发明名称 使用不同成份冷冻剂之级内压缩之热泵
摘要 一种利用多成份冷冻剂混合物之热泵系统,该混合物中一低压成份关于该混合物之剩余部份系非刺激性(zeotropic)的,经由精馏作用分离该低压成份以增强于低周遭温度下之加热能力。蒸汽在一平衡压力下于该蒸发器及凝结器流出物温度间之一中间温度由一热泵凝结器之流出物中之液体分离,该蒸汽系在该压缩机压缩冲程中之一中间压力点施加至一辅助入口。
申请公布号 TW382055 申请公布日期 2000.02.11
申请号 TW087112308 申请日期 1998.07.28
申请人 开利公司 发明人 法兰克R.比安卡迪;大卫J.麦法林;雷蒙L.迪波斯;托比亚斯H.西那
分类号 F25B30/00;F25B30/02 主分类号 F25B30/00
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种热泵系统,包含: 一室内主盘管; 一户外主盘管; 一压缩机; 一喂入该压缩机入口之吸入储存器; 选择性地引导该压缩机之流出物至该户外盘管及 引导该室内盘管之流出物至该吸入储存器以致该 户外盘管用作一凝结器、该室内盘管用作一蒸发 器及该热泵系统在一冷却模式下操作之机制,或用 于引导该压缩机之流出物至该室内盘管及该户外 盘管之流出物至该吸入储存器以致该室内盘管用 作一凝结器、该户外盘管用作一蒸发器及该热泵 系统在一加热模式下操作之机制;及 选择性地膨胀由用作凝结器之盘管流至用作蒸发 器之盘管之冷冻剂之机制; 其改良特征包含: 一储存槽、一供给该储存槽之精馏塔、及一放在 该精馏塔入口之相分离器;及 选择性地使来自用作蒸发器之盘管之部份流出物 转向至该相分离器及同时连接该相分离器之蒸汽 出口与该吸入储存器入口21之机制,藉此由该系统 中所运转之混合物分离一部份该混合物之低压成 份及将该部份保留于该储存槽中。2.根据申请专 利范围第1项之系统,另外特征为: 加热该储存槽中流体之可选择性操作机制。3.根 据申请专利范围第2项之系统,其中该可选择性操 作机制包含一放在该储存槽中之加热盘管,及选择 性地连接于用作凝结器之主盘管之一及用以使凝 结器流出物经由该加热盘管转向之膨胀机制之间 。4.根据申请专利范围第1项之系统,另外特征为: 用于诱捕该储存槽中该部份低压成份之阀门机制 。5.根据申请专利范围第1项之系统,其中: 该膨胀机制包含一对膨胀装置,该对膨胀装置之第 一个装置之入口连接至用作一凝结器之主盘管之 一之出口,该对膨胀装置之另一个装置之出口连接 至用作一蒸发器之主盘管之一之入口;及 该压缩机在其压缩冲程之一选定中间压力点具有 一辅助入口; 及另外特征为: 放在该对膨胀装置之第一个装置之出口及该对膨 胀装置之另一个装置之入口间用以在选定中间压 力下以一平衡温度分离蒸汽之分离机制,该温度系 于用作蒸发器之主盘管之一之流出物温度及用作 凝结器之主盘管之一之流出物温度之间,及用以施 加该分开之蒸汽至该辅助入口。6.一种热泵系统, 包含: 一室内主盘管; 一户外主盘管; 一压缩机; 一喂入该压缩机入口之吸入储存器; 选择性地引导该压缩机之流出物至该户外盘管及 引导该室内盘管之流出物至该吸入储存器以致该 户外盘管用作一凝结器、该室内盘管用作一蒸发 器及该热泵系统在一冷却模式下操作之机制,或用 于引导该压缩机之流出物至该室内盘管及该户外 盘管之流出物至该吸入储存器以致该室内盘管用 作一凝结器、该户外盘管用作一蒸发器及该热泵 系统在一加热模式下操作之机制;及 选择性地膨胀由用作凝结器之盘管流至用作蒸发 器之盘管之冷冻剂之机制; 其改良特征包含: 该膨胀机制包含一对膨胀装置,该对膨胀装置之第 一个装置之入口连接至用作一凝结器之主盘管之 一之出口,该对膨胀装置之另一个装置之出口连接 至用作一蒸发器之主盘管之一之入口; 该压缩机在其压缩冲程之一选定中间压力点具有 一辅助入口; 及另包含: 放在该对膨胀装置之第一个装置之出口及该对膨 胀装置之另一个装置之入口间用以在选定中间压 力下以一平衡温度分离蒸汽之机制,该温度系于用 作蒸发器之主盘管之一之流出物温度及用作凝结 器之主盘管之一之流出物温度之间,及用以施加该 分开之蒸汽至该辅助入口。7.