CN217464977U - 制冷系统和空调 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种制冷系统和空调。其中，制冷系统包括由离心压缩机、冷凝器、第一节流装置、闪发器和蒸发器通过管路依次相连而形成的主循环回路。冷凝器的出口通过一供液管路向离心压缩机的电机所在的电机腔注入制冷剂，以冷却电机；制冷系统配置成具有由闪发器内的气态制冷剂对离心压缩机进行补气的第一补气模式，以及由电机腔排出的气态制冷剂对离心压缩机进行补气的第二补气模式。本实用新型解决了离心压缩机的喘振问题，扩展离心压缩机的制冷系统的运行范围和应用场景。

Description

制冷系统和空调

技术领域

本实用新型涉及空气调节技术领域，特别涉及一种制冷系统和空调。

背景技术

离心式压缩机为制冷系统常用的一种压缩机。但离心压缩机为速度型压缩机，在小流量运行时容易发生喘振，严重影响压缩机的安全性、可靠性以及制冷系统的运行效率。

由于小流量运行时容易发生喘振，也导致离心压缩机的运行范围和应用场景十分受限，基本只应用于大冷量的冷水机组，难以实现小型化。

因此，如何解决离心压缩机的喘振问题成为制冷空调行业亟待解决的技术难题。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是要解决离心压缩机的喘振问题，扩展离心压缩机的制冷系统的运行范围和应用场景。

本实用新型的另一目的是要提升制冷系统的能效。

一方面，本实用新型提供了一种制冷系统，其包括由离心压缩机、冷凝器、第一节流装置、闪发器和蒸发器通过管路依次相连而形成的主循环回路；且

所述冷凝器的出口通过一供液管路向所述离心压缩机的电机所在的电机腔注入制冷剂，以冷却所述电机；

所述制冷系统配置成具有由所述闪发器内的气态制冷剂对所述离心压缩机进行补气的第一补气模式，以及由所述电机腔排出的气态制冷剂对所述离心压缩机进行补气的第二补气模式。

可选地，所述制冷系统配置成在其运行所述第一补气模式时，使所述电机腔连通所述蒸发器的进口。

可选地，所述制冷系统配置成在其运行所述第二补气模式时，使所述闪发器的气体出口连通所述蒸发器的进口。

可选地，制冷系统还包括四通阀，其四个阀口分别连通所述电机腔、所述离心压缩机的补气口、所述闪发器的气体出口以及所述蒸发器的进口；

以在所述四通阀切换至使所述补气口与所述闪发器的气体出口连通，使所述电机腔与所述蒸发器的进口连通的状态时，使所述制冷系统运行所述第一补气模式；

在所述四通阀切换至使所述补气口与所述电机腔连通，使所述闪发器的气体出口与所述蒸发器的进口连通的状态时，使所述制冷系统运行所述第二补气模式。

可选地，制冷系统还包括：第二节流装置，其设置在所述闪发器的液体出口与所述蒸发器的进口之间。

可选地，制冷系统还包括：回流管路，其进口连通所述离心压缩机的补气口，出口连通所述蒸发器的进口，以允许用于补气的气态制冷剂向所述蒸发器回流。

可选地，所述离心压缩机的机壳内形成有储气腔，所述储气腔配置成接收用于补气的气态制冷剂；

所述储气腔通过至少一个补气通道连通所述离心压缩机的扩压器。

可选地，所述储气腔为与所述扩压器同轴的环形；

所述补气通道的数量为多个，每个所述补气通道为与所述述扩压器同轴的环形，且多个所述补气通道的直径各不相同。

可选地，所述储气腔为与所述扩压器同轴的环形；

所述补气通道的数量为多个，每个所述述补气通道为与所述述扩压器同轴的弧形，且多个所述补气通道呈环形阵列排布。

可选地，每个所述补气通道在朝所述扩压器的方向上逐渐远离所述离心压缩机中心轴倾斜。

另一方面，本实用新型还提供了一种空调，其包括如以上任一项所述的制冷系统。

本实用新型的制冷系统具有两种补气模式。当离心压缩机以正常流量运行时，制冷系统运行第一补气模式，由闪发器内的气态制冷剂对离心压缩机进行补气。当离心压缩机内的流量接近或小于等于最小流量时，制冷系统运行第二补气模式，由电机腔排出的气态制冷剂对离心压缩机进行补气。相比于闪发器的闪发量，电机腔所排出的气态制冷剂流量更大，能够更有力地对离心压缩机进行补气，以更有效地防止喘振的发生。总之，本实用新型能根据制冷系统的运行工况来选择采用最为合适的补气模式，为离心压缩机补充最适量的制冷剂，从而既能防止或减缓离心压缩机喘振，又能使制冷系统的效率达到最优。

