一种防超压混合工质低温制冷系统及其控制方法
【专利摘要】本发明的实施例提供一种防超压混合工质低温制冷系统及其控制方法，涉及制冷技术领域，能够解决系统运行中出现高压的问题，保证系统运行过程中工质压力不会过高。该超压混合工质低温制冷系统，包括压缩制冷装置、中间回热器和安全防超压单元以及蒸发器单元；中间回热器的热流入口通过管路与压缩制冷装置的出口连通，中间回热器的热流出口通过安全防超压单元连接至蒸发器单元的入口；中间回热器的冷流入口通过管路与蒸发器单元的出口连通，中间回热器的冷流出口通过管路与压缩制冷装置的入口连通；当中间回热器的热流出口流向安全防超压单元的工质压力超过预设阈值时，安全防超压单元开启泄压功能降低工质的压力。
【专利说明】
一种防超压混合工质低温制冷系统及其控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及一种防超压混合工质低温制冷系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]随着现代制冷技术的发展和需求温度的降低，混合工质间的优化和合适的配比成为一项新的研究技术，该技术替代了要达到极低的温度必须要增加压缩级数或复叠循环级数的方法，极大地简化了制冷系统。通过该项技术，一个单级压缩制冷循环的系统温度也可以达到-100°c?-200°c，对于-100°c以下的温区研究，具有广阔的应用前景。
[0003]但对于一个容积固定的低温制冷系统，在压缩机启动初期，整个系统基本处于较高温度，系统内大部分工质为气相，随着制冷温度的降低，除压缩机和冷凝器外的其他部件内的工质液相含量逐渐增加，当制冷温度达到最低时，系统内的液相工质含量达到最高。由于工质气液两相比容相差大，不同相态的工质通过节流单元的能力不同，工质间的沸点也不同，所以在系统启动初期，通过节流单元的几乎全部为气态工质，压缩机的排气压力也将会很高，造成安全威胁。
[0004]因此，防超压混合工质低温制冷系统将解决系统运行中出现高压的问题，保证系统运行过程中工质压力不会过高。
【发明内容】
[0005]本发明的实施例提供一种防超压混合工质低温制冷系统及其控制方法，解决系统运行中出现高压的问题，保证系统运行过程中工质压力不会过高。
[0006]为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案:
[0007]第一方面，提供一种防超压混合工质低温制冷系统，包括压缩制冷装置、中间回热器和安全防超压单元以及蒸发器单元;所述中间回热器的热流入口通过管路与压缩制冷装置的出口连通，所述中间回热器的热流出口通过所述安全防超压单元连接至所述蒸发器单元的入口；所述中间回热器的冷流入口通过管路与所述蒸发器单元的出口连通，所述中间回热器的冷流出口通过管路与压缩制冷装置的入口连通；
[0008]当所述中间回热器的热流出口流向所述安全防超压单元的工质的压力超过预设阈值时，所述安全防超压单元开启泄压功能降低所述工质的压力。
[0009]第二方面，提供一种防超压混合工质低温制冷系统的控制方法，
[0010]当所述中间回热器的热流出口流向所述安全防超压单元的工质压力超过预设工质压力阈值时，控制所述安全防超压单元开启泄压功能降低所述工质的压力。
[0011]上述的防超压混合工质低温制冷系统及其控制方法中，防超压混合工质低温制冷系统，包括压缩制冷装置、中间回热器和安全防超压单元以及蒸发器单元;所述中间回热器的热流入口通过管路与压缩制冷装置的出口连通，所述中间回热器的热流出口通过所述安全防超压单元连接至所述蒸发器单元的入口 ；所述中间回热器的冷流入口通过管路与所述蒸发器单元的出口连通，所述中间回热器的冷流出口通过管路与压缩制冷装置的入口连通；当中间回热器的热流出口流向安全防超压单元的工质压力超过预设阈值时，安全防超压单元开启泄压功能降低工质的压力，解决系统运行中出现高压的问题，保证系统运行过程中工质压力不会过高。
【附图说明】
