CN111854295A - 一种气体制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气体制冷系统，用于将大气环境中的气体制冷后输送至制冷空间，气体制冷系统包括进气管路、制冷管路和回气管路，制冷管路的出气口与制冷空间连通，回气管路的进气口与制冷空间连通，回气管路的出气口与制冷管路的进气口连通，气体制冷系统还包括磁悬浮压缩膨胀装置和第一换热装置，磁悬浮压缩膨胀装置包括膨胀机和压缩机，回气管路的部分管路形成第一换热装置的第一冷气管路，制冷管路的部分管路形成第一换热装置的第一热气管路，沿气体流动方向，第一热气管路位于压缩机的下游侧，且位于膨胀机的上游侧。该气体制冷系统中，利用制冷空间内的冷气进行换热，并将换热后的气体输送至制冷管路进行制冷处理，提高能效比。

Description

一种气体制冷系统

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及一种气体制冷系统。

背景技术

食品冷冻和冷藏工艺有不断向低温方向发展的趋势，根据不同的食品，以及不同的冷冻或冷藏工艺要求，需要冷库的库温在0至-100℃大范围内可调节，并要求制冷系统长期在-30℃以下运行，采用单级蒸气压缩制冷很难满足这种低温要求和运行工况，采用多级压缩或复叠式蒸气制冷，则导致系统COP(Confficient of Performance，能效比)的降低和使用成本的增加。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，提出了一种气体制冷系统，以解决相关技术中气体制冷系统的能效比较低的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种气体制冷系统，用于将大气环境中的气体制冷后输送至制冷空间，所述气体制冷系统包括进气管路和制冷管路，所述进气管路的进气口与大气环境连通，所述进气管路的出气口与所述制冷管路的进气口连通，所述制冷管路的出气口与所述制冷空间连通，所述气体制冷系统包括：

回气管路，所述回气管路的进气口与所述制冷空间连通，所述回气管路的出气口与所述制冷管路的进气口连通；

磁悬浮风机，所述磁悬浮风机分别与所述进气管路和所述回气管路相连通，以将大气环境内或所述回气管路内的气体引导至所述进气管路内；

磁悬浮压缩膨胀装置和第一换热装置，所述磁悬浮压缩膨胀装置包括膨胀机和压缩机，所述回气管路的部分管路形成所述第一换热装置的第一冷气管路，所述制冷管路的部分管路形成所述第一换热装置的第一热气管路，沿气体流动方向，所述第一热气管路位于所述压缩机的下游侧，且位于所述膨胀机的上游侧。

其中，所述磁悬浮压缩膨胀装置还包括转动轴和磁悬浮轴承，所述压缩机和所述膨胀机通过所述转动轴连接，所述磁悬浮压缩膨胀装置构造为，所述磁悬浮轴承通电使所述转动轴悬浮，气体经过所述膨胀机时驱动所述转动轴转动，所述转动轴驱动所述压缩机运行，所述压缩机用于压缩经过其的气体。

其中，所述气体制冷系统还包括除冰管路，所述除冰管路包括除冰进气管路、待除冰管路和除冰出气管路，所述制冷管路的部分管路形成所述待除冰管路；

沿气体流动方向，所述除冰进气管路位于所述膨胀机的上游侧，所述膨胀机位于所述待除冰管路的上游侧，所述待除冰管路位于所述除冰出气管路的上游侧，所述膨胀机用于对所述除冰管路的气体进行降压处理。

其中，所述除冰进气管路的进气口与所述压缩机的出气口连通，所述除冰出气管路的出气口位于所述制冷空间的上游侧且与大气环境连通。

其中，所述除冰进气管路设置有第一控制阀，所述第一控制阀用于控制所述除冰进气管路的进气；和/或，

所述除冰出气管路设置有第二控制阀，所述第二控制阀用于控制所述除冰出气管路的出气。

其中，所述气体制冷系统还包括压力检测装置，沿气体流动方向，所述压力检测装置位于所述除冰装置和所述膨胀机之间，且所述压力检测装置靠近所述除冰装置设置，所述压力检测装置用于检测所述制冷管路的气体压力，所述气体制冷系统还包括控制系统，所述控制系统用于根据所述压力检测装置的检测结果控制所述第一控制阀和/或所述第二控制阀的打开和关闭。

