CN212253206U - 冷媒循环系统及空调 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种冷媒循环系统及空调。冷媒循环系统包括：第一压缩机(1)，包括壳体(11)和设置在壳体(11)内的气体轴承(12)；压力罐体(2)，通过第一冷媒流道(f1)与气体轴承(12)的进气路(13)连通，被配置为向气体轴承(12)提供气态冷媒；换热元件(3)，设置在压力罐体(2)上，并与换热介质源连接，被配置为通过来自换热介质源的换热介质与压力罐体(2)内的气态冷媒进行热量交换，在热量交换之前换热介质的温度低于气态冷媒的温度；第二压缩机(4)，具有与压力罐体(2)连通的排气端和与第一压缩机(1)所在的冷媒循环回路连通的吸气端，并被配置为对冷媒循环回路内的冷媒进行压缩，并通入压力罐体(2)。

Description

冷媒循环系统及空调

技术领域

本公开涉及压缩机领域，尤其涉及一种冷媒循环系统及空调。

背景技术

在静压气悬浮轴承冷水机组中，需对气悬浮轴承持续提供一定流量、压力、温度的气态冷媒，以保证静压气悬浮轴承正常、可靠运行。机组正常运行时，一般直接利用蒸发器、冷凝器之间的压差来满足轴承供气需求，即直接从冷凝器取高压气，通过阀门调节压力后直接进入到静压气悬浮轴承，为其供气。然而，在机组启动时，蒸发器、冷凝器之间未建立压差，无法为静压气悬浮轴承提供供气，此时，一些相关技术在系统中设置辅助供气系统来解决静压气悬浮轴承供气问题。在辅助供气系统中设有辅助压缩机，通过辅助压缩机将蒸发器中的气态冷媒压缩，得到高压气态冷媒，并将其供给静压气悬浮轴承，以确保机组在启动过程中，静压气悬浮轴承获得稳定的气体供给，从而正常启动。

发明内容

经研究发现，由于经过辅助压缩机压缩后的气态冷媒处于过热状态，气态冷媒温度较高，高温气态冷媒供给静压气悬浮轴承后，加速轴承温升，直接影响气体轴承可靠性，同时冷水机组系统需要投入更多冷媒来冷却轴承，导致机组能效降低。

有鉴于此，本公开提供了一种冷媒循环系统及空调，能够提高气体轴承的运行可靠性。

在本公开的一个方面，提供一种冷媒循环系统，包括：

第一压缩机，包括壳体和设置在所述壳体内的气体轴承；

压力罐体，通过第一冷媒流道与所述气体轴承的进气路连通，被配置为向所述气体轴承提供气态冷媒；

换热元件，设置在所述压力罐体上，并与换热介质源连接，被配置为通过来自所述换热介质源的换热介质与所述压力罐体内的气态冷媒进行热量交换，在热量交换之前所述换热介质的温度低于所述气态冷媒的温度；

第二压缩机，具有与所述压力罐体连通的排气端和与所述第一压缩机所在的冷媒循环回路连通的吸气端，并被配置为对所述冷媒循环回路内的冷媒进行压缩，并通入所述压力罐体。

在一些实施例中，所述冷媒循环系统还包括：

蒸发器，位于所述第一压缩机所在的冷媒循环回路中，并与所述第一压缩机的吸气口连通，

其中，所述第二压缩机的吸气端通过第二冷媒流道与所述蒸发器连通。

在一些实施例中，所述压力罐体通过第三冷媒流道与所述蒸发器连通，被配置为将所述压力罐体内冷凝的液态冷媒经所述第三冷媒流道回收到所述蒸发器，在所述第三冷媒流道上还串联设置有回液阀。

在一些实施例中，所述换热元件包括位于所述压力罐体内部的换热盘管，所述换热介质源与所述换热盘管连通，以使所述换热介质源提供的换热介质在所述换热盘管中循环流动。

在一些实施例中，所述换热介质为冷却水，所述冷却水的温度为25～60℃。

在一些实施例中，所述冷媒循环系统还包括：

冷凝器，位于所述第一压缩机所在的冷媒循环回路中，并与所述第一压缩机的排气口连通，

其中，所述冷凝器还通过第四冷媒流道与所述气体轴承的进气路连通，被配置为向所述气体轴承提供气态冷媒。

在一些实施例中，在所述第一冷媒流道串联设置有第一供气阀，在所述第四冷媒流道上串联设置有第二供气阀。

在一些实施例中，所述冷媒循环系统还包括：

控制器，与所述第二压缩机、所述第一供气阀和所述第二供气阀信号连接，被配置为在所述第一压缩机启动时，使所述第二供气阀关闭，并使所述第一供气阀和所述第二压缩机开启，以及在所述第一压缩机稳定运行时，使所述第一供气阀和所述第二压缩机关闭，并使所述第二供气阀开启。

