压缩机系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种压缩机系统，其包括连接成主循环回路的压缩机、冷凝器、闪蒸器、第一节流装置和蒸发器，压缩机系统设置有补气支路，补气支路的上游端连接至闪蒸器的气体出口，下游端连接至压缩机的补充口。压缩机系统还设置有补液支路，补液支路的上游端连接在冷凝器与第一节流装置之间，并且补液支路的下游端也通向压缩机的补充口。根据本实用新型，能够改善压缩机系统在恶劣工况下的性能，提高制冷/制热量。
【专利说明】
压缩机系统
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及一种压缩机系统。
【背景技术】
[0002]现有的用于制冷/制热的压缩机系统(包括空调、制冷设备等)一般包括依次连接以构成循环回路的压缩机、冷凝器、主节流装置和蒸发器。在低温制热工况中，为了增大制热量，现有技术中已采用喷气增焓的方式。喷气增焓管路通常包括带有节流装置的经济器，其连接至压缩机的中压补气口，以向压缩机的中压部位补充制冷剂，从而增加压缩机排气量，进而提高低温下的制热量。类似地，也可以采用补充制冷剂(补气)的方式来提高压缩机系统的制冷量。
[0003]常见的经济器有两种形式，一种呈换热器形式，其将一次节流所产生的中间压力的气体引导到压缩机的中压补气口，同时利用节流后的气体对从冷凝器出来的制冷剂进行再冷却，并将冷却后的制冷剂供给到主节流装置。另一种呈闪蒸器形式，经过节流后的制冷剂在闪蒸器中发生闪蒸，分离出气体制冷剂和液体制冷剂，其中气体制冷剂被供给到压缩机的中压补气口，而液体制冷剂供给到主节流装置。由于与换热器形式的经济器相比，闪蒸器形式的经济器成本较低，因此得到广泛应用。
[0004]然而，在较为恶劣的工况下，如高温制冷和低温制热时，通常压缩比较大，并且经常出现吸气过热度较高的情况，这些都会导致排气温度过高。排气温度较高使压缩机容积效率降低和耗功增加，甚至有可能导致压缩机停机或烧损，而单靠喷气增焓不足以降低排气温度。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的一个或多个实施例的一个目的是提供一种在恶劣工况下性能更好的压缩机系统。
[0006]根据本实用新型的一方面，提供了一种压缩机系统，包括连接成主循环回路的压缩机、冷凝器、闪蒸器、第一节流装置和蒸发器，压缩机系统设置有补气支路，补气支路的上游端连接至闪蒸器的气体出口，下游端连接至压缩机的补充口。压缩机系统还设置有补液支路，补液支路的上游端连接在冷凝器与第一节流装置之间，并且补液支路的下游端也通向压缩机的补充口。
[0007]可选地，补气支路的下游端与补气支路会合之后通向压缩机的补充口。
[0008]可选地，第一节流装置是毛细管、热力膨胀阀或电子膨胀阀。
[0009]在闪蒸器与冷凝器之间设置有第二节流装置。第二节流装置可以是毛细管、孔口或电子膨胀阀。
[0010]可选地，闪蒸器具有第一液体出口和第二液体出口，第一液体出口连接至第一节流装置，补液支路的上游端连接至第二液体出口，并且第二液体出口高于压缩机的补充口。
[0011]在补液支路中可设置有液体节流装置。液体节流装置是毛细管、孔口或电子膨胀阀。
[0012]可选地，补液支路的上游端连接至闪蒸器与第一节流装置之间的主循环回路。
[0013]可选地，在补液支路中设置有液体节流装置，并且在补气支路中设置有气体节流装置。液体节流装置和气体节流装置中的任一者为毛细管、孔口或电子膨胀阀。
[0014]可选地，补液支路的上游端连接于冷凝器与闪蒸器之间的主循环回路。
[0015]可选地，补液支路的上游端连接于冷凝器与第二节流装置之间的主循环回路。
