具有通向多个蒸发器区域的分开的进料流的制冷系统的制作方法
【专利摘要】制冷系统10具有：(a)流体密封循环回路11，包括压缩机12、冷凝器14和蒸发器18，蒸发器18具有至少三个蒸发器区域，每个蒸发器区域具有入口36，循环回路11还配置成利用设置在蒸发器18内且处于蒸发器出口34上游的制冷剂状态传感器44来测量制冷剂的状态；以及基于测量的蒸发器18内的制冷剂的状态来控制制冷剂向蒸发器18的流动，以及(b)控制器40，用于基于测量的蒸发器18内处于蒸发器出口34上游的制冷剂的状态来控制制冷剂向蒸发器(18)流动的速率。
【专利说明】具有通向多个蒸发器区域的分开的进料流的制冷系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本国际申请要求于2015年2月5日提交的发明名称为“具有通向多个蒸发器区域的分开的进料流的制冷系统”的第14/614，693号美国专利申请的优先权，该申请要求于2014年2月7日提交的发明名称为“具有通向多个膨胀式蒸发器区域的分开的进料流的制冷系统”的第61/937,033号美国专利申请以及于2014年5月15日提交的发明名称为“具有加温特性的制冷系统”的第61/993,865号美国专利申请的优先权，以上申请的全部内容通过引用并入本文。
【背景技术】
[0003]包括压缩机、冷凝器和蒸发器的制冷系统具有各种各样的配置。这些配置中最常见的通常被称为“直接膨胀式系统”。在直接膨胀式系统中，制冷剂蒸汽在压缩机中被加压、在冷凝器中被液化并且允许在蒸发器中被汽化，然后流回压缩机。
[0004]在直接膨胀式系统中，从蒸发器排出的制冷剂蒸汽中的过热量几乎专门用作控制参数。直接膨胀式系统在干燥条件下通过约20%至30%的蒸发器进行操作而产生过热。
[0005]该控制方法的问题在于过热控制受到接近的温差、宽的翅片间距或节距、轻负荷和含水量导致的负面影响。为了能够获得等位面，蒸发器必须增大20%至30%。另外，过热控制在低温系统中，诸如在利用氨或类似制冷剂且其中蒸发器温度为约0°F的系统中表现不佳。
[0006]过热控制方法的其他缺点在于其倾向于导致过多的入口闪烁。这种入口闪烁导致蒸发器内的压力下降以及不稳定传热，并且导致从蒸发器旋管的末端排出的液体的强行膨胀。另外，该控制方法尤其在制冷剂为氨或其他低温制冷剂时显出弊端，这是由于通常从蒸发器排出非常多的液体制冷剂而需要在蒸发器下游使用大型集液器。
[0007]因此，在所有的过热控制膨胀系统中，必需在效率和容量上作出妥协。
[0008]上述问题已被最近研发出的一种制冷系统控制方法基本上克服，在该制冷系统控制方法中，响应于在系统蒸发器内所测量的制冷剂状态来控制蒸发器进料速率。(参见于2011年12月6日提交的发明名称为“通过蒸发器内的制冷剂质量控制的制冷系统”的第13/312，706号美国专利申请)。然而，仍然存在实现更高效率的强烈动机。
【发明内容】
[0009]本发明提供具有这种更高效率的制冷系统。在一方面，本发明是一种制冷系统，其包括:(a)流体密封循环回路，包括压缩机、冷凝器和蒸发器，循环回路配置成使能够以液态、气态和包括液态制冷剂和气态制冷剂的两相状态存在的制冷剂连续循环，蒸发器具有输出口和至少三个蒸发器区域，每个蒸发器区域具有输入口，循坏回路还配置成(i)在压缩机内压缩气态制冷剂并在冷凝器内冷却制冷剂以获得液态制冷剂；(ii)使制冷剂从冷凝器经由每个蒸发器区域的输入口流进蒸发器中，其中制冷剂部分地以两相状态存在；(iii)使制冷剂从蒸发器流向压缩机；(iv)重复步骤(i)至(iii); (V)利用设置在蒸发器内的、蒸发器输出口上游的制冷剂状态传感器测量制冷剂的状态；以及(Vi)基于步骤(V)中测量出的蒸发器内的制冷剂的状态控制步骤(ii)中制冷剂向蒸发器的流动；以及(b)控制器，基于测量出的蒸发器内的处于蒸发器输出口上游的制冷剂的状态控制制冷剂向蒸发器流动的速率。
