CN107120859A - 一种冰箱制冷循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种冰箱制冷循环系统，其包括：冷凝器(2)、蒸发器(3)；压缩机(1)，所述压缩机为两级以上的补气增焓压缩机，其包括低压吸气口(11)、高压排气口(12)和中压补气口(13)；补气增焓管路(4)，所述补气增焓管路(4)的一端连接至所述中压补气口(13)、另一端连接至所述冷凝器(2)和所述蒸发器(3)之间的管路。通过本发明能够有效地对压缩机实现补气增焓的作用，提高了压缩机单位制冷量和制冷性能，使得小排量压缩机能够匹配大容量冰箱，并达到冰箱新一级国标能效，满足冰箱匹配的各项实验要求；并能使得在不增加整机成本的基础上，满足新国标要求，相对地节约冰箱的成本。

Description

一种冰箱制冷循环系统

技术领域

本发明属于冰箱技术领域，具体涉及一种冰箱制冷循环系统。

背景技术

冰箱通常用于通过使箱体内部温度保持在较低温度而保持食品的恒温保鲜储藏。在冰箱系统中，一般设置有冷凝器、蒸发器、两器之间配有干燥过滤器、毛细管等，目前常用的冰箱系统其工作过程是，压缩机排气出来的高温高压的气体制冷剂，通过冷凝器放出热量，变成高压低温的过冷液体制冷剂，经过干燥过滤器滤除杂质和水分，进行节流降压成低压低温的气液两相制冷剂，然后进入蒸发器吸收热量，变成低温低压的气态制冷剂，被压缩机吸入，在压缩机里压缩，完成一个系统循环。

根据压缩机性能特性曲线，希望冰箱运行频率是压缩机能效最高点，因此有用小排量压缩机匹配大冰箱趋势，为了提高系统制冷量和效率，变频活塞压缩机的增焓方案既能提高单位制冷量，又能提高系统效率；另一方面，随着大容量冰箱市场占有率越来越高，冰箱新一级能效标准的实施，对冰箱和冰箱压缩机能效要求也十分严格，为了应对严格的新国标，通过增焓来提高压缩机性能，降低冰箱耗电量。

由于现有技术中的冰箱存在小排量压缩机无法匹配大冰箱、制冷性能较低等技术问题，因此本发明研究设计出一种冰箱制冷循环系统。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的冰箱存在小排量压缩机无法匹配大冰箱、制冷性能较低的缺陷，从而提供一种冰箱制冷循环系统。

本发明提供一种冰箱制冷循环系统，其包括：

冷凝器、蒸发器；

压缩机，所述压缩机为两级以上的补气增焓压缩机，其包括低压吸气口、高压排气口和中压补气口；

补气增焓管路，所述补气增焓管路的一端连接至所述中压补气口、另一端连接至所述冷凝器和所述蒸发器之间的管路。

优选地，在所述冷凝器和所述蒸发器之间的管路上、与所述补气增焓管路相连接的位置设置有增焓装置，所述增焓装置的气体输出端连接至所述补气增焓管路的所述另一端；所述增焓装置的液体输出端连接至所述蒸发器。

优选地，所述增焓装置包括闪发器，所述闪发器的进口端与所述冷凝器相连，所述闪发器的气体出口端连至所述补气增焓管路的所述另一端，所述闪发器的液体出口端连至所述蒸发器。

优选地，所述增焓装置包括两个分支管路：第一支路和第二支路、以及设置在所述第一支路和所述第二支路上以对该两支路之间进行换热的中间换热器、还有设置在所述第一支路上位于所述中间换热器冷媒流动方向上游的第三节流装置。

