CN109883077A - 制冷系统及制冷设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种制冷系统及制冷设备，制冷系统包括压缩机、主冷凝器、设置有液相出口和气相出口的气液分离器、第一支路和第二支路；主冷凝器的入口与压缩机的出口连通；与液相出口连接的第一支路包括依次连接的第一补偿冷凝器、第一节流装置与第一蒸发器，第一蒸发器的出口与压缩机的入口相连；与气相出口连接的第二支路包括设置有第一通道和第二通道的第一回热换热器，第二支路经第一通道、第二节流装置、第二蒸发器和第二通道后与压缩机的入口相连。由主冷凝器、气液分离器和第一补偿冷凝器组成的补偿冷凝系统避免过多气态冷媒液化，同时确保冷媒冷凝热足够；第一回热换热器充分利用从第二蒸发器流出的冷媒冷量，以提升能量的利用率。

Description

制冷系统及制冷设备

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及一种制冷系统及制冷设备。

背景技术

食品或医疗用品的冷冻冷藏是商业制冷应用最为量大面广的领域之一，目前该类型的装置的主要形式是“一机多温”型的制冷装置。“一机多温”型的制冷装置是为了适应不同储物间室储存温度不同，由一台压缩机提供多个间室温度的制冷系统，由于其流程简单而广泛应用。目前的“一机多温”利用非共沸混合冷媒的特性，用冷凝器和气液分离器分离沸点不同的工质并流向不同的支路，由此获得不同的制冷量；但在实际使用中，由于存在南北温度差异和季节温度变化，这就导致这种“一机多温”型制冷装置实际使用中在环境温度低于非共沸混合冷媒的低沸点工质的沸点时，非共沸混合冷媒冷凝液化成分过多和气液分离不彻底。

因此，有必要提供一种新的制冷系统来解决上述技术问题。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种制冷系统及制冷设备，旨在解决环温过低时，不同沸点的制冷剂分离不彻底的问题。

为实现上述目的，本发明提出的制冷系统包括:

压缩机；

主冷凝器，所述主冷凝器的入口与所述压缩机的出口连通；

气液分离器，所述气液分离器设置有液相出口和气相出口；

第一支路，所述第一支路与所述液相出口连接，所述第一支路包括依次连接的第一补偿冷凝器、第一节流装置与第一蒸发器，所述第一蒸发器的出口与所述压缩机的入口相连；

第二支路，所述第二支路与所述气相出口连接，所述第二支路包括第二节流装置、第二蒸发器和第一回热换热器，所述第一回热换热器设置有第一通道和第二通道，所述第二支路经所述第一通道、第二节流装置、第二蒸发器和所述第二通道后与所述压缩机的入口相连。

优选地，所述第二支路还包括第二补偿冷凝器，所述第二补偿冷凝器的入口与所述气液分离器的气相出口连接，所述第二补偿冷凝器的出口与所述第一通道连通。

优选地，所述第一支路还包括第二回热换热器，所述第二回热换热器设置有第三通道和第四通道，所述第三通道连通所述第一补偿冷凝器与所述第一节流装置，所述第四通道连通所述第一蒸发器与所述压缩机。

优选地，所述制冷系统还包括预冷换热器，所述预冷换热器设置有第五通道和第六通道，所述第五通道连通所述气相出口与所述第一通道，所述第六通道连通所述第一蒸发器与所述第四通道。

优选地，所述制冷系统还包括用于对所述气液分离器进行加热的补偿加热器。

优选地，所述补偿加热器包括相互电连接的加热丝和温度检测单元，所述加热丝设置于所述气液分离器的外侧，所述温度检测单元嵌入所述气液分离器的壳体，且所述温度检测单元的感应端设置于所述气液分离器的内侧；所述温度检测单元设置有阈值，温度低于所述阈值所述加热丝开始加热，温度高于所述阈值所述加热丝停止加热。