[0010]在另一方面，本发明涉及使用制冷系统的方法，该方法包括下列步骤:(a)在压缩机内压缩气态制冷剂并在冷凝器内冷却制冷剂以获得液态制冷剂；(b)使制冷剂从冷凝器经由每个蒸发器区域的输入口流进蒸发器中，其中制冷剂部分地以两相状态存在；(C)使制冷剂从蒸发器流向压缩机；(d)重复步骤(a)至(c); (e)利用设置在蒸发器内处于输出口上游的制冷剂状态传感器来测量制冷剂的状态；以及(f)基于步骤(e)中测量出的制冷剂的状态控制步骤(b)中制冷剂向蒸发器流动的速率。
【附图说明】
[0011]通过参照以下说明、所附权利要求以及附图将更好地理解本发明的特征、方面和优点。
[0012]图1是示出具有本发明特征的第一制冷系统的流程图；
[0013]图2是示出具有本发明特征的第二制冷系统的流程图；
[0014]图3是示出具有本发明特征的第三制冷系统的流程图；是具有本发明特征的第一制冷系统；
[0015]图4是示出具有本发明特征的第四制冷系统的流程图；是具有本发明特征的第一制冷系统；
[0016]图5是在适用于本发明的蒸发器内连续延伸的连续管的图示；
[0017]图6是示出具有本发明特征的第五制冷系统的流程图；是具有本发明特征的第一制冷系统；以及
[0018]图7是示出具有本发明特征的第六制冷系统的流程图；是具有本发明特征的第一制冷系统。
【具体实施方式】
[0019]下面的讨论详细描述了本发明的一个实施方式及该实施方式的若干变型。然而，这些讨论不应理解为使本发明受限于那些特定的实施方式。本技术领域的技术人员也将认识到许多其他的实施方式。
[0020]定义
[0021]如本文中所使用，下文中的术语及其变型具有如下含义，除非在使用这些术语的上下文中清楚地指示有不同的含义。
[0022]本文中使用的术语“一(a)”、“一(an)”和“该(the)”以及类似的指示语旨在解释为同时涵盖单数和复数，除非上下文中对其用法另外指出。
[0023]如本公开中所使用，术语“包括(comprise)”和该术语的变型，如“包括(comprising)”和“包括(comprises)”并不旨在排除其他的附加物、部件、整体、成分或步骤。
[0024]发明
[0025]本发明是制冷系统1和用于控制制冷系统1的操作的方法。制冷系统1包括流体密封循环回路11，流体密封循环回路11包括压缩机12、冷凝器14和蒸发器18。
[0026]压缩机12具有排放侧56和吸入侧57。冷凝器14具有冷凝器输出口 94和至少一个冷凝器输入口 92ο蒸发器18具有蒸发器输出口 34和至少三个蒸发器输入口 36。
[0027]循环回路11配置成使能够以液态、气态以及包括液态冷冻剂和气态冷冻剂的两相状态存在的制冷剂连续地循环。
[0028]蒸发器18优选地包括具有输入孔32和排放孔33的至少一个连续的管22，其中输入孔32构成蒸发器输入口36中的一个，并且排放孔33构成蒸发器输出口34。在该实施方式中，至少一个连续的管22包括至少三个蒸发器区域:最上游蒸发器区域、最下游蒸发器区域和一个或多个中间蒸发器区域。每个蒸发器区域具有一个或多个蒸发器输入口 36。用于最上游蒸发器区域的蒸发器输入口 36a是至少一个连续的管22的输入孔32。