优选地，所述第一支路的冷媒下游端侧连至所述补气增焓管路，所述第二支路的冷媒下游端侧连至所述蒸发器。

优选地，在所述增焓装置与所述冷凝器之间还设置有第一节流装置，在所述增焓装置与所述蒸发器之间还设置有第二节流装置。

优选地，在所述补气增焓管路上还设置有用于对流经该管路的冷媒流量进行测量的第一流量计；在所述蒸发器的入口端还设置有用于对流经该管路的冷媒流量进行测量的第二流量计。

优选地，在所述压缩机的所述低压吸气口处设置有第一压力表、所述高压排气口处设置第二压力表、所述中压补气口处设置第三压力表。

优选地，在所述冷凝器的出口端还设置有第一温度计；在所述蒸发器的入口端还设置有第二温度计。

优选地，在所述冷凝器的出口端还设置有干燥过滤器，在所述压缩机的低压吸气口端还设置有储液器。

本发明提供的一种冰箱制冷循环系统具有如下有益效果：

1.本发明的冰箱制冷循环系统，通过将压缩机选择为两级以上的补气增焓压缩机、且将其中压补气口连接补气增焓管路并连接至冷凝器和蒸发器之间的管路中，能够有效地对压缩机实现补气增焓的作用，提高了压缩机单位制冷量和制冷性能，使得小排量压缩机能够匹配大容量冰箱，并达到冰箱新一级国标能效，满足冰箱匹配的各项实验要求；并能使得在不增加整机成本的基础上，满足新国标要求，相对地节约冰箱的成本；

2.本发明的冰箱制冷循环系统，通过采用增焓装置优选采用闪发器或中间换热器的结构形式，能够有效地将冷凝器换热之后的冷媒实现气体部分增焓、液体部分降焓的作用，并将气液两相分离、将增焓的气体冷媒导入压缩机中，从而有效地完成对压缩机的中压补气增焓的作用和目的，从而提高了冰箱的制冷性能、使得小排量压缩机能够匹配至大冰箱中。

附图说明

图1是现有冰箱制冷系统的流程结构示意图；

图2是图1的冰箱制冷循环的P-H示意图；

图3是本发明的冰箱制冷系统的流程结构示意图；

图4是图3的冰箱制冷循环的P-H示意图。

图中附图标记表示为：

1、压缩机；11、低压吸气口；12、高压排气口；13、中压补气口；2、冷凝器；3、蒸发器；4、补气增焓管路；5、闪发器；51、进口端；52、气体出口端；53、液体出口端；61、膨胀阀；62、毛细管；71、第一流量计；72、第二流量计；81、第一压力表；82、第二压力表；83、第三压力表；91、第一温度计；92、第二温度计；101、干燥过滤器；102、储液器。

具体实施方式

实施例1

如图3-4所示，本发明提供一种冰箱制冷循环系统，其包括压缩机1、冷凝器2、蒸发器3，且所述压缩机为两级以上的补气增焓压缩机、其包括低压吸气口11、高压排气口12和中压补气口13，且在所述中压补气口13位置还连接有补气增焓管路4，所述补气增焓管路4的一端连至所述中压补气口13、另一端连接至所述冷凝器2和所述蒸发器3之间的管路中。

通过将压缩机选择为两级以上的补气增焓压缩机、且将其中压补气口连接补气增焓管路并连接至冷凝器和蒸发器之间的管路中，能够有效地对压缩机实现补气增焓的作用，提高了压缩机单位制冷量和制冷性能，使得小排量压缩机能够匹配大容量冰箱，并达到冰箱新一级国标能效，满足冰箱匹配的各项实验要求；并能使得在不增加整机成本的基础上，满足新国标要求，相对地节约冰箱的成本。

优选地，在所述冷凝器2和所述蒸发器3之间的管路上(即在所述主循环回路上)、与所述补气增焓管路4相连接的位置设置有增焓装置(可优选为闪发器或中间换热器)，所述增焓装置的气体输出端连接至所述补气增焓管路4的所述另一端；所述增焓装置的液体输出端连接至所述蒸发器3。

通过采用增焓装置的结构形式，能够有效地将冷凝器换热之后的冷媒实现气体部分增焓、液体部分降焓的作用，并将气液两相分离、将增焓的气体冷媒导入压缩机中，从而有效地完成对压缩机的中压补气增焓的作用和目的，从而提高了冰箱的制冷性能、使得小排量压缩机能够匹配至大冰箱中。

