一種防超壓混合工質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防超壓混合工質低溫制冷系統及其控制方法，涉及制冷技術領域，能夠解決系統運行中出現高壓的問題，保證系統運行過程中工質壓力不會過高。該超壓混合工質低溫制冷系統，包括壓縮制冷裝置、中間回熱器和安全防超壓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出口連通，中間回熱器的熱流出口通過安全防超壓單元連接至蒸發器單元的入口；中間回熱器的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；當中間回熱器的熱流出口流向安全防超壓單元的工質壓力超過預設閾值時，安全防超壓單元開啟泄壓功能降低工質的壓力。
【專利說明】
一種防超壓混合工質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，尤其涉及一種防超壓混合工質低溫制冷系統及其控制方法。
【背景技術】
[0002]隨著現代制冷技術的發展和需求溫度的降低，混合工質間的優化和合適的配比成為一項新的研究技術，該技術替代了要達到極低的溫度必須要增加壓縮級數或復疊循環級數的方法，極大地簡化了制冷系統。通過該項技術，一個單級壓縮制冷循環的系統溫度也可以達到-100°c?-200°c，對于-100°c以下的溫區研究，具有廣闊的應用前景。
[0003]但對于一個容積固定的低溫制冷系統，在壓縮機啟動初期，整個系統基本處于較高溫度，系統內大部分工質為氣相，隨著制冷溫度的降低，除壓縮機和冷凝器外的其他部件內的工質液相含量逐漸增加，當制冷溫度達到最低時，系統內的液相工質含量達到最高。由于工質氣液兩相比容相差大，不同相態的工質通過節流單元的能力不同，工質間的沸點也不同，所以在系統啟動初期，通過節流單元的幾乎全部為氣態工質，壓縮機的排氣壓力也將會很高，造成安全威脅。
[0004]因此，防超壓混合工質低溫制冷系統將解決系統運行中出現高壓的問題，保證系統運行過程中工質壓力不會過高。
【發明內容】
[0005]本發明的實施例提供一種防超壓混合工質低溫制冷系統及其控制方法，解決系統運行中出現高壓的問題，保證系統運行過程中工質壓力不會過高。
[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，提供一種防超壓混合工質低溫制冷系統，包括壓縮制冷裝置、中間回熱器和安全防超壓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出口連通，所述中間回熱器的熱流出口通過所述安全防超壓單元連接至所述蒸發器單元的入口；所述中間回熱器的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；
[0008]當所述中間回熱器的熱流出口流向所述安全防超壓單元的工質的壓力超過預設閾值時，所述安全防超壓單元開啟泄壓功能降低所述工質的壓力。
[0009]第二方面，提供一種防超壓混合工質低溫制冷系統的控制方法，
[0010]當所述中間回熱器的熱流出口流向所述安全防超壓單元的工質壓力超過預設工質壓力閾值時，控制所述安全防超壓單元開啟泄壓功能降低所述工質的壓力。
[0011]上述的防超壓混合工質低溫制冷系統及其控制方法中，防超壓混合工質低溫制冷系統，包括壓縮制冷裝置、中間回熱器和安全防超壓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出口連通，所述中間回熱器的熱流出口通過所述安全防超壓單元連接至所述蒸發器單元的入口 ；所述中間回熱器的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；當中間回熱器的熱流出口流向安全防超壓單元的工質壓力超過預設閾值時，安全防超壓單元開啟泄壓功能降低工質的壓力，解決系統運行中出現高壓的問題，保證系統運行過程中工質壓力不會過高。
【附圖說明】
[0012]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。
[0013]圖1為本發明的實施例提供的一種防超壓混合工質低溫制冷系統的結構示意圖；
[0014]圖2為本發明的另一實施例提供的一種防超壓混合工質低溫制冷系統的結構示意圖；
[0015]圖3為本發明的又一實施例提供的一種防超壓混合工質低溫制冷系統的結構示意圖；
[0016]圖4為本發明的再一實施例提供的一種防超壓混合工質低溫制冷系統的結構示意圖。
[0017]附圖標記:
[0018]壓縮制冷裝置-1 I;
[0019]壓縮機-111;
[0020]冷凝器-112;
[0021]油分離器-113;
[0022]氣液分離器-114;
[0023]工質貯存單元-115;
[0024]第二節流單元-116;
[0025]電子膨脹閥-1161;
[0026]毛細管-1162;
[0027]過濾器-117;
[0028]高壓保護器-118;
[0029]中間回熱器-12;
[0030]安全防超壓單元-13;
[0031]安全閥-131;
[0032]第一節流單元-132;