在一些实施例中，所述第一压缩机包括气悬浮压缩机，所述气体轴承包括静压气体轴承。

在本公开的一个方面，提供一种空调，包括前述的冷媒循环系统。

因此，根据本公开实施例，通过热量交换，可有效地降低压力罐体内气态冷媒的温度，这样在将气态冷媒通入气体轴承时，不仅能够确保气体轴承的可靠运行，而且能够对气体轴承进行冷却，减少用于轴承冷却的冷媒投入量，从而提高机组能效。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1是根据本公开冷媒循环系统的一些实施例的原理示意图；

图2是根据本公开冷媒循环系统的一些实施例中控制器相关的方块示意图；

图3是根据本公开冷媒循环系统的一些实施例中第一压缩机的内部结构示意图。

应当明白，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。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：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、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。

本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

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说明书的一部分。

经研究发现，由于经过辅助压缩机压缩后的气态冷媒处于过热状态，气态冷媒温度较高，高温气态冷媒供给静压气悬浮轴承后，加速轴承温升，直接影响气体轴承可靠性，同时冷水机组系统需要投入更多冷媒来冷却轴承，导致机组能效降低。

有鉴于此，本公开提供了一种冷媒循环系统及空调，能够提高冷媒循环系统的可靠性。

图1是根据本公开冷媒循环系统的一些实施例的原理示意图。图2是根据本公开冷媒循环系统的一些实施例中控制器相关的方块示意图。图3是根据本公开冷媒循环系统的一些实施例中第一压缩机的内部结构示意图。

参考图1-图3，在一些实施例中，冷媒循环系统包括：第一压缩机1、压力罐体2、换热元件3和第二压缩机4。第一压缩机1包括壳体11和设置在所述壳体11内的气体轴承12。气体轴承12可在壳体11内对转子15进行支撑。

在一些实施例中，第一压缩机1包括气悬浮压缩机。所述气体轴承12包括静压气体轴承。相应地，气悬浮压缩机的壳体11内还设有向气体轴承12供气的进气路，这样通过向静压气体轴承供气，以保证静压气体轴承正常、可靠运行。

压力罐体2通过第一冷媒流道f1与所述气体轴承12的进气路13连通，被配置为向所述气体轴承12提供气态冷媒。压力罐体2可从其他来源获得并存储气态冷媒，并将合适压力的气态冷媒提供给气体轴承12。压力罐体2内也可能存储有进入压力罐体2或者在压力罐体内冷凝形成的部分液态冷媒。

第二压缩机4具有与所述压力罐体2连通的排气端和与所述第一压缩机1所在的冷媒循环回路连通的吸气端，并被配置为对所述冷媒循环回路内的冷媒进行压缩，并通入所述压力罐体2。第二压缩机4能够通过对第一压缩机1所在的冷媒循环回路中吸取的气态冷媒的压缩，给压力罐体2内补充气态冷媒，以及提升压力罐体2内部压力。

换热元件3设置在所述压力罐体2上，并与换热介质源连接，被配置为通过来自所述换热介质源的换热介质与所述压力罐体2内的气态冷媒进行热量交换，在热量交换之前所述换热介质的温度低于所述气态冷媒的温度。通过热量交换，可有效地降低压力罐体2内气态冷媒的温度，这样在将气态冷媒通入气体轴承12时，不仅能够确保气体轴承12的可靠运行，而且能够对气体轴承12进行冷却，减少用于轴承冷却的冷媒投入量，从而提高机组能效。

在一些实施例中，换热元件3包括位于所述压力罐体2内部的换热盘管。换热介质源与所述换热盘管连通，以使所述换热介质源提供的换热介质在所述换热盘管中循环流动。在一些实施例中，换热介质为冷却水，所述冷却水的温度为25～60℃(例如国家标准30℃)。相应地，可采用冷却塔作为换热介质源，以便向换热元件提供冷却水。通过来自冷却塔的冷却水在换热盘管中与压力罐体内部的气态冷媒进行热交换，能够有效地消除气态冷媒的过热度，获得饱和冷媒。对于特定冷却水温度来说，其对应的饱和压力是稳定的，这种饱和气态冷媒在进入第一压缩机内部后，除了能够给气体轴承供气，还能够冷却气体轴承，带走轴承热量，从而减少冷媒循环系统中对轴承冷却的冷媒投入量，进而提升机组能效。

通过换热而温度升高的冷却水可通过冷却水泵循环到冷却塔，并通过冷却塔将热量释放。在这个过程中并未消耗冷媒循环系统的功率，对机组能效基本没有影响，而且还能够通过气态冷媒对轴承冷却的作用提升机组能效。

