CN215216753U - 一种复叠式制冷机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及制冷设备技术领域，提供了一种复叠式制冷机组，包括：承重平台；冷凝蒸发器，冷凝蒸发器具有第一入口、第一出口、第二入口和第二出口；高温级制冷循环系统，高温级制冷循环系统内使用的制冷剂为R410A，高温级制冷循环系统包括第一涡旋式压缩机、冷凝器和第一膨胀阀；以及低温级制冷循环系统，低温级制冷循环系统内使用的制冷剂为R23，低温级制冷循环系统包括贮液器、第二膨胀阀、第一蒸发器、第二涡旋式压缩机和油分离器。本实用新型提供的一种复叠式制冷机组，结构更加紧凑，COP值较高，为实现新型制冷剂R410a、R23和涡旋压缩机在复叠式制冷机组的实际应用提供一种技术支持，为在高温级冷凝器实现全热回收提供了技术支持。

Description

一种复叠式制冷机组

技术领域

本实用新型涉及制冷设备技术领域，具体涉及一种复叠式制冷机组。

背景技术

在肉类食品、医药生产和油气回收等低温工业领域，复叠式制冷机组得到了广泛的应用和发展。这些领域内的复叠式制冷机组，压缩机一般采用螺杆式压缩机，一般采用R22做高温级制冷剂，R23做低温级制冷剂。

虽然上述领域的复叠式制冷机组的技术已经较为成熟，但其仍然存在以下两方面缺陷：1.在设备上，其面临着结构不紧凑和占地面积较大等缺陷，无法广泛应用在中小型企业和制冷量较少的工业场合，制约了中小型冷冻加工企业的发展。2.在制冷剂方面，由于高温级制冷剂R22的汽化潜热小，因此体积单位制冷量下，需要使用到更多的R22，同时使用R22使得高压级压缩机的输气系数更低，且效率更低，从而导致整个制冷机组的COP值较低。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型在解决技术缺陷的同时实现以下目的：

(1)提供一种复叠式制冷机组，使其结构更加紧凑，并且COP值较高；

(2)实现涡旋压缩机在复叠式制冷机组的实际应用，为其在复叠式制冷机组提供参考价值；

(3)实现制冷剂R23和R410a分别在低温级和高温级的应用及其与涡旋式压缩在复叠式制冷机组和配合使用，使得复叠制冷机组在实现结构紧凑、更环保更安全和达到制冷需求的同时使得机组具备更好的工作性能、更高的COP值。

(4)R410a经第一涡旋式压缩机压缩以后具备更高的排气温度，在高压级的冷凝器部分可实现高温热回收，为制冷机组实现热回收提供一种可行的技术支持。

为了实现上述目的，本实用新型通过如下的技术方案来实现：一种复叠式制冷机组，包括：

承重平台；

冷凝蒸发器，所述冷凝蒸发器安装在所述承重平台上，所述冷凝蒸发器具有第一入口、第一出口、第二入口和第二出口，所述第一入口与所述第一出口连通，所述第二入口与所述第二出口连通；

高温级制冷循环系统，所述高温级制冷循环系统安装在所述承重平台上、且位于所述冷凝蒸发器的一侧，所述高温级制冷循环系统内使用的制冷剂为R410A，所述高温级制冷循环系统包括第一涡旋式压缩机、冷凝器和第一膨胀阀，所述第一涡旋式压缩机的制冷剂入口与所述第一出口连接，所述第一涡旋式压缩机的制冷剂出口与所述冷凝器的入口连接，所述冷凝器的出口与所述第一膨胀阀的入口连接，所述第一膨胀阀的出口与所述第一入口连接；以及

低温级制冷循环系统，所述低温级制冷循环系统安装在所述承重平台上、且位于所述冷凝蒸发器的另一侧，所述低温级制冷循环系统内使用的制冷剂为R23，所述低温级制冷循环系统包括贮液器、第二膨胀阀、第一蒸发器、第二涡旋式压缩机和油分离器，所述贮液器的入口与所述第二出口连通，所述贮液器的出口与所述第二膨胀阀的入口连接，所述第二膨胀阀的出口与所述第一蒸发器的入口连接，所述第一蒸发器的出口与所述第二涡旋式压缩机的制冷剂入口连接，所述第二涡旋式压缩机的制冷剂出口与所述油分离器的入口连接，所述油分离器的气分出口与所述第二入口连接。

