专利名称：一种单机多温蒸气压缩式制冷装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于制冷机械技术领域，涉及一种单台压缩机制取多个蒸发温度的蒸气压缩式制冷装置。
二背景技术：
由于食品冷冻或冷藏温度的不同，对它的新鲜度和保鲜时间均有重要影响，而不同食品为维持上述指标对冷冻或冷藏温度有不同的要求，这就要求在蒸气压缩式制冷系统设计时必须制取不同的蒸发温度来满足食品保存的要求。此外，还有许多方面(如混合物的分离液化等)和过程都需要不同的温度环境，这都需要蒸气压缩式制冷系统制取不同的蒸发温度。
目前蒸气压缩式制冷系统多采用纯制冷剂作为循环工质，制取不同的蒸发温度的方法有独立循环和分别节流等方法。“独立循环法”是每制取一个蒸发温度都有一套完整的制冷系统，每个系统都是独立的；“分别节流法”是采用一台压缩机来提升制冷剂蒸气的压力，经过冷凝器冷凝，液体制冷剂分别进入多个并联的节流阀，由不同的节流阀来决定不同的蒸发温度。这两种方法各有优缺点，“独立循环法”初期投资大，节能效果好；“分别节流法”结构简单，但不节能。
三
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷或不足，本实用新型的目的在于，提供一种利用单台压缩机制取多个蒸发温度的蒸气压缩式制冷装置。
实现上述目的的技术解决方案是，一种单机多温蒸气压缩式制冷装置，它包括压缩机、冷凝器、最后一级的节流阀和蒸发器以及多个单向阀，其中还包括N-1个制冷模块，装置中的制冷剂采用多元非共沸混合制冷剂；每级制冷模块都是由气液分离器、节流阀、蒸发器和冷凝蒸发器组成，制冷模块1的入口与冷凝器连通，其出口有两个，分为制冷剂气体和液体两个出口，制冷剂气体出口与压缩机连通，液体出口与下一级制冷模块的气液分离器连通。
制冷模块有两个作用一是利用制冷模块中的蒸发器制取每一级的蒸发温度；二是通过制冷模块中的气液分离器、节流阀和冷凝蒸发器将多元非共沸混合制冷剂一一分离并分别液化。
制冷模块针对多元非共沸混合制冷剂沸点不同采用蒸馏或精馏的方法将其分离，它应有一套或多套气液分离器和冷凝蒸发器组成。
本实用新型由于只采用了单台压缩机和多元非共沸混合制冷剂，该制冷装置具有结构简单、运行节能的特点。
四
图1是本实用新型的制冷装置采用单台压缩机和多元混合制冷剂制取多个蒸发温度的循环基本原理图；图2-1、2-2、2-3为本实用新型的单台压缩机制取双蒸发温度制冷装置的三种不同形式的循环流程图。
图3为本实用新型的单台压缩机制取三个蒸发温度制冷装置的循环流程图。
五具体实施方式
以下结合附图给出的具体实施例，对本实用新型作进一步的描述。
如图1所示，它是一个基本的原理图。本实用新型的装置采用单台压缩机和多元混合制冷剂作为循环工质来制取多个蒸发温度，利用不同的制冷剂来制取不同的蒸发温度，每一个制冷剂对应着制取一个蒸发温度，因此该制冷装置包括压缩机101、冷凝器102、制冷模块1到N-1个、最后一级节流阀109和蒸发器110以及多个单向阀107、108、111，每个制冷模块如制冷模块1相同，包括气液分离器103、节流阀104、蒸发器105和冷凝蒸发器106。压缩机101将多元非共沸混合制冷剂蒸气压缩，进入冷凝器102中冷凝，其中最高沸点的制冷剂全部冷凝，其余制冷剂部分冷凝，再通过制冷模块1中的气液分离器103、节流阀104和冷凝蒸发器106将混合制冷剂依次分离并全部液化，并经过节流阀104节流进入蒸发器105中，便可以制取第一级的蒸发温度，从冷凝蒸发器106下部出来的气液混合制冷剂进入下一个制冷模块，制取下一级的蒸发温度，从制冷模块N-1中的冷凝蒸发器下部出来的液体制冷剂经最后一级节流阀109节流在蒸发器110中制取最后一级的蒸发温度，最后从各制冷模块出来的制冷剂气体经单向阀和最后一级蒸发器110出来的制冷剂气体经单向阀111后混合，一起回到压缩机中，从而完成整个制冷循环。
