CN1474923A - 用于蒸气压缩系统的膨胀装置 - Google Patents

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Abstract

一种蒸气压缩系统(10)，其具有一用于使热传导流体(34)流动的管线(19)。与该管线连接的一压缩机(12)和一冷凝器(14)。该蒸气压缩系统(10)还有一与该管线(19)连接的膨胀装置(18)，用于膨胀热传导流体(340)。该膨胀装置(18)包括一在至少两个位置限定一第一小孔(44，46，62，66，74，76)的外壳(40)；其中该小孔在第一位置比在第二位置有效变大。蒸气压缩系统(10)还具有一与该管线(19)连接的蒸发器(16)，用于将热量从周围环境传导到热传导流体(34)。

Description

用于蒸气压缩系统的膨胀装置
相关申请
本申请是2000年9月14日提交的申请号为09/661477的待审的部分继续申请，该申请这里作为参考引入。
技术领域
本发明总体上涉及蒸气压缩系统，更特别地，涉及用于蒸气压缩系统的膨胀装置。
背景技术
在闭环蒸气压缩循环中，热传导流体在冷凝器中从气态转变成液态，将热量释放到周围环境中，并在蒸发器中从液态转变成气态，在蒸发过程中从周围环境吸收热量。典型的蒸气压缩系统包括一个用于将热传导流体如氟利昂泵送到冷凝器的压缩机，当热传导流体冷凝为液体时释放热量。热传导流体然后经过一个液体管线流到一个膨胀装置，热传导流体在膨胀装置中体积膨胀。从膨胀装置出来的热传导流体通常是低质量液气混合物。如这里使用的，术语“低质量液气混合物”指的是处于液态的低压热传导流体，存在少量闪发气体，当热传导流体持续处于次冷却状态时，该闪发气体冷却其余的热传导流体。已膨胀的热传导流体然后流入蒸发器中。该蒸发器包括一个具有入口和出口的盘管，其中在热传导流体从液态转变成气态的过程中以低压吸收热量来蒸发热传导流体。现在处于气态的热传导流体流过盘管出口从蒸发器出来。热传导流体然后流过抽吸管线回到压缩机。典型的蒸气压缩系统可包括多于一个膨胀装置。另外，膨胀装置可位于蒸气压缩系统中的各种位置。例如，当热传导流体流入蒸发器中时，它可流过一第二膨胀装置，热传导流体在第二膨胀装置中发生第二次体积膨胀。此外，典型的蒸气压缩系统可包括一个喷嘴或固定的小孔。
一方面，蒸气压缩循环的效率取决于对热传导流体在蒸气压缩系统中的各位置的体积膨胀的精确控制。当热传导流体流过膨胀装置，如恒温膨胀阀、毛细管和压力控制器，或者当热传导流体流过喷嘴或固定的小孔时，热传导流体发生体积膨胀。时常需要根据蒸气压缩系统中的条件来改变热传导流体发生体积膨胀的速率。如毛细管、压力控制器、喷嘴或固定小孔这样的装置，它们的尺寸是固定的，且不能改变热传导流体发生体积膨胀的速率。虽然许多恒温膨胀阀能够改变热传导流体发生体积膨胀的速度，但它们很复杂，且制造成本非常高。另外，当要控制热传导流体体积膨胀的速度时，恒温膨胀阀不像毛细管、压力控制器、喷嘴或固定小孔那样精确。
因此，有必要进一步开发蒸气压缩系统，更具体地是用于蒸气压缩系统的膨胀装置，以降低能够改变热传导流体体积膨胀速度的膨胀装置的复杂性和制造成本，并提高能够改变热传导流体体积膨胀速度的膨胀装置的精度。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种蒸气压缩系统。该蒸气压缩系统包括一用于使热传导流体流动的管线；一与该管线连接的压缩机，用于提高热传导流体的压力和温度；一与该管线连接的冷凝器，用于液化热传导流体；以及一与该管线连接的膨胀装置，用于膨胀热传导流体。该膨胀装置包括一限定一第一小孔的外壳；和至少一个与该外壳连接的叶片，其中该叶片可在一第一位置与一第二位置之间移动，其中第一小孔在第一位置比在第二位置大。该蒸气压缩系统还包括一个与该管线连接的蒸发器，用于将热量从周围环境传导到热传导流体。
