CN101360960A - 制冷剂的流动控制 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包括至少一个压缩机(1)、冷凝器(2)、膨胀装置(7)、蒸发器(9)和液体蓄积空间(10)的冷却或加热装置。本发明的基本特征在于包括电子气泡检测设备(4)的控制系统，该电子气泡检测设备用于检测制冷剂冷凝液中气泡的出现。电子气泡检测设备(4)连接到冷凝器(2)的出口附近或出口管路上，该电子气泡检测设备(4)与电控制的膨胀装置(7)电连接。气泡检测设备(4)发送信号给膨胀装置(7)。冷凝器液体中的气泡这样影响控制系统，当由气泡检测设备(4)记录/信号分析出来的气泡量超过对于冷凝液中存在气泡的设定信号值时，向膨胀装置的电子控制单元(7)发送信号，以切断或可选地降低制冷剂流量。当气泡量不存在或可选地小于预定的设定信号值时，膨胀装置(7)接收从气泡检测设备(4)向膨胀装置的电子控制单元(7)发送的信号，以提高制冷剂流量。

Description

制冷剂的流动控制
技术领域
本发明涉及一种冷却或加热系统，该系统包括至少一个压缩机、一个冷凝器、一个膨胀装置和一个蒸发器。
本发明还涉及一种用于控制冷却或加热系统的方法。
背景技术
市场上有许多用于调节和控制冷却和加热的不同系统。使用了许多不同的解决办法来优化蒸发器和冷凝器中的传热。然而，那些被使用的系统通常很复杂并且体积庞大，因此是不必要地昂贵的。系统的大小和复杂性还意味着控制速度和它的效率比预期的低。下面将简要地描述具有一些上述缺点的一些已有系统。
US5333469公开了一种借助于气泡检测传感器控制冷凝器风扇中的压力控制阀的系统，该传感器与电子控制单元和压缩机相连接。流量调节膨胀阀是一种流量控制阀。
US5341649公开了一种借助于气泡检测传感器控制冷凝器风扇的系统，该传感器与电子控制单元和压缩机相连接。流量调节膨胀阀是一种标准的热力阀。
在现有技术中已有一些借助于与放大单元相连的气泡检测传感器使得借助于试验仪器就能监控的系统。参考例如US4138879、US5072595，US5974863和US3974681。
US2004/0255613A1给出了由位于压缩机之后的传感器控制的喷射器系统，该喷射器中的喷嘴被压力传感器控制。借助于压力传感器来控制该系统的流量。
US2004/0211199A1也给出了一种借助于压力控制对喷射器的控制。
US2004/0040340A1给出了一种借助于压差控制对喷射器中导阀的控制，该压差为冷凝器压力和系统的蒸发侧之间的压力差。现有技术中这些系统具有的问题在于它们在冷凝器和蒸发器中不具备最佳的制冷剂量，而最佳的制冷剂量对于有效的能量使用是很重要的。
因此需要一种以简单灵活的方式对上述系统进行改进的系统。
发明内容
本发明的目标之一在于解决下述问题，当冷凝液中出现的气体经过膨胀装置时不冷凝而膨胀，然后吸收热量时，该气体导致了不必要的能量损耗。
本发明的另一目标在于解决控制来自冷凝器或热交换器的液体流量的问题，以便未冷凝的气体不会到达膨胀装置。
通过一种冷却和加热系统来实现上述目标，该系统的基本特征在于用于检测制冷剂气泡出现的电子气泡检测设备连接到或临近于冷凝器的出口，或者连接到位于冷凝器之后和膨胀装置之前的制冷剂冷凝液体管路上；而且其中，一旦在制冷剂冷凝液中检测到气泡，就从电子气泡检测设备向膨胀装置发送信号，以切断或降低制冷剂流量。因此，以下述方式获得了膨胀装置的充足开度，即当制冷剂冷凝液到达膨胀装置时存在少许气泡或不存在气泡。
本发明还涉及用于控制冷却或加热系统的方法，包括下列步骤：在冷凝器的出口处或附近，或者在位于冷凝器之后和膨胀装置之前的制冷剂冷凝液体管路中，检测制冷剂气泡的出现；而且一旦检测到气泡，向膨胀装置发送信号以切断或降低制冷剂流量，以便以下述方式获得膨胀装置的充足开度，即当制冷剂冷凝液到达膨胀装置时存在少许气泡或不存在气泡。
附图说明
下面将参考附图以非限制性的方式和举例的方式来描述本发明，其中：
图1和图2示出了根据本发明优选实施例的在两个不同位置的控制系统。