其中，所述回气管路的出气侧设置有第三控制阀，用于控制所述回气管路与所述进气管路的通断；和/或，

所述进气管路的进气侧设置有第四控制阀，用于控制所述进气管路与大气环境的通断。

其中，所述制冷空间内设置有温度检测装置，用于检测所述制冷空间内气体的温度，所述气体制冷系统包括控制系统，所述控制系统用于，当所述温度检测装置检测的温度值低于所述制冷空间内预设的目标制冷温度的温度差值大于或等于10℃时，控制所述第三控制阀打开、所述第四控制阀关闭。

其中，所述气体制冷系统还包括第二换热装置，所述制冷管路的部分管路形成所述第二换热装置的第二热气管路，沿气体流动方向，所述磁悬浮风机位于所述第二热气管路的上游侧，所述第二热气管路位于所述磁悬浮压缩膨胀装置的上游侧。

其中，所述气体制冷系统还包括至少一个除湿装置，沿气体流动方向，所述至少一个除湿装置位于所述第一热气管路和/或所述第二热气管路的下游侧。

本发明中的气体制冷系统，可以实现以下有益效果：该气体制冷系统中，利用制冷空间内的冷气进行换热，并将换热后的气体输送至制冷管路进行制冷处理，可降低能耗，提高能效比。

附图说明

并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。在这些附图中，类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本发明的一些实施例，而不是全部实施例。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，可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例中给出的气体制冷系统的系统示意图；

图2是本发明一个实施例中给出的气体制冷系统的系统示意图；

图3是本发明一个实施例中给出的气体制冷系统的磁悬浮压缩膨胀装置的结构框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本发明提供了一种气体制冷系统，用于将大气环境中的气体制冷后输送至制冷空间，该气体制冷系统通过利用制冷空间内的温度较低的气体进行换热，并将吸热后的气体输送至该气体制冷系统的制冷管路中进行降温处理，然后再次通入制冷空间，完成了该部分气体在整个气体制冷系统内的循环，降低能耗，提高能效比。

在一个示例性实施例中，参考图1和图3所示，提供了一种气体制冷系统，该气体制冷系统包括进气管路1、制冷管路2和回气管路3，进气管路1的进气口与大气环境连通，进气管路1的出气口与制冷管路2的进气口连通，通过进气管路1将大气环境中的空气输送至制冷管路2，气体在制冷管路2内进行降温处理，制冷管路2的出气口与制冷空间4连通，降温处理得到的低温气体输送至制冷空间4，从而降低制冷空间4的温度，以便于满足不同物品的储存要求，以及不同的冷冻和冷藏工艺要求。回气管路3的进气口与制冷空间4连通，回气管路3的出气口与制冷管路2的进气口连通。

气体制冷系统还包括磁悬浮压缩膨胀装置7和第一换热装置8，磁悬浮压缩膨胀装置7包括膨胀机72和压缩机71，回气管路3的部分管路形成第一换热装置8的第一冷气管路，制冷管路2的部分管路形成第一换热装置8的第一热气管路，沿气体流动方向，第一热气管路位于压缩机71的下游侧，且位于膨胀机72的上游侧。需要说明的是，本发明中的“上游侧”和“下游侧”均指在气体流动的方向上，后续将不再赘述。

