CN107120858A - 智能三源无霜制冷系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种智能三源无霜制冷系统，包括压缩机、冷凝器和蒸发器，压缩机与冷凝器通过一排气管连通，压缩机与蒸发器通过一吸气管连通，冷凝器和蒸发器通过一供液管连通，供液管上设有第一供液电磁阀，压缩机的排气口通过第一支管与蒸发器的进液口连通，第一支管上安装有一第一排气电磁阀，冷凝器的排液口通过第二支管与蒸发器的进液口连通，第二支管上安装有一第二供液电磁阀，供液管上安装有一伺服阀，各阀门与一控制器连接，控制器与至少一个用于检测环境温度的环境温度探头连接。本发明的制冷系统可向蒸发器提供三种不同状态的制冷剂，从而解决了蒸发器结霜的问题，提高了制冷效果和低温环境下的制冷效率。

Description

智能三源无霜制冷系统
技术领域
本发明涉及制冷领域，特别涉及一种智能三源无霜制冷系统。
背景技术
一般制冷机的制冷原理为：制冷剂以液态在蒸发器中吸热制冷，低温液体吸收汽化潜热变成制冷剂气体被压缩机吸入并压缩，被压缩的气体压力和温度都增高，之后流进冷凝器，冷凝器以风冷水冷等形式对制冷剂气体进行冷凝，冷凝后的高温高压液体储存在冷凝器底部及储液器中，冷凝时放出的热量通过风机、水泵等设备带出并散到环境中，当高温高压的液体流经膨胀阀后，以低温低压的液体状态再进入蒸发器吸收汽化潜热而制冷，如此完成制冷循环。
对于蒸发器而言，若有多种不同状态的制冷剂流入，则相应的制冷系统可称之为多源制冷系统。目前的制冷系统，由于流入到蒸发器内的制冷剂为低温低压液体，因此属于一源制冷系统。目前的制冷系统，存在如下问题：
1、蒸发器制冷一段时间后会在表面积霜，积霜过厚将导致热交换变差，使制冷性能变差、系统运行不稳定，严重者环境间不降温，引发一系列故障发生，还会损坏设备，所以要将蒸发器表面的积霜清除，而且化霜结束后再次启动制冷也会导致系统运行不稳定。制冷设备常用电加热器化霜，热氟化霜，水冲霜等方式进行蒸发器化霜处理，水冲霜，是用水喷在蒸发器翅片上将霜清除，电加热化霜和水冲霜，热氟化霜，都需要一个化霜过程，化霜过程中停止制冷，从而影响制冷速度和效果，严重的延长了运行时间，加大了电量消耗，降低设备使用寿命。蒸发器积霜化完后即退出化霜过程，进行第二次启动制冷。
2、目前的制冷系统中使用的膨胀阀为热力膨胀阀，热力膨胀阀存在控制范围小、响应慢、滞后时间长以及误差大等缺点，从而导致制冷效果差。例如工人将冷库中的物品取出后，放入温度高的待冻物品，这种情况下冷库中产生大量热量，当膨胀阀感应到冷库中的温度变化并增大冷媒流量时，已经与待冻物品放入冷库相隔一段时间，从而膨胀阀无法在冷库温度变化的第一时间作出响应，因此制冷效果较差。
3、当环境温度较低时，蒸发器可吸收到的热量减少，蒸发器与环境间的热交换减少，从而导致制冷系统对环境进行进一步地制冷的效率降低。
发明内容
有鉴于此，本发明目的是提供一种智能三源无霜制冷系统，通过向蒸发器提供三种状态不同的制冷剂，来智能化地解决目前的制冷系统中存在的蒸发器结霜、制冷效果差以及低温环境下的制冷效率低的问题。
为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来实现：一种智能三源无霜制冷系统，包括压缩机、冷凝器和蒸发器，所述压缩机与冷凝器通过一排气管连通，所述压缩机与蒸发器通过一吸气管连通，所述冷凝器和蒸发器通过一供液管连通，所述供液管上设有第一供液电磁阀，所述压缩机的排气口通过第一支管与蒸发器的进液口连通，所述第一支管上安装有一第一排气电磁阀，所述冷凝器的排液口通过第二支管与蒸发器的进液口连通，所述第二支管上安装有一第二供液电磁阀，所述供液管上安装有一伺服阀，所述第一供液电磁阀、第一排气电磁阀、第二供液电磁阀和伺服阀与一控制器连接，所述控制器与至少一个用于检测环境温度的环境温度探头连接。优选地，所述第一排气电磁阀和第二供液电磁阀为具有流量调节功能的电磁阀。
