CN117190548A - 一种具备平衡功能的氟泵压缩制冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具备平衡功能的氟泵压缩制冷系统，包括：压缩机、油分离器、冷凝器、储液罐、氟泵、吸气管路和第一管路，压缩机的吸气口连通吸气管路，油分离器的内部连通有进管和气体出管，气体出管连通于油分离器与冷凝器之间，第一管路的一端能连通至储液罐的顶端内部、另一端能连通至气体出管和/或进管，以能在压缩机停机后通过第一管路将储液罐中的至少部分气体导回至吸气管路。根据本发明使得在压缩制冷模式停机或者室外温度逐渐升高时能将高压部分的储液罐中的高压气体导回低压部分的吸气管路，实现系统的高低压之间的压力平衡，解决了压缩机停机时由于存在的高低压压差而导致的制冷剂液体因压力差造成的迁移问题。

Description

一种具备平衡功能的氟泵压缩制冷系统

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，具体涉及一种具备平衡功能的氟泵压缩制冷系统。

背景技术

随着4G的大量应用以及5G的逐渐普及，各种数据处理设备的发热量越来越大，数据中心对空调设备的制冷量和节能性要求也越来越高。

采用过渡季节和寒冷冬季的室外自然冷源对数据中心进行冷却，能大幅度降低空调设备的运行费用，常见的是采用氟泵空调，在冬季启用氟泵模式，停止压缩机的运行利用氟泵驱动制冷剂实现热管制冷运行，极大地降低了设备的运行费用。

氟泵压缩制冷系统属于复合系统，氟泵热管系统与压缩制冷系统共用蒸发器和冷凝器，以及一些共用的制冷剂管道、系统零部件等。

上述复合系统在氟泵制冷模式下，蒸发器出口的制冷剂气体可能携带有大量的未蒸发完毕的制冷剂液体，这些制冷剂液体在进入冷凝器之前的气体管道上容易出现堆积导致堵液问题，从而阻挡制冷剂气体在某些通道上的流通，因此会影响到冷凝器的分气均匀性和换热效率；堵液还会影响氟泵热管循环的流动阻力，容易破坏氟泵的稳定性运行。因此有必要把蒸发器出口的制冷剂液体截留下来不让其返回冷凝器，而截留下来的制冷剂液体越多，储液罐内留存的制冷剂液体越少，对氟泵的运行可靠性造成威胁，须尽快把截留下来的制冷剂液体返回到系统循环参与运行。

在先申请专利202211620118.5在气液分离器内部设置有液位计及联动控制的电加热器，用液位计检测气液分离器内部的液位高低，从而决定电加热器的电热功率大小，对气液分离器内部的积液进行加热气化，防止气液分离器内的积液过多。该技术方案存在浪费电能、未蒸发气化的制冷剂液体直接加热气化浪费制冷能力，降低了系统的整体能效。

专利201320424549.4采用了气液分离器和液位控制器解决积液问题，应用于动力热管系统，采用延时控制启动方式。当气液分离器内没有液体时，开启电磁阀将会使得气体制冷剂从回液管路直接返回泵的吸入口，这是不合理的控制方式。

上述现有技术采用多功能气液分离器及液位控制器，零部件通用性比较差，控制方案也比较复杂。另外，氟泵压缩制冷系统在压缩制冷模式下其压缩机停机后制冷系统的高低压平衡过慢、导致储液罐内的高压制冷剂液体容易被过多地压回室内机的蒸发器，或者停机状态下因为室外机的温度逐渐升高导致室外机压力升高从而把储液罐内的制冷剂液体被过多地压回室内机的蒸发器；室内蒸发器的制冷剂液体过多容易造成制冷压缩机再次启动时出现液击，这对压缩机的安全运行非常危险。上述氟泵压缩制冷系统的制冷剂液体的截留转移和控制问题亟待解决。

由于现有技术中的氟泵压缩制冷系统在压缩制冷模式下其压缩机停机后存在制冷系统的高低压平衡过慢、导致储液罐内的高压制冷剂液体容易被过多地压回室内机的蒸发器等技术问题，因此本发明研究设计出一种具备平衡功能的氟泵压缩制冷系统。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的氟泵压缩制冷系统在压缩制冷模式下其压缩机停机后存在制冷系统的高低压平衡过慢、导致储液罐内的高压制冷剂液体容易被过多地压回室内机的蒸发器的缺陷，从而提供一种具备平衡功能的氟泵压缩制冷系统。

为了解决上述问题，本发明提供一种具备平衡功能的氟泵压缩制冷系统，其包括：

压缩机、油分离器、冷凝器、储液罐、氟泵、吸气管路和第一管路，所述油分离器连接于所述压缩机的排气口与所述冷凝器之间，所述储液罐连接于所述冷凝器与氟泵之间，所述压缩机的吸气口连通所述吸气管路，所述油分离器的内部连通有进管和气体出管，所述气体出管连通于所述油分离器与所述冷凝器之间，所述第一管路的一端能连通至所述储液罐的顶端内部、另一端能连通至所述气体出管和/或进管，以能在所述压缩机停机后通过所述第一管路将所述储液罐中的至少部分气体导回至所述吸气管路。

在一些实施方式中，

还包括三通阀，所述三通阀包括C端、D端和E端，所述C端与所述压缩机的排气口连通，所述D端与所述进管连通，所述E端能与所述吸气管路连通，当所述C端的压力大于所述E端的压力时，所述C端与所述D端连通，所述E端不接通；当所述C端的压力不大于所述E端的压力时，所述D端与所述E端连通，所述C端不接通，以能在所述压缩机停机后通过所述第一管路、所述油分离器、所述进管、所述D端和所述E端将所述储液罐中的至少部分气体导回至所述吸气管路，或者通过所述第一管路、所述进管、所述D端和所述E端将所述储液罐中的至少部分气体导回至所述吸气管路。

