CN103808052A - 涡轮冷冻机 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种涡轮冷冻机，尤其是一种切断液相制冷剂向压缩机的引入从而防止叶轮损坏以及冷却能力降低的涡轮冷冻机。该涡轮冷冻机包括：压缩机，用来压缩制冷剂；冷凝器，在从所述压缩机导出的制冷剂与冷凝水之间进行热交换；蒸发器，在从所述冷凝器导出的制冷剂与冷冻水之间进行热交换；膨胀阀，设置在所述冷凝器与所述蒸发器之间；以及控制器，如果基于制冷剂的蒸发压力的变化以及所述压缩机的排放侧的过热程度判断液相制冷剂被吸入到所述压缩机中，则该控制器减小所述膨胀阀的开度，以减少所述蒸发器中的液相制冷剂的水平。

Description

涡轮冷冻机

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年11月5日提交的韩国专利申请第10-2012-0124019号的权益，其通过引用的方式并入于此，就如将其全文描述于此一样。

技术领域

本发明涉及涡轮冷冻机，尤其涉及一种切断液相制冷剂向压缩机的引入从而防止叶轮损坏和冷却能力降低的涡轮冷冻机。

背景技术

通常而言，涡轮冷冻机是一种在冷冻水与制冷剂之间以及冷凝水与制冷剂之间进行热交换的设备。涡轮冷冻机由压缩机、蒸发器、冷凝器以及膨胀阀组成。

该压缩机可以包括：叶轮，其使用驱动电机的驱动力进行旋转；护罩，叶轮容纳于其中；以及可变扩压器，其将通过叶轮的旋转排放的流体的运动转换成压力。

在一实施例中，蒸发器和冷凝器可以是管式壳体。这种情况下，冷却水和冷凝水可以经由各管运动，并且制冷剂可以在壳体中被接收。

蒸发器被配置成允许引入和排出冷冻水。制冷剂与冷冻水之间的热交换在蒸发器内发生，并且冷冻水在流经蒸发器的同时被冷却。

冷凝器被配置成允许引入和排出冷凝水。冷凝水与制冷剂之间的热交换在冷凝器内发生，并且冷凝水在流经冷凝器的同时被冷却。

在蒸发器和冷凝器中接收的制冷剂可以保持在所需水平。制冷剂的水平可以经由设置在冷凝器与蒸发器之间的膨胀阀来进行调节。

同时，冷凝器中的制冷剂的水平可以基于涡轮冷冻机初始启动（initialstarting）时的负荷变化或预定温度变化而改变。如果冷凝器不能将制冷剂保持在恒定水平，这可能会降低涡轮冷冻机的可靠性。

关于蒸发器，重要的是将其中的液相制冷剂保持在正常水平。如果蒸发器中的液相制冷剂的水平增加，液相制冷剂可能会有问题地被引入压缩机中，从而由于压缩比减少，将导致容纳在压缩机中的叶轮损坏或者冷却能力降低。

发明内容

因此，本发明指向一种大体排除由于现有技术的局限和缺点产生的一个或多个问题的涡轮冷冻机。

本发明的一个目的是提供一种能够切断液相制冷剂向压缩机的引入的涡轮冷冻机。

本发明的另一个目的是提供一种能够防止叶轮损坏和冷却能力降低的涡轮冷冻机。

本发明的又一个目的是提供一种能够减少制造成本并加强控制责任的涡轮冷冻机。

本发明的附加优点、目的和特征将在随后的说明书中加以部分阐述，对于本领域的技术人员而言，在研究了以下内容之后，其部分内容将会变得清楚，或者可以通过本发明的实施得以领悟。通过所撰写的说明书和本发明的权利要求书以及附图中所具体指出的结构，可以实现和获得本发明的这些和其它的优点。

为了实现这些目的及其它优点，根据本发明的目标，如在此具体实施和概括描述的涡轮冷冻机包括：压缩机，用来压缩制冷剂；冷凝器，其在从压缩机导出（direct）的制冷剂与冷凝水之间进行热交换；蒸发器，其在从冷凝器导出的制冷剂与冷冻水之间进行热交换；膨胀阀，设置在冷凝器与蒸发器之间；以及控制器，如果基于制冷剂的蒸发压力的变化以及压缩机的排放侧的过热程度判断出液相制冷剂被吸入到压缩机中，则该控制器减少膨胀阀的打开程度以减少蒸发器中的液相制冷剂的水平（level）。