进一步地，所述蒸发器的进风口处安装有一第一加热器，所述第一加热器与所述控制器连接，所述吸气温度探头和吸气压力变送器与所述控制器连接。
进一步地，所述吸气管上安装有吸气温度探头和吸气压力变送器。
进一步地，所述吸气管和排气管通过一第三支管连通，所述第三支管上安装有一第二排气电磁阀，所述第二排气电磁阀与所述控制器连接。优选地，所述第二排气电磁阀为具有流量调节功能的电磁阀。
进一步地，所述吸气管上安装有一与所述控制器连接的吸气电磁阀，所述吸气电磁阀按制冷剂的流向安装于所述吸气管上与所述第三支管的连接处的上游。优选地，所述吸气电磁阀为具有流量调节功能的电磁阀。
进一步地，所述吸气管上还安装有一与所述控制器连接的第二加热器，所述第二加热器按制冷剂的流向安装于所述吸气管上与所述第三支管的连接处的上游。
进一步地，所述蒸发器的排气口处设有一蒸发温度探头，所述冷凝器的排液口设有一冷凝温度探头，所述排气管上设有排气温度探头和排气压力变送器，所述蒸发温度探头、所述冷凝温度探头、所述排气温度探头和所述排气压力变送器与所述控制器连接。
本发明的有益效果：
1、本发明的智能三源无霜制冷系统，可向蒸发器提供呈低温低压气体状态的制冷剂、呈高温高压气体状态的制冷剂和呈高温高压液体状态的制冷剂，通过控制器将三源按比例混合供给蒸发器，精确控制供给蒸发器所需能量，有效保证蒸发器不结霜，提高了制冷效果和低温环境下的制冷效率。
2、本发明的智能三源无霜制冷系统，通过在蒸发器的进液口安装第一加热器，可以进一步提高低温环境下的制冷效率。
3、本发明的智能三源无霜制冷系统，通过在第三支管上安装第二排气电磁阀，从而可以改善压缩机吸液过多和吸气压力过高，防止排气压力过高，保证压缩机的正常工作寿命。
4、本发明的智能三源无霜制冷系统，通过设置吸气电磁阀，从而可以进一步改善压缩机吸液过多和吸气压力过高。
5、本发明的智能三源无霜制冷系统，通过设置第二加热器，可以更进一步地改善压缩机吸液过多和吸气压力过高。
6、本发明的智能三源无霜制冷系统，通过设置蒸发温度探头和冷凝温度探头，使得控制器可以控制蒸发风机和冷凝风机转速，有效地控制了蒸发换热效果和冷凝换热效果，使系统保持稳定运行。
附图说明
图1为本发明的工作流程图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1所示，一种智能三源无霜制冷系统包括压缩机1、冷凝器5和蒸发器15，所述压缩机1与冷凝器5通过一排气管2连通，所述压缩机1与蒸发器15通过一吸气管20连通，所述冷凝器5和蒸发器15通过一供液管7连通，所述供液管7上设有第一供液电磁阀8，所述压缩机1的排气口通过第一支管10与蒸发器15的进液口连通，所述第一支管10上安装有一第一排气电磁阀11，所述冷凝器5的排液口通过第二支管12与蒸发器15的进液口连通，所述第二支管12上安装有一第二供液电磁阀13，所述供液管7上安装有一伺服阀9，伺服阀9具有精准调节流量和压力的功能，可以替换传统制冷系统中的膨胀阀，且比膨胀阀的反应速度更快。所述第一供液电磁阀8、第一排气电磁阀11、第二供液电磁阀13和伺服阀9与一控制器25连接，所述控制器25与压缩机1、冷凝风机和蒸发风机连接，所述控制器25与至少一个用于检测环境温度的环境温度探头14连接，优选所述控制器25为PLC。所述温度探头的数量通常为多个，温度探头根据制冷系统所需制冷的空间的形状和大小而进行合理的布置。
