多级低温制冷系统和多级低温制冷装置的制作方法

本实用新型涉及制冷技术领域，特别涉及一种多级低温制冷系统和多级低温制冷装置。

背景技术：

复叠式制冷系统，就是采用高沸点制冷剂承担高温段的制冷，中沸点制冷剂承担中温段的制冷，低沸点制冷剂承担低温段的制冷，最终获得目标制冷温度。

虽然该制冷系统最终获得的目标制冷温度较低，但是只能获得一个目标温度，使用范围十分有限。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是提供一种多级低温制冷系统，旨在拓宽制冷系统的使用范围。

为实现上述目的，本实用新型提出的多级低温制冷系统包括多个逐级分布的制冷环路，每个制冷环路均包括压缩机、第一蒸发器、冷凝器、第一节流装置，且前一级制冷环路的第一蒸发器与后一级制冷环路的冷凝器临近，并相互进行热交换；位于最末级制冷环路之前的制冷环路中的至少一个还具有第二蒸发器，所述第二蒸发器连接于该制冷环路的节流装置与第一蒸发器之间。

优选地，位于最末级制冷环路之前的每一制冷环路均具有所述第二蒸发器。

优选地，具有所述第二蒸发器的制冷环路还包括第二节流装置，所述第二节流装置的输入口与该制冷环路的第一节流装置的输出口连接，所述第二节流装置的输出口与该制冷环路的第二蒸发器的输入口连接。

优选地，所述第二节流装置为截止阀。

优选地，具有所述第二蒸发器的制冷环路还包括换热管路，所述换热管路的输入口与所述第一节流装置的输出口连接，所述换热管路的输出口与所述第一蒸发器的输入口连接。

优选地，所述第一节流装置为电子膨胀阀。

优选地，所述制冷环路的个数为4。

本实用新型还提出一种多级低温制冷装置，该多级低温制冷装置包括如上所述的多级低温制冷系统；所述多级低温制冷系统包括多个逐级分布的制冷环路，每个制冷环路均包括压缩机、第一蒸发器、冷凝器、第一节流装置，且前一级制冷环路的第一蒸发器与后一级制冷环路的冷凝器临近，并相互进行热交换；位于最末级制冷环路之前的制冷环路中至少一个所述制冷环路还具有第二蒸发器，所述第二蒸发器连接于该制冷环路的节流装置与第一蒸发器之间。

本实用新型技术方案通过在至少一个制冷环路中设置第二蒸发器，使得多温制冷系统至少能输出两种低温，使用范围广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型多级低温制冷系统一实施例的功能模块示意图；

图2为本实用新型多级低温制冷系统另一实施例的功能模块示意图。

附图标号说明：

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种多级低温制冷系统。

如图1所示，在本实用新型实施例中，该多级低温制冷系统包括多个逐级分布的制冷环路500，每个制冷环路500均包括压缩机10、第一蒸发器30、冷凝器20、第一节流装置50，且前一级制冷环路500的第一蒸发器30与后一级制冷环路500的冷凝器20临近，并相互进行热交换；位于最末级制冷环路500之前的制冷环路500中的至少一个还具有第二蒸发器40，第二蒸发器40连接于该制冷环路500的第一节流装置50与第一蒸发器30之间。

当多级低温制冷系统处于工作状态中时，具有第二蒸发器40的制冷环路 500中，压缩机10的输出口输出气态高温高压制冷剂至冷凝器20的输入口，冷凝器20将气态高温高压制冷剂进行冷凝处理并在其输出口输出液态低温高压制冷剂，液态低温高压制冷剂经过第一节流装置50后变成气液混合的低温低压制冷剂，气液混合的低温低压制冷剂经过第二蒸发器40后变成气态高温低压制冷剂，气态高温低压制冷剂经过第一蒸发器30输入至压缩机10。此过程中，可通过第二蒸发器40获得低温。

