CN103375408A - 用于压缩机的温控设备及方法、压缩机组件和制冷系统 - Google Patents

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斯蒂芬·瓦特
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Abstract

本发明公开了一种用于压缩机的温控设备及方法、压缩机组件和制冷系统。该温控设备包括：温度检测装置，用于检测压缩机制冷流体出口处的制冷流体的温度；供液管路，用于将液态制冷剂供给至所述压缩机；供液阀，设置在所述供液管路中，用于控制供给至所述压缩机的液态制冷剂的流量；控制装置，接收所述温度检测装置所检测到的温度值并根据所述温度值对所述供液阀进行控制，使得在所述温度值高于第一阈值的情况下增大液态制冷剂的流量，而在所述温度值低于第二阈值的情况下减小液态制冷剂的流量，所述第二阈值不大于所述第一阈值。该温控设备及方法能够避免排气温度上升导致的压缩机工作性能下降的问题，保证压缩机稳定高效地工作。

Description

用于压缩机的温控设备及方法、压缩机组件和制冷系统
技术领域
本发明涉及压缩机领域，尤其涉及一种用于压缩机的温控设备、一种压缩机组件、一种制冷系统以及一种用于压缩机的温度控制方法。
背景技术
压缩机作为制冷设备中的关键部件，其工作效率和稳定性受到广泛的关注。在典型的制冷设备中，压缩机与冷凝器、节流阀和蒸发器协同操作，实现制冷循环。然而，当蒸发温度较低而冷凝温度较高时(尤其在北方的冬天)，可能出现压缩机的排气温度(即从压缩机的制冷流体出口流出的制冷流体的温度)升高和工作效率降低的问题。压缩机如果长期在此状态下工作，将会对压缩机本身造成严重的危害。
为了解决上述问题，需要一种能够对压缩机的排气温度进行精确和稳定的控制的装置和方法，从而确保压缩机及制冷设备稳定高效的运转。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够对压缩机的排气温度进行精确和稳定控制的温控设备和温度控制方法。
为了实现上述发明目的，本发明的技术方案通过以下方式来实现：
根据本发明的一个方面，提供一种用于压缩机的温控设备，包括：
温度检测装置，所述温度检测装置用于检测压缩机的制冷流体出口处的制冷流体的温度；
供液管路，所述供液管路用于将液态制冷剂供给至所述压缩机；
供液阀，所述供液阀设置在所述供液管路中，用于控制供给至所述压缩机的液态制冷剂的流量；和
控制装置，所述控制装置接收所述温度检测装置所检测到的温度值并根据所述温度值对所述供液阀进行控制，使得在所述温度值高于第一阈值的情况下增大液态制冷剂的流量，而在所述温度值低于第二阈值的情况下减小液态制冷剂的流量，所述第一阈值大于或等于所述第二阈值。
进一步地，所述控制装置可以设置成在所述温度值不高于第一阈值且不低于第二阈值的情况下维持液态制冷剂的流量不变。
进一步地，所述液态制冷剂可以与所述制冷流体具有相同的成分。
进一步地，所述液态制冷剂的流量的初始值可以为零。
更进一步地，在所述液态制冷剂的流量不为零的情况下，所述液态制冷剂可以被供给至压缩机的压缩腔中以与压缩机中的制冷流体混合。
具体地，所述供液管路还可以包括位于压缩机中的引液通道和喷液孔，所述液态制冷剂经由所述引液通道和喷液孔供给至压缩腔中。
更进一步地，所述供液阀可以为膨胀阀，所述膨胀阀通过改变张开程度来调整液态制冷剂的流量。
更进一步地，所述第一阈值可以比第二阈值大1至5摄氏度。
根据本发明的另一方面，提供一种压缩机组件，包括：
压缩机；以及
上述任一种温控设备。
