复叠式低温制冷系统的制作方法

1.本实用新型涉及低温制冷技术领域，特别涉及一种复叠式低温制冷系统。


背景技术：

2.复叠式制冷系统广泛应用于食品冷链存储、低温医疗、化工等行业，能够获得
‑
60℃至
‑
120℃低温，其包括自复叠系统。传统的自复叠系统，利用压缩机同时对高低温级制冷剂进行压缩，高低温级制冷剂运行的回路部分重合，并利用气液分离器实现高低温级制冷剂的自行分离，然后利用高温级制冷剂冷凝低温级制冷剂，以获得更低的蒸发温度，这种系统易受环境工况影响，系统运行不稳定，一旦发生泄漏就要将制冷剂全部排掉，然后按比例重新充注，维修复杂。而在低温医疗领域，某些病毒、疫苗或细胞的存储温度需要
‑
80℃以下的低温以保证其安全性和活性，疫苗、病毒的珍贵性对低温制冷系统的稳定性和可靠性提出了更高的要求。另外，现有的复叠式制冷系统，因设计不合理，制冷速度不高。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种复叠式低温制冷系统，其能够提高系统运行稳定性，提高制冷速度。
4.根据本实用新型实施例的复叠式低温制冷系统，其包括高温级循环回路及低温级循环回路。所述高温级循环回路包括第一压缩机、第一冷凝器、第一气液分离器、第一节流机构及蒸发冷凝器，所述第一冷凝器具有第一冷凝回路，所述第一气液分离器具有第一进口、第一出口、第二进口及第二出口，所述蒸发冷凝器具有蒸发回路和第二冷凝回路；所述低温级循环回路包括第二压缩机、第二气液分离器、第二节流机构及蒸发器，所述第二气液分离器具有第三进口、第三出口、第四进口及第四出口；所述第一压缩机的出口与所述第一冷凝回路的进口连通，所述第一冷凝回路的出口与所述第一进口连通，所述第一进口与所述第一出口连通，所述第一出口与所述第一节流机构的进口连通，所述第一节流机构的出口与所述蒸发回路的进口连通，所述蒸发回路的出口与所述第二进口连通，所述第二进口与所述第二出口连通，所述第二出口与所述第一压缩机的进口连通，以使所述高温级循环回路形成闭合回路；所述第二压缩机的出口与所述第二冷凝回路的进口连通，所述第二冷凝回路的出口与所述第三进口连通，所述第三进口与所述第三出口连通，所述第三出口与所述蒸发器的进口连通，所述蒸发器的出口与所述第四进口连通，所述第四进口与所述第四出口连通，所述第四出口与所述第二压缩机的进口连通，以使所述低温级循环回路形成闭合回路。
5.根据本实用新型实施例的复叠式低温制冷系统，至少具有如下有益效果：在高温级循环回路中，从第一冷凝回路出来的高温级制冷剂液体通过第一进口进入第一气液分离器，然后从第一出口离开第一气液分离器，从蒸发回路出来的高温级制冷剂气体从第二进口进入第一气液分离器然后从第二出口离开第一气液分离器，由此，第一气液分离器既具有一般气液分离器的功能，又具有经济器的功能，能够利用从蒸发回路出来的高温级制冷
剂气体冷却第一气液分离器中的高温级制冷剂液体，使高温级制冷剂液体在未节流前实现过冷，提高制冷量及制冷速度，进而提高高温级循环回路对低温级循环回路制冷效果；在低温级循环回路中，从第二冷凝回路出来的高温级制冷剂液体通过第三进口进入第二气液分离器，然后从第三出口离开第二气液分离器，从蒸发器出来的低温级制冷剂气体从第四进口进入第二气液分离器然后从第四出口离开第二气液分离器，由此，第二气液分离器既具有一般气液分离器的功能，又具有经济器的功能，能够利用从蒸发器出来的低温级制冷剂气体冷却第二气液分离器中的低温级制冷剂液体，使低温级制冷剂液体在未节流前实现过冷，可以提高制冷量及制冷速度，另外，低温级制冷剂气体在第二气液分离器中吸收低温级制冷剂液体的余热，降低蒸发器的蒸发负荷，提高系统稳定性，并使箱内可以维持较低的蒸发温度；通过上述设置，第一气液分离器与第二气液分离器具有经济器功能，无需额外设置经济器，可以精简高温级循环回路和低温级循环回路，降低成本以及制冷系统所占空间；高温级循环回路与低温级循环回路独立运行，提高系统稳定性，维修时可分别对高温级循环回路和低温级循环回路进行维修，避免两者其中一个需要维修时另一个被动维修的问题。
6.根据本实用新型的一些实施例，所述第一冷凝器还具有第三冷凝回路，所述第二压缩机的出口与所述第三冷凝回路的进口连通，所述第三冷凝回路的出口与所述第二冷凝回路的进口连通。
7.根据本实用新型的一些实施例，所述第一压缩机与所述第一冷凝回路之间的管路上设有第一油分离器。
8.根据本实用新型的一些实施例，所述第二压缩机与所述第三冷凝回路之间的管路上设有第二油分离器。