根据本发明的另一方面，提供一种用于蒸气压缩系统的膨胀装置。该膨胀装置包括一限定一第一小孔的外壳；以及至少一个与该外壳连接的叶片，其中该叶片可在一第一位置与一第二位置之间移动，其中该第一小孔在第一位置比在第二位置大。
根据本发明的又一方面，提供一种用于蒸气压缩系统的膨胀装置。该膨胀装置包括一限定一第一小孔的第一片；以及一与第一片重叠的第二片，该第二片限定一第二小孔，其中第二小孔可在一第一位置与一第二位置之间移动，且其中第二小孔在第一位置比在第二位置大。
根据本发明的一个方面，提供一种蒸气压缩系统。该蒸气压缩系统具有一用于使热传导流体流动的管线。一与该管线连接的压缩机，用于提高热传导流体的压力和温度；和一与该管线连接的冷凝器，用于液化热传导流体。该蒸气压缩系统还包括一与该管线连接的膨胀装置，用于膨胀热传导流体。该膨胀装置具有一限定一个外壳小孔的外壳和至少一个位于外壳中的球。该球形成至少两个通道，其中每个通道限定一个通道小孔。其中一个通道小孔的有效截面积大于另一个通道小孔的有效截面积。另外，该球可在一第一位置与一第二位置之间移动，其中外壳小孔在第一位置比在第二位置有效地变大。蒸气压缩系统还具有一与该管线连接的蒸发器，用于将热量从周围环境传导到热传导流体。
根据本发明的另一方面，提供一种用于蒸气压缩系统的膨胀装置。该膨胀装置具有一限定一个外壳小孔的外壳。该膨胀装置还具有至少一个位于外壳中的球。该球形成至少两个通道，其中每个通道限定一个通道小孔。其中一个通道小孔的有效截面积大于另一个通道小孔的有效截面积。另外，该球可在一第一位置与一第二位置之间移动，其中外壳小孔在第一位置比在第二位置有效地变大。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例设置的蒸气压缩系统的示意图；
图2是根据本发明的一个实施例，与一管线连接的膨胀装置的透视图；
图3是图2中所示膨胀装置的剖开透视图，其中膨胀装置处于部分打开位置；
图4是图2中所示膨胀装置的剖开透视图，其中膨胀装置处于完全打开位置；
图5是图2中所示膨胀装置的剖开透视图，其中膨胀装置处于完全关闭位置；
图6是根据本发明一个实施例的膨胀装置的剖开透视图；
图7是根据本发明一实施例的膨胀装置的剖开透视图，其中膨胀装置处于关闭位置；
图8是图6中所示膨胀装置的剖开透视图，其中膨胀装置处于部分打开位置；
图9是图6中所示膨胀装置的剖开透视图，其中膨胀装置处于完全打开位置；
图10是根据本发明一实施例，与一管线连接的膨胀装置的剖开透视图；
图11是图9中所示膨胀装置的分解透视图；
图12是图9中所示膨胀装置的剖视图，其中膨胀装置处于部分打开位置；
图13是图9中所示膨胀装置的剖视图，其中膨胀装置处于完全打开位置；
图14是图9中所示膨胀装置的剖视图，其中膨胀装置处于完全关闭位置；
图15是根据本发明一个实施例的膨胀装置的分解透视图；
图16是根据本发明一个实施例的膨胀装置的分解透视图；
图17是根据本发明一个实施例，图16中所示膨胀装置的放大的局部剖视图；
图18是根据本发明一个实施例，图17中沿线18取的膨胀装置的剖视图；
图19是根据本发明一个实施例，一膨胀装置的放大的局部剖视图；
图20是根据本发明一个实施例，图19中沿线20取的膨胀装置的剖视图；
图21是根据本发明一个实施例的膨胀装置的剖视图；以及
图22是根据本发明一个实施例的膨胀装置的剖视图。
为了简单而清楚地图示，附图中所示元件未必是按比例绘制的。例如，某些元件的尺寸相对于彼此夸大了。另外，当认为合适时，在各附图中重复使用附图标记来表示对应的元件。
具体实施方式
