CN106839483A - 一种制冷设备、制冷系统及其控制方法 - Google Patents

一种制冷设备、制冷系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种制冷设备、制冷系统及其控制方法，制冷系统中包括有至少两级冷凝器支路，冷凝器的出口通过三通电磁阀和单向阀与节流装置相连，冷凝器的出口与三通电磁阀的进口相连，三通电磁阀的第一出口与单向阀相连，一级冷凝器的进口与压缩机相连，后一级冷凝器的进口与上一级三通电磁阀的第二出口相连，在冷凝器出口连接有冷凝压力传感器，根据冷凝压力传感器检测的冷凝压力控制三通电磁阀的状态，从而控制开通冷凝器的个数，使系统压力保持在一个相对恒定值，以便系统以高效的方式运转。本发明完全可以依据环境因素的变化，调整冷凝器的使用个数，完成系统最佳匹配，低功耗运行。

Description

一种制冷设备、制冷系统及其控制方法
技术领域
本发明属于制冷设备技术领域，具体地说，是涉及一种制冷设备、制冷系统及其控制方法。
背景技术
现有制冷设备，例如，冰箱、冷柜在户外使用时，面临使用环境特别恶劣的情况。比如，夏天环境温度比较高，会导致冷凝器温度较高，易导致压缩机因排气压力较大，烧损内部阀片；同时因冷凝器温度升高后，导致制冷系统性能下降，柜内降温速度慢，浪费能源；户外部分区域空气中灰尘较大，易导致冷凝器脏堵，同样会导致冷凝器高温。再比如，夜晚或春秋季节环境温度较低，冷凝器温度也会较低，此时冷凝器的散热量较大，内部压力大幅降低，会导致制冷速度相对变慢，浪费能耗，个别会因冷凝压力太小导致冷柜不制冷情况发生。
由于现有制冷设备仅使用一个冷凝器，不能根据实际环境因素调节冷凝器的大小，存在环境温度高、环境温度低时，出现制冷不良以及能耗高的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种制冷系统，解决了现有制冷系统在环境温度高、环境温度低等恶劣情况时，出现制冷不良和能耗高的技术问题。
为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：
一种制冷系统，所述制冷系统包括控制装置、通过管路依次连接的压缩机、冷凝支路、节流装置和蒸发器形成的制冷回路，所述制冷系统包括至少两级冷凝支路，所述冷凝支路包括通过管路依次连接的冷凝器、三通电磁阀和单向阀，所述冷凝器的出口通过三通电磁阀和单向阀与所述节流装置相连，所述冷凝器的出口与所述三通电磁阀的进口相连，所述三通电磁阀的第一出口与所述单向阀相连；一级冷凝器的进口与所述压缩机相连，后一级冷凝器的进口与上一级三通电磁阀的第二出口相连；所述冷凝器出口连接有冷凝压力传感器，所述冷凝压力传感器检测冷凝压力并发送给控制装置，所述控制装置根据冷凝压力控制所述三通电磁阀的状态。
如上所述的制冷系统，所述控制装置存储有冷凝器出口压力设定阈值，所述控制装置根据冷凝压力与冷凝器出口压力设定阈值的关系控制所述三通电磁阀的状态。
如上所述的制冷系统，所述制冷系统包括环境温度传感器，所述环境温度传感器用于检测环境温度并发送至所述控制装置，所述控制装置根据所述环境温度控制所述三通电磁阀的状态。
如上所述的制冷系统，所述控制装置存储有环境温度设定阈值，所述控制装置根据环境温度与环境温度设定阈值的关系控制所述三通电磁阀的状态。
本发明还提出一种制冷设备，所述制冷设备包括上述的制冷系统。
本发明还提出一种制冷系统的控制方法，所述方法为：冷凝压力传感器检测冷凝压力并发送给控制装置；
若当前冷凝器出口冷凝压力＞压力设定上限阈值A，则控制下一级三通电磁阀开启，其余三通电磁阀关闭，增加制冷剂流经冷凝器的个数；
制冷系统包括两级冷凝支路，若一级冷凝器出口冷凝压力P1＜压力设定上限阈值A，控制一级三通电磁阀开启，二级三通电磁阀关闭；否则，控制一级三通电磁阀关闭，二级三通电磁阀开启；
