CN111023607A - 冷能产生设备及低温系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种冷能产生设备和低温系统。冷能产生设备包括：用于压缩制冷剂的压缩机；用于接收、存储和排出气态制冷剂和液态制冷剂的低压循环桶，低压循环桶与压缩机的吸气端口连接；与压缩机的排气端口连接的油分离器，接收并分离从压缩机排出的气态制冷剂和冷冻润滑油的混合物，并提供分离的气态制冷剂到制冷剂供气管道；接收并存储从油分离器排出的分离的冷冻润滑油的集油器；接收并存储从与外部设备连接的制冷剂回液管道流回的液态制冷剂，并提供液态制冷剂到低压循环桶；其中，经由制冷剂回液管道流回的液态制冷剂在穿行经过低压循环桶之后进入储液器。本申请的冷能产生设备结构紧凑，节能环保，能效率增加。

Description

冷能产生设备及低温系统

技术领域

本发明涉及冷能产生领域，具体涉及一种冷能产生设备和包括其的低温系统。

背景技术

低温设备广泛应用于各制冷领域，例如滑冰场、冰球场、冰壶场等冰上运动场地，或低温冷链运输系统、低温仓储系统、低温空调系统等低温产业系统。现有的低温设备一般可以包括制冷压缩机、低压循环桶、油分离器、集油器、储液器等设备，压缩机与低压循环桶相连，从低压循环桶吸入低温低压制冷剂并压缩成高温高压制冷剂输送到油分离器，油分离器将从压缩机排出的气态制冷剂和冷冻油的混合物分离，分离的气态制冷剂进入与低温设备连接的外部冷凝设备，分离的冷冻油进入集油器。进入冷凝设备的制冷剂在冷凝设备中放热成为高温液态制冷剂，高温液态制冷剂流经节流阀降温进入低压循环桶，再进入蒸发设备，在蒸发设备中吸热成为气态制冷剂，随之回到低压循环桶，由此完成一个制冷循环。

由于低温设备包括的各种设备部件、管道众多，一般为开放式布置，因此占地面积大。低温设备的运行会消耗大量的能量，减少低温设备的能量消耗是低温产业的发展方向。同时，保证低温设备安全运行，降低故障率是低温产业的广泛要求。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种节能环保的冷能产生设备。

本发明的另一个目的是提供一种结构紧凑占地面积少的冷能产生设备。

本发明的又一个目的是提供一种安全故障率低的冷能产生设备。

根据本发明的第一个方面，提供了一种冷能产生设备，包括：压缩机，用于压缩制冷剂；低压循环桶，用于接收、存储和排出气态制冷剂和液态制冷剂，低压循环桶与压缩机的吸气端口连接对压缩机提供气态制冷剂；油分离器，与压缩机的排气端口连接，接收并分离从压缩机排出的气态制冷剂和冷冻润滑油的混合物，并提供分离的气态制冷剂到连接至第一外部换热设备的制冷剂供气管道；集油器，接收并存储从油分离器排出的分离的冷冻油；储液器，接收并存储从与第一外部换热设备连接的制冷剂回液管道流回的液态制冷剂，并提供液态制冷剂到低压循环桶；其中，经由制冷剂回液管道流回的液态制冷剂在穿行经过低压循环桶之后流入储液器。

根据本发明第一方面的冷能产生设备具有新设计的流体流动路线，流动路线设计为使得从制冷剂回液管道流回的液态制冷剂从低压循环桶中穿行经过，此后再进入储液器。该布置使得制冷剂回液管道中的液态制冷剂能够与低压循环桶中的气态制冷剂进行热交换，液态制冷剂进一步放热冷凝，气态制冷剂进一步吸热蒸发，由此保证压缩机吸入的为充分汽化的制冷剂蒸汽，防止压缩机发生“液击”，同时液态制冷剂二次冷凝，能够提高冷能产生设备的单位产冷率，充分利用机组中的热能，有助于冷能产生设备更节能、高效、安全地运行。

具体地，制冷剂回液管道包括从低压循环桶中穿过并连接到储液器的换热回液部段或连接至从低压循环桶中穿过并连接至储液器的独立的换热回液管道，使得从制冷剂回液管道流回的液态制冷剂在与低压循环桶中的气态制冷剂进行热交换之后进入储液器。