图1中示出蒸气压缩系统10的一个实施例。该蒸气压缩系统10包括一个用于升高热传导流体34的压力和温度的压缩机12，一个用于液化热传导流体34的冷凝器14，一个将热量从周围环境传导到热传导流体34的蒸发器16，一个膨胀热传导流体34的膨胀装置18，和一个用于使热传导流体流动的管线19。管线19使热传导流体34从蒸气压缩系统10的一个部件，如压缩机12，冷凝器14，蒸发器16和膨胀装置18，流动到蒸气压缩系统10的另一个部件。压缩机12，冷凝器14，蒸发器16和膨胀装置18均与管线19连接。在一个实施例中，如图1中所示，管线19包括排放管线20、液体管线22、饱和蒸气管线28和抽吸管线30，如图1中所示。该实施例中，压缩机12通过排放管线20与冷凝器14连接，冷凝器14通过液体管线22与膨胀装置18连接，膨胀装置18通过饱和蒸气管线28与蒸发器16连接，而蒸发器16通过抽吸管线30与压缩机12连接。
在一个实施例中，蒸气压缩系统10包括一个与膨胀装置18可操作连接的传感器32。传感器32可用于改变热传导流体34通过膨胀装置18体积膨胀的速率。优选地，传感器32安装到一部分管线19上，如抽吸(或吸气)管线30上，并与膨胀装置18可操作连接。传感器32可以是本领域技术人员已知的任何类型的传感器，设计成用于检测蒸气压缩系统10中和周围的条件，如热传导流体34的温度、压力、热函和湿度，或者可在蒸气压缩系统10中或周围监测的任何其它类型的条件。例如，传感器32可以是检测蒸气压缩系统10中的某一点的热传导流体34的压力的压力传感器，或者传感器32可以是检测蒸气压缩系统10附近的周围环境11的温度的温度传感器。优选地，传感器32通过控制线路33与膨胀装置18可操作连接。
蒸气压缩系统10基本上可使用可以购买的热传导流体34，包括致冷剂例如含氯氟烃，如作为二氯二氟甲烷的R-12，作为一氯二氟甲烷的R-22，作为含有R-12和R-152a的共沸致冷剂的R-500，作为含有R-23和R-13的共沸致冷剂的R-503，以及作为含有R-22和R-115的共沸致冷剂的R-502。蒸气压缩系统10还可使用这样的热传导流体34，它包括但不限于，致冷剂R-13、R-113、141b、123a、123、R-114和R-11。此外，蒸气压缩系统10可使用热传导流体34，包括氢氯氟烃如141b、123a、123和124；氢氟烃如R-134a、134、152、143a、125、32、23；共沸HFCs如AZ-20的AZ-50(一般称作R-507)；及混合致冷剂如MP-39、HP-80、FC-14、R717和HP-62(一般称作R-404a)。因此，应当理解，本发明中使用的特定热传导流体34或热传导流体的组合物并不认为对于本发明的运行很重要，因为本发明期望实质上用全部热传导流体34以更高的系统效率运行，而不是由使用同样热传导流体34的任何以前公知的蒸气压缩系统来实现。
在一个实施例中，压缩机12将热传导流体34压缩到一个较高的压力和温度。热传导流体34被压缩机12压缩的温度和压力取决于蒸气压缩系统10的特定尺寸以及蒸气压缩系统10的冷却负载要求。压缩机12然后将热传导流体34泵入排放管线20，并进入冷凝器14。在冷凝器14中，将介质，如空气、水或辅助致冷剂吹动经过冷凝器14中的盘管，使被压缩的热传导流体34变成液态。在冷凝过程中当热传导流体34中的潜热被排出时，热传导流体34的温度则下降。冷凝器34将已液化的热传导流体34排放到液体管线22。
如图1中所示，液体管线22将热传导流体34排放到膨胀装置18中，热传导流体34在此产生体积膨胀。在一个实施例中，由冷凝器14排放的热传导流体进入膨胀装置18中，并以由吸收管线30的条件，如传感器32处的温度和压力，确定的一个速率产生体积膨胀。传感器32通过控制线路33将有关抽吸管线的条件，如压力和温度，中继到膨胀装置18。在产生体积膨胀之后，膨胀装置18将热传导流体34作为饱和蒸气排放到饱和蒸气管线28中。饱和蒸气管线28将膨胀装置18与蒸发器16连接起来。蒸发器16将热量从周围环境11传导到热传导流体34。如图1中所示，周围环境11是环绕蒸气压缩系统10的大气(或环境)。在从蒸发器16出来之后，热传导流体然后运行通过抽吸管线30回到压缩机12。
