多级制冷技术

多级制冷技术

技术领域

本实用新型涉及能源领域的低温制冷机组、高温热泵机组，特别是涉及多级制冷机组、高温热水机组。

背景技术

目前，随着社会的发展进步，对于低品位热能利用的热泵机组，以及低温制冷机组被广为应用。在温差较大时就需要通过双级压缩甚至是多级压缩来解决。就空气源热泵机组而言，如果不是双级运转，当环境温度低于-30℃时，机组还能正常制热吗？如果要制取100℃高温热水，采用单机运转能实现吗？如果要想将温度降到-50℃采用单机运转能实现吗？在这种情况就要采用双级或多级运转来实现技术要求。

“双机复叠式低温空气源热泵机组”专利公告号CN203501524U以及“一种复叠式超低温空气源热泵机组”专利公告号CN208794775U有效解决了双级系统的这一问题，但由于增加了换热器，影响了双级运转时的热效率，而且由于结构比较复杂，生产成本大幅提高，很难推广。

“一种具有制冷功能的双级低温空气源热泵机组”专利公告号：208091008U可以实现单级与双级的自由转换，可大幅提高机组的热效率，但由于在低压压缩机1工作，而高压压缩机2不工作的情况下，低压级压缩机的排气会有一小部分流经高压级压缩机，而低压压缩机的排气中含有一定量的润滑油，这样就会使一部分润滑油进入高压压缩机，并沉积到高压压缩机内，这样低压压缩机长时间连续单机运转就会造成大量润滑油沉积到高压压缩机内，造成高压压缩机无法启动、以及低压压缩机缺油的状况，并不适合单压缩机长期连续运转。

我们通过反复论证、试验解决了双级（多级）制冷系统中压缩机即可单机运转、也可双级（多级）运转的技术。而且，结构非常简单，无需中间换热器。

发明内容

为了能够提高制冷机的热效率，解决低压压缩机的排气与高压压缩机吸气直接连接产生的回油问题，本实用新型提供了多级制冷机组。该多级制冷机组通过在压缩机吸气口加装竖向回气油分离器，解决了压缩机回油的技术问题。

本实用新型解决技术问题所采用的方案是：

多级制冷机组包括低压压缩机、高压压缩机、气液分离器、蒸发器、主膨胀阀、辅助膨胀阀、冷凝器、第一回气油分离器、第二回气油分离器、第一单向阀、第二单向阀、第一三通、第二三通、电磁阀和换热器；气液分离器的出口经过第一三通分两路，一路经第一单向阀连接到第二三通，另一路经第一回气油分离器连接到低压压缩机吸气口，低压压缩机排气口通过管道连接到第二三通；管道经过第二三通后分为两路，一路经第二单向阀连接到冷凝器的进口，另一路经第二回气油分离器连接到高压压缩机吸气口，高压压缩机排气口通过管道连接至冷凝器的进口；冷凝器出口经管道分为两路，一路经换热器和主膨胀阀连接至蒸发器进口，另一路经电磁阀、辅助膨胀阀和换热器连接到第二三通管路；蒸发器出口经管道连接至气液分离器的进口，形成循环回路。

为了进一步解决本发明所要解决的技术问题，本发明提供的低压压缩机中，所述低压压缩机吸气口连接有第一回气油分离器和第一三通，冷媒中含有的冷冻机油会在第一回气油分离器中被分离出来，并顺着管壁流到第一三通底部，以避免冷媒中的油沉积到低压压缩机内。

进一步地，所述高压压缩机吸气口连接有第二回气油分离器和第二三通，冷媒中含有的冷冻机油会在第二回气油分离器中被分离出来，并顺着管壁流到第二三通底部，以避免冷媒中的油沉积到高压压缩机内。

积极效果，由于本实用新型通过在压缩机回气口加装竖向回气油分离器解决了低压压缩机的排气与高压压缩机吸气直接连接的回油问题，并实现低压压缩机与高压压缩机任意一台单机运转，及双机同时运转。当压缩比较低时，可根据系统对机组制冷量的要求，启动任何一台压缩机工作。当压缩比增大到某一设定值时，另一台压缩机自动启动实现双级运转，从而大幅提高机组的制冷能力及热效率。通过对采用一台压缩机连续运转500小时进行检测，未运转压缩机的油位没有任何变化。适宜作为低温制冷机组、高温热水机组、高温蒸汽热泵机组和热泵烘干机组使用。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图中，1.1.低压压缩机，1.2.高压压缩机，2.气液分离器，3.蒸发器，4.1.主膨胀阀，4.2.辅助膨胀阀，5.冷凝器，6.1.第一回气油分离器，6.2.第二回气油分离器，7.1.第一单向阀，7.2.第二单向阀，8.1.第一三通，8.2.第二三通，9.电磁阀，10.换热器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

据图所示，多级制冷机组包括低压压缩机1.1、高压压缩机1.2、气液分离器2、蒸发器3、主膨胀阀4.1、辅助膨胀阀4.2、冷凝器5、第一回气油分离器6.1、第二回气油分离器6.2、第一单向阀7.1、第二单向阀7.2、第一三通8.1、第二三通8.2、电磁阀9和换热器10；气液分离器2的出口经过第一三通8.1分两路，一路经第一单向阀7.1连接到第二三通8.2，另一路经第一回气油分离器6.1连接到低压压缩机1.1吸气口，低压压缩机1.1排气口通过管道连接到第二三通8.2；管道经过第二三通8.2后分为两路，一路经第二单向阀7.2连接到冷凝器5的进口，另一路经第二回气油分离器6.2连接到高压压缩机1.2吸气口，高压压缩机1.2排气口通过管道连接至冷凝器5的进口；冷凝器5出口经管道分为两路，一路经换热器10和主膨胀阀4.1连接至蒸发器3进口，另一路经电磁阀9、辅助膨胀阀4.2和换热器10连接到第二三通8.2管路；蒸发器3出口经管道连接至气液分离器2的进口，形成循环回路。

为了优化本实用新型的结构，所述低压压缩机1.1吸气口连接有第一回气油分离器6.1和第一三通8.1，冷媒中含有的冷冻机油会在第一回气油分离器6.1中被分离出来，并顺着管壁流到第一三通8.1底部，以避免冷媒中的油沉积到低压压缩机1.1内。

为了更加优化本实用新型结构的稳定性，所述高压压缩机1.2吸气口连接有第二回气油分离器6.2和第二三通8.2，冷媒中含有的冷冻机油会在第二回气油分离器6.2中被分离出来，并顺着管壁流到第二三通8.2底部，以避免冷媒中的油沉积到高压压缩机1.2内。

实施例：

通过对采用一台压缩机连续运转500小时进行检测，未运转压缩机的油位没有任何变化。

本实用新型的工作过程：

运转方式：

当压缩比低于设定值时，采用低压压缩机运转的运转方式：

低压压缩机1.1通过管道，吸收经第一三通8.1、第一回气油分离器6.1来至气液分离器2的低温低压气态冷媒，经低压压缩机1.1压缩后，排出高温高压气态冷媒，低压压缩机1.1排出的高温高压气态冷媒通过管道，经第二三通8.2、第二单向阀7.2进入冷凝器5，同时有一小部分冷媒会流经第二三通8.2、第二回气油分离器6.2、高压压缩机1.2，冷媒中会含有一定量的冷冻机油，但由于流量很小，流速很慢，冷媒中含有的冷冻机油会在第二回气油分离器6.2中被分离出来，并顺着管壁流到第二三通底部，以避免冷媒中的油沉积到高压压缩机1.2内，在第二三通8.2底部的冷冻机油会被低压压缩机1.1排出的高温高压气态冷媒带到冷凝器5中，与冷媒一同循环，进入冷凝器5的高温高压气态冷媒释放热量变成高压液态冷媒，高压液态冷媒通过管道，经冷凝器5出口、换热器10进入主膨胀阀4.1进行减压，经主膨胀阀4.1减压的低压冷媒经管道进入蒸发器3，冷媒在蒸发器3内吸热蒸发成低温低压气态冷媒，气态冷媒在蒸发器3的出口排出进入气液分离器2，在气液分离器2内分离掉多余的液态冷媒，经气液分离器2出口，通过连接管、第一三通8.1、第一回气油分离器6.1进入低压压缩机1.1的吸气口。

当压缩比低于设定值时，采用高压压缩机运转的运转方式：

高压压缩机1.2通过管道吸收经第二回气油分离器6.2、第二三通8.2、第一单向阀7.1、第一三通8.1、来至于气液分离器2低温低压气态冷媒，并对其进行压缩形成高温高压气态冷媒，高温高压气态冷媒进入冷凝器5，高温高压气态冷媒在冷凝器5内释放热量变成高压液态冷媒，高压液态冷媒通过管道，经换热器10进入主膨胀阀4.1减压，经减压的冷媒进入蒸发器3，在蒸发器3内吸热转变成低温低压气态冷媒，低温低压气态冷媒经管道进入气液分离器2、冷媒在气液分离器2中分离掉多余的液态冷媒由出口排出。经气液分离器2出口排出的低温低压气态冷媒一小部分会经过第一三通8.1、第一回气油分离器6.1、低压压缩机1.1、第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2；冷媒中含有的冷冻机油会在第一回气油分离器6.1中被分离出来，顺着管壁流到第一三通8.1底部，避免冷冻机油沉积到低压压缩机1.1内；经气液分离器2排出的大部分低温低压气态冷媒会经第一三通8.1、第一单向阀7.1、第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2的吸气口，并将流到第一三通8.1底部的冷冻机油一同带到高压压缩机1.2内。

当压缩比达到一定值时，系统双级运转：

低压压缩机1.1通过管道吸收经气液分离器2、第一三通8.1、第一回气油分离器6.2来至于蒸发器5的气态冷媒，经低压压缩机1.1压缩排出中温中压气态冷媒，中温中压气态冷媒通过管道，经第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2的吸气口，高压压缩机1.2对进入的中压气态冷媒进行压缩，排出高温高压气态冷媒，高温高压气态冷媒进入冷凝器5，在冷凝器5内释放热量，转变成高压液态冷媒，高压液态冷媒大部分通过管道进入换热器10进行预冷，预冷后的液态冷媒进入主膨胀阀4.1，经主膨胀阀4.1减压后进入蒸发器3，在蒸发器3内吸收热量转变成低温低压气态冷媒，低温低压气态冷媒由蒸发器3出口排出进入气液分离器2进口。由气液分离器2出口排出，通过管道经第一三通8.1、第一回气油分离器6.1进入低压压缩机1.1的吸气口，经低压压缩机1.1压缩排出中温中压气态冷媒。由冷凝器5排出的液态冷媒另一部分通过管道，经电磁阀9进入辅助膨胀阀4.2，经辅助膨胀阀4.2减压后，进入换热器10与流向主膨胀阀4.1的冷媒进行热交换，液态冷媒转变成气态冷媒，通过管道与低压压缩机1.1排出的中温中压气态冷媒混合，转变成中压气态冷媒，通过管道经第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2吸气口。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

多级制冷技术

技术领域

本实用新型涉及能源领域的低温制冷机组、高温热泵机组，特别是涉及多级制冷机组、高温热水机组。

背景技术

目前，随着社会的发展进步，对于低品位热能利用的热泵机组，以及低温制冷机组被广为应用。在温差较大时就需要通过双级压缩甚至是多级压缩来解决。就空气源热泵机组而言，如果不是双级运转，当环境温度低于-30℃时，机组还能正常制热吗？如果要制取100℃高温热水，采用单机运转能实现吗？如果要想将温度降到-50℃采用单机运转能实现吗？在这种情况就要采用双级或多级运转来实现技术要求。

“双机复叠式低温空气源热泵机组”专利公告号CN203501524U以及“一种复叠式超低温空气源热泵机组”专利公告号CN208794775U有效解决了双级系统的这一问题，但由于增加了换热器，影响了双级运转时的热效率，而且由于结构比较复杂，生产成本大幅提高，很难推广。

“一种具有制冷功能的双级低温空气源热泵机组”专利公告号：208091008U可以实现单级与双级的自由转换，可大幅提高机组的热效率，但由于在低压压缩机1工作，而高压压缩机2不工作的情况下，低压级压缩机的排气会有一小部分流经高压级压缩机，而低压压缩机的排气中含有一定量的润滑油，这样就会使一部分润滑油进入高压压缩机，并沉积到高压压缩机内，这样低压压缩机长时间连续单机运转就会造成大量润滑油沉积到高压压缩机内，造成高压压缩机无法启动、以及低压压缩机缺油的状况，并不适合单压缩机长期连续运转。

我们通过反复论证、试验解决了双级（多级）制冷系统中压缩机即可单机运转、也可双级（多级）运转的技术。而且，结构非常简单，无需中间换热器。

发明内容

为了能够提高制冷机的热效率，解决低压压缩机的排气与高压压缩机吸气直接连接产生的回油问题，本实用新型提供了多级制冷机组。该多级制冷机组通过在压缩机吸气口加装竖向回气油分离器，解决了压缩机回油的技术问题。

本实用新型解决技术问题所采用的方案是：

多级制冷机组包括低压压缩机、高压压缩机、气液分离器、蒸发器、主膨胀阀、辅助膨胀阀、冷凝器、第一回气油分离器、第二回气油分离器、第一单向阀、第二单向阀、第一三通、第二三通、电磁阀和换热器；气液分离器的出口经过第一三通分两路，一路经第一单向阀连接到第二三通，另一路经第一回气油分离器连接到低压压缩机吸气口，低压压缩机排气口通过管道连接到第二三通；管道经过第二三通后分为两路，一路经第二单向阀连接到冷凝器的进口，另一路经第二回气油分离器连接到高压压缩机吸气口，高压压缩机排气口通过管道连接至冷凝器的进口；冷凝器出口经管道分为两路，一路经换热器和主膨胀阀连接至蒸发器进口，另一路经电磁阀、辅助膨胀阀和换热器连接到第二三通管路；蒸发器出口经管道连接至气液分离器的进口，形成循环回路。

