CN107024140A - 换热器的控制方法 - Google Patents

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Abstract

为了可持续地操作压缩制冷系统，即使当该系统的钎焊板换热器的局部区域存在水分，且水温等于或低于水在大气中的冰点温度时也能使用，用穿刺式温度探头感测换热器的入水口和出水口之间的策略性选择的中间点的水温。该钎焊板换热器包含一系列层叠并钎焊到一起的波纹板，以建立交替设置的，有热交换关系的水通道和制冷剂通道。在一些实施例中，可利用以下原则：水在相对较高的压力下，具有较低的凝固温度，而钎焊板换热器内部的中间水通道所包含的相对较小的微通道可以比换热器内的其它区域，例如换热器的入水口和出水口区域，承受明显更高的压力。

Description

换热器的控制方法
本申请是申请日为2012年9月20日，申请号为CN201280057255.0的发明专利申请的分案申请，在此通过引用将原母案申请全部内容结合到本申请中。
技术领域
本发明主要涉及钎焊板换热器，更具体地涉及用于感测流过该换热器的水的温度的装置。
背景技术
钎焊板换热器基本上包括多个层叠并钎焊在一起的波纹板，以建立交替设置的有热交换关系的水通道和制冷剂通道。这样的换热器的实施例在美国专利4,182,411、5,226,474和5,913,361中有公开。
发明内容
本发明的一些实施例的目的是，即使该系统的钎焊板换热器内的水温降至低于凝固点以下的温度，仍然能够继续操作该制冷压缩系统或延迟该制冷压缩系统的关闭。
本发明的一些实施例的目的是，即使该系统的钎焊板换热器内的水温在短暂时间内降至低于预定温度下限，仍然能够继续操作该制冷压缩系统或延迟该制冷压缩系统的关闭。
本发明实施例的目的是，在该系统的钎焊板换热器内的水温降至低于预定温度下限的时间在预定时间之内，仍然能够继续操作该制冷压缩系统或延迟该制冷压缩系统的关闭。
本发明的一些实施例的目的是，在该系统的钎焊板换热器内的水温在预定时间长度内降至低于预定温度下限的次数超过预定次数之前，仍然能够继续操作该制冷压缩系统或延迟该制冷压缩系统的关闭。本发明的一些实施例的目的是，监测在钎焊板换热器内部的目标点的水温，该目标点可以比换热器的入水口或者出水口承受明显更高的压力。
在一些实施例中，本发明提供钎焊板换热器，包括：如入水口，出水口，制冷剂入口和制冷剂出口。该钎焊板换热器从入水口向出水口传递水流，从制冷剂入口向制冷剂出口输送制冷剂，并且使制冷剂与水流形成热交换关系。该钎焊板换热器包括层叠在一起而形成多个制冷剂通道的多个波纹板，该多个制冷剂通道使得液体在该制冷剂入口与制冷剂出口之间流通。该多个波纹板被层叠以进一步形成多个上游水通道，多个下游水通道和多个中间水通道。相对于水的流动，该多个上游水通道处于所述入水口的下游，该多个中间水通道处于所述多个上游水通道的下游，该多个下游侧水通道处于该多个中间水通道的下游，该出水口处于该多个下游水通道的下游。该钎焊板换热器还包括探头，该探头包括温度传感器，该温度传感器延伸至该多个中间水通道中的至少一个中间水通道。
在一些实施例中，本发明提供了钎焊板换热器，该换热器包括：入水口，出水口，制冷剂入口以及制冷剂出口。该钎焊板换热器从入水口向出水口输送水流；从制冷剂入口向制冷剂出口输送制冷剂，并且使制冷剂与水流形成热交换关系。该钎焊板换热器包括层叠在一起而形成多个制冷剂通道的多个波纹板，该多个制冷剂通道使得液体在该制冷剂入口与制冷剂出口之间流通。该多个波纹板被层叠以进一步形成多个上游水通道，多个下游水通道和多个中间水通道。相对于水的流动，该多个上游水通道处于该入水口的下游，该多个中间水通道处于该多个上游水通道的下游，该多个下游侧水通道处于该多个中间水通道的下游，该出水口处于该多个下游水通道的下游。在该入水口处的水流比在出水口处的水流更温暖，且在该出水口处的水流比流过该多个中间水通道的至少一些水流更温暖。该钎焊板换热器还包括探头，该探头包括温度传感器和一对连接到该温度传感器的电线。该温度传感器位于该探头的顶端，并延伸进入该多个中间水通道中的至少一个中间水通道。该钎焊板换热器还包括位于该多个中间水通道内的目标点。该温度传感器定位在该目标点。在该目标点的水比在入水口，在该多个上游水通道，在该多个下游水通道，和在出水口的水更凉。