9.根据本实用新型的一些实施例，所述第一冷凝回路与所述第一气液分离器之间的管路上设置有第一干燥过滤器。
10.根据本实用新型的一些实施例，所述第二冷凝回路与所述第二气液分离器之间的管路上设置有第二干燥过滤器。
11.根据本实用新型的一些实施例，所述第一冷凝回路与所述第一气液分离器之间的管路上设置有第一视液镜。
12.根据本实用新型的一些实施例，所述第二冷凝回路与所述第二气液分离器之间的管路上设置有第二视液镜。
13.根据本实用新型的一些实施例，所述第一节流机构设置为节流孔板、毛细管、热力膨胀阀或电子膨胀阀，所述第二节流机构设置为节流孔板、毛细管、热力膨胀阀或电子膨胀阀。
14.根据本实用新型的一些实施例，所述高温级循环回路采用的制冷剂为r404a、r290或r407，所述低温级循环回路采用的制冷剂为r1150、r23、r508或r50。
15.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
16.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
17.图1为本实用新型实施例的复叠式低温制冷系统的示意图。
18.附图标记：
19.第一压缩机110，第一冷凝器120，第一气液分离器130，第一干燥过滤器140，第一节流机构150，蒸发冷凝器160，第一油分离器170，第一视液镜180，第一冷凝回路121，第三冷凝回路122，蒸发回路161，第二冷凝回路162；
20.第二压缩机210，第二干燥过滤器220，第二气液分离器230，第二节流机构240，蒸发器250，第二油分离器260，第二视液镜270。
具体实施方式
21.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
22.在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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。
23.在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
24.本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
25.参照图1，本实用新型实施例复叠式低温制冷系统，其包括高温级循环回路及低温级循环回路。高温级循环回路包括第一压缩机110、第一冷凝器120、第一气液分离器130、第一节流机构150及蒸发冷凝器160，第一冷凝器120具有第一冷凝回路121，第一气液分离器130具有第一进口、第一出口、第二进口及第二出口，蒸发冷凝器160具有蒸发回路161和第二冷凝回路162；低温级循环回路包括第二压缩机210、第二气液分离器230、第二节流机构240及蒸发器250，第二气液分离器230具有第三进口、第三出口、第四进口及第四出口；第一压缩机110的出口与第一冷凝回路121的进口连通，第一冷凝回路121的出口与第一进口连通，第一进口与第一出口连通，第一出口与第一节流机构150的进口连通，第一节流机构150的出口与蒸发回路161的进口连通，蒸发回路161的出口与第二进口连通，第二进口与第二出口连通，第二出口与第一压缩机110的进口连通，以使高温级循环回路形成闭合回路；第二压缩机210的出口与第二冷凝回路162的进口连通，第二冷凝回路162的出口与第三进口连通，第三进口与第三出口连通，第三出口与蒸发器250的进口连通，蒸发器250的出口与第四进口连通，第四进口与第四出口连通，第四出口与第二压缩机210的进口连通，以使低温级循环回路形成闭合回路。在高温级循环回路中，从第一冷凝回路121出来的高温级制冷剂液体通过第一进口进入第一气液分离器130，然后从第一出口离开第一气液分离器130，从
