CN218120236U - 一种制冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种制冷系统，属于制冷技术领域，包括依次连接的压缩机、冷凝器和储液器，和若干条制冷的蒸发支路。在制冷时，从压缩机出来的制冷剂蒸汽在冷凝器中放热，成为制冷剂液体，制冷剂液体在储液器中存储后通入蒸发支路，通过节流机构后压力降低，在蒸发器进行吸热气化，成为低压制冷剂气体后被抽入压缩机，进行下一轮制冷循环。在融霜时，通过选通装置将储液器液面上方的的融霜口与蒸发器连通，储液器中存储的制冷剂液体上方形成有制冷剂气体，制冷剂气体通入蒸发器进行放热融霜。该部分制冷剂气体相比于压缩机输出的制冷剂气体而言，温度更低，与蒸发器上的结的霜层之间的温差小，有效减小液锤、液爆发生的概率。

Description

一种制冷系统

技术领域

本实用新型涉及一种制冷系统，属于制冷技术领域，尤其涉及多个蒸发器的制冷系统的循环融霜。

背景技术

一般情况下，制冷系统蒸发器表面的温度低于0℃，空气中的水蒸气会从空气中析出而在该冷表面上冻结而变成霜晶，从而进一步形成霜层。霜是热的不良导体，会弱化换热器的传热，因此应定期对蒸发器进行融霜。常用的蒸发器融霜方法有中止制冷循环融霜、人工扫霜、电加热融霜、水溶霜、热气融霜、热气+水融霜等。

中止制冷循环融霜仅适合于制冷空间温度高于0℃，且对制冷空间温度稳定性要求不高的场合；人工扫霜劳动强度大，工作环境条件恶劣，且除霜效果一般，即很难将蒸发器的霜层去除干净；电加热融霜能耗较大，且电加热融霜的时间一般比较长，对制冷空间的温度影响比较大，极易出现制冷空间的温度波动比较大的情况；水溶霜过程常引起喷淋水由接水盘外溢或外溅，以及因较高的水温引起起雾现象；热气融霜有节能、融霜速度快等优点，因此在大、中型制冷装置中，热气融霜应用最为普遍。

目前的热气融霜技术，是从制冷系统压缩机的排气，或者从油气分离器的出气口引出高温高压的制冷剂蒸汽至蒸发器，对蒸发器表面的霜层进行融霜。压缩机排出的高温高压的气体进入蒸发器里，因蒸发器在上一次制冷结束开始融霜时，蒸发器里会残存部分制冷剂液体，高温高压的气体和低温的制冷剂液体混合后，有可能会出现液锤、液爆的现象。

例如公开号为CN111380327A的中国专利文件公开了具有热气融霜功能的速冻机，公开号为CN110793246A的中国专利文件公开了一种热气融霜系统及热气融霜方法，上述两篇专利文件都采用热气融霜的技术方案，其中为了防止可能出现的液锤、液爆，或者融霜结束后制冷系统回液而造成的压缩机液击、过载等问题，都需要复杂的蒸发器融霜结束后的压力控制、保护措施，因此需要诸多控制阀件，成本较高、较为复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种制冷系统，用以解决现有热气融霜的制冷系统存在为防止液锤、液爆而导致成本较高的问题。

为实现上述目的，本实用新型的方案包括：

本实用新型的一种制冷系统，包括依次连接的压缩机和冷凝器，还包括用于存储冷凝后的制冷剂液体的储液器和至少两条蒸发支路，所述蒸发支路包括蒸发器和选通装置；所述冷凝器的出口连接储液器的入口，储液器的出口通过节流机构连接各蒸发器；各蒸发器与对应蒸发支路的选通装置相连，选通装置还连接压缩机口形成制冷循环；储液器内在制冷剂液体的液面上方还开设有融霜口，所述融霜口与各蒸发器支路的选通装置相连；所述选通装置包括如下两种连通状态：蒸发器与压缩机的连通，或者融霜口与蒸发器的连通。

本实用新型提供的制冷系统，在制冷系统制冷时，选通装置连接对应蒸发支路的蒸发器和压缩机。从压缩机出来的高温高压的制冷剂蒸汽在冷凝器中放热，成为低温高压的制冷剂液体，制冷剂液体在储液器中停留储存后通入蒸发支路，通过节流机构后制冷剂液体压力降低，在蒸发器进行吸热气化，成为低温低压的制冷剂气体后被抽入压缩机，进行下一轮制冷循环。在制冷系统融霜时，选通装置连接对应蒸发支路的蒸发器和融霜口。储液器中存储的制冷剂液体上方形成有制冷剂气体，该部分制冷剂气体温度略高于环境温度，从而将该部分制冷剂气体通入蒸发器进行放热融霜。