[0016]可选地，在补液支路中设置有液体节流装置。液体节流装置可以是毛细管、孔口或电子膨胀阀。
[0017]可选地，补气支路中设置有气体节流装置。
[0018]可选地，补液支路和/或补气支路中设置有控制通断的电磁阀。
[0019]可选地，压缩机系统还设置有控制器，控制器控制压缩机系统中的所有电子膨胀阀和电磁阀。
[0020]根据本实用新型的压缩机系统的优点在于:与单纯的喷气增焓相比，通过供给到压缩机中的液体制冷剂的蒸发吸热，能够更加迅速地降低压缩机内的温度，保证压缩机的排气温度在正常范围内，并且制热/制冷量得到很大的提高。
[0021]本实用新型的压缩机系统能够通过重力实现气体制冷剂与液体制冷剂的量的自动平衡，而不需要复杂的控制逻辑。能够采用简单的毛细管或孔口等作为液体节流装置，并且可以省略补液支路中的用于断开补液支路的电磁阀。这些优点都能够简化压缩机系统，节省成本，并且能够提高可靠性。
[0022]本实用新型的压缩机系统通过在补气支路和补液支路上设置节流装置，能够精确地控制供给到压缩机的补充口的气体制冷剂与液体制冷剂的比率。
[0023]本实用新型的压缩机系统能够在保持现有压缩机系统不变的情况下，通过简单的改装来实现向压缩机提供两相制冷剂，系统改造的成本很低。
【附图说明】
[0024]通过以下参照附图的描述，本实用新型的一个或几个实施例的特征和优点将变得更加容易理解，其中:
[0025]图1是根据现有技术的压缩机系统的示意图。
[0026]图2是根据本实用新型第一实施方式的压缩机系统的示意图。
[0027]图3是根据本实用新型第二实施方式的压缩机系统的示意图。
[0028]图4是根据本实用新型第三实施方式的压缩机系统的示意图。
【具体实施方式】
[0029]下面对优选实施方式的描述仅仅是示范性的，而绝不是对本实用新型及其应用或用法的限制。
[0030]图1示出了本实用新型改进前的压缩机系统I。如图所示，压缩机系统I包括:压缩机10，其例如是涡旋压缩机;冷凝器20，其由换热器形成；闪蒸器30，其通常包括入口 34、第一液体出口 36和气体出口 38;第一节流装置40，其例如为毛细管、电子膨胀阀或热力膨胀阀；蒸发器50，其也由换热器形成。压缩机10、冷凝器20、闪蒸器30(具体地，其入口 34与第一液体出口 36)、第一节流装置40以及蒸发器50依次连接以形成主循环回路。通常，在紧邻闪蒸器30的上游(S卩，在冷凝器20与闪蒸器30的入口 34之间)还设置有第二节流装置32，第二节流装置32例如为毛细管或电子膨胀阀。压缩机系统I还包括控制器60以及温度传感器T等，当第一节流装置40和第二节流装置32中的任一者为电子膨胀阀时，控制器60根据温度传感器T等的检测结果来控制节流装置的开度。在蒸发器50与第一节流装置40之间串联有截止阀V，在蒸发器50与压缩机10之间也串联有截止阀V，以方便在维修更换配件时不必释放掉系统内的全部制冷剂。
[0031]当冷凝器20位于室内、蒸发器50位于室外时，可以认为该工作循环是制热循环，下面将以此为例进行描述。相反，当冷凝器20位于室外、蒸发器50位于室内时，可以认为该工作循环是制冷循环，此时该压缩机系统I作为制冷设备或冷冻设备，由于其工作过程与制热循环基本相同，因此将不再详细描述。压缩机系统I还可以具有四通换向阀(未示出)，以改变室内的换热器和室外的换热器的吸热/放热状态。按照需要，压缩机系统I还可以设置有本领域常见的其它部件，例如油气分离器、过滤器等等，在此将不再详细介绍这些部件。
