CN205783955U - 一种喷液制冷系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种喷液制冷系统，包括压缩机、四通阀、热交换器、第一节流装置、换热器和气液分离器；还包括反向串接的第一单向元件和第二单向元件，第一节流装置的两个端口分别与第一单向元件的进口和第二单向元件的进口连接，第一单向元件的出口和第二单向元件的出口连接，且第一单向元件的出口和第二单向元件的出口均与压缩机的中压腔连通。本申请的喷液制冷系统在制冷和制热时，均在系统内自身压力的作用下，仅通过第一单向元件和第二单向元件的分别单独导通，实现液态冷媒向压缩机的中压腔喷液，对排气温度进行降温，不需要控制多个控制阀，因此简化了制冷系统的喷液结构，降低了成本。

Description

一种喷液制冷系统

技术领域

本实用新型涉及制冷技术领域，特别涉及一种喷液制冷系统。

背景技术

制冷系统(如空调)一般包括压缩机、四通阀、热交换器、换热器、气液分离器、节流装置等。制冷系统通常可以进行制冷和制热，制冷时，冷媒经过压缩机成为高温高压气体，经四通阀进入热交换器进行冷凝后成为高压液态冷媒，再经节流装置节流降压成为低压气液混合冷媒，之后进入换热器进行蒸发后成为低温低压蒸汽，最后经气液分离器分离后回到压缩机，完成制冷循环。制热时，冷媒经过压缩机成为高温高压气体，经四通阀进入换热器进行冷凝后成为高压液态冷媒，再经节流装置节流降压成为低压气液混合冷媒，之后进入热交换器进行蒸发后成为低温低压蒸汽，最后经气液分离器分离后回到压缩机，完成制热循环。

对于使用某些特定冷媒的制冷系统，在运行制冷和制热工况时，制冷系统会出现压缩机的排气温度过高的问题，现有的制冷系统遇到该问题时会进行停机保护，导致制冷系统的使用范围和能力受到限制，为了避免压缩机的排气温度过高，保证制冷系统正常运行，通常的解决方法是对压缩机的排气温度进行降温，一种具体的解决方案是：制冷系统通过开启控制阀，使系统中进行制冷或制热得到的液态冷媒进入压缩机的中压腔，通过液态冷媒对经过压缩机后成为过高温度的气体进行降温，实现排气的降温。但是由于在制冷和制热时，液态冷媒的取液点不同，要实现在制冷和制热时都能够向压缩机的中压腔喷液(即流入液态冷媒)，则需要设置多个控制阀，并对多个控制阀进行控制，导致制冷系统的结构设计复杂，成本较高，控制不方便。

综上所述，如何解决制冷系统的喷液控制结构复杂的问题，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种喷液制冷系统，能够在制冷和制热时均能够正常喷液的前提下，简化制冷系统的结构，降低成本。

为达到上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种喷液制冷系统，包括压缩机、四通阀、热交换器、第一节流装置、换热器和气液分离器；所述四通阀的D端口与所述压缩机的排气口连接，所述热交换器的两个端口分别与所述四通阀的C端口和第一节流装置连接，所述换热器的两个端口分别与所述第一节流装置和所述四通阀的E端口连接，所述第一节流装置的两个端口分别与所述热交换器和所述换热器连通，所述气液分离器的进口与所述四通阀的S端口连接，所述气液分离器的出口与所述压缩机的进气口连接；还包括反向串接的第一单向元件和第二单向元件，所述第一节流装置的两个端口分别与所述第一单向元件的进口和所述第二单向元件的进口连接，所述第一单向元件的出口和所述第二单向元件的出口连接，且所述第一单向元件的出口和所述第二单向元件的出口均与所述压缩机的中压腔进口连通。

优选的，在上述的喷液制冷系统中，还包括设置于所述第一单向元件和所述第二单向元件的交汇点与所述压缩机的中压腔进口之间的第一控制阀。

优选的，在上述的喷液制冷系统中，还包括闪蒸器和第二节流装置，所述闪蒸器的气体出口连接于所述第一控制阀和所述压缩机的中压腔进口之间，所述闪蒸器和所述第二节流装置串联于所述第一节流装置和所述换热器之间的通路上，所述闪蒸器的两个液体端口分别与所述第一节流装置和所述第二节流装置连接，且所述第二单向元件的进口连接于所述第二节流装置和所述换热器之间。