在一些实施方式中，

所述第一管路上设置有单向阀E，所述单向阀E设置为仅能允许流体朝远离所述储液罐的方向流动。

在一些实施方式中，

还包括回油管路和第二管路，所述回油管路的一端与所述油分离器的内底部连通、另一端通过所述第二管路连通至所述吸气管路。

在一些实施方式中，

还包括蒸发器和节流阀，所述氟泵连接于所述储液罐与所述节流阀之间，所述节流阀连接于所述蒸发器与所述氟泵之间，所述蒸发器的一端与所述节流阀连通，另一端通过所述吸气管路与所述压缩机的吸气口连通；

还包括第三管路和第四管路，所述第三管路并联设置在所述氟泵的两端，所述第四管路的一端连通至所述回油管路上，另一端连通至所述第三管路上，能在氟泵模式下依次通过所述回油管路、所述第四管路和所述第三管路将所述油分离器中的液体导至所述氟泵。

在一些实施方式中，

所述回油管路、所述第四管路和所述第二管路三者共同相接于交合处，所述第二管路的一端连接于所述交合处，另一端与所述吸气管路连通；

所述回油管路上设置有节流装置A，所述第二管路上设置有节流装置C。

在一些实施方式中，

所述节流装置A为毛细管的结构，所述节流装置C为毛细管的结构。

在一些实施方式中，

所述第三管路上设置有单向阀A，设置为仅能允许流体流向所述节流阀与所述氟泵之间；所述第四管路上设置有单向阀C，其设置为仅能允许流体从所述回油管路流向所述第三管路；所述第四管路的另一端连通至所述第三管路上且位于所述单向阀A与所述储液罐之间的位置。

在一些实施方式中，

还包括第五管路，所述第五管路的一端连通于所述吸气管路上并位于所述压缩机的吸气口与所述蒸发器之间，所述第五管路的另一端连通至所述三通阀的所述E端。

在一些实施方式中，

所述油分离器的内部设置有通液阻气结构，所述通液阻气结构包括浮动结构，所述浮动结构的密度低于所述油分离器中液体的密度，以能浮于液体的液面上，所述油分离器的底部连通所述回油管路；所述浮动结构的高度能随着所述液体的液位高度而上下移动，当液体的液位高度高于所述油分离器的底部时，所述油分离器中的液体能承载所述浮动结构浮于液体液面上，允许所述油分离器中的液体进入所述回油管路中而流下，同时通过所述浮动结构和液体阻止液面上方的气体进入所述回油管路中；当液体的液位高度低至与所述油分离器的底部平齐时，所述浮动结构下降至所述油分离器的底部，通过所述浮动结构以阻止所述浮动结构上方进入的气体进入所述回油管路中。

在一些实施方式中，

所述浮动结构的外周壁与所述油分离器的内周壁之间具有间隙，以能使得液体通过所述间隙从所述浮动结构的上方到达所述浮动结构下方的空间中；和/或，

所述浮动结构为浮盘，所述通液阻气结构还包括定位杆，所述定位杆连接于所述浮盘的下端并向下延伸，所述定位杆的下端能够插入所述回油管路中，使得所述定位杆能随着所述浮盘的浮动而在所述回油管路中上下运动。

在一些实施方式中，

所述油分离器的内壁上还设置有阻挡结构，所述阻挡结构的一端与所述油分离器的内壁相接，另一端朝所述油分离器的内部空间延伸，所述阻挡结构位于所述浮动结构的上方，以能对所述浮动结构向上运动的最高位置进行限位。

在一些实施方式中，

所述阻挡结构为挡块；所述阻挡结构为多个，多个所述阻挡结构在所述油分离器的内壁上间隔分布设置；或者所述阻挡结构为在所述油分离器的内壁上延伸而成的环形结构。

在一些实施方式中，

当所述浮动结构为浮盘，所述通液阻气结构还包括定位杆时：所述挡块的底部距离所述回油管路的上端的高度为H，所述浮盘的高度为D，所述定位杆的长度为L，并有H-D<L。

本发明提供的一种具备平衡功能的氟泵压缩制冷系统具有如下有益效果：

1.本发明通过设置的第一管路，其一端连通至储液罐的顶端内部、另一端连通至油分离器的气体出管和/或进管，能够在压缩机停机后通过第一管路将储液罐中的至少部分气体(主要包括高压气体)通过油分离器的气体出管和/或进管导回至吸气管路，有效形成气平衡管路结构，使得在压缩制冷模式停机或者室外温度逐渐升高时能将高压部分的储液罐中的高压气体导回低压部分的吸气管路，有效实现系统的高低压之间的压力尽快平衡，防止室外机压力升高从而把储液罐内的制冷剂液体被过多地压回室内机的蒸发器的情况发生，解决了压缩机停机时由于存在的高低压压差而导致的制冷剂液体因压力差造成的迁移问题，解决了室内蒸发器的制冷剂液体过多容易造成制冷压缩机再次启动时出现液击的问题，无需对氟泵压缩制冷系统的控制器硬件和软件进行更改，也无需专门增加电路控制零部件及控制技术，所增加的成本较小但能有效解决氟泵压缩制冷系统停机时的制冷剂液体因压力差造成的迁移问题，提升了氟泵压缩制冷系统的运行可靠性和安全性。

