CN113983710B - 冷媒循环流量自适应调节*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷媒循环流量自适应调节***，冷媒循环流量自适应调节***中，冷媒储液罐为存储冷媒的带出入口的密闭容器，至少一个第一管位于所述冷媒储液罐内且贯穿所述冷媒储液罐的顶部朝底部方向延伸，第二管位于所述冷媒储液罐内且贯穿所述冷媒储液罐的底部朝顶部延伸，冷凝器热量交换高温高压冷媒蒸汽以冷凝后形成液体，蒸发器连接所述节流装置，所述蒸发器汽化制冷剂形成冷媒蒸汽以制冷，压缩机一端经由总管连接所述至少一个第一冷媒盘管，另一端连接所述蒸发器，所述压缩机抽吸且压缩蒸发器中冷媒蒸汽且将所述冷媒蒸汽经由所述至少一个第一冷媒盘管输送至所述冷媒储液罐。

Description

冷媒循环流量自适应调节***

技术领域

本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及一种冷媒循环流量自适应调节***。

背景技术

蒸汽压缩式制冷循环是目前空调冰箱等设备应用最为广泛的一种制冷方式，由压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器四个基本部件组成，用管道将其串联成一个封闭的***，制冷剂作为冷媒在***中循环，作为热量交换的载体，在蒸发器中吸热蒸发，带走目标环境中的热量，在冷凝器中与冷却介质进行热量交换冷凝液化，从而实现制冷效果。在实际应用中，根据环境温度的高低，制冷***所需要的制冷剂流量不同，制冷剂流量匹配成为对于制冷***的优化、***能耗降低以及***的安全稳定运行是极为重要的一个关键问题。在低负荷工况时，制冷剂减少会大幅降低低负荷工况下压缩机的做功，实现低负荷的cop的提升。在高负荷工况时则要确保制冷剂流量满足***的制冷需求。

目前常用的调节冷媒流量的方法有两种，一是在蒸发器前安装能调控流量的膨胀阀，通过传感器测量蒸发器中过热度来调节膨胀阀开度实现制冷剂流量调节；二是通过压缩机变频装置控制压缩机转速，改变气体排出的流量从而实现制冷剂流量调节。然而这两种方法在实际应用时都存在缺陷，其中改变膨胀阀开度的方式，当工况改变时，热力膨胀阀感温包传递过热度信息以及热力膨胀阀调节制冷剂流量均需要一定的时间，响应时间增大，这将导致整个制冷***不稳定，电子膨胀阀的加入则会使得***的控制部分变复杂，降低流量匹配的稳定性和可靠性。而压缩机变频装置在改变制冷剂流量的同时会带来压比变化、输气系数改变、换热效率降低、阻力增大等问题，提高了***的功耗。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的是提供一种冷媒循环流量自适应调节***，针对现有技术中的不足，提供一种简单高效、安全可靠且能够广泛适用的一种冷媒循环流量自适应调节***。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的一种冷媒循环流量自适应调节***包括，

冷媒储液罐，其为存储冷媒的带出入口的密闭容器，

至少一个第一管，其位于所述冷媒储液罐内且贯穿所述冷媒储液罐的顶部朝底部方向延伸，

第二管，其位于所述冷媒储液罐内且贯穿所述冷媒储液罐的底部朝顶部延伸，

冷凝器，其热量交换高温高压冷媒蒸汽以冷凝后形成液体，其包括，

至少一个第一冷媒盘管，其分别连通所述第一管，

第二冷媒盘管，其连通所述第二管，

风冷装置，其循环所述冷凝器换热的冷却介质，

节流装置，其连接所述第二冷媒盘管以节流降压，

蒸发器，其连接所述节流装置，所述蒸发器汽化制冷剂形成冷媒蒸汽以制冷，

压缩机，其一端经由总管连接所述至少一个第一冷媒盘管，另一端连接所述蒸发器，所述压缩机抽吸且压缩蒸发器中冷媒蒸汽且将所述冷媒蒸汽经由所述至少一个第一冷媒盘管输送至所述冷媒储液罐。

