[发明专利]制冷设备和与所述制冷设备相关的用于循环制冷剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制冷设备，该制冷设备特别适用于在工业制冷设施以及家用空调系统中循环制冷剂的制冷设备以及与所述制冷设备相关的用于循环制冷剂的方法。

背景技术

通常，用于循环制冷剂的设备包括：压缩机，其设计用于压缩蒸气态制冷剂，使制冷剂具有高温和高压值；冷凝器，其能够将经压缩的气态制冷剂冷凝因此转变成液态并将热量释放到外部环境；膨胀单元，其例如是毛细管或者等焓膨胀阀，其用于降低制冷剂的温度和压力；和蒸发器，其从外部环境中吸收热量、冷却外部环境并将热量传递给来自膨胀单元的低温低压的制冷剂，从而所述制冷剂从液态转变为蒸气态(vapour state)。

近年来，为了提高制冷设备的性能已做过许多尝试。一些已遇到损害性能的技术难题，另一些尽管带来了效率的提高，但是也严重的增加了装置的复杂度。一个例子是关于存在两个独立的压缩机的两级压缩装置，其导致了负载的平衡问题和整个装置的更复杂的操纵。

发明内容

本发明的目的是通过提供效率改进的制冷设备以及与所述制冷设备相关的用于循环制冷剂的方法来消除或至少减少上述缺陷。

根据本发明的第一方面，提供一种制冷设备，包括主压缩机、位于所述主压缩机下游并与所述主压缩机流体连通的冷凝器、位于所述冷凝器下游的主膨胀装置以及位于所述主膨胀装置下游并与所述主膨胀装置流体连通的蒸发器，

其特征在于：所述制冷设备包括涡轮压缩机单元以及至少一个热交换器，所述涡轮压缩机单元流体连通地位于所述蒸发器与所述主压缩机之间，所述至少一个热交换器具有热支路和冷支路，所述热支路在上游经由入口管路连接到所述冷凝器并且在下游经由出口管路连接到所述主膨胀装置，所述冷支路在上游连接到安装在所述入口管路的支路上的膨胀装置并且在下游连接到所述涡轮压缩机单元的涡轮部分。

根据本发明的另一方面，提供一种用于在根据本发明的制冷设备中循环制冷剂的方法，所述方法包括以下步骤：

在主压缩机中压缩制冷剂；

在位于所述主压缩机下游并与所述主压缩机流体连通的冷凝器中冷凝所述制冷剂；

在位于所述冷凝器下游的主膨胀装置中膨胀所述制冷剂；

在位于所述主膨胀装置下游并与所述主膨胀装置流体连通的蒸发器中蒸发所述制冷剂；

其特征在于：所述方法还包括：

在所述冷凝步骤和所述膨胀步骤之间的至少一个在至少一个热交换器中进行的热交换步骤，所述热交换步骤是在流入所述至少一个热交换器的热支路中的压缩制冷剂和在所述至少一个热交换器的上游排出、在膨胀装置中冷却并流入所述至少一个热交换器的冷支路中的相关量的压缩制冷剂之间进行的；和

在所述膨胀步骤和所述压缩步骤之间的在涡轮压缩机单元中进行的制冷剂的预压缩步骤，所述预压缩步骤包括在所述涡轮压缩机单元的至少一个涡轮部分中对离开所述至少一个热交换器的冷支路的排出制冷剂的至少一个膨胀步骤。

附图说明

从下面参考附图对本发明的当前优选实施例的详细描述中，本发明的特定特征和优点将更为清楚地显现，本发明的优选实施例仅仅通过非限定性的例子给出，附图中：

图1示出根据现有技术的制冷设备的示意图；

图2示出在图1的制冷设备中循环的制冷剂的压焓图；

图3是示出根据本发明的制冷设备的示意图；

图4示出在图3的制冷设备中循环的制冷剂的压焓图。

在附图中，相同的部件和构件用相同的附图标记表示。

具体实施方式

图1和图2分别示出特别适用于冷冻食品的常规类型的制冷设备10和在制冷设备中循环的制冷剂的压焓图。如图所示，制冷设备10由压缩机12、与压缩机12流体连通的冷凝器14、与冷凝器14流体连通的等焓膨胀阀16、在上游与等焓膨胀阀16流体连通并且在下游与压缩机12流体连通的蒸发器18形成。