人们早已了解，喷射型制冷系统利用单一流体作为高速推进剂或动气流，并且由该推进剂携入并加速、慢运动的二次制冷剂气流（secondary refrigerant gas stream）。（本文所用术语“制冷系统”意指;以冷却或制冷模式，而且还作为热泵以加热模式起作用的系统。）继之将所述混合物产生的动能用于自压缩，形成高压，从而起到压缩机的作用。C.T.Hsu在美国能源部奥克里奇（Oak Rige）国家实验室1984年7月出版的题为（Investigation of An Ejector Heat Pump By Analytical Methods）的文章中对这种单一流体系统作了充分的描述。 该论文引证的早期文献，即“Performance of Ejectors As a Function of The Molecular Weights of Vapours”（Work and Haedrich，Industrial and Engineering Chemistry April 1939，pages 464 to 477）提出用两种彼此分开的流体作为推进剂和制冷剂，并提到把推进剂从制冷剂中分离出来以便通过它们各自的环路再循环的问题。尽管它指出利用不混溶流体（第476页）比重分离法可能实现分离，但是它没有公开有可能适用于此目的任何具体的不混溶流体。
本发明的主要目的是，通过选择具体的不混溶推进剂和制冷剂流体来使喷射型制冷系统地性能系数（COP）达到最大。具体地讲本发明涉及各种不混溶流体对，该流体对不仅在汽化热方面有很大差异，而且所选出的流体对应尽量避免由于冷凝器中蒸汽压相加而造成的副作用。在所述冷凝器中两种不混溶流体的蒸汽压力相加在一起，使它在典型高压下发生冷凝的机制失效。
本发明的改进在于：在一个喷射型蒸汽压缩制冷系统中，使推进剂流体在它自己的环路中从泵流向汽化器，而使制冷剂流体在它自己的环路中从膨胀装置流向蒸发器，这两种流体随后在喷射器、接着是冷凝器，再就是分离器处的共用环路中结合，所述流体由该分离器又返流回各自的环路。所述改进包括一种推进剂流体，它不和制冷剂流体混溶，它是一种包含至少五个碳原子和至少十个氟原子的全氟化碳，其倾点低于大约华氏50度（10℃）。该推进剂用于与制冷剂流体配对，该制冷剂流体的分子量小于大约80，汽化热大于大约每磅150英热量单位（每千克350千焦耳），其常压沸点最好在华氏大约20至大约200度（11至111℃）之间，低于所述推进剂流体的常压沸点。所述制冷剂最好是从水，含有碳、氢和氧的有机化合物，含有碳、氢和氮的有机化合物，以及含有碳、氢和硫的有机化合物流体中选择，但至少要选择一种流体。
所述全氟化碳推进剂流体的最佳选择来自由全氟烷烃、全氟叔胺（perfluorotertiary amines）和全氟乙醚组成的一类化合物。该推进剂要和一种制冷剂流体配对，这种制冷剂流体最好选自由甲醇、乙醇、甲酸甲酯、乙醛、正丙醇、异丙醇、丙酮和水组成的那类化合物。
本发明的改进措施适用于各种喷射型系统，无论是按冷却模式使用，或是作为热泵使用均可。无论哪一种方式其性能系数（COPs）都意想不到地高于任何先前用吸收方法、干燥剂或其他热驱动循环所获得的系数。本发明的各系统简单、可靠，除了一台泵外，没有活动部分。
本文所附简图是使用本发明的不混溶推进剂和制冷剂流体，按冷却模式工作的一种喷射型制冷系统的流程图。
参照所述附图，推进剂流体在其环路中作为液体从泵10流到热交换器11加热壁11A，在此，由下述热源排出的热量将其预热。然后该推进剂液体进入并在汽化器12中汽化，该汽化器由煤气或其他燃料或工业或发动机废热启动。从汽化器12出来的推进剂气体的温度大大高于从泵10出来的推进剂液体的温度，但其压力基本没变。