所述的一种冷媒循环流量自适应调节***中，制冷工况下，第一管作为入口管导入所述冷凝器冷凝的液体以存储于所述冷媒储液罐，所述第二管作为出口管导出所述液体到节流装置，当环境温度低于预定温度时，冷媒储液罐中气相冷媒的体积小于液体的体积，冷媒储液罐存储的液面位置具有第一高度，当环境温度高于预定温度时，冷媒储液罐中气相冷媒的体积大于液体的体积，冷媒储液罐存储的液面位置具有第二高度，所述第一高度大于第二高度。

所述的一种冷媒循环流量自适应调节***中，环境温度低于预定温度时的冷凝器换热系数大于环境温度高于预定温度时的冷凝器换热系数，且环境温度低于预定温度时的冷媒储液罐中液体体积大于环境温度高于预定温度时的冷媒储液罐中液体体积。

所述的一种冷媒循环流量自适应调节***中，制热工况下，第二管作为入口管导入所述冷凝器冷凝的液体以存储于所述冷媒储液罐，所述第一管作为出口管导出所述液体到所述至少一个第一冷媒盘管。

所述的一种冷媒循环流量自适应调节***中，所述第一管从所述冷媒储液罐的顶部延伸到底部附近。

所述的一种冷媒循环流量自适应调节***中，所述第二管从所述冷媒储液罐的底部延伸到顶部附近。

所述的一种冷媒循环流量自适应调节***中，所述第二管离所述顶部的距离可调节。

所述的一种冷媒循环流量自适应调节***中，所述第一管离底部的距离可调节。

所述的一种冷媒循环流量自适应调节***中，所述至少一个第一管离底部的距离相同。

所述的一种冷媒循环流量自适应调节***中，所述风冷装置包括风扇。

在上述技术方案中，本发明提供的一种冷媒循环流量自适应调节***，具有以下有益效果：本发明所述的一种冷媒循环流量自适应调节***通过增加一个结构简单且无需额外功耗的冷媒储液罐，重新设计冷凝器内管路结构，在不同工况下储液罐中气液组分不同，其储存的液体量也不同，通过合理设计的进口出口管路液面位置，实现了对***循环冷媒量的有效调节。在低负荷工况时能够有效降低压缩机的做功，实现低负荷的cop的提升。在高负荷工况时则要确保制冷剂流量满足***的制冷需求。在制热工况时确保***正常运行不受影响。本发明通过冷媒循环流量自适应调节***，简洁高效地调节***中循环制冷剂流量，不仅规避了膨胀阀引入带来的复杂控制***和响应时间长导致的***不稳定性，还有效降低了压缩机做功量，实现整个***的节能降耗。对于小型工况可变的制冷***普遍适用。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是冷媒循环流量自适应调节***一个实施例的结构示意图；

图2是冷媒循环流量自适应调节***一个实施例的冷媒储液罐工作模式的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图1至图2，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

在一个实施例中，如图1至图2所示，冷媒循环流量自适应调节***包括，

冷媒储液罐4，其为存储冷媒的带出入口的密闭容器，

至少一个第一管9，其位于所述冷媒储液罐4内且贯穿所述冷媒储液罐4的顶部朝底部方向延伸，

第二管10，其位于所述冷媒储液罐4内且贯穿所述冷媒储液罐4的底部朝顶部延伸，

冷凝器2，其热量交换高温高压冷媒蒸汽以冷凝后形成液体，其包括，

至少一个第一冷媒盘管3，其分别连通所述第一管9，

第二冷媒盘管5，其连通所述第二管10，

风冷装置1，其循环所述冷凝器2换热的冷却介质，

节流装置6，其连接所述第二冷媒盘管5以节流降压，

蒸发器7，其连接所述节流装置6，所述蒸发器7汽化制冷剂形成冷媒蒸汽以制冷，

压缩机8，其一端经由总管连接所述至少一个第一冷媒盘管3，另一端连接所述蒸发器7，所述压缩机8抽吸且压缩蒸发器7中冷媒蒸汽且将所述冷媒蒸汽经由所述至少一个第一冷媒盘管3输送至所述冷媒储液罐。