进一步地，所述压缩机可以设有容纳箱，所述控制装置安装在所述容纳箱中，所述温度检测装置设置在压缩机的制冷流体出口处。
更进一步地，所述压缩机可以为涡旋压缩机。
更进一步地，所述供液管路可以延伸入压缩机内部并与压缩机的压缩腔连通。
根据本发明的另一方面，提供一种制冷系统，包括：
上述任一种压缩机组件；
冷凝器，所述冷凝器的入口与压缩机的制冷流体出口相连接，所述冷凝器的出口与所述供液管路相连接；
节流阀，所述节流阀的入口与所述冷凝器的出口相连接；和
蒸发器，所述蒸发器的入口与所述节流阀的出口相连接，所述蒸发器的出口与压缩机的制冷流体入口相连接。
根据本发明的又一方面，提供一种用于压缩机的温度控制方法，包括步骤：
通过温度检测装置对压缩机制冷流体出口处的制冷流体的温度进行检测并将温度检测结果发送至控制装置；和
使用所述控制装置根据所接收到的温度检测结果生成供液阀控制信号，并将供液阀控制信号发送至设置在供液管路中的供液阀以对经由所述供液管路供给至所述压缩机的液态制冷剂的流量进行控制，所述供液阀控制信号使得供液阀在所述温度值高于第一阈值的情况下增大液态制冷剂的流量，而在所述温度值低于第二阈值的情况下减小液态制冷剂的流量，所述第一阈值大于或等于所述第二阈值。
进一步地，所述两个步骤可以被反复循环地执行。
进一步地，所述供液阀控制信号可以使供液阀在所述温度值不高于第一阈值且不低于第二阈值的情况下维持液态制冷剂的流量不变。
更进一步地，所述温度控制方法还包括：在最初通过温度检测装置对压缩机制冷流体出口处的制冷流体的温度进行检测之前，对控制装置进行自检，如果控制装置与温度检测装置的连接正常，则关闭供液阀使液态制冷剂的流量为零，如果控制装置与温度检测装置的连接异常，则控制装置停止工作并报警。
本发明的上述技术方案中的至少一个方面能够通过对压缩机制冷流体出口处温度的监测和供给压缩机以流量受控的液态制冷剂来对压缩机进行温度控制的温控设备和温度控制方法，从而确保压缩机及制冷系统的稳定和有效地工作。
附图说明
图1示出根据本发明的一实施例的用于压缩机的温控设备的示意性框图；
图2示出根据本发明的一实施例的与所述温控设备配合使用的压缩机的示意性结构；
图3示出根据本发明的一实施例的制冷系统的示意性框图；和
图4示出根据本发明的一实施例的用于压缩机的温度控制方法的流程图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号表示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。
图1示意性地示出根据本发明的一实施例的用于压缩机的温控设备100。该温控设备100包括：温度检测装置101、控制装置102、供液阀103和供液管路104。所述温度检测装置101，例如温度传感器，用于检测压缩机200的制冷流体出口处的制冷流体的温度。所述供液管路104用于将液态制冷剂供给至所述压缩机200，如供给至压缩机200的压缩腔。所述供液阀103设置在所述供液管路104中，用于控制供给至所述压缩机200的液态制冷剂的流量。温度检测装置101所检测到的温度值被发送给所述控制装置102，例如控制电路板。控制装置102接收所述温度检测装置101所检测到的温度值并根据所述温度值对所述供液阀103进行控制，使得在所述温度值高于第一阈值的情况下增大液态制冷剂的流量，而在所述温度值低于第二阈值的情况下减小液态制冷剂的流量，所述第一阈值大于或等于所述第二阈值。