正常情况下，从冷凝器5的排液口流出的呈高温高压液体状态的制冷剂流经伺服阀9后流向蒸发器15，然后在蒸发器15内汽化，从而与外界环境产生热交换。通过PLC控制第一排气电磁阀11间歇性地开闭，从而可以将从压缩机1排气口排出的高温高压气体导入一部分到蒸发器15内，高温高压气体可以将形成在蒸发器15表面的霜融化，进而保证了冷风通道畅通，系统制冷效果快，能耗降低，压缩机1运行时间短。又通过控制器25来控制第二供液电磁阀13的开闭，从而可以加大流入到蒸发器15内的呈液态的制冷剂的量（包括由伺服阀流入到蒸发器15内的呈低温低压液态的制冷剂和由冷凝器5流入到蒸发器15内的呈高温高压液态的制冷剂），此时可同时将第一排气电磁阀11打开，使部分高温高压气体流入到蒸发器15内，高温高压气体促进了呈液态的制冷剂汽化，从而提高了系统在低温环境下的制冷效率。通过环境温度探头14检测环境温度的变化，使控制器25控制第二供液电磁阀13打开，从而增强系统与环境间的换热能力，进而提高系统对于环境温度变化的响应速度，最终提高系统的制冷效果。
本发明通过将三种不同状态的制冷剂按比例混合供给蒸发器15，在控制器25的控制下实现精准地供给蒸发器15所需能量，有效保证蒸发器15不结霜。
作为上述方案的进一步改进，所述蒸发器15的进风口处安装有一第一加热器16，所述第一加热器16优选为电加热器，所述第一加热器16与所述控制器25连接。在低温环境下进行制冷时，可以通过控制器25使第一加热器16工作，使得通过蒸发器15的风带有一定热源，从而促进流入到蒸发器15内的液体汽化，以进一步增强系统在低温环境下的制冷效率。
作为上述方案的进一步改进，所述吸气管20上安装有吸气温度探头18和吸气压力变送器19，吸气温度探头18和吸气压力变送器19与所述控制器25连接。吸气温度探头18和吸气压力变送器19设置在蒸发器15的排气口附近，分别用于测量蒸发器15排气口的温度和压力。控制器25收集环境温度探头14、吸气温度探头18和吸气压力变送器19的信号，然后控制三源的供给比例，提高控制三源供给量的精确度，有效保证系统运行稳定。
作为上述方案的进一步改进，所述吸气管20和排气管2通过一第三支管23连通，所述第三支管23上安装有一第二排气电磁阀24，所述第二排气电磁阀24与所述控制器25连接。当吸气管20内的液体较多时，控制器25控制第二排气电磁阀24打开，排气管2内的部分高温高压气体进入到吸气管20内，以促进吸气管20内的液体汽化。避免了因吸气管20内液体过多而造成压缩机1做功过多和排气压力过高而缩短压缩机1的使用寿命。
作为上述方案的进一步改进，所述吸气管20上安装有一与所述控制器25连接的吸气电磁阀21，所述吸气电磁阀21按制冷剂的流向安装于所述吸气管20上与所述第三支管23的连接处的上游。吸气电磁阀21可以中断制冷剂在吸气管20中的循环，使得位于吸气电磁阀21下游的吸气管20内多余的液体被压缩机1做汽化，进一步避免了过多的液体流入到压缩机1内造成压缩机1做功过多和排气压力过高而缩短压缩机1的使用寿命。
作为上述方案的进一步改进，所述吸气管20上还安装有一与所述控制器25连接的第二加热器22，优选所述第二加热器22为电加热器，所述第二加热器22按制冷剂的流向安装于所述吸气管20上与所述第三支管23的连接处的上游。当吸气压力变送器19检测到吸气管20内压力仍然较高时（说明吸气管20内仍有液态制冷剂存在），控制器25控制第二加热器22工作，使得液态制冷剂经过吸气管20上的第二加热器22所在的管段时被汽化，进而更进一步地改善压缩机1吸液过多和吸气压力过高的问题。
