CN212274331U - 一种采用中等比焓汽液混合体制冷剂的融霜装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种采用中等比焓汽液混合体制冷剂的融霜装置，集成在制冷系统中，其特征在于，包括用于将制冷系统中的制冷剂转化为汽液混合体制冷剂的形态转化机构和用于将汽液混合体输送至待融霜的蒸发器处的融霜管道，所述融霜管道旁接在制冷系统的制冷主管道上。所述汽液混合体制冷剂的焓值大于经过压缩机压缩并排出的气体完全冷凝时的焓值，小于或等于作为融霜介质的制冷剂在制冷蒸发后的焓值。该融霜装置采用具有中等比焓的汽液混合体作为融霜介质对蒸发器上的结霜进行融化，具有容易控制且融霜效率较高等优点。

Description

一种采用中等比焓汽液混合体制冷剂的融霜装置

技术领域

本实用新型涉及制冷系统的融霜装置，具体涉及一种采用中等比焓汽液混合体制冷剂的融霜装置。

背景技术

在制冷系统的运行过程中，当蒸发温度低于0℃时，蒸发器上会出现结霜现象，这样会导致换热和制冷效率下降，因而需要进行融霜处理。

现有的融霜方式主要包括制冷剂融霜和非制冷剂融霜，其中，制冷剂融霜的工作原理为通过压缩机压缩做功将制冷剂的焓值和温度提高，再将温度和焓值较高的制冷剂输送至待融化的蒸发器处，此时制冷剂充当融霜介质，用于放热融化结霜。

进一步，常常用于充当融霜介质的制冷剂主要为气态的制冷剂和液态的制冷剂，其中，气态的融霜介质虽然能够实现比较高的融霜效率，但是在实际的融霜过程中，由于过热气体的比焓大，退出融霜的时刻难以精准控制，亦即难以十分精准地控制融霜时长，容易发生过热气体对被冷却对象进行净放热的现象，难以避免把压缩功的热量传递给空气，降低制冷系统的运行效率。而液体融霜的融霜介质，主要是比焓高的气体经过冷凝器冷凝后形成的高压液态制冷剂，利用该液态制冷剂进行融霜，虽然不会存在与过热气体融霜相同的问题，但是由于经过节流的液态制冷剂自身的比焓相对较小，所需流量大，融霜的效率比较低，单次融霜所需时间长，融霜的时间间隔短。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述存在的问题，提供一种采用中等比焓汽液混合体制冷剂的融霜装置，该融霜装置采用具有中等比焓的汽液混合体作为融霜介质对蒸发器上的结霜进行融化，具有容易控制且融霜效率较高等优点。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种采用中等比焓汽液混合体制冷剂的融霜装置，集成在制冷系统中，包括用于将制冷系统中的制冷剂转化为汽液混合体制冷剂的形态转化机构和用于将汽液混合体输送至待融霜的蒸发器处的融霜管道，所述融霜管道旁接在制冷系统的制冷主管道上。

上述采用中等比焓汽液混合体制冷剂的融霜装置的工作原理是：

工作时，通过形态转化机构将制冷系统中的(非汽液混合)制冷剂转化为中等比焓的汽液混合体制冷剂，中等比焓主要是指汽液制冷剂的融霜冷凝比焓略小于融霜后制冷剂的蒸发比焓；再通过融霜管道将汽液混合体制冷剂(充当融霜介质)输送至待融霜的蒸发器处，用于融化蒸发器的结霜。

本实用新型的一个优选方案，其中，所述汽液混合体制冷剂的焓值大于经过压缩机压缩并排出的气体完全冷凝时的焓值，小于或等于作为融霜介质的制冷剂在制冷蒸发后的焓值。

本实用新型的一个优选方案，其中，所述形态转化机构包括用于使压缩机压缩后的气体降焓形成汽液混合体的冷却机构。

本实用新型的一个优选方案，其中，所述融霜管道的首端为接入端，该接入端连接在制冷系统的冷凝器与油分离器之间，末端延伸至待融霜的蒸发器处；

所述冷却机构包括设置在所述融霜管道上的冷却器。通过上述结构，融霜管道的接入端将高温高压的气体通往待融霜的蒸发器，在此过程中，由冷却器将高温高压的气体冷却为汽液混合体，使得汽液混合体作为融霜介质对蒸发器进行融霜。

本实用新型的一个优选方案，其中，所述融霜管道设有两个接入端，其中一个接入端连接在制冷系统的冷凝器与油分离器之间，另一个接入端连接在制冷系统的冷凝器的后方；

所述冷却机构包括设置在所述融霜管道上的冷却器和制冷系统的冷凝器，所述冷却器位于两个接入端的连接点之间。通过上述结构，融霜管道的两个接入端分别将高温高压的气体和冷凝后的液体通入融霜管道的主管道中，高温高压的气体经过冷却器的冷却后，变为焓值较低气体(或者汽液混合体)，再与冷凝后的液体汇集后，形成汽液混合体，进而将汽液混合体通往待融霜的蒸发器处，对蒸发器进行融霜。

