CN102232167A - 跨临界制冷循环中的液体蒸气分离 - Google Patents

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Abstract

一种制冷剂蒸气压缩系统包括闪蒸罐，该闪蒸罐位于制冷剂回路中介于制冷剂排热换热器和制冷剂吸热换热器之间。该闪蒸罐具有限定内部容积的壳体，该内部容积具有上室、下室和中室。第一流体通路在中室与上室之间建立流体连通，并且第二流体通路在中室与下室之间建立流体连通。入口端口通向中室。第一出口端口通向上室并且第二出口端口通向下室。

Description

跨临界制冷循环中的液体蒸气分离
技术领域
本发明一般涉及一种制冷剂蒸气压缩系统，更具体地涉及在具有闪蒸罐节约器并以跨临界循环运行的制冷剂蒸气压缩系统中对于将两相制冷流分离成液体部分和蒸气部分进行改善。
背景技术
制冷剂蒸气压缩系统在本领域广为人知，并常常用在运输制冷系统中用于对供应到卡车、拖车或集装箱等温度受控货舱的空气或其它气态流体进行制冷，以通过卡车、铁路运输、船只或联合运输运送易腐/冷冻物品。由于制冷剂蒸气压缩系统必须在大范围的操作负载条件和大范围的室外环境条件下操作以将货舱内的产品保持在所需温度，与运输制冷系统相连使用的制冷剂蒸气压缩系统通常受到苛刻的操作条件。运输期间货物需要存储的所需温度也会根据要保藏的货物性质而在大范围上变动。制冷剂蒸气压缩系统不仅必须具有足够的容量以快速拉低室温下装载到货舱内的产品的温度，还必须在运输期间保持稳定的产品温度时在低负载下有效率地运行。另外，运输制冷剂蒸气压缩系统经受静止的制冷剂蒸气压缩系统不会经历的振动和移动。因可用空间上的限制，运输制冷系统还受到尺寸限制，固定的制冷剂蒸气压缩系统，例如空调和热泵通常与此无关。
传统上，用于运输制冷领域的常规的制冷剂蒸气压缩系统通常在亚临界的制冷剂压力下运行，并且代表性地包括压缩机、冷凝器和蒸发器，以及相对于制冷剂流位于蒸发器上游和冷凝器下游的膨胀设备，通常是膨胀阀。这些基本的制冷剂系统部件被根据已知制冷剂蒸发压缩循环而配置的封闭的制冷剂回路中的制冷剂线路相互连接，并且在对于具体应用的制冷剂来说亚临界的压力范围中运行。亚临界范围中运行的制冷剂蒸气压缩系统通常由碳氟化合物制冷剂装填，碳氟化合物例如但不限于氢氯氟烃（HCFC），例如R22，以及更常见的氢氟烃（HFC），例如R134a、R410A、R404A和R407C。
在今天的市场上，更加关注“自然”制冷剂，例如二氧化碳代替HFC制冷剂用在空调和运输制冷系统中。但是，由于二氧化碳具有低的临界温度和低的液相密度与气相密度比，用二氧化碳作为制冷剂装填的多数制冷剂蒸气压缩系统被设计为在跨临界压力状态运行。以亚临界循环运行的制冷剂蒸气压缩系统中，冷凝器和蒸发器换热器都在低于制冷剂临界点的制冷剂温度和压力下工作。但是，以跨临界循环运行的制冷剂蒸气压缩系统中，用作气体气体冷却器而不是冷凝器的排热换热器在超过制冷剂临界点的制冷剂温度和压力下运行，而蒸发器在亚临界范围的制冷剂温度和压力下运行。这样，对于以跨临界循环运行的制冷剂蒸气压缩系统来说，气体冷却器内的制冷剂压力和蒸发器内的制冷剂压力之间的差具有明显大于亚临界循环中运行的制冷剂蒸气压缩系统的冷凝器内的制冷剂压力与蒸发器内制冷剂压力之间的差的特征。
实践中还常常将节约器并入到制冷剂回路内。这样装备时，制冷剂蒸气压缩系统可选择性地以节能模式运行，以提高制冷剂蒸气压缩系统的容量。在以跨临界模式运行的一些制冷剂蒸气压缩系统中，在气体冷却器和蒸发器之间将闪蒸罐节约器并入到制冷剂回路内。在这种情况下，离开气体冷却器的制冷剂蒸气通过膨胀设备，例如恒温膨胀阀或电子膨胀阀膨胀，之后进入闪蒸罐，在这里膨胀的制冷剂分离成液体制冷剂成分和蒸气制冷剂成分。制冷剂的蒸气成分从此被从闪蒸罐导入到压缩过程的中间压力级内。制冷剂的液体成分被从闪蒸罐通过系统主膨胀阀导向，之后进入蒸发器。美国专利6,385,980公开了在制冷剂回路中在气体冷却器和蒸发器之间结合闪蒸罐节约器的跨临界制冷剂蒸气压缩系统。
