CN219014747U - 一种制冷机组和制冷设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种制冷机组和制冷设备，涉及制冷设备领域，解决了现有技术中制冷机组化霜控制过程存在无霜情况下依然进行化霜，造成库温升高，机组能耗增加以及难以准确匹配最难化霜位置的问题。该制冷机组包括压缩机、四通换向阀、冷凝器、蒸发器和化霜管，化霜管位于蒸发器底部，化霜管两端分别与四通换向阀和蒸发器连通，压缩机的排气口、四通换向阀、冷凝器、蒸发器、化霜管、四通换向阀和压缩机的回气口依次连接并形成第一冷媒回路；压缩机的排气口、四通换向阀、化霜管、蒸发器、冷凝器、四通换向阀和压缩机的回气口依次连接并形成第二冷媒回路。该制冷机组可提高整个蒸发器化霜的均匀性、提高化霜速度以及降低化霜能耗。

Description

一种制冷机组和制冷设备

技术领域

本实用新型涉及制冷设备技术领域，尤其涉及一种制冷机组和制冷设备。

背景技术

低温冷库的库温一般维持在﹣18℃左右，在如此低的库温下，制冷机组一直处于结霜的工况，结霜化霜过程是制冷机组必不可少的过程，因此，制冷机组结霜和化霜的可靠性是必须保证的。然而，目前低温冷库库内温度通常为-18℃左右，当机组运行时间长，且冷库内湿度大时，蒸发器结霜严重，霜层较厚，当制冷机组启动热氟化霜时，利用热氟化霜管内的高温冷媒对蒸发器化霜，具有化霜速度快的优势，但是蒸发器上部霜层及化霜水在重力情况下会积累到蒸发器底部，造成蒸发器上部先完成化霜，下部后完成化霜。

目前常规的化霜退出有两种方式：一种按照化霜时长判断是否退出化霜过程，具体的，机组根据实际测试最长化霜时间判断是否退出化霜，此种化霜退出条件虽然能保证蒸发器化霜干净，但是往往造成机组无霜情况下依然进行化霜，造成库温升高，机组能耗增加；另一种根据第一感温包温度判断是否退出化霜过程，具体的，此种方式一般将第一感温包布置在蒸发器最难化霜的位置，当此处感温包温度达到预设温度时机组退出化霜，此种化霜退出方式虽然能达到有霜化霜，无霜不化霜，但需要准确匹配最难化霜位置，若最难化霜位置匹配不准确，极易造成蒸发器化霜不干净的情况出现。

因此，急需对现有技术中的低温热氟机组及其化霜控制方法进行改进。

实用新型内容

本实用新型的其中一个目的是提出一种制冷机组，解决了现有技术中制冷机组化霜控制过程存在无霜情况下依然进行化霜，造成库温升高，机组能耗增加以及难以准确匹配最难化霜位置的技术问题。本实用新型优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型的制冷机组，包括压缩机、四通换向阀、冷凝器、蒸发器和化霜管，所述化霜管位于所述蒸发器底部，所述化霜管两端分别与所述四通换向阀和所述蒸发器连通，制冷机组处于制冷模式时，所述压缩机的排气口、所述四通换向阀、所述冷凝器、所述蒸发器、所述化霜管、所述四通换向阀和所述压缩机的回气口依次连接并形成第一冷媒回路；制冷机组处于化霜模式时，所述压缩机的排气口、所述四通换向阀、所述化霜管、所述蒸发器、所述冷凝器、所述四通换向阀和所述压缩机的回气口依次连接并形成第二冷媒回路。

根据一个优选实施方式，所述化霜管的数量为多根，多根所述化霜管并联设置，并且所述化霜管覆盖所述蒸发器底部。

根据一个优选实施方式，所述的制冷机组还包括吸气过滤器和吸气管，所述吸气过滤器和所述吸气管位于所述四通换向阀和所述化霜管之间，并且所述吸气管的截面积与多根所述化霜管的截面积之和相同。

根据一个优选实施方式，所述的制冷机组还包括第一感温包，所述第一感温包位于所述蒸发器处，并且所述第一感温包用于检测所述蒸发器表面的温度。

根据一个优选实施方式，所述的制冷机组还包括第二感温包，所述第二感温包位于所述蒸发器处，并且所述第二感温包用于检测冷库内的温度。

根据一个优选实施方式，所述的制冷机组还包括电子膨胀阀，所述电子膨胀阀设置于所述冷凝器与所述蒸发器之间，并且所述电子膨胀阀用于对流经的冷媒进行节流。

根据一个优选实施方式，所述的制冷机组还包括第三感温包、压力传感器和第四感温包，其中，所述第三感温包位于所述蒸发器与所述化霜管之间，并且所述第三感温包用于检测所述蒸发器出口处的温度；所述压力传感器和所述第四感温包位于所述压缩机的吸气口处，并且所述压力传感器和所述第四感温包分别用于检测所述压缩机的吸气口处的冷媒压力和温度。