进一步地，所述低温级制冷循环系统还包括板式换热器和第三膨胀阀，所述板式换热器设置在所述贮液器与所述第一蒸发器之间，所述板式换热器具有第三入口、第三出口、第四入口和第四出口，所述第三入口与所述第三出口连通，所述第四入口与所述第四出口连通；

所述第三膨胀阀的入口与所述贮液器的出口连接，所述第三膨胀阀的出口与所述第三入口连接，所述第三出口与所述第二涡旋式压缩机的制冷剂入口连接，所述第四入口与所述贮液器的出口连接，所述第四出口与所述第二膨胀阀的入口连接。

进一步地，所述低温级制冷循环系统还包括第四膨胀阀和第二蒸发器，所述第四膨胀阀的入口与所述第四出口连接，所述第四膨胀阀的出口与所述第二蒸发器的入口连接，所述第二蒸发器的出口与所述第二涡旋式压缩机的制冷剂入口连接。

进一步地，所述油分离器的油分出口与所述第二涡旋式压缩机的进油口之间通过回油管道连接，所述回油管道上安装有油过滤器和油位控制器。

进一步地，所述油分离器与所述冷凝蒸发器之间设置有气体预冷却器，所述气体预冷却器的入口与所述油分离器的气分出口连接，所述气体预冷却器的出口与所述第二入口连接。

进一步地，所述第一膨胀阀为电子膨胀阀，所述第二膨胀阀、所述第三膨胀阀和所述第四膨胀阀为热力膨胀阀。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型提供的一种复叠式制冷机组，其内的所有设备均在一个承重平台集成，结构紧凑、且占地面积小，能够应用在中小型企业和制冷量较少的工业场合，促进中小型冷冻加工企业的发展。

2.本实用新型提供的一种复叠式制冷机组，分为低温级制冷循环和高温级制冷循环，其中低温级制冷循环内的制冷剂为R23，高温级制冷循环内的制冷剂为R410A。两种制冷剂的成分利用使得本机组具备更高更稳定的运行效果，同时也具备更高的COP值。

3.本实用新型提供的一种复叠式制冷机组，冷热输出灵活，高温级可以带预冷输出，可输出蒸发温度在-5℃-0℃左右的用冷点。

4.本实用新型提供的一种复叠式制冷机组，R410a经第一涡旋式压缩机压缩以后具备更高的排气温度，在高压级的冷凝器部分可实现高温热回收，可全热回收加热50℃-70℃的热水和热风，实现能源的综合利用，为制冷机组实现热回收提供一种可行的技术。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为高温级制冷循环系统的结构示意图；

图3为低温级制冷循环系统的结构示意图；

图4为图3中A部的放大结构示意图；

图5为图3中B部的放大结构示意图。

附图标记：10-冷凝蒸发器、11-第一入口、12-第一出口、13-第二入口、14-第二出口、20-高温级制冷循环系统、21-第一涡旋式压缩机、22-冷凝器、23-第一膨胀阀、30-低温级制冷循环系统、31-贮液器、32-第二膨胀阀、33-第一蒸发器、34-第二涡旋式压缩机、341-制冷剂入口、342-制冷剂出口、35-油分离器、351-气分出口、352-油分出口、353-回油管道、354-油过滤器、355-油位控制器、36-板式换热器、361-第三入口、362-第三出口、363-第四入口、364-第四出口、37-第三膨胀阀、38-第四膨胀阀、39-第二蒸发器、40-气体预冷却器。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“纵”、“横”、“水平”、“顶”、“底”、“上”、“下”、“内”和“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅适用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1-5所示，本实用新型提供一种复叠式制冷机组，包括承重平台(附图未示出)、冷凝蒸发器10、高温级制冷循环系统20和低温级制冷循环系统30。