优选地，所述制冷系统还包括第一干燥过滤器和/或第二干燥过滤器；所述第一干燥过滤器的入口与所述第一补偿冷凝器的出口连通，所述第一干燥过滤器的出口与所述第一节流装置的入口连接；所述第二干燥过滤器的入口与所述第一通道的出口连接，所述第二干燥过滤器的出口与所述第二节流装置的入口连接。

优选地，所述第一节流装置为膨胀阀或毛细管；所述第二节流装置为膨胀阀或毛细管。

优选地，所述制冷系统采用非共沸混合冷媒。

另外，本发明还提供一种制冷设备，其中，所述制冷设备包括箱体和设置于所述箱体内的如上所述的制冷系统。

本发明技术方案中，压缩机增高冷媒的压力与温度，经由主冷凝器放出热量分离出气态冷媒和液态冷媒，且主冷凝器温度稳定在低沸点工质的沸点与高沸点工质的沸点之间；液态冷媒流向第一支路，经由补偿冷凝器再次放热，将液态冷媒温度降至室温，再通过第一节流装置降低冷媒压力，流向第一蒸发器，冷媒蒸发吸热产生冷作用，形成气态冷媒，最后流向压缩机形成回路；气态冷媒流向第二支路，第一回热换热器的第一通道内气态冷媒降温冷凝为液态冷媒，通过第二节流装置降低冷媒压力，流向第二蒸发器，通过冷媒蒸发吸热产生冷作用，形成气态冷媒，产生的气态冷媒又经第二通道为第一通道内的气态冷媒降温，最后流向压缩机形成回路。主冷凝器、气液分离器和第一补偿冷凝器组成的补偿冷凝系统，该补偿冷凝系统通过减短主冷凝器换热管道的长度，降低翅片密度，获得换热能力低于传统冷凝器的主冷凝器，该主冷凝器能够保证混合冷媒高于环温，避免过多气态冷媒液化；在气液分离器后连接第一补偿冷凝器，降低从主冷凝器流出冷媒的温度，确保冷媒冷凝热足够；同时第一回热换热器可以充分利用从第二蒸发器流出的冷媒冷量，从而提高能源的利用效率。

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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例中制冷系统的示意图；

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1所示的实施例中，本发明的制冷系统包括压缩机101；主冷凝器102，主冷凝器102的入口与压缩机101的出口连通；气液分离器103，气液分离器103设置有液相出口和气相出口；第一支路，第一支路与液相出口连接，第一支路包括依次连接的第一补偿冷凝器104、第一节流装置105与第一蒸发器106，第一蒸发器106的出口与压缩机101的入口相连；第二支路，第二支路与气相出口连接，第二支路包括第二节流装置108、第二蒸发器109和第一回热换热器110，第一回热换热器110设置有第一通道和第二通道，第二支路经第一通道、第二节流装置108、第二蒸发器109和第二通道后与压缩机101的入口相连。

在本技术方案中，压缩机101增高冷媒压力与温度，经由主冷凝器102放出热量分离出气态冷媒和液态冷媒，且主冷凝器102温度稳定在气态冷媒沸点与液态冷媒沸点之间；液态冷媒流向第一支路，经由第一补偿冷凝器104再次放热，将液态冷媒温度降至室温，再通过第一节流装置105降低冷媒压力，流向第一蒸发器106，冷媒蒸发吸热产生冷作用，形成气态冷媒，最后流向压缩机101形成回路；气态冷媒流向第二支路，第一回热换热器110的第一通道内气态冷媒降温冷凝为液态冷媒，通过第二节流装置108降低冷媒压力，流向第二蒸发器109，通过冷媒蒸发吸热产生冷作用，形成气态冷媒，产生的气态冷媒又经第二通道为第一通道内的气态冷媒降温，最后流向压缩机101形成回路。