进一步地，本实用新型的制冷系统利用简单的四通阀结构就实现了两种补气模式的集成，不仅结构十分简单，而且模式切换的控制也非常简单，降低了出现故障的可能性。

进一步地，本实用新型的制冷系统中，离心压缩机的机壳形成有储气腔。制冷系统运行时，先由储气腔接收用于补气的制冷剂，起到存储和稳压的作用。然后将压力稳定的制冷剂通过补气通道引入离心压缩机内，可避免因补气引起扩压器内较大的压力波动。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本实用新型一个实施例的制冷系统在运行第一补气模式时的循环示意图；

图2是图1所示制冷系统在切换至第二补气模式时的循环示意图；

图3是图1所示制冷系统中的离心压缩机的结构示意图；

图4是图3的A处放大图；

图5是本实用新型中补气通道的一种可选形状示意图；

图6是本实用新型中补气通道的另一种可选形状示意图；

图7是根据本实用新型一个实施例的空调的示意图。

具体实施方式

下面参照图1至图7来描述本实用新型实施例的制冷系统和空调。其中，“前”、“后”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“横向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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”等特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征，也即包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。当某个特征“包括或者包含”某个或某些其涵盖的特征时，除非另外特别地描述，这指示不排除其它特征和可以进一步包括其它特征。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”“耦合”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。本领域的普通技术人员，应该可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1是根据本实用新型一个实施例的制冷系统10在运行第一补气模式时的循环示意图，图2是图1所示制冷系统10在切换至第二补气模式时的循环示意图。

如图1所示，本实用新型实施例的制冷系统10一般性地可包括由离心压缩机11、冷凝器12、第一节流装置13、闪发器14和蒸发器17通过管路依次相连而形成的主循环回路。该主循环回路内流通有制冷剂，构成蒸气压缩制冷循环系统的主体回路。

冷凝器12的出口通过一供液管路91向离心压缩机11的电机200所在的电机腔110注入制冷剂，以冷却电机200。可知，冷凝器12所排出的为液态制冷剂，且其温度低于电机200表面温度，将液态制冷剂引入电机腔110，恰好能够对电机200进行冷却，以避免电机200温度过高而影响其效率和可靠性。液态制冷剂吸收电机200的热量后，将部分或全部气化，形成气态制冷剂。

此外，第一节流装置13从冷凝器12引入液态制冷剂，对其进行降温降压处理，形成气液两相的制冷剂。闪发器14的进口连通第一节流装置13的出口，使得制冷剂在其内进行闪发，使气态制冷剂和液态制冷剂实现分离。闪发器14具有气体出口d和液体出口c，液体出口c直接或间接连通蒸发器17，以便液态制冷剂继续向蒸发器17方向流动。

制冷系统10配置成具有由闪发器14内的气态制冷剂对离心压缩机11进行补气的第一补气模式，以及由电机腔110排出的气态制冷剂对离心压缩机11进行补气的第二补气模式。

具体地，在前述的第一补气模式下，使闪发器14的气体出口d连通离心压缩机11的补气口112，以便将闪发器14闪发的气体补充进离心压缩机11的内部，如图1。在前述的第二补气模式下，使电机腔110的出口连通离心压缩机11的补气口112，由电机腔110排出的气态制冷剂对离心压缩机11进行补气，如图2。

发明人认识到，制冷系统10运行时，离心压缩机11并非时刻需要较大的补气量。最适当的补气量能够提升制冷系统10的循环效率，但是过多的补气量可能适得其反。基于此，本实用新型实施例特别设计了上述两种补气模式，当离心压缩机11以正常流量运行时，制冷系统10运行第一补气模式，由闪发器14内的气态制冷剂对离心压缩机11进行补气。当离心压缩机11内的流量接近或小于等于最小流量时，制冷系统10运行第二补气模式，由电机腔110排出的气态制冷剂对离心压缩机11进行补气。相比于闪发器14的闪发量，电机腔110所排出的气态制冷剂流量更大，能够更有力地对离心压缩机11进行补气，以更有效地防止喘振的发生。总之，本实用新型实施例能根据制冷系统10的运行工况来选择采用最为合适的补气模式，为离心压缩机11补充最适量的制冷剂，从而既能防止或减缓离心压缩机11喘振，又能使制冷系统10的效率达到最优。