[0032]在图1中用箭头示出了制冷剂的流向。压缩机系统I的工作过程如下:从蒸发器50出来的较低压力的制冷剂蒸气进入压缩机10的吸气口 12并进行压缩，使得其温度和压力均升高，然后制冷剂离开压缩机10的排气口 14进入冷凝器20。在冷凝器20中，制冷剂释放热量，冷凝成温度降低、压力较高的液体，并且在第二节流装置32中进行节流，使得其温度、压力均有所降低，因此其沸点也降低。之后制冷剂由闪蒸器30的入口34进入闪蒸器30，由于闪蒸器30中的压力高于此时制冷剂的沸点，液体在闪蒸器中迅速汽化，发生两相分离，产生液体制冷剂以及气体制冷剂，并且在制冷剂气化的过程中吸收热量，使得闪蒸器30中的液体制冷剂温度降低。此后，一方面，闪蒸器30中的液体制冷剂由第一液体出口36排出，经由主循环回路LI进入第一节流装置40，在第一节流装置40中制冷剂的温度和压力进一步降低，然后制冷剂被供给到蒸发器50中，吸热蒸发而成为温度较高而压力较低的蒸气，再送入压缩机10的吸气口 12，从而完成一个工作循环;另一方面，由于闪蒸器30中的压力高于压缩机10的补充口 16处的压力，因此气体制冷剂从气体出口 38排出，经由补气支路L2进入压缩机10的补充口 16(8卩，喷气)，然后进入中压腔，由压缩机10进行压缩。
[0033]在未采用喷气增焓的压缩机系统中，当室外温度很低时，室外的蒸发器50的热交换能力下降，压缩机吸气口 12的回气量减少，压缩机10功率降低，不能发挥最好性能。但通过采用喷气增焓，即，通过增加第二节流装置32、闪蒸器30和补气支路L2，一方面，对主循环回路LI中的制冷剂进行节流前降温，以增大焓差;另一方面，通过增加压缩机10所压缩的制冷剂量，压缩机的压缩过程变为准二级压缩过程，实现制热量增加。
[0034]然而，在低温制热(以及类似地，高温制冷)的工况下，通常压缩比较大，并且经常出现吸气过热度较高的情况，这些都会导致排气温度过高。排气温度较高使压缩机容积效率降低和耗功增加，而单靠喷气增焓不足以降低排气温度。
[0035]为此，本实用新型在图1所示的压缩机系统的基础上进行了改进，下面将参照图2-4描述根据本实用新型各实施方式的压缩机系统。在以下描述中，相同的附图标记指代相同的部件，并且将不再进行重复描述。
[0036]图2中同样用箭头示出了制冷剂的流向，可以看出，根据本实用新型第一实施方式的压缩机系统IA的主循环回路LI中的制冷剂压缩过程与先前参照图1所描述的压缩过程相同。区别之处在于，闪蒸器30除了包括入口 34、气体出口 38和第一液体出口 36外，还包括第二液体出口 39。与第一液体出口 36类似，第二液体出口 39也布置在闪蒸器30的下部或底部，以使得液体制冷剂容易流出。气体出口 38布置在闪蒸器30的上部或顶部，以使得气体制冷剂能够排出。
[0037]与图1类似，闪蒸器30中的气体制冷剂能够通过补气支路L2进入压缩机10的补充口 16。除此之外，压缩机系统IA中还设置有补液支路L3，补液支路L3连接闪蒸器30的第二液体出口 39与补气支路L2，使得闪蒸器30中的一部分液体制冷剂能够供给到压缩机10的补充口 16。在图2所示的实施方式中，补液支路L3的下游端与补气支路L2会合之后通向补充口16，使得补液支路L3中的液体制冷剂与补气支路L2中的气体制冷剂会合并供给到补充口
16。如图2所示，闪蒸器30设置在压缩机10的补充口 16的竖向上方处，使得闪蒸器30的第二出口39(或者说补液支路L3的上游端)高于压缩机10的补充口 16。由此，虽然离开闪蒸器30的气体制冷剂和液体制冷剂的压力是相等的，但是在重力的作用下，液体制冷剂将比气体制冷剂更容易流入到压缩机10的补充口 16中。