发明内容
一种以跨临界制冷循环运行的运输制冷制冷剂蒸气压缩系统，包括：用于将制冷剂蒸气压缩到超临界制冷剂压力的压缩设备，在超临界制冷剂压力下运行的气体冷却器，以及在亚临界制冷剂压力下运行的蒸发器，所述压缩设备、所述气体冷却器和所述蒸发器在制冷剂回路中制冷剂流连通地连接；位于所述制冷剂回路中在所述气体冷却器和所述蒸发器之间的主膨胀设备；位于所述制冷剂回路中在所述气体冷却器和所述主膨胀设备之间的次膨胀设备；以及位于所述制冷剂回路中相对于制冷剂流在所述主膨胀设备上游并且相对于制冷剂流在所述次膨胀设备下游的闪蒸罐。
所述闪蒸罐具有：限定内部容积的壳体，所述内部容积具有上室、下室和中室；在所述中室与所述上室之间建立流体连通的第一流体通路；在所述中室与所述下室之间建立流体连通的第二流体通路；与所述中室流体连通以接收已经过所述次膨胀设备的制冷剂流的入口端口；与所述上室流体连通以从所述闪蒸罐分离器排出所述制冷剂流的气相的第一出口端口；以及与所述下室流体连通以从所述闪蒸罐将所述制冷剂流的液相排出到所述制冷剂回路内的第二出口端口。
在一实施例中，所述闪蒸罐还包括：在由所述壳体限定的内部容积内以隔开关系放置的下板和上板，所述下板和所述上板每个延伸跨过所述内部容积，由此将所述内部容积分割成所述下室、所述中室和所述下室；延伸穿过所述上板的第一开口，所述第一开口形成在所述中室与所述上室之间建立流体连通的所述第一流体通路；以及延伸穿过所述下板的第二开口，所述第二开口形成在所述中室与所述下室之间建立流体连通的所述第二流体通路。
在一实施例中，所述闪蒸罐包括：沿其壳体的中心竖直轴线延伸的伸长支撑管道，所述伸长支撑管道限定在所述下室与所述上室之间建立流体连通的导管；以及绕所述竖直支撑管道延伸的螺旋构件，所述螺旋构件限定连续螺旋流体流动通路。所述连续螺旋通路的第一部分形成在所述中室与所述上室之间建立流体连通的所述第一流体通路，所述连续螺旋通路的第二部分形成在所述中室与所述下室之间建立流体连通的所述第二流体通路。可提供穿过所述支撑管道并在其上端附近的上均衡孔，所述上均衡孔在由所述支撑管道限定的所述导管的上区域和所述上室之间建立流体连通；以及可提供穿过所述支撑管道并在其下端附近的下均衡孔，所述下均衡孔在由所述支撑管道限定的所述导管的下区域和所述下室之间建立流体连通。
附图说明
为进一步理解本发明，将参照与附图一起阅读的本发明的详细说明，附图中：
图1是示出以跨临界循环运行的制冷剂蒸气压缩系统的第一示范实施例的示意图；
图2是示出以跨临界循环运行的制冷剂蒸气压缩系统的第二示范实施例的示意图；
图3是图1中示出的制冷剂蒸气压缩系统的闪蒸罐的第一示范实施例的剖面透视图；以及
图4是图2中示出的制冷剂蒸气压缩系统的闪蒸罐的第一示范实施例的剖面透视图。
具体实施方式
现将参照图1和图2，其中示出适用于运输制冷系统中的制冷剂蒸气压缩系统100的示范实施例，所述运输制冷系统用于制冷运送易腐/冷冻货物的卡车、拖车或集装箱等的温度受控货舱200内的空气或其它气态大气。制冷剂蒸气压缩系统100尤其适用于用低临界温度制冷剂（例如但不限于二氧化碳）以跨临界循环运行。制冷剂蒸气压缩系统100包括多级压缩设备20、制冷剂排热换热器40和制冷剂吸热换热器50（这里也被称为蒸发器），而制冷剂线路2、4和6在制冷剂回路中将上述部件制冷剂流连通地连接。与蒸发器50操作关联的主膨胀设备55（例如电子膨胀阀）位于制冷剂回路内的制冷剂线路4内在制冷剂排热换热器40与蒸发器50之间。次膨胀设备65（例如电子膨胀阀）位于制冷剂回路内的制冷剂线路4内在制冷剂排热换热器40与主膨胀设备55之间。另外，闪蒸罐10A、10B位于主制冷剂回路的制冷剂线路4内，相对于制冷剂流在次膨胀设备65下游和主膨胀设备55上游。这样，闪蒸罐10A、10B位于制冷剂回路内相对于制冷剂流在制冷剂排热换热器40下游并且相对于制冷剂流在蒸发器50上游。