该气体制冷系统还包括磁悬浮风机6，磁悬浮风机6分别与进气管路1和回气管路3相连通，以将大气环境内或回气管路3内的气体引导至进气管路1内。需要说明的是，整个气体制冷系统的气体流动及能量转化主要由磁悬浮风机6提供动力源，磁悬浮风机6通过三元流开式叶轮对气体进行压缩，无轴承摩擦，无润滑油，可实现50000转/分钟的高速旋转。因此，磁悬浮压缩机71为整个气体制冷系统的核心部件。磁悬浮压缩膨胀装置7为同轴连接压缩机71和膨胀机72的结构，可完成高速旋转，无需增速器系统，无润滑油，清洁环保、效率高。

参考图1和3所示，在制冷管路2中，气体经压缩机71压缩后，温度升高，温度较高的气体在制冷管路2中流动至第一热气管路。在第一换热装置8中，第一热气管路内的温度较高的热气与第一冷气管路内的温度较低的冷气进行热交换，使得流经第一热气管路后的气体温度降低，完成对制冷管路2内的气体的一次降温处理。气体流动至膨胀机72后，膨胀机72对气体进行膨胀降温处理，完成对制冷管路2内的气体的再一次降温处理，最后输送至制冷空间4内，以对制冷空间4降温。其中，由于回气管路3中的气体来自制冷空间4，因此无需设置额外的冷气来源，既减小了气体制冷系统的空间占用，也可以降低能耗。同时，回气管路3中的气体经过换热后再次进入制冷管路2，完成了气体在整个气体制冷系统内的循环，进一步降低能耗，提高能效比。

需要说明的是，制冷空间4的气体进入回气管路3经过换热后，一般情况下其温度仍然比大气环境中的气体温度低，因此将该部分气体再次通入制冷管路2进行降温处理可以很好地降低该气体制冷系统的能耗，提高能效比。

在一个示例性实施例中，参考图1和3所示，提供了一种气体制冷系统，该气体制冷系统对上述气体制冷系统中的磁悬浮压缩膨胀装置7进行了优化。具体地，磁悬浮压缩膨胀装置7还包括转动轴73和磁悬浮轴承74，压缩机71和膨胀机72通过转动轴73连接，磁悬浮压缩膨胀装置7构造为，磁悬浮轴承通电使转动轴73悬浮，气体经过膨胀机72时驱动转动轴73转动，转动轴73驱动压缩机71运行，压缩机71用于压缩经过其的气体。

参考图1和3所示，磁悬浮压缩膨胀装置7构造为同轴连接压缩机71和膨胀机72，由于磁悬浮轴承74通电后使转动轴73悬浮，因此可完成高速旋转，且无需增速器系统和润滑油，清洁环保、效率高。另外，该气体制冷系统运行过程中，气体经过膨胀机72时带动转动轴73转动，转动轴73又为压缩机71的运行提供动力，即，直接利用制冷管路2内的气体为磁悬浮压缩膨胀装置7提供动力，从而可以减少该磁悬浮压缩膨胀装置7的能耗，提高整个气体制冷系统的能效比。

在一个示例性实施例中，参考图1和3所示，提供了一种气体制冷系统，该气体制冷系统在上述气体制冷系统的基础上增加了除冰管路5，除冰管路5包括除冰进气管路5a、待除冰管路5c和除冰出气管路5b，制冷管路2的部分管路形成待除冰管路5c；沿气体流动方向，除冰进气管路5a位于膨胀机72的上游侧，膨胀机72位于待除冰管路5c的上游侧，待除冰管路5c位于除冰出气管路5b的上游侧，膨胀机72用于对除冰进气管路5a的气体进行降压处理，然后输送至待除冰管路5c的位置，在待除冰管路5c内，通过较高温度的气体融化待除冰管路5c内的冰，以确保制冷管路2在待除冰管路5c位置的气体流动的顺畅。

