CN1313783C - 可逆式蒸汽压缩系统 - Google Patents

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Abstract

一种可逆的蒸汽压缩系统，它具有一个压缩机(1)，一个内热交换器(2)，一个膨胀器件(6)和一个外热交换器(3)，它们借助各管路以一种可工作的关系连接，以形成一个完整的主路线。一个第一器件设置在主路线内的压缩机和内热交换器之间，以及一个第二器件设置在主路线的相对边上内热交换器和外热交换器之间，以便能逆转系统，由冷却模式至加热模式，以及反过来也是这样。同于逆转系统的第一和第二器件包括第一和第二子路线(分别为A和B)，每个子路线通过一个流动逆转器件(分别为4和5)与主路线连接。本系统包括的解决方案，是致冷剂，特别是二氧化碳用的一种可逆的热交换器，它具有一组内部连接的管段，设置为空气流动顺序地通过这些管段。第一管段和最后的管段是内部连接的，从而使在热交换器内致冷剂流体的流动可以借助设置在相应的各段之间的流动改变器件改变，由加热模式至冷却模式。

Description

可逆式蒸汽压缩系统
技术领域
本发明涉及蒸汽压缩系统，比如，致冷，空调，热泵系统，和/或它们的组合，使用任何的致冷剂以及尤其是二氧化碳在跨临界或亚临界条件下工作，以及更具体地说，涉及，但不局限于一种设备，它可作为一种可逆式的致冷/热泵系统工作。
背景技术
一种非可逆式的蒸汽压缩系统在其基本的形式中具有一个主要的线路，它具有一个压缩机1，一个热排放器2，一个热吸收器3和一个膨胀器件6，如图1所示。上述的系统可以按加热或冷却模式工作。为了使此系统成为可逆的，即能够同时作为热泵和致冷系统工作，现有的技术使用不同的系统设计，在上述的线路内改变或增加新的部件，以达到此目的。这种现有的技术及它们的缺点现在说明如下。
大多数普通使用的系统具有一个压缩机，一个流动逆转活门，一个内热交换器，两个扼流活门，两个检查活门，一个外热交换器和一个低压接收器/蓄压器，见图2。逆转是使用流动逆转活门，两个检查活门和两个扼流活门进行。这种解决方案的缺点是它使用两个扼流活门，以及事实上内热交换器无论在加热或冷却模式中将处于平行的流动，它是不利的。此外，这种解决方案的灵活性小，以及不能有效地使用于采用中等压力的吸收器的系统。
EP0604417B1和WO90/07683公开一种跨临界的蒸汽压缩循环装置和方法，用于再循环其超临界的高边压力。公开的系统包括一个压缩机，气体冷却器(冷凝器)，一个反向流动内热交换器，一个蒸发器和一个压力吸收器/蓄压器。高压控制是借助改变吸收器/蓄压器的致冷剂清单而实现的。在反向流动内热交换器的高压出口和蒸发器的入口之间的一个扼流装置使用作为操纵器件。这种解决方案可以使用于或者是热泵，或者是致冷模式。
再者，DE19806654公开一种可逆的热泵系统，用于借助内燃机作为动力的机动车，其中内燃机的冷却剂系统使用作为热源。公开的系统使用中等压力接收器，带有在热泵工作模式中底部供给闪蒸高压致冷剂，它是不理想的。
还有，DE19813674Cl公开一种可逆的热泵系统，用于汽车的空调，其中由发动机的排出气体使用作为热源。这种系统的缺点是在排出气体的热回收热交换器内油的分解(当不使用时)，因为排出气体的温度相当高。
还有，US5890370公开一种单级的可逆的跨临界蒸汽压缩系统，它使用一个逆转的器件和一个特殊模式的可逆的扼流活门，它可在两种流动方向工作。该系统的主要缺点是特殊模式的扼流活门要求的控制技术复杂。此外，在其现有的情况下，它仅能使用于单级的系统。
另一个专利US5473906公开一种车用空调器，其中的系统使用两个或多个逆转器件，用于逆转系统的工作，由加热模式至冷却模式。此外，该系统具有两个内热交换器。与本专利比较，在上述的专利的一个建议的实施例中，布局是这样的，内热交换器放置在扼流活门和第二逆转器件之间。这种布局的主要缺点是，来自内热交换器出口的低压蒸汽不得不通过第二逆转器件，它导致在冷却模式中对于低压致冷剂(吸入气体)极大的压力降。在加热模式中该系统也经受在系统的热排放边的较高的压力降，这是由于排出气体在冷却之前不得不通过两个逆转器件。在上述的专利的另一个实施例中，同样的内热交换器放置在第一逆转器件和压缩机之间。