縮級(jí)30b的各自入口。分支制冷劑管線26a在第一壓縮級(jí)30a的入口上游的位置處分接制冷劑管線26的下游部分，且在制冷劑蒸汽管線62接入制冷劑管線28的位置與第二壓縮級(jí)30b的入口的中間接入制冷劑管線28中。
[0018]第二流動(dòng)控制裝置66內(nèi)置于分支制冷劑管線26a中。第二流動(dòng)控制裝置66可選擇性地定位在開啟位置(其中制冷劑流可經(jīng)過分支制冷劑管線26a進(jìn)入制冷劑管線28中)和關(guān)閉位置(其中從制冷劑管線26到制冷劑管線28的制冷劑蒸汽流被阻斷)中。流動(dòng)控制裝置66可例如包括兩個(gè)位置的開啟/關(guān)閉電磁閥。另外，止回閥68可安置在制冷劑蒸汽管線62中以防止通過制冷劑蒸汽管線62逆流。
[0019]第一制冷劑排熱換熱器40和第二制冷劑排熱換熱器80的每個(gè)包括到二級(jí)冷卻流體換熱器42、82的制冷劑，二級(jí)冷卻流體換熱器42、82如翅片和圓形盤管換熱器或翅片和平坦的多通道管換熱器。隨著制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)20操作于跨臨界循環(huán)中，制冷劑排熱換熱器40和第二制冷劑排熱換熱器80中的每個(gè)運(yùn)作為氣體冷卻器。
[0020]第二壓縮級(jí)30b的制冷劑排放出口通過與第一制冷劑排熱換熱器40的換熱器42的制冷劑入口以制冷劑流動(dòng)連通的主要制冷劑回路的制冷劑管線22而連接。從第二壓縮級(jí)30b排放的熱高壓制冷劑蒸汽與二級(jí)冷卻流體(最常見的是由風(fēng)扇44通過交換器42汲取的周圍空氣)以熱交換關(guān)系傳遞，由此冷卻熱的高壓制冷劑。冷卻的高壓制冷劑蒸汽從熱交換器42傳遞到主要制冷劑回路的制冷劑管線24中。[0021]第二制冷劑排熱換熱器80內(nèi)置于制冷劑管線28中，在第一端開啟到第一壓縮級(jí)30a的制冷劑排放出口，且在第二端開啟到第二壓縮級(jí)30b的入口。第三流動(dòng)控制裝置70內(nèi)置于制冷劑管線28中第二制冷劑排熱換熱器80的換熱器82的制冷劑出口與制冷劑蒸汽管線62接入到制冷劑管線28中的位置的中間的位置處。第三流動(dòng)控制裝置70可選擇性地定位在開啟位置(其中制冷劑流可經(jīng)過制冷劑管線28到第二壓縮級(jí)30b的入口)和關(guān)閉位置(其中通過制冷劑管線28到第二壓縮級(jí)30b的入口的制冷劑流被阻斷)中。流動(dòng)控制裝置70可例如包括兩個(gè)位置的開啟/關(guān)閉電磁閥。
[0022]制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)20的制冷劑回路還包括分支制冷劑管線72，在其入口端于某位置處接入制冷劑管線28中，所述位置相對于第三流動(dòng)控制裝置70的制冷劑流為上游且是換熱器82的制冷劑出口的下游，且在其出口端于某位置接入主要制冷劑回路中，所述位置相對于第二壓縮級(jí)30b的排放出口的制冷劑流為下游且相對于節(jié)能回路的制冷劑流為上游。在圖2中描繪的實(shí)施方案中，分支制冷劑管線72在其出口端接入第一制冷劑排熱換熱器40的換熱器42的入口上游的制冷劑管線22中。在圖3描繪的實(shí)施方案中，分支制冷劑管線72在其出口端于某位置接入制冷劑管線24中，所述位置是第一制冷劑排熱換熱器40的換熱器42的出口下游且是節(jié)能膨脹裝置65的上游。止回閥74可安置在分支制冷劑管線72中以防止制冷劑從圖2的實(shí)施方案中的制冷劑管線22或圖3的實(shí)施方案中的制冷劑管線24通過分支制冷劑管線72逆流。
[0023]在更高冷卻需求的期間，如在冷藏集裝箱10的貨艙12內(nèi)的溫度的拉低期間，尤其是初始拉低階段，制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)20通常操作于節(jié)能模式以增加冷卻性能。當(dāng)操作于節(jié)能模式中時(shí)，第一流動(dòng)控制閥64開啟以允許制冷劑蒸汽從節(jié)能閃蒸罐60通過制冷劑蒸汽管線62和制冷劑管線28而流動(dòng)到第二壓縮級(jí)30b的入口。第三流動(dòng)控制閥70也開啟以允許制冷劑流從第一壓縮裝置30a的排放出口通過制冷劑管線28，通過第二制冷劑排熱換熱器80到第二壓縮級(jí)30b的入口。在節(jié)能模式中，第二流動(dòng)控制閥66關(guān)閉。因此，第一壓縮級(jí)30a和第二壓縮級(jí)30b以串行制冷劑流動(dòng)關(guān)系連接，第二制冷劑排熱換熱器80運(yùn)作為中間冷卻器，且壓縮裝置的性能通過從節(jié)能閃蒸罐60供應(yīng)的制冷劑蒸汽的質(zhì)量流增加而增加。