[0038]为了控制液体制冷剂的流量，避免大量液体制冷剂进入压缩机10的压缩腔中出现液击，在补液支路L3中可以串联有液体节流装置RL，该液体节流装置可以是膨胀阀，如电子膨胀阀，并且通过控制器60来控制其开度，也可以是毛细管、孔口，或者可以不设置单独的节流装置，而是通过适当设计补液支路L3的管道尺寸来实现节流作用，此时补液支路L3的管道本身起到毛细管的作用。通过适当选择毛细管、孔口的尺寸或通过控制器30来控制电子膨胀阀的开度，能够确定从闪蒸器30供给到压缩机10的补充口 16的液体制冷剂的量。可选地，补气支路L2中也可以串联有气体节流装置(未示出)，如毛细管、孔口、或由控制器60控制的电子膨胀阀。
[0039]补气支路L2和补液支路L3中的任一者或二者上可以串联有电磁阀(未示出)，以选择性地停止对补充口 16补充气体/液体制冷剂。能够理解，当液体节流装置RL为电子膨胀阀时，其也可以完全关闭，起到控制通断的作用。这时，电子膨胀阀由控制器60根据压缩机系统IA的工况进行控制。
[0040]根据第一实施方式的压缩机系统IA的一个优点在于，与单纯的喷气增焓相比，通过供给到压缩机10中的液体制冷剂的蒸发吸热，能够更加迅速地降低压缩机10内的温度，保证压缩机的排气温度在正常范围内，并且制热/制冷量得到很大的提高。
[0041]根据第一实施方式的压缩机系统IA的另一个优点在于，通过将闪蒸器30的第二液体出口 39设置在压缩机10的中压补气口 16的上方，能够利用闪蒸器30中的液体制冷剂的重力来自动调节供给到压缩机10中的液体制冷剂的量。具体而言，当工况较恶劣时，例如在低温制热和高温制冷工况下，压缩机的排气温度较高时，压缩机的回气量较小，即，参与循环的制冷剂的量较少，此时闪蒸器30中将积蓄更多的制冷剂。由于闪蒸器30中的液体制冷剂的量较多，在重力作用下，闪蒸器30中的液体制冷剂更容易进入到压缩机10的补气口 16中，即，补液量增大，从而更加有效地降低压缩机温度。当工况较适宜时，情况相反，此时压缩机的回气量正常，有足够的制冷剂参与循环，闪蒸器30中积蓄的制冷剂量更少。由于闪蒸器30中的液体制冷剂的重力较小，所以供给到压缩机10中的液体制冷剂也较少，甚至可以不向压缩机10供给液体制冷剂。
[0042]由此，该压缩机系统IA能够自动调节向压缩机10的补液量，而不需要复杂的控制逻辑。也因此，液体节流装置RL可以是简单的毛细管或孔口等。另外，由于当闪蒸器30中的液体制冷剂的重力较小时，液体制冷剂的流量小到零，所以可以省去补液支路L3上的用于断开补液支路L3的电磁阀。这些优点都能够简化压缩机系统1A，节省成本，并且能够提高可靠性。
[0043]下面参照图3描述本实用新型第二实施方式。与以上第一实施方式类似，根据第二实施方式的压缩机系统IB也设置有补液支路L3，补液支路L3的上游端连接至闪蒸器30下游的主循环回路LI，下游端与补气支路L2会合并通向压缩机10的补充口 16。但是，与第一实施方式不同，压缩机系统IB的闪蒸器30并未设置成高于压缩机10的补充口 16，S卩，补液支路L3的上游端也并不高于补充口 16。
[0044]虽然离开闪蒸器30的液体制冷剂和气体制冷剂的压力是相等的，但由于补液支路L3的上游端低于补气支路L2的上游端，所以为了克服重力对补液支路L3中的液体制冷剂造成的阻力影响，避免由于补气支路L2中的压力显著高于补液支路L3中的压力而导致液体制冷剂无法流入补充口 16，需要适当控制补气支路L2与补液支路L3中的压力差，使得气体制冷剂和液体制冷剂能够以适当的比率混合。
[0045]具体而言，在补气支路L2中串联有气体节流装置RG，以减小补气支路L2中的压力。气体节流装置RG可以是毛细管(包括由管道本身构成毛细管)、孔口或由控制器60控制的电子膨胀阀。另外，在补液支路L3中也可以选择性地串联有液体节流装置RL，该液体节流装置RL也可以是毛细管(包括由管道本身构成毛细管)、孔口或者由控制器60控制的电子膨胀阀。图3示出了液体节流装置RL是电子膨胀阀的形式。通过设计气体节流装置RG以及液体节流装置RL(如果有的话)的尺寸/开度，可以适当确定补气支路L2与补液支路L3之间的压力差，从而向压缩机10的补充口 16补充适当量的气体/液体制冷剂。