从之前背景技术部分中的描述可知，从压缩机200排出的制冷流体的温度(由于通常压缩机200排出的制冷流体为气体，所以又称为排气温度)是压缩机200工作情况的重要指标。过高的排气温度将降低压缩机200的工作效率和可靠性。而根据本发明的压缩机的温控设备100一方面通过温度检测装置101对压缩机200的排气温度进行检测，另一方面通过供液管路104向压缩机200提供液态制冷剂，该液态制冷剂可以对压缩机200中的制冷流体进行冷却。控制装置102根据由温度检测装置101检测到的温度值来调节供给至压缩机200的液态制冷剂的流量。当温度值高于第一阈值时，增大液态制冷剂的流量，而当温度值低于第二阈值时，减小液态制冷剂的流量，从而将压缩机200的排气温度控制在合理的范围内。所述第一阈值可以大于或等于第二阈值，例如，第一阈值可以比第二阈值大1至5摄氏度，更具体地，第一阈值可以比第二阈值大4摄氏度。
在一实施例中，所述控制装置102可以设置成在所述温度值不高于第一阈值且不低于第二阈值的情况下维持液态制冷剂的流量不变，从而简化对液态制冷剂的流量的控制。本领域普通技术人员应当理解，在所述温度值不高于第一阈值且不低于第二阈值的情况下供给至压缩机200的液态制冷剂的流量也可以变化，只要能够实现对排气温度的合理控制即可。
在一实施例中，供给至压缩机200的液态制冷剂的流量的初始值可以为零。也就是说，从设备工作开始起，在温度检测装置101没有检测到排气温度高于第一阈值时，都不会向压缩机200供给液态制冷剂。这可以防止由于盲目供给液态制冷剂而导致压缩机200中存在过多的液体而降低效率。
在一实施例中，在供给至压缩机200的液态制冷剂的流量不为零的情况下，所述液态制冷剂可以被供给至压缩机200的压缩腔中以与压缩机200中的制冷流体混合。当然，也可以考虑例如将液态制冷剂置于热交换管中而通过热交换管壁与压缩机200中的制冷流体进行热交换而达到冷却目的。然而，这需要将热交换管布置在压缩机200中，这将使得压缩机内部构造的设计复杂化且可能降低压缩机的工作性能和增加成本。而采用将液态制冷剂供给至压缩机200的压缩腔中以与压缩机200中的制冷流体混合，避免了压缩机200内部设置热交换管的复杂结构，而且可以使得制冷剂与制冷流体更充分地混合，以提高热交换效率。
在一实施例中，所述液态制冷剂可以与压缩机200中的制冷流体具有相同的成分。这有助于充分地、循环地利用制冷流体。尤其是在将液态制冷剂供给至压缩机200的压缩腔中以与压缩机200中的制冷流体混合的方案中，液态制冷剂和压缩腔中的制冷流体具有相同的成分可以避免不同成分的液态制冷剂和制冷流体产生物理化学反应而降低制冷效率等问题，而且可以使得液态制冷剂和制冷流体完全融合而提高制冷流体的利用率。
在一实施例中，供给至压缩机200的液态制冷剂的温度可以低于压缩机200中的制冷流体的温度。然而，也可以考虑使用温度不低于甚至高于制冷流体的液态制冷剂，譬如在液态制冷剂直接与压缩机200中的制冷流体在压缩腔中混合的情况下。
在一实施例中，所述液态制冷剂可以是来自于冷凝器的出口的液态制冷剂。这样，可以尽可能大限度地利用制冷循环中的制冷流体。然而，上述供给至压缩机200的液态制冷剂也可以是以其它方式供给的，只要其能够满足对压缩机200中的制冷流体进行冷却的要求即可。
在一实施例中，所述供液管路104还可以包括位于压缩机200中的引液通道和喷液孔，所述液态制冷剂经由所述引液通道和喷液孔供给至压缩腔中，从而与压缩机200中的制冷流体相混合。
在一实施例中，供液阀103可以为膨胀阀，例如步进电机式电磁膨胀阀，液态制冷剂的流量可以通过膨胀阀的张开程度来调整。