本实用新型的制冷系统，利用储液器中的制冷剂液体上方的制冷剂气体进行融霜，该部分制冷剂气体相比于压缩机输出的高温高压的制冷剂气体而言，温度更低，与蒸发器上的结的霜层之间的温差小，有效减小液锤、液爆发生的概率。

进一步地，所述储液器出口连接用于向各蒸发支路分配制冷剂液体的供液集管，各蒸发支路均与供液集管相连。

储液器出口通过供液集管与各个蒸发支路连接，储液器中的制冷剂液体通过供液集管将制冷剂液体分配给每个蒸发支路，从而可以控制制冷系统中部分蒸发支路工作于制冷模式，部分工作于除霜模式，互不影响。

进一步地，储液器出口通过压差阀连接供液集管，所述压差阀在启动后用于在压差阀上游形成高压，在压差阀下游形成低压。

为了保证制冷剂气体能够顺利流入蒸发器中，本实用新型在储液器的出口设置有压差阀，利用压差阀连接供液集管。当蒸发支路工作在融霜模式时，压差阀工作，压差阀使得储液器上游形成高压，即储液器上方的融霜口高压，压差阀下游形成低压，即供液集管内形成低压，从而利用压差驱动储液器上方的制冷剂气体能够顺利通过选通装置进入蒸发器。

进一步地，所述蒸发支路包括依次连接的节流机构、蒸发器和选通装置，所述节流机构上并联有反向管路，所述反向管路中串设有从蒸发器到供液集管方向的单向阀。

在每条蒸发支路中都设置有每条蒸发支路中的节流机构，每个节流机构并联有反向管路，该反向管路中设置有单向阀，储液器上方的制冷剂气体通过选通装置进入蒸发器融霜后形成的制冷剂液体能够利用该单向阀流向供液集管，蒸发器融霜后形成的有较大过冷度的制冷剂液体回到供液集管，通过供液集管再分配给其余工作在制冷模式的蒸发支路用于蒸发制冷，将除霜用的制冷剂重新利用，相当于将被制冷环境中的热量用于蒸发器融霜，融霜过程不降低制冷效率；或者说将蒸发器的结霜中存储的“冷能”，传递给其他蒸发器用于制冷，改善了融霜时的制冷效果。

进一步地，所述选通装置为三通阀，三通阀的第一端口连接对应蒸发支路的蒸发器，第二端口连接压缩机入口，第三端口连接融霜口；所述三通阀包括两个阀位，第一阀位下第一端口连接第二端口，第二阀位下第一端口连接第三端口。

进一步地，所述蒸发支路还设置有截止阀。

在各个蒸发支路中还设置有截止阀，当某条蒸发支路出现故障时，关闭该截止阀，方便该段蒸发支路的检修。

进一步地，所述融霜口连接有融霜集管，所述融霜集管连接各蒸发支路中的三通阀。

储液器上方设置有融霜集管，融霜集管连接各个蒸发支路中的三通阀，储液器中的制冷剂液体上方的制冷剂气体通过融霜集管将制冷剂气体分配给每个工作于融霜模式的蒸发支路。

进一步地，各支路的换向装置与压缩机之间通过气分型吸气集管连接。

换向装置通过气分型吸气集管连接，利用气分型吸气集管将制冷剂液体进行气液分离，从而保证压缩机吸入干燥的制冷剂气体。

附图说明

图1是本实用新型制冷系统制冷运行示意图；

其中包括：01-压缩机，02-油分离器，03-冷凝器，04-储液器，05-干燥过滤器，06-视液镜，07-电磁压差阀，08-供液集管，09-凉气集管，10-吸气集管，11/21/31-双向电磁阀，12/22/32-节流机构，13/23/33-单向阀，14/24/34-蒸发器，15/25/35-电磁三通阀；

图2是本实用新型电磁三通阀运行示意图；

图3是本实用新型制冷系统融霜运行示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

系统实施例：

现有技术中利用热气融霜技术为了避免高温高压的气体和低温的制冷液体混合后出现液锤、液爆的现象，会在融霜开始前，截止供给蒸发器中的制冷剂，然后压缩机运行，蒸发器接在压缩机的吸气口，因此压缩机运行后，会将蒸发器中残存的制冷剂液体抽走，则在融霜时，高温高压的气体进入蒸发器后，蒸发器内没有低温的制冷剂液体，也就不会产生液锤、液爆的情况。