2.本发明还通过设置油分离器和回油管路，回油管路也能与吸气管路连通，能够将油分离器中分离出的液体(包括油)导回至压缩机中，保证压缩机的正常运行，并且油分离器中的液体还能在氟泵模式下通过回油管路和第四管路被导至氟泵处，有效形成了液平衡管路，有效解决了氟泵压缩制冷系统在氟泵模式下的由于油分离器对液体截留造成的氟泵、蒸发器等缺液的问题，即可实现氟泵压缩制冷系统增加气平衡功能和液平衡功能，无需对氟泵压缩制冷系统的控制器硬件和软件进行更改，也无需专门增加电路控制零部件及控制技术，所增加的成本较小但能有效解决氟泵压缩制冷系统的两大难题，提升了氟泵压缩制冷系统的运行可靠性和安全性。

3.本发明还通过在油分离器内部设置的通液阻气结构，能够只允许液体进入回油管路中而阻止气体进入回油管路中，实现液平衡管路的自动流通和关闭功能，能防止在无油状态下部分高压制冷剂气体从回油管路旁通返回压缩机吸气口，避免压缩机出现性能降低，从而充分利用压缩机的输出能力，提高制冷系统的运行效率；对于氟泵模式下还能防止无液下油分离器的部分气体从液平衡管路返回到氟泵，从而可以避免氟泵发生气蚀现象，保证氟泵的运行可靠性。

附图说明

图1是本发明具备平衡功能的氟泵压缩制冷系统在压缩制冷模式时的系统结构图；

图2是本发明具备平衡功能的氟泵压缩制冷系统在氟泵制冷时的系统结构图；

图3是本发明的氟泵压缩制冷系统中的油分离器内部的通液阻气结构的放大结构图(图1或图2中的M处的局部放大图)。

附图标记为：

1、压缩机；2、油分离器；2a、进管；2b、气体出管；3、冷凝器；4、储液罐；5、蒸发器；6、节流阀；7、氟泵；8、节流装置A；9、三通阀；C、C端；D、D端；E、E端；10、节流装置C；11、单向阀A；13、单向阀C；14、单向阀E；100、回油管路；200、吸气管路；101、第一管路；102、第二管路；103、第三管路；104、第四管路；105、第五管路；O、交合处；15、通液阻气结构；16、浮动结构；17、定位杆；18、间隙；19、阻挡结构；20、外风机；21、内风机。

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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1和图2所示，本发明提供一种具备平衡功能的氟泵压缩制冷系统，其包括：

压缩机1、油分离器2、冷凝器3、储液罐4、氟泵7、吸气管路200和第一管路101，所述油分离器2连接于所述压缩机1的排气口与所述冷凝器3之间，所述储液罐4连接于所述冷凝器3与氟泵7之间，所述压缩机1的吸气口连通所述吸气管路200，所述油分离器2的内部连通有进管2a和气体出管2b，所述气体出管2b连通于所述油分离器2与所述冷凝器3之间，所述第一管路101的一端能连通至所述储液罐4的顶端内部、另一端能连通至所述气体出管2b和/或进管2a，以能在所述压缩机1停机后通过所述第一管路101将所述储液罐4中的至少部分气体(主要包括高压气体)导回至所述吸气管路200。

本发明通过设置的第一管路，其一端连通至储液罐的顶端内部、另一端连通至油分离器的气体出管和/或进管，能够在压缩机停机后通过第一管路将储液罐中的高压气体通过油分离器的气体出管和/或进管导回至吸气管路，有效形成气平衡管路结构，使得在压缩制冷模式停机或者室外温度逐渐升高时能将高压部分的储液罐中的高压气体导回低压部分的吸气管路，有效实现系统的高低压之间的压力尽快平衡，防止室外机压力升高从而把储液罐内的制冷剂液体被过多地压回室内机的蒸发器的情况发生，解决了压缩机停机时由于存在的高低压压差而导致的制冷剂液体因压力差造成的迁移问题，解决了室内蒸发器的制冷剂液体过多容易造成制冷压缩机再次启动时出现液击的问题，无需对氟泵压缩制冷系统的控制器硬件和软件进行更改，也无需专门增加电路控制零部件及控制技术，所增加的成本较小但能有效解决氟泵压缩制冷系统停机时的制冷剂液体因压力差造成的迁移问题，提升了氟泵压缩制冷系统的运行可靠性和安全性。

在一些实施方式中，

还包括三通阀9，所述三通阀9包括C端C、D端D和E端E，所述C端C与所述压缩机1的排气口连通，所述D端D与所述进管2a连通，所述E端E能与所述吸气管路200连通，当所述C端C的压力大于所述E端E的压力时，所述C端C与所述D端D连通，所述E端E不接通；当所述C端C的压力不大于所述E端E的压力时，所述D端D与所述E端E连通，所述C端C不接通，以能在所述压缩机1停机后通过所述第一管路101、所述油分离器2、所述进管2a、所述D端D和所述E端E将所述储液罐4中的至少部分气体导回至所述吸气管路200，或者通过所述第一管路101、所述进管2a、所述D端D和所述E端E将所述储液罐4中的至少部分气体导回至所述吸气管路200。