下面参照图2对包含上述温控设备的压缩机组件进行介绍。所述压缩机组件包括压缩机200以及如上所述的用于压缩机的温控设备100。用于压缩机的温控设备100可以与压缩机200可以在出厂时就集成在一起。例如，在一实施例中，压缩机200可以设有容纳箱，控制装置102安装在容纳箱中，所述温度检测装置101设置在压缩机200的制冷流体出口处。以这样的方式，压缩机组件可以便于整体运输、销售和被使用者方便地使用，还可以节省空间和节约组件的调试成本。相反地，目前压缩机厂商只提供带有喷液功能的压缩机，需要机组厂商自行安装控制阀等控制部件，但是厂商很难配置到与压缩机匹配性很好的控制部件，控制的效果不理想。而本发明实施例的通过为各个压缩机设置控制装置和调试控制装置，可以保证控制装置与压缩机的良好匹配，提高对压缩机控制的可靠性。然而这并不是必须的，在压缩机组件中，压缩机200与温控设备100中的温度检测装置101、控制装置102等部件也可以是分立的结构，它们之间用必要的电连接和流路连接在一起。
下文将以涡旋压缩机为例对压缩机组件的具体的实施例进行介绍，然而，本发明不限于此，其它类型的压缩机也是可行的。
如图2所示，一种示例性涡旋压缩机200’主要包括：固定涡旋盘1，其上形成有涡齿51；运动涡旋盘2，其上形成有涡齿52；支撑部件3，用于支撑固定涡旋盘1与运动涡旋盘2构成的组件；曲轴4，用于驱动运动涡旋盘2；电动机5，其与曲轴4相连接以驱动运动涡旋盘2，使所述运动涡旋盘2相对于固定涡旋盘1运动；大致圆筒形的壳体6，用于形成该涡旋压缩机200’的圆筒形封闭空间，以容纳涡旋压缩机200’的各主要部件，其中所述壳体6由上壳体部22、下壳体部23和中间壳体部24焊接而成。固定涡旋盘1的涡齿51可以采用铣削加工成螺旋线形，而运动涡旋盘2的涡齿52与固定涡旋盘1上的涡齿51相对应。在该涡旋压缩机200’工作期间，曲轴4在电动机5的驱动下带动运动涡旋盘2在轨道装置(例如十字架机构)(图中未详细示出)的约束下相对于固定涡旋盘1进行偏心转动以形成固定涡旋盘1与运动涡旋盘2之间的相对运动，而该相对运动引起压缩腔的体积在压缩过程中不断减小，从而增大所述压缩腔内的压力，对制冷剂进行压缩。
在一种具体的实施例中，固定涡旋盘1设置有喷液孔21以及流体通道11，所述流体通道11的一端与所述的喷液孔21流体连通，而所述流体通道11的另一端与管道部件10流体连通，其中所述管道部件10可以采用焊接等方式密封连接到所述流体通道11。在所述壳体6内部进一步设置有连接部件8，其将管道部件10与外接通道部件9连通，并使管道部件10与外接通道部件9相对于壳体6固定。
在图2所示的实施例中，供液管路104包括外接通道部件9、连接部件8、管道部件10、流体通道11以及喷液孔21。液态制冷剂在与外接通道部件9相连的供液阀(未示出)的控制下依次经过外接通道部件9、连接部件8、管道部件10、流体通道11以及喷液孔21被注入压缩腔20以与压缩机200中的制冷流体相混合以达到降温效果。
尽管在图2所示出的实施例中，位于压缩机200中的引液通道由管道部件10和流体通道11构成，但是应当理解，引液通道的结构不限于此。供液管路104可以包括任何能够延伸入压缩机200内部并与压缩机200的压缩腔连通的部分，从而实现将液态制冷剂供给至压缩机200的压缩腔中。尽管上述实施例以涡旋压缩机为例，但是本领域技术人员应当理解，根据本发明的温控设备也适用于各种其它压缩机，只要供液管路104可以将液态制冷剂供给至压缩机内部，例如压缩腔中。因此，根据本发明的压缩机组件也可以包括各种其它类型的压缩机。