[0024]然而， 申請人:已認(rèn)識(shí)到當(dāng)操作于二氧化碳作為制冷劑的節(jié)能模式時(shí)，在從更高的貨艙溫度拉低的條件下，尤其在從50° F至80° F (10°C至27°C)的范圍中，節(jié)能閃蒸罐60內(nèi)的制冷劑壓力可以低于中間級(jí)的壓力，即，第二壓縮級(jí)30b的入口處的制冷劑壓力，且系統(tǒng)可以不操作于節(jié)能模式且須恢復(fù)到非節(jié)能模式中的操作。
[0025]當(dāng)制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)20操作于標(biāo)準(zhǔn)非節(jié)能模式時(shí)，第一流動(dòng)控制閥64關(guān)閉，從而阻斷制冷劑蒸汽通過制冷劑蒸汽管線62。第三流動(dòng)控制閥70開啟以允許制冷劑流從第一壓縮裝置30a的排放出口通過制冷劑管線28，通過第二制冷劑排熱換熱器80到第二壓縮裝置30b的入口。在標(biāo)準(zhǔn)非節(jié)能模式中，第二流動(dòng)控制閥66關(guān)閉。因此，第一壓縮級(jí)30a和第二壓縮級(jí)30b再次以串行制冷劑流動(dòng)關(guān)系連接，且第二制冷劑排熱換熱器80運(yùn)作為中間冷卻器，但是系統(tǒng)性能相對于節(jié)能模式中的操作而降低。
[0026]在拉低期間，當(dāng)操作于標(biāo)準(zhǔn)非節(jié)能模式時(shí)制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)20的性能可能不足以滿足冷卻需求。因此，為了提升制冷蒸汽壓縮系統(tǒng)20的性能，來自第一壓縮級(jí)30a的高壓制冷劑在穿越第二制冷排熱換熱器80之后被引導(dǎo)通過分支制冷劑管線72以與來自第二壓縮級(jí)30b的高壓制冷劑組合。
[0027]當(dāng)制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)20操作于性能提升的非節(jié)能模式時(shí)，第一流動(dòng)控制閥64關(guān)閉，從而阻斷制冷劑蒸汽通過制冷劑蒸汽管線62。第三流動(dòng)控制閥70也關(guān)閉，且止回閥74自動(dòng)開啟，從而允許制冷劑流從第一壓縮裝置30a的排放出口通過制冷劑管線28，通過第二制冷劑排熱換熱器80且由此通過分支制冷劑管線72，但是阻斷制冷劑流通過制冷劑管線28的下游腿部到第二壓縮裝置30b的入口。因此，在性能提升的非節(jié)能模式中，第二制冷劑排熱換熱器80運(yùn)作為氣體冷卻器，而不是中間冷卻器。
[0028]在圖2中描繪的實(shí)施方案中，分支制冷劑管線72開啟到相對于第一制冷劑排熱換熱器40的換熱器42的制冷劑流的上游的主要制冷劑回路的制冷劑管線22中，且因此除了先前已經(jīng)穿越換熱器82之外將穿越換熱器42。在圖3中描繪的實(shí)施方案中，分支制冷劑管線72開啟到相對于第一制冷劑排熱換熱器40的換熱器42的制冷劑流為下游的主要制冷劑回路的制冷劑管線24中，且因此將僅穿越第二排熱換熱器80的換熱器82。
[0029]在性能提升的非節(jié)能模式中，第二流動(dòng)控制閥66開啟，從而允許制冷劑蒸汽的一部分流動(dòng)通過制冷劑管線26以流動(dòng)通過制冷劑管線26a到第二壓縮裝置30b的入口，由此離開制冷劑吸熱換熱器50的低壓制冷劑蒸汽被供應(yīng)到第一壓縮級(jí)30a和第二壓縮級(jí)30b兩者的各自入口。因此，在性能提升的非節(jié)能模式中，第一壓縮級(jí)和第二壓縮級(jí)以并行制冷劑流動(dòng)關(guān)系操作，從而增加由壓縮裝置30所遞送的質(zhì)量流速，且因此相對于標(biāo)準(zhǔn)非節(jié)能模式中的操作而增加系統(tǒng)的冷卻性能。