或，制冷系统包括M级冷凝支路，M≥3，若（M-n-2）级冷凝器出口冷凝压力P（M-n-2）＞压力设定上限阈值A且（M-n）级冷凝器出口冷凝压力P（M-n）＜压力设定下限值B，（M-n-1）级三通电磁阀开启，其余三通电磁阀关闭，0≤n<M-2；若二级冷凝器出口冷凝压力P2＜压力设定下限值B，二级三通电磁阀开启，其余三通电磁阀关闭。
如上所述的制冷系统的控制方法，在冷凝器出口压力与压力设定阈值的关系持续设定时间后，再控制三通电磁阀动作。
如上所述的制冷系统的控制方法，若最后一级冷凝器出口冷凝压力大于压力设定上限阈值时，控制压缩机停止运行。
如上所述的制冷系统的控制方法，在最后一级冷凝器出口冷凝压力大于压力设定上限阈值的时间大于设定时间时，再控制压缩机停止运行。
如上所述的制冷系统的控制方法，制冷系统开启时，首先通过环境温度传感器检测环境温度，控制装置根据环境温度与环境温度设定值的关系控制其中一个三通电磁阀开启。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明制冷系统中包括有至少两级冷凝器支路，冷凝器的出口通过三通电磁阀和单向阀与节流装置相连，冷凝器的出口与三通电磁阀的进口相连，三通电磁阀的第一出口与单向阀相连，一级冷凝器的进口与压缩机相连，后一级冷凝器的进口与上一级三通电磁阀的第二出口相连，在冷凝器出口连接有冷凝压力传感器，根据冷凝压力传感器检测的冷凝压力控制三通电磁阀的状态，从而控制开通冷凝器的个数，使系统压力保持在一个相对恒定值，以便系统以高效的方式运转。本发明完全可以依据环境因素的变化，调整冷凝器的使用个数，完成系统最佳匹配，低功耗运行。
结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1是本发明具体实施例制冷系统的示意图。
图2是本发明具体实施例制冷系统的原理框图。
图3a是本发明具体实施例控制方法流程图的第一部分。
图3b是本发明具体实施例控制方法流程图的第二部分。
图3c是本发明具体实施例控制方法流程图的第三部分。
图3d是本发明具体实施例控制方法流程图的第四部分。
其中，1、压缩机；2、节流装置；3、蒸发器；31、蒸发器风机；4、储液罐；
51、一级冷凝器；511、一级冷凝器风机；52、二级冷凝器；521、二级冷凝器风机；53、三级冷凝器；531、三级冷凝器风机；54、四级冷凝器；541；四级冷凝器风机；
61、一级三通电磁阀；62、二级三通电磁阀；63、三级三通电磁阀；64、四级三通电磁阀；
71、一级单向阀；72、二级单向阀；73、三级单向阀；74、四级单向阀；
81、一级冷凝压力传感器；82、二级冷凝压力传感器；83、三级冷凝压力传感器；84、四级冷凝压力传感器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细的说明。
本实施例提出了一种制冷设备，制冷设备可以是冰箱、冷柜、展示柜等。制冷设备包括箱体和制冷系统，箱体内形成储物空间，制冷系统的蒸发器用于给储物空间制冷。
制冷系统包括控制装置、通过管路依次连接的压缩机、冷凝支路、节流装置和蒸发器形成的制冷回路。制冷系统包括至少两级冷凝支路。每级冷凝支路包括通过管路依次连接的冷凝器、三通电磁阀和单向阀，冷凝器的出口通过三通电磁阀和单向阀与所述节流装置相连，冷凝器的出口与三通电磁阀的进口相连，三通电磁阀的第一出口与单向阀相连。一级冷凝器的进口与压缩机相连，后一级冷凝器的进口与上一级三通电磁阀的第二出口相连。冷凝器出口连接有冷凝压力传感器，冷凝压力传感器检测冷凝压力并发送给控制装置，控制装置根据冷凝压力控制三通电磁阀的状态。蒸发器对应设置蒸发器风机，冷凝器对应设置冷凝器风机。
压缩机：将低温低压的气态制冷剂压缩成高温高压气态制冷剂。
冷凝器风机：强行对流空气，降低冷凝器温度。
冷凝器：将高温高压气态制冷剂冷凝成低温低压液态制冷剂。
压力传感器：感知冷凝器出口压力，转变成电参数传递给控制装置，控制装置控制三通电磁阀的开启和关闭。
三通电磁阀：控制制冷剂流向，受控制装置控制。
单向阀：防止制冷剂倒灌入冷凝器。
