1.本实用新型属于制冷技术领域,更具体地说,是涉及一种制冷设备及其制冷系统。
背景技术:2.目前,常用的具有冷冻和冷藏双温区的冰箱的制冷系统,主要包括压缩机、冷凝器、冷藏蒸发器、冷冻蒸发器和毛细管等。无论冷藏蒸发器和冷冻蒸发器串联运行还是并联运行,通常通过一个毛细管只能将温度调节至固定的温度值。然而,在实际使用过程中,根据使用环境温度的不同,以及开关门存取食品等存储物带来的负载变化等的情况,均会导致温区负荷发生变化,利用毛细管节流无法实现流量的动态调节,从而无法适应温区负荷变化而引起的降温需求变化,从而不能使制冷系统始终保持高效能运行,冰箱的节能和提效的性能难以进一步提升。
技术实现要素:3.本实用新型实施例的主要目的在于提供一种制冷设备及制冷系统,以解决现有技术中的制冷系统无法实现制冷剂流量动态调节,从而无法适应温区因负荷发生变化而对降温需求发生变化的技术问题。
4.为实现本实用新型的前述目的,本实用新型采用的技术方案是:提供一种包括压缩机、冷凝器、第一蒸发器、第二蒸发器、毛细管和电子膨胀阀,压缩机的出口与冷凝器的进口相连,第一蒸发器与第二蒸发器并联形成并联支路,并联支路的一端连接冷凝器的出口,并联支路的另一端连接压缩机的进口,电子膨胀阀设于第一蒸发器所在的第一支路并位于第一蒸发器的进口端,毛细管设于第二蒸发器所在的第二支路并位于第二蒸发器的进口端。
5.在一些实施例中,第一蒸发器的蒸发温度高于第二蒸发器的蒸发温度。
6.在一些实施例中,制冷系统还包括出口与压缩机的进口相连的喷射器,喷射器具有第一进口和第二进口,第一蒸发器与第一进口相连,第二蒸发器与第二进口相连。
7.在一些实施例中,喷射器包括外壳和设于外壳内的喷嘴,第一进口、第二进口及喷射器的出口均设于外壳,且分别与喷嘴相连通。
8.在一些实施例中,喷嘴具有喉部,喉部的直径d满足:0.3mm≤d≤5mm。
9.在一些实施例中,喉部的直径d满足:0.3mm≤d≤2mm。
10.在一些实施例中,电子膨胀阀的开度连续可调。
11.在一些实施例中,电子膨胀阀为电磁式膨胀阀或电动式膨胀阀。
12.在一些实施例中,制冷系统还包括第三支路和电磁阀,第三支路连接第一蒸发器的出口和第二蒸发器的进口,且第三支路与第二蒸发器相连的接入点位于毛细管的出口端,电磁阀设于第三支路。
13.本实用新型实施例提供的制冷系统中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一:本实用新型的制冷系统,在冷凝器的出口与压缩机的进口之间并联两个制
冷支路,在其中一个制冷支路中,从冷凝器的出口流出的制冷剂通过电子膨胀阀和第一蒸发器后回流至压缩机内,在另一制冷支路中,从冷凝器的出口流出的制冷剂通过毛细管和第二蒸发器后回流至压缩机内。这样,设有电子膨胀阀的支路通过电子膨胀阀对制冷剂的流量进行动态调节,从而动态控制该支路的制冷量,当与该制冷支路对应的温区负荷发生变化时,电子膨胀阀能够根据该负荷变化调节通过该制冷支路的制冷剂的量,从而提供与当前负荷相匹配的制冷量;而在另一制冷支路中,使用毛细管进行节流降温,确保该支路的制冷量不受电子膨胀阀开度的影响,从而保证该制冷支路对应的温区能够保持冷量平稳供给,确保整个制冷系统平稳运行。如此,本技术的制冷系统能够根据温区负荷变化动态调节所需的制冷量,使制冷系统在对应负荷下保持高效能运行,有助于提升制冷系统的能效,降低能耗。
14.本实用新型的另一技术方案是:提供一种制冷设备,具有上述的制冷系统。
15.本实用新型实施例提供的制冷设备中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一:本实用新型的制冷设备,通过使用上述的制冷系统,其与电子膨胀阀所在制冷支路相对应的温区,能够根据负荷变化实现温降的自动调整,从而使提供给该温区的制冷量始终与温区负荷相对应,使制冷系统始终保持高效能运行,制冷设备的能耗降低、能效提升。
