CN102147163B - 全天候制冷装置及其制冷模式控制方法 - Google Patents

Abstract

一种全天候的制冷装置，包括控制器、压缩机、蒸发器、冷凝支路、毛细管支路，所述冷凝支路包括并联连接的第一冷凝支路和第二冷凝支路及冷凝支路流向控制器，所述的毛细管支路包括并联连接的第一毛细管支路和第二毛细管支路及毛细管支路流向控制器，还包括连接冷凝支路出口和蒸发器出口的旁通支路，所述旁通支路包括第三毛细管和压力开关。本发明采用两个冷凝器并联、两条毛细管并联以及包含第三毛细管的旁通管路，可实现不同冷凝器、不同毛细管间的多种组合，从而形成五个不同的制冷模式，适用于不同的环境温度下制冷，保证了在-5度以下的低温及50度以上的高温等不同的环境温度下，制冷装置均能正常运行，并使制冷效果更加理想。

Description

全天候制冷装置及其制冷模式控制方法

技术领域

本发明涉及空调器技术领域，更具体地说，涉及一种适合更宽温度环境的全天候制冷装置及其制冷模式控制方法。

背景技术

现有的空调制冷装置，根据制冷环境温度范围一般划分为T1、T2和T3三种类型，其中，T1类型的环境温度范围是18-43℃，T2类型的环境温度范围是10-35℃，T3类型的环境温度范围是21-52℃。现有的空调制冷设备一般分为常规制冷(T1、T2环境)和高温制冷(T3环境)两大类方式来设计。针对常规制冷环境设计的制冷装置不能在高温制冷环境下正常使用，而针对高温制冷环境设计的制冷装置也不能在常规制冷环境下正常使用。即使按常规制冷和高温制冷两种类型来设计制冷装置，当环境温度小于10℃或环境温度大于52℃时，都不能正常制冷。

由于现在有些特殊设备，需要全年冷却，但冬天和夏天之间的温差就很大，如我国东北，冬天的温度就经常在-10℃以下，夏天的温度在35℃以上，特别是空调室外机由于不断放热，局部环境温度就经常保持在45℃以上。由于环境工况温度相差太大，使现有的制冷装置在超低工况温度(-5℃)和超高工况温度(50℃)下难以正常工作。

目前也有一些单独针对超高温或超低温下空调制冷装置的改进技术，如专利号为200710071556.X，公开号为CN101256021A的中国专利公开了一种“能低温制冷的空调器控制方法”，利用室内盘管温度传感器检测盘管温度的功能，检测到室内盘管低于某温度值T1持续时间t1时，且压缩机持续运行时间ty1以上，进行停止外风机运行，降低热交换；当室内盘管再低于某特定温度值T2飞持续时间t2时，且压缩机持续运行时间ty2以上，关闭压缩机，内风机按设定风速运行，进行防冻结保护；当室内盘管高于某温度值T3时整机恢复正常运行，开启外风机和压缩机，从而使空调能在低温情况下能正常制冷。该专利通过改善防冻结的方式来增强空调器的低温制冷效果，可以在0℃附近的温度正常制冷，但不能解决超低温制冷更不能同时解决高温制冷的问题。

又如专利号为200710131770.X，公开号为CN101118108A的中国专利公开了一种“高温空调制冷系统中的喷液装置”，通过喷液毛细管将液态冷媒排向压缩机吸气口，从而降低压缩机的吸气温度，改善压缩机的运转工况，最终达到降低压缩机的排气温度。该专利专门针对T3环境的T3压缩机或采用喷液技术，基本可以满足55℃高温下制冷，但却不能同时解决低温制冷或超低温制冷的技术问题。

发明内容

本发明目的旨在克服上述现有技术的不足，提供一种适合于更宽的温度环境中使用的全天候制冷装置。使制冷装置在高温、中温、低温环境下均能正常使用。

本发明采用的技术方案是：一种全天候的制冷装置，包括控制器、压缩机、蒸发器、冷凝支路、毛细管支路，所述冷凝支路包括并联连接的第一冷凝支路和第二冷凝支路及冷凝支路流向控制器，所述的毛细管支路包括并联连接的第一毛细管支路和第二毛细管支路及毛细管支路流向控制器，还包括连接冷凝支路出口和蒸发器出口的旁通支路，所述旁通支路包括第三毛细管和压力开关。

