CN110325803B - 用于微增压器型超市制冷系统的油管理 - Google Patents

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Abstract

一种制冷系统,包括第一压缩机和第二压缩机以及油分离器。该油分离器包括用于从第一压缩机接收制冷剂和油的入口、制冷剂出口和出油口。油分离器将油与制冷剂分离。油分离器的位于与制冷剂出口相交的水平面下方的部分收集被分离的油并且具有等于第一压缩机油供给量的容积。第一压缩机油供给量大于等于第一压缩机初始充油量的100%并且小于等于第一压缩机初始充油量的250%。当该部分中的油量小于等于第一压缩机油供给量时,第一压缩机从出油口接收油。当该部分中的油量大于第一压缩机油供给量时,第二压缩机从制冷剂出口接收油。

Description

用于微增压器型超市制冷系统的油管理
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年1月11日提交的美国发明专利申请No.15/868,712的优先权,并且还要求于2017年1月12日提交的美国临时申请No.62/445,580的权益。以上申请的全部公开内容在此通过参引被并入本文中。
技术领域
本发明涉及用于微增压器型超市制冷系统的油管理。
背景技术
本小节提供与本公开相关的背景信息,其不一定是现有技术。
超市制冷系统可以包括低温制冷箱和中温制冷箱。制冷箱由蒸发器冷却,蒸发器将低压制冷剂蒸汽排放至相应的压缩机。中温蒸发器将中间压力制冷剂排放至中温压缩机,并且中温压缩机排放高压制冷剂。低温蒸发器将低压制冷剂排放至低温压缩机,并且低温压缩机排放高压制冷剂。因此,低温压缩机以相对高的压缩比操作,因为低温压缩机需要使制冷剂达到冷凝压力。
压缩机可以通过循环至不同的压缩机部件的油来润滑。当压缩机操作时,可以将少量的油与被压缩的制冷剂一起泵送出压缩机。通过制冷系统(例如,冷凝器、蒸发器)的过多油流可能干扰制冷系统的有效操作。因此,压缩机可以包括油分离器以将油从制冷剂除去。油分离器可以根据需要将油返回至压缩机,同时允许制冷剂流动通过制冷系统。
发明内容
本小节提供了本公开的总体概述,而不是本公开的全部范围或本公开的所有特征的全面公开。
在一个实施方式中,本公开提供了一种制冷系统。该制冷系统包括至少一个第一压缩机、至少一个第二压缩机、冷凝器、第一蒸发器、第二蒸发器和第一油分离器。所述至少一个第一压缩机流体连接至第一吸入管线和第一排放管线。所述至少一个第二压缩机流体连接至第二吸入管线和第二排放管线。第二吸入管线流体连接至第一排放管线。冷凝器可以操作成从所述至少一个第二压缩机接收制冷剂。第一蒸发器可以操作成从冷凝器接收制冷剂并将制冷剂排放至第一吸入管线。第二蒸发器可以操作成从冷凝器接收制冷剂并将制冷剂排放至第二吸入管线。第一油分离器包括第一流体入口、第一制冷剂出口、第一出油口和第一水平面。第一入口流体连接至第一排放管线。第一制冷剂出口流体连接第二吸入管线。第一出油口流体连接至所述至少一个第一压缩机的第一贮油槽。第一水平面与第一制冷剂出口相交。第一油分离器适于通过第一入口从所述至少一个第一压缩机接收制冷剂和油。第一油分离器还适于将油的至少一部分与制冷剂分离。第一油分离器的位于第一水平面下方的第一部分构造成收集被分离的油。第一部分定尺寸成具有等于第一压缩机油供给量的容积。第一压缩机油供给量大于等于第一压缩机初始充油量的约100%并且小于等于第一压缩机初始充油量的约250%。所述至少一个第一压缩机构造成在第一部分中的油量小于等于第一压缩机油供给量时从第一出油口接收油。所述至少一个第二压缩机构造成在第一部分中的油量大于第一压缩机油供给量时从第一制冷剂出口接收油。
在另一实施方式中,本公开提供了另一种制冷系统,该制冷系统包括至少一个第一压缩机、至少一个第二压缩机、冷凝器、第一蒸发器、第二蒸发器、第一阀和油管线。所述至少一个第一压缩机流体连接至第一吸入管线和第一排放管线。所述至少一个第二压缩机流体连接至第二吸入管线和第二排放管线。第二吸入管线流体连接至第一排放管线。冷凝器可以操作成从所述至少一个第二压缩机接收制冷剂。第一蒸发器可操作以从冷凝器接收制冷剂并将制冷剂排放至第一吸入管线。第二蒸发器可操作以从冷凝器接收制冷剂并将制冷剂排放至第二吸入管线。第一阀布置在第一蒸发器与第一吸入管线之间。油管线在所述至少一个第一压缩机的第一贮油槽与所述至少一个第二压缩机的第二贮油槽之间延伸。当第一阀处于第一位置中时,第一吸入管线从第一蒸发器接收制冷剂。当第一阀处于第二位置中时,第二吸入管线从第一蒸发器接收制冷剂。当第一阀处于第二位置中时,所述至少一个第一压缩机被绕过。
在又一实施方式中,本公开提供了另一种制冷系统。该制冷系统包括至少一个第一压缩机、至少一个第二压缩机、冷凝器、第一蒸发器、第二蒸发器和阀。所述至少一个第一压缩机流体连接至第一吸入管线和第一排放管线。所述至少一个第一压缩机包括第一油分离器。所述至少一个第二压缩机流体连接至第二吸入管线和第二排放管线。第二吸入管线流体连接至第一排放管线。所述至少一个第二压缩机包括第二油分离器。冷凝器可以操作成从所述至少一个第二压缩机接收制冷剂。第一蒸发器可以操作成从冷凝器接收制冷剂并将制冷剂排放至第一吸入管线。第二蒸发器可以操作成从冷凝器接收制冷剂并将制冷剂排放至第二吸入管线。阀布置在第一蒸发器与第一吸入管线之间。当阀处于第一位置中时,第一吸入管线从第一蒸发器接收制冷剂。当阀处于第二位置中时,第二吸入管线从第一蒸发器接收制冷剂。当阀处于第二位置中时,所述至少一个第一压缩机被绕过。第一油分离器和第二油分离器都是临界充填的。
根据本文中所提供的描述,其他应用领域将变得显而易见。本概述中的描述和具体示例仅意在用于说明性目的,并不意在限制本公开的范围。
附图说明
本文中所描述的附图仅用于所选实施方式而非所有可能的实施的说明性目的,并且不意在限制本公开的范围。