附图说明
16.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性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为相关技术中制冷系统的结构示意图;
18.图2为本实用新型的一实施例提供的制冷系统的结构示意图;
19.图3为本实用新型的另一实施例提供的制冷系统的结构示意图;
20.图4为图3所示的制冷系统的喷射器的剖切视图;
21.图5本实用新型的再一实施例提供的制冷系统的结构示意图。
22.图中,各附图主要标记为:
23.10、压缩机;20、冷凝器;30、第一蒸发器;31、冷藏蒸发器;40、第二蒸发器;41、冷冻蒸发器;50、毛细管;51、第一毛细管;52、第二毛细管;60、电子膨胀阀;70、喷射器;700、外壳;71、第一进口;72、第二进口;73、出口;74、喷嘴;741、渐缩段;742、喉部;75、扩散段;80、第三支路;81、电磁阀;90、三通阀。
具体实施方式
24.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图1至图5及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
25.需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件,它可
以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
26.需要理解的是,术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,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。
27.此外,术语“第一”、“第二”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。限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
28.在本实用新型说明书中描述的参考“一个实施例”、“一些实施例”或“实施例”意味着在本实用新型的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例,而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”,除非是以其他方式另外特别强调。此外,在一个或多个实施例中,可以以任何合适的方式组合特定的特征、结构或特性。
29.相关技术中,冰箱制冷通常包括设置一个毛细管的制冷系统和设置两个毛细管的制冷系统。其中,制冷系统仅设置一个毛细管时,冷藏蒸发器和冷冻蒸发器串联,并通过一根毛细管的节流作用使冷藏蒸发器和冷冻蒸发器保持相同的蒸发温度,然而,为了满足冷冻温区的降温需求,冷冻温区的温度(约-18℃)决定了前述的蒸发温度,此时,由于冷藏温区的温度较高(约5℃),此时,蒸发温度与冷藏温区的传热温度较大,从而导致传热过程中的不可逆损失显著增加,导致制冷系统的能效降低。而对于设置两个毛细管的制冷系统而言,无论冷藏蒸发器和冷冻蒸发器串联运行还是并联运行,其也仅能一定程度的实现两个蒸发温度以与-18℃的冷冻温度和-5℃的冷藏温度相匹配,也无法实现蒸发温度的动态调节,从而不能适应温区负荷变化而导致的温降需求变化,使得设置双蒸器也并不能很好的提升制冷系统的制冷性能。
