專利名稱：制冷劑回路和用于管理制冷劑回路中的油的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
背景技術(shù)：
制冷劑回路是已知的且廣泛地引入到(例如)空調(diào)系統(tǒng)，制冷設(shè)備等之中。常規(guī)的制冷劑回路包括壓縮機單元，壓縮機單元包括了在流動方向上彼此串聯(lián)的一個或多個個 體的壓縮機、排熱(heat rejecting)熱交換器、膨脹器件和蒸發(fā)器。兩級式制冷劑回路包 括兩個制冷劑回路，該兩個制冷劑回路在不同溫度水平下工作且彼此相連接。在所謂的級 聯(lián)布置中，該兩個制冷劑回路彼此沒有流體連接且僅彼此連接成熱交換關(guān)系。在升壓器布 置中，該兩個不同水平的制冷劑回路彼此成流體連接，且較低的壓縮機單元的出口通常處 于與較高壓力的制冷劑回路的入口相同的壓力水平。為了維持制冷劑回路中對構(gòu)件且特別是對壓力單元的潤滑，潤滑劑(通常為油) 以預(yù)定量混合于制冷劑。一般而言，制冷劑的大約2%分別是潤滑劑和油，而其余大約98% 是實際制冷劑。為了維持對壓縮機單元的正確潤滑，一種油分離器通常設(shè)于離開壓縮機單 元的高壓管線中，且一種油液位(oil level)調(diào)節(jié)器被設(shè)置用于壓縮機單元以便在一旦壓 縮機中的油液位低于預(yù)定最小油液位時分別將潤滑劑和油注入到壓縮機單元的相應(yīng)壓縮 機內(nèi)。在具有彼此成流體連接的兩級的兩級式制冷劑回路中，存在著在這兩級之一中積聚 潤滑劑的風(fēng)險。雖然將從較高壓力子回路積聚的潤滑劑注入低壓子回路是相對容易的，但 相反的情況，即從低壓子回路向較高壓力子回路內(nèi)傳送潤滑劑需要跨越過顯著的壓力差。

發(fā)明內(nèi)容
因此，將有益地提供用于從低壓子回路向較高壓力子回路傳送潤滑劑的裝置。本發(fā)明的示范性實施例包括制冷劑回路，制冷劑回路包括低壓壓縮機單元和較高 壓力壓縮機單元，低壓壓縮機單元具有在低壓子回路中的低壓制冷劑出口，較高壓力壓縮 機單元具有在較高壓力子回路中的較高壓力制冷劑入口，其中該低壓制冷劑出口與較高壓 力制冷劑入口彼此成流體連接；該制冷劑回路還包括儲油器，儲油器由低壓油入口管道連 接到低壓子回路用于從那里接收油且經(jīng)由止回閥連接到較高壓力子回路。應(yīng)當(dāng)指出的是，在本說明書的情形下，術(shù)語潤滑劑與油是可互換的，即術(shù)語油并不 限于在其狹隘意義上的油而是總體上也擴展到潤滑劑。相應(yīng)的壓縮機單元可各自包括單個或多個個體的壓縮機。本發(fā)明的另一示范性實施例包括一種用于管理制冷劑回路中的油的方法，制冷劑 回路包括低壓壓縮機單元和較高壓力壓縮機單元，低壓壓縮機單元具有在低壓子回路中的 低壓制冷劑出口，較高壓力壓縮機單元具有在較高壓力子回路中的較高壓力制冷劑入口， 其中該低壓制冷劑出口與較高壓力制冷劑入口彼此成流體連接，該方法包括以下步驟在 儲油器中從低壓子回路收集過量油和將儲油器中的油加壓用于將油傳送到較高壓力子回 路內(nèi)。


現(xiàn)將在下文中參看附圖更詳細地描述本發(fā)明的實施例，附圖中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一實施例的制冷劑回路；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的制冷劑回路的部分；圖3示出另一實施例；以及圖4示出另一實施例。
