CN1732365A - 具有过冷旁路和部件体积全优化的制冷系统 - Google Patents

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Abstract

一种具有一次制冷剂管路的制冷系统，该一次制冷剂管路包括一个压缩机、一个冷凝器、一个一次膨胀装置和一个蒸发器，这些装置连接在一起，以构成一个制冷剂在其中循环的闭式回路系统；及一个旁通管路，它连接在冷凝装置出口，该旁通管路包括：一个二次膨胀装置；一个热交换装置，它与冷凝器出口和一次膨胀装置入口之间的一次制冷剂通路热连接、以从来自冷凝器的排出制冷剂中吸收热。减小冷凝器的体积，使缺乏传热能力以按照传统的实践提供某些或全部的过冷，并且热交换器按照冷凝器的容量提供某些或全部的过冷。将两种不同压力的蒸气混合的压力调节装置亦可被提供以将蒸发器和热交换器的出口与压缩机的入口相连。一种运行制冷系统的方法，该系统具有减小体积的冷凝器和包括热交换器并用于提供过冷的旁通管路。

Description

具有过冷旁路和部件体积全优化的制冷系统
本发明要求申请日为2002年11月11日的美国临时申请60/426,073的优先权。
技术领域
本发明总体上涉及一种高效制冷系统，更具体地说，涉及一种使用过冷旁路，并结合对冷凝器、压缩机和蒸发器体积的选择，从而提高了总的系统效率的制冷系统。
背景技术
图1是传统的全部用附图标记10表示的制冷系统的方框图。该系统包括一个压缩机12、一个冷凝器14、一个膨胀装置16和一个蒸发器18。这些部件通常用(例如用标记19表示的)铜管连接在一起，以构成闭式循环系统。制冷剂，如R-12、R-22、R-134a、R-407c、R-410a、氨、二氧化碳或天然气通过该系统循环。
制冷循环中的主要步骤是利用压缩机12对制冷剂进行压缩、利用冷凝器14从制冷剂中吸取热并将热释放到环境中、在膨胀装置16中对制冷剂进行节流，并且制冷剂从由蒸发器18冷却的空间中吸热。这一过程有时称为蒸气压缩制冷循环，它用在空调系统中，该空调系统在民用、商用和工业环境中，在运动交通工具(例如汽车、飞机、火车等)、制冷设备，热泵和其它应用中进行冷却和除湿。
在冷凝器14中，从制冷剂中吸收热，使来自压缩机12的过热的制冷剂蒸气在达到冷凝器出口时变成液态制冷剂。在图1中，冷凝器14被分成两部分，14a和14b。在第一部分14a中，过热的制冷剂蒸气变成饱和蒸气，这一个过程称作去过热，并且饱和蒸气经过从气态制冷剂到液态制冷剂的相变。在第二部分14b中，液态制冷剂在冷凝器压力下被进一步冷却到饱和温度以下，这一过程被称作过冷。
图2表示冷凝器内的温度分布。在去过热过程中(从点A至点B)，有一个快速温降。在气相-液相变化过程中(从点B至点C)，制冷剂的温度保持恒定。在冷凝过程的结束(点C)，制冷剂为100％的液态。在冷凝器的第二部分14b的过冷过程中(点C至点D)，液态制冷剂的温度进一步降低。在过热过程中，制冷剂与冷却介质(例如空气或水)之间的温差减小，从而使过冷变成热传递效率逐渐变差的过程。因此，对于给定的冷却能力，需要有较大体积的冷凝器，以抵消由于温差小造成的变差的热传递效率。
正如人们所熟知的，所需的冷却能力规定了蒸发器的体积，并且规定了压缩机的体积。虽然较大的压缩机提供较好的冷却性能，但也必须考虑成本和能源的耗费。而且，由于冷凝器的除热能力必须等于由于蒸发器和压缩机的运行而输入的热，在给定的冷却能力下增大压缩机的体积就意味着冷凝器也必须加大，成本也要提高。
因此，必须采取折衷的方法，按照传统的实践，在所谓的优化或平衡系统中，在系统冷却能力(蒸发器的体积)与压缩机体积之间有一个可接受的关系，如在一个传统的一吨系统中，蒸发器要去除12KBTU/Hr，与之匹配的压缩机体积为4KBTU/Hr。因此，冷凝器的体积必须能处理16KBTU/Hr。
大量人力物力已被投放去找改进制冷系统的效率、体积和成本的方法。由于在过冷期间传热效率低，制冷循环的这方面已引起人们相当大的关注，但到目前为止还没找到减小冷凝器中的过冷段的体积或完全消除它的具有成本效益的有效技术。
例如，现已有人建议分流冷凝器中的一部分高压制冷剂，使这部分制冷剂通过二次膨胀装置进行膨胀并进入旁通回路，然后热交换器中的最终冷却的制冷剂使高压制冷剂的主流过冷。旁通回路的压力保持与蒸发器的压力相同。这种结构显示在Kite等的美国专利6,164,086中。图3表示出这种系统的示意图。
Kite等还建议了一种将全部制冷剂都转移到旁路中，并且当制冷剂流过旁路时，主制冷流路中的主膨胀阀被关闭。将制冷剂转移到旁通管路中是为了在储热容器中产生冰，以使冰能用于将制冷剂过冷。(Kite等将术语“超冷”用于过冷过程。)为了满足Kite等的正常过冷工作的要求，将旁通管路关闭，并打开主膨胀阀。然后，所有的制冷剂都流过充有冰的容器，当冰吸收了制冷剂中的热时，制冷剂被过冷。然后，过冷的制冷剂通过主膨胀装置，最后流到蒸发器。
但是，Kite等看来认为，由于在双相区域内的温度梯度，它们的旁通方法只对混合(非共沸)制冷剂系统，如R-32/134a或R-407c有利。对于单一的制冷剂(共沸)系统，如R-22或R-134a，该旁通方法不能降低蒸发器入口的温度。
Kim和Domanski在《蒸气压缩循环中的内循环蒸发冷却》(NISTIR 873)中还对上述的第一种旁通方法进行调查，这种方法称之为“方法2”。此外，他们还考虑了另一种方法，该方法称之为“方法1”，它与传统的液体-管路/吸入管路的热交换相似，其中过热蒸气用于使高压液体过冷，但该方法使用蒸发器中的液体-蒸气混合物替代过热蒸气。该方法在图4中示意地表示出。