制冷系统采用非共沸混合冷媒。利用非共沸混合冷媒的沸点特性，通过冷凝器和气液分离器分离出不同沸点的冷媒，且不同沸点的冷媒进入不同支路，为不同间室制冷，获得不同的制冷量。在优选的实施例中，非共沸混合冷媒包括低沸点工质和高沸点工质，其中低沸点工质包括四氟甲烷、乙烯、乙烷、一氟乙烯、全氟乙烯、三氟甲烷、一氟甲烷、全氟乙烷、二氧化碳、二氟甲烷、五氟乙烷、三氟乙烷、一氟乙烷、丙烯、丙烷、二氟一氯甲烷、五氟一氯乙烷和全氟丙烷中的至少一者；高沸点工质包括丙二烯、环丙烷、1，1，1，2-四氟乙烷、1，1-二氟乙烷、异丁烷、正丁烷、1-丁烯、异丁烯、1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷、1，1，1，3，3，3-六氟丙烷、1，1，2，2，3-五氟丙烷和四氟一氯乙烷中的至少一者。调节高低沸点制冷剂的质量百分比范围，整个制冷系统的制冷性能也会有所区别。

由主冷凝器102，气液分离器103和第一补偿冷凝器104组成的补偿冷凝系统中，通过减短主冷凝器102换热管道的长度，降低翅片密度，获得换热能力低于传统冷凝器的主冷凝器102，该主冷凝器能够保证混合冷媒高于环温，避免过多气态冷媒液化；在气液分离器103后连接第一补偿冷凝器104，降低从主冷凝器102流出冷媒的温度，确保冷媒冷凝热足够；同时第一回热换热器110可以充分利用从第二蒸发器109流出的冷媒冷量，从而提高能源的利用效率。本发明的制冷系统，不需要外界提供一个恒温的工作环境，通过系统本身的结构即可实现高效的自复叠工作过程，使设备结构更简化，成本更低，使用更方便，运用范围也更广泛。

第二支路可以设置第二补偿冷凝器107，第二补偿冷凝器107的入口与气液分离器103的气相出口连接，第二补偿冷凝器107的出口与第一通道入口连接。从气相出口流出的气相冷媒经第二补偿冷凝器107放热液化，液化形成的液态冷媒经第一通道与第二通道内过冷气态冷媒进行热交换，获得足够的冷凝热，同时也能将第二通道内过冷气态冷媒温度升高，有益于压缩机101的运作。

为进一步降低环境温度的波动对主冷凝器102的影响，保证混合冷媒在气液分离器103内不同沸点的组分气液向分明，与气液分离器103相邻的设置有补偿加热器113，补偿加热器113能够发热，对气液分离器103内的内的冷媒加热。在优选的实施例中，补偿加热器113包括加热丝和温度检测单元；加热丝直接贴敷在气液分离器103上或通过导热部件与气液分离器103相连，确保加热丝的热量能够迅速传递到气液分离器103上；温度检测单元的感应端设置于一液分离器103的内侧，且感应端用于监测气液分离器103内冷媒温度，温度检测单元设置一阈值，当传感器检测到冷媒温度小于等于该阈值时，过多组分液化会导致分离不彻底，因此，补偿加热丝打开，通过加热使一部分液态组分气化，另一部分保持液体状态；当温度检测单元检测到冷媒温度高于阈值时，不同组分中气液相分明，此时补偿加热丝关闭，停止对气液分离器103内的冷媒进行加热。通过设置补偿加热器113，当冷媒温度低于阈值时，加热丝启动将冷媒加热至阈值，确保不同组分冷媒在气液分离器103内彻底分离。

第一支路可以设置第二回热换热器112，第二回热换热器112设置有第三通道和第四通道，第三通道连通第一补偿冷凝器104与第一节流装置105，第四通道连通第一蒸发器106与压缩机101。气液分离器103的液相出口流出的液相冷媒，流经第一补偿冷凝器104放热降至室温，第二回热换热器112的第三通道内的常温液态冷媒与第四通道内的过冷气态冷媒进行热交换，使第三通道内的常温液态冷媒温度降低，获得足够的冷凝热，同时第四通道内的过冷气态冷媒温度升高，有益于压缩机101的运作。