蒸发回路161出来的高温级制冷剂气体从第二进口进入第一气液分离器130然后从第二出口离开第一气液分离器130，由此，第一气液分离器130既具有一般气液分离器的功能，又具有经济器的功能，能够利用从蒸发回路161出来的高温级制冷剂气体冷却第一气液分离器130中的高温级制冷剂液体，使高温级制冷剂液体在未节流前实现过冷，提高制冷量及制冷速度，进而提高高温级循环回路对低温级循环回路制冷效果；在低温级循环回路中，从第二冷凝回路162出来的高温级制冷剂液体通过第三进口进入第二气液分离器230，然后从第三出口离开第二气液分离器230，从蒸发器250出来的低温级制冷剂气体从第四进口进入第二气液分离器230然后从第四出口离开第二气液分离器230，由此，第二气液分离器230既具有一般气液分离器的功能，又具有经济器的功能，能够利用从蒸发器250出来的低温级制冷剂气体冷却第二气液分离器230中的低温级制冷剂液体，使低温级制冷剂液体在未节流前实现过冷，可以提高制冷量及制冷速度，另外，低温级制冷剂气体在第二气液分离器230中吸收低温级制冷剂液体的余热，降低蒸发器250的蒸发负荷，并使箱内可以维持较低的蒸发温度；通过上述设置，第一气液分离器130与第二气液分离器230具有经济器功能，无需额外设置经济器，可以精简高温级循环回路和低温级循环回路，降低成本以及制冷系统所占空间；高温级循环回路与低温级循环回路独立运行，提高系统稳定性，维修时可分别对高温级循环回路和低温级循环回路进行维修，避免两者其中一个需要维修时另一个被动维修的问题。
26.需要说明的是，为了本领域技术人员更容易理解本实用新型，图1中，利用实心箭头示出高温级循环回路中的高温级制冷剂运行方向，利用空心箭头示出低温级循环回路中的低温级制冷剂运行方向。
27.在系统运行过程中，第二压缩机210的出口排出的低温级制冷剂气体，与蒸发回路161中的高温级制冷剂相比，前者具有更高的温度，且两者的温差较大，该低温级制冷剂气体进入蒸发冷凝器160的第二冷凝回路162，导致蒸发冷凝器160的蒸发回路161与第二冷凝回路162之间温差较大，容易产生较大的应力，从而损坏蒸发冷凝器160，另外，该低温级制冷剂气体在第二冷凝回路162中冷凝成液体，其前后温差较大，蒸发冷凝器160的热负荷较高。参照图1，可以理解，在一些实施例中，上述的第一冷凝器120还可以具有第三冷凝回路122，第二压缩机210的出口与第三冷凝回路122的进口连通，第三冷凝回路122的出口与第二冷凝回路162的进口连通，通过上述设置，系统运行过程中，第三冷凝回路122可以对低温级制冷剂预冷，在低温级制冷剂进入第二冷凝回路162前，低温级制冷剂的温度被降低，从而避免蒸发冷凝器160的蒸发回路161与第二冷凝回路162之间因温差较大而产生较大的应力，提高系统可靠性和运行稳定性，并降低蒸发冷凝器160的热负荷。
28.参照图1，可以理解，在一些实施例中，为了保证系统安全高效地运行，第一压缩机110与第一冷凝回路121之间的管路上设有第一油分离器170。由此，通过第一油分离器170将第一压缩机110排出的制冷剂气体中的润滑油分离，可以保证系统安全高效地运行。
29.参照图1，可以理解，在一些实施例中，第二压缩机210与第三冷凝回路122之间的管路上设有第二油分离器260。
30.参照图1，可以理解，在一些实施例中，第一冷凝回路121与第一气液分离器130之间的管路上设置有第一干燥过滤器140，以过滤高温级制冷剂中的杂质，保证制冷系统正常运行。
31.参照图1，可以理解，在一些实施例中，第二冷凝回路162与第二气液分离器230之间的管路上设置有第二干燥过滤器220，以过滤低温级制冷剂中的杂质，保证制冷系统正常运行。
32.参照图1，可以理解，在一些实施例中，第一冷凝回路121与第一气液分离器130之间的管路上设置有第一视液镜180。由此，通过第一视液镜180可以观察到高温级制冷剂运行状况。
33.参照图1，可以理解，在一些实施例中，第二冷凝回路162与第二气液分离器230之间的管路上设置有第二视液镜270。由此，通过第二视液镜270可以观察到低温级制冷剂的运行状况。
34.可以理解，第一节流机构150可以设置为节流孔板、毛细管、热力膨胀阀或电子膨胀阀，第二节流机构240可以设置为节流孔板、毛细管、热力膨胀阀或电子膨胀阀，上述各种节流机构在本技术领域中广泛应用，本领域技术人员可以根据需要选用。
35.可以理解，高温级循环回路可以采用制冷剂r404a、r290或r407，低温级循环回路可以采用制冷剂r1150、r23、r508或r50。上述各种制冷剂在本领域中广泛应用，本领域技术人员可以根据需要选用，需要说明的是，上述各制冷剂的名称为本领域中常用名称，本领域技术人员能够确定各制冷剂名称的含义，如制冷剂r1150化学名称为乙烯，制冷剂r23化学名称为三氟甲烷，其他制冷剂的名称在此不作阐述。
36.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
37.上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。