参考图1，在一些实施例中，冷媒循环系统还包括蒸发器5，蒸发器5位于所述第一压缩机1所在的冷媒循环回路中，并与所述第一压缩机1的吸气口连通。第二压缩机4的吸气端通过第二冷媒流道f2与所述蒸发器5连通。这样在第一压缩机启动阶段，蒸发器与冷媒器之间未建立起压差时，可通过第二压缩机4从蒸发器5吸取冷媒并压缩，以便向气体轴承供气。

在图1中，压力罐体2通过第三冷媒流道f3与所述蒸发器5连通，被配置为将所述压力罐体2内冷凝的液态冷媒经所述第三冷媒流道f3回收到所述蒸发器5，在所述第三冷媒流道f3上还串联设置有回液阀9。进入压力罐体2的气态冷媒可与换热元件3进行热交换，部分气态冷媒冷凝成液态冷媒，这部分液态冷媒在回液阀9开启后，能够在压力罐体2相对于蒸发器5的压差作用下回流到蒸发器5内，从而在蒸发器5内蒸发并继续参与冷媒循环。这样就使得第一压缩机1所在的冷媒循环回路能够获得额外的制冷量，进一步提高机组能效。

参考图1，在一些实施例中，冷媒循环系统还包括冷凝器6。位冷凝器6于所述第一压缩机1所在的冷媒循环回路中，并与所述第一压缩机1的排气口14连通。所述冷凝器6还通过第四冷媒流道f4与所述气体轴承12的进气路13连通，被配置为向所述气体轴承12提供气态冷媒。在第一压缩机1稳定运行时，冷凝器6与蒸发器5之间已建立起足够的压差，则可由冷凝器向气体轴承提供支持其工作的气态冷媒。

在一些实施例中，第一压缩机所在的冷媒循环回路中除了冷凝器6、蒸发器5之外，还可以包括节流单元、气液分离器等，这里就不赘述了。

参考图1和图2，在一些实施例中，在所述第一冷媒流道f1串联设置有第一供气阀7，在所述第四冷媒流道f4上串联设置有第二供气阀8。通过控制器或人工可对第一供气阀7和第二供气阀8进行开闭操作，以实现供气途径的调整，例如通过开启第一供气阀7，关闭供气阀8，实现从蒸发器取气、经第二压缩机压缩、在压力罐体内热交换，然后进入第一压缩机内。而通过开启第二供气阀8，关闭第一供气阀7，实现从冷凝器直接取气，并进入第一压缩机内。

在图2中，冷媒循环系统还包括与所述第二压缩机4、所述第一供气阀7和所述第二供气阀8信号连接的控制器10。控制器10被配置为在所述第一压缩机1启动时，使所述第二供气阀8关闭，并使所述第一供气阀7和所述第二压缩机4开启，以及在所述第一压缩机1稳定运行时，使所述第一供气阀7和所述第二压缩机4关闭，并使所述第二供气阀8开启。这样即便在第一压缩机启动阶段冷凝器与蒸发器之间尚未建立其压差时，通过第二压缩机4和压力罐体2给气体轴承供气，确保其在第一压缩机启动阶段保持有效的工作状态，从而使得第一压缩机顺利启动。而当第一压缩机稳定运行后，切换到由冷凝器直接给气体轴承供气的形式，可节约第二压缩机以及驱动换热介质源的换热介质循环的驱动机构(例如冷却水泵)等消耗的能源。

在图1中，虚线框所围的压力罐体2、换热元件3、第二压缩机、回液阀9和第一供气阀7及其它们之间的管路可作为辅助供气系统来解决第一压缩机内气体轴承的供气问题。

上述冷媒循环系统实施例可适用于空调，例如冷水机组。相应地，本公开提供了包括前述任一种冷媒循环系统实施例的空调。

基于前述冷媒循环系统的实施例，本公开还提供了对应的控制流程实例。基于前述一些冷媒循环系统的实施例，控制流程包括：在第一压缩机1启动时，使第二供气阀8关闭，并使第一供气阀7开启；使第二压缩机4开启，以通过所述第二压缩机4从所述第一压缩机1所在的冷媒循环回路吸取冷媒并压缩，并将压缩后得到的气态冷媒通入压力罐体2；通过换热元件3使来自换热介质源的换热介质与所述压力罐体2内的气态冷媒进行热量交换，在热量交换之前所述换热介质的温度低于所述气态冷媒的温度，从而通过所述压力罐体2向气体轴承12提供气态冷媒。

在一些实施例中，换热元件3包括位于所述压力罐体2内部的换热盘管，所述换热介质源与所述换热盘管连通。换热介质源可以为冷却塔，提供冷却水作为换热介质，并通过冷却水泵驱动冷却水在换热盘管和冷却塔之间循环。相应地，通过所述压力罐体2向所述气体轴承12提供气态冷媒的步骤进一步包括：通过所述压力罐体2向所述气体轴承12提供所述压力罐体2内经热量交换得到的饱和气态介质。即通过换热盘管中的冷却水的热交换作用使得进入压力罐体2内的气态冷媒冷却成饱和气态冷媒。