[0029]在本发明中，来自冷凝器14的制冷剂划分为分开的进料流，其中一个进料流与蒸发器区域中的每个的制冷剂输入口 36处于流体密封连通。
[0030]循环回路11还配置成(i)在压缩机12内压缩气态的制冷剂并在冷凝器14内冷却制冷剂以获得液态的制冷剂；(ii)使制冷剂从冷凝器14经由每个蒸发器区域的输入口36流进蒸发器18中，其中制冷剂部分地以两相状态存在；(iii)使制冷剂从蒸发器18流到压缩机12; (iv)重复步骤(i)至(iii); (V)利用设置在蒸发器18内处于蒸发器输出口 34上游的制冷剂状态传感器44来测量制冷剂的状态；以及(vi)基于步骤(5)中所测量的蒸发器18内的制冷剂的状态来控制步骤(i i)中制冷剂向蒸发器18的流动。
[0031 ]步骤(ii)中对制冷剂向蒸发器18的流动进行的控制由蒸发器进料速率控制器40来执行。蒸发器进料速率控制器40基于所测量的蒸发器18内处于蒸发器输出口 34上游的制冷剂的状态来控制制冷剂向蒸发器18流动的速率。
[0032]在本发明中，每个蒸发器区域内的管22的横截面积优选地小于下一个下游蒸发器区域内的管22的横截面积。另外，优选地，最上游蒸发器区域内的以及每个中间蒸发器区域内的管22的横截面积平滑且连续地从其输入口 36延伸至下一个下游蒸发器区域的输入口36。通常，连续的管22从最上游蒸发器区域的输入口 36a连续并平滑地延伸至蒸发器输出口34。
[0033]同样典型的是，至少一个连续的管22具有圆形截面，该圆形截面在其输入孔32处具有约.375”与.75”之间的截面直径，并且在其排放孔处具有约.5”与.875”之间的截面直径。
[0034]冷凝器14还可划分为多个冷凝器区域，其中每个冷凝器区域具有一个或多个冷凝器输入口 92。在附图中所示的实施方式中，冷凝器14包括三个冷凝器区域:上游冷凝器区域、中间冷凝器区域和下游冷凝器区域。在这些实施方式中，来自压缩机12的被加压的制冷剂划分为分开的加压制冷剂进料线路16，其中一个加压制冷剂进料线路16与冷凝器区域中的每个的冷凝器输入口 92处于流体密封连通。
[0035]图1至图4示出本发明的制冷系统10的四个实施方式。在图1所示的实施方式中，气态制冷剂在压缩机12中被加压并经由加压制冷剂线路16流向冷凝器14。在冷凝器14中，制冷剂被引入与诸如冷却水的冷却剂热接触，并由此压缩为液态。制冷剂从冷凝器14经由蒸发器进料线路20流向蒸发器18。在蒸发器18内的至少一个连续的管22中，制冷剂通过吸收热转变为气态。制冷剂从蒸发器18经由蒸发器排放线路24流回压缩机12。
[0036]在图1至图4所示的实施方式中，分流管26设置在蒸发器排放线路24内。在正常操作期间，从蒸发器18排出的制冷液和润滑油的痕量以相对高的速率直接行进至压缩机12的吸入侧57。在异常操作期间，例如在极少负荷下或在电源故障之后的启动期间，制冷液和润滑油聚集在分流管26的下端处。被添加至分流管26底部的热和/或由分流管加热器28提供的热使少量制冷液蒸发并使高粘度液体升温。其后，分离至分流管26下端的制冷液和油通过分流管加热器回流线路30返回至压缩机12。