该气体制冷系统中，无需为除冰设置额外的较高温度的气体来源，直接利用气体制冷系统内的较高温度的气体，进一步降低了能耗。

其中，为了保证用于除冰的气体的温度，参考图1所示，除冰进气管路5a的进气口设置在第一换热装置8的上游侧。可选地，除冰进气管路5a的进气口与压缩机71的出气口连通，即，进入除冰管路5的气体没有经过第一换热装置8的换热处理，因此具有较高的热量，当其经过膨胀机72后，可以得到低压的较高温度的气体，以确保除冰的效果和效率。

参考图1所示，可选地，除冰出气管路5b的出气口直接与大气环境连通。即，除冰管路5中的气体经过待除冰管路5c后，直接排放到大气环境中。当然，毕竟除冰管路5内的气体在待除冰管路5c的位置由于融冰被吸收了部分热量，因此，当该气体制冷系统内包含除湿装置时，除冰出气管路5b的出气口也可与进气管路1连通，一定程度也可降低整个气体制冷系统的能耗，提高能效比。

可选地，参考图1和3所示，除冰进气管路5a设置有第一控制阀51，用于控制除冰管路5的进气。当没有除冰需求的时候，可以通过关闭第一控制阀51来阻断气体进入除冰管路5，以提高该气体制冷系统的效率。可选地，除冰出气管路5b设置有第二控制阀52，用于控制除冰管路5的出气。当没有除冰需求的时候，也可以通过关闭第二控制阀52来阻断更多的气体进入除冰管路5，以提高该气体制冷系统的效率。另外，通过短暂的关闭第二控制阀52，也可以延长除冰管路5内的同一部分气体在待除冰管路5c的位置吸热的时长，也可一定程度降低能耗。

需要说明的是，上述的第一控制阀51和第二控制阀52可以只设置一个，也可以全部设置。通过同时设置第一控制阀51和第二控制阀52，可以更好地控制除冰管路5的通断，并且，通过第一控制阀51和第二控制阀52的配合也可以进一步提高除冰管路5中同一部分气体在待除冰管路5c的位置吸热的时间，以更好地降低能耗。

可选地，参考图1所示，气体制冷系统还包括压力检测装置21，压力检测装置21例如为压力传感器，压力检测装置21位于待除冰管路上，压力检测装置21用于检测待除冰管路5c的气体压力。当待除冰管路5c内结冰较多时，则会导致压力检测装置21位置的气体压力增大。气体制冷系统还包括控制系统50，控制系统50用于根据压力检测装置21的检测结果控制第一控制阀51和/或第二控制阀52的打开和关闭。例如，当压力检测装置21检测的压力大于第一预设值时，控制第一控制阀51维持持续打开状态，控制第二控制阀52间歇性的打开和关闭，既能保证除冰效果，又可降低能耗。当压力检测装置21检测的压力大于第二预设值时，控制第一控制阀51和第二控制阀52均维持持续打开状态，以提高除冰的效率。其中，第二预设值大于第一预设值。

在一个替代性实施例中，参考图2和3所示，提供了一种气体制冷系统，该气体制冷系统在上述气体制冷系统的基础上增加了除冰装置20’和除冰管路5’，除冰装置20’套设在制冷管路2和除冰管路5’的外侧；沿气体流动方向，膨胀机72位于除冰装置20’的上游侧，膨胀机72用于对除冰管路5’内的气体进行降压处理，然后输送至除冰装置20’的位置，在除冰装置20’内部，除冰管路5’与制冷管路2进行热交换，即，通过除冰管路5’内的较高温度的气体融化制冷管路2内的冰，以确保制冷管路2内气体流动的顺畅。

该气体制冷系统中，无需为除冰装置20’设置额外的较高温度的气体来源，直接利用气体制冷系统内的较高温度的气体，进一步降低了能耗。

需要说明的是，除冰管路5’与制冷管路2可以并排设置，也可以套设设置。例如，除冰管路5’套设在制冷管路2的外侧。可选地，至少在除冰装置20’的位置，除冰管路5’套设在制冷管路2的外侧，以进一步提高除冰的效率。

