CN105674610B - 一种制冷剂流量控制方法系统及冰箱 - Google Patents

一种制冷剂流量控制方法系统及冰箱 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种制冷剂流量控制方法系统及冰箱。所述方法包括：实时采集环境温度和蒸发器的过热度；根据当前的环境温度将电子膨胀阀的开阀脉冲数设定为对应的预设开阀脉冲数；根据采集的实时过热度与预存的标准过热度确定开阀脉冲修正值；将预设开阀脉冲数和开阀脉冲修正值之和作为运行开阀脉冲数，根据运行开阀脉冲数调整电子膨胀阀的运行开度；利用毛细管与电子膨胀阀配合实现制冷剂流量控制。本发明利用环境温度和蒸发器进出口温度来控制电子膨胀阀的开度，从而实现依据系统负荷大小精确控制系统制冷剂流量的效果，提高冰箱对热负荷变化的响应速度；通过电子膨胀阀与毛细管结合实现系统制冷剂流量调节，实现高效应对各种负荷。

Description

一种制冷剂流量控制方法系统及冰箱
技术领域
本发明涉及电器控制领域，尤其涉及一种制冷剂流量控制方法系统及冰箱。
背景技术
目前，冰箱行业向着大容积、智能化等方向发展，而大多数冰箱依然采用最原始的毛细管作为节流装置。毛细管作为冰箱、家用空调器等制冷量在10kW以下的制冷系统中常用的降压节流部件,它具有结构简单,成本低廉,制冷剂难泄漏等优点,但其变工况时调节能力弱，只能对系统制冷剂流量做微小的调节。当系统负荷变化大时，无法有效及时地改变制冷剂流量，系统动态响应差。特别是智能冰箱的出现，对冰箱系统的可调节性及功能多样性提出了更高的要求，传统的毛细管已经不能很好的满足要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种制冷剂流量控制方法系统及冰箱。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种制冷剂流量控制方法，包括如下步骤：
S1，实时采集环境温度和蒸发器的过热度；
S2，根据当前的环境温度将电子膨胀阀的开阀脉冲数设定为对应的预设开阀脉冲数；根据采集的实时过热度与预存的标准过热度确定开阀脉冲修正值；
S3，将预设开阀脉冲数和开阀脉冲修正值之和作为运行开阀脉冲数，根据运行开阀脉冲数调整电子膨胀阀的运行开度；
S4，利用毛细管与电子膨胀阀配合实现制冷剂流量控制。
为实现上述发明目的，本发明还提供了一种制冷剂流量控制系统，包括环境温度传感器，用于实时采集环境温度，并将采集的环境温度发送给控制器；过热度检测装置，用于实时采集蒸发器的过热度，并将采集的过热度发送给控制器；控制器，用于根据当前的环境温度将电子膨胀阀的开阀脉冲数设定为对应的预设开阀脉冲数；并根据采集的实时过热度与预存的标准过热度确定开阀脉冲修正值，将预设开阀脉冲数与开阀脉冲修正值之和作为运行开阀脉冲数；电子膨胀阀，用于根据运行开阀脉冲数调整自身的运行开度；毛细管，用于与电子膨胀阀配合实现制冷剂流量控制。
为实现上述发明目的，本发明还提供了一种冰箱，包括上述技术方案所述的制冷剂流量控制系统。
本发明的有益效果是：本发明利用布置在冰箱箱体外的环境温度传感器和蒸发器进出口的感温元件来控制电子膨胀阀的开度，从而实现依据系统负荷大小精确控制系统制冷剂流量的效果，提高冰箱对热负荷变化的响应速度，从而使冰箱制冷系统在各个工况及负荷情况下高效的运行。通过电子膨胀阀与毛细管结合实现系统制冷剂流量调节，实现高效应对各种负荷，避免出现大负荷工况下冰箱降温速度慢等问题。
附图说明
图1为本发明实施例1所述冷媒循环回路示意图；
图2为本发明实施例1所述制冷剂流量控制系统电路控制示意图；
图3为电子膨胀阀结构示意图；
图4为本发明实施例2所述冰箱示意图；