[0037]在附图中所示的实施方式中，至少一个连续的管22划分成四个区域。区域A是最上游蒸发器区域，区域B是第一中间蒸发器区域，区域C是第二中间蒸发器区域，以及区域D是最下游蒸发器区域。每个蒸发器区域具有制冷剂输入口，分别为输入口 36a至36d。用于蒸发器区域A的制冷剂输入口 36a是至少一个连续的管22的输入孔32。
[0038]在图1所示的实施方式中，来自蒸发器进料线路20的制冷剂被划分为四个分开的蒸发器进料流38，一个蒸发器进料流与蒸发器区域中的每个的制冷剂输入口 36处于流体密封连通。在图1所示的实施方式中，从蒸发器进料线路20进入的制冷剂被划分成使得制冷剂向四个蒸发器区域中的每个的流动基本相等。
[0039]从蒸发器进料线路20进入的总的制冷剂由蒸发器进料速率控制器40来控制，蒸发器进料速率控制器40向蒸发器进料输入控制阀或喷射器42发送信号。蒸发器进料速率控制器40从设置在蒸发器18内的处于蒸发器的排放孔34上游的一个或多个制冷剂质量传感器44接收有关蒸发器18内的制冷剂状态的信号。优选地，这种制冷剂状态传感器44设置在蒸发器18内并靠近蒸发器的排放孔34。于2011年12月6日提交的发明名称为“由蒸发器内的制冷剂的质量控制的制冷系统”的第13/312,706号美国专利申请中详细讨论了对设置在制冷蒸发器18内的制冷剂状态传感器的使用和操作，并且该申请的全部内容通过引用并入本文。
[0040]在图1所示的实施方式中，冷凝器14划分为三个冷凝器区域。冷凝器区域X是最上游冷凝器区域，冷凝器区域Y是中间冷凝器区域，并且冷凝器区域Z是最下游冷凝器区域。每个冷凝器区域具有冷凝器输入口，分别为冷凝器输入口 92a至92c。
[0041 ]在图1所示的实施方式中，来自加压制冷线路16的制冷剂划分为三个分开的冷凝器进料流，一个蒸发器进料流与每个冷凝器区域的冷凝器输入口 92处于流体密封连通。在图1所示的实施方式中，从加压制冷剂线路16进入的制冷剂被划分成使得制冷剂向三个冷凝器区域中的每个的流动基本上相等。
[0042]图2示出了与图1所示的实施方式相似的制冷系统10的实施方式，除了通向四个蒸发器区域的蒸发器进料流38中的每个分别由蒸发器进料速率控制器40控制，其中蒸发器进料速率控制器40向分开的进料输入控制阀或喷射器42发送信号。用于蒸发器区域中的每个的蒸发器进料速率控制器40从设置在每个蒸发器区域内的一个或多个制冷剂状态传感器44接收输入信号。
[0043]图3示出了与图2所示的实施方式相似的制冷系统10的实施方式，除了通向四个蒸发器区域的分开的蒸发器进料流38首先在蒸发器进料预冷却器46中通过与蒸发的制冷剂热接触来预冷却。对蒸发器进料预冷却器46的使用与操作也在第13/312，706号美国专利申请中进行了详细的讨论。
[0044]图4示出了与图1所示的实施方式相似的制冷系统10的实施方式，其中添加了蒸发器排放蒸汽再循环线路48，用于将来自蒸发器排放线路24的制冷剂蒸汽中的一些经过蒸发器排放蒸汽压助推器50再循环进入蒸发器排放蒸汽喷射器52中，以用于将制冷剂蒸汽注入制冷剂输入口36的每个中。在该实施方式中，蒸发器进料速率控制器40基于由制冷剂状态传感器44感测到的蒸发器18内的制冷剂质量再次调节蒸发器进料输入控制阀或喷射器42的制冷剂蒸发器进料流动。蒸发器排放蒸汽压助推器50操作为在所有负荷条件下均保持蒸发器18中的两相制冷剂体积处于均衡状态，通常通过使用进料速率控制器40和制冷剂状态传感器44来完成。