一种冷媒循环流量自适应调节***的优选实施例中，制冷工况下，第一管9作为入口管导入所述冷凝器2冷凝的液体以存储于所述冷媒储液罐4，所述第二管10作为出口管导出所述液体到节流装置6，当环境温度低于预定温度时，冷媒储液罐4中气相冷媒的体积小于液体的体积，冷媒储液罐4存储的液面位置具有第一高度，当环境温度高于预定温度时，冷媒储液罐4中气相冷媒的体积大于液体的体积，冷媒储液罐4存储的液面位置具有第二高度，所述第一高度大于第二高度。

一种冷媒循环流量自适应调节***的优选实施例中，环境温度低于预定温度时的冷凝器2换热系数大于环境温度高于预定温度时的冷凝器2换热系数，且环境温度低于预定温度时的冷媒储液罐4中液体体积大于环境温度高于预定温度时的冷媒储液罐4中液体体积。

一种冷媒循环流量自适应调节***的优选实施例中，制热工况下，第二管10作为入口管导入所述冷凝器2冷凝的液体以存储于所述冷媒储液罐4，所述第一管9作为出口管导出所述液体到所述至少一个第一冷媒盘管3。

一种冷媒循环流量自适应调节***的优选实施例中，所述第一管9从所述冷媒储液罐4的顶部延伸到底部附近。

一种冷媒循环流量自适应调节***的优选实施例中，所述第二管10从所述冷媒储液罐4的底部延伸到顶部附近。

一种冷媒循环流量自适应调节***的优选实施例中，所述第二管10离所述顶部的距离可调节。

一种冷媒循环流量自适应调节***的优选实施例中，所述第一管9离底部的距离可调节。

一种冷媒循环流量自适应调节***的优选实施例中，所述至少一个第一管9离底部的距离相同。

一种冷媒循环流量自适应调节***的优选实施例中，所述风冷装置1包括风扇。

在一个实施例中，一种冷媒循环流量自适应调节***包括，

压缩机8，其不断抽吸蒸发器7中制冷剂蒸汽，将其压缩至冷凝压力后将高温高压冷媒蒸汽排出送至冷凝器2，

冷凝器2，将所述高温高压冷媒蒸汽，借由外部风冷或水冷装置，与温度低于自身的冷却介质进行热量交换，将热量传递给冷却介质，冷凝后的高压液体进入节流装置6及蒸发器7，

冷凝器2，其包括，

冷凝器风冷装置1，提供冷却介质循环的动力源，

储液罐4前冷媒盘管，进入储液罐4前的螺旋盘管，与冷却介质进行热量交换完成大部分冷凝换热量。

冷媒储液罐4，其为上进下出结构，来自冷凝器2的储液罐4前冷媒盘管的冷凝液体从上部管路进入储液罐4，由于密度不同，液体聚集于罐体中下部气体存储于罐体上部，不同工况下液位不同，出口管位于经过计算设计的液位位置，根据运行中实际液面位置不同，制冷剂液体或气液混合物经由出口管排出，即经储液罐4后冷媒盘管重新进入冷凝器2中进行换热，气相冷媒冷凝。

储液罐4后冷媒盘管，其作用为在高负荷工况下将储液罐4排出的气相冷媒进一步充分冷凝，确保进入节流装置6时为液相。

节流装置6，将来自冷凝器2的高压液体节流降压，变为低温低压的液体，输送进入蒸发器7，

蒸发器7，制冷剂在蒸发器7内汽化吸热吸收被冷却对象的热量，实现输出冷量的作用从而达到制冷效果。

制冷工况下，当环境温度(T)较低时，即低负荷工况时，蒸发器7所需冷媒流量较小，冷凝器2换热系数较大，此时凝结液的含量变大，储罐发挥重要的调节作用，其内存储的冷凝液变多，经过冷媒储液罐4的出口调节作用，进入节流阀的冷媒质量流量减小。

在制冷工况下，当环境温度(T)较高，即高负荷工况时，在储罐中存储的冷媒主要以气相为主，进入蒸发器7的冷媒质量减少不明显，储液管的调节作用与***循环冷媒流量保持一致。

在制热工况下，装置变为蒸发器7，此时罐体4下部管路变为入口管，上部变为出口管，罐体出口管开口位置接近罐底，优先排出液体冷媒，制热工况下该储液装置不影响蒸发器7的正常运行。