本实用新型提供的制冷机组至少具有如下有益技术效果：

本实用新型的制冷机组，包括压缩机、四通换向阀、冷凝器、蒸发器和化霜管，化霜管位于蒸发器底部，化霜管两端分别与四通换向阀和蒸发器连通，当制冷机组处于化霜模式时，压缩机喷出的高温冷媒先进入位于蒸发器底部的化霜管对蒸发器底部化霜，然后再进入蒸发器进行化霜，从而可提高整个蒸发器化霜的均匀性、提高化霜速度以及降低化霜能耗，避免蒸发器在无霜情况下依然进行化霜，造成库温升高，机组能耗增加的问题，也可避免蒸发器最难化霜位置匹配不准确，造成蒸发器化霜不干净的问题。即本实用新型的制冷机组，解决了现有技术中制冷机组化霜控制过程存在无霜情况下依然进行化霜，造成库温升高，机组能耗增加以及难以准确匹配最难化霜位置的技术问题。

本实用新型的第二个目的是提出一种制冷设备。

本实用新型的制冷设备，包括本实用新型中任一项技术方案所述的制冷机组。

本实用新型提供的制冷设备至少具有如下有益技术效果：

本实用新型的制冷设备，由于包括本实用新型中任一项技术方案的制冷机组，使得本实用新型的制冷设备在进行化霜时，具有蒸发器可均匀化霜、化霜速度提高以及能耗降低的优势。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型制冷机组优选实施方式的示意图；

图2是本实用新型制冷设备的化霜控制方法优选实施方式的流程图。

图中：1、压缩机；2、四通换向阀；3、冷凝器；4、蒸发器；5、化霜管；6、吸气过滤器；7、吸气管；8、第一感温包；9、第二感温包；10、电子膨胀阀；11、第三感温包；12、压力传感器；13、第四感温包；14、气液分离器；15、干燥过滤器。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

下面结合说明书附图1和2以及实施例1～3对本实用新型的制冷机组、制冷设备及其化霜控制方法进行详细说明。

实施例1

本实施例对本实用新型的制冷机组进行详细说明。

本实施例的制冷机组，包括压缩机1、四通换向阀2、冷凝器3、蒸发器4和化霜管5，化霜管5位于蒸发器4底部，化霜管5两端分别与四通换向阀2和蒸发器4连通，如图1所示。制冷机组处于制冷模式时，压缩机1的排气口、四通换向阀2、冷凝器3、蒸发器4、化霜管5、四通换向阀2和压缩机1的回气口依次连接并形成第一冷媒回路；制冷机组处于化霜模式时，压缩机1的排气口、四通换向阀2、化霜管5、蒸发器4、冷凝器3、四通换向阀2和压缩机1的回气口依次连接并形成第二冷媒回路。

本实施例的制冷机组，包括压缩机1、四通换向阀2、冷凝器3、蒸发器4和化霜管5，化霜管5位于蒸发器4底部，化霜管5两端分别与四通换向阀2和蒸发器4连通，当制冷机组处于化霜模式时，压缩机1喷出的高温冷媒先进入位于蒸发器4底部的化霜管5对蒸发器4底部化霜，然后再进入蒸发器4进行化霜，从而可提高整个蒸发器4化霜的均匀性、提高化霜速度以及降低化霜能耗，避免蒸发器4在无霜情况下依然进行化霜，造成库温升高，机组能耗增加的问题，也可避免蒸发器4最难化霜位置匹配不准确，造成蒸发器4化霜不干净的问题。即本实施例的制冷机组，解决了现有技术中制冷机组化霜控制过程存在无霜情况下依然进行化霜，造成库温升高，机组能耗增加以及难以准确匹配最难化霜位置的技术问题。

根据一个优选实施方式，化霜管5的数量为多根，多根化霜管5并联设置，并且化霜管5覆盖蒸发器4底部。优选的，化霜管5的数量基于蒸发器4底部面积以及相邻两根化霜管5之间的间距综合确定。例如，化霜管5的数量为4～10根。本实施例优选技术方案的制冷机组，化霜管5覆盖蒸发器4底部，可使蒸发器4底部均匀化霜。

