制冷系统及方法与流程

本申请涉及制冷技术领域，尤其涉及制冷系统及方法。

背景技术：

制冷系统中的压缩机在运行时，通常需要油对其内部进行润滑，但是压缩机在排气时其内部的油不可避免地随冷媒气排出，且滞留于蒸发器中，影响蒸发器和压缩机的正常工作。基于此，有必要使蒸发器中的油回输至压缩机。

但是，相关技术中通过气泵向压缩机回油的方式，容易使压缩机的排气过热度降低。

技术实现要素：

本申请提供了一种能够稳定压缩机的排气过热度的制冷系统及方法。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种制冷系统，所述制冷系统包括：

压缩机；

蒸发器，出气口通过第一回气管路与所述压缩机的进气口连通；

回油换热器，入口通过第一回油管路与所述蒸发器的出液口连通，出口通过第二回油管路与所述压缩机的进油口连通；及

冷凝器，出气口通过第二回气管路依次与所述回油换热器、回输管路、所述蒸发器的入口连通，入口通过排气管路与所述压缩机的排气口导通。

进一步地，所述制冷系统还包括：第一控制阀；

所述第一回油管路与所述第二回气管路之间连通有第一旁通管路，所述第一控制阀设于所述第一旁通管路上。

进一步地，所述制冷系统还包括：第二控制阀；

所述第二控制阀设于所述第一旁通管路与所述回油换热器之间的所述第二回气管路上。

进一步地，所述制冷系统还包括：第三控制阀；

所述第三控制阀设于所述回油换热器与所述蒸发器之间的所述回输管路上。

进一步地，所述制冷系统还包括：油气分离器；

所述油气分离器的入口通过所述排气管路与所述压缩机的排气口连通，所述油气分离器的出气口通过第三回气管路与所述冷凝器连通，所述油气分离器的出油口通过第三回油管路与所述压缩机的进油口连通。

进一步地，所述制冷系统还包括：第四控制阀；

所述第四控制阀设于所述油气分离器与所述压缩机之间的所述第三回油管路上。

进一步地，所述制冷系统还包括：第五控制阀和第六控制阀；

所述第四控制阀上游的所述第三回油管路与所述第二控制阀下游的所述第二回气管路之间连通有第二旁通管路，所述第五控制阀设于所述第二旁通管路上；

所述第四控制阀下游的所述第三回油管路与所述第三控制阀上游的所述回输管路之间连通有第三旁通管路，所述第六控制阀设于所述第三旁通管路上。

根据本申请实施例的第二方面，提供一种制冷方法，所述制冷方法应用于上述提及的制冷系统中，所述方法包括：

通过蒸发器向压缩机的进气口输入第一气相冷媒，并通过所述蒸发器向回油换热器输入油与冷媒的混合液；

通过所述压缩机对所述第一气相冷媒压缩处理得到第二气相冷媒，并通过所述压缩机向冷凝器输入所述第二气相冷媒；

通过所述冷凝器向所述回油换热器输入所述第二气相冷媒；

通过所述回油换热器对所述混合液与所述第二气相冷媒换热，所述混合液转变为混合气并输入压缩机的进油口，所述第二气相冷媒换热为过冷液并输入所述蒸发器。

进一步地，所述方法还包括：

间隔参考时间控制第一控制阀开启，使所述第二气相冷媒通过第一旁通管路进入所述回油换热器，以带动所述回油换热器内的油输入所述压缩机的进油口。

进一步地，所述方法还包括：

在油气分离器输出油的温度低于温度阈值时，控制第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀开启，第五控制阀和第六控制阀关闭，使所述油气分离器输出的油进入所述压缩机的进油口，所述冷凝器输出的所述第二气相冷媒输入所述回油换热器。

进一步地，所述方法还包括：

在油气分离器输出油的温度高于温度阈值时，控制第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀关闭，第五控制阀和第六控制阀开启，使所述油气分离器输出的油进入所述回油换热器；

通过所述回油换热器使油与所述混合液换热，所述混合液变为混合气，并输入所述压缩机的进油口，换热后的油输入所述压缩机的进油口。

本申请提供的制冷系统，通过回油换热器对蒸发器输出的油和冷媒的混合液进行换热后再输入压缩机的进油口，利于稳定压缩机的排气过热度。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本说明书。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本说明书的实施例，并与说明书一起用于解释本说明书的原理。