在以跨临界循环运行的制冷剂蒸气压缩系统中，制冷剂排热换热器40以高于制冷剂临界点的压力运行，因此起到冷却由此通过并与冷却介质（例如但不限于外界空气或水）成换热关系的超临界制冷剂蒸气的作用，制冷剂排热换热器40在这里也可被称作气体冷却器。在所示实施例中，制冷剂排热换热器40包括翅片管换热器42，例如翅片和圆管换热盘管，或翅片和微通道平管换热器，制冷剂由此经过，与外界空气成换热关系，外界空气被与气体冷却器40关联的（一个或多个）风扇44抽取通过翅片管换热器42。
制冷剂吸热换热器50起到蒸发器的作用，其中传送与待冷却流体成换热关系的制冷剂液体，待冷却流体最通常是空气或空气和惰性气体的混合物，从温度受控环境200抽出并返回到温度受控环境200，例如制冷运输卡车、拖车或集装箱的货箱。在所示实施例中，制冷剂吸热换热器50包括翅片管换热器52，制冷剂通过翅片管换热器52与被（一个或多个）蒸发器风扇54从制冷货舱200抽出并返回到制冷货舱200的空气成换热关系，（一个或多个）蒸发器风扇54与制冷剂吸热换热器50关联。翅片管换热器52可包括例如翅片和圆管换热盘管或翅片和微通道平管换热器。
压缩设备20起到将制冷剂压缩到超临界压力并通过将在以下详细讨论的主制冷剂回路循环制冷剂的作用。压缩设备20可包括单个多级制冷剂压缩机，例如涡旋式压缩机、螺杆式压缩机或往复式压缩机，该多级制冷剂压缩机位于主制冷剂回路内并具有第一压缩级20a和第二压缩机20b，例如图1所示。第一和第二压缩级布置成串行制冷剂流关系，制冷剂离开第一压缩级直接传送到第二压缩级以便进一步压缩。替代性地，压缩设备20可包括一对独立的压缩机20a和20b，所述压缩机20a和20b在主制冷剂回路中经由制冷剂线路8以串行制冷剂流关系连接，所述制冷剂线路8将第一压缩机20a的排放出口端口与第二压缩机20b的吸取入口端口制冷剂流连通地连接，例如图2中所示。在独立压缩机的实施例中，压缩机20a和20b可为涡旋式压缩机、螺杆式压缩机、往复式压缩机、回转式压缩机或其它任何压缩机类型或任何这种压缩机的组合。
操作时，从压缩设备的第二压缩级或第二压缩机20b排出的高温、超临界压力制冷剂蒸气在其经过次膨胀设备65之前经过气体冷却器40的换热器42时被冷却到较低温度。在经过次膨胀设备65时，超临界压力制冷剂蒸气在进入闪蒸罐10之前被膨胀到足以建立制冷剂蒸气和制冷剂液体的两相混合物的较低亚临界压力。
现具体参照图3和图4，闪蒸罐10A、10B具有封闭内部容积的壳体120，该内部容积具有上室122、中室124和下室126。已经过次膨胀设备65的两相制冷剂流通过入口125传送到中室124内，入口125与中室124流体连通地开口。中室124内接收的两相制冷剂流分离成气相和液相，气相向上迁移到闪蒸罐10A、10B的壳体120的上室122，液相向下迁移到闪蒸罐10A、10B的壳体120的下室126。闪蒸罐10A、10B还包括与下室126流体连通的第一出口127以及与上室122流体连通的第二出口129。
液相制冷剂通常是饱和液体，其从闪蒸罐10A、10B的下室126通过与下室126流体连通的第一出口127传送到制冷剂回路的制冷剂线路4中。在一个操作模式中，从闪蒸罐10A、10B的下室126传送的所有液相制冷剂经过置于相对于制冷剂流在蒸发器50上游的制冷剂线路4中的主制冷剂回路膨胀设备55。随着该液体制冷剂经过主膨胀设备55，它在进入蒸发器50之前膨胀成较低的压力和温度。蒸发器50构成制冷剂蒸发换热器，膨胀的制冷剂从中经过与待冷却空气成换热关系，由此制冷剂被蒸发并通常被过热。如常规的实践中，主膨胀设备55计量通过制冷剂线路4的制冷剂流以保持离开蒸发器50的制冷剂蒸气中的期望过热水平，以确保在离开蒸发器的制冷剂中没有液体。离开蒸发器50的低压制冷剂蒸气通过制冷剂线路6回到压缩设备20的第一压缩级或第一压缩机20a的吸取端口。