但在这两种情况下都不能得到单一制冷剂系统的有益效果，但对于他们的第一种方法，他们找到了对非共沸制冷剂的改进。但是对于他们的第二种方法(Kite等专利的第一种方法)，他们没有对混合或单一制冷剂系统进行改进。
而且，所报导的对混合制冷剂的改进很小，并且由于混合制冷剂未在商业上利用，而且由于这样制冷剂比使用单一制冷剂的系统需要较高的压力性能，所以在任何情况下，人们现在对它们的实际关注程度都是有限的。
Kite等提出的一种与第二种方法类似的方法已被用于非常大型的系统(例如2000吨)中，但对小型和中型规模的系统(小于约1000吨)是否有用是值得怀疑的。
Cho和Bai在美国专利6,449,964中论证了一种方法和具有较高旁通回路压力的混合制冷剂系统的使用。他们也提出了使用压差调节装置在两种不同压力下混合两种蒸气。
因此，很显然还需要一种具有成本效益的方法，以在冷凝器中没有大的过冷段，特别是使用当前的单一制冷剂的情况下，在同时具有小和和大的冷却能力的系统中来实现过冷。本发明就是要力图满足这种需求。
发明内容
按照本发明，现已发现，利用系统中用于过冷的旁通回路可获得重大的改进，其中放弃了蒸发器、压缩机和冷凝器之间传统的平衡或优化关系，并且其中使用的冷凝器也不按照正常的方式那样提供足够的除热能力。换句话说，在一个最佳系统中，所需的能力决定了蒸发器的体积，而蒸发器的体积确定了压缩机的体积，它们共同输入的热又确定了冷凝器的体积。相比之下，按照本发明，在蒸发器的体积确定之后，冷凝器的体积通过减小或消除过冷能力，并通过使用由例如从主膨胀阀分流到旁通回路中的制冷剂驱动的热交换器而提供失去的过冷而被“反优化”。这样就可使用较小的压缩机，随后又改善了EER和降低了系统成本。较小的冷凝器还减小了系统所需的空间。
由于在平衡系统中，冷凝器已经足够大，并且系统不能利用额外的过冷，所以，这种实现改进的惊人的能力超过了使用旁流技术所能想像得到的程度。但是，在本发明这样的制冷系统中，冷凝器要比优化体积的冷凝器小得多，由于增大的过冷使较小的冷凝器像优化体积的冷凝器或体积过大的冷凝器，所以旁流的方法可显示出巨大的好处。这种方法大大提高了冷却能力和EER。
类似地，本发明允许蒸发器比优化体积的蒸发器大得多，并因而提高了热的吸收。因而，当增加的过冷使按照比例减小的冷凝器其作用就像优化体积的冷凝器或过大体积的冷凝器一样时，旁通方法能显示出巨大的优越性。在本发明的该实施例中，即使蒸发器增加了热的吸收，冷凝器压力也能保持恒定，从而在不增大压缩机作功的情况下，提高冷却能力和EER。
广泛地说，按照本发明，冷凝器出来的部分液态制冷剂被分成一条通路，制冷剂从该旁通被再次喷入位于蒸发器出口和压缩机入口之间位置的一次制冷剂流路中，在旁通管路中二次膨胀阀用于对从冷凝器分流出的液态制冷剂进行节流，这样就使其温度降低到大大低于冷凝器的出口温度。
然后，二次膨胀阀出来的冷却的制冷剂流过与冷凝器出口和一次膨胀装置入口之间的一次制冷剂管路热连接的热交换器。热交换器去除冷凝器中的制冷剂蒸气的热，从而降低了它的温度。这样，制冷剂以基本上低于它的饱和温度的温度进入一次膨胀装置。换句话说，过冷的程度明显提高，例如提高10-15攝氏度。而且这是在没有任何冷凝器部分的参与下实现的过冷。
由于在热交换器出口处的旁通管路中的制冷剂压力高于蒸发器出口处的压力，所以将压差调节装置用在通常管路出口和一次制冷剂管路的中间部分。压差调节装置可以是真空发生装置或减压装置。
按照本发明的第一个方面，提供一种制冷系统，它包括制冷剂压缩装置、制冷剂冷凝装置、膨胀装置和蒸发装置，这些装置连接在一起，以构成一个制冷剂在其中循环的闭式回路系统；及一个旁通管路，它连接在冷凝装置出口和膨胀装置之间，该旁通管路包括二次膨胀装置、从来自冷凝装置出口和膨胀装置入口之间的冷凝器排出的液态制冷剂中吸收热的热交换装置，及一个用于混合两种不同压力的蒸气并将蒸发装置和热交换装置的出口连接到压缩装置的入口的压差调节装置。
按照本发明的第二个方面，提供一种制冷系统，它包括一次制冷剂通路，该通路包括一个压缩机、一个冷凝器、一个一次膨胀装置和一个蒸发器，这些装置连接在一起，以构成一个制冷剂在其中循环的闭式回路系统；及一个旁通管路，它连接在冷凝装置出口和一次膨胀装置之间，该旁通管路包括一个与冷凝器出口和一次膨胀装置入口之间的一次制冷剂通路热连接、以从来自压缩机的排出蒸气中吸收热的热交换器，及一个用于混合两种不同压力的蒸气并将蒸发装置和热交换装置的出口连接到压缩装置的入口的压差调节装置。
另外，按照本发明的第二个方面，压差调节装置可以是真空发生装置，它具有不运动部件，文丘里管、或所谓的“涡流管”，它通常用于形成两股温度与单股高压输入流的温度不同的流体流
另外，按照本发明的第二个方面，压差调节装置可以是减压装置，它具有不运动部件，如毛细管、节流孔、阀或多孔塞。减压装置用在旁通管路中，它保持在比蒸发器的压力高的压力上。减压装置平衡旁通管路与蒸发器出口之间的压力，并包括适当的管路连接，以使压力平衡的蒸气在回到压缩机入口之前混合。
按照本发明的第三个方面，提供一种提高制冷系统效率的方法，该制冷系统包括一次制冷剂通路，该通路包括一个压缩机、一个冷凝器、一个一次膨胀装置和一个蒸发器，这些装置连接在一起，以构成一个制冷剂在其中循环的闭式回路系统，该方法包括如下步骤：使冷凝器中的一部分制冷剂从旁路流入二次制冷剂管路，并使旁流的制冷剂通过与冷凝器出口和一次膨胀装置入口之间的一次制冷剂通路热连接的热交换器，以从来自冷凝器的液态制冷剂中吸收热，并使热交换器中制冷剂和蒸发器中的制冷剂通过压力调节装置，该压力调节装置将两种不同压力的蒸气混合并将出自压力调节装置中的制冷剂输送到压缩机的入口。