[0045]图5示出了在制冷系统蒸发器18内从输入口平滑并连续地延伸至排放口的连续的管22的示例。对制冷系统蒸发器18内从输入口平滑并连续地延伸至排放口的连续的管22的使用与操作也在第13/312,706号美国专利申请中进行了详细的讨论。
[0046]在操作中，以上描述的制冷系统10可用来执行下列步骤:(a)在压缩机12内压缩气态制冷剂并在冷凝器14内冷却制冷剂以获得液态制冷剂；(b)使制冷剂从冷凝器14经由每个蒸发器区域的输入口36流进蒸发器中，其中制冷剂部分地以两相状态存在；(c)使制冷剂从蒸发器18流到压缩机12; (d)重复步骤(a)至(c); (e)利用设置在蒸发器18内的处于蒸发器输出口 34上游的制冷剂状态传感器来测量制冷剂的状态；以及⑴基于步骤(e)中所测量的制冷剂状态来控制步骤(b)中制冷剂向蒸发器18流动的速率。
[0047]本发明的制冷系统10还可包括替代的蒸汽流动路径以周期性地使加温的制冷剂蒸汽流到蒸发器18或者冷凝器14，或者同时流到蒸发器18和冷凝器14，以对蒸发器18和/或冷凝器14的过度冷却部分进行加温。图6和图7示出了具有这种替代的蒸汽流动路径的实施方式。
[0048]关于蒸发器进料控制，图6和图7示出了与图1所示的制冷系统10相似的制冷系统10的实施方式。在图6和图7所示的实施方式中，制冷系统10还包括用于交替执行以下步骤的返流管路和阀54: (i)使制冷剂从压缩机12的排放侧56流向蒸发器输入口36，而不使制冷剂先流向冷凝器14，(ii)使从蒸发器18排出的制冷剂流向冷凝器14的输出口94，(iii)使制冷剂经过冷凝器14从冷凝器输出口 94流向冷凝器输入口 92，以及(i i i)使制冷剂从冷凝器输入口 92流向压缩机12的吸入侧57。
[0049]在图6和图7所示的实施方式中，分离至分流管26下端并在分流管加热器28中被加热的制冷液和油经由分流管加热器回流线路30流向三通阀58，并且其从三通阀58交替地被引导至第一加热分隔线路60或第二分隔线路62。第一加热分隔线路60连接至压缩机输入线路64。第二加热分隔线路62经由具有冷凝器加温线路阀70的冷凝器加温线路68连接至第一冷凝器排放线路66。冷凝器加温线路阀70的操作由冷凝器加温线路控制器90响应于加压制冷剂线路16中的制冷剂的温度来控制。
[0050]来自分流管26顶部的减压制冷剂蒸汽经由减压制冷剂蒸汽头72被移到四通阀76，其中减压制冷剂蒸汽头72具有减压制冷剂蒸汽头隔断阀74。减压制冷剂蒸汽可从四通阀76经由减压制冷剂蒸汽进料线路78流向压缩机输入线路64。
[0051]经由压缩机排放线路80从压缩机12排出的高压制冷剂蒸汽被引导至四通阀76。高压制冷剂蒸汽可从四通阀76经由具有蒸发器加温线路隔断阀84的蒸发器加温线路82，交替地流向加压制冷剂线路16或蒸发器18。
[0052]第一冷凝器排放线路66中从冷凝器14排出的经压缩的制冷剂经由具有第二冷凝器排放线路隔断阀88的第二冷凝器排放线路86流向蒸发器进料线路20。
[0053]图6示出了处于正常制冷模式的制冷系统10。在这种正常制冷模式中，三通阀58设置成使分离至分流管26下端并在分流管加热器28中被加热的制冷液和油流向第一加热分隔线路60。四通阀76设置成使减压制冷剂蒸汽从分流管26顶部经由减压制冷剂蒸汽进料线路78流向压缩机输入线路64，并且使高压制冷剂蒸汽从压缩机排放线路80流向冷凝器输入线路加压制冷剂线路16。冷凝器加温线路阀70同蒸发器加温线路隔断阀84—样被关闭。可以容易地看出，这种正常制冷模式适合于反复执行以下操作:(a)压缩压缩机12内的气态制冷剂并冷却冷凝器14内的制冷剂以获得液态制冷剂；(b)使制冷剂从冷凝器14流入蒸发器18，其中制冷剂被转变为气态；以及(c)使制冷剂从蒸发器18流向压缩机12。