在一个实施例中，可设置制冷剂旁通线路5以允许从闪蒸罐的下室126传送通过制冷剂线路4的全部或一部分液相制冷剂绕过主膨胀设备55。制冷剂旁通线路5在相对于制冷剂流在主膨胀设备55上游并且相对于制冷剂流在闪蒸罐10A、10B下游的第一位置以及相对于制冷剂流在主膨胀设备55下游并且相对于制冷剂流在蒸发器50上游的第二位置分接到制冷剂线路4内。流控制设备57（例如具有打开位置和关闭位置的螺线管阀）可置于制冷剂旁通线路5内以选择性地打开和关闭由此通过的制冷剂流的旁通流动通路。
制冷剂蒸气压缩系统100还包括制冷剂蒸气注入线路14，制冷剂蒸气注入线路14经由闪蒸罐10A、10B的第二出口129在闪蒸罐10A、10B的壳体120内限定的内部容积的上室122与压缩过程的中间级之间建立制冷剂流连通。制冷剂蒸气压缩系统100还可包括制冷剂液体注入线路18，制冷剂液体注入线路18通常经由分接制冷剂线路4在位于相对于制冷剂流在闪蒸罐10A、10B下游和相对于制冷剂流在主膨胀阀55上游位置处、在闪蒸罐10A、10B的壳体120内限定的内部容积的下室126与压缩过程的中间级之间建立制冷剂流连通。在图1中所示的制冷剂蒸气压缩系统100的示范实施例中，将制冷剂蒸气或制冷液体注入到压缩过程的中间压力级可通过将制冷剂蒸气或制冷剂液体注入到从单个压缩机的第一压缩级20a传送到第二压缩级20b的制冷剂中而实现。在图2中所示的制冷剂蒸气压缩系统100的示范实施例中，将制冷剂蒸气或制冷液体注入到压缩过程的中间压力级可通过将制冷剂蒸气或制冷剂液体注入到从第一压缩机20a的排出出口通过制冷剂线路8传送到第二压缩机20b的吸取入口的制冷剂中而实现。
制冷剂蒸气压缩系统100还可包括压缩机卸载制冷剂线路16，压缩机卸载制冷剂线路16在压缩设备的中间压力级与制冷剂回路的吸取压力部分之间建立制冷剂流连通，即在蒸发器50的出口与如图1实施例所示压缩设备20的第一级20a的吸取入口或如图2实施例所示第一压缩机20a的吸取入口之间延伸的制冷剂线路6。每个制冷剂蒸气注入线路14和制冷剂液体注入线路18可打开与压缩机卸载制冷剂线路16流体连通，由此压缩机卸载制冷剂线路16形成制冷剂蒸气注入线路14和制冷剂液体注入线路18二者的下游部分。以这种方式，制冷剂蒸气可通过制冷剂蒸气注入线路14传送而被选择性地注入到压缩过程的中间级内或制冷剂回路的吸取压力部分内。类似地，制冷剂液体可通过制冷剂液体注入线路18传送而被选择性注入到压缩过程的中间级内或制冷剂回路的吸取压力部分内。另外，为卸载压缩设备，从第一级20a或第一压缩机20a排出的制冷剂的全部或一部分可经过压缩机卸载制冷剂线路16传送到制冷剂回路的吸取压力部分。
制冷剂蒸气压缩系统100还可包括控制系统，该控制系统包括控制器70。在一个实施例中，控制器70可包括微处理器控制器，例如但不限于可从美国纽约Syracuse的Carrier Corporation获得的MicroLinkTM控制器。控制器70构造成操作制冷剂单元以保持封闭的内部容积200（即货箱）内的预定的热环境，正在运输的产品存储在该封闭的内部容积200中。控制器70通过选择性地控制压缩机20、与冷凝器换热器盘管32关联的（一个或多个）冷凝器风扇34、与蒸发器换热器盘管42关联的（一个或多个）蒸发器风扇44以及与控制器70操作关联的多个制冷剂流控制设备的操作来保持预定的环境。