[0033]蒸發器單元-14;
[0034]冷凍箱-15。
【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，對于一個容積固定的低溫制冷系統，在壓縮機啟動初期，整個系統基本處于較高溫度，系統內大部分工質為氣相，隨著制冷溫度的降低，除壓縮機和冷凝器外的其他部件內的工質液相含量逐漸增加，當制冷溫度達到最低時，系統內的液相工質含量達到最高。由于工質氣液兩相比容相差大，不同相態的工質通過節流單元的能力不同，工質間的沸點也不同，所以在系統啟動初期，通過節流單元的幾乎全部為氣態工質，壓縮機的排氣壓力也將會很高，造成安全威脅。為解決上述問題，本發明的原理為:在中間回熱器的熱流出口和蒸發器單元的入口間設置安全防超壓單元，當所述中間回熱器的熱流出口流向所述安全防超壓單元的工質壓力超過預設閾值時，所述安全防超壓單元開啟泄壓功能降低所述工質的壓力，從而解決系統運行中出現高壓的問題，保證系統運行過程中工質壓力不會過尚O
[0037]參照圖1所示，本發明的實施例提供的防超壓混合工質低溫制冷系統，包括壓縮制冷裝置11、中間回熱器12和安全防超壓單元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的出口連通，所述中間回熱器12的熱流出口 out2通過所述安全防超壓單元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；
[0039]當所述中間回熱器12的熱流出口out2流向所述安全防超壓單元13的工質壓力超過預設閾值時，所述安全防超壓單元13開啟泄壓功能降低所述工質的壓力。
[0040]如圖1所示，蒸發器單元14設置于冷凍箱15外側或嵌入冷凍箱15外壁。中間回熱器
12、安全防超壓單元13、所述蒸發器單元14設置于保溫層中。其中，冷流入口 ini與冷流出口out I構成中間回熱器12的冷流通道(或者冷流換熱單元)，熱流入口 in2和熱流出口 out2構成中間回熱器12的熱流通道(或熱流換熱單元)。
[0041 ]上述的防超壓混合工質低溫制冷系統及其控制方法中，防超壓混合工質低溫制冷系統，包括壓縮制冷裝置、中間回熱器和安全防超壓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出口連通，所述中間回熱器的熱流出口通過所述安全防超壓單元連接至所述蒸發器單元的入口 ；所述中間回熱器的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；當中間回熱器的熱流出口流向安全防超壓單元的工質壓力超過預設閾值時，安全防超壓單元開啟泄壓功能降低工質的壓力，解決系統運行中出現高壓的問題，保證系統運行過程中工質壓力不會過高。
[0042]示例性的，如圖2所示，所述安全防超壓單元13包括:安全閥131和第一節流單元132；
[0043]所述安全閥131連接于所述中間回熱器12的熱流出口out2與所述蒸發器單元14的入口之間，所述第一節流單元132連接于所述中間回熱器12的熱流出口out2與所述蒸發器單元14的入口之間，當所述中間回熱器12的熱流出口 out2流向所述安全防超壓單元13的工質的壓力超過預設閾值時，通過調整所述安全閥131的開度控制通過所述安全閥131的工質流量以調整所述中間回熱器12的熱流出口 out2流向所述安全防超壓單元13的工質的壓力。可選的第一節流單元132為毛細管。
[0044]例如，當需要達到的目標溫度極低時，系統運行的工質含量較多，系統啟動后，安全防超壓單元之前的高壓段工質的壓力會超過安全防超壓單元的預設閾值，安全防超壓單元檢測到壓力超過預設閾值，控制安全閥的開度自動發生改變，安全閥的開度會變化到使系統壓力控制到預設閾值以內。
[0045]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、油分離器113、氣液分離器114和工質貯存單元115;
[0046]其中所述中間回熱器12的冷流出口outl通過所述氣液分離器114連接至所述壓縮機111的第一入口 I，所述壓縮機111的出口 3連接至所述冷凝器112的第一入口，所述冷凝器112的第一出口連接至所述油分離器113的入口，所述油分離器113的氣相出口連接至所述冷凝器112的第二入口，所述油分離器113的液相出口連接所述壓縮機111的第二入口 2;所述冷凝器112的第二出口連接所述中間回熱器12的熱流入口 in2;所述工質貯存單元115連接至所述壓縮機111的入口。
[0047]其中，參照圖4所示，工質貯存單元115通過第二節流單元116連接至所述壓縮機111的入口，所述工質貯存單元115用于向防超壓混合工質低溫制冷系統補充工質，或者吸收防超壓混合工質低溫制冷系統排除的工質。第二節流單元116包括電子膨脹閥1161和毛細管1162，所述電子膨脹閥1161和毛細管1162串聯連接于所述工質貯存單元115和所述壓縮機111的入口之間。示例性的，工質貯存單元115為膨脹罐。