为了进一步解决本发明所要解决的技术问题，本发明提供的低压压缩机中，所述低压压缩机吸气口连接有第一回气油分离器和第一三通，冷媒中含有的冷冻机油会在第一回气油分离器中被分离出来，并顺着管壁流到第一三通底部，以避免冷媒中的油沉积到低压压缩机内。

进一步地，所述高压压缩机吸气口连接有第二回气油分离器和第二三通，冷媒中含有的冷冻机油会在第二回气油分离器中被分离出来，并顺着管壁流到第二三通底部，以避免冷媒中的油沉积到高压压缩机内。

积极效果，由于本实用新型通过在压缩机回气口加装竖向回气油分离器解决了低压压缩机的排气与高压压缩机吸气直接连接的回油问题，并实现低压压缩机与高压压缩机任意一台单机运转，及双机同时运转。当压缩比较低时，可根据系统对机组制冷量的要求，启动任何一台压缩机工作。当压缩比增大到某一设定值时，另一台压缩机自动启动实现双级运转，从而大幅提高机组的制冷能力及热效率。通过对采用一台压缩机连续运转500小时进行检测，未运转压缩机的油位没有任何变化。适宜作为低温制冷机组、高温热水机组、高温蒸汽热泵机组和热泵烘干机组使用。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图中，1.1.低压压缩机，1.2.高压压缩机，2.气液分离器，3.蒸发器，4.1.主膨胀阀，4.2.辅助膨胀阀，5.冷凝器，6.1.第一回气油分离器，6.2.第二回气油分离器，7.1.第一单向阀，7.2.第二单向阀，8.1.第一三通，8.2.第二三通，9.电磁阀，10.换热器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

据图所示，多级制冷机组包括低压压缩机1.1、高压压缩机1.2、气液分离器2、蒸发器3、主膨胀阀4.1、辅助膨胀阀4.2、冷凝器5、第一回气油分离器6.1、第二回气油分离器6.2、第一单向阀7.1、第二单向阀7.2、第一三通8.1、第二三通8.2、电磁阀9和换热器10；气液分离器2的出口经过第一三通8.1分两路，一路经第一单向阀7.1连接到第二三通8.2，另一路经第一回气油分离器6.1连接到低压压缩机1.1吸气口，低压压缩机1.1排气口通过管道连接到第二三通8.2；管道经过第二三通8.2后分为两路，一路经第二单向阀7.2连接到冷凝器5的进口，另一路经第二回气油分离器6.2连接到高压压缩机1.2吸气口，高压压缩机1.2排气口通过管道连接至冷凝器5的进口；冷凝器5出口经管道分为两路，一路经换热器10和主膨胀阀4.1连接至蒸发器3进口，另一路经电磁阀9、辅助膨胀阀4.2和换热器10连接到第二三通8.2管路；蒸发器3出口经管道连接至气液分离器2的进口，形成循环回路。

为了优化本实用新型的结构，所述低压压缩机1.1吸气口连接有第一回气油分离器6.1和第一三通8.1，冷媒中含有的冷冻机油会在第一回气油分离器6.1中被分离出来，并顺着管壁流到第一三通8.1底部，以避免冷媒中的油沉积到低压压缩机1.1内。

为了更加优化本实用新型结构的稳定性，所述高压压缩机1.2吸气口连接有第二回气油分离器6.2和第二三通8.2，冷媒中含有的冷冻机油会在第二回气油分离器6.2中被分离出来，并顺着管壁流到第二三通8.2底部，以避免冷媒中的油沉积到高压压缩机1.2内。

实施例：

通过对采用一台压缩机连续运转500小时进行检测，未运转压缩机的油位没有任何变化。

本实用新型的工作过程：

运转方式：

当压缩比低于设定值时，采用低压压缩机运转的运转方式：

低压压缩机1.1通过管道，吸收经第一三通8.1、第一回气油分离器6.1来至气液分离器2的低温低压气态冷媒，经低压压缩机1.1压缩后，排出高温高压气态冷媒，低压压缩机1.1排出的高温高压气态冷媒通过管道，经第二三通8.2、第二单向阀7.2进入冷凝器5，同时有一小部分冷媒会流经第二三通8.2、第二回气油分离器6.2、高压压缩机1.2，冷媒中会含有一定量的冷冻机油，但由于流量很小，流速很慢，冷媒中含有的冷冻机油会在第二回气油分离器6.2中被分离出来，并顺着管壁流到第二三通底部，以避免冷媒中的油沉积到高压压缩机1.2内，在第二三通8.2底部的冷冻机油会被低压压缩机1.1排出的高温高压气态冷媒带到冷凝器5中，与冷媒一同循环，进入冷凝器5的高温高压气态冷媒释放热量变成高压液态冷媒，高压液态冷媒通过管道，经冷凝器5出口、换热器10进入主膨胀阀4.1进行减压，经主膨胀阀4.1减压的低压冷媒经管道进入蒸发器3，冷媒在蒸发器3内吸热蒸发成低温低压气态冷媒，气态冷媒在蒸发器3的出口排出进入气液分离器2，在气液分离器2内分离掉多余的液态冷媒，经气液分离器2出口，通过连接管、第一三通8.1、第一回气油分离器6.1进入低压压缩机1.1的吸气口。

当压缩比低于设定值时，采用高压压缩机运转的运转方式：

高压压缩机1.2通过管道吸收经第二回气油分离器6.2、第二三通8.2、第一单向阀7.1、第一三通8.1、来至于气液分离器2低温低压气态冷媒，并对其进行压缩形成高温高压气态冷媒，高温高压气态冷媒进入冷凝器5，高温高压气态冷媒在冷凝器5内释放热量变成高压液态冷媒，高压液态冷媒通过管道，经换热器10进入主膨胀阀4.1减压，经减压的冷媒进入蒸发器3，在蒸发器3内吸热转变成低温低压气态冷媒，低温低压气态冷媒经管道进入气液分离器2、冷媒在气液分离器2中分离掉多余的液态冷媒由出口排出。经气液分离器2出口排出的低温低压气态冷媒一小部分会经过第一三通8.1、第一回气油分离器6.1、低压压缩机1.1、第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2；冷媒中含有的冷冻机油会在第一回气油分离器6.1中被分离出来，顺着管壁流到第一三通8.1底部，避免冷冻机油沉积到低压压缩机1.1内；经气液分离器2排出的大部分低温低压气态冷媒会经第一三通8.1、第一单向阀7.1、第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2的吸气口，并将流到第一三通8.1底部的冷冻机油一同带到高压压缩机1.2内。

当压缩比达到一定值时，系统双级运转：

低压压缩机1.1通过管道吸收经气液分离器2、第一三通8.1、第一回气油分离器6.2来至于蒸发器5的气态冷媒，经低压压缩机1.1压缩排出中温中压气态冷媒，中温中压气态冷媒通过管道，经第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2的吸气口，高压压缩机1.2对进入的中压气态冷媒进行压缩，排出高温高压气态冷媒，高温高压气态冷媒进入冷凝器5，在冷凝器5内释放热量，转变成高压液态冷媒，高压液态冷媒大部分通过管道进入换热器10进行预冷，预冷后的液态冷媒进入主膨胀阀4.1，经主膨胀阀4.1减压后进入蒸发器3，在蒸发器3内吸收热量转变成低温低压气态冷媒，低温低压气态冷媒由蒸发器3出口排出进入气液分离器2进口。由气液分离器2出口排出，通过管道经第一三通8.1、第一回气油分离器6.1进入低压压缩机1.1的吸气口，经低压压缩机1.1压缩排出中温中压气态冷媒。由冷凝器5排出的液态冷媒另一部分通过管道，经电磁阀9进入辅助膨胀阀4.2，经辅助膨胀阀4.2减压后，进入换热器10与流向主膨胀阀4.1的冷媒进行热交换，液态冷媒转变成气态冷媒，通过管道与低压压缩机1.1排出的中温中压气态冷媒混合，转变成中压气态冷媒，通过管道经第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2吸气口。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

多级制冷技术

技术领域

本实用新型涉及能源领域的低温制冷机组、高温热泵机组，特别是涉及多级制冷机组、高温热水机组。

背景技术

目前，随着社会的发展进步，对于低品位热能利用的热泵机组，以及低温制冷机组被广为应用。在温差较大时就需要通过双级压缩甚至是多级压缩来解决。就空气源热泵机组而言，如果不是双级运转，当环境温度低于-30℃时，机组还能正常制热吗？如果要制取100℃高温热水，采用单机运转能实现吗？如果要想将温度降到-50℃采用单机运转能实现吗？在这种情况就要采用双级或多级运转来实现技术要求。

“双机复叠式低温空气源热泵机组”专利公告号CN203501524U以及“一种复叠式超低温空气源热泵机组”专利公告号CN208794775U有效解决了双级系统的这一问题，但由于增加了换热器，影响了双级运转时的热效率，而且由于结构比较复杂，生产成本大幅提高，很难推广。

“一种具有制冷功能的双级低温空气源热泵机组”专利公告号：208091008U可以实现单级与双级的自由转换，可大幅提高机组的热效率，但由于在低压压缩机1工作，而高压压缩机2不工作的情况下，低压级压缩机的排气会有一小部分流经高压级压缩机，而低压压缩机的排气中含有一定量的润滑油，这样就会使一部分润滑油进入高压压缩机，并沉积到高压压缩机内，这样低压压缩机长时间连续单机运转就会造成大量润滑油沉积到高压压缩机内，造成高压压缩机无法启动、以及低压压缩机缺油的状况，并不适合单压缩机长期连续运转。

我们通过反复论证、试验解决了双级（多级）制冷系统中压缩机即可单机运转、也可双级（多级）运转的技术。而且，结构非常简单，无需中间换热器。

发明内容

为了能够提高制冷机的热效率，解决低压压缩机的排气与高压压缩机吸气直接连接产生的回油问题，本实用新型提供了多级制冷机组。该多级制冷机组通过在压缩机吸气口加装竖向回气油分离器，解决了压缩机回油的技术问题。

本实用新型解决技术问题所采用的方案是：

多级制冷机组包括低压压缩机、高压压缩机、气液分离器、蒸发器、主膨胀阀、辅助膨胀阀、冷凝器、第一回气油分离器、第二回气油分离器、第一单向阀、第二单向阀、第一三通、第二三通、电磁阀和换热器；气液分离器的出口经过第一三通分两路，一路经第一单向阀连接到第二三通，另一路经第一回气油分离器连接到低压压缩机吸气口，低压压缩机排气口通过管道连接到第二三通；管道经过第二三通后分为两路，一路经第二单向阀连接到冷凝器的进口，另一路经第二回气油分离器连接到高压压缩机吸气口，高压压缩机排气口通过管道连接至冷凝器的进口；冷凝器出口经管道分为两路，一路经换热器和主膨胀阀连接至蒸发器进口，另一路经电磁阀、辅助膨胀阀和换热器连接到第二三通管路；蒸发器出口经管道连接至气液分离器的进口，形成循环回路。

为了进一步解决本发明所要解决的技术问题，本发明提供的低压压缩机中，所述低压压缩机吸气口连接有第一回气油分离器和第一三通，冷媒中含有的冷冻机油会在第一回气油分离器中被分离出来，并顺着管壁流到第一三通底部，以避免冷媒中的油沉积到低压压缩机内。

进一步地，所述高压压缩机吸气口连接有第二回气油分离器和第二三通，冷媒中含有的冷冻机油会在第二回气油分离器中被分离出来，并顺着管壁流到第二三通底部，以避免冷媒中的油沉积到高压压缩机内。

积极效果，由于本实用新型通过在压缩机回气口加装竖向回气油分离器解决了低压压缩机的排气与高压压缩机吸气直接连接的回油问题，并实现低压压缩机与高压压缩机任意一台单机运转，及双机同时运转。当压缩比较低时，可根据系统对机组制冷量的要求，启动任何一台压缩机工作。当压缩比增大到某一设定值时，另一台压缩机自动启动实现双级运转，从而大幅提高机组的制冷能力及热效率。通过对采用一台压缩机连续运转500小时进行检测，未运转压缩机的油位没有任何变化。适宜作为低温制冷机组、高温热水机组、高温蒸汽热泵机组和热泵烘干机组使用。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图中，1.1.低压压缩机，1.2.高压压缩机，2.气液分离器，3.蒸发器，4.1.主膨胀阀，4.2.辅助膨胀阀，5.冷凝器，6.1.第一回气油分离器，6.2.第二回气油分离器，7.1.第一单向阀，7.2.第二单向阀，8.1.第一三通，8.2.第二三通，9.电磁阀，10.换热器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

据图所示，多级制冷机组包括低压压缩机1.1、高压压缩机1.2、气液分离器2、蒸发器3、主膨胀阀4.1、辅助膨胀阀4.2、冷凝器5、第一回气油分离器6.1、第二回气油分离器6.2、第一单向阀7.1、第二单向阀7.2、第一三通8.1、第二三通8.2、电磁阀9和换热器10；气液分离器2的出口经过第一三通8.1分两路，一路经第一单向阀7.1连接到第二三通8.2，另一路经第一回气油分离器6.1连接到低压压缩机1.1吸气口，低压压缩机1.1排气口通过管道连接到第二三通8.2；管道经过第二三通8.2后分为两路，一路经第二单向阀7.2连接到冷凝器5的进口，另一路经第二回气油分离器6.2连接到高压压缩机1.2吸气口，高压压缩机1.2排气口通过管道连接至冷凝器5的进口；冷凝器5出口经管道分为两路，一路经换热器10和主膨胀阀4.1连接至蒸发器3进口，另一路经电磁阀9、辅助膨胀阀4.2和换热器10连接到第二三通8.2管路；蒸发器3出口经管道连接至气液分离器2的进口，形成循环回路。