优选地，所述增焓装置包括闪发器5，所述闪发器5的进口端51与所述冷凝器2相连，所述闪发器5的气体出口端52连至所述补气增焓管路4的所述另一端，所述闪发器5的液体出口端53连至所述蒸发器3(此时所述闪发器的气体出口端为增焓装置的气体输出端、液体出口端为增焓装置的液体输出端)。通过将增焓装置的具体结构优选为闪发器的结构形式，能够通过闪发器的作用将冷媒中的液态实现快速蒸发并吸热、而成气体，另外的剩余冷媒则被吸取热量而进一步地最大限度地成为干度最小的冷媒，从而实现气体冷媒的增焓作用，为进入压缩机中压补气口中补入的冷媒增加了焓值，从而提高了制冷循环系统的制冷性能和制冷效率。

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上做出的改进，仅仅对增焓装置的具体结构做出了替换，是另一种优选的替代结构方式(图中未示出)，优选地，所述增焓装置包括两个分支管路：第一支路和第二支路、以及设置在所述第一支路和所述第二支路上以对该两支路之间进行换热的中间换热器、还有设置在所述第一支路上位于所述中间换热器冷媒流动方向上游的第三节流装置。

所述冷媒从所述冷凝器2出来后开始分支为两个管路：第一支路和第二支路，在所述第一支路上还设置有第三节流装置，且在所述第三节流装置的下游还设置所述的中间换热器，能够以对所述第一支路(被节流后的冷媒)和所述第二支路的冷媒之间进行换热，使得第一支路上被节流后的冷媒被进一步吸热蒸发作用、成为气体、从而提高了该部分冷媒的焓值，另外第二支路上的冷媒被进一步吸取热量而最大可能地达到干度为0的液态冷媒，从而实现气体冷媒的增焓作用，为进入压缩机中压补气口中补入的冷媒增加了焓值，从而提高了制冷循环系统的制冷性能和制冷效率。

优选地，所述第一支路的冷媒下游端侧连至所述补气增焓管路4，所述第二支路的冷媒下游端侧连至所述蒸发器3(此时第一支路的冷媒下游端侧为增焓装置的气体输出端、第二支路的冷媒下游端侧为增焓装置的液体输出端)。这样从而有效地实现通过补气增焓管路对压缩机起到中压补气增焓的作用，并且降焓后的液态冷媒进入蒸发器能够通过干度降低的冷媒使得进入蒸发器中冷媒蒸发换热效率得到提高，从而提高了冰箱制冷循环系统的制冷性能和制冷效率。

实施例3

本实施例是在实施例1或2的基础上做出的进一步改进，优选地，在所述增焓装置与所述冷凝器2之间还设置有第一节流装置(优选为膨胀阀61)，在所述增焓装置与所述蒸发器3之间还设置有第二节流装置(优选为毛细管62)。通过在增焓装置与冷凝器之间设置第一节流装置能够对冷凝器换热之后的冷媒进行节流降压的作用，为冷媒进行闪发为气体、剩余降焓为干度很低的液体提供了条件(如若不降压的话、一般无法进行闪发以及气液两相分离)，并且通过在增焓装置和蒸发器之间设置第二节流装置能够对降焓之后的液态冷媒进一步降压，为进入蒸发器中进行蒸发换热提供条件。

实施例4

本实施例是在前述实施例的基础上做出的进一步改进，优选地，在所述补气增焓管路4上还设置有用于对流经该管路的冷媒流量进行测量的第一流量计71；在所述蒸发器3的入口端(即低压吸气管路上)还设置有用于对流经该管路的冷媒流量进行测量的第二流量计72。通过在补气增焓管路上设置的第一流量计能够对流经该补气增焓管路中的冷媒流量进行测量，从而获得中压补气增焓的冷媒质量流量；通过对蒸发器入口端设置第二流量计能够对流经低压吸气管路的冷媒流量进行测量，从而获得低压进气冷媒的质量流量，为制冷循环系统的各项指标的计算提供了条件。