在一些实施例中，本发明提供钎焊板换热器，该换热器包括：如水口，出水口，制冷剂入口和制冷剂出口。该钎焊板换热器从入水口向出水口传递水流，从制冷剂入口向制冷剂出口传送制冷剂，并且使制冷剂与水流形成热交换关系。该钎焊板换热器包括多个层叠的波纹板，以确定多个制冷剂通道，该多个制冷剂通道使得液体在该制冷剂入口与制冷剂出口之间可流动。该多个波纹板被层叠以进一步形成多个上游水通道，多个下游水通道和多个中间水通道。相对于水的流动，该多个上游水通道处于入水口的下游，该多个中间水通道处于多个上游水通道的下游，该多个下游侧水通道处于该多个中间水通道的下游，该出水口处于该多个下游水通道的下游。在该入水口的水流比在该出水口的水流更温暖，且在该出水口处的水流比流过该多个中间水通道的至少一些水流更温暖。该多个波纹板的至少一些波纹板向外延伸至钎焊板换热器的外周边缘。该钎焊板换热器还包括探头，该探头包括一对电线和连接到电线的温度传感器。该温度传感器位于探头的顶端。该探头穿过该多个波纹板中的至少一个波纹板。该探头穿过该钎焊板换热器的外周边缘。该温度传感器延伸进入该多个中间水通道中的至少一个中间水通道。该钎焊板换热器还包括设置在该多个中间水通道内的目标点，该温度传感器定位在该目标点。在该目标点处的水比在入水口处，该多个上游水通道处，该多个下游水通道处，和在出水口处的水更凉。
在一些实施例中，本发明提供了一种控制方法，使用设置在传送制冷剂和水的换热器内部的温度传感器，其中，该水具有在大气压力下的大气凝固点。该控制方法包括：定义温度下限，该温度下限低于该大气凝固点温度。该温度传感器感测该换热器内部的水温。该温度传感器提供响应于该水温的反馈信号。该控制方法进一步包括：将反馈信号传送到控制器。根据该反馈信号，该控制器区分可接受的操作和不可接受的操作。该不可接受操作为水温在该温度下限以下，该可接受的操作为水温在该温度下限以上，且该可接受的操包括水温处于大气凝固点温度和温度下限之间。
在一些实施例中，本发明提供了一种控制方法包括使用设置在传送制冷剂和水的换热器内部的温度传感器。该换热器具有出水口。该水具有在大气压力下的大气凝固点温度。该控制方法包括确定温度下限。该温度传感器感测该换热器内部的水温。该温度传感器提供响应于该水温的反馈信号。该控制方法进一步包括：将反馈信号传送到控制器。根据该反馈信号，该控制器区分可接受的操作和不可接受的操作。该不可接受的操作为水温下降到低于温度下限的次数达到预定次数，其中，该预定次数大于1。该可接受的操作为水温下降到温度下限以下的次数少于预定次数，且该可接受的操作包括水温恰好有一次下降到温度下限以下。
在一些实施例中，本发明提供了一种控制方法包括使用设置在传送制冷剂和水的换热器内部的温度传感器，该换热器具有出水口。该水具有在大气压力下的大气凝固点温度。该控制方法包括确定温度下限。该温度传感器感测该换热器内部的水温。该温度传感器提供响应于该水温的反馈信号。该控制方法进一步包括：将反馈信号传送到控制器。根据该反馈信号，该控制器区分可接受的操作和不可接受的操作。该不可接受的操作为水温低于温度下限以下的时间比预定周期长。该可接受的操作为水温高于温度下限的时间小于预定周期。
附图说明
图1示出了钎焊板换热器的实施例的分解图；
图2示出了说明温度探头位置的各种实施例的钎焊板换热器的立体图；
图3示出了展示温度探头位置的钎焊板换热器的分解图；
图4示出了沿图5的线4-4获取的温度探头位置相对于钎焊板换热器的截面图；
图5示出了连接到制冷系统的控制器的钎焊板换热器的示意图；
图6示出了算法和控制方法的框图；
图7示出又一算法和控制方法的框图；
图8示出又一算法和控制方法的框图；
图9示出纯水的凝固点和水压力之间的关系的曲线图。
具体实施方式
