CN211011981U - 制冷***及螺杆热泵机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种制冷***及螺杆热泵机组，制冷***包括压缩机、蒸发器、冷凝器、经济器及增压器。蒸发器通过管路连接于压缩机的输入端上，冷凝器通过管路连接于压缩机的输出端上。经济器通过管路连接于蒸发器与冷凝器之间。蒸发器通过经济器的主流路与冷凝器相连通，并形成制冷循环回路。经济器的旁流路通过增压器连接于压缩机的补气端。通过设置增压器提高了旁流路中制冷剂的压力，使补气端能够设置在靠近压缩机的高压级压缩腔的位置，可以减少或消除压缩机内制冷剂高压向低压反向泄漏对输入端吸气量的影响，提高制冷***的可靠性。同时能够提高制冷剂的补气量，进而提高制冷***的换热效率，能够有效降低制冷***的成本。

Description

制冷***及螺杆热泵机组

技术领域

本实用新型涉及制冷技术领域，特别是涉及一种制冷***及螺杆热泵机组。

背景技术

一般的制冷循环***，会通过设置经济器实现制冷剂的过冷。制冷剂在进入经济器后分为两部分，第一部分通过节流，以热量膨胀的方式进行进一步冷却，去降低第二部分的温度，令其过冷。而第一部分的制冷剂重新进入压缩机继续压缩，导致压缩机中易出现反向泄漏，影响对制冷剂的正常吸入，进而影响制冷循环***的换热效率。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种降低压缩机反向泄漏可能性，提高换热效率的制冷***及螺杆热泵机组。

一种制冷***，包括：

压缩机，具有输出端、输入端及补气端；

蒸发器，通过管路连接于所述压缩机的输入端上；

冷凝器，通过管路连接于所述压缩机的输出端上；

经济器，通过管路连接于所述蒸发器与所述冷凝器之间，所述经济器包括主流路及能够与所述主流路进行热交换的旁流路，所述蒸发器通过所述主流路与所述冷凝器相连通，并形成制冷循环回路；及

增压器，所述旁流路通过所述增压器连接于所述压缩机的补气端。

上述制冷***在使用时，启动压缩机，低温低压的制冷剂被压缩机由输入端吸入，压缩成高温高压的制冷剂由输出端通过管路输入到冷凝器。高温高压的制冷剂在冷凝器中散热变成低温高压的制冷剂，其中一部分通过节流变成过冷低压的制冷剂进入经济器的旁流路，而另一部分低温高压的制冷剂进入经济器的主流路，并与旁流路中的制冷剂进行热交换。进一步由主流路流出过冷高压的制冷剂，进入到蒸发器中。通过蒸发器吸热实现制冷的效果，制冷剂变成低温低压的制冷剂由输入端进入压缩机。由旁流路流出的低温低压的制冷剂进入增压器，通过增压器增大制冷剂的压力而变成低温高压或低温较高压的制冷剂，并由压缩机的补气端进入到压缩机，与输入端进入的制冷剂汇合。

上述制冷***通过设置增压器提高了旁流路中制冷剂的压力，进而使得补气端能够设置在靠近压缩机的高压级压缩腔的位置，可以减少或消除压缩机内制冷剂高压向低压反向泄漏对输入端吸气量的影响，保证压缩机及循环***的正常运行。同时由于由补气端补入的制冷剂的压力得到提高，进而能够提高制冷剂的补气量，提高循环***中制冷剂的流速，进而提高制冷***的换热效率。因此，在实际使用当中，可以选择体积更小、成本更低的经济器、冷凝器或蒸发器，进而能够有效降低制冷***的成本。

在其中一个实施例中，所述增压器包括壳体及增压件，所述壳体形成增压腔，所述壳体上开设有进气口与出气口，所述进气口与所述出气口均与所述增压腔相连通，所述出气口与所述补气端相连通，所述进气口与所述旁流路相连通，所述增压件设置于所述增压腔内用于压缩制冷剂。

