本發(fā)明涉及一種制冷系統(tǒng)，更具體而言，本發(fā)明涉及一種具有凈化裝置的制冷系統(tǒng)及其凈化方法。

背景技術(shù)：

目前，采用低壓制冷劑的較大型的制冷設(shè)備的運(yùn)輸過(guò)程維護(hù)及成本控制通常存在多類型的問(wèn)題。例如，若在生產(chǎn)工廠中預(yù)先充注制冷劑或保持設(shè)備內(nèi)空間為相對(duì)真空，那么由于其管路內(nèi)的低壓特性，在設(shè)備運(yùn)輸至客戶所需的安置地點(diǎn)途中，容易發(fā)生大氣及包含其中的水汽滲入制冷設(shè)備內(nèi)的情況，這將導(dǎo)致制冷設(shè)備內(nèi)部的金屬材質(zhì)發(fā)生腐蝕問(wèn)題。另一種情形如專利申請(qǐng)WO2015/068455所示，其在生產(chǎn)工廠中先完全充注保壓氣體，這可以保證運(yùn)輸過(guò)程的相對(duì)平穩(wěn)。但其在客戶所需的安置地點(diǎn)需要抽出保壓氣體，并再重新充注制冷劑。在這種情形下，一方面無(wú)法保證操作人員及操作過(guò)程的規(guī)范性，難以確保充注質(zhì)量；另一方面也會(huì)比在工廠集中充注制冷劑花費(fèi)更多的物料采購(gòu)成本。因此，如何既保證在制冷設(shè)備運(yùn)輸過(guò)程的安全性，又保證成本及操作的可控性，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問(wèn)題。

此外，若在制冷設(shè)備中已充注保壓氣體或其他氣體，那么為免影響設(shè)備性能，則在設(shè)備正式運(yùn)轉(zhuǎn)前，需將相應(yīng)的氣體從制冷設(shè)備的管路內(nèi)抽出。如何在將這些氣體與制冷劑分離開并排出也需要解決。例如，如中國(guó)專利CN104471331所示，其提供了一套連接于制冷系統(tǒng)的凈化設(shè)備，并公開了利用氣體分離來(lái)實(shí)現(xiàn)的制冷劑凈化。該套原理固然可行，但在實(shí)際操作過(guò)程中，如何將該套設(shè)備具體連接到制冷系統(tǒng)中的連接方式（例如氣體抽出位置及氣體返回位置等）的設(shè)計(jì)仍然在不斷優(yōu)化中，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)更好的凈化效果。這也是本領(lǐng)域的技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種制冷系統(tǒng)與凈化回路具體的連接設(shè)計(jì)，以便實(shí)現(xiàn)制冷劑與保壓氣體的高效及可靠的分離。

本發(fā)明的目的還在于提供一種制冷系統(tǒng)的凈化方法，以免制冷設(shè)備運(yùn)輸過(guò)程中發(fā)生制冷劑泄漏及設(shè)備腐蝕問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)以上目的或其他目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種制冷系統(tǒng)，其包括:制冷回路,其包括通過(guò)管路依次連接的壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流元件及蒸發(fā)器；以及凈化回路，其連接至所述制冷回路，且用于將所述制冷回路內(nèi)的保壓氣體分離；其中，所述制冷回路在所述制冷系統(tǒng)的最高處或局部最高處接入至所述凈化回路。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供一種用于制冷系統(tǒng)的凈化方法，其包括：在第一時(shí)間區(qū)段內(nèi)，執(zhí)行：S1：向所述制冷系統(tǒng)內(nèi)充注滿足設(shè)計(jì)制冷量的制冷劑；S2：向所述制冷系統(tǒng)內(nèi)充注保壓氣體，使所述制冷系統(tǒng)內(nèi)的壓力高于大氣壓；以及，在第二時(shí)間區(qū)段內(nèi)，執(zhí)行：S3：將所述制冷系統(tǒng)內(nèi)的所述保壓氣體分離并排出。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的制冷系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)示意圖；以及

