一种制冷系统的制作方法

本实用新型属于制冷领域，特别涉及一种制冷系统。

背景技术：

目前，市面上出现的制冷系统在低温、超低温、深冷，甚至几十K温度等方面的研究，对该技术的掌握都比较模糊，不能很好地解决复数种高低温沸点混合制冷剂在冷凝蒸发后的高效分离，末端负荷变化引起的设备启停频繁，降温时间长，蒸发器结霜造成换热效率降低，膨胀容器存油等等问题。

通用的制冷系统(如图1所示)主要由压缩机、与压缩机连接的油分离器、与油分离器连接的冷凝器、与冷凝器连接的回气换热器、与回气换热器连接的第一气液分离器、与第一气液分离器连接的第一换热器、在第一气液分离器上连接的第一过滤器、在第一过滤器上设有分别与第一过滤器和第一换热器连接的第一节流装置、在第一回气换热器的入口端和第一气液分离器出口端之间设有起泄压作用的膨胀容器、在第一换热器上连接有的第二气液分离器、在第二气液分离器上连接有的第二换热器、在第二气液分离器上连接的第二过滤器、在第二过滤器上设有分别与第二过滤器和第二换热器连接的第二节流装置、在第二换热器上连接有的第三气液分离器、在第三气液分离器上连接有的第三换热器、在第三气液分离器上连接的第三过滤器、在第三过滤器上设有分别与第三滤器和第三换热器连接的第三节流装置、在第三换热器上连接有的第四换热器、在第四换热器连接的第四节流装置和第五节流装置、在第三节流装置与第四换热器之间设有的第一截止阀、在第一截止阀与第五节流装置之间设有的蒸发器，及在第一截止阀与蒸发器之间设有的第二截止阀和在第二截止阀上设有的抽空口或充注混合制冷剂充灌口。

工作原理是，压缩机出来的制冷剂进入油分离器，再进入冷凝器进行冷凝作用，之后进入回气换热器进行换热，在第一气液分离器的气液分离后，一端产生的混合气体进入第一换热器，另一端的液体则经过第一过滤器和第一节流装置的过滤和节流产生低温低压的气态或者气液混合物，输送回第一换热器进行换热，当第一换热器换热完成产生的气态输送回到回气换热器，及压缩机；

第一换热器产生气液混合物输送到第二气液分离器，该第二气液分离器一端产生混合气体进入第二换热器、另一端的液体则经过第二过滤器和第二节流装置的过滤和节流产生低温低压的气态或者气液混合物，输送回第二换热器进行换热，当第二换热器换热完成产生的气态输送回到第一换热器、回气换热器，及压缩机；

第二换热器产生气液混合物输送到第三气液分离器，该第三气液分离器一端产生混合气体进入第三换热器、另一端的液体则经过第三过滤器和第三节流装置的过滤和节流产生低温低压的气态或者气液混合物，输送回第三换热器进行换热，当第三换热器换热完成产生的气态输送回到第二换热器、第一换热器、回气换热器，及压缩机；

第三换热器产生气液混合物输送到第四换热器，该第四换热器第一路液体经过第四节流装置输出低温低压的气液混合物用于自身换热，第二路液体经过第五节流装置节流后输出低温低压的气液混合物作用于蒸发器，最后蒸发器经过换热产生的气态混合物与第一路气态混合物汇集输送回到第三换热器、第二换热器、第一换热器、回气换热器，及压缩机。

上述的压缩机是压缩高低温沸点混合制冷剂；油分离器除去经压缩机压缩后的高温高压混合制冷剂中的冷冻油；冷凝器是冷却高温高压混合制冷剂为高压常温混合制冷剂，高沸点制冷剂大部分被液化，低温沸点制冷剂为气态；复数级气液分离器是按照混合制冷剂中自高沸点至低沸点冷媒的顺序分离上一级冷凝蒸发器液化了的液态制冷剂和气态制冷剂；复数级冷凝蒸发器是将上述气液分离器分离出来的气态制冷剂与该气液分离器分离出来的液态制冷剂经节流装置后进行热交换，气态制冷剂被冷凝为气液混合物，液态制冷剂节流后被蒸发为气态；末端蒸发器是具有蒸发上述复数级冷凝蒸发器最后一级的液态制冷剂经节流后对冷却对象进行冷却至需求的温度功能；膨胀容器是一端与系统高压端相连，一端与压缩机吸气端相连，系统降温前段及停机时起到缓冲作用，减轻系统承压风险。由于上述系统结构在蒸发器及换热器进行除霜融油存在问题，而且实现比较低的末端温度降温时间长，系统降温过程前段及停机后压力高，对系统管道承压能力要求高，对于深冷末端负荷变化时引起的开停机，再次降温过程时间长，经济效益不高等，这些都是目前低温技术领域所面临的难题。

经过检索之后，检索到两份实用新型专利，分别是200910118136.1和 200580002097.9，其主要对通用制冷系统结构进行了如下几个点的改进： (1)在末端蒸发器前端，即最后一级冷凝蒸发器出口的分液管实行不同流量控制，实现冷凝液管冷媒量大于蒸发液管冷媒量，从而达到最佳的冷凝蒸发效果。该点一共有3种不同形式，即高低位、水平位大小管、高低位大小管，但是在实际实施过程中并没有明显效果。(2)对于膨胀容器进行小型化，使用多个串联或者并联形式，虽然解轻了停机及降温初期压力高的问题，但更加延长了系统的降温时间，加剧了膨胀容器中存油量，也增加了投资及安装的问题。(3)增加末端融霜管路及在融霜管路上增加二次油分离器，并在末端融霜管路实行两种方式，一是直接对末端蒸发器和各级冷凝蒸发器进行热气融霜融油，二是先对末端蒸发器进行融霜融油，然后再对各级冷凝蒸发器进行融霜融油。该种融霜融油方式要求设备一定是在运行过程中才能进行，本身该系统降温过程是混合制冷剂不断分离的过程，对每级分离时所需冷量十分紧要，如果再将混合比例打乱，实际运行过程又会紊乱，降温过程将更加漫长，经济效益弱。(4)末端多路供液控制，加快末端降温速度。但是该种方式在实际实施过程中并不能加快末端降温，反而会因为流量大小的变化影响系统的平衡。