冷凝蒸发器10安装在承重平台上。冷凝蒸发器10具有第一入口11、第一出口12、第二入口13和第二出口14。第一入口11与第一出口12连通，第二入口13与第二出口14连通。

高温级制冷循环系统20安装在承重平台上、且位于冷凝蒸发器10的一侧，高温级制冷循环系统20内使用的制冷剂为R410A。高温级制冷循环系统20包括第一涡旋式压缩机21、冷凝器22和第一膨胀阀23。第一涡旋式压缩机21的制冷剂入口与第一出口12连接，第一涡旋式压缩机21的制冷剂出口与冷凝器22的入口连接，冷凝器22的出口与第一膨胀阀23的入口连接，第一膨胀阀23的出口与第一入口11连接。

低温级制冷循环系统30安装在承重平台上、且位于冷凝蒸发器10的另一侧，低温级制冷循环系统30内使用的制冷剂为R23。低温级制冷循环系统30包括贮液器31、第二膨胀阀32、第一蒸发器33、第二涡旋式压缩机34和油分离器35。贮液器31的入口与第二出口14连通，贮液器31的出口与第二膨胀阀32的入口连接，第二膨胀阀32的出口与第一蒸发器33的入口连接，第一蒸发器33的出口与第二涡旋式压缩机34的制冷剂入口连接，第二涡旋式压缩机34的制冷剂出口与油分离器35的入口连接，油分离器35的气分出口351与第二入口13连接。

高温级制冷循环系统20和低温级制冷循环系统30内的各个连接管道上均安装有控制阀和过滤器，其中控制阀用于控制连接管道内的制冷剂的流通，过滤器用于过滤制冷剂内的杂质。

高温级制冷循环系统20的具体工作流程为：中温低压的R410A制冷剂蒸气进入第一涡旋式压缩机21，在第一涡旋式压缩机21内被压缩成高温高压的R410A制冷剂蒸气。高温高压的R410A制冷剂蒸气从第一涡旋式压缩机21的出口排出、并进入冷凝器22内，在冷凝器22内向冷却水和空气释放热量后被冷凝为R410A制冷剂液体，R410A制冷剂液体从冷凝器22的出口排出、并进入第一膨胀阀23，在第一膨胀阀23内节流膨胀为中温低压的R410A制冷剂气液混合物。中温低压的R410A制冷剂气液混合物从第一入口11进入冷凝蒸发器10内，在冷凝蒸发器10内吸收从第二入口13流入、第二出口14排出的低温级制冷剂R23的热量后蒸发为中温低压的R410A制冷剂蒸气，中温低压的R410A制冷剂蒸气从第一出口12排出、并再次进入第一涡旋式压缩机21内，开始下一轮的高温级制冷循环。

低温级制冷循环系统30的具体工作流程为：低温低压的制冷剂R23蒸气进入第二涡旋式压缩机34，在第二涡旋式压缩机34内被压缩成中温高压的R23蒸气，中温高压的R23蒸气从第二涡旋式压缩机34的出口排出、并进入油分离器35内进行油气分离，油气分离会将中温高压的R23A蒸气内携带的少量润滑油分离出来。分离出润滑油后的中温高压的R23蒸气从油分离器35的气分出口351排出、并进入冷凝蒸发器10，在冷凝蒸发器10内与R410A制冷剂气液混合物进行热交换后被冷凝为R23制冷剂液体。R23制冷剂液体从第二出口14排出、并进入贮液器31内贮存，接着再从贮液器31的出口排出、并进入第二膨胀阀32，在第二膨胀阀32内节流膨胀为中温低压的R23制冷剂气液混合物。R23制冷剂气液混合物从第二膨胀阀32的出口排出、并进入第一蒸发器33，在第一蒸发器33内吸收外界空气热量后蒸发为低温低压的R23蒸气。低温低压的R23蒸气从第一蒸发器33的出口排出、并再次进入第二涡旋式压缩机34内，开始下一轮的低温制冷循环。