优选的，在上述的喷液制冷系统中，还包括第二控制阀，所述第二控制阀设置于所述第一控制阀和所述压缩机的中压腔进口的交汇点与所述闪蒸器的气体出口之间；或者所述第二控制阀设置于所述第一控制阀和所述闪蒸器的气体出口的交汇点与所述压缩机的中压腔进口之间。

优选的，在上述的喷液制冷系统中，所述第一单向元件为至少一个第一单向阀。

优选的，在上述的喷液制冷系统中，所述第二单向元件为至少一个第二单向阀。

优选的，在上述的喷液制冷系统中，所述第一节流装置和所述第二节流装置均为电子膨胀阀、热力膨胀阀或毛细管。

优选的，在上述的喷液制冷系统中，所述换热器为板式换热器、壳管式换热器、套管式换热器或翅片式换热器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的喷液制冷系统中，在由压缩机、四通阀、热交换器、第一节流装置、换热器和气液分离器组成的可以进行制冷和制热的制冷系统的基础上，设置第一单向元件和第二单向元件，第一单向元件和第二单向元件反向串接，且第一单向元件和第二单向元件与第一节流装置并联，即第一节流装置的两个端口分别与第一单向元件的进口和第二单向元件的进口连接，第一单向元件的出口和第二单向元件的出口连接，且第一单向元件和第二单向元件的出口均与压缩机的中压腔连通。工作时，当进行制冷时，冷媒经压缩机成为高温高压气体，高温高压气体从压缩机的排气口后依次通过四通阀的D端口和C端口进入热交换器，在热交换器中冷凝成为高压液态冷媒，高压液态冷媒从热交换器出来后分成并联的两个支路，一路经第一节流装置节流降压后进入换热器进行蒸发，成为低温低压蒸汽，另一路液态冷媒连通至第一单向元件的进口处，从换热器出来的低温低压蒸汽也分成并联的两路，一路经四通阀的S端口和E端口后进入气液分离器分离后，最后从压缩机的进气口返回压缩机，完成制冷循环，另一路低温低压蒸汽连通至第二单向元件的进口处，由于第一单向元件的出口和第二单向元件的出口连接，且由于第一单向元件的进口处的高压液态冷媒的压力高于第二单向元件的进口处的低压蒸汽冷媒的压力，在系统自身压力的作用下，第一单向元件自动导通液态冷媒，而第二单向元件不导通，从第一单向元件出来的液态冷媒进入压缩机的中压腔内，实现对压缩机的排气进行降温，保护了压缩机正常工作。当进行制热时，冷媒的循环路径与制冷时的相反，冷媒依次经过压缩机、四通阀、换热器后成为高压液态冷媒，液态冷媒一路进行正常的制热循环，另一路冷媒连通至第二单向元件的进口处，进行制热循环的液态冷媒经第一节流装置节流降压后进入热交换器，成为低温低压蒸汽，一路低温低压蒸汽最后经过四通阀、气液分离器，进入压缩机进口，完成制热循环，另一路低温低压蒸汽连通至第一单向元件的进口处，由于第二单向元件的进口处的高压液态冷媒的压力高于第一单向元件的进口处的低压蒸汽冷媒的压力，因此，第二单向元件导通，液态冷媒能够自动通过第二单向元件进入压缩机的中压腔，同样能够实现对压缩机的排气的降温。可见，仅仅通过与制冷系统的第一节流装置并联的两个串联在一起且导通方向相反的第一单向元件和第二单向元件，利用制冷和制热时系统自身压力的作用，实现了不同工况下液态冷媒自动向压缩机的中压腔喷液，完成对压缩机的排气温度的降温，保护压缩机，不需要多个控制阀的控制，简化了结构，降低了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种喷液制冷系统的连接结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种喷液制冷系统的制热循环原理图；

图3为本实用新型实施例提供的第二种喷液制冷系统的连接结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的第三种喷液制冷系统的连接结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的第四种喷液制冷系统的连接结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的第五种喷液制冷系统的连接结构示意图。