在其中一个实施例中，所述增压器为涡轮增压器，所述增压件为涡轮组件；或者

所述增压器为活塞压缩机，所述增压件为活塞压缩组件；或者

所述增压器为螺杆压缩机，所述增压件为螺杆组件。

在其中一个实施例中，还包括降压件，所述经济器的主流路通过所述降压件连通所述蒸发器。

在其中一个实施例中，还包括传动件，所述降压件为膨胀机，所述传动件的一端连接于所述增压件，另一端连接于所述膨胀机上，所述膨胀机输出的机械功通过所述传动件驱动所述增压件运动。

在其中一个实施例中，所述膨胀机为活塞式膨胀机，所述传动件的另一端连接于所述活塞式膨胀机的活塞杆上；或者

所述膨胀机为透平型膨胀机，所述传动件的另一端设置于所述透平型膨胀机的叶轮上。

在其中一个实施例中，所述传动件为联轴器、齿轮传动机构或者带传动机构。

在其中一个实施例中，还包括储液罐，所述储液罐用于储存制冷剂，所述储液罐通过管路连接于所述冷凝器与所述经济器之间。

在其中一个实施例中，还包括干燥过滤器，所述干燥过滤器通过管路连接于所述冷凝器与所述经济器之间。

在其中一个实施例中，还包括吸气过滤器，所述吸气过滤器通过管路连接于所述蒸发器与所述压缩机的输入端之间。

在其中一个实施例中，还包括油分离器，所述油分离器通过管路连接于所述压缩机的输出端与所述冷凝器之间。

一种螺杆热泵机组，包括如上所述的制冷***。

上述螺杆热泵机组在使用时，启动压缩机，低温低压的制冷剂被压缩机由输入端吸入，压缩成高温高压的制冷剂由输出端通过管路输入到冷凝器。高温高压的制冷剂在冷凝器中散热变成低温高压的制冷剂，其中一部分通过节流变成过冷低压的制冷剂进入经济器的旁流路，而另一部分低温高压的制冷剂进入经济器的主流路，并与旁流路中的制冷剂进行热交换。进一步由主流路流出过冷高压的制冷剂，进入到蒸发器中。通过蒸发器吸热实现制冷的效果，制冷剂变成低温低压的制冷剂由输入端进入压缩机。由旁流路流出的低温低压的制冷剂进入增压器，通过增压器增大制冷剂的压力而变成低温高压或低温较高压的制冷剂，并由压缩机的补气端进入到压缩机，与输入端进入的制冷剂汇合。

上述螺杆热泵机组通过设置增压器提高了旁流路中制冷剂的压力，进而使得补气端能够设置在靠近压缩机的高压级压缩腔的位置，可以减少或消除压缩机内制冷剂高压向低压反向泄漏对输入端吸气量的影响，保证压缩机及循环***的正常运行。同时由于由补气端补入的制冷剂的压力得到提高，进而能够提高制冷剂的补气量，提高循环***中制冷剂的流速，进而提高制冷***的换热效率。因此，在实际使用当中，可以选择体积更小、成本更低的经济器、冷凝器或蒸发器，进而能够有效降低制冷***的成本。

附图说明

图1为一实施例中的制冷***的示意图；

图2为图1所示的制冷***的压焓图。

附图标记说明：

10、制冷***，102、储液罐，103、干燥过滤器，104、吸气过滤器，100、压缩机，110、输出端，120、输入端，130、补气端，200、冷凝器，300、蒸发器，400、经济器，410、主流路，420、旁流路，430、节流阀，500、增压器， 600、膨胀机，700、传动件。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

请参阅图1，一实施例中的制冷***10，包括压缩机100、冷凝器200、蒸发器300、经济器400及增压器500。压缩机100具有输出端110、输入端120 及补气端130；蒸发器300通过管路连接于压缩机100的输入端120上，冷凝器 200通过管路连接于压缩机100的输出端110上。经济器400通过管路连接于所述蒸发器300与冷凝器400之间。经济器400包括主流路410及能够与所述主流路410进行热交换的旁流路420，蒸发器300通过主流路410与冷凝器200相连通，并形成制冷循环回路。旁流路420通过增压器500连接于压缩机100的补气端130。

