一種工質壓力自適應低溫制冷系統及其控制方法
【專利摘要】本發明的實施例提供一種工質壓力自適應低溫制冷系統及其控制方法，涉及制冷領域，能夠解決制冷系統啟動時出現的工質高壓問題。該系統包括壓縮制冷裝置、中間回熱器和第一節流單元以及蒸發器單元；中間回熱器的熱流入口通過管路與壓縮制冷裝置的第一出口連通，中間回熱器的熱流出口通過第一節流單元連接至蒸發器單元的入口；中間回熱器的第一冷流入口通過管路與蒸發器單元的出口連通，中間回熱器的冷流出口通過管路與壓縮制冷裝置的入口連通；中間回熱器的第二冷流入口通過管路與壓縮制冷裝置的第二出口連通；低溫制冷系統還包括：工質膨脹貯存裝置。
【專利說明】
一種工質壓力自適應低溫制冷系統及其控制方法
技術領域
[0001]本發明涉及制冷技術領域，尤其涉及一種工質壓力自適應低溫制冷系統及其控制方法。
【背景技術】
[0002]在制取較低溫度時，單機蒸汽壓縮制冷已經不能滿足要求，混合工質回熱制冷循環被廣泛應用，采用混合工質回熱制冷循環的制冷系統通常被稱作混合工質低溫制冷系統。這種制冷系統由于結構簡單可靠性高、壽命長、成本低等優點，成為研究的熱門。
[0003]現有技術中，混合工質低溫制冷系統主要用于制取-40°C以下的溫度，選擇合適的工質配比、優化的運行參數、在高低沸點組分間實現復疊，以制取較低的溫度。
[0004 ]混合工質低溫制冷系統啟動之后的一段時間內，系統高壓側的壓力往往很高。這時由于在系統啟動初期，由于制冷溫度較高，系統中工質需求的流量較大，而此時系統平均溫度接近常溫，高壓側的低溫工質無法馬上冷凝，從而造成高壓側壓力很高，有可能造成管路破裂。
【發明內容】
[0005]本發明的實施例提供一種工質壓力自適應低溫制冷系統及其控制方法，能夠解決制冷系統啟動時出現的工質高壓問題。
[0006]為達到上述目的，本發明的實施例采用如下技術方案:
[0007]第一方面，一種工質壓力自適應低溫制冷系統，包括壓縮制冷裝置、中間回熱器和第一節流單元以及蒸發器單元；
[0008]所述中間回熱器的熱流入口通過管路與壓縮制冷裝置的第一出口連通，所述中間回熱器的熱流出口通過所述第一節流單元連接至所述蒸發器單元的入口 ；所述中間回熱器的第一冷流入口通過管路與所述蒸發器單元的出口連通，所述中間回熱器的冷流出口通過管路與壓縮制冷裝置的入口連通;所述中間回熱器的第二冷流入口通過管路與所述壓縮制冷裝置的第二出口連通；
[0009]所述低溫制冷系統還包括:工質膨脹貯存裝置；
[0010]其中，所述工質膨脹貯存裝置的出入口連接于所述蒸發器單元的出口以及所述中間回熱器的第一冷流入口，用于在所述低溫制冷系統啟動后，向所述中間回熱器輸入工質；或者在所述工質壓力自適應低溫制冷系統關閉后，存儲所述蒸發器單元流入的工質。
[0011]第二方面，提供一種上述的工質壓力自適應低溫制冷系統的控制方法，
[0012]在所述低溫制冷系統啟動后，控制所述工質存儲裝置的工質流入所述中間回熱器的冷流入口；
[0013]在所述低溫制冷系統關閉后，控制所述蒸發器出口的工質流入所述工質存儲裝置。
[0014]上述提供工質壓力自適應低溫制冷系統及其控制方法中，其中工質壓力自適應低溫制冷系統，包括壓縮制冷裝置、中間回熱器和第一節流單元以及蒸發器單元;所述壓縮制冷裝置連接所述中間回熱器的第一冷流入口、第二冷流入口、熱流入口和冷流出口；所述中間回熱器的熱流出口通過所述第一節流單元連接至所述蒸發器單元的入口 ；所述蒸發器單元的出口連接至所述中間回熱器的第一冷流入口 ；所述低溫制冷系統還包括:工質膨脹貯存裝置;其中，所述工質膨脹貯存裝置的出入口連接于所述蒸發器單元的出口以及所述中間回熱器的第一冷流入口，用于在低溫制冷系統啟動后，向所述中間回熱器輸入工質;或者在低溫制冷系統關閉后，存儲所述蒸發器單元流入的工質。