CN212987690U - 一种多联式冷库冷风机及其系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多联式冷库冷风机及其系统，包括压缩冷凝机组和冷风机模块，压缩冷凝机组包括冷凝器、气液分离器、压缩机和油分离器，冷凝器的出口通过高压液体管连接着若干组冷风机模块，冷风机模块包括膨胀阀、电磁阀、蒸发器、四通阀，每个蒸发器的入口连接着冷风机入口支路，膨胀阀安装于冷风机入口支路中，冷风机入口支路与高压液体管相连接，蒸发器的一侧安装着风机，蒸发器的出口通过冷风机出口支路与四通阀连接。本专利实现了正常制冷模式、除霜排液模式和除霜模式三种模式的切换，能够避免除霜因高压气体管内的气态制冷剂液化、阀门积液，防止在切换模式时受到“水击”影响，并且还可实现无间断制冷，保证冷藏冷冻质量和安全。

Description

一种多联式冷库冷风机及其系统

技术领域

本实用新型涉及低温冷藏技术领域，尤其涉及一种多联式冷库冷风机及其系统。

背景技术

目前，我国的冷库总容量在逐年增加，冷库中制冷系统的除霜问题一直是低温与冷藏领域的热门话题。在蒸气压缩制冷循环中，当蒸发器处于低温低湿情况下，蒸发器结霜现象是不可避免的。研究表明，随着霜层的累积，蒸发器换热性能下降，系统能耗增加。现有常见的冷库除霜方式包括：电热除霜、热水除霜以及自然除霜。然而，以上三种方法都存在缺点和不足：电热除霜大部分热量散失到空气中、只有少量用于融化霜层，使得再次降温时间长且能耗较高；热水除霜在除霜末期效果差；而自然除霜在库房温度过低时，除霜时间长。尤其是以上除霜方式常常不能保证不间断的冷库供冷，因而每天频繁、多次的电化霜影响存储食品的保鲜，以及引起的货物损坏。总之，现有的除霜技术都无法保证冷库制冷系统的运行效率，且无法实现除霜时间和除霜能耗的平衡。

为解决以上问题，现有的专利1公开号CN106679253A公布了一种除霜制冷系统和冷库。该除霜制冷系统包括压缩机、水盘除霜管、蒸发器盘管和风压压差开关，并将压缩机的出口通过并联设置的第一支路和第二支路与蒸发器盘管的入口连接以实现除霜功能。该实用新型通过压缩机出口处热气旁通进行除霜，提高了冷库蒸发器除霜效率、缩短了除霜时间、降低了除霜时对冷库库温的影响。但是该实用新型无法实现无间断制冷，应用于冷库采用除霜模式运行时，会导致室内升温，不利于食品及相关冷藏冷冻制品的保护及保存。该方法实际上是目前小型冷库制冷系统常用的除霜方式，无实质性创新。

现有的专利2公开号CN105466112A公开了一种热气融霜节能制冷系统，通过在原制冷系统上增加热气管路、卸压管路和旁通管路，并在上述管路上分别设置阀件控制，结合中央控制器的作用，充分利用系统原本排向大气中的废热来进行低温系统的除霜。本方案既节约了大量系统化霜用电，又可以最大程度的对存放的食品进行保护，同时带来了更理想的化霜效果，避免了电化霜的不均匀性遗留的残霜累积造成的冰堵故障，极大程度的降低了故障率。但是本实用新型在实际应用过程中，高压气体管在长期没有除霜状态下，管内高压气体会变为液体，进而在模式切换时产生“水击”，影响系统正常运行。此外，该系统所有阀门均为电磁阀，仍有进一步简化的空间，以避免系统过于复杂。

现有的专利3实用新型专利CN205896270U公开了一种冷库用三通除霜阀及冷库除霜系统，该除霜阀包括主阀、先导阀和电磁线圈，电磁线圈设置在先导阀右侧，主阀与先导阀之间通过毛细管连接；所述主阀包括主阀体、主阀体上的一组气管、主阀座、主阀阀块、阀块两端各固定有一个活塞；先导阀内的滑块右端通过压缩弹簧与先导阀相连。该除霜系统包括所有通过管道依次连接且形成闭环管路的蒸发排管、三通除霜阀、气液分离器、压缩机、冷凝器、储液罐、电磁阀和膨胀阀，三通除霜阀控制制冷剂从蒸发排管流向压缩机正常制冷或从压缩机流向蒸发排管制热除霜。本实用新型结构简单，操作方便，可以设置自动定时化霜，节能高效，安全可靠，除霜功能好，且适用于大中小型冷库及各种常用制冷剂。该技术方案提出了一种冷库用三通除霜阀及冷库除霜系统，将除霜和正常工作，改为由同一三通阀控制，结构简单、操作方便，除霜时节能高效、安全可靠。但是，当系统正常工作时，除霜高压气体管内的气态制冷剂仍将变为液态制冷剂，导致三通阀信号管积液，进而难以调控，模式切换时产生的“水击”现象也会对系统产生破坏。