具體實施例方式相應(yīng)的實施例包括類似或相同部分和元件，且相似附圖標記對應(yīng)于相似或相同的特征。關(guān)于這些實施例中任何實施例作出的任何披露同樣適用于其它實施例，除非這在考 慮到這些實施例之間差別的情況下在技術(shù)上是不可能的。圖1示出制冷劑回路2，其包括低壓子回路4和較高壓力子回路6。較高壓力子回 路6包括較高壓力壓縮機單元8，較高壓力壓縮機單元8具有一定數(shù)目的個體的壓縮機10， 這些壓縮機中的至少某些壓縮機10具有共同的較高壓力制冷劑入口 12。較高壓力制冷劑 出口 14經(jīng)由高壓制冷劑管線16將壓縮機單元8連接到排熱熱交換器18，排熱熱交換器18 在常規(guī)制冷劑的情況下通常被稱作冷凝器且在跨臨界制冷劑的情況下通常被稱作氣體冷 卻器。雖然本發(fā)明可適用于常規(guī)制冷劑和跨臨界制冷劑的情況，實施本發(fā)明的跨臨界制冷 劑回路是優(yōu)選的。二氧化碳是優(yōu)選的跨臨界制冷劑。管線20將排熱熱交換器18與接收器22相連接。接收器出口 24經(jīng)由膨脹裝置26 連接到蒸發(fā)器28。管線30將蒸發(fā)器28的輸出32與中壓(medium pressure)管線34相連 接，中壓管線34還連接到較高壓力制冷劑入口 12。中間冷卻器回路36用于對離開接收器 22的制冷劑進行過冷卻，如本領(lǐng)域中已知的那樣。視情況，可提供分支管線45，其將位于膨脹裝置26之前的一位置處的制冷劑管線 部分與位于低壓膨脹器件44之前的一位置處(特別是在分支中壓管線34與低壓膨脹器件 44之間的一位置處)的管線30相連接。低壓子回路4類似地包括低壓壓縮機單元38，低壓壓縮機單元38具有多個個體的 壓縮機40和一個共同的低壓制冷劑出口 42，在此實施例中，低壓制冷劑出口 42與中壓管線 34和較高壓力制冷劑入口 12相同，但至少流體連接到較高壓力制冷劑入口 12。低壓膨脹器件44和低壓蒸發(fā)器46閉合了通往低壓制冷劑入口 48的低壓子回路4。圖1的實施例以及如本文所述的其它實施例是包括跨臨界制冷劑(且特別地為 二氧化碳)的制冷劑回路2。這種類型的制冷劑回路適用于制冷設(shè)備，但本發(fā)明也可用于 其它制冷劑設(shè)備，如空調(diào)設(shè)備等。在超市制冷劑設(shè)備中，低壓膨脹器件44和蒸發(fā)器46分別 提供所謂深溫度冷卻(de印temperature cooling)，S卩，對貨物隔室內(nèi)處于大約負20°C至 負25°C溫度范圍中的冷凍貨物的冷卻。另一方面，較高壓力膨脹器件26和蒸發(fā)器28提供 所謂的常溫冷卻，這是針對于貨物隔室內(nèi)處于大約為0°C至正5°C的溫度范圍中的常規(guī)非 冷凍貨物。在提供之前提到的用于低壓制冷消耗器46和常壓制冷消耗器28的溫度的操作 模式中，在該系統(tǒng)中的制冷劑的溫度和壓力在低壓制冷劑入口管線中為大約10至12巴和 負40°C至負35°C，在低壓制冷劑出口 42處為大約30. 5巴和負5°C且取決于排熱熱交換器18的周圍環(huán)境溫度，在夏季操作模式中是在大約80至90巴之間和大約40°C、且在冬季操 作模式中為45巴和正10°C。較高壓力油系統(tǒng)50使壓縮機10的油槽彼此連接，以便在壓縮機內(nèi)提供相等的油 液位。一種類似的補償管道52連接低壓壓縮機單元38的個體壓縮機40。這種補償管道 52還經(jīng)由低壓油入口管道54連接到儲油器56。低壓截止閥58布置于油入口管道54中。 儲油器56借助于油排放管道60而連接到較高壓力子回路6且優(yōu)選地連接到較高壓力制冷 劑入口 12。油排放管道60包括油排放閥62，油排放閥62優(yōu)選地為止回閥62，但也可以是 截止閥。此外，壓力釋放裝置64連接到儲油器56。優(yōu)選地，壓力釋放裝置64包括釋放管道 66，釋放管道66將儲油器56與低壓部段管線48相連接且包括釋放閥68。