本发明还涉及一种制冷系统1000。如图3所示，该制冷系统1000包括：压缩机200、冷凝器300、节流阀400、蒸发器500以及根据本发明的用于压缩机的温控设备100。图3中的箭头表示制冷流体、液态制冷剂的流向和信号的流向。所述冷凝器300的入口与压缩机200的制冷流体出口相连接，所述冷凝器300的出口与所述供液管路104相连接。所述节流阀400的入口也与所述冷凝器300的出口相连接。所述蒸发器500的入口与所述节流阀400的出口相连接。所述蒸发器500的出口与压缩机200的制冷流体入口相连接。制冷流体在压缩机200中被压缩后供给至冷凝器300，再经过节流阀400减压后供给至蒸发器500中，之后再从蒸发器500回到压缩机200。其中，从冷凝器300的出口流出的一部分制冷流体流入供液管路104中并作为液态制冷剂如前所述供给至压缩机200，通过控制装置102根据温度检测装置101所检测到的压缩机200的排气温度对压缩机进行温度控制。在根据本发明的用于压缩机的温控设备100的作用下，该制冷系统1000可以获得良好的工作效率和稳定性。
针对于上述用于压缩机的温控设备100，本发明还涉及一种用于压缩机的温度控制方法。参照图4(图4中由虚线表示的部分为可选步骤)，所述温度控制方法包括：
步骤S602：通过温度检测装置101对压缩机200的制冷流体出口处的制冷流体的温度进行检测并将温度检测结果发送至控制装置102；和
步骤S603：使用所述控制装置102根据所接收到的温度检测结果生成供液阀控制信号，并将供液阀控制信号发送至设置在所述供液管路104中的供液阀103以对经由供液管路104供给至所述压缩机200的液态制冷剂的流量进行控制，所述供液阀控制信号使得供液阀103在所述温度值高于第一阈值的情况下增大液态制冷剂的流量，而在所述温度值低于第二阈值的情况下减小液态制冷剂的流量，所述第二阈值不大于所述第一阈值。
其中，所述供液阀控制信号的生成可以通过利用比较器将所检测到的温度值与第一阈值和第二阈值进行比较或借助于其它的阈值判定电路或程序来实现。所述供液阀控制信号对液态制冷剂的流量的控制可以通过对供液阀103的打开程度的调节来实现。所述控制装置例如可以是控制电路板、逻辑控制单元等，其可以是与压缩机200相独立的装置，也可以与压缩机200一体安装。
在一实施例中，在步骤S603中，所述供液阀控制信号可以设置成使供液阀在所述温度值不高于第一阈值且不低于第二阈值的情况下维持液态制冷剂的流量不变。
在一实施例中，可以反复循环地执行步骤S602和S603。这样可以确保压缩机的排气温度被自动地维持在适合的范围内，以使压缩机能够高效、稳定地工作。
在可选的实施例中，所述温度控制方法还可以包括可选的步骤S601(参见图4)：在最初通过温度检测装置对压缩机制冷流体出口处的制冷流体的温度进行检测之前，对控制装置102进行自检，如果控制装置102与温度检测装置101的连接正常，则关闭供液阀103使液态制冷剂的流量为零，如果控制装置102与温度检测装置101的连接异常，则控制装置102停止工作并报警。这样可以避免由于设备故障和连接问题而导致对压缩机的温度控制出现错误。
虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本发明优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。
虽然本发明总体构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。

Claims (17)

1.一种用于压缩机的温控设备，包括：
温度检测装置，所述温度检测装置用于检测压缩机的制冷流体出口处的制冷流体的温度；
供液管路，所述供液管路用于将液态制冷剂供给至所述压缩机；
供液阀，所述供液阀设置在所述供液管路中，用于控制供给至所述压缩机的液态制冷剂的流量；和