本机组内的所有设备均在一个承重平台集成，结构紧凑、且占地面积小，能够应用在中小型企业和制冷量较少的工业场合，促进中小型冷冻加工企业的发展。

本机组分为低温级制冷循环和高温级制冷循环两个制冷循环，其中低温级制冷循环内的制冷剂为R23，高温级制冷循环内的制冷剂为R410A。两个制冷循环通过冷凝蒸发器10复叠在一起，同时运行，高温级制冷循环作为低温级制冷循环的冷凝器22。蒸发冷凝器22的作用是把低温级制冷循环和高温级制冷循环联合在一起，即中温低压的R410A制冷剂气液混合物从冷凝蒸发器10内的中温高压的R23蒸气中吸取热量而蒸发，同时中温高压的R23蒸气也变为R23制冷剂液体，冷凝蒸发器10中实现了用高温级制冷循环冷凝R23的目的。二者的协同作用完成整个制冷循环。

相比传统的双级压缩循环，本机组主要是通过冷凝蒸发器10连接两个制冷循环，系统简单，两个涡旋式压缩机的气缸容积更小，且无需考虑系统回油不均、压差过大等问题，控制方便，便于实验操作。

另外，R410A是一种新型环保制冷剂，具有较高的汽化潜热值。R23和R410A两种制冷剂的充分利用使得本机组具备更高更稳定的运行效果，同时也具备更高的COP值。

在一个实施例中，低温级制冷循环系统30还包括板式换热器36和第三膨胀阀37，板式换热器36设置在贮液器31与第一蒸发器33之间。板式换热器36具有第三入口361、第三出口362、第四入口363和第四出口364，第三入口361与第三出口362连通，第四入口363与第四出口364连通。

第三膨胀阀37的入口与贮液器31的出口连接，第三膨胀阀37的出口与第三入口361连接，第三出口362与第二涡旋式压缩机34的制冷剂入口连接。第四入口363与贮液器31的出口连接，第四出口364与第二膨胀阀32的入口连接。

这样从贮液器31的出口排出的R23制冷剂液体就会被分为两路。其中，第一路的R23制冷剂液体进入第三膨胀阀37，在第三膨胀阀37内节流膨胀为中温低压的R23制冷剂气液混合物，这部分中温低压的R23制冷剂气液混合物从第三入口361进入板式换热器36、并在板式换热器36内吸收由第四入口363进入板式换热器36的R23制冷剂液体的热量而蒸发成为低温低压的R23蒸气，这部分低温低压的R23蒸气再从第三出口362排出、并再次进入第二涡旋式压缩机34内，开始下一轮的低温制冷循环；第二路的R23制冷剂液体从第四入口363进入板式换热器36内、被第一路的中温低压的R23制冷剂气液混合物吸收热量后温度降低，然后再从第四出口364排出、并先后进入第二膨胀阀32和第一蒸发器33。

这种设计能够使得进入第二膨胀阀32和第一蒸发器33时的R23制冷剂液体的温度更低，进而使得后续第一蒸发器33能够吸收更多外界空气的热量，进一步提升了制冷效果。

在一个实施例中，低温级制冷循环系统30还包括第四膨胀阀38和第二蒸发器39。第四膨胀阀38的入口与第四出口364连接，第四膨胀阀38的出口与第二蒸发器39的入口连接，第二蒸发器39的出口与第二涡旋式压缩机34的制冷剂入口连接。

这样，从第四出口364排出的R23制冷剂液体就会有一部分先后进入到第四膨胀阀38和第二蒸发器39，并最终进入到第二涡旋式压缩机34内。第一蒸发器33和第二蒸发器39共同作用，能够吸收更多外界空气的热量，进一步提升制冷效果。

在一个实施例中，油分离器35的油分出口352与第二涡旋式压缩机34的进油口之间通过回油管道353连接，回油管道353上安装有油过滤器354和油位控制器355。油位控制器355能够输出电子信号，及时调整状态，从而保障第二涡旋式压缩机34的供油安全，降低第二涡旋式压缩机34在使用过程中由于缺油而造成损坏，从而达到保护设备、节能和提高效率的目的。