[0030]制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)20也可以操作于空載的非節(jié)能模式以在低冷卻需求期間提供性能。為使制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)20操作于空載非節(jié)能模式，第一流動(dòng)控制閥64關(guān)閉，從而阻斷制冷劑蒸汽流通過制冷劑蒸汽管線62，第三流動(dòng)控制閥70關(guān)閉，從而阻斷制冷劑流通過制冷劑管線28，且第二流動(dòng)控制閥66開啟。隨著第二流動(dòng)控制閥66開啟且第三流動(dòng)控制閥70關(guān)閉，離開制冷劑吸熱換熱器50的實(shí)質(zhì)上所有制冷劑都經(jīng)過制冷劑管線26a到第二壓縮級(jí)30b的入口，從而旁繞第一壓縮級(jí)30a。
[0031]在本文中公開的制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)20中，第一壓縮級(jí)30a和第二壓縮級(jí)30b以及第一制冷劑排熱換熱器40和第二制冷劑排熱換熱器80可選擇性地以第一配置和第二配置構(gòu)造。在第一配置中，第一壓縮級(jí)30a和第二壓縮級(jí)30b以串行制冷劑流動(dòng)關(guān)系操作，且第二制冷劑排熱換熱器80運(yùn)作為中間冷卻器以冷卻從第一壓縮級(jí)30a傳遞到第二壓縮級(jí)30b的制冷劑。在第二配置中，第一壓縮級(jí)30a和第二壓縮級(jí)30b以并行制冷劑流動(dòng)關(guān)系操作，且第二制冷劑排熱換熱器80運(yùn)作為氣體冷卻器以冷卻從第一壓縮級(jí)30a傳遞的制冷劑。
[0032]提供一種用于操作制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)20的方法，所述制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)20具有含第一壓縮級(jí)30a和第二壓縮級(jí)30b的壓縮裝置30，所述方法包括以下步驟:在第一配置中選擇性地將第一壓縮級(jí)30a和第二壓縮級(jí)30b相對于制冷劑流以串行流動(dòng)關(guān)系配置；和在第二配置中選擇性地將第一壓縮級(jí)30a和第二壓縮級(jí)30b相對于制冷劑流以并行流動(dòng)關(guān)系配置。
[0033]當(dāng)操作制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)以制冷來自冷藏集裝箱的貨艙的空氣以運(yùn)輸易腐物品時(shí)，第一壓縮級(jí)30a和第二壓縮級(jí)30b可當(dāng)制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)20操作于拉低貨艙12內(nèi)的溫度的第一階段的節(jié)能模式中時(shí)選擇性地相對于制冷劑流而以串行流動(dòng)關(guān)系配置和操作，且當(dāng)制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)20操作于拉低貨艙12內(nèi)的溫度的第二階段的性能提升的非節(jié)能模式中時(shí)可選擇性地相對于制冷劑流而以并行流動(dòng)關(guān)系配置和操作。
[0034]方法還可以包括步驟:將從第二壓縮級(jí)30b排放的制冷劑流傳遞通過第一制冷劑排熱換熱器40 ;且將從第一壓縮級(jí)30a排放的制冷劑流傳遞通過第二制冷劑排熱換熱器80。方法還可以包括在第一操作模式中將已經(jīng)穿越第二制冷劑排熱換熱器80的制冷劑流傳遞到第二壓縮級(jí)30b的入口的步驟。方法還可以包括在第二操作模式中將已經(jīng)穿越第二制冷劑排熱換熱器80的制冷劑流傳遞通過第一制冷劑排熱換熱器40，從而旁繞第二壓縮級(jí)30b的步驟。在實(shí)施方案中，第二操作模式包括將制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)操作于性能提升的非節(jié)能模式。在實(shí)施方案中，第一操作模式包括將制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)操作于節(jié)能模式。