根据本发明的另一个方案，涡轮冷冻机包括：多级压缩机，具有多个级；冷凝器，其在从压缩机导出的制冷剂与冷凝水之间进行热交换；相分离器，其将从冷凝器导出的液相制冷剂和气相制冷剂进行分离，并将该气相制冷剂排放到压缩机中；蒸发器，其在从相分离器导出的液相制冷剂和冷冻水之间进行热交换；第一膨胀阀，设置在冷凝器与相分离器之间；第二膨胀阀，设置在相分离器与蒸发器之间；以及控制器，如果基于制冷剂的蒸发压力的变化以及压缩机的排放侧的过热程度判断出液相制冷剂被吸入到压缩机中，则该控制器减少第一膨胀阀和第二膨胀阀的至少一个的打开程度以减少蒸发器中的液相制冷剂的水平。

根据本发明的再一个方案，涡轮冷冻机包括：压缩机，用来压缩制冷剂；冷凝器，其在从压缩机导出的制冷剂与冷凝水之间进行热交换；蒸发器，其在从冷凝器导出的制冷剂与冷冻水之间进行热交换；膨胀阀，设置在冷凝器与蒸发器之间；以及控制器，其具有：正常控制模式，其中基于冷凝器中的制冷剂的水平来调节膨胀阀的打开程度；以及紧急控制模式，其中如果基于制冷剂的蒸发压力的变化以及压缩机的排放侧的过热程度判断出液相制冷剂被吸入到压缩机中，则调节膨胀阀的打开程度以减少蒸发器中的液相制冷剂水平。

应当理解，本发明前述的一般说明和随后的详细说明都是示例性和说明性的，并且旨在提供对如权利要求书所要求保护的本发明的进一步解释。

附图说明

包括在本发明中用来提供对本发明的进一步理解且合并在本申请中并构成其一部分的附图示出本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：

图1为根据本发明的第一实施例的涡轮冷冻机的概念图；

图2为根据本发明的第一实施例的涡轮冷冻机的方框图；

图3为示出根据本发明的第一实施例的涡轮冷冻机的控制方法的流程图；

图4为示出根据本发明的第一实施例的涡轮冷冻机的运行的图表；

图5为根据本发明的第二实施例的涡轮冷冻机的概念图；

图6为根据本发明的第二实施例的涡轮冷冻机的方框图；以及

图7为根据本发明的第二实施例的涡轮冷冻机的p-h图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述根据本发明的示例性实施例的涡轮冷冻机。应当理解，与附图一起公开的具体说明书旨在描述本发明的示例性实施例，并不旨在代表本发明的全部技术理念。

在附图中，即使在不同的附图中进行描述，但由相同的附图标记表示相同或相似的元件，这里将省略对其的重复说明。在附图中，为了使说明清晰，各个构成元件的尺寸和形状可以被放大或缩小。

应该理解，虽然术语第一、第二等在此可以用来描述不同的元件，然而这些元件不应当被这些术语所限制。这些术语仅用来将一个元件与另一个元件相区分。

在下文中，将参考附图详细描述根据第一实施例的由附图标记1指代的涡轮冷冻机的各个构成元件。

图1为根据本发明的第一实施例的涡轮冷冻机的概念图，图2为根据本发明的第一实施例的涡轮冷冻机的方框图，图3为示出根据本发明的第一实施例的涡轮冷冻机的控制方法的流程图，以及图4为示出根据本发明的第一实施例的涡轮冷冻机的运行的图表。

参照图1，涡轮冷冻机1包括用于制冷剂压缩的压缩机10、用于制冷剂冷凝的冷凝器30、用于制冷剂膨胀的膨胀阀40以及用于制冷剂蒸发的蒸发器20。

更具体地，参照图1和图2，根据本发明的第一实施例的涡轮冷冻机1包括：压缩机10，用来压缩制冷剂的叶轮11容纳于其中；冷凝器30，其在冷凝水与从压缩机10导出的制冷剂之间进行热交换；蒸发器20，其在冷冻水与从冷凝器30导出的制冷剂之间进行热交换；膨胀阀40，设置在冷凝器30与蒸发器20之间；以及控制器70，如果基于制冷剂的蒸发压力的变化以及压缩机10的排放侧的过热程度判断出液相制冷剂被吸入到压缩机10中，则该控制器70减小膨胀阀40的开度，以减少蒸发器20中的液相制冷剂的水平。