在一个实施例中，油分离器35与冷凝蒸发器10之间设置有气体预冷却器40，气体预冷却器40的入口与油分离器35的气分出口351连接，气体预冷却器40的出口与第二入口13连接。气体预冷却器40用于将从油分离器35的气分出口351排出的中温高压的R23蒸气冷却为常温，从而使得进入冷凝蒸发器10的R23蒸气为常温。

在一个实施例中，第一膨胀阀23为电子膨胀阀，第二膨胀阀32、第三膨胀阀37和第四膨胀阀38为热力膨胀阀。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种复叠式制冷机组，其特征在于：包括：

承重平台；

冷凝蒸发器，所述冷凝蒸发器安装在所述承重平台上，所述冷凝蒸发器具有第一入口、第一出口、第二入口和第二出口，所述第一入口与所述第一出口连通，所述第二入口与所述第二出口连通；

高温级制冷循环系统，所述高温级制冷循环系统安装在所述承重平台上、且位于所述冷凝蒸发器的一侧，所述高温级制冷循环系统内使用的制冷剂为R410A，所述高温级制冷循环系统包括第一涡旋式压缩机、冷凝器和第一膨胀阀，所述第一涡旋式压缩机的制冷剂入口与所述第一出口连接，所述第一涡旋式压缩机的制冷剂出口与所述冷凝器的入口连接，所述冷凝器的出口与所述第一膨胀阀的入口连接，所述第一膨胀阀的出口与所述第一入口连接；以及

低温级制冷循环系统，所述低温级制冷循环系统安装在所述承重平台上、且位于所述冷凝蒸发器的另一侧，所述低温级制冷循环系统内使用的制冷剂为R23，所述低温级制冷循环系统包括贮液器、第二膨胀阀、第一蒸发器、第二涡旋式压缩机和油分离器，所述贮液器的入口与所述第二出口连通，所述贮液器的出口与所述第二膨胀阀的入口连接，所述第二膨胀阀的出口与所述第一蒸发器的入口连接，所述第一蒸发器的出口与所述第二涡旋式压缩机的制冷剂入口连接，所述第二涡旋式压缩机的制冷剂出口与所述油分离器的入口连接，所述油分离器的气分出口与所述第二入口连接。

2.根据权利要求1所述的一种复叠式制冷机组，其特征在于：所述低温级制冷循环系统还包括板式换热器和第三膨胀阀，所述板式换热器设置在所述贮液器与所述第一蒸发器之间，所述板式换热器具有第三入口、第三出口、第四入口和第四出口，所述第三入口与所述第三出口连通，所述第四入口与所述第四出口连通；

所述第三膨胀阀的入口与所述贮液器的出口连接，所述第三膨胀阀的出口与所述第三入口连接，所述第三出口与所述第二涡旋式压缩机的制冷剂入口连接，所述第四入口与所述贮液器的出口连接，所述第四出口与所述第二膨胀阀的入口连接。

3.根据权利要求2所述的一种复叠式制冷机组，其特征在于：所述低温级制冷循环系统还包括第四膨胀阀和第二蒸发器，所述第四膨胀阀的入口与所述第四出口连接，所述第四膨胀阀的出口与所述第二蒸发器的入口连接，所述第二蒸发器的出口与所述第二涡旋式压缩机的制冷剂入口连接。

4.根据权利要求1所述的一种复叠式制冷机组，其特征在于：所述油分离器的油分出口与所述第二涡旋式压缩机的进油口之间通过回油管道连接，所述回油管道上安装有油过滤器和油位控制器。

5.根据权利要求1所述的一种复叠式制冷机组，其特征在于：所述油分离器与所述冷凝蒸发器之间设置有气体预冷却器，所述气体预冷却器的入口与所述油分离器的气分出口连接，所述气体预冷却器的出口与所述第二入口连接。

6.根据权利要求3所述的一种复叠式制冷机组，其特征在于：所述第一膨胀阀为电子膨胀阀，所述第二膨胀阀、所述第三膨胀阀和所述第四膨胀阀为热力膨胀阀。

Images