与控制器70操作关联的多个流控制设备可包括流控制设备53和流控制设备73，流控制设备53置于制冷剂线路18内以控制来自闪蒸罐10A、10B的下室126从其经过的液体制冷剂流，流控制设备73置于制冷剂线路14内以控制来自闪蒸罐10A、10B的上室122从其经过的气相制冷剂流。与控制器70操作关联的多个流控制设备还可包括流控制设备93，流控制设备93置于制冷剂线路16内以控制从其通向制冷剂回路的吸取部分的制冷剂流。前述流控制设备53、73、93每个可包括可选择性地定位在打开位置和关闭位置之间的流控制阀，在所述打开位置制冷剂流可通过所述流控制阀被置于其间的制冷剂线路，在所述关闭位置所述制冷剂流被堵住不能通过所述流控制阀被置于其间的制冷剂线路。在一个实施例中，每个流控制阀53、73、93可包括可选择性地在第一打开位置和第二关闭位置之间定位的类型的两位置螺线管阀。与控制器70操作关联的多个流控制设备还可包括主膨胀设备55、次膨胀设备65和流控制设备57。操作中，控制器70可选择性地打开和关闭与其操作关联的这些流控制设备中的一些流控制设备，以根据需要选择性地引导制冷剂流通过主制冷剂回路，以及制冷剂线路5、14、16和18。
为有助于控制制冷系统100，控制器70还通过放置在整个系统100中的选定位置的多个传感器在制冷系统的不同点上监视操作参数。可提供的这些传感器中，除了未特别示出的以外，包括：外界空气温度传感器90，其将表示冷凝器30前面的外界空气温度的可变电阻值输入到控制器70内；返回空气温度传感器92，其将表示离开蒸发器50回到货箱200的空气温度的可变电阻值输入到控制器70内；货箱空气温度传感器94，其将表示货箱200内的空气温度（即产品存储温度）的可变电阻值输入到控制器70内；闪蒸罐温度传感器101，其将表示进入闪蒸罐10A、10B的制冷剂温度的可变电阻值输入到控制器70内；闪蒸罐压力传感器102，其将表示进入闪蒸罐10A、10B的制冷剂压力的可变电压输入到控制器70内；压缩机吸取温度传感器103，其将表示制冷剂吸取温度的可变电阻值输入到控制器70内；压缩机吸取压力传感器104，其将表示制冷剂吸取压力的可变电压输入到控制器70内；压缩机排出温度传感器105，其将表示压缩机排出制冷剂温度的可变电阻值输入到控制器70内；压缩机排出压力传感器106，其将表示压缩机排出制冷剂压力的可变电压输入到控制器70内；气体冷却器温度传感器107，其将表示已经过气体冷却器40的制冷剂温度的可变电阻值输入到控制器70；气体冷却器压力传感器108，其输入表示已经过气体冷却器40的制冷剂压力的可变电压。压力传感器102、104、106、108可为常规的压力传感器，例如压力换能器，而温度传感器90、92、94、101、103、105、107可为常规的温度传感器，例如热电偶或热敏电阻。前述传感器只是可与系统100关联的各种传感器的一部分的例子，并不意味着限制可提供的传感器或换能器的类型。
制冷剂蒸气压缩系统100可根据负载需要和外界条件在选定的操作模式下运行，例如但不限于箱温拉低模式（pull down mode）、深冻箱温维持模式以及制冷产品箱温维持模式。控制器100根据外界条件、箱条件以及各种感测的系统控制来确定期望的操作模式，然后相应地定位各种流控制阀。
如前所述，闪蒸罐10A、10B位于制冷剂回路的制冷剂线路4内，相对于制冷剂流在主膨胀设备55上游并且相对于制冷剂流在次膨胀设备65下游。现具体参照图3和图4，如前所述，闪蒸罐10A、10A包括限定内部容积的壳体120，该内部容积具有上室124、下室126和中室122。壳体120具有在上端帽120-2与下端帽120-3之间延伸的大致柱形中央部分120-1。上、下端帽120-2、120-3例如通过焊接或铜焊等方式附接，使得形成限定闪蒸罐的内部容积的密封罩。