30.比如,请参阅图1,图1示出了相关技术中设置有两个毛细管的制冷系统。具体地,图1所示的制冷系统包括压缩机10、冷凝器20、三通阀90、冷藏蒸发器31、冷冻蒸发器41,以及第一毛细管51和第二毛细管52。其中,冷藏蒸发器31和冷冻蒸发器41串联,并设有一支路与冷藏蒸发器31并联。当冰箱的冷冻温区和冷藏温区需要同时制冷时,三通阀90调节来自冷凝器20的制冷剂仅流向第一毛细管51,随后制冷剂经第一毛细管51节流降温至-18℃以下,再依次流经冷藏蒸发器31和冷冻蒸发器41,分别为冷藏温区和冷冻温区提供制冷量。但是,由于冷藏温区的温度一般在5℃左右,此时,-18℃的冷藏蒸发器31很快就将其冷却到设定温度以下,此时冷藏温区无需再继续制冷。此时,便可将三通阀90的出口切换至关闭第一毛细管51所在的支路,而导通第二毛细管52所在的支路,即来自冷凝器20的制冷剂直接由第二毛细管52节流降温后,流向冷冻蒸发器41,此时,冷藏蒸发器31无制冷剂流过而不再制冷,仅冷冻蒸发器41工作,来满足-18℃冷冻温区的长时间大流量的高制冷负荷需求。由此易知,设置两根毛细管的制冷系统,也仅能够根据冷藏或冷冻温区是否需要降温,来提供两个蒸发温度以与-18℃的冷冻温度和-5℃的冷藏温度相匹配,但是,其也无法实现动态调节,也无法适应温区负荷变化而导致的温降需求变化,即使设置双蒸器也并不能很好的提
升制冷系统的制冷性能。
31.基于此,本实用新型提供了一种制冷系统,通过对制冷系统进行优化设计,以改善制冷系统适应温区负荷变化的能力,以下结合具体的实施例对本实用新型的制冷系统进行详细的说明。
32.请参阅图2,其中,图2为本实用新型的一实施例提供的制冷系统的结构示意图。在本实施例中,制冷系统包括压缩机10、冷凝器20、第一蒸发器30、第二蒸发器40、毛细管50和电子膨胀阀60,其中,压缩机10的出口与冷凝器20的进口相连,第一蒸发器30与第二蒸发器40并联并形成并联支路,并联支路的一端连接冷凝器20的出口,并联支路的另一端连接压缩机10的进口,即第一蒸发器30和第二蒸发器40并联连接冷凝器20的出口和压缩机10的进口,其中,电子膨胀阀60设于第一蒸发器30所在的第一支路并位于第一蒸发器30的进口端,毛细管50设于第二蒸发器40所在的第二支路并位于第二蒸发器40的进口端,其中,第一蒸发器30的进口端是指第一蒸发器30与冷凝器20相连的一端,第二蒸发器40的进口端是指第二蒸发器40与冷凝器20相连的一端,即电子膨胀阀60连接冷凝器20的出口和第一蒸发器30的进口,第一蒸发器30的出口连接压缩机10的进口,毛细管50连冷凝器20的出口和第二蒸发器30的进口,第二蒸发器40的出口连接压缩机10的进口。
33.即,在冷凝器20的出口与压缩机10的进口之间并联有两个制冷支路(即前述的第一支路和第二支路),在其中一个制冷支路(第一支路)中,从冷凝器20的出口流出的制冷剂通过电子膨胀阀60和第一蒸发器30后回流至压缩机10内,在另一制冷支路(第二支路)中,从冷凝器20的出口流出的制冷剂通过毛细管50和第二蒸发器40后回流至压缩机10内。
34.这样,本实用新型实施例的制冷系统,一方面,其设有电子膨胀阀60的制冷支路能够通过电子膨胀阀60对制冷剂的流量进行动态调节,从而动态控制该制冷支路的制冷量,当与该制冷支路对应的温区负荷发生变化时,电子膨胀阀60能够根据该负荷变化调节通过该制冷支路的制冷剂的量,从而提供与当前负荷相匹配的制冷量;而在另一制冷支路中,使用毛细管50进行节流降温,确保该支路的制冷量不受电子膨胀阀60开度的影响,从而保证该制冷支路对应的温区能够保持冷量平稳供给,确保整个制冷系统平稳运行。如此,本技术的制冷系统能够根据温区负荷变化动态调节温区的温度,使制冷系统在对应负荷下保持高效能运行,有助于提升制冷系统的能效,降低能耗。另一方面,第一蒸发器30和第二蒸发器40并联,相比于两者串联的运行方式,相同总流量的制冷剂的流动阻力降低,相应的蒸发器的压损减少,换热效率也能够得到改善。