另外，还检索到了海尔集团的专利，其专利号为CN200810092177，主要是在通用制冷系统结构上，采用混合显性复叠及内复叠技术，目的是为了加快降温速度，提高制冷量等。但是在实际实施工程中不但增加了初始投资，而且系统更加复杂化，降温速度及制冷量也没有明显的提高。

还有其他厂家有不同的方式比如利用双级压缩机的中压接口，螺杆压缩机经济器接口实现高沸点制冷剂蒸发后的回路，这些均在实际实施过程中并没有解决分离降温效果，并且增加了初始投资。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种工作效率高、节省生产成本、性能稳定及安全性高的制冷系统。

为实现上述目的，本实用新型提供的一种制冷系统，其中，包括压缩机，与压缩机相连的油分离器，与油分离器相连的第五换热器，与第五换热器相连的冷凝器，与冷凝器相连的回气换热器，与回气换热器相连的第一高效分离器，与第一高效分离器相连的第一换热器，与第一换热器相连的第二高效分离器，与第二高效分离器相连的第二换热器，与第二换热器相连的第三高效分离器，与第三高效分离器相连的第三换热器，与第三换热器相连的第四换热器，与第四换热器相连的蒸发器，及在第三高效分离器与第四换热器之间设有的压力缓存结构。第五换热器冷端进口与第三高效分离器气体出口相连，其中设置有第六电磁阀、流量调节阀和第一单向阀，其冷媒出口与末端蒸发器进口相连；末端的蒸发器设置有冷量消耗装置；所述的第一高效分离器或第二高效分离器或第三高效分离器经液管路相连的过滤器过滤之后，分出一路与末端的蒸发器进口相连,分出的另一路与第一换热器或第二换热器或第三换热器回气进口相连；所述的压力缓存结构进口与第三高效分离器气体出口相连，其出口与第三换热器回气进口管相连。

在一些实施方式中,第一高效分离器、第二高效分离器、第三高效分离器上侧均设置有与对应第一换热器、第二换热器和第三换热器连接的气体出口；

所述的第一高效分离器、第二高效分离器、第三高效分离器上侧均设置有与对应第一换热器、第二换热器和第三换热器连接且经过过滤、节流和换热后的气体进口；

所述的第一高效分离器、第二高效分离器、第三高效分离器下侧均设置有与对应回气换热器、第一换热器、第二换热器回气进口相连接的回气出口；

所述的第一高效分离器、第二高效分离器、第三高效分离器下侧均设置有与对应回气换热器、第一换热器、第二换热器液体出口相连接的液体进口；

所述的第一高效分离器、第二高效分离器、第三高效分离器下侧均设置有与第一换热器、第二换热器和第三换热器连接且经过过滤、节流和换热的液体出口。

在一些实施方式中,第一高效分离器、第二高效分离器和第三高效分离器均包括壳体、在壳体内设的换热夹层和挡板，及换热流路。

在一些实施方式中,第一高效分离器、第二高效分离器和第三高效分离器均为气液分离器。

在一些实施方式中，第五换热器冷端进口与第三高效分离器气体出口相连，其中设置有第六电磁阀、流量调节阀和第一单向阀；冷媒出口与末端蒸发器进口相连，热端进口与油分离器出口相连，热端出口与冷凝器进口相连。

在一些实施方式中，第五换热器冷端进口与第三高效分离器气体出口相连，冷媒出口与末端蒸发器进口相连，亦可以热端进口与冷凝器出口相连，热端出口与回气热交换器进口相连。

在一些实施方式中，第五换热器冷端进口亦可以与设置在第三高效分离器与第四换热器之间的压力缓存结构中的膨胀容器相连，其中设置有第六电磁阀、流量调节阀和第一单向阀，其冷媒出口与末端蒸发器进口相连。

在一些实施方式中，第五换热器冷端进口管路上设置的第六电磁阀、流量调节阀、单向阀，亦可以设置在第五换热器冷媒出口管路上，且设置的第六电磁阀和流量调节阀位置可互换。

在一些实施方式中，第五换热器冷媒出口管亦可分支与第四换热器回气进口相连，也亦可分支与第三换热器回气进口相连。

在一些实施方式中，第五换热器为套管式换热器或者板换式换热器或者大小管换热器，亦可为其他形式换热器。

在一些实施方式中，大小管换器由大管，及围绕大管接触设有的小管组成；所述的小管数量至少有1条。

在一些实施方式中,末端的蒸发器设置有冷量消耗装置，其连接方式与蒸发器为并联形式，亦可为缠绕方式，也亦可为其他连接方式；蒸发器进出口两端亦可设置第一截止阀和第二截止阀；蒸发器的出口与第三换热器回气进口相连。

在一些实施方式中,末端蒸发器设置的冷量消耗装置热量来源可为电能发热，亦可为该系统余热，也亦可为空气热能或光能，还亦可为其他形式的热能。

在一些实施方式中,第一高效分离器经液管路相连的过滤器过滤之后，分出一路与末端蒸发器进口相连，其连接管路上设置有第一电磁阀和第六节流装置；

所述的第二高效分离器经液管路相连的过滤器过滤之后，分出一路与末端蒸发器进口相连，其连接管路上设置有第二电磁阀和第七节流装置；

所述的第三高效分离器经液管路相连的过滤器过滤之后，分出一路与末端蒸发器进口相连，其连接管路上设置有第三电磁阀和第八节流装置。

在一些实施方式中,第一高效分离器经液管路相连的过滤器过滤之后，亦可再分出一路与回气换热器回气进口相连，其连接管路上设置有第四电磁阀和第十节流装置。

在一些实施方式中,第一高效分离器或第二高效分离器或第三高效分离器液管路过滤器之后分出的另一路与第一换热器或第二换热器或第三换热器回气进口相连，其连接管路上设置有第一节流装置或第二节流装置或第三节流装置。

