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1、(10)申请公布号 CN 103335440 A (43)申请公布日 2013.10.02 C N 1 0 3 3 3 5 4 4 0 A *CN103335440A* (21)申请号 201310278394.2 (22)申请日 2013.07.04 F25B 7/00(2006.01) F25B 41/04(2006.01) F25B 41/06(2006.01) (71)申请人天津商业大学 地址 300134 天津市北辰区津霸公路东口 (72)发明人杨永安 陆佩强 阳飞 王丹丹 邓萍萍 李照凯 乔晓光 徐浩 (74)专利代理机构天津市三利专利商标代理有 限公司 12107 代理人肖莉丽 。
2、(54) 发明名称 二次节流中间完全冷却双工况制冷系统 (57) 摘要 本发明公开了一种二次节流中间完全冷却双 工况制冷系统，提供一种既可实现变流量单级蒸 气压缩循环，又可实现变流量二次节流中间完全 冷却的双级压缩循环的系统。包括并联在高温吸 气管路、低温吸气管路和中压供液管路间的多组 变流量压缩冷凝机组；每组变流量压缩冷凝机组 由低压定流量压缩机、低压变流量压缩机、高压变 流量压缩机、第一单向阀、第二单向阀、第三单向 阀、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第 五阀门、冷凝器、中间冷却器及节流阀组成。通过 多个阀门的开启或关闭，既可从高温吸气管路吸 气实现单级压缩制冷循环向中压供液管路供。
3、液， 又可从低温吸气管路吸气实现二次节流中间完全 冷却双级压缩制冷循环向中压供液管路供液。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103335440 A CN 103335440 A 1/1页 2 1.一种二次节流中间完全冷却双工况制冷系统，其特征在于，包括并联在高温吸气管 路、低温吸气管路和中压供液管路之间的多组变流量压缩冷凝机组；每组所述变流量压缩 冷凝机组由低压定流量压缩机、低压变流量压缩机、高压变流量压缩机、第一单向阀、第二 单向阀、第三单。
4、向阀、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、冷凝器、中间冷 却器及节流阀组成；每组所述变流量压缩冷凝机组中的所述第一阀门进口与所述高温吸气 管路连接，所述第二阀门进口与所述低温吸气管路连接，所述中间冷却器的液体出口与所 述中压供液管路连接；所述第一阀门出口与所述第二阀门出口分别与所述低压定流量压 缩机吸气口、所述低压变流量压缩机吸气口和所述第四阀门进口连接，所述低压定流量压 缩机排气口与所述第一单向阀进口连接，所述低压变流量压缩机排气口与所述第二单向阀 进口连接，所述第一单向阀出口与所述第二单向阀出口并联后分别与所述第五阀门进口和 中间冷却器液面下方进口连接，所述中间冷却器气体出口。
5、与所述第三阀门进口连接，所述 第三阀门出口与所述第四阀门出口并联后与所述高压变流量压缩机吸气口连接，所述高压 变流量压缩机排气口与所述第三单向阀进口连接，所述第三单向阀出口与所述第五阀门出 口并联后与所述冷凝器进口连接，所述冷凝器出口经所述节流阀与所述中间冷却器进口连 接;通过控制所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门和第五阀门的开启或关闭，既 可以从所述高温吸气管路吸气实现单级压缩制冷循环向所述中压供液管路供液，又可以从 所述低温吸气管路吸气实现二次节流中间完全冷却双级压缩制冷循环向所述中压供液管 路供液。 2.根据权利要求1所述的二次节流中间完全冷却双工况制冷系统，其特征在于，所述 低。
6、压定流量压缩机为涡旋压缩机、转子压缩机、螺杆压缩机、活塞压缩机中的任一种。 3.根据权利要求1所述的二次节流中间完全冷却双工况制冷系统，其特征在于，所述 低压变流量压缩机和所述高压变流量压缩机为涡旋压缩机、转子压缩机、螺杆压缩机、活塞 压缩机中的任一种,变流量方式为通过对交流电机的变频或通过对直流电机的变电压进 行调节，或采用制冷剂卸载和加载方式实现制冷剂的流量调节。 4.根据权利要求1所述的二次节流中间完全冷却双工况制冷系统，其特征在于，所述 冷凝器为风冷冷凝器、水冷冷凝器或蒸发式冷凝器。 5.根据权利要求1所述的二次节流中间完全冷却双工况制冷系统，其特征在于，所述 节流阀为电子膨胀阀、热力。
