CN108286836A - 一种混合工质低温制冷系统以及冷藏冷冻装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种混合工质低温制冷系统以及冷藏冷冻装置，涉及制冷技术领域，能够解决混合工质低温制冷系统出现的工质高压问题。该系统包括：压缩机、回热器、第一节流装置、蒸发器以及冷凝器；所述压力控制装置包括：工质膨胀贮存罐、控制阀门、第二节流装置、控制器以及压力传感器；压力传感器用于检测所述压缩机的出口与所述冷凝器的入口之间的管路内的压力，并将检测到的压力信号发送至所述控制器；控制器，用于当确定所述压力信号大于第一预定压力值时，控制所述控制阀门开启，以将所述回热器的热流出口流出的工质输入所述工质膨胀贮存罐。

Description

一种混合工质低温制冷系统以及冷藏冷冻装置

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及一种具有压力控制装置的混合工质低温制冷系统以及冷藏冷冻装置。

背景技术

在制取较低温度时，单机蒸汽压缩制冷已经不能满足要求，混合工质回热制冷循环被广泛应用，采用混合工质回热制冷循环的制冷系统通常被称作混合工质低温制冷系统。这种制冷系统由于结构简单可靠性高、寿命长、成本低等优点，成为研究的热门。

现有技术中，混合工质低温制冷系统主要用于制取-40℃以下的温度，选择合适的工质配比、优化的运行参数、在高低沸点组分间实现复叠，以制取较低的温度。

混合工质低温制冷系统启动之后的一段时间内，系统高压侧的压力往往很高。这时由于在系统启动初期，由于制冷温度较高，系统降温过程中工质需求的流量较大，而此时系统平均温度接近常温，高压侧的低温工质无法马上冷凝，从而造成高压侧压力很高，有可能造成管路破裂。

发明内容

本发明的实施例提供一种具有压力控制装置的混合工质低温制冷系统以及冷藏冷冻装置，能够解决混合工质低温制冷系统出现的工质高压问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供一种具有压力控制装置的混合工质低温制冷系统，包括：压缩机、回热器、第一节流装置、蒸发器以及冷凝器；

所述压缩机的出口连接所述冷凝器的入口，所述冷凝器的出口通过管路连接所述回热器的热流入口，所述回热器的热流出口通过所述第一节流装置连接至所述蒸发器器的入口；所述回热器的冷流入口通过管路与所述蒸发器的出口连通，所述回热器的冷流出口通过管路与压缩机的入口连通；

所述压力控制装置包括：工质膨胀贮存罐、控制阀门、第二节流装置、控制器以及压力传感器；

其中，所述工质膨胀贮存罐的入口通过所述控制阀门连接至所述回热器的热流出口与所述第一节流装置之间的管路上；所述工质膨胀贮存罐的出口通过所述第二节流装置连接至所述回热器的冷流出口与压缩机的入口之间的管路上，所述控制器连接所述控制阀门，所述压力传感器设置于所述压缩机的出口与所述冷凝器的入口之间的管路上，所述控制器还连接所述压力传感器，所述工质膨胀贮存罐用于通过所述第二节流装置将工质以预定速度输入所述回热器的冷流出口与压缩机的入口之间的管路上；

所述压力传感器，用于检测所述压缩机的出口与所述冷凝器的入口之间的管路内的压力，并将检测到的压力信号发送至所述控制器；

所述控制器，用于当确定所述压力信号大于第一预定压力值时，控制所述控制阀门开启，以将所述回热器的热流出口流出的工质输入所述工质膨胀贮存罐；当确定所述压力信号小于第二预定压力值时，控制所述控制阀门关闭，所述工质膨胀贮存罐，所述第一预定压力值大于所述第二预定压力值。