在正常操作期間，低壓排放閥58打開，而油排放閥62和釋放閥68關(guān)閉。來自低 壓壓縮機單元38的過量油可通過低壓油入口管道54流動到儲油器56內(nèi)。儲油器56可 流體連接到低壓壓縮機單元38的油槽且特別地連接到壓縮機40的個體油槽，從而使得油 槽與儲油器56中的油液位總是齊平，如果低壓排放閥56處于其打開狀態(tài)?；蛘?，可對于每 個個體壓縮機40、或者整個低壓壓縮機單元38提供一種泄放裝置(tapping means)(未圖 示)用于僅泄放來自于低壓壓縮機單元38的過量油。在兩種情況下，過量油收集于儲油器 56中。一旦油已經(jīng)積聚于儲油器56中，低壓排放閥58關(guān)閉且儲油器56中的壓力增加，這 例如是通過允許借助于周圍條件對儲油器56和其中的制冷劑及油進行加熱而實現(xiàn)的。通 常，儲油器56將在處于大致50°C溫度的機房中，而取決于與低壓壓縮機單元38的流體交 換，儲油器56中的油與制冷劑的溫度將會遠低于該溫度。如果(例如)允許溫度為大約負 30°C且壓力為大約14. 3巴的二氧化碳升溫至大約20°C，則儲油器56內(nèi)的壓力將顯著地增 加且將會特別地在較高壓力制冷劑入口 12處具有超過大致30巴的壓力且一旦油排放閥62 打開，油由于壓差可被傳送到管線12中的較高壓力制冷劑。如果油排放閥62是止回閥，其 在(例如)壓差為大約0. 07巴的情況下打開，則一旦儲油器56中的壓力超過較高壓力制 冷劑入口 12的壓力，該油排放閥62將會自動打開?；蛘?，如果油排放閥62是截止閥，則其 可主動地被打開和關(guān)閉以用于傳送油。一旦油已經(jīng)被傳送走，則油排放閥62自動地閉合或者將會被主動關(guān)閉且儲油器 56的過壓力被排放到釋放閥68去往低壓吸入管線48。一旦平衡了低壓吸入管線48與儲 油器56中的壓力，則低壓排放閥58可再次打開以便允許在儲油器56中收集過量油?？商峁﹤鞲衅餮b置(未圖示)用于檢測是否已在儲油器56中收集了足夠的過量 油且是否控制器(未圖示)可啟動油傳輸，如先前所述的那樣。也有可能提供計時器，其在 已經(jīng)度過預(yù)定時間之后開始進行相對應(yīng)的油傳送操作。本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員的平均技能 范圍內(nèi)，能提供必需的傳感器、控制器等用于實施所描述的油傳送模式中的任一種?？赡艽嬖谥趦τ推?6的機房中的溫度不足以在儲集器56內(nèi)產(chǎn)生足夠壓力的情 況。為了啟動或加速儲油器56中的壓力累積，有可能在一旦低壓排放閥58關(guān)閉之后打開 油排放閥62用于油傳送。一旦油排放閥62打開，則來自較高壓力制冷劑入口 12的較高壓 力制冷劑可在大約30. 5巴的壓力和大約負5°C的溫度下流入到儲油器56內(nèi)。因此，儲油 器56中的壓力將會相對接近于用于傳送油、且在相對較低溫度下的目標壓力。隨后，油排 放閥62再次關(guān)閉且儲油器56周圍的環(huán)境空氣可加熱儲油器56內(nèi)的制冷劑和油。稍微的 溫度升高已足以在儲油器與較高壓力制冷劑入口管線12之間提供足夠壓差，用以將油傳送到較高壓力制冷劑入口管線12。圖2公開了借助于加熱器70來在儲油器56中產(chǎn)生必需壓差的另一替代方案，其 中加熱器70可為自主式加熱器(autonomous heater) 70，其例如是電動的。也有可能從制 冷劑回路的任何其它部分引導(dǎo)任何熱的制冷劑通過加熱管線從而充當(dāng)加熱器70。除了加熱 器70之外，圖2的實施例對應(yīng)于圖1的實施例。另外，油傳送操作大致對應(yīng)于圖1實施例 的油傳送操作，除了 沒有像后者那樣允許對儲集器56中的油和制冷劑進行加熱，而是將 會在一旦已關(guān)閉低壓排放閥58時即開啟加熱器70。同樣，油排放閥62將會自動打開或主 動打開，從而使得壓差可驅(qū)動油通過油排放管線60去往較高壓力子回路6以及優(yōu)選地較高 壓力壓縮機單元8的較高壓力制冷劑入口。在圖3的實施例中，其同樣與圖1和圖2的實施例非常相似，來自接收器22的高 壓制冷劑可用于對儲油器56加壓。為此，加壓管線72經(jīng)由加壓閥74使接收器22與儲油 器56相連接。圖3的實施例情況下的油傳送操作同樣分別與圖1和圖2的油傳送操作非 常相似。一旦壓力排放閥58已關(guān)閉且一旦儲油器56相應(yīng)地被隔離，則加壓閥74打開且允 許壓力為大約40巴的高壓制冷劑流入到儲油器56。