一种适用于极低环境温度的冷冻机组制冷系统的制作方法

1.本实用新型涉及制冷技术领域，尤其是一种适用于极低环境温度的冷冻机组制冷系统。


背景技术：

2.冷冻冷藏压缩冷凝机组(cdu：condensingunit，后文以cdu标示)和蒸发器末端(包括展示柜或冷风机等末端)共同组成一个完整的制冷系统，旨在为展示柜和冷库冷风机提供持续的冷源，使柜温和库温保持在所需的冷冻冷藏温区，实现食品卫生和新鲜度。
3.目前，常规的冷冻冷藏冷凝机组(cdu)在东北、内蒙等冬季极低温地区运行时，在极低环境温度下(-35～-30℃)，会因制冷剂大量迁移到压缩机，导致的压缩机带液启动失效和机组运行时冷凝侧压力过低，无法保证膨胀阀工作压差导致的低压保护停机问题，从而使整个制冷系统无法持续稳定运行，末端展示柜或冷库库温超标，造成食品变质损坏，影响cdu客户使用体验和货损经济索赔的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型为克服现有技术中存在的不足之处，提供了一种适用于极低环境温度的冷冻机组制冷系统，通过制冷剂迁移压机带液启动和高压侧压力偏低导致膨胀阀无法正常工作的技术痛点的改善，从而实现冷冻冷藏cdu在-35℃下能正常开机和工作，满足展示柜和冷库的温度需要，实现食品存贮安全卫生，提高cdu可靠性和客户体验度。
5.本实用新型的目的是以下述方式实现的：一种适用于极低环境温度的冷冻机组制冷系统，依次由压缩机、冷凝器、干燥过滤器、蒸发器膨胀阀、蒸发器、压缩机连接成的循环回路以及控制回路运行的控制器，所述压缩机与冷凝器之间的管路上设有单向阀，所述冷凝器和干燥过滤器之间的管路上设有储液器，所述储液器上设有加热器，所述压缩机、冷凝器的冷凝风扇、加热器与控制器连接。
6.本实用新型的适用于极低环境温度的冷冻机组制冷系统，通过在储液器上设有加热器，当环境温度和系统高压压力值低于设定值时，加热器对储液器进行加热，使储液器中气液两相的制冷剂部分气化，从而使储液器压力升高，维持高压侧压力，保证蒸发器膨胀阀工作所需压差，实现蒸发器膨胀阀对蒸发器稳定的制冷剂供给，蒸发器低压侧压力稳定在正常值水平，压缩机能持续稳定的运行。
7.作为本实用新型技术方案的一种可选方案，所述压缩机连接有补气回路，所述补气回路包括：
8.过冷器，设于所述干燥过滤器与蒸发器膨胀阀之间的管路上；
9.补气取液管，入口与所述干燥过滤器与蒸发器膨胀阀之间的管路连接，出口与所述过冷器连接；
10.补气电磁阀，连接于所述补气取液管上；
11.补气膨胀阀，连接于所述补气电磁阀与过冷器之间的补气取液管上；
12.补气支管，入口与所述过冷器连接，出口与压缩机连接；
13.所述补气电磁阀、补气膨胀阀与控制器连接。
14.本实用新型的压缩机排出的高温、高压制冷剂气体，经冷凝器将热量传递给载热介质后变为液体，从冷凝器出来的高压制冷剂液体经储液器，通过干燥过滤器后分为两路，主路的制冷剂液体直接进入过冷器内，补气回路的制冷剂液体先经过补气电磁阀，再经过补气膨胀阀节流降压后，变为气液混合物后也进入过冷器内，二者在过冷器中产生热交换，辅路的制冷剂液体吸热后变为气体后被压缩机的辅助进气口吸入，主路的制冷剂放热变为过冷液体经蒸发器膨胀阀节流降压后进入蒸发器。
15.在蒸发器内，主路的制冷剂吸收低温环境中的热量而变为低压气体被制冷压缩机吸气口吸入。主路和辅路的制冷剂在制冷压缩机工作腔内混合，再进一步压缩后排出，构成封闭的工作循环回路。
16.在制冷压缩机补气回路上的补气电磁阀，与压缩机运行联动控制，可防止压机停机期间大量高压侧冷媒迁移到压机压缩腔内。
17.作为本实用新型技术方案的一种可选方案，所述蒸发器与压缩机之间的管路上连接有回气电磁阀和气液分离器，所述回气电磁阀与控制器连接。
