本发明是对包括蒸发器、吸入管道、压缩机、气体冷却器和毛细 管的制冷系统的改进。蒸发器接收来自于毛细管的液态制冷剂，并用 于将制冷剂蒸发到气态。吸入管道接收从蒸发器输出的制冷剂。压缩 机接收来自吸入管道的制冷剂，并用于压缩制冷剂。气体冷却器用于 将从压缩机排出的被压缩制冷剂冷却。该系统还包括毛细管，其用于 将来自于气体冷却器的被冷却的制冷剂输送到蒸发器，其中吸入管道 和毛细管相邻设置，用于相互之间进行热交换。
在涉及例如上述制冷系统的本发明的一方面，压缩机是两级压缩 机，具有接收来自吸入管道的制冷剂和向中间冷却器输出被压缩制冷 剂的第一级，以及接收来自中间冷却器的制冷剂和输出被压缩制冷剂 的第二级。
在本发明这方面的不同的有利形式中，毛细管围绕着所述吸入管 道缠绕，制冷剂是二氧化碳，和/或制冷系统是跨临界的。
在涉及例如上述制冷系统的本发明的另一方面，盘适合于收集从 蒸发器的空气侧冷凝的水，并且制冷剂管道适合于将来自气体冷却器 的被冷却制冷剂输送经过盘，并与收集的冷凝水处于热交换关系。
在本发明这方面的不同的有利形式中，制冷剂是二氧化碳，和/ 或制冷系统是跨临界的。
在涉及例如上述制冷系统的本发明的又一方面，传感器适合于检 测空气温度、吸入管道温度或吸入管道压力中的一个，并且控制器适 合于根据由传感器检测到的一个温度或压力选择性地打开和关闭压缩 机。
在本发明这方面的一个有利形式中，仅仅当传感器检测到空气温 度高于选定的水平时，控制器才将压缩机启动，以压缩制冷剂。
在涉及例如上述制冷系统的本发明的又一方面，吸入管道包括串 联连接的第一和第二基本平行的直筒形部分，并且毛细管包括串联连 接的第一和第二螺旋缠绕部分。第一螺旋缠绕部分围绕着吸入管道的 第二直筒形部分缠绕，而第二螺旋缠绕部分围绕着吸入管道的第一直 筒形部分缠绕。
在本发明这方面的一种有利形式中，旁通安全阀设置在进入毛细 管第一螺旋缠绕部分的入口和离开毛细管第二螺旋缠绕部分的出口之 间。旁通安全阀对进入毛细管第一螺旋缠绕部分的入口和离开毛细管 第二螺旋缠绕部分的出口之间的压力差作出响应而打开。
在本发明这方面的另一种有利形式中，吸入管道包括连接吸入管 道的第一和第二直筒形部分的U形部分。
在本发明这方面的又一种有利形式中，收集器设置在吸入管道的 第一和第二直筒形部分之间。
在本发明这方面的又一种有利形式中，制冷剂是二氧化碳，并且 毛细管是用于被冷却的二氧化碳制冷剂的膨胀装置。
在涉及例如上述制冷系统的本发明的又一方面，吸入管道包括直 筒形部分以及在蒸发器和吸入管道的直部分之间的收集器。该收集器 包括相分离室、收集器和垂直管道，该相分离室具有用于来自蒸发器 的制冷剂的入口和用于在相分离室中已经分离出油和液滴的制冷剂的 出口；该收集器包括排放口，用于将油排出并使油返回到系统中；该 垂直管道设置在相分离室和收集器中。
在本发明这方面的一种有利形式中，提供有位于相分离室和收集 器之间的第二垂直管道，第二垂直管道适合于容纳选定容量的制冷剂 充注量。
在涉及例如上述制冷系统的本发明的又一方面，旁通管设置在毛 细管的周围，旁通管包括中间放气阀，该放气阀适合于对从气体冷却 器排出的制冷剂的高于选定水平的压力作出响应而打开。
在本发明这方面的有利形式中，选定的水平高于正常的运行压力， 和/或制冷剂是二氧化碳。
在涉及例如上述制冷系统的本发明的又一方面，上述本发明的不 同方面可以一起被合并在上述制冷系统中。
附图简要说明
图1是体现本发明一方面的制冷系统的示意图；
图2示出了吸入管路热交换器的第一实施例，该热交换器可以用 于本发明；