图3示出了根据本发明的具有与膨胀装置相连的电子气泡检测设备和信号线的控制系统，该膨胀装置具有用于控制制冷剂流量的电子控制单元，该控制单元与具有冷凝蒸发制冷剂的冷却/加热系统相连。
具体实施方式
图3示出了一种用于加热、冷却的系统或冷冻系统。该系统包括：管道、制冷剂、压缩机1、冷凝器2、具有电子控制单元7的膨胀装置、蒸发器9、液体蓄积空间10、喷射泵设备8、液体过冷器/经济器5(liquidsupercooler/economizer 5)、电子气泡检测设备4，电子气泡检测设备4用于通过一根或多根导线向具有电子控制单元7的膨胀装置发出控制信号。在本说明书中通过例示的方式，观察镜3和观察镜6使得控制系统的控制功能的结果能够直观地显示出来，其中位于电子气泡检测设备4之前的观察镜3显示制冷剂冷凝液中气泡的出现，而位于电子气泡检测设备4和过冷器5之后的观察镜6显示制冷剂冷凝液中不带气泡的纯液体。
热交换器5是位于电子气泡检测设备4之前或之后的用于冷凝液的过冷器，该过冷器能从冷凝液中回收热量并产生了增强的冷却系数。可选择地，液体蓄积空间可由蒸发器中的收集管道或空间组成。热交换器5也可被冷凝器热交换器中的过冷回路替代。
当具有电子控制单元7的膨胀装置打开时，冷凝的制冷剂通过喷射器8流入系统的低压侧，在低压侧该介质膨胀。在喷射泵8的吸入连接处有连接来自液体蓄积空间10的制冷剂液体的管道。
当高压下的制冷剂冷凝液通过具有电子控制单元7的膨胀装置时，随着压力降低，制冷剂液体发生一定的气化，然后以高速通过设备7的喷射器喷嘴的气液混合物与通过设备8中的吸入连接来自液体蓄积空间10的流体混合。此后，目前由所述气液混合物和来自液体蓄积空间10的液体组成的混合物进一步流入到蒸发器9中，制冷剂在冷却器、冷冻机或可选的加热系统中吸热。向蒸发器9中制冷剂传递的热量通常来自于空气或液体，因此制冷剂液体吸收热量并蒸发。然后，气/液混合物被迫流入液体蓄积空间10，在液体蓄积空间中大部分的液体与气体分离。
没有蒸发的液体通过喷射泵8从液体蓄积空间10返回到蒸发器中。
在液体蓄积空间中与液体分离的大部分气体直接返回或可选地通过过冷器5返回到压缩机1中，压缩机1压缩随后将在冷凝器2中被冷却的制冷剂气体，制冷剂的冷凝发生在冷凝器2中。可选择地，气泡检测设备4可以位于过冷器5之后，但是位于膨胀装置7之前。
当通过冷凝器2或换热器5时不是全部气体冷凝时，热量释放不足以让所有制冷剂都发生完全的冷凝，在这种情况下，有气泡残留在冷凝器2或热交换器5之后的制冷剂冷凝液中。
电子气泡检测设备4检测出气泡的出现，向具有电子控制单元7的膨胀装置发出信号，从而由于过量的气泡而切断或可选地降低流量，而且当检测到纯液体或少量的气泡时，设备4向具有电子控制单元7的膨胀装置发出信号以打开膨胀装置。
在图1和图2中示出了根据优选实施例的设备4和7。
通过利用检测制冷剂中气泡的任何技术，例如利用前面引用的文献中所描述的传感器，可以实现气泡的检测。
根据本发明的系统提供了有效的制冷剂控制。
因此，本发明是指，来自于冷凝器2或热交换器5的制冷剂中的气泡被电子气泡检测设备4检测出来，该设备4分析气泡检测器的信号，并转换为控制系统的具有电子控制单元7的膨胀装置所需的控制信号，从而获得预期的流动。
可选择地，具有电子控制单元的膨胀装置可以是热力膨胀阀，该阀的开口由电子加热器或设有电子控制单元的喷射泵装置的喷嘴控制。本发明可以与喷射泵的功能结合而不改变本发明的意图，其中7和8包括一个电枢(a rma ture)。本发明也可与用于制冷剂循环的电子循环泵和另一附设的喷射泵设备组合，而不改变本发明的意图。
根据另一可选方案，该系统设置有计时器。一旦利用气泡检测设备检测到气泡，就改变膨胀装置的开口大小以减小开口，而气泡检测设备停止工作。自检测到气泡的一定时间过去后，可以增大开口，同时让气泡检测功能恢复。如果气泡量仍然很大，那就再次减小膨胀装置的开口。计时器设定的时间也可取决于由气泡检测设备检测到的气泡量。
本发明使得在不降低冷凝器的冷凝功率的情况下回收过冷热量成为可能。
通过本发明，借助于例如电子膨胀阀的已有控制阀结构可以调节液体流量。可以借助于结合到喷射泵装置中的电子膨胀阀来控制冷却系统/热泵系统中的液体流量。