[0054]图7示出了制冷系统10如何能够快速并容易地周期性转变为加温模式，以对冷凝器14和蒸发器18的过度冷却的部分进行加温。在这种加热模式中，三通阀58设置成使分流管加热器28中被加热的制冷液和油流向第二加热分隔线路62。冷凝器加温线路阀70被打开并且第二冷凝器排放线路隔断阀88被关闭。如上所述，冷凝器加温线路阀70的操作由冷凝器加温线路控制器90响应于加压制冷剂线路16中的制冷剂的温度进行控制。四通阀76设置成使从压缩机12排出的高压制冷剂蒸汽经由蒸发器加温线路82流向蒸发器18。蒸发器加温线路隔断阀84打开。四通阀76还设置成使制冷剂从加压制冷剂线路16流向压缩机输入线路64ο
[0055]因此在该加温模式中，冷凝器14倾向于起蒸发器的作用并且蒸发器18倾向于起冷凝器的作用。在加温模式中，高压制冷剂经由压缩机排放线路80、四通阀76和蒸发器加温线路82流向蒸发器18。从蒸发器18流出的制冷剂经由分流管26、分流管加热器28、三通阀58、第二加热分隔线路62和冷凝器加温线路68流向冷凝器14。从冷凝器14流出的制冷剂经由加压制冷剂线路16、四通阀76和减压制冷剂蒸汽进料线路78流回压缩机输入线路64。
[0056]图6和图7所示的本发明的实施方式提供了具有简单且有效地对蒸发器18和冷凝器14的过度冷却部分进行加温的性能的制冷系统。
[0057]当与现有技术中的相似容量的制冷系统进行比较时，本发明的制冷系统使用明显较少的制冷剂。在图4所示的实施方式中，例如，相比于现有技术的相似容量的系统所需的制冷剂少约50%。图4所示的实施方式中的蒸发器18内的制冷剂停留时间仅是现有技术的相似容量的系统所需的停留时间的约I %。
[0058]通过如上描述本发明，显而易见的是，在不背离如上文所阐述的以及由所附权利要求书所描述的本发明的范围和合理的含义的情况下可进行多种结构性修改。
【主权项】
1.一种控制制冷系统的方法，其中所述制冷系统包括设置在流体密封循环回路内的制冷剂，所述流体密封循环回路包括压缩机、冷凝器和蒸发器，所述制冷剂能够以液态、气态以及包括液态制冷剂和气态制冷剂的两相状态存在，所述蒸发器具有输出口和至少三个蒸发器区域，每个蒸发器区域具有蒸发器区域输入口，所述方法包括以下步骤: (a)压缩所述压缩机内的气态制冷剂，并在所述冷凝器内冷却所述制冷剂以获得液态制冷剂； (b)使制冷剂从所述冷凝器经由每个所述蒸发器区域的所述输入口流进所述蒸发器中，其中所述制冷剂部分地以两相状态存在； (c)使所述制冷剂从所述蒸发器流向所述压缩机； (d)重复步骤(a)至(c); (e)通过设置在所述蒸发器内的处于所述输出口上游的制冷剂状态传感器测量所述制冷剂的状态；以及 (f)基于步骤(e)中测量出的所述制冷剂的所述状态来控制步骤(b)中所述制冷剂向所述蒸发器流动的速率。2.如权利要求1所述的方法，其中，所述蒸发器中的至少三个区域由连续的管提供。3.如权利要求1所述的方法，其中，所述蒸发器中的至少三个区域由连续的管提供，以及其中，所述连续的管从最上游蒸发器区域的输入口连续且平滑地延伸至所述蒸发器的所述输出口。4.如权利要求1所述的方法，其中， 步骤(e)中对所述制冷剂的状态的测量通过多个制冷剂状态传感器来进行。5.