[0035]在本文中公開的制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)20中，在高貨艙溫度條件下的拉低期間，可通過將壓縮裝置30的操作從兩級(jí)串行制冷劑流動(dòng)關(guān)系切換到兩級(jí)并行制冷劑流動(dòng)關(guān)系而提升性能。除了在拉低期間通過操作于性能提升的非節(jié)能模式而改進(jìn)性能輸出之外，如本文中公開般構(gòu)造的制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)20允許減小壓縮裝置的尺寸，這減少了整體壽命的功率消耗。例如，壓縮裝置位移量可減少多達(dá)25%至30%。因?yàn)楦〉奈灰屏吭试S在部分負(fù)載操作中更有效地操作，所以用如本文中公開般構(gòu)造的制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)可得到的這種位移量上的減少可導(dǎo)致整體系統(tǒng)效率增加5%至10%。
[0036]本文中使用的術(shù)語是出于描述而非限制的目的。本文中公開的特定結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)被解譯為限制，而是僅作為教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員利用本發(fā)明的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，等效物可取代參考本文中公開的示例性實(shí)施方案而描述的元件而不脫離本發(fā)明的范疇。
[0037]雖然本發(fā)明已參考附圖中圖示的示例性實(shí)施方案而被特定地示出和描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到可進(jìn)行各種修改而不脫離本發(fā)明的精神和范疇。因此，預(yù)期本公開不限于所公開的特定實(shí)施方案，但是本公開將包括落入隨附權(quán)利要求的范疇內(nèi)的所有實(shí)施方案。
【權(quán)利要求】
1.一種制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)，其包括: 第一制冷劑排熱換熱器，其具有制冷劑入口和制冷劑出口 ； 第二制冷劑排熱換熱器，其具有制冷劑入口和制冷劑出口 ； 制冷劑壓縮裝置，其具有第一壓縮級(jí)和第二壓縮級(jí)； 所述第一壓縮級(jí)和第二壓縮級(jí)以及所述第一制冷劑排熱換熱器和第二制冷劑排熱換熱器可選擇性地以第一配置構(gòu)造，其中所述第一壓縮級(jí)和第二壓縮級(jí)以串行制冷劑流動(dòng)關(guān)系操作，且所述第二制冷劑排熱換熱器運(yùn)作為中間冷卻器以冷卻從所述第一壓縮級(jí)傳遞到所述第二壓縮級(jí)的制冷劑；和以第二配置構(gòu)造，其中所述第一壓縮級(jí)和第二壓縮級(jí)以并行制冷劑流動(dòng)關(guān)系操作；且所述第二制冷劑排熱換熱器運(yùn)作為氣體冷卻器以冷卻從所述第一壓縮級(jí)傳遞的制冷劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中在所述第二配置中，所述第一排熱換熱器運(yùn)作為氣體冷卻器以冷卻僅從所述第二壓縮級(jí)傳遞的制冷劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中在所述第二配置中，所述第一排熱換熱器運(yùn)作為氣體冷卻器以冷卻從所述第一壓縮級(jí)和所述第二壓縮級(jí)兩者傳遞的制冷劑。