圖2是本發(fā)明的制冷系統(tǒng)的凈化回路的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。

具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D1及圖2，提供了一套制冷系統(tǒng)，其包括制冷回路100及凈化回路200。其中，鑒于本套制冷系統(tǒng)中制冷劑凈化的高適用范圍，此處描述的制冷回路100可為任一常規(guī)大型制冷設(shè)備的制冷回路，其通常包括通過(guò)管路依次連接的壓縮機(jī)130、冷凝器110、節(jié)流元件140及蒸發(fā)器120。在此不再贅述該制冷回路中各部件結(jié)構(gòu)。該制冷系統(tǒng)還包括凈化回路200，其用于將制冷回路100內(nèi)的保壓氣體分離出來(lái)。在此需要說(shuō)明的是，通常，對(duì)于已經(jīng)投入使用的制冷系統(tǒng)而言，其制冷回路可能僅存在制冷劑。然而，對(duì)于尚未投入使用的常規(guī)制冷系統(tǒng)而言，特別是對(duì)于本發(fā)明中的制冷系統(tǒng)尚未使用時(shí)的狀態(tài)而言，為避免制冷系統(tǒng)管路內(nèi)處于負(fù)壓狀態(tài)而導(dǎo)致水汽或大氣滲入，進(jìn)而帶來(lái)部件腐蝕問(wèn)題，通常會(huì)在制冷系統(tǒng)管路內(nèi)充注保壓氣體。在此種情況下，若要使制冷系統(tǒng)投入正常運(yùn)轉(zhuǎn)，還需在運(yùn)行前將系統(tǒng)內(nèi)的保壓氣體分離并排出。

此類保壓氣體在充注進(jìn)入系統(tǒng)管路中后，通常會(huì)積存在整個(gè)機(jī)組的最高點(diǎn)處或局部最高處。因此，為便于凈化系統(tǒng)的分離提純，可使制冷回路100在所述制冷系統(tǒng)的最高處或局部最高處接入至所述凈化回路200。其中，值得注意的是，由于保壓氣體或空氣的密度通常低于氣態(tài)制冷劑的密度，因此這些氣體在進(jìn)入系統(tǒng)管路后理論上應(yīng)積存在整個(gè)系統(tǒng)的最高點(diǎn)處。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，取決于保壓氣體的充注點(diǎn)的不同和/或空氣滲入系統(tǒng)管路的具體位置不同，這些氣體同樣有可能直接積存在其進(jìn)入系統(tǒng)處的部件內(nèi)最高點(diǎn)處（也即局部最高處），而不必然順著管路流至整個(gè)系統(tǒng)的最高處。

根據(jù)大型機(jī)組的常規(guī)部件布局，整個(gè)系統(tǒng)的最高處一般為壓縮機(jī)頂部，而常規(guī)的保壓氣體充注點(diǎn)一般會(huì)選擇冷凝器110底部的第一充注口和/或蒸發(fā)器120的頂部的第二充注口102。因此，這些氣體通常最集中于冷凝器的上部或壓縮機(jī)頂部。因此，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提出使制冷回路100通過(guò)其冷凝器的頂部的第一分離口103或壓縮機(jī)頂部的第二分離口104接入至凈化回路200。這更易于將制冷劑與保壓氣體的混合物引入凈化回路200，從而更優(yōu)地實(shí)現(xiàn)對(duì)保壓氣體及制冷劑的分離，進(jìn)而保證后續(xù)機(jī)組開機(jī)操作時(shí)的高性能。

此外，凈化回路200可在冷凝器的底部接回至制冷回路100。如此設(shè)計(jì)使得凈化回路200的氣體入口231及制冷劑出口232存在高度差，在已完成分離的制冷劑流回制冷回路100時(shí)，由于重力驅(qū)動(dòng)能夠順利流回冷凝器。

出于上文所述的同樣的目的，作為備選，凈化回路200還可在蒸發(fā)器的底部接回至制冷回路100。此時(shí)除了受重力驅(qū)動(dòng)外，還能受到額外的壓差推動(dòng)，改善了驅(qū)動(dòng)效率。