如权利要求1所述的方法，其中， 步骤(e)中对所述制冷剂的状态的测量通过设置在每个所述蒸发器区域内的制冷剂状态传感器来进行。6.如权利要求5所述的方法，其中， 步骤(f)中对所述制冷剂向所述蒸发器流动的速率的控制通过单独的控制器控制所述制冷剂向每个所述蒸发器区域流动的速率来进行。7.如权利要求1所述的方法，其中， 步骤(b)中使所述制冷剂从所述冷凝器流进所述蒸发器中的步骤在设置于所述冷凝器下游且处于所述蒸发器上游的预冷却器中冷却所述制冷剂之后执行。8.如权利要求1所述的方法，其中， 步骤(b)中使所述制冷剂从所述冷凝器流进所述蒸发器的步骤在预冷却器中通过与蒸发的制冷剂热接触来冷却所述制冷剂之后执行，其中所述预冷却器设置在所述冷凝器的下游且位于所述蒸发器的上游。9.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤: 使从所述蒸发器排出的制冷剂的一部分流向每个所述蒸发器区域的所述输入口。10.如权利要求1所述的方法，还包括以下步骤: 使从所述蒸发器排出的制冷剂的一部分经由蒸汽助推器流向每个所述蒸发器区域的所述输入口，所述蒸汽助推器操作为在所有的负荷条件下保持所述蒸发器内的两相制冷剂体积与蒸发器各自的内部体积处于均衡状态。11.如权利要求1所述的方法，其中， 所述冷凝器具有多个冷凝器区域，每个冷凝器区域具有冷凝器区域输入口。12.—种制冷系统，包括: (a)流体密封循环回路，包括压缩机、冷凝器和蒸发器，所述循环回路配置成使制冷剂连续循环，所述制冷剂能够以液态、气态以及包括液态制冷剂和气态制冷剂的两相状态存在，所述蒸发器具有输出口和至少三个蒸发器区域，每个蒸发器区域具有输入口，所述循环回路还配置成: (i)在所述压缩机内压缩气态制冷剂并在所述冷凝器中冷却所述制冷剂以获得液态制冷剂； (ii)使制冷剂从所述冷凝器经由每个所述蒸发器区域的所述输入口流进所述蒸发器中，其中所述制冷剂部分地以两相状态存在； (i i i)使制冷剂从所述蒸发器流向所述压缩机； (:^)重复步骤(；0至(；[；[；0; (V)通过设置在所述蒸发器内的处于所述输出口上游的制冷剂状态传感器来测量所述制冷剂的状态；以及 (Vi)基于步骤(V)中测量出的所述蒸发器内的所述制冷剂的状态来控制步骤(ii)中所述制冷剂向所述蒸发器的流动；以及 (b)控制器，基于测量出的所述蒸发器内的处于所述蒸发器输出口上游的所述制冷剂的状态来控制所述制冷剂向所述蒸发器流动的速率。13.如权利要求12所述的制冷系统，其中，所述蒸发器中的至少三个区域由连续的管提供。14.如权利要求12所述的制冷系统，其中， 所述蒸发器中的至少三个区域由连续的管提供，以及 其中，所述连续的管从最上游蒸发器区域的输入口连续并平滑地延伸至所述蒸发器的所述输出口。15.如权利要求12所述的制冷系统，其中， 步骤(a)的(V)中描述的功能中对所述制冷剂的状态的测量通过多个制冷剂状态传感器来进行。16.如权利要求12所述的制冷系统，其中， 步骤(a)的(V)中描述的功能中对所述制冷剂状态的测量通过设置在每个所述蒸发器区域内的制冷剂状态传感器来进行。17.如权利要求16所述的制冷系统，其中， 步骤(a)的(vi)中描述的功能中对所述制冷剂向所述蒸发器流动的速率的控制通过单独的控制器控制所述制冷剂向每个所述蒸发器区域流动的速率来进行。18.如权利要求12所述的制冷系统，还包括: 预冷却器，设置在所述冷凝器的下游且处于所述蒸发器的下游，其中步骤(a)的(ii)中描述的功能中使所述制冷剂从所述冷凝器流进所述蒸发器中的步骤在所述预冷却器中冷却所述制冷剂之后执行。