[0046]能够理解，当补气支路L2和补液支路L3上分别设置有气体节流装置RG和液体节流装置RL时，能够同时设定这两个支路中的压力，因此无论闪蒸器30的第一液体出口 36与压缩机10的补充口 16之间的相对关系如何，该压缩机系统IB均能够正常工作。即，闪蒸器30的第一液体出口 36可以高于或低于补充口 16。
[0047]补气支路L2和补液支路L3中的任一者或二者上可以串联有电磁阀，以选择性地停止对补充口 16补充气体/液体制冷剂，即，例如，在补液支路L3中依次串联有电磁阀和作为液体节流装置RL的毛细管。电磁阀也可由控制器60控制。能够理解，当气体节流装置RG和/或液体节流装置RL为电子膨胀阀时，其也可以完全关闭，起到控制通断的作用。
[0048]根据本实用新型第二实施方式的压缩机系统IB能够实现与第一实施方式类似的优点，即，通过将液体制冷剂供给到压缩机10中，能够通过液体制冷剂的蒸发吸热来更加迅速地降低压缩机10内的温度，保证压缩机的排气温度在正常范围内，并且制热/制冷量得到很大的提尚。
[0049]另外，根据第二实施方式的压缩机系统IB能够精确控制补气支路L2和补液支路L3向压缩机10的补气口 16供给的制冷剂的流量，并且能够将整个系统在工厂直接设定好，无须安装后进行调节，从而简化了安装和维护过程。
[0050]下面参照图4描述本实用新型第三实施方式。与以上第二实施方式的压缩机系统IB类似，根据第三实施方式的压缩机系统IC也设置有补液支路L3，并且补液支路L3的下游端与补气支路L2会合并通向压缩机10的补充口。但是，与第一实施方式不同，补液支路L3的上游端连接至冷凝器20与第二节流装置32之间的主循环回路LI。即，补液支路L3中的液体制冷剂并非来自闪蒸器，而是离开冷凝器20的液体制冷剂的一部分。因此，补液支路L3的上游端处的压力相对较高(高于补气支路L2中的压力，即高于经过第二节流装置32节流后的闪蒸器30中的气体制冷剂压力)，为此，在补液支路L3中串联有液体节流装置RL，与以上各实施方式的描述类似，液体节流装置RL可以是毛细管(包括由管道本身构成毛细管)、孔口或者电子膨胀阀。通过适当设置液体节流装置RL的尺寸/开度，能够使得补液支路L3中的液体制冷剂的压力与补气支路L2中的气体制冷剂的压力相匹配，从而以适当的比率混合并供给到压缩机10中。
[0051 ]优选地，在补液支路L3中还串联有电磁阀EV，以在不需要向压缩机10补充液体制冷剂的时候关闭补液支路L3。在图4示出的实施方式中，补液支路L3中依次串联有电磁阀EV和作为液体节流装置RL的毛细管。可选地，补气支路L2中也可以串联有电磁阀(未示出)。可选地，补气支路L2中还可以串联有气体节流装置RG，如毛细管(包括由管道本身构成毛细管)、孔口或电子膨胀阀。
[0052]根据该实施方式的压缩机系统IC也能够实现与以上实施方式类似的优点，其能够在保持现有压缩机系统不变的情况下，通过简单的改装来实现向压缩机提供两相制冷剂，降低压缩机1的温度，提高制冷/制热量。
[0053]通过阅读以上第一至第三实施方式，本领域技术人员能够理解，本实用新型的补液支路的上游端可以设置在冷凝器与第一节流装置之间的任意位置处，从而将液体制冷剂与来自闪蒸器的气体制冷剂相会合，并引入到压缩机的补充口中。能够基于主循环回路、闪蒸器与压缩机补充口的压力，通过节流装置适当地降低补气支路与补液支路中的任一者或两者的压力，来调节液体制冷剂与气体制冷剂的流量。还可以在适当的位置处设置电磁阀，以在不需要的时候断开补气支路或补液支路，即，停止喷气/喷液功能。电磁阀也可以通过控制器来控制。