本发明通过在压缩机的排气端设置的三通阀结构，将油分离器的进管、吸气管路和压缩机排气口进行连接，并且本发明的三通阀为压差驱动式三通阀，能够根据E端和C端之间的压力大小而自动控制油分离器是与压缩机排气端连通还是与蒸发器连通，即在压缩制冷模式下三通阀自动形成C与D的连通使得压缩机出口连通至油分离器、第五管路105不连通，氟泵制冷模式下三通阀自动形成D端与E端的连通，使得氟泵模式下蒸发器通过第五管路连通至油分离器，而压缩机关机，能够使得在压缩机停机状态下储液罐能够通过第一管路自动将储液罐中的高压气体导至油分离器的气体出管或进管，进而通过D端和E端连通至吸气管路，形成气平衡管路系统，解决了压缩机停机时由于存在的高低压压差而导致的制冷剂液体因压力差造成的迁移问题，解决了室内蒸发器的制冷剂液体过多容易造成制冷压缩机再次启动时出现液击的问题。

在一些实施方式中，

所述第一管路101上设置有单向阀E14，所述单向阀E14设置为仅能允许流体朝远离所述储液罐4的方向流动。本发明的第一管路上优选设置单向阀E，能够使得只允许储液罐中的气体流至气体出管或进管，防止压缩模式下制冷剂气体从101管路直接进入储液罐、而没有经过冷凝器，保证压缩模式的正常运行。

在一些实施方式中，

还包括回油管路100和第二管路102，所述回油管路100的一端与所述油分离器2的内底部连通、另一端通过所述第二管路102连通至所述吸气管路200。本发明通过回油管路和第二管路的设置，能够将油分离器底部收集的油返回至压缩机的吸气口。

在一些实施方式中，

还包括蒸发器5和节流阀6，所述氟泵7连接于所述储液罐4与所述节流阀6之间，所述节流阀6连接于所述蒸发器5与所述氟泵7之间，所述蒸发器5的一端与所述节流阀6连通，另一端通过所述吸气管路200与所述压缩机1的吸气口连通；

还包括第三管路103和第四管路104，所述第三管路103并联设置在所述氟泵7的两端，所述第四管路104的一端连通至所述回油管路100上，另一端连通至所述第三管路103上，能在氟泵模式下依次通过所述回油管路100、所述第四管路104和所述第三管路103将所述油分离器2中的液体导至所述氟泵7。

本发明还通过设置油分离器和回油管路，回油管路也能与吸气管路连通，能够将油分离器中分离出的液体(包括油)导回至压缩机中，保证压缩机的正常运行，并且油分离器中的液体还能在氟泵模式下通过回油管路和第四管路被导至氟泵处，有效形成了液平衡管路，有效解决了氟泵压缩制冷系统在氟泵模式下的由于油分离器对液体截留造成的氟泵、蒸发器等缺液的问题，即可实现氟泵压缩制冷系统增加气平衡功能和液平衡功能，无需对氟泵压缩制冷系统的控制器硬件和软件进行更改，也无需专门增加电路控制零部件及控制技术，所增加的成本较小但能有效解决氟泵压缩制冷系统的两大难题，提升了氟泵压缩制冷系统的运行可靠性和安全性。

本发明在常规的氟泵压缩制冷系统的基础上把旁通压缩机的单向阀替换为压差三通阀，增加气平衡管路和液平衡管路，对油分离器进行简单的改造，即可实现氟泵压缩制冷系统增加气平衡功能和液平衡功能，无需对氟泵压缩制冷系统的控制器硬件和软件进行更改，也无需专门增加电路控制零部件及控制技术，所增加的成本较小但能有效解决氟泵压缩制冷系统的两大难题，提升了氟泵压缩制冷系统的运行可靠性和安全性；本技术方案改造的油分离器不仅适用解决液平衡问题，在常规的压缩制冷系统中使用也能防止无油状态下部分高压制冷剂气体从回油管路旁通返回压缩机吸气口，从而充分利用压缩机的输出能力。

本发明解决了如下技术问题：

1)氟泵压缩制冷系统内制冷剂液体因压力差向室内蒸发器迁移问题；

2)氟泵压缩制冷系统在氟泵模式下的液体截留造成的缺液问题及气体管路上的液堵造成氟泵制冷性能下降的问题。

本发明的实施例如图1和图2所示，两者的区别仅在于三通阀的连通状态不同(具体的三通阀及其工作原理参见在先申请CN202210454860.7)。常规的氟泵压缩制冷系统由压缩机、三通阀、油分离器、冷凝器、储液罐、氟泵、节流阀和蒸发器顺次连接而成；单向阀A并联旁通氟泵，单向阀A的流向仅允许由氟泵的进口指向氟泵的出口；三通阀的C口连接到压缩机的排气口，三通阀的E口连接到蒸发器的出口，三通阀的D口连接到油分离器的进口；油分离器的回油管通过串联的节流装置A和节流装置C连接到压缩机的吸气口。上述连接关系构成了常规的氟泵压缩制冷系统，但它存在至少两个无法避免的问题：

第一个需要解决的问题是：压缩制冷循环停机后制冷系统的高低压平衡过慢、导致储液罐内的高压制冷剂液体容易被过多地压回室内机的蒸发器，或者停机状态下因为室外机的温度逐渐升高导致室外机压力升高，而室外机冷凝器的出液管上可能存在液封，因此冷凝器与储液罐之间的封闭制冷剂气体压力升高时把储液罐内的制冷剂液体被过多地压回室内机的蒸发器；室内蒸发器的制冷剂液体过多容易造成制冷压缩机启动时出现液击，这对压缩机的安全运行非常危险；第二个需要解决的问题是：氟泵制冷模式下蒸发器出口的未完全蒸发完毕的制冷剂液体从三通阀进入油分离器分离储存和/或进入冷凝器，造成蒸发器到冷凝器之间的气体管道的流通阻力加大同时不利于冷凝器分气管组件的分气均匀，显然蒸发器出口未完全蒸发完毕的制冷剂液体容易造成氟泵制冷系统的性能下降，而油分离器内分离存储过多的液体制冷剂将会影响氟泵的安全运行，因为储液罐内液体不足容易造成氟泵缺液运行而形成气蚀危险，甚至油分离器内积存的液体制冷剂过多时会堵塞制冷剂气体从油分离器内流出进入冷凝器(也就是油分离器内液面过高可能会形成液堵)。