为了优化本实用新型的结构，所述低压压缩机1.1吸气口连接有第一回气油分离器6.1和第一三通8.1，冷媒中含有的冷冻机油会在第一回气油分离器6.1中被分离出来，并顺着管壁流到第一三通8.1底部，以避免冷媒中的油沉积到低压压缩机1.1内。

为了更加优化本实用新型结构的稳定性，所述高压压缩机1.2吸气口连接有第二回气油分离器6.2和第二三通8.2，冷媒中含有的冷冻机油会在第二回气油分离器6.2中被分离出来，并顺着管壁流到第二三通8.2底部，以避免冷媒中的油沉积到高压压缩机1.2内。

实施例：

通过对采用一台压缩机连续运转500小时进行检测，未运转压缩机的油位没有任何变化。

本实用新型的工作过程：

运转方式：

当压缩比低于设定值时，采用低压压缩机运转的运转方式：

低压压缩机1.1通过管道，吸收经第一三通8.1、第一回气油分离器6.1来至气液分离器2的低温低压气态冷媒，经低压压缩机1.1压缩后，排出高温高压气态冷媒，低压压缩机1.1排出的高温高压气态冷媒通过管道，经第二三通8.2、第二单向阀7.2进入冷凝器5，同时有一小部分冷媒会流经第二三通8.2、第二回气油分离器6.2、高压压缩机1.2，冷媒中会含有一定量的冷冻机油，但由于流量很小，流速很慢，冷媒中含有的冷冻机油会在第二回气油分离器6.2中被分离出来，并顺着管壁流到第二三通底部，以避免冷媒中的油沉积到高压压缩机1.2内，在第二三通8.2底部的冷冻机油会被低压压缩机1.1排出的高温高压气态冷媒带到冷凝器5中，与冷媒一同循环，进入冷凝器5的高温高压气态冷媒释放热量变成高压液态冷媒，高压液态冷媒通过管道，经冷凝器5出口、换热器10进入主膨胀阀4.1进行减压，经主膨胀阀4.1减压的低压冷媒经管道进入蒸发器3，冷媒在蒸发器3内吸热蒸发成低温低压气态冷媒，气态冷媒在蒸发器3的出口排出进入气液分离器2，在气液分离器2内分离掉多余的液态冷媒，经气液分离器2出口，通过连接管、第一三通8.1、第一回气油分离器6.1进入低压压缩机1.1的吸气口。

当压缩比低于设定值时，采用高压压缩机运转的运转方式：

高压压缩机1.2通过管道吸收经第二回气油分离器6.2、第二三通8.2、第一单向阀7.1、第一三通8.1、来至于气液分离器2低温低压气态冷媒，并对其进行压缩形成高温高压气态冷媒，高温高压气态冷媒进入冷凝器5，高温高压气态冷媒在冷凝器5内释放热量变成高压液态冷媒，高压液态冷媒通过管道，经换热器10进入主膨胀阀4.1减压，经减压的冷媒进入蒸发器3，在蒸发器3内吸热转变成低温低压气态冷媒，低温低压气态冷媒经管道进入气液分离器2、冷媒在气液分离器2中分离掉多余的液态冷媒由出口排出。经气液分离器2出口排出的低温低压气态冷媒一小部分会经过第一三通8.1、第一回气油分离器6.1、低压压缩机1.1、第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2；冷媒中含有的冷冻机油会在第一回气油分离器6.1中被分离出来，顺着管壁流到第一三通8.1底部，避免冷冻机油沉积到低压压缩机1.1内；经气液分离器2排出的大部分低温低压气态冷媒会经第一三通8.1、第一单向阀7.1、第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2的吸气口，并将流到第一三通8.1底部的冷冻机油一同带到高压压缩机1.2内。

当压缩比达到一定值时，系统双级运转：

低压压缩机1.1通过管道吸收经气液分离器2、第一三通8.1、第一回气油分离器6.2来至于蒸发器5的气态冷媒，经低压压缩机1.1压缩排出中温中压气态冷媒，中温中压气态冷媒通过管道，经第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2的吸气口，高压压缩机1.2对进入的中压气态冷媒进行压缩，排出高温高压气态冷媒，高温高压气态冷媒进入冷凝器5，在冷凝器5内释放热量，转变成高压液态冷媒，高压液态冷媒大部分通过管道进入换热器10进行预冷，预冷后的液态冷媒进入主膨胀阀4.1，经主膨胀阀4.1减压后进入蒸发器3，在蒸发器3内吸收热量转变成低温低压气态冷媒，低温低压气态冷媒由蒸发器3出口排出进入气液分离器2进口。由气液分离器2出口排出，通过管道经第一三通8.1、第一回气油分离器6.1进入低压压缩机1.1的吸气口，经低压压缩机1.1压缩排出中温中压气态冷媒。由冷凝器5排出的液态冷媒另一部分通过管道，经电磁阀9进入辅助膨胀阀4.2，经辅助膨胀阀4.2减压后，进入换热器10与流向主膨胀阀4.1的冷媒进行热交换，液态冷媒转变成气态冷媒，通过管道与低压压缩机1.1排出的中温中压气态冷媒混合，转变成中压气态冷媒，通过管道经第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2吸气口。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

多级制冷技术

技术领域

本实用新型涉及能源领域的低温制冷机组、高温热泵机组，特别是涉及多级制冷机组、高温热水机组。

背景技术

目前，随着社会的发展进步，对于低品位热能利用的热泵机组，以及低温制冷机组被广为应用。在温差较大时就需要通过双级压缩甚至是多级压缩来解决。就空气源热泵机组而言，如果不是双级运转，当环境温度低于-30℃时，机组还能正常制热吗？如果要制取100℃高温热水，采用单机运转能实现吗？如果要想将温度降到-50℃采用单机运转能实现吗？在这种情况就要采用双级或多级运转来实现技术要求。

“双机复叠式低温空气源热泵机组”专利公告号CN203501524U以及“一种复叠式超低温空气源热泵机组”专利公告号CN208794775U有效解决了双级系统的这一问题，但由于增加了换热器，影响了双级运转时的热效率，而且由于结构比较复杂，生产成本大幅提高，很难推广。

“一种具有制冷功能的双级低温空气源热泵机组”专利公告号：208091008U可以实现单级与双级的自由转换，可大幅提高机组的热效率，但由于在低压压缩机1工作，而高压压缩机2不工作的情况下，低压级压缩机的排气会有一小部分流经高压级压缩机，而低压压缩机的排气中含有一定量的润滑油，这样就会使一部分润滑油进入高压压缩机，并沉积到高压压缩机内，这样低压压缩机长时间连续单机运转就会造成大量润滑油沉积到高压压缩机内，造成高压压缩机无法启动、以及低压压缩机缺油的状况，并不适合单压缩机长期连续运转。

我们通过反复论证、试验解决了双级（多级）制冷系统中压缩机即可单机运转、也可双级（多级）运转的技术。而且，结构非常简单，无需中间换热器。

发明内容

为了能够提高制冷机的热效率，解决低压压缩机的排气与高压压缩机吸气直接连接产生的回油问题，本实用新型提供了多级制冷机组。该多级制冷机组通过在压缩机吸气口加装竖向回气油分离器，解决了压缩机回油的技术问题。

本实用新型解决技术问题所采用的方案是：

多级制冷机组包括低压压缩机、高压压缩机、气液分离器、蒸发器、主膨胀阀、辅助膨胀阀、冷凝器、第一回气油分离器、第二回气油分离器、第一单向阀、第二单向阀、第一三通、第二三通、电磁阀和换热器；气液分离器的出口经过第一三通分两路，一路经第一单向阀连接到第二三通，另一路经第一回气油分离器连接到低压压缩机吸气口，低压压缩机排气口通过管道连接到第二三通；管道经过第二三通后分为两路，一路经第二单向阀连接到冷凝器的进口，另一路经第二回气油分离器连接到高压压缩机吸气口，高压压缩机排气口通过管道连接至冷凝器的进口；冷凝器出口经管道分为两路，一路经换热器和主膨胀阀连接至蒸发器进口，另一路经电磁阀、辅助膨胀阀和换热器连接到第二三通管路；蒸发器出口经管道连接至气液分离器的进口，形成循环回路。

为了进一步解决本发明所要解决的技术问题，本发明提供的低压压缩机中，所述低压压缩机吸气口连接有第一回气油分离器和第一三通，冷媒中含有的冷冻机油会在第一回气油分离器中被分离出来，并顺着管壁流到第一三通底部，以避免冷媒中的油沉积到低压压缩机内。

进一步地，所述高压压缩机吸气口连接有第二回气油分离器和第二三通，冷媒中含有的冷冻机油会在第二回气油分离器中被分离出来，并顺着管壁流到第二三通底部，以避免冷媒中的油沉积到高压压缩机内。

积极效果，由于本实用新型通过在压缩机回气口加装竖向回气油分离器解决了低压压缩机的排气与高压压缩机吸气直接连接的回油问题，并实现低压压缩机与高压压缩机任意一台单机运转，及双机同时运转。当压缩比较低时，可根据系统对机组制冷量的要求，启动任何一台压缩机工作。当压缩比增大到某一设定值时，另一台压缩机自动启动实现双级运转，从而大幅提高机组的制冷能力及热效率。通过对采用一台压缩机连续运转500小时进行检测，未运转压缩机的油位没有任何变化。适宜作为低温制冷机组、高温热水机组、高温蒸汽热泵机组和热泵烘干机组使用。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图中，1.1.低压压缩机，1.2.高压压缩机，2.气液分离器，3.蒸发器，4.1.主膨胀阀，4.2.辅助膨胀阀，5.冷凝器，6.1.第一回气油分离器，6.2.第二回气油分离器，7.1.第一单向阀，7.2.第二单向阀，8.1.第一三通，8.2.第二三通，9.电磁阀，10.换热器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

据图所示，多级制冷机组包括低压压缩机1.1、高压压缩机1.2、气液分离器2、蒸发器3、主膨胀阀4.1、辅助膨胀阀4.2、冷凝器5、第一回气油分离器6.1、第二回气油分离器6.2、第一单向阀7.1、第二单向阀7.2、第一三通8.1、第二三通8.2、电磁阀9和换热器10；气液分离器2的出口经过第一三通8.1分两路，一路经第一单向阀7.1连接到第二三通8.2，另一路经第一回气油分离器6.1连接到低压压缩机1.1吸气口，低压压缩机1.1排气口通过管道连接到第二三通8.2；管道经过第二三通8.2后分为两路，一路经第二单向阀7.2连接到冷凝器5的进口，另一路经第二回气油分离器6.2连接到高压压缩机1.2吸气口，高压压缩机1.2排气口通过管道连接至冷凝器5的进口；冷凝器5出口经管道分为两路，一路经换热器10和主膨胀阀4.1连接至蒸发器3进口，另一路经电磁阀9、辅助膨胀阀4.2和换热器10连接到第二三通8.2管路；蒸发器3出口经管道连接至气液分离器2的进口，形成循环回路。

为了优化本实用新型的结构，所述低压压缩机1.1吸气口连接有第一回气油分离器6.1和第一三通8.1，冷媒中含有的冷冻机油会在第一回气油分离器6.1中被分离出来，并顺着管壁流到第一三通8.1底部，以避免冷媒中的油沉积到低压压缩机1.1内。

为了更加优化本实用新型结构的稳定性，所述高压压缩机1.2吸气口连接有第二回气油分离器6.2和第二三通8.2，冷媒中含有的冷冻机油会在第二回气油分离器6.2中被分离出来，并顺着管壁流到第二三通8.2底部，以避免冷媒中的油沉积到高压压缩机1.2内。

实施例：

通过对采用一台压缩机连续运转500小时进行检测，未运转压缩机的油位没有任何变化。

本实用新型的工作过程：

运转方式：

当压缩比低于设定值时，采用低压压缩机运转的运转方式：

低压压缩机1.1通过管道，吸收经第一三通8.1、第一回气油分离器6.1来至气液分离器2的低温低压气态冷媒，经低压压缩机1.1压缩后，排出高温高压气态冷媒，低压压缩机1.1排出的高温高压气态冷媒通过管道，经第二三通8.2、第二单向阀7.2进入冷凝器5，同时有一小部分冷媒会流经第二三通8.2、第二回气油分离器6.2、高压压缩机1.2，冷媒中会含有一定量的冷冻机油，但由于流量很小，流速很慢，冷媒中含有的冷冻机油会在第二回气油分离器6.2中被分离出来，并顺着管壁流到第二三通底部，以避免冷媒中的油沉积到高压压缩机1.2内，在第二三通8.2底部的冷冻机油会被低压压缩机1.1排出的高温高压气态冷媒带到冷凝器5中，与冷媒一同循环，进入冷凝器5的高温高压气态冷媒释放热量变成高压液态冷媒，高压液态冷媒通过管道，经冷凝器5出口、换热器10进入主膨胀阀4.1进行减压，经主膨胀阀4.1减压的低压冷媒经管道进入蒸发器3，冷媒在蒸发器3内吸热蒸发成低温低压气态冷媒，气态冷媒在蒸发器3的出口排出进入气液分离器2，在气液分离器2内分离掉多余的液态冷媒，经气液分离器2出口，通过连接管、第一三通8.1、第一回气油分离器6.1进入低压压缩机1.1的吸气口。