具体地，低压循环桶、油分离器和集油器为卧式结构，冷能产生设备从顶部至底部分层布置，压缩机布置在上层，低压循环桶和油分离器并排布置在中层，集油器布置在下层。卧式结构和上下分层布置能够减小冷能产生设备的占地面积，提供结构紧凑的机组。

具体地，储液器包括布置在油分离器和集油器的内部的多个储液器，所述多个储液器彼此流体连接。储液器布置在油分离器和集油器内部，合理地配置了冷能产生设备的空间分配，有助于进一步减小冷能产生设备的占地面积。

具体地，从集油器到压缩机的回油管路包括上游的并联的第一分支回油管路和第二分支回油管路以及下游的主回油管路，第一分支回油管路中布置有止回阀，第二分支回油管路中布置有油泵，主回油管路中布置有电磁阀。布置油泵保证到压缩机的回油充足，确保压缩机能安全高效地运行。

具体地，油泵在低压循环桶下方邻近集油器布置。油泵布置在低压循环桶下方充分利用了冷能产生设备下方的空间，有助于减小冷能产生设备的占地面积和整体体积。

具体地，低压循环桶下方布置有供液泵，供液泵与连接至第二外部换热设备的制冷剂供液管道和低压循环桶流体连接，供液泵的排出端口与低压循环桶之间布置有流量控制阀。布置供液泵对外部换热设备供应制冷剂液体能够提供足够的供液距离，能够实现更均匀的制冷。

具体地，低压循环桶上布置有液位计，压缩机和供液泵的启动和停机根据液位计的测量结果确定，液位计指示上限液位时压缩机停机，液位计指示下限液位时供液泵停机。布置液位计在检测到临界液位时使压缩机或供液泵停机，可以避免压缩机的液击或供液泵发生气蚀，保证冷能产生设备安全可靠地运行。

具体地，油分离器的排气管道包括连接至制冷剂供气管道的第一分支排气管道和连接至制冷剂回气管道的第二分支排气管道，第二分支排气管道中布置有压力传感器和泄压电磁阀。提供与制冷剂供气管道和制冷剂回气管道连接的分支排气管道同时在分支排气管道中布置泄压电磁阀，允许在油分离器的排气管道中的压力太高时将高压释放到低压循环桶中，确保供应至外部换热设备的气态制冷剂的压力在安全范围内。

根据本发明的第二个方面，提供了一种低温系统，其包括根据本发明第一方面的冷能产生设备，低温系统还包括：冷凝设备，从制冷剂供气管道接收气态制冷剂，并将放热冷凝的液态制冷剂提供到连接至储液器的制冷剂回液管道；蒸发设备，从与低压循环桶连接的制冷剂供液管道接收液态制冷剂，并将吸热蒸发的气态制冷剂提供到连接至低压循环桶的制冷剂回气管道。

附图说明

现在将仅通过参考附图的非限制性示例来描述本发明，其中：

图1是根据本发明的实施例的冷能产生设备的构成及其中的流体的流动路线的示意图。

图2是根据本发明的实施例的冷能产生设备的正视图。

图2a中示出了根据本发明的实施例的冷能产生设备的储液器。

图3是根据本发明的实施例的冷能产生设备的后视图。

图4是根据本发明的实施例的冷能产生设备的左视图。

图5是根据本发明的实施例的冷能产生设备的右视图。

图6是根据本发明的实施例的冷能产生设备的俯视图。

图7是包括根据本发明的实施例的冷能产生设备的低温系统的构成及其中的流体的流动路线的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的上述及其他特征和优点更加清楚，下面结合附图进一步描述本发明。应当理解，本文给出的具体实施例是出于向本领域的技术人员解释的目的，仅是示例性的，而非限制性的。

图1示出了根据本发明的实施例的冷能产生设备100中流体的流动路线的示意图，示出了冷能产生设备100的主要部件。在图1中，冷能产生设备100中的流体包括制冷剂和冷冻油，流体的流动路线以不同的线型区分指示，实线指示冷冻油的流动路线，双点划线指示高温液态制冷剂的流动路线，单点划线指示高温气态制冷剂的流动路线，短划线指示低温液态制冷剂的流动路线，长划线指示低温气态制冷剂的流动路线。图1的冷能产生设备100主要包括压缩机10、低压循环桶20、油分离器30、集油器40和储液器50，上述设备相互流体连接，制冷剂在上述设备中循环流动。

