CN100504257C - 用于控制制冷系统的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制冷或加热系统，至少包括：压缩机(2)、冷凝器(4)、膨胀装置(17A；17B)、以及蒸发器(20)。本发明的特征基本上在于在冷凝器中或在靠近冷凝器的出口的位置存在控制装置(7A；7B)，控制装置设置为从冷凝器(4)接收液体，并且控制装置包括至冷凝通道(9)的出口和至信号通道(6、10；31)的入口(14；30)，其中，冷凝通道(9)连接至膨胀装置(17A；17B)，其中，存在蒸发进入信号通道(6、10；31)的液体的装置(8、11、18、30、34)，其中，第一机构(12)和第二机构(13)连接至信号通道(6、10；31)，以控制膨胀装置(17A；17B)的打开过程，从而控制受到在信号通道(6、10；31)中蒸发的液体量的影响。本发明还涉及用于控制制冷或加热系统的方法。

Description

用于控制制冷系统的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种制冷或加热装置，至少包括压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器。

本发明还涉及一种用于控制至少包括压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器的制冷或加热装置的方法。

本发明将被应用至具有作为工作介质的蒸发/冷凝冷却剂的制冷和加热系统。根据本发明的系统可以被应用至所有类型的制冷系统，例如空调器、热泵、工艺程序、以及使用活塞压缩机、螺杆式压缩机、涡旋式压缩机、离心式压缩机、旋转式压缩机或一些其它类型的压缩机以及所有类型的用于经由蒸发/冷凝进行热交换的冷却剂的装置制冷系统。

背景技术

在市场上，存在用于调节和控制制冷或加热的不同的系统。然而，所使用的系统通常是复杂的并且需要庞大的体积，从而是不必要地昂贵的。系统的尺寸和复杂程度还意味着控制速度和效率低于期望值。一些具有部分上述缺点的先前公知的系统将简要的描述如下。

US-A-4,566,288和GB-A-659,051涉及不同的浮子系统，它们或者直接地影响阀，或者经由电子脉冲且发送信号至用于冷凝流出物的阀而间接地影响阀。这些系统都比较复杂，并且需要在电子脉冲的帮助下受控，从而不是自致动的，并且它们体积较大且具有连接至用于控制冷凝剂的总量的浮子的阀。

US-A-3,388,558和EP-A-0,939,880涉及具有温度调节阀，其在系统的热部件的电加热的帮助下影响隔膜，所述隔膜随着压力的增加打开阀。由于控制脉冲由用于通过用于加热的具有外部调制控制信号加热筒的电阻构成，因此这些系统均不是自致动的。

US-A-5,156,017示出了一种温度受控系统，其在排出的冷凝剂的过冷和冷凝温度之间的温度差的帮助下控制流动。然而，由于为了控制排出的冷凝剂而要求过冷循环，因此这些控制不能完全利用可能的冷凝器表面。

US-A-3,367,130涉及具有传统温度调节膨胀阀的系统，所述温度调节膨胀阀控制蒸发温度和在来自充气的热敏传感器的脉冲的帮助下蒸发后的过热气体之间的差值。所述系统受蒸发之后的过热气体的控制，这意味着膨胀阀的控制脉冲可以负向影响冷却剂和发热介质之间的温度差。

US-A-4,267,702涉及具有压力敏感阀的系统，所述压力敏感阀全部地或部分地根据操作和停止之间的压力差关闭液体供应。然而，所述系统不能根据不凝结的气体控制冷凝剂的流出。由此这种控制功能不受冷凝剂质量的影响。