该实施例再次导致在加热模式中，在热排放边上较高的压力降。在另一个实施例中，压缩机直接地与上述的两个四路活门贯通。同样地该实施例导致在模式中对于低压致冷剂(吸入气体)极大的压力降，这是由于上述的吸入气体在进入压缩机之前不得不通过上述的两个四路活门。在加热模式中，它同样经受一个较高的压力降。再者，在建议的实施例中吸收器放置在冷凝器的后面使其仅能使用于带冷凝器和蒸发器的热交换器的普通系统，以及因此它不适用于跨临界工作，因为设计的压力接收器在跨临界工作中设有任何功能。该系统的另一主要缺点是，该专利没有提供其它用途的实施例，比如简单的单式系统，两级压缩，组合的水加热和冷却，如本专利所提供的那样，这是因为上述的专利有意识地仅用于车用空调。
有关本发明的第二方面，US-Re30433涉及热交换器的冷凝器和蒸发器的工作，而本申请关心的是蒸发器和气体冷却器的工作。在后一种情况下，致冷剂是一种单相流体，以及冷凝器的排放不是一个问题。在气体冷却器中，其目的经常是加热空气流至一个温度范围，但它不能做到，如果热交换器在平行于空气边工作。因此，在气体冷却器内，线路的设计应不同于在热交换器内的，它需要作为一个冷凝器工作。在本申请中，空气经常顺序流动通过热交换器段，而在US-Re30433中，空气流动平行地通过全部“热传导区”。
另一个专利US-Re30745公开一种可逆的热交换器，它与上述的专利(Re-30433具有许多相似之处，包括事实上工作局限于蒸发器和冷凝器模式。同样在此情况下，空气流动平行地通过全部段。另一个重要的差别是，在蒸发器工作时，该专利所述的热交换器的全部段在致冷剂边是并联地连接的。在本申请中，在蒸发模式中，致冷剂也经常顺序地流动通过热交换器。
实质上，本发明申请说明一种可逆的热交换器，它在一个模式中作为加热器工作，借助冷却超临界的增压的致冷剂和加热空气，而在另一个模式中作为蒸发器工作，在两种情况下，致冷剂和空气流动顺序地通过各段。仅有的差别是，在气体冷却器的工作中致冷剂以与空气的反向流动形式顺序地流动通过全部段，而在蒸发器的工作中，两段和两段并联地连接。这些方面都不包括在两上上述的专利中，以及上述专利中没有一个可用于气体冷却器工作的希望目的。
发明内容
为了克服现有技术中的上述缺点，本发明提供了一种可逆的蒸汽压缩系统，它具有：一个压缩机，一个内热交换器，一个膨胀器件，以及一个外热交换器，它们借助各管路以一种可工作的关系连接，以便形成一个完整的系统，其特征在于，所述内和外热交换器设置在主路线内，而压缩机和膨胀器件分别地设置在一个子路线A和B内，以及上述的子路线A和B分别地通过第一流动逆转器件和第二流动逆转器件与主路线贯通，以允许系统由冷却模式逆转至加热模式。
本发明解决了上述的系统的各缺点，提供一种新的改进的、简单的和有效的逆转器件，用于可逆的蒸汽压缩系统，而不会损害系统的效率。
本发明的第二方面涉及一种可逆的热交换器，它可以与可逆的热泵系统一起使用，而不会损害热交换器性能，其特征在于，在热交换器内致冷剂的流动可从借助设置在热交换器各段之间的流动改变器件由加热模式改变至冷却模式。
本发明的补充的实施例涉及蒸汽压缩逆转除霜系统，它是一种众所周知的热交换器的除霜方法，例如，使用空气作为热源的一种热泵系统。
本发明的实施例的特征在于，逆转过程是使用两个逆转器件进行的。
本发明的应用范围可以是，但不局限于，固定的和移动的空调/热泵装置，以及致冷器/冷冻器。特别是，本装置可以使用于室内空调和热泵系统，以及汽车空调/热泵系统(带有内燃机的)，以及电动车或混合车。
附图说明
本发明将借助实例和参见附图更详细地说明，其中：
图1是非可逆的蒸汽压缩系统的示意图；
图2是最普通的系统的循环的示意图，它实际用于一个可逆的热泵系统；
图3是加热模式工作中的第一实施例的示意图；
图4是冷却模式工作中的第一实施例的示意图；
图5是加热模式工作中的第二实施例的示意图；
图6是冷却模式工作中的第二实施例的示意图；
图7是加热模式工作中的第三实施例的示意图；
图8是冷却模式工作中的第三实施例的示意图；
图9是热泵模式工作中的第四实施例的示意图；
图10是冷却模式工作中的第四实施例的示意图；
图11是热泵模式工作中的第五实施例的示意图；
图12是冷却模式工作中的第五实施例的示意图；