实施例一采用单台压缩机和两元混合制冷剂的制冷装置按照本实用新型制取两个蒸发温度，其循环流程图如图2-1、2-2、2-3所示，图2-1、2-2、2-3所示流程略有不同，但都能达到制取双蒸发温度的目的。该制冷装置使用两元混合制冷剂A和B，其中制冷剂A和B的沸点不同，A为高温制冷剂，B为低温制冷剂。制冷装置由压缩机201、冷凝器202、气液分离器203、、高温蒸发器205、冷凝蒸发器206、节流阀207、低温蒸发器208和单向阀209组成。此外，在该装置中利用气液分离器203、节流阀204和冷凝蒸发器206来实现混合制冷剂A和B分离的目的。以图2-1为例，其循环流程为压缩机201将两元混合制冷剂蒸气压缩，两元混合制冷剂蒸气在冷凝器202中冷凝，其中制冷剂A全部冷凝，制冷剂B部分冷凝，在气液分离器203进行气液分离分两路流出，从气液分离器中出来的液体(制冷剂A占主要成分)经过节流阀204节流进入高温蒸发器205制取高的蒸发温度，部分没有蒸发完的制冷剂气液混合物进入冷凝蒸发器206，将从气液分离器中出来的气体(制冷剂B占主要成分)冷凝成液态制冷剂，该液态制冷剂经过节流阀207节流进入低温蒸发器208制取低的蒸发温度，然后从低温蒸发器208中出来的气体(制冷剂B占主要成分)经单向阀209和从冷凝蒸发器206中出来的气体(制冷剂A占主要成分)混合，一起回到压缩机201中。
图2-2和图2-1不同之处在于，从低温蒸发器208中出来的制冷剂和高温蒸发器205中出来的制冷剂混合后，进入冷凝蒸发器206冷凝来自气液分离器203的制冷剂气体(制冷剂B占主要成分)，然后再回到压缩机201中。
图2-3和图2-1不同之处在于，从低温蒸发器208中出来的制冷剂先进入冷凝蒸发器206冷凝来自气液分离器203的制冷剂气体(制冷剂B占主要成分)，然后与高温蒸发器208中出来的制冷剂气体混合，一起回到压缩机201中。
按照本实用新型图2-1、2-2、2-3所设计的制冷装置，对具体制取的两个蒸发温度是与选取的制冷剂A、B及其配比密切相关的。以普通的双温电冰箱为例，其冷冻室和冷藏室温度要求为-18℃和4℃，在环境温度32℃、冷凝温度54℃、压缩机吸气温度32℃时，采用本实用新型的双温制冷装置，上述制冷剂A和B选用R142b和R134a，可以制取的两个蒸发温度为-5℃和-24℃。
实施例二采用单台压缩机和三元混合制冷剂的制冷装置按照本实用新型制取三个蒸发温度，其循环流程图如图3所示。该制冷系统使用三元混合制冷剂A、B和C，其中各个制冷剂的沸点不同，A为高温制冷剂，B为中温制冷剂，C为低温制冷剂。制冷系统由压缩机301、冷凝器302、气液分离器303、节流阀304、高温蒸发器305、冷凝蒸发器306、气液分离器307、节流阀308、中温蒸发器309、冷凝蒸发器310、单向阀311、节流阀312、低温蒸发器313和单向阀314组成。此外，在该系统中利用气液分离器303将制冷剂A和B、C分离并液化，冷凝蒸发器306则将制冷剂B和C液化(其中制冷剂C为部分液化)，气液分离器307将制冷剂B和C分离并液化，制冷剂C在冷凝蒸发器310中完全液化，从而实现将混合制冷剂A、B和C分离液化的目的。