提供用于进行过冷的旁通管路使冷凝器更有效，从而减小了冷凝器压力，降低了在压缩机处压力的升高，并因而减小了压缩机的做功。相应地，由于过冷不必在冷凝器内部进行，所以可大大减小冷凝器的体积并使实质上的效率更高，更具有成本效益。增加的过冷提高了经一次膨胀阀节流过程后的液态制冷剂的量。这样就增加了在蒸发器处吸收的热(通常称为冷却能力)。
过冷旁通的上述优越性是通过从冷凝器向外分流出5-15％的液态制冷剂而实现的。在这个水平上，减小了压缩机的做功并提高了冷却能力。由于EER(能量效率比率)被限定为冷却能力与压缩机做功的比，所以EER提高了。
按照本发明的第四个方面，当大于15％，例如30％的冷凝器中的液态制冷剂分流到旁通管路，由于通过蒸发器循环的制冷剂质量流速明显减小，所以减小了冷却能力。通过在旁通管路中使用可调节阀，可根据热负荷改变旁通的质量流速，从而改变冷却能力，这样就可在不频繁和高能效的情况下运行空调和制冷系统，并进行压缩机的ON-OFF操作。结果提高了长期季节性能量效率(SEER)。
按照本发明的第五个方面，例如在区域冷却系统中，使用多级蒸发器。因此，可为分离的房间设置几个小型的蒸发器，并使用一个冷凝器和一个压缩机。当所有房间都需要冷却时，系统可以以5％的旁通流量运行，以提供最大的冷却能力和最高的效率。如果热负荷减小，则由于较少房间需要冷却，所以旁流量可提高，以在不需要循环地通断压缩机的情况下减小冷却能力。由于不断重复进行压缩机的ON-OFF循环是一个非常低效的过程，所以这样就带来了巨大的利益。
以进一步对照早传统技术，本发明的原理是应用传统的单一制冷剂系统，并且也使用混合制冷剂系统，该混合制冷剂系统通过使用选择的制冷剂的组合来提供所需的热特性和可燃特性的结合。这种混合制冷剂系统还具有再生特性，当制冷剂进入蒸发器时，它通过提高制冷剂中液体的百分比来提供更高的蒸发器效率。可再生的混合制冷剂系统公开在例如美国专利6,250,086和6,293,108中，这两篇专利的内容在此引用参考。
按照本发明的另一个方面，通过使用去除过热和过冷的旁通回路可进一步减小冷凝器的体积。使用去除过热的旁路公开在申请日为2002年9月23日的待审的美国专利申请10/253,000(律师案卷号3474-21)中，这两篇专利的内容在此引作参考。
因此，本发明的一个目的是提供一种去除制冷系统的冷凝器中的过冷段的设备和方法。
本发明的另一个目的是通过对制冷系统中的制冷剂提供过冷的具有成本效益方式，来提高已有制冷系统的效率。
本发明的另一个目的是通过对制冷剂提供过冷的具有成本效益方式，来提高已有制冷系统的冷却能力和EER。
本发明的再一个目的是提供一种能提高冷却能力和EER的系统，这种提高是通过使用旁通过冷技术与用于传统给定冷却能力的冷凝器的非优化体积相结合来实现的。
本发明的相关目的是由于提供制冷剂的过冷的具有成本效益方式，所以可使用较小型的已有制冷系统中的冷凝器。
本发明的另一个目的是在不降低EER或冷却能力的情况下使用比当前的优化体积更小，并且比没有旁通的过冷技术的已有制冷系统的部件的体积比更小的冷凝器和压缩机。
本发明的另一个目的是提供一种用于制冷剂过冷的方法和设备，该方法和设备可用于单一制冷剂系统，也可用于不管是否具有再生特性的混合制冷剂系统。
本发明的另一个目的是提供一种改进的制冷系统，它通过使用真空发生装置大大降低了蒸发器压力，从而提高了最蒸发器的容量。
本发明的另一个目的是提供一种改进的制冷系统，其中利用真空发生装置混合有两种不同压力的制冷剂流，这种混合提高了压缩机的吸气压力，从而使压缩机所需的压力升高得到降低，这又减小了压缩机的做功并提高了EER。
本发明的另一个目的是提供一种改进的制冷系统，其中两种不同压力的蒸气的混合是利用真空发生装置进行的，这样，在旁通管路处的压力能保持在比蒸发器压力高的压力。
本发明的另一个目的是提供一种改进的制冷系统，其中两种不同压力的蒸气的混合是利用减压装置进行的，这样，在旁通管路处的压力能保持在比蒸发器压力高的压力。
本发明还有一个目的是提供一种改进的制冷系统，其中过冷是在旁通管路中的冷凝器外部进行的，制冷剂从冷凝器出口被分流到旁路管路中，其中分流的制冷剂的量这样控制：冷却能力可调节到能满足变化的热需求的程度，从而系统不需要重复进行能量效率低的压缩机的通断循环。
本发明的另一个目的是提供一种提高传统制冷系统的冷却能力和EER的方法和设备，该方法和设备将旁通技术与非优化冷凝器体积相结合，以用于过冷和用于去除过热。
附图说明
图1是传统制冷系统的方框图；
图2是表示用于图1的传统制冷系统的冷凝器内温度变化的一个实例；
图3是表示另一个现有技术的制冷系统，其中高压制冷剂的一部分通过旁通管路中的二次膨胀装置时膨胀，该旁通管路处于与蒸发器出口的压力相同的压力；
图4是表示使用传统液体-管路/吸入管路热交换器的旁通装置的一个实例；
图5是本发明的一个实施例的方框图，其中按照常规实践中的规定，将过冷旁通技术与冷凝器体积的非优化相结合，并使用压差调节装置将两种处于不同压力的制冷剂流进行混合。
图6是本发明的一个实施例的方框图，其中将蒸发器增大，以利用附加的过冷的优越性；
图7是本发明的一个实施例的方框图，该实施例使用一个涡流发生器作为压差调节装置；
图8是本发明的一个实施例的方框图，其中液态制冷剂在二次热交换器下游处被分流；
图9是本发明的一个实施例的方框图，其中热膨胀阀(TXV)用于维持恒定的吸气温度；
图10A和10B表示涡流发生器的结构，该发生器可用作本发明的压力调节装置；
图11是将本发明应用于区域冷却系统的方框图；
图12是将本发明应用于混合制冷系统的方框图；
图13是本发明一个实施例的方框图，其中将小冷凝器和大蒸发器与TXV相结合来用，以利用附加过冷的优越性，其中热交换器由蒸发器中的制冷剂驱动；
图14是本发明一个实施例的方框图，其中将小冷凝器和大蒸发器与TXV相结合，以利用附加过冷的优越性，其中热交换器由从主膨胀装置中分流的制冷剂驱动。