18.作为本实用新型技术方案的一种可选方案，所述气液分离器和压缩机之间的管路上连接有低压控制器和低压开关，所述低压控制器和低压开关与控制器连接。
19.作为本实用新型技术方案的一种可选方案，所述压缩机、冷凝器之间的管路上设有高压传感器，所述冷凝器的进风口处设有环境温度探头，冷凝器与储液器之间的管路上设有冷凝温度探头，所述高压传感器、环境温度探头、冷凝温度探头与控制器连接。
20.作为本实用新型技术方案的一种可选方案，所述压缩机的曲轴箱设有曲轴箱加热带，所述曲轴箱加热带与控制器连接。曲轴箱加热带对于仅有的部分迁移到压缩机的制冷剂加热为气态冷媒或互溶性良好的液态，从而保证开机时压缩机马达润滑通道得到足够黏度的润滑油，避免开机油沸腾导致的润滑不良磨损或卡缸，导致启动失效。
21.本实用新型的有益效果是：
22.(1)本实用新型的适用于极低环境温度的冷冻机组制冷系统，通过制冷剂迁移压机带液启动和高压侧压力偏低导致膨胀阀无法正常工作的技术痛点的改善，从而实现冷冻冷藏cdu在-35℃下能正常开机和工作，满足展示柜和冷库的温度需要，实现食品存贮安全卫生，提高cdu可靠性和客户体验度；
23.(2)本实用新型的冷冻机组停机时，可有效阻止大量制冷剂迁移到压缩机，改善压缩机曲轴低环境温度下冷冻油和制冷剂分层问题，解决开机润滑不良和卡缸的问题。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本实用新型适用于极低环境温度的冷冻机组制冷系统的原理图；
26.图2为本实用新型适用于极低环境温度的冷冻机组制冷系统控制器元件接线原理
图。
27.附图标记：
28.1-压缩机；2-冷凝器；3-干燥过滤器；4-蒸发器膨胀阀；5-蒸发器；6-单向阀；7-储液器；8-加热器；9-过冷器；10-补气取液管；11-补气支管；12-补气电磁阀；13-补气膨胀阀；14-回气电磁阀；15-气液分离器；16-高压传感器；17-环境温度探头；18-冷凝温度探头；19-低压控制器；20-低压开关；21-曲轴箱加热带；22-视液镜。
具体实施方式
29.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一部分实施例，而不是全部的实施例。
30.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
31.在实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”等应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中介媒体相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
32.如图1-2所示，一种适用于极低环境温度的冷冻机组制冷系统，依次由压缩机1、冷凝器2、干燥过滤器3、蒸发器膨胀阀4、蒸发器5、压缩机1连接成的循环回路以及控制回路运行的控制器。
33.具体的，压缩机1与冷凝器2之间的管路上设有单向阀6，确保冷媒只能由压缩机1向冷凝器2单向流动，有效阻止停机时高压冷凝侧制冷剂持续向压缩机1反向迁移，冷凝器2和干燥过滤器3之间的管路上设有储液器7，储液器7上设有加热器8，本实施例中，加热器8为缠绕于储液器7下半部分筒体的加热丝，并用20mm厚保温棉覆盖确保保温效果，所述压缩机1、冷凝器2的冷凝风扇、加热器8与控制器连接。
34.压缩机1、冷凝器2之间的管路上设有高压传感器16，所述冷凝器2的进风口处设有环境温度探头17，冷凝器2与储液器7之间的管路上设有冷凝温度探头18，所述高压传感器16、环境温度探头17、冷凝温度探头18与控制器连接。