当压缩比低于设定值时，采用高压压缩机运转的运转方式：

高压压缩机1.2通过管道吸收经第二回气油分离器6.2、第二三通8.2、第一单向阀7.1、第一三通8.1、来至于气液分离器2低温低压气态冷媒，并对其进行压缩形成高温高压气态冷媒，高温高压气态冷媒进入冷凝器5，高温高压气态冷媒在冷凝器5内释放热量变成高压液态冷媒，高压液态冷媒通过管道，经换热器10进入主膨胀阀4.1减压，经减压的冷媒进入蒸发器3，在蒸发器3内吸热转变成低温低压气态冷媒，低温低压气态冷媒经管道进入气液分离器2、冷媒在气液分离器2中分离掉多余的液态冷媒由出口排出。经气液分离器2出口排出的低温低压气态冷媒一小部分会经过第一三通8.1、第一回气油分离器6.1、低压压缩机1.1、第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2；冷媒中含有的冷冻机油会在第一回气油分离器6.1中被分离出来，顺着管壁流到第一三通8.1底部，避免冷冻机油沉积到低压压缩机1.1内；经气液分离器2排出的大部分低温低压气态冷媒会经第一三通8.1、第一单向阀7.1、第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2的吸气口，并将流到第一三通8.1底部的冷冻机油一同带到高压压缩机1.2内。

当压缩比达到一定值时，系统双级运转：

低压压缩机1.1通过管道吸收经气液分离器2、第一三通8.1、第一回气油分离器6.2来至于蒸发器5的气态冷媒，经低压压缩机1.1压缩排出中温中压气态冷媒，中温中压气态冷媒通过管道，经第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2的吸气口，高压压缩机1.2对进入的中压气态冷媒进行压缩，排出高温高压气态冷媒，高温高压气态冷媒进入冷凝器5，在冷凝器5内释放热量，转变成高压液态冷媒，高压液态冷媒大部分通过管道进入换热器10进行预冷，预冷后的液态冷媒进入主膨胀阀4.1，经主膨胀阀4.1减压后进入蒸发器3，在蒸发器3内吸收热量转变成低温低压气态冷媒，低温低压气态冷媒由蒸发器3出口排出进入气液分离器2进口。由气液分离器2出口排出，通过管道经第一三通8.1、第一回气油分离器6.1进入低压压缩机1.1的吸气口，经低压压缩机1.1压缩排出中温中压气态冷媒。由冷凝器5排出的液态冷媒另一部分通过管道，经电磁阀9进入辅助膨胀阀4.2，经辅助膨胀阀4.2减压后，进入换热器10与流向主膨胀阀4.1的冷媒进行热交换，液态冷媒转变成气态冷媒，通过管道与低压压缩机1.1排出的中温中压气态冷媒混合，转变成中压气态冷媒，通过管道经第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2吸气口。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

多级制冷技术

技术领域

本实用新型涉及能源领域的低温制冷机组、高温热泵机组，特别是涉及多级制冷机组、高温热水机组。

背景技术

目前，随着社会的发展进步，对于低品位热能利用的热泵机组，以及低温制冷机组被广为应用。在温差较大时就需要通过双级压缩甚至是多级压缩来解决。就空气源热泵机组而言，如果不是双级运转，当环境温度低于-30℃时，机组还能正常制热吗？如果要制取100℃高温热水，采用单机运转能实现吗？如果要想将温度降到-50℃采用单机运转能实现吗？在这种情况就要采用双级或多级运转来实现技术要求。

“双机复叠式低温空气源热泵机组”专利公告号CN203501524U以及“一种复叠式超低温空气源热泵机组”专利公告号CN208794775U有效解决了双级系统的这一问题，但由于增加了换热器，影响了双级运转时的热效率，而且由于结构比较复杂，生产成本大幅提高，很难推广。

“一种具有制冷功能的双级低温空气源热泵机组”专利公告号：208091008U可以实现单级与双级的自由转换，可大幅提高机组的热效率，但由于在低压压缩机1工作，而高压压缩机2不工作的情况下，低压级压缩机的排气会有一小部分流经高压级压缩机，而低压压缩机的排气中含有一定量的润滑油，这样就会使一部分润滑油进入高压压缩机，并沉积到高压压缩机内，这样低压压缩机长时间连续单机运转就会造成大量润滑油沉积到高压压缩机内，造成高压压缩机无法启动、以及低压压缩机缺油的状况，并不适合单压缩机长期连续运转。

我们通过反复论证、试验解决了双级（多级）制冷系统中压缩机即可单机运转、也可双级（多级）运转的技术。而且，结构非常简单，无需中间换热器。

发明内容

为了能够提高制冷机的热效率，解决低压压缩机的排气与高压压缩机吸气直接连接产生的回油问题，本实用新型提供了多级制冷机组。该多级制冷机组通过在压缩机吸气口加装竖向回气油分离器，解决了压缩机回油的技术问题。

本实用新型解决技术问题所采用的方案是：

多级制冷机组包括低压压缩机、高压压缩机、气液分离器、蒸发器、主膨胀阀、辅助膨胀阀、冷凝器、第一回气油分离器、第二回气油分离器、第一单向阀、第二单向阀、第一三通、第二三通、电磁阀和换热器；气液分离器的出口经过第一三通分两路，一路经第一单向阀连接到第二三通，另一路经第一回气油分离器连接到低压压缩机吸气口，低压压缩机排气口通过管道连接到第二三通；管道经过第二三通后分为两路，一路经第二单向阀连接到冷凝器的进口，另一路经第二回气油分离器连接到高压压缩机吸气口，高压压缩机排气口通过管道连接至冷凝器的进口；冷凝器出口经管道分为两路，一路经换热器和主膨胀阀连接至蒸发器进口，另一路经电磁阀、辅助膨胀阀和换热器连接到第二三通管路；蒸发器出口经管道连接至气液分离器的进口，形成循环回路。

为了进一步解决本发明所要解决的技术问题，本发明提供的低压压缩机中，所述低压压缩机吸气口连接有第一回气油分离器和第一三通，冷媒中含有的冷冻机油会在第一回气油分离器中被分离出来，并顺着管壁流到第一三通底部，以避免冷媒中的油沉积到低压压缩机内。

进一步地，所述高压压缩机吸气口连接有第二回气油分离器和第二三通，冷媒中含有的冷冻机油会在第二回气油分离器中被分离出来，并顺着管壁流到第二三通底部，以避免冷媒中的油沉积到高压压缩机内。

积极效果，由于本实用新型通过在压缩机回气口加装竖向回气油分离器解决了低压压缩机的排气与高压压缩机吸气直接连接的回油问题，并实现低压压缩机与高压压缩机任意一台单机运转，及双机同时运转。当压缩比较低时，可根据系统对机组制冷量的要求，启动任何一台压缩机工作。当压缩比增大到某一设定值时，另一台压缩机自动启动实现双级运转，从而大幅提高机组的制冷能力及热效率。通过对采用一台压缩机连续运转500小时进行检测，未运转压缩机的油位没有任何变化。适宜作为低温制冷机组、高温热水机组、高温蒸汽热泵机组和热泵烘干机组使用。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图中，1.1.低压压缩机，1.2.高压压缩机，2.气液分离器，3.蒸发器，4.1.主膨胀阀，4.2.辅助膨胀阀，5.冷凝器，6.1.第一回气油分离器，6.2.第二回气油分离器，7.1.第一单向阀，7.2.第二单向阀，8.1.第一三通，8.2.第二三通，9.电磁阀，10.换热器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

据图所示，多级制冷机组包括低压压缩机1.1、高压压缩机1.2、气液分离器2、蒸发器3、主膨胀阀4.1、辅助膨胀阀4.2、冷凝器5、第一回气油分离器6.1、第二回气油分离器6.2、第一单向阀7.1、第二单向阀7.2、第一三通8.1、第二三通8.2、电磁阀9和换热器10；气液分离器2的出口经过第一三通8.1分两路，一路经第一单向阀7.1连接到第二三通8.2，另一路经第一回气油分离器6.1连接到低压压缩机1.1吸气口，低压压缩机1.1排气口通过管道连接到第二三通8.2；管道经过第二三通8.2后分为两路，一路经第二单向阀7.2连接到冷凝器5的进口，另一路经第二回气油分离器6.2连接到高压压缩机1.2吸气口，高压压缩机1.2排气口通过管道连接至冷凝器5的进口；冷凝器5出口经管道分为两路，一路经换热器10和主膨胀阀4.1连接至蒸发器3进口，另一路经电磁阀9、辅助膨胀阀4.2和换热器10连接到第二三通8.2管路；蒸发器3出口经管道连接至气液分离器2的进口，形成循环回路。

为了优化本实用新型的结构，所述低压压缩机1.1吸气口连接有第一回气油分离器6.1和第一三通8.1，冷媒中含有的冷冻机油会在第一回气油分离器6.1中被分离出来，并顺着管壁流到第一三通8.1底部，以避免冷媒中的油沉积到低压压缩机1.1内。

为了更加优化本实用新型结构的稳定性，所述高压压缩机1.2吸气口连接有第二回气油分离器6.2和第二三通8.2，冷媒中含有的冷冻机油会在第二回气油分离器6.2中被分离出来，并顺着管壁流到第二三通8.2底部，以避免冷媒中的油沉积到高压压缩机1.2内。

实施例：

通过对采用一台压缩机连续运转500小时进行检测，未运转压缩机的油位没有任何变化。

本实用新型的工作过程：

运转方式：

当压缩比低于设定值时，采用低压压缩机运转的运转方式：

低压压缩机1.1通过管道，吸收经第一三通8.1、第一回气油分离器6.1来至气液分离器2的低温低压气态冷媒，经低压压缩机1.1压缩后，排出高温高压气态冷媒，低压压缩机1.1排出的高温高压气态冷媒通过管道，经第二三通8.2、第二单向阀7.2进入冷凝器5，同时有一小部分冷媒会流经第二三通8.2、第二回气油分离器6.2、高压压缩机1.2，冷媒中会含有一定量的冷冻机油，但由于流量很小，流速很慢，冷媒中含有的冷冻机油会在第二回气油分离器6.2中被分离出来，并顺着管壁流到第二三通底部，以避免冷媒中的油沉积到高压压缩机1.2内，在第二三通8.2底部的冷冻机油会被低压压缩机1.1排出的高温高压气态冷媒带到冷凝器5中，与冷媒一同循环，进入冷凝器5的高温高压气态冷媒释放热量变成高压液态冷媒，高压液态冷媒通过管道，经冷凝器5出口、换热器10进入主膨胀阀4.1进行减压，经主膨胀阀4.1减压的低压冷媒经管道进入蒸发器3，冷媒在蒸发器3内吸热蒸发成低温低压气态冷媒，气态冷媒在蒸发器3的出口排出进入气液分离器2，在气液分离器2内分离掉多余的液态冷媒，经气液分离器2出口，通过连接管、第一三通8.1、第一回气油分离器6.1进入低压压缩机1.1的吸气口。

当压缩比低于设定值时，采用高压压缩机运转的运转方式：

高压压缩机1.2通过管道吸收经第二回气油分离器6.2、第二三通8.2、第一单向阀7.1、第一三通8.1、来至于气液分离器2低温低压气态冷媒，并对其进行压缩形成高温高压气态冷媒，高温高压气态冷媒进入冷凝器5，高温高压气态冷媒在冷凝器5内释放热量变成高压液态冷媒，高压液态冷媒通过管道，经换热器10进入主膨胀阀4.1减压，经减压的冷媒进入蒸发器3，在蒸发器3内吸热转变成低温低压气态冷媒，低温低压气态冷媒经管道进入气液分离器2、冷媒在气液分离器2中分离掉多余的液态冷媒由出口排出。经气液分离器2出口排出的低温低压气态冷媒一小部分会经过第一三通8.1、第一回气油分离器6.1、低压压缩机1.1、第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2；冷媒中含有的冷冻机油会在第一回气油分离器6.1中被分离出来，顺着管壁流到第一三通8.1底部，避免冷冻机油沉积到低压压缩机1.1内；经气液分离器2排出的大部分低温低压气态冷媒会经第一三通8.1、第一单向阀7.1、第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2的吸气口，并将流到第一三通8.1底部的冷冻机油一同带到高压压缩机1.2内。

当压缩比达到一定值时，系统双级运转：

低压压缩机1.1通过管道吸收经气液分离器2、第一三通8.1、第一回气油分离器6.2来至于蒸发器5的气态冷媒，经低压压缩机1.1压缩排出中温中压气态冷媒，中温中压气态冷媒通过管道，经第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2的吸气口，高压压缩机1.2对进入的中压气态冷媒进行压缩，排出高温高压气态冷媒，高温高压气态冷媒进入冷凝器5，在冷凝器5内释放热量，转变成高压液态冷媒，高压液态冷媒大部分通过管道进入换热器10进行预冷，预冷后的液态冷媒进入主膨胀阀4.1，经主膨胀阀4.1减压后进入蒸发器3，在蒸发器3内吸收热量转变成低温低压气态冷媒，低温低压气态冷媒由蒸发器3出口排出进入气液分离器2进口。由气液分离器2出口排出，通过管道经第一三通8.1、第一回气油分离器6.1进入低压压缩机1.1的吸气口，经低压压缩机1.1压缩排出中温中压气态冷媒。由冷凝器5排出的液态冷媒另一部分通过管道，经电磁阀9进入辅助膨胀阀4.2，经辅助膨胀阀4.2减压后，进入换热器10与流向主膨胀阀4.1的冷媒进行热交换，液态冷媒转变成气态冷媒，通过管道与低压压缩机1.1排出的中温中压气态冷媒混合，转变成中压气态冷媒，通过管道经第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2吸气口。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