在全部附图中，相同的部件采用相同的附图标记。
具体实施方式
图5示出了旁通技术的原理，其中一部分液态制冷剂通过一条旁通管路或通路27旁流。在旁通管路中的制冷剂流过二次膨胀装置23，这样就降低了它的压力和温度。在二次膨胀装置之后的冷的制冷剂混合物接收已离开冷凝器的热的液态制冷剂中的热能，并流过一次制冷剂管路，同时在液态制冷剂中产生附加的过冷。从该旁通方法中产生的附加的过冷使在冷凝器中的过冷过程变得不必要。因此，图5示出一个较小的冷凝器14b，它的过冷段被去除并用虚线的矩形方框表示。
图6表示，旁通技术使用的蒸发器比没有旁通技术的优化系统中的蒸发器大。由于提高了由旁通技术产生的过冷，所以可使用较大的蒸发器。过冷的增加意味着在主膨胀装置之后更多的液态制冷剂是在低温下形成的，这样，蒸发器就增加了热的吸收。增大的蒸发器的体积用虚线的矩形方框18a表示。增大的蒸发器图6中的28表示。蒸发器的体积直接体现在制冷系统的容量上。在本发明的这一实施例中使用的蒸发器比没有旁通的优化系统的蒸发器大，该蒸发器的使用是意义重大的，因为这意味着利用该旁通技术，可在不增加冷凝器和压缩机体积的情况下提高系统的能力。在所有其它部件的体积保持不变的情况下，蒸发器体积的增大会直接导致冷却能力的增大，或从另一种观点看，由于增加了旁通，所以可减小冷凝器和压缩机的体积，并仍能满足给定的蒸发器容量的需要。例如，可建立一个制冷系统，在维持蒸发器的体积和冷却能力不变的同时，它的冷凝器和压缩机比优化系统中的小。由于当前压缩机的成本大约是制冷系统的总成本的一半，所以压缩机体积的减小是一种非常诱人的选择。
图7表示与没有旁通的情况相比，旁通技术使用的冷凝器24较小，蒸发器28较大。例如，在没有旁通技术的1吨的空调系统中，需要与1吨(即15KBtu/hr)相适应的冷凝器14、与1吨(即12KBtu/hr)相适应的蒸发器18及为1吨的应用设计的压缩机12，如图1所示。在具有旁路的1吨的空调系统中，需要较小的冷凝器24(即10KBtu/hr)、较大的蒸发器28(即15KBtu/hr)和为1吨的应用设计的相同的压缩机12，如图6中所示。
图6表示使用压差调节装置38的旁通技术。在旁通管路27处的压力大于在蒸发器处的压力。因此，需要一个压差调节装置来处理蒸发器后两种不同压力下的蒸气。压力调节装置可以是真空发生装置，如涡流发生器或文丘里管，或减压装置，如毛细管、节流孔、阀或多孔塞。在减压装置的情况下，磨擦减小了来自旁通管路中的制冷剂流的压力，以便与蒸发器的压力相匹配。减压装置还可以是合适的管或类似部件，以使压力平衡的蒸气在回到压缩机入口前混合。
图7表示使用涡流发生器29作为压差调节装置的旁通技术，以形成真空和实现具有不同压力的两种制冷剂流的混合。
在图5-7所示的实施例中，在一次制冷剂流受到在热交换器22中的过冷前，制冷剂流被分流到二次通路。图8表示另一个实施例，其中在过冷后发生转移。另外，压差调节装置38应用在蒸发器和压缩机之间，以结合两种不同压力的蒸气。
图9表示本发明的一个实施例，该实施例使用了一个与旁通技术相结合的恒温膨胀阀(TXV)16a。TXV16a利用热传感元件41计量流向蒸发器28的流量，以检测过热。TXV16a响应热元件41而打开或关闭。TXV16a在蒸发器28中保持恒定的过热。使用与旁通技术结合的TXV16a，可使使用的蒸发器比其它情况的蒸发器小。当在蒸发器28中的热吸收增大时，过热也增加。因此，TXV16a打开，同时提高了制冷剂的质量流速，使过热保持恒定。当使用具有TXV16a的较大蒸发器时，由于TXV16a能提高循环制冷剂的质量流速，所以蒸发器的热吸收可显著提高。
没有旁通时，使用较大的蒸发器增加了热吸收，也提高了冷凝器的压力，从而提高了压缩机做功。压缩机做功的增加常常大于热吸收的增加，因而降低了能量效率比(EER)。但是，在本发明中，旁通技术在冷凝器24及冷凝器24之后产生足够的过冷，使蒸发器28热吸收的增加不会使冷凝器的压力增大，这是因为旁通使冷凝器24起到一个体积被加大很多的冷凝器的作用。因此，在具有旁通的情况下，EER得到提高。
涡流发生器的结构示意地显示在图10A和10B中。通常如标记40表示的涡流发生器的设计是从所谓的涡流管得出的，这种已知的装置将压缩气体的引入流转换成两股输出流，相对供给涡流管的气体而言，一股流温度比较高，另一股流的温度比较低。涡流管不包含任何运动部件。这种装置公开在美国专利6,250,086中，该专利的内容在此引作参考。
如图10A和10B所示，涡流发生器40用于将两种压力不同的蒸气混合成一股流。本发明使用涡流发生器40作为混合装置。它包括一个管状主体60，该主体在一个入口端62具有轴向入口52和切向入口54，在相对的出口端64具有一个出口58。在入口端处的管60的内部结构是这样的：进入切向入口54的高压气体流沿螺旋通路流向出口58。这就在管60内产生了较强的涡流，由于涡流产生的离心力的作用，径向压差迫使蒸气径向地向外运动，并在周边处形成高压，在轴线上形成低压。低压使流体被吸入轴向入口52，以便与高压螺旋流混合并随之一起流出出口58。
参照图7所示的系统和图10A和10B所示的涡流发生器40的结构，高压切向流从二次热交换器22和旁通管路27通过管54提供，而在轴向入口52处的引入流从蒸发器28的出口提供。使用基于涡流发生器的真空发生装置可在不需要具有运动部件的高成本的泵的情况下，将蒸发器28处的制冷剂与二次热交换器22处的高压制冷剂相结合。
另一些依赖于几何形状和流体动力学的装置也可用于产生真空，真空使蒸发器18和热交换器22中的制冷剂流混合。例如，也可使用以文丘里管的原理工作的装置。