35.比如,对于冰箱而言,其通常包括冷藏温区和冷冻温区,当冰箱使用本实施例的制冷系统进行制冷时,由于冷藏温区受环境温度变化影响较大,且日常使用开门操作频繁,温区内物品储量变化较大,温区负荷变动频繁,采用电子膨胀阀60所在的制冷支路为冷藏温区供冷,采用毛细管50所在的制冷支路为冷冻温区供冷。如此,当冷藏温区负荷发生变化时,该负荷变化可以转变成电信号,电信号作用给电子膨胀阀60,电子膨胀阀60接收不同的电信号动态调节自身阀门出口的开度,从而动态调节其所在制冷支路的制冷剂的量,使输出的制冷量与冷藏温区当前负荷所需求的冷量相对应,使得冷藏温区能够适应全天候全工况的环境温度变化和用户使用时的负荷动态变化,从而始终维持高效能运行。而对于冷冻温区而言,采用毛细管50所在的制冷支路为其供冷,毛细管50对流行通过的制冷剂进行节流降温,从而使该支路的温度能够始终保持降低至-18℃以下,毛细管50的节流温降不受制
冷剂流量动态变化的影响,确保冷冻温区始终保持平稳供冷。如此,使用本实施例的制冷系统的冰箱,其冷藏温区能够根据负荷的变化动态调整温区冷量供给,使冷藏温区的制冷量始终与负荷相对应,而冷冻温区则又能始终维持在冷冻温度不受影响,冰箱的能耗降低、能效得以提升。
36.需要说明的是,本实施例仅以冰箱作为其中一个具体应用场景对本技术的制冷系统进行具体的描述,而不应理解为对本实施例制冷系统应用场景的唯一限定。实际上,除冰箱以外的其他制冷设备,比如空调机组等,也能够使用本实施例的制冷系统。
37.在本实用新型的另一实施例中,如图2所示,第一蒸发器30的蒸发温度高于第二蒸发器40的蒸发温度,电子膨胀阀60设于蒸发温度较低的制冷支路上。其中,“蒸发温度”是指,制冷剂流出蒸发器时的温度。对于不同温度的温区而言,温区温度越低受环境及负荷变化影响而导致的温区温度变化越小,而对于温度仅仅是相对环境温度略有降低的温区而言,其更容易受到环境及负荷变化的影响,比如,冰箱的冷藏温区的温度相比冷冻温区的温度更易变化。
38.在本实施例中,为方便描述,将受负荷变化影响大的温区定义为低温温区,将受负荷变化影响较小的温区定义为超低温温区。如此,实际使用过程中,采用蒸发温度较高的第一蒸发器30为低温温区供冷,采用蒸发温度较低的第二蒸发器40为超低温温区供冷,这样,电子膨胀阀60根据低温温区的负荷需求动态调整开度,从而动态调节冷量供给,更能满足实际使用情况的需求,实用性更强。
39.在本实用新型的另一实施例中,如图3和图4所示,其中,图3为本实用新型的另一实施例提供制冷系统的结构示意图,图4为图3所示的制冷系统的喷射器的剖切视图。本实施例的制冷系统还包括喷射器70,喷射器70的出口73与压缩机10的进口相连,喷射器70具有第一进口71和第二进口72,第一蒸发器30与第一进口71相连,第二蒸发器40与第二进口72相连。