在一些实施例中，如图1所示，制冷系统10配置成在其运行第一补气模式时，使电机腔110连通蒸发器17的进口h，以便将电机腔110内的气态制冷剂进入蒸发器17，重新进入主循环回路。

在一些实施例中，如图2所示，制冷系统10配置成在其运行第二补气模式时，使闪发器14的气体出口d连通蒸发器17的进口h，以便使闪发的气态制冷剂重新进入主循环回路。

在一些实施例中，如图1和图2所示，制冷系统10还包括四通阀19。四通阀19的四个阀口分别连通电机腔110、离心压缩机11的补气口112、闪发器14的气体出口d以及蒸发器17的进口h。在四通阀19切换至使补气口112与闪发器14的气体出口d连通(也就是使管路b与管路e连通)，使电机腔110与蒸发器17的进口h连通(也就是使管路a与管路g连通)的状态时，使制冷系统10运行第一补气模式，如图1。在四通阀19切换至使补气口112与电机腔110连通(也就是使管路b与管路a连通)，使闪发器14的气体出口d与蒸发器17的进口h连通(也就是使管路e与管路g连通)的状态时，使制冷系统10运行第二补气模式，如图2。

制冷系统10可包括流量检测元件(未图示)，以检测离心压缩机11的冷媒流量。空调的控制器根据冷媒流量来控制四通阀19动作，完成补气模式的切换。

本实用新型实施例的制冷系统10利用一个简单的四通阀19就实现了两种补气模式的集成，不仅结构十分简单，而且模式切换的控制也非常简单，降低了出现故障的可能性。

在一些实施例中，如图1和图2所示，制冷系统10还包括第二节流装置15，其设置在闪发器14的液体出口c与蒸发器17的进口之间，以便对闪发器14的液体出口c流出的制冷剂进一步节流，使其压力和温度更低，从而提升制冷系统10的制冷量。

制冷系统10还可包括一些其他辅助配件。例如图1所示，连接补气口112的管路上可设置有第一流量阀92，以便调节补气量。蒸发器17与离心压缩机11之间设置有第二流量阀18，以便调节离心压缩机11的吸气量。离心压缩机11与冷凝器12之间设置有单向阀16，以便使制冷剂仅能从离心压缩机11流向冷凝器12。

在一些实施例中，如图1和图2所示，制冷系统10还包括回流管路93，其进口连通离心压缩机11的补气口112，出口连通蒸发器17的进口h，以允许用于补气的气态制冷剂向蒸发器17回流。如此，当补气量较大时，使未能进入补气口112的多余的制冷剂经回流管路93流出。

图3是图1所示制冷系统10中的离心压缩机11的结构示意图，图4是图3的A处放大图。

如图3和图4所示，储气腔130通过至少一个补气通道134连通离心压缩机11的扩压器311，储气腔130通过补气口112与外界的进气管路相连。制冷系统10运行时，先由储气腔130接收用于补气的制冷剂，起到存储和稳压的作用。然后将压力稳定的制冷剂通过补气通道134引入离心压缩机11内，避免因补气引起扩压器311内较大的压力波动。

如图4所示，可使每个补气通道134在朝扩压器311的方向上逐渐远离离心压缩机11中心轴(即叶轮的转动轴线)倾斜，以使得喷向扩压器311的制冷剂与从叶轮流出的制冷剂以锐角交汇，减少两者间的冲击力。补气通道134的气流方向与离心压缩机11中心轴的夹角优选在30°至35°之间。

下面根据图3简单介绍离心压缩机11的其他结构。如图3所示，离心压缩机11包括机壳100、电机200、轴向轴承700、多个径向轴承500、600、叶轮410、420，蜗壳310、320。叶轮410、420分别设置在蜗壳310、320中。电机200带动两个叶轮410、420转动，对气态制冷剂进行压缩。图3和图4示意的是双级压缩的结构，故具有两个叶轮。在一些替代性实施例中，离心压缩机11也可为单级压缩、三级压缩或更多级的压缩结构。