图1是根据本公开的微增压器型制冷系统的示意图;
图2是图1的微增压器型制冷系统的第一压缩机和第二压缩机以及相应的第一油分离器和第二油分离器的示意图;
图3是示例油分离器;
图4是根据本公开的另一油分离器;
图5是根据本公开的原理的又一油分离器;
图6是根据本公开的油管理系统的示意图;
图7是根据本公开的另一油管理系统的示意图;以及
图8是根据本公开的微增压器型制冷系统的立体图。
贯穿附图的若干视图,对应的附图标记指示对应的部件。
具体实施方式
现在将参照附图更全面地描述示例实施方式。
参照图1,提供了示例微增压器型超市制冷系统10。微增压器型超市制冷系统10包括能够在低温或中温下运行的至少一个双温制冷箱12和能够在中温下运行的至少一个中温制冷箱14。尽管图1描绘了一个双温制冷箱12和两个中温制冷箱14,但是制冷系统10可以根据需要构造为较大或较小。因此,在本公开的范围内可以设想其他数量的双温制冷箱12和中温制冷箱14。作为非限制性示例,低温可以用于冷冻食品,并且中温可以用于肉类和乳制品。双温制冷箱12和中温制冷箱14可以布置在零售区域中。
制冷系统10还包括至少一个第一压缩机18、至少一个第二压缩机20以及冷凝器22。第一压缩机18可以布置在第一压缩机机组26上。第二压缩机可以布置在第二压缩机机组28上。压缩机18、20可以是固定容量压缩机或可变容量压缩机。例如,每个压缩机机组26、28可以包括至少一个可变容量压缩机和至少一个固定容量压缩机。
第一压缩机18可以通过第一吸入集管或歧管32和第一排放集管或歧管34连接。第一排放温度传感器35可以布置在第一排放集管34的下游以检测离开第一压缩机18的制冷剂蒸汽的温度。第二压缩机20可以通过第二吸入集管或歧管36和第二排放集管或歧管38连接。当使用单个第一压缩机18或第二压缩机20时,吸入集管或歧管32、36和排放集管或歧管34、38分别是吸入入口和排放入口,该吸入入口和排放入口分别连接至吸入管线和排放管线。第一压缩机机组26可以与第二压缩机机组28串联连接,使得从第一压缩机机组26排放的制冷剂在第二压缩机机组28的吸入侧上被接收。
第一压缩机18接收具有第一压力或低压的制冷剂蒸汽并排放具有第二压力或中间压力的制冷剂蒸汽。第二压力高于第一压力。第二压缩机20接收来自第一压缩机18的第二压力或中间压力制冷剂蒸汽并排放具有第三压力或高压的制冷剂蒸汽。第三压力高于第二压力。如下面将更详细讨论的,第一压缩机18可以将制冷剂蒸汽直接排放到第二压缩机20中。
冷凝器22接收来自第二压缩机机组28的高压制冷剂蒸汽。冷凝器22可以包括一个或多个风扇42。冷凝器22将热量从高压制冷剂蒸汽移除并排放高压低温制冷剂液体。制冷剂由接收器44接收。接收器44将制冷剂排放至过滤干燥器46以除去水分、灰尘、金属和其他杂质。过滤干燥器46将制冷剂排放至指示制冷剂位面的观察窗48。从观察窗48排放的制冷剂由双温制冷箱12和中温制冷箱14接收。在本公开的范围内,接收器44、过滤干燥器46和观察窗48可以从制冷系统10省去。
双温制冷箱12可以在第一温度或低温范围或者高于第一温度范围的第二温度或中温范围内操作。双温制冷箱12包括蒸发器50、电磁阀52、膨胀阀54和一个或更多个风扇56。中温箱14可以在第二温度或中温范围内操作。中温制冷箱14各自包括蒸发器58、电磁阀60、膨胀阀62和一个或更多个风扇64。从观察窗48接收制冷剂的电磁阀52、60可以用于防止回流。膨胀阀54、62从相应的电磁阀52、60接收制冷剂。膨胀阀54、62接收高压液体并降低制冷剂的压力以排放低压液体。膨胀阀54、62用于控制排放至相应的蒸发器50、58的制冷剂的量。因此,膨胀阀54、62分别用于控制双温制冷箱12和中温制冷箱14的温度范围。作为非限制性示例,膨胀阀54、62可以是恒温膨胀阀(TXV)、脉冲型电磁阀或电子膨胀阀(EXV)。
蒸发器50、58从相应的膨胀阀54、62接收低压制冷剂液体并排放低压制冷剂蒸汽。更具体地,液体制冷剂进入蒸发器50、58并从相应的制冷箱12、14吸收热量以蒸发。
从双温制冷箱12的蒸发器50排放的制冷剂由旁通阀66接收,旁通阀66可以是三通球阀。当旁通阀66处于第一位置时,旁通阀66将制冷剂排放至第一压缩机18上游的第一蓄积器68。当旁通阀66处于第二位置中时,旁通阀66将制冷剂排放至第二压缩机机组的吸入集管36。因此,在第一位置中,旁通阀66用于使双温制冷箱12在低温范围内运行。在第二位置中,旁通阀66用于绕过第一压缩机机组26,从而使双温制冷箱12能够在中温范围内操作。虽然旁通阀66被示出为三通阀,但是设想使得能够绕过第一压缩机18的其他构型、比如一系列电磁阀在本公开的范围内。
当旁通阀66处于第一位置中时,第一蓄积器68从旁通阀66接收制冷剂。第一蓄积器68将制冷剂排放至第一压缩机机组26的第一吸入集管32。第一蓄积器68用于防止液体制冷剂流动至第一压缩机18。
从中温制冷箱14的蒸发器58排放的制冷剂由第二压缩机20上游的第二蓄积器70接收。第二蓄积器70防止液体制冷剂流动至第二压缩机20。第二蓄积器70将制冷剂排放至第二压缩机机组28的吸入集管36。
制冷系统10可以包括由各种相关联控制器控制的各种阀,以监测并调节制冷系统10内的不同温度和压力,从而维持有效的且期望的操作。具体地,制冷系统包括分别布置在第一压缩机18和第二压缩机20下游的止回阀72、74,以防止至压缩机18、20的回流。制冷系统10还可以包括附加阀(未示出),比如电磁阀、蒸发器压力调节器(EPR)阀或电子蒸发器压力调节器(EEPR)阀。例如,EPR阀可以在中温制冷箱14的下游使用以在中温范围内的不同温度下操作中温制冷箱14。图1中所示的阀仅是示例性的,并且在本公开的范围内可以使用其他类型的阀。此外,可以从制冷系统10省去某些阀。