根据一个优选实施方式，制冷机组还包括吸气过滤器6和吸气管7，吸气过滤器6和吸气管7位于四通换向阀2和化霜管5之间，并且吸气管7的截面积与多根化霜管5的截面积之和相同，如图1所示。本实施例优选技术方案的制冷机组，吸气管7的截面积与多根化霜管5的截面积之和相同，可保证蒸发器4底部与其余部分化霜的均匀性。

根据一个优选实施方式，制冷机组还包括第一感温包8，第一感温包8位于蒸发器4处，并且第一感温包8用于检测蒸发器4表面的温度，如图1所示。本实施例优选技术方案的制冷机组，在蒸发器4处设置第一感温包8，通过第一感温包8检测蒸发器4表面的温度，可判断蒸发器4是否需要化霜，以便为制冷机组启动化霜模式提供依据。

根据一个优选实施方式，制冷机组还包括第二感温包9，第二感温包9位于蒸发器4处，并且第二感温包9用于检测冷库内的温度，如图1所示。本实施例优选技术方案的制冷机组还包括第二感温包9，通过第二感温包9检测冷库内的温度，再结合蒸发器4处冷媒的蒸发温度，可进一步判断蒸发器4是否需要化霜，以便为制冷机组启动化霜模式提供依据。

根据一个优选实施方式，制冷机组还包括电子膨胀阀10，电子膨胀阀10设置于冷凝器3与蒸发器4之间，并且电子膨胀阀10用于对流经的冷媒进行节流，如图1所示。优选的，制冷机组还包括第三感温包11、压力传感器12和第四感温包13，其中，第三感温包11位于蒸发器4与化霜管5之间，并且第三感温包11用于检测蒸发器4出口处的温度；压力传感器12和第四感温包13位于压缩机1的吸气口处，并且压力传感器12和第四感温包13分别用于检测压缩机1的吸气口处的冷媒压力和温度，如图1所示。本实施例优选技术方案的制冷机组，通过第三感温包11、压力传感器12和第四感温包13分别检测到的蒸发器4出口处的温度、压缩机1的吸气口处的冷媒压力和温度，可调节制冷机组的过热度，以保证蒸发器4的制冷效果。

如图1所示，制冷机组还包括气液分离器14和干燥过滤器15。

制冷机组处于制冷模式时，四通换向阀2为断电状态，四通换向阀2的DC接口相通，ES接口相通，压缩机1排出的高温高压气体经过四通换向阀2的C管进入冷凝器3冷凝，高温高压液体经过电子膨胀阀10进行节流为低温低压的两相流气液混合物，经过蒸发器4进行换热，变为低压过热气体，再经过蒸发器4底部化霜管5进一步换热后，气体进入四通换向阀2，经四通换向阀2的S管进入气液分离器后，进入压缩机1，完成制冷循环。

制冷机组处于化霜模式时，四通换向阀2通电状态，四通换向阀2的DE接口相连，SC接口相通，压缩机1排出的高温高压气体经过四通换向阀2的E管进入蒸发器4底部的化霜管5，然后再进入蒸发器4进行化霜，化霜后的液体经过电子膨胀阀节流，低温低压两相冷媒进入冷凝器3蒸发后，再经过四通换向阀2的SC接口进入气液分离器后，进入压缩机1，完成化霜循环。

实施例2

本实施例对本实用新型的制冷设备进行详细说明。

本实施例的制冷设备，包括实施例1中任一项技术方案的制冷机组。

本实施例的制冷设备，由于包括实施例1中任一项技术方案的制冷机组，使得本实施例的制冷设备在进行化霜时，具有蒸发器可均匀化霜、化霜速度提高以及能耗降低的优势。

实施例3

本实施例对本实用新型制冷设备的化霜控制方法进行详细说明。

图2示出了本实施例制冷设备的化霜控制方法优选实施方式的流程图。如图2所示，实施例2中任一项技术方案的制冷设备的化霜控制方法，包括如下步骤：

步骤1：获取冷库的库温。

步骤2：将获取的冷库库温与库温预设值进行比较。

步骤3：当获取的冷库库温小于库温预设值时，制冷设备启动化霜模式。

具体的，库温预设值例如是0℃。当获取的冷库库温大于库温预设值时，蒸发器4不存在结霜问题，因此无需启动化霜模式；当获取的冷库库温小于库温预设值时，蒸发器4可能存在结霜问题，机组长时间运行后，需要启动化霜模式。

实施例2中任一项技术方案的制冷设备的化霜控制方法，包括获取冷库的库温，将获取的冷库库温与库温预设值进行比较，当获取的冷库库温小于库温预设值时，制冷设备启动化霜模式的步骤，可实现对蒸发器4进行化霜处理；进一步的，本实施例中任一项技术方案的制冷设备的化霜控制方法，还具有蒸发器4可均匀化霜、化霜速度提高以及能耗降低的优势。