为了解决上述两个问题，图1和图2中增加了气平衡管路(解决第一个问题)和液平衡管路(解决第二个问题)的设计：储液罐顶部的气体区域引出管路连接到单向阀E，单向阀E的出口连接到油分离器的气体出管和冷凝器进口之间，单向阀E的流向仅允许由储液罐流向油分离器(需要特别注意的是，单向阀E的出口可以连接到冷凝器进口与三通阀D口之间的管路上，即可以连接在油分离器前面或后面，但连接在油分离器与冷凝器之间的管路上，则储液罐有可能满液后溢出通过单向阀E流进油分离器，此时油分离器可以充当备用储液罐的作用)；同时，节流装置A出口和节流装置C进口之间连接单向阀C的进口，单向阀C出口连接到单向阀A进口和储液罐出口之间，单向阀C的流向仅允许从油分离器流向氟泵的进口。

气平衡管路：储液罐顶部→单向阀E→油分离器→三通阀DE→压缩机吸气口。

液平衡管路：油分离器出油口→节流装置A→单向阀C→氟泵进口。

当压缩制冷模式下压缩机停止运行时，系统的高压制冷剂气体通过节流装置A和节流装置C返回到低压管路进入蒸发器内部，从而可以尽量减少高压储液罐内部的制冷剂液体进入蒸发器；当系统的高低压压差减小到小于三通阀内部的平衡弹簧的弹性力时，三通阀内部的活塞逐渐向C口移动，直到三通阀的连通状态发生改变，DE由截止变更为连通，此时室外机的冷凝器和室内机的蒸发器通过三通阀的DE通道实现连通，因此三通阀能平衡室外机和室内机的压力，从而避免储液罐内的制冷剂液体过多地迁移进入室内机的蒸发器。

当氟泵制冷模式下蒸发器出口存在制冷剂液体时，此时混合制冷剂在油分离器内部实现气液分离，气体制冷剂从油分离器出来后进入冷凝器，而分离下来的制冷剂液体或者润滑油储存在油分离器底部，在氟泵的抽吸作用下从节流装置A和单向阀C通过进入氟泵进口，从而实现氟泵制冷模式下的液平衡，防止油分离器内部截留储存过多的制冷剂液体。

在一些实施方式中，

所述回油管路100、所述第四管路104和所述第二管路102三者共同相接于交合处O，所述第二管路102的一端连接于所述交合处O，另一端与所述吸气管路200连通；

所述回油管路100上设置有节流装置A8，所述第二管路102上设置有节流装置C10。

这是本发明的回油管路、第四管路和第二管路的优选连接方式，即第二管路用于连接吸气管路和回油管路(第四管路)，回油管路和第四管路相交于交合处，第二管路也相交于交合处，压缩机模式运行期间油分离器中的油通过回油管路上的节流装置A降压后通过第二管路导至吸气管路，对压缩机进行回油，在第二管路上能够进一步通过节流装置C对回油进行节流降压。

在一些实施方式中，

所述节流装置A8为毛细管的结构，所述节流装置C10为毛细管的结构。本发明的节流装置A和节流装置C均优选为毛细管，均能够自动对流过的高压流体进行节流降压，自动地实现制冷系统压缩机停机状态下的气平衡和氟泵模式下的液平衡的效果。

在一些实施方式中，

所述第三管路103上设置有单向阀A11，设置为仅能允许流体流向所述节流阀6与所述氟泵7之间；所述第四管路104上设置有单向阀C13，其设置为仅能允许流体从所述回油管路100流向所述第三管路103；所述第四管路104的另一端连通至所述第三管路103上且位于所述单向阀A11与所述储液罐4之间的位置。

本发明的第三管路上设置的单向阀A能够有效保证氟泵模式下氟泵出口的流体流向节流阀而不会倒流回氟泵的入口，单向阀C保证在氟泵模式下油分离器中的液体沿着回油管路、第四管路流向第三管路至氟泵的进口，而防止压缩模式下储液罐出口的流体通过第三管路103、第四管路104、第二管路102返回到吸气管路200，保证将油分离器中过多的液体导出至氟泵，实现液平衡的效果。

在一些实施方式中，

还包括第五管路105，所述第五管路105的一端连通于所述吸气管路200上并位于所述压缩机1的吸气口与所述蒸发器5之间，所述第五管路105的另一端连通至所述三通阀9的所述E端E。

本发明还通过第五管路，在氟泵模式下将蒸发器出口的制冷剂导回至三通阀的E端，对压缩机进行旁通，保证蒸发器出来的流体流向油分离器，保证氟泵运行模式的正常运行。

本发明两种不同运行模式的制冷剂流动循环如下：

1)压缩制冷模式下制冷剂流动循环：压缩机→三通阀DC→油分离器→冷凝器→储液罐→单向阀A→节流阀→蒸发器→压缩机；

此时的回油循环为：油分离器→节流装置A→节流装置C→压缩机；

压缩机停机后的气平衡循环为：储液罐→单向阀E和/或冷凝器→油分离器→节流装置A→节流装置C→压缩机；

压缩机停机后压力平衡状态时气平衡管路的连通为：储液罐→单向阀E和/或冷凝器→油分离器→三通阀DE→蒸发器。

2)氟泵制冷模式下制冷流动循环：氟泵→节流阀→蒸发器→三通阀DE→油分离器→冷凝器→储液罐→氟泵；

此时的液平衡循环为：油分离器→节流装置A→单向阀C→氟泵。

本发明的发明点主要是用压差驱动三通阀替换了旁通压缩机的单向阀，同时增加了单向阀C和单向阀E及其相应增加的连接管路，气平衡管路结构和液平衡管路结构与油分离器回油管路结构相互结合，压缩制冷模式停机或者室外温度逐渐升高时能实现系统的压力尽快平衡；氟泵模式下油分离器内分离截留的液体能尽快返回氟泵进口，从而实现液平衡，解决氟泵压缩制冷系统存在的两大难题；液平衡管路上的油分离器内部设计了通液阻气的浮盘结构，从而实现液平衡管路的自动流通和关闭功能。