再参照图7，在运行中，利用一个合适的阀(图中未示出)使冷凝器24中的液态制冷剂分流到旁通管路27中。分流的制冷剂通过二次膨胀装置23，然后通过热交换器22，热交换器进行过冷，该过冷通常是由冷凝器下游部分进行的。通过对系统参数的正确选择，特别是对分流到旁通管路的制冷剂质量流速的选择，使制冷剂能以饱和温度或接近于饱和温度的状态离开冷凝器，并且通过向环境的热传递，使通过冷凝器24的全部流路能专用于相变过程，从而可达到最大的冷凝器效率。现已发现，这需要从冷凝器向旁通管路分流出5-15％的液态制冷剂。
更具体地说，提供用于过冷的旁通管路使冷凝器24更有效，从而减小了冷凝器压力，这就又降低了在压缩机12提升的压力，从而减小了压缩机的做功。有时称为能量效率比(EER)的制冷系统的性能系数(“COP”)被定义为Qv/Wc，这里Qv是由系统的蒸发器吸收的热，Wc是由压缩机做的功。可理解到，Wc降低，则COP和EER提高。
相对地，由于过冷不必在冷凝器24内进行，所以冷凝器变得更有效，主膨胀装置16前的过冷增大。这样就提高了在通过主膨胀阀16节流过程之后的液态制冷剂的量。因此，提高了蒸发器28吸收的热(通常称作冷却能力)。
仍参照图7，通过对真空发生装置，如图10A和10B所示的涡流发生器40或文丘里管的适当设计，可使在低压入口52处的压力比在主蒸发器28处的入口压力低。因此，压力降施加给整个蒸发器28。其优越性在于较低的蒸发器出口压力意味着蒸发器的温差更大，从而导致蒸发器容量增大。
更重要的是，在来自热交换器22和蒸发器28的两股蒸气流混合之后，混合流的压力可比蒸发器入口压力更高。这意味着压缩机入口的吸气压力提高了，这就减小了整个压缩机12所需的提升压力。减小压缩机的做功可提供EER提高的好处。
图11表示体现本发明原理的的区域空调系统，该系统都用标记110表示。它与图5所示的系统50的不同之处在于，旁通管路92包括一个可调节控制阀94，并且蒸发器96由几个用于不同房间的并联连接的蒸发器单元98a和98b组成，它们通过开关阀(ON-OFF阀)100a和100b分别连接到一次膨胀装置16上。因此，系统110提供两个分离的冷却区域，但可理解到，如果需要可提供更多的区域。
蒸发器单元98a和98b的出口处于相同的压力，所以它们共同连接到压差调节装置38的输入端。
在运行时，当需要两个区域内冷却时，阀100a和100b打开，制冷剂流过两个蒸发器98a和98b。对阀94进行调节，以将10-60％的制冷剂从冷凝器分流到旁通管路92中，以达到最大的冷却能力和效率。因此，结合附图5，6和7描述的过冷旁通的所有益处也都在系统110中实现了。
但是，作为系统110的附加特征，如果需要冷却，例如只冷却由蒸发器单元98a服务的区域，则阀100a打开，阀100b关闭，并调节阀94，以随同过冷所需的制冷剂一起，分流另外通过蒸发器98b流入旁通管路92的制冷剂。
为了改变旁流的质量流速，在旁通管路92中的阀94应继续调节，或按步骤调节，以提供所述的不同流量值。例如，为了实现最佳性能，应分流5％到15％，为减小冷却能力，应分流20％，30％，40％，50％和60％。提供上述能力的阀可在市场上买到，并且任何适当的或所需的这种类型的阀都可采用。
如前所述，通过将制冷剂质量流量的5-15％分流到旁通管路，可实现最大效率和冷却能力。当制冷剂分流的量超过15％，例如达到30％或更多时，由于通过明显地减小在蒸发器96循环的制冷剂的质量流速，所以就降低了冷却能力。因此，由于不需要将制冷剂分流到闲置的蒸发器中，所以可按照热负荷改变冷却能力，而不需要重复地进行压缩机的通断循环或采用成本高的可变速压缩机。
由于循环进行压缩机的通断操作要耗费大量能源，所以上述方法具有极大的优越性。消除这种低效率导致提升长期能源效率、有时根据季节能源效率比(SEER)测量的参数显著提高，这考虑到压缩机按系统的效率进行的ON/OFF运行。SEER定义为Qv(蒸发器吸收的热)的总量乘以运行时间与Wc(压缩机做功)的总量乘以运行时间之比。
可理解到，在如图5-9所示的单区系统中，可提供变化的冷却能力。这里，附加的制冷剂将通过可适当调节的阀(图中未示出)分流到旁通管路27，以适应所需冷却能力的降低，并且系统可在不需要压缩机频繁地进行通断循环的情况下运行。
在上述结构中，已假设单一制冷剂通过该系统循环。过冷旁通可与再生系统中的混合制冷剂相结合，以实现高效益的效果。
图12表示应用本发明于一个简单混合制冷剂系统的一个实施例，利用如制冷剂R-32，R-125，和R-134的混合物，这是惯用的有利的组合。由于R-32成分易燃，但具有优良的热特性，而R-125和R-134a成分热特性比R-32差，但却是非易燃的，因而是安全的。为了简化，在美国专利6,293,108和6,449,964中，再生通路的变化被从图12所示的系统中省略了。
与系统50(参见图5)相同，一般标记为120的系统由旁通管路27中的一个压缩机12、一个膨胀装置16a、一个蒸发器28、一个热交换器22和一个压差调节装置38组成。但是，在图12的系统120中的冷凝器被分成两级24a和24b，并且可将任何适用的或所需类型的汽液(LV)分离器108设置在两个冷凝器级之间。
LV分离器108将从冷凝器级24a引入的蒸气流分离成通过冷凝器级24b入口的第一蒸气部分和第二低温液体部分，该低温液体有部分通过阀112流入旁通管路27并流到热交换器22的入口。
由于相对于其它制冷剂组分具有较高的冷凝温度和沸点，所以通过阀112的LV分离器108出来的第二部分是富有R-134a的制冷剂。除了按照上述方式在冷凝器级24a外部进行去除过热步骤的优点外，以液态形式分配到旁通管路的制冷剂的富R-134a组合物具有减小冷凝器压力的附加优点。