應(yīng)當(dāng)知道的是，本發(fā)明中所述的凈化回路具有分離制冷劑及保壓氣體，至于其具體結(jié)構(gòu)及分離原理則可具有多種形式。本發(fā)明在此提供幾種可能的凈化回路作為備選。然而，即使未在下文示出，根據(jù)本文作為示例所提供的這幾種方式的啟發(fā)，本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該能夠想到其他相關(guān)的可能性。

在圖2中示出了凈化回路200的一種實(shí)施方式，其包括通過(guò)管路依次連接的凈化壓縮機(jī)210、凈化冷凝器220、膨脹閥240及低溫分離器230。其中，凈化回路200通過(guò)低溫分離器230雙向連接至制冷回路100。更具體而言，低溫分離器230作為凈化回路200與制冷回路100的流體交換中介而存在。即，制冷劑與保壓氣體的混合物從制冷回路100流入低溫分離器230，經(jīng)過(guò)低溫分離器230的分離及提純后，已分離的制冷劑經(jīng)由低溫分離器230流回至制冷回路100，而分離出的保壓氣體則經(jīng)由低溫分離器230排放至大氣中。

關(guān)于低溫分離器230中的各個(gè)開口，本實(shí)施例也提供了其具體的設(shè)計(jì)位置。例如，其具有位于低溫分離器230頂部的入口231、位于低溫分離器230底部的制冷劑出口232以及位于低溫分離器230頂部的保壓氣體出口233。由于此實(shí)施例采用的低溫分離原理，因此，在低溫下發(fā)生液化的制冷劑可以十分容易地從設(shè)于較低處的制冷劑出口232流回制冷回路100；而在低溫下依然保持氣態(tài)的保壓氣體則可以十分容易地從設(shè)于較高處的保壓氣體出口233排放至大氣中。此外，將入口231設(shè)于低溫分離器230頂部也避免了制冷劑及保壓氣體的混合氣體對(duì)積存在低溫分離器230底部的液體制冷劑造成擾動(dòng)，更有助于凈化回路的凈化工作。

另外，凈化回路200還包括一條排放支路，其連接在低溫分離器230的保壓氣體出口233上。排放支路上設(shè)有再生過(guò)濾器250及氣泵260。其中，氣泵260用于為待排放的保壓氣體提供抽吸動(dòng)力，而再生過(guò)濾器250則用于將混合在保壓氣體中的微量制冷劑濾除，以免微量制冷劑逸散后對(duì)大氣造成污染。所述再生過(guò)濾器250可以通過(guò)加熱或者抽真空等方法釋放出吸收的制冷劑，重新恢復(fù)其過(guò)濾能力，也即再生。具體而言，再生過(guò)濾器可包括但不限于活性碳過(guò)濾器，分子篩過(guò)濾器，半透膜過(guò)濾器等。

可選地，各條回路或支路上均可設(shè)置開關(guān)閥或開度閥來(lái)控制流路的通斷或開度。

如下將參照?qǐng)D2中所示的制冷系統(tǒng)來(lái)描述該設(shè)備的制冷劑及保壓氣體混合物的分離工作過(guò)程。

當(dāng)設(shè)備尚未運(yùn)作時(shí)，充注其中的保壓氣體通常位于設(shè)備內(nèi)部的最高處或局部最高處，也即冷凝器頂部或壓縮機(jī)頂部。此時(shí)，開始設(shè)備的凈化工作。一方面，制冷劑及保壓氣體的混合物從冷凝器頂部或壓縮機(jī)頂部被抽吸至凈化回路200中的低溫分離器230中。另一方面，凈化回路200中的凈化壓縮機(jī)210開始工作，使凈化回路200中的工作冷媒經(jīng)其壓縮后，再流過(guò)凈化冷凝器220冷凝，隨后經(jīng)過(guò)膨脹閥240節(jié)流，并與最終進(jìn)入低溫分離器230中與制冷劑及保壓氣體的混合物進(jìn)行熱交換，隨后流回凈化壓縮機(jī)210，開始新一輪的循環(huán)。制冷劑及保壓氣體的混合物在由凈化回路200的工作冷媒吸熱降溫后，液化溫度較高的制冷劑氣體被冷凝成制冷劑液體并積存在低溫分離器230的下部，而液化溫度較低的保壓氣體則依然保持氣體狀態(tài)并積存在低溫分離器230的上部。此后，制冷劑液體經(jīng)由低溫分離器230底部的制冷劑出口232循環(huán)回制冷回路100中，而保壓氣體則經(jīng)由低溫分離器230頂部的保壓氣體出口233并通過(guò)排放支路排放至大氣中。