图13是热泵模式工作中的第六实施例的示意图；
图14是冷却模式工作中的第六实施例的示意图；
图15是热泵模式工作中的第七实施例的示意图；
图16是冷却模式工作中的第七实施例的示意图；
图17是热泵模式工作中的第八实施例的示意图；
图18是冷却模式工作中的第八实施例的示意图；
图19是热泵模式工作中的第九实施例的示意图；
图20是冷却模式工作中的第九实施例的示意图；
图21是热泵模式工作中的第十实施例的示意图；
图22是冷却模式工作中的第十实施例的示意图；
图23是热泵模式工作中的第十一实施例的示意图；
图24是冷却模式工作中的第十一实施例的示意图；
图25是热泵模式工作中的第十二实施例的示意图；
图26是冷却模式工作中的第十二实施例的示意图；
图27是热泵模式工作中的第十三实施例的示意图；
图28是冷却模式工作中的第十三实施例的示意图；
图29是加热模式工作中的第十四实施例的示意图；
图30是冷却模式工作中的第十四实施例的示意图；
图31是加热模式工作中的第十五实施例的示意图；
图32是冷却模式工作中的第十五实施例的示意图；
图33是加热模式工作中的第十六实施例的示意图；
图34是冷却模式工作中的第十六实施例的示意图；
图35是加热模式工作中的第十七实施例的示意图；
图36是冷却模式工作中的第十七实施例的示意图；
图37是加热模式工作中的第十八实施例的示意图；
图38是冷却模式工作中的第十八实施例的示意图；
图39-46是本发明的第二方面的示意图。
具体实施方式
本发明的第一方面
图1示出一个非可逆的蒸汽压缩系统的示意图，它包括一个压缩机1，热交换器2，3以及一个膨胀器件6。
图2示出一个可逆的热泵系统用的最普通的蒸汽压缩系统。包括在此种已知系统中的部件在图中已注明。模式的改变是借助使用旁路中的两个不同的膨胀活门与检查活门以及一个四路活门达到的。
本发明的第一实施例
本发明的第一(基本的)实施例用于单级的可逆的蒸汽压缩循环，在图3内示出加热模式工作中的和在图4内示出冷却模式工作中的。按照本发明，如同已知的系统，本系统包括一个压缩机1，一个内热交换器2，一个膨胀器件6(例如扼流活门)，以及一个外热交换器3。应该了解，完全的系统具有连接管路，为了形成一个封闭的主要的流动路线，在其中有一种致冷剂循环。本发明的第一实施例的特点是，使用两个子路线，第一路线A和第二路线B分别地通过一个第一流动逆转器件4和一个第二流动逆转器件5与主流动线路连接，逆转器件可以是，例如一个四路活门。压缩机1和膨胀器件6分别设置在第一子路线A内，以及在第二子路线B内，而内热交换器2和外热交换器3设置在主线路内，它通过第一和第二流动逆转器件与上述的子路线贯通。本基本的实施例(它形成本发明中其它派生的实施例的建筑块)在加热和冷却两种模式中以最小的压力降工作，因而不会损害系统的效率。此外，它可以容易地合并新的部件，以提供新的实施例，它扩展其实用能力，以包括广泛的可逆的致冷和热泵系统用途，如文件所述。
本实施例和导致的派生的实施例没有低压接收器/蓄压器，它具有的优点是消除了对补充的油返回管理的需要。过程的逆转，由冷却模式工作至加热模式工作可以借助两个流动逆转器件4和5简单而有效地进行，这两个流动逆转器件分别地连接主线路与子线路A和子线路B。工作原理如下：
热泵工作：
参见图3，流动逆转器件4和5处于加热模式位置，这样外热交换器3作为蒸发器作用，以及内热交换器2作为气体冷却器(冷凝器)作用。循环的致冷剂借助来自热源的热量吸收而在外热交换器3内蒸发。蒸汽在它被压缩机1抽出之前，移动通过流动逆转器件4。蒸汽在它进入内热交换器2之前借助移动通过流动逆转器件4蒸汽的压力和温度增加。根据压力，致冷剂蒸汽借助给出热量至散热器(在空气系统的情况下为内部空气)，或者冷凝(在亚临界压力下)或者冷却(在超临界压力下)。高压的致冷剂随后在它的压力被膨胀器件6降低至蒸发压力之前，移动通过流动逆转器件5。致冷剂在进入外热交换器3之前，移动通过流动逆转器件5，完成此循环。
冷却模式工作：