第二方面，提供一种冷藏冷冻装置，包括上述的具有压力控制装置的混合工质低温制冷系统。

上述方案中，具有压力控制装置的混合工质低温制冷系统包括：压缩机、回热器、第一节流装置、蒸发器以及冷凝器；所述压缩机的出口连接所述冷凝器的入口，所述冷凝器的出口通过管路连接所述回热器的热流入口，所述回热器的热流出口通过所述第一节流装置连接至所述蒸发器器的入口；所述回热器的冷流入口通过管路与所述蒸发器的出口连通，所述回热器的冷流出口通过管路与压缩机的入口连通；压力控制装置包括：工质膨胀贮存罐、控制阀门、第二节流装置、控制器以及压力传感器；其中，工质膨胀贮存罐的入口通过控制阀门连接至回热器的热流出口与第一节流装置之间的管路上；工质膨胀贮存罐的出口通过第二节流装置连接至回热器的冷流出口与压缩机的入口之间的管路上，控制器连接控制阀门，压力传感器设置于压缩机的出口与冷凝器的入口之间的管路上，控制器还连接压力传感器，工质膨胀贮存罐用于通过第二节流装置将工质以预定速度输入回热器的冷流出口与压缩机的入口之间的管路上；压力传感器，能够检测压缩机的出口与冷凝器的入口之间的管路内的压力，并将检测到的压力信号发送至控制器；控制器当确定压力信号大于第一预定压力值时，控制控制阀门开启，以将回热器的热流出口流出的工质输入工质膨胀贮存罐；当确定压力信号小于第二预定压力值时，控制控制阀门关闭，第一预定压力值大于所述第二预定压力值。这样在检测到压缩机的出口与冷凝器的入口之间的管路内的工质压力较高时，控制控制阀门开启，将回热器的热流出口流出的工质输入工质膨胀贮存罐，从而解决混合工质低温制冷系统出现的工质高压问题；在压缩机的出口与冷凝器的入口之间的管路内的工质压力较低时，控制控制阀门关闭，在混合工质低温制冷系统运行过程中，伴随着制冷系统中工质的温度降低，制冷系统中工质的压力逐步降低，工质膨胀贮存罐通过第二节流装置将工质以预定速度输入回热器的冷流出口与压缩机的入口之间的管路上，可以向混合工质低温制冷系统补充工质，直至系统降温至所需温度，保证了混合工质低温制冷系统正常运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例提供的一种具有压力控制装置的混合工质低温制冷系统的结构示意图；

图2为本发明的另一实施例提供的一种具有压力控制装置的混合工质低温制冷系统的结构示意图。

附图标记：

混合工质低温制冷系统-10；

压缩机-11；

回热器-12；

第一节流装置-13、

蒸发器-14；

冷凝器-15；

气液分离器-16；

第三节流装置-17；

气分装置-18；

过滤器-19；

高压保护器-110；

压力控制装置-20；

工质膨胀贮存罐-21；

控制阀门-22；

第二节流装置-23；

控制器-24；

压力传感器-25。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有技术中，当混合工质低温制冷系统制取的目标温度较低时，系统中需求的工质含量较大，混合工质低温制冷系统启动之后的一段时间内，系统中工质的压力往往很高。这是由于在系统启动初期，制冷温度较高，系统中工质需求的流量较大，而此时系统平均温度接近常温，低温工质无法马上冷凝，从而造成系统中工质的压力很高，有可能造成管路破裂。为解决上述问题，本发明的原理为：在回热器的热流出口与第一节流装置之间的管路通过控制阀门连接工质膨胀贮存罐，压缩机的出口与冷凝器的入口之间的管路上设置压力传感器，在检测到压缩机的出口与冷凝器的入口之间的管路内的工质压力较高时，控制控制阀门开启，将回热器的热流出口流出的工质输入工质膨胀贮存罐，从而解决混合工质低温制冷系统出现的工质高压问题；在压缩机的出口与冷凝器的入口之间的管路内的工质压力较低时，控制控制阀门关闭，在混合工质低温制冷系统运行过程中，伴随着制冷系统中工质的温度降低，制冷系统中工质的压力逐步降低，工质膨胀贮存罐通过第二节流装置将工质以预定速度输入回热器的冷流出口与压缩机的入口之间的管路上，可以向混合工质低温制冷系统补充工质，直至系统降温至所需温度，保证了混合工质低温制冷系统正常运行。

具体的，参照图1所示，本发明的实施例提供一种具有压力控制装置的混合工质低温制冷系统，压力控制装置可以单独设置或者作为一个功能实体或结构设置于混合工质低温制冷系统中，该混合工质低温制冷系统10包括：压缩机11、回热器12、第一节流装置13、蒸发器14以及冷凝器15。

如图1所示，压缩机11的出口连接冷凝器15的入口，冷凝器15的出口通过管路连接回热器12的热流入口in1，回热器12的热流出口out1通过第一节流装置13连接至蒸发器14的入口；回热器12的冷流入口in2通过管路与蒸发器14的出口连通，回热器12的冷流出口out2通过管路与压缩机11的入口连通。当然图1仅示出了一种混合工质低温制冷系统的基本架构，本发明的实施例不限于上述的混合工质低温制冷系统，流入本申请的实施例提供的压力控制装置还可以应用于如图2所示的混合工质一级自复叠低温制冷系统，混合工质低温制冷系统还包括：气液分离器16、第三节流装置17和气分装置18。其中，回热器12的热流入口in1与热流出口out1之间为回热器的热流通道，回热器12的冷流入口in2与冷流出口out2之间为回热器的冷流通道。