虽然在上面实施例中膨胀装置18与饱和蒸气管线28及液体管线22连接，但膨胀装置18也可与蒸气压缩系统10中的任何部件连接，且膨胀装置18可位于蒸气压缩系统10中的任何位置。优选地，膨胀装置18位于蒸气压缩系统10中这样一个位置，其中希望如在冷凝器14与蒸发器16之间实现热传导流体34的体积膨胀。更优选地，如图1中所示，膨胀装置18位于蒸气压缩系统10中这样一个位置，其中希望改变热传导流体34例如在冷凝器14与蒸发器16之间体积膨胀的速率。膨胀装置18可代替计量装置使用或者与之结合使用，计量装置例如但不限于，热膨胀阀、毛细管、压力控制器、喷嘴以及固定的小孔。优选地，热传导流体34在热传导流体34流过膨胀装置18时体积膨胀。
图2中示出根据一个实施例，与管线19连接的膨胀装置18的透视图。如图3-8中所示，膨胀装置18包括一个外壳40和至少一个叶片48。外壳40限定一第一小孔44。优选地，外壳40由刚性的钢材料制造或包括这种材料，但外壳40也可以由本领域技术人员公知的任何材料制造，如陶瓷，碳纤维，任何金属或金属合金，任何塑料或任何其它材料。如这里限定的，小孔，如第一小孔44，是流体如热传导流体可以通过的任何开口。小孔可具有多种形状中的一种，如圆形(如图7-9中所示)，泪滴形，眼形(如图3-6中所示)，方形或矩形，或者任何不规则形状。叶片48与外壳40相连接。优选地，如图3-8中所示，叶片48与外壳40连接。在一个实施例中，叶片48与外壳40中的至少一个导轨56连接，其中导轨56限定一个叶片48在其上运行的路径。叶片48可具有多种形状中的一种，如圆形或盘形，V形(如图3-5中所示)，弧形(如图7-9中所示)，方形或矩形(如图6中所示)，或者任何不规则形状。叶片48包括并由本领域技术人员公知的任何材料制成，如陶瓷，碳纤维，任何金属或金属合金，任何塑料，或者任何其它材料。优选地，叶片48包括并由弹簧钢制成。
叶片48可在图4中所示的一第一位置与图3和5中所示的一第二位置之间移动，其中第一小孔44在第一位置比在第二位置大。叶片48可以手动从第一位置移动到第二位置，或者通过电机或其它装置从第一位置自动移动到第二位置。如这里限定的，如图3-5中所示，当小孔的截面积有效增加时，小孔，如小孔44变大，而当小孔的截面积有效减小时，小孔变小。通过增大或减小小孔，如小孔44的截面积，可以控制和改变在热传导流体34中体积膨胀的速率。优选地，当叶片48位于第二位置时，叶片48与至少一部分第一小孔重叠，从而使第一小孔更小。
如图3-5中所示，在一个实施例中，膨胀装置18包括一第一叶片50和一第二叶片52。优选地，如图3-8中所示，第一和第二叶片50、52与外壳40连接。在一个实施例中，第一和第二叶片50、52与外壳40中的至少一个导轨56连接，其中导轨56限定一个第一和第二叶片50、52在上运行的路径。第一叶片50和第二叶片52可在一第一位置与一第二位置之间移动，其中如图3-5中所示，第一小孔44在第一位置比在第二位置大。
在一个实施例中，膨胀装置包括一个单个叶片48，其中如图6中所示，单个叶片48限定一第二小孔46。优选地，第二小孔46与第一小孔44相邻。叶片48可在第一位置与第二位置之间移动，其中第一小孔在第一位置比在第二位置大。通过在第一和第二位置之间移动叶片48，第二小孔46与部分第一小孔44重叠，且可使第一小孔44变大或变小。
在一个实施例中，如图7-9中所示，膨胀装置18包括一组叶片48，其中该组叶片48限定一第二小孔46。第二小孔46与第一小孔44重叠。优选地，第二小孔46与第一小孔44相邻。叶片48可在第一位置与第二位置之间移动，其中第二小孔46在第一位置比在第二位置大。通过在第一和第二位置之间移动叶片48，第二小孔46可变大或变小。由于第二小孔46与第一小孔44重叠，当第二小孔46变大或变小时第一小孔44可变大或变小。在一个实施例中，如图7-9中所示，该组叶片48限定一个基本为圆形的第二小孔46。在该实施例中，该组叶片48以类似于照相机镜头的光圈的形式设置。