带冷媒储液罐4的冷凝器2，其包括，

储液罐4前冷媒盘管，进入储液罐4前的螺旋盘管，与冷却介质进行热量交换完成大部分冷凝换热量。

冷媒储液罐4，其为上进下出结构，来自冷凝器2的冷媒储液罐4前冷媒盘管的冷凝液体从上部管路进入储液罐4，由于密度不同，液体聚集于罐体中下部气体存储于罐体上部，不同工况下液位不同，出口管位于经过计算设计的液位位置，根据运行中实际液面位置不同，制冷剂液体或气液混合物经由出口管排出，即经储液罐4后冷媒盘管重新进入冷凝器2中进行换热，气相冷媒冷凝。

储液罐4后冷媒盘管，其作用为在高负荷工况下将储液罐4排出的气相冷媒进一步充分冷凝，确保进入节流装置6时为液相。

在所述的冷凝器2冷媒储液罐4中，入口管为多个冷媒盘管支路，入口管开口靠近罐体底部；出口管为单个冷媒盘管，出口管开口靠近罐体顶部。

在本发明所述的冷媒循环流量自适应调节***中，制冷工况时制冷剂在冷媒罐中为上进下出，制热工况时制冷剂在冷媒罐中为下进上出。

在一个实施例中，***包括，

风冷装置1，为冷凝器换热的冷却介质提供循环的动力源，

冷凝器2，将所述高温高压冷媒蒸汽，借由外部风冷或水冷装置，与温度低于自身的冷却介质进行热量交换，将热量传递给冷却介质，冷凝后的高压液体进入节流装置及蒸发器，

所述冷凝器，其包括，

冷媒盘管，包括进入储液罐前的冷媒盘管与储液罐后冷媒盘管，与冷却介质进行热量交换完成大部分冷凝换热量，呈螺旋盘状结构，进一步增大换热面积，提高与冷却介质的换热效率。

冷媒储液罐4，***制冷时为上进下出结构，入口管为多个冷媒盘管支路，入口管开口靠近罐体底部；出口管为单个冷媒盘管，出口管开口靠近罐体顶部。来自冷凝器内部盘管的冷凝液体从上部进入储液罐，液体聚集于罐体中下部，不同工况下液位不同，出口管位于经过计算设计的液位位置，根据运行中实际液面位置不同，液体或气液混合物经由出口管排出，重新进入冷凝器中进行换热，气相冷媒冷凝，确保进入节流装置时为液相。***制热时为下进上出结构，处于蒸发器的前端，液体冷媒由下部进入，通过与罐底靠近的出口管流出冷媒储液罐，流入蒸发器中进行热量交换与冷量的输出，

储存的液体冷媒，由于罐体结构限制有一部分冷媒储存在储液罐4中，不同工况下存储的液体量不同，

节流装置6，将来自冷凝器的高压液体节流降压，变为低温低压的液体，输送进入蒸发器，

蒸发器7，制冷剂在蒸发器内汽化吸热吸收被冷却对象的热量，实现输出冷量的作用从而达到制冷效果。

压缩机8，其不断抽吸蒸发器中制冷剂蒸汽，将其压缩至冷凝压力后将高温高压冷媒蒸汽排出送至冷凝器。

为了更好的理解，图2是根据本发明一个实施例的不同工况冷媒储液罐工作模式的结构示意图。

图2的(1)表示为***制冷工况下，当环境温度(T)较低时，即低负荷工况时，蒸发器所需冷媒流量较小，冷凝器换热系数较大，此时经过储液罐前冷媒盘管热量交换后，制冷剂冷凝量大，凝结液体的含量变大，冷媒储罐(装置4)发挥重要的调节作用，出口位置靠近罐体顶部，其内存储的冷凝液较多，经过冷媒储液罐的这一出口量调节作用，进入节流阀的冷媒质量流量减小，与***所需的较小制冷量相吻合，从而起到降低压缩机做功，提升***整体能效的作用。