图1所示为本申请制冷系统的一个实施例的示意图；

图2所示为本申请制冷系统的另一个实施例的示意图；

图3所示为本申请制冷系统的另一个实施例的示意图；

图4所示为本申请制冷系统的另一个实施例的示意图；

图5所示为本申请制冷系统的另一个实施例的示意图；

图6所示为本申请制冷方法的一个实施例的流程图；

图7所示为本申请制冷方法应用在一种工况下的效果图；

图8所示为本申请制冷方法应用在另一种工况下的效果图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。除非另行指出，“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的“第一回气管路”、“第二回气管路”、“第一回油管路”、“第二回油管路”、“第三回油管路”、“回输管路”、“第一旁通管路”、“第二旁通管路”、“第三旁通管路”等管路均可以为相同的管路，不同的命名方式仅表示其主要作用不同。

本申请实施例提供的制冷系统包括：压缩机、蒸发器、回油换热器、冷凝器。其中，蒸发器的出气口通过第一回气管路与压缩机的进气口连通。回油换热器的入口通过第一回油管路与蒸发器的出液口连通，回油换热器的出口通过第二回油管路与压缩机的进油口连通。冷凝器的出气口通过第二回气管路依次与回油换热器、回输管路、蒸发器的入口连通，冷凝器的入口通过排气管路与压缩机的排气口导通。本申请制冷系统通过回油换热器对蒸发器输出的油和冷媒的混合液进行换热后再输入压缩机的进油口，利于稳定压缩机的排气过热度。

本申请实施例提供的制冷方法包括：

通过蒸发器向压缩机的进气口输入第一气相冷媒，并通过蒸发器向回油换热器输入油与冷媒的混合液。

通过压缩机对第一气相冷媒压缩处理后得到第二气相冷媒，并通过压缩机向冷凝器输入第二气相冷媒。

通过冷凝器向回油换热器输入第二气相冷媒。

通过回油换热器对混合液与第二气相冷媒换热，混合液转变为混合气并输入压缩机的进油口，第二气相冷媒换热为过冷液并输入蒸发器。本申请制冷方法通过回油换热器对蒸发器输出的油和冷媒的混合液进行换热后再输入压缩机的进油口，利于稳定压缩机的排气过热度。

图1所示为本申请制冷系统的一个实施例的示意图。该制冷系统包括：压缩机1、蒸发器2、回油换热器3、冷凝器4。其中，蒸发器2的出气口通过第一回气管路5与压缩机1的进气口连通。回油换热器3的入口通过第一回油管路6与蒸发器2的出液口连通，回油换热器3的出口通过第二回油管路7与压缩机1的进油口连通。冷凝器4的出气口通过第二回气管路8依次与回油换热器3、回输管路9、蒸发器2的入口连通，冷凝器4的入口通过排气管路10与压缩机1的排气口导通。

本申请实施例提供的制冷系统，通过回油换热器3对蒸发器2输出的混合液进行换热得到混合气，并输入压缩机1的进油口来实现回油，这不仅保证了压缩机1的排气过热度的稳定，保证压缩机1内部的油粘度，利于压缩机1正常工作，而且混合气容易携带蒸发器2和管路内的油回输至压缩机1，提高了回油效率。

压缩机1用于将低压气体压缩为高压气体。在本实施例中，蒸发器2通过第一回气管路5向压缩机1输入低温低压的第一气相冷媒，压缩机1对第一气相冷媒压缩得到高温高压的第二气相冷媒。

蒸发器2用于对冷媒加热气化，通过向蒸发器2输入高温换热介质(例如高温水)，高温换热介质为冷媒提供热量使其气化，高温换热介质相应地降温，即蒸发器2可以对高温换热介质制冷。在本实施例中，回油换热器3通过回输管路9向蒸发器2输入经换热冷却过冷后的第二气相冷媒的过冷液，蒸发器2对换热后的过冷液进行气化形成第一气相冷媒，第一气相冷媒输入压缩机1。同时，蒸发器2通过第一回油管路6向回油换热器3输入油和冷媒的混合液。其中，回输管路9上可以设有膨胀阀(未图示)，通过膨胀阀能够对过冷液节流成为低温低压的湿蒸汽，利于过冷液在蒸发器2中吸收热量而气化。