在所述低溫制冷系統啟動后，伴隨著制冷系統中工質的溫度降低，制冷系統中工質的壓力逐步降低，工質存儲裝置的工質能夠逐步流入所述中間回熱器的第一冷流入口，向工質壓力自適應低溫制冷系統補充工質，直至系統降溫至所需溫度;在所述低溫制冷系統關閉后，伴隨著制冷系統中工質的升溫，系統中工質的壓力升高，蒸發器出口的工質能夠逐步流入工質存儲裝置，從而能夠解決制冷系統啟動時出現的工質高壓問題。
【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1為本發明的實施例提供的一種工質壓力自適應低溫制冷系統的結構示意圖；
[0017]圖2為本發明的另一實施例提供的一種工質壓力自適應低溫制冷系統的結構示意圖；
[0018]圖3為本發明的再一實施例提供的一種工質壓力自適應低溫制冷系統的結構示意圖。
[0019]附圖標記:
[0020]壓縮制冷裝置-1 I;
[0021]壓縮機-111;
[0022]冷凝器-112;
[0023]氣液分離器-113;
[0024]第二節流單元-114;
[0025]氣分裝置-115;
[0026]過濾器-116;
[0027]高壓保護器-117;
[0028]中間回熱器-12;
[0029]第一節流單元-13;
[0030]蒸發器單元-14;
[0031]工質膨脹貯存裝置-15;
[0032]微流量控制開關-151;
[0033]膨脹罐-152;
[0034]冷凍箱-16。
【具體實施方式】
[0035]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0036]現有技術中，當混合工質低溫制冷系統制取的目標溫度較低時，系統中需求的工質含量較大，混合工質低溫制冷系統啟動之后的一段時間內，系統中工質的壓力往往很高。這是由于在系統啟動初期，制冷溫度較高，系統中工質需求的流量較大，而此時系統平均溫度接近常溫，低溫工質無法馬上冷凝，從而造成系統中工質的壓力很高，有可能造成管路破裂。為解決上述問題，本發明的原理為:在中間回熱器的冷流入口處接入工質膨脹貯存裝置;其中，工質膨脹貯存裝置能夠向中間回熱器輸入工質以向混合工質低溫制冷系統補充工質，或者存儲蒸發器單元流入的工質以吸收混合工質低溫制冷系統的工質。當系統制取的目標溫度較低時，由于在系統啟動后工質膨脹貯存裝置能夠伴隨溫度的降低持續向混合工質低溫制冷系統補充工質，從而保證系統制取溫度持續下降過程中，工質壓力平衡；當在系統關閉后，工質膨脹貯存裝置能夠伴隨溫度的升高持續吸收混合工質低溫制冷系統的工質，保證工質壓力平衡。
[0037]具體的參照圖1所示，本發明的實施例提供的，工質壓力自適應低溫制冷系統，包括壓縮制冷裝置11、中間回熱器12和第一節流單元13以及蒸發器單元14;
[0038]所述中間回熱器12的熱流入口in2通過管路與壓縮制冷裝置11的第一出口連通，所述中間回熱器12的熱流出口 out2通過所述第一節流單元13連接至所述蒸發器單元14的入口；所述中間回熱器12的第一冷流入口 ini通過管路與所述蒸發器單元14的出口連通，所述中間回熱器12的冷流出口 outl通過管路與壓縮制冷裝置11的入口連通;所述中間回熱器
11的第二冷流入口 in3通過管路與所述壓縮制冷裝置11的第二出口連通；
[0039]其中，所述工質膨脹貯存裝置15的出入口連接于所述蒸發器單元14的出口以及所述中間回熱器12的第一冷流入口 ini，用于在所述低溫制冷系統啟動后，向所述中間回熱器12輸入工質，或者在所述低溫制冷系統關閉后，存儲所述蒸發器單元14流入的工質。