因此需要一种系统，其以简单、平稳且容易的方式解决上述系统所具有的问题。

发明内容

本发明的目的在于解决冷凝剂中的气体导致不必要的功率损失的问题。

本发明的另一目的在于解决控制来自冷凝器的液体流动的问题，以使不凝结的气体通过冷凝器控制而不会通过。

根据一种具体实施方式，本发明的目的在于解决循环过冷热的问题，而无须降低冷凝器的冷凝功率。

根据第一优选实施方式，本发明的目的在于解决在压力脉冲的帮助下控制液体流动至已知的阀构造的问题。

根据可选实施方式，本发明的目的在于给出在制冷系统/热泵系统中通过使信号流至膨胀阀的浮子阀控制液体流动的问题的解决方案。

本发明的具体目的在于通过如下的方式控制液体流动，即系统是自致动的，而无须外部的(例如电的)控制装置。

最后，本发明的目的在于解决向蒸发器表面提供冷却剂而无须为控制流动的过热吸气的问题。

附图说明

在下文中将以非限制性的方式以及为了示例的原因参考附图描述本发明，在附图中：

图1示出了根据本发明的优选实施方式的控制系统；

图2示出了根据本发明的用于检测气泡的设备；

图3示出了根据本发明的热交换器；

图4示出了根据本发明的可选实施方式的控制系统；以及

图5示出了根据本发明的浮子装置；

图6示出了控制装置的可选设置。

附图标记

1、不包含液体混合物的吸入管线气体 2、压缩机 3、热气通道

4、用于去除热量的冷凝器，与空气或液体接触。

5、冷凝剂通道 6、在热装置11的前方孔口8的后方的信号通道

7A、用于控制气泡存在的设备 7B、浮子和具有阀的浮子壳体

8、孔口 9、冷凝剂通道 10、信号通道

11、热交换器 12、压力隔膜 13、通过隔膜影响并控制膨胀阀17的活塞

14、信号通道 6、10的进口 15、关闭功能 16、打开功能

17A、膨胀阀 17B、温度调节膨胀阀 18、孔口

19、膨胀通道、低压侧 20、用于摄取热量的蒸发器

21、通过热蒸发冷却剂从液体分离器回油

22、干滤器 23、回收槽 24、液体分离器 25、观察镜

26、信号通道、补偿通道 27、至膨胀阀的信号通道

28、测温筒/传感器 29、浮子 30、受浮子29影响的阀

31、浮子阀和孔口 18之间的信号通道

32、在低液位处阀关闭 33、在高液位处阀打开

34、电加热 35、用于通过冷凝剂液体过冷/热恢复的热交换器

36A、通过膨胀阀的信号流 37、低压侧

具体实施方式

图1示出了用于热力的、制冷、或冷冻系统的系统。所述系统包括容纳有冷却剂(未示出)的通道、压缩机2、冷凝器4、膨胀阀17A、蒸发器20、液体分离器24、回油装置21、回收槽23和用于检测气泡是否出现从而控制膨胀阀17A的设备7A。

当膨胀阀17A打开时，浓缩冷却剂流至系统的介质膨胀的低压侧19。随后介质进一步流向蒸发器20，在那里发生冷却剂从气体，通常是空气，或液体摄取热量，由此使冷却剂液体蒸发。然后气/液混合物被压至将液体与气体分离的液体分离器24。利用重力，使一些液体经过分离油和冷却剂液体的热交换器，之后通过回收槽23和吸入管线1油被返回至压缩机2。未被蒸发的液体的返回通过通道从液体分离器24至蒸发器20进行。压缩机2压缩冷却剂，所述冷却剂随后在发生冷凝的冷凝器4中被冷却。在图6中示出了可选的实施方式形式，其中，控制装置7A设置在冷凝器的出口前方。

在图2中示出了根据本发明的优选实施方式的设备7A，所述设备7A设有干滤器22和观察镜25。由于不是所有的气体在通过冷凝器4的通道上冷凝，因此在冷却剂中可能仍然留有气泡。设备7A直接在观察镜25的内侧分离未冷凝的气体，这样，可以看到分离气泡的控制过程。在压缩机运行的过程中，气体经由信号通道开口14流经孔口8进入信号通道6。随后气体经过热交换器11，此后信号通道6转换为信号通道10。电加热器可以结合至信号通道10。气体产生压力变化，该压力变化影响附连至信号通道10的膨胀阀17A隔膜12。影响隔膜12的压力变化接着影响例如为活塞的机构13，从而控制膨胀阀开度。孔口18的输出侧连接至制冷系统的低压侧37，并且孔口18也设置在所述通道10的附近。根据气体流动产生的气体压力，气体通过孔口18流出。这样使得隔膜12的前方空间一个压力，且该压力高于经由补偿通道26附连至低压侧37的隔膜12的后方的空间中的参考压力。