冷凝器4用于对冷媒降温，通过向冷凝器4输入低温换热介质，可吸收冷媒释放的热量，使冷媒降温，低温换热介质相应地升温，即冷凝器4可以对低温换热介质制热。在本实施例中，压缩机1通过排气管路10向冷凝器4输入第二气相冷媒，一部分第二气相冷媒经由冷凝器4的顶部输出，并通过第二回气管路8输入回油换热器3中，与蒸发器2输入回油换热器3中的混合液换热，另一部分第二气相冷媒经冷凝器4冷凝为过冷液。如图1所示，冷凝器4的出液口通过回液管路24与蒸发器2连通，以使过冷液通过回液管路24输入蒸发器2中。进一步地，回液管路24上设有膨胀阀(未图示)，通过膨胀阀能够对过冷液节流成为低温低压的湿蒸汽，利于过冷液在蒸发器2中吸收热量而气化。

回油换热器3用于使高温介质与低温介质进行换热。在本实施例中，回油换热器3对油与冷媒的混合液、第二气相冷媒进行换热，以使混合液转变为混合气，并输入压缩机1的进油口。通过向压缩机1的进油口输入混合气来实现回油，不仅保证了压缩机1的排气过热度的稳定，保证压缩机1内部的油粘度，利于压缩机1正常工作，而且混合气容易携带蒸发器2和管路内的油回输至压缩机1，提高了回油效率。

需要说明的是，压缩机1的排气过热度指的是：压缩机1的排气温度与压缩机1排气饱和温度之差。

在一些实施例中，当回油换热器3中的第二气相冷媒的热量不足以将油和冷媒的混合液加热至混合气时，这会降低回油效果，并且油也会在回油换热器3内累积。在图1所示的实施例中，制冷系统还包括：第一控制阀11；第一回油管路6与第二回气管路8之间连通有第一旁通管路12，第一控制阀11设于第一旁通管路12上。间隔参考时间开启第一控制阀11，冷凝器4输出的第二气相冷媒能够通过第一旁通管路12输入第一回油管路6，进一步输入回油换热器3内，利于将回油换热器3中的油吹入压缩机1内，这改善了回油效果，利于回油换热器3的正常工作。

图2所示为本申请制冷系统的另一个实施例的示意图，其类似于图1所示的制冷系统。相对于图1所示的制冷系统，图2所示的制冷系统进一步包括：第二控制阀13；第二控制阀13设于第一旁通管路12与回油换热器3之间的第二回气管路8上。当通过第一旁通管路12向回油换热器3内输入第二气相冷媒时，可以控制第一控制阀11打开，第二控制阀13关闭，使充足的第二气相冷媒通过第一旁通管路12输入回油换热器3内。

在一个实施例中，如图2所示，本申请实施例提供的制冷系统还包括：第三控制阀14；第三控制阀14设于回油换热器3与蒸发器2之间的回输管路9上。通过控制第二控制阀13和第三控制阀14打开，能够使由冷凝器4输出的第二气相冷媒进入回油换热器3内进行换热。通过控制第二控制阀13和第三控制阀14关闭，第一控制阀11打开，能使冷凝器4输出的第二气相冷媒通过第一旁管路12输入回油换热器3内。

在一个实施例中，图3所示为本申请制冷系统的另一个实施例的示意图，其类似于图1所示的制冷系统。如图3所示，本申请实施例提供的制冷系统还包括：油气分离器15；油气分离器15的入口通过排气管路10与压缩机1的排气口连通，油气分离器15的出气口通过第三回气管路16与冷凝器4连通，油气分离器15的出油口通过第三回油管路17与压缩机1的进油口连通。通过油气分离器15能够对由压缩机1排出的携带有油的第二气相冷媒进行油气分离，并将油回输至压缩机1内，通过油气分离器15与回油换热器3的配合作用，能够有效对压缩机1进行回油，利于压缩机1内部的油量稳定。

进一步地，油气分离器15与压缩机1之间的第三回油管路17上还可以设有油箱23，以对油气分离器15输出的油进行存储。油箱23与压缩机1之间的第三回油管路17上还可以设置油冷器25，以对输入压缩机1内的油进行冷却，保证压缩机1的供油温度不至于过高，进而保证压缩机1内油的粘度。