如上所述，图12所示的系统是将本发明的原理应用于混合制冷剂再生系统的典型实例。但应理解到，旁通也可应用于其它混合制冷剂再生系统的结构。
图13表示本发明与传统实践的非优化冷凝器体积相结合，应用于传统的液体-管路/吸气管路热交换器的情况，其中蒸发器中的过热蒸气或液体/蒸气混合物用于使冷凝器中的高压液体过冷。由于压缩机212前的吸气温度提高，所以本发明使用恒温膨胀装置216和恒温泡241提高了循环的制冷剂的质量流速，该恒温泡检测吸气温度。恒温膨胀装置216提高了循环制冷剂的质量流速，使本发明中的吸气温度在保持恒定。本发明使用一个冷凝器214，它的体积比优化系统中的冷凝器体积小得多。此外，本发明使用一个蒸发器218，它的体积比优化系统中的蒸发器体积大得多。在优化系统中，传统的液体-管路/吸气管路热交换器没有提高系统的效率。使用较大蒸发器218的本发明，使制冷系统使用的冷凝器和压缩机比没有使用旁通方法的优化系统中的小。
图14表示本发明应用于类似于图4所示系统的一个系统结构，该系统再与传统实践中使用的冷凝器体积的非优化相结合。这里，一部分液态制冷剂通过二次膨胀装置223和热交换器222旁流，以使冷凝器中的高压液体过冷。本发明使用冷凝器224，它的体积比优化系统中的冷凝器的体积小得多。另外，本发明使用蒸发器228，它的体积比优化系统中的蒸发器的体积大得多。
在描述的本发明中，为清楚起见，使用了特定的热技术。但是本发明不局限于特定的描述术语，应理解到，每个特定术语包括所有以类似方法完成类似目的的技术等同物。
类似地，所述的和图示的实施例也只是举例说明，在本发明的范围内，根据本公开的内容进行各种改进和变换，及完成其它实施例对于本领域的专业技术人员都是显而易见的。因此，本发明的范围只为权利要求所订定及所限，而非为其中的描述所规范。

Claims (80)

1、一种制冷系统，包括：
一个一次制冷剂管路，包括制冷剂压缩装置、制冷剂冷凝装置、膨胀装置和蒸发装置，这些装置连接在一起，以构成一个制冷剂在其中循环的闭式回路系统；及
一个旁通管路，它连接在冷凝装置的出口，该旁通管路包括：
二次膨胀装置；
热交换装置，它与冷凝装置的出口和膨胀装置的入口之间的一次制冷剂管路热连接，用于从冷凝器排出的液态制冷剂中吸收热；及
一个压差调节装置，它用于混合两种不同压力的蒸气并将蒸发装置和热交换装置的出口连接到压缩装置的入口。
2、按照权利要求1的制冷系统，其中：
冷凝装置的传热能力不足以提供所需的制冷剂过冷；及所需的过冷基本上完全由热交换装置提供。
3、按照权利要求1的制冷系统，其中热交换装置和冷凝装置这样构成：所需的制冷剂过冷的相当大部分由热交换装置提供。
4、一种制冷系统，包括：
一次制冷剂通路，该通路包括一个压缩机、一个冷凝器、一个一次膨胀装置和一个蒸发器，这些装置连接在一起，以构成一个制冷剂在其中循环的闭式回路系统；及
一个旁通管路，它连接在冷凝装置出口，该旁通管路包括：
一个二次膨胀装置；
一个热交换装置，它与冷凝器出口和一次膨胀装置入口之间的一次制冷剂通路热连接、以从来自压缩机的排出蒸气中吸收热；及
一个压差调节装置，它用于混合两种不同压力的蒸气并将蒸发装置和热交换装置的出口连接到压缩装置的入口。
5、按照权利要求4的制冷系统，其中：
冷凝器的传热能力不足以提供所需的制冷剂过冷；及
所需的过冷基本上完全由热交换器提供。
6、按照权利要求4的制冷系统，其中热交换器和冷凝器这样构成：所需的制冷剂过冷的相当大部分由热交换装置提供。
7、按照权利要求4的制冷系统，其中旁通管路连接到热交换器下游的冷凝器出口上。
8、按照权利要求4的制冷系统，其中：
蒸发器由多个位于由系统冷却的空间的各部分中的并联蒸发器部件组成；及
该系统还包括多个分别将一次膨胀装置连接到蒸发器部件上的开关阀，该开关阀在规定的时间在特定位置不需要冷却时，通过关闭流向特定蒸发器部件的制冷剂流量来使该各蒸发器部件闲置；及
一个在旁通管路中的可调节阀，该可调节阀用于控制旁通管路中的制冷剂流量，它在特定的蒸发器部件闲置时，使在一次制冷剂管路中不需要的制冷剂质量流量流向旁通管路。
9、按照权利要求8的制冷系统，其中压缩机的配置和控制是这样的：当系统运行时，不管热负荷如何变化，压缩机都连续地运转。
10、按照权利要求8的制冷系统，其中压差调节装置包括：
一个低压入口，它共用地连接到蒸发器部件的出口；
一个高压输入端，它连接到旁通管路；及
一个出口，它连接到压缩机的入口。
11、按照权利要求8的制冷系统，其中当所有蒸发器部件都运行而需要最大冷却能力时，在旁通管路中的阀将5％到15％的制冷剂分流到旁通管路，并且由于特定的蒸发器部件不工作而使热负荷减小时，将60％的制冷剂分流到旁通管路。
12、按照权利要求4的制冷系统，还包括一个旁通管路中的阀，该阀当由于高的热负荷而需要最大冷却能力时，将约5％到约15％的制冷剂分流到旁通管路，并且根据热负荷的减小，将约60％的制冷剂分流到旁通管路。
13、按照权利要求12的制冷系统，其中压缩机的配置和控制是这样的：当系统运行时，不管热负荷如何变化，压缩机都连续地运转。
14、按照权利要求4的制冷系统，其中一次制冷管路中的膨胀装置响应与压缩机入口热连接的温度传感器进行恒温运行，以使蒸发器内保持恒定的过热。
15、按照权利要求14的制冷系统，其特征在于，在不增大压缩机做功的情况下，通过减小按常规所需的蒸发器的体积以提高冷却能力。
16、按照权利要求15的制冷系统，其特征在于，为达到所需要的冷却能力，减小按常规对选定的过大体积的蒸发器所需的冷凝器的体积。
17、按照权利要求14的制冷系统，其特征在于，为达到所需要的冷却能力，减小按常规对选定的蒸发器所需的冷凝器的体积。
18、按照权利要求4的制冷系统，其特征在于，为达到所需要的冷却能力，减小按常规对选定的蒸发器所需的冷凝器的体积。