40.喷射器70是一种利用高压势能,通过势能与动能间相互转换,从而提升低压势能的能量转换装置,其具有结构简单、无运动部件及运行可靠性极高等的优点。在本实施例中,由于第一蒸发器30相比第二蒸发器52具有较高的蒸发温度,如此,从第一蒸发器30的出口流出的制冷剂回气具有更高的蒸发压力,而从第二蒸发器40的出口流出的制冷剂则为相对低温低压的回气。这样,通过设置喷射器70,来自第一蒸发器30相对较高的蒸发温度(比如-5℃)从第一进口71流入,利用将较高的蒸发压力回气引入喷射器70的第一进口71,来引射来自第二蒸发器40的更低温度(比如-23℃)和更低压力的回气,两种回气进入喷射器70交换势能和动能后,混合达到某一中间压力,再经喷射器70的出口73流出并进入压缩机10的进口。这样,相对于低温低压回气直接进入压缩机10,即低压吸气,喷射器70出口压力更高,从而能够提高压缩机10的吸气压力,从而增加压缩机10的吸气密度,进而减小压缩机10的压比,压缩机10的功耗降低,压缩机10运行更加高效节能。
41.在一些具体的实施例中,如图4所示,喷射器70包括外壳700和设置于外壳700内部的喷嘴74,喷嘴74具有喉部742,第一进口71和第二进口72设于外壳700对应喷嘴74入口的端部,喷射器70的出口73设置于外壳700对应喷嘴74出口的端部。具体地,外壳700具有入流段701和出流段702,喷嘴74具有朝向入流段701的渐缩段741和与渐缩段741相连并朝向出流段702的喉部742,出流段702内设有供制冷剂流行通过的扩散段75,该扩散段75为自喉部
742向喷射器70的出口73延伸的渐扩段,第一进口71和第二进口72设置于入流段701的起端,喷射器70的出口设置于出流段702的末端。
42.如此,实际运行过程中,从第一蒸发器30流出的高温高压的回气从第一进口71流入并通过喷嘴74喷出,该气流经渐缩段741后压力进一步提高,并在从喷嘴74喷出时,将气体的高压势能转换成高速的气体功能,从而卷吸携带从第二进口72流入的第二蒸发器40排除的低温低压回气,两回气进入喉部742进行增减速的动能交换,混合后再喷射至扩散段75减速,从而将动能再次转换成势能实现增压,并在喷射器70的出口处获得混合的中压气体,该中压气体再进一步被压缩机10的吸气进口吸入。
43.在具体实施例中,如图4所示,喉部742的直径d满足0.3mm≤d≤5mm。对于喷射器70而言,最关键的部位即为喷嘴74的喉部742,气流进入喉部742时速度达到最大值(气流速度最大可达到临界声速),气流在喉部742进行高速混合,因此,该喉部742的尺寸大小,决定了喷射器70的喷射能力,并且,由于喷射器70与压缩机10相连,如此,喷射器70的喷射能力必须与压缩机10的压缩性能相匹配。对于大部分的制冷设备而言,其使用的压缩机10一般可与喉部742直径在0.3mm至5mm范围内的喷射器70相匹配。
44.在具体应用场景中,比如,对于一般的家用或商用冰箱设备而言,其使用的喷射器70的喉部742直径d满足:0.3mm≤d≤2mm;而对于空调制冷设备而言,其使用的喷射器70的喉部742直径的大值可以介于2mm至5mm之间。
45.对于具体的应用场景,喷射器70的喉部742直径可以选择0.3mm、0.5mm、1.0mm、1.2mm、1.5mm、1.8mm、2.0mm、2.5mm、3.0mm、3.5mm、4.0mm、4.5mm或者5mm等具体的尺寸值。
46.在本实用新型的另一实施例中,如图3所示,电子膨胀阀60的开度连续可调,即电子膨胀阀60的开度可以为零、最大值或者在零和最大值之间任意可调,即电子膨胀阀60可以根据负荷的大小随意调节开度,从而调节制冷剂的量。具体地,当第一蒸发器30所在的制冷支路低负荷或者零负荷运行时,电子膨胀阀60的开度为零,此时该制冷回路不工作,所有的制冷剂均流向第二蒸发器40所在的制冷支路。而随着第一蒸发器30所在制冷支路的负荷的增大,电子膨胀阀60的开度也可以随之增大,从而增加进入该支路的制冷剂的量,增加该支路的制冷量。并且,可以设置电子膨胀阀60的开度的最大值与第一蒸发器30所在制冷支路对应的温区的最低温度下的最大负荷相对应,这样,当该温区在最不利工况(即需要的温度最低且负荷最大)时,电子膨胀阀60全开,从而使第一蒸发器30能够分配到的制冷剂的量满足该工况下的制冷量的需求。这样,当第一蒸发器30所在的温区对应处于某一负荷时,电子膨胀阀60的开度可任意调节至某一开度与该负荷相匹配(开度的最大值以内),同时保持喷射器70处于高效工作点附近,从而实现制冷系统最大限度的提效和节能。