[0048]此外，所述壓縮制冷裝置11還包括:過濾器117，所述冷凝器112的第一出口通過所述過濾器117連接至所述油分離器113的入口。壓縮制冷裝置11還包括:高壓保護器118，所述高壓保護器118連接于所述壓縮機111的第一入口 I和出口 3之間。
[0049]上述實施例中，當需要實現當需要達到的目標溫度極低時，運行的冷劑工質含量較多，系統啟動后，通過工質貯存單元向系統補充工質，該過程中高壓段壓力會迅速升高，當超過安全防超壓單元的設定值，安全防超壓單元檢測到壓力超過設定值，安全閥的開度發生改變以調整通過的工質流量，安全閥的開度會變化到使系統壓力設定值以內。此外，在系統運行過程中，若所需問題變化較大，則系統會根據所需溫度從工質貯存單元迅速補充工質，或者向工質貯存單元排出工質，該過程中會引起系統壓力變化劇烈安全防超壓單元檢測到壓力超過預設閾值，安全閥的開度發生改變以調整通過的工質流量，安全閥的開度會變化到使系統的工質的壓力至預設閾值以內。或者，安全防超壓單元中的安全閥和第一節流單元聯合調整系統的工質的壓力至預設閾值以內，保證了系統獲取極低目標溫度或者溫度變化較大時，系統內工質壓力的穩定性，避免系統運行中出現高壓的問題。
[0050]本發明的實施例提供上述防超壓混合工質低溫制冷系統的控制方法，包括如下步驟:
[0051]當所述中間回熱器的熱流出口流向所述安全防超壓單元的工質壓力超過預設工質壓力閾值時，控制所述安全防超壓單元開啟泄壓功能降低所述工質的壓力。
[0052]具體的，當安全防超壓單元包括:安全閥和第一節流單元時，當中間回熱器的熱流出口流向所述安全防超壓單元的工質的壓力超過預設閾值時，通過調整安全閥的開度控制通過所述安全閥的工質流量以調整所述中間回熱器的熱流出口流向所述安全防超壓單元的工質的壓力。
[0053]上述的防超壓混合工質低溫制冷系統及其控制方法中，當中間回熱器的熱流出口流向安全防超壓單元的工質壓力超過預設閾值時，安全防超壓單元開啟泄壓功能降低工質的壓力，解決系統運行中出現高壓的問題，保證系統運行過程中工質壓力不會過高。
[0054]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】
1.一種防超壓混合工質低溫制冷系統，其特征在于，包括壓縮制冷裝置、中間回熱器和安全防超壓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出口連通，所述中間回熱器的熱流出口通過所述安全防超壓單元連接至所述蒸發器單元的入口；所述中間回熱器的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； 當所述中間回熱器的熱流出口流向所述安全防超壓單元的工質的壓力超過預設閾值時，所述安全防超壓單元開啟泄壓功能降低所述工質的壓力。2.根據權利要求1所述的制冷系統，其特征在于，所述安全防超壓單元包括:安全閥和第一節流單元； 所述安全閥連接于所述中間回熱器的熱流出口與所述蒸發器單元的入口之間，所述第一節流單元連接于所述中間回熱器的熱流出口與所述蒸發器單元的入口之間，當所述中間回熱器的熱流出口流向所述安全防超壓單元的工質的壓力超過預設閾值時，通過調整所述安全閥的開度控制通過所述安全閥的工質流量以調整所述中間回熱器的熱流出口流向所述安全防超壓單元的工質的壓力。3.根據權利要求2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、油分離器、氣液分離器、第二節流單元和工質貯存單元； 其中所述中間回熱器的冷流出口通過所述氣液分離器連接至所述壓縮機的第一入口，所述壓縮機的出口連接至所述冷凝器的第一入口，所述冷凝器的第一出口連接至所述油分離器的入口，所述油分離器的氣相出口連接至所述冷凝器的第二入口，所述油分離器的液相出口連接所述壓縮機的第二入口 ；所述冷凝器的第二出口連接所述中間回熱器的熱流入口 ；所述工質貯存單元連接至所述壓縮機的入口。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，所述冷凝器的第一出口通過所述過濾器連接至所述油分離器的入口。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第一入口和出口之間。7.根據權利要求4所述的制冷系統，其特征在于，所述工質IC存單元通過第二節流單元連接至所述壓縮機的入口，所述工質貯存單元用于向防超壓混合工質低溫制冷系統補充工質，或者吸收防超壓混合工質低溫制冷系統排除的工質。8.根據權利要求4所述的制冷系統，其特征在于，所述第二節流單元包括電子膨脹閥和毛細管，所述電子膨脹閥和毛細管串聯連接于所述工質貯存單元和所述壓縮機的入口之間。9.根據權利要求4所述的制冷系統，其特征在于，所述工質貯存單元為膨脹罐。10.—種如權利要求1-9 一項所述的防超壓混合工質低溫制冷系統的控制方法，其特征在于， 當所述中間回熱器的熱流出口流向所述安全防超壓單元的工質壓力超過預設工質壓力閾值時，控制所述安全防超壓單元開啟泄壓功能降低所述工質的壓力。
【文檔編號】F25B49/02GK105972846SQ201610473583
【公開日】2016年9月28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