CN100429465C - 用于商店的致冷机系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于商店的致冷机系统，其能够与负载容量相应地操作，并能够精密地把横内温度波动控制到极小，能够减小噪声与空间，并有利于试运行、进行维修和处理故障。采用没有往复运动的螺旋压缩机。装于机械室内，通过检测运行吸入压力和改变变换器频率来控制该压缩机的转速。它可判断故障，例如变换器温度异常升高；当故障发生时，可转接于商用电源。用数字显示反映运行状况的各部分压力与温度，也显示异常停止原因。

Description

用于商店的致冷机系统

本发明是1996年3月29日提交的申请号为96102801.7，发明名称为“用于商店的致冷机系统”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于商店的致冷机系统；更具体地说，涉及一种在把5至7个小容量的陈列柜(冷藏柜)连接于一个致冷机时所适用的致冷机系统，如便民商店中所见。

背景技术

举一个实例，在日本专利公开未决号60-175970中描述了一个系统，在该系统中，在室外装有一个空气冷却式冷凝器部分，在室内机械室装有一个压缩机部分，并且通过用一个变换器改变压缩机转速来控制其容量，以抑制其致冷能力的降低。

许多先有技术致冷机系统都使用一个变换器和一个伴有往复运动的往复式压缩机，但都有下述问题。

(1).因为压缩机的转矩固有地经常波动，故当它以低频运行时，它有时丧失惯性力而导致停住。而当它以高频运行时，则它有时使压缩机排出气体的温度异常地上升，或使过大的应力作用于压缩机内的排出阀和吸入阀上。因此，它不能够在宽广的容量范围内以高的精确度充分地和精密地运行；

(2).尽管从压缩机排出的高压排出气体波动大，但在用变换器改变压缩机转速时有时仍进一步放大了该波动。因此，在布置致冷剂管道时存在许多限制，以防在致冷剂管道内产生致冷剂气体流动的声响，和管道本身的振动；和

(3).尽管压缩机本身的振动与噪声大，但在用变换器改变其转速时进一步放大了该振动与噪声。因此，在机械室的、在市区住宅区的安装、在夜间的运行等方面，存在许多限制。

发明内容

因此，本发明之目的在于通过提供一个用于商店的致冷机系统来解决上述问题，该系统能够在装有多个小的致冷陈列柜，例如5至7个陈列柜时，根据波动大的负载容量进行操作；并能够得到节能的效果；能够把柜内的温度波动精密地控制到最小；能够减小噪声与空间；并且有利于试运行、维修和处理故障。

为了达到上述目的，一个用于商店的致冷机系统，包括：至少3个或更多个冷藏柜，它们装于所述商店内，并且其柜内温度保持在2℃左右；一个人进得去的冰柜，它装于所述商店的后院，并且其柜内温度保持在5℃左右；一个螺旋压缩机和一个用于在变换器控制之下驱动它的驱动器；一个热交换器，装于所述商店的外面；一个用于构成一个致冷循环的管道，其构成方法是顺序地连接所述冷藏柜、所述人进得去的冰柜、所述螺旋压缩机、和所述室外热交换器；一个接收器，装于所述致冷循环的所述室外热交换器的下游；一个液体注射管，用于把所述接收器的里面或下游和一个所述螺旋压缩机的压缩室连接起来；一个流量控制阀，装在所述液体注射管上，用于控制液体注射量；一个控制器，用于与所述螺旋压缩机的排出气体温度和压力相应地控制所述控制阀使所述压缩机致冷剂下游的过热程度变成恒定；以及一个开关阀，装于每个管道上，用于把致冷剂引入每个冷藏柜。