在一个实施例中，传感器32控制至少一个叶片48在第一位置与第二位置之间的移动。优选地，传感器32与一移动装置(未示出)连接，如电机或电磁体，其中该移动装置可用于在从传感器32接到一个信号后将叶片48从第一位置移动到第二位置。
在一个实施例中，如图10-15中所示，膨胀装置18包括一个限定第一小孔62的第一片60，和一个与第一片60重叠的第二片64。第一片60和第二片64可以由本领域技术人员公知的任何材料制造或包括这样的材料，如陶瓷，碳纤维，任何金属或金属合金，任何塑料，或者任何其它材料。优选地，第一片60和第二片64由陶瓷材料制造或包括陶瓷材料。第一片60和第二片64可具有多种形状中的一种，如圆形或盘形(如图3-5中所示)，V形，弧形，方形或矩形，或者任何不规则形状。第二片64限定一第二小孔66，其中第二小孔66可在第一位置与第二位置之间移动，其中第二小孔在第一位置比在第二位置大。在一个实施例中，如图11中所示，第一片60和第二片64中的至少一个环绕一个公共轴线68旋转。优选地，公共轴线68大致位于第一片60和第二片64的中心。在一个实施例中，第一片60相对于外壳70固定，而第二片64环绕一个公共轴线68旋转，其中如图10中所示，轴线68位于第一片60和第二片64的中心。优选地，膨胀装置18包括一个从外壳70伸出并与第二片64连接的突片58，其中突片58允许人用手将第二片64从第一位置移动到第二位置。
优选地，热传导流体34用于润滑叶片48或者第一和第二片60、64，从而使叶片48和/或第一和第二片60、64可以更加自由地来回移动。
在一个实施例中，第二片64限定多个小孔66，而第一片60限定一个单个小孔62，其中如图15中所示，小孔62的尺寸和形状允许小孔62与多个小孔66重叠。多个小孔66可在第一位置与第二位置之间移动，其中单个小孔在第二位置与多个小孔重叠，其中如图15中所示，当多个小孔移动到第二位置时，该单个小孔62变大。
图16-20中示出膨胀装置18的另一实施例，且总体上以附图标记78表示。该实施例在功能上与图2-15中描述的总体上以附图标记18表示的实施例相似。如图16中所示，膨胀装置18与管线19相连接。如图16-20中所示，膨胀装置18包括一个外壳80和至少一个位于外壳80中的球84。外壳80包括一个孔72，该孔72限定一个外壳小孔74，热传导流体通过该小孔74进入外壳80中。优选地，外壳80包括一个刚性的钢材料，但外壳80也可以由本领域技术人员公知的任何材料制造，如陶瓷，碳纤维，任何金属或金属合金，任何塑料或任何其它材料。如图16中所示，外壳80最好制成两件式结构，具有一组带螺纹的凸台128，其接纳一组外壳螺栓94。如图16中所示，外壳80通过端件82中的一组开口130和接收外壳螺栓94的一组螺母110与端件82连接。一个外壳密封件92的尺寸确定为密封地容放在外壳80和端件82之间。
球84位于外壳80的孔72中并夹置在两个支座86之间，该两个支座86的尺寸确定为密封地容放在外壳80的孔72中。虽然该实施例中球84为球形，但球84也可以具有其它形状，如圆柱形，平行四边形和棱锥形。球84形成一个凹槽126，该凹槽126接纳穿过外壳80的第二孔130的调节杆88。一个杆垫圈90环绕调节杆88的底部。调节杆88接纳一个密封垫98，一个密封垫压圈100，一个密封垫弹簧102，一个弹簧帽104和一个止推轴承106，该止推轴承106与垫圈90重叠且大致位于孔130中。一底座96将调节杆88保持在孔130中。调节杆88的末端89插入穿过底座96中的一个开口。一手柄112形成配装在末端89上的开口116。一手柄调整螺钉114将手柄112紧固到调节杆88上。如图16中所示，当手柄112在旋转方向R上旋转时，调节杆88和球84同样在方向R上旋转。