7、膨胀阀、毛细管或孔板。 6.根据权利要求1所述的二次节流中间完全冷却双工况制冷系统，其特征在于，所述 中间冷却器为板式换热器或套管式换热器。 权 利 要 求 书CN 103335440 A 1/4页 3 二次节流中间完全冷却双工况制冷系统 技术领域 0001 本发明涉及制冷技术领域，特别是涉及一种通过改变制冷剂流量而进行制冷量调 节的二次节流中间完全冷却双工况双级压缩制冷系统。 背景技术 0002 现有用于冻藏冷库的双级压缩制冷系统通常采用温度控制压缩机的开停，当冷库 温度达到温控器设置温度时，制冷系统停止工作；当温度上升到温控器设置温度上限时，制 冷系统开启。这样的系统存在一个矛盾，当需要开。
8、停机温差比较大时，会造成冻藏冷库中存 放食品由于冻结率不同带来的食品失水干耗，食品品质下降；当需要开停机温差比较小时， 制冷系统开通频繁，不但耗电量增加，而且也会降低制冷系统的使用寿命。此外现有双级压 缩制冷系统高、低压容积比为固定的1:3或1:2，对于冷凝温度不断变化的制冷系统，由于 高、低压容积比不可调，制冷系统不是在最佳状况下工作。 0003 由多台压缩冷凝机组和多台室内蒸发器组成的多联式空调系统通过改变制冷剂 流量来实现制冷量的控制，系统运行灵活，易于控制，广泛应用于空调领域。但现有多联空 调系统都是单级压缩制冷系统，只适用于空调领域，不适用于温度较低的冻藏冷库系统。 0004 对于冻。
9、藏冷库（吸气温度较低，通常需要双级压缩系统）和冷藏冷库（吸气温度较 高，通常需要单级蒸气压缩系统）并联的系统，常常需要对单、双级蒸气压缩系统单独配置， 系统一次性投资大，且制冷量调节完全依靠开停机来实现。 发明内容 0005 本发明的目的是针对现有技术中存在的制冷量调节完全依靠开停机来实现的技 术缺陷，而提供一种多组变流量压缩冷凝机组并联，既可以实现变流量单级蒸气压缩循环， 又可以实现变流量二次节流中间完全冷却的双级压缩循环的制冷系统。 0006 为实现本发明的目的所采用的技术方案是： 0007 一种二次节流中间完全冷却双工况制冷系统，其特征在于，包括并联在高温吸气 管路、低温吸气管路和中压供。
10、液管路之间的多组变流量压缩冷凝机组；每组所述变流量压 缩冷凝机组由低压定流量压缩机、低压变流量压缩机、高压变流量压缩机、第一单向阀、第 二单向阀、第三单向阀、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、冷凝器、中间 冷却器及节流阀组成；每组所述变流量压缩冷凝机组中的所述第一阀门进口与所述高温吸 气管路连接，所述第二阀门进口与所述低温吸气管路连接，所述中间冷却器的液体出口与 所述中压供液管路连接；所述第一阀门出口和所述第二阀门出口分别与所述低压定流量压 缩机吸气口、所述低压变流量压缩机吸气口和所述第四阀门进口连接，所述低压定流量压 缩机排气口与所述第一单向阀进口连接，所述低压变流量压缩机排。
11、气口与所述第二单向阀 进口连接，所述第一单向阀出口与所述第二单向阀出口并联后分别与所述第五阀门进口和 中间冷却器液面下方进口连接，所述中间冷却器气体出口与所述第三阀门进口连接，所述 第三阀门出口与所述第四阀门出口并联后与所述高压变流量压缩机吸气口连接，所述高压 说 明 书CN 103335440 A 2/4页 4 变流量压缩机排气口与所述第三单向阀进口连接，所述第三单向阀出口与所述第五阀门出 口并联后与所述冷凝器进口连接，所述冷凝器出口经所述节流阀与所述中间冷却器进口连 接;通过控制所述第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门和第五阀门的开启或关闭，既 可以从所述高温吸气管路吸气实现单级压缩制冷。
12、循环向所述中压供液管路供液，又可以从 所述低温吸气管路吸气实现二次节流中间完全冷却双级压缩制冷循环向所述中压供液管 路供液。 0008 所述低压定流量压缩机为涡旋压缩机、转子压缩机、螺杆压缩机、活塞压缩机中的 任一种。 0009 所述低压变流量压缩机和所述高压变流量压缩机为涡旋压缩机、转子压缩机、螺 杆压缩机、活塞压缩机中的任一种,变流量方式可以是通过对交流电机的变频或通过对直 流电机的变电压进行调节，也可以采用制冷剂卸载和加载方式实现制冷剂的流量调节。 0010 所述冷凝器为风冷冷凝器、水冷冷凝器、蒸发式冷凝器或其它型式冷凝器。 0011 所述节流阀为电子膨胀阀、热力膨胀阀、毛细管或孔板。 。