图3示出了吸入管路热交换器的第二实施例，该热交换器可以用 于本发明；
图4示出了吸入管路热交换器的第三实施例，该热交换器可以用 于本发明；
图5示出了体现本发明另一方面的吸入管路热交换器；
图6示出了具有收集器的改进的吸入管路热交换器；
图7示出了替换的吸入管路热交换器和收集器。
发明详细说明
如图1所示，体现本发明的制冷系统10的典型实施例包括，压缩 机20、逆流式气体冷却器24和蒸发器28。
在示出的有利实施例中，压缩机20是两级压缩机，其中气态制冷 剂输入到压缩机20的第一级34中，其将制冷剂压缩。来自压缩机第 一级34的被压缩制冷剂输出到可选的中间冷却器38中，在此处制冷 剂被适当地冷却，然后被输入到压缩机20的第二级40中，其将气态 制冷剂进一步地压缩。压缩机20的第一级34和第二级40在图1中示 意地表示出来。
根据本发明的一个有利方面，尽管二氧化碳(CO2)可以用作制 冷剂，尤其是用于跨临界制冷系统中，还应当明白仍有其它的工作流 体可以用在本发明中，例如其它制冷剂。
被压缩机20的第二级40压缩的制冷剂排出到气体冷却器24中。 气体冷却器24可以是任何适合的形式，用于将流经冷却器24的管道 的气体冷却和/或冷凝。例如，为了说明的目的，图1示意性地示出了 气体冷却器24，其具有蛇形管44，并在管44的延伸之间具有翅片46。 管44中的气态制冷剂通过与环境空气热交换而被冷却，环境空气可以 被示意性地示出的风扇48有利地吹过管44的空气侧和翅片46。但是， 应当明白，具有圆管和平翅片，或者具有微通道管道和蛇形翅片的单 流路或多流路冷凝器结构，以及适于该环境的任何热交换器，也可以 有利地用在本发明中，在该环境中系统10被用于将从压缩机排出的气 态制冷剂冷却。
中间冷却器38可以有利地与气体冷却器24成为一体，虽然其具 有单独的制冷剂通道，由此，利用吹过(例如由风扇48)管的空气将制 冷剂冷却，该管包含从压缩机第一级34排出的制冷剂(即中间冷却器 38中的管)和从压缩机第二级38中排出的制冷剂(即管44)。在一种 有利的结构中，中间冷却器38和气体冷却器24和微通道管道和蛇形 翅片组装在一起。
从气体冷却器24中排出的被冷却气态制冷剂流过位于水收集盘/ 冷却器54中的制冷剂管道50，用于进一步冷却离开气体冷却器24的 制冷剂，如在下文中描述的那样。
制冷剂管道50在水收集盘54之后分成两个通道，一个通道由毛 细管60组成，而另一个通道具有中间放气阀64。毛细管60具有小直 径，以对制冷剂节流，导致制冷剂在毛细管60的出口膨胀到两相状态， 同时也控制流经系统10的制冷剂流量。此外，如下文中描述的那样， 制冷剂在毛细管60中也被冷却。
中间放气阀64适合于在超过系统10的正常运行压力的压力下被 打开，以在非常高的压力期间，允许制冷剂旁通绕过毛细管60，该非 常的压力例如是在系统10启动期间可能发生的压力峰值。
然后，从毛细管60排出的两相制冷剂流到蒸发器28，在那里液 态制冷剂被合适地蒸发到气体状态。例如，如图所示，可利用风扇70 将更暖和的环境空气吹过蒸发器28，由此来自空气的热量被蒸发器28 中的较冷的制冷剂吸收，导致制冷剂蒸发成气体状态。
更暖和的环境空气在蒸发器28上冷凝的水被收集在水收集盘54 中，这些水用来将流经制冷剂管道50的制冷剂冷却，该制冷剂管道 50浸没在如前所提及的盘54中。
气态制冷剂从蒸发器28中排出，通过吸入管道74，该吸入管道 74连接到压缩机20的第一级34的入口处，然后制冷剂如上所述的那 样再次循环流过系统10。