当手柄112旋转时，球84可在第一位置与第二位置之间移动。如图18和20-22中所示，球84形成至少两个通道118，该两个通道118的每一个形成一个通道小孔76。在一个实施例中，如图18和20中所示，每个通道118完全延伸穿过球84，而第二通道122只部分穿过球84，且如图22中所示，在球84中的一个点与第一通道120交会。如图18和20-22中所示，第一通道120形成具有有效截面积C的第一通道小孔76，而第二通道122形成具有有效截面积B的第二通道小孔76，其中有效截面积C不等于有效截面积B。如这里所限定的，有效截面积是沿穿过该通道的一个平面的截面积，其中该平面基本上垂直于热传导流体34穿过通道流动的方向F。优选地，有效截面积C大于有效截面积B。更优选地，有效截面积C比有效截面积B大至少5％，更优选地大至少10％。
虽然如这里所限定的，通道，如第一通道120可沿该通道的延伸长度限定多个小孔，但该通道小孔76是由具有与由该通道限定的其它任何小孔相比截面积最小的一个通道限定的小孔。例如，如图2 2中所示，第二通道122限定一第一小孔76和一第二小孔77，其中第一小孔75具有有效截面积B，而第二小孔77具有有效截面积G，其中有效截面积B小于有效截面积G，通道小孔76是第一小孔75。
如图17-22中所示，热传导流体34在F方向流过管线19，并通过直径为D的外壳小孔74进入膨胀装置78。热传导流体34然后根据球84的位置流过第一通道120或第二通道122，例如当球84位于第一位置时，热传导流体34流过第一通道120，而当球84位于第二位置时，热传导流体34流过第二通道122。在一个实施例中，如图21和图22中所示，当球84位于第一位置时，热传导流体34可流过第一通道120和第二通道122。
如这里所限定的，小孔，如小孔74，当小孔的截面积有效增大时变大，而当小孔的截面积有效减小时变小。通过将球84从第一位置移动到第二位置，外壳小孔74的截面积可有效增大或减小，从而能够精确地控制和改变流过外壳小孔74和流过膨胀装置78的热传导流体34中体积膨胀的速率。
球8 4可以手动从第一位置移动到第二位置，或者通过电机或其它装置从第一位置自动移动到第二位置。在一个实施例中，传感器32控制球84在第一位置与第二位置之间的移动。优选地，传感器32与一移动装置(未示出)，如电机或电磁体连接，其中该移动装置可用于在从传感器32接到信号后将球84从第一位置自动移动到第二位置。
如图17-20中所示，在一个实施例中，球84形成一个具有有效截面积为C的小孔76的第一通道120，具有有效截面积为B的小孔76的第二通道122，以及具有有效截面积为A的小孔76的第三通道124，其中有效截面积A不等于有效截面积C或B，而有效截面积C不等于有效截面积B。
在一个实施例中，如图18、21和22中所示，第一通道120和第二通道122形成交会点132，其中第一通道120的路径跨过第二通道122的路径。在一个实施例中，如图20中所示，第一通道120位于第二通道122上方或下方，因此不与第二通道122交会。
在一个实施例中，如图21中所示，第一通道120和第二通道122彼此靠近地定位，使热传导流体34可根据球84的位置，流过第一通道120、第二通道122或者第一和第二通道120、122。例如，当球84位于第一位置时，热传导流体34可流过第一通道120，而当球84位于第二位置时，热传导流体34可流过第二通道122。但当球84位于一第三位置时，热传导流体34可流过第一和第二通道。在该实施例中，第一通道的有效截面积C和第二通道的有效截面积B可彼此相等。
膨胀装置18可与传统的膨胀装置结合，其中传统膨胀装置以一个固定的速率使热传导流体34体积膨胀。通过将膨胀装置18与传统膨胀装置相结合，热传导流体34可以一个变化的速度体积膨胀，从而以减小的成本模拟恒温膨胀阀的效果。
本领域技术人员将理解，可进行多种修改，以使蒸气压缩系统10适于多种应用。例如，在食品零售商店运行的蒸气压缩系统10可包括大量可由一个公共压缩机12维护的蒸发器16。另外，在需要用高热负载的致冷操作的应用中，可使用多个压缩机12来提高蒸气压缩系统10的冷却能力。