针对上述背景技术，我们提出“一种多联式冷库冷风机及其系统”技术方案，并给出了需要保护的技术要点及其原理说明。本专利主要针对专利1提出的热气旁通融霜及类似的除霜方案，无法实现无间断除霜且运行时能效比较低，以及专利2和专利3提出的适用于多联式冷库制冷机组的无间断除霜技术及阀门中，除霜管内高压气体在冷库内会变为液体，进而在模式切换过程中会产生“水击”，四通阀信号管积液，进而难以调控，影响系统正常运行，因此提出本申请。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多联式冷库冷风机及其系统，以解决上述背景技术中遇到的问题。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种多联式冷库冷风机及其系统，包括压缩冷凝机组和冷风机模块，所述压缩冷凝机组包括冷凝器、气液分离器、压缩机和油分离器，所述冷凝器的出口通过高压液体管分别连接着若干组冷风机模块；

所述冷风机模块包括膨胀阀、电磁阀、蒸发器、四通阀，每个所述蒸发器的入口连接着冷风机入口支路，所述膨胀阀安装于冷风机入口支路中，所述冷风机入口支路的接口与高压液体管相连接，所述蒸发器的一侧安装着风机，所述蒸发器的出口通过冷风机出口支路与四通阀的第四支路连接；

所述四通阀的第一支路通过除霜支路连接着除霜高压气体管，所述除霜高压气体管的进口连接在冷凝器的进口和油分离器出口之间的高压气体管道上，所述油分离器的进口与压缩机的排气口连接，所述油分离器的底部通过毛细管与气液分离器的进气口连接，所述气液分离器的出口与压缩机的吸气口连接；

所述四通阀的第二支路通过排液回路与电磁阀连接，所述电磁阀的出液口与冷风机入口支路连通，所述四通阀的第三支路通过低压气体管支路连接着低压气体管，所述低压气体管的端部连接着气液分离器的进气管。

上述方案中，所述四通阀在制冷模式下所述冷风机出口支路与低压气体管支路连通，所述除霜支路与排液回路连通，此时所述电磁阀处于关闭状态；所述四通阀在除霜模式前设有除霜准备阶段，所述四通阀与制冷模式下连接方式相同，此时所述电磁阀处于开启状态；所述四通阀在除霜模式下所述冷风机出口支路与除霜支路连通，所述排液回路与低压气体管支路连通，此时所述电磁阀处于关闭状态。

上述方案中，所述压缩冷凝机组为风冷式、水冷式、载冷剂冷却方式中的任意一种。

上述方案中，所述压缩机是转速可控型压缩机、输气量可调型压缩机、定转速压缩机中的其中一种或者多种组合。

上述方案中，所述排液回路上连接有集水盘的防冻盘管，所述防冻盘管的输入端与电磁阀的第二支路相连。

一种多联式冷库冷风机系统，所述系统包括上述方案中任意一项所述的一种多联式冷库冷风机，还包括与所述多联式冷库冷风机连接的关联终端。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本专利通过设置四通阀、排液回路和电磁阀，实现了正常制冷模式、除霜排液模式和除霜模式三种模式的切换，实现冷间的无间断制冷和冷间的温湿度控制，并减少了除霜时冷间内的温度波动、保障冷藏冷冻质量和安全；

2、本专利中的四通阀在除霜模式前还有除霜排液模式，通过设置排液回路和电磁阀能够避免除霜高压气体管内的气态制冷剂变为液态制冷剂，避免在切换模式时，阀门积液，进而难以调控，因此不会产生“水击”现象对系统产生破坏。

3、本专利在除霜时将除霜蒸发器转变为制冷系统的冷凝器，有效降低制冷系统的冷凝温度，提高制冷系统的能效比，并且还可实现无间断制冷，保证冷藏冷冻质量和安全。本专利提高了制冷系统运行时的可靠性，避免除霜过程中因库内温度升高，对冷藏冷冻产品的质量产生影响。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型另一实施例的整体结构示意图；