[0040]如圖1所示，蒸發器單元14設置于冷凍箱16外側或嵌入冷凍箱16外壁。其中，第一節流單元13為毛細管，中間回熱器12、所述第一節流單元13、所述蒸發器單元14設置于保溫層中。其中，第一冷流入口 in I與冷流出口 out I構成中間回熱器12的冷流通道，熱流入口 in2和熱流出口 out2構成中間回熱器12的熱流通道，第二冷流入口 in3為位于冷流通道上的另一入口，具體位置不做限定，示例性的可以在工質流動方向上位于冷流通道的中部或后端。[0041 ]上述提供工質壓力自適應低溫制冷系統中，其中工質壓力自適應低溫制冷系統，包括壓縮制冷裝置、中間回熱器和第一節流單元以及蒸發器單元;所述中間回熱器的熱流入口通過管路與壓縮制冷裝置的第一出口連通，所述中間回熱器的熱流出口通過所述第一節流單元連接至所述蒸發器單元的入口；所述中間回熱器的第一冷流入口通過管路與所述蒸發器單元的出口連通，所述中間回熱器的冷流出口通過管路與壓縮制冷裝置的入口連通;所述中間回熱器的第二冷流入口通過管路與所述壓縮制冷裝置的第二出口連通;所述低溫制冷系統還包括:工質膨脹貯存裝置;其中，所述工質膨脹貯存裝置的出入口連接于所述蒸發器單元的出口以及所述中間回熱器的第一冷流入口，用于在低溫制冷系統啟動后，向中間回熱器輸入工質，或者在低溫制冷系統關閉后，存儲蒸發器單元流入的工質;在所述低溫制冷系統啟動后，伴隨著制冷系統中工質的溫度降低，制冷系統中工質的壓力逐步降低，工質存儲裝置的工質能夠逐步流入所述中間回熱器的第一冷流入口，向工質壓力自適應低溫制冷系統補充工質，直至系統降溫至所需溫度;在所述低溫制冷系統關閉后，伴隨著制冷系統中工質的升溫，系統中工質的壓力升高，蒸發器出口的工質能夠逐步流入工質存儲裝置，從而能夠解決制冷系統啟動時出現的工質高壓問題。
[0042]其中，參照圖2所示，提供一種工質膨脹貯存裝置15的示例，其包括:微流量控制開關151和膨脹罐152，所述膨脹罐152用于貯存工質，所述微流量控制開關151用于控制流入或流出所述出入口的工質的流量。
[0043]其中，參照圖3所示，該制冷系統中，壓縮制冷裝置11包括:壓縮機111、冷凝器112、氣液分離器113、第二節流單元114和氣分裝置115;
[0044]其中所述中間回熱器12的冷流出口outl通過所述氣分裝置115連接至所述壓縮機111的入口，所述壓縮機111的出口連接至所述冷凝器112的入口，所述冷凝器112的出口連接至所述氣液分離器113的入口，所述氣液分離器113的液相出口通過所述第二節流單元114連接至所述中間回熱器12的第二冷流入口 in3;所述氣液分離器113的氣相出口連接所述中間回熱器12的熱流入口 in2。
[0045]此外，所述壓縮制冷裝置11還包括:過濾器116，所述冷凝器112的出口通過所述過濾器116連接至所述氣液分離器113的入口。
[0046]所述壓縮制冷裝置11還包括:高壓保護器117，所述高壓保護器117連接于所述壓縮機111的入口和出口之間。示例性的，第二節流單元114為毛細管。
[0047]本發明的實施例提供上述工質壓力自適應低溫制冷系統的控制方法，包括如下步驟:
[0048]101、在所述低溫制冷系統啟動后，控制所述工質存儲裝置的工質流入所述中間回熱器的第一冷流入口 ；
[0049]102、在所述低溫制冷系統關閉后，控制所述蒸發器出口的工質流入所述工質存儲
目.ο