上述的全天候制冷装置中，所述的冷凝支路流向控制器包括串接在第一冷凝支路上的第一电磁阀和串接在第二冷凝支路上的第二电磁阀。

上述的全天候制冷装置中，所述的毛细管支路流向控制器包括串接在第一毛细管支路上的第三电磁阀和串接在第二毛细管支路上的第四电磁阀。

上述的全天候制冷装置中，还包括连接在压缩机与蒸发器之间的贮液器，所述旁通支路的出口连接贮液器。

上述的全天候制冷装置的制冷模式控制方法，包括以下步骤：

a)制冷装置开机，第一冷凝支路、第二冷凝支路同时接通主制冷回路；第一毛细管支路、第二毛细管支路同时接通主制冷回路，累计压缩机工作时间t，当t为t0时，室外温度检测器检测室外温度T，T1＜T2，当T≤T1时，执行步骤b)；当T1＜T≤T2时执行步骤c)；当T＞T2时执行步骤d)；

b)第二冷凝支路接通主制冷回路，且第二毛细管支路接通主制冷回路；

c)第一冷凝支路接通主制冷回路，且第一毛细管支路接通主制冷回路；

d)第一冷凝支路、第二冷凝支路同时接通主制冷回路；且第一毛细管支路接通主制冷回路。

上述的全天候制冷装置的制冷模式控制方法，T0＜T1，当T≤T0时，第二冷凝支路接通主制冷回路，第一毛细管支路、第二毛细管支路同时接通主制冷回路。

上述的全天候制冷装置的制冷模式控制方法，T2＜T3，当T＞T3时，第一冷凝支路、第二冷凝支路同时接通主制冷回路；且第一毛细管支路、第二毛细管支路同时接通主制冷回路。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)本发明采用两个冷凝器并联、两条毛细管并联以及包含第三毛细管的旁通管路，可实现不同冷凝器、不同毛细管间的多种组合，从而形成五个不同的制冷模式，适用于不同的环境温度下制冷，保证了在-5度以下的低温及50度以上的高温等不同的环境温度下，制冷装置均能正常运行，并使制冷效果更加理想。

2)在43度以上的高温环境下，旁通管路打开，当系统冷凝压力超过一定值时，压力开关打开，使经第三毛细管节流后的液态制冷剂直接通向贮液器，从而促使压缩机得到冷却，解决了高温制冷的难题。

附图说明

图1是现有全天候制冷装置的制冷系统结构示意图；

图2是本发明的全天候制冷装置的制冷模式控制流程图。

具体实施方式

如图1所示，全气候制冷装置包括控制器，由压缩机1、蒸发器6、冷凝支路、毛细管支路和贮液器7组成的主制冷回路。冷凝支路包括并联连接的第一冷凝器21支路和第二冷凝器22支路，第一冷凝器21支路上串联连接第一电磁阀211，第二冷凝器22支路上串联连接第二电磁阀221。毛细管支路包括并联连接的第一毛细管31支路和第二毛细管32支路，第一毛细管31支路上串联连接第三电磁阀311，第二毛细管32支路上串联连接第四电磁阀321。蒸发器6连接贮液器7。全气候制冷装置还包括连接冷凝支路出口和贮液器7的旁通支路，旁通支路由第三毛细管33和压力开关5串联连接而成。

如图2所示，制冷装置接到开机运行命令后，前3分钟自动选择超高温模式运行。制冷装置累计运行满3分钟，温度检测器检测室外环境温度T。

当检测到室外环境温度T≤-5℃时，表明制冷装置在超低温环境下制冷。这时，制冷装置需要降低室外侧的冷凝换热效果来降低室内的换热效果，同时要提高室内侧的蒸发温度，这两种措施的目的是避免室内的蒸发器6频繁进行防冻结保护。

当检测到制冷装置处于超低温环境时，制冷装置自动选择超低温模式：第一电磁阀211关第二电磁阀221开，第二冷凝器22工作，第三电磁阀311和第四电磁阀321都处于开的状态。压缩机1排出的高温高压制冷剂经第二电磁阀221进入第二冷凝器22，制冷剂释放热量，变成液态的制冷剂经第一毛细管31和第二毛细管32进入室内蒸发器6，液态制冷剂吸收室内空气中的热量，变成气态的制冷剂流经贮液器7，被压缩机1吸入进行压缩。由于第二冷凝器22只占总冷凝面积的1/3或1/4，相当于使用了降低室外侧的冷凝面积的方法来降低冷凝换热效果。第三电磁阀311和第四电磁阀321都处于开的状态，降低制冷装置的节流效果，降低蒸发器6的蒸发效果，提高室内蒸发器6的蒸发温度，从而避免了室内蒸发器6由于低温要频繁进行防冻结保护。