根据一个优选实施方式，制冷设备进入化霜模式前，还包括如下步骤：

获取蒸发器4表面的温度；

将获取的蒸发器4表面的温度与蒸发器4表面温度预设值进行比较；

当在预设时长范围内，获取的蒸发器4表面的温度均小于蒸发器4表面温度预设值，制冷设备启动化霜模式。优选的，预设时长为10S。蒸发器4表面温度预设值为测试得到的蒸发器4表面刚好结霜的温度。

本实施例优选技术方案制冷设备的化霜控制方法，基于获取的蒸发器4表面的温度与蒸发器4表面温度预设值的比较结果确定是否启动化霜模式，可提高化霜判断的准确性，避免蒸发器4表面温度高，无霜状态进入化霜模式。

根据一个优选实施方式，制冷设备进入化霜模式前，还包括如下步骤：

获取蒸发器4内冷媒的蒸发温度；

将获取的蒸发器4内冷媒的蒸发温度与冷库的库温进行比较；

当获取的蒸发器4内冷媒的蒸发温度与库温的差值在预设范围内时，制冷设备启动化霜模式。

优选的，当T_库温≥T_{第一预设库温}，且T_蒸发≤T_库温－T_{化霜进入温差1}时，制冷设备启动化霜模式；当T_{第二预设库温}≤T_库温＜T_{第一预设库温}，且T_蒸发≤T_库温－T_{化霜进入温差2}时，制冷设备启动化霜模式；当T_库温＜T_{第二预设库温}，且T_蒸发≤T_库温－T_{化霜进入温差3}时，制冷设备启动化霜模式；其中，T_库温为冷库的库温，T_{第一预设库温}为冷库的第一预设库温，T_{第二预设库温}为冷库的第二预设库温，T_蒸发为蒸发器4内冷媒的蒸发温度；T_{化霜进入温差1}为第一化霜进入温差，T_{化霜进入温差2}为第二化霜进入温差，T_{化霜进入温差3}为第三化霜进入温差。更优选的，T_{第一预设库温}为15℃，T_{第二预设库温}为﹣15℃，T_{化霜进入温差1}为22℃，T_{化霜进入温差2}为16℃，T_{化霜进入温差2}为12℃。

本实施例优选技术方案制冷设备的化霜控制方法，基于获取的蒸发器4内冷媒的蒸发温度与冷库的库温的比较结果确定是否启动化霜模式，可进一步提高化霜判断的准确性。具体的，当冷库库温一定时，蒸发温度与库温温差一定，当蒸发器4结霜后蒸发压力对应的蒸发温度会降低，制冷能力会降低，蒸发温度与库温的温差会加大，随着结霜量的增加温差越大，针对这一特点，对不同库温，蒸发温度与库温的温差进行预设，当满足预设条件后机组进入化霜，从而可提高化霜判断的准确性。

根据一个优选实施方式，制冷设备的化霜控制方法还包括如下步骤：

获取制冷设备的化霜时长；

将获取的制冷设备的化霜时长与化霜时长预设值进行比较；

基于获取的制冷设备的化霜时长与化霜时长预设值的比较结果，确定制冷设备下次进入化霜模式的时间。

优选的，当t_化霜≤t_预设-t，制冷设备下次进入化霜模式的时间延长10min；

t_预设-t＜t_化霜≤t_预设，制冷设备下次进入化霜模式的时间延长5min；

t_预设＜t_化霜≤t_预设+2t，制冷设备下次进入化霜模式的时间维持不变；

t_预设+2t＜t_化霜≤t_预设+4t，制冷设备下次进入化霜模式的时间缩短2min；

t_预设+4t＜t_化霜≤t_预设+6t，制冷设备下次进入化霜模式的时间缩短4min；

t_预设+6t＜t_化霜，制冷设备下次进入化霜模式的时间缩短6min；

其中，t_化霜为制冷设备的化霜时长，t_预设为化霜时长预设值，t为偏差值。更优选的，t为t_预设的10％。

本实施例优选技术方案制冷设备的化霜控制方法，基于获取的制冷设备的化霜时长与化霜时长预设值的比较结果，可对制冷设备下次进入化霜模式的时间进行优化，可避免蒸发器4出现结霜严重的问题。具体的，当前化霜用时较短，说明机组结霜量较少，可延长机组下次进入化霜的时间间隔；当前化霜用时较长，说明机组结霜量较多，可缩短机组下次进入化霜的时间间隔。