在一些实施方式中,压力缓存结构进口与第三高效分离器气体出口相连，出口与第三换热器回气进口管相连。

在一些实施方式中,压力缓存结构主要由第二单向阀、第七电磁阀、膨胀容器、第三截止阀、第九节流装置及进出口管道组成。

在一些实施方式中,膨胀容器包括容器壳、在容器壳上下分别设有的上顶盖和下底盖、在上顶盖上设有进口管和在下底盖上设有的出口管，及在上顶盖上设有的安全阀和预留接管口。

在一些实施方式中,第九节流装置与第三换热器的连接管路上亦可设置充灌/抽空管路，在该管路上设置第四截止阀；在第九节流装置亦可并联一个第三单向阀。

在一些实施方式中,第四换热器与蒸发器相连，其连接口为第四换热器液管出口，蒸发器的供液进口。

所述的第四换热器液管出口与蒸发器供液进口相连的管路上设置有第五电磁阀和第五节流装置。

所述的第四换热器液管出口与第五电磁阀之间的管路上设置有液管分路与第四换热器回气进口相连，该液管分路上设置有第四节流装置。

在一些实施方式中,第一高效分离器、第二高效分离器和第三高效分离器均为气液分离器，所述的气液分离器有单一分离功能形式，也可有换热及分离功能形式，还可有换热、分离及促进回油功能形式。

在一些实施方式中,回气换热器、第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器均设置有液体进口、液体出口、回气进口、回气出口。

所述的回气换热器、第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器为套管式换热器，可为板换式换热器，还可为大小管换热器也亦可为其他形式换热器。

本实用新型的有益效果具体如下:(1)从冷凝器的液体出口出来的气液混合制冷剂,在回气换热器中经过换热后，高沸点气态制冷剂进一步被冷凝为液体，低沸点制冷剂为高压低温气态，从第一高效分离器或者第二高效分离器或者第三高效分离器下侧液管进口进入；之后，实现气液分离，气态制冷剂从第一高效分离器或者第二高效分离器或者第三高效分离器上侧气体出口流出去到第一换热器或者第二换热器或者第三换热器一侧气体进口，液态制冷剂从第一高效分离器或者第二高效分离器或者第三高效分离器下侧液体出口流出；从第一换热器或者第二换热器或者第三换热器一侧气体出口流出的低温制冷剂经第一高效分离器或者第二高效分离器或者第三高效分离器上侧气体进口流入，经过第一高效分离器或者第二高效分离器或者第三高效分离器夹层后从第一高效分离器或者第二高效分离器或者第三高效分离器下侧气体出口流出进入回气换热器或者第一换热器或者第二换热器一侧气体进口。通用技术中常用普通分离器进行自然分离，即高沸点液态制冷剂存在下面，低沸点气态制冷剂在上面，气态混合制冷剂中常常携带着一些气态的高沸点制冷剂，如此造成分离不完全，液态的高沸点制冷剂偏少，为保证制冷效果，需加多制冷剂，如此会造成系统制冷剂过多，在系统保护、系统承压要求更高，还会增加成本等缺陷。因此，将现有的分离器改为中上部有换热夹层结构并且增加挡板增长换热流路，利用更低温度的回气进行再次冷却，从而换热更加充分将高沸点制冷剂进一步液化分离；第一高效分离器或者第二高效分离器或者第三高效分离器上侧及下侧换热回路呈逆流形式，换热效率更高；第一高效分离器或者第二高效分离器或者第三高效分离器回气夹层从上而下温度逐步升高便于回气携带的冷冻油从上而下汇集回到压缩机。

本实用新型中的气液分离器可有单一分离功能形式，也可有换热及分离功能形式，还可有换热、分离及促进回油功能形式。在实际应用中，可根据实现不同的末端温度来进行气液分离器的选择。一般-80℃以上可选择单一分离功能的气液分离器；-80℃至-150℃可选择具有换热及分离功能的气液分离器；-150℃至-196℃可选择具有换热、分离及促进回油功能的气液分离器。

(2)由此，针对低温系统中，对于末端的除霜融油一直是个难题，冷冻油极易在末端低温段凝固，在蒸发器内壁面形成油膜减小了传热系数；并且在低温环境下蒸发器表面换热处极易结霜，从而降低了换热效率，因此定期对末端蒸发器进行除霜融油才能让设备保持良好的性能状态。

现有的除霜融油的方式有：其一，外接载冷剂加热系统对末端蒸发器进行除霜融油，这种方式存在如下弊端：一是在停机状态下除霜融油载冷剂储热要足，不然不足以达到除霜融油效果；另外融化的冷冻油因为系统未运行，还是会积在末端蒸发器中，在下次降温过程中再次逐渐凝固；假设是在开机状态下除霜融油，末端出现一边制冷一边加热化霜的现象，如此加长了化霜时间，也对系统降温建立平衡带来额外负荷，影响系统运行的稳定性。二是如此系统对于末端蒸发器的制作难度高，需要走不同的流体，一边是制冷剂，一边是除霜融油载冷剂；并且在低温状态下，除霜融油载冷剂的物理性质要求高，不能凝固，不然会造成冻裂管道；还增加了成本。其二，从压缩机排气端再接热气旁通管路到末端：该管路上增加二次油分、电磁阀及流量调节阀等，该种实施方式虽然可以通过多种接管及控制方式实现除霜融油，但是从压缩机排气端排出的是高温高压混合制冷剂，在除霜融油过程中会对末端甚至整个系统的平衡带来较大冲击。