本实用新型的一个优选方案，其中，所述融霜管道设有两个接入端，其中一个接入端连接在制冷系统的冷凝器与油分离器之间，另一个接入端连接在制冷系统的冷凝器的后方；

所述冷却机构由制冷系统的冷凝器构成。通过上述结构，融霜管道的两个接入端分别将高温高压的气体和冷凝后的液体通入融霜管道的主管道中，高温高压的气体和冷凝后的液体汇集后，形成汽液混合体，进而将汽液混合体通往待融霜的蒸发器处，对蒸发器进行融霜。

本实用新型的一个优选方案，其中，所述融霜管道的接入端上均设有用于控制通入管道中的制冷剂的流量的流量控制阀，使得制冷剂的流量更加稳定。具体地，当融霜管道设有两个接入端时，结合两种融霜介质(制冷剂)具有的不同焓值，通过调配两个流量控制阀的流量，确保汇合后形成汽液混合体。

本实用新型的一个优选方案，其中，所述融霜管道上设有用于调节管道中的融霜介质的压力的压力控制器。

本实用新型的一个优选方案，其中，所述融霜管道上设有用于检测管道中的融霜介质的温度的温度传感器。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本实用新型中的融霜装置采用具有中等比焓的汽液混合体作为融霜介质对蒸发器上的结霜进行融化，具有控制容易且融霜效率较高等优点。

2、利用汽液混合体作为融霜介质，相当于消除了压缩功，满足融霜制冷剂总是净吸热，退出融霜的条件容易控制。

3、由于汽液混合体的融霜比焓与蒸发比焓接近，所以用于融霜的制冷剂用量较少。

4、与气体制冷剂融霜相比，汽液混合体的融霜属于净吸热过程，不会产生净放热的现象，因而不会降低制冷系统的运行效率。

5、与液体制冷剂融霜相比，大大降低了融霜所需的制冷剂流量(液体制冷剂的流量为汽液混合体制冷剂的流量的10倍)，减少单次融霜所需的时间，从而有效降低融霜工作的频次。

附图说明

图1为压焓图，其中，制冷剂所处的位置分别代表1为压缩机进口，2为冷凝器进口，3为节流元件(膨胀阀)进口，4为正在制冷工作的蒸发器的进口，5为冷却器出口，6为待融霜的蒸发器的进口，8为待融霜的蒸发器的出口，9为正在制冷工作的蒸发器的进口。

图2为本实用新型中的融霜装置应用于制冷系统中的第一种具体实施方式的结构简图，其中，虚线表示融霜管道。

图3为本实用新型中的融霜装置应用于制冷系统中的第二种具体实施方式的结构简图，其中，虚线表示融霜管道。

图4为本实用新型中的融霜装置应用于制冷系统中的第三种具体实施方式的结构简图，其中，虚线表示融霜管道。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员很好地理解本实用新型的技术方案，下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步描述，但本实用新型的实施方式不仅限于此。

实施例1

参见图2，本实施例中的采用中等比焓汽液混合体制冷剂的融霜装置，包括用于将制冷系统中的制冷剂转化为汽液混合体制冷剂的形态转化机构和用于将汽液混合体输送至待融霜的蒸发器处的融霜管道3，所述融霜管道旁接在制冷系统的制冷管4道上。具体地，本实施例中的融霜装置集成设有两个蒸发器的制冷系统中；当然可以集成在三个、四个甚至更多蒸发器的制冷系统中。

参见图2，所述形态转化机构包括用于使压缩机1压缩后的气体将焓形成汽液混合体的冷却机构。

参见图1-2，所述融霜管道3的首端为接入端，该接入端连接在制冷系统的冷凝器5与油分离器6之间，末端延伸至待融霜的蒸发器2(a)处；所述冷却机构包括设置在所述融霜管道3上的冷却器7。通过上述结构，融霜管道3的接入端将高温高压的气体通往待融霜的蒸发器2(a)，在此过程中，由冷却器7将高温高压的气体冷却为汽液混合体，使得汽液混合体作为融霜介质对蒸发器进行融霜。进一步，参见图1，点2处的高温高压的气体经过冷却器7冷却为点5处的汽液混合体，再进行节流，降压形成点6处的汽液混合体，继而通入待融霜的蒸发器2(a)中，开展融霜工作。