图3为本实用新型中四通阀在制冷、除霜排液模式时的结构示意图；

图4为本实用新型中四通阀在除霜模式时的结构示意图。

图中标号：1-冷凝器，2-高压液体管，3-膨胀阀，4-风机，5-电磁阀，6-蒸发器，7-四通阀，8-低压气体管，9-除霜高压气体管，10-气液分离器，11-压缩机，12-油分离器，13-高压气体管道，14-排液回路，15-除霜支路，16-冷风机入口支路，17-冷风机出口支路，18-低压气体管支路，19-毛细管，20-防霜盘管，21-电磁导阀；21.1-信号管，21.2-导阀滑阀，21.3-导阀弹簧，22-气动四通阀，22.1-右气缸，22.2-左气缸，22.3-气动滑阀；D-第一支路；C-第二支路；S-第三支路；E-第四支路。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明。

如图1和图2所示，一种多联式冷库冷风机，包括压缩冷凝机组和冷风机模块，压缩冷凝机组包括冷凝器1、气液分离器10、压缩机11和油分离器12，压缩冷凝机组为风冷式、水冷式、载冷剂冷却方式中的任意一种。冷凝器1的出口通过高压液体管2分别连接着若干组冷风机模块，压缩机11可采用转速可控型压缩机或者卸载变容量调节压缩机，均可实现本实施方案。

冷风机模块包括膨胀阀3、电磁阀5、蒸发器6、四通阀7，每个蒸发器6的输入端连接着冷风机入口支路16，膨胀阀3安装于冷风机入口支路16中，冷风机入口支路16的接口与高压液体管2相连接，蒸发器6的一侧安装着风机4，蒸发器6的出口通过冷风机出口支路17与四通阀7的第四支路E连接，本实施例中的阀体可以是电磁阀，也可以是其他能够实现相同功能的阀体。

四通阀7的第一支路D通过除霜支路15连接着除霜高压气体管9，除霜高压气体管9的进口连接在冷凝器1的进口和油分离器12出口之间的高压气体管道13上，油分离器12的进口与压缩机11的排气口连接，油分离器12的底部通过管道连接着毛细管19，毛细管19通过管道与气液分离器10的进气口连接，气液分离器10的出口与压缩机11的吸气口连接。

四通阀7的第二支路C通过排液回路14与电磁阀5连接，电磁阀5的出液口与冷风机入口支路16连通，四通阀7的第三支路S通过低压气体管支路18连接着低压气体管8，低压气体管8的端部连接着气液分离器10的进气管。通过四通阀7的切换以及除霜高压气体管9的配合，可以实现除霜功能和正常制冷运行功能。通过电磁阀5和排液回路14的配合，可以实现除霜前，排尽除霜高压气体管9中的积液，保障系统除霜时的正常运行。

上述方案中，四通阀7在制冷模式下冷风机出口支路17与低压气体管支路18连通，除霜支路15与排液回路14连通，此时电磁阀5处于关闭状态；四通阀7在除霜模式前设有除霜准备阶段，四通阀7与制冷模式下连接方式相同，此时电磁阀5处于开启状态；四通阀7在除霜模式下冷风机出口支路17与除霜支路15连通，排液回路14与低压气体管支路18连通，此时电磁阀5处于关闭状态。

如图3和图4所示，四通阀7包括以下部件：电磁导阀21由信号管21.1、导阀滑阀21.2以及导阀弹簧21.3组成；气动四通阀22则由右气缸22.1、左气缸22.2以及气动滑阀22.3构成。气动四通阀26有第一支路D、第二支路C、第三支路S、第四支路E共计四个接口，阀体内有可以左右移动的滑阀。当滑阀左侧腔体压力小于右侧腔体压力时，滑阀位于左侧，第一支路第一支路D与第二支路C连通，第四支路E与第三支路S连通；当滑阀左侧腔体压力大于右侧腔体压力时，滑阀位于右侧，第一支路D与第四支路E连通，第二支路C与第三支路S连通。其中，电磁导阀的开闭引起主阀滑阀两端的压差，推动滑阀移动，实现主阀状态的切换。