实施例5

本实施例是在前述实施例的基础上做出的进一步改进，优选地，在所述压缩机1的所述低压吸气口11处设置有第一压力表81、所述高压排气口12处设置第二压力表82、所述中压补气口13处设置第三压力表83。通过在上述三处位置分别设置压力表，能够对压缩机的低压吸气压力、高压排气压力和中压补气压力进行有效的测量，为计算出制冷循环系统的例如压缩比等指标提供了条件。

实施例6

本实施例是在前述实施例的基础上做出的进一步改进，优选地，在所述冷凝器2的出口端还设置有第一温度计91；在所述蒸发器3的入口端还设置有第二温度计92。通过在上述不同的位置分别设置温度计的方式，能够有效地测量出制冷循环系统中蒸发侧的蒸发温度和冷凝侧的冷凝温度，为计算出制冷循环系统的相关指标提供了条件。

实施例7

本实施例是在前述实施例的基础上做出的进一步改进，优选地，在所述冷凝器2的出口端还设置有干燥过滤器101，在所述压缩机1的低压吸气口11端还设置有储液器102。通过在冷凝器出口端设置干燥过滤器能够对冷凝放热后的冷媒进行干燥作用、过滤出其中的水等杂质，以保证其纯度；通过在压缩机吸气口设置储液器能够对进入压缩机中的冷媒进行存储、分离出其中的液体杂质或者液态冷媒、保证进入压缩机中尽可能为高纯度的气体冷媒。

本发明在于：采用冰箱与活塞压缩机匹配的方式，增加补气增焓方案，在活塞压缩机气缸座缸孔处增设补气口，冰箱系统中通过管路引入，冰箱系统中冷凝器流出的制冷剂，通过膨胀阀61进行一次节流，进入闪发器5，一部分直接回到冰箱系统中的毛细管62，进行二次节流，进入蒸发器3，从蒸发器3出来的制冷剂被压缩机1吸入；闪发器5流出的另一部分制冷剂，经过闪发器5的换热蒸发，成为气态制冷剂进入压缩机补气口13，进行补气，从蒸发器3流出被压缩机1吸入的制冷剂和压缩机补气吸入的制冷剂，一同完成压缩，通过排气管排出，进入冷凝器2，完成一个系统循环。

本发明需解决的技术问题是，在现有技术的基础上，如何通过改进冰箱系统和压缩机结构，以满足用小排量压缩机匹配大容量冰箱，提高压缩机单位制冷量和性能，达到冰箱新一级国标能效，满足冰箱匹配的各项试验要求，使之在不增加整机成本的基础上，满足新国标要求，相对的节约冰箱成本的技术问题。

本发明带来的有益效果是，通过活塞压缩机的补气增焓方案，提高了压缩机单位制冷量和性能，满足小排量压缩机匹配大容量冰箱，并达到冰箱新一级国标能效，满足冰箱匹配的各项实验要求。

本发明根据压缩机性能特性曲线，希望冰箱运行频率是压缩机能效最高点，因此有用小排量压缩机匹配大冰箱趋势，为了提高系统制冷量和效率，变频活塞压缩机的增焓方案既能提高单位制冷量，又能提高系统效率；另一方面，随着大容量冰箱市场占有率越来越高，冰箱新一级能效标准的实施，对冰箱和冰箱压缩机能效要求也十分严格，为了应对严格的新国标，通过增焓来提高压缩机性能，降低冰箱耗电量。

如附图3、4所示，根据本发明实施例的全封闭变频冰箱压缩机用补气增焓方案制冷系统图，包括压缩机1、冷凝器2、干燥过滤器101、膨胀阀61、闪发器5、毛细管62、蒸发器3、储液器102、第一压力表81、第二压力表82、第三压力表83、第一温度计91、第二温度计92、第一流量计71、第二流量计72。