本领域技术人员将认识到，可以多种结构实施蒸气压缩系统10。例如，压缩机12、冷凝器14、膨胀装置18和蒸发器16可全部装放在一个单个外壳中，并置入一个可进人的冷却器中。在这种应用中，冷凝器14穿过可进人冷却器的壁伸出，且冷却器外部的空气用于冷凝热传导流体34。在另一种应用中，蒸气压缩系统10可构造成对家里和办公室进行空气调节。在又一种应用中，蒸气压缩系统10可用于冷却水。在该应用中，蒸发器16浸入将要冷却的水中。可替换地，可将水泵送通过与蒸发器线圈44接合的管道。在另一种应用中，蒸气压缩系统10可与另一系统串接在一起，以获得极低的冷却温度。例如，可将两个使用不同热传导流体34的蒸气压缩系统耦接在一起，从而使第一系统的蒸发器提供一个低温环境。第二系统的冷凝器置于低温环境中，并用于在第二系统中冷凝热传导流体。
如本领域技术人员知道的，上述的蒸气压缩系统10的每个部件，如蒸发器16、液体管线22和抽吸管线30，都可按比例确定尺寸以满足多种负载要求。此外，蒸气压缩系统10中的热传导流体的致冷负荷可等于或大于常规系统的致冷负荷。
因此很明显，根据本发明，已经提供了一种完全提供上述优点的蒸气压缩系统。虽然本发明是参照其特定示例性实施例来描述和图示的，但并不是要将本发明限制到这些示例性实施例。本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明的精神的情况下，可进行多种变化和修改。例如，可使用非卤化致冷剂，如氨，还可使用类似物。因此期望将落入所附权利要求及其等同物范围内的所有这些变化和修改都包括在本发明中。

Claims (40)

1.一种蒸气压缩系统，其包括：
一用于使热传导流体流动的管线；
一与该管线连接的压缩机，用于提高热传导流体的压力和温度；
一与该管线连接的冷凝器，用于液化热传导流体；
一与该管线连接的膨胀装置，用于膨胀热传导流体；其包括：
一限定一第一小孔的外壳；
至少一个与该外壳连接的叶片，其中该叶片可在一第一位置与一第二位置之间移动，其中第一小孔在第一位置比在第二位置大；以及
一个与该管线连接的蒸发器，用于将热量从周围环境传导到热传导流体。
2.如权利要求1所述的蒸气压缩系统，其特征在于，其还包括一第一叶片和一第二叶片，其中第一叶片和第二叶片可在一第一位置与一第二位置之间移动，其中第一小孔在第一位置比在第二位置大。
3.如权利要求1所述的蒸气压缩系统，其特征在于，叶片限定一第二小孔。
4.如权利要求1所述的蒸气压缩系统，其特征在于，其还包括一组叶片，其中该组叶片限定与第一小孔相邻的一第二小孔，且其中这些叶片可在第一位置与第二位置之间移动，其中第二小孔在第一位置比在第二位置大。
5.如权利要求3所述的蒸气压缩系统，其特征在于，第二小孔大致为圆形。
6.如权利要求1所述的蒸气压缩系统，其特征在于，叶片大致为盘形。
7.如权利要求1所述的蒸气压缩系统，其特征在于，叶片包括陶瓷材料。
8.如权利要求1所述的蒸气压缩系统，其特征在于，其还包括一个与膨胀装置连接的传感器。
9.如权利要求8所述的蒸气压缩系统，其特征在于，传感器控制叶片在第一位置与第二位置之间的移动。
10.一种用于蒸气压缩系统的膨胀装置，其包括：
一限定一第一小孔的外壳；以及
至少一个与该外壳连接的叶片，其中该叶片可在一第一位置与一第二位置之间移动，其中该第一小孔在第一位置比在第二位置大。
11.如权利要求10所述的膨胀装置，其特征在于，当叶片位于第二位置时，叶片与第一小孔的至少一部分重叠。
12.如权利要求10所述的膨胀装置，其特征在于，其还包括一第一叶片和一第二叶片，其中第一叶片和第二叶片可在一第一位置与一第二位置之间移动，其中第一小孔在第一位置比在第二位置大。
13.如权利要求10所述的膨胀装置，其特征在于，其还包括一组叶片，其中，该组叶片限定与第一小孔相邻的一第二小孔，其中这些叶片可在第一位置与第二位置之间移动，其中第二小孔在第一位置比在第二位置大。
14.如权利要求13所述的膨胀装置，其特征在于，第二小孔大致为圆形。