闪蒸罐10A、10B还包括入口端口125、第一出口端口127和第二出口端口129。入口端口125与中室124流体连通以接收已经过次膨胀设备的制冷剂流。入口端口125可由管道160的出口开口限定，所述管道160穿过壳体120并在其入口端与闪蒸罐上游侧（相对于制冷剂流）上的制冷剂线路4流体连通。第二出口端口129与上室122流体连通以从闪蒸罐10A、10B排出气相的制冷剂流。第二出口端口129可由管道162的入口开口限定，所述管道162穿过壳体120并在其出口端与制冷剂线路14流体流连通。第一出口端口127与下室126流体连通以从闪蒸罐10A、10B将液相的制冷剂流排出到制冷剂回路内。第一出口端口127可由管道164的入口开口限定，所述管道164穿过壳体120并在其出口端与闪蒸罐的下游侧（相对于制冷剂流）上的制冷剂线路4流体流连通。
现参照图3，在这里所示实施例中，闪蒸罐10A包括在由壳体120限定的内部容积内成隔开关系放置的下板130和上板140。每个板130、140延伸跨过内部容积并密封地邻接壳体120的大致柱形中央部分120-1的内壁，由此将壳体120的内部容积分割成三个分离的室：在两个隔开的板130、140之间的中室124；在上板140与上端帽120-2之间的上室122；以及在下板130与下端帽120-3之间的下室126。在本实施例中，第一流体通路142设置在上板140内并延伸通过上板140，由此在中室124与上室122之间建立流体连通，第二流体通路132设置在下板130内并延伸通过下板130，由此在中室124与下室126之间建立流体连通。
操作时，通过入口管道160传送到闪蒸罐10A内的两相制冷剂流通过入口端口125进入中室124内。在中室124内，两相流由于液相与气相之间存在的密度差而分离。气相制冷剂向上传送通过第一流体通路142进入上室122。液相制冷剂向下传送通过第二流体通路132进入下室126。入口管道160的出口部分可带凹槽，由此传送通过入口端口125的两相制冷剂流在其进入中室124时减速。所产生的减速提高了气相和液相分离，由此减少气相制冷剂流内夹带液体制冷剂向上传送通过第一流体通路142，以及在液相制冷剂流中携带气相制冷剂向下传送通过第二流体通路132。另外，第一流体通路142和第二流体通路132可在直径上彼此相对地定位，以进一步减少夹带的可能。而且，入口管道160的出口端可充分延伸到中室122内，使得入口端口125与下板130的上表面相对地并置，并且上板140中的第一流体通路142可位于入口管道160的带凹槽部分的竖直上方，如图3所示。这样放置，一部分气相制冷会倾向于沿入口管道160的出口端的带凹槽轮廓向上流动以通过第一流体通路142，而制冷剂来流的几乎全部液相会沿下板130的上表面水平铺开。在该配置中，第二板130中的第二流体通路132可定位成与第一流体通路142在直径上相对，从而远离入口端口125下面的湍流区域。
现参照图4，在这里所示实施例中，闪蒸罐10B包括绕沿壳体120的中心轴线定位的竖直支撑管道152延伸的螺旋构件150。螺旋构件150的径向外缘密封地邻接壳体120的大致柱形中央部分120-1的内壁。由此，螺旋构件150限定从下室126与上室122之间延伸的连续螺旋通路。入口管道160在上室124与下室126之间的位置（在本实施例中指的是中室124）开口到该连续螺旋通路内。在一实施例中，入口管道160可布置成使得通过入口125传送到中室124内的两相制冷剂流沿壳体120的大致柱形中央构件120-1的内壁切向进入。由于气相与液相之间的密度差，进入的两相流中的气相制冷剂将倾向于大致向上流动通过由螺旋构件150限定的连续螺旋通路，而两相流中的液相将倾向于大致向下流动通过由螺旋构件150限定的连续螺旋通路。支撑该螺旋构件150的中央支撑管道152还限定沿壳体120的中心竖直轴线延伸的伸长导管155，由此在上室122与下室126之间建立流体连通。