在下文中，将参考附图详细描述涡轮冷冻机1的各个构成元件。

压缩机10可以包括：叶轮11，其使用驱动电机的驱动力进行旋转；护罩，叶轮11容纳于其中；以及可变扩压器，其将通过叶轮11的旋转排放的流体的运动转换成压力。

在一实施例中，蒸发器20和冷凝器30可以是管式壳体。这种情况下，冷却水和冷凝水可以通过这些管流动，并且制冷剂可以在壳体中被接收。

蒸发器20被配置成允许冷冻水的引入和排出。制冷剂与冷冻水之间的热交换在蒸发器20内发生，并且冷冻水在流经蒸发器20的同时被冷却。

冷凝器30被配置成允许冷凝水的引入和排出。冷凝水与制冷剂之间的热交换在冷凝器30内发生，并且冷凝水在流经冷凝器30的同时被冷却。

在蒸发器20和冷凝器30中接收的制冷剂可以保持在所需水平。制冷剂的水平可以经由膨胀阀40来进行调节。蒸发器20和冷凝器30中的液相制冷剂的水平可以经由膨胀阀40来进行调节。

如上所述，蒸发器20是管式壳体。蒸发器20中的液相制冷剂在该壳体中必须保持在正常水平。如果膨胀阀40的开度增加，由此引入蒸发器20中的制冷剂的量增加，则蒸发器20中的制冷剂的水平可以增加。相反，如果膨胀阀40的开度降低，由此引入蒸发器20中的制冷剂的量降低，则蒸发器20中的制冷剂的水平可以降低。

即，蒸发器20中的液相制冷剂的水平可以通过调节膨胀阀40的开度保持在正常水平。

如上所述，如果蒸发器20没有将其中的制冷剂保持在预定水平，则这可能有问题地使蒸发器20中的液相制冷剂引入压缩机10中。液相制冷剂被引入压缩机10可能因压缩机10的压缩比减小而导致压缩机10的叶轮11损坏或者冷却能力降低。

参照图2和图3，基于制冷剂的蒸发压力的变化以及压缩机10的排放侧的过热程度判断液相制冷剂是否被引入压缩机10。如果判断液相制冷剂被吸入到压缩机10中，则控制器70减小膨胀阀40的开度，以减少蒸发器20中的液相制冷剂的水平。

这里，制冷剂的蒸发压力的变化S_n以预定时间间隔进行测量，并可以通过制冷剂的当前蒸发压力的变化X_n与制冷剂的先前蒸发压力的变化X_n-1的加权平均值而确定。

而且，制冷剂的当前蒸发压力的变化X_n可以通过当前蒸发压力P_n与先前测量的蒸发压力P_n-1之间的差来确定。制冷剂的先前蒸发压力的变化X_n-1可以通过先前蒸发压力P_n-1与第二先前蒸发压力P_n-2之间的差来确定。

而且，相对于制冷剂的当前蒸发压力的变化X_n的第一加权值λ₁可以小于相对于制冷剂的先前蒸发压力的变化X_n-1的第二加权值λ₂，并且第一加权值λ₁与第二加权值λ₂的和可以是1。

总之，制冷剂的蒸发压力的变化S_n可以由如下等式1来表示：

等式1

S_n=λ₂X_n-1+λ₁X_n

而且，相对于制冷剂的当前蒸发压力的变化X_n的第一加权值λ₁可以是0.2。这种情况下，相对于制冷剂的先前蒸发压力的变化X_n-1的第二加权值λ₂可以是0.8。

同时，通过从压缩机10排放的制冷剂的温度与制冷剂的冷凝温度之间的差来限定压缩机的排放侧的过热程度℃。压缩机的排放侧的过热程度℃必须保持在预定值或更大。在一实施例中，压缩机的排放侧的过热程度℃可以保持在6℃或更大。即，如果压缩机的排放侧的过热程度℃小于预定值，则判断出液相制冷剂被引入压缩机10。