因此，为解决上述除霜融油的技术问题，本实用新型的实施方式为在压缩机排气端增加换热器，通过该微型换热器对系统最末级气液分离器引出的气体管路进行加热，由电磁阀及流量调节阀进行气体管路中气体的流量及温度进行控制，然后通入末端蒸发器进行除霜融油。

如此本实用新型具有如下优势：一是，除霜融油管路气体温度可控，末端需要除霜融油时关闭去到末端蒸发器制冷管路的电磁阀，打开除霜融油管路电磁阀通入加热后的气态制冷剂，流量及温度通过调节阀进行控制，如此可以保证末端蒸发器的除霜融油，并且冷冻油可以很好地通过回气管路回到压缩机(除霜融油与系统运行同步进行)。二是，除霜融油管路从最后一级气液分离器接管，用于除霜融油的气态制冷剂大部分都是最后一种制冷剂，又是在最后一级进行除霜融油，本身就符合系统运行的状态(可视为末端负荷大)，如此对整个系统的平衡冲击最小。三是，在除霜融油过程中，因为末端蒸发器路关闭，其余冷量均用于换热器的冷凝蒸发，从而更好地对前几级换热器起到降温作用，使得系统能效比更高；在除霜融油结束后，可以更快的让末端进行降温，节省了能耗。四是，只需增加微型换热器、电磁阀、流量调节阀及单向阀，如此管路简洁，控制简单，配件少成本低，并且故障率小。

(3)针对低温系统的降温过程非常漫长的问题，即根据温度的不同降温时间少者几小时，多者十几小时甚至几天，因为该系统建立平衡的过程十分复杂，如果该过程某一阶段被打破，则再次建立降温平衡又会持续更长的时间。

因此，本实用新型为了解决这种现象，在末端的蒸发器处增加一冷量消耗装置，其主要作用在于根据末端的负荷变化，进行自身热负荷的调节，中和末端的制冷量，使得该系统长期保持待机状态，从而不会因为末端的负荷变化经常启停机，如此减少设备启停次数并且提供稳定的低温环境，降低了设备的故障率，保证了使用者的利益。

本实用新型在现实应用时，冷量消耗装置采用根据末端实际的冷量配置1.2倍左右的发热装置。该发热装置与末端蒸发器并联或者相互缠绕，通常该发热装置是不工作的，当末端冷却负荷小于末端制冷量时，发热装置自动通电发热，发热量与末端围护结构、机械损耗、冷却负荷等之和等于设备在该工况时的制冷量，此时随着冷却负荷的减少，发热量不断增加，始终维持末端温度的动态平衡。当末端冷却负荷大于或者等于末端制冷量时，发热装置不工作，直到末端负荷总值小于末端制冷量时，发热装置才通电制热消耗冷量，从而维持末端负荷的动态平衡，保证设备常态待机，减少重复启停设备的次数，减少故障，并且可一直维持末端温度，使用者可随时利用，不用长时间等待。

(4)针对低温系统而言，末端温度越低，降温时间会越长，系统的能耗就越高。本实用新型在各级气液分离器的液管路分出一路与末端蒸发器进口相连，增加电磁阀及节流装置，配合温度控制器进行通断，来对末端蒸发器进行分段降温，以加快末端的降温速度。并且在第一级气液分离器还分出一路与回气换热器连接，增加电磁阀及节流装置，配合温度控制器对压缩机回气进行辅助降温，保证系统的平稳运行。

本实用新型实施的依据为：该系统在降温过程中，沸点不同的制冷剂被液化的温度不同，复数级气液分离器的储液端按照温度级的不同从高到低沸点的制冷剂液态量也不同，在降温的前段高-低沸点的制冷剂分别在各自级分离器中液态量逐级减少，从而在最后一级的液态量更少，因而制冷量小，如此降温也就慢。

本实用新型的实施措施：在逐级降温的过程中，通过末端及各级温度传感器进行控制各级电磁阀的开闭来对末端进行供液。将末端的降温温度分为几个温度段，每个温度端的降温分别由高-中-低温制冷剂进行降温，因而在第一段的降温过程由高温制冷剂起主导降温作用，最后一级低温制冷剂起辅助降温作用；到中温阶段时，由中温制冷剂起主导降温作用，最后一级低温制冷剂起辅助降温作用;如此循环下去，到最末温度段时，因最后一级低温制冷剂完全被液化，从而末端的降温其起主要作用。

本实用新型的实施方式：高温阶段，第一级电磁阀打开或者第一级及最后一级打开，其余各级电磁阀关闭；中温阶段第二级电磁阀打开或者第二级及最后一级打开，其余各级关闭;低温阶段，最后一级电磁阀打开，其余各级电磁阀关闭。

本实用新型实施效果：液态制冷剂节流后比气态制冷剂节流后冷量大的特性来降温，加快了末端温度的实现，大大减少了降温时间，节省了功耗。

(5)本实用新型在最后一级高效分离器后设置有压力缓存结构，其中膨胀容器进口端与最后一级高效分离器顶部气体出口管道相连，膨胀容器出口与最后一级换热器回气侧的气体出口管道相连；膨胀容器进口管道上设置有电磁阀，电磁阀由压力控制开关控制开闭，当运行压力超过压力控制开关设定值时电磁阀开启，低于设定值时电磁阀关闭；膨胀容器出口管道上设置有截止阀及单向阀，与单向阀并联着节流装置。