所述推进剂气体从汽化器12以很高的速率穿过喷射器14的喷嘴13，由此形成很强的负压，这样从吸入孔15携入了致冷剂气体。
所述制冷剂流体开始在其自己的环路中，在热交换器16的冷却壁16A中被激冷为液体，接着该冷却剂液体进入膨胀装置17，然后是蒸发器18，从蒸发器18出来，它便形成为低致冷温度下的甚低压气体。随后在热交换器16的加热壁16B将激冷的制冷剂气体加热，然后流向喷射器14的吸入孔15。
从喷射器排出的其中携有致冷剂气体的推进剂气体与于吸入口15处的致冷剂吸入温度和压力相比，前者的温度大大高于后者，而压力则稍高于后者;与于喷嘴13处的推进剂气体的进入温度和压力相比，前者的温度稍低于后者，而压力却大大低于后者。所述推进剂和被带走的制冷剂接着流向热交换器11的冷却壁11B，在那里它以恒压被冷却。所述推进剂和制冷剂气体一起进入冷凝器19，它们在那里以恒压稍微激冷便液化。随后使它们流到重力沉降型分离器20处。因为所述流体是不混溶的，较轻的制冷剂液体分离至顶部，而较重的推进剂液体则分离到底部。将所述液体制冷剂回收到热交换器16内，液体推进剂则被回收至泵10处。
推进剂流体与致冷剂流体相比较，前者应具有较低的汽化热，为此，该推进剂流体应有高分子量。
不混溶的推进剂和制冷剂流体的蒸汽压力在冷凝器处相加，这意味着，如果两种不混溶流体具有相同或相近的大气沸点，那么，在给定温度下用于冷凝的所需压力将要加倍。这对于可混溶流体来说是不会发生的。可是，如果制冷剂流体的大气沸点低于大约华氏20度（11℃）、低于推进剂流体的大气沸点，那么，该推进剂流体在冷凝温度下的蒸汽压力将会小得多，并且对所需的冷凝压力几乎没有什么影响。如果制冷剂流体的大气沸点高于大约华氏200度（111℃）、低于推进剂流体的大气沸点，那么，在该推进剂流体的汽化器压力和该制冷剂流体的冷凝及蒸发压力之间的压力差异太小，以致在喷射器内达不到足够的喷射速度。
制冷剂流体具有的汽化热应该大于大约每磅150英热量单位（每千克350千焦耳），其分子量应小于大约80，这两项一般是按照特劳顿常数（Trouton′s constant）相反相关的。推进剂流体的倾点（相似于凝固点）应该低于大约华氏50度（10℃）。
为了满足这些要求，本发明提出：推进剂流体应该是包含至少五个碳原子和至少十个氟原子的一种全氟化碳。这些全氟烷烃是：
沸点 大气倾点
化学式 名称 分子量 °F（℃） °F（℃）
C5F12全氟戊烷 288 86（30） -175（-115）
C6F14全氟己烷 338 133（56） -101（-74）
C8F18全氟辛烷 438 216（102） -44（-24）
C9F20全氟壬烷 488 253（123） -3 （-1.6）
氧或氮的存在是不能接受的，为此，它们可以取全氟叔胺的形式，其中碳氟基团增为三倍，并增加一个氮，例如（C4F9）3N，或者取全氟醚的形式，其中添加了氧，例如C8F16O。当有着如此众多的、难以抗拒的氟原子时，氧或氮并不使汽化热改变到可以测量出来的程度。
按照前述标准，本发明提出，制冷剂流体或者是水，或者是一种含有碳、氢和氧，或碳、氢和氮，或碳、氢和硫的有机化合物。至少下列化合物是可用的：
甲醇和水是最佳的。其次可取乙醇、甲酸甲酯、乙醛、正丙醇和丙酮。其余制冷剂则不太理想。由本发明提供的所有这些推进剂都是稳定的和相对无毒、无腐蚀性以及不昂贵的。最重要的是它们和那些描述过的全氟化碳互相不混溶。