上均衡孔154和下均衡孔156分别在管道152的上端和下端附近开口穿过管道152的壁。上均衡孔154在上室122与导管155之间提供流体连通，而下均衡孔156在下室126与导管155之间提供流体连通。在上均衡孔154与下均衡孔156之间经由导管155建立的流动路径允许支撑管道152内限定的导管155内的流体水平等于中央支撑管道152的外壁与壳体120的中央部分120-1的内壁之间限定的连续螺旋通路内的流体水平。该流动路径还在导管155内提供相对停滞的制冷剂流，这增加了改善的相分离的机会。
与静止制冷系统中所用的闪蒸罐不同，在运输制冷领域，制冷剂蒸气压缩系统受到因沿公路、铁路和海洋行进而产生的振动和移动。因此，闪蒸罐10A、10B中的制冷剂会受到晃动，这趋向于增加闪蒸罐内的气相和液相的混合。板130、140或螺旋构件150的存在起到降低因运输制冷系统的振动和移动而产生的晃动程度的作用。另外，闪蒸罐10A、10B包括明显改善被导入到闪蒸罐内的液相和气相的分离的内部部件，由此使蒸发器上的制冷剂的焓差最大，这允许限制系统部件的尺寸，同时使系统的性能系数COP和能效等级EER最优。另外，从闪蒸罐10A、10B的上室取回并注入到压缩过程的中间级的制冷剂蒸气的质量改善，这导致制冷系统的容量增加。应理解，闪蒸罐10A、10B的其它实施例也可用于制冷剂蒸气压缩系统100的图1实施例或图2实施例。
本领域技术人员将会认识到可对这里所述的具体示范实施例作出许多变化。例如，制冷剂蒸气压缩系统还可以以亚临界循环运行，而不是如之前所述以跨临界循环运行。尽管已经具体示出并参照如图中所示示范实施例描述了本发明，本领域技术人员将会理解在不背离本发明如权利要求所限定的精神和范围的情况下，可在本发明中实现细节上的各种改变。

Claims (14)

1.一种以跨临界制冷循环运行的运输制冷制冷剂蒸气压缩系统，包括：
用于将制冷剂蒸气压缩到超临界制冷剂压力的压缩设备，在超临界制冷剂压力下运行的气体冷却器，以及在亚临界制冷剂压力下运行的蒸发器，所述压缩设备、所述气体冷却器和所述蒸发器在制冷剂回路中制冷剂流连通地连接；
位于所述制冷剂回路中在所述气体冷却器和所述蒸发器之间的主膨胀设备；
位于所述制冷剂回路中在所述气体冷却器和所述主膨胀设备之间的次膨胀设备；
位于所述制冷剂回路中相对于制冷剂流在所述主膨胀设备上游并且相对于制冷剂流在所述次膨胀设备下游的闪蒸罐，所述闪蒸罐具有：
限定内部容积的壳体，所述内部容积被分割成上室、下室和中室；
在所述中室与所述上室之间建立流体连通的第一流体通路；
在所述中室与所述下室之间建立流体连通的第二流体通路；
与所述中室流体连通以接收已经过所述次膨胀设备的制冷剂流的入口端口；
与所述上室流体连通以从所述闪蒸罐分离器排出所述制冷剂流的气相的第一出口端口；以及
与所述下室流体连通以从所述闪蒸罐将所述制冷剂流的液相排出到所述制冷剂回路内的第二出口端口。
2.如权利要求1所述的运输制冷制冷剂蒸气压缩系统，还包括：制冷剂蒸气注入线路，所述制冷剂蒸气注入线路在与所述闪蒸罐的上室流体连通的所述第一出口端口和所述压缩设备的中间压力级之间建立制冷剂流连通。
3.如权利要求1所述的运输制冷制冷剂蒸气压缩系统，还包括：制冷剂液体注入线路，所述制冷剂液体注入线路在与所述闪蒸罐的下室流体连通的所述第二出口端口和所述压缩设备的中间压力级之间建立制冷剂流连通。
4.如权利要求1所述的运输制冷剂蒸气压缩系统，其中，所述闪蒸罐还包括：
在由所述壳体限定的内部容积内以隔开关系放置的下板和上板，所述下板和所述上板每个延伸跨过所述内部容积，由此将所述内部容积分割成所述下室、所述中室和所述下室；