根据申请专利范围 第6项之系统,其中该分离机制包含一使其入口连 接至该对膨胀装置之第一个装置之出口、其液体 出口连接至该对膨胀装置之第二个装置之入口、 及其蒸汽出口连接至该压缩机之辅助入口之灌水 槽。8.根据申请专利范围第6项之系统,其中该分离 机制包含一热交换器,该热交换器之一盘管入口系 连接至该膨胀装置第一对之出口,该第一盘管之出 口系连接至该压缩机之辅助入口,该热交换器另一 盘管之入口系连接至该对膨胀装置之第一个装置 之出口及用作凝结器之主盘管之一之出口间,以由 该处使部份流动转向,及另一盘管之出口系连接至 该对膨胀装置之第二个装置之入口。9.一种在低 周遭温度下延伸一热泵系统之加热能力之方法,其 特征为: (a)提供一与该系统之吸入储存器相通之储存槽;及 (b)用一定量之多成份非刺激性(zeotropic)冷冻剂混 合物充填该系统及该储存槽,该混合物之一成份之 沸点比该混合物之其他成份高,该混合物之数量实 质上两倍于该热泵所评估最高周遭温度操作所需 之数量。10.根据申请专利范围第9项之方法,在该 步骤(b)之后另外特征为: (c)精馏该储存槽中之冷冻剂以藉此由该系统中所 运转之混合物移去该低压成份之一相当质量比率 。11.根据申请专利范围第10项之方法,在该步骤(c) 之后另外特征为: 隔离该储存槽中之低压成份。12.根据申请专利范 围第10项之方法,其中该步骤(c)包含加热该储存槽 中之流体。13.一种改善热泵系统之容量及效率之 方法,其特征为: 于该热泵系统中提供一在该压缩机之压缩冲程之 一选定中间压力位置具有辅助入口之压缩机; 膨胀该凝结器之流出物至该选定之中间压力; 分离该膨胀流出物之蒸汽与其液体及施加该蒸汽 至该辅助入口;及 膨胀该膨胀流出物之液体及将其施加至该系统之 蒸发器。14.一种改善热泵系统之容量及效率及在 低周遭温度下延伸其加热能力之方法,其特征为: 于该热泵系统中提供一在该压缩机之压缩冲程之 一选定中间压力位置具有辅助入口之压缩机; 提供一与该系统之吸入储存器相通之储存槽; 用具有一低压成份之多成份冷冻剂混合物充填该 系统及该储存槽,该低压成份关于该混合物之剩余 部份系非刺激性(zeotropic)的; 精馏该储存槽中之冷冻剂以藉此由该系统中所运 转之混合物移去该低压成份之一相当质量比率; 膨胀该凝结器之流出物至该选定之中间压力; 分离该膨胀流出物之蒸汽与其液体及施加该蒸汽 至该辅助入口;及 膨胀该膨胀流出物之液体及将其施加至该系统之 蒸发器。图式简单说明: 第一图系按照本发明第一论点之双向热泵系统示 意图,指出在选择该操作模式及实施例之前该系统 中所有阀门、连接管线及各零组件。 第二图系第一图系统之一示意图,只指出以过量冷 冻剂充填该系统期间所使用之有效操作部份。 第三图系第一图系统之一示意图,只指出遵循根据 第二图于一稳态加热模式中操作所使用之有效操 作零组件。 第四图系第一图系统之一示意图,只指出在精馏期 间由中等容量转换至该系统之最大加热能力所使 用之有效操作部份。 第五图系第一图系统之一示意图,只指出在被动式 反精馏(passive derectification)期间建立一冷却操作所 使用之有效操作零组件。 第六图系第一图系统之一示意图,只指出在加压反 精馏期间建立一冷却操作所使用之有效操作零组 件。 第七图系第一图系统之一示意图,只指出在正常之 冷却操作期间所使用之有效操作零组件。 第八图系在代表施予热能时之循环周期之供电精 馏部份期间可经历冷冻剂成份之一(质量)图表,按 照本发明之第一论点说明该系统中所剩下冷冻剂 混合物之成份系由在天然精馏之后之一高R134a质 量浓度(接近百分之40)改变至在供电精馏之后之少 于百分之10。 第九图系该系统循环之一热力图,说明本发明第二 论点之原理(称为级内压缩)。 第十图系按照本发明第二论点之一双向热泵系统 示意图。 第十一图系一具有按照本发明之蒸汽入口之涡卷 式压缩机局部剖面图。 第十二图系一并入本发明第一及第二论点之双向 热泵系统之示意图。 第十三图系按照本发明第二论点之第二实施例之 双向热泵系统示意图。 第十四图系一说明本发明第二论点之第二实施例 原理之相位图。
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