参照图2，根据本发明的第一实施例的涡轮冷冻机1包括多于一个的压力传感器90和温度传感器80，以测量如上所述的制冷剂的蒸发压力的变化S_n以及压缩机的排放侧的过热程度℃。

同时，如果制冷剂的蒸发压力的变化S_n等于或小于预定值且压缩机的排放侧的过热程度℃等于或小于预定温度A℃，则控制器70可以控制膨胀阀40以减小膨胀阀40的开度。

即，在根据本发明的第一实施例的涡轮冷冻机1中，基于制冷剂的蒸发压力的变化S_n以及压缩机的排放侧的过热程度℃判断液相制冷剂被引入压缩机10。为了切断液相制冷剂向压缩机10的引入，引入蒸发器20的液相制冷剂的量可以随着膨胀阀40的开度的减小而减少。

作为制冷剂的蒸发压力的变化S_n的比较参考值的预定值可以是0.1，作为压缩机的排放侧的过热程度℃的比较参考温度的预定温度A℃可以是2℃。尤其是，遇必要时，制冷剂的蒸发压力的变化S_n可以具有正值或负值。这种情况下，该预定值可以是±1。

同时，通过控制器70调节的膨胀阀40的开度可以通过将膨胀阀40的开度的当前值乘以由如下等式2确定的加权值R来确定：

等式2

R=1-(A-C)/B

这里，满足A≤B≤6的关系。

如上所述，“A”对应于上文描述的预定温度，“C”对应于当前测量的压缩机10的排放侧的过热程度。在一实施例中，“A”可以是2。而且，“B”可以是2至6范围内的任何值。例如，“B”可以是4。“A”、“B”以及“C”可以通过实验来确定。

参照图3，根据本发明的实施例的涡轮冷冻机1的控制方法包括：运行压缩机（S100）；将制冷剂的蒸发压力的变化S_n与预定值进行比较（S200）；如果制冷剂的蒸发压力的变化S_n等于或小于预定值，则将压缩机的排放侧的过热程度与预定温度进行比较（S300）；以及如果压缩机的排放侧的过热程度小于预定温度，则调节膨胀阀的开度（S400）。

涡轮冷冻机1的控制方法还可以包括：在经过了预定时间之后重复将压缩机的排放侧的过热程度与预定温度进行比较（S300），以及如果压缩机的排放侧的过热程度等于或大于预定温度，则返回到正常控制模式（S500）。

控制器70首先将制冷剂的蒸发压力的变化S_n与预定值进行比较，之后，仅当制冷剂的蒸发压力的变化S_n等于或小于预定值时，才将压缩机的排放侧的过热程度与预定温度进行比较（S300）。如果制冷剂的蒸发压力的变化S_n大于预定值，则在经过了预定时间之后，控制器70重复将制冷剂的蒸发压力的变化S_n与预定值进行比较。

图4为示出膨胀阀的开度与压缩机的排放侧的过热程度之间的关系的图表。

参照图4，如果压缩机的排放侧的过热程度降低并变得小于预定温度的这一范围A1和A2开始，则控制器70控制膨胀阀40以增加膨胀阀40的开度。因此，如能够确认的，膨胀阀40的开度在紧随压缩机的排放侧的过热程度降低的范围A1和A2之后的范围B1和B2内增加。

同时，蒸发器20中的液相制冷剂的水平与冷凝器30中的制冷剂的水平具有密切的关系。尤其是，冷凝器30中的制冷剂水平可以基于涡轮冷冻机1最初启动时的负荷变化或预定温度变化而改变。如果冷凝器30不能将其中的制冷剂保持在恒定水平，则这可能会降低涡轮冷冻机1的可靠性。

可以基于蒸发器20中的制冷剂的水平来判断液相制冷剂是否被引入压缩机10，或者可以基于冷凝器30中的制冷剂的水平来判断液相制冷剂是否被引入压缩机10。

冷凝器30中的制冷剂的水平可以通过传感器（其可以是电容式液位传感器）进行测量。即，涡轮冷冻机1还可以包括沿制冷剂水平的增长方向位于不同高度的至少两个或更多个电容式传感器，以在正常控制模式中感测冷凝器30中的制冷剂水平。