图4和图5所示分别为本申请制冷系统的另一个实施例的示意图，其类似于图3所示的制冷系统。相对于图3所示的制冷系统，图4和图5所示的制冷系统进一步包括：第四控制阀18；第四控制阀18设于油气分离器15与压缩机1之间的第三回油管路17上。进一步地，第四控制阀18可以设于油箱23与压缩机1之间的第三回油管路17上。通过控制第四控制阀18的开启与关闭，能够控制油气分离器15输出的油是否被冷却。

上述提及，在一些实施例中，油箱23与压缩机1之间的第三回油管路17上还可以设置油冷器25，以对输入压缩机1的油进行冷却。在一个实施例中，如图2、图4或图5所示，本申请实施例提供的制冷系统还包括：第五控制阀19和第六控制阀20；第四控制阀18上游的第三回油管路17与第二控制阀13下游的第二回气管路8之间连通有第二旁通管路21，第五控制阀19设于第二旁通管路21上；第四控制阀18下游的第三回油管路17与第三控制阀14上游的回输管路9之间连通有第三旁通管路22，第六控制阀20设于第三旁通管路22上。

在油气分离器15输出油的温度低于温度阈值时，参见图4，控制第二控制阀13、第三控制阀14、第四控制阀18开启，第五控制阀19和第六控制阀20关闭，使油气分离器15输出的油直接进入压缩机1内。

在油气分离器15输出的油的温度高于温度阈值时，参见图5，控制第二控制阀13、第三控制阀14、第四控制阀接18关闭，第五控制阀19和第六控制阀20开启，使油气分离器15输出的油进入回油换热器3内，与蒸发器2输入回油换热器3内的油和冷媒混合液换热，油释放热量后输入压缩机1的进油口，混合液经换热变为混合气后输入压缩机1的进油口。如此，第二控制阀13、第三控制阀14、第四控制阀18、第五控制阀19、第六控制阀20与回油换热器3的配合作用起到了油冷效果，避免了设置油冷器25，这简化了制冷系统的结构。

在一个实施例中，油气分离器15与压缩机1的进油口之间的第三回油管路17上可以设有温度检测仪(未图示)，以检测油气分离器15输出的油的温度。

本申请实施例提供的制冷系统还可以包括控制器，控制器用于控制第一控制阀11、第二控制阀13、第三控制阀14、第四控制阀18、第五控制阀19、第六控制阀20中的至少一种的开启与关闭，以使该制冷系统处于不同的工作状态。

图6所示为本申请制冷方法的一个实施例的流程图，该方法包括：

步骤101，通过蒸发器2向压缩机1的进气口输入第一气相冷媒，并通过蒸发器2向回油换热器3输入油与冷媒的混合液。

步骤102，通过压缩机1对第一气相冷媒压缩处理得到第二气相冷媒，并通过压缩机1向冷凝器4输入第二气相冷媒。压缩机1对第一气相冷媒压缩处理后，得到温度压力均高于第一气相冷媒的第二气相冷媒。

步骤103，通过冷凝器4向回油换热器3输入第二气相冷媒。通过压缩机1向冷凝器4输入第二气相冷媒，一部分第二气相冷媒从冷凝器4的壳体顶部输出至回油换热器3，另一部分第二气相冷媒在冷凝器4内冷凝为过冷液。

步骤104，通过回油换热器3对混合液与第二气相冷媒换热，混合液转变为混合气并输入压缩机1的进油口，第二气相冷媒换热为过冷液并输入蒸发器2。混合液与第二气相冷媒在回油换热器3内进行换热，混合液吸收第二气相冷媒的热量而转变为混合气，混合气输入压缩机1的进油口，第二气相冷媒冷却过冷为过冷液，且过冷液经膨胀阀节流后输入蒸发器2内蒸发形成第一气相冷媒。

本申请实施例提供的制冷方法，通过回油换热器3对油和冷媒的混合液换热为混合气，然后输入压缩机1的进油口，不仅保证了压缩机1的排气过热度的稳定，保证压缩机1内部的油粘度，利于压缩机1正常工作，而且混合气容易携带蒸发器2和管路内的油回输至压缩机1，提高了回油效率。

本申请实施例提供的制冷方法还包括：间隔参考时间控制第一控制阀11开启，使第二气相冷媒通过第一旁通管路12进入回油换热器3，以带动回油换热器3内的油输入压缩机1的进油口。如此，使第二气相冷媒通过第一旁通管路12进入回油换热器3内并吹扫回油换热器3内的油，利于提高回油效率，稳定压缩机1内部的油粘度。