[0050]上述提供工質壓力自適應低溫制冷系統的控制方法中，在所述低溫制冷系統啟動后，伴隨著制冷系統中工質的溫度降低，制冷系統中工質的壓力逐步降低，工質存儲裝置的工質能夠逐步流入所述中間回熱器的第一冷流入口，向工質壓力自適應低溫制冷系統補充工質，直至系統降溫至所需溫度;在所述低溫制冷系統關閉后，伴隨著制冷系統中工質的升溫，系統中工質的壓力升高，蒸發器出口的工質能夠逐步流入工質存儲裝置，從而能夠解決制冷系統啟動時出現的工質高壓問題。
[0051]以上所述，僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。
【主權項】
1.一種工質壓力自適應低溫制冷系統，其特征在于，包括壓縮制冷裝置、中間回熱器和第一節流單元以及蒸發器單元； 所述中間回熱器的熱流入口通過管路與壓縮制冷裝置的第一出口連通，所述中間回熱器的熱流出口通過所述第一節流單元連接至所述蒸發器單元的入口 ；所述中間回熱器的第一冷流入口通過管路與所述蒸發器單元的出口連通，所述中間回熱器的冷流出口通過管路與壓縮制冷裝置的入口連通;所述中間回熱器的第二冷流入口通過管路與所述壓縮制冷裝置的第二出口連通； 所述低溫制冷系統還包括:工質膨脹貯存裝置； 其中，所述工質膨脹貯存裝置的出入口連接于所述蒸發器單元的出口以及所述中間回熱器的第一冷流入口，用于在所述低溫制冷系統啟動后，向所述中間回熱器輸入工質;或者在所述工質壓力自適應低溫制冷系統關閉后，存儲所述蒸發器單元流入的工質。2.根據權利要求1所述的制冷系統，其特征在于，所述工質膨脹貯存裝置包括:微流量控制開關和膨脹罐，所述膨脹罐用于貯存工質，所述微流量控制開關用于控制流入或流出所述出入口的工質的流量。3.根據權利要求1所述的制冷系統，其特征在于，所述第一節流單元為毛細管。4.根據權利要求1所述的制冷系統，其特征在于，所述壓縮制冷裝置包括:壓縮機、冷凝器、氣液分離器、第二節流單元和氣分裝置； 其中所述中間回熱器的冷流出口通過所述氣分裝置連接至所述壓縮機的入口，所述壓縮機的出口連接至所述冷凝器的入口，所述冷凝器的出口連接至所述氣液分離器的入口，所述氣液分離器的液相出口通過所述第二節流單元連接至所述中間回熱器的第二冷流入口 ；所述氣液分離器的氣相出口連接所述中間回熱器的熱流入口。5.根據權利要求4所述的制冷系統，其特征在于，所述壓縮制冷裝置還包括:過濾器，所述冷凝器的出口通過所述過濾器連接至所述氣液分離器的入口。6.根據權利要求4所述的制冷系統，其特征在于，所述壓縮制冷裝置還包括:高壓保護器，所述高壓保護器連接于所述壓縮機的入口和出口之間。7.根據權利要求4所述的制冷系統，其特征在于，所述第二節流單元為毛細管。8.根據權利要求1-7任一項所述的制冷系統，其特征在于，所述中間回熱器、所述第一節流單元、所述蒸發器單元設置于保溫層中。9.一種如權利要求1-8任一項所述的工質壓力自適應低溫制冷系統的控制方法，其特征在于， 在所述低溫制冷系統啟動后，控制所述工質存儲裝置的工質流入所述中間回熱器的第一冷流入口； 在所述低溫制冷系統關閉后，控制所述蒸發器出口的工質流入所述工質存儲裝置。10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述工質膨脹貯存裝置包括:微流量控制開關和膨脹罐;在所述低溫制冷系統啟動前，控制開啟所述微流量控制開關并設定所述微流量控制開關能夠通過預設流量的工質。
【文檔編號】F25B41/00GK105953450SQ201610472460
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月22日
【發明人】付志明, 劉金平, 朱寶平, 潘垚池, 許雄文
【申請人】海信容聲(廣東)冷柜有限公司, 華南理工大學