第一压缩机18的第一排放集管34排放至第二压缩机20的第二吸入集管36。因此,第一压缩机18不将制冷剂压缩至最高冷凝压力,而是压缩至中间压力。第二压缩机20将制冷剂从由第一压缩机18和中温蒸发器58排放的中间压力压缩至高压或冷凝压力。第一压缩机18的相对低的排放压力使得能够在第一压缩机机组26中使用中温压缩机。第一压缩机18的相关联的相对低的排放温度消除了对于比如液体喷射的减温器或任何其他冷却装置的需要,从而节省成本。尽管双温制冷箱12能够在低温范围内冷却,但是从第二压缩机机组28的角度来看,系统上的所有负载都被视为中等负载。
与用于非增压器型低温制冷系统的低温压缩机相比,第一压缩机18的压缩比较低。作为非限制性示例,用于第一压缩机的压缩比可以大于等于大约二(2)并且小于等于大约三(3)。作为非限制性示例,用于第二压缩机的压缩比可以大于等于大约四(4)并且小于等于大约五(5)。由于所有压缩机18、20都以相对低的压缩比操作,因而与具有单独的低温制冷循环和中温制冷循环的非增压器型制冷系统相比,简化了制冷系统10的维护和操作。
与使用副制冷剂、比如乙二醇的制冷系统不同,本公开的制冷系统10可以在没有泵和某些其他复杂性的情况下操作。此外,制冷系统10使用单一制冷剂以用于低温操作和高温操作两者。在制冷系统10中可以使用各种制冷剂。与具有单独的低温制冷循环和中温制冷循环的非增压器型制冷相比,可以使用低压制冷剂。作为非限制性示例,合适的低压制冷剂包括R-134a、R-450A、R-513A和R-515A。低压制冷剂通常具有相对低的GWP。因此,与其他制冷系统相比,在本公开的制冷系统10中使用低压制冷剂可以导致更低的直接排放。此外,可以在低压制冷剂的情况下使用具有较高效率的较高排量压缩机。最后,在制冷系统10中循环的低温制冷剂也可以用于整个商店的其他制冷系统中。尽管上面讨论了特定低压制冷剂的使用,但是制冷系统10可以在包括其他低压制冷剂和非低压制冷剂的其他制冷剂的情况下使用。
双温制冷箱12可以用作在第一温度范围内操作的低温制冷箱或者在高于第一温度范围的第二温度范围内操作的中温箱。中温制冷箱14在中温范围内操作。通过将旁通阀66置于第一位置来关闭和绕过第一压缩机18,可以将双温制冷箱12从第一温度范围或低温范围内的操作切换(toggle)至第二温度范围或中温范围内的操作。
压缩机18、20可以包括例如涡旋式压缩机、往复式压缩机或旋叶式压缩机和/或任何其他类型的压缩机。涡旋式压缩机通常在低冷凝压力下有效操作。因此,涡旋式压缩机特别适合作为第一压缩机18。由于低的冷凝能力,涡旋式压缩机在对应的低排放温度下操作。使用涡旋式压缩机作为第一压缩机18在微增压器型制冷系统10中是有利的,因为涡旋式压缩机可以消除在第一排放集管34处对于过热降温器或其他冷却装置的需要。相比之下,当在较高的排放温度和压力下操作的压缩机被用作第一压缩机18时,过热降温器(未示出)通常布置在第一压缩机18的下游且布置在第二压缩机20的上游,以在制冷剂进入第二吸入集管36之前降低制冷剂温度。
第一压缩机18和/或第二压缩机20中的一者或更多者可以是可变容量压缩机。可变容量压缩机可以是或包括多级压缩机、一组可独立操作的压缩机、多速或变速压缩机(具有变速或多速马达)、具有调节吸入(例如,被阻碍的吸入)的压缩机、具有流体喷射(例如,经济器回路)的压缩机、配置成用于涡旋分离的脉冲宽度调制涡旋式压缩机(例如,数字涡旋式压缩机)、具有构造成泄漏中间压力工作流体的可变容积比阀的压缩机或者具有上述容量调节装置中的两者或更多者的压缩机。将理解的是,压缩机18、20可以包括用于改变制冷系统10的压缩机18、20的容量和/或操作容量的任何其他附加或替代结构。如下面将更详细地讨论的,第一压缩机18通常以可预测的吸入压力和排放压力操作。尽管如此,可变容量压缩机在负载变化的情况下仍是有用的。例如,第一压缩机18上的负载可以在双温蒸发器50的除霜操作期间变化。
尽管示出了单个双温制冷箱12,但是制冷系统10可以替代性地包括多个双温制冷箱12。第一压缩机机组26可以布置在靠近双温制冷箱12的零售区域中。例如,双温制冷箱12可以布置成与双温制冷箱12中的一个双温制冷箱相邻、位于双温制冷箱12中的一个双温制冷箱的顶部上或内部。第一压缩机机组26可以用于对整个多个双温制冷箱12进行冷却。第二压缩机机组28可以位于远离零售区域的远程区域中。例如,第二压缩机机组28可以布置在机械室中、储藏室中或屋顶上。
制冷系统10可以仅需要用以从零售区域中的第一压缩机机组26延伸至远程区域中的第二压缩机机组28的单组管道。由于第一压缩机18的排放温度相对较低,因而可以使用中温制冷剂管。因此,在与具有在零售区域与远程区域之间延伸的低温制冷管和中温制冷管两者的直接膨胀系统相比时,制冷系统10的设备和安装成本可以降低。与采用泵和热交换器的二级系统相比以及与对于低温负载和中温负载两者的需要不同压缩机的微型分布式系统相比,设备和操作成本也得到改善。最后,与其他制冷系统相比,制冷系统10的效率由于设备减少从而使能量损失达到最小以及管道减少从而使制冷阶段之间的压降达到最小而得到改善。
制冷系统10包括监测操作和包括温度和压力的环境条件并根据所编程的控制策略控制各种系统组件的各种控制器。具体地,系统控制器76通过启动、停用和调节压缩机机组26、28的压缩机18、20来控制压缩机机组26、28。系统控制器76还通过启动、停用和调节冷凝器22的风扇42来控制冷凝器22。系统控制器76可以是例如能够从佐治亚州肯尼索的艾默生环境优化技术零售解决方案公司获得的Einstein RX制冷控制器、Einstein BX建筑物/HVAC控制器、E2RX制冷控制器、E2 BX HVAC控制器或E2 CX便利店控制器或者是从意大利皮埃维·阿尔帕戈(贝卢诺)的Dixell有限公司获得的、比如XC系列控制器的压缩机机组控制器机组,其中,所述控制器具有根据本公开的适当程序。替代性地,第一机组26可以具有不由系统控制器76操作的单独控制器(未示出)。