参见图4，流动逆转器件4和5处于冷却模式位置，这样内热交换器2作为蒸发器作用，以及外热交换器3作为气体冷却器(冷凝器)作用。循环的致冷剂借助来自内部冷却剂热量吸收而在内热交换器2内蒸发。蒸汽在它被压缩机1吸入之前移动通过流动逆转器件4。蒸汽在借助移动通过流动逆转器件4进入外热交换器3之前，蒸汽的压力和温度被压缩机1提高。根据压力，致冷剂蒸汽借助给出热量至散热器或者冷凝(在亚临界压力下)或者冷却(在超临界压力下)。高压的致冷剂随后在它的压力被膨胀器件6降低至蒸发压力之前，移动通过流动逆转器件5，完成此循环。
本实施例的主要优点是，它需要最少数量的部件，以及简单的工作的控制原理。另一方面，它不存在任何的接收器/蓄压器，能量效率的整体系统性能变得对冷却/加热载荷改变和任何可能发生的致冷剂泄漏敏感。
本发明的第二实施例
图5和6分别地示出在加热的冷却模式工作中的第二实施例的示意图。与第一实施例比较，它具有一个补充管路回路C，它包括一个热去湿交换器25，一个膨胀器件23和一个活门24。热交换器25在加热模式工作时具有去湿功能，而在冷却模式中作为一个普通的蒸发器工作。在加热模式中，一些高压的致冷剂在逆转器件5之后通过膨胀器件23放气，在其中的致冷剂压力降低至在上述的热交换器内的蒸发压力。上述的致冷剂在它通过活门24之前借助热交换器25内的热量吸收而随后蒸发。以这种方式，内部空气在它被内热交换器2再次加热之前，移动通过此热去湿交换器25，以提供干燥的空气进入内部空间，用于除雾目的，比如作为可移动空调系统内的风档，在冷却模式中，热交换器25可以提供补充的热传导面积，用于冷却内部空气。系统的逆转与第一实施例中相同，借助改变两个流动逆转器件4和5的位置进行，由加热模式至冷却模式，以及反过来也是这样。
本发明的第三实施例
图7和8分别地示出在加热和冷却模式工作的第三实施例的示意图。与第二实施例比较，相对于主线路的管路回路C是这样排列的，去湿热交换器25的内热交换器2在冷却模式中是串联连接的，这时借助设置流动改变器件26和26′(例如检查活门)，这点与第二实施例相反，其中上述的热交换器是并联连接的，与工作模式无关。系统的逆转与第一实施例中相同，借助改变两个流动逆转器件4和5的位置进行，由加热模式至冷却模式，以及反过来也是这样。
本发明的第四实施例
这是第一实施例的改进，以及在图9内示出在加热模式工作的示意图和在图10内示出在冷却模式工作的示意图。按照本发明，本装置包括一个压缩机1，一个带有逆转器件4的子路线，一个内热交换器2和一个外热交换器3。它与以上实施例的差别是，带有流动逆转器件5的第二子路线B被另一个子路线代替，它包括3个并联连接的支路线B1，B2，B3，它们通过流动分流膨胀器件16′和17′连接至主路线。过程的逆转由冷却模式工作至加热模式工作是借助流动逆转器件4和两个流动分流膨胀器件16′和17′简单而有效地进行。它的工作原理如下：
热泵工作：
参见图9，流动逆转器件4和流动分流膨胀器件16′和17′处于加热模式位置，这样外热交换器3作为一个蒸发器作用，以及内热交换器2作为一个气体冷却器(冷凝器)作用。循环的致冷剂借助来自热源的热量的吸收在外热交换器3内蒸发。蒸汽在被压缩机1吸入以前移动通过流动逆转器件4。蒸汽在它进入内热交换器2之前，借助移动通过逆转器件4而使蒸汽的压力和温度增加。根据压力，致冷剂或者冷凝(在亚临界压力下)，或者冷却(在超临界压力下)，这时借助给出热量至散热器(在空气系统的情况下为内部空气)。高压的致冷剂随后在它的压力被第二流动分流膨胀器件17′降低至外热交换器3的蒸发压力之前，移动通过第一流动分流膨胀器件16′，完成此循环。
冷却模式工作：
参见图10，流动逆转器件4和流动分流膨胀器件16′和17′处于冷却模式位置，这样内热交换器2作为一个蒸发器作用，以及外热交换器3作为一个气体冷却器(冷凝器)作用。循环的致冷剂借助来自内部冷却剂的热量的吸收在内热交换器2内蒸发。致冷剂在它被压缩机1轴出之前，移动通过流动逆转器件4。蒸汽在它进入外热交换器3之前，借助移动通过流动逆转器件4而使蒸汽的压力和温度增加。根据压力，致冷剂蒸汽或者冷凝(在亚临界压力下)，或者冷却(在超临界压力下)，这时借助给出热量至散热器。高压的致冷剂随后在它的压力被第二流动分流膨胀器件16′降低至外热交换器2的蒸发压力之前，移动通过第一流动分流膨胀器件17′，完成此循环。
本发明的第五实施例