基于冷凝器30中的制冷剂的水平的涡轮冷冻机1的上述控制方法可以被称为正常控制。而且，根据本发明的基于蒸发器20中的制冷剂的蒸发压力的变化以及压缩机的排放侧的过热程度的涡轮冷冻机1的控制方法可以被称为紧急控制。尤其是，该紧急控制可以有益于涡轮冷冻机1的部分负荷运行。

更具体地，控制器70具有：正常控制模式，其中基于冷凝器30中的制冷剂的水平来调节膨胀阀40的开度；以及紧急控制模式，其中如果基于制冷剂的蒸发压力的变化以及压缩机的排放侧的过热程度判断液相制冷剂被吸入到压缩机10，则调节膨胀阀40的开度以减小蒸发器20中的液相制冷剂的水平。

上文已经描述了通过测量紧急控制模式中的制冷剂的蒸发压力以及压缩机的排放侧的过热程度调节膨胀阀的方法。当控制处于紧急控制模式中的涡轮冷冻机1时，即，当在膨胀阀40的开度减小的状态下经过了预定时间之后压缩机的排放侧的过热程度大于预定温度A℃时，控制器70可以在正常控制模式中运行涡轮冷冻机1。

如上所述，根据本发明的第一实施例的涡轮冷冻机1可以切断液相制冷剂向压缩机的引入，并容易地调节蒸发器20中的液相制冷剂的水平。

额外地，根据本发明的第一实施例的涡轮冷冻机1可以防止叶轮损坏以及冷却能力降低，并实现制造成本减少和控制责任加强。

图5为根据本发明的第二实施例的涡轮冷冻机的概念图，图6为根据本发明的第二实施例的涡轮冷冻机的方框图，以及图7为根据本发明的第二实施例的涡轮冷冻机的p-h图。

参照图5和图6，根据本发明的第二实施例的由附图标记100指代的涡轮冷冻机包括：多级压缩机110，具有多个级；冷凝器130，其在从压缩机110导出的制冷剂与冷凝水之间进行热交换；相分离器150，其将从冷凝器130导出的液相制冷剂和气相制冷剂进行分离，并将气相制冷剂排放到压缩机110中；蒸发器120，其在从相分离器150导出的液相制冷剂与冷冻水之间进行热交换；第一膨胀阀141，设置在冷凝器130与相分离器150之间；以及第二膨胀阀142，设置在相分离器150与蒸发器120之间。

涡轮冷冻机100还包括控制器170，其中如果基于制冷剂的蒸发压力的变化以及压缩机110的排放侧的过热程度判断出液相制冷剂被吸入到压缩机110中，则该控制器170减小第一膨胀阀141和第二膨胀阀142的至少一个的开度，以减少蒸发器120中的液相制冷剂的水平。

在下文中，将参考附图详细描述根据第二实施例的涡轮冷冻机100的各个构成元件。

压缩机110包括多个级。在一实施例中，压缩机110可以包括低压压缩单元111和高压压缩单元112。更具体地，从蒸发器120排放的制冷剂被引入低压压缩单元111，之后被引入高压压缩单元112，而由相分离器150分离的气相制冷剂被引入高压压缩单元112。

因而，从相分离器150分离的气相制冷剂和低压压缩单元111中压缩的制冷剂在高压压缩单元中112中被一起压缩，这会使压缩机110的压缩比减小。压缩机110的压缩比的这种减小具有扩大压缩机110的运行范围的效果。

冷凝器130和蒸发器120具有与根据第一实施例的涡轮冷冻机1的冷凝器30和蒸发器20相同的配置，因此，这里将省略对其的详细说明。

具体地，与根据第一实施例的涡轮冷冻机1不同，根据第二实施例的涡轮冷冻机100以如下方式配置：压缩机110被分成多个级以扩大压缩机110的运行范围并提高涡轮冷冻机100的效率，相分离器150被设置在冷凝器130与蒸发器120之间，第一膨胀阀141被设置在冷凝器130与相分离器150之间，以及第二膨胀阀142被设置在相分离器150与蒸发器120之间。