但利用上述技术在融霜结束后，由于蒸发器内的温度较低，高温高压制冷剂在蒸发器内会被冷凝为液体。现有技术中的制冷系统在出厂时大多采用的是气体压缩机，对于气体压缩机来说，接入蒸发器内冷凝的制冷剂液体会大大降低整个系统制冷效果(气泵怕液)。因此为了将蒸发器中的液体转换为气体，会在蒸发器和压缩机之间设置减压阀，利用减压阀让蒸发器中液体慢慢变为气体，然后压缩机将该部分气体抽走。直到蒸发器里的压力降的比较低的时候，则说明蒸发器中的液体的量已经很少了，此时才能将蒸发器与压缩机之间的阀门全部打开，在此之前阀门一直处于流量较小的打开状态，阀门不能长时间处于流量较小的打开状态，会降低制冷系统整个的制冷效率，并且在该技术下，要调整阀门的开关和开关度，很容易造成误差。

以制冷系统采用活塞压缩机的低温冷库(-18℃)为例，夏季工况下压缩机的排气温度可达120℃左右，蒸发器的温度大约为-28℃，如此大的温差可能会造成蒸发器的铜管与翅片间的配合间隙逐渐增大，从而此处的接触热阻逐渐增大，影响蒸发器的换热性能。

大、中型的制冷系统通常配有储液器，正常情况下，储液器的下部为制冷剂液体，上部为制冷剂气体，利用储液器上部的制冷剂气体对蒸发器进行融霜。在现有的热气融霜技术中，如果融霜前蒸发器内液体制冷剂较多，过热的制冷剂蒸汽进入蒸发器，液体制冷及发生急剧气化和相变可能会引起液锤现象。本实用新型利用储液器上部的制冷剂气体温度较低，制冷剂气体与蒸发器之间的温差较小，其温度也刚好可以满足蒸发器融霜的要求，并且有效地减小液锤、液爆发生的概率。

本制冷系统的制冷运行如图1所示，低温低压的制冷剂蒸汽被压缩机01吸入，低温低压的制冷剂蒸汽被压缩机压缩为高温高压的制冷剂蒸汽，高温高压的制冷剂蒸汽经过油分离器02，油分离器02将高温高压的制冷剂蒸汽中的制冷剂和润滑油分离，润滑油沉在油分离器02底部，分离后的高温高压的制冷剂蒸汽进入冷凝器03，冷凝器03将高温高压的制冷剂蒸汽冷凝为制冷剂液体，冷凝后的制冷剂液体进入储液器04，冷凝器03将高温高压的制冷剂蒸汽冷凝为制冷剂液体时，并不是所有的高温高压的制冷剂蒸汽都能冷凝为制冷剂液体，部分高温高压的制冷剂蒸汽经过冷凝器03后会降低温度，形成比环境温度较高，但远比高温高压的制冷剂蒸汽温度低的制冷剂气体存储在储液器04的上部。进入储液器04后，制冷剂液体经过干燥过滤器05、视液镜06、电磁压差阀07、供液集管08，经过供液集管08后制冷剂液体被分配到各蒸发器对应的供液支路。

在大中型制冷系统中，通常不止包含有一台蒸发器形成的蒸发支路，在大中型制冷系统中利用本实用新型中的制冷系统，不仅能够高效制冷外，还可以利用储液器上部的制冷剂气体对需要融霜的蒸发器进行融霜。具体的，以蒸发器14所在的蒸发支路为例，在制冷系统进行制冷时，供液集管8中的制冷剂液体依次经过双向电磁阀11、节流机构12(此时单向阀13为反向截止状态，因此制冷剂液体不会经过单向阀)，制冷剂液体在节流机构12中节流降压为低温低压的气液两相的制冷剂，液体制冷剂流入蒸发器14中，经过蒸发器14气化吸热产生制冷效果。此时电磁三通阀15断电，如图2所示，从而电磁三通阀15的a口、b口相通，液体制冷剂从a口入，b口出，之后进入气分型吸气集管10，气分型吸气集管10具有气液分离器的功能，将低温低压的制冷剂蒸汽送入压缩机01中，压缩机01吸入低温低压的制冷剂蒸汽，如此循环进行整个空调的制冷工作。