多级制冷技术

技术领域

本实用新型涉及能源领域的低温制冷机组、高温热泵机组，特别是涉及多级制冷机组、高温热水机组。

背景技术

目前，随着社会的发展进步，对于低品位热能利用的热泵机组，以及低温制冷机组被广为应用。在温差较大时就需要通过双级压缩甚至是多级压缩来解决。就空气源热泵机组而言，如果不是双级运转，当环境温度低于-30℃时，机组还能正常制热吗？如果要制取100℃高温热水，采用单机运转能实现吗？如果要想将温度降到-50℃采用单机运转能实现吗？在这种情况就要采用双级或多级运转来实现技术要求。

“双机复叠式低温空气源热泵机组”专利公告号CN203501524U以及“一种复叠式超低温空气源热泵机组”专利公告号CN208794775U有效解决了双级系统的这一问题，但由于增加了换热器，影响了双级运转时的热效率，而且由于结构比较复杂，生产成本大幅提高，很难推广。

“一种具有制冷功能的双级低温空气源热泵机组”专利公告号：208091008U可以实现单级与双级的自由转换，可大幅提高机组的热效率，但由于在低压压缩机1工作，而高压压缩机2不工作的情况下，低压级压缩机的排气会有一小部分流经高压级压缩机，而低压压缩机的排气中含有一定量的润滑油，这样就会使一部分润滑油进入高压压缩机，并沉积到高压压缩机内，这样低压压缩机长时间连续单机运转就会造成大量润滑油沉积到高压压缩机内，造成高压压缩机无法启动、以及低压压缩机缺油的状况，并不适合单压缩机长期连续运转。

我们通过反复论证、试验解决了双级（多级）制冷系统中压缩机即可单机运转、也可双级（多级）运转的技术。而且，结构非常简单，无需中间换热器。

发明内容

为了能够提高制冷机的热效率，解决低压压缩机的排气与高压压缩机吸气直接连接产生的回油问题，本实用新型提供了多级制冷机组。该多级制冷机组通过在压缩机吸气口加装竖向回气油分离器，解决了压缩机回油的技术问题。

本实用新型解决技术问题所采用的方案是：

多级制冷机组包括低压压缩机、高压压缩机、气液分离器、蒸发器、主膨胀阀、辅助膨胀阀、冷凝器、第一回气油分离器、第二回气油分离器、第一单向阀、第二单向阀、第一三通、第二三通、电磁阀和换热器；气液分离器的出口经过第一三通分两路，一路经第一单向阀连接到第二三通，另一路经第一回气油分离器连接到低压压缩机吸气口，低压压缩机排气口通过管道连接到第二三通；管道经过第二三通后分为两路，一路经第二单向阀连接到冷凝器的进口，另一路经第二回气油分离器连接到高压压缩机吸气口，高压压缩机排气口通过管道连接至冷凝器的进口；冷凝器出口经管道分为两路，一路经换热器和主膨胀阀连接至蒸发器进口，另一路经电磁阀、辅助膨胀阀和换热器连接到第二三通管路；蒸发器出口经管道连接至气液分离器的进口，形成循环回路。

为了进一步解决本发明所要解决的技术问题，本发明提供的低压压缩机中，所述低压压缩机吸气口连接有第一回气油分离器和第一三通，冷媒中含有的冷冻机油会在第一回气油分离器中被分离出来，并顺着管壁流到第一三通底部，以避免冷媒中的油沉积到低压压缩机内。

进一步地，所述高压压缩机吸气口连接有第二回气油分离器和第二三通，冷媒中含有的冷冻机油会在第二回气油分离器中被分离出来，并顺着管壁流到第二三通底部，以避免冷媒中的油沉积到高压压缩机内。

积极效果，由于本实用新型通过在压缩机回气口加装竖向回气油分离器解决了低压压缩机的排气与高压压缩机吸气直接连接的回油问题，并实现低压压缩机与高压压缩机任意一台单机运转，及双机同时运转。当压缩比较低时，可根据系统对机组制冷量的要求，启动任何一台压缩机工作。当压缩比增大到某一设定值时，另一台压缩机自动启动实现双级运转，从而大幅提高机组的制冷能力及热效率。通过对采用一台压缩机连续运转500小时进行检测，未运转压缩机的油位没有任何变化。适宜作为低温制冷机组、高温热水机组、高温蒸汽热泵机组和热泵烘干机组使用。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图中，1.1.低压压缩机，1.2.高压压缩机，2.气液分离器，3.蒸发器，4.1.主膨胀阀，4.2.辅助膨胀阀，5.冷凝器，6.1.第一回气油分离器，6.2.第二回气油分离器，7.1.第一单向阀，7.2.第二单向阀，8.1.第一三通，8.2.第二三通，9.电磁阀，10.换热器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

据图所示，多级制冷机组包括低压压缩机1.1、高压压缩机1.2、气液分离器2、蒸发器3、主膨胀阀4.1、辅助膨胀阀4.2、冷凝器5、第一回气油分离器6.1、第二回气油分离器6.2、第一单向阀7.1、第二单向阀7.2、第一三通8.1、第二三通8.2、电磁阀9和换热器10；气液分离器2的出口经过第一三通8.1分两路，一路经第一单向阀7.1连接到第二三通8.2，另一路经第一回气油分离器6.1连接到低压压缩机1.1吸气口，低压压缩机1.1排气口通过管道连接到第二三通8.2；管道经过第二三通8.2后分为两路，一路经第二单向阀7.2连接到冷凝器5的进口，另一路经第二回气油分离器6.2连接到高压压缩机1.2吸气口，高压压缩机1.2排气口通过管道连接至冷凝器5的进口；冷凝器5出口经管道分为两路，一路经换热器10和主膨胀阀4.1连接至蒸发器3进口，另一路经电磁阀9、辅助膨胀阀4.2和换热器10连接到第二三通8.2管路；蒸发器3出口经管道连接至气液分离器2的进口，形成循环回路。

为了优化本实用新型的结构，所述低压压缩机1.1吸气口连接有第一回气油分离器6.1和第一三通8.1，冷媒中含有的冷冻机油会在第一回气油分离器6.1中被分离出来，并顺着管壁流到第一三通8.1底部，以避免冷媒中的油沉积到低压压缩机1.1内。

为了更加优化本实用新型结构的稳定性，所述高压压缩机1.2吸气口连接有第二回气油分离器6.2和第二三通8.2，冷媒中含有的冷冻机油会在第二回气油分离器6.2中被分离出来，并顺着管壁流到第二三通8.2底部，以避免冷媒中的油沉积到高压压缩机1.2内。

实施例：

通过对采用一台压缩机连续运转500小时进行检测，未运转压缩机的油位没有任何变化。

本实用新型的工作过程：

运转方式：

当压缩比低于设定值时，采用低压压缩机运转的运转方式：

低压压缩机1.1通过管道，吸收经第一三通8.1、第一回气油分离器6.1来至气液分离器2的低温低压气态冷媒，经低压压缩机1.1压缩后，排出高温高压气态冷媒，低压压缩机1.1排出的高温高压气态冷媒通过管道，经第二三通8.2、第二单向阀7.2进入冷凝器5，同时有一小部分冷媒会流经第二三通8.2、第二回气油分离器6.2、高压压缩机1.2，冷媒中会含有一定量的冷冻机油，但由于流量很小，流速很慢，冷媒中含有的冷冻机油会在第二回气油分离器6.2中被分离出来，并顺着管壁流到第二三通底部，以避免冷媒中的油沉积到高压压缩机1.2内，在第二三通8.2底部的冷冻机油会被低压压缩机1.1排出的高温高压气态冷媒带到冷凝器5中，与冷媒一同循环，进入冷凝器5的高温高压气态冷媒释放热量变成高压液态冷媒，高压液态冷媒通过管道，经冷凝器5出口、换热器10进入主膨胀阀4.1进行减压，经主膨胀阀4.1减压的低压冷媒经管道进入蒸发器3，冷媒在蒸发器3内吸热蒸发成低温低压气态冷媒，气态冷媒在蒸发器3的出口排出进入气液分离器2，在气液分离器2内分离掉多余的液态冷媒，经气液分离器2出口，通过连接管、第一三通8.1、第一回气油分离器6.1进入低压压缩机1.1的吸气口。

当压缩比低于设定值时，采用高压压缩机运转的运转方式：

高压压缩机1.2通过管道吸收经第二回气油分离器6.2、第二三通8.2、第一单向阀7.1、第一三通8.1、来至于气液分离器2低温低压气态冷媒，并对其进行压缩形成高温高压气态冷媒，高温高压气态冷媒进入冷凝器5，高温高压气态冷媒在冷凝器5内释放热量变成高压液态冷媒，高压液态冷媒通过管道，经换热器10进入主膨胀阀4.1减压，经减压的冷媒进入蒸发器3，在蒸发器3内吸热转变成低温低压气态冷媒，低温低压气态冷媒经管道进入气液分离器2、冷媒在气液分离器2中分离掉多余的液态冷媒由出口排出。经气液分离器2出口排出的低温低压气态冷媒一小部分会经过第一三通8.1、第一回气油分离器6.1、低压压缩机1.1、第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2；冷媒中含有的冷冻机油会在第一回气油分离器6.1中被分离出来，顺着管壁流到第一三通8.1底部，避免冷冻机油沉积到低压压缩机1.1内；经气液分离器2排出的大部分低温低压气态冷媒会经第一三通8.1、第一单向阀7.1、第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2的吸气口，并将流到第一三通8.1底部的冷冻机油一同带到高压压缩机1.2内。

当压缩比达到一定值时，系统双级运转：

低压压缩机1.1通过管道吸收经气液分离器2、第一三通8.1、第一回气油分离器6.2来至于蒸发器5的气态冷媒，经低压压缩机1.1压缩排出中温中压气态冷媒，中温中压气态冷媒通过管道，经第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2的吸气口，高压压缩机1.2对进入的中压气态冷媒进行压缩，排出高温高压气态冷媒，高温高压气态冷媒进入冷凝器5，在冷凝器5内释放热量，转变成高压液态冷媒，高压液态冷媒大部分通过管道进入换热器10进行预冷，预冷后的液态冷媒进入主膨胀阀4.1，经主膨胀阀4.1减压后进入蒸发器3，在蒸发器3内吸收热量转变成低温低压气态冷媒，低温低压气态冷媒由蒸发器3出口排出进入气液分离器2进口。由气液分离器2出口排出，通过管道经第一三通8.1、第一回气油分离器6.1进入低压压缩机1.1的吸气口，经低压压缩机1.1压缩排出中温中压气态冷媒。由冷凝器5排出的液态冷媒另一部分通过管道，经电磁阀9进入辅助膨胀阀4.2，经辅助膨胀阀4.2减压后，进入换热器10与流向主膨胀阀4.1的冷媒进行热交换，液态冷媒转变成气态冷媒，通过管道与低压压缩机1.1排出的中温中压气态冷媒混合，转变成中压气态冷媒，通过管道经第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2吸气口。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

多级制冷技术

技术领域

本实用新型涉及能源领域的低温制冷机组、高温热泵机组，特别是涉及多级制冷机组、高温热水机组。

背景技术

目前，随着社会的发展进步，对于低品位热能利用的热泵机组，以及低温制冷机组被广为应用。在温差较大时就需要通过双级压缩甚至是多级压缩来解决。就空气源热泵机组而言，如果不是双级运转，当环境温度低于-30℃时，机组还能正常制热吗？如果要制取100℃高温热水，采用单机运转能实现吗？如果要想将温度降到-50℃采用单机运转能实现吗？在这种情况就要采用双级或多级运转来实现技术要求。

“双机复叠式低温空气源热泵机组”专利公告号CN203501524U以及“一种复叠式超低温空气源热泵机组”专利公告号CN208794775U有效解决了双级系统的这一问题，但由于增加了换热器，影响了双级运转时的热效率，而且由于结构比较复杂，生产成本大幅提高，很难推广。

“一种具有制冷功能的双级低温空气源热泵机组”专利公告号：208091008U可以实现单级与双级的自由转换，可大幅提高机组的热效率，但由于在低压压缩机1工作，而高压压缩机2不工作的情况下，低压级压缩机的排气会有一小部分流经高压级压缩机，而低压压缩机的排气中含有一定量的润滑油，这样就会使一部分润滑油进入高压压缩机，并沉积到高压压缩机内，这样低压压缩机长时间连续单机运转就会造成大量润滑油沉积到高压压缩机内，造成高压压缩机无法启动、以及低压压缩机缺油的状况，并不适合单压缩机长期连续运转。

我们通过反复论证、试验解决了双级（多级）制冷系统中压缩机即可单机运转、也可双级（多级）运转的技术。而且，结构非常简单，无需中间换热器。

发明内容

为了能够提高制冷机的热效率，解决低压压缩机的排气与高压压缩机吸气直接连接产生的回油问题，本实用新型提供了多级制冷机组。该多级制冷机组通过在压缩机吸气口加装竖向回气油分离器，解决了压缩机回油的技术问题。

本实用新型解决技术问题所采用的方案是：

多级制冷机组包括低压压缩机、高压压缩机、气液分离器、蒸发器、主膨胀阀、辅助膨胀阀、冷凝器、第一回气油分离器、第二回气油分离器、第一单向阀、第二单向阀、第一三通、第二三通、电磁阀和换热器；气液分离器的出口经过第一三通分两路，一路经第一单向阀连接到第二三通，另一路经第一回气油分离器连接到低压压缩机吸气口，低压压缩机排气口通过管道连接到第二三通；管道经过第二三通后分为两路，一路经第二单向阀连接到冷凝器的进口，另一路经第二回气油分离器连接到高压压缩机吸气口，高压压缩机排气口通过管道连接至冷凝器的进口；冷凝器出口经管道分为两路，一路经换热器和主膨胀阀连接至蒸发器进口，另一路经电磁阀、辅助膨胀阀和换热器连接到第二三通管路；蒸发器出口经管道连接至气液分离器的进口，形成循环回路。