图11和12分别地示出在加热和冷却模式工作的第五实施例的示意图。本实施例表示一个带有自来水加热功能的可逆的蒸汽压缩系统。自来水被设置在子路线B内的热交换器预热，预热是在被子线路A内的第二水加热器的热交换器23加热至希望的温度之前进行。水加热器的热交换器23上的热负荷可以调节，这时借助改变热交换器23内的水流动速率，或借助在上述的热交换器的致冷剂边上的旁路排列。
本发明的第六实施例
图13和14示出第六实施例的示意图，它是本发明的第一实施例的改进。与第一实施例比较，本实施例具有一个补充的反向流动内热交换器9，设置在子路线A内，以及通过一个管路回路连接12与子路线B内的致冷剂进行热交换。在按冷却模式运行的原型蒸气压缩装置上进行的试验表明，增加一个内热交换器可以导致较低的能量消耗和在高的散热器温度(高冷却负荷)下较高的冷却能力。逆转过程的进行与第一实施例中相同。
本发明的第七实施例
本发明的第七实施例的示意图分别地在图15以加热模式和在图16以冷却模式示出。本实施例与第一实施例的主要差别是，在子路线B内设置中等压力接收器/蓄压器7，它导致高压致冷剂的两级膨胀。按照本实施例，此可逆的蒸气压缩装置具有一个压缩机1，一个逆转器件4，另一个流动逆转器件5，一个膨胀器件6以及一个外热交换器。逆转过程的进行如上述，借助改变两个流动逆转器件4和5的位置，由加热模式至冷却模式，以及反过来也是这样。本实施例对第一实施例的改进是，引入中等压力接收器/蓄压器7，它允许有效的高边压力和冷却/加热能力控制，以便增加热性能系数(COP)或热容量。此系统变得更牢固和不受可能发生的泄漏的影响，只要在中等压力接收器/蓄压器7内已有一个致冷剂液体水平。
本发明的第八实施例
第八实施例是对第四实施例的改进，以及以加热模式示于图17和以冷却模式示于图18。本实施例与第四实施例的主要差别是，在第二子路线B的中间支路B2内设置中等压力接收器/蓄压器7，它导致分别地通过流动分流膨胀器件16和17′的高压致冷剂的两级膨胀。此系统变得更牢固和不受可能发生的泄漏的影响，只要在中等压力接收器/蓄压器7内已有一个致冷剂液体水平。
本发明的第九实施例
本发明的第九实施例以加热模式示于图19和以冷却模式示于图20。本实施例与第八实施例相同，其差别在于，器件16′和17′的流动分流和膨胀功能被分解为两个单独的分流器件16′和17′，以及两个膨胀器件6和8分别地设置在中间支路B2内接收器/蓄压器7下面。按照本实施例，它具有一个压缩机1，一个流动逆转器件4，一个内热交换器2，一个流动分流器件16，一个膨胀器件6，一个中等压力接收器/蓄压器7，一个膨胀器件8，一个流动分流器件17和一个外热交换器。在本实施例中，系统的逆转是使用一个流动逆转器件4和两个流动分流器件16和17进行的，它们或者处于冷却模式，或者处于加热模式。
本发明的第十实施例
第十实施例以加热模式示于图21和以冷却模式示于图22。与第七实施例比较，本实施例具有一个补充的反向流动内热交换器9，设置在子路线A内，以及它通过一个管路回路12与子路线B进行热交换，此管路回路12在膨胀器件6的前面与子路线B连接。在按照冷却模式运行的原型蒸汽压缩装置上进行的试验表明，增加一个内热交换器可以导致较低的能量消耗和在高的散热器温度(高冷却负荷)下较高的冷却能力。其工作原理与第五实施例相同，不同之处是，事实上，温暖的高压的致冷剂在被膨胀器件6膨胀成为中等压力之前，在流动分流器件5的后面通过内热交换器9与冷的低压的致冷剂在流动逆转器件4的后面进行热交换。逆转过程按第一实施例进行。
本发明的第十一实施例
本发明的第十一实施例以加热模式示于图23内和以冷却模式示于图24内，本实施例与第十实施例的主要差别是，反向流动内热交换器9的高压边的位置。按照第八实施例，内热交换器9的高压边位于逆转器件5的膨胀器件8之间的子路线B内，而在本实施例中，内热交换器9的高压边位于逆转器件5和外热交换器3之间。作为其结果，按照本实施例，此内热交换器无论在加热或冷却模式内都不是“有效的”，因为这里仅有非常有限的温度驱动力用于热交换。
本发明的第十二实施例