以蒸发器14所在的蒸发支路需要融霜时为例，如图3所示，储液器04上部的制冷剂气体通常比环境温度略高，远低于压缩机排气或从油分离器出来的制冷剂的温度。本实用新型为了与传统的利用高温高压的制冷剂蒸汽进行区别(“热气融霜”)，将储液器04上部的制冷剂气体称为“凉气”，则对应的收集该部分凉气的管路为凉气集管09。此时电磁三通阀15通电，如图2所示，从而电磁三通阀15的c口、a口相通，凉气从c口入、a口出，进入蒸发器14，凉气的进入蒸发器后，对蒸发器表面的霜层放热，融化霜层，在凉气对蒸发器进行融霜时，凉气会被冷凝为具有大过冷度的制冷剂液体，制冷剂液体经过单向阀13、双向电磁阀11进入供液集管08，从而该制冷剂液体会被供液集管08分配给其他正在制冷的蒸发器。

为保证蒸发支路融霜时，蒸发器中冷凝后的制冷剂液体顺利流回供液集管8，本实用新型设置了电磁压差阀07，电磁压差阀07在任何一台蒸发器处于非融霜状态时，电磁压差阀07不工作或者处于断电状态，此时电磁压差阀07没有降压功能。任何一台蒸发器容霜时，电磁压差阀07工作或者处于带电状态，使得储液器04上部压力小，下部压力大(即储液器与冷凝器和凉气集管连接的储液器入口压力大，储液器与干燥过滤器连接的储液器出口压力小)，从而保证凉气能够顺利进入蒸发器，同时经过蒸发器后冷凝的制冷剂液体能够顺利流回供液集管。

本实用新型提供的采用储液器上部的制冷剂气体对蒸发器进行融霜，对整个制冷系统的蒸发器进行合理分组，在冷凝器负荷较大时进行循环融霜，可大大降低冷凝器的热负荷，从而在冷凝器选型时刻选择额定换热量较小的冷凝器，节约初投资。利用本实用新型还能在蒸发器融霜时，不消耗如电加热融霜时的外来能量，与热气融霜相比，本实用新型使用来自储液器的制冷剂气体温度较低，因此融霜对制冷空间的温度影响小，即制冷空间的温度波动小。除此之外，本实用新型利用储液器上部出来的制冷剂气体与蒸发器上的霜换热后相变为过冷液体，随后过冷液体通过供液集管进入其它蒸发器制冷，充分利用了该部分冷量，提高了整个系统的能效。本实用新型中压缩机排出的高温高压的制冷剂在经过油分离器到达冷凝器后，制冷剂经过冷凝，制冷剂中包裹的润滑油能够冷凝为很小的液滴，润滑油液滴在重力的作用下沉在储液器里，从而减少了在整个制冷或融霜过程中，制冷剂中的含油量。

Claims (8)

1.一种制冷系统，包括依次连接的压缩机和冷凝器，其特征在于，还包括用于存储冷凝后的制冷剂液体的储液器和至少两条蒸发支路，所述蒸发支路包括蒸发器和选通装置；所述冷凝器的出口连接储液器的入口，储液器的出口通过节流机构连接各蒸发器；各蒸发器与对应蒸发支路的选通装置相连，选通装置还连接压缩机口形成制冷循环；储液器内在制冷剂液体的液面上方还开设有融霜口，所述融霜口与各蒸发器支路的选通装置相连；所述选通装置包括如下两种连通状态：蒸发器与压缩机的连通，或者融霜口与蒸发器的连通。

2.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述储液器出口连接用于向各蒸发支路分配制冷剂液体的供液集管，各蒸发支路均与供液集管相连。

3.根据权利要求2所述的制冷系统，其特征在于，储液器出口通过压差阀连接供液集管，所述压差阀在启动后用于在压差阀上游形成高压，在压差阀下游形成低压。

4.根据权利要求3所述的制冷系统，其特征在于，所述蒸发支路包括依次连接的节流机构、蒸发器和选通装置，所述节流机构上并联有反向管路，所述反向管路中串设有从蒸发器到供液集管方向的单向阀。

5.根据权利要求4所述的制冷系统，其特征在于，所述选通装置为三通阀，三通阀的第一端口连接对应蒸发支路的蒸发器，第二端口连接压缩机入口，第三端口连接融霜口；所述三通阀包括两个阀位，第一阀位下第一端口连接第二端口，第二阀位下第一端口连接第三端口。

6.根据权利要求5所述的制冷系统，其特征在于，所述蒸发支路还设置有截止阀。

7.根据权利要求6所述的制冷系统，其特征在于，所述融霜口连接有融霜集管，所述融霜集管连接各蒸发支路中的三通阀。

8.根据权利要求7所述的制冷系统，其特征在于，各支路的换向装置与压缩机之间通过气分型吸气集管连接。

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