[0012]为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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。
[0013]图1为本发明的实施例提供的一种防超压混合工质低温制冷系统的结构示意图；
[0014]图2为本发明的另一实施例提供的一种防超压混合工质低温制冷系统的结构示意图；
[0015]图3为本发明的又一实施例提供的一种防超压混合工质低温制冷系统的结构示意图；
[0016]图4为本发明的再一实施例提供的一种防超压混合工质低温制冷系统的结构示意图。
[0017]附图标记:
[0018]压缩制冷装置-1 I;
[0019]压缩机-111;
[0020]冷凝器-112;
[0021]油分离器-113;
[0022]气液分离器-114;
[0023]工质贮存单元-115;
[0024]第二节流单元-116;
[0025]电子膨胀阀-1161;
[0026]毛细管-1162;
[0027]过滤器-117;
[0028]高压保护器-118;
[0029]中间回热器-12;
[0030]安全防超压单元-13;
[0031]安全阀-131;
[0032]第一节流单元-132;
[0033]蒸发器单元-14;
[0034]冷冻箱-15。
【具体实施方式】
[0035]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0036]现有技术中，对于一个容积固定的低温制冷系统，在压缩机启动初期，整个系统基本处于较高温度，系统内大部分工质为气相，随着制冷温度的降低，除压缩机和冷凝器外的其他部件内的工质液相含量逐渐增加，当制冷温度达到最低时，系统内的液相工质含量达到最高。由于工质气液两相比容相差大，不同相态的工质通过节流单元的能力不同，工质间的沸点也不同，所以在系统启动初期，通过节流单元的几乎全部为气态工质，压缩机的排气压力也将会很高，造成安全威胁。为解决上述问题，本发明的原理为:在中间回热器的热流出口和蒸发器单元的入口间设置安全防超压单元，当所述中间回热器的热流出口流向所述安全防超压单元的工质压力超过预设阈值时，所述安全防超压单元开启泄压功能降低所述工质的压力，从而解决系统运行中出现高压的问题，保证系统运行过程中工质压力不会过尚O
[0037]参照图1所示，本发明的实施例提供的防超压混合工质低温制冷系统，包括压缩制冷装置11、中间回热器12和安全防超压单元13以及蒸发器单元14;
[0038]所述中间回热器12的热流入口in2通过管路与压缩制冷装置11的出口连通，所述中间回热器12的热流出口 out2通过所述安全防超压单元13连接至所述蒸发器单元14的入口；所述中间回热器12的冷流入口 ini通过管路与所述蒸发器单元14的出口连通，所述中间回热器12的冷流出口 outl通过管路与压缩制冷装置11的入口连通；
[0039]当所述中间回热器12的热流出口out2流向所述安全防超压单元13的工质压力超过预设阈值时，所述安全防超压单元13开启泄压功能降低所述工质的压力。
[0040]如图1所示，蒸发器单元14设置于冷冻箱15外侧或嵌入冷冻箱15外壁。中间回热器
12、安全防超压单元13、所述蒸发器单元14设置于保温层中。其中，冷流入口 ini与冷流出口out I构成中间回热器12的冷流通道(或者冷流换热单元)，热流入口 in2和热流出口 out2构成中间回热器12的热流通道(或热流换热单元)。
[0041 ]上述的防超压混合工质低温制冷系统及其控制方法中，防超压混合工质低温制冷系统，包括压缩制冷装置、中间回热器和安全防超压单元以及蒸发器单元;所述中间回热器的热流入口通过管路与压缩制冷装置的出口连通，所述中间回热器的热流出口通过所述安全防超压单元连接至所述蒸发器单元的入口 ；所述中间回热器的冷流入口通过管路与所述蒸发器单元的出口连通，所述中间回热器的冷流出口通过管路与压缩制冷装置的入口连通；当中间回热器的热流出口流向安全防超压单元的工质压力超过预设阈值时，安全防超压单元开启泄压功能降低工质的压力，解决系统运行中出现高压的问题，保证系统运行过程中工质压力不会过高。