本发明的第十二实施例以加热模式示于图25内和以冷却模式示于图26内。本实施例是一个两级可逆的蒸汽压缩装置，其中压缩过程分两级进行，这时借助通过管路20由位于子路线B内的接收器/蓄压器7抽出中等压力的蒸汽，导致更好的压缩效率。此外，本实施例允许对中等压力接收器/蓄压器内最终的中等压力的选择有更多的控制。压缩机1可以是一个单独的组合的装置，带有一个中间的吸气口或两个独立的任何类型的第一和第二级压缩机。压缩机也可是一个“双效的压缩机”(GT.Voorhees 1905，British Patent No.4448)，其中往复的压缩机的气缸设置一个开口，它在活塞的底面死点中心或附近处设有盖住以引入中等压力的蒸汽，从而增加系统的冷却或加热能力。使用带有可变冲程(换气容量)的“双效的”压缩机，只有当加热或冷却愿望高时开口才是没有盖住的，以增加系统的能力。
本实施例的工作原理与第一实施例相同，不同之处是，压缩过程是在两级内进行的，以及导致中等压力接收器/蓄压器7内的闪蒸的蒸汽，在膨胀器件6的后面被第二级压缩机通过管路12吸出。在一个组合的装置和两个单独的压缩机被使用的情况下，冷的闪蒸的蒸气与第一级压缩机排放的气体混合，导致在第二级压缩过程的开始时的较低的气体温度。其结果是，本实施例的压缩总功比单级的跨临界蒸汽压缩的实施例的小，导致一般较高的能量效率。
本发明的第十三实施例
第十三实施例分别地以加热模式示于图27内以冷却模式示于图38内。与第十二实施例比较，它具有一个附加的外热交换器10，它在中等的压力和温度下提供附加的冷却能力。热交换器10可以是重力Og泵供给热交换器/蒸发器。上述的热交换器10也可以是中等压力接收器7的一个整体部分。本实施例是第十二实施例的改进，因为它可以使用于需要在两种温度水平用于冷却/致冷的系统。例如，用于混合型或电驱动的车辆的空调系统应提供电机和内部部件用的冷却。本发明可以提供在蒸发压力和温度下对内部空间的冷却，以及提供在中等压力和温度下对电机的冷却。被上述的热交换器吸收的热量还可以作为在加热模式中的一个附加的热源。系统的逆转是按第一实施例进行的，借助改变两个流动逆转器件4和5的位置，由加热模式至冷却模式，以及反过来也是这样。
本发明的第十四实施例
第十四实施例分别地以加热模式示于图29内和以冷却模式示于图30内。本实施例与第十三实施例相同，不同之处是热交换器10的排列，它现在设置在子路线D内。上述的子路线也设置附加的膨胀器件20，无论在加热或冷却模式中，一些高压致冷剂被膨胀器件20排气，其中致冷剂的压力降低至中等压力水平。此致冷剂在它进入中等压力接收器7之前，被热交换器件内的吸收热量蒸发。系统的逆转与第一实施例中相同，借助改变两个流动逆转器件4和5的位置，由加热模式至冷却模式，以及反过来也是这样。
本发明的第十五实施例
第十五实施例分别地以加热模式示于图31内和以冷却模式示于图32内。本实施例的特点是，带有“内冷却”的两级压缩，它是借助通过管路12′排放热气体，由第一级压缩机1进入中等压力接收器/蓄压器7而实现的。借助这样做，第二级压缩机1″的吸气温度将在相当于中等压力接收器/蓄压器7内饱和压力的温度下饱和。作为其结果，与带有单级压缩的实施例比较，压缩的总功将减少，以及系统的效率将提高。如果需要，它有可能控制用于第二级压缩吸入气体的过热，其方法是分流某些热排放气体由第一级直接地进入第二级压缩的吸入管路，即在中等压力接收器/蓄压器设置旁路。系统的逆转与第一实施例相同，借助改变两个流动逆转器件4和5的位置，由加热模式至冷却模式，以及反过来也是这样。
本发明的第十六实施例
图33和34分别地示出以加热模式和以冷却模式工作的第十六实施例。本实施例表示一个两级的可逆的蒸汽压缩装置，与第十五实施例相似，但具有附加的一个反向流动内热交换器9，设置在子路线A内，以及通过一个管路回路18与子路线B进行热交换。使用一个反向流动内热交换器9的益处是，高压的致冷剂在它移动通过膨胀器件6之前降低了它的温度，作为其结果，提高了致冷能力和获得较好的能量效率。本实施例的工作原理与第十五实施例的相同，不同之处是，事实上高压的致冷剂在它移动通过膨胀器件6之前，流动通过内热交换器9。系统的逆转与第一实施例相同，借助改变两个逆转器件4和5的位置，由加热模式至冷却模式，以及反过来也是这样。
本发明的第十七实施例
本实施例分别地以加热模式示于图35内和以冷却模式示于图36内。本实施例与第十六实施例相同，不同之处是它具有一个附加的低压接收器/蓄压器15，设置在子路线B内，系统的逆转与第一实施例相同，借助改变两个逆转器件4和5的位置，由加热模式至冷却模式，以及反过来也是这样。
本发明的第十八实施例