此外，吸入管道74与毛细管60配合，以形成吸入管路热交换器 78。特别地，在如图1所示的结构中，毛细管60围绕着吸入管道74 螺旋地缠绕，由此热量在管道60、74中的制冷剂之间有利地进行交换。
通过对检测的情形作出响应而简单地将压缩机20打开和/或关闭， 单独的控制器92可以有利地用来控制系统10。举例来说，可以提供 例如简单热电偶的合适传感器94，用来检测环境空气的温度，而且当 温度上升到超过选定的水平时，控制器92对检测到的温度作出响应而 将压缩机20(以及风扇48、70)打开。传感器94可以选择地用来检 测不同的情形，例如吸入管道74中的温度或压力。
图2-7分别进一步地描述了有利的吸入管路热交换器，例如可以 有利地与本发明结合使用的吸入管路热交换器。
如图2-4大致所示的那样，提供有一种吸入管路热交换器，其中 吸入管道74包括大致直的部分，该部分是围绕轴线96的圆筒形。毛 细管60可以相对于吸入管道74不同地设置，以使得热量在如前所述 的管道74、60之间交换。
例如，在图2中，毛细管60a围绕着吸入管道74a螺旋地缠绕， 在那里毛细管60a的螺旋缠绕通常是围绕着圆筒形吸入管道74a的轴 线96。利用一种紧凑的结构，即采用直径小于2mm的毛细管60a缠 绕仅大约20英寸的吸入管道74a的结构，对于本发明制冷系统10的 典型应用，可以提供适当的运行，包括预期的热交换。
替换地，如图3所示，毛细管60b也可以螺旋地缠绕，但是螺旋 缠绕部分位于吸入管道74b的内部。如图4所示，又一个替换方案是， 毛细管60c也是直的，并且与吸入管道74c相邻设置(或内部)。
例如图1所示的制冷系统10可以采用图2-4的吸入管路热交换 器。但是，这里也公开了许多有利的新式吸入管路热交换器，它们以 及其它吸入管路热交换器也可以有利地用在体现本发明的制冷系统 中。
图5揭示了一种这样的有利的新式吸入管路热交换器。在此实施 例中，吸入管道74d包括串联连接的第一和第二基本平行的直筒形部 分100、102，第一直部100接收来自蒸发器28的气态流体，并且第 二直部102接收来自第一直部100并经过U形部分104的气态制冷剂。 气态制冷剂从第二直部102输出到压缩机20。
毛细管60d可以将被冷却的制冷剂输送到蒸发器28，并且其包括 串联连接的第一和第二螺旋缠绕部分110、112，以使得第二螺旋缠绕 部分112接收来自第一螺旋缠绕部分110并经过毛细管连接部分114 的被冷却制冷剂。第一螺旋缠绕部分110围绕着吸入管道的第二直筒 形部分102缠绕，并且第二螺旋缠绕部分112围绕着吸入管道的第一 直筒形部分100缠绕。
合适的安全阀120设置在毛细管60d的入口和出口之间，在那里 这种安全阀120可以起到例如如结合图1所描述的中间放气阀64的作 用。也就是说，安全阀120适合于在高于系统10的正常运行压力的压 力下(例如高于120bar)打开，以在非常高的压力期间，允许制冷剂 旁通绕过毛细管60d。
在所示出的实施例中，阀120包括弹簧122，其具有选定的强度， 足够保持阀120保持固定，除非高压侧的压力(即在毛细管60d入口 处的压力)至少是选定的水平，在这种情况下压力将足以克服弹簧122 的力而将阀120离开阀座。阀120的离座将允许制冷剂旁通流过毛细 管60d，直到压力恢复到选定的最大水平之下。如前文指出的那样， 这样的压力峰值可能发生在制冷系统启动的过程中。在正常运行中， 阀120将保持固定(关闭)。但是，应当明白，图5所示的阀的特定结 构仅仅是示例性的，而且任何适合于上述操作的阀的结构都可以有利 地用于所示的实施例。