延伸穿过所述上板的第一开口，所述第一开口形成在所述中室与所述上室之间建立流体连通的所述第一流体通路；以及
延伸穿过所述下板的第二开口，所述第二开口形成在所述中室与所述下室之间建立流体连通的所述第二流体通路。
5.如权利要求1所述的运输制冷剂蒸气压缩系统，其中，所述闪蒸罐还包括：
沿所述壳体的中心竖直轴线延伸的伸长支撑管道，所述支撑管道限定在所述下室与所述上室之间建立流体连通的导管；以及
绕所述竖直支撑管道延伸的螺旋构件，所述螺旋构件限定连续螺旋流体流动通路，所述连续螺旋通路的第一部分形成在所述中室与所述上室之间建立流体连通的所述第一流体通路，所述连续螺旋通路的第二部分形成在所述中室与所述下室之间建立流体连通的所述第二流体通路。
6.如权利要求1所述的制冷剂蒸气压缩系统，其中，所述制冷剂包括二氧化碳。
7.如权利要求1所述的制冷剂蒸气压缩系统，其中，所述压缩设备包括至少具有第一相对低压压缩级和第二相对高压压缩级的单个压缩机。
8.如权利要求1所述的制冷剂蒸气压缩系统，其中，所述压缩设备包括位于所述制冷剂回路内成串行制冷剂流关系的第一压缩机和第二压缩机，所述第一压缩机的排出出口与所述第二压缩机的吸取入口处于制冷剂流连通。
9.如权利要求5所述的制冷剂蒸气压缩系统，还包括：
穿过所述支撑管道并位于所述支撑管道上端附近的上均衡孔，所述上均衡孔在所述导管的上区域和所述连续螺旋通路的上区域之间建立流体连通；以及
穿过所述支撑管道并位于所述支撑管道下端附近的下均衡孔，所述下均衡孔在所述导管的下区域和所述连续螺旋通路的下区域之间建立流体连通。
10.一种闪蒸罐分离器，包括：
限定内部容积的壳体；
在由所述壳体限定的内部容积内以隔开关系放置的下板和上板，所述下板和所述上板每个延伸跨过所述内部容积，由此将所述内部容积分割成所述下室、所述中室和所述下室；
延伸穿过所述上板并在所述中室与所述上室之间建立流体连通的第一开口；
延伸穿过所述下板并在所述中室与所述下室之间建立流体连通的第二开口；
与所述中室流体连通以接收混合的液相和气相液体的流的入口端口；
与所述上室流体连通以从所述上室排出所述制冷剂流的气相的第一出口端口；以及
与所述下室流体连通以从所述下室排出液相的第二出口端口。
11.如权利要求10所述的闪蒸罐分离器，其中，所述上板内的所述第一开口与所述下板内的所述第二开口彼此远离地放置。
12.如权利要求10所述的闪蒸罐分离器，还包括入口管道，所述入口管道穿过所述壳体并具有限定所述入口端口的带凹槽出口。
13.一种闪蒸罐分离器，包括：
限定内部容积的壳体，所述内部容积具有上室、下室和中室；
沿所述壳体的中心竖直轴线在所述下室与所述上室之间延伸的伸长支撑管道；
绕所述竖直支撑管道延伸的螺旋构件，所述螺旋构件限定连续螺旋流体流动通路，所述连续螺旋通路的第一部分在所述中室与所述上室之间建立流体连通，所述连续螺旋通路的第二部分在所述中室与所述下室之间建立流体连通；
穿过所述支撑管道并位于所述支撑管道上端附近的上均衡孔，所述上均衡孔在所述导管的上区域和所述连续螺旋通路的上区域之间建立流体连通；
穿过所述支撑管道并位于所述支撑管道下端附近的下均衡孔，所述下均衡孔在所述导管的下区域和所述连续螺旋通路的下区域之间建立流体连通；
与所述中室流体连通以接收已经过所述次膨胀设备的制冷剂流的入口端口；
与所述上室流体连通以从所述闪蒸罐分离器排出所述制冷剂流的气相的第一出口端口；以及
与所述下室流体连通以从所述闪蒸罐将所述制冷剂流的液相排出到所述制冷剂回路内的第二出口端口。
14.如权利要求13所述的闪蒸罐分离器，还包括入口管道，所述入口管道穿过所述壳体并具有限定所述入口端口的出口，以将混合液相和气相流体的来流引导为沿所述壳体的内壁周向传送。
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