其中，除冰管路5’包括除冰进气管路5a’和除冰出气管路5b’，为了保证用于除冰的气体的温度，参考图1所示，除冰进气管路5a’的进气口设置在第一换热装置8的上游侧。可选地，除冰进气管路5a’的进气口与压缩机71的出气口连通，即，进入除冰管路5’的气体没有经过第一换热装置8的换热处理，因此具有较高的热量，当其经过膨胀机72后，可以得到低压的较高温度的气体，以确保除冰的效果和效率。

参考图2所示，可选地，除冰出气管路5b’的出气口直接与大气环境连通。即，除冰管路5’中的气体经过除冰装置20’后，直接排放到大气环境中。当然，毕竟除冰管路5’内的气体在除冰装置20’的位置进行了热交换，被吸收了部分热量，因此，除冰出气管路5b’的出气口也可与进气管路1连通，一定程度也可降低整个气体制冷系统的能耗，提高能效比。

可选地，参考图2和3所示，除冰进气管路5a’设置有第一控制阀51’，用于控制除冰管路5’的进气。当没有除冰需求的时候，可以通过关闭第一控制阀51’来阻断气体进入除冰管路5’，以提高该气体制冷系统的效率。可选地，除冰出气管路设置有第二控制阀52’，用于控制除冰管路5’的出气。当没有除冰需求的时候，也可以通过关闭第二控制阀52’来阻断更多的气体进入除冰管路5’，以提高该气体制冷系统的效率。另外，通过短暂的关闭第二控制阀52’，也可以延长除冰管路5’内的同一部分气体在除冰装置20’的位置吸热的时长，也可一定程度降低能耗。

需要说明的是，上述的第一控制阀51’和第二控制阀52’可以只设置一个，也可以全部设置。通过同时设置第一控制阀51’和第二控制阀52’，可以更好地控制除冰管路5’的通断，并且，通过第一控制阀51’和第二控制阀52’的配合也可以进一步提高除冰管路5’中同一部分气体在除冰装置20’的位置吸热的时间，以更好地降低能耗。

可选地，参考图2所示，气体制冷系统还包括压力检测装置21’，压力检测装置21’例如为压力传感器，压力检测装置21’位于除冰装置20’和膨胀机72之间，且压力检测装置21’靠近除冰装置20’设置，压力检测装置21’用于检测制冷管路2的气体压力。当压力检测装置21’的下游侧的制冷管路2内结冰较多时，则会导致压力检测装置21’位置的气体压力增大，因此，可以通过压力检测装置21’检测位于其下游侧的制冷管路2的气体压力。气体制冷系统还包括控制系统50，控制系统50用于根据压力检测装置21’的检测结果控制第一控制阀51’和/或第二控制阀52’的打开和关闭。例如，当压力检测装置21’检测的压力大于第一预设值时，控制第一控制阀51’维持持续打开状态，控制第二控制阀52’间歇性的打开和关闭，既能保证除冰效果，又可降低能耗。当压力检测装置21’检测的压力大于第二预设值时，控制第一控制阀51’和第二控制阀52’均维持持续打开状态，以提高除冰的效率。其中，第二预设值大于第一预设值。

在一个示例性实施例中，参考图1所示，提供了一种气体制冷系统，该气体制冷系统在上述气体制冷系统的基础上增加了第三控制阀31，第三控制阀31位于回气管路3的出气侧，用于控制回气管路3与制冷管路2管路的通断。因此，第三控制阀31可以控制回气管路3的出气，进而控制整个回气管路3内的气体的流动，即，第三控制阀31可以控制制冷空间4内的气体是否进入回气管路3，进而控制第一换热装置8的换热状态。通过第三控制阀31可以一定程度上控制该气体制冷系统的制冷效果，从而控制制冷空间4内的气体温度，以满足用户对制冷空间4内温度的不同需求。