15.如权利要求10所述的膨胀装置，其特征在于，该叶片限定一第二小孔。
16.一种用于蒸气压缩系统的膨胀装置，其包括：
一限定一第一小孔的第一片；以及
一与第一片重叠的第二片，该第二片限定一第二小孔，其中第二小孔可在一第一位置与一第二位置之间移动，且其中第二小孔在第一位置比在第二位置大。
17.如权利要求16所述的膨胀装置，其特征在于，第一片和第二片大致为盘形。
18.如权利要求16所述的膨胀装置，其特征在于，第一片和第二片绕一个公共轴线旋转。
19.如权利要求16所述的膨胀装置，其特征在于，第一片和第二片包括陶瓷材料。
20.如权利要求16所述的膨胀装置，其特征在于，其还包括位于第一片与第二片之间的热传导流体，用于对第一片和第二片进行润滑。
21.如权利要求16所述的膨胀装置，其特征在于，第二片限定多个小孔。
22.如权利要求16所述的膨胀装置，其特征在于，其还包括一包围第一和第二片的外壳。
23.如权利要求16所述的膨胀装置，其特征在于，第一片通过一个销与第二片连接。
24.一种蒸气压缩系统，其包括：
一用于使热传导流体流动的管线；
一与该管线连接的压缩机，用于提高热传导流体的压力和温度；
一与该管线连接的冷凝器，用于液化热传导流体；
一与该管线连接的膨胀装置，用于膨胀热传导流体；其包括：
一限定一个外壳小孔的外壳；
至少一个位于外壳中的球，该球形成至少两个通道，其中每个通道限定一通道小孔，其中一个通道小孔的有效截面积大于另一个通道小孔的有效截面积，其中该球可在一第一位置与一第二位置之间移动，且其中外壳小孔在第一位置比在第二位置有效地变大；以及
一与该管线连接的蒸发器，用于将热量从周围环境传导到热传导流体。
25.如权利要求24所述的蒸气压缩系统，其特征在于，该球形成一第三通道，其中该球可在第二和第三位置之间移动，其中外壳小孔在第三位置比在第一位置小。
26.如权利要求24所述的蒸气压缩系统，其特征在于，第一通道与第二通道交会。
27.如权利要求24所述的蒸气压缩系统，其特征在于，第一通道与第二通道不交会。
28.如权利要求24所述的蒸气压缩系统，其特征在于，该通道小孔大致为圆形。
29.如权利要求24所述的蒸气压缩系统，其特征在于，第一通道和第二通道完全延伸通过该球。
30.如权利要求24所述的蒸气压缩系统，其特征在于，第一通道延伸通过该球，而第二通道仅部分延伸通过该球，并在球中的一点与第一通道交会。
31.如权利要求24所述的蒸气压缩系统，其特征在于，其还包括一个与膨胀装置连接的传感器。
32.如权利要求31所述的蒸气压缩系统，其特征在于，传感器控制叶片在第一位置与第二位置之间的运动。
33.一种用于蒸气压缩系统的膨胀装置，其包括：
一限定一个外壳小孔的外壳；以及
至少一个位于外壳中的球，该球形成至少两个通道，其中每个通道限定一个通道小孔，其中一个通道小孔的有效截面积大于另一个通道小孔的有效截面积，其中该球可在一第一位置与一第二位置之间移动，且其中外壳小孔在第一位置比在第二位置有效地变大。
34.如权利要求33所述的膨胀装置，其特征在于，外壳小孔适于接收热传导流体。
35.如权利要求33所述的蒸气压缩系统，其特征在于，该球形成一第三通道，其中该球可在第二和第三位置之间移动，其中外壳小孔在第一位置比在第二位置大。
36.如权利要求33所述的蒸气压缩系统，其特征在于，第一通道与第二通道形成交会。
37.如权利要求33所述的蒸气压缩系统，其特征在于，第一通道与第二通道不形成交会。
38.如权利要求33所述的蒸气压缩系统，其特征在于，该通道小孔大致为圆形。
39.如权利要求31所述的蒸气压缩系统，其特征在于，其还包括一个与膨胀装置连接的传感器。
40.一种用于操作蒸气压缩系统的方法，其包括通过一个管线将权利要求31所述的膨胀装置与一个压缩机、一个冷凝器和一个蒸发器连接起来。
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