图3是制冷模式与除霜排液模式时的冷风机的阀门连通状态。其中，电磁导阀位于左侧。此时，此时滑阀左侧腔体压力为低压气态压力，右侧腔体压力为高压气态压力，滑阀左侧小于右侧腔体压力，滑阀位于左侧，第四支路E与第三支路S之间接通，第一支路D与第二支路C之间接通，即除霜支路15与排液回路14连接，冷风机出口支路17与低压气体管支路18连接。此时系统正常制冷。如此时电磁阀5开启，则系统按照除霜准备模式运行。

图4是除霜模式时的冷风机的阀门连通状态。其中，电磁导阀位于右侧。此时，滑阀左侧腔体压力为高压气态压力，右侧腔体压力为低压气态压力，滑阀左侧大于右侧腔体压力，滑阀位于右侧，第一支路D与第四支路E之间接通，第三支路S与第二支路C之间接通，即除霜支路15与冷风机出口支路17相连，排液回路14与低压气体支路18相连。此时系统按照除霜工况运行。

作为一种优选的方案，可在低压气体管支路18的上连接有集水盘，集水盘内设有防冻盘管20，防冻盘管20的输出端与电磁阀5的进液口相连，预防集水盘冻结。

一种多联式冷库冷风机系统，所述系统包括上述方案中任意一项所述的一种多联式冷库冷风机，还包括与所述多联式冷库冷风机连接的关联终端，关联终端可以采用PL第二支路C控制系统或者上位机、中控机系统。本案例给出的是含有再冷却回路的单级压缩循环，该系统也可以变为“不带再冷却回路的单级压缩系统”、“带中间冷却的双级压缩系统”、“不带中间冷却的双级压缩系统”、“中间补气的准双级压缩系统”等。该多联式制冷系统也可以是单级压缩循环，也可以是双级压缩循环。该多联式制冷系统的四通阀可以是第三支路STF型空调电磁四通阀，也可以是其他完成相同功能的四通阀。

在制冷模式下，制冷循环中经过冷凝器1放热降温的制冷剂，经过高压液体管2后，制冷剂则进入各个冷风机。通过冷风机入口支路16，经过膨胀阀3节流降压后，经过蒸发器6在风机4的作用下，吸热汽化。通过冷风机出口支路17进入四通阀7，此时四通阀7的连接方式是：除霜支路15与排液回路14连接，冷风机出口支路17与低压气体管支路18连接。由此低压液体进入低压气体管支路18，汇入低压气体管8。随后进入气液分离器10，经压缩机11压缩后进入油分离器12，润滑油经毛细管19节流降压返回压缩机11。而此时制冷剂液体一部分进入高压气体管道13，再次进入冷凝器1放热液化。另一部分则进入除霜高压气体管9，经除霜支路15进入四通阀7，随后进入排液回路14，此时电磁阀5关闭，所以该支路没有制冷剂流量，只有气态制冷剂存于管内，一定时间后，该段制冷剂还会进一步液化。

在除霜排液模式中，制冷循环与正常制冷模式保持一致。经过冷凝器1放热降温的制冷剂，经过高压液体管2后，制冷剂则进入各个冷风机。经过膨胀阀3节流降压后，经过蒸发器6，进入四通阀7，此时四通阀不变。连接方式仍是：除霜支路15与排液回路14连接，冷风机出口支路17与低压气体管支路18连接。制冷剂进入气液分离器10，在压缩机压缩后进入油分离器12，再分别进入高压气体管道13和除霜高压气体管9。此时，预备除霜的冷风机开启对应的电磁阀5，进入除霜高压气体管9的制冷剂，由于电磁阀5开启，该支路制冷剂流通。高压的制冷剂蒸汽会迅速进入除霜支路15与液体制冷剂混合，进入排液回路14，经电磁阀5节流降压，流入高压液体管2，进入正常工作的该冷风机中。

在除霜模式中，非除霜冷风机的制冷循环与正常制冷模式保持一致。除霜冷风机按如下流程进行：经由压缩机11压缩的高温高压气态制冷剂，分别进入高温的高压气体管道13再进入冷凝器1放热降温；另一部分则进入高温的除霜高压气体管9，对于需要除霜的冷风机，四通阀7切换，此时连接方式是：除霜支路15与冷风机出口支路17相连，排液回路14与低压气体管支路18相连。电磁阀5关闭，因此排液回路14中只存储了低压气态制冷剂，而无制冷剂流量。从除霜支路15进入四通阀7的高压气体，经过蒸发器6放热液化，此时膨胀阀3全开，高压制冷剂液体直接经过冷风机入口支路16汇入高压液体管2。与冷凝器高压液态制冷剂汇合，再进入正常工作冷风机正常工作。