冷凝器15的出口连接气液分离器16的入口，气液分离器16的液相出口通过第三节流装置17连接至回热器的冷流入口in2与冷流出口out2之间的冷流通道，气液分离器16的气相出口连接回热器12的热流入口in1；回热器12的冷流出口out2通过气分装置17连接至压缩机11的入口，这里气分装置17将混合工质进行气液分离。此外，混合工质低温制冷系统还包括：过滤器19，冷凝器15的出口通过过滤器19连接至气液分离器16的入口，过滤器19采用干燥剂以过滤工质中的水分。混合工质低温制冷系统还包括：高压保护器110，高压保护器110连接于压缩机11的入口和出口之间。此外，第一节流装置13以及第三节流装置17可以为毛细管，冷凝器可以采用风冷器。

具体的，参照图1、2所示，压力控制装置20包括：压力控制装置包括：工质膨胀贮存罐21、控制阀门22、第二节流装置23、控制器24以及压力传感器25。

其中，工质膨胀贮存罐21的入口通过控制阀门22连接至回热器12的热流出口out1与第一节流装置13之间的管路上；工质膨胀贮存罐21的出口通过第二节流装置23连接至回热器12的冷流出口out2与压缩机11的入口之间的管路上，控制器24连接控制阀门22，压力传感器25设置于压缩机11的出口与冷凝器15的入口之间的管路上，控制器24还连接压力传感器25，工质膨胀贮存罐21用于通过第二节流装置23将工质以预定速度输入回热器12的冷流出口out2与压缩机11的入口之间的管路上。

压力传感器25，用于检测压缩机11的出口与冷凝器15的入口之间的管路内的压力，并将检测到的压力信号发送至控制器24。

控制器24，用于当确定压力信号大于第一预定压力值Pmax时，控制该控制阀门22开启，以将回热器12的热流出口out1流出的工质输入工质膨胀贮存罐21；当确定压力信号小于第二预定压力值Pmin时，控制控制阀门22关闭，第一预定压力值Pmax大于第二预定压力值Pmin。通常，当混合工质低温制冷系统制取的目标温度较低时，系统中需求的工质含量较大，混合工质低温制冷系统启动之后的一段时间内，系统中工质的压力往往很高，这里指压缩机出口至第一节流装置之间的高压侧工质，当确定压力信号大于第一预定压力值Pmax，开启控制阀门22，回热器12的热流出口out1流出的工质输入工质膨胀贮存罐21，从而降低了系统中高压侧的工质的压力。当然本发明的实施例也适用于混合工质低温制冷系统的其他工作阶段中有高于Pmax的情况出现的状态。

另外，控制阀门22包括：流量控制开关；控制器24还用于根据压力信号控制流量控制开关的开度。例如，压力信号指示工质压力较高时，将流量控制开关的开度加大，以使的混合工质低温制冷系统中的工质尽快流入工质膨胀贮存罐21，以降低混合工质低温制冷系统高压侧的压力；压力信号指示工质压力较低时，将流量控制开关的开度减小，以减慢混合工质低温制冷系统中的工质流入工质膨胀贮存罐21的速度，避免混合工质低温制冷系统高压侧的压力突然下降。