液体注入管的一端最好是敞开的，便在一个来自螺旋压缩机排出口的圆形包(wrap)内的某一部位，与压缩室连通。

更可取地，冷藏柜的宽度91.44厘米，并且5个或多个冷藏柜连接于一个致冷循环部分。

更可取地，用于在变换器控制之下驱动压缩机的驱动器有确定变换器故障并且通过把电源自动地转接到一个商用电源上而得以继续运行的装置。

此外，螺旋压缩机的驱动器最好有这样一种装置，它根据吸入压力去控制转速，并且通过调整该转速去操作该螺旋压缩机。

致冷机系统最好有某种装置，它用于数字显示致冷系统的运行状况(每个部分的压力和温度、过热程度和转速)、停止的原因和异常停止的原因。

根据本发明如上所述，提供下述操作：

(1)由于把螺旋压缩机用于致冷机系统而使转矩波动不大，故即使以低频操作，也不会停住螺旋压缩机，并且即使以高频操作，也不会有问题。因此，它可以在宽广的范围内稳定地控制其容量。此外，它能够对波动范围大的容量以高的精确度精密地运行，方法是通过检测运行吸入压力和改变变换器频率，去控制螺旋压缩机的转速。此外，因为在专用的机械室内装有其转矩本来波动不大的压缩机，并且用变换器改变转速，故可以减少整个致冷机系统的振动和噪声。还有，因为从压缩机排出的高压气体的脉动小，故在致冷剂管道内产生的致冷剂气体的流动声音和管道本身的振动就能够减少，从而减少致冷剂管道布置时的限制。此外，因为注入压缩机的压缩室的液体数量受控于对排出气体的温度与压力的检测，并且注射致冷液的位置是在与螺旋压缩机排出口连通的压缩室处，故可以在维持致冷容量的同时，得到稳定的排出气体温度，而不减少来自压缩机吸入侧的致冷剂气体的吸入量，并且直至更高的频率也不过热；

(2)因为致冷机系统装有用于测定变换器故障的装置，和用于继续运行的装置，其方法是当用测定装置确定变换器已发生故障时，把螺旋压缩机电源连接于商用电源，并且当变换器发生故障时，把电源自动地连接于商用电源，故虽然不能连续地控制温度，但能够维持所需的最小致冷操作，从而可以避免对贮存于陈列柜中的产品产生不良的影响；

(3)因为在螺旋压缩机的驱动器中提供一种其频率是固定的运行模式，故同其运行频率是随正常吸入压力而变的运行模式相比，就能容易地进行一些维修，例如在试运行期间调节膨胀阀，和装入致冷剂等。

(4)因为运行状况被显示，故通过预先定期检查致冷机系统，可以防止故障。此外，因为异常停止或类似停止的原因被显示，故容易进行致冷机系统的维护，例如证实运行范围是否相宜等。

从下面的描述和附图会清楚地看到本发明的特性，以及其他目的、应用及其优点。

附图说明

图1是一个根据一个为商店应用而发明的致冷机系统的实施例来说明整个配置的顶视图；

图2是一个根据本发明一个实施例来说明整个配置的侧视图；

图3是一个根据本发明一个实施例来说明致冷循环部分结构的方块图；

图4是一个根据本发明一个实施例来说明用于控制致冷循环部分的吸入压力的操作概要的流程图；

图5是一个根据本发明一个实施例来说明当变换器发生故障时继续进行操作的方法的方块图；

图6是一个根据本发明一个实施例来说明螺旋压缩机外围设备的侧视图；

图7是一个根据本发明一个实施例来说明显示器面板细节的前视图；

图8是一个断面图，说明螺旋压缩机内螺旋包层的接合状态，和在用于注射液态制冷剂的螺旋包层与孔隙的位置之间的关系。

具体实施方式

本发明的一些概念可以摘要如下。

(1)采用一种没有往复运动的螺旋压缩机。其驱动方法是通过检测运行吸入压力和改变变换器频率来控制其转速。它装于一个专设的机械室内。

(2)与螺旋压缩机排出气体温度与压力值相应地控制液体注射量，把液体致冷剂注入一个排出口附近的压缩室中，在螺旋压缩机的旋转螺旋包层的一次旋转运动期间，互相连通一次。