压缩机10配置为用于压缩制冷剂，低温低压的制冷剂气体进入压缩机10后被压缩为高温高压的制冷剂气体，接着从压缩机10排出用于后续的制冷过程。低压循环桶20配置为在其中接收和存储从外部供应回的气态和液态制冷剂，并且将气态制冷剂和液态制冷剂分别供应至压缩机10和外部冷凝设备或冷凝器(第一外部换热设备)，气态和液态制冷剂经由低压循环桶20在冷能产生设备100中的循环。气态制冷剂和液态制冷剂在低压循环桶20中彼此分隔地布置，低压循环桶20中可以包括用于分别存储气态制冷剂和液态制冷剂的容器。油分离器30用于从压缩机10接收并分离气态制冷剂和冷冻油的混合物，油分离器30将以细小液滴的形式悬浮在气态制冷剂中的冷冻油从气态制冷剂中分离，并将分离的气态制冷剂和冷冻油分别排出。集油器40用于接收并收集从油分离器30排出的冷冻油，被收集在集油器40中的冷冻油将经由回油管路回到压缩机10。分离和收集冷冻油能防止冷冻油进入冷能产生设备100的管道系统和其他设备中，避免冷冻油在管道系统和其他设备中附着影响制冷效果。储液器50用于存储经外部冷凝设备冷凝之后流回冷能产生设备100的液态制冷剂，并将液态制冷剂供应至低压循环桶20供后续的蒸发换热过程应用。

在图1的示例中，压缩机10的吸气端口11与低压循环桶20的排气端口28连接，从低压循环桶20吸入气态制冷剂(低温低压)，压缩机10的排气端口12连接至油分离器30，经压缩的气态制冷剂(高温高压)和冷冻油的混合物经由排气端口12和压缩机10与油分离器30之间的排气管道进入油分离器30进行分离。分离的气态制冷剂可经由油分离器30的排气管道31、制冷剂供气管道L1和供气端口22(图2a中示出)进入外部冷凝设备(例如，图6中示出的冷凝设备200)，用于冷凝换热(放热)。经冷凝的制冷剂经由回液端口23(图2中示出)和制冷剂回液管道L2进入并存储在储液器50中，储液器50中的制冷剂被供应回到低压循环桶20用于后续的蒸发换热(吸热)。低压循环桶20中的液态制冷剂可以经由制冷剂供液管道L3和供液端口26(图3中示出)进入外部蒸发设备(例如，图6中示出的蒸发设备300)换热，经蒸发的气态制冷剂经由回气端口27(图3中示出)和制冷剂回气管道L4回到低压循环桶20，供压缩机10再次吸入进行压缩。由此，根据本发明的实施例的冷能产生设备100完成一个完整的制冷循环。

特别地，根据本发明的上述实施例，冷能产生设备100中的制冷剂的流动路线设计为使得经由制冷剂回液管道L2流回的液态制冷剂在穿行经过低压循环桶20之后流入储液器50。由此，在外部冷凝设备中冷凝之后流回的液态制冷剂能够进一步在低压循环桶20中过冷，由此具有更低温度的液态制冷剂进入储液器50。

通过上述的流动路线设计，从外部冷凝设备流回的液态制冷剂在穿行经过低压循环桶20的过程中与低压循环桶20中的气态制冷剂进行热交换，获得“过冷”的液态制冷剂和“过热”的气态制冷剂。要说明的是，本文中描述的“过冷”和“过热”相对于外部换热设备(冷凝设备和蒸发设备)在正常工作情况下提供的制冷剂温度定义，表示在外部换热设备提供的制冷剂温度的基础上实现更高或更低的制冷剂温度。低压循环桶20中进行的该过程为一般的蒸汽压缩式制冷装置的制冷循环过程中的回热循环过程，从冷凝设备流出的液态制冷剂与从蒸发设备离开的气态制冷剂进行进一步的换热，使液体过冷气体过热。在本文中将该回热循环过程称为“回液过冷回气过热”，下文中将结合根据本发明的实施例更详细的说明。