系统控制器76可以包括用户界面、比如触摸屏或显示屏以及用于与用户通信的用户输入设备、比如键盘。例如,系统控制器76可以向用户输出系统参数,比如系统操作温度或压力和/或系统设定点。此外,系统控制器76可以接收修改系统设定点或控制算法的用户输入。
制冷系统10还包括用于控制双温蒸发器50和中温蒸发器58以及相关联的膨胀阀54、62的箱控制器78、80。例如,箱控制器78、80可以启动、停用和调节蒸发器24、26的蒸发器风扇。箱控制器还可以调节膨胀阀54、62。箱控制器78、80可以是从意大利皮埃维·阿尔帕戈(贝卢诺)的Dixell有限公司获得的具有根据本公开的适当程序的XM678箱控制器。此外,箱控制器78、80可以包括用户界面、比如触摸屏或显示屏以及用于与用户通信的用户输入设备、比如键盘。例如,箱控制器78、80可以向用户输出比如系统操作温度或压力的系统参数和/或系统设定点。此外,箱控制器78、80可以接收修改系统设定点或控制算法的用户输入。
图1中所示的控制器中的每个控制器可操作以与彼此通信。例如,系统控制器76可以调节箱控制器78、80的操作或设定点。
另外,远程计算机82可以连接至系统控制器76,使得远程用户可以登录系统控制器76并监视、控制或调节包括系统控制器76和箱控制器78、80的控制器中的任何控制器的操作。
另外,系统控制器76可以与建筑物自动化系统(BAS)84通信。BAS84可以连接至附加的温度和压力传感器并且可以监测并存储附加的温度和压力数据,在传感器故障的情况下,可以由系统控制器76访问温度和压力数据。远程计算机82也可以连接至BAS 84,使得远程用户可以登录BAS 84并监视、控制或调节包括系统控制器76和箱控制器78、80的控制器中的任何控制器的操作。
尽管图1中示出了系统控制器76和箱控制器78、80,但是在本公开的范围内可以使用各种控制器构型。控制可以发生在制冷系统10中的任何地方。因此,对于制冷系统10的控制可以通过集中控制或分布式控制来完成。在分布式控制系统中,可以通过温度控制或压力控制来实现箱控制。
制冷系统10可以包括压缩机同步。例如,系统控制器76可以监测第二吸入集管36或第一排放集管34的压力,并在第二吸入集管36或第一排放集管34的压力超过预定值时打开第二压缩机20。预定值设定成使得其指示第一压缩机18正在运行。
数字压缩器可以用于促进容量控制。如果数字压缩机用于第一压缩机18或第二压缩机20,则第一压缩机18和第二压缩机20可以与相关联的膨胀阀54、62同步以使压力波动达到最小并实现更好的温度和压力控制。第一压缩机机组26的操作可以同步回到第二压缩机机组28,以优化压缩机18、20的适当调制。可以通过基于双温制冷箱12的检测温度、中温制冷箱14的检测温度或者第一排放集管34的检测温度控制第二压缩机20来密切调制第二压缩机20以维持稳定的压力。与其他制冷系统相比,通过本公开的制冷系统10的最小管道实现了更快的反应控制。
对双温制冷箱12的控制可以使用可以关闭第一压缩机18并打开旁通阀66的监控或其他控制来实现。控制还将改变双温制冷箱12的温度范围并对膨胀阀54进行适当的调制以控制箱温度和适当的过热。
如上面所讨论的,压缩机可以包括用于将润滑油与离开压缩机的制冷剂分离并将油返回压缩机的油分离器。用于系统的油分离器的适当尺寸可以基于通过压缩机的制冷剂的质量流量(例如,以磅/分钟为单位)、排放制冷剂密度(例如,以磅/立方英尺为单位)以及按制冷剂质量(例如,以吨为单位)计的制冷系统尺寸来确定。在一个示例中,通过将质量流量除以排放气体密度来计算排放体积流量或每分钟排放立方英尺(DCPM)。DCFM乘以系统的尺寸以计算系统的体积流量或每分钟立方英尺(CFM)。商用油分离器并处理各种CFM。基于所计算的CFM选择合适的油分离器。
通常,油分离器可以布置在压缩机的下游并且布置在冷凝器的上游,以确保由冷凝器接收的制冷剂基本上不含油。在与图1的制冷系统10类似的微增压器构型中,制冷剂从第一排放集管34流动至第二吸入集管36。因此,油也可以在第一压缩机18与第二压缩机20之间流动。对于油,可能通过制冷系统10的持续操作而积聚在第一压缩机18或第二压缩机20中的一者中(例如,在相应的贮油槽中),从而使第一压缩机18和第二压缩机20中的另一者失去充足的油供给量。因此,为了制冷系统10的有效操作,有利的是确保第一压缩机18和第二压缩机20两者都具有充足的油供给量。
参照图2,第一压缩机18包括第一油分离器110,并且第二压缩机包括第二油分离器112。制冷剂在附图标记114(即,来自第一蒸发器50的第一吸入管线)处进入第一压缩机。在制冷剂被第一压缩机18压缩之后,制冷剂可能包含少量的油。包含油的制冷剂可以在附图标记116处离开第一压缩机18并进入第一油分离器110。第一油分离器110可以将油中的至少一些油与制冷剂分离。被分离的油可以在附图标记118处从第一油分离器110被送回至第一压缩机18。具有减少量的油(例如,基本上不含油)的制冷剂可以在附图标记120(即第二吸入管线)处离开第一油分离器110并进入第二压缩机20。
在制冷剂被第二压缩机20压缩之后,制冷剂可能包含少量的油。包含油的制冷剂可以在附图标记112处离开第二压缩机20并进入第二油分离器112。第二油分离器112可以将油中的至少一些油与制冷剂分离。被分离的油可以在附图标记124处从第二油分离器112被送回至第二压缩机20。具有减少量的油(例如,基本上不含油)的制冷剂可以在附图标记126(即,至冷凝器22的第二排放管线)处离开第二油分离器112。