混合工质低温制冷系统关闭时，回热器12的冷流出口out2与压缩机11的入口之间的管路上的工质以预定速度输入工质膨胀贮存罐21。第二节流装置23可以为毛细管。

上述方案中，具有压力控制装置的混合工质低温制冷系统包括：压缩机、回热器、第一节流装置、蒸发器以及冷凝器；所述压缩机的出口连接所述冷凝器的入口，所述冷凝器的出口通过管路连接所述回热器的热流入口，所述回热器的热流出口通过所述第一节流装置连接至所述蒸发器器的入口；所述回热器的冷流入口通过管路与所述蒸发器的出口连通，所述回热器的冷流出口通过管路与压缩机的入口连通；压力控制装置包括：工质膨胀贮存罐、控制阀门、第二节流装置、控制器以及压力传感器；其中，工质膨胀贮存罐的入口通过控制阀门连接至回热器的热流出口与第一节流装置之间的管路上；工质膨胀贮存罐的出口通过第二节流装置连接至回热器的冷流出口与压缩机的入口之间的管路上，控制器连接控制阀门，压力传感器设置于压缩机的出口与冷凝器的入口之间的管路上，控制器还连接压力传感器，工质膨胀贮存罐用于通过第二节流装置将工质以预定速度输入回热器的冷流出口与压缩机的入口之间的管路上；压力传感器，能够检测压缩机的出口与冷凝器的入口之间的管路内的压力，并将检测到的压力信号发送至控制器；控制器当确定压力信号大于第一预定压力值时，控制控制阀门开启，以将回热器的热流出口流出的工质输入工质膨胀贮存罐；当确定压力信号小于第二预定压力值时，控制控制阀门关闭，第一预定压力值大于所述第二预定压力值。这样在检测到压缩机的出口与冷凝器的入口之间的管路内的工质压力较高时，控制控制阀门开启，将回热器的热流出口流出的工质输入工质膨胀贮存罐，从而解决混合工质低温制冷系统出现的工质高压问题；在压缩机的出口与冷凝器的入口之间的管路内的工质压力较低时，控制控制阀门关闭，在混合工质低温制冷系统运行过程中，伴随着制冷系统中工质的温度降低，制冷系统中工质的压力逐步降低，工质膨胀贮存罐通过第二节流装置将工质以预定速度输入回热器的冷流出口与压缩机的入口之间的管路上，可以向混合工质低温制冷系统补充工质，直至系统降温至所需温度，保证了混合工质低温制冷系统正常运行。

本发明的实施例提供一种冷藏冷冻装置，包括上述的任一具有压力控制装置的混合工质低温制冷系统。其中该冷藏冷冻装置可以为冰箱、冰柜等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种具有压力控制装置的混合工质低温制冷系统，其特征在于，包括：压缩机、回热器、第一节流装置、蒸发器以及冷凝器；

所述压缩机的出口连接所述冷凝器的入口，所述冷凝器的出口通过管路连接所述回热器的热流入口，所述回热器的热流出口通过所述第一节流装置连接至所述蒸发器器的入口；所述回热器的冷流入口通过管路与所述蒸发器的出口连通，所述回热器的冷流出口通过管路与压缩机的入口连通；

所述压力控制装置包括：工质膨胀贮存罐、控制阀门、第二节流装置、控制器以及压力传感器；

其中，所述工质膨胀贮存罐的入口通过所述控制阀门连接至所述回热器的热流出口与所述第一节流装置之间的管路上；所述工质膨胀贮存罐的出口通过所述第二节流装置连接至所述回热器的冷流出口与压缩机的入口之间的管路上，所述控制器连接所述控制阀门，所述压力传感器设置于所述压缩机的出口与所述冷凝器的入口之间的管路上，所述控制器还连接所述压力传感器，所述工质膨胀贮存罐用于通过所述第二节流装置将工质以预定速度输入所述回热器的冷流出口与压缩机的入口之间的管路上；

所述压力传感器，用于检测所述压缩机的出口与所述冷凝器的入口之间的管路内的压力，并将检测到的压力信号发送至所述控制器；

所述控制器，用于当确定所述压力信号大于第一预定压力值时，控制所述控制阀门开启，以将所述回热器的热流出口流出的工质输入所述工质膨胀贮存罐；当确定所述压力信号小于第二预定压力值时，控制所述控制阀门关闭，所述第一预定压力值大于所述第二预定压力值。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制阀门包括：流量控制开关；所述控制器还用于根据所述压力信号控制所述流量控制开关的开度。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述混合工质低温制冷系统关闭时，所述回热器的冷流出口与压缩机的入口之间的管路上的工质以预定速度输入所述工质膨胀贮存罐。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一节流装置以及所述第二节流装置为毛细管。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述混合工质低温制冷系统还包括：气液分离器、第三节流装置和气分装置；

所述冷凝器的出口连接所述气液分离器的入口，所述气液分离器的液相出口通过所述第三节流装置连接至所述回热器的冷流入口与冷流出口之间的冷流通道，所述气液分离器的气相出口连接所述回热器的热流入口；所述回热器的冷流出口通过所述气分装置连接至所述压缩机的入口。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述混合工质低温制冷系统还包括：过滤器，所述冷凝器的出口通过所述过滤器连接至所述气液分离器的入口。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述混合工质低温制冷系统还包括：高压保护器，所述高压保护器连接于所述压缩机的入口和出口之间。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第三节流装置为毛细管。

9.一种冷藏冷冻装置，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的具有压力控制装置的混合工质低温制冷系统。