图2的(2)表示为***制冷工况下，当环境温度(T)较高，即高负荷工况时，蒸发器需更大的气体冷媒流量，此时冷凝器的表面换热系相对减小，导致冷凝器出口的气相质量分数变大，由于气体的密度较低，在储罐中存储的冷媒主要以气相为主，存储在冷媒储罐的液体量很小，对进入蒸发器的冷媒质量减少不明显，此时需要较大的冷媒流量来保障换热量，因此储液管的调节作用与***循环冷媒流量保持一致，从而达到流量调节及节能效果。

图2的(3)表示为***在制热工况下，装置2变为蒸发器，装置7变为冷凝器。此时储液罐罐体下部管路变为入口管，上部变为出口管，来自冷凝器的制冷剂液体进入储液罐中，由于罐体出口管开口位置接近罐底，因此制冷剂排出时优先排出液体冷媒，排出的液体继续进入到螺旋盘管中进行热量交换，蒸发汽化，且罐体几乎不排出气体冷媒，因此制热工况下该储液装置不影响蒸发器以及整个***的正常运行。

工业实用性

本发明所述的冷媒循环流量自适应调节制冷***可以在小型制冷***中使用。

最后应该说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (8)

1.一种冷媒循环流量自适应调节***，其特征在于，其包括，

冷媒储液罐，其为存储冷媒的带出入口的密闭容器，

至少一个第一管，其位于所述冷媒储液罐内且贯穿所述冷媒储液罐的顶部朝底部方向延伸，

第二管，其位于所述冷媒储液罐内且贯穿所述冷媒储液罐的底部朝顶部延伸，

冷凝器，其热量交换高温高压冷媒蒸汽以冷凝后形成液体，其包括，

至少一个第一冷媒盘管，其分别连通所述第一管，

第二冷媒盘管，其连通所述第二管，

风冷装置，其循环所述冷凝器换热的冷却介质，

节流装置，其连接所述第二冷媒盘管以节流降压，

蒸发器，其连接所述节流装置，所述蒸发器汽化制冷剂形成冷媒蒸汽以制冷，

压缩机，其一端经由总管连接所述至少一个第一冷媒盘管，另一端连接所述蒸发器，所述压缩机抽吸且压缩蒸发器中冷媒蒸汽且将所述冷媒蒸汽经由所述至少一个第一冷媒盘管输送至所述冷媒储液罐，制冷工况下，第一管作为入口管导入所述冷凝器冷凝的液体以存储于所述冷媒储液罐，所述第二管作为出口管导出所述液体到节流装置，当环境温度低于预定温度时，冷媒储液罐中气相冷媒的体积小于液体的体积，冷媒储液罐存储的液面位置具有第一高度，当环境温度高于预定温度时，冷媒储液罐中气相冷媒的体积大于液体的体积，冷媒储液罐存储的液面位置具有第二高度，所述第一高度大于第二高度，所述风冷装置包括风扇。

2.根据权利要求1所述的一种冷媒循环流量自适应调节***，其特征在于，环境温度低于预定温度时的冷凝器换热系数大于环境温度高于预定温度时的冷凝器换热系数，且环境温度低于预定温度时的冷媒储液罐中液体体积大于环境温度高于预定温度时的冷媒储液罐中液体体积。

3.根据权利要求1所述的一种冷媒循环流量自适应调节***，其特征在于，制热工况下，第二管作为入口管导入所述冷凝器冷凝的液体以存储于所述冷媒储液罐，所述第一管作为出口管导出所述液体到所述至少一个第一冷媒盘管。

4.根据权利要求1所述的一种冷媒循环流量自适应调节***，其特征在于，所述第一管从所述冷媒储液罐的顶部延伸到底部附近。

5.根据权利要求1所述的一种冷媒循环流量自适应调节***，其特征在于，所述第二管从所述冷媒储液罐的底部延伸到顶部附近。

6.根据权利要求1所述的一种冷媒循环流量自适应调节***，其特征在于，所述第二管离所述顶部的距离可调节。

7.根据权利要求1所述的一种冷媒循环流量自适应调节***，其特征在于，所述第一管离底部的距离可调节。

8.根据权利要求1所述的一种冷媒循环流量自适应调节***，其特征在于，所述至少一个第一管离底部的距离相同。

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