为了防止油在一段时间内积聚在第一压缩机18和第二压缩机20中的一者中并且使第一压缩机18和第二压缩机20中的另一者失去充足的油,第一油分离器110和第二油分离器112可以是临界充填的。也就是说,第一油分离器110和第二油分离器112可以完全充满油(例如,油分离器110、112的布置在相应的制冷剂出口118、122下方的容积可以完全充满油)。例如,第一油分离器110和第二油分离器112可以在压缩机18、20的操作之前被临界充填。超过临界充填的任何多余的油将在制冷剂出口120、126中与制冷剂一起被油分离器110、112“吹走”。油分离器110、112中的油的临界充填可以确保在制冷系统10的操作期间向第一油分离器110和第二油分离器112两者充足地供应油。
参照图3,示出了油分离器110a。油分离器110a包括入口140a、出油口142a和制冷剂出口144a。制冷剂和油在入口140a处由油分离器110a接收。油中的至少一些油在油分离器110a中与制冷剂分离。例如,油滴可以形成在内部挡板或网格(未示出)上并且通过重力落到油分离器110a的底部。油通过出油口142a返回至压缩机。具有减少量的油的制冷剂气体被引导通过制冷剂出口144a以离开油分离器110a。
油分离器110a可以定尺寸成使得油位146a永远不会到达制冷剂出口144a。更具体地,油分离器110a的容积可以大于通过压缩机循环的油的体积。油分离器110a可以包括观察窗148a。观察窗148a可以布置成靠近油分离器110a的底部,使得在油分离器110a几乎是空的(例如,按体积计小于约10%满的油)时油位146a是可见的。如上所述,油分离器110a可以基于通过压缩机的制冷剂的质量流量、排放制冷剂密度以及按制冷剂的质量计的制冷系统尺寸来定尺寸。
参照图4,提供了根据本公开的某些方面的另一种油分离器110b。油分离器110b可以与微增压器型制冷系统中的第一压缩机、比如制冷系统10的第一压缩机18一起使用。油分离器110b包括入口140b、出油口142b和制冷剂出口144b。油分离器110b还可以包括油位146b和观察窗148b。油分离器110b包括竖向轴线150b和第一水平面152b。竖向轴线150b平行于重力方向延伸。第一水平面152b垂直于竖向轴线150b延伸并与制冷剂出口144b相交。油分离器110b的第一部分154b布置在第一水平面152b下方,油分离器110b的第二部分156b布置在第一水平面152b上方。
在压缩机操作期间,油在重力作用下落下并收集在第一部分154b中。第一部分154b定尺寸成保持小于等于第一压缩机油供给量。第一压缩机油供给量可以是足以在第一压缩机18的操作期间供给量第一压缩机18的油的体积。第一压缩机油供给量可以被定义为第一压缩机初始充油量的百分比(即,第一压缩机中的初始充油量的体积)。第一贮油槽可以定尺寸成容纳第一压缩机油供给量。
在不同的实施方式中,第一压缩机油供给量可以等于:大于等于第一压缩机初始充油量的约100%且小于等于第一压缩机初始充油量的约300%,可选地大于等于第一压缩机初始充油量的约100%且小于等于第一压缩机初始充油量的约275%,可选地大于等于第一压缩机初始充油量的约100%且小于等于第一压缩机初始充油量的250%,可选地大于等于第一压缩机初始充油量的约100%且小于等于第一压缩机初始充油量的约240%,可选地大于等于第一压缩机初始充油量的约100%且小于等于第一压缩机初始充油量的约230%,可选地大于等于第一压缩机初始充油量的约100%且小于等于第一压缩机初始充油量的约225%,可选地大于等于第一压缩机初始充油量的约100%且小于等于第一压缩机初始充油量的约220%,可选地大于等于第一压缩机初始充油量的约100%且小于等于第一压缩机初始充油量的约215%,可选地大于等于第一压缩机初始充油量的约100%且小于等于第一压缩机初始充油量的约210%,可选地大于等于第一压缩机初始充油量的约100%且小于等于第一压缩机初始充油量的约205%,可选地大于等于第一压缩机初始充油量的约100%且小于等于第一压缩机初始充油量的约200%,可选地大于等于第一压缩机初始充油量的约100%且小于等于第一压缩机初始充油量的约195%,可选地大于等于第一压缩机初始充油量的约100%且小于等于第一压缩机初始充油量的约190%,可选地大于等于第一压缩机初始充油量的约100%且小于等于第一压缩机初始充油量的约175%。
在不同的其他实施方式中,第一压缩机油供给量可以等于:大于等于第一压缩机初始充油量的约150%且小于等于第一压缩机初始充油量的约250%,可选地大于等于第一压缩机初始充油量的约155%且小于等于第一压缩机初始充油量的约245%,可选地大于等于第一压缩机初始充油量的约160%且小于等于第一压缩机初始充油量的约240%,可选地大于等于第一压缩机初始充油量的约165%且小于等于第一压缩机初始充油量的约235%,可选地大于等于第一压缩机初始充油量的约170%且小于等于第一压缩机初始充油量的约230%,可选地大于等于第一压缩机初始充油量的约175%且小于等于第一压缩机初始充油量的约225%,可选地大于等于第一压缩机初始充油量的约180%且小于等于第一压缩机初始充油量的约220%,可选地大于等于第一压缩机初始充油量的约185%且小于等于第一压缩机初始充油量的约215%,可选地大于等于第一压缩机初始充油量的约190%且小于等于第一压缩机初始充油量的约210%,可选地大于等于第一压缩机初始充油量的体积的约195%且小于等于第一压缩机初始充油量的约205%,以及可选地为第一压缩机初始充油量的约200%。
在各种实施方式中,可以选择第一压缩机油供给量使得油分离器110b是临界充填的。制冷剂出口144b布置在油分离器110b的第一部分154b与第二部分156b之间。
如上面所讨论的,在制冷系统10(图1)的操作期间,油可以在第一压缩机18与第二压缩机20之间移动。由于制冷剂出口144b的安置,用于第一压缩机18的油分离器110b仅保持足够的油以供应第一压缩机18。任何多余的油与制冷剂一起排出至第二压缩机20。因此,制冷剂出口144b在油分离器110b上的位置确保第一压缩机18不耗尽第二压缩机20的油供给量。