(3)有创造性的该致冷剂系统可鉴别故障，例如变换器温度的异常升高，并且当这样一种故障发生时可把螺旋压缩机的电源接到一个商用电源上。

(4)提供一种在固定转速时，操作压缩机的模式；以及

(5)至少每个部分的压力与温度和螺旋压缩机的转速是作为运行状况而采用数字显示的，并且除此之外，也显示操作为什么停止的原因和异常停止的原因。

下面根据附图具体说明本发明的一个优选实施例。

图1是一个用于商店的本发明致冷机系统的整个配置的顶视图，图2是它的侧视图，以及图3是从控制关系说明致冷循环部分结构的方块图。

商品存于6个冷藏柜2中，这些柜装于商店1内，有约1米的宽度。柜内温度维持在2℃左右。

在商店的后院装有一个人进得去的冰柜3，人能够走入其中，商品也能够存于其中，且柜内温度维持在5℃左右。应当指出，从效率方面看来，需要连接至少3个或3个以上冷藏柜2，还需要有一天中2/3以上的时间里操作致冷机系统，以便在这段时间(例如，7A.M至23P.M)中进行销售活动。在商店邻近的机械室4中安装了一台装有一个螺旋压缩机10的螺旋致冷机100，和一台用于在变换器控制之下驱动压缩机的驱动器200。在商店的外面装有一个空气冷却式冷凝器20。企图通过在机械室4内安装一台其转矩本来就波动不大的螺旋压缩机10，来减少射向外面的噪声并有利于维护。致冷循环部分包括冷藏柜2，人进得去的冰柜3，一个累积器60，螺旋压缩机10，空气冷却式冷凝器20，和一个在空气冷却式冷凝器20的下游安装的接收器30，它们被顺序地互相连接起来。通过一个液体注射器85把接收器30的里面或下游连接于螺旋压缩机10的一个压缩室(未示出)。在液体注射管85上装有一个用来控制射入螺旋压缩机10的液体数量的流体控制阀80，和一个电磁操作阀70，当螺旋压缩机10停机或当电源被切断时，阀70被关闭。

在按如上所述布置的致冷机系统与致冷循环部分，在冷藏柜2和人进得去的冰柜3中蒸发的低温压致冷剂气体，流过装于机械室4内的累积器60，并且被螺旋压缩机10压缩成高压致冷剂气体。因为从螺旋压缩机10排出的高压气体在这时脉动小，故可以减小管道内产生的致冷剂气体的流动声音，和管道本身的振动。其后，用装在商店外面的空气冷却式冷凝器20把致冷剂气体冷凝成致冷剂液体，并且把它暂时存在接收器30中。然后，通过致冷剂液体管道33和流过电磁开关阀35的膨胀阀36，把致冷剂液体供给作为蒸发器的冷藏柜2和人进得去的冰柜3，从而形成一个循环系统，并且产生冷气。

下面参照图4所示流程图，说明用来控制图3中致冷循环部分的吸入压力的操作概要。当压缩机的容量恒定和当蒸发器所需的负载变大时，即，当冷藏柜2和人进得去的冰柜3的温度上升时，则在压缩机运行期间的吸入压力增加。而当它们被过度冷却，并且负载变小时，则吸入压力变低。因此，有可能进行一种容量受控操作，通过该操作，可与负载相应地改变致冷机的冷却能力，方法是通过检测吸入压力而改变压缩机的转速。

在步骤401，把由一个吸入压力探测器91探测到的运行吸入压力输入一个控制器201中，在此，把它与一个事先设置的预置压力值(Psb)进行比较，而在步骤403，它有一个可以允许的预置压力差(ΔPs)的范围。当它大于它们时，即，当它处于该范围的(A)区时，就把一个运行频率的指令输出到变换器202中，以便在步骤405提高该运行频率。应当指出，在步骤404和406，把频率的上限设置成80Hz。然后，变换器202产生一个有着由控制器201指示的频率的电源，并且把它供给螺旋压缩机10，以控制它，从而达到提高转速之目的。