上述制冷***10在使用时，启动压缩机100，低温低压的制冷剂被压缩机 100由输入端120吸入，压缩成高温高压的制冷剂由输出端110通过管路输入到冷凝器200。高温高压的制冷剂在冷凝器200中散热变成低温高压的制冷剂，其中一部分通过节流变成过冷低压的制冷剂进入经济器400的旁流路420，而另一部分低温高压的制冷剂进入经济器400的主流路410，并与旁流路420中的制冷剂进行热交换。进一步由主流路410流出过冷高压的制冷剂，进入到蒸发器300 中。通过蒸发器300吸热实现制冷的效果，而制冷剂变成低温低压的制冷剂，并由输入端120进入压缩机100。由旁流路420流出的低温低压的制冷剂进入增压器500，通过增压器500增大制冷剂的压力而变成低温高压或低温较高压的制冷剂，并由压缩机100的补气端130进入到压缩机100，与输入端120进入的制冷剂汇合。

上述制冷***10通过设置增压器500提高了旁流路420中制冷剂的压力，进而使得补气端130能够设置在靠近压缩机100的高压级压缩腔的位置，可以减少或消除压缩机100内制冷剂高压向低压反向泄漏对输入端120吸气量的影响，保证压缩机100及循环***的正常运行。提高制冷***10的可靠性。同时由于由补气端130补入的制冷剂的压力得到提高，进而能够提高制冷剂的补气量，提高循环***中制冷剂的流速，进而提高制冷***10的换热效率。因此，在实际使用当中，可以选择体积更小、成本更低的经济器400、冷凝器200或蒸发器300，进而能够有效降低制冷***10的成本。

在本实施例中，将蒸发器300设置于室内，蒸发器300中的制冷剂与室内空气进行热交换，进而实现室内制冷。在其他实施例中，可以将冷凝器200设置于室内，进而能够实现对室内的制热。

在本实施例中，在旁流路420与主流路410进行热交换前，旁流路420上设置有节流阀430，节流阀430位于经济器400与冷凝器200之间。制冷剂经过节流阀430后在旁流路420中流通，并与主流路410中的制冷剂进行热交换。通过设置节流阀430能够有效降低旁流路420中制冷剂的压力，进而使得旁流路420中的制冷剂温度进一步降低，方便实现与主流路410中的制冷剂进行热交换。

在其他实施例中，在旁流路420与主流路410进行热交换前，旁流路420 上还可以设置其他能够起到节流作用的部件，进而实现旁流路420中的制冷剂温度的进一步降低。

一实施例中，增压器500包括壳体及增压件，壳体形成增压腔，壳体上开设有进气口与出气口，进气口与出气口均与增压腔相连通，出气口与补气端130 相连通，进气口与旁流路420相连通，增压件设置于增压腔内用于压缩制冷剂。旁流路420流出的制冷剂由进气口进入增压器500的增压腔，通过增压件增压后，由出气口通过补气端130进入到压缩机100内。

可选地，增压器500为涡轮增压器，所述增压件为涡轮组件。在其他实施例中，增压器500为活塞压缩机，所述增压件为活塞压缩组件。或者增压器500 为螺杆压缩机，所述增压件为螺杆组件。增压器500还可以为其他部件，只要能够通过增压器500提高旁流路420流出的制冷剂的压力即可。

一实施例中，制冷***10还包括降压件，经济器400的主流路410通过降压件连通蒸发器300。主流路410中获得的过冷高压制冷剂，通过降压件，使得制冷剂的压力进一步降低，温度更进一步降低，进入蒸发器300，进而能够提高蒸发器300的制冷量，提高蒸发器300的制冷效率。

在本实施例中，降压件为膨胀机600，制冷剂在膨胀机600中膨胀降压使制冷剂的温度进一步降低，同时还能够向外输出机械功。在其他实施例中，降压件还可以为节流阀430，只要能够方便实现制冷剂温度的进一步降低即可。

一实施例中，制冷***10还包括传动件700，传动件700的一端连接于增压件，另一端连接于膨胀机600上，膨胀机600输出的机械功通过传动件700 驱动增压件运动。通过传动件700能够有效利用膨胀机600输出的机械功，利用该机械功驱动增压件运动，进而压缩由旁流路420流出的制冷剂，能够有效提高制冷***10的能效，减小电能的消耗，使得制冷***10更加节能。

可选地，膨胀机600为活塞式膨胀机，传动件700的另一端连接于活塞式膨胀机的活塞杆上。制冷剂在膨胀降压的过程中，推动活塞杆运动，进而带动传动件700运动，通过传动件700带动增压件运动。