在本发明的一个例子中，推进剂流体是（C8F16O）或者全氟三甲基环醚，其常压沸点是华氏216度（102℃），以及制冷剂流体是甲醇CH4O，其常压沸点是华氏149度（65℃）。在推进剂从泵10经过热交换器11和汽化器12到喷射器喷嘴13的环路中，推进剂的压力大体上恒定地保持在大约每平方英寸220磅（气压）（1515千帕斯卡）。但是它的温度却从由泵10中出来时的华氏100度（37℃）增加至由热交换器11出来时的大约华氏290度（143℃），至由汽化器12出来时的华氏430度（221℃）。在制冷剂从分离器20至膨胀阀17的环路中，该制冷剂保持在每平方英寸5.9磅（气压）（40千帕斯卡）的恒定压力下，但其温度却从华氏100度（37℃）跌落到华氏45度（7.2℃）。从膨胀阀17出来通过蒸发器18，该制冷剂温度跌落至华氏40度（4.4℃），其压力则跌至每平方英寸0.74磅（气压）（5.1千帕斯卡）。通过热交换器16至喷射器14的吸入孔15，制冷剂的温度增加到华氏90度（32℃），而其压力则保持在每平方英寸0.74磅（气压）（5.1千帕斯卡）。在共用环路中，诸混合气体在大约每平方英寸5.9磅（气压）（40千帕斯卡）的压力和大约华氏300度（149℃）下从喷射器14的扩散腔排出，然后在进入冷凝器19之前，在热交换器11B中以几乎恒定的压力被冷却至大约华氏160度（71℃），在冷凝器19中它们被进一步冷却至华氏100度（37℃）。因为甲醇制冷剂的蒸汽压力是每平方英寸4.6磅（气压）（31千帕斯卡），但是全氟化碳推进剂的蒸汽压力只有大约每平方英寸1.3磅（气压）（9千帕斯卡），因而用于冷凝的压力增长只是大约百分之二十八，即总压力每平方英寸5.9磅（气压）（40千帕斯卡）。
作为本发明中应用的喷射型蒸汽压缩系统，其缺点方面在于，其性能效率和容量皆对冷凝器温度敏感，也就是说，对周围天气条件敏感。在热天，当使用空气冷却的的冷凝器时，可损失大约35%的容量和效率，而电动压缩机将只损失17%。不过，由于在较温和的天气条件下可以极高的速率提高其效率，从而抵销上述缺点，使得以年度为基础的效率还是相当好的。解决这个问题的办法是，用一可调的气体火焰，多半是第二附加火焰加热气体汽化器12，而且喷射器14中有一个额外的喷嘴同喷嘴13共同起作用，以便在尖峰负荷期间提供额外喷嘴的流量。在附图中，将汽化器12中原有的气体火焰21，连同这样一种由阀23控制的第二气体火焰22一起示出，两者都靠气体源24维持工作，还有所述喷射器中的喷嘴13，连同这样一种由阀26控制的额外的喷嘴25也一起被示出。由于当汽化器和喷射器过负荷而超过它们的最大效率点时，使所述汽化器中附加气体火焰以及所述额外喷嘴的使用，可能降低总的性能系数（COPs），不过这只可能是在全年期间一段以若干小时计量的、相对短暂的时间内的情况。因此，在热天，容量和效率的降低只不过是其它方法所可能引起降低的一小部分。
应该理解，在以下的权利要求书中，本发明的压缩系统既可作为制冷系统也可作为热泵付诸应用。众所周知，要将一个系统用作为一种或另一种功能装置，只要通过使用反向阀装置即可。此处应使用两个反向阀。其一，应使所述流体按附图的冷却模式从喷射器14流到冷凝器19，或者，按照所述热泵模式从喷射器14流到组件18（本文所用的是冷凝器而不是蒸发器）。第二反向阀应以附图中冷却模式使流体从冷凝器19导入分离器20，或者以热泵模式从单元18（此时是冷凝器而不是蒸发器）导入分离器20。还应当理解的是此处所用术语喷射器包括注射器，而且所述喷射器除传统的同轴型式外，还可以包括椭圆的、涡旋的、环状的或其它结构的喷射器。