图5为本发明实施例3所述制冷剂流量控制方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1，如图1、2所示，一种制冷剂流量控制系统，包括冷媒循环回路，所述冷媒循环回路包括依次连接的压缩机、冷凝器、毛细管、电子膨胀阀和蒸发器；环境温度传感器，用于实时采集环境温度，并将采集的环境温度发送给控制器；过热度检测装置，用于实时采集蒸发器的过热度，并将采集的过热度发送给控制器；所述控制器，用于根据当前的环境温度将电子膨胀阀的开阀脉冲数设定为对应的预设开阀脉冲数；并根据采集的实时过热度与预存的标准过热度确定开阀脉冲修正值，将预设开阀脉冲数与开阀脉冲修正值之和作为运行开阀脉冲数；所述电子膨胀阀，用于根据运行开阀脉冲数调整自身的运行开度；所述毛细管，用于与电子膨胀阀配合实现制冷剂流量控制。本实施例中所述环境温度传感器设置在箱体外边；所述过热度检测为布置在蒸发器进口和出口位置的温度传感器。阀体开度主要是指电子膨胀阀的开阀脉冲数，某一工况下电子膨胀阀的开阀脉冲数为预设开阀脉冲数与修正值之和。
本发明利用布置在冰箱箱体外的环境温度传感器和蒸发器进出口的感温元件来控制电子膨胀阀的开度，从而实现依据系统负荷大小精确控制系统制冷剂流量的效果，提高冰箱对热负荷变化的响应速度，从而使冰箱制冷系统在各个工况及负荷情况下高效的运行。
预设开阀脉冲数与环境温度相关，所述控制器中预先存储多个预设开阀脉冲数，不同的温度范围对应不同的预设开阀脉冲数。不同温度范围设定不同的预设开阀脉冲数，使电子膨胀阀的开度可根据环境温度变化而实时变化，根据不同环境温度下系统所需压降与电子膨胀阀自身节流降压性能对电子膨胀阀开度进行调节，系统适应能力增强。
本实施例中所述预设开阀脉冲数设为三个，分别记为A、B和C，所述A对应环境温度小于等于20℃，B对应于环境温度大于20℃且小于等于30℃，C对应环境温度大于30℃，90≤A≤120，180≤B≤210，260≤C≤300。本实施例中A取值为120，B取值为180，C取值为300。本发明合理划分温度范围，将温度范围以20℃和30℃为分界点分为三个温度范围，每个温度范围对应一个预设开阀脉冲数。
修正值与蒸发器进出口温度差相关，本实施例中所述控制器定义一个判断参数α，所述判断参数为实时过热度T与标准过热度△T的差值，记为α＝T-△T，其中，过热度T＝T2-T1，T2为蒸发器出口温度，T1为蒸发器进口温度，标准过热度△T是在冷媒循环回路稳定运行时获取的，0℃≤△T≤2℃，当判断参数α小于等于0时，开阀脉冲修正值取值为0，当判断参数大于0时，按照下表确定开阀脉冲修正值：
环温≤20℃ 20℃＜环温≤30℃ 30℃＜环温
0＜α≤1 a b c
1＜α≤2 2a 2b 2c
2＜α≤3 3a 3b 3c
3＜α≤4 4a 4b 4c
4＜α≤5 5a 5b 5c
5＜α 6a 6b 6c
其中，其中，ia、ib和ic为相应温度下开阀脉冲数的修正值，5≤a≤7，8≤b≤10，13≤c≤15,i＝0,1,2,3,4,5,6。本实施例中△T取值为1℃，a取值为5，b取值为9，c取值为15。本发明根据蒸发器的实时过热度和标准过热度定义了一个判断参数，根据判断参数的大小来确定开阀脉冲修正值，实现对过热度进行精确地处理，系统动态响应敏捷，蒸发器出现过热，电子膨胀阀就可以根据其大小进行调节，且在调节过程中可以根据过热度大小变化进行时时修正，提高系统对箱内热负荷变化的响应能力。
本发明将电子膨胀阀与毛细管串联作为系统的节流装置，其具体结构如图1所示，制冷剂从冷凝器流出之后先进入毛细管，之后再流经电子膨胀阀，最后流入蒸发器。选择毛细管跟电子膨胀阀串联，既能达到调节流量的要求，也能实现蒸发温度在合适的范围内。其中电子膨胀阀调节流量原理：电子控制器通过发送脉冲信号到线圈上，控制转子部件的旋转(如图3)，通过丝杆和螺母的传动，将转子部件的旋转运动转化为阀针沿轴向直线移动，从而调节阀口的通流面积，调节制冷剂的流量，同时止动器部件通过滑环上下运动控制阀针运动行程，从而保证阀始终在规定的脉冲内运动。当阀脉冲从0到350脉冲变化时，系统流量从0变到M，二者是非线性变化关系。