在第二实施例中，控制器170可以调节第一膨胀阀141和第二膨胀阀142的至少一个的开度，以调节蒸发器120中的液相制冷剂的水平。更具体地，可以调节膨胀阀141和142的任何一个的开度，并且可以调节第一膨胀阀141和第二膨胀阀142的开度。

在下文中，为了便于说明，将借助实例描述通过控制器170进行的第二膨胀阀142的开度的调节。

如上所述，蒸发器120是管式壳体，并且蒸发器120中的液相制冷剂必须在该壳体中保持在正常水平。如果第二膨胀阀142的开度增加并且引入蒸发器120的制冷剂的量增加，则蒸发器120中的制冷剂的水平可以增加。相反，如果第二膨胀阀142的开度降低，引入蒸发器120的制冷剂的量降低，则蒸发器120中的制冷剂的水平可以降低。

即，蒸发器120中的液相制冷剂的水平可以通过调节第二膨胀阀142的开度而保持在正常水平。

如上所述，如果蒸发器120没有将其中的制冷剂保持在预定水平，则这可能导致蒸发器120中的液相制冷剂引入压缩机110的问题。液相制冷剂向压缩机110的引入因压缩机110的压缩比减小而可能导致压缩机110的叶轮（未示出）损坏或者冷却能力降低。

即使在根据第二实施例的涡轮冷冻机100中，基于制冷剂的蒸发压力的变化以及压缩机110的排放侧的过热程度判断液相制冷剂是否被引入压缩机110。如果判断出液相制冷剂被吸入到压缩机110中，则控制器170减小第二膨胀阀142的开度，以减少蒸发器120中的液相制冷剂的水平。

这里，制冷剂的蒸发压力的变化S_n以预定时间间隔进行测量，并可以通过制冷剂的当前蒸发压力的变化X_n与制冷剂的先前蒸发压力的变化X_n-1的加权平均值加以确定。

而且，可以通过当前蒸发压力P_n与先前测量蒸发压力P_n-1之间的差来确定制冷剂的当前蒸发压力的变化X_n。可以通过制冷剂的先前蒸发压力P_n-1与制冷剂的第二先前蒸发压力P_n-2之间的差来确定制冷剂的先前蒸发压力的变化X_n-1。

而且，相对于制冷剂的当前蒸发压力的变化X_n的第一加权值λ₁可以小于相对于制冷剂的先前蒸发压力的变化X_n-1的第二加权值λ₂，并且第一加权值λ₁与第二加权值λ₂的和可以是1。

总之，制冷剂的蒸发压力的变化S_n可以由如下等式3来表示：

等式3

S_n=λ₂X_n-1+λ₁X_n

而且，相对于制冷剂的当前蒸发压力的变化X_n的第一加权值λ₁可以是0.2。这种情况下，相对于制冷剂的先前蒸发压力的变化X_n-1的第二加权值λ₂可以是0.8。

同时，通过从压缩机110排放的制冷剂的温度与制冷剂的冷凝温度之间的差来限定压缩机的排放侧的过热程度℃。压缩机的排放侧的过热程度℃必须保持在预定值或更大。在一实施例中，压缩机的排放侧的过热程度℃可以保持在6℃或更大。即，如果压缩机的排放侧的过热程度℃小于预定值，则判断液相制冷剂被引入压缩机110。

参照图6，根据本发明的第二实施例的涡轮冷冻机100包括多于一个压力传感器190和温度传感器180，以测量如上所述的制冷剂的蒸发压力的变化S_n以及压缩机的排放侧的过热程度℃。

同时，如果制冷剂的蒸发压力的变化S_n等于或小于预定值且压缩机的排放侧的过热程度℃等于或小于预定温度A℃，则控制器170可以控制第二膨胀阀142以减小第二膨胀阀142的开度。

即，在根据本发明的第二实施例的涡轮冷冻机100中，基于制冷剂的蒸发压力的变化S_n以及压缩机的排放侧的过热程度℃判断液相制冷剂是否被引入压缩机110。为了切断液相制冷剂向压缩机110的引入，引入蒸发器120的液相制冷剂的量可以随着第二膨胀阀142的开度的减小而减少。

作为制冷剂的蒸发压力的变化S_n的比较参考值的预定值可以是0.1，作为压缩机的排放侧的过热程度℃的比较参考温度的预定温度A℃可以是2℃。尤其，遇必要时，制冷剂的蒸发压力的变化S_n可以具有正值或负值。这种情况下，该预定值可以是±1。

