1.本实用新型涉及制冷设备技术领域，尤其涉及一种冷媒净化装置及制冷系统。


背景技术：

2.近年来，国家提倡减少碳排放量，采用热泵采暖替代锅炉采暖有着极大的市场前景。目前，采用转子和涡旋压缩机的超低温机组，已经在北方采暖市场占据一席之地，但采用r134a螺杆压缩机的超低温机组，在行业内几近于空白。大型热泵机组因为结构复杂，存在很多阀件以及螺纹密封结构，机组在运行较长时间后的冷媒微漏是常见的售后问题之一。如果机组存在微漏，在冷媒侧绝对压力低于大气压力时，会有空气持续渗入冷媒系统，造成机组性能下降、能耗增加以及各种故障现象，严重的还会损坏压缩机。r134a冷媒在-26℃蒸发温度以下为负压，超低温工况下的长时间负压运行是大部分厂家无法解决的技术难题。北方部分地区冬季气温会下探到-35℃，因此，如果将r134a螺杆热泵机组的运行范围拓宽到-35℃制热，将具有极大的经济价值。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种冷媒净化装置及制冷系统，能够有效地解决r134a冷媒在-26度蒸发温度以下的负压下长时间运行的问题。
4.本实用新型的一个方面提供一种冷媒净化装置，其应用于制冷系统。所述制冷系统包括通过管路依次连接的压缩机、四通换向阀、第一换热器、第一膨胀阀以及第二换热器，所述第一换热器和所述第二换热器通过所述四通换向阀分别连接到所述压缩机，所述第一换热器具有与所述四通换向阀连接的第一端口及与所述第一膨胀阀连接的第二端口。所述冷媒净化装置包括冷却罐、内置于所述冷却罐内的冷却盘管、与所述冷却盘管连接的第二膨胀阀、设置于所述冷却罐上的排气阀以及温度传感器，其中，所述第一换热器还具有第三端口，所述冷却罐连接在所述第一换热器的所述第三端口和所述第二端口之间，所述第二膨胀阀和所述冷却盘管并联在所述第一换热器的所述第二端口与所述压缩机的吸气侧之间，所述温度传感器设置于所述冷却盘管出口处的管路中，用于检测所述冷却盘管出口处的冷媒排气温度。
5.进一步地，所述冷却罐的位置高于所述第一换热器的位置。
6.进一步地，所述冷媒净化装置还包括控制器，所述第二膨胀阀、所述排气阀及所述温度传感器分别与所述控制器连接。
7.进一步地，所述控制器基于所述制冷系统的运行模式、运行工况和运行时间来对所述第二膨胀阀进行控制，其中，在所述制冷系统运行在制热模式下，并且，在预定环温以下运行预定时间时，则所述控制器控制打开所述第二膨胀阀以启动冷媒净化程序。
8.进一步地，所述控制器基于所述冷却盘管出口处的低压气体过热度来对所述排气阀进行控制，其中，在所述冷却盘管出口处的低压气体过热度低于预定阈值时，则控制器控制所述排气阀开启以排出不凝性气体。
9.进一步地，所述冷媒净化装置还包括位于所述冷却盘管出口处的第一压力传感器，所述第一压力传感器与所述控制器连接，用于检测所述冷却盘管出口处的冷媒排气压力，其中，所述控制器基于所述温度传感器检测到的所述冷却盘管出口处的冷媒排气温度与所述冷却盘管出口处的冷媒排气压力所对应的饱和温度来确定所述冷却盘管出口处的所述低压气体过热度。
10.进一步地，所述冷媒净化装置还包括位于所述压缩机排气侧的第二压力传感器和位于所述压缩机吸气侧的第三压力传感器，所述第二压力传感器和所述第三压力传感器分别与所述控制器连接，所述第二压力传感器用于检测所述压缩机排气侧的压力值，所述第三压力传感器用于检测所述压缩机吸气侧的压力值，其中，所述控制器基于所述第二压力传感器检测到的所述压缩机排气侧的压力值和所述第三压力传感器检测到的所述压缩机吸气侧的压力值之间的压力差值来确定所述第二膨胀阀的开度。
11.进一步地，所述第一换热器包括满液或降膜式换热器，所述满液或降膜式换热器包括壳体及内置于所述壳体内的铜管，所述壳体里为冷媒，所述铜管里为水，所述第一端口、所述第二端口和所述第三端口分别开设于所述壳体上。
12.进一步地，所述制冷系统包括r134a冷媒螺杆热泵机组。
13.本实用新型的另一个方面还提供一种制冷系统。所述制冷系统包括如上所述的冷媒净化装置。