为了进一步解决本发明所要解决的技术问题，本发明提供的低压压缩机中，所述低压压缩机吸气口连接有第一回气油分离器和第一三通，冷媒中含有的冷冻机油会在第一回气油分离器中被分离出来，并顺着管壁流到第一三通底部，以避免冷媒中的油沉积到低压压缩机内。

进一步地，所述高压压缩机吸气口连接有第二回气油分离器和第二三通，冷媒中含有的冷冻机油会在第二回气油分离器中被分离出来，并顺着管壁流到第二三通底部，以避免冷媒中的油沉积到高压压缩机内。

积极效果，由于本实用新型通过在压缩机回气口加装竖向回气油分离器解决了低压压缩机的排气与高压压缩机吸气直接连接的回油问题，并实现低压压缩机与高压压缩机任意一台单机运转，及双机同时运转。当压缩比较低时，可根据系统对机组制冷量的要求，启动任何一台压缩机工作。当压缩比增大到某一设定值时，另一台压缩机自动启动实现双级运转，从而大幅提高机组的制冷能力及热效率。通过对采用一台压缩机连续运转500小时进行检测，未运转压缩机的油位没有任何变化。适宜作为低温制冷机组、高温热水机组、高温蒸汽热泵机组和热泵烘干机组使用。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图中，1.1.低压压缩机，1.2.高压压缩机，2.气液分离器，3.蒸发器，4.1.主膨胀阀，4.2.辅助膨胀阀，5.冷凝器，6.1.第一回气油分离器，6.2.第二回气油分离器，7.1.第一单向阀，7.2.第二单向阀，8.1.第一三通，8.2.第二三通，9.电磁阀，10.换热器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

据图所示，多级制冷机组包括低压压缩机1.1、高压压缩机1.2、气液分离器2、蒸发器3、主膨胀阀4.1、辅助膨胀阀4.2、冷凝器5、第一回气油分离器6.1、第二回气油分离器6.2、第一单向阀7.1、第二单向阀7.2、第一三通8.1、第二三通8.2、电磁阀9和换热器10；气液分离器2的出口经过第一三通8.1分两路，一路经第一单向阀7.1连接到第二三通8.2，另一路经第一回气油分离器6.1连接到低压压缩机1.1吸气口，低压压缩机1.1排气口通过管道连接到第二三通8.2；管道经过第二三通8.2后分为两路，一路经第二单向阀7.2连接到冷凝器5的进口，另一路经第二回气油分离器6.2连接到高压压缩机1.2吸气口，高压压缩机1.2排气口通过管道连接至冷凝器5的进口；冷凝器5出口经管道分为两路，一路经换热器10和主膨胀阀4.1连接至蒸发器3进口，另一路经电磁阀9、辅助膨胀阀4.2和换热器10连接到第二三通8.2管路；蒸发器3出口经管道连接至气液分离器2的进口，形成循环回路。

为了优化本实用新型的结构，所述低压压缩机1.1吸气口连接有第一回气油分离器6.1和第一三通8.1，冷媒中含有的冷冻机油会在第一回气油分离器6.1中被分离出来，并顺着管壁流到第一三通8.1底部，以避免冷媒中的油沉积到低压压缩机1.1内。

为了更加优化本实用新型结构的稳定性，所述高压压缩机1.2吸气口连接有第二回气油分离器6.2和第二三通8.2，冷媒中含有的冷冻机油会在第二回气油分离器6.2中被分离出来，并顺着管壁流到第二三通8.2底部，以避免冷媒中的油沉积到高压压缩机1.2内。

实施例：

通过对采用一台压缩机连续运转500小时进行检测，未运转压缩机的油位没有任何变化。

本实用新型的工作过程：

运转方式：

当压缩比低于设定值时，采用低压压缩机运转的运转方式：

低压压缩机1.1通过管道，吸收经第一三通8.1、第一回气油分离器6.1来至气液分离器2的低温低压气态冷媒，经低压压缩机1.1压缩后，排出高温高压气态冷媒，低压压缩机1.1排出的高温高压气态冷媒通过管道，经第二三通8.2、第二单向阀7.2进入冷凝器5，同时有一小部分冷媒会流经第二三通8.2、第二回气油分离器6.2、高压压缩机1.2，冷媒中会含有一定量的冷冻机油，但由于流量很小，流速很慢，冷媒中含有的冷冻机油会在第二回气油分离器6.2中被分离出来，并顺着管壁流到第二三通底部，以避免冷媒中的油沉积到高压压缩机1.2内，在第二三通8.2底部的冷冻机油会被低压压缩机1.1排出的高温高压气态冷媒带到冷凝器5中，与冷媒一同循环，进入冷凝器5的高温高压气态冷媒释放热量变成高压液态冷媒，高压液态冷媒通过管道，经冷凝器5出口、换热器10进入主膨胀阀4.1进行减压，经主膨胀阀4.1减压的低压冷媒经管道进入蒸发器3，冷媒在蒸发器3内吸热蒸发成低温低压气态冷媒，气态冷媒在蒸发器3的出口排出进入气液分离器2，在气液分离器2内分离掉多余的液态冷媒，经气液分离器2出口，通过连接管、第一三通8.1、第一回气油分离器6.1进入低压压缩机1.1的吸气口。

当压缩比低于设定值时，采用高压压缩机运转的运转方式：

高压压缩机1.2通过管道吸收经第二回气油分离器6.2、第二三通8.2、第一单向阀7.1、第一三通8.1、来至于气液分离器2低温低压气态冷媒，并对其进行压缩形成高温高压气态冷媒，高温高压气态冷媒进入冷凝器5，高温高压气态冷媒在冷凝器5内释放热量变成高压液态冷媒，高压液态冷媒通过管道，经换热器10进入主膨胀阀4.1减压，经减压的冷媒进入蒸发器3，在蒸发器3内吸热转变成低温低压气态冷媒，低温低压气态冷媒经管道进入气液分离器2、冷媒在气液分离器2中分离掉多余的液态冷媒由出口排出。经气液分离器2出口排出的低温低压气态冷媒一小部分会经过第一三通8.1、第一回气油分离器6.1、低压压缩机1.1、第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2；冷媒中含有的冷冻机油会在第一回气油分离器6.1中被分离出来，顺着管壁流到第一三通8.1底部，避免冷冻机油沉积到低压压缩机1.1内；经气液分离器2排出的大部分低温低压气态冷媒会经第一三通8.1、第一单向阀7.1、第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2的吸气口，并将流到第一三通8.1底部的冷冻机油一同带到高压压缩机1.2内。

当压缩比达到一定值时，系统双级运转：

低压压缩机1.1通过管道吸收经气液分离器2、第一三通8.1、第一回气油分离器6.2来至于蒸发器5的气态冷媒，经低压压缩机1.1压缩排出中温中压气态冷媒，中温中压气态冷媒通过管道，经第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2的吸气口，高压压缩机1.2对进入的中压气态冷媒进行压缩，排出高温高压气态冷媒，高温高压气态冷媒进入冷凝器5，在冷凝器5内释放热量，转变成高压液态冷媒，高压液态冷媒大部分通过管道进入换热器10进行预冷，预冷后的液态冷媒进入主膨胀阀4.1，经主膨胀阀4.1减压后进入蒸发器3，在蒸发器3内吸收热量转变成低温低压气态冷媒，低温低压气态冷媒由蒸发器3出口排出进入气液分离器2进口。由气液分离器2出口排出，通过管道经第一三通8.1、第一回气油分离器6.1进入低压压缩机1.1的吸气口，经低压压缩机1.1压缩排出中温中压气态冷媒。由冷凝器5排出的液态冷媒另一部分通过管道，经电磁阀9进入辅助膨胀阀4.2，经辅助膨胀阀4.2减压后，进入换热器10与流向主膨胀阀4.1的冷媒进行热交换，液态冷媒转变成气态冷媒，通过管道与低压压缩机1.1排出的中温中压气态冷媒混合，转变成中压气态冷媒，通过管道经第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2吸气口。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

多级制冷技术

技术领域

本实用新型涉及能源领域的低温制冷机组、高温热泵机组，特别是涉及多级制冷机组、高温热水机组。

背景技术

目前，随着社会的发展进步，对于低品位热能利用的热泵机组，以及低温制冷机组被广为应用。在温差较大时就需要通过双级压缩甚至是多级压缩来解决。就空气源热泵机组而言，如果不是双级运转，当环境温度低于-30℃时，机组还能正常制热吗？如果要制取100℃高温热水，采用单机运转能实现吗？如果要想将温度降到-50℃采用单机运转能实现吗？在这种情况就要采用双级或多级运转来实现技术要求。

“双机复叠式低温空气源热泵机组”专利公告号CN203501524U以及“一种复叠式超低温空气源热泵机组”专利公告号CN208794775U有效解决了双级系统的这一问题，但由于增加了换热器，影响了双级运转时的热效率，而且由于结构比较复杂，生产成本大幅提高，很难推广。

“一种具有制冷功能的双级低温空气源热泵机组”专利公告号：208091008U可以实现单级与双级的自由转换，可大幅提高机组的热效率，但由于在低压压缩机1工作，而高压压缩机2不工作的情况下，低压级压缩机的排气会有一小部分流经高压级压缩机，而低压压缩机的排气中含有一定量的润滑油，这样就会使一部分润滑油进入高压压缩机，并沉积到高压压缩机内，这样低压压缩机长时间连续单机运转就会造成大量润滑油沉积到高压压缩机内，造成高压压缩机无法启动、以及低压压缩机缺油的状况，并不适合单压缩机长期连续运转。

我们通过反复论证、试验解决了双级（多级）制冷系统中压缩机即可单机运转、也可双级（多级）运转的技术。而且，结构非常简单，无需中间换热器。

发明内容

为了能够提高制冷机的热效率，解决低压压缩机的排气与高压压缩机吸气直接连接产生的回油问题，本实用新型提供了多级制冷机组。该多级制冷机组通过在压缩机吸气口加装竖向回气油分离器，解决了压缩机回油的技术问题。

本实用新型解决技术问题所采用的方案是：

多级制冷机组包括低压压缩机、高压压缩机、气液分离器、蒸发器、主膨胀阀、辅助膨胀阀、冷凝器、第一回气油分离器、第二回气油分离器、第一单向阀、第二单向阀、第一三通、第二三通、电磁阀和换热器；气液分离器的出口经过第一三通分两路，一路经第一单向阀连接到第二三通，另一路经第一回气油分离器连接到低压压缩机吸气口，低压压缩机排气口通过管道连接到第二三通；管道经过第二三通后分为两路，一路经第二单向阀连接到冷凝器的进口，另一路经第二回气油分离器连接到高压压缩机吸气口，高压压缩机排气口通过管道连接至冷凝器的进口；冷凝器出口经管道分为两路，一路经换热器和主膨胀阀连接至蒸发器进口，另一路经电磁阀、辅助膨胀阀和换热器连接到第二三通管路；蒸发器出口经管道连接至气液分离器的进口，形成循环回路。

为了进一步解决本发明所要解决的技术问题，本发明提供的低压压缩机中，所述低压压缩机吸气口连接有第一回气油分离器和第一三通，冷媒中含有的冷冻机油会在第一回气油分离器中被分离出来，并顺着管壁流到第一三通底部，以避免冷媒中的油沉积到低压压缩机内。

进一步地，所述高压压缩机吸气口连接有第二回气油分离器和第二三通，冷媒中含有的冷冻机油会在第二回气油分离器中被分离出来，并顺着管壁流到第二三通底部，以避免冷媒中的油沉积到高压压缩机内。

积极效果，由于本实用新型通过在压缩机回气口加装竖向回气油分离器解决了低压压缩机的排气与高压压缩机吸气直接连接的回油问题，并实现低压压缩机与高压压缩机任意一台单机运转，及双机同时运转。当压缩比较低时，可根据系统对机组制冷量的要求，启动任何一台压缩机工作。当压缩比增大到某一设定值时，另一台压缩机自动启动实现双级运转，从而大幅提高机组的制冷能力及热效率。通过对采用一台压缩机连续运转500小时进行检测，未运转压缩机的油位没有任何变化。适宜作为低温制冷机组、高温热水机组、高温蒸汽热泵机组和热泵烘干机组使用。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图中，1.1.低压压缩机，1.2.高压压缩机，2.气液分离器，3.蒸发器，4.1.主膨胀阀，4.2.辅助膨胀阀，5.冷凝器，6.1.第一回气油分离器，6.2.第二回气油分离器，7.1.第一单向阀，7.2.第二单向阀，8.1.第一三通，8.2.第二三通，9.电磁阀，10.换热器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

据图所示，多级制冷机组包括低压压缩机1.1、高压压缩机1.2、气液分离器2、蒸发器3、主膨胀阀4.1、辅助膨胀阀4.2、冷凝器5、第一回气油分离器6.1、第二回气油分离器6.2、第一单向阀7.1、第二单向阀7.2、第一三通8.1、第二三通8.2、电磁阀9和换热器10；气液分离器2的出口经过第一三通8.1分两路，一路经第一单向阀7.1连接到第二三通8.2，另一路经第一回气油分离器6.1连接到低压压缩机1.1吸气口，低压压缩机1.1排气口通过管道连接到第二三通8.2；管道经过第二三通8.2后分为两路，一路经第二单向阀7.2连接到冷凝器5的进口，另一路经第二回气油分离器6.2连接到高压压缩机1.2吸气口，高压压缩机1.2排气口通过管道连接至冷凝器5的进口；冷凝器5出口经管道分为两路，一路经换热器10和主膨胀阀4.1连接至蒸发器3进口，另一路经电磁阀9、辅助膨胀阀4.2和换热器10连接到第二三通8.2管路；蒸发器3出口经管道连接至气液分离器2的进口，形成循环回路。