如此，本实用新型解决的技术问题是系统在运行降温过程中，低沸点制冷剂冷却成液体的冷凝温度极低，短时间内还不能达到，此时低沸点制冷剂还是以气态形式存在于系统中并参与循环，低沸点制冷剂因自身物理特性会增大压缩机的压缩比及提高排气温度，对系统的承压耐温具有高要求，此时膨胀容器就可以起到缓存作用。这与通用技术中将膨胀容器置于系统前端，容器内缓存的混合制冷剂种类多，导致多种高-中温沸点制冷剂不能很好的在各级换热器中冷却并在气液分离器中分离出来，降低了系统降温效率而存在区别。

所以将膨胀容器置于系统末端，可以在前期降温过程中因为前几级换热器的冷却作用，在系统压力高的情况下不会缓存过多的高-中温沸点制冷剂，而会缓存较多影响系统排气压力及温度的低沸点制冷剂，随着降温过程的逐步深入，低沸点制冷剂通过膨胀容器出口管被吸入换热器气体进口管，从而参与系统循环。

另外，在系统到达温度停机时，末端的低沸点制冷剂最多，并且最开始进行气化的也是低沸点制冷剂，末端蒸发器内的低沸点制冷剂液体逐步气化膨胀，正好可以通过膨胀容器出口管路中并联的节流装置缓缓进入膨胀容器，从而起到了平衡压力的作用，并且对前几级换热器及气液分离器的冲击也小，保证了设备的安全性。通用技术中，膨胀容器置于系统前端，停机后低沸点制冷剂的压力变化势必对前几级换热器及气液分离器起到冲击，并且对其他沸点制冷剂(高-中温)进行压力温度同化，破坏系统平衡状态，多种混合制冷剂缓存至膨胀容器中，对下一次的开机稳定性带来不稳定因素。还有，在停机后低沸点制冷剂因温度升高体积膨胀而缓存于膨胀容器中，当再次启动时，低沸点制冷剂参与启动运行的量少，就可以避免启动超压而保护停机。

此外，通用技术中膨胀容器前置在缓存制冷剂时，前段温度相对较高，冷冻油会跟随混合的气态制冷剂进入膨胀容器从而储存在膨胀容器中，长久下去会减少系统中的油量，为保证系统的正常运行就会加油，如此整个系统的油量增多，会在换热器、系统管道及蒸发器内壁面形成较厚油膜，从而减小了换热系数，影响换热效率。本实用新型压力缓存装置后置，膨胀容器的进口接管于最后一级气液分离器气体出口处，温度低，冷冻油整体性好，很难被带入膨胀容器，因此相比膨胀容器前置系统油量少，从而各个换热器、系统管路及蒸发器内壁油膜薄，对换热系数及换热效率影响小。

对于末置膨胀容器可以有多种实施方式，只是气液分离器的功能选择不同，可有单一分离功能形式，也可有换热及分离功能形式，还可有换热、分离及促进回油功能形式。在实际应用中，可根据实现不同的末端温度来进行气液分离器的选择，其他实施方式一致。