作为上述方案的进一步改进，所述蒸发器15的排气口处设有一蒸发温度探头17，所述冷凝器5的排液口设有一冷凝温度探头6，所述排气管2上设有排气温度探头3和排气压力变送器4，所述蒸发温度探头17、所述冷凝温度探头6、所述排气温度探头3和所述排气压力变送器4与所述控制器25连接。蒸发温度探头17和冷凝温度探头6分别用于采集蒸发温度和冷凝温度，然后将信号传递给控制器25，控制器25控制蒸发风机和冷凝风机转速，从而控制蒸发换热效果和冷凝换热效果，避免了冷凝换热量过大或者过小导致系统出故障，进而使系统保持稳定运行。排气温度探头3和排气压力变送器4将采集到的排气温度和压力传递给控制器25，从而控制排气温度和压力在一个合适的范围内，对压缩机1进行智能保护，避免排气温度过高和压力过大而缩短压缩机1的使用寿命，使系统运行更稳定。
作为上述方案的进一步改进，所述第一排气电磁阀11、第二排气电磁阀24和吸气电磁阀21为具有流量调节功能的电磁阀，这样设置可提高控制器控制对三源流量的控制精度。在本实施例中，带流量调节功能的电磁阀的具体结构可以参考申请人为宁波多贝机械实业有限公司、授权公布号为CN104154299A的具有流体流量调节功能的电磁阀。
特别说明的是，附图1中实线箭头表示蒸发器15的进风方向。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种智能三源无霜制冷系统，包括压缩机、冷凝器和蒸发器，所述压缩机与冷凝器通过一排气管连通，所述压缩机与蒸发器通过一吸气管连通，所述冷凝器和蒸发器通过一供液管连通，所述供液管上设有第一供液电磁阀，其特征在于：所述压缩机的排气口通过第一支管与蒸发器的进液口连通，所述第一支管上安装有一第一排气电磁阀，所述冷凝器的排液口通过第二支管与蒸发器的进液口连通，所述第二支管上安装有一第二供液电磁阀，所述供液管上安装有一伺服阀，所述第一供液电磁阀、第一排气电磁阀、第二供液电磁阀和伺服阀与一控制器连接，所述控制器与至少一个用于检测环境温度的环境温度探头连接。
2.根据权利要求1所述的智能三源无霜制冷系统，其特征在于：所述蒸发器的进风口处安装有一第一加热器，所述第一加热器与所述控制器连接。
3.根据权利要求2所述的智能三源无霜制冷系统，其特征在于：所述吸气管上安装有吸气温度探头和吸气压力变送器，所述吸气温度探头和吸气压力变送器与所述控制器连接。
4.根据权利要求3所述的智能三源无霜制冷系统，其特征在于：所述吸气管和排气管通过一第三支管连通，所述第三支管上安装有一第二排气电磁阀，所述第二排气电磁阀与所述控制器连接。
5.根据权利要求4所述的智能三源无霜制冷系统，其特征在于：所述吸气管上安装有一与所述控制器连接的吸气电磁阀，所述吸气电磁阀按制冷剂的流向安装于所述吸气管上与所述第三支管的连接处的上游。
6.根据权利要求5所述的智能三源无霜制冷系统，其特征在于：所述吸气管上还安装有一与所述控制器连接的第二加热器，所述第二加热器按制冷剂的流向安装于所述吸气管上与所述第三支管的连接处的上游。
7.根据权利要求6所述的智能三源无霜制冷系统，其特征在于：所述蒸发器的排气口处设有一蒸发温度探头，所述冷凝器的排液口设有一冷凝温度探头，所述排气管上设有排气温度探头和排气压力变送器，所述蒸发温度探头、所述冷凝温度探头、所述排气温度探头和所述排气压力变送器与所述控制器连接。
8.根据权利要求1所述的智能三源无霜制冷系统，其特征在于：所述第一排气电磁阀和第二供液电磁阀为具有流量调节功能的电磁阀。
9.根据权利要求4所述的智能三源无霜制冷系统，其特征在于：所述第二排气电磁阀为具有流量调节功能的电磁阀。
10.根据权利要求5所述的智能三源无霜制冷系统，其特征在于：所述吸气电磁阀为具有流量调节功能的电磁阀。
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