另一实施例中，膨胀机600还可以为透平型膨胀机，传动件700的另一端设置于透平型膨胀机的叶轮上。制冷剂在膨胀降压的过程中，推动叶轮运动，进而带动传动件700转动，通过传动件700带动增压件运动。

可选地，传动件700为联轴器。若膨胀机600为活塞式膨胀机，增压器500 为涡轮增压器，联轴器的一端连接于活塞杆的输出轴上，另一端连接于涡轮组件的动力输入轴上。若增压器500为活塞压缩机，联轴器的另一端连接于活塞压缩组件的动力输入轴上。若增压器500为螺杆压缩机，联轴器的另一端连接于螺杆组件的动力输入轴上。若膨胀机600为透平型膨胀机，联轴器的一端连接于叶轮的输出轴上。

另一实施例中，传动件700还可以为齿轮传动机构或带传动机构。其中传动件700的主动轮或主动齿轮设置于膨胀机600的输出轴上，从动轮或从动齿轮设置于增压器500的动力输入轴上。当然，在其他实施例中，传动件700还可以为其他能够将膨胀机600输出的机械功传递到增压器500上的部件。

一实施例中，制冷***10还包括储液罐102，储液罐102用于储存制冷剂，所述储液罐102通过管路连接于冷凝器200与经济器400之间。通过设置储液罐102能够保证制冷***10中制冷剂的供液，进而保证制冷***10的运行效果及散热效果。在其他实施例中，储液罐102也可以省略。

一实施例中，制冷***10还包括干燥过滤器103，所述干燥过滤器103通过管路连接于所述冷凝器200与所述经济器400之间。同时设置干燥过滤器103 能够有效过滤制冷剂中的杂质。在其他实施例中，干燥过滤器103也可以省略。

一实施例中，制冷***10还包括吸气过滤器104，所述吸气过滤器104通过管路连接于所述蒸发器300与所述压缩机100的输入端120之间。通过吸气过滤器104能够在制冷剂进入压缩机100之前将制冷剂中的杂质过滤掉，保证压缩机100的正常运行。在其他实施例中，吸气过滤器104也可以省略。

一实施例中，制冷***10还包括油分离器，所述油分离器通过管路连接于所述压缩机100的输出端110与所述冷凝器200之间。通过设置油分离器能够将压缩机100排出的制冷剂的润滑油进行分离，进而保证制冷***10安全高效地运行。在其他实施例中，油分离器也可以省略。

需要说明的是，上述任一实施例中的制冷***10中各个部件的连接关系为管路连接中的位置关系，并不一定代表实际安装的位置关系。

请一并参阅图1及图2，上述制冷***10中制冷剂的循环状态为：制冷剂到达状态点1，被吸入压缩机100；经低压级压缩后变成中温中压制冷剂，到达状态点2。此时，补气端130补入旁流路420中内的制冷剂，使得制冷剂到达状态点3；由于设置增压器500，使得经过增压后的制冷剂可以选择在压缩机100 更靠近高压级压缩腔设置补气端130，使得制冷剂的状态能够由状态点3转移到状态点3`，进而可以减少高压向低压反向泄漏对压缩机100吸气量的影响，保证制冷***10的正常运行，提高***运行的可靠性。

进一步压缩机100继续压缩使得制冷剂状态到达状态点4；制冷剂经冷凝器 200吸热后到达状态点5；一部分制冷剂进入到经济器400的旁流路420，另一部分制冷剂进入经济器400的主流路410进行过冷达到状态点6。此时，由于通过增压器500使得压缩机100的补气流量增大，进而使得制冷***10中制冷剂的流速提高，换热效率提高，进而使得制冷剂的过冷度状态能够由状态点6下降到状态点6`，使进入膨胀机600前的制冷剂的过冷度更大。经过膨胀机600 使得制冷剂的状态由状态点6`到达状态点7`。

其中，未使用增压器500的循环性能系数：

COP＝m1*(h1-h7)/[m1(h2-h1)+(m1+a)(h4-h3)]

而使用增压器500进行增压补气后的循环性能系数：

COP＝m1*(h1-h7`)/[m1*(h2-h1)+(m1+a`)(h4-h3`)]