附图说明

图1为通用技术结构示意图；

图2为本实用新型的结构示意图；

图3为本实用新型的结构示意变形图；

图4为本实用新型除霜融油的结构示意变形图一；

图5为本实用新型除霜融油的结构示意变形图二；

图6为本实用新型第五换热器接管结构示意图一；

图7为本实用新型第五换热器接管结构示意图二；

图8为本实用新型冷量消耗装置的结构示意图；

图9为本实用新型压力缓存结构局部示意图一；

图10为本实用新型压力缓存结构局部示意图二；

图11为本实用新型高效分离器的结构示意图；

图12为本实用新型气液分离器的结构示意图；

图13为本实用新型换热器的结构示意图；

图14为本实用新型膨胀容器结构示意图；

图15为大小管换热器结构示意图；

图16为大小管换热器变形结构示意图；

图17为本实用新型变形方式一；

图18为本实用新型变形方式二。

具体实施方式

下面结合附图对实用新型作进一步详细的说明。

如图1-16所示，一种制冷系统，包括压缩机，与压缩机相连的油分离器，与油分离器相连的第五换热器，与第五换热器相连的冷凝器，与冷凝器相连的回气换热器，与回气换热器相连的第一高效分离器，与第一高效分离器相连的第一换热器，与第一换热器相连的第二高效分离器，与第二高效分离器相连的第二换热器，与第二换热器相连的第三高效分离器，与第三高效分离器相连的第三换热器，与第三换热器相连的第四换热器，与第四换热器相连的蒸发器，及在第三高效分离器与第四换热器之间设有的压力缓存结构。所述的第五换热器冷端进口与第三高效分离器气体出口相连，且之间设置有第六电磁阀、流量调节阀和第一单向阀，其冷媒出口与末端蒸发器相连；末端的蒸发器设置有冷量消耗装置；所述的第一高效分离器或第二高效分离器或第三高效分离器经液管路相连的过滤器过滤之后，分出一路与末端的蒸发器进口相连,分出的另一路与第一换热器或第二换热器或第三换热器回气进口相连；所述的压力缓存结构进口与第三高效分离器气体出口相连，其出口与第三换热器回气进口管相连。第一高效分离器、第二高效分离器、第三高效分离器上侧均设置有与相应的第一换热器、第二换热器和第三换热器连接的气体出口；所述的第一高效分离器、第二高效分离器、第三高效分离器上侧均设置有与相应的第一换热器、第二换热器和第三换热器连接且经过过滤、节流和换热后的气体进口；所述的第一高效分离器、第二高效分离器、第三高效分离器下侧均设置有与相应的回气换热器、第一换热器、第二换热器回气进口相连接的回气出口；所述的第一高效分离器、第二高效分离器、第三高效分离器下侧均设置有与相应的回气换热器、第一换热器、第二换热器液体出口相连接的液体进口；所述的第一高效分离器、第二高效分离器、第三高效分离器下侧均设置有与第一换热器、第二换热器和第三换热器连接且经过过滤、节流和换热的液体出口。第一高效分离器、第二高效分离器和第三高效分离器均包括壳体、在壳体内设的换热夹层和挡板，及换热流路。第一高效分离器、第二高效分离器和第三高效分离器均为气液分离器。上述的气液分离器包括外壳、气体出口、液体出口、过滤网、出液小孔和分离管，及气液混合物进口。第五换热器冷端进口与第三高效分离器气体出口相连，其中设置有第六电磁阀、流量调节阀和第一单向阀；冷媒出口与末端蒸发器进口相连，热端进口与油分离器出口相连，热端出口与冷凝器进口相连。第五换热器冷端进口与第三高效分离器气体出口相连，冷媒出口与末端蒸发器进口相连，亦可以热端进口与冷凝器出口相连，热端出口与回气热交换器进口相连。第五换热器冷端进口亦可以与设置在第三高效分离器与第四换热器之间的压力缓存结构中的膨胀容器相连，其中设置有第六电磁阀、流量调节阀和第一单向阀，其冷媒出口与末端蒸发器进口相连。第五换热器冷端进口管路上设置的第六电磁阀、流量调节阀、单向阀，亦可以设置在第五换热器冷媒出口管路上，且设置的第六电磁阀和流量调节阀位置可互换。第五换热器冷媒出口管亦可分支与第四换热器回气进口相连，也亦可分支与第三换热器回气进口相连。第五换热器为套管式换热器或者板换式换热器或者大小管换热器或者其他形式换热器。大小管换器由大管，及围绕大管接触设有的小管组成；所述的小管数量至少有1条。末端的蒸发器设置有冷量消耗装置，其连接方式与蒸发器为并联形式，亦可为缠绕方式，也亦可为其他连接方式；蒸发器进出口两端亦可设置第一截止阀和第二截止阀；蒸发器的出口与第三换热器回气进口相连。末端蒸发器设置的冷量消耗装置热量来源可为电能发热，亦可为该系统余热，也亦可为空气热能或者光能，还亦可为其他能源。第一高效分离器经液管路相连的过滤器过滤之后，分出一路与末端蒸发器进口相连，其连接管路上设置有第一电磁阀和第六节流装置；所述的第二高效分离器经液管路相连的过滤器过滤之后，分出一路与末端蒸发器进口相连，其连接管路上设置有第二电磁阀和第七节流装置；所述的第三高效分离器经液管路相连的过滤器过滤之后，分出一路与末端蒸发器进口相连，其连接管路上设置有第三电磁阀和第八节流装置。第一高效分离器经液管路相连的过滤器过滤之后，亦可再分出一路与回气换热器回气进口相连，其连接管路上设置有第四电磁阀和第十节流装置。第一高效分离器或第二高效分离器或第三高效分离器液管路过滤器之后分出的另一路与第一换热器或第二换热器或第三换热器回气进口相连，其连接管路上设置有第一节流装置或第二节流装置或第三节流装置。压力缓存结构进口与第三高效分离器气体出口相连，出口与第三换热器回气进口管相连。压力缓存结构主要由第二单向阀、第七电磁阀、膨胀容器、第三截止阀、第九节流装置及进出口管道组成。膨胀容器包括容器壳、在容器壳上下分别设有的上顶盖和下底盖、在上顶盖上设有进口管和在下底盖上设有的出口管，及在上顶盖上设有的安全阀和预留接管口。第九节流装置与第三换热器的连接管路上亦可设置充灌/抽空管路，在该管路上设置第四截止阀；在第九节流装置亦可并联第三单向阀。第四换热器与蒸发器相连，其连接口为第四换热器液管出口，蒸发器的供液进口。第四换热器液管出口与蒸发器供液进口相连的管路上设置有第五电磁阀和第五节流装置。第四换热器液管出口与第五电磁阀之间的管路上设置有液管分路与第四换热器回气进口相连，该液管分路上设置有第四节流装置。第一高效分离器、第二高效分离器和第三高效分离器均为气液分离器，所述的气液分离器有单一分离功能形式，也可有换热及分离功能形式，还可有换热、分离及促进回油功能形式。回气换热器、第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器均设置有液体进口、液体出口、回气进口、回气出口；所述的回气换热器、第一换热器、第二换热器、第三换热器、第四换热器为套管式换热器，可为板换式换热器，还可为大小管换热器，或者其他形式换热器。

总的实用新型变形实施例(气液分离器替换高效分离器)

如图3是在图2的实施方式上进行变形设计，将高效分离器更换为气液分离器，系统所达到的效果一致，其具体的实施方式如下：一种制冷系统，包括压缩机、与压缩机连接的油分离器、与油分离器连接的第五换热器、与第五换热器连接的冷凝器、与冷凝器连接的回气换热器、与回气换热器连接的第一气液分离器、与第一气液分离器连接的第一换热器、与第一换热器连接的第二气液分离器、与第二气液分离器连接的第二换热器、与第二换热器连接的第三气液分离器、与第三气液分离器连接的第三换热器、与第三换热器连接的第四换热器、与第四换热器连接的蒸发器，及在第三气液分离器与第四换热器之间设有的压力缓存结构。所述的第五换热器冷端进口与第三气液分离器气体出口相连，且之间设置有第六电磁阀、流量调节阀和第一单向阀，其冷媒出口与末端蒸发器相连。末端的蒸发器设置有冷量消耗装置；所述的第一气液分离器或第二气液分离器或第三气液分离器经液管路相连的过滤器过滤之后，分出一路与末端的蒸发器进口相连,分出的另一路与第一换热器或第二换热器或第三换热器回气进口相连；所述的压力缓存结构进口与第三气液分离器气体出口相连，其出口与第三换热器回气进口管相连。

实用新型点一实施例(除霜融油)