本发明对过热度进行精确地处理，过热度主要是指蒸发器进出口的温差，不同过热度表示蒸发器换热面积利用率的大小，系统热负荷越大蒸发器过热度越大，蒸发器利用率越小，此时电子膨胀阀所需调节的开度也就越大：其次，根据电子膨胀阀自身特点，不同环境温度下，即便是过热度相同，但电子膨胀阀开度调节大小不同，这主要是因为环境温度不同，系统高低压侧压力(即冷凝器与蒸发器之间的压差)不同，系统所需电子膨胀阀产生的压降也不相同，这就导致在过热度相同的情况下，环境温度不同电子膨胀阀开度调节大小也不同。这种控制方式带来的好处：首先系统动态响应敏捷，蒸发器出现过热，电子膨胀阀就可以根据其大小进行调节，且在调节过程中可以根据过热度大小变化进行实时修正，提高系统对箱内热负荷变化的响应能力；其次，变环境温度下，系统适应能力增强，根据不同环境温度下系统所需压降与电子膨胀阀自身节流降压性能对电子膨胀阀开度进行调节，使得冰箱运行更高效，更节能。
实施例2，如图4所示，一种冰箱，包括实施例1中所述的制冷剂流量控制系统。
实施例3，如图5所示，一种制冷剂流量控制方法，包括如下步骤：
S1，实时采集环境温度和蒸发器的过热度；
S2，根据当前的环境温度将电子膨胀阀的开阀脉冲数设定为对应的预设开阀脉冲数；根据采集的实时过热度与预存的标准过热度确定开阀脉冲修正值；
S3，将预设开阀脉冲数和开阀脉冲修正值之和作为运行开阀脉冲数，根据运行开阀脉冲数调整电子膨胀阀的运行开度；
S4，利用毛细管与电子膨胀阀配合实现制冷剂流量控制。
具体地，控制器中预先存储多个预设开阀脉冲数，不同的温度范围对应不同的预设开阀脉冲数。所述预设开阀脉冲数设为三个，分别记为A、B和C，所述A对应环境温度小于等于20℃，B对应于环境温度大于20℃且小于等于30℃，C对应环境温度大于30℃，其中，90≤A≤120，180≤B≤210，260≤C≤300。本实施例中A取值为120，B取值为180，C取值为300。
S3中定义一个判断参数α，所述判断参数为实时过热度与标准过热度的差值，记为α＝T-△T，其中T为实时过热度，△T为标准过热度，标准过热度是在冷媒循环回路稳定运行时获取的，0℃≤△T≤2℃，当判断参数α小于等于0时，开阀脉冲修正值取值为0，当判断参数大于0时，按照下表确定开阀脉冲修正值：
环温≤20℃ 20℃＜环温≤30℃ 30℃＜环温
0＜α≤1 a b c
1＜α≤2 2a 2b 2c
2＜α≤3 3a 3b 3c
3＜α≤4 4a 4b 4c
4＜α≤5 5a 5b 5c
5＜α 6a 6b 6c
其中，ia、ib和ic为相应温度下开阀脉冲数的修正值，5≤a≤7，8≤b≤10，13≤c≤15,i＝0,1,2,3,4,5,6。本实施例中△T取值为1℃，a取值为5，b取值为9，c取值为15。
本发明提出制冷剂流量的控制方法。在冰箱稳定运行过程中，先依据环境温度设定阀体的开度，之后通过蒸发器进出口温差对阀体开度进行调节。首先，提高了冰箱的适应性，使冰箱很好的适应高负荷工况。其次加快冰箱对热负荷的响应速度，使冰箱能快速响应用户储存食物增加，减小追加负荷对冰箱温度的影响，最终达到冰箱满足用户的各种需求并高效运行的目的。
本发明通过电子膨胀阀与毛细管结合实现系统制冷剂流量调节，实现高效应对各种负荷，避免出现大负荷工况下冰箱降温速度慢等问题。电子膨胀阀开度是由蒸发器进出口温差和环境温度共同控制的，对环境温度变化和箱内热负荷变化敏感，能快速的做出相应的变化，提高冰箱适应性。特别是智能冰箱盛行的今天，用户对冰箱性能要求越来越高，冰箱功能越来越多，根据上述方法对电子膨胀阀进行控制，结合毛细管有效地解决了传统冰箱调节性差的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种制冷剂流量控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，实时采集环境温度和蒸发器的过热度；
S2，根据当前的环境温度将电子膨胀阀的开阀脉冲数设定为对应的预设开阀脉冲数；根据采集的实时过热度与预存的标准过热度确定开阀脉冲修正值；