其中，冷凝器2的进口与压缩机1的出口相连，干燥过滤器101的进口与冷凝器2的出口相连，膨胀阀H的进口与干燥过滤器101的出口相连，闪发器5的进口与膨胀阀62的出口相连，从闪发器5流出的制冷剂，分为两路，其中毛细管62的进口与闪发器5的液体出口端53相连，蒸发器3的进口与毛细管62的出口相连，储液器102的进口与蒸发器3的出口相连，压缩机1的进口与储液器102的出口相连；另一路压缩机1的中压补气口13与闪发器5的气体出口端52相连，由此本发明的补气增焓制冷系统循环完成。

具体而言，干燥过滤器101的出口处连接一个膨胀阀H，膨胀阀H出口连接一个闪发器5，闪发器5的出口一路进入毛细管62，另一路进入压缩机1进行补气。制冷系统工作过程是：压缩机1排出的高温高压气体制冷剂a进入冷凝器2进行冷凝放热，冷凝器2出口的高压液态制冷剂进入干燥过滤器101去除水分和杂质，干燥过滤器101出口的液体制冷剂b经过膨胀阀61的节流降压，成为气液两相制冷剂c，膨胀阀61出口的制冷剂c进入闪发器5，一部分制冷剂经过闪发换热，变成气态制冷剂d进入压缩机1补气口进行补气；一部分经过闪发器5进行过冷成饱和液态制冷剂e，闪发器5出口的液态制冷剂e经过毛细管62的二次节流降压，成为低压制冷剂f，毛细管62出口的制冷剂f进入蒸发器3换热，吸收热量，成为气态制冷剂g，蒸发器3出口的制冷剂经过储液器102进入压缩机1的吸气口，制冷剂g被压缩机1吸入进行压缩循环。

其中，连接在制冷系统中的第一压力表81、第二压力表82、第三压力表83分别用来测试压缩机的吸气压力、排气压力和补气压力，第一流量计71、第二流量计72分别用来监测补气制冷剂流量和二次节流的制冷剂流量，第一温度计91、第二温度计92分别用来测试冷凝后温度和闪发器5过冷后温度。

根据本发明实施的全封闭变频冰箱压缩机用补气增焓方案，其特点是，干燥过滤器101的出口处连接一个膨胀阀61，膨胀阀61出口连接一个闪发器5，闪发器5的出口一路进入毛细管62，另一路进入压缩机1进行补气。闪发器型的经济器系统是两级节流经济器系统，系统结构简单且进入压缩机补气口的中间补气是饱和蒸汽。压焓图4中Pk为高压压力、Pm为中压压力、Po为低压压力。

现有冰箱系统，先假定压缩机的质量流量为m(kg/s)，

其系统制冷量Q＝m(hg-hd)kW，

输出功率P＝m(hb-hg)kW，

能效比EER＝Q/P＝(hg-hd)/(hb-hg)。

带闪发器的补气增焓系统，先假定压缩机吸气侧的质量流量仍为m(kg/s):