在图1-图6中，1为压缩机、101为排气口、102为进气口、103为中压腔进口、2为四通阀、3为热交换器、4为第一节流装置、5为第一单向元件、6为第二单向元件、7为换热器、8为气液分离器、9为第一控制阀、10为第二节流装置、11为闪蒸器、111为气体出口、12为第二控制阀。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供了一种喷液制冷系统，能够在制冷和制热时均实现自动喷液的前提下，简化了制冷系统的喷液结构，降低了成本。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参考图1和图2，本实用新型实施例提供了一种喷液制冷系统，包括压缩机1、四通阀2、热交换器3、第一节流装置4、换热器7、气液分离器8、第一单向元件5和第二单向元件6；其中，四通阀2的D端口与压缩机1的排气口101连接，热交换器3的两个端口分别与所述四通阀2的C端口和第一节流装置4连接，换热器7的两个端口分别与第一节流装置4和四通阀2的E端口连接，第一节流装置4的两个端口分别与热交换器3和换热器7连通，气液分离器8的进口与四通阀2的S端口连接，气液分离器8的出口与压缩机1的进气口102连接；第一单向元件5和第二单向元件6串接后与第一节流装置4并联，且第一节流装置4的两个端口分别与第一单向元件5的进口和第二单向元件6的进口连接，即第一单向元件5的进口连接于热交换器3和第一节流装置4之间，第二单向元件6的进口连接于换热器7和第一节流装置4之间，第一单向元件5的出口和第二单向元件6的出口连接，且第一单向元件5的出口和第二单向元件6的出口交汇后与压缩机1的中压腔进口103连通。

上述喷液制冷系统的工作过程和工作原理是：

当进行制冷时，如图1所示，冷媒经压缩机1压缩后成为高温高压气体，高温高压气体从压缩机1的排气口101排出后依次通过四通阀2的D端口和C端口进入热交换器3，在热交换器3中冷凝放热成为高压液态冷媒，高压液态冷媒从热交换器3出来后分成并联的两个支路，一路经第一节流装置4节流降压后进入换热器7进行蒸发吸热，成为低温低压蒸汽，另一路液态冷媒流通至第一单向元件5的进口处，从换热器7出来的低温低压蒸汽也分成并联的两路，一路经四通阀2的S端口和E端口后进入气液分离器8进行气液分离，分离得到的低压气体从压缩机1的进气口102返回压缩机1，完成制冷循环，另一路低温低压蒸汽连通至第二单向元件6的进口处，由于第一单向元件5的出口和第二单向元件6的出口连接，但是，由于第一单向元件5的进口处的高压液态冷媒的压力高于第二单向元件6的进口处的低压蒸汽冷媒的压力，在系统自身压力的作用下，第一单向元件5自动导通液态冷媒，而第二单向元件6不导通，从第一单向元件5出来的液态冷媒进入压缩机1的中压腔内，实现对压缩机1的排气降温，保护了压缩机正常工作。

当进行制热时，如图2所示，冷媒的循环路径与制冷时的相反，冷媒经压缩机1压缩后成为高温高压气体，高温高压气体从压缩机1的排气口101排出后依次通过四通阀2的D端口和E端口进入换热器7，在换热器7中冷凝放热成为高压液态冷媒，高压液态冷媒从换热器7中出来后分成并联的两个支路，一路经第一节流装置4节流降压后进入热交换器3进行蒸发吸热，成为低温低压蒸汽，另一路液态冷媒流通至第二单向元件6的进口处，从热交换器3出来的低温低压蒸汽也分成并联的两路，一路经四通阀2的C端口和S端口后进入气液分离器8进行气液分离，分离得到的低压气体从压缩机1的进气口102返回压缩机1，完成制热循环，另一路低温低压蒸汽连通至第一单向元件5的进口处，由于第一单向元件5的出口和第二单向元件6的出口连接，且第二单向元件6的进口处的高压液态冷媒的压力高于第一单向元件5的进口处的低压蒸汽冷媒的压力，因此，第二单向元件6自动导通，液态冷媒能够自动通过第二单向元件6进入压缩机1的中压腔，同样能够实现对压缩机1的排气降温。

可见，本实用新型中的喷液制冷系统仅仅通过与制冷系统的第一节流装置4并联的两个串联在一起且导通方向相反的第一单向元件5和第二单向元件6，利用制冷和制热时系统内自身压力的作用，实现了不同工况下液态冷媒自动向压缩机1的中压腔喷液，完成了对压缩机1的排气降温，保护压缩机，不需要多个控制阀的控制，简化了结构，降低了成本。