同时，通过控制器170调节的第二膨胀阀142的开度可以通过将第二膨胀阀142的开度的当前值乘以由如下等式4确定的加权值R来确定：

等式4

R=1-(A-C)/B

这里，满足A≤B≤6的关系。

如上所述，“A”对应于上文描述的预定温度，“C”对应于当前测量的压缩机110的排放侧的过热程度。在一实施例中，“A”可以是2。而且，“B”可以是2至6范围内的任何值。例如，“B”可以是4。“A”、“B”以及“C”可以通过实验来确定。

类似于上述第一实施例，根据本发明的第二实施例的涡轮冷冻机100的控制方法包括：运行压缩机；将制冷剂的蒸发压力的变化S_n与预定值进行比较；如果制冷剂的蒸发压力的变化S_n等于或小于预定值，则将压缩机的排放侧的过热程度与预定温度进行比较；以及如果压缩机的排放侧的过热程度小于预定温度，则调节第二膨胀阀的开度。

涡轮冷冻机100的控制方法还可以包括在经过了预定时间之后重复将压缩机的排放侧的过热程度与预定温度进行比较，以及如果压缩机的排放侧的过热程度等于或大于预定温度，则返回到正常控制模式。

控制器170首先将制冷剂的蒸发压力的变化S_n与预定值进行比较，之后仅当制冷剂的蒸发压力的变化S_n等于或小于预定值时，才将压缩机的排放侧的过热程度与预定温度进行比较。如果制冷剂的蒸发压力的变化S_n大于预定值，则在经过了预定时间之后，控制器170重复将制冷剂的蒸发压力的变化S_n与预定值进行比较。

参照图5和图7，在示出根据第二实施例的涡轮冷冻机100的压力与焓之间的关系的P-H图中，线M表示压缩机的排放侧的过热程度小于预定温度的情况，线L表示压缩机的排放侧的过热程度等于或大于预定温度的情况。

构成根据第二实施例的涡轮冷冻机100的压缩机110由低压压缩单元111和高压压缩单元112组成。线M1和L1表示低压压缩单元111中的P-H线，线M2和L2表示高压压缩单元112中的P-H线。

虽然当压缩机的排放侧的过热程度如上所述小于预定温度时，在压缩机110中完成压缩之后，焓位于P-H图上的范围D内，然而当压缩机的排放侧的过热程度等于或大于预定温度时，在压缩机110中完成压缩之后，焓位于P-H图上的范围C内。

从上述说明可以明显看出，根据本发明的涡轮冷冻机，可以切断液相制冷剂向压缩机的引入，并容易地调节蒸发器中的液相制冷剂的水平。

另外，根据本发明的涡轮冷冻机，可以防止叶轮损坏以及冷却能力降低。

而且，根据本发明的涡轮冷冻机，可以实现制造成本减少和控制责任加强。

对本领域普通技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在本发明中能够进行各种变形和变化。从而，只要落入所附权利要求书及其等同物的范围内，则本发明旨在包含本发明的变形和变化。

Claims (15)

1.一种涡轮冷冻机，包括：

压缩机，用来压缩制冷剂；

冷凝器，在从所述压缩机导出的制冷剂与冷凝水之间进行热交换；

蒸发器，在从所述冷凝器导出的制冷剂与冷冻水之间进行热交换；

膨胀阀，设置在所述冷凝器与所述蒸发器之间；以及

控制器，如果基于制冷剂的蒸发压力的变化以及所述压缩机的排放侧的过热程度判断液相制冷剂被吸入到所述压缩机中，则该控制器减小所述膨胀阀的开度，以减少所述蒸发器中的液相制冷剂的水平。

2.根据权利要求1所述的涡轮冷冻机，其中制冷剂的蒸发压力的变化以预定时间间隔进行测量，并通过制冷剂的当前蒸发压力的变化与制冷剂的先前蒸发压力的变化的加权平均值加以确定。

3.根据权利要求2所述的涡轮冷冻机，其中制冷剂的当前蒸发压力的变化的第一加权值小于制冷剂的先前蒸发压力的变化的第二加权值，并且所述第一加权值与所述第二加权值的和是1。