而当它小于预置的压力值(Psb)时，即，当它处于(C)区时，与此相反，就在步骤409降低运行频率。应当指出，在步骤408和406中把频率下限置于20Hz。当运行吸入压力处于可以允许的范围内时，即，在(B)区时，就在步骤406维持这时的频率。预先设置的预置压力值(Psb)和预置压力差(ΔPs)是自动地改变的，方法是检测装有冷藏柜2和人进得去的冰柜3的商店内的温度，和装有空气冷却式冷凝器20的商店外面的温度，以便在环境变化的全年都实现稳定而高效的运行。

下面说明图3中致冷循环部分的排出气体温度的控制。因为具有螺旋压缩机10的致冷机在排出侧包含油，故必须把它过热到一定的程度，以维持没的粘度。如果排出压力恒定，则只需要控制排出气体的温度。然而，因为排出压力随着运行吸入压力、运行频率和室外空气温度而变化，故必须把该温度控制到尽量低，而不要过热太多。然后，控制器201计算致冷剂的过热程度，这取决于一种在由排出气体半导体温度计(温度探测器)所探测的排出气体温度与由高压探测器92所探测的压力之间的关系。与过热程度相应地改变流体控制阀80的打开角度，以控制注入螺旋压缩机10的液体致冷剂数量(液体注入量)。当致冷剂被过热太多时，排出气体的温度就通过增加液体注入量而被降低，并且被控制到一个适宜的温度，而不降低其致冷能力。除了特定的氯氟烃以外，它还可以使用氯氟烃22，而不必使用特殊的氯氟烃。

图8是一个关于在螺旋压缩机10内注射液体致冷剂用的螺旋包层孔的位置图，图中有一个用于注射液体致冷剂的孔141a被装于一个镜面115上，其安装位置是有从固定螺旋包层110绕组起始端算起的第一圈之内(用渐升线角度术语来说是在2π之内)，固定螺旋包层110的一个外周边附近。另一个用于注射液体致冷剂的孔141b也装于该镜面上，其位置是在固定螺旋包层110的一个内周边附近，即从孔141a推进2π。通过提供上述位置的孔，把液体致冷剂注入121α腔与121b膛中，诸腔在螺旋形轨道部件111的一次圆周运动期间，与一个排出孔102连通一次。它可以避免致冷剂的过度液体压缩，从而避免致冷容量的降低。

此外，已有可能防止湿气压缩或产生报警，方法是，按照一种在由吸入气体半导体温度计93检测的吸入气体温度与由相同方式检测的运行吸入之间的关系，对由此关系确定的吸入气体过热程度进行计算。

虽然当致冷剂的类型被确定时，可根据如上所述由压力与温度来确定排出侧与吸入侧的过热程度，然而如果致冷剂的类型不同，则甚至在相同的温度与压力下，其过热程度也不同。由于这个缘故，就把几种致冷剂的固有值预先输入控制器201中，以便能够用一个象外部开关之类的设定装置来选择该值，从而甚至当致冷剂类型不同时，也能够计算正确的过热程度。因此，甚至当致冷剂类型不同时，也可以准确地控制过热程度。

下面参照图5，说明一种即使当变换器有故障时也能继续操作的方法。

当变换器202正常时，电磁接触器203与204被接通，并且电力供给一个用于螺旋压缩机10的马达，从而控制它。可知，当变换器202本身向控制器201发出一个异常信号时，例如当变换器202的温度异常升高时，或者当虽然控制器具201向变换器202发出一个运行指令，但装于转换器202副侧的一个电流检测器检测不出电流时，变换器202便发生一个故障，随后，电磁接触器203与204被断开，并且电磁接触器205被接通，以便把商用电源直接供给螺旋压缩机10的马达。结果，虽然不能控制操作，但至少可维持操作。

图6说明压缩机系统100中螺旋压缩机10的外围设备，它在一个电气设备箱(驱动器)200上装有一个数字显示面板207，在箱中装有控制器201，变换器202，电磁接触器203、204和205，和电流检测器206。