S3，将预设开阀脉冲数和开阀脉冲修正值之和作为运行开阀脉冲数，根据运行开阀脉冲数调整电子膨胀阀的运行开度；
S4，利用毛细管与电子膨胀阀配合实现制冷剂流量控制。
2.根据权利要求1所述一种制冷剂流量控制方法，其特征在于，所述预设开阀脉冲数为多个，不同的温度范围对应不同的预设开阀脉冲数。
3.根据权利要求2所述一种制冷剂流量控制方法，其特征在于，所述预设开阀脉冲数设为三个，分别记为A、B和C，所述A对应环境温度小于等于20℃，B对应于环境温度大于20℃且小于等于30℃，C对应环境温度大于30℃，其中，90≤A≤120，180≤B≤210，260≤C≤300。
4.根据权利要求3所述一种制冷剂流量控制方法，其特征在于，A取值为120，B取值为180，C取值为300。
5.根据权利要求1所述一种制冷剂流量控制方法，其特征在于，S2中定义一个判断参数α，所述判断参数为实时过热度T与标准过热度△T的差值，记为α＝T-△T，标准过热度△T是在冷媒循环回路稳定运行时获取的，0℃≤△T≤2℃，当判断参数α小于等于0时，开阀脉冲修正值取值为0，当判断参数大于0时，按照下表确定开阀脉冲修正值：
环温≤20℃ 20℃＜环温≤30℃ 30℃＜环温 0＜α≤1 a b c 1＜α≤2 2a 2b 2c 2＜α≤3 3a 3b 3c 3＜α≤4 4a 4b 4c 4＜α≤5 5a 5b 5c 5＜α 6a 6b 6c
其中，ia、ib和ic为相应温度下开阀脉冲数的修正值，5≤a≤7，8≤b≤10，13≤c≤15,i＝0,1,2,3,4,5,6。
6.根据权利要求5所述一种制冷剂流量控制方法，其特征在于，△T取值为1℃，a取值为5，b取值为9，c取值为15。
7.一种制冷剂流量控制系统，其特征在于，包括：
环境温度传感器，用于实时采集环境温度，并将采集的环境温度发送给控制器；
过热度检测装置，用于实时采集蒸发器的过热度，并将采集的过热度发送给控制器；
所述控制器，用于根据当前的环境温度将电子膨胀阀的开阀脉冲数设定为对应的预设开阀脉冲数；并根据采集的实时过热度与预存的标准过热度确定开阀脉冲修正值，将预设开阀脉冲数与开阀脉冲修正值之和作为运行开阀脉冲数；
所述电子膨胀阀，用于根据运行开阀脉冲数调整自身的运行开度；
毛细管，用于与电子膨胀阀配合实现制冷剂流量控制。
8.根据权利要求7所述一种制冷剂流量控制系统，其特征在于，所述预设开阀脉冲数为多个，不同的温度范围对应不同的预设开阀脉冲数。
9.根据权利要求8所述一种制冷剂流量控制系统，其特征在于，所述预设开阀脉冲数设为三个，分别记为A、B和C，所述A对应环境温度小于等于20℃，B对应于环境温度大于20℃且小于等于30℃，C对应环境温度大于30℃，其中，90≤A≤120，180≤B≤210，260≤C≤300。
10.根据权利要求9所述一种制冷剂流量控制系统，其特征在于，A取值为120，B取值为180，C取值为300。
11.根据权利要求7所述一种制冷剂流量控制系统，其特征在于，定义一个判断参数α，所述判断参数为实时过热度T与标准过热度△T的差值，记为α＝T-△T，标准过热度△T是在冷媒循环回路稳定运行时获取的，0℃≤△T≤2℃，当判断参数α小于等于0时，开阀脉冲修正值取值为0，当判断参数大于0时，按照下表确定开阀脉冲修正值：
环温≤20℃ 20℃＜环温≤30℃ 30℃＜环温 0＜α≤1 a b c 1＜α≤2 2a 2b 2c 2＜α≤3 3a 3b 3c 3＜α≤4 4a 4b 4c 4＜α≤5 5a 5b 5c 5＜α 6a 6b 6c
其中，ia、ib和ic为相应温度下开阀脉冲数的修正值，5≤a≤7，8≤b≤10，13≤c≤15,i＝0,1,2,3,4,5,6。
12.根据权利要求11所述一种制冷剂流量控制系统，其特征在于，△T取值为1℃，a取值为5，b取值为9，c取值为15。
13.一种冰箱，其特征在于，包括权利要求7-12任一项所述的制冷剂流量控制系统。
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