末级制冷环路500和不具有第二蒸发器40的制冷环路500中，压缩机10的输出口输出气态高温高压制冷剂至冷凝器20的输入口，冷凝器20将气态高温高压制冷剂进行冷凝处理并在其输出口输出液态低温高压制冷剂，液态低温高压制冷剂经过第一节流装置50后变成气液混合的低温低压制冷剂，气液混合的低温低压制冷剂经过第一蒸发器30后变成气态高温低压制冷剂输入至压缩机10。此过程中，对于末级制冷环路500，可通过第一蒸发器30获得低温。

可以理解的是，当具有第二蒸发器40的制冷环路500中制冷剂的沸点发生改变时，通过第二蒸发器40获得的低温也将随之改变。由于本实用新型提出多级低温制冷系统包括末级制冷环路500及至少一个具有第二蒸发器40的制冷环路500，而末级制冷环路500中的第一蒸发器30或者任意一个第二蒸发器40都可以输出一种低温，因此，该多温制冷系统至少可以获得两种低温，相对于现有技术，拓宽了使用范围。

此外，由于第一蒸发器30用于吸热，而冷凝器20用于放热，因此，将前一级制冷环路500的第一蒸发器30与后一级制冷环路500的冷凝器20临近设置，使得前一级制冷环路500的第一蒸发器30与后一级制冷环路500的冷凝器20能够配合使用，简化了系统结构，节省了系统成本。

本实用新型技术方案通过在至少一个制冷环路500中设置第二蒸发器40，使得多温制冷系统至少能输出两种低温，使用范围广。

优选地，位于最末级制冷环路500之前的每一制冷环路500均具有第二蒸发器40。容易理解的是，具有第二蒸发器40的制冷环路500的个数越多，则多温制冷系统能够获得越多的不同低温。当位于最末级制冷环路500之前的每一制冷环路500均具有第二蒸发器40时，多温制冷系统能够输出的制冷 温度最多，其使用范围也最大。

值得一提的是，具有第二蒸发器40的制冷环路500还包括第二节流装置60，第二节流装置60的输入口与该制冷环路500的第一节流装置50的输出口连接，第二节流装置60的输出口与该制冷环路500的第二蒸发器40的输入口连接。

具体地，当需要从具有第二蒸发器40的制冷环路500获得低温时，可将其中的第二节流装置60打开；当不需要从具有第二蒸发器40的制冷环路500获得低温时，可将其中的第二节流装置60关闭。如此，用户可以对该多级低温制冷系统进行个性化操作，获得用户所需目标温度，进一步拓宽了多温制冷系统的使用范围。

优选地，第二节流装置60为截止阀66。具体地，在某个具有第二蒸发器40的制冷环路500中，若用户需要其中的第二蒸发器40输出的制冷温度降低，则可以加大截止阀66的开启程度；若用于需要其中的第二蒸发器60输出的制冷温度升高，则可以减小截止阀66的开启程度。如此，可以使得多级低温制冷系统进一步满足用户需求。

优选地，具有第二蒸发器40的制冷环路500还包括换热管路(如图2所示的换热管路)，换热管路的输入口与第一节流装置50的输出口连接，换热管路的输出口与第一蒸发器30的输入口连接。

可以理解的是，对于第一蒸发器30，经过其输入口的制冷剂与经过其输出口的制冷剂之间的温差越大，第一蒸发器30的吸热效果越好。由于第一节流装置50输出的气液混合的低温低压制冷剂经过第二蒸发器40后会变成气态高温高压制冷剂输入至第一蒸发器30，因此，将第一节流装置50的输出口通过换热管路连接至第一蒸发器30的出入口，可以使一部分气液混合的低温高压冷凝剂经过换热环路输入至第一蒸发器30，从而降低第一蒸发器30输入口的制冷剂的温度，增大第一蒸发器30输入口与输出口之间的冷凝剂的温差，优化第一蒸发器30的吸热效果。