以图3为例，其流程为压缩机301将三元混合制冷剂蒸气压缩，三元混合制冷剂蒸气在冷凝器302中冷凝，其中制冷剂A全部冷凝，制冷剂B和C部分冷凝，在气液分离器303进行气液分离分两路流出，一路从气液分离器303下部出来的液体(制冷剂A占主要成分)经过节流阀304节流进入高温蒸发器305制取“高蒸发温度”，部分没有蒸发完的制冷剂气液混合物进入冷凝蒸发器306，将另一路从气液分离器303中出来的气体(制冷剂B和C占主要成分)中的制冷剂B全部冷凝成液态制冷剂并进入下一级的气液分离器307中，其中液态制冷剂B经过节流阀308节流进入中温蒸发器309制取“中蒸发温度”，从中温蒸发器309中出来部分没有蒸发完的制冷剂气液混合物进入冷凝蒸发器310，冷凝来自气液分离器307中出来的气体(制冷剂C占主要成分)，冷凝下来的液态制冷剂C经节流阀312节流，在低温蒸发器313中制取“低蒸发温度”，最后，从冷凝蒸发器306出来的气体A与从冷凝蒸发器310经单向阀311出来的气体A先混合，再与低温蒸发器313中出来经单向阀314的制冷剂气体C混合，使得三元制冷剂再次混合一起回到压缩机301中。
和单台压缩机制取双蒸发温度的制冷装置一样，单台压缩机制取三个蒸发温度的制冷系统也存在着多种循环流程，这里便不一一给出了。采用本实用新型的单台压缩机制取三个蒸发温度的制冷装置，上述制冷剂A、B、C选取R142b、R134a和R143a，便可以制取蒸发温度为-5℃、-24℃和-42℃三种温度。
需明确说明的是，上述两个实施例只是为了更好地说明单机多温蒸气压缩式制冷装置及其循环流程，本实用新型的目的是提供利用单压缩机制取多个蒸发温度的思想，采用多个制冷模块，根据实际需要制取多个蒸发温度，对于本领域的技术人员而言，是容易实现的，在此不一一穷尽列举。因此在不脱离本实用新型要求保护的范围和本质的情况下，任何针对本实用新型系统的修改，如扩展到制取更多的蒸发温度、采用不同的循环流程、为了提高性能而增加换热设备或储液设备，这些修改后的单机多温蒸气压缩式制冷装置同样属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种单机多温蒸气压缩式制冷装置，它包括压缩机101、冷凝器102、最后一级节流阀109和蒸发器110以及单向阀107108111；其特征在于还包括有多级设置的配置相同的N-1个制冷模块1，制冷模块1包括气液分离器103、节流阀104、蒸发器105和冷凝蒸发器106，制冷剂采用多元非共沸混合制冷剂；制冷模块1的入口与冷凝器102连通，其出口有两个，分为制冷剂气体和液体两个出口，制冷剂气体出口与压缩机101连通，液体出口与下一级制冷模块的气液分离器连通。
2.如权利要求1所述的单机多温蒸气压缩式制冷装置，其特征在于，所述的N-1个制冷模块1至少有一套或多套气液分离器和冷凝蒸发器。
专利摘要本实用新型公开了一种适用于单台压缩机制取多个蒸发温度的蒸气压缩式制冷装置。该制冷装置包括压缩机、冷凝器、N－1个制冷模块、最后一级的节流阀和蒸发器以及多个单向阀。制冷剂采用多元混合制冷剂，其循环流程为压缩机将混合制冷剂蒸气压缩，进入冷凝器中冷凝，要求最高沸点的制冷剂全部冷凝，再通过各级制冷模块中的气液分离器、节流阀和冷凝蒸发器将混合制冷剂依次分离并全部液化，并经过对应的节流阀节流进入各个蒸发器中，便可以制取多个蒸发温度，最后从各级制冷模块出来的制冷剂气体和最后一级蒸发器出来的制冷剂气体混合，一起回到压缩机中。由于只采用了单台压缩机和混合制冷剂，该制冷装置具有结构简单、运行节能的特点。
文档编号F25B6/00GK2667412SQ0326251
公开日2004年12月29日 申请日期2003年7月23日 优先权日2003年7月23日
发明者晏刚, 解国珍, 陈群, 厉彦忠, 吴业正 申请人:西安交通大学