根据一个优选实施方式，制冷设备的化霜控制方法还包括如下步骤：基于蒸发器4出口处的温度与压缩机1吸气口的吸气压力所对应的饱和温度的差值计算蒸发器4的过热度；调节制冷设备的过热度设定值，并使冷媒在蒸发器4出口处为饱和气体状态。本实施例优选技术方案制冷设备的化霜控制方法，调节制冷设备的过热度设定值，并使冷媒在蒸发器4出口处为饱和气体状态，可保证蒸发器4的制冷效果。

由于蒸发器4底部增加化霜管5，制冷机组处于制冷模式时，制冷剂在蒸发器4内蒸发过程中过热段加长，在制冷过程中电子膨胀阀10如按原有过热度控制调节，将导致蒸发器4内部制冷剂潜热换热量减小，显热过热段增加，导致蒸发器4制冷量降低。如图1所示，在蒸发器4和化霜管5之间增加第三感温包11，制冷过程中电子膨胀阀10根据蒸发器4出口处的温度与压缩机1吸气口的吸气压力所对应的饱和温度的差值计算蒸发器4的过热度，并通过PID调节机组过热度，调节制冷设备的过热度设定值，并使冷媒在蒸发器4出口处为饱和气体状态，冷媒经过蒸发器4和化霜管5进一步过热回到压缩机1，以保证蒸发器的制冷效果。具体控制如下：

吸气过热度SH＝蒸发器4出口处的温度－压缩机1吸气口的吸气压力所对应的饱和温度；

过热度偏差ek＝吸气过热度实测值－过热度设定值，其中，ek为第k个采用周期时的过热度偏差。

电子膨胀阀10每间隔过热度采样周期T秒调节一次，控制器每间隔1秒检测系统的过热度，计算前5秒内各系统的过热度平均值，后面用于计算的测量值都是指的平均值。在第k个采样周期时，控制电子膨胀阀的开度变化量为(单位：％)：

其中，Kp为比例系数，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数，T为采样周期。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种制冷机组，其特征在于，包括压缩机(1)、四通换向阀(2)、冷凝器(3)、蒸发器(4)和化霜管(5)，所述化霜管(5)位于所述蒸发器(4)底部，所述化霜管(5)两端分别与所述四通换向阀(2)和所述蒸发器(4)连通，

制冷机组处于制冷模式时，所述压缩机(1)的排气口、所述四通换向阀(2)、所述冷凝器(3)、所述蒸发器(4)、所述化霜管(5)、所述四通换向阀(2)和所述压缩机(1)的回气口依次连接并形成第一冷媒回路；

制冷机组处于化霜模式时，所述压缩机(1)的排气口、所述四通换向阀(2)、所述化霜管(5)、所述蒸发器(4)、所述冷凝器(3)、所述四通换向阀(2)和所述压缩机(1)的回气口依次连接并形成第二冷媒回路。

2.根据权利要求1所述的制冷机组，其特征在于，所述化霜管(5)的数量为多根，多根所述化霜管(5)并联设置，并且所述化霜管(5)覆盖所述蒸发器(4)底部。

3.根据权利要求2所述的制冷机组，其特征在于，还包括吸气过滤器(6)和吸气管(7)，所述吸气过滤器(6)和所述吸气管(7)位于所述四通换向阀(2)和所述化霜管(5)之间，并且所述吸气管(7)的截面积与多根所述化霜管(5)的截面积之和相同。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的制冷机组，其特征在于，还包括第一感温包(8)，所述第一感温包(8)位于所述蒸发器(4)处，并且所述第一感温包(8)用于检测所述蒸发器(4)表面的温度。

5.根据权利要求4所述的制冷机组，其特征在于，还包括第二感温包(9)，所述第二感温包(9)位于所述蒸发器(4)处，并且所述第二感温包(9)用于检测冷库内的温度。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的制冷机组，其特征在于，还包括电子膨胀阀(10)，所述电子膨胀阀(10)设置于所述冷凝器(3)与所述蒸发器(4)之间，并且所述电子膨胀阀(10)用于对流经的冷媒进行节流。

7.根据权利要求6所述的制冷机组，其特征在于，还包括第三感温包(11)、压力传感器(12)和第四感温包(13)，其中，

所述第三感温包(11)位于所述蒸发器(4)与所述化霜管(5)之间，并且所述第三感温包(11)用于检测所述蒸发器(4)出口处的温度；

所述压力传感器(12)和所述第四感温包(13)位于所述压缩机(1)的吸气口处，并且所述压力传感器(12)和所述第四感温包(13)分别用于检测所述压缩机(1)的吸气口处的冷媒压力和温度。

8.一种制冷设备，其特征在于，包括权利要求1至7中任一项所述的制冷机组。

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