油分离器110b可以以与110a类似的如上所述的方式定尺寸。在一些情况下,商用油分离器可以改型成油分离器110b。更具体地,如上所述,可以通过移动制冷剂出口以匹配制冷剂出口144b的位置来对商用油分离器进行改型。
观察窗148b可以安置成靠近第一部分154b的顶部。因此,当油分离器110b已经收集了几乎足够的油以供应第一压缩机18时,油位146b是可见的。观察窗148b的中心可以与第二水平面158b对齐。第二水平面158b可以平行于第一水平面152b并且在油分离器110b的第一部分154b中延伸。作为非限制性示例,如附图标记160b所指示的,第一部分154b的大于等于约90%的容积可以布置在第二水平面158b下方。
参照图5,提供了根据本公开的某些方面的又一种油分离器110c。油分离器110c包括入口140c、出油口142c、制冷剂出口144c和油位146c以及观察窗148c。油分离器110b还包括与图4的竖向轴线150b类似的竖向轴线150c和与图4的第一水平面152b类似的第一水平面152c。第一水平面152c布置在油分离器156c的第一部分154c与第二部分156c之间。与图4的观察窗148b类似,观察窗148c的中心可以与第二水平面158c对齐从而使第一部分154c的大于等于约90%的容积——以附图标记160c示出——布置在第二水平面158c下方。油分离器110c可以与图4的油分离器110b类似。然而,油分离器110c具有比油分离器110a、110b更小的容积,而不是具有与具有改型的制冷剂出口144b定位的图3的油分离器110a类似的容积。
参照图6,提供了根据本公开的某些方面的油管理系统180。系统180包括第一压缩机182和第二压缩机184。第一压缩机182和第二压缩机184可以与图1的第一压缩机18和第二压缩机20类似。制冷剂可以通过第一吸入管线186进入第一压缩机182。制冷剂可以通过第一排放管线188离开第一压缩机182。第一排放管线188可以将制冷剂引导到第二压缩机184中,使得第一排放管线188还用作第二吸入管线。制冷剂可以通过第二排放管线190离开第二压缩机184。
系统180可以没有明显的油分离器。代替地,第二压缩机184可以用作油分离器。油可以收集在第二压缩机184的贮油槽中。第一压缩机182的第一贮油槽和第二压缩机184的第二贮油槽可以通过具有阀194的油管线192连接。阀194可以打开以在第一压缩机182与第二压缩机184之间输送油。更具体地,当阀94打开时,油可以从高压第二压缩机184通过油管线192流动至低压第一压缩机182。
在不同的实施中,系统180还可以包括双向泵(未示出)。通常,当阀194打开时,由于第一压缩机182相比于第二压缩机184处于更低的压力下,因而油从第二压缩机184流动至第一压缩机182。但是,在某些情况下,可能需要将油从低压第一压缩机182输送至高压第二压缩机184。例如,如果油倾向于在系统180的持续操作之后收集在第一压缩机182中,则可能需要将油从第一压缩机182输送至第二压缩机184。双向泵可以将油沿第一方向从第一压缩机182移动至第二压缩机184或者沿第二方向从第二压缩机184移动至第一压缩机182。
在不同的实施中,系统180可以包括多个第一压缩机182和/或多个第二压缩机184。当系统包括多个第一压缩机182时,油平衡管可以在每个第一压缩机182之间延伸(未示出)。例如,油平衡管可以连接第一压缩机182中的每个第一压缩机182的相应的观察窗。参照图7,提供了根据本公开的某些方面的油管理系统210。系统210包括第一压缩机212,主第二压缩机214和副第二压缩机216。主第二压缩机214相比于副第二压缩机216更频繁地运行。
制冷剂通过第一吸入管线218进入第一压缩机212。制冷剂通过第一排放管线220离开第一压缩机212。制冷剂在第一吸入管线218中被引导至第二压缩机214、216。因此,第一排放管线220还用作第二吸入管线。制冷剂通过第二排放管线222离开第二压缩机214、216。与图6的系统180类似,系统210可以没有明显的油分离器。第一压缩机212和主第二压缩机214的第一贮油槽和第二贮油槽可以通过与图6的油管线192和阀194类似的油管线224和阀226连接。
在某些情况下,主第二压缩机214可以在副第二压缩机216关闭的同时运行。当副第二压缩机216关闭同时主第二压缩机214运行时,主压缩机214可以从副第二压缩机216抽油。因此,可能需要使第二压缩机214、216之间的油均衡。主第二压缩机214的第二贮油槽和副第二压缩机216的第三贮油槽可以通过电子或机械式液位装置228连接。液位装置228可以使主第二压缩机214与副第二压缩机216之间的油均衡。
图6的系统180和图7的系统210可以特别地适用于具有彼此靠近地定位的第一压缩机和第二压缩机的微增压器型制冷系统。参照图8,提供了根据本公开的某些方面的示例微增压器型制冷系统240。制冷系统240可以包括第一制冷箱或双温制冷箱242、第二制冷箱或中温制冷箱244、第一压缩机246、第二压缩机248和冷凝器250。第一制冷箱242、第二制冷箱244、第一压缩机246、第二压缩机248和冷凝器250可以与图1的制冷系统的第一制冷箱12、第二制冷箱14、第一压缩机18、第二压缩机20和冷凝器22类似。
在一个示例中,第一制冷箱242可以是步入式冷冻柜或制冷器/冷却器,并且第二制冷箱244可以是步入式制冷器/冷却器。第一制冷箱242和第二制冷箱244可以彼此紧邻地布置。例如,第一制冷箱242和第二制冷箱244可以共用壁。替代性地,第一制冷箱242的壁可以抵接第二制冷箱244的壁。第一压缩机246和第二压缩机248可以布置成彼此紧邻并且紧邻第一制冷箱242和第二制冷箱244。例如,第一压缩机246和第二压缩机248可以分别布置在第一制冷箱242和第二制冷箱244的顶部。系统240仅是示例性的,并且可以设想具有彼此紧邻地布置的第一压缩机和第二压缩机的其他构型。