参见图2，所述融霜管道3的接入端上均设有用于控制通入管道中的制冷剂的流量的流量控制阀8。

参见图2，所述融霜管道3上设有用于调节管道中的融霜介质的压力的压力控制器9，用于对融霜介质进行节流。

参见图2，所述融霜管道3上设有用于检测管道中的汽液混合体的温度的温度传感器10，用于检测管道中的温度，对照当前的压力，从而判断是否汽液混合体。

参见图1-2，本实施例中的采用中等比焓汽液混合体制冷剂的融霜方法，包括以下步骤(以气体制冷剂放热转化方式为例)：

通过冷却机构将压缩机1压缩后的部分气体制冷剂(大部分用于正常的制冷工作，少部分用于蒸发器的融霜)冷却降温或气体制冷剂冷却降温降压，形成汽液混合体制冷剂，其中，所述汽液混合体制冷剂的焓值大于经过压缩机1压缩并排出的气体完全冷凝时的焓值，小于或等于作为融霜介质的制冷剂在制冷蒸发后的焓值。通过融霜管道3将汽液混合体制冷剂输入至待融霜的蒸发器2(a)处，汽液混合体制冷剂作为融霜介质用于融化蒸发器上的结霜；结束融霜工作(在融霜工作中，至少有一个蒸发器正在进行制冷。)后，制冷剂往下输送至正在进行制冷工作的蒸发器2(b)中进行蒸发。

进一步，所述汽液混合体制冷剂的温度高于待融霜的蒸发器2(a)表面结霜的融化温度，低于制冷系统的冷凝温度。其中，当结霜的成分为冰时，所述融化温度为0℃。

参见图1-2，本实施例中的上述采用中等比焓汽液混合体制冷剂的融霜装置的工作原理是：

以气体制冷剂放热转化方式为例。工作时，压缩机1通过压缩做功将低温低压的气体制冷剂压缩为高温高压的气体制冷剂，其中，大部分制冷剂沿着制冷系统的制冷主管道4移动，进行正常的制冷工作，少部分制冷剂输出至融霜管道3，充当融霜介质进行蒸发器的融霜工作。

在融霜管道3中，通过冷却机构将气体融霜介质冷却降温或气体制冷剂冷却降温降压，形成中等比焓的汽液混合体融霜介质，中等比焓主要是指汽液制冷剂的融霜冷凝比焓略小于融霜后制冷剂的蒸发比焓；继而将汽液混合体融霜介质输送至待融霜的蒸发器2(a)处，用于融化蒸发器的结霜。完成融霜工作后，融霜介质(制冷剂)往下与制冷主管道4(节流后的主管道11)中的制冷剂汇合，并输送至正在进行制冷的蒸发器2(b)中进行蒸发，最后回到压缩机1中，进行循环的制冷工作。

具体地，参见压焓图，横坐标表示焓值的大小，纵坐标表示压力的大小，曲线表示饱和曲线，在曲线的包围内的区域的介质为汽液混合态，左侧的为液态，右侧的为气态。其中，1-2过程为压缩机1对气体进行压缩的过程，使得低温低压的气体变为高温高压的气体，2-3过程为等压冷却的过程，3-4过程为等焓降压的过程，4-1过程为等压吸热的过程，亦即代表制冷介质的吸热能力。

虽然位于2-2^*状态下的气体融霜介质具有较大的焓值(包含压缩功)，但是此状态下的融霜介质的放热的能力要大于吸热能力。如果将2-2^*状态下的气体用于融霜，由于融霜时长难以十分精准地控制，经常会发生结霜熔化后仍存在气体放热的情况，这样相当于压缩功的热量传递给空气，降低制冷系统的制冷效率。相反地，虽然位于3^*-3状态下的液体融霜介质的焓值较小，易于控制，而且其放热的能力等于吸热能力，但是所需流量大，融霜的效率比较低，融霜的时间间隔短。

所以，本实施例中采用中等比焓汽液混合体作为融霜介质，利用其吸热的能力不小于放热的能力的特性，以及易于控制的优点，即使在融霜的过程中将热量泄露给外界，但经过后续的蒸发吸热，也能将热量等量地吸收回来，不会降低制冷系统的制冷效率。

实施例2

参见图3，与实施例1不同的是，本实施例中的形态转化方式为液体制冷剂与气体制冷剂混合转化。

具体地，本实施例中的融霜管道3设有两个接入端，其中一个接入端连接在制冷系统的冷凝器5与油分离器6之间，另一个接入端连接在制冷系统的冷凝器5的后方；所述冷却机构包括设置在所述融霜管道3上的冷却器7和制冷系统的冷凝器5，所述冷却器7位于两个接入端的连接点之间。通过上述结构，融霜管道3的两个接入端分别将高温高压的气体和冷凝后的液体通入融霜管道3的主管道中，高温高压的气体经过冷却器7的冷却后，变为焓值较低气体，再与冷凝后的液体汇集后，经过压力控制器9的控制，形成汽液混合体，进而将汽液混合体通往待融霜的蒸发器2(a)处，对蒸发器进行融霜。