[0042]示例性的，如图2所示，所述安全防超压单元13包括:安全阀131和第一节流单元132；
[0043]所述安全阀131连接于所述中间回热器12的热流出口out2与所述蒸发器单元14的入口之间，所述第一节流单元132连接于所述中间回热器12的热流出口out2与所述蒸发器单元14的入口之间，当所述中间回热器12的热流出口 out2流向所述安全防超压单元13的工质的压力超过预设阈值时，通过调整所述安全阀131的开度控制通过所述安全阀131的工质流量以调整所述中间回热器12的热流出口 out2流向所述安全防超压单元13的工质的压力。可选的第一节流单元132为毛细管。
[0044]例如，当需要达到的目标温度极低时，系统运行的工质含量较多，系统启动后，安全防超压单元之前的高压段工质的压力会超过安全防超压单元的预设阈值，安全防超压单元检测到压力超过预设阈值，控制安全阀的开度自动发生改变，安全阀的开度会变化到使系统压力控制到预设阈值以内。
[0045]其中，参照图3所示，该制冷系统中，压缩制冷装置11包括:压缩机111、冷凝器112、油分离器113、气液分离器114和工质贮存单元115;
[0046]其中所述中间回热器12的冷流出口outl通过所述气液分离器114连接至所述压缩机111的第一入口 I，所述压缩机111的出口 3连接至所述冷凝器112的第一入口，所述冷凝器112的第一出口连接至所述油分离器113的入口，所述油分离器113的气相出口连接至所述冷凝器112的第二入口，所述油分离器113的液相出口连接所述压缩机111的第二入口 2;所述冷凝器112的第二出口连接所述中间回热器12的热流入口 in2;所述工质贮存单元115连接至所述压缩机111的入口。
[0047]其中，参照图4所示，工质贮存单元115通过第二节流单元116连接至所述压缩机111的入口，所述工质贮存单元115用于向防超压混合工质低温制冷系统补充工质，或者吸收防超压混合工质低温制冷系统排除的工质。第二节流单元116包括电子膨胀阀1161和毛细管1162，所述电子膨胀阀1161和毛细管1162串联连接于所述工质贮存单元115和所述压缩机111的入口之间。示例性的，工质贮存单元115为膨胀罐。
[0048]此外，所述压缩制冷装置11还包括:过滤器117，所述冷凝器112的第一出口通过所述过滤器117连接至所述油分离器113的入口。压缩制冷装置11还包括:高压保护器118，所述高压保护器118连接于所述压缩机111的第一入口 I和出口 3之间。
[0049]上述实施例中，当需要实现当需要达到的目标温度极低时，运行的冷剂工质含量较多，系统启动后，通过工质贮存单元向系统补充工质，该过程中高压段压力会迅速升高，当超过安全防超压单元的设定值，安全防超压单元检测到压力超过设定值，安全阀的开度发生改变以调整通过的工质流量，安全阀的开度会变化到使系统压力设定值以内。此外，在系统运行过程中，若所需问题变化较大，则系统会根据所需温度从工质贮存单元迅速补充工质，或者向工质贮存单元排出工质，该过程中会引起系统压力变化剧烈安全防超压单元检测到压力超过预设阈值，安全阀的开度发生改变以调整通过的工质流量，安全阀的开度会变化到使系统的工质的压力至预设阈值以内。或者，安全防超压单元中的安全阀和第一节流单元联合调整系统的工质的压力至预设阈值以内，保证了系统获取极低目标温度或者温度变化较大时，系统内工质压力的稳定性，避免系统运行中出现高压的问题。
[0050]本发明的实施例提供上述防超压混合工质低温制冷系统的控制方法，包括如下步骤:
[0051]当所述中间回热器的热流出口流向所述安全防超压单元的工质压力超过预设工质压力阈值时，控制所述安全防超压单元开启泄压功能降低所述工质的压力。
[0052]具体的，当安全防超压单元包括:安全阀和第一节流单元时，当中间回热器的热流出口流向所述安全防超压单元的工质的压力超过预设阈值时，通过调整安全阀的开度控制通过所述安全阀的工质流量以调整所述中间回热器的热流出口流向所述安全防超压单元的工质的压力。
