一种复叠制冷系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及制冷技术，尤其涉及一种复叠制冷系统及其控制方法。

背景技术

复叠式制冷循环是由两种不同的制冷剂、两个或两个以上单级(或双级)制冷系统组合而成的制冷循环，它适用于-70～-130℃的低温装置。

复叠式制冷循环主要由高温部分和低温部分两个完整的制冷系统组成。其中，高温部分的蒸发器是低温部分的冷凝器，故称为蒸发冷凝器，其余部分与一般制冷装置基本相同。此外，高温部分一般选用中温制冷剂，而低温部分则选用低温制冷剂。所谓低温制冷剂，是指它在大气压力下具有较低的蒸发温度，但这种低温制冷剂的临界温度很低，故用一般冷却水就不能将其冷凝成液态制冷剂。

复叠式制冷机通常由两个单独的制冷系统组成，分别称为高温级及低温级部分。高温部分使用中温制冷剂，低温部分使用低温制冷剂。高温部分系统中制冷剂的蒸发是用来使低温部分系统中制冷剂冷凝，用一个冷凝蒸发器将两部分联系起来，它既是高温部分的蒸发器，又是低温部分的冷凝器。低温部分的制冷剂在蒸发器内向被冷却对象吸取热量(即制取冷量)，并将此热量传给高温部分制冷剂，然后再由高温部分制冷剂将热量传给冷却介质(水或空气)。

测试极限低温，例如-70度时，正常设备都需配置双级压缩机，一级压缩机添加404A制冷剂，二级压缩机添加R23制冷剂，设备测试低温时，一级压缩机404A用来充当二级压缩机R23系统冷凝器使用，此系统及控制方式增加了控制难度以及成本。

发明内容

本发明实施例提供一种复叠制冷系统及其控制方法，以实现降低复叠制冷系统的控制难度以及控制成本。

第一方面，本发明实施例提供一种复叠制冷系统，包括冰水机、蓄冷箱和至少两个冷冻机组；

所述冰水机与所述蓄冷箱通过管道连接，所述冰水机用于控制所述蓄冷箱中冷却液的温度；

所述蓄冷箱与所述冷冻机组通过管道连接，所述蓄冷箱用于控制所述冷冻机组的温度。

可选地，还包括：

第一温度传感器，位于所述蓄冷箱内，用于监测所述蓄冷箱中冷却液的温度；

第一管道，连接所述冰水机与所述蓄冷箱；

第一节流阀，设置于第一管道上，用于控制所述第一管道中冷却液的流量。

可选地，还包括：

第二温度传感器，所述第二温度传感器设置于所述第一管道上。

可选地，所述第一管道包括第一进水管道与第一回水管道，所述第一进水管道用于将所述冷却液由所述冰水机传输至所述蓄冷箱，所述第一回水管道用于将所述冷却液由所述蓄冷箱传输至所述冰水机；

所述第二温度传感器设置于所述第一进水管道或者第一回水管道上。

可选地，所述第一节流阀与所述第二温度传感器设置于同一个所述第一管道上。

可选地，还包括：

第二管道，连接所述蓄冷箱与所述冷冻机组；

第三温度传感器，设置于所述第二管道上，用于检测所述第二管道中冷却液的温度；

第二节流阀，设置于所述第二管道上，用于控制所述第二管道中冷却液的流量。

可选地，所述第二管道包括第二进水管道与第二回水管道，所述第二进水管道用于将所述冷却液由所述蓄冷箱传输至所述冷冻机组，所述第二回水管道用于将所述冷却液由所述冷冻机组传输至所述蓄冷箱；

所述第三温度传感器包括第一子温度传感器和第二子温度传感器，所述第一子温度传感器设置于所述第二进水管道上，所述第二子温度传感器设置于所述第二回水管道上。

第二方面，本发明实施例提供一种基于第一方面所述复叠制冷系统的控制方法，包括：

通过冰水机控制蓄冷箱中冷却液的温度；

通过所述蓄冷箱分别控制至少两个冷冻机组的温度。

可选地，所述复叠制冷系统还包括：第一温度传感器，位于所述蓄冷箱内，用于监测所述蓄冷箱中冷却液的温度；第一管道，连接所述冰水机与所述蓄冷箱；第一节流阀，设置于第一管道上，用于控制所述第一管道中冷却液的流量；

通过冰水机控制蓄冷箱中冷却液的温度，包括：

通过所述第一温度传感器获取所述蓄冷箱中冷却液的第一温度；

根据所述第一温度，通过所述第一节流阀控制所述第一管道中冷却液的流量，以控制所述蓄冷箱中冷却液的温度。

可选地，所述复叠制冷系统还包括：第二管道，连接所述蓄冷箱与所述冷冻机组；第三温度传感器，设置于所述第二管道上，用于检测所述第二管道中冷却液的温度；第二节流阀，设置于所述第二管道上，用于控制所述第二管道中冷却液的流量；