本实用新型实施例中，若采用多级压缩的离心压缩机11，可以向其中任一级的扩压器311进行补气。

图5是本实用新型中补气通道134的一种可选形状示意图，图6是本实用新型中补气通道134的另一种可选形状示意图。

由于扩压器311通常为环形结构，其围绕在叶轮410的出口端外侧，以用于接收叶轮排出的气流。在一些实施例中，如图3和图5所示，可使储气腔130为与扩压器311同轴的环形，使补气通道134的数量为多个，每个补气通道134为与述扩压器311同轴的环形，且多个补气通道134的直径各不相同，以便向扩压器311圆周上的各个部位更加均匀地喷射制冷剂。

或者，如图6所示，可使储气腔130为与扩压器311同轴的环形，且使补气通道134的数量为多个，每个述补气通道134为与述扩压器311同轴的弧形，且多个补气通道134呈环形阵列排布。换言之，使多个补气通道134形成多个断续的环形。

图7是根据本实用新型一个实施例的空调的示意图。

如图7所示，本实用新型实施例另一方面还提供了一种空调。该空调包括以上任一实施例的制冷系统10。本实用新型实施例对空调的具体形式不作任何限定。由于本实用新型实施例解决了离心压缩机小流量运行的喘振问题，扩展了离心压缩机的运行范围和应用场景，有利于实现离心压缩机的小型化应用。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (11)

1.一种制冷系统，其特征在于包括由离心压缩机、冷凝器、第一节流装置、闪发器和蒸发器通过管路依次相连而形成的主循环回路；且

所述冷凝器的出口通过一供液管路向所述离心压缩机的电机所在的电机腔注入制冷剂，以冷却所述电机；

所述制冷系统配置成具有由所述闪发器内的气态制冷剂对所述离心压缩机进行补气的第一补气模式，以及由所述电机腔排出的气态制冷剂对所述离心压缩机进行补气的第二补气模式。

2.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，

所述制冷系统配置成在其运行所述第一补气模式时，使所述电机腔连通所述蒸发器的进口。

3.根据权利要求2所述的制冷系统，其特征在于，

所述制冷系统配置成在其运行所述第二补气模式时，使所述闪发器的气体出口连通所述蒸发器的进口。

4.根据权利要求3所述的制冷系统，其特征在于还包括：

四通阀，其四个阀口分别连通所述电机腔、所述离心压缩机的补气口、所述闪发器的气体出口以及所述蒸发器的进口；

以在所述四通阀切换至使所述补气口与所述闪发器的气体出口连通，使所述电机腔与所述蒸发器的进口连通的状态时，使所述制冷系统运行所述第一补气模式；

在所述四通阀切换至使所述补气口与所述电机腔连通，使所述闪发器的气体出口与所述蒸发器的进口连通的状态时，使所述制冷系统运行所述第二补气模式。

5.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于还包括：

第二节流装置，其设置在所述闪发器的液体出口与所述蒸发器的进口之间。

6.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于还包括：

回流管路，其进口连通所述离心压缩机的补气口，出口连通所述蒸发器的进口，以允许用于补气的气态制冷剂向所述蒸发器回流。

7.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，

所述离心压缩机的机壳内形成有储气腔，所述储气腔配置成接收用于补气的气态制冷剂；

所述储气腔通过至少一个补气通道连通所述离心压缩机的扩压器。

8.根据权利要求7所述的制冷系统，其特征在于，

所述储气腔为与所述扩压器同轴的环形；

所述补气通道的数量为多个，每个所述补气通道为与所述述扩压器同轴的环形，且多个所述补气通道的直径各不相同。

9.根据权利要求7所述的制冷系统，其特征在于，

所述储气腔为与所述扩压器同轴的环形；

所述补气通道的数量为多个，每个所述述补气通道为与所述述扩压器同轴的弧形，且多个所述补气通道呈环形阵列排布。

10.根据权利要求7所述的制冷系统，其特征在于，

每个所述补气通道在朝所述扩压器的方向上逐渐远离所述离心压缩机中心轴倾斜。

11.一种空调，其特征在于包括如权利要求1至10中任一项所述的制冷系统。

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