应当明白，图5所示的吸入管路热交换器可以有利地使用在许多 应用中，特别是用在那些空间非常宝贵的应用中，因为图示的热交换 器可以在相对短(窄)的空间中将热交换器最大化。
图6示出了有利的吸入管路热交换器的又一个实施例。在这个示 出的实施例中，除了吸入管道74e包括代替图5的U形部分的具有回 油孔132的串联收集器130之外，吸入管路热交换器与图5的实施例 基本上相似。应当明白，与图5的实施例类似，图6的实施例也可以 有利地使用在许多应用中，特别是用在那些空间非常宝贵的应用中， 因为图示的热交换器可以在相对短(窄)的空间中将热交换器最大化。
图7示出了制冷系统10的位于蒸发器28和压缩机20之间的有利 结构的又一实施例，该系统包括吸入管路热交换器。特别地，该热交 换器如图2中所示的那样，毛细管60f螺旋地缠绕在吸入管道74f的 直线部分的周围。但是，应当明白，图7的实施例的吸入管路热交换 器仍然可以是其它合适的形式，例如在图3-5中所示的那样。
收集器140设置在吸入管路热交换器和蒸发器之间。特别地，收 集器140包括分离腔或室142，其具有接收来自蒸发器的制冷剂的入 口144。垂直的吸入管道146在其下端部连接到吸入管路热交换器中 (具有毛细管60f)的吸入管道74f部分，而且其上端部148在分离室 142内部是敞开的，并与室142的底部间隔开。因此，来自蒸发器28 的气态或两相制冷剂在入口144进入分离室142，制冷剂中的油和液 滴将脱离制冷剂，以使得进入吸入管道146的上端部148而离开室142 的制冷剂将具有预期的减少的液滴量混合在其中。
收集室150设置在分离室142下面，并且通过垂直管道154与其 连接。从制冷剂中分离出来的油和液滴将通过垂直管道154向下排出 到收集器150中，并且从那里可以通过收集室150中的回油孔156适 当地再循环。第二垂直管道160也示出为连接分离室142和收集室 150。但是，应当明白，在本发明的范围内，还可以包括更多的垂直管 道。
垂直管道154、160不仅连接室142和150，而且为油和系统充注 量提供储存容积。应当明白，通过使用这样的管道154、160，收集器 140可以容易地适应于不同的要求。例如，在需要更多储存空间的环 境中，可以简单地增加管道154、160的长度并且相应地增加室142、 150之间的间距而提供。作为比较，增加每单位高度的容量可能需要 使用更厚的材料，并且因此增加了该结构的重量。增加了的重量可能 使得该结构在一些重量很重要的应用中不能被接受。
如图7所示的第二垂直管道160是直的。但是，应当明白，可以 在本发明的保护范围内，采用其它垂直延伸的管结构，该结构为充注 量和分离出的油提供了储存容量，包括多于两个的这种管道以及形状 不同的管道，例如围绕着垂直吸入管道146和/或位于室142、150之 间的其它垂直管道螺旋地缠绕的管道。
应当明白，利用上述紧凑的制冷系统10，可以有效而可靠地提供 有利的制冷。还应当明白，可以通过采用如前所述的紧凑、重量轻的 吸入管路热交换器，有效而可靠地提供有利的制冷。
本发明的其它方面、目标和优点仍可以从对说明书、附图和附加 的权利要求的研究中获得。但是，应当明白，本发明可以以替换的形 式应用，从中能获得少于如前所述的本发明和优选实施例的所有目标 和优点的目标和优点。
相关申请的交叉参考
无
关于政府赞助的研究或开发的声明
无
缩微胶片的参考
无