在一些实施方式中，

所述油分离器2的内部设置有通液阻气结构15，所述通液阻气结构15包括浮动结构16，所述浮动结构16的密度低于所述油分离器2中液体的密度，以能浮于液体的液面上，所述油分离器2的底部连通所述回油管路100；所述浮动结构16的高度能随着所述液体的液位高度而上下移动，当液体的液位高度高于所述油分离器2的底部时，所述油分离器2中的液体能承载所述浮动结构16浮于液体液面上，允许所述油分离器2中的液体进入所述回油管路100中而流下，同时通过所述浮动结构16和液体阻止液面上方的气体进入所述回油管路100中；当液体的液位高度低至与所述油分离器2的底部平齐时，所述浮动结构16下降至所述油分离器2的底部，通过所述浮动结构16以阻止所述浮动结构16上方的气体进入所述回油管路100中。

本发明还通过在油分离器内部设置的通液阻气结构，通过其密度小于液体的密度能够浮于液位面上，随着液位的升降而升降，能够只允许液体进入回油管路中而阻止气体进入回油管路中，实现液平衡管路的自动流通和关闭功能，能防止在无油状态下部分高压制冷剂气体从回油管路旁通返回压缩机吸气口，避免压缩机出现性能降低，从而充分利用压缩机的输出能力，提高制冷系统的运行效率。本发明的液平衡管路上的油分离器内部设计了通液阻气的浮盘结构，从而实现液平衡管路的自动流通和关闭功能；还能防止氟泵模式下部分气体从液平衡管路进入氟泵入口而发生可能的气蚀现象，确保氟泵的安全运行。

本发明油分离器内部优选设计有通液阻气(允许液体通过但阻止气体流通)的结构，具体见图3放大图M所示，其基本的设计原理是采用低密度材料在高密度的油液中浮力大于重力使得低密度材料上浮到液面，从而打开油分离器底部的回油管的进口；当油分离器内部分离截留的油液储存量不足时，低密度材料的浮力不足以克服重力，则低密度材料在重力作用下下沉并封堵回油管的进口，从而防止气体制冷剂从液平衡管路返回到氟泵进口，保证绝大部分的制冷剂气体进入冷凝器冷却液化，实现正常的氟泵制冷循环。

因此本发明具备浮盘结构的油分离器具有通液阻气功能，在常规的压缩制冷系统或者压缩制冷模式下使用该油分离器，当油分离器内润滑油不足时可以阻止部分高压制冷剂气体从油分离器的回油管路旁通返回压缩机吸气口，从而可以高效利用压缩机的排气输出，避免压缩制冷系统的能力下降；常规的油分离器无法解决无油状态下的制冷剂旁通泄露到压缩机吸气口的问题。

在一些实施方式中，

所述浮动结构16的外周壁与所述油分离器2的内周壁之间具有间隙18，以能使得液体通过所述间隙18从所述浮动结构16的上方到达所述浮动结构16下方的空间中；和/或，

所述浮动结构16为浮盘，所述通液阻气结构15还包括定位杆17，所述定位杆17连接于所述浮盘的下端并向下延伸，所述定位杆17的下端能够插入所述回油管路100中，使得所述定位杆17能随着所述浮盘的浮动而在所述回油管路100中上下运动。

本发明的浮动结构优选其外周壁与油分离器的内周壁之间具有间隙，能够允许液体通过该间隙进入到浮动结构的下方，保证液体能够进入回油管路，以及通过液位的上升将浮动结构向上浮起，实现了液体排出的通路；本发明浮动结构优选为浮盘结构，通过与浮盘下端连接的定位杆结构，定位杆能够插入回油管路中，能够保证在浮盘上下浮动的过程中通过定位杆实现对通液阻气结构的定位，防止浮盘偏斜或倾倒或翻转等情况的发生，保证浮盘始终正常地浮动在液位面上。

如图3所示，本发明的油分离器筒体内腔设置有一块与油分离器筒体的横截面匹配的浮盘，浮盘与油分离器筒体内腔之间留有间隙，使得油分离器分离下来的油液通过两者之间的间隙流入到浮盘下部；

本发明浮盘底部优选设置有定位杆，定位杆插入回油管并且与回油管形成大间隙配合，使得油液可以通过这个大间隙进入回油管。

优选地，不同材料密度制作成的浮盘和定位杆，其固定结合后的整体结构的密度小于最高工作温度下润滑油、液体制冷剂和油液混合物的密度(即保证三者的密度都要大于浮盘和定位杆的密度)，此处的油液混合物特指润滑油和液体制冷剂的互溶混合的液体(混合比例存在变动关系)；