通过所述蓄冷箱分别控制至少两个冷冻机组的温度，包括：

通过所述第三温度传感器获取所述第二管道中冷却液的第二温度；

根据所述第二温度，通过所述第二节流阀控制所述第二管道中冷却液的流量，以分别控制至少两个冷冻机组的温度。

本发明实施例提供一种复叠制冷系统，通过设置蓄冷箱，蓄冷箱存储冷却液，将冷却液通过管道传输到多个冷冻机组，从而保证多个冷冻机组的正常工作。一方面，蓄冷箱充当冷冻机组的冷凝器使用，相比于已知技术中采用压缩机充当冷冻机组的冷凝器而言，降低了复叠制冷系统的控制难度以及控制成本。另一方面，多个冷冻机组共用同一个蓄冷箱以及同一个冰水机，无需为每一个冷冻机组配置一个蓄冷箱和一个冰水机，降低了复叠制冷系统的控制成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种复叠制冷系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种复叠制冷系统的控制方法流程图；

图3为本发明实施例提供的另一种复叠制冷系统的控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1为本发明实施例提供的一种复叠制冷系统的结构示意图，参考图1，复叠制冷系统包括冰水机10、蓄冷箱20和至少两个冷冻机组30。冰水机10与蓄冷箱20通过管道连接，冰水机10用于控制蓄冷箱20中冷却液的温度。蓄冷箱20与冷冻机组30通过管道连接，用于控制冷冻机组30的温度。

本发明实施例提供一种复叠制冷系统，通过设置蓄冷箱20，蓄冷箱20存储冷却液，将冷却液通过管道传输到多个冷冻机组30，从而保证多个冷冻机组30的正常工作。一方面，蓄冷箱20充当冷冻机组30的冷凝器使用，相比于已知技术中采用压缩机充当冷冻机组30的冷凝器而言，降低了复叠制冷系统的控制难度以及控制成本。另一方面，多个冷冻机组30共用同一个蓄冷箱20以及同一个冰水机10，无需为每一个冷冻机组30配置一个蓄冷箱20和一个冰水机10，降低了复叠制冷系统的控制成本。

可选地，参考图1，复叠制冷系统还包括第一温度传感器41、第一管道51和第一节流阀61。第一温度传感器41位于蓄冷箱20内，第一温度传感器41用于监测蓄冷箱20中冷却液的温度。第一管道51连接冰水机10与蓄冷箱20。第一节流阀61设置于第一管道51上，用于控制第一管道51中冷却液的流量。本发明实施例中，冰水机10做功冷却冷却液，通过管道将冷却液传输至蓄冷箱20中。根据蓄冷箱20内第一温度传感器41所监测的温度，通过第一节流阀61调节传输至蓄冷箱20内冷却液的流量，从而使蓄冷箱20内冷却液的温度保持在预设温度(例如-30度)。

可选地，参考图1，复叠制冷系统还包括第二温度传感器42，第二温度传感器42设置于第一管道51上。第二温度传感器42起到检测第一管道51中冷却液的温度的作用，用于监测第一管道51中冷却液的温度。

可选地，参考图1，第一管道51包括第一进水管道511与第一回水管道512，第一进水管道511用于将冷却液由冰水机10传输至蓄冷箱20，第一回水管道512用于将冷却液由蓄冷箱20传输至冰水机10。第二温度传感器42设置于第一进水管道511上。在其他实施方式中，第二温度传感器42还可以设置于第一回水管道512上。

可选地，参考图1，第一节流阀61与第二温度传感器42设置于同一个第一管道51上。第一节流阀61与第二温度传感器42均设置于第一进水管道511上。在其他实施方式中，第一节流阀61与第二温度传感器42还可以均设置于第一回水管道512上。

可选地，参考图1，复叠制冷系统还包括第二管道52、第三温度传感器43和第二节流阀62。第二管道52连接蓄冷箱20与冷冻机组30。第三温度传感器43设置于第二管道52上，第三温度传感器43用于检测第二管道52中冷却液的温度。第二节流阀62设置于第二管道52上，第二节流阀62用于控制第二管道52中冷却液的流量。本发明实施例中，根据第二管道52上第三温度传感器43所监测的温度，通过第二节流阀62调节传输至各个冷冻机组30的冷却液的流量，从而使各个冷冻机组30的温度分别保持在各自预设的温度。

可选地，参考图1，第二管道52包括第二进水管道521与第二回水管道522，第二进水管道521用于将冷却液由蓄冷箱20传输至冷冻机组30，第二回水管道522用于将冷却液由冷冻机组30传输至蓄冷箱20。第三温度传感器43包括第一子温度传感器431和第二子温度传感器432，第一子温度传感器431设置于第二进水管道521上，第二子温度传感器432设置于第二回水管道522上。本发明实施例中，根据第二进水管道521上第一子温度传感器431所监测的温度，与第二回水管道522上第二子温度传感器432所监测的温度之差，通过第二节流阀62调节传输至各个冷冻机组30的冷却液的流量，从而使各个冷冻机组30的温度分别保持在各自预设的温度。