[0053]上述的防超压混合工质低温制冷系统及其控制方法中，当中间回热器的热流出口流向安全防超压单元的工质压力超过预设阈值时，安全防超压单元开启泄压功能降低工质的压力，解决系统运行中出现高压的问题，保证系统运行过程中工质压力不会过高。
[0054]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明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发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种防超压混合工质低温制冷系统，其特征在于，包括压缩制冷装置、中间回热器和安全防超压单元以及蒸发器单元;所述中间回热器的热流入口通过管路与压缩制冷装置的出口连通，所述中间回热器的热流出口通过所述安全防超压单元连接至所述蒸发器单元的入口；所述中间回热器的冷流入口通过管路与所述蒸发器单元的出口连通，所述中间回热器的冷流出口通过管路与压缩制冷装置的入口连通； 当所述中间回热器的热流出口流向所述安全防超压单元的工质的压力超过预设阈值时，所述安全防超压单元开启泄压功能降低所述工质的压力。2.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述安全防超压单元包括:安全阀和第一节流单元； 所述安全阀连接于所述中间回热器的热流出口与所述蒸发器单元的入口之间，所述第一节流单元连接于所述中间回热器的热流出口与所述蒸发器单元的入口之间，当所述中间回热器的热流出口流向所述安全防超压单元的工质的压力超过预设阈值时，通过调整所述安全阀的开度控制通过所述安全阀的工质流量以调整所述中间回热器的热流出口流向所述安全防超压单元的工质的压力。3.根据权利要求2所述的制冷系统，其特征在于，所述第一节流单元为毛细管。4.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述压缩制冷装置包括:压缩机、冷凝器、油分离器、气液分离器、第二节流单元和工质贮存单元； 其中所述中间回热器的冷流出口通过所述气液分离器连接至所述压缩机的第一入口，所述压缩机的出口连接至所述冷凝器的第一入口，所述冷凝器的第一出口连接至所述油分离器的入口，所述油分离器的气相出口连接至所述冷凝器的第二入口，所述油分离器的液相出口连接所述压缩机的第二入口 ；所述冷凝器的第二出口连接所述中间回热器的热流入口 ；所述工质贮存单元连接至所述压缩机的入口。5.根据权利要求4所述的制冷系统，其特征在于，所述压缩制冷装置还包括:过滤器，所述冷凝器的第一出口通过所述过滤器连接至所述油分离器的入口。6.根据权利要求4所述的制冷系统，其特征在于，所述压缩制冷装置还包括:高压保护器，所述高压保护器连接于所述压缩机的第一入口和出口之间。7.根据权利要求4所述的制冷系统，其特征在于，所述工质IC存单元通过第二节流单元连接至所述压缩机的入口，所述工质贮存单元用于向防超压混合工质低温制冷系统补充工质，或者吸收防超压混合工质低温制冷系统排除的工质。8.根据权利要求4所述的制冷系统，其特征在于，所述第二节流单元包括电子膨胀阀和毛细管，所述电子膨胀阀和毛细管串联连接于所述工质贮存单元和所述压缩机的入口之间。9.根据权利要求4所述的制冷系统，其特征在于，所述工质贮存单元为膨胀罐。10.—种如权利要求1-9 一项所述的防超压混合工质低温制冷系统的控制方法，其特征在于， 当所述中间回热器的热流出口流向所述安全防超压单元的工质压力超过预设工质压力阈值时，控制所述安全防超压单元开启泄压功能降低所述工质的压力。
【文档编号】F25B49/02GK105972846SQ201610473583
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月22日
【发明人】付志明, 刘金平, 朱宝平, 潘垚池, 许雄文
【申请人】海信容声(广东)冷柜有限公司, 华南理工大学