14.本实用新型一个或多个实施例的冷媒净化装置及制冷系统可以通过排出冷媒系统中的不凝性气体来实现冷媒系统在负压下的长时间正常运行的目的。
附图说明
15.图1为本实用新型一个实施例的制冷系统的示意性框图；
16.图2为本实用新型一个实施例的应用于制冷系统的冷媒净化方法的流程图。
具体实施方式
17.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例并不代表与本实用新型相一致的所有实施例。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置的例子。
18.在本实用新型使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。除非另作定义，本实用新型使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型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。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“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。在本实用新型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。
19.图1揭示了本实用新型一个实施例的制冷系统10的示意性框图。如图1所示，本实用新型一个实施例的制冷系统10包括通过管路依次连接的压缩机11、四通换向阀12、第一换热器13、第一膨胀阀14以及第二换热器15，第一换热器13和第二换热器15通过四通换向阀12分别连接到压缩机11。
20.四通换向阀12具有第一端d、第二端e、第三端c和第四端s。其中，四通换向阀12的第一端d与压缩机11的排气侧111连接，四通换向阀12的第四端s与压缩机11的吸气侧112连接。第一换热器13具有第一端口p1和第二端口p2，第一端口p1设置于第一换热器13的顶部，第二端口p2设置于第一换热器13的底部。其中，第一换热器13的第一端口p1与四通换向阀12的第二端e连接，第一换热器13的第二端口p2与第一膨胀阀14的第一端连接。第二换热器15具有第一端和第二端，其中，第二换热器15的第一端与第一膨胀阀14的第二端连接，第二换热器15的第二端与四通换向阀12的第三端c连接。
21.如图1中的实线箭头(
→
)所示，当本实用新型的制冷系统10运行在制热模式下时，冷媒在压缩机11中被压缩，将原本低温低压的冷媒气体压缩成高温高压的过热蒸汽，经压缩机11压缩后的高温高压过热蒸汽从压缩机11的排气侧111排出，再经过四通换向阀12，此时，四通换向阀12的第一端d和第二端e连接，因此，将高温高压的过热蒸汽从第一换热器13的第一端口p1送入到第一换热器13中。此时，第一换热器13相当于冷凝器的作用，过热的蒸汽通过第一换热器13进行散热，过热蒸汽冷却后形成低温高压的液体从第一换热器13的第二端口p2流出进入到第一膨胀阀14。此时，第一膨胀阀14打开用于调节吸气过热度。在一个实施例中，第一膨胀阀14例如可以为制热单向阀，即制冷系统10在运行制热模式时可以流过的单向膨胀阀。当然，在其他实施例中，第一膨胀阀14也可以为制冷和制热双向膨胀阀，即制冷系统10在运行制热模式和制冷模式时均可以流过的双向膨胀阀。低温高压的冷媒液体经过第一膨胀阀14的节流降压后，变成低温低压的冷媒从第二换热器15的第一端被送入到第二换热器15中。此时，第二换热器15相当于蒸发器的作用。低温低压的冷媒在第二换热器15中完成汽化的过程，冷媒液体向外界释放大量的热，重新变成干饱和蒸汽从第二换热器15的第二端流出，此时，四通换向阀12的第三端c与第四端s连接，干饱和蒸汽最后返回到压缩机11的吸气侧112，继续下一个制热循环。
22.在一个实施例中，本实用新型的制冷系统10例如可以包括r134a冷媒螺杆热泵机组。