具体地，根据本发明的实施例，运送从外部冷凝设备返回的液态制冷剂的制冷剂回液管道L2可以构造为包括在低压循环桶20中穿过并连接至储液器50的换热回液部段；或者制冷剂回液管道L2可以构造为连接至在低压循环桶20中穿行的独立的换热回液管道L5，从制冷剂回液管道L2流回冷能产生设备100的液态制冷剂经由独立的换热回液管道L5在低压循环桶20中穿过。独立的换热回液管道L5的一端可以与制冷剂回液管道L2连接，另一端可以连接至储液器50。换热回液管道L5的端部可以延伸至低压循环桶20的外部。图1中示出了在低压循环桶20中穿行经过的换热回液管道L5，图3中以虚线示出了换热回液管道L5。制冷剂回液管道L2在低压循环桶20中穿过的换热回液部段或独立的换热回液管道L5构造为使得管道中的液态制冷剂能与低压循环桶20中的气态制冷剂进行热交换，使得液态制冷剂进一步在低压循环桶20中过冷，同时低压循环桶20中的气态制冷剂过热充分汽化。由此实现上述的“回液过冷回气过热”的换热过程。“回液过冷”使得液态制冷剂达到更高的过冷度，提高了制冷剂的单位容积产冷量，节约功率消耗；“回气过热”使得低压循环桶20中的气态制冷剂充分蒸发，保证压缩机10从低压循环桶20吸入的为干蒸汽，能够防止吸入液态制冷剂导致压缩机10的“液击”现象，保证压缩机10安全高效地运行。

在现有的低温系统中，在系统中增加一个气液换热器实现“回液过冷回气过热”的换热过程。与现有技术不同的，根据本发明的冷能产生设备100改变流体的流动路线，在低压循环桶20中布置用于回热循环的换热回液管道L5，利用低压循环桶20中的动态热平衡环境实现“回液过冷回气过热”由此，根据本发明的实施例的冷能产生设备100能够以更节能的方式运行，同时可以缩小整体体积，减小占地面积。

进一步，根据本发明的实施例，冷能产生设备100中的组成设备的空间布置重新设计，以缩小机组的整体体积，减小占地面积。图2至图5示出了根据本发明的实施例的冷能产生设备100的布置的一个示例。需要说明的是，图1的实施例中的冷能产生设备100的部分部件在图2至图5的实施例中没有示出，图2至图5的实施例中的部分部件在图1的实施例中没有示出。同时，对图2至图5的实施例的描述可以参考图1中示出的流体的流动路线和布置。

如图中所示，冷能产生设备100包括四个压缩机10、一个低温循环桶20、两个油分离器30、两个集油器40。四个压缩机10都连接至低压循环桶20，左侧的两台压缩机10连接到左侧的一个油分离器30和左侧的一个集油器40，右侧的两台压缩机10连接到右侧的一个油分离器30和右侧的一个集油器40，左侧和右侧以冷能产生设备100中央的制冷剂回气管道L4的向上延伸的部段(从图3的回气端口27朝向上方延伸的管道部段)划界。图2中示出了与制冷剂供气管道L1连接的供气端口22和与制冷剂回液管道L2连接的回液端口23，图3中示出了与回液端口23连接的两个分支回液管道25，以及与制冷剂供液管道L3流体连接的供液端口26和与制冷剂回气管道L4流体连接的回气端口27。气态制冷剂从油分离器30的排气管道31排出经由制冷剂供气管道L1和供气端口22供应到外部冷凝设备，在外部冷凝设备中放热冷凝之后经由制冷剂回液端口23和制冷剂回液管道L2流回储液器50。液态制冷剂(高温高压)从储液器50进入低压循环桶20之后，从低压循环桶20经由供液端口26和制冷剂供液管道L3进入外部蒸发设备或蒸发器(第二外部换热设备)，在外部蒸发设备中吸热之后成为气态制冷剂(低温低压)，气态制冷剂经由制冷剂回气管道L4和回气端口27回到低温循环桶20。

特别地，根据本发明的实施例，低压循环桶20、油分离器30和集油器40都为卧式结构，冷能产生设备100整体采用从顶部至底部的分层布置，具体的为水平分层布置，上述的卧式结构保证实现分层布置。在图示的示例中，冷能产生设备100可分为三层，压缩机10布置在上层，低压循环桶20和油分离器30并排布置在中层，集油器40布置在下层。低压循环桶20和油分离器30布置在压缩机10下方，允许压缩机10方便地吸入和排出制冷剂，集油器40布置在油分离器30的下方允许借助重力完成集油，低压循环桶20、压缩机10、油分离器30和集油器40基本上依循制冷剂和冷冻油的流动方向顺序布置。该布置考虑了制冷剂在冷能产生设备100中的流动路径和各个阶段的压力状态，使得所需的连接管道的长度和动力消耗都可以减小。特别地，压缩机10相对于低压循环桶20和油分离器30横向布置，压缩机10的吸气端口11位于低压循环桶20上方，压缩机10的排气端口12位于油分离器30上方，如图4中所示。压缩机10的横向布置可以进一步减小所需的连接管道的长度。低压循环桶20下方的空间可以用于布置冷能产生设备100的其他组成设备和连接管道，图3至图6中示出了冷能产生设备100的大部分连接管道布置在低压循环桶20下方的空间中，下文会进一步描述。