4.根据权利要求3所述的涡轮冷冻机，其中所述第一加权值是0.2。

5.根据权利要求2所述的涡轮冷冻机，其中如果制冷剂的蒸发压力的变化等于或小于预定值且所述压缩机的排放侧的过热程度等于或小于预定温度，则所述控制器控制所述膨胀阀以减小所述膨胀阀的开度。

6.根据权利要求5所述的涡轮冷冻机，其中所述预定值是0.1，并且所述预定温度是2℃。

7.根据权利要求5所述的涡轮冷冻机，其中由所述控制器调节的所述膨胀阀的开度通过将所述膨胀阀的开度的当前值乘以由如下等式1确定的加权值R来确定：

等式1

R=1-(A-C)/B

这里，A对应于所述预定温度，C对应于当前测量的压缩机的排放侧的过热程度，B是大于等于A且小于等于6的任何值。

8.根据权利要求1所述的涡轮冷冻机，还包括：相分离器，将从所述冷凝器导出的液相制冷剂和气相制冷剂进行分离，将所述气相制冷剂排放到所述压缩机中，且将所述液相制冷剂排放到所述蒸发器中；

其中所述膨胀阀包括：第一膨胀阀，设置在所述冷凝器与所述相分离器之间；及第二膨胀阀，设置在所述相分离器与所述蒸发器之间；并且

如果基于制冷剂的蒸发压力的变化以及所述压缩机的排放侧的过热程度判断液相制冷剂被吸入到所述压缩机中，则该控制器减小所述第一膨胀阀和所述第二膨胀阀的至少一个的开度，以减少所述蒸发器中的液相制冷剂的水平。

9.根据权利要求8所述的涡轮冷冻机，其中所述压缩机包括低压压缩单元和高压压缩单元，由所述相分离器分离的气相制冷剂被引入所述高压压缩单元，从所述蒸发器排放的制冷剂先被引入所述低压压缩单元，之后被引入所述高压压缩单元。

10.一种涡轮冷冻机，包括：

压缩机，用来压缩制冷剂；

冷凝器，在从所述压缩机导出的制冷剂与冷凝水之间进行热交换；

蒸发器，在从所述冷凝器导出的制冷剂与冷冻水之间进行热交换；

膨胀阀，设置在所述冷凝器与所述蒸发器之间；以及

控制器，具有：正常控制模式，其中基于所述冷凝器中的制冷剂的水平来调节所述膨胀阀的开度；以及紧急控制模式，其中如果基于制冷剂的蒸发压力的变化以及所述压缩机的排放侧的过热程度判断液相制冷剂被吸入到所述压缩机中，则调节所述膨胀阀的开度以减少所述蒸发器中的液相制冷剂的水平。

11.根据权利要求10所述的涡轮冷冻机，还包括沿制冷剂的水平的增长方向位于不同高度的至少两个或更多个电容式传感器，以在所述正常控制模式中感测所述冷凝器中的制冷剂的水平。

12.根据权利要求10所述的涡轮冷冻机，其中制冷剂的蒸发压力的变化以预定时间间隔进行测量，并通过制冷剂的当前蒸发压力的变化与制冷剂的先前蒸发压力的变化的加权平均值加以确定。

13.根据权利要求12所述的涡轮冷冻机，其中如果制冷剂的蒸发压力的变化等于或小于预定值且所述压缩机的排放侧的过热程度等于或小于预定温度，则所述控制器控制所述膨胀阀以减小所述膨胀阀的开度。

14.根据权利要求13所述的涡轮冷冻机，其中由所述控制器调节的所述膨胀阀的开度通过将所述膨胀阀的开度的当前值乘以由如下等式3确定的加权值R来确定：

等式2

R=1-(A-C)/B

这里，A对应于所述预定温度，C对应于当前测量的压缩机的排放侧的过热程度，B是大于等于A且小于等于6的任何值。

15.根据权利要求12所述的涡轮冷冻机，其中如果在所述膨胀阀的开度减小的状态下经过了预定时间之后，所述压缩机的排放侧的过热程度大于所述预定温度，则所述控制器在所述正常控制模式中运行所述涡轮冷冻机。

Images