图1至图5示出了使用制冷剂12冷却水流14的钎焊板换热器10的实施例。术语“水”的实例包括纯水和含有至少一些水的混合物。水温探头16策略性的定位在换热器10内，以帮助实现和监测水温在几乎等于或者略微低于水在大气压力下通常的凝固温度时的操作。在一些实例中，设置在探头16的顶端20(如图2所示)的温度传感器18在目标点(例如，在目标点22a，22b，22c或22d)感测水14的温度，其中，水14比在换热器10的冷水出水口24的水更冷。温度传感器18被示意性地示出以代表任何种类的温度响应装置的实施例，该温度感应装置的实施例包括但不限于温度传感器、双金属开关、PTC热敏电阻、NTC热敏电阻、热电偶、电阻温度检测器等。
为了利用感测到的温度，探头16包括一对导线26(可以是两根或更多导线)，该导线26将水温度反馈信号28传递到与换热器10相关联的控制器50(如图5所示)。该控制器50被示意性地示出以代表任意的电路，该电路可以提供一个或多个输出响应以响应一个或多个输入。控制器50的实施例包括但不限于计算机、微处理器、集成电路、可编程逻辑控制器(PLC)、机电继电器，以及上述器件的各种组合。
在图示的实施例中，换热器10包括沿大致平行的平面(例如，多个第一平面和第二平面)和以交替方式层叠布置的多个波纹状的板30和32。在一些实例中，板30和32通过在不锈钢金属片材上包覆或镀覆一薄层钎焊材料34(例如，铜或铜合金)而制成，该钎焊材料34在相邻的板30和32之间的接触点提供钎焊材料34的连接接口。组装时，该板30和32被暂时夹紧在一起，并加热至板30和32永久地钎焊在一起，以在相邻的板30和32之间交替形成多个制冷剂通道36和水通道38。钎焊操作将制冷剂通道36与水通道38相互密封隔离，并且密封封装板30和32的外周边缘40。
板30和32的实际设计是可以变化的，以提供具有任意数量的通道和流动模式的无限种类的换热器结构。为清楚说明，该示出的换热器10具有入水口42、出水口24、制冷剂入口44和制冷剂出口46各一个。每个板32包括制冷剂供给开口44a、制冷剂回流开口46a、水供给开口42a和水回流开口24a。同样地，每个板30包括制冷剂供给开口44b、制冷剂回流开口46b、水供给开口42b和水回流开口24b。
在使用过程中，相对冷的制冷剂36通过制冷剂入口44进入换热器10，并流过制冷剂供给开口44a和44b。在一些实例中，该冷的制冷剂36来自于常规的制冷剂压缩系统48(例如，空调设备，热泵等)，其中，该制冷剂压缩系统48的换热器10作为蒸发器使用。该换热器10的开口44a将制冷剂36递送到制冷剂通道36，该制冷剂通道36在相邻的板30和32之间以Z字形和/或以其他迂回形式将制冷剂传递到制冷剂回流开口46a。然后，开口46a和46b将制冷剂引导到出口46以通过系统48循环利用制冷剂36。
待冷却的水14通过入水口42进入换热器10，且流过水供给开口42a和42b。该换热器10的开口42b将水14输送到水通道38，水通道38在相邻的板30和32之间以Z字形和/或以其他迂回形式将水输送到水回流开口24b。当水14流过水通道38，在相邻的通道36中的制冷剂12冷却该水14。在该制冷剂12冷却过水14后，开口24a和24b将冷却的水14引导至水出口24，以将该冷却的水14递送到可能需要它的地方。
在一些实例中，依靠通过通道36和38建立的迂回的、相互关联的流动模式，水14在处于水入口42的下游和水出口24上游的某一点达到最低温度。参见图3，在该相邻板30和32之间的该多个水通道38包括多个上游水通道38a，多个下游水通道38c，以及在二者之间的多个中间水通道38b。因此，水14流动时将顺次地通过水入口42，通过水供给开口42b，通过上游水通道38a，通过中间水通道38b，通过下游水通道38c，通过水回流开口24b和通过水出口24。在图3所示的实施例中，水14在中间水通道38b内的目标点22d处到达最低温度，所以探头16的传感器18被定位在该点22d。在目标点22d处的水14比入水口42，上游水通道38a，下游水通道38c和水出口24处的水更凉。此外，在入水口42处的水流14比在出水口24处的水流14更温暖，且在出水口24处的水流14比流过多个中间水通道38b的至少一些水流14更温暖。在某些情况下，目标点22d的位置是该两相制冷剂处于它的最低温度(当没有温度滑移存在时，为在最低压力下)时的位置和水的最低流动速率的函数。