4.一種制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)，其包括: 具有第一壓縮級(jí)和第二壓縮級(jí)的制冷劑壓縮裝置； 具有制冷劑入口和制冷劑出口的第一制冷劑排熱換熱器； 具有制冷劑入口和制冷劑出口的第二制冷劑排熱換熱器； 與所述第二壓縮級(jí)的制冷劑排放出口以制冷劑流動(dòng)連通的第一制冷劑管線，所述第一制冷劑排熱換熱器安置在所述第一制冷劑管線中； 第二制冷劑管線，其連接與所述第二壓縮級(jí)的制冷劑入口以制冷劑流動(dòng)連通的所述第一壓縮級(jí)的制冷劑排放出口，所述第二制冷劑排熱換熱器安置在所述第一壓縮級(jí)與所述第二壓縮級(jí)之間的所述第二制冷劑管線中； 第三制冷劑管線，其連接與所述第一制冷劑管線以制冷劑流動(dòng)連通的所述第二制冷劑管線，所述第三制冷劑管線在第一位置處接入所述第二制冷劑管線中； 流動(dòng)控制閥，其內(nèi)置于在相對于所述第一位置的制冷劑流為下游的所述第二制冷劑管線中，所述流動(dòng)控制閥可被選擇性地定位在第一開啟位置與第二關(guān)閉位置之間；和 安置在第三制冷劑管線中的止回閥，所述止回閥操作來允許制冷劑流從所述第二制冷劑管線經(jīng)過所述第三制冷劑管線到所述第一制冷劑管線，且防止制冷劑流從所述第一制冷劑管線通過所述第三制冷劑管線到所述第二制冷劑管線。
5.一種用于操作制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)的方法，所述制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)具有含第一壓縮級(jí)和第二壓縮級(jí)的壓縮裝置，所述方法包括步驟: 在第一操作模式中選擇性地將所述第一壓縮級(jí)和所述第二壓縮級(jí)相對于制冷劑流以串行流動(dòng)關(guān)系配置；和 在第二操作模式中選擇性地將所述第一壓縮級(jí)和所述第二壓縮級(jí)相對于制冷劑流以并行流動(dòng)關(guān)系配置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其還包括步驟: 將從所述第二壓縮級(jí)排放的制冷劑流傳遞通過第一制冷劑排熱換熱器；和 將從所述第一壓縮級(jí)排放的制冷劑流傳遞通過第二制冷劑排熱換熱器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其還包括步驟: 在所述第一操作模式中將已經(jīng)穿越所述第二制冷劑排熱換熱器的所述制冷劑流傳遞到所述第二壓縮級(jí)的入口。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其還包括步驟: 在所述第二操作模式中將已經(jīng)穿越所述第二制冷劑排熱換熱器的所述制冷劑流傳遞通過所述第一制冷劑排熱換熱器，從而旁繞所述第二壓縮級(jí)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述第二操作模式包括在性能提升的非節(jié)能模式中操作所述制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述第一操作模式包括在節(jié)能模式中操作所述制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其還包括步驟:操作所述制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)以制冷來自冷藏集裝箱的貨艙的空氣以運(yùn)輸易腐物品。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其還包括步驟: 當(dāng)所述制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)操作于拉低所述貨艙內(nèi)的溫度的第一階段的節(jié)能模式中時(shí)選擇性地將所述第一壓縮級(jí)和所述第二壓縮級(jí)相對于制冷劑流而以串行流動(dòng)關(guān)系配置；和 當(dāng)所述制冷劑蒸汽壓縮系統(tǒng)操作于拉低所述貨艙內(nèi)的溫度的第二階段的性能提升的非節(jié)能模式中時(shí)選擇性地將所述第一壓縮級(jí)和所述第二壓縮級(jí)相對于制冷劑流而以并行流動(dòng)關(guān)系配置。
【文檔編號(hào)】F25B1/10GK103477161SQ201280019420
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月21日
【發(fā)明者】H-J.胡夫 申請人:開利公司