35.作为本实施例的进一步方案，压缩机1连接有补气回路，所述补气回路包括：过冷器9、补气取液管10、补气支管11、补气电磁阀12、补气膨胀阀13，其中：过冷器9设于干燥过滤器3与蒸发器膨胀阀4之间的管路上，干燥过滤器3与过冷器9之间的管路上设有视液镜22；补气取液管10的入口与干燥过滤器3与蒸发器膨胀阀4之间的管路连接，出口与过冷器9连接；补气电磁阀12连接于补气取液管10上；补气膨胀阀13连接于补气电磁阀12与过冷器9之间的补气取液管10上；补气支管11的入口与过冷器9连接，出口与压缩机1连接；补气电磁阀12、补气膨胀阀13与控制器连接。
36.本实施例的压缩机1排出的高温、高压制冷剂气体，经冷凝器2将热量传递给载热介质后变为液体，从冷凝器2出来的高压制冷剂液体经储液器7，通过干燥过滤器3后分为两路，主路的制冷剂液体直接进入过冷器内，补气回路的制冷剂液体先经过补气电磁阀12，再
经过补气膨胀阀13节流降压后，变为气液混合物后也进入过冷器9内，二者在过冷器9中产生热交换，辅路的制冷剂液体吸热后变为气体后被压缩机1的辅助进气口吸入，主路的制冷剂放热变为过冷液体经蒸发器膨胀阀4节流降压后进入蒸发器5。
37.在蒸发器5内，主路的制冷剂吸收低温环境中的热量而变为低压气体被制冷压缩机1吸气口吸入。主路和辅路的制冷剂在制冷压缩机1工作腔内混合，再进一步压缩后排出，构成封闭的工作循环回路。
38.在制冷压缩机补气回路上的补气电磁阀12，与压缩机1运行联动控制，可防止压机停机期间大量高压侧冷媒迁移到压机压缩腔内。
39.作为本实施例的进一步方案，蒸发器5与压缩机1之间的管路上连接有回气电磁阀14和气液分离器15，所述回气电磁阀14与控制器连接。气液分离器15与压缩机1之间的管路上连接有低压控制器19和低压开关20，所述低压控制器19和低压开关20与控制器连接。
40.作为本实施例的进一步方案，压缩机1的曲轴箱设有曲轴箱加热带21，所述曲轴箱加热带21与控制器连接。曲轴箱加热带21对于仅有的部分迁移到压缩机1的制冷剂加热为气态冷媒或互溶性良好的液态，从而保证开机时压缩机1马达润滑通道得到足够黏度的润滑油，避免开机油沸腾导致的润滑不良磨损或卡缸，导致启动失效。
41.本实用新型的适用于极低环境温度的冷冻机组制冷系统，通过在储液器7上设有加热器8，当环境温度和系统高压压力值低于设定值时，加热器8对储液器7进行加热，使储液器7中气液两相的制冷剂部分气化，从而使储液器7压力升高，维持高压侧压力，保证蒸发器膨胀阀4工作所需压差，实现蒸发器膨胀阀4对蒸发器5稳定的制冷剂供给，蒸发器5低压侧压力稳定在正常值水平，压缩机1能持续稳定的运行。
42.本实施例的适用于极低环境温度的冷冻机组制冷系统，当冷冻机组正常停机时，因压缩机1是整个机组温度最低的部件，因此系统会出现制冷剂向压缩机1迁移的现象；而设置在压缩机1与冷凝器2之间的管路上设有单向阀6将有效阻止高压冷凝侧制冷剂持续向压缩机1反向迁移；另一方面，因压缩机1处于停机状态，回气管上的回气电磁阀14和补气电磁阀12也同步联动控制处于关闭状态，也阻止蒸发器侧和供液管侧制冷剂向压缩机1迁移；同时，机组停机期间，压缩机1配备的大功率曲轴箱加热带21(功率是常规标准机组曲轴箱加热带功率2倍)保持120w加热状态，对于仅有的部分排气管和回气管迁移到压缩机1的制冷剂，在曲轴箱加热带21的作用下，该部分极少量的迁移制冷剂被加热为气态冷媒或互溶性良好的液态，从而保证开机时压缩机1马达润滑通道得到足够黏度的润滑油，避免开机油沸腾导致的润滑不良磨损或卡缸，导致启动失效。