第十八实施例分别地以加热模式示于图37内和以冷却模式示于图38内。按照本实施例，两级的可逆的蒸气压缩系统，其中压缩过程分两级进行，并带有“内冷却”，它导致较好的蒸汽压缩效率和全系统性能。本实施例在主路线内具有一个内热交换器2，一个子路线A，通过一个流动逆转器件4与主路线连接，以及一个子路线B，通过第二流动逆转器件5与主路线连接。子路线A包括一个压缩机1，一个低压接收器/蓄压器15和一个反向流动内热交换器9。子路线B包括一个膨胀器件6。两个子路线之间的的通过内热交换器9的热交换，是借助移动致冷剂由子路线B通过管路12进行。此外，还设置一个内冷却器的热交换器14。部分致冷剂被引导通过此热交换器和返回至子路线B，而另一部分致冷剂被引导沿另外的子管路19通过一个膨胀器件13至内冷却器的热交换器14的另一条流动路径，以及至压缩机1的第二级。与第十三实施例比较，附加一个内冷却器的热交换器14导致较高的冷却能力和较低的压缩功。
压缩机1可以是一个(单独的)组合的装置，带有一个中间的吸气口或两个独立的任何类型的第一级和第二级压缩机。系统的逆转与第一实施例相同，借助改变两个流动逆转器件4和5的位置，由加热模式至冷却模式，以及反过来也是这样。
本发明的第二方面(可逆的蒸汽压缩系统用的热交换器)
一个蒸汽压缩系统可以使用于或者空气调节方式中的冷却工作，或者加热模式中的加热工作。工作的模式可以借助通过路线流动的致冷剂的方向逆转而改变。
在空气调节工作中，内热交换器借助致冷剂的蒸发吸收热量，而热量的排放是通过外热交换器进行。在加热工作中，室外热交换器作为蒸发器作用，而热量的排放是通过室内热交换器进行。
由于内和外热交换器需要满足双重目的，设计变成折衷性的，它对于任何一种模式都不是最佳的。使用二氧化碳作为致冷剂，热交换器需要同时作为蒸发器和气体冷却器工作，对于最佳设计提出极为不同的要求。在气体冷却工作时，一个反向流动热交换器类型是希望的，以及较高的致冷剂质量通量是希望的。在蒸发器工作时，降低的质量通量是希望的，以及横向流动的致冷剂循环是可接受的。
借助使用适当的器件(比如检查活门)，当工作模式逆转时，在热交换器内的循环可以改变。根据致冷剂流动的方向，这些活门可以给出热交换器不同的路线。图39-46示出不同的热交换器，分别地在加热和冷却模式中在空气流动方向上带有两段，三段，四段和六段。在加热工作中，如图38、40、42和44所见，致冷剂以反向流动的方式顺序地通过四段中的每一段。另一方面，借助逆转流动，致冷剂平行地循环，通过一个和两个或两个和两个厚板段进入空气入口边，如图39，41，43和45所示。流动模式的改变希望是借助检查活门获得的，但也可以使用其它类型的活门。

Claims (28)

1.一种可逆的蒸汽压缩系统，它具有：一个压缩机(1)，一个内热交换器(2)，一个膨胀器件(6)，以及一个外热交换器(3)，它们借助各管路以一种可工作的关系连接，以便形成一个完整的系统，其特征在于，所述内和外热交换器设置在主路线内，而压缩机和膨胀器件分别地设置在一个子路线A和B内，以及上述的子路线A和B分别地通过第一流动逆转器件(4)和第二流动逆转器件(5)与主路线贯通，以允许系统由冷却模式逆转至加热模式。
2.按照权利要求1的可逆的蒸汽压缩系统，其特征在于，第一流动逆转器件(4)和第二流动逆转器件(5)是整体地制造为一个装置，实现相同的功能。
3.按照权利要求1的可逆的蒸汽压缩系统，其特征在于，它具有一个附加的管路回路，该回路设置一个去湿热交换器(25)，第二膨胀器件(23)和活门(24)，该附加的管路回路的入口边连接在第二流动逆转器件(5)和膨胀器件(6)之间，出口边连接在第一流动逆转器件(4)和压缩机的吸气边之间。
4.按照权利要求3的可逆的蒸汽压缩系统，其特征在于，去湿热交换器(25)使用一组流动改变器件(26和26′)，在加热模式中与内热交换器以并联连接，以及在冷却模式中与内热交换器以串联连接。
5.按照权利要求1的可逆的蒸汽压缩系统，其特征在于，子路线B具有三个相互连接的并联的支路(B1，B2，B3)，而第二流动逆转器件(5)与膨胀器件(6)形成为两个流动分流膨胀器件(17′，16′)，所述两个流动分流膨胀器件分别设置在子线路B的外并联支路(B1，B3)上，将子路线B的外并联支路(B1，B3)连接到主路线。