优选地，第一节流装置50为电子膨胀阀55。由于电子膨胀阀55具有节流功能，且在市场上易于购得，因此，采用电子膨胀阀55作为第一节流装置50，可以进一步降低成本。

优选地，制冷环路500的个数为4。具体地，当制冷环路500的个数为4 时，第一制冷环路100用于高温段制冷，第二制冷环路200用于中高温段制冷，第三制冷环路300用于中低温段制冷，第四制冷环路400用于低温段制冷。如此，可以实现低温的分层输出，方便用户使用。

以下，结合图1至2，说明本实用新型获得多低温的制冷系统的工作原理：

开启获得多低温的制冷系统。

第一制冷环路100中：压缩机10输出气态高温高压制冷剂至冷凝器20，冷凝器20将气态高温高压制冷剂进行冷凝处理后输出液态低温高压制冷剂，液态低温高压制冷剂经过电子膨胀阀55后变成气液混合的低温低压制冷剂。此后，气液混合的低温低压制冷剂一部分经过截止阀66和第二蒸发器40输入至第一蒸发器30，另一部分直接输入至第一蒸发器30，最后，第一蒸发器30输出气态高温低压制冷剂至压缩机10。至此，完成了高温段的制冷循环。

第二制冷环路200中：压缩机10输出气态高温高压制冷剂至冷凝器20，冷凝器20将气态高温高压制冷剂进行冷凝处理后输出液态低温高压制冷剂，液态低温高压制冷剂经过电子膨胀阀55后变成气液混合的低温低压制冷剂。此后，气液混合的低温低压制冷剂一部分经过截止阀66和第二蒸发器40输入至第一蒸发器30，另一部分直接输入至第一蒸发器30，最后，第一蒸发器30输出气态高温低压制冷剂至压缩机10。至此，完成了中高温段的制冷循环。

第三制冷环路300中：压缩机10输出气态高温高压制冷剂至冷凝器20，冷凝器20将气态高温高压制冷剂进行冷凝处理后输出液态低温高压制冷剂，液态低温高压制冷剂经过电子膨胀阀55后变成气液混合的低温低压制冷剂。此后，气液混合的低温低压制冷剂一部分经过截止阀66和第二蒸发器40输入至第一蒸发器30，另一部分直接输入至第一蒸发器30，最后，第一蒸发器30输出气态高温低压制冷剂至压缩机10。至此，完成了中低温段的制冷循环。

第四制冷环路400中：压缩机10输出气态高温高压制冷剂至冷凝器20，冷凝器20将气态高温高压制冷剂进行冷凝处理后输出液态低温高压制冷剂，液态低温高压制冷剂经过电子膨胀阀55后变成气液混合的低温低压制冷剂，气液混合的低温低压制冷剂经第一蒸发器30后变成气态高温低压制冷剂输入至压缩机10。至此，完成了低温段的制冷循环。

本实用新型还提出一种多级低温制冷装置，该多级低温制冷装置包括如上的多级低温制冷系统，该多温制冷系统的具体结构参照上述实施例，由于本多级低温制冷装置采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，多级低温制冷系统包括多个逐级分布的制冷环路500，每个制冷环路500均包括压缩机10、第一蒸发器30、冷凝器20、第一节流装置50，且前一级制冷环路500的第一蒸发器30与后一级制冷环路500的冷凝器20临近，并相互进行热交换；位于最末级制冷环路500之前的制冷环路500中至少一个制冷环路500还具有第二蒸发器40，第二蒸发器40连接于该制冷环路500的第一节流装置50与第一蒸发器30之间。

需要说明的是，该获得多低温的制冷装置可以是空调器，也可以是电冰箱，此处不做限制。当该获得多低温的制冷装置为电冰箱时，可以用多个低温环境用来冷冻/冷藏不同的物品，如细胞、病毒、名贵海鲜等，使用范围广泛。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。