控制装置，所述控制装置接收所述温度检测装置所检测到的温度值并根据所述温度值对所述供液阀进行控制，使得在所述温度值高于第一阈值的情况下增大液态制冷剂的流量，而在所述温度值低于第二阈值的情况下减小液态制冷剂的流量，所述第一阈值大于或等于所述第二阈值。
2.根据权利要求1所述的温控设备，其特征在于，所述控制装置设置成在所述温度值不高于第一阈值且不低于第二阈值的情况下维持液态制冷剂的流量不变。
3.根据权利要求1所述的温控设备，其特征在于，所述液态制冷剂与所述制冷流体具有相同的成分。
4.根据权利要求1所述的温控设备，其特征在于，所述液态制冷剂的流量的初始值为零。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的温控设备，其特征在于，在所述液态制冷剂的流量不为零的情况下，所述液态制冷剂被供给至压缩机的压缩腔中以与压缩机中的制冷流体混合。
6.根据权利要求5所述的温控设备，其特征在于，所述供液管路还包括位于压缩机中的引液通道和喷液孔，所述液态制冷剂经由所述引液通道和喷液孔供给至压缩腔中。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的温控设备，其特征在于，所述供液阀为膨胀阀，所述膨胀阀通过改变张开程度来调整液态制冷剂的流量。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的温控设备，其特征在于，所述第一阈值比第二阈值大1至5摄氏度。
9.一种压缩机组件，包括：
压缩机；以及
根据权利要求1-8中任一项所述的温控设备。
10.根据权利要求9所述的压缩机组件，其特征在于，所述压缩机设有容纳箱，所述控制装置安装在所述容纳箱中，所述温度检测装置设置在压缩机的制冷流体出口处。
11.根据权利要求9或10所述的压缩机组件，其特征在于，所述压缩机为涡旋压缩机。
12.根据权利要求9或10所述的压缩机组件，其特征在于，所述供液管路延伸入压缩机内部并与压缩机的压缩腔连通。
13.一种制冷系统，包括：
根据权利要求9-12中任一项所述的压缩机组件；
冷凝器，所述冷凝器的入口与压缩机的制冷流体出口相连接，所述冷凝器的出口与所述供液管路相连接；
节流阀，所述节流阀的入口与所述冷凝器的出口相连接；和
蒸发器，所述蒸发器的入口与所述节流阀的出口相连接，所述蒸发器的出口与压缩机的制冷流体入口相连接。
14.一种用于压缩机的温度控制方法，包括步骤：
通过温度检测装置对压缩机制冷流体出口处的制冷流体的温度进行检测并将温度检测结果发送至控制装置；和
使用所述控制装置根据所接收到的温度检测结果生成供液阀控制信号，并将供液阀控制信号发送至设置在供液管路中的供液阀以对经由所述供液管路供给至所述压缩机的液态制冷剂的流量进行控制，所述供液阀控制信号使得供液阀在所述温度值高于第一阈值的情况下增大液态制冷剂的流量，而在所述温度值低于第二阈值的情况下减小液态制冷剂的流量，所述第一阈值大于或等于所述第二阈值。
15.根据权利要求14所述的温度控制方法，其特征在于，所述两个步骤被反复循环地执行。
16.根据权利要求14所述的温度控制方法，其特征在于，所述供液阀控制信号使供液阀在所述温度值不高于第一阈值且不低于第二阈值的情况下维持液态制冷剂的流量不变。
17.根据权利要求14-16中任一项所述的温度控制方法，其特征在于，还包括：在最初通过温度检测装置对压缩机制冷流体出口处的制冷流体的温度进行检测之前，对控制装置进行自检，如果控制装置与温度检测装置的连接正常，则关闭供液阀使液态制冷剂的流量为零，如果控制装置与温度检测装置的连接异常，则控制装置停止工作并报警。
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