根据本发明的实施例，储液器50可以布置在油分离器30和/或集油器40的内部，以进一步缩小冷能产生设备100的体积。如图2a中所示，冷能产生设备100包括布置在油分离器30和集油器40内部的多个储液器50，储液器50优选地位于油分离器30和集油器40的中部，彼此之间流体连接。图1中示出了连接上下两个储液器50的储液器连接管51，从制冷剂回液管道L2流回的液态制冷剂可以首先进入下部的储液器50，在下部的储液器50中装满液态制冷剂之后，进一步流回的制冷剂经由储液器连接管51流入上部的储液器50。在对低压循环桶20供应液态制冷剂时，下部的储液器50中的液态制冷剂先供应到低压循环桶20，随着液态制冷剂的逐渐进入低压循环桶20，上方的储液器50中的制冷剂可以供应到下方的储液器50中以补充制冷剂。储液器50可以为放置在油分离器30和集油器40中的独立容器，或者可以为形成在油分离器30和集油器40中的分隔的存储空间。图2a中示出了限定储液器50的分隔板53，分隔板53从油分离器30和集油器40外部不可见，以虚线示出。储液器50布置在油分离器30和集油器40内部一方面显著减小了冷能产生设备100的体积，另一方面减小了连接管道的长度和供应制冷剂所需的动力消耗。优选地，在集油器40内的储液器50与低压循环桶20之间的连接管道中布置有膨胀阀或节流阀52，从储液器50流出的高温高压液态制冷剂经膨胀阀或节流阀52减压降温之后再进入低压循环桶20，为制冷剂后续在蒸发设备中的换热创造条件。

根据本发明的实施例，冷能产生设备100还包括油泵60，油泵60用于帮助集油器40中的冷冻油回流到压缩机10。如图1所示，油泵60布置在压缩机回油管路中(图中以实线示出)，压缩机回油管路包括上游的第一分支回油管路L61和第二分支回油管路L62以及下游的主回油管路L6。在描述中，上游或下游参考冷冻油或制冷剂的流动路线来识别。第一分支回油管路L61为压差回油管路，集油器40中的冷冻油借助压缩机10(低压端)与集油器40(高压端)之间的压力差流回压缩机10；第二分支回油管路L62为动力回油管路，油泵60布置在第二分支回油管路L62中，在压缩机10与集油器40之间的压差不足以使冷冻油回到压缩机10的情况下，油泵60启动，采用动力回油，使集油器40中的冷冻油流回到压缩机10。具体地，在主回油管路L6中布置有电磁阀62，在第一分支回油管路L61中布置有止回阀61，电磁阀62用于控制压缩机回油管路的开启和关闭，止回阀61用于防止动力回油的情况下冷冻油从第一分支回油管路L61回流到集油器40中。在压缩机10中的油位低时，电磁阀62开启，开始回油。可以首先利用第一回油管路L61进行压差回油，压差不足以回油的情况下开启油泵60利用第二回油管路L62进行动力回油，此时止回阀61防止冷冻油经由第一分支回油管路L61回流到集油器；或者，可以在电磁阀62开启的同时或在电磁阀62开启之后立即启动油泵60，使压差回油和动力回油同时进行。在压缩机10中的油位恢复正常时，油泵60停止动力回油，电磁阀62关闭停止回油过程。图1中示出了压缩机10上布置有高油位传感器14和低油位传感器15，压缩机10中的油位未达到高油位传感器14指示的高油位时，主回油管路L6中的电磁阀62开启，进行压差回油，一定时间内压缩机10中的油位达不到高油位时，油泵60启动，进行动力回油，直到压缩机10内的油位达到高油位，回油过程停止。低油位传感器15指示压缩机10中的下限油位，在压缩机10内的油位达到低油位传感器15指示的下限油位时，可以发出报警信号，提醒工作人员及时补油。