19.如权利要求12所述的制冷系统，还包括: 再循环管路，用于使从所述蒸发器排出的所述制冷剂的一部分流向每个所述蒸发器区域的所述输入口。20.如权利要求19所述的制冷系统，包括: 蒸汽压助推器，能够在所有的负荷条件下使两相的制冷剂保持处于均衡状态。21.如权利要求12所述的制冷系统，其中， 所述冷凝器具有多个冷凝器区域，每个冷凝器区域具有冷凝器区域输入口。22.如权利要求12所述的制冷系统，还包括: 返流管路和阀，用于交替地执行以下步骤: (i)使制冷剂从所述压缩机的排放侧流向所述蒸发器输入口而不使所述制冷剂先流向所述冷凝器， (ii)使从所述蒸发器排出的制冷剂流向所述冷凝器的输出口， (iii)使所述制冷剂从所述冷凝器的输出口流向所述冷凝器输入口，以及 (i i i)使所述制冷剂从所述冷凝器输入口流向所述压缩机的吸入侧。23.如权利要求22所述的制冷系统，其中，所述返流管路和阀包括四通阀。24.如权利要求23所述的制冷系统，其中，所述回流管路和阀包括: 冷凝器加温线路；以及 冷凝器加温线路控制器，用于利用从所述蒸发器流向所述冷凝器的输出口的制冷剂来控制所述冷凝器的加温。25.如权利要求24所述的制冷系统，还包括: 加热器，设置在所述蒸发器的下游，并且用于加热从所述蒸发器流向所述冷凝器的输出口的制冷剂。26.如权利要求24所述的制冷系统，还包括: 分流管，设置在所述蒸发器的下游，并且用于将来自从所述蒸发器排出的所述制冷剂流的液体制冷剂和油分离；以及 加热器，设置在所述分流管的下游，并且用于加热从所述蒸发器排出的所述制冷剂分离出的所述液体制冷剂和油，并且使从所述制冷剂中分离出的所述制冷剂和油流向所述冷凝器的输出口。27.—种制冷系统，包括: (a)流体密封循环回路，包括压缩机、冷凝器和蒸发器，所述循环回路配置成使制冷剂连续循环，所述制冷剂能够以液态、气态以及同时包括液态制冷剂和气态制冷剂的两相状态存在，所述蒸发器具有输出口和至少一个输入口，所述循坏回路还配置成: (i)在所述压缩机内压缩气态制冷剂并在所述冷凝器内冷却所述制冷剂以获得液态制冷剂； (ii)使制冷剂从所述冷凝器经由所述蒸发器输入口流进所述蒸发器中，其中所述制冷剂部分地以两相状态存在； (i i i)使所述制冷剂从所述蒸发器流向所述压缩机； (:^)重复步骤(；0至(；[；[；0; (V)通过制冷剂状态传感器测量所述制冷剂的状态；以及 (Vi)基于步骤(V)中测量出的所述制冷剂的状态控制步骤 (i i)中所述制冷剂向所述蒸发器的流动； (b)控制器，用于基于测量出的所述制冷剂的状态控制所述制冷剂向所述蒸发器流动的速率；以及 (c)返流管路和阀，用于交替地执行以下步骤: (i)使所述制冷剂从所述压缩机的排放侧流向所述蒸发器输入口，而不使所述制冷剂先流向冷凝器； (ii)使从所述蒸发器排出的制冷剂流向所述冷凝器的输出口； (iii)使所述制冷剂通过所述冷凝器从所述冷凝器的输出口流向所述冷凝器输入口；以及 (i i i)使制冷剂从所述冷凝器输入口流向所述压缩机的吸入侧。
【文档编号】F25B49/02GK106062492SQ201580007669
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2015年2月6日
【发明人】约翰·S·舍雷尔
【申请人】Pdx技术有限责任公司