19、按照权利要求4的制冷系统，其中在系统中循环的制冷剂由单一组分组成。
20、按照权利要求4的制冷系统，其中在系统中循环的制冷剂是混合制冷剂，该混合制冷剂包含为提供所需的热特性和易燃性的组合而挑选的多种组分。
21、按照权利要求20的制冷系统，还包括汽液分离器，它有选择地向旁通管路分流混合制冷剂中的至少一部分，以在它进入蒸发器时提高制冷剂中液态的百分比，从而提高了蒸发器的效率。
22、按照权利要求21的制冷系统，其中分流的制冷剂相对于制冷剂的其余部分具有高的冷凝温度和高的沸点温度。
23、一种制冷系统，包括：
一次制冷剂通路，该通路包括一个压缩机、一个冷凝器、一个一次膨胀装置和一个蒸发器，这些装置连接在一起，以构成一个制冷剂在其中循环的闭式回路系统；及
一个旁通管路，它连接在冷凝装置出口和压缩机的入口，该旁通管路包括：
一个二次膨胀装置；及
一个热交换装置，它与冷凝器出口和一次膨胀装置入口之间的一次制冷剂通路热连接，它为从冷凝器排出的制冷剂提供过冷，冷凝器的传热能力不足以提供所需的过冷。
24、按照权利要求23的制冷系统，其中热交换器和冷凝器这样配置：所需的过冷基本上完全由热交换器提供。
25、按照权利要求23的制冷系统，其中：
从热交换器出来的制冷剂的蒸气压力高于从蒸发器出来的制冷剂的蒸气压力，及
系统还包括一个将蒸发器和热交换器的出口连接到压缩机的入口的压差调节装置。
26、按照权利要求25的制冷系统，其中压差调节装置是真空发生装置，它的入口连接到蒸发器和热交换器的出口，并且一个输出端连接到压缩机的入口。
27、按照权利要求25的制冷系统，其中压差调节装置是文丘里管或涡流管。
28、按照权利要求25的制冷系统，其中压差调节装置包括连接到热交换器的出口的减压装置和将减压装置和蒸发器的出口连接到压缩机入口的混合装置。
29、按照权利要求28的制冷系统，其中减压装置是毛细管、节流孔、阀或多孔塞。
30、按照权利要求23的制冷系统，其中旁通管路连接到热交换器下游的冷凝器出口。
31、按照权利要求23的制冷系统，其中：
蒸发器由多个位于由系统冷却的各部分空间中的并联蒸发器部件组成；及
该系统还包括多个分别将一次膨胀装置连接到蒸发器部件上的开关阀，该开关阀在规定的时间在特定位置不需要冷却时，通过关闭流向特定蒸发器部件的制冷剂流量来使该蒸发器部件闲置；及
一个在旁通管路中的可调节阀，该可调节阀用于控制旁通管路中的制冷剂流量，它在特定的蒸发器部件闲置时，使在一次制冷剂管路中不需要的制冷剂质量流量流向旁通管路。
32、按照权利要求31的制冷系统，其中压缩机的配置和控制是这样的：当系统运行时，不管热负荷如何变化，压缩机都连续地运转。
33、按照权利要求31的制冷系统，还包括一个压差调节装置，它具有一个低压入口，它共用地连接到蒸发器部件的出口；一个高压输入端，它连接到旁通管路；及一个出口，它连接到压缩机的入口。
34、按照权利要求31的制冷系统，其中当所有蒸发器部件都运行而需要最大冷却能力时，在旁通管路中的阀将约5％到约15％的制冷剂分流到旁通管路，并且由于特定的蒸发器部件不工作而使热负荷减小时，将约60％的制冷剂分流到旁通管路。
35、按照权利要求23的制冷系统，还包括一个旁通管路中的阀，该阀当由于高的热负荷而需要最大冷却能力时，将约5％到约15％的制冷剂分流到旁通管路，并且根据热负荷的减小，将约60％的制冷剂分流到旁通管路。
36、按照权利要求35的制冷系统，其中压缩机的配置和控制是这样的：当系统运行时，不管热负荷如何变化，压缩机都连续地运转。
37、按照权利要求23的制冷系统，其中一次制冷管路中的膨胀装置响应与压缩机入口热连接的温度传感器进行恒温运行，以使蒸发器内保持恒定的过热。
38、按照权利要求37的制冷系统，其特征在于，在不增大压缩机做功的情况下，通过增大按常规所需的蒸发器的体积以提高冷却能力。
39、按照权利要求38的制冷系统，其特征在于，为达到所需要的冷却能力，减小按常规对选定的增大体积的蒸发器所需的冷凝器的体积。
40、按照权利要求37的制冷系统，其特征在于，为达到所需要的冷却能力，减小按常规对选定的蒸发器所需的冷凝器的体积。
41、按照权利要求23的制冷系统，其特征在于，为达到所需要的冷却能力，减小按常规对选定的蒸发器所需的冷凝器的体积。
42、按照权利要求23的制冷系统，其中热交换器被连接以在其内提供制冷剂的逆流，并提供在一次制冷剂管路中热连接的制冷剂。
43、按照权利要求23的制冷系统，其中在系统中循环的制冷剂由单一组分组成。
44、按照权利要求23的制冷系统，其中在系统中循环的制冷剂是包括选择的多种组分的混合制冷剂，以提供所需的热特性和易燃性的组合。
45、按照权利要求44的制冷系统，还包括汽液分离器，它有选择地向旁通管路分流混合制冷剂中的至少一部分，以在它进入蒸发器时提高制冷剂中液体的百分比，从而提高了蒸发器的效率。
46、按照权利要求45的制冷系统，其中分流的制冷剂相对于制冷剂的其余部分具有高的冷凝温度和高的沸点温度。
47、一种提高制冷系统效率的方法，该制冷系统包括一次制冷剂通路，该通路包括一个压缩机、一个冷凝器、一个一次膨胀装置和一个蒸发器，这些装置连接在一起，以构成一个制冷剂在其中循环的闭式回路系统，该方法包括如下步骤：
使冷凝器中的一部分制冷剂从旁路流入二次制冷剂管路，二次制冷剂管路包括一个二次膨胀装置和一个与冷凝器出口和一次膨胀装置入口之间的一次制冷剂管路热连接的热交换器；
使分流的制冷剂通过热交换器，以从在一次制冷剂管路中流动的制冷剂中吸热；
使从热交换器出来的制冷剂和从蒸发器出来的制冷剂通过一个压差调节装置，该装置将两种不同压力的蒸气进行混合；及将压差调节装置中的制冷剂输送到压缩机的入口。
48、按照权利要求47的方法，其中制冷剂分流到热交换器下游位置处的旁通管路。