根据本发明的一个实施例，可以借助于具有电子控制单元的膨胀装置和来自电子气泡检测设备的控制信号来控制冷却系统/加热系统中的液体流量，其中气泡检测设备优选连接到位于冷凝器和具有电子控制单元的膨胀装置之间的液体管路上；可选择地，气泡检测设备可以连接到冷凝器的制冷剂出口之前。
根据本发明的另一实施例，可以借助于由电子气泡检测设备构成的控制系统来控制液体流量，该气泡电子检测设备配备有用于向具有电子控制单元的膨胀阀发出控制信号的装置，用于喷射泵的运行和流量控制。
本发明可以提供的制冷剂的蒸发表面，而不需要为了流量控制使吸入气体过热。本发明将应用于由蒸发/冷凝制冷剂作为工作介质的冷却和加热系统。对根据本发明的流量控制系统的控制可应用于诸如空调、热泵、工艺和装置冷却系统、冷冻系统的所有冷却系统，这些系统使用活塞式压缩机、螺杆式压缩机、涡旋式压缩机、离心式压缩机、回转式压缩机或一些其它类型的压缩机，和通过蒸发/冷凝实现热交换的所有种类的制冷剂。
当然，本发明并不局限于上述和附图中所示的实施例。在不偏离由本专利的权利要求限定的保护范围的情况下，对本发明的修改是可行的，尤其是涉及不同部件的本质，或者通过使用相似的技术。
附图标记
1.压缩机
2.冷凝器
3.可视控制的观察镜
4.电子气泡检测设备
5.液体过冷热交换器
6.可视控制的观察镜
7.具有电子控制单元的膨胀装置
8.喷射泵装置
9.蒸发器
10.液体蓄积空间

Claims (11)

1.一种冷却或加热系统，其包括至少一个压缩机、一个冷凝器、一个膨胀装置和一个蒸发器，其特征在于，该系统包括用于检测制冷剂气泡出现的电子气泡检测设备，所述气泡检测设备连接到或临近于冷凝器的出口，或者连接到位于冷凝器之后和膨胀装置之前的制冷剂冷凝液体管路上；其中一旦在制冷剂冷凝液体中检测到气泡，电子气泡检测设备适合于向膨胀装置产生信号以切断或降低制冷剂流量，以便以下述方式获得膨胀装置的充足开度，即当制冷剂冷凝液到达膨胀装置时存在少许气泡或不存在气泡。
2.根据权利要求1所述的冷却或加热系统，其中在制冷剂冷凝液中不存在气泡的情况下，电子气泡检测设备适合于向膨胀装置产生信号，以打开或提高制冷剂流量。
3.根据权利要求1或2所述的冷却或加热系统，其特征在于，膨胀装置配备有电子控制器，电子气泡检测设备适合于检测气泡并且向膨胀装置的电子控制器产生电信号，以便有效地操控膨胀阀的开度，使制冷剂从该开口流过。
4.根据权利要求3所述的冷却或加热系统，其特征在于，膨胀装置的电子控制器与一电路相连接，该电路用于电力供应和接收来自电子气泡检测设备的信号。
5.根据权利要求3或4所述的冷却或加热系统，其特征在于，电子气泡检测设备与一电路相连接，该电路用于电力供应和向膨胀装置的电子控制器产生所需的信号。
6.根据权利要求3-5中任何一项所述的冷却或加热系统，其特征在于，电子气泡检测设备配备的装置为发给膨胀装置电子控制器的信号控制提供配置。
7.根据权利要求3-5中任何一项所述的冷却或加热系统，其特征在于，具有电子控制器的膨胀装置包括与喷射泵相连的流量控制装置。
8.根据前面任一项权利要求所述的冷却或加热系统，其特征在于，该系统设置有计时器装置，该计时器装置设置成一旦检测到气泡就设定一定的时间，在该时间内安排减小膨胀装置的开口大小。
9.根据前面任一项权利要求所述的冷却或加热系统，其特征在于，气泡检测设备连接到或临近于热交换器的出口，或者连接到热交换器之后和膨胀装置之前的制冷剂冷凝液体管路上。
10.一种用于控制冷却或加热装置中制冷剂流量的方法，该冷却或加热装置包括一个冷凝器和一个膨胀装置，该方法包括下列步骤：
在冷凝器的出口处或附近，或者在位于冷凝器之后和膨胀装置之前的制冷剂冷凝液体管路中，检测制冷剂气泡的出现；
一旦检测到气泡，向膨胀装置发送信号以切断或降低制冷剂流量，以便以下述方式获得膨胀装置的充足开度，即当制冷剂冷凝液到达膨胀装置时存在少许气泡或不存在气泡。
11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括下列步骤：
一旦检测不到气泡，向膨胀装置发送信号，以打开或提高制冷剂流量。
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