当液体(即冷凝剂)进入信号通道14的入口时，液体必须通过孔口8，因此由于孔口8引起的压力降低而发生膨胀且使液体蒸发。形成在孔口8后方的信号通道6中的液气混合物随后在热交换器装置11、34中的一个中另外地蒸发。在蒸发的过程中，发生容量增大且几乎所有的液体均变成气体形式。此后，在通道10中气体被进一步导至压力敏感膨胀阀17A，所述压力敏感膨胀阀17A在机构13的帮助下打开16，于是气体被经由孔口18压至制冷/热泵系统的低压侧37。

当气体或混合有液体的气体替代纯液体进入到信号通道14的入口时，与根据上述当纯液体进入相比，发生较小的体积增加。在信号通道10中的压力受到影响，从而也使阀的机构13关闭。如果机构13关闭，则穿过的阀17A的冷凝剂的流动被切断，所述冷凝剂流过来自设备7A的冷凝通道9。孔口8与孔口18相比具有较小的流通容量，这意味着即使少量的未冷凝的冷却剂也可以给膨胀阀17A一个打开脉冲。

孔口18从相对于低压侧的高压侧保持较高的压力，以可能形成达到膨胀阀的信号。

通道36A平行于膨胀阀17A设置。当阀被关闭时，通过阀获得信号流，这样在制冷系统启动之后，可以向信号通道6的进口14发生更快的脉冲。

在图3中示出了用于蒸发流过信号通道6、10的液体的热交换器11。通道6、10优选地具有约3毫米的外径，并且附连至优选为环形的、分别容纳热气体或冷凝剂的通道3和冷凝通道9，以实现尽可能多量的热交换。

在图4中示出了根据本发明的根据可选实施方式的控制系统。除了在图1中示出的用于检测是否出现根据实施方式的气泡的设备7A之外，在图5中示出的浮子装置7B也用在本实施方式中。经由信号通道31、温度敏感传感器28和信号通道27，浮子装置7B向温度调节膨胀阀17B给出控制脉冲、

为了使来自冷凝器4的冷凝剂供应充足，浮子29被升高33并且阀30打开，从而液体流入信号通道31。位于信号通道31的入口阀30和系统低压侧37之间的孔口18被调节至相对于孔口18的阀30的流量，以这样的方法：即当通过阀30的冷却剂的流动足够大时，在信号通道31中和敏感元件28中发生温度的增加。孔口18被调节为当入口阀30完全打开时，孔口18的流通量比入口阀30的流通量小。在此，孔口18在高压侧上的温度保持为相对于低压侧的温度较高。

当流过信号通道31的冷却剂超过一定的水平时，孔口18不能通过足以允许在信号通道中发生冷却剂从液相至气相的充分的蒸发的足够量的冷却剂，为此，在该通道31中的温度增加，温度增加将导致膨胀阀17B打开。

当不要求入口阀30打开从而不向信号通道31提供足量的液体供应时，在信号通道31中发生蒸发，这足以降低所述通道31中的温度。用于温度调节膨胀阀17B的敏感元件28记录温度下降，所述温度下降引起膜盒隔膜12上方的空间中蒸汽压力的下降。这种压力下降导致隔膜12向膨胀阀17B的机构13发出关闭的命令，从而通过膨胀阀17B的流动减少。

根据图4的系统也可以提供有加热器等，以在即使不要求时也蒸发信号通道31中存在的液体。

根据本发明的系统提供了一种简单、便宜并提供快速控制的制冷/加热系统。

本发明导致通过阀30的少量的冷凝剂经由膨胀阀17B来控制更大量的冷凝剂。

显然，本发明不限于以上描述的和在附图中示出的实施方式。尤其是在涉及不同部件的性质方面或通过利用可比较的技术可以进行改型，而由此不脱离专利权利要求所给出的保护范围。

Claims (18)

1.一种制冷或加热系统，至少包括：压缩机(2)、冷凝器(4)、膨胀装置(17A；17B)、以及蒸发器(20)，其特征在于在所述冷凝器中或在靠近所述冷凝器的出口的位置存在控制装置(7A；7B)，所述控制装置(7A；7B)设置为从所述冷凝器(4)接收液体，并且所述控制装置包括至冷凝通道(9)的出口和至信号通道(6、10；31)的入口(14；30)；