压差回油和动力回油相结合能够确保压缩机10内冷冻油充足，得到足够的润滑，可以减少冷冻油的充注量，避免因润滑不足造成的动力消耗增加和制冷效率下降，使得压缩机10安全、高效、经济的运转。

在图2至图5的示例中，油泵60优选地布置在冷能产生设备100的底部，位于低压循环桶20下方的区域，邻近集油器40布置。相应地，油泵60与集油器40之间的连接管道沿着基本上水平的方向布置在冷能产生设备100的底部。此布置充分利用低压循环桶20下方的空间，有助于减小连接管道的长度和动力消耗。

根据本发明的实施例，制冷剂供液管道13中布置有供液泵70，或在低压循环桶20与制冷剂供液管道L3之间布置有供液泵70(低压循环桶20与制冷剂供液管道13经由另外的连接管道相连的情况)，采用供液泵70可以保证足够的供液距离。在人工冰场的应用中，制冷剂供液距离不足可导致蒸发器换热效率低、冰面温差大、冷却效果差的问题。采用供液泵70可以有效地避免上述问题。

优选地，在供液泵70的排出端口与低压循环桶20之间布置有流量控制阀71(例如，溢流阀)，流量控制阀71可以根据供液泵70的工作状况和低压循环桶20中的液态制冷剂的量调节供液流量，保证制冷剂供液管道L3中的制冷剂流量维持在有助于后续蒸发换热过程的预定值，同时不超过设定的流量上限。制冷剂流量的预定值可以根据制冷剂在冷能产生设备100中的循环速度确定，使得预定的制冷剂流量可以与压缩机10的工作频率匹配，避免压缩机10因制冷剂供应不足造成的功率损失或因制冷剂供应过量造成被迫停机。优选地，供液泵70采用卧式结构，布置在冷能产生设备100下方的空间，与集油器40平行地布置。低压循环桶20与外部蒸发设备之间的连接管道中还可以布置杂质过滤器72和干燥过滤器73(图3中示出)，杂质过滤器72用于过滤液态制冷剂中的细小杂质颗粒，避免杂质颗粒进入外部蒸发设备，以提高蒸发设备的换热效率，干燥过滤器73用于过滤制冷剂中的水分。避免水分进入蒸发设备发生冰堵影响制冷循环。

根据本发明的实施例，如图1中所示，在低压循环桶20上布置有液位计21，例如电子液位传感器。压缩机10和供液泵70的启动和停机根据液位计21的测量结果确定，液位计21可以包括四个设定的液位，H为上限液位，M1为中高液位，M2为中低液位，L为下限液位。在液位计21指示上限液位H时，表明低压循环桶20中的液态制冷剂达到上限位置，压缩机10停机停止吸入制冷剂，避免随气态制冷剂一起吸入液态制冷剂造成压缩机液击；在液位计21指示下限液位L时，表明低压循环桶20中的液态制冷剂达到下限位置，供液泵70停机停止供应制冷剂，避免气态制冷剂随液态制冷剂进入制冷剂供液管道L3和蒸发设备造成蒸发设备汽蚀。液位计21指示上限液位H与下限液位L之间的液位时，供液泵70开启正常供液。进一步地，供液泵70的供液流量可以根据液位计21指示的液位进行调节。例如，中高液位M1和中低液位M2可以作为调节供液流量的节点，在液位处于上限液位H与中高液位M1之间时，供液泵70可以以第一流量供应液态制冷剂；在液位处于中高液位M1与中低液位M2之间时，供液泵70可以以第二流量供应液态制冷剂；在液位处于中低液位M2与下限液位L之间时，供液泵70可以以第三流量供应液态制冷剂。布置液位计21，根据上限液位H和下限液位L确定压缩机10和供液泵70的停机和启动，根据中高液位M1和中低液位M2调节供液流量，可以进一步保证冷能产生设备100安全、高效地运行。