如上所述，本發(fā)明在此雖然結(jié)合圖2詳述了具有采用低溫分離原理的凈化回路100的制冷系統(tǒng)的工作過(guò)程，利用其他分離原理的凈化回路同樣可應(yīng)用于本發(fā)明中。

作為備選，凈化回路（未示出）可包括加壓泵及加壓分離器。其中，凈化回路通過(guò)加壓分離器雙向連接至制冷回路。更具體而言，加壓分離器作為凈化回路與制冷回路的流體交換中介而存在。即，制冷劑與保壓氣體的混合物從制冷回路流入加壓分離器，經(jīng)過(guò)加壓分離器的分離及提純后，已分離的制冷劑經(jīng)由加壓分離器流回至制冷回路，而分離出的保壓氣體則經(jīng)由加壓分離器排放至大氣中。

關(guān)于加壓分離器中的各個(gè)開口的具體設(shè)計(jì)位置，可參照上文所述的關(guān)于低溫分離器230中的各開口的位置設(shè)計(jì)。

可選地，各條回路或支路上均可設(shè)置開關(guān)閥或開度閥來(lái)控制流路的通斷或開度。

如下將描述該設(shè)備的制冷劑及保壓氣體混合物的分離工作過(guò)程。

當(dāng)設(shè)備尚未運(yùn)作時(shí)，充注其中的保壓氣體通常位于設(shè)備內(nèi)部的最高處或局部最高處，也即壓縮機(jī)頂部或冷凝器頂部。此時(shí)，開始設(shè)備的凈化工作。制冷劑及保壓氣體的混合物從壓縮機(jī)頂部或冷凝器頂部被抽吸至凈化回路中的加壓分離器內(nèi)，并經(jīng)由加壓處理使制冷劑及保壓氣體的壓力升高。此后，液化溫度較高的制冷劑氣體被較低的環(huán)境溫度冷凝成制冷劑液體并積存在加壓分離器的下部，而液化溫度較低的保壓氣體則依然保持氣體狀態(tài)并積存在加壓分離器的上部。此后，制冷劑液體經(jīng)由加壓分離器的制冷劑出口循環(huán)回制冷回路中，而保壓氣體則經(jīng)由加壓分離器的保壓氣體出口并通過(guò)排放支路排放至大氣中。

更優(yōu)選地，由于低溫分離及加壓分離均基于使制冷劑液化而與保壓氣體分離開來(lái)。因此，可結(jié)合該兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)更優(yōu)秀的分離效果。例如，可在具有加壓分離器的凈化回路中額外設(shè)計(jì)用于輔助分離的降溫部件?；蛘?，可在具有低溫分離器的凈化回路中額外設(shè)計(jì)用于輔助分離的加壓部件。

此外，作為備選，凈化回路（未示出）還可包括半透膜分離器，其中，凈化回路通過(guò)所述半透膜分離器雙向連接至所述制冷回路。更具體而言，半透膜分離器作為凈化回路與制冷回路的流體交換中介而存在。即，制冷劑與保壓氣體的混合物從制冷回路流入半透膜分離器，經(jīng)過(guò)半透膜分離器的分離及提純后，已分離的制冷劑經(jīng)由半透膜分離器流回至制冷回路，而分離出的保壓氣體則經(jīng)由半透膜分離器排放至大氣中。此處的半透膜可以選擇性通過(guò)制冷劑或者保壓氣體，目的都在于分離兩種氣體。