如图4所示，在本实用新型的实施方式图2或变形方式图3的基础上，可将第五换热器热端进口与油分离器出口相连，热端出口与冷凝器进口相连；第五换热器冷端进口与设置在第三高效分离器或第三气液分离器与第四换热器之间的压力缓存结构中的膨胀容器相连，其中设置有第六电磁阀、流量调节阀和第一单向阀，其冷媒出口与末端蒸发器进口相连；第六电磁阀及流量调节阀对进入蒸发器前的制冷剂流量及温度进行控制。

工作原理是当末端蒸发器需要进行除霜融油时，在系统正常运行过程中打开第六电磁阀，根据设备实际温度事先调节好流量调节阀，对流量大小进行控制，由第五换热器对压力缓存结构中膨胀容器里流出的气态制冷剂进行加热后通入末端蒸发器，对蒸发器进行升温。如此蒸发器内壁油膜逐渐融化跟随气态制冷剂循环回到压缩机，同时加热后的制冷剂可对前几级换热器内壁的油膜起到一定的加热作用，减薄了油膜，提高了蒸发冷效率。与此同时，蒸发器外壁上的霜因温升而融化脱落，从而达到对末端蒸发器的除霜融油作用，保证了制冷效率。

本实用新型实施后的效果：1.达到了除去蒸发器表面霜的效果，凝固的油膜液化会到压缩机，减小了油膜厚度，提高了制冷效率；2.除霜融油管路从压力缓存结构中的膨胀容器(储存的气体为低沸点制冷剂)接管，低沸点制冷剂升温除霜融油，如此对整个系统的平衡冲击最小；3.在除霜融油过程中，因为末端蒸发器路第五电磁阀关闭，其冷量均用于第四换热器的冷凝蒸发，从而更好地对前几级换热器起到降温作用，使得系统能效比更高，在除霜融油结束后，可以更快的让末端进行降温，节省了能耗； 4.只需增加换热器、电磁阀、流量调节阀及单向阀，如此管路简洁，控制简单，配件少成本低，并且故障率小。

如图5所示，本实用新型可在图2的方式上进行变形应用，即将第五换热器热端进口与冷凝器出口相连，热端出口与回气换热器进口相连，其他连接方式均不变，也可达到系统末端除霜融油的效果，并且不影响该系统各方面的性能。该种实施方式也是利用系统本身余热来进行末端蒸发器的除霜融油。与图2或图3唯一不同的是在第五换热器热端进出口制冷剂的温度低一些，从而对于末端蒸发器除霜融油的时间及制冷剂流量也有所不同。所以在实际的实施方式中可根据实际需要进行调整第五换热器的位置，从而达到系统除霜融油的最佳效果。

本实用新型还可在图2或图3或图4或图5的方式上进行多种变形应用，即第五换热器冷端进口管路上设置的第六电磁阀、流量调节阀和第一单向阀也可设置在第五换热器冷媒出口管路上，其他连接方式不变。具体的实施细节如图6和图7所示，如此的变形方式也可达到系统末端除霜融油的效果，并且不影响该系统各方面的性能。

实用新型点二实施例(末端冷量消耗装置)

如图2或图3所示，本实用新型的实施例在末端的蒸发器处增加一冷量消耗装置，其主要作用在于根据末端的负荷变化，进行自身热负荷的调节，中和末端的制冷量，使得该系统长期保持待机状态，从而不会因为末端的负荷变化经常启停机，如此减少设备启停次数并且提供稳定的低温环境，降低了设备的故障率，保证了使用者的利益。

本实例在实际应用中，冷量消耗装置采用根据末端实际的冷量配置 1.2倍左右的发热装置。该发热装置与末端蒸发器并联或者相互缠绕，通常该发热装置是不工作的，当末端冷却负荷小于末端制冷量时，发热装置自动通电发热，发热量与末端围护结构、机械损耗、冷却负荷等之和等于设备在该工况时的制冷量，此时随着冷却负荷的减少，发热量不断增加，始终维持末端温度的动态平衡。当末端冷却负荷大于或者等于末端制冷量时，发热装置不工作，直到末端负荷总值小于末端制冷量时，发热装置才通电制热消耗冷量，从而维持末端负荷的动态平衡，保证设备常态待机，减少重复启停设备的次数，减少故障，并且可一直维持末端温度，使用者可随时利用，不用长时间等待。

其中冷量消耗装置基本构成原理图为图8所示，蒸发器中的蒸发装置两端分别为供液管及回气管；冷量消耗装置主要由电源回路、控制器、发热装置、温度感应元件等组成。实施的方式为：温度感应元件蒸发器内温度进行检测并反馈数据到控制器中，控制器进行数据判断并处理：温度(负荷)高于设定启动值，发热装置不得电(不发热)；温度(负荷)小于设定启动值，发热装置得电(发热)，得电大小根据检测的温度与设定值进行对比，按照功率发热计算得到；温度(负荷)等于设定值，发热装置待机(不发热)。

在本实用新型的实施例中冷量消耗装置的热量来源于电能，也还可以利用系统余热，也可以为空气热能或者光能，还可以为其他形式；最终目的旨在于通过消耗末端蒸发器的富裕冷量，保证设备常态待机，一直维持末端温度。

实用新型点三实施例(分级降温)

如图2、图3所示，本实用新型实施例在各级气液分离器再单独引出一路液管，当级液态制冷在电磁阀控制开闭流通经节流装置节流降温降压后输送至末端蒸发器进行降温，此时末端蒸发器供液电磁阀开启进行辅助降温，其他各级电磁阀均关闭；当末端温度达到该级制冷剂极限温度后进行下一级供液(下一级制冷剂沸点比前一级低)，经节流装置节流降压降温后输送至末端蒸发器进行进一步降温，此时末端蒸发器供液电磁阀开启进行辅助降温，其他各级电磁阀均关闭；当末端温度达到该级制冷剂极限温度后进行最后一级供液节流降温，此时前几级供液电磁阀均关闭。