一旦加壓閥74已關(guān)閉，則排放閥62可 自動打開或者可被主動打開從而使得油被傳送到較高壓力子回路6。圖4的實施例與圖3的實施例非常相似，但允許借助于油傳送管道76和油傳送閥 78將油從較高壓力子回路6傳送到低壓子回路4。特別地，油傳送管道76連接到較高壓力 油補償管線8，該較高壓力油補償管線8連接較高壓力壓縮機單元8的個別壓力10或者至 少一個壓縮機10的個體油槽。同樣，可提供一種泄放裝置(未圖示)用于僅將過量油泄放 到油傳送管道76。將油從低壓子回路4傳送到較高壓力子回路8的常規(guī)油傳送操作是常規(guī) 的，如關(guān)于子回路4所公開那樣。一旦油排放閥62關(guān)閉，可(例如)在相反方向上執(zhí)行油 傳送。如果油傳送閥78隨后打開，則來自較高壓力壓縮機單元8的過量油可(例如)由于 壓差而流到儲油器56。隨后，油傳送閥78將會被關(guān)閉，且一旦在通過釋放閥68釋放剩余壓 力后將打開低壓排放閥58，則恢復(fù)進行正常操作?；蛘?，始于正常操作模式，其中僅低壓排放閥50打開，這種低壓排放閥58可關(guān)閉 且油傳送閥78可被打開，從而使得壓差將過量油從較高壓力子回路驅(qū)動到儲油器56。應(yīng)當(dāng)指出的是，上文所示用于增加儲油器56中的壓力以將油傳送到較高壓力子 回路的個別辦法可彼此以各種組合的形式而使用。也有可能使用額外的油傳送管道76和 油傳送閥78用于圖1至圖3的上述實施例中的任何實施例。除了上文提到的自動止回閥 外，受主動控制的閥可以是電磁閥等。一般而言，壓力數(shù)字作為絕對壓力給出。雖然參考示范性實施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解在不偏離本發(fā)明 的范疇的情況下可以做出各種變化且可用等效物來代替本發(fā)明的元件。此外，在不偏離本 發(fā)明的本質(zhì)范疇的情況下，可對本發(fā)明的教導(dǎo)內(nèi)容做出許多變化來適應(yīng)特定情形或材料。 因此，本發(fā)明預(yù)期并不限于所公開的特定實施例，而是本發(fā)明將包括屬于所附權(quán)利要求書 的范疇內(nèi)的所有實施例。
權(quán)利要求
一種制冷劑回路(2)，其包括低壓壓縮機單元(38)，其具有在低壓子回路(4)中的低壓制冷劑出口(42)；較高壓力壓縮機單元(8)，其具有在較高壓力子回路(6)中的較高壓力制冷劑入口(12)，其中所述低壓制冷劑出口(42)與所述較高壓力制冷劑入口(12)彼此流體連接；所述制冷劑回路(2)還包括儲油器(56)，儲油器(56)由低壓油入口管道(54)連接到低壓子回路(4)用于從那里接收油，且儲油器(56)經(jīng)由油排放器(62)連接到較高壓力子回路(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制冷劑回路(2)，其中所述儲油器(56)連接到泄放裝置用于 從所述低壓壓縮機單元(38)泄放過量油。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制冷劑回路(2)，其中所述儲油器(56)流體連接到所述 低壓壓縮機單元(38)的油槽，從而使得在操作期間所述儲油器(56)中的油液位與所述低 壓壓縮機單元(38)中的所述油槽的油液位處于相同水平。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的制冷劑回路(2)，其還包括在所述油入口管道 (54)中的低壓截止閥(58)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的制冷劑回路(2)，其中所述儲油器(56)還包括 壓力釋放裝置(64)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制冷劑回路(2)，其中所述壓力釋放裝置(64)是釋放管道 (66)，所述釋放管道(66)將所述儲油器(56)與低壓部段管線(48)相連接且包括釋放閥 (68)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的制冷劑回路(2)，其還包括連接到所述儲油器 (56)的加熱器(70)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的制冷劑回路(2)，其還包括在所述較高壓力子 回路(6)中的接收器(22)；加壓管線(72)，其將所述接收器(22)與所述儲油器(56)相連 接；以及在所述加壓管線(72)中的加壓閥(74)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的制冷劑回路(2)，其還包括帶有油傳送閥(78) 的油傳送管道(76)，所述油傳送管道(76)將所述較高壓力壓縮機單元(8)連接到所述儲油 器(56)。
10.一種制冷設(shè)備，其包括根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的制冷劑回路。
11.一種用于管理制冷劑回路(2)中的油的方法，所述制冷劑回路(2)包括低壓壓縮機 單元(38)，低壓壓縮機單元(38)具有在低壓子回路(4)中的低壓制冷劑出口(42)，其中所 述低壓制冷劑出口(42)與較高壓力制冷劑入口(12)彼此流體連接；所述方法包括以下步 驟在儲油器(56)中從所述低壓子回路收集過量油且對所述儲油器(56)中的油加壓用于 將油傳送到所述較高壓力子回路(6)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其還包括以下步驟借助于泄放裝置從所述低壓壓 縮機單元(38)泄放過量油。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其中間隔地執(zhí)行所述加壓且還包括以下步驟 在所述儲集器(56)中的油處于沒有被加壓的情況之時，維持所述儲油器(56)和所述壓縮 機單元(38)中相等的油液位。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一項所述的方法，其還包括以下步驟在對所述儲油器 (56)加壓之前，關(guān)閉通往所述儲油器(56)的所述油入口管道(54)中的截止閥(58)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其還包括以下步驟在再次打開所述截止閥(58)之 前，釋放所述儲油器(56)的壓力。
16.根據(jù)權(quán)利要求11至15中任一項所述的方法，其中對所述儲油器(56)加壓的步驟 包括加熱所述儲油器(56)。
17.根據(jù)權(quán)利要求11至16中任一項所述的方法，其中對所述儲油器(56)加壓的步驟 包括從所述較高壓力子回路(6)的高壓部分向所述儲油器(56)內(nèi)供應(yīng)制冷劑。
18.特別地根據(jù)權(quán)利要求11至17中任一項所述的方法，其還包括以下步驟將過量油 從所述較高壓力子回路(5)傳送到所述儲油器(56)。
全文摘要
制冷劑回路(2)包括低壓壓縮機單元(38)，其具有在低壓子回路(4)中的低壓制冷劑出口(42)；較高壓力壓縮機單元(8)，其具有在較高壓力子回路(6)中的較高壓力制冷劑入口(12)，其中該低壓制冷劑出口(42)與該較高壓力制冷劑入口(12)彼此流體連接；制冷劑回路(2)還包括儲油器(56)，儲油器(56)由低壓油入口管道(54)連接到低壓子回路(4)用于從那里接收油，且儲油器(56)經(jīng)由油排放器(62)連接到較高壓力子回路(6)。
文檔編號F25B31/00GK101809384SQ200780100863
公開日2010年8月18日 申請日期2007年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月28日
發(fā)明者C·多文, P·萊韋克 申請人:開利公司