根据本发明的实施例，油分离器30中的分离的气态制冷剂经由排气管道31进入制冷剂供气管道L1，具体地，排气管道31包括第一分支排气管道和第二分支排气管道，如图1所示。第一分支排气管道连接至制冷剂供气管道L1，以将气态制冷剂供应到与制冷剂供气管道L1连接的外部蒸发设备，第二分支排气管道连接至制冷剂回气管道L4，第二分支排气管道中布置有压力传感器32和泄压电磁阀33，以确保排气管道31中的压力在安全范围内。在压力传感器32检测到排气管道31中的气体压力超过安全阈值时，泄压电磁阀33开启，从高压侧向低压侧泄压，直到排气管道31中的压力回到安全范围内泄压阀33关闭。在图1的示例中，泄压阀33连接至低压循环桶20，在压力超过安全阈值时，排气管道31中的高压气态制冷剂经由泄压阀33进入低压循环桶20，完成泄压。

图2中示出了压缩机10的吸气端口11与低压循环桶20的排气端口28之间布置有截止阀16，压缩机10的排气端口12与油分离器30的进气端口34之间布置有截止阀17，方便压缩机10的维修和保养。图1中示出了压缩机10的排气端口12与油分离器30的进气端口34之间布置有止回阀13，用于防止油分离器30中的气体压力高于压缩机10中的气体压力时，气态制冷剂回流到压缩机10。压缩机10到油分离器30的排气管道中还可以布置压力维持阀(未示出)，压力维持阀用于维持压缩机10的吸气端(例如，吸气端口11)和排气端(例如，排气端口12)的压力差在预定值范围内，保证压缩机10安全稳定的工作。

集油器40中或者集油器40与压缩机10之间的回油管路中布置有油过滤器(未示出)，用于过滤冷冻油中的杂质，避免混有杂质的冷冻油进入压缩机10造成压缩机10不能良好润滑。

根据本发明的实施例的冷能产生设备100充分利用机组的结构空间，将各组成设备合理地组合在一起，缩小了冷能产生设备100的占地面积同时方便使用和维护。根据本发明的实施例的冷能产生设备100重新设计制冷剂的流动路线，利用低压循环桶20中的气态制冷剂与制冷剂回液管道L2中的液态制冷剂之间的温差进一步促进液态制冷剂的过冷和气态制冷剂的过热，能够提高产冷率，节约系统能量，有助于冷能产生设备100安全高效的运行，减小冷能产生设备100的占地面积。根据本发明的实施例的冷能产生设备100中，多个压缩机并联运行，根据不同工况可提供多级能量调节级数，冷量输出可以更加匹配实际使用负荷，提高了能效等级。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种低温系统，包括根据本发明第一方面的冷能产生设备。图6示出了根据本发明的实施例的低温系统的示意图。低温系统包括冷能产生设备100、冷凝设备200和蒸发设备300。冷凝设备200配置为从冷能产生设备100的制冷剂供气管道L1接收气态制冷剂，并将放热冷凝的液态制冷剂供应到制冷剂回液管道L2；蒸发设备300从与冷能产生设备100的低压循环桶20连接的制冷剂供液管道L3接收液态制冷剂，并将吸热蒸发的气态制冷剂供应到连接至低压循环桶20的制冷剂回气管道L4。

蒸发设备300到低压循环桶20的制冷剂回气管道L4中可以布置回气截止阀29(图3中示出)，用于控制回气过程，蒸发设备300中的制冷剂蒸汽的压力达到截止阀29的开启压力时截止阀29开启向低压循环桶20回气，制冷剂蒸汽的压力达到截止阀29的关闭压力时截止阀29关闭停止回气。

需要说明的是，根据本发明的冷能产生设备和低温系统适用于需要产生冷能的各种应用，例如冰场制冰、滑雪场制雪和空调系统的制冷。根据本发明的实施例，低温系统可以为用于人工冰场(例如，滑冰场、滑雪场、冰球场、冰壶场等)的低温系统，或用于低温冷链运输、低温仓储、低温空调等低温产业的低温系统。冷凝设备200可以例如为蒸发式制冷器或水冷式冷凝器。根据本发明的实施例，冷凝设备200可以配置为外部供热系统的一部分，作为辅助或备用的供热设备。蒸发设备300可以为壳管式蒸发器、干式蒸发器或空气蒸发器，一般包括换热排管。在人工冰场的应用中，蒸发设备300的换热排管可以铺设在冰面下方；在低温运输和低温仓储的应用中，换热排管可以布置在低温仓的地板层的下方和/或侧壁的后方；在低温空调的应用中，蒸发设备300的换热排管可以与周围空气直接热交换，提供所需的低温空气。