当检测到室外环境-5℃＜T≤10℃时，表明制冷装置在低温环境下制冷。这时，制冷装置也需要降低室外侧的冷凝换热效果来降低室内的换热效果。但由于低温环境比超低温环境温度高，制冷装置不需要调整蒸发温度，也可避免室内蒸发器6频繁进行防冻结保护。

当检测到制冷装置处于低温环境时，制冷装置自动选择低温模式：第一电磁阀211关第二电磁阀221开，第二冷凝器22工作，第三电磁阀311关第四电磁阀321开，第二毛细管32起节流作用。压缩机1排出的高温高压制冷剂经第二电磁阀221进入第二冷凝器22，制冷剂释放热量，变成液态的制冷剂经第二毛细管32进入室内蒸发器6，液态制冷剂吸收室内空气中的热量，变成气态的制冷剂流经贮液器7，被压缩机1吸入进行压缩。由于第二冷凝器22只占总冷凝面积的1/3或1/4，相当于降低了室外侧的冷凝面积的方法来降低冷凝换热效果。第二毛细管32是在第二冷凝器22基于低温制冷下匹配好的，也由于环境温度提高，只有一根毛细管起作用也能避免室内蒸发器6频繁进行防冻结保护，同时也能改善蒸发效果，提高制冷量。

当检测到室外环境10℃＜T≤43℃时，表明制冷装置在常规温度下制冷，制冷装置自动选择常规模式。这时，制冷装置选择常规的冷凝面积和常规的节流毛细管。

当检测到制冷装置处于常规温度环境时，制冷装置自动选择常规模式：第一电磁阀211开第二电磁阀221关，第一冷凝器21工作，第三电磁阀311开第四电磁阀321关，第一毛细管31起节流作用。压缩机1排出的高温高压制冷剂经第一电磁阀211进入第一冷凝器21，制冷剂释放热量，变成液态的制冷剂经第一毛细管31进入室内蒸发器6，液态制冷剂吸收室内空气中的热量，变成气态的制冷剂流经贮液器7，被压缩机1吸入进行压缩。第一冷凝器21只占总冷凝面积的2/3或3/4，相当常规的冷凝面积。第一毛细管31是同第一冷凝器21基于常规制冷下匹配好的。

当检测到室外环境43℃＜T≤50℃时，表明制冷装置在高温下制冷。由于室外空气同冷凝器的传热温差减小，导致冷凝效果下降。制冷装置运行的压力和压缩机1的工作负荷增加，压缩机1的工作电流增大，排气温度升高，严重时，压缩机1不能正常运行。因此避免这种情况出现而采用的控制程序如下：

当检测到制冷装置处于高温环境时，制冷装置自动选择高温模式：第一电磁阀211和第二电磁阀221同时处于开的状态，第一冷凝器21和第二冷凝器22共同工作，第三电磁阀311开第四电磁阀321关，第一毛细管31起节流作用，压力开关5控制第三毛细管33。压缩机1排出的高温高压制冷剂经第一电磁阀211和第二电磁阀221进入第一冷凝器21和第二冷凝器22，制冷剂释放热量，变成液态的制冷剂经第一毛细管31进入室内蒸发器6，液态制冷剂吸收室内空气中的热量，变成气态的制冷剂流经贮液器7，被压缩机1吸入进行压缩。当冷凝出口压力≥23公斤时，压力开关5打开，部分高温的制冷剂经压力开关5后，再经第三毛细管33节流成低温低压的制冷剂喷射到贮液器7中，低温的制冷剂进入贮液器7中并由压缩机1吸入。压力开关5开启后，制冷装置的运行压力下降，当压力小于或等于21公斤时，压力开关5关闭。高温环境下，制冷装置使用的冷凝面积比常规制冷增加，提高冷凝效果，降低制冷装置运行的压力和压缩机1的工作负荷，使压缩机1在高温下能正常运行。压缩机1吸入了低温的制冷剂后冷却下来，降低了压缩机的工作温度，提高了压缩机1的抗负荷能力。

当检测到室外环境50℃＜T时，表明制冷装置在超高温下制冷。由于室外空气同冷凝器的传热温差进一步减小，导致冷凝效果加剧下降。制冷装置运行的压力和压缩机1的工作负荷大幅度增加，压缩机1的工作电流大幅度增大，排气温度大幅度升高，严重时，压缩机1不能正常运行，同时压缩机1更容易烧坏。因此制冷装置避免这种情况出现而采用的控制程序如下：