所述冷凝通道(9)连接至膨胀装置(17A；17B)；

存在蒸发进入所述信号通道(6、10；31)的液体的装置(8、11、18、30、34)；以及

第一机构(12)和第二机构(13)连接至所述信号通道(6、10、31)，以控制膨胀装置(17A；17B)的打开过程，从而所述控制受到在所述信号通道(6、10；31)中蒸发的液体量的影响。

2.根据权利要求1所述的制冷或加热系统，其特征在于，在所述信号通道(6、10、31)中蒸发的所述流体量影响所述信号通道(6、10；31)中的压力，并且所述控制影响所述信号通道(6、10；31)中的压力。

3.根据上述权利要求中任一项所述的制冷或加热系统，其特征在于，孔口(8)设置在所述信号通道(6)的入口(14)附近，以实现压力降低，并且从而蒸发存在的液体。

4.根据权利要求1所述的制冷或加热系统，其特征在于，所述信号通道(6、10、31)连接至供热装置(11、34)，以蒸发存在于所述信号通道中的液体。

5.根据权利要求1所述的制冷或加热系统，其特征在于，所述信号通道(6、10、31)连接至容纳热气体的通道(3)和/或容纳冷凝剂的冷凝通道(9)，以蒸发流过所述信号通道(6、10、31)的液体。

6.根据权利要求1所述的制冷或加热系统，其特征在于，所述冷凝通道(9)的出口在控制装置(7A)中适于设置得较低，并且从所述控制装置(7A)至所述信号通道(6)的所述入口(14)被设置为在冷凝剂中产生的气泡被从冷凝剂中导进所述入口(14)。

7.根据权利要求1所述的制冷或加热系统，其特征在于，所述控制装置(7A)设有观察镜(25)，以能够观察气泡的分离。

8.根据权利要求1所述的制冷或加热系统，其特征在于，管(36A)平行于膨胀装置(17A)设置。

9.根据权利要求1所述的制冷或加热系统，其特征在于，在所述信号通道(6、10、31)中蒸发的所述液体量影响所述信号通道(6、10、31)中的温度，并且所述控制受所述信号通道(6、10、31)中的温度影响。

10.根据权利要求9所述的制冷或加热系统，其特征在于，浮子(29)被设置为控制从所述控制装置(7B)至所述信号通道(31)的入口(30)。

11.根据权利要求1所述的制冷或加热系统，其特征在于，传感器(28)被设置在所述信号通道(31)中或所述信号通道(31)附近，以测量所述信号通道(31)中的温度。

12.根据权利要求1所述的制冷或加热系统，其特征在于，孔口(18)设置在所述信号通道(6、10、31)和所述系统的低压侧(37)之间。

13.根据权利要求1所述的制冷或加热系统，其特征在于，所述第一机构(12)是压力隔膜。

14.用于控制制冷或加热系统的方法，所述系统至少包括：压缩机(2)、冷凝器(4)、膨胀装置(17A；17B)、以及蒸发器(20)，其特征在于包括以下步骤：

从控制装置(7A)引导液体至冷凝通道(9)，并且引导至信号通道(6、10、31)的入口(14、30)；

观察到至少一部分被引导进信号通道(6、10、31)的液体被蒸发；以及

根据由所述蒸发引起的信号通道(6、10、31)中的变化控制连接至冷凝通道(9)的膨胀装置(17A、17B)的打开过程。

15.根据权利要求14所述的用于控制制冷或加热系统的方法，其特征在于，根据由所述蒸发引起的信号通道(6、10、31)中的压力变化控制膨胀装置(17A、17B)的打开过程。

16.根据权利要求14或15所述的用于控制制冷或加热系统的方法，其特征在于，信号通道(6、10)中存在的液体通过增加热量或者通过降低信号通道(6、10)中的压力而被蒸发。

17.根据权利要求14所述的用于控制制冷或加热系统的方法，其特征在于，从冷凝剂引导进入口(14)的气泡此后在信号通道(6、10)和第一机构(12)中被引导，最后从孔口(18)排出。

18.根据权利要求14所述的用于控制制冷或加热系统的方法，其特征在于还包括以下步骤：

控制向信号通道(31)的入口(30)的液体供应；以及

根据由液体的蒸发引起的信号通道(31)中的温度变化，控制连接至冷凝通道(9)的膨胀装置(17B)的打开过程。

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