如图3所示，本实用新型实施例提供了第二种喷液制冷系统，在第一种喷液制冷系统的基础上，还包括第一控制阀9，第一控制阀9设置于第一单向元件5和第二单向元件6的交汇点与压缩机1的中压腔进口103之间。增加第一控制阀9后，可以根据压缩机1的实际排气温度控制第一控制阀9的开启和闭合，当压缩机1的排气温度过高时，可以开启第一控制阀9，使液态冷媒喷液通道导通，之后，喷液制冷系统便可以自动完成不同工况下的液态冷媒的喷液循环，对压缩机1的排气温度进行降温，当压缩机1的排气温度正常时，可以关闭第一控制阀9，通过第一控制阀9能够更好地控制液态冷媒的喷液操作。当然，也可以不设置第一控制阀9，如第一种喷液制冷系统。

如图4所示，本实用新型实施例提供了第三种喷液制冷系统，在第二种喷液制冷系统的基础上，还包括闪蒸器11和第二节流装置10；第一节流装置4、闪蒸器11和第二节流装置10串联，并与第一单向元件5和第二单向元件6并联，闪蒸器11的气体出口111连接于第一控制阀9和压缩机1的中压腔进口103之间，闪蒸器11和第二节流装置10串联于第一节流装置4和换热器7之间的通路上，闪蒸器11的两个液体端口分别与第一节流装置4和第二节流装置10连接，且第二单向元件6的进口连接于第二节流装置10和换热器7之间。

第三种喷液制冷系统为喷气增焓型制冷系统，其工作原理是：当进行制冷时，在系统内部压力作用下，第一单向元件5自动导通，第二单向元件6不导通，液态冷媒通过第一单向元件5，其情况与第一种喷液制冷系统的喷液相同，不同点是，冷媒依次经过压缩机1、四通阀2的D端口、C端口、热交换器3后成为高压液态冷媒，高压液态冷媒分成两个支路，一路经第一节流装置4节流降压后成为中压气液两相冷媒，中压气液两相冷媒进入闪蒸器11内进行闪蒸，闪蒸的气体从闪蒸器11的气体出口111排出后与从第一单向元件5中喷出的液态冷媒混合后进入压缩机1的中压腔，同样能够对压缩机1的排气温度进行降温；进入闪蒸器11的液态冷媒在闪蒸器11底部经液体端口排出后通过第二节流装置10二次节流降压成为低压液态冷媒，之后进入换热器7内进行蒸发吸热成为低温低压蒸汽，最后经四通阀2的E端口和S端口、气液分离器8后从压缩机1的进气口102返回压缩机1，完成制冷循环。闪蒸器11中闪蒸的气体通入压缩机1的中压腔，可以实现喷气增焓的效果。

当进行制热时，在系统内部压力作用下，第一单向元件5不导通，第二单向元件6自动导通，液态冷媒通过第二单向元件6，其情况与第一种喷液制冷系统的喷液相同，不同点是，冷媒依次经过压缩机1、四通阀的D端口、E端口、换热器7后成为高压液态冷媒，高压液态冷媒分成两个支路，一路经第二节流装置10节流降压后成为中压气液两相冷媒，中压气液两相冷媒进入闪蒸器11内进行闪蒸，闪蒸的气体从闪蒸器11的气体出口111排出后与从第二单向元件6中喷出的液态冷媒混合后进入压缩机1的中压腔，同样能够对压缩机1的排气温度进行降温；进入闪蒸器11的液态冷媒在闪蒸器11底部经液体端口排出后通过第一节流装置4二次节流降压成为低压液态冷媒，之后进入热交换器3内进行蒸发吸热成为低温低压蒸汽，最后经四通阀2的C端口和S端口、气液分离器8后从压缩机1的进气口102返回压缩机1，完成制热循环。闪蒸器11中闪蒸的气体通入压缩机1的中压腔，可以实现喷气增焓的效果。

如图5所示，本实用新型实施例提供了第四种喷液制冷系统，在第三种喷液制冷系统的基础上，还包括第二控制阀12，第二控制阀12设置于第一控制阀9和闪蒸器11的气体出口111的交汇点与压缩机1的中压腔进口103之间。当不进行喷液冷却压缩机1的排气温度时，第一控制阀9关闭，通过控制第二控制阀12，可以调节闪蒸器11向压缩机1中喷气的流量。当进行喷液冷却压缩机1的排气温度时，第一控制阀9打开，通过控制第二控制阀12可以同时控制喷气和喷液的流量。