实施例3

参见图4，与实施例2不同的是，本实施例中的融霜管道3设有两个接入端，其中一个接入端连接在制冷系统的冷凝器5与油分离器6之间，另一个接入端连接在制冷系统的冷凝器5的后方；所述冷却机构由制冷系统的冷凝器5构成。通过上述结构，融霜管道3的两个接入端分别将高温高压的气体和冷凝后的液体通入融霜管道3的主管道中，高温高压的气体和冷凝后的液体汇集后，经过压力控制器9的控制，形成汽液混合体，进而将汽液混合体通往待融霜的蒸发器2(a)处，对蒸发器进行融霜。

进一步，参见图1，将点2处的高温高压的气体节流(或者压力控制器9调压)形成点10处的中温中压的气体，将点3处的液体节流形成点7处的汽液混合体，混合点10处的中温中压的气体和点7处的汽液混合体，形成点6处的汽液混合体，继而通入待融霜的蒸发器2(a)中，开展融霜工作。

或者，将点3处的液体节流(或者压力控制器9调压)形成点4处的汽液混合体，并与点2处的高温高压的气体混合，形成点6处的汽液混合体，继而通入待融霜的蒸发器2(a)中，开展融霜工作。

具体地，当融霜管道3设有两个接入端时，结合两种融霜介质(制冷剂)具有的不同焓值，通过调配两个流量控制阀8的流量，确保汇合后形成汽液混合体。

实施例4

与上述实施例不同的是，本实施例中的形态转化方式为液体制冷剂吸热转化。其中，经过冷凝器5的冷凝后，原本为气体的制冷剂变为液体制冷剂，所述液体制冷剂再进行蒸发吸热(对制冷主管道中的液体制冷剂进行再次冷凝，提高制冷能力)，转化为汽液混合体制冷剂，继而用于融霜工作。

在本实施例中，所述形态转化机构由额外配置的膨胀阀和冷凝蒸发器构成。

总的来说，取得中等比焓的气液混合态制冷剂途径为：取压缩机出口的制冷剂经降温降压或降压，取冷凝器出口的制冷剂降压或者不做处理，二者进行混合；或者取压缩机出口的制冷剂经降温降压或降压或不做处理，取冷凝器出口的制冷剂降压，二者进行混合。

上述为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种采用中等比焓汽液混合体制冷剂的融霜装置，集成在制冷系统中，其特征在于，包括用于将制冷系统中的制冷剂转化为汽液混合体制冷剂的形态转化机构和用于将汽液混合体输送至待融霜的蒸发器处的融霜管道，所述融霜管道旁接在制冷系统的制冷主管道上。

2.根据权利要求1所述的采用中等比焓汽液混合体制冷剂的融霜装置，其特征在于，所述汽液混合体制冷剂的焓值大于经过压缩机压缩并排出的气体完全冷凝时的焓值，小于或等于作为融霜介质的制冷剂在制冷蒸发后的焓值。

3.根据权利要求1所述的采用中等比焓汽液混合体制冷剂的融霜装置，其特征在于，所述形态转化机构包括用于使压缩机压缩后的气体降焓形成汽液混合体的冷却机构。

4.根据权利要求3所述的采用中等比焓汽液混合体制冷剂的融霜装置，其特征在于，所述融霜管道的首端为接入端，该接入端连接在制冷系统的冷凝器与油分离器之间，末端延伸至待融霜的蒸发器处；

所述冷却机构包括设置在所述融霜管道上的冷却器。

5.根据权利要求3所述的采用中等比焓汽液混合体制冷剂的融霜装置，其特征在于，所述融霜管道设有两个接入端，其中一个接入端连接在制冷系统的冷凝器与油分离器之间，另一个接入端连接在制冷系统的冷凝器的后方；

所述冷却机构包括设置在所述融霜管道上的冷却器和制冷系统的冷凝器，所述冷却器位于两个接入端的连接点之间。

6.根据权利要求3所述的采用中等比焓汽液混合体制冷剂的融霜装置，其特征在于，所述融霜管道设有两个接入端，其中一个接入端连接在制冷系统的冷凝器与油分离器之间，另一个接入端连接在制冷系统的冷凝器的后方；

所述冷却机构由制冷系统的冷凝器构成。

7.根据权利要求1-6任一项所述的采用中等比焓汽液混合体制冷剂的融霜装置，其特征在于，所述融霜管道的接入端上均设有用于控制通入管道中的制冷剂的流量的流量控制阀。

8.根据权利要求7所述的采用中等比焓汽液混合体制冷剂的融霜装置，其特征在于，所述融霜管道上设有用于调节管道中的融霜介质的压力的压力控制器。

9.根据权利要求7所述的采用中等比焓汽液混合体制冷剂的融霜装置，其特征在于，所述融霜管道上设有用于检测管道中的融霜介质的温度的温度传感器。

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