6.按照权利要求1-4中任一项的可逆的蒸汽压缩系统，其特征在于，子路线A在压缩机的后面设置一个附加的热交换器(23)，以及子路线B在膨胀器件(6)的前面设置一个附加的第二热交换器(24)。
7.按照权利要求1-4中任一项的可逆的蒸汽压缩系统，其特征在于，在子路线A的压缩机的前面设置一个附加的内热交换器(9)，其通过一个管路回路与子路线B进行热交换，此管路回路在膨胀器件(6)的前面与子路线B连接。
8.按照权利要求1-4中任一项的可逆的蒸汽压缩系统，其特征在于，子路线B设置一个接收器/蓄压器(7)，位于膨胀器件(6)的后面，但位于一个附加的膨胀器件(8)的前面。
9.按照权利要求8的可逆的蒸汽压缩系统，其特征在于，压缩过程分两级进行，其中来自接收器/蓄压器(7)的闪蒸的蒸汽通过一个管道回路(12′)被压缩机(1)的第二级吸出。
10.按照权利要求9的可逆的蒸汽压缩系统，其特征在于，它使用一个第三热交换器(10)提供一个中等压力和温度的附加的冷却能力。
11.按照权利要求10的可逆的蒸汽压缩系统，其特征在于，所述第三热交换器(10)是一个重力供给或泵供给蒸发器，它与接收器/蓄压器(7)是连接的。
12.按照权利要求10的可逆的蒸汽压缩系统，其特征在于，所述第三热交换器(10)设置在使用一个第三膨胀器件(20)的管路回路D内，其中上述管路回路D的入口连接在第二流动逆转器件(5)和膨胀器件(6)的入口侧之间，以及上述管路回路的出口连接至接收器/蓄压器(7)。
13.按照权利要求9-12中任一项的可逆的蒸汽压缩系统，其特征在于，压缩是借助一个两级的组合的压缩机进行的。
14.按照权利要求9-12中任一项的可逆的蒸汽压缩系统，其特征在于，压缩过程是一个双效型的。
15.按照权利要求9-12中任一项的可逆的蒸汽压缩系统，其特征在于，压缩机(1)是一个可变冲程型的。
16.按照权利要求9-12中任一项的可逆的蒸汽压缩系统，其特征在于，压缩过程是借助两个单独的第一和第二级压缩机(1′，1″)进行的。
17.按照权利要求16的可逆的蒸汽压缩系统，其特征在于，来自第一级压缩机(1′)的排放气体通过一个管路回路(12′)被引至接收器/蓄压器(7)。
18.按照权利要求9-12中任一项的可逆的蒸汽压缩系统，其特征在于，在子路线A的压缩机的前面设置一个附加的内热交换器(9)，其通过一个管路回路与子路线B进行热交换，此管路回路在膨胀器件(6)的前面与子路线B连接。
19.按照权利要求18的可逆的蒸汽压缩系统，其特征在于，一个附加的低压接收器/蓄压器(15)设置在子路线A内附加的内热交换器(9)的前面。
20.按照权利要求19的可逆的蒸汽压缩系统，其特征在于，压缩过程是在两级内或按双效压缩进行的。
21.按照权利要求20的可逆的蒸汽压缩系统，其特征在于，一个附加的内冷却热交换器(14)设置在附加的内热交换器(9)的后面，其中部分致冷剂被引导通过该附加的内冷却热交换器(14)并返回至子路线B，而另一部分致冷剂被引导沿另外的子管路(19)通过第四膨胀器件(13)至该附加的内冷却热交换器(14)的另一条流动路径，最后至压缩机(1)的第二级。
22.按照权利要求5的可逆的蒸汽压缩系统，其特征在于，一个接收器/蓄压器(7)设置在中间的支路(B2)内。
23.按照权利要求5的可逆的蒸汽压缩系统，其特征在于，两个流动分流膨胀器件(16′，17′)被两个流动分流器件(16、17)代替，以及一个膨胀器件(6)设置在中间的支路(B2)内。
24.按照权利要求23的可逆的蒸汽压缩系统，其特征在于，一个接收器/蓄压器(7)设置在中间的支路(B2)内膨胀器件(6)的后面。
25.按照权利要求24的可逆的蒸汽压缩系统，其特征在于，一个附加的膨胀器件(8)设置在接收器/蓄压器(7)的后面。
26.按照权利要求1-5中任一项的可逆的蒸汽压缩系统，其特征在于，循环是跨临界的。
27.按照权利要求1-5中任一项的可逆的蒸汽压缩系统，其特征在于，致冷剂是二氧化碳。
28.按照权利要求1-5中任一项的可逆的蒸汽压缩系统，其特征在于一个已结霜的热交换器的除霜是借助过程的逆转由热泵至致冷模式而进行的。
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