由以上实施方式还可有另外一种方式，即当各级降温时，末端蒸发器的供液电磁阀关闭，使得末端蒸发器只由旁通的液管路供液进行降温，末端路所有冷量用于低沸点制冷剂液化，在温度降至前一级制冷剂降温极限时来进行末端降温，如此也可实现末端加速降温的效果。

还可根据以上两种实施方式，实现混合模式，即根据各级冷却效果来进行末端供液节流降温，直到倒数第二级制冷剂降温极限时开启末端供液节流降温，如此实施也可实现加速末端降温的效果。

本实用新型可实施的基本原理是：1.同等条件下，同种制冷剂液态冷量远远大于气态冷量；2.不同沸点制冷剂的极限降温温度不同，经过合理的配比，选择适合的几种高-中-低沸点制冷剂进行混合，经过蒸发冷凝换热后节流降温降压可实现低沸点制冷剂的极限温度。

在以上实施方式中，为防止压缩机回气过热，本实用新型在第一级气液分离器液管路还分出一路与回气换热器连接，增加电磁阀及节流装置，配合温度控制器对压缩机回气进行辅助降温，保证系统的平稳运行。

实用新型点四实施例(压力缓存结构后置)

如图2、图9所示，本实施例在第三高效分离器后设置有压力缓存结构，其中膨胀容器进口端与第三高效分离器顶部气体出口管道相连，膨胀容器出口与第三换热器气体进口管道相连；膨胀容器进口管道上设置有第七电磁阀和第二单向阀，第七电磁阀由压力控制开关控制开闭，当运行压力超过压力控制开关设定值时第七电磁阀开启，低于设定值时第七电磁阀关闭；膨胀容器出口管道上设置有第三截止阀及第三单向阀，与第三单向阀并联着第九节流装置。如图14所示，膨胀容器包括容器壳、在容器壳上下分别设有的上顶盖和下底盖、在上顶盖上设有进口管和在下底盖上设有的出口管，及在上顶盖上设有的安全阀及预留口。

本实施例在系统运行过程中的不同阶段可实现不同的实施效果：一是，系统在运行降温过程中，低沸点制冷剂冷却成液体的冷凝温度极低，短时间内还不能达到，此时低沸点制冷剂还是以气态形式存在于系统中并参与循环，低沸点制冷剂会增大压缩比及提高排气温度，对系统的承压耐温具有高要求，此时压力缓存结构中的膨胀容器就可以起到缓存作用。这与通用技术中将膨胀容器置于系统前端，容器内缓存的混合制冷剂种类多，导致多种高-中温沸点制冷剂不能很好的在其余几级换热器中冷却下来，如此降低了系统降温效率存在区别。所以将膨胀容器置于系统末端，在前期降温过程中因为前几级换热器的冷却作用，在系统压力高压力缓存装置电磁阀开启的情况下不会缓存过多的高-中温沸点制冷剂，而会缓存较多影响系统排气压力及温度大的低沸点制冷剂(最后一级制冷制)，随着降温过程的逐步深入，低沸点制冷剂通过膨胀容器出口管被吸入换热器二侧气体进口管，从而参与系统循环。

二是，在系统到达温度停机时，末端的低沸点制冷剂最多，并且最开始进行气化的也是低沸点制冷剂，末端蒸发器内的低沸点制冷剂液体逐步气化膨胀，正好可以通过膨胀容器出口管路中并联的节流装置缓缓进入膨胀容器，从而起到了平衡压力的作用，并且对前几级换热器及气液分离器的冲击也小，保证了设备的安全性。如图1的通用技术中，膨胀容器置于系统前端，停机后低沸点制冷剂的压力变化势必对前几级换热器及气液分离器起到冲击，并且对其他沸点制冷剂(高-中温)进行压力温度同化，破坏系统平衡状态，多种混合制冷剂缓存至膨胀容器中，对下一次的开机稳定性带来不稳定因素。还有，在停机后低沸点制冷剂因温度升高体积膨胀而缓存于膨胀容器中，当再次启动时，低沸点制冷剂参与启动运行的量少，就可以避免启动超压而保护停机。

三是，如果膨胀容器前置在缓存压力(制冷剂)时，前段温度相对较高，冷冻油会跟随混合的气态制冷剂进入膨胀容器从而储存在膨胀容器中，长久下去会减少系统中的油量，为保证系统的正常运行就会加油，如此整个系统的油量增多，会在换热器、系统管道及蒸发器内壁面形成较厚油膜，从而减小了换热系数，影响换热效率。本实施例压力缓存装置后置，膨胀容器的进口接管于最后一级气液分离器气体出口处，温度低，冷冻油整体性好，很难被带入膨胀容器，因此相比膨胀容器前置系统油量少，从而各个换热器、系统管路及蒸发器内壁油膜薄，对换热系数及换热效率影响小。

对于压力缓存装置后置的实施例还可有如图3及图10方式，只是分离器不一样，实施方式一致。

在以上各实施例中，高效分离器的具体结构形式如图11所示，气液分离器的具体结构形式如图12所示；套管式换热器的具体结构形式如图 13所示；大小管换热器的形式如图15和图16所示，其中大管与小管紧密接触，可缠绕也可焊接在一起。

上述的各例中的高效分离器或气液分离器可有换热、分离及促进回油功能形式，以上具体实施例中，可根据实际需要(温度不同)进行选择不同功能的分离器，而不影响各例的实施效果。

上述的各例中换热器可适用套筒式的换热器或者板式的换热器或者大小管换热器或者其他形式的换热器。

本实用新型在实际应用中，可根据末端温度的需求，在本实用新型图 2或图3的基础上，对分离器和换热器的级数进行相应的增减如图17和图 18，其他形式均不变，也可实现系统蒸发器的降温速度明显加快，除霜融油更简单、系统运行更稳定、更安全，具有工作效率高、节省成本、性能稳定及安全性高的效果。

以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于实用新型的保护范围。