制冷系统还可设置预冷换热器111，预冷换热器111设置有第五通道和第六通道，第五通道连通气相出口与第一通道，第六通道连通第一蒸发器106与第四通道。从气相出口流出的气向冷媒经第二补偿冷凝器107，预冷换热器111的第五通道，第一回热换热器110的第一通道进行三级降温，从第一蒸发器106流出的过冷气态冷媒，经过预冷换热器111的第六通道与第二回热换热器112的第四通道进行两级升温，即第二回热换热器112、第一回热换热器110和预冷换热器111形成的自复叠系统提高整个系统的热量的利用率，达到节能的效果，同时降低压缩机101发生液击的可能性。

此外，制冷系统还可以包括第一干燥过滤器和/或第二干燥过滤器；第一干燥过滤器的入口与第一补偿冷凝器104的出口连通，第一干燥过滤器的出口与第一节流装置105的入口连接；第二干燥过滤器的入口与第一通道的出口连接，第二干燥过滤器的出口与第二节流装置106的入口连接。在优选的实施例中，第一干燥过滤器串连入第一支路中，第二干燥过滤器串连入第二支路，干燥过滤器的主要作用是将管路中的制冷剂加以净化：过滤其中的杂质和水分，防止系统在运行过程中因含水含杂量超出标准而导致管路堵塞，系统无法正常工作。在生产返修或是售后返修过程中，若涉及到重新抽真空、灌冷媒的情况，一定要更换干燥过滤器，并在短时间内将管路焊好。

具体地，第一节流装置105为膨胀阀或毛细管；第二节流装置108为膨胀阀或毛细管。膨胀阀或毛细管的作用均是保持冷凝器和蒸发器制冷剂之间有一定的压力差和控制流入蒸发器的冷媒流量；控制压力差以保证制冷剂蒸气在冷凝器内有较高的压力，从而使制冷剂蒸气在冷凝器内散热冷凝成液体；保证制冷剂液体在蒸发器内有较低的压力，从而使制冷剂液体在蒸发器内吸热蒸发成气体；控制流入蒸发器的流量可以调节蒸发器的制冷量。

再次参见图1，在优选地实施例中，混合冷媒经压缩机101压缩升压升温后排出，进入主冷凝器102。混合冷媒在主冷凝器102内降温分离为液态和气态两种状态，相较于传统的冷凝器，主冷凝器102换热管长度更短，翅片密度更小，由此，降低主冷凝器102的换热能力，保证混合冷媒温度要高于环温，避免过多组分液化。气态冷媒与液态冷媒均进入气液分离器103，温度检测单元对气液分离器103内的冷媒的温度进行检测，且当冷媒温度低于阈值时，加热丝启动将冷媒加热至阈值，确保不同组分冷媒在气液分离器103内彻底分离；液态冷媒从液相出口进入第一支路，气向冷媒从气相出口进入第二支路。进入第一支路的气相冷媒由第一补偿冷凝器104降温至室温，流经第二回热换热器的第三通道，由第一干燥过滤器去除杂质，然后通过第一节流装置105，降低液态冷媒的压力及流量，在第一蒸发器106内吸热蒸发，达到降温效果，然后经由预冷换热器111的第六通道进入第二回热换热器112的第四通道，与流经第三通道内的冷媒进行换热，进一步降低进入第一蒸发器106的液态冷媒的温度，并且自身温度升高，汇入压缩机101的入口，形成循环回路。进入第二支路的气态冷媒经过第二冷凝补偿器107的进一步降温，使其温度降至室温，再进入预冷换热器111的第五通道，与预冷换热器111第六通道内的过冷气态冷媒进行热交换，使第五通道内的气态冷媒液化，第五通道流出的液相冷媒经过第一回热换热器110的第一通道进一步降温，第一通道流出的过冷液相冷媒通过第二干燥过滤器去除杂质，通过第二节流装置108降压，在第二蒸发器109内蒸发吸热，达到降温效果，然后在第一回热换热器110的第二通道内与第一通道的冷媒换热，最后汇入压缩机101的入口，形成循环回路。