需要说明的是：上述方案中，该多联式冷库冷风机系统在运行除霜排液模式及除霜模式时，多组冷风机(共n组)模块中有1～m(m<n)组运行除霜排液模式及除霜模式，其余冷风机运行正常制冷模式，以保证系统正常运行，实现无间断制冷。且冷风机运行除霜排液模式及除霜模式时，必须先运行除霜排液模式再运行除霜模式。

本专利通过设置四通阀7、排液回路14和电磁阀5，实现了正常制冷模式、除霜排液模式和除霜模式三种模式的切换，其中除霜模式前还有除霜排液模式，能够避免除霜高压气体管内的气态制冷剂变为液态制冷剂，避免在切换模式时，阀门积液，进而难以调控，因此不会产生“水击”现象对系统产生破坏，并且还可实现无间断制冷，保证冷藏冷冻质量和安全。

本专利提高了制冷系统运行时的可靠性，避免除霜过程中因库内温度升高，对冷藏冷冻产品的质量产生影响。此外，在除霜模式时将蒸发器6转化为制冷系统的冷凝器1，保证除霜的速度和效果，并提高了除霜时的制冷效率。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，并不用于限定本实用新型保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多联式冷库冷风机，其特征在于：包括压缩冷凝机组和冷风机模块，所述压缩冷凝机组包括冷凝器(1)、气液分离器(10)、压缩机(11)和油分离器(12)，所述冷凝器(1)的出口通过高压液体管(2)分别连接着若干组冷风机模块；

所述冷风机模块包括膨胀阀(3)、电磁阀(5)、蒸发器(6)、四通阀(7)，每个所述蒸发器(6)的输入端连接着冷风机入口支路(16)，所述膨胀阀(3)安装于冷风机入口支路(16)中，所述冷风机入口支路(16)的接口与高压液体管(2)相连接，所述蒸发器(6)的一侧安装着风机(4)，所述蒸发器(6)的出口通过冷风机出口支路(17)与四通阀(7)的第四支路连接；

所述四通阀(7)的第一支路通过除霜支路(15)连接着除霜高压气体管(9)，所述除霜高压气体管(9)的进口连接在冷凝器(1)的进口和油分离器(12)出口之间的高压气体管道(13)上，所述油分离器(12)的进口与压缩机(11)的排气口连接，所述油分离器(12)的底部通过毛细管(19)与气液分离器(10)的进气口连接，所述气液分离器(10)的出口与压缩机(11)的吸气口连接；

所述四通阀(7)的第二支路通过排液回路(14)与电磁阀(5)连接，所述电磁阀(5)的出液口与冷风机入口支路(16)连通，所述四通阀(7)的第三支路通过低压气体管支路(18)连接着低压气体管(8)，所述低压气体管(8)的端部连接着气液分离器(10)的进气管。

2.根据权利要求1所述的一种多联式冷库冷风机，其特征在于：所述四通阀(7)在制冷模式下所述冷风机出口支路(17)与低压气体管支路(18)连通，所述除霜支路(15)与排液回路(14)连通，此时所述电磁阀(5)处于关闭状态；所述四通阀(7)在除霜模式前设有除霜准备阶段，所述四通阀(7)与制冷模式下连接方式相同，此时所述电磁阀(5)处于开启状态；所述四通阀(7)在除霜模式下所述冷风机出口支路(17)与除霜支路(15)连通，所述排液回路(14)与低压气体管支路(18)连通，此时所述电磁阀(5)处于关闭状态。

3.根据权利要求1所述的一种多联式冷库冷风机，其特征在于：所述压缩冷凝机组为风冷式、水冷式、载冷剂冷却方式中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的一种多联式冷库冷风机，其特征在于：所述压缩机(11)是转速可控型压缩机、输气量可调型压缩机、定转速压缩机中的其中一种或者多种组合。

5.根据权利要求1所述的一种多联式冷库冷风机，其特征在于：所述排液回路(14)上连接有集水盘的防冻盘管(20)，所述防冻盘管(20)的输入端与电磁阀(5)的第二支路相连。

6.一种多联式冷库冷风机系统，其特征在于：所述系统包括权利要求1-5中任意一项所述的一种多联式冷库冷风机，还包括与所述多联式冷库冷风机连接的关联终端。

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