其中m1为主流路410制冷剂质量流量，a为未使用增压器500的旁流路420 制冷剂质量流量，a`为使用增压器500的旁流路420制冷剂质量流量。可以看出，由于制冷剂补气流量的增大，流速提高，在蒸发温度不变的情况下，提高了经济器400的整体换热效率，使得主流路410的流出的制冷剂过冷度降低，制冷量获得了h7-h7`的提升。同时由于进入压缩机100补气端130前的制冷剂压力得到提升，因此在状态点2与补气进行混合后的制冷剂在此时可以达到较高的压力。而增压器500实际的功耗是通过膨胀机600将节流降压过程中损失的压力重新转换而得到了补充，进而使得制冷***10整体COP得到提高。

一实施例中的螺杆热泵机组，包括上述任一实施例中的制冷***10。在本实施例中，螺杆热泵机组可以用于冷库的降温。在其他实施例中，螺杆热泵机组也可以用于其他需要降温的环境中。

上述螺杆热泵机组，利用膨胀机600能够输出的机械功驱动增压器500工作，这个过程中，膨胀机600将节流降压过程中损失的压力重新转换为驱动增压器500工作的机械能，有效提高制冷***10的能效，增加制冷量，进而能够有效降低成本，且能够使得螺杆热泵机组的可靠性更高。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种制冷***，其特征在于，包括：

压缩机，具有输出端、输入端及补气端；

蒸发器，通过管路连接于所述压缩机的输入端上；

冷凝器，通过管路连接于所述压缩机的输出端上；

经济器，通过管路连接于所述蒸发器与所述冷凝器之间，所述经济器包括主流路及能够与所述主流路进行热交换的旁流路，所述蒸发器通过所述主流路与所述冷凝器相连通，并形成制冷循环回路；及

增压器，所述旁流路通过所述增压器连接于所述压缩机的补气端。

2.根据权利要求1所述的制冷***，其特征在于，所述增压器包括壳体及增压件，所述壳体形成增压腔，所述壳体上开设有进气口与出气口，所述进气口与所述出气口均与所述增压腔相连通，所述出气口与所述补气端相连通，所述进气口与所述旁流路相连通，所述增压件设置于所述增压腔内用于压缩制冷剂。

3.根据权利要求2所述的制冷***，其特征在于，所述增压器为涡轮增压器，所述增压件为涡轮组件；或者

所述增压器为活塞压缩机，所述增压件为活塞压缩组件；或者

所述增压器为螺杆压缩机，所述增压件为螺杆组件。

4.根据权利要求2所述的制冷***，其特征在于，还包括降压件，所述经济器的主流路通过所述降压件连通所述蒸发器。

5.根据权利要求4所述的制冷***，其特征在于，还包括传动件，所述降压件为膨胀机，所述传动件的一端连接于所述增压件，另一端连接于所述膨胀机上，所述膨胀机输出的机械功通过所述传动件驱动所述增压件运动。

6.根据权利要求5所述的制冷***，其特征在于，所述膨胀机为活塞式膨胀机，所述传动件的另一端连接于所述活塞式膨胀机的活塞杆上；或者

所述膨胀机为透平型膨胀机，所述传动件的另一端设置于所述透平型膨胀机的叶轮上。

7.根据权利要求6所述的制冷***，其特征在于，所述传动件为联轴器、齿轮传动机构或者带传动机构。

8.根据权利要求1-7任一项所述的制冷***，其特征在于，还包括储液罐，所述储液罐用于储存制冷剂，所述储液罐通过管路连接于所述冷凝器与所述经济器之间。

9.根据权利要求1-7任一项所述的制冷***，其特征在于，还包括干燥过滤器，所述干燥过滤器通过管路连接于所述冷凝器与所述经济器之间。

10.根据权利要求1-7任一项所述的制冷***，其特征在于，还包括吸气过滤器，所述吸气过滤器通过管路连接于所述蒸发器与所述压缩机的输入端之间。

11.根据权利要求1-7任一项所述的制冷***，其特征在于，还包括油分离器，所述油分离器通过管路连接于所述压缩机的输出端与所述冷凝器之间。

12.一种螺杆热泵机组，其特征在于，包括如权利要求1-11任一项所述的制冷***。

Images