13、0012 所述中间冷却器为板式换热器或套管式换热器。 0013 与现有技术相比，本发明的有益效果是： 0014 1、节能：本发明的制冷系统由相互并联的变流量压缩冷凝机组组成，每组变流量 压缩冷凝机组包括低压定流量压缩机、低压变流量压缩机和高压变流量压缩机，输入到冻 藏冷库和冷藏冷库的制冷剂流量可根据负荷需要进行调节，克服了制冷量调节完全依靠开 停机来实现的技术缺陷，制冷系统不会频繁开启。 0015 2、冷库温度恒定：由于可以调整制冷系统的制冷剂流量，系统可以根据冻藏冷库 的负荷变化自动调整制冷剂流量，达到设定温度后制冷系统会以较低的制冷剂流量工作， 维持冻藏冷库和冷藏冷库的温度，避免了冷库内部。
14、温度的波动，有效地减少了由于温度波 动带来的食品的失水干耗。 0016 3、一次性投资少：本发明的制冷系统中的变流量压缩冷凝机组既可以从所述高温 吸气管路吸气实现单级压缩制冷循环向中压供液管路供液，又可以从所述低温吸气管路吸 气实现二次节流中间完全冷却双级压缩制冷循环向中压供液管路供液。并联的变流量压缩 冷凝机组在工作中互不干预，且均能实现变流量运行，一机多用，减少了一次性投资。 0017 4、机组可实现最佳工况：本发明的制冷系统由相互并联的变流量压缩冷凝机组组 成，每组变流量压缩冷凝机组包括低压定流量压缩机、低压变流量压缩机和高压变流量压 缩机，克服了现有技术中固定高、低压容积比的缺点，实现。
15、了容积比的可调节，无论工况怎 样变化，制冷系统总是处于最佳状态工作，能耗低。 0018 5、模块化：高压变流量压缩机和低压变流量压缩机可采用同样额定输入功率的压 缩机，有利于系统的调整且便于维修和保养，同时更容易实现系统的模块化。 附图说明 0019 图1所示为本发明二次节流中间完全冷却双工况制冷系统的示意图。 0020 图中：1.高温吸气管路，2.低温吸气管路，3.中压供液管路，4.低压定流量压缩 机，5.低压变流量压缩机，6.高压变流量压缩机，7-1.第一单向阀，7-2.第二单向阀，7-3. 第三单向阀，8-1.第一阀门，8-2.第二阀门，8-3.第三阀门，8-4.第四阀门，8-5.第五阀。
16、门， 说 明 书CN 103335440 A 3/4页 5 9.冷凝器，10.中间冷却器，11.节流阀。 具体实施方式 0021 以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。 0022 图1所示为本发明二次节流中间完全冷却双工况制冷系统示意图，包括并联在所 述高温吸气管路1、所述低温吸气管路2和中压供液管路3之间的多组变流量压缩冷凝机 组。每组所述变流量压缩冷凝机组包括低压定流量压缩机4、低压变流量压缩机5、高压变 流量压缩机6、第一单向阀7-1、第二单向阀7-2、第三单向阀7-3、第一阀门8-1、第二阀门 8-2、第三阀门8-3、第四阀门8-4、第五阀门8-5、冷凝器9、中间冷却器10。
17、和节流阀11。每 组所述变流量压缩冷凝机组中的所述第一阀门8-1进口与所述高温吸气管路1连接，所述 第二阀门8-2进口与所述低温吸气管路2连接，所述中间冷却器10液体出口与所述中压供 液管路3连接，所述第一阀门8-1出口和所述第二阀门8-2出口分别与所述低压定流量压 缩机4吸气口、所述低压变流量压缩机5吸气口和所述第四阀门8-4进口连接，所述低压定 流量压缩机4排气口与所述第一单向阀7-1进口连接，所述低压变流量压缩机5排气口与 所述第二单向阀7-2进口连接，所述第一单向阀7-1出口与所述第二单向阀7-2出口并联 后分别与所述第五阀门8-5进口和中间冷却器10液面下方进口连接，所述中间冷却器1。