49、按照权利要求47的方法，其中将约5％和约15％之间的液态制冷剂流出量从冷凝器中分流到旁通管路。
50、按照权利要求47的方法，还包括如下步骤：
控制从冷凝器中流出并分流到旁通管路的制冷剂量，以根据热负荷调节系统的冷却能力；及
当系统运行时，基本上连续地运行压缩机，以提高长期能源效率。
51、按照权利要求47的方法，其中：
一次制冷剂管路包括位于分开冷却的各个位置上的多个蒸发器；
并且该方法包括如下步骤：
当需要最大冷却能力来冷却所有位置时，将预定最小量的制冷剂分流到旁通管路；及
当热负荷减小时，将制冷剂增加的量分流到旁通管路。
52、按照权利要求51的方法，还包括在系统运行时，根据与所需冷却能力无关的连续运转压缩机的步骤。
53、按照权利要求52的方法，还包括如下步骤：
通过阻止制冷剂向其流动来使在给定时间不需要冷却的位置上的特定蒸发器闲置；
将正常输送到特定蒸发器的制冷剂分流到蒸发器闲置的旁通管路。
54、按照权利要求47的方法，其中在系统中循环的制冷剂由单一组分组成。
55、按照权利要求47的方法，其中在系统中循环的制冷剂是混合制冷剂，该混合制冷剂包含为提供所需的热特性和易燃性的组合而挑选的多种组分。
56、按照权利要求55的方法，还包括如下步骤：选择性地将至少一部分混合制冷剂分流到旁通管路，以在制冷剂进入蒸发器时提高它的液体的百分比，从而提高蒸发器的效率。
57、按照权利要求56的方法，其中分流的制冷剂相对于制冷剂的其余部分具有高的冷凝温度和高的沸点温度。
58、按照权利要求47的方法，还包括如下步骤：
感应压缩机入口处的制冷剂温度；及根据感应的温度控制通过一次制冷管路中的膨胀装置的制冷剂的质量流速，以使从蒸发器出来的制冷剂的过热保持在恒定的水平。
59、按照权利要求58的方法，其特征在于，在不增大压缩机做功的情况下，通过增大按常规所需的蒸发器的体积以提高冷却能力。
60、按照权利要求59的方法，其特征在于，为达到所需要的冷却能力，减小按常规对选定的增大体积的蒸发器所需的冷凝器的体积。
61、按照权利要求58的方法，其特征在于，为达到所需要的冷却能力，减小按常规对选定的蒸发器所需的冷凝器的体积。
62、按照权利要求47的方法，其特征在于，为达到所需要的冷却能力，减小按常规对选定的蒸发器所需的冷凝器的体积。
63、一种提高制冷系统效率的方法，包括如下步骤：
使制冷剂通过一次制冷剂管路，该管路包括一个压缩机、一个冷凝器、一个一次膨胀装置和一个蒸发器，这些装置连接在一起，以构成一个闭式回路系统，其中冷凝器的传热能力不足以为循环的制冷剂提供所需的过冷；
将冷凝器的一部分制冷剂分流到二次制冷剂管路中，该管路包括一个二次膨胀装置和一个与冷凝器出口和一次膨胀装置入口之间的一次制冷剂管路热连接的热交换器；及
使分流的制冷剂通过热交换器，以为在一次制冷剂管路中流动的制冷剂提供过冷。
64、按照权利要求63的方法，还包括如下步骤：
使热交换器中的制冷剂和蒸发器中的制冷剂通过一个压差调节装置，该装置将两种不同压力的蒸气进行混合；及
将从压差调节装置出来的制冷剂输送到压缩机的入口。
65、按照权利要求63的方法，其中制冷剂分流到热交换器下游位置处的旁通管路。
66、按照权利要求63的方法，其中所需的基本上所有过冷都由热交换器内的热传递来提供。
67、按照权利要求63的方法，其中将约5％和约15％之间的液态制冷剂流出量从冷凝器中分流到旁通管路。
68、按照权利要求63的方法，还包括如下步骤：
控制从冷凝器中流出并分流到旁通管路的制冷剂量，以根据热负荷调节系统的冷却能力；及
当系统运行时，基本上连续地运行压缩机，以提高长期能源效率。
69、按照权利要求63的方法，其中：
一次制冷剂管路包括位于分开冷却的各个位置上的多个蒸发器；
并且该方法包括如下步骤：
当需要最大冷却能力来冷却所有位置时，将预定最小量的制冷剂分流到旁通管路；及
当热负荷减小时，将制冷剂增加的量分流到旁通管路。
70、按照权利要求69的方法，其中还包括在系统运行时，根据与所需冷却能力无关的连续运转压缩机的步骤。
71、按照权利要求70的方法，还包括如下步骤：
通过阻止制冷剂向其流动来使在给定时间不需要冷却的位置上的特定蒸发器闲置；
将正常输送到特定蒸发器的制冷剂分流到蒸发器闲置的旁通管路。
72、按照权利要求63的方法，其中在系统中循环的制冷剂由单一组分组成。
73、按照权利要求63的方法，其中在系统中循环的制冷剂是混合制冷剂，该混合制冷剂包含为提供所需的热特性和易燃性的组合而挑选的多种组分。
74、按照权利要求73的方法，还包括如下步骤：选择性地将至少一部分混合制冷剂分流到旁通管路，以在制冷剂进入蒸发器时提高它的液体的百分比，从而提高蒸发器的效率。
75、按照权利要求74的方法，其中分流的制冷剂相对于制冷剂的其余部分具有较高的冷凝温度和较高的沸点温度。
76、按照权利要求63的方法，还包括如下步骤：
感应压缩机入口处的制冷剂温度；及
根据感应的温度控制通过一次制冷管路中的膨胀装置的制冷剂的质量流速，以使蒸发器中的制冷剂的过热保持在恒定的水平。
77、按照权利要求76的方法，其特征在于，在不增大压缩机做功的情况下，通过增大按常规所需的蒸发器的体积以提高冷却能力。
78、按照权利要求77的方法，其特征在于，为达到所需要的冷却能力，减小按常规对选定的增大体积的蒸发器所需的冷凝器的体积。
79、按照权利要求76的方法，其特征在于，为达到所需要的冷却能力，减小按常规对选定的蒸发器所需的冷凝器的体积。
80、按照权利要求63的方法，其特征在于，为达到所需要的冷却能力，减小按常规对选定的蒸发器所需的冷凝器的体积。
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