储液罐：装有大量液态制冷剂。主要作用：防止液态制冷剂流入压缩机，形成液击；当启动多组冷凝器后，系统需要大量制冷剂，由该部件存储提供。
具体的，如图1所示，本实施例的制冷系统以包括四级冷凝支路为例进行具体说明。
制冷回路包括通过管路依次连接的压缩机1、四级冷凝支路、节流装置2、蒸发器3、储液罐4形成。蒸发器3对应设置蒸发器风机31。
一级冷凝支路包括通过管路依次连接的一级冷凝器51、一级三通电磁阀61和一级单向阀71。一级冷凝器51对应设置一级冷凝器风机511。一级冷凝器51的进口与压缩机1相连，一级冷凝器51的出口与一级三通电磁阀61的进口相连，一级三通电磁阀61的第一出口与一级单向阀71的进口相连，一级单向阀71的出口与节流装置2相连。一级冷凝器51的出口连接有一级冷凝压力传感器81。
二级冷凝支路包括通过管路依次连接的二级冷凝器52、二级三通电磁阀62和二级单向阀72。二级冷凝器52对应设置二级冷凝器风机521。二级冷凝器52的进口与一级三通电磁阀61的第二出口相连，二级冷凝器52的出口与二级三通电磁阀62的进口相连，二级三通电磁阀62的第一出口与二级单向阀72的进口相连，二级单向阀72的出口与节流装置2相连。二级冷凝器52的出口连接有二级冷凝压力传感器82。
三级冷凝支路包括通过管路依次连接的三级冷凝器53、三级三通电磁阀63和三级单向阀73。三级冷凝器53对应设置三级冷凝器风机531。三级冷凝器53的进口与二级三通电磁阀62的第二出口相连，三级冷凝器53的出口与三级三通电磁阀63的进口相连，三级三通电磁阀63的第一出口与三级单向阀73的进口相连，三级单向阀73的出口与节流装置2相连。三级冷凝器53的出口连接有三级冷凝压力传感器83。
四级冷凝支路包括通过管路依次连接的四级冷凝器54、四级三通电磁阀64和四级单向阀74。四级冷凝器54对应设置四级冷凝器风机541。四级冷凝器54的进口与三级三通电磁阀63的第二出口相连，四级冷凝器54的出口与四级三通电磁阀64的进口相连，四级三通电磁阀64的第一出口与四级单向阀74的进口相连，四级单向阀74的出口与节流装置2相连。四级冷凝器54的出口连接有四级冷凝压力传感器84。
当三通电磁阀开启时，三通电磁阀的进口与第一出口连通，当三通电磁阀关闭时，三通电磁阀的进口与第二出口连通。如图1中所示，当三级三通电磁阀63开启，其他三通电磁阀关闭时，的制冷剂流向。
如图2所示，冷凝压力传感器检测冷凝压力并发送至控制装置，控制装置存储有冷凝器出口压力设定阈值，控制装置根据冷凝压力与冷凝器出口压力设定阈值的关系控制三通电磁阀的状态。其中，冷凝压力设定阈值包括冷凝压力设定上限阈值和冷凝压力设定下限阈值。
制冷系统包括环境温度传感器，环境温度传感器用于检测环境温度并发送至控制装置，控制装置根据环境温度控制三通电磁阀的状态。
控制装置存储有环境温度设定阈值，控制装置根据环境温度与环境温度设定阈值的关系控制三通电磁阀的状态。
本实施例还提出了一种制冷系统的控制方法：
冷凝压力传感器检测冷凝压力并发送给控制装置；
若当前冷凝器出口冷凝压力大于压力设定上限阈值，则控制下一级三通电磁阀开启，其余三通电磁阀关闭，增加制冷剂流经冷凝器的个数；
制冷系统包括两级冷凝支路，若一级冷凝器出口冷凝压力P1＜压力设定上限阈值A，控制一级三通电磁阀开启，二级三通电磁阀关闭；否则，控制一级三通电磁阀关闭，二级三通电磁阀开启；
或，制冷系统包括M级冷凝支路，M≥3，若（M-n-2）级冷凝器出口冷凝压力P（M-n-2）＞压力设定上限阈值A且（M-n）级冷凝器出口冷凝压力P（M-n）＜压力设定下限值B，（M-n-1）级三通电磁阀开启，其余三通电磁阀关闭，0≤n<M-2；若二级冷凝器出口冷凝压力P2＜压力设定下限值B，二级三通电磁阀开启，其余三通电磁阀关闭。
若最后一级冷凝器出口冷凝压力大于压力设定上限阈值时，系统压力太大，达到制冷设备运行的极限状态，控制压缩机停止运行，并发出报警，提醒用户处理。
为了防止三通电磁阀状态的频繁切换，对系统的稳定性造成不良影响，在冷凝器出口压力与压力设定阈值的关系持续设定时间后，再控制三通电磁阀动作。在最后一级冷凝器出口冷凝压力大于压力设定上限阈值的时间大于设定时间时，再控制压缩机停止运行。