图7示出数字显示面板207的细节，其中提供代码208和数据209，用作数字显示项；还装有选择键210，用于选择显示项。通过操纵选择键210由数据209来数字显示运行状况(预置压力、排出压力和吸入压力的各个压力值，排出气体温度、吸入气体温度、店内温度和室外温度的各个温度值，排出气体致冷剂和吸入气体致冷剂的各个过热程度值，运行频率值，和运行电流值等)。当发生某一异常状况时，异常灯211变亮。显示器可显示一个说明停止原因的代码，并且当它被异常地停止时，具有保持运行状况的功能，以便允许确定当运行状况在保护装置的操作下被停止时，是哪一个保护装置已被操作。

如上所述，甚至当多个小型冷藏陈列柜被安装时，和当一些所连接的陈列柜和贮藏温度，举例来说，由于商店改建或更改所陈列的商品而变化很大时，本发明的致冷机系统也能够与负载容量相应地运行。它还能够达到节约能源的效果，因为其吸入压力在致冷机运行期间总是全年保持恒定。此外，它能够把陈述柜内的温度波动连续地控制到极小，因此陈述柜内的贮藏温度是稳定的，并且所贮藏的商品能保持新鲜。况且，它能够实现降低噪声并减小空间，因为在机械室内安装其转矩本来就波动不大的螺旋压缩机。它还有利于试运行，进行维修，处理故障碍，和显示运行状况，

虽然描述了本发明的一个优选实施例，但本专业的技术人员可在下列权利要求书中所描述的本发明概念范围内对它作一些变动。

Claims (7)

1.一种用于商店的致冷机系统，包括：

至少3个或更多个冷藏柜，它们装于所述商店内；

一个人进得去的冰柜，它装于所述商店的后院；

一个螺旋压缩机和一个用于在变换器控制之下驱动它的驱动器；

压缩机吸入压力检测装置；

压缩机转速控制装置；

一个热交换器，装于所述商店的外面；

一个用于构成一个致冷循环的管道，其构成方法是顺序地连接所述冷藏柜、所述人进得去的冰柜、所述螺旋压缩机、和所述室外热交换器；

一个接收器，装于所述致冷循环的所述室外热交换器的下游；

一个液体注射管，用于把所述接收器的里面或下游和一个所述螺旋压缩机的压缩室连接起来；

一个流量控制阀，装在所述液体注射管上，用于控制液体注射量；

一个控制器，用于与所述螺旋压缩机的排出气体温度和压力相应地控制所述控制阀使所述压缩机致冷剂下游的过热程度变成恒定；以及

一个开关阀，装于每个管道上，用于把致冷剂引入每个冷藏柜。

2.根据权利要求1所述的用于商店的致冷机系统，其中所述液体注射管的一端是打开的，以便在一个包层的一圈内的某一位置，从所述螺旋压缩机的一个排出孔与一个压缩腔相连通。

3.根据权利要求1所述的用于商店的致冷机系统，其中所述冷藏柜的宽度是91.44厘米，并且有5个或更多个冷藏柜连接于一个致冷循环部分。

4.根据权利要求1所述的用于商店的致冷机系统，其中用于在变换器控制之下驱动所述压缩机的驱动器，有确定所述变换器故障的装置，并且通过自动地转接于一个商用电源而得以继续运行。

5.根据权利要求1所述的用于商店的致冷机系统，其中所述螺旋压缩机的所述驱动器具有与吸入压力相应地控制其转速的装置，并且有通过调整转速去操作所述螺旋压缩机的装置。

6.根据权利要求1所述的用于商店的致冷机系统，有用数字显示所述致冷机系统的每个压力、温度、过热程度和转速的运行状况、停止原因和异常停止原因的装置。

7.根据权利要求1所述的用于商店的制冷机系统，其中所述制冷机系统还包括：用于检测所述螺旋压缩机的操作吸入压力的装置；以及用于控制所述螺旋压缩机的转速的装置，使得在检测到的吸入压力大于预置压力和预置压力差之和时增加所述转速，而在检测到的吸入压力小于预置压力时，减小所述转速。

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