在上述实施例中，降低主冷凝器101的换热能力，且在气液分离器103外表面设置补偿加热器113，确保冷媒在低温环境中充分分离，而在完成冷媒的气液分离后增加第一补偿冷凝器104和第二补偿冷凝器107将分离出的冷媒进一步降至室温；第一蒸发器106和第二蒸发器109流出的过冷气态冷媒与进入第一蒸发器106和第二蒸发器109前的冷媒进行热交换，降低进入第一蒸发器106和第二蒸发器109前的冷媒的温度，同时提高自身温度，提高整个制冷系统的能量利用率，降低压缩机101发生液击损坏的风险。

另外，本发明还提供一种制冷设备，制冷设备包括箱体和设置于箱体内的如上所述的制冷系统。由于该制冷设备包括如上述的制冷系统，因此该制冷设备具备上述制冷系统的所有有益效果，在此不一一赘述。其中，制冷设备可以是冰箱，第一支路和第二支路能够分别对冰箱的不同腔室(冷藏室和冷冻室)进行制冷，以使不同腔室能够保持为不同的制冷温度。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种制冷系统，其特征在于，所述制冷系统包括:

压缩机；

主冷凝器，所述主冷凝器的入口与所述压缩机的出口连通；

气液分离器，所述气液分离器设置有液相出口和气相出口；

第一支路，所述第一支路与所述液相出口连接，所述第一支路包括依次连接的第一补偿冷凝器、第一节流装置与第一蒸发器，所述第一蒸发器的出口与所述压缩机的入口相连；

第二支路，所述第二支路与所述气相出口连接，所述第二支路包括第二节流装置、第二蒸发器和第一回热换热器，所述第一回热换热器设置有第一通道和第二通道，所述第二支路经所述第一通道、第二节流装置、第二蒸发器和所述第二通道后与所述压缩机的入口相连。

2.如权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述第二支路还包括第二补偿冷凝器，所述第二补偿冷凝器的入口与所述气液分离器的气相出口连接，所述第二补偿冷凝器的出口与所述第一通道连通。

3.如权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述第一支路还包括第二回热换热器，所述第二回热换热器设置有第三通道和第四通道，所述第三通道连通所述第一补偿冷凝器与所述第一节流装置，所述第四通道连通所述第一蒸发器与所述压缩机。

4.如权利要求3所述的制冷系统，其特征在于，所述制冷系统还包括预冷换热器，所述预冷换热器设置有第五通道和第六通道，所述第五通道连通所述气相出口与所述第一通道，所述第六通道连通所述第一蒸发器与所述第四通道。

5.如权利要求1-4中任一项所述的制冷系统，其特征在于，所述制冷系统还包括用于对所述气液分离器进行加热的补偿加热器。

6.如权利要求5所述的制冷系统，其特征在于，所述补偿加热器包括相互电连接的加热丝和温度检测单元，所述加热丝设置于所述气液分离器的外侧，所述温度检测单元嵌入所述气液分离器的壳体，且所述温度检测单元的感应端设置于所述气液分离器的内侧；所述温度检测单元设置有阈值，温度低于所述阈值所述加热丝开始加热，温度高于所述阈值所述加热丝停止加热。

7.如权利要求1-4中任一项所述的制冷系统，其特征在于，所述制冷系统还包括第一干燥过滤器和/或第二干燥过滤器；所述第一干燥过滤器的入口与所述第一补偿冷凝器的出口连通，所述第一干燥过滤器的出口与所述第一节流装置的入口连接；所述第二干燥过滤器的入口与所述第一通道的出口连接，所述第二干燥过滤器的出口与所述第二节流装置的入口连接。

8.如权利要求1-4中任一项所述的制冷系统，其特征在于，所述第一节流装置为膨胀阀或毛细管；所述第二节流装置为膨胀阀或毛细管。

9.如权利要求1-4中任一项所述的制冷系统，其特征在于，所述制冷系统采用非共沸混合冷媒。

10.一种制冷设备，其特征在于，所述制冷设备包括箱体和设置于所述箱体内的如权利要求1-9中任一项所述的制冷系统。