优选的，制冷系统开启时，首先通过环境温度传感器检测环境温度，控制装置根据环境温度与环境温度设定值的关系控制其中一个三通电磁阀开启。以使冷凝器的使用个数与环境因素相匹配，保证系统低功耗运行。为了防止短时间环境温度的扰动，经过X时间延迟后，环境温度与环境温度设定值的关系不变，则控制装置再根据环境温度与环境温度设定值的关系控制其中一个三通电磁阀开启。
本实施例以制冷系统包括4个冷凝器为例进行说明：
P1、一级冷凝器51出口压力值，一级冷凝压力传感器81 读取数值。
P2、二级冷凝器52出口压力值，二级冷凝压力传感器82 读取数值。
P3、三级冷凝器53出口压力值，三级冷凝压力传感器83 读取数值。
P4、四级冷凝器54出口压力值，四级冷凝压力传感器84 读取数值。
S1、一级冷凝器51出口连接的一级三通电磁阀61。
S2、二级冷凝器52出口连接的二级三通电磁阀62。
S3、三级冷凝器53出口连接的三级三通电磁阀63。
S4、四级冷凝器54出口连接的四级三通电磁阀64。
X代表控制装置上电读取当前环境温度后，延时启动时间。
Y，Z代表控制装置内存储的设定时间，该时间为压缩机运行时间段内。
A，B代表冷凝器出口压力，A>B，A是压力设定上限阈值，代表启动多个冷凝器或压缩机停止运行依据；B是压力设定下限阈值，代表减少冷凝器运行依据。
制冷系统启动时，控制装置通过环境温度传感器读取当前环境温度，并判断当前环境温度<10，介于10-25之间，介于25-40之间，>40。若当前环境温度<10，开启S1；若当前环境温度介于10-25之间，开启S2；若当前环境温度介于25-40之间开启S3；若当前环境温度>40，开启S4。
为防止短时间环境温度的扰动，经过X时间延迟后，环境温度传感器读取的当前环境温度与环境温度设定值的关系不变，控制装置再控制三通电磁阀的开启和关闭。随着春夏秋冬四季，每天早中晚温度的不同，以及冷凝器凝聚灰尘程度的不同，冷凝器出口压力值P1，P2，P3，P4各不相同，通过各压力值与A、B比较，控制装置会开通不同三通电磁阀，保证系统以最优的方式运行，具体见图3a-3d。
例如，制冷系统开启时，控制装置读取当前环境温度为15度，介于10-25度之间，经过X时间后，环境温度仍然介于10-25度之间，控制装置开通二级三通电磁阀S2，让一级冷凝器51、二级冷凝器52同时运行；控制装置时刻读取P1、P2并与A、B比较；如果压力值介于A、B之间那么按照当前运行状态继续运转；如果P2<B并经过一段时间Z后P2>B或P1>A，那么保持目前的运行状态；如果P1<A那么开通一级三通电磁阀S1，其他三通电磁阀关闭，让一级冷凝器51运行。
一级冷凝器51运转时，控制装置时刻读取压力值P1，如果压力值P1<A那么保持当前运行状态，如果压力值P1>A并且延迟Y时间后依然>A，那么控制装置开通S2，其他三通电磁阀关闭，一级冷凝器51、二级冷凝器52同时运行。
一级冷凝器51、二级冷凝器52同时运行时，如果P2>A,并经过一段时间Y后，仍然>A，开通三级电磁阀S3，一级冷凝器51、二级冷凝器52、三级冷凝器53同时运行。
一级冷凝器51、二级冷凝器52、三级冷凝器53同时运行时，控制装置时刻读取P1，P2,P3压力值，如果P3压力值介于A,B之间，那么按照当前运行状态继续运行；如果P3<B并且经过一段时间Z后，当P3>B或P2>A，那么保持当前运行状态；如果P3<B并且经过一段时间Z后，当P3<B, P1>A时,那么开通二级电磁阀S2，其他电磁阀关闭，让一级冷凝器51、二级冷凝器52运行。如果P3<B并且经过一段时间Z后，当P2<B,那么开通一级电磁阀S1，其他电磁阀关闭，让一级冷凝器51运行。如果P3>A并且经过时间Y后依然>A，那么开启四级电磁阀S4，其他电磁阀关闭，让一级冷凝器51、二级冷凝器52、三级冷凝器53、四级冷凝器54同时运行。