在一些实施例中，为了把传感器18定位在目标点22d，探头16穿过至少一个波纹板30，如图3和4所示。在其它实施例中，如图2所示，探头16穿过入水口42以在目标点22a定位传感器18，穿过水出口24以在目标点22c定位传感器18，以及穿过外周边缘40以在目标点22b或22d定位传感器18，并且/或者探头16穿过钎焊材料34的接口(例如，到达点22b和/或22d)。在前述一个或者更多个实施例中，电线26将温度反馈信号28传送至控制器50，如图5所示。
控制器50的各种实施例根据分别如图6，7和8所示的控制方案52，54和56操作温度传感器18。在如图6所示的控制方案52中，探头16监测在中间水通道38b内的目标点(例如，22a,22b,22c或22d)的水温以确定水温是否等于或者高于在该目标点的可接受的低于凝固的温度。术语“低于凝固的”意思是该温度低于流体在大气压下的凝固温度。在一些实施例中，可利用如下原则，即在水相对较高的压力下，可以具有较低的凝固温度(参见图9)，而中间水通道38b的相对较小的微通道可以比换热器10的其它区域，例如入水口42和出水口24的区域，承受明显更高的压力。
控制方案52具体地为，图6中的方框58表示控制器50确定一个温度下限(例如，低于凝固温度31.5华氏度)，即低于水14的大气凝固点温度(例如，32华氏度)。方框60表示温度传感器18感测换热器10内的水14的温度，以提供与感测的水14的温度对应的反馈信号28，并传送该反馈信号28至控制器50。方框62，64和66表示控制器50可以区分可接受的操作(方框68)和不可接受的操作(方框70)，其中，所述不可接受的操作(方框70)为水14的温度处于该温度下限(例如，温度，31.5华氏度)以下，而可接受的操作(方框68)为水14的温度处于该温度下限之上。该可接受的操作(方框68)包括水14的温度处于大气凝固点温度(例如，32华氏度)和该温度下限(例如，31.5华氏度)之间。在一些实例中，一旦确定可接受的操作，控制器50激活第一指示器72(例如绿灯)，该第一指示器72指示出运行状态正常，和/或控制系统48处于某些可接受的预定方式。在一些实例中，一旦确定操作不可接受，控制器50启动第二指示器74(例如红灯)，并且撤销或禁用系统48。在一些实施例中，一旦确定操作不可接受，控制器50启动一些预定的纠正措施，例如，增加流过换热器10的水。
在如图7所示的控制方案54中，控制器50识别不可接受的操作，即目标点(例如，点22a，22b，22c或22d)的水温在预定的时间长度内(例如，5秒钟内，5分钟内，...等)下降到低于温度下限(例如29华氏度，32华氏度，35华氏度，等等)的次数达到预定次数(例如，一次，两次，...，等等)。一些实施例为，图7中的方框76表示控制器50确定温度下限(例如，低于凝固温度的31.5华氏度)，该温度下限低于水14的大气凝固点温度(例如，32华氏度)。方框78表示温度传感器18感测换热器10内的水14的温度，以提供响应于感测的水14的温度的反馈信号28，以及将该反馈信号28传送至控制器50。方框80，82和84表示控制器50可以区分可接受的操作(方框82)和不可接受的操作(方框84)，其中，该不可接受操作(方框84)为水14的温度在预定的时间长度内下降到低于该温度下限的次数达到预定次数(通过字母“N”表示)，该可接受的操作(方框82)表示水14的温度下降到低于该温度下限的次数没有达到该预定次数。在一些实例中，一旦确定操作可接受，控制器50启动第一指示器72，和/或在某些可接受的预定方式下控制系统48。在一些实例中，一旦确定操作不可接受，控制器50启动第二指示器74和/或撤销或禁用系统48。