43.当机组开机运行时，机组控制器电脑板根据冷凝温度探头18模拟量信号输入，根据逻辑设定值，控制冷凝风扇的开停；冬季低温运行，冷凝温度探头18通常低于逻辑设定值，冷凝风扇停止运转，减少冷凝器2换热量，以尽可能维持高压侧压力；同时，控制器电脑板根据环境温度探头17和高压传感器16的模拟量输入信号，进行逻辑运算，判断是否输出储液器7上加热器8加热功能；当环境温度低于设定值，且高压传感器16检测系统高压压力低于设定值时，电脑板对储液器加热器8进行加热，使储液器7中气液两相的制冷剂部分气化，从而使储液器7压力升高。通过冷凝风扇控制和储液器加热器8控制的综合作用，维持高压侧压力，保证蒸发器膨胀阀4工作所需压差，实现蒸发器膨胀阀4对蒸发器5稳定的制冷剂供给，蒸发器5低压侧压力稳定在正常值水平，压缩机1能持续稳定的运行下去。
44.通过制冷剂迁移压机带液启动和高压侧压力偏低导致蒸发器膨胀阀4无法正常工作的技术痛点的改善，从而实现冷冻冷藏cdu在-35℃下能正常开机和工作，满足展示柜和冷库的温度需要，实现食品存贮安全卫生，提高cdu可靠性和客户体验度。
45.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。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。

技术特征：
1.一种适用于极低环境温度的冷冻机组制冷系统，包括：依次由压缩机、冷凝器、干燥过滤器、蒸发器膨胀阀、蒸发器、压缩机连接成的循环回路以及控制回路运行的控制器，其特征在于，所述压缩机与冷凝器之间的管路上设有单向阀，所述冷凝器和干燥过滤器之间的管路上设有储液器，所述储液器上设有加热器，所述压缩机、冷凝器的冷凝风扇、加热器与控制器连接。2.根据权利要求1所述的一种适用于极低环境温度的冷冻机组制冷系统，其特征在于，所述压缩机连接有补气回路，所述补气回路包括：过冷器，设于所述干燥过滤器与蒸发器膨胀阀之间的管路上；补气取液管，入口与所述干燥过滤器与蒸发器膨胀阀之间的管路连接，出口与所述过冷器连接；补气电磁阀，连接于所述补气取液管上；补气膨胀阀，连接于所述补气电磁阀与过冷器之间的补气取液管上；补气支管，入口与所述过冷器连接，出口与压缩机连接；所述补气电磁阀、补气膨胀阀与控制器连接。3.根据权利要求1所述的一种适用于极低环境温度的冷冻机组制冷系统，其特征在于，所述蒸发器与压缩机之间的管路上连接有回气电磁阀和气液分离器，所述回气电磁阀与控制器连接。4.根据权利要求3所述的一种适用于极低环境温度的冷冻机组制冷系统，其特征在于，所述气液分离器与压缩机之间的管路上连接有低压控制器和低压开关，所述低压控制器和低压开关与控制器连接。5.根据权利要求1所述的一种适用于极低环境温度的冷冻机组制冷系统，其特征在于，所述压缩机、冷凝器之间的管路上设有高压传感器，所述冷凝器的进风口处设有环境温度探头，冷凝器与储液器之间的管路上设有冷凝温度探头，所述高压传感器、环境温度探头、冷凝温度探头与控制器连接。6.根据权利要求1所述的一种适用于极低环境温度的冷冻机组制冷系统，其特征在于，所述压缩机的曲轴箱设有曲轴箱加热带，所述曲轴箱加热带与控制器连接。

技术总结
本实用新型公开了一种适用于极低环境温度的冷冻机组制冷系统，依次由压缩机、冷凝器、干燥过滤器、蒸发器膨胀阀、蒸发器、压缩机连接成的循环回路以及控制器，压缩机与冷凝器之间的管路上设有单向阀，冷凝器和干燥过滤器之间的管路上设有储液器，所述储液器上设有加热器。本实用新型的适用于极低环境温度的冷冻机组制冷系统，通过在储液器上设有加热器，当环境温度和系统高压压力值低于设定值时，加热器对储液器进行加热，使储液器中气液两相的制冷剂部分气化，从而使储液器压力升高，维持高压侧压力，保证蒸发器膨胀阀工作所需压差，实现蒸发器膨胀阀对蒸发器稳定的制冷剂供给，蒸发器低压侧压力稳定在正常值水平，压缩机能持续稳定的运行。稳定的运行。稳定的运行。


技术研发人员：程新伟 毕研庆 王艳芳 胡文欣 刘桂珍
受保护的技术使用者：青岛海尔开利冷冻设备有限公司
技术研发日：2023.05.25
技术公布日：2023/9/3