为了优化本实用新型的结构，所述低压压缩机1.1吸气口连接有第一回气油分离器6.1和第一三通8.1，冷媒中含有的冷冻机油会在第一回气油分离器6.1中被分离出来，并顺着管壁流到第一三通8.1底部，以避免冷媒中的油沉积到低压压缩机1.1内。

为了更加优化本实用新型结构的稳定性，所述高压压缩机1.2吸气口连接有第二回气油分离器6.2和第二三通8.2，冷媒中含有的冷冻机油会在第二回气油分离器6.2中被分离出来，并顺着管壁流到第二三通8.2底部，以避免冷媒中的油沉积到高压压缩机1.2内。

实施例：

通过对采用一台压缩机连续运转500小时进行检测，未运转压缩机的油位没有任何变化。

本实用新型的工作过程：

运转方式：

当压缩比低于设定值时，采用低压压缩机运转的运转方式：

低压压缩机1.1通过管道，吸收经第一三通8.1、第一回气油分离器6.1来至气液分离器2的低温低压气态冷媒，经低压压缩机1.1压缩后，排出高温高压气态冷媒，低压压缩机1.1排出的高温高压气态冷媒通过管道，经第二三通8.2、第二单向阀7.2进入冷凝器5，同时有一小部分冷媒会流经第二三通8.2、第二回气油分离器6.2、高压压缩机1.2，冷媒中会含有一定量的冷冻机油，但由于流量很小，流速很慢，冷媒中含有的冷冻机油会在第二回气油分离器6.2中被分离出来，并顺着管壁流到第二三通底部，以避免冷媒中的油沉积到高压压缩机1.2内，在第二三通8.2底部的冷冻机油会被低压压缩机1.1排出的高温高压气态冷媒带到冷凝器5中，与冷媒一同循环，进入冷凝器5的高温高压气态冷媒释放热量变成高压液态冷媒，高压液态冷媒通过管道，经冷凝器5出口、换热器10进入主膨胀阀4.1进行减压，经主膨胀阀4.1减压的低压冷媒经管道进入蒸发器3，冷媒在蒸发器3内吸热蒸发成低温低压气态冷媒，气态冷媒在蒸发器3的出口排出进入气液分离器2，在气液分离器2内分离掉多余的液态冷媒，经气液分离器2出口，通过连接管、第一三通8.1、第一回气油分离器6.1进入低压压缩机1.1的吸气口。

当压缩比低于设定值时，采用高压压缩机运转的运转方式：

高压压缩机1.2通过管道吸收经第二回气油分离器6.2、第二三通8.2、第一单向阀7.1、第一三通8.1、来至于气液分离器2低温低压气态冷媒，并对其进行压缩形成高温高压气态冷媒，高温高压气态冷媒进入冷凝器5，高温高压气态冷媒在冷凝器5内释放热量变成高压液态冷媒，高压液态冷媒通过管道，经换热器10进入主膨胀阀4.1减压，经减压的冷媒进入蒸发器3，在蒸发器3内吸热转变成低温低压气态冷媒，低温低压气态冷媒经管道进入气液分离器2、冷媒在气液分离器2中分离掉多余的液态冷媒由出口排出。经气液分离器2出口排出的低温低压气态冷媒一小部分会经过第一三通8.1、第一回气油分离器6.1、低压压缩机1.1、第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2；冷媒中含有的冷冻机油会在第一回气油分离器6.1中被分离出来，顺着管壁流到第一三通8.1底部，避免冷冻机油沉积到低压压缩机1.1内；经气液分离器2排出的大部分低温低压气态冷媒会经第一三通8.1、第一单向阀7.1、第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2的吸气口，并将流到第一三通8.1底部的冷冻机油一同带到高压压缩机1.2内。

当压缩比达到一定值时，系统双级运转：

低压压缩机1.1通过管道吸收经气液分离器2、第一三通8.1、第一回气油分离器6.2来至于蒸发器5的气态冷媒，经低压压缩机1.1压缩排出中温中压气态冷媒，中温中压气态冷媒通过管道，经第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2的吸气口，高压压缩机1.2对进入的中压气态冷媒进行压缩，排出高温高压气态冷媒，高温高压气态冷媒进入冷凝器5，在冷凝器5内释放热量，转变成高压液态冷媒，高压液态冷媒大部分通过管道进入换热器10进行预冷，预冷后的液态冷媒进入主膨胀阀4.1，经主膨胀阀4.1减压后进入蒸发器3，在蒸发器3内吸收热量转变成低温低压气态冷媒，低温低压气态冷媒由蒸发器3出口排出进入气液分离器2进口。由气液分离器2出口排出，通过管道经第一三通8.1、第一回气油分离器6.1进入低压压缩机1.1的吸气口，经低压压缩机1.1压缩排出中温中压气态冷媒。由冷凝器5排出的液态冷媒另一部分通过管道，经电磁阀9进入辅助膨胀阀4.2，经辅助膨胀阀4.2减压后，进入换热器10与流向主膨胀阀4.1的冷媒进行热交换，液态冷媒转变成气态冷媒，通过管道与低压压缩机1.1排出的中温中压气态冷媒混合，转变成中压气态冷媒，通过管道经第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2吸气口。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

多级制冷技术

技术领域

本实用新型涉及能源领域的低温制冷机组、高温热泵机组，特别是涉及多级制冷机组、高温热水机组。

背景技术

目前，随着社会的发展进步，对于低品位热能利用的热泵机组，以及低温制冷机组被广为应用。在温差较大时就需要通过双级压缩甚至是多级压缩来解决。就空气源热泵机组而言，如果不是双级运转，当环境温度低于-30℃时，机组还能正常制热吗？如果要制取100℃高温热水，采用单机运转能实现吗？如果要想将温度降到-50℃采用单机运转能实现吗？在这种情况就要采用双级或多级运转来实现技术要求。

“双机复叠式低温空气源热泵机组”专利公告号CN203501524U以及“一种复叠式超低温空气源热泵机组”专利公告号CN208794775U有效解决了双级系统的这一问题，但由于增加了换热器，影响了双级运转时的热效率，而且由于结构比较复杂，生产成本大幅提高，很难推广。

“一种具有制冷功能的双级低温空气源热泵机组”专利公告号：208091008U可以实现单级与双级的自由转换，可大幅提高机组的热效率，但由于在低压压缩机1工作，而高压压缩机2不工作的情况下，低压级压缩机的排气会有一小部分流经高压级压缩机，而低压压缩机的排气中含有一定量的润滑油，这样就会使一部分润滑油进入高压压缩机，并沉积到高压压缩机内，这样低压压缩机长时间连续单机运转就会造成大量润滑油沉积到高压压缩机内，造成高压压缩机无法启动、以及低压压缩机缺油的状况，并不适合单压缩机长期连续运转。

我们通过反复论证、试验解决了双级（多级）制冷系统中压缩机即可单机运转、也可双级（多级）运转的技术。而且，结构非常简单，无需中间换热器。

发明内容

为了能够提高制冷机的热效率，解决低压压缩机的排气与高压压缩机吸气直接连接产生的回油问题，本实用新型提供了多级制冷机组。该多级制冷机组通过在压缩机吸气口加装竖向回气油分离器，解决了压缩机回油的技术问题。

本实用新型解决技术问题所采用的方案是：

多级制冷机组包括低压压缩机、高压压缩机、气液分离器、蒸发器、主膨胀阀、辅助膨胀阀、冷凝器、第一回气油分离器、第二回气油分离器、第一单向阀、第二单向阀、第一三通、第二三通、电磁阀和换热器；气液分离器的出口经过第一三通分两路，一路经第一单向阀连接到第二三通，另一路经第一回气油分离器连接到低压压缩机吸气口，低压压缩机排气口通过管道连接到第二三通；管道经过第二三通后分为两路，一路经第二单向阀连接到冷凝器的进口，另一路经第二回气油分离器连接到高压压缩机吸气口，高压压缩机排气口通过管道连接至冷凝器的进口；冷凝器出口经管道分为两路，一路经换热器和主膨胀阀连接至蒸发器进口，另一路经电磁阀、辅助膨胀阀和换热器连接到第二三通管路；蒸发器出口经管道连接至气液分离器的进口，形成循环回路。

为了进一步解决本发明所要解决的技术问题，本发明提供的低压压缩机中，所述低压压缩机吸气口连接有第一回气油分离器和第一三通，冷媒中含有的冷冻机油会在第一回气油分离器中被分离出来，并顺着管壁流到第一三通底部，以避免冷媒中的油沉积到低压压缩机内。

进一步地，所述高压压缩机吸气口连接有第二回气油分离器和第二三通，冷媒中含有的冷冻机油会在第二回气油分离器中被分离出来，并顺着管壁流到第二三通底部，以避免冷媒中的油沉积到高压压缩机内。

积极效果，由于本实用新型通过在压缩机回气口加装竖向回气油分离器解决了低压压缩机的排气与高压压缩机吸气直接连接的回油问题，并实现低压压缩机与高压压缩机任意一台单机运转，及双机同时运转。当压缩比较低时，可根据系统对机组制冷量的要求，启动任何一台压缩机工作。当压缩比增大到某一设定值时，另一台压缩机自动启动实现双级运转，从而大幅提高机组的制冷能力及热效率。通过对采用一台压缩机连续运转500小时进行检测，未运转压缩机的油位没有任何变化。适宜作为低温制冷机组、高温热水机组、高温蒸汽热泵机组和热泵烘干机组使用。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图中，1.1.低压压缩机，1.2.高压压缩机，2.气液分离器，3.蒸发器，4.1.主膨胀阀，4.2.辅助膨胀阀，5.冷凝器，6.1.第一回气油分离器，6.2.第二回气油分离器，7.1.第一单向阀，7.2.第二单向阀，8.1.第一三通，8.2.第二三通，9.电磁阀，10.换热器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

据图所示，多级制冷机组包括低压压缩机1.1、高压压缩机1.2、气液分离器2、蒸发器3、主膨胀阀4.1、辅助膨胀阀4.2、冷凝器5、第一回气油分离器6.1、第二回气油分离器6.2、第一单向阀7.1、第二单向阀7.2、第一三通8.1、第二三通8.2、电磁阀9和换热器10；气液分离器2的出口经过第一三通8.1分两路，一路经第一单向阀7.1连接到第二三通8.2，另一路经第一回气油分离器6.1连接到低压压缩机1.1吸气口，低压压缩机1.1排气口通过管道连接到第二三通8.2；管道经过第二三通8.2后分为两路，一路经第二单向阀7.2连接到冷凝器5的进口，另一路经第二回气油分离器6.2连接到高压压缩机1.2吸气口，高压压缩机1.2排气口通过管道连接至冷凝器5的进口；冷凝器5出口经管道分为两路，一路经换热器10和主膨胀阀4.1连接至蒸发器3进口，另一路经电磁阀9、辅助膨胀阀4.2和换热器10连接到第二三通8.2管路；蒸发器3出口经管道连接至气液分离器2的进口，形成循环回路。

为了优化本实用新型的结构，所述低压压缩机1.1吸气口连接有第一回气油分离器6.1和第一三通8.1，冷媒中含有的冷冻机油会在第一回气油分离器6.1中被分离出来，并顺着管壁流到第一三通8.1底部，以避免冷媒中的油沉积到低压压缩机1.1内。

为了更加优化本实用新型结构的稳定性，所述高压压缩机1.2吸气口连接有第二回气油分离器6.2和第二三通8.2，冷媒中含有的冷冻机油会在第二回气油分离器6.2中被分离出来，并顺着管壁流到第二三通8.2底部，以避免冷媒中的油沉积到高压压缩机1.2内。

实施例：

通过对采用一台压缩机连续运转500小时进行检测，未运转压缩机的油位没有任何变化。

本实用新型的工作过程：

运转方式：

当压缩比低于设定值时，采用低压压缩机运转的运转方式：

低压压缩机1.1通过管道，吸收经第一三通8.1、第一回气油分离器6.1来至气液分离器2的低温低压气态冷媒，经低压压缩机1.1压缩后，排出高温高压气态冷媒，低压压缩机1.1排出的高温高压气态冷媒通过管道，经第二三通8.2、第二单向阀7.2进入冷凝器5，同时有一小部分冷媒会流经第二三通8.2、第二回气油分离器6.2、高压压缩机1.2，冷媒中会含有一定量的冷冻机油，但由于流量很小，流速很慢，冷媒中含有的冷冻机油会在第二回气油分离器6.2中被分离出来，并顺着管壁流到第二三通底部，以避免冷媒中的油沉积到高压压缩机1.2内，在第二三通8.2底部的冷冻机油会被低压压缩机1.1排出的高温高压气态冷媒带到冷凝器5中，与冷媒一同循环，进入冷凝器5的高温高压气态冷媒释放热量变成高压液态冷媒，高压液态冷媒通过管道，经冷凝器5出口、换热器10进入主膨胀阀4.1进行减压，经主膨胀阀4.1减压的低压冷媒经管道进入蒸发器3，冷媒在蒸发器3内吸热蒸发成低温低压气态冷媒，气态冷媒在蒸发器3的出口排出进入气液分离器2，在气液分离器2内分离掉多余的液态冷媒，经气液分离器2出口，通过连接管、第一三通8.1、第一回气油分离器6.1进入低压压缩机1.1的吸气口。