尽管结合实施例对本发明进行了描述，但本领域技术人员应理解，上文的描述和附图仅是示例性而非限制性的，本发明不限于所公开的实施例。在不偏离本发明的精神的情况下，各种改型和变体是可能的。

Claims (10)

1.一种冷能产生设备(100)，包括：

压缩机(10)，用于压缩制冷剂；

低压循环桶(20)，用于接收、存储和排出气态制冷剂和液态制冷剂，所述低压循环桶与所述压缩机的吸气端口(11)连接对所述压缩机提供气态制冷剂；

油分离器(30)，与所述压缩机的排气端口(12)连接，接收并分离从所述压缩机排出的气态制冷剂和冷冻油的混合物，并提供分离的气态制冷剂到连接至第一外部换热设备的制冷剂供气管道(L1)；

集油器(40)，接收并存储从所述油分离器排出的分离的冷冻油；

储液器(50)，接收并存储从与所述第一外部换热设备连接的制冷剂回液管道(L2)流回的液态制冷剂，并提供液态制冷剂到所述低压循环桶；

其中，经由所述制冷剂回液管道流回的液态制冷剂在穿行经过所述低压循环桶之后进入所述储液器。

2.根据权利要求1所述的冷能产生设备(100)，其中，所述制冷剂回液管道(L2)包括从所述低压循环桶(20)中穿过并连接到所述储液器的换热回液部段或连接至从所述低压循环桶中穿过并连接至所述储液器的独立的换热回液管道(L5)，使得所述制冷剂回液管道流回的液态制冷剂在与所述低压循环桶中的气态制冷剂进行热交换之后流入所述储液器(50)。

3.根据权利要求1所述的冷能产生设备(100)，其中，所述低压循环桶、所述油分离器和所述集油器为卧式结构，所述冷能产生设备从顶部至底部分层布置，所述压缩机(10)布置在上层，所述低压循环桶(20)和所述油分离器(30)并排布置在中层，所述集油器(40)布置在下层。

4.根据权利要求3所述的冷能产生设备(100)，其中，所述储液器(50)包括布置在所述油分离器和所述集油器的内部的多个储液器，所述油分离器和所述集油器中的所述多个储液器彼此流体连接。

5.根据权利要求1所述的冷能产生设备(100)，其中，从所述集油器(40)到所述压缩机(10)的回油管路包括上游的并联的第一分支回油管路(L61)和第二分支回油管路(L62)以及下游的主回油管路(L6)，所述第一分支回油管路中布置有止回阀(61)，所述第二分支回油管路中布置有油泵(60)，所述主回油管路中布置有电磁阀(62)。

6.根据权利要求5所述的冷能产生设备(100)，其中，所述油泵(60)在所述低压循环桶(20)下方邻近所述集油器(40)布置。

7.根据权利要求1所述的冷能产生设备(100)，其中，所述低压循环桶(20)下方布置有供液泵(70)，所述供液泵与连接至第二外部换热设备的制冷剂供液管道(L3)和所述低压循环桶流体连接，所述供液泵的排出端口与所述低压循环桶之间布置有流量控制阀(71)。

8.根据权利要求1所述的冷能产生设备(100)，其中，所述低压循环桶(20)上布置有液位计(21)，所述压缩机(10)和所述供液泵(70)的启动和停机根据所述液位计(21)的测量结果确定，所述液位计指示上限液位时所述压缩机停机，所述液位计指示下限液位时所述供液泵停机。

9.根据权利要求1所述的冷能产生设备(100)，其中，所述油分离器(30)的排气管道(31)包括连接至所述制冷剂供气管道(L1)的第一分支排气管道和连接至所述低压循环桶(20)的第二分支排气管道，所述第二分支排气管道中布置有压力传感器(32)和泄压电磁阀(33)。

10.一种低温系统，包括根据权利要求1至9中任一项所述的冷能产生设备(100)，所述低温系统还包括：

冷凝设备(200)，从所述制冷剂供气管道(L1)接收气态制冷剂，并将放热冷凝的液态制冷剂提供到连接至所述储液器(50)的制冷剂回液管道(L2)；

蒸发设备(300)，从与所述低压循环桶(20)连接的制冷剂供液管道(L3)接收液态制冷剂，并将吸热蒸发的气态制冷剂提供到连接至所述低压循环桶(20)的制冷剂回气管道(L4)。

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