可选地，参考图1所示，进气管路1的进气侧设置有第四控制阀11，用于控制进气管路1与大气环境的通断，从而控制该气体制冷系统的运行状态，以更好的满足用户对制冷空间4内温度的不同需求。

需要说明的是，第三控制阀31和第四控制阀11既可以设置其一，也可以全部设置。当第三控制阀31和第四控制阀11均设置的时候，可以更好地控制整个气体制冷系统的制冷效果，以实现对制冷空间4内温度的精细控制。

可选地，参考图1所示，制冷空间4内设置有温度检测装置41，温度检测装置41例如为温度传感器或温度计，温度检测装置41用于检测制冷空间4内气体的温度，气体制冷系统包括控制系统50，控制系统50用于，当温度检测装置41检测的温度值低于制冷空间4内预设的目标制冷温度的温度差值大于或等于10℃时，控制第三控制阀31打开、第四控制阀11关闭。当该气体制冷系统刚开始启动时，由于制冷空间4内的温度比较高，因此，控制第三控制阀31关闭，以保证温度较低的气体进入制冷管路2，实现快速制冷。随着制冷的进行，制冷空间4内的温度逐渐降低，当温度检测装置41检测的温度值低于制冷空间4内预设的目标制冷温度的温度差值小于10℃时，控制第三控制阀31关闭、第四控制阀11打开，通过制冷空间4内的气体实现该气体制冷系统的内循环制冷，提高能效比。当然，也可以根据用户的需求，控制第三控制阀31和第四控制阀11的开启和关闭，以实现不同的制冷效果。

在一个示例性实施例中，参考图1和2所示，提供了一种气体制冷系统，该气体制冷系统在上述气体制冷系统的基础上增加了第二换热装置9，制冷管路2的部分管路形成第二换热装置9的第二热气管路，磁悬浮风机6位于第二热气管路的上游侧，第二热气管路位于磁悬浮压缩膨胀装置7的上游侧。气体经过磁悬浮风机6的压缩升温后得到较高温度的气体，较高温度的气体在第二换热装置9的位置，与第二换热装置9内的第二冷气管路内的较低温度的气体进行热交换，实现对制冷管路2内的气体的一次吸热处理，然后输送至磁悬浮压缩膨胀装置7作进一步的处理。该气体制冷系统中，通过磁悬浮风机6和第二换热装置9实现对气体的一次吸热降温处理，通过磁悬浮压缩膨胀装置7和第一换热装置8实现对气体的再一次吸热降温处理，从而可提高该气体制冷系统的制冷效率。可选地，第二冷气管路的冷气并非来源于制冷空间4，二是来源于额外的冷气源，以更好地确保该气体制冷系统的整体制冷效果。

需要说明的是，在该气体制冷系统中，为了进一步提高除冰管路5内的气体的热量，可选地，除冰管路5的进气口位于第二热气管路的上游侧，以进一步提高除冰效果。

可选地，该气体制冷系统还包括至少一个除湿装置，通过设置除湿装置可以更好地避免制冷管路2内结冰，影响制冷效率。同时，设置除湿装置还可以避免低温的气体在制冷空间4内形成冰，影响制冷空间4的使用。为了兼顾成本和效果，可选地，参考图1和2所示，该气体制冷系统中设置有两个除湿装置，其中，第一除湿装置30位于第一热气管路的下游侧，且位于压缩机71的上游侧，第二除湿装置40位于第二热气管路的下游侧，且位于膨胀机72的上游侧。通过设置上述两个除湿装置可以提高除湿效果。当然，当只有一个除湿装置时，可以在上述两个位置任一个位置设置除湿装置，或者，在其他位置设置除湿装置。

在一个示例性实施例中，参考图1和2所示，提供了一种高效节能、低温下宽温度范围内运行性能优良、无臭无害和制冷速度快的气体制冷系统，该气体制冷系统在上述气体制冷系统的基础上增加了第三换热装置10，制冷管路2的部分管路形成第三换热装置10的第三热气管路，第三换热装置10的第三冷气管路和第二冷气管路共用同一个冷气源(也可以分别设置冷气源)。