47.在本实用新型的另一实施例中,如图3所示,电子膨胀阀60可以为电磁式膨胀阀或电动式膨胀阀。其中,电磁式电子膨胀阀60依靠电磁线圈的磁力驱动针阀调节开度,电磁线圈通电前,针阀处于全开位置,通电后,受磁力作用,针阀的开度减小,开度减小的程度取决于施加在线圈上的控制电压,电压越高,开度越小,流经电子膨胀阀60的制冷剂的流量也越小。电动式膨胀阀则依靠步进电机驱动针阀调节开度,步进电机驱动针阀移动,实现开度调节。
48.在本实用新型的另一实施例中,如图5所示,其示出了本实用新型的另一实施例提供的制冷系统的结构示意图,与上述各实施例不同的是,本实施例的制冷系统还包括第三
支路80和电磁阀81,其中,第三支路80连接第一蒸发器30的出口和第二蒸发器40的进口,且第三支路80与第二蒸发器40相连的接入点位于毛细管50的出口端,其中,毛细管50的出口端是指毛细管50与第二蒸发器40相连的一端。电磁阀81设于第三支路80上,在本实施例中,电磁阀81为单向阀,电磁阀开启时,自第一蒸发器30至第二蒸发器40单向导通。
49.如图5所示,相对于图3所示的前述各实施例的制冷系统,本实施例的制冷系统多设置了一条位于第一蒸发器30的出口和第二蒸发器40的进口之间的第三支路80,并且在该支路上设置有用于控制该支路截断或者导通的电磁阀81。电磁阀81开启时,该第三支路80导通,此时,从冷凝器20的出口流出的制冷剂可以通过以下两条制冷支路进入压缩机10:冷凝器20
→
电子膨胀阀60
→
第一蒸发器30
→
电磁阀81
→
第二蒸发器40
→
喷射器70
→
压缩机10,冷凝器20
→
毛细管50
→
第二蒸发器40
→
喷射器70
→
压缩机10,而在电磁阀81关闭时,则制冷剂通过冷凝器20
→
电子膨胀阀60
→
第一蒸发器30
→
喷射器70
→
压缩机10(即前述实施例中的第一支路),冷凝器20
→
毛细管50
→
第二蒸发器40
→
喷射器70
→
压缩机10(即前述实施例中的第二支路)。
50.这样,本实施例的制冷系统可以兼容第一蒸发器30和第二蒸发器40的串联运行方式。此时,电子膨胀阀60动态调节其开度,能够满足更大范围负荷变动下的冷量需求。比如,对于冰箱等的制冷设备而言,该第一蒸发器30和第二蒸发器40串联运行的方式,能够满足制冷设备初次开机运行或温区负载突然增加时的冷量需求,提高设备在初次开机以及负荷突然增加的降温速度,使制冷设备快速进入高效工况运行,从而进一步提升设备的能效,降低功耗。
51.本实施例的制冷系统其他特征与上述各实施例基本相同,此处不在进行赘述。
52.本实用新型的另一实施例还提供了一种制冷设备,该制冷设备通过使用上述的制冷系统,其与电子膨胀阀所在制冷支路相对应的温区,能够根据负荷变化实现温降的自动调整,从而使提供给该温区的制冷量始终与温区负荷相对应,使制冷系统始终保持高效能运行,制冷设备的能耗降低、能效提升。
53.此外,制冷设备还具有上述各实施例提供的制冷系统的其他技术效果,此处不再进行赘述。
54.在具体实施例中,上述的制冷设备可以为冰箱或者空调等。
55.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、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。