提供了示例实施方式,使得本公开将是透彻的并且将向本领域技术人员充分传达范围。阐述了诸如具体部件、装置和方法的示例之类的许多具体细节以提供对本公开的实施方式的透彻理解。对本领域技术人员而言将显而易见的是,特定的细节不需要被采用,示例实施方式可以以多种不同的形式实施并且不应当被解释为限制本公开的范围。在一些示例性实施方式中,对公知的过程、公知的装置结构以及公知的技术不进行详细描述。
本文中所使用的术语仅用于描述特定的示例性实施方式,并且并非意在为限制性的。除非上下文另有明确说明,否则如文中所使用的,单数形式的“一”、“一种”以及“该”也可以意在包括复数形式。术语“包括”、“包括有”、“含有”以及“具有”是包括性的,并因此指定所阐述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在,但不排除一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或增加。文中所描述的方法步骤、过程及操作不应当被解释为必须要求以所论述或说明的特定次序来执行,除非具体指明为执行的次序。还应当理解的是,可以采用另外的步骤或替代性步骤。
当元件或层被称为“位于另一元件或层上”、“接合至”、“连接至”或“联接至”另一元件或层时,该元件或层可以直接地位于另一元件或层上、接合、连接或联接至另一元件或层,或者可以存在介于中间的元件或层。相反,当元件被称为“直接位于另一元件或层上”、“直接接合至”、“直接连接至”或“直接联接至”另一元件或层时,可能不存在介于中间的元件或层。用于描述元件之间的关系的其他用语(例如,“在……之间”与“直接在……之间”、“相邻”与“直接相邻”等)应当以类似的方式解释。如本文中所使用的,术语“和/或”包括相关联的所列项目中的一者或更多者的任意和所有组合。
尽管本文中可以使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、部件、区域、层和/或部段,但这些元件、部件、区域、层和/或部段不应当被这些术语限定。这些术语可以仅用于区别一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段。除非上下文明确说明,否则术语比如“第一”、“第二”以及其他数字术语在文中使用时并不意味着顺序或次序。因此,下面所论述的第一元件、部件、区域、层或区段可以在不脱离示例实施方式的教示的情况下被称为第二元件、部件、区域、层或部段。
为了便于进行描述,本文中可以使用与空间相关的术语,比如“内”、“外”、“下方”、“下面”、“之下”、“上方”、“上”等,以描述如附图中示出的一个元件或特征与另一(些)元件或特征的关系。与空间相关的术语可以意在包括装置在使用或操作时的除了附图中所描绘的取向之外的不同的取向。例如,如果附图中的装置被翻转,则被描述为在其他元件或特征“下方”或“下面”的元件然后将被定向在其他元件或特征的“上方”。因此,示例性术语“下方”可以包括上方和下方两种取向。装置可以以其他方式定向(旋转90度或处于其他取向),并且在本文中使用与空间相关的描述语来对应地解释。
出于说明和描述的目的已经提供了对实施方式的前述描述。意图不在于穷尽或限制本公开。特定的实施方式的各个元件或特征一般不限于该特定的实施方式,而是在适当的情况下能够互换并且能够在选定实施方式中使用,即使在并未具体示出或描述的情况下亦是如此。特定实施方式的各个元件或特征也可以以许多方式改变。这些改变不应当被认为是背离本公开,而是所有这种修改意在被包括在本公开的范围内。

Claims (16)

1.一种制冷系统,包括:
至少一个第一压缩机,所述至少一个第一压缩机流体连接至第一吸入管线和第一排放管线;
至少一个第二压缩机,所述至少一个第二压缩机流体连接至第二吸入管线和第二排放管线,所述第二吸入管线流体连接至所述第一排放管线;
冷凝器,所述冷凝器能够操作成从所述至少一个第二压缩机接收制冷剂;
第一蒸发器,所述第一蒸发器能够操作成从所述冷凝器接收制冷剂并将制冷剂排放至所述第一吸入管线;
第二蒸发器,所述第二蒸发器能够操作成从所述冷凝器接收制冷剂并将制冷剂排放至所述第二吸入管线;以及
第一油分离器,所述第一油分离器包括:第一入口,所述第一入口流体连接至所述第一排放管线;第一制冷剂出口,所述第一制冷剂出口位于所述第一油分离器的一侧并且所述第一制冷剂出口流体连接所述第二吸入管线;第一出油口,所述第一出油口流体连接至所述至少一个第一压缩机的第一贮油槽;第一水平面,所述第一水平面与所述第一制冷剂出口相交,其中:
所述第一油分离器适于通过所述第一入口从所述至少一个第一压缩机接收制冷剂和油并将所述油的至少一部分与所述制冷剂分离;
所述第一油分离器的位于所述第一水平面下方的第一部分构造成收集被分离的油;
所述第一部分定尺寸成具有等于第一压缩机油供给量的容积,所述第一压缩机油供给量大于等于第一压缩机初始充油量的100%并且小于等于所述第一压缩机初始充油量的250%;
所述至少一个第一压缩机构造成在所述第一部分中的油量小于等于所述第一压缩机油供给量时从所述第一出油口接收被分离的油;并且
所述至少一个第二压缩机构造成在所述第一部分中的油量大于所述第一压缩机油供给量时从所述第一制冷剂出口接收被分离的油的一部分。
2.根据权利要求1所述的制冷系统,还包括第二油分离器,所述第二油分离器包括:第二入口,所述第二入口流体连接至所述第二排放管线;第二制冷剂出口,所述第二制冷剂出口流体连接所述冷凝器;以及第二出油口,所述第二出油口流体连接至所述至少一个第二压缩机的第二贮油槽,其中:
所述第二油分离器适于通过所述第二入口从所述至少一个第二压缩机接收制冷剂和油并将所述油的至少一部分与所述制冷剂分离;并且