该气体制冷系统的制冷剂为空气，参考图1和2所示，大气环境中的空气通过进气管路1，经第四控制阀11进入制冷管路2，然后通过磁悬浮风机6进行一级压缩，经磁悬浮风机6压缩后得到高压高温的气体(例如气体的参数为：0.14MPa、65℃)。随着气体的流动，高温高压的气体经过第二热气管路时，在第二换热装置9的作用下进行一级吸热，得到高压低温的气体(例如气体参数为：0.14MPa、40℃)。随着气体的流动，高压低温的气体经过第一除湿装置30时，在第一除湿装置30的作用下进行一级除湿，然后流动至磁悬浮压缩膨胀装置7，通过压缩机71进行二级压缩，得到高温高压的气体(例如气体参数为：0.18MPa、70℃)。该高温高压的气体流动至第三热气管路时，在第三换热装置10的作用下进行二级吸热，得到高压低温的气体(例如气体参数为：0.18MPa、40℃)。随着气体的流动，该高压低温的气体流动至第一热气管路时，在第一换热装置8的作用下进行三级吸热，再次降低气体的温度，得到更低温的气体(例如气体参数为：0.18MPa、-20℃)。该部分气体流动至磁悬浮压缩膨胀装置7的膨胀机72的位置，通过膨胀机72进行绝热膨胀后，进一步降低气体的温度，并使得气体恢复正常的气压，得到低压低温的气体(例如气体参数为：0.1MPa、-55℃)。该低压低温的气体沿制冷管路2流动至制冷空间4，为制冷空间4降温。

当制冷空间4的温度为-30℃时,为了防止低温低压的气体中的水分凝结成冰而吹进制冷空间4，参考图1和2所示，该气体制冷系统设置除冰装置20和除冰管路5，除冰装置20安装在进入制冷空间4前的制冷管路2上。具体地，在膨胀机72的进气口至除冰装置20的出气口的位置，除冰管路5的内径大于制冷管路2的内径，除冰管路5套设在制冷管路2的外侧，除冰装置20套设在除冰管路5外侧，以提高除冰效果。另外，在膨胀机72的上游侧，除冰管路5上设置有第一控制阀51，经过压缩机71处理后得到的高温高压的气体(例如气体参数为：0.18MPa、70℃)经第一控制阀51后，进入膨胀机72降压降温得到低压低温的气体(例如气体参数为：0.1MPa、30℃)，由此气体进行融冰。在除冰装置20的下游侧，除冰管路5上设置有第二控制阀52，融冰后的气体经过第二控制阀52排向大气环境，该部分气体不进入制冷空间4，故融冰不影响制冷空间4内的温度。

参考图1和2所示，该气体制冷系统设置有多级压缩和多级换热降温，可以很好地实现对制冷空间4的低温控制，满足用户的不同需求。同时，该气体制冷系统通过设置同轴连接压缩机71和膨胀机72的磁悬浮压缩膨胀装置7，以及回气管路3，不仅可以很好地降低能耗，提高能效比；还可以更好地实现对制冷空间4内温度的精细控制，以更好地满足用户的不同需求。总体来说，该气体制冷系统的效率高，工况调节范围广，适应性强，智能化程度高，工作稳定。

上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本发明的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种气体制冷系统，用于将大气环境中的气体制冷后输送至制冷空间，所述气体制冷系统包括进气管路和制冷管路，所述进气管路的进气口与大气环境连通，所述进气管路的出气口与所述制冷管路的进气口连通，所述制冷管路的出气口与所述制冷空间连通，其特征在于，所述气体制冷系统包括：