[0054]尽管在此已详细描述本实用新型的各种实施方式，但是应该理解本实用新型并不局限于这里详细描述和示出的【具体实施方式】，在不偏离本实用新型的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。所有这些变型和变体都落入本实用新型的范围内。而且，所有在此描述的构件都可以由其他技术性上等同的构件来代替。
【主权项】
1.一种压缩机系统，包括连接成主循环回路的压缩机、冷凝器、闪蒸器、第一节流装置和蒸发器，所述压缩机系统设置有补气支路，所述补气支路的上游端连接至所述闪蒸器的气体出口，下游端连接至所述压缩机的补充口，其特征在于，所述压缩机系统还设置有补液支路，所述补液支路的上游端连接在所述冷凝器与所述第一节流装置之间，并且所述补液支路的下游端也通向所述压缩机的补充口。2.根据权利要求1所述的压缩机系统，其特征在于，所述补液支路的下游端与所述补气支路会合之后通向所述压缩机的补充口。3.根据权利要求1所述的压缩机系统，其特征在于，所述第一节流装置是毛细管、热力膨胀阀或电子膨胀阀。4.根据权利要求1所述的压缩机系统，其特征在于，在所述闪蒸器与所述冷凝器之间设置有第二节流装置。5.根据权利要求4所述的压缩机系统，其特征在于，所述第二节流装置是毛细管、孔口或电子膨胀阀。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的压缩机系统，其特征在于，所述闪蒸器具有第一液体出口和第二液体出口，所述第一液体出口连接至所述第一节流装置，所述补液支路的上游端连接至所述第二液体出口，并且所述第二液体出口高于所述压缩机的补充口。7.根据权利要求6所述的压缩机系统，其特征在于，在所述补液支路中设置有液体节流目.ο8.根据权利要求7所述的压缩机系统，其特征在于，所述液体节流装置是毛细管、孔口或电子膨胀阀。9.根据权利要求1至5中的任一项所述的压缩机系统，其特征在于，所述补液支路的上游端连接至所述闪蒸器与所述第一节流装置之间的主循环回路。10.根据权利要求9所述的压缩机系统，其特征在于，在所述补液支路中设置有液体节流装置，并且在所述补气支路中设置有气体节流装置。11.根据权利要求10所述的压缩机系统，其特征在于，所述液体节流装置和所述气体节流装置中的任一者为毛细管、孔口或电子膨胀阀。12.根据权利要求1至3中的任一项所述的压缩机系统，其特征在于，所述补液支路的上游端连接于所述冷凝器与所述闪蒸器之间的主循环回路。13.根据权利要求4或5所述的压缩机系统，其特征在于，所述补液支路的上游端连接于所述冷凝器与所述第二节流装置之间的主循环回路。14.根据权利要求13所述的压缩机系统，其特征在于，在所述补液支路中设置有液体节流装置。15.根据权利要求14所述的压缩机系统，其特征在于，所述液体节流装置是毛细管、孔口或电子膨胀阀。16.根据权利要求1至5、7至8、10至11和14至15中的任一项所述的压缩机系统，其特征在于，所述补气支路中设置有气体节流装置。17.根据权利要求1至5中的任一项所述的压缩机系统，其特征在于，所述补液支路和/或所述补气支路中设置有控制通断的电磁阀。18.根据权利要求1至5中的任一项所述的压缩机系统，其特征在于，所述压缩机系统还设置有控制器，所述控制器控制所述压缩机系统中的所有电子膨胀阀和电磁阀。
【文档编号】F25B13/00GK205448393SQ201620122155
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年2月17日
【发明人】乔·希利
【申请人】艾默生环境优化技术(苏州)有限公司