23.由于制冷系统10在制热模式下，r134a冷媒在-26℃蒸发温度以下的负压下长时间运行后，制冷系统10内会混入空气，从而会造成排温过高、高压过高、耗电量多等问题。并且，在制冷系统10里，空气接近于不可压缩，也不会被冷凝，所以会影响正常的节流等。为了解决r134a冷媒在-26℃蒸发温度以下的负压下长时间运行的问题，本实用新型的制冷系统10还可以包括冷媒净化装置20。该冷媒净化装置20可以应用于r134a冷媒螺杆热泵机组中，可以通过排出冷媒系统中的不凝性气体来实现冷媒系统在负压下的长时间正常运行的目的。
24.本实用新型的第一换热器13还具有第三端口p3，第三端口p3设置于第一换热器13的顶部。在一些实施例中，本实用新型的第一换热器13例如可以包括满液或降膜式换热器。满液或降膜式换热器包括壳体及内置于壳体内的铜管，壳体里为冷媒，铜管里为水，因此，采用满液或降膜式换热器比较适用于在壳体上开个孔就能从壳体中引入冷媒。其中，第一换热器13的第一端口p1、第二端口p2和第三端口p3分别开设于壳体上。
25.继续参照图1所示，本实用新型的冷媒净化装置20可以包括冷却罐21、内置于冷却罐21内的冷却盘管22、与冷却盘管22连接的第二膨胀阀23、设置于冷却罐21上的排气阀24以及温度传感器25。其中，冷却罐21连接在第一换热器13的第三端口p3和第二端口p2之间，第二膨胀阀23和冷却盘管22并联在第一换热器13的第二端口p2与压缩机11的吸气侧112之间。冷却罐21和冷却盘管22可以用于冷媒的冷却，排气阀24可以用于排出制冷系统10内的不凝性气体，第二膨胀阀23用于控制冷媒流量，温度传感器25设置于冷却盘管22出口处的管路中，可以用于检测冷却盘管22出口处的冷媒排气温度。
26.本实用新型的冷媒净化装置20还包括控制器(未图示)。其中，第二膨胀阀23、排气阀24及温度传感器25分别与控制器连接，控制器可以对第二膨胀阀23和排气阀24进行相应的控制，温度传感器25可以将检测到的冷却盘管22出口处的冷媒排气温度传递给控制器。
27.控制器可以基于制冷系统10的运行模式、运行工况和运行时间来对第二膨胀阀23进行相应的控制。其中，在制冷系统10运行在制热模式下，并且，在预定环温以下(例如-15℃)运行预定时间(例如4小时，也可以做自适应)时，则控制器可以控制打开第二膨胀阀23，从而来启动冷媒净化程序，以对高压侧冷媒进行冷却。
28.为了在冷媒净化程序中产生热虹吸作用，可以将冷却罐21的位置设置成高于第一换热器13的位置。
29.在一些实施例中，本实用新型的冷媒净化装置20还可以包括位于压缩机11排气侧111的第二压力传感器(未图示)和位于压缩机11吸气侧112的第三压力传感器(未图示)。第二压力传感器和第三压力传感器分别与控制器连接，第二压力传感器可以用来用于检测压缩机11排气侧111的压力值，第三压力传感器可以用来检测压缩机11吸气侧112的压力值。
30.其中，控制器可以基于第二压力传感器检测到的压缩机11排气侧111的压力值和第三压力传感器检测到的压缩机11吸气侧112的压力值之间的压力差值来确定第二膨胀阀23的开度，从而来控制冷媒流量。
31.在一些实施例中，控制器可以基于冷却盘管22出口处的低压气体过热度来对排气阀24进行控制。其中，在冷却盘管22出口处的低压气体过热度低于预定阈值时，则控制器可以控制排气阀24开启以排出不凝性气体。
32.在一个实施例中，本实用新型的冷媒净化装置20还可以包括位于冷却盘管22出口处的第一压力传感器(未图示)。第一压力传感器与控制器连接，可以用于检测冷却盘管22出口处的冷媒排气压力。其中，控制器可以基于温度传感器25检测到的冷却盘管22出口处的冷媒排气温度与冷却盘管22出口处的冷媒排气压力所对应的饱和温度来确定冷却盘管22出口处的低压气体过热度。
33.本实用新型的冷媒净化装置20可以包括第一净化装置循环(如图1中的箭头所示)和第二净化装置循环(如图1中的箭头所示)。其中，第一净化装置循环包括冷却罐21，第二净化装置循环包括第二膨胀阀23和冷却盘管22。在进入冷媒净化程序