18、0 气体出口与所述第三阀门8-3进口连接，所述第三阀门8-3出口与所述第四阀门8-4出口 并联后与所述高压变流量压缩机6吸气口连接，所述高压变流量压缩机6排气口与所述第 三单向阀7-3进口连接，所述第三单向阀7-3出口与所述第五阀门8-5出口并联后与所述 冷凝器9进口连接，所述冷凝器9出口经所述节流阀11与所述中间冷却器10进口连接。 0023 本实施例的二次节流中间完全冷却双工况制冷系统中的变流量压缩冷凝机组既 可以从所述高温吸气管路1吸气实现单级压缩制冷循环向中压供液管路3供液，又可以从 所述低温吸气管路2吸气实现二次节流中间完全冷却双级压缩制冷循环向中压供液管路3 供液。并联的变流量压缩。
19、冷凝机组在工作中互不干预，且均能实现变流量运行。 0024 1、从高温吸气管路1吸气实现单级压缩制冷循环向中压供液管路3供液: 0025 变流量压缩冷凝机组内第二阀门8-2和第三阀门8-3关闭，第一阀门8-1、第四阀 门8-4和第五阀门8-5开启。从冷藏冷库回到变流量压缩冷凝机组的低压制冷剂蒸气经高 温吸气管路1分别进入低压定流量压缩机4、低压变流量压缩机5和高压变流量压缩机6 进行压缩，压缩后的高压制冷剂蒸气分别经第一单向阀7-1、第二单向阀7-2和第三单向阀 7-3至冷凝器9中冷凝为高压液体，在节流阀11进行一次节流为中压饱和气液两相制冷剂 后经中间冷却器10进入中压供液管路3中向冷藏冷库。
20、供液。 0026 2、从低温吸气管路2吸气实现双级压缩制冷循环向中压供液管路3供液： 0027 变流量压缩冷凝机组内第一阀门8-1、第四阀门8-4和第五阀门8-5关闭，第二阀 门8-2和第三阀门8-3开启。从冻藏冷库回到变流量压缩冷凝机组的低压制冷剂蒸气经低 温吸气管路2分别进入低压定流量压缩机4和低压变流量压缩机5中进行一级压缩，压缩 后的中压过热蒸气制冷剂分别经第一单向阀7-1和第二单向阀7-2从中间冷却器10液面 下方进口进入中间冷却器10的液体中，被液体冷却至饱和状态，从中间冷却器10气体出口 出来的中压饱和蒸气制冷剂进入高压变流量压缩机6中进行第二级压缩，压缩后的高压过 热蒸气制冷剂。
21、经冷凝器9冷凝为高压液体制冷剂，在节流阀11中节流为中压饱和气液两相 说 明 书CN 103335440 A 4/4页 6 制冷剂后进入中间冷却器10中，中压饱和蒸气制冷剂参与第二级压缩，中压饱和液体制冷 剂则经中压供液管路3向冻藏冷库供液。 0028 上述系统的单级压缩制冷循环中，通过低压定流量压缩机4、低压变流量压缩机 5、高压变流量压缩机6的组合满足不同负荷条件下对单级压缩制冷循环中制冷剂流量的 控制。 0029 上述系统的双级压缩制冷循环中，当冻藏冷库负荷较小时，低压变流量压缩机5 与高压变流量压缩机6同时工作，通过调整高压变流量压缩机6、低压变流量压缩机5的制 冷剂流量实现系统最佳高。
22、、低压容积比；当冻藏冷库负荷较大时，低压定流量压缩机4、低 压变流量压缩机5和高压变流量压缩机6同时工作，通过调整低压变流量压缩机5和高压 变流量压缩机6的制冷剂流量，实现系统最佳高、低压容积比。系统能根据冻藏冷库的负荷 变化进行双级压缩制冷循环中制冷剂流量的调节。 0030 上述实施例中第一单向阀6-1、第二单向阀6-2和第三单向阀6-3的作用是防止压 缩机不工作时的回流。 0031 本发明所述低压定流量压缩机为涡旋压缩机、转子压缩机、螺杆压缩机、活塞压缩 机中的任一种，或其它型式压缩机。所述低压变流量压缩机和所述高压变流量压缩机为涡 旋压缩机、转子压缩机、螺杆压缩机、活塞压缩机中的任一种，。
23、或其它型式压缩机，变流量方 式可以是通过对交流电机的变频或通过对直流电机的变电压进行调节，也可以采用制冷剂 卸载和加载方式实现制冷剂的流量调节。所述冷凝器为风冷冷凝器、水冷冷凝器、蒸发式冷 凝器或其它型式冷凝器。所述节流阀为电子膨胀阀、热力膨胀阀、毛细管或孔板节流中的任 一种，也可以是其它可降压力的节流装置。所述中间冷却器可以是板式换热器、套管式换热 器或其它型式换热器。 0032 本发明所述阀门可以是手动阀门也可以是电动阀门，亦可用三通阀或四通阀代 替。 0033 本发明的二次节流中间完全冷却双工况制冷系统在具体运用时，高压压缩机和低 压压缩机可采用同样额定输入功率的压缩机，有利于系统的调整且便于维修和保养，同时 更容易实现系统的模块化。 0034 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰 也应视为本发明的保护范围。 说 明 书CN 103335440 A 1/1页 7 图1 说 明 书 附 图CN 103335440 A 。