当压缩比低于设定值时，采用高压压缩机运转的运转方式：

高压压缩机1.2通过管道吸收经第二回气油分离器6.2、第二三通8.2、第一单向阀7.1、第一三通8.1、来至于气液分离器2低温低压气态冷媒，并对其进行压缩形成高温高压气态冷媒，高温高压气态冷媒进入冷凝器5，高温高压气态冷媒在冷凝器5内释放热量变成高压液态冷媒，高压液态冷媒通过管道，经换热器10进入主膨胀阀4.1减压，经减压的冷媒进入蒸发器3，在蒸发器3内吸热转变成低温低压气态冷媒，低温低压气态冷媒经管道进入气液分离器2、冷媒在气液分离器2中分离掉多余的液态冷媒由出口排出。经气液分离器2出口排出的低温低压气态冷媒一小部分会经过第一三通8.1、第一回气油分离器6.1、低压压缩机1.1、第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2；冷媒中含有的冷冻机油会在第一回气油分离器6.1中被分离出来，顺着管壁流到第一三通8.1底部，避免冷冻机油沉积到低压压缩机1.1内；经气液分离器2排出的大部分低温低压气态冷媒会经第一三通8.1、第一单向阀7.1、第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2的吸气口，并将流到第一三通8.1底部的冷冻机油一同带到高压压缩机1.2内。

当压缩比达到一定值时，系统双级运转：

低压压缩机1.1通过管道吸收经气液分离器2、第一三通8.1、第一回气油分离器6.2来至于蒸发器5的气态冷媒，经低压压缩机1.1压缩排出中温中压气态冷媒，中温中压气态冷媒通过管道，经第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2的吸气口，高压压缩机1.2对进入的中压气态冷媒进行压缩，排出高温高压气态冷媒，高温高压气态冷媒进入冷凝器5，在冷凝器5内释放热量，转变成高压液态冷媒，高压液态冷媒大部分通过管道进入换热器10进行预冷，预冷后的液态冷媒进入主膨胀阀4.1，经主膨胀阀4.1减压后进入蒸发器3，在蒸发器3内吸收热量转变成低温低压气态冷媒，低温低压气态冷媒由蒸发器3出口排出进入气液分离器2进口。由气液分离器2出口排出，通过管道经第一三通8.1、第一回气油分离器6.1进入低压压缩机1.1的吸气口，经低压压缩机1.1压缩排出中温中压气态冷媒。由冷凝器5排出的液态冷媒另一部分通过管道，经电磁阀9进入辅助膨胀阀4.2，经辅助膨胀阀4.2减压后，进入换热器10与流向主膨胀阀4.1的冷媒进行热交换，液态冷媒转变成气态冷媒，通过管道与低压压缩机1.1排出的中温中压气态冷媒混合，转变成中压气态冷媒，通过管道经第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2吸气口。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

多级制冷技术

技术领域

本实用新型涉及能源领域的低温制冷机组、高温热泵机组，特别是涉及多级制冷机组、高温热水机组。

背景技术

目前，随着社会的发展进步，对于低品位热能利用的热泵机组，以及低温制冷机组被广为应用。在温差较大时就需要通过双级压缩甚至是多级压缩来解决。就空气源热泵机组而言，如果不是双级运转，当环境温度低于-30℃时，机组还能正常制热吗？如果要制取100℃高温热水，采用单机运转能实现吗？如果要想将温度降到-50℃采用单机运转能实现吗？在这种情况就要采用双级或多级运转来实现技术要求。

“双机复叠式低温空气源热泵机组”专利公告号CN203501524U以及“一种复叠式超低温空气源热泵机组”专利公告号CN208794775U有效解决了双级系统的这一问题，但由于增加了换热器，影响了双级运转时的热效率，而且由于结构比较复杂，生产成本大幅提高，很难推广。

“一种具有制冷功能的双级低温空气源热泵机组”专利公告号：208091008U可以实现单级与双级的自由转换，可大幅提高机组的热效率，但由于在低压压缩机1工作，而高压压缩机2不工作的情况下，低压级压缩机的排气会有一小部分流经高压级压缩机，而低压压缩机的排气中含有一定量的润滑油，这样就会使一部分润滑油进入高压压缩机，并沉积到高压压缩机内，这样低压压缩机长时间连续单机运转就会造成大量润滑油沉积到高压压缩机内，造成高压压缩机无法启动、以及低压压缩机缺油的状况，并不适合单压缩机长期连续运转。

我们通过反复论证、试验解决了双级（多级）制冷系统中压缩机即可单机运转、也可双级（多级）运转的技术。而且，结构非常简单，无需中间换热器。

发明内容

为了能够提高制冷机的热效率，解决低压压缩机的排气与高压压缩机吸气直接连接产生的回油问题，本实用新型提供了多级制冷机组。该多级制冷机组通过在压缩机吸气口加装竖向回气油分离器，解决了压缩机回油的技术问题。

本实用新型解决技术问题所采用的方案是：

多级制冷机组包括低压压缩机、高压压缩机、气液分离器、蒸发器、主膨胀阀、辅助膨胀阀、冷凝器、第一回气油分离器、第二回气油分离器、第一单向阀、第二单向阀、第一三通、第二三通、电磁阀和换热器；气液分离器的出口经过第一三通分两路，一路经第一单向阀连接到第二三通，另一路经第一回气油分离器连接到低压压缩机吸气口，低压压缩机排气口通过管道连接到第二三通；管道经过第二三通后分为两路，一路经第二单向阀连接到冷凝器的进口，另一路经第二回气油分离器连接到高压压缩机吸气口，高压压缩机排气口通过管道连接至冷凝器的进口；冷凝器出口经管道分为两路，一路经换热器和主膨胀阀连接至蒸发器进口，另一路经电磁阀、辅助膨胀阀和换热器连接到第二三通管路；蒸发器出口经管道连接至气液分离器的进口，形成循环回路。

为了进一步解决本发明所要解决的技术问题，本发明提供的低压压缩机中，所述低压压缩机吸气口连接有第一回气油分离器和第一三通，冷媒中含有的冷冻机油会在第一回气油分离器中被分离出来，并顺着管壁流到第一三通底部，以避免冷媒中的油沉积到低压压缩机内。

进一步地，所述高压压缩机吸气口连接有第二回气油分离器和第二三通，冷媒中含有的冷冻机油会在第二回气油分离器中被分离出来，并顺着管壁流到第二三通底部，以避免冷媒中的油沉积到高压压缩机内。

积极效果，由于本实用新型通过在压缩机回气口加装竖向回气油分离器解决了低压压缩机的排气与高压压缩机吸气直接连接的回油问题，并实现低压压缩机与高压压缩机任意一台单机运转，及双机同时运转。当压缩比较低时，可根据系统对机组制冷量的要求，启动任何一台压缩机工作。当压缩比增大到某一设定值时，另一台压缩机自动启动实现双级运转，从而大幅提高机组的制冷能力及热效率。通过对采用一台压缩机连续运转500小时进行检测，未运转压缩机的油位没有任何变化。适宜作为低温制冷机组、高温热水机组、高温蒸汽热泵机组和热泵烘干机组使用。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图中，1.1.低压压缩机，1.2.高压压缩机，2.气液分离器，3.蒸发器，4.1.主膨胀阀，4.2.辅助膨胀阀，5.冷凝器，6.1.第一回气油分离器，6.2.第二回气油分离器，7.1.第一单向阀，7.2.第二单向阀，8.1.第一三通，8.2.第二三通，9.电磁阀，10.换热器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

据图所示，多级制冷机组包括低压压缩机1.1、高压压缩机1.2、气液分离器2、蒸发器3、主膨胀阀4.1、辅助膨胀阀4.2、冷凝器5、第一回气油分离器6.1、第二回气油分离器6.2、第一单向阀7.1、第二单向阀7.2、第一三通8.1、第二三通8.2、电磁阀9和换热器10；气液分离器2的出口经过第一三通8.1分两路，一路经第一单向阀7.1连接到第二三通8.2，另一路经第一回气油分离器6.1连接到低压压缩机1.1吸气口，低压压缩机1.1排气口通过管道连接到第二三通8.2；管道经过第二三通8.2后分为两路，一路经第二单向阀7.2连接到冷凝器5的进口，另一路经第二回气油分离器6.2连接到高压压缩机1.2吸气口，高压压缩机1.2排气口通过管道连接至冷凝器5的进口；冷凝器5出口经管道分为两路，一路经换热器10和主膨胀阀4.1连接至蒸发器3进口，另一路经电磁阀9、辅助膨胀阀4.2和换热器10连接到第二三通8.2管路；蒸发器3出口经管道连接至气液分离器2的进口，形成循环回路。

为了优化本实用新型的结构，所述低压压缩机1.1吸气口连接有第一回气油分离器6.1和第一三通8.1，冷媒中含有的冷冻机油会在第一回气油分离器6.1中被分离出来，并顺着管壁流到第一三通8.1底部，以避免冷媒中的油沉积到低压压缩机1.1内。

为了更加优化本实用新型结构的稳定性，所述高压压缩机1.2吸气口连接有第二回气油分离器6.2和第二三通8.2，冷媒中含有的冷冻机油会在第二回气油分离器6.2中被分离出来，并顺着管壁流到第二三通8.2底部，以避免冷媒中的油沉积到高压压缩机1.2内。

实施例：

通过对采用一台压缩机连续运转500小时进行检测，未运转压缩机的油位没有任何变化。

本实用新型的工作过程：

运转方式：

当压缩比低于设定值时，采用低压压缩机运转的运转方式：

低压压缩机1.1通过管道，吸收经第一三通8.1、第一回气油分离器6.1来至气液分离器2的低温低压气态冷媒，经低压压缩机1.1压缩后，排出高温高压气态冷媒，低压压缩机1.1排出的高温高压气态冷媒通过管道，经第二三通8.2、第二单向阀7.2进入冷凝器5，同时有一小部分冷媒会流经第二三通8.2、第二回气油分离器6.2、高压压缩机1.2，冷媒中会含有一定量的冷冻机油，但由于流量很小，流速很慢，冷媒中含有的冷冻机油会在第二回气油分离器6.2中被分离出来，并顺着管壁流到第二三通底部，以避免冷媒中的油沉积到高压压缩机1.2内，在第二三通8.2底部的冷冻机油会被低压压缩机1.1排出的高温高压气态冷媒带到冷凝器5中，与冷媒一同循环，进入冷凝器5的高温高压气态冷媒释放热量变成高压液态冷媒，高压液态冷媒通过管道，经冷凝器5出口、换热器10进入主膨胀阀4.1进行减压，经主膨胀阀4.1减压的低压冷媒经管道进入蒸发器3，冷媒在蒸发器3内吸热蒸发成低温低压气态冷媒，气态冷媒在蒸发器3的出口排出进入气液分离器2，在气液分离器2内分离掉多余的液态冷媒，经气液分离器2出口，通过连接管、第一三通8.1、第一回气油分离器6.1进入低压压缩机1.1的吸气口。

当压缩比低于设定值时，采用高压压缩机运转的运转方式：

高压压缩机1.2通过管道吸收经第二回气油分离器6.2、第二三通8.2、第一单向阀7.1、第一三通8.1、来至于气液分离器2低温低压气态冷媒，并对其进行压缩形成高温高压气态冷媒，高温高压气态冷媒进入冷凝器5，高温高压气态冷媒在冷凝器5内释放热量变成高压液态冷媒，高压液态冷媒通过管道，经换热器10进入主膨胀阀4.1减压，经减压的冷媒进入蒸发器3，在蒸发器3内吸热转变成低温低压气态冷媒，低温低压气态冷媒经管道进入气液分离器2、冷媒在气液分离器2中分离掉多余的液态冷媒由出口排出。经气液分离器2出口排出的低温低压气态冷媒一小部分会经过第一三通8.1、第一回气油分离器6.1、低压压缩机1.1、第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2；冷媒中含有的冷冻机油会在第一回气油分离器6.1中被分离出来，顺着管壁流到第一三通8.1底部，避免冷冻机油沉积到低压压缩机1.1内；经气液分离器2排出的大部分低温低压气态冷媒会经第一三通8.1、第一单向阀7.1、第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2的吸气口，并将流到第一三通8.1底部的冷冻机油一同带到高压压缩机1.2内。

当压缩比达到一定值时，系统双级运转：

低压压缩机1.1通过管道吸收经气液分离器2、第一三通8.1、第一回气油分离器6.2来至于蒸发器5的气态冷媒，经低压压缩机1.1压缩排出中温中压气态冷媒，中温中压气态冷媒通过管道，经第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2的吸气口，高压压缩机1.2对进入的中压气态冷媒进行压缩，排出高温高压气态冷媒，高温高压气态冷媒进入冷凝器5，在冷凝器5内释放热量，转变成高压液态冷媒，高压液态冷媒大部分通过管道进入换热器10进行预冷，预冷后的液态冷媒进入主膨胀阀4.1，经主膨胀阀4.1减压后进入蒸发器3，在蒸发器3内吸收热量转变成低温低压气态冷媒，低温低压气态冷媒由蒸发器3出口排出进入气液分离器2进口。由气液分离器2出口排出，通过管道经第一三通8.1、第一回气油分离器6.1进入低压压缩机1.1的吸气口，经低压压缩机1.1压缩排出中温中压气态冷媒。由冷凝器5排出的液态冷媒另一部分通过管道，经电磁阀9进入辅助膨胀阀4.2，经辅助膨胀阀4.2减压后，进入换热器10与流向主膨胀阀4.1的冷媒进行热交换，液态冷媒转变成气态冷媒，通过管道与低压压缩机1.1排出的中温中压气态冷媒混合，转变成中压气态冷媒，通过管道经第二三通8.2、第二回气油分离器6.2进入高压压缩机1.2吸气口。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。