示例性地，参考图1，第二节流阀62包括第一子节流阀621和第二子节流阀622。第一子节流阀621设置于第二进水管道521上，用于控制第二进水管道521中冷却液的流量。第二子节流阀622设置于第二回水管道522上，用于控制第二回水管道522中冷却液的流量。

示例性地，参考图1，冷冻机组30做功，当连接到冷冻机组30的第二回水管道522内冷却液的温度升高，第二回水管道522内冷却液的温度与第二进水管道521内冷却液的温度差值增大，则可以通过调节第一子节流阀621和/或第二子节流阀622，使流经该冷冻机组30的冷却液的流量增大，从而保证足够的冷量给予该冷冻机组30，保证冷冻机组30可以正常工作。当连接到冷冻机组30的第二回水管道522内冷却液的温度降低，第二回水管道522内冷却液的温度与第二进水管道521内冷却液的温度差值减小，则可以通过调节第一子节流阀621和/或第二子节流阀622，使流经该冷冻机组30的冷却液的流量减小，从而保证冷量完全蒸发。

参考图1，以三个冷冻机组30为例。三个冷冻机组30分别记为第一冷冻机组31、第二冷冻机组32和第三冷冻机组33。则，可以通过同一个冰水机10和同一个蓄冷箱20调节第一冷冻机组31、第二冷冻机组32和第三冷冻机组33的温度。进一步地，可以通过第一冷冻机组31与蓄冷箱20之间第二管道52上设置的第三温度传感器43和第二节流阀62，调节第一冷冻机组31的温度；通过第二冷冻机组32与蓄冷箱20之间第二管道52上设置的第三温度传感器43和第二节流阀62，调节第二冷冻机组32的温度；通过第三冷冻机组33与蓄冷箱20之间第二管道52上设置的第三温度传感器43和第二节流阀62，调节第三冷冻机组33的温度。也就是说，多套冷冻机组30通过单独监测每套冷冻机组30冷却液回水温度，单独控制流量，从而保证每套冷冻机组30可以正常独立正常运行，互不干扰。

基于同样的发明构思，本发明实施例还提供一种基于上述实施例中复叠制冷系统的控制方法，图2为本发明实施例提供的一种复叠制冷系统的控制方法流程图，结合参考图1和图2，该控制方法包括：

S101、通过冰水机10控制蓄冷箱20中冷却液的温度。

S102、通过蓄冷箱20分别控制至少两个冷冻机组30的温度。

本发明实施例提供一种复叠制冷系统的控制方法，通过冰水机10控制蓄冷箱20中冷却液的温度，通过蓄冷箱20分别控制至少两个冷冻机组30的温度。从而保证多个冷冻机组30的正常工作。一方面，蓄冷箱20充当冷冻机组30的冷凝器使用，相比于已知技术中采用压缩机充当冷冻机组30的冷凝器而言，降低了复叠制冷系统的控制难度以及控制成本。另一方面，多个冷冻机组30共用同一个蓄冷箱20以及同一个冰水机10，无需为每一个冷冻机组30配置一个蓄冷箱20和一个冰水机10，降低了复叠制冷系统的控制成本。

图3为本发明实施例提供的另一种复叠制冷系统的控制方法流程图，结合参考图1和图3，该控制方法包括：

S201、通过第一温度传感器41获取蓄冷箱20中冷却液的第一温度。

S202、根据第一温度，通过第一节流阀61控制第一管道51中冷却液的流量，以控制蓄冷箱20中冷却液的温度。

S203、通过第三温度传感器43获取第二管道52中冷却液的第二温度。

S204、根据第二温度，通过第二节流阀62控制第二管道52中冷却液的流量，以分别控制至少两个冷冻机组30的温度。

本发明实施例中，通过第一温度传感器41获取蓄冷箱20中冷却液的第一温度，根据第一温度，通过第一节流阀61控制第一管道51中冷却液的流量，以控制蓄冷箱20中冷却液的温度，通过第三温度传感器43获取第二管道52中冷却液的第二温度，根据第二温度，通过第二节流阀62控制第二管道52中冷却液的流量，以分别控制至少两个冷冻机组30的温度。根据蓄冷箱20内第一温度传感器41所监测的温度，通过第一节流阀61调节传输至蓄冷箱20内冷却液的流量，从而使蓄冷箱20内冷却液的温度保持在预设温度。根据第二管道52上第三温度传感器43所监测的温度，通过第二节流阀62调节传输至各个冷冻机组30的冷却液的流量，从而使各个冷冻机组30的温度分别保持在各自预设的温度。

示例性地，上述步骤S203可以包括：通过第一子温度传感器431获取第二进水管道521中冷却液的第二进水温度。通过第二子温度传感器432获取第二回水管道522中冷却液的第二回水温度。

示例性地，上述步骤S204可以包括：根据第二进水温度和第二回水温度的之差，通过第二节流阀62控制第二管道52中冷却液的流量，以分别控制至少两个冷冻机组30的温度。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。