在如图8所示的控制方案56中，控制器50识别操作不可接受，即目标点(例如，点22a，22b，22c或22d)的水温度低于温度下限(例如，29华氏度，32华氏度，35华氏度，等等)的情况持续了预定的时间长度(例如，5秒钟，5分钟……等)。一些实施例为，图8中的方框86表示控制器50确定温度下限(例如，低于凝固温度的31.5华氏度)，该温度下限低于水14的大气凝固点温度(例如，32华氏度)。方框88表示温度传感器18感测换热器10内的水14的温度，以提供响应感测的水14的温度的反馈信号28，并传送该反馈信号28至控制器50。方框90，92和94表示控制器50可以区分可接受的操作(方框92)和不可接受的操作(方框94)，其中，该不可接受操作(方框94)为水14的温度低于温度下限的情况持续了预定的时间长度，该可接受的操作(方框92)表示水14的温度在该预定时间长度内没有一直低于该温度下限且。在一些实例中，一旦确定操作可接受，控制器50启动第一指示器72，和/或在某些可接受的预定方式下控制系统48。在一些实例中，一旦确定操作不可接受，控制器50启动第二指示器74和/或撤销或禁用系统48。
应当指出的是，术语“预定时间长度”等价于术语“预定时间间隔”，“预定周期”和“预定持续时间”。术语“出水口”是指通过该出水口，水14离开换热器10，而并不一定意味着该水必须排放到大气中。术语“穿过”和该词的衍生词是指延伸通过，凸出通过等。
虽然本发明是针对一个优选实施例进行描述，对其的修改对本领域技术人员将是显而易见的。本发明的范围，因此，是通过参照下面的权利要求来确定的。

Claims (7)

1.一种换热器的控制方法，使用设置在传送制冷剂和水的换热器内部的温度传感器，所述水具有在大气压力下的大气凝固点温度，所述控制方法包括：确定温度下限，所述温度下限低于所述大气凝固点温度；
所述温度传感器感测所述换热器内部的水温；
所述温度传感器提供响应于所述水温的反馈信号；
将所述反馈信号传送到控制器；以及
根据所述反馈信号，所述控制器区别可接受的操作和不可接受的操作，所述不可接受的操作为水温低于所述温度下限，所述可接受的操作为水温高于所述温度下限，且所述可接受的操作包括水温处于所述大气凝固点温度和所述温度下限之间。
2.一种换热器的控制方法，使用设置在传送制冷剂和水的换热器内部的温度传感器，所述换热器具有出水口，所述水具有在大气压力下的大气凝固点温度，所述控制方法包括：
确定温度下限；
所述温度传感器感测所述换热器内部的水温；
所述温度传感器提供响应于所述水温的反馈信号；
将所述反馈信号传送到控制器；以及
根据所述反馈信号，所述控制器区别可接受的操作和不可接受的操作，所述不可接受操作为水温下降到低于温度下限达到预定次数，其中，所述预定次数大于1，所述可接受的操作为水温下降到温度下限以下的次数少于预定次数，所述可接受的操作包括水温恰好有一次下降到温度下限以下。
3.如权利要求2所述的换热器的控制方法，其特征在于，所述温度下限低于水的大气凝固点温度。
4.如权利要求2所述的换热器的控制方法，其特征在于，所述温度下限低于能够使所述水在所述出水口凝固的温度。
5.一种换热器的控制方法，使用设置在传送制冷剂和水的换热器内部的温度传感器，所述换热器具有出水口，所述水具有在大气压力下的大气凝固点温度，所述控制方法包括：
确定温度下限；
所述温度传感器感测所述换热器内部的水温；
所述温度传感器提供响应于所述水温的反馈信号；
将所述反馈信号传送到控制器；以及
根据所述反馈信号，所述控制器区别可接受的操作和不可接受的操作，所述不可接受的操作为水温低于所述温度下限以下的时间比预定周期长，所述可接受的操作为水温高于温度下限的持续时间少于预定周期。
6.如权利要求5所述的换热器的控制方法，其特征在于，所述温度下限低于水的大气凝固点温度。
7.如权利要求5所述的换热器的控制方法，其特征在于，所述温度下限低于能够使所述水在所述出水口凝固的温度。
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