可選地，各條回路或支路上均可設(shè)置開關(guān)閥或開度閥來(lái)控制流路的通斷或開度。

如下將描述該設(shè)備的制冷劑及保壓氣體混合物的分離工作過(guò)程。

當(dāng)設(shè)備尚未運(yùn)作時(shí)，充注其中的保壓氣體通常位于設(shè)備內(nèi)部的最高處或局部最高處，也即壓縮機(jī)頂部或冷凝器頂部。此時(shí)，開始設(shè)備的凈化工作。制冷劑及保壓氣體的混合物從壓縮機(jī)頂部或冷凝器頂部被抽吸至凈化回路中的半透膜分離器內(nèi)，并經(jīng)由半透膜的選擇性過(guò)濾使制冷劑及保壓氣體中的一者被濾除，而另一者得以通過(guò)。此后，制冷劑經(jīng)由半透膜分離器上的制冷劑出口循環(huán)回制冷回路中，而保壓氣體則經(jīng)由半透膜分離器的上保壓氣體出口并通過(guò)排放支路排放至大氣中。

此外，根據(jù)本發(fā)明的研發(fā)初衷，可知其主要應(yīng)用于管路內(nèi)尚存在制冷劑及保壓氣體的混合物的制冷系統(tǒng)在正式應(yīng)用前的系統(tǒng)處理階段。此類情形的出現(xiàn)主要是因?yàn)橹评湓O(shè)備在常規(guī)運(yùn)輸過(guò)程中容易存在下述問(wèn)題：

（1）空氣滲透進(jìn)系統(tǒng)，隨后在系統(tǒng)正式運(yùn)行時(shí)會(huì)大大影響系統(tǒng)性能。若在到達(dá)運(yùn)輸?shù)攸c(diǎn)后另行抽真空及重新充注制冷劑，則一方面增加了操作難度及對(duì)操作人員的額外工作量，另一方面，也增加了物料成本（集中采購(gòu)的成本要遠(yuǎn)低于零星采購(gòu)）。

（2）水汽/空氣滲入設(shè)備內(nèi)部而導(dǎo)致的設(shè)備腐蝕問(wèn)題。

因此，為更好地配合上述制冷系統(tǒng)的使用，本發(fā)明還提供了一種

用于制冷系統(tǒng)的凈化方法，其包括如下步驟：

在第一時(shí)間區(qū)段內(nèi)，執(zhí)行：

S1：向所述制冷系統(tǒng)內(nèi)充注滿足設(shè)計(jì)制冷量的制冷劑；

S2：向所述制冷系統(tǒng)內(nèi)充注保壓氣體，使所述制冷系統(tǒng)內(nèi)的壓力高于大氣壓；

在第二時(shí)間區(qū)段內(nèi)，執(zhí)行：

S3：將所述制冷系統(tǒng)內(nèi)的所述保壓氣體分離并排出。

具體而言，當(dāng)上述方法應(yīng)用于制冷設(shè)備的生產(chǎn)完成及運(yùn)輸至客戶指定位置過(guò)程中的防腐蝕目的時(shí)，上述的第一時(shí)間區(qū)段可包括：在所述制冷系統(tǒng)被制造完成至所述制冷系統(tǒng)待裝載運(yùn)輸之間的時(shí)間區(qū)段。而上述第二時(shí)間區(qū)段可包括：在所述制冷系統(tǒng)被裝載運(yùn)輸?shù)诌_(dá)目標(biāo)位置至所述制冷系統(tǒng)正式運(yùn)行前的時(shí)間區(qū)段。根據(jù)本發(fā)明的教示，可知只要在上述時(shí)間區(qū)段內(nèi)執(zhí)行本發(fā)明的各步驟，即可實(shí)現(xiàn)良好的設(shè)備防腐蝕效果，并且還可以有效避免制冷劑的過(guò)量泄漏。在此前提下，為更優(yōu)地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的效果，在距制冷系統(tǒng)制造完成越近的時(shí)刻實(shí)施制冷劑及保壓氣體的充注，則可以越好地實(shí)現(xiàn)其保壓、防泄漏及防腐蝕的效果；而在距制冷系統(tǒng)正式運(yùn)行前越近的時(shí)刻實(shí)施壓氣體的分離及排出，則同樣可以越好地實(shí)現(xiàn)其保壓、防泄漏及防腐蝕的效果。