闪发器回路质量流量为m1(kg/s)，压缩机总回路质量流量为m0(kg/s)，则m0＝m+m1(kg)，

则系统的制冷量：Q＝m*(hg-hf)＝m*(hg-hd)+m*(hd-hf)kW，

其中：m*(hd-hf)＝m1*(ha-hd)是增量，

由于质量流量的增加，制冷量也得到了相应提高。

输出功率P＝m*(hb-hg)+m1*(hb-ha)kW，

其中：m1*(hb-ha)是增量，

能效比EER＝Q/P＝{m*(hg-hd)+m*(hd-hf)}/{m*(hb-hg)+m1*(hb-ha)}，

其中：m*(hd-hf)＝m1*(ha-hd)，

即能效比EER＝Q/P＝{m*(hg-hd)+m1*(ha-hd)}/{m*(hb-hg)+m1*(hb-ha)}，

又从压焓图中可以知道：(ha-hd)/(hb-ha)>>(hg-hd)/(hb-hg)，故而能效比也得到了提高。

设：A＝m*(hg-hd)，B＝m1*(ha-hd)，C＝m*(hb-hg)，D＝m1*(hb-ha)；

则有：EER2＝(A+B)/(C+D)，EER1＝A/C

从压焓图中可以知道：(ha-hd)/(hb-ha)>>(hg-hd)/(hb-hg)，

即：B/D>A/C①

由①式得：B/D-A/C>0，即(BC-AD)/CD>0，

故：BC-AD>0②

又因EER2-EER1＝(A+B)/(C+D)-A/C

＝(BC-AD)/C*(C+D)

由②式可得：EER2-EER1>0，本发明改进后的技术的能效比比原有技术的能效比得到了提高。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种冰箱制冷循环系统，其特征在于：包括：

冷凝器(2)、蒸发器(3)；

压缩机(1)，所述压缩机为两级以上的补气增焓压缩机，其包括低压吸气口(11)、高压排气口(12)和中压补气口(13)；

补气增焓管路(4)，所述补气增焓管路(4)的一端连接至所述中压补气口(13)、另一端连接至所述冷凝器(2)和所述蒸发器(3)之间的管路上。

2.根据权利要求1所述的冰箱制冷循环系统，其特征在于：在所述冷凝器(2)和所述蒸发器(3)之间的管路上、与所述补气增焓管路(4)相连接的位置设置有增焓装置，所述增焓装置的气体输出端连接至所述补气增焓管路(4)的所述另一端；所述增焓装置的液体输出端连接至所述蒸发器(3)。

3.根据权利要求2所述的冰箱制冷循环系统，其特征在于：所述增焓装置包括闪发器(5)，所述闪发器(5)的进口端(51)与所述冷凝器(2)相连，所述闪发器(5)的气体出口端(52)连至所述补气增焓管路(4)的所述另一端，所述闪发器(5)的液体出口端(53)连至所述蒸发器(3)。

4.根据权利要求2所述的冰箱制冷循环系统，其特征在于：所述增焓装置包括两个分支管路：第一支路和第二支路、以及设置在所述第一支路和所述第二支路上以对该两支路之间进行换热的中间换热器、还有设置在所述第一支路上位于所述中间换热器冷媒流动方向上游的第三节流装置。

5.根据权利要求4所述的冰箱制冷循环系统，其特征在于：所述第一支路的冷媒下游端侧连至所述补气增焓管路(4)，所述第二支路的冷媒下游端侧连至所述蒸发器(3)。

6.根据权利要求2-5之一所述的冰箱制冷循环系统，其特征在于：在所述增焓装置与所述冷凝器(2)之间还设置有第一节流装置，在所述增焓装置与所述蒸发器(3)之间还设置有第二节流装置。

7.根据权利要求1-6之一所述的冰箱制冷循环系统，其特征在于：在所述补气增焓管路(4)上还设置有用于对流经该管路的冷媒流量进行测量的第一流量计(71)；在所述蒸发器(3)的入口端还设置有用于对流经该管路的冷媒流量进行测量的第二流量计(72)。

8.根据权利要求1-7之一所述的冰箱制冷循环系统，其特征在于：在所述压缩机(1)的所述低压吸气口(11)处设置有第一压力表(81)、所述高压排气口(12)处设置第二压力表(82)、所述中压补气口(13)处设置第三压力表(83)。

9.根据权利要求1-8之一所述的冰箱制冷循环系统，其特征在于：在所述冷凝器(2)的出口端还设置有第一温度计(91)；在所述蒸发器(3)的入口端还设置有第二温度计(92)。

10.根据权利要求1-9之一所述的冰箱制冷循环系统，其特征在于：在所述冷凝器(2)的出口端还设置有干燥过滤器(101)，在所述压缩机(1)的低压吸气口(11)端还设置有储液器(102)。