当检测到制冷装置处于超高温环境时，制冷装置自动选择超高温模式：第一电磁阀211开第二电磁阀221开，第一冷凝器21和第二冷凝器22共同工作，第三电磁阀311开第四电磁阀321开，第一毛细管31和第二毛细管32起节流作用，压力开关5控制第三毛细管33。压缩机1排出的高温高压制冷剂经第一电磁阀211和第二电磁阀221进入第一冷凝器21和第二冷凝器22，制冷剂释放热量，变成液态的制冷剂经第一毛细管31和第二毛细管32进入室内蒸发器6，液态制冷剂吸收室内空气中的热量，变成气态的制冷剂流经贮液器7，被压缩机1吸入进行压缩。当冷凝出口压力≥23公斤时，压力开关5打开，部分高温的制冷剂经压力开关5后，再经第三毛细管33节流成低温低压的制冷剂喷射到贮液器7中，低温的制冷剂在贮液器7中并由压缩机1吸入。压力开关5开启后，制冷装置的运行压力下降，当压力小于或等于21公斤时，压力开关5关闭。超高温环境下，制冷装置使用的冷凝面积比常规制冷增加，提高冷凝效果，降低制冷装置运行的压力和压缩机1的工作负荷，使压缩机1在超高温下基本能正常运行。再加上第三电磁阀311、第四电磁阀321处于开的状态，第一毛细管31和第二毛细管32都起作用，可降低制冷装置的压缩比，也即降低压缩机1的运行压力，运行电流和排气温度。以上两种措施可保证压缩机1在超高温的环境下正常运行。压缩机1吸入了低温的制冷剂后冷却下来，降低了压缩的工作温度，提高了压缩机1的抗负荷能力。

在各制冷模式中，第一至第四电磁阀的组合控制表参考下表：

制冷模式	第一电磁阀	第二电磁阀	第三电磁阀	第四电磁阀
					超低温模式	关	开	开	开
低温模式	关	开	关	开
					常规模式	开	关	开	关
高温模式	开	开	开	关
					超高温模式	开	开	开	开

Claims (7)

1.全天候制冷装置，包括控制器、压缩机、蒸发器,室外温度检测器，其特征在于：还包括冷凝支路、毛细管支路，所述冷凝支路包括并联连接的第一冷凝支路和第二冷凝支路及冷凝支路流向控制器，所述的毛细管支路包括并联连接的第一毛细管支路和第二毛细管支路及毛细管支路流向控制器，还包括连接冷凝支路出口和蒸发器出口的旁通支路，所述旁通支路包括第三毛细管和压力开关。

2.根据权利要求1所述的全天候制冷装置，其特征在于：所述的冷凝支路流向控制器包括串接在第一冷凝支路上的第一电磁阀和串接在第二冷凝支路上的第二电磁阀。

3.根据权利要求2所述的全天候制冷装置，其特征在于：所述的毛细管支路流向控制器包括串接在第一毛细管支路上的第三电磁阀和串接在第二毛细管支路上的第四电磁阀。

4.根据权利要求1或2或3所述的全天候制冷装置，其特征在于：还包括连接在压缩机与蒸发器之间的贮液器，所述旁通支路的出口连接贮液器。

5.根据权利要求1所述的全天候制冷装置的制冷模式控制方法，其特征在于包括以下步骤：

a)制冷装置开机，第一冷凝支路、第二冷凝支路同时接通主制冷回路；第一毛细管支路、第二毛细管支路同时接通主制冷回路，累计压缩机工作时间t为3min时，温度检测器检测室外温度T，当-5℃＜T≤10℃时，执行步骤b)；当10℃＜T≤43℃时执行步骤c)；当43℃＜T≤50℃时执行步骤d)；

b) 第二冷凝支路接通主制冷回路，且第二毛细管支路接通主制冷回路；

c) 第一冷凝支路接通主制冷回路，且第一毛细管支路接通主制冷回路；

d) 第一冷凝支路、第二冷凝支路同时接通主制冷回路；且第一毛细管支路接通主制冷回路。

6.根据权利要求5所述的全天候制冷装置的制冷模式控制方法，其特征在于：当T≤-5℃时，第二冷凝支路接通主制冷回路，第一毛细管支路、第二毛细管支路同时接通主制冷回路。

7.根据权利要求5或6所述的全天候制冷装置的制冷模式控制方法，其特征在于：当T＞50℃时，第一冷凝支路、第二冷凝支路同时接通主制冷回路；且第一毛细管支路、第二毛细管支路同时接通主制冷回路。

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