优选地，浮盘和定位杆的密度都小于最高工作温度下润滑油、液体制冷剂和油液混合物的密度；

优选地，浮盘和定位杆采用同一种低密度材料一体成型，该材料的密度小于最高工作温度下润滑油、液体制冷剂和油液混合物的密度；

优选地，浮盘和定位杆都可以采用金属材料做出中空的密封结构，从而减少整体结构的密度，该金属材料不与润滑油和制冷剂发生物理和/或化学反应，比如采用铝和/或铝合金；密封结构是指不破坏结构的情况下，油分离器内腔的液体和/或气体都无法进入该中空结构的内部空腔，从而使得该中空的金属浮盘结构具备稳定的整体低密度。

本发明具备浮盘结构的油分离器具有通液阻气功能，在常规的压缩制冷系统或者压缩制冷模式下使用该油分离器，当油分离器内润滑油不足时可以阻止部分高压制冷剂气体从油分离器的回油管路旁通返回压缩机吸气口，从而可以高效利用压缩机的排气输出，避免压缩制冷系统的能力下降；常规的油分离器无法解决无油状态下的制冷剂旁通泄露到压缩机吸气口的问题。

在一些实施方式中，

所述油分离器2的内壁上还设置有阻挡结构19，所述阻挡结构19的一端与所述油分离器2的内壁相接，另一端朝所述油分离器2的内部空间延伸，所述阻挡结构19位于所述浮动结构16的上方，以能对所述浮动结构16向上运动的最高位置进行限位。

本发明还通过在油分离器的内壁上朝内部伸出的阻挡结构，能够对浮动结构向上运动的最高位置进行限位，防止浮动结构上升过高而影响油分离器上方进管的进入流体和出管的排出气体的正常运行，保证上方具有足够的空间能够实现正常的气液分离。

在一些实施方式中，

所述阻挡结构19为挡块；所述阻挡结构19为多个，多个所述阻挡结构19在所述油分离器2的内壁上间隔分布设置；或者所述阻挡结构19为在所述油分离器2的内壁上延伸而成的环形结构。

这是本发明的阻挡结构的优选结构形式，阻挡结构可以为多个间隔布置的挡块，能够对浮动结构向上运动的位置进行限位，也可以为一整圈的环形结构，也能实现对浮动结构向上运动的位置的限位作用。

本发明浮盘上部、油分离器筒体内腔的筒壁上优选设置有至少一个挡块，挡块可以阻止浮盘继续上升，从而保证油分离器上部具备有足够的气液分离区域；挡块可以是采用焊接等方式固定在筒壁上的一个零部件，也可以是筒壁上采用机械加工等方式形成的向内凸起的凸包。

在一些实施方式中，

当所述浮动结构16为浮盘，所述通液阻气结构15还包括定位杆17时：所述挡块的底部距离所述回油管路100的上端的高度为H，所述浮盘的高度为D，所述定位杆17的长度为L，并有H-D<L。

这是本发明的阻挡结构的高度H、定位杆的长度L和浮盘的高度(或厚度)D之间的优选尺寸关系，能够保证浮盘在运动至最高位置，即与挡块相接时，定位杆依然有至少部分结构插入回油管路中，保证对浮盘上下运动始终有效的定位和导向的作用。本发明当浮盘上浮抵接在挡块下部无法继续上浮时，浮盘底部的定位杆至少还有部分杆段插入回油管，从而使得浮盘再次下沉时能保证定位杆重新插入回油管，确保浮盘和定位杆可以重复正常工作，即图3中的尺寸关系满足：H-D<L。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种具备平衡功能的氟泵压缩制冷系统，其特征在于：包括：

压缩机(1)、油分离器(2)、冷凝器(3)、储液罐(4)、氟泵(7)、吸气管路(200)和第一管路(101)，所述油分离器(2)连接于所述压缩机(1)的排气口与所述冷凝器(3)之间，所述储液罐(4)连接于所述冷凝器(3)与氟泵(7)之间，所述压缩机(1)的吸气口连通所述吸气管路(200)，所述油分离器(2)的内部连通有进管(2a)和气体出管(2b)，所述气体出管(2b)连通于所述油分离器(2)与所述冷凝器(3)之间，所述第一管路(101)的一端能连通至所述储液罐(4)的顶端内部、另一端能连通至所述气体出管(2b)和/或进管(2a)，以能在所述压缩机(1)停机后通过所述第一管路(101)将所述储液罐(4)中的至少部分气体导回至所述吸气管路(200)。

2.根据权利要求1所述的具备平衡功能的氟泵压缩制冷系统，其特征在于：

还包括三通阀(9)，所述三通阀(9)包括C端(C)、D端(D)和E端(E)，所述C端(C)与所述压缩机(1)的排气口连通，所述D端(D)与所述进管(2a)连通，所述E端(E)能与所述吸气管路(200)连通，当所述C端(C)的压力大于所述E端(E)的压力时，所述C端(C)与所述D端(D)连通，所述E端(E)不接通；当所述C端(C)的压力不大于所述E端(E)的压力时，所述D端(D)与所述E端(E)连通，所述C端(C)不接通，以能在所述压缩机(1)停机后通过所述第一管路(101)、所述油分离器(2)、所述进管(2a)、所述D端(D)和所述E端(E)将所述储液罐(4)中的至少部分气体导回至所述吸气管路(200)，或者通过所述第一管路(101)、所述进管(2a)、所述D端(D)和所述E端(E)将所述储液罐(4)中的至少部分气体导回至所述吸气管路(200)。

