[发明专利]可调循环浓度及压力的混合工质节流制冷系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种可调循环浓度及压力的混合工质节流制冷系统及控制方法，该系统包括压缩机、冷凝器、回热器、毛细管、蒸发器、设有液位传感器的储液器、四个电磁阀和四个第一止回阀；该系统在压缩机和冷凝器之间、回热器和毛细管之间分别引出一条支路通向储液器中，一方面可以降低系统启动初期的排气压力，另外一方面，进入储液器中的两股流体混合后会分离出富含低沸点组分的制冷剂蒸气或者富含高沸点组分的制冷剂液体，通过控制储液器中的气体或液体进入制冷循环，可以达到调节制冷剂循环浓度的目的；本发明还提供了该系统的控制方法，通过压缩机进出口压力以及储液器液位调节四个电磁阀的开关，以保证混合工质节流制冷系统的高效、可靠运行。

技术领域

本发明属于制冷与低温技术领域，具体涉及一种应用于低温冰箱或冷柜的可 调循环浓度及压力的低温非共沸混合工质节流制冷系统及控制方法。

背景技术

在生物工程、医疗、科研、远洋渔业等诸多领域，低温冰箱或冷柜被用于制 备低温环境及储存物质。近年来，随着科技的日益进步，低温冷柜产品需求量逐 年上升。疫苗的低温保存及运输需求极大地拉动了低温冰箱或冷柜的发展。目前 市场上常见的低温冰箱或冷柜规格有-40℃，-60℃，-86℃，-135℃，-153℃等。 为了获得-40℃以下的低温环境，可采用的制冷系统包括两级或多级压缩制冷系 统、外复叠制冷系统、自复叠制冷系统以及混合工质节流制冷系统。其中混合工 质节流制冷系统结构简单，制造成本大幅度降低，为冷柜的规模化生产奠定了基 础；此外，混合工质节流制冷系统灵活性较高，可以通过充注不同的混合工质以 获取不同的制冷温度。然而，在制取较低的温度时，混合工质节流制冷系统还存 在启动压力过高、制冷效率低等问题，而影响制冷效率的一个重要因素是混合工 质的循环浓度。因此，通过调节低温非共沸混合工质节流制冷系统的工质循环浓 度及压力，可以在一定程度上提高系统能效以及运行可靠性。

发明内容

针对上述现有混合工质节流制冷系统存在的缺陷和不足，本发明提供一种用 于低温冰箱或冷柜的可调循环浓度及压力的低温非共沸混合工质节流制冷系统 及控制方法，相较于常规混合工质节流制冷系统，本系统中增设了带有液位传感 器的储液器、控制流路通断的电磁阀以及控制流向的单向阀，将压缩机出口的部 分高温高压气体以及节流元件入口的部分低温高压液体引入储液器中，并将储液 器中分离出的富含低沸点组分的制冷剂蒸气或者富含高沸点组分的制冷剂液体 引出至冷凝器出口，从而改变制冷循环浓度。通过压缩机进出口的压力传感器以 及储液器中的液位传感器来控制电磁阀的开关，达到调节制冷剂循环浓度以及系 统压力，进而改善混合工质节流制冷系统能效并提升系统运行可靠性的目的。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

可调循环浓度及压力的混合工质节流制冷系统，包括压缩机101、冷凝器102、 回热器103、毛细管104、蒸发器105、设有液位传感器的储液器106、第一电磁 阀107、第一止回阀108、第二止回阀109、第二电磁阀110、第三电磁阀111、 第三止回阀112、第四电磁阀113和第四止回阀114；所述压缩机101出口分为 两路，一路与冷凝器102入口相连，另一路经过第一止回阀108、第一电磁阀107 后与设有液位传感器的储液器106入口一相连；储液器106上部气相出口经过第 三电磁阀111、第三止回阀112后与冷凝器102出口相接，下部液相出口经过第 四电磁阀113、第四止回阀114后与冷凝器102出口相接，之后与回热器103热 流侧入口相连；回热器103热流侧出口分为两路，一路经过第二止回阀109、第 二电磁阀110后与储液器106入口二相连，另一路经过毛细管104、蒸发器105、 回热器103冷流侧后与压缩机101入口相连；压缩机101入口与出口分别设置了 压力测点，两个压力测点的压力传感器及储液器106中的液位传感器与控制模块 的输入端相接；控制模块的输出端与第一电磁阀107、第二电磁阀110、第三电 磁阀111、第四电磁阀113相接；控制模块将接收到的两个压力信号和一个液位 信号分别输出至四个电磁阀的驱动机构，以控制四个电磁阀的开关。