一级冷凝器51、二级冷凝器52、三级冷凝器53、四级冷凝器54同时运行时，控制装置时刻读取P1，P2,P3，P4压力值，如果P4介于A,B之间那么保持当前运行状态；如果P4<B并且经过一段时间Z后，当P4>B或P3>A，那么保持当前运行状态；当P4<B,P2>A，回到开通三级电磁阀S3的运行状态；当P3<B,P1>A，回到开通二级电磁阀S2的运行状态；当P3<B，P1>A，回到开通二级电磁阀S2的运行状态；当P2<B，回到开通一级电磁阀S1的运行状态。如果P4>A经过一段时间Y后依然>A那么控制装置关闭压缩机，停止运行，并发出报警，此时系统压力太大，达到冷柜运行极限状态。
如果制冷系统初始通电时读取的环境温度不同，那么按照各环境温度下，对应开启三通电磁阀，后续按照上述控制方式运行。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种制冷系统，所述制冷系统包括控制装置、通过管路依次连接的压缩机、冷凝支路、节流装置和蒸发器形成的制冷回路，其特征在于，所述制冷系统包括至少两级冷凝支路，所述冷凝支路包括通过管路依次连接的冷凝器、三通电磁阀和单向阀，所述冷凝器的出口通过三通电磁阀和单向阀与所述节流装置相连，所述冷凝器的出口与所述三通电磁阀的进口相连，所述三通电磁阀的第一出口与所述单向阀相连；一级冷凝器的进口与所述压缩机相连，后一级冷凝器的进口与上一级三通电磁阀的第二出口相连；所述冷凝器出口连接有冷凝压力传感器，所述冷凝压力传感器检测冷凝压力并发送给控制装置，所述控制装置根据冷凝压力控制所述三通电磁阀的状态。
2.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述控制装置存储有冷凝器出口压力设定阈值，所述控制装置根据冷凝压力与冷凝器出口压力设定阈值的关系控制所述三通电磁阀的状态。
3.根据权利要求1或2所述的制冷系统，其特征在于，所述制冷系统包括环境温度传感器，所述环境温度传感器用于检测环境温度并发送至所述控制装置，所述控制装置根据所述环境温度控制所述三通电磁阀的状态。
4.根据权利要求3所述的制冷系统，其特征在于，所述控制装置存储有环境温度设定阈值，所述控制装置根据环境温度与环境温度设定阈值的关系控制所述三通电磁阀的状态。
5.一种制冷设备，其特征在于，所述制冷设备包括权利要求1-4任意一项所述的制冷系统。
6.一种基于权利要求1-4任意一项所述的制冷系统的控制方法，其特征在于，所述方法为：冷凝压力传感器检测冷凝压力并发送给控制装置；
若当前冷凝器出口冷凝压力＞压力设定上限阈值A，则控制下一级三通电磁阀开启，其余三通电磁阀关闭，增加制冷剂流经冷凝器的个数；
制冷系统包括两级冷凝支路，若一级冷凝器出口冷凝压力P1＜压力设定上限阈值A，控制一级三通电磁阀开启，二级三通电磁阀关闭；否则，控制一级三通电磁阀关闭，二级三通电磁阀开启；
或，制冷系统包括M级冷凝支路，M≥3，若（M-n-2）级冷凝器出口冷凝压力P（M-n-2）＞压力设定上限阈值A且（M-n）级冷凝器出口冷凝压力P（M-n）＜压力设定下限值B，（M-n-1）级三通电磁阀开启，其余三通电磁阀关闭，0≤n<M-2；若二级冷凝器出口冷凝压力P2＜压力设定下限值B，二级三通电磁阀开启，其余三通电磁阀关闭。
7.根据权利要求6所述的制冷系统的控制方法，其特征在于，在冷凝器出口压力与压力设定阈值的关系持续设定时间后，再控制三通电磁阀动作。
8.根据权利要求6所述的制冷系统的控制方法，其特征在于，若最后一级冷凝器出口冷凝压力大于压力设定上限阈值时，控制压缩机停止运行。
9.根据权利要求8所述的制冷系统的控制方法，其特征在于，在最后一级冷凝器出口冷凝压力大于压力设定上限阈值的时间大于设定时间时，再控制压缩机停止运行。
10.根据权利要求6-9任意一项所述的制冷系统的控制方法，制冷系统开启时，首先通过环境温度传感器检测环境温度，控制装置根据环境温度与环境温度设定值的关系控制其中一个三通电磁阀开启。
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