时，第二膨胀阀23打开，从第一换热器13的第二端口p2流出的制热高压侧低温高压的冷媒进入到第二净化装置循环中，经过第二膨胀阀23的膨胀节流后，变成低温低压的冷媒进入到冷却盘管22中。从第一换热器13的第三端口p3流出的高温高压冷媒进入到第一净化装置循环中的冷却罐21。因此，冷却罐21内的高压气态冷媒在冷却盘管22表面被冷却后液化，液化冷媒在重力作用下，由于冷却罐21的位置高于第一换热器13的位置，因此，液化冷媒从冷却罐21的出口流出，在热虹吸的作用下，从第一换热器13的第三端口p3中会不断地吸入高压气态冷媒，从冷却罐21底部的进口进入到冷却罐21。由于空气的密度＜气态冷媒密度＜液态冷媒密度，所以，随着冷凝过程，制冷系统10内部的空气会聚集在冷却罐21内，从上至下逐渐将占满整个冷却罐21。
34.如果冷却罐21内全是冷媒，因为冷媒是可以被冷凝的，所以，在热虹吸作用下，会循环吸入冷媒-冷凝后在重力下排出-继续吸入，这样冷却盘管22内的低温冷媒可以吸收到热量，冷却盘管22出口处的冷媒排气温度比较高，这时候，冷却盘管22出口处的低压气体过热度也逐渐增高。如果冷凝罐内全是空气，因为空气在该制冷系统10压力下不可被冷凝，所以，不会继续流通，冷却盘管22内的冷媒没办法吸收到较多热量，所以，冷却盘管22出口处的冷媒排气温度很低，相应地，冷却盘管22出口处的低压气体过热度也会逐渐减小。当冷却罐21内全是空气后，就没办法继续热虹吸进行换热了。
35.所以，当冷却盘管22出口处的低压气体过热度低于预定阈值(该预定阈值为可用于判定空气含量的合理设定点)时，则控制器就可以判断冷却罐21内的空气比例很高，可以达到排放条件，此时，控制器可以控制排气阀24开启(上电)，排出不凝性气体。
36.目前行业内做低温，都采用r407c冷媒。本实用新型通过在r134a冷媒系统中增加冷媒净化装置20，从而可以填补r134a低温热泵应用的行业空白，使得r134a冷媒在在-26℃蒸发温度以下的负压下仍可以长时间正常运行。
37.本实用新型的冷媒净化装置20可以将制冷系统10的运行范围拓宽至-35℃制热，因此，具有极大的经济价值。
38.本实用新型一个或多个实施例的冷媒净化装置20及具有该冷媒净化装置20的制冷系统10可以通过排出冷媒系统中的不凝性气体来实现冷媒系统在负压下的长时间正常运行的目的。
39.本实用新型还提供了一种应用于制冷系统10的冷媒净化方法。图2揭示了本实用新型一个实施例的应用于制冷系统10的冷媒净化方法的流程图。如图2所示，本实用新型一个实施例的冷媒净化方法可以包括步骤s11至步骤s14。
40.在步骤s11中，基于制冷系统10的运行模式、运行工况和运行时间来确定是否启动冷媒净化程序？在制冷系统10运行在制热模式下，并且，在预定环温以下(例如-15℃)运行预定时间(例如4小时)时，则可以确定启动冷媒净化程序，然后，过程前进到步骤s12。
41.在步骤s12中，控制打开第二膨胀阀23，以对高压侧冷媒进行冷却。然后，过程可以前进到步骤s13。
42.在步骤s13中，基于冷却盘管22出口处的低压气体过热度来判断当前是否达到排放条件？当冷却盘管22出口处的低压气体过热度低于预定阈值时，则判断当前已达到排放条件，过程继续进入到步骤s14。否则的话，不做处理。
43.在步骤s14中，控制排气阀24开启，以排出不凝性气体。
44.本实用新型的冷媒净化方法可以通过排出冷媒系统中的不凝性气体来实现冷媒系统在负压下的长时间正常运行的目的。
45.以上对本实用新型所提供的冷媒净化装置及制冷系统进行了详细的介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的冷媒净化装置及制冷系统进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想，并不用以限制本实用新型。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也均应落入本实用新型所附权利要求书的保护范围内。