在一些实施例中，所述冷媒循环系统还包括位于所述第一压缩机1所在的冷媒循环回路中，并与所述第一压缩机1的吸气口连通的蒸发器5，所述第二压缩机4的吸气端通过第二冷媒流道f2与所述蒸发器5连通。相应的，通过所述第二压缩机4从所述第一压缩机1所在的冷媒循环回路吸取冷媒并压缩的操作包括：通过所述第二压缩机4从所述蒸发器5吸取冷媒。

进一步地，压力罐体2可通过第三冷媒流道f3与所述蒸发器5连通，且在所述第三冷媒流道f3上还串联设置有回液阀9。相应地，控制流程还包括：开启所述回液阀9，将所述压力罐体2内冷凝的液态冷媒经所述第三冷媒流道f3回收到所述蒸发器5。

在一些冷媒循环系统的实施例中，控制流程还可进一步包括：在所述第一压缩机1稳定运行时，使所述第一供气阀7和所述第二压缩机4关闭；使所述第二供气阀8开启，以通过冷凝器6向所述气体轴承12提供气态冷媒。

至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种冷媒循环系统，其特征在于，包括：

第一压缩机(1)，包括壳体(11)和设置在所述壳体(11)内的气体轴承(12)；

压力罐体(2)，通过第一冷媒流道(f1)与所述气体轴承(12)的进气路(13)连通，被配置为向所述气体轴承(12)提供气态冷媒；

换热元件(3)，设置在所述压力罐体(2)上，并与换热介质源连接，被配置为通过来自所述换热介质源的换热介质与所述压力罐体(2)内的气态冷媒进行热量交换，在热量交换之前所述换热介质的温度低于所述气态冷媒的温度；

第二压缩机(4)，具有与所述压力罐体(2)连通的排气端和与所述第一压缩机(1)所在的冷媒循环回路连通的吸气端，并被配置为对所述冷媒循环回路内的冷媒进行压缩，并通入所述压力罐体(2)。

2.根据权利要求1所述的冷媒循环系统，其特征在于，还包括：

蒸发器(5)，位于所述第一压缩机(1)所在的冷媒循环回路中，并与所述第一压缩机(1)的吸气口连通，

其中，所述第二压缩机(4)的吸气端通过第二冷媒流道(f2)与所述蒸发器(5)连通。

3.根据权利要求2所述的冷媒循环系统，其特征在于，所述压力罐体(2)通过第三冷媒流道(f3)与所述蒸发器(5)连通，被配置为将所述压力罐体(2)内冷凝的液态冷媒经所述第三冷媒流道(f3)回收到所述蒸发器(5)，在所述第三冷媒流道(f3)上还串联设置有回液阀(9)。

4.根据权利要求1所述的冷媒循环系统，其特征在于，所述换热元件(3)包括位于所述压力罐体(2)内部的换热盘管，所述换热介质源与所述换热盘管连通，以使所述换热介质源提供的换热介质在所述换热盘管中循环流动。

5.根据权利要求1所述的冷媒循环系统，其特征在于，所述换热介质为冷却水，所述冷却水的温度为25～60℃。

6.根据权利要求1所述的冷媒循环系统，其特征在于，还包括：

冷凝器(6)，位于所述第一压缩机(1)所在的冷媒循环回路中，并与所述第一压缩机(1)的排气口(14)连通，

其中，所述冷凝器(6)还通过第四冷媒流道(f4)与所述气体轴承(12)的进气路(13)连通，被配置为向所述气体轴承(12)提供气态冷媒。

7.根据权利要求6所述的冷媒循环系统，其特征在于，在所述第一冷媒流道(f1)串联设置有第一供气阀(7)，在所述第四冷媒流道(f4)上串联设置有第二供气阀(8)。

8.根据权利要求7所述的冷媒循环系统，其特征在于，还包括：

控制器(10)，与所述第二压缩机(4)、所述第一供气阀(7)和所述第二供气阀(8)信号连接，被配置为在所述第一压缩机(1)启动时，使所述第二供气阀(8)关闭，并使所述第一供气阀(7)和所述第二压缩机(4)开启，以及在所述第一压缩机(1)稳定运行时，使所述第一供气阀(7)和所述第二压缩机(4)关闭，并使所述第二供气阀(8)开启。

9.根据权利要求1～8任一所述的冷媒循环系统，其特征在于，所述第一压缩机(1)包括气悬浮压缩机，所述气体轴承(12)包括静压气体轴承(12)。

10.一种空调，其特征在于，包括：

权利要求1～9任一所述的冷媒循环系统。

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