根據(jù)本文所教示的凈化方法，在制冷系統(tǒng)生產(chǎn)完成后至裝運(yùn)前，先根據(jù)設(shè)計(jì)的制冷量，將在生產(chǎn)基地處統(tǒng)一采購(gòu)及運(yùn)輸?shù)闹评鋭┏渥⒌街评湎到y(tǒng)中；隨后將保壓氣體充注到制冷系統(tǒng)內(nèi)，使系統(tǒng)內(nèi)部保持高于大氣壓。在完成上述步驟后將制冷設(shè)備裝運(yùn)至客戶指定地點(diǎn)。當(dāng)在指定地點(diǎn)完成制冷系統(tǒng)的安置且在制冷系統(tǒng)正式運(yùn)行前,連接制冷系統(tǒng)中的制冷回路與凈化回路，并開始凈化運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)制冷劑與保壓氣體的分離，并將已分離出的制冷劑送回制冷回路，且將保壓氣體排放至大氣中。在完成該分離操作后，制冷系統(tǒng)可正式運(yùn)行。

上述方法實(shí)現(xiàn)了多種技術(shù)效果：首先，其減少了制冷劑的物料成本及充注制冷劑所需的專業(yè)操作人員的人力成本；其次，其有效避免了裝運(yùn)過(guò)程中的制冷劑泄漏及設(shè)備腐蝕等問(wèn)題。

此外，具體到將保壓氣體從制冷劑中分離出來(lái)的步驟，則可以結(jié)合上文所述的不同凈化回路，并采用如下所述的多種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

可選地，S3包括：在制冷系統(tǒng)正式運(yùn)行前，將制冷系統(tǒng)內(nèi)的保壓氣體通過(guò)低溫分離并排出。具體過(guò)程可參見(jiàn)上文結(jié)合具有低溫分離器的凈化回路所述的內(nèi)容。

可選地，S3包括：在制冷系統(tǒng)正式運(yùn)行前，將制冷系統(tǒng)內(nèi)的保壓氣體通過(guò)加壓分離并排出。具體過(guò)程可參見(jiàn)上文結(jié)合具有加壓分離器的凈化回路所述的內(nèi)容。

可選地，S3包括：在制冷系統(tǒng)正式運(yùn)行前，將制冷系統(tǒng)內(nèi)的保壓氣體通過(guò)選擇性半透膜分離并排出。具體過(guò)程可參見(jiàn)上文結(jié)合具有半透膜分離器的凈化回路所述的內(nèi)容。

其中，當(dāng)選用的是與制冷劑及保壓氣體的液化溫度有關(guān)的分離方式時(shí)（例如低溫分離和/或加壓分離），為了更好地實(shí)現(xiàn)兩者的分離，選定的保壓氣體應(yīng)當(dāng)具備如下性質(zhì)：其應(yīng)當(dāng)具有低于選定制冷劑的液化溫度，且無(wú)法與選定制冷劑和制冷系統(tǒng)自身發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。更具體而言，在此提供幾種保壓氣體的具體實(shí)施例以備選擇。例如，所述保壓氣體為惰性氣體、氮?dú)饣蚨趸肌?/p>

以上例子主要說(shuō)明了本發(fā)明的制冷系統(tǒng)及其凈化方法。盡管只對(duì)其中一些本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，本發(fā)明可以在不偏離其主旨與范圍內(nèi)以許多其他的形式實(shí)施。因此，所展示的例子與實(shí)施方式被視為示意性的而非限制性的，在不脫離如所附各權(quán)利要求所定義的本發(fā)明精神及范圍的情況下，本發(fā)明可能涵蓋各種的修改與替換。