回气管路，所述回气管路的进气口与所述制冷空间连通，所述回气管路的出气口与所述制冷管路的进气口连通；

磁悬浮风机，所述磁悬浮风机分别与所述进气管路和所述回气管路相连通，以将大气环境内或所述回气管路内的气体引导至所述进气管路内；

磁悬浮压缩膨胀装置和第一换热装置，所述磁悬浮压缩膨胀装置包括膨胀机和压缩机，所述回气管路的部分管路形成所述第一换热装置的第一冷气管路，所述制冷管路的部分管路形成所述第一换热装置的第一热气管路，沿气体流动方向，所述第一热气管路位于所述压缩机的下游侧，且位于所述膨胀机的上游侧。

2.根据权利要求1所述的气体制冷系统，其特征在于，所述磁悬浮压缩膨胀装置还包括转动轴和磁悬浮轴承，所述压缩机和所述膨胀机通过所述转动轴连接，所述磁悬浮压缩膨胀装置构造为，所述磁悬浮轴承通电使所述转动轴悬浮，气体经过所述膨胀机时驱动所述转动轴转动，所述转动轴驱动所述压缩机运行，所述压缩机用于压缩经过其的气体。

3.根据权利要求1所述的气体制冷系统，其特征在于，所述气体制冷系统还包括除冰管路，所述除冰管路包括除冰进气管路、待除冰管路和除冰出气管路，所述制冷管路的部分管路形成所述待除冰管路；

沿气体流动方向，所述除冰进气管路位于所述膨胀机的上游侧，所述膨胀机位于所述待除冰管路的上游侧，所述待除冰管路位于所述除冰出气管路的上游侧，所述膨胀机用于对所述除冰管路的气体进行降压处理。

4.根据权利要求3所述的气体制冷系统，其特征在于，所述除冰进气管路的进气口与所述压缩机的出气口连通，所述除冰出气管路的出气口位于所述制冷空间的上游侧且与大气环境连通。

5.根据权利要求3所述的气体制冷系统，其特征在于，所述除冰进气管路设置有第一控制阀，所述第一控制阀用于控制所述除冰进气管路的进气；和/或，

所述除冰出气管路设置有第二控制阀，所述第二控制阀用于控制所述除冰出气管路的出气。

6.根据权利要求5所述的气体制冷系统，其特征在于，所述气体制冷系统还包括压力检测装置，沿气体流动方向，所述压力检测装置位于所述除冰装置和所述膨胀机之间，且所述压力检测装置靠近所述除冰装置设置，所述压力检测装置用于检测所述制冷管路的气体压力，所述气体制冷系统还包括控制系统，所述控制系统用于根据所述压力检测装置的检测结果控制所述第一控制阀和/或所述第二控制阀的打开和关闭。

7.根据权利要求1-6任一项所述的气体制冷系统，其特征在于，

所述回气管路的出气侧设置有第三控制阀，用于控制所述回气管路与所述进气管路的通断；和/或，

所述进气管路的进气侧设置有第四控制阀，用于控制所述进气管路与大气环境的通断。

8.根据权利要求7所述的气体制冷系统，其特征在于，所述制冷空间内设置有温度检测装置，用于检测所述制冷空间内气体的温度，所述气体制冷系统包括控制系统，所述控制系统用于，当所述温度检测装置检测的温度值低于所述制冷空间内预设的目标制冷温度的温度差值大于或等于10℃时，控制所述第三控制阀打开、所述第四控制阀关闭。

9.根据权利要求1-6任一项所述的气体制冷系统，其特征在于，所述气体制冷系统还包括第二换热装置，所述制冷管路的部分管路形成所述第二换热装置的第二热气管路，沿气体流动方向，所述磁悬浮风机位于所述第二热气管路的上游侧，所述第二热气管路位于所述磁悬浮压缩膨胀装置的上游侧。

10.根据权利要求9所述的气体制冷系统，其特征在于，所述气体制冷系统还包括至少一个除湿装置，沿气体流动方向，所述至少一个除湿装置位于所述第一热气管路和/或所述第二热气管路的下游侧。

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