所述至少一个第二压缩机构造成从所述第二出油口接收油。
3.根据权利要求2所述的制冷系统,其中,所述第一油分离器和所述第二油分离器两者都是完全充填的。
4.根据权利要求1所述的制冷系统,其中,所述第一油分离器还包括观察窗和第二水平面,其中:
所述第二水平面布置在所述第一部分内并平行于所述第一水平面延伸使得所述第一部分的大于等于90%的容积布置在所述第二水平面下方;并且
所述观察窗的中心与所述第二水平面对齐。
5.根据权利要求1所述的制冷系统,其中:
所述第一贮油槽构造成包含所述第一压缩机初始充油量;并且
所述第一压缩机油供给量大于等于所述第一压缩机初始充油量的100%并且小于等于所述第一压缩机初始充油量的225%。
6.根据权利要求5所述的制冷系统,其中,所述第一压缩机油供给量大于等于所述第一压缩机初始充油量的175%并且小于等于所述第一压缩机初始充油量的225%。
7.根据权利要求1所述的制冷系统,还包括布置在所述第一蒸发器与所述第一吸入管线之间的阀,其中:
当所述阀处于第一位置时,所述第一吸入管线从所述第一蒸发器接收制冷剂;
当所述阀处于第二位置时,所述第二吸入管线从所述第一蒸发器接收制冷剂;并且
当所述阀处于所述第二位置时,所述至少一个第一压缩机被绕过。
8.根据权利要求7所述的制冷系统,还包括:
第一制冷箱,所述第一制冷箱能够操作成在所述阀处于第一位置时由所述第一蒸发器冷却在第一温度范围内并且在所述阀处于所述第二位置时由所述第一蒸发器冷却在第二温度范围内,所述第一温度范围低于所述第二温度范围;以及
第二制冷箱,所述第二制冷箱能够操作成由所述第二蒸发器冷却在所述第二温度范围内。
9.一种制冷系统,包括:
至少一个第一压缩机,所述至少一个第一压缩机流体连接至第一吸入管线和第一排放管线;
至少一个第二压缩机,所述至少一个第二压缩机流体连接至第二吸入管线和第二排放管线,所述第二吸入管线流体连接至所述第一排放管线;
冷凝器,所述冷凝器能够操作成从所述至少一个第二压缩机接收制冷剂;
第一蒸发器,所述第一蒸发器能够操作成从所述冷凝器接收制冷剂并将制冷剂排放至所述第一吸入管线;
第二蒸发器,所述第二蒸发器能够操作成从所述冷凝器接收制冷剂并将制冷剂排放至所述第二吸入管线;
第一阀,所述第一阀布置在所述第一蒸发器与所述第一吸入管线之间;以及
油管线,所述油管线在所述至少一个第一压缩机的第一贮油槽与所述至少一个第二压缩机的第二贮油槽之间延伸,所述油管线包括双向泵,所述双向泵构造成使油沿第一方向从所述第二贮油槽至所述第一贮油槽移动,或者使油沿第二方向从所述第一贮油槽至所述第二贮油槽移动,其中:
当所述第一阀处于第一位置时,所述第一吸入管线从所述第一蒸发器接收制冷剂;
当所述第一阀处于第二位置时,所述第二吸入管线从所述第一蒸发器接收制冷剂;
当所述第一阀处于所述第二位置时,所述至少一个第一压缩机被绕过;并且
所述制冷系统没有明显的油分离器。
10.根据权利要求9所述的制冷系统,还包括:
第一制冷箱,所述第一制冷箱能够操作成在所述第一阀处于第一位置时由所述第一蒸发器冷却在第一温度范围内并且在所述第一阀处于所述第二位置时由所述第一蒸发器冷却在第二温度范围内,所述第一温度范围低于所述第二温度范围;以及
第二制冷箱,所述第二制冷箱能够操作成由所述第二蒸发器冷却在所述第二温度范围内。
11.根据权利要求10所述的制冷系统,其中:
所述第一制冷箱包括步入式冷冻柜;
所述第二制冷箱包括步入式冷却器;
所述第一制冷箱和所述第二制冷箱在零售空间内彼此直接相邻地布置;并且
所述至少一个第一压缩机和所述至少一个第二压缩机在所述零售空间内彼此直接相邻地布置。
12.根据权利要求11所述的制冷系统,其中:
所述至少一个第一压缩机布置成下述各者的至少一者:在所述第一制冷箱内、在所述第一制冷箱上、在所述第一制冷箱下方、邻近于所述第一制冷箱、以及附接至所述第一制冷箱;并且
所述至少一个第二压缩机布置成下述各者的至少一者:在所述第二制冷箱内、在所述第二制冷箱上、在所述第二制冷箱下方、邻近于所述第二制冷箱、以及附接至所述第二制冷箱。
13.根据权利要求9所述的制冷系统,其中,所述至少一个第一压缩机包括多个第一压缩机,所述多个第一压缩机具有相应的多个第一贮油槽,所述多个第一贮油槽通过多个液位装置串联连接。
14.根据权利要求9所述的制冷系统,其中,所述至少一个第二压缩机包括两个第二压缩机,所述两个第二压缩机具有相应的第二贮油槽,所述第二贮油槽通过油平衡管连接。
15.一种制冷系统,包括:
单个第一压缩机,所述单个第一压缩机流体连接至第一吸入管线和第一排放管线;
至少一个第二压缩机,所述至少一个第二压缩机流体连接至第二吸入管线和第二排放管线,所述第二吸入管线流体连接至所述第一排放管线,所述至少一个第二压缩机包括主第二压缩机和副第二压缩机;
冷凝器,所述冷凝器能够操作成从所述至少一个第二压缩机接收制冷剂;
第一蒸发器,所述第一蒸发器能够操作成从所述冷凝器接收制冷剂并将制冷剂排放至所述第一吸入管线;
第二蒸发器,所述第二蒸发器能够操作成从所述冷凝器接收制冷剂并将制冷剂排放至所述第二吸入管线;
第一阀,所述第一阀布置在所述第一蒸发器与所述第一吸入管线之间,
油管线,所述油管线在所述单个第一压缩机的第一贮油槽和所述主第二压缩机的第二贮油槽之间延伸;以及
油平衡管,所述油平衡管连接所述第二贮油槽和所述副第二压缩机的第三贮油槽,其中:
当所述第一阀处于第一位置时,所述第一吸入管线从所述第一蒸发器接收制冷剂;
当所述第一阀处于第二位置时,所述第二吸入管线从所述第一蒸发器接收制冷剂;并且
当所述第一阀处于所述第二位置时,所述单个第一压缩机被绕过。
16.根据权利要求15所述的制冷系统,其中,所述主第二压缩机和所述副第二压缩机并联。
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