3.根据权利要求1所述的具备平衡功能的氟泵压缩制冷系统，其特征在于：

所述第一管路(101)上设置有单向阀E(14)，所述单向阀E(14)设置为仅能允许流体朝远离所述储液罐(4)的方向流动。

4.根据权利要求1所述的具备平衡功能的氟泵压缩制冷系统，其特征在于：

还包括回油管路(100)和第二管路(102)，所述回油管路(100)的一端与所述油分离器(2)的内底部连通、另一端通过所述第二管路(102)连通至所述吸气管路(200)。

5.根据权利要求4所述的具备平衡功能的氟泵压缩制冷系统，其特征在于：

还包括蒸发器(5)和节流阀(6)，所述氟泵(7)连接于所述储液罐(4)与所述节流阀(6)之间，所述节流阀(6)连接于所述蒸发器(5)与所述氟泵(7)之间，所述蒸发器(5)的一端与所述节流阀(6)连通，另一端通过所述吸气管路(200)与所述压缩机(1)的吸气口连通；

还包括第三管路(103)和第四管路(104)，所述第三管路(103)并联设置在所述氟泵(7)的两端，所述第四管路(104)的一端连通至所述回油管路(100)上，另一端连通至所述第三管路(103)上，能在氟泵模式下依次通过所述回油管路(100)、所述第四管路(104)和所述第三管路(103)将所述油分离器(2)中的液体导至所述氟泵(7)。

6.根据权利要求5所述的具备平衡功能的氟泵压缩制冷系统，其特征在于：

所述回油管路(100)、所述第四管路(104)和所述第二管路(102)三者共同相接于交合处(O)，所述第二管路(102)的一端连接于所述交合处(O)，另一端与所述吸气管路(200)连通；

所述回油管路(100)上设置有节流装置A(8)，所述第二管路(102)上设置有节流装置C(10)。

7.根据权利要求6所述的具备平衡功能的氟泵压缩制冷系统，其特征在于：

所述节流装置A(8)为毛细管的结构，所述节流装置C(10)为毛细管的结构。

8.根据权利要求5所述的具备平衡功能的氟泵压缩制冷系统，其特征在于：

所述第三管路(103)上设置有单向阀A(11)，设置为仅能允许流体流向所述节流阀(6)与所述氟泵(7)之间；所述第四管路(104)上设置有单向阀C(13)，其设置为仅能允许流体从所述回油管路(100)流向所述第三管路(103)；所述第四管路(104)的另一端连通至所述第三管路(103)上且位于所述单向阀A(11)与所述储液罐(4)之间的位置。

9.根据权利要求5所述的具备平衡功能的氟泵压缩制冷系统，其特征在于：

还包括第五管路(105)，所述第五管路(105)的一端连通于所述吸气管路(200)上并位于所述压缩机(1)的吸气口与所述蒸发器(5)之间，所述第五管路(105)的另一端连通至所述三通阀(9)的所述E端(E)。

10.根据权利要求4所述的具备平衡功能的氟泵压缩制冷系统，其特征在于：

所述油分离器(2)的内部设置有通液阻气结构(15)，所述通液阻气结构(15)包括浮动结构(16)，所述浮动结构(16)的密度低于所述油分离器(2)中液体的密度，以能浮于液体的液面上，所述油分离器(2)的底部连通所述回油管路(100)；所述浮动结构(16)的高度能随着所述液体的液位高度而上下移动，当液体的液位高度高于所述油分离器(2)的底部时，所述油分离器(2)中的液体能承载所述浮动结构(16)浮于液体液面上，允许所述油分离器(2)中的液体进入所述回油管路(100)中而流下，同时通过所述浮动结构(16)和液体阻止液面上方的气体进入所述回油管路(100)中；当液体的液位高度低至与所述油分离器(2)的底部平齐时，所述浮动结构(16)下降至所述油分离器(2)的底部，通过所述浮动结构(16)以阻止所述浮动结构(16)上方的气体进入所述回油管路(100)中。

11.根据权利要求10所述的具备平衡功能的氟泵压缩制冷系统，其特征在于：

所述浮动结构(16)的外周壁与所述油分离器(2)的内周壁之间具有间隙(18)，以能使得液体通过所述间隙(18)从所述浮动结构(16)的上方到达所述浮动结构(16)下方的空间中；和/或，

所述浮动结构(16)为浮盘，所述通液阻气结构(15)还包括定位杆(17)，所述定位杆(17)连接于所述浮盘的下端并向下延伸，所述定位杆(17)的下端能够插入所述回油管路(100)中，使得所述定位杆(17)能随着所述浮盘的浮动而在所述回油管路(100)中上下运动。

12.根据权利要求10或11所述的具备平衡功能的氟泵压缩制冷系统，其特征在于：

所述油分离器(2)的内壁上还设置有阻挡结构(19)，所述阻挡结构(19)的一端与所述油分离器(2)的内壁相接，另一端朝所述油分离器(2)的内部空间延伸，所述阻挡结构(19)位于所述浮动结构(16)的上方，以能对所述浮动结构(16)向上运动的最高位置进行限位。

13.根据权利要求12所述的具备平衡功能的氟泵压缩制冷系统，其特征在于：

所述阻挡结构(19)为挡块；所述阻挡结构(19)为多个，多个所述阻挡结构(19)在所述油分离器(2)的内壁上间隔分布设置；或者所述阻挡结构(19)为在所述油分离器(2)的内壁上延伸而成的环形结构。

14.根据权利要求12所述的具备平衡功能的氟泵压缩制冷系统，其特征在于：

当所述浮动结构(16)为浮盘，所述通液阻气结构(15)还包括定位杆(17)时：所述阻挡结构的底部距离所述回油管路(100)的上端的高度为H，所述浮盘的高度为D，所述定位杆(17)的长度为L，并有H-D<L。