如图6所示，本实用新型实施例提供了第五种喷液制冷系统，与第四种喷液制冷系统不同的是，第二控制阀12设置于第一控制阀9和压缩机1的中压腔进口103的交汇点与闪蒸器11的气体出口111之间。第二控制阀12不能控制喷液量，只能控制喷气量。当第二控制阀12打开时，其情况与第三种喷液制冷系统的工作相同。

在本实施例中，第一单向元件5为至少一个第一单向阀，如果是多个第一单向阀，则第一单向阀的导通方向相同。

在本实施例中，第二单向元件6为至少一个第二单向阀，如果是多个第二单向阀，则第二单向阀的导通方向相同。

在本实施例中，第一节流装置4和第二节流装置10均为电子膨胀阀、热力膨胀阀或毛细管，更优选为电子膨胀阀。

在本实施例中，换热器7为板式换热器、壳管式换热器、套管式换热器或翅片式换热器等，只要能够实现换热即可。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种喷液制冷系统，包括压缩机(1)、四通阀(2)、热交换器(3)、第一节流装置(4)、换热器(7)和气液分离器(8)；所述四通阀(2)的D端口与所述压缩机(1)的排气口(101)连接，所述热交换器(3)的两个端口分别与所述四通阀(2)的C端口和第一节流装置(4)连接，所述换热器(7)的两个端口分别与所述第一节流装置(4)和所述四通阀(2)的E端口连接，所述第一节流装置(4)的两个端口分别与所述热交换器(3)和所述换热器(7)连通，所述气液分离器(8)的进口与所述四通阀(2)的S端口连接，所述气液分离器(8)的出口与所述压缩机(1)的进气口(102)连接；其特征在于，还包括反向串接的第一单向元件(5)和第二单向元件(6)，所述第一节流装置(4)的两个端口分别与所述第一单向元件(5)的进口和所述第二单向元件(6)的进口连接，所述第一单向元件(5)的出口和所述第二单向元件(6)的出口连接，且所述第一单向元件(5)的出口和所述第二单向元件(6)的出口均与所述压缩机(1)的中压腔进口(103)连通。

2.根据权利要求1所述的喷液制冷系统，其特征在于，还包括设置于所述第一单向元件(5)和所述第二单向元件(6)的交汇点与所述压缩机(1)的中压腔进口(103)之间的第一控制阀(9)。

3.根据权利要求2所述的喷液制冷系统，其特征在于，还包括闪蒸器(11)和第二节流装置(10)，所述闪蒸器(11)的气体出口(111)连接于所述第一控制阀(9)和所述压缩机(1)的中压腔进口(103)之间，所述闪蒸器(11)和所述第二节流装置(10)串联于所述第一节流装置(4)和所述换热器(7)之间的通路上，所述闪蒸器(11)的两个液体端口分别与所述第一节流装置(4)和所述第二节流装置(10)连接，且所述第二单向元件(6)的进口连接于所述第二节流装置(10)和所述换热器(7)之间。

4.根据权利要求3所述的喷液制冷系统，其特征在于，还包括第二控制阀(12)，所述第二控制阀(12)设置于所述第一控制阀(9)和所述压缩机(1)的中压腔进口(103)的交汇点与所述闪蒸器(11)的气体出口(111)之间；或者所述第二控制阀(12)设置于所述第一控制阀(9)和所述闪蒸器(11)的气体出口(111)的交汇点与所述压缩机(1)的中压腔进口(103)之间。

5.根据权利要求1所述的喷液制冷系统，其特征在于，所述第一单向元件(5)为至少一个第一单向阀。

6.根据权利要求1所述的喷液制冷系统，其特征在于，所述第二单向元件(6)为至少一个第二单向阀。

7.根据权利要求3所述的喷液制冷系统，其特征在于，所述第一节流装置(4)和所述第二节流装置(10)均为电子膨胀阀、热力膨胀阀或毛细管。

8.根据权利要求1所述的喷液制冷系统，其特征在于，所述换热器(7)为板式换热器、壳管式换热器、套管式换热器或翅片式换热器。