本申请实施例提供的制冷方法还包括：在油气分离器15输出油的温度低于温度阈值时，参见图4，控制第二控制阀13、第三控制阀14、第四控制阀18开启，第五控制阀19和第六控制阀20关闭，使油气分离器15输出的油进入压缩机1的进油口，冷凝器4输出的第二气相冷媒输入回油换热器3。当第二控制阀13、第三控制阀14、第四控制阀18开启，第五控制阀19和第六控制阀20关闭时，油气分离器15输出的油通过第三回油管路17直接进入压缩机1的进油口。冷凝器4输出的第二气相冷媒通过第二回气管路8进入回油换热器3内，回油换热器3对第二气相冷媒与混合液进行换热，混合液吸热转变为混合气，混合气通过第二回油管路7输入压缩机1的进油口，第二气相冷媒换热冷却过冷为过冷液，过冷液经膨胀阀节流后通过回输管路9输入蒸发器2内。

本申请实施例提供的制冷方法还包括：在油气分离器15输出油的温度高于温度阈值时，参见图5，控制第二控制阀13、第三控制阀14、第四控制阀18关闭，第五控制阀19和第六控制阀20开启，使油气分离器15输出的油进入回油换热器3；通过回油换热器3对油与混合液换热，混合液变为混合气，混合气输入压缩机1的进油口，换热冷却后的油输入压缩机1的进油口。当第二控制阀13、第三控制阀14、第四控制阀18关闭，第五控制阀19和第六控制阀20开启，油气分离器15输出的油通过第三回油管路17、第二旁通管路21进入回油换热器3内，与蒸发器2输入回油换热器3内的混合液进行换热，换热冷却后的油通过第三旁通管路22进入压缩机1的进油口，混合液换热后变为混合气，混合气由第二回油管路7输入压缩机1的进油口。如此，通过第二控制阀13、第三控制阀14、第四控制阀18、第五控制阀19、第六控制阀20与回油换热器3之间的配合作用，使回油换热器3对油降温，起到油冷器25的作用，这简化了制冷系统的结构。

在一些实施例中，压缩机1的吸气饱和温度为53°f，压缩机1的排气饱和温度为73°f，压缩机1在最小负荷下稳定运行700min。在该实施例中，冷凝器4输出的第二气相冷媒不足以将回油换热器3内的油和冷媒的混合液加热至混合气，这使蒸发器2和回油换热器3内的油不能容易地回输至压缩机1的进油口，降低了回油效果，使回油换热器3内累积油。通过间隔参考时间将第一控制阀11开启，使第二气相冷媒吹扫回油换热器3内的油，利于提高回油效果，稳定压缩机1的排气过热度。图7所示为本申请换热方法应用在该工况下的效果图，可见压缩机1的吸气饱和温度与排气饱和温度稳定，蒸发器2的油含量稳定。

在一些实施例中，压缩机1的吸气饱和温度为37.7°f，压缩机1的排气饱和温度为70.6°f，压缩机1在最小负荷下稳定运行800min。在该实施例中，冷凝器4输出的第二气相冷媒不足以将回油换热器3内的油和冷媒的混合液加热至混合气，这使蒸发器2和回油换热器3内的油不能容易地回输至压缩机1的进油口，降低了回油效果，使回油换热器3内累积油。图8所示为本申请换热方法应用在该工况下的效果图，可见在550～620min时，蒸发器2油含量曲线向上波动，此时即为第二气相冷媒的热量不足以将油和冷媒的混合液加热至混合气所导致的结果，此时开启第一控制阀11，使第二气相冷媒吹扫回油换热器3内的油，在约630min后，蒸发器2的油含量减少并处于稳定状态。

对于方法实施例而言，由于其基本对应于装置实施例，所以相关之处参见装置实施例的部分说明即可。方法实施例和装置实施例互为补充。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里申请的发明后，将容易想到本说明书的其它实施方案。本说明书旨在涵盖本说明书的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本说明书的一般性原理并包括本说明书未申请的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本说明书的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本说明书并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本说明书的范围仅由所附的权利要求来限制。

以上仅为本说明书的较佳实施例而已，并不用以限制本说明书，凡在本说明书的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书保护的范围之内。