CN1083204A

CN1083204A - 一种制冷剂流量的自动调节方法和装置

Info

Publication number: CN1083204A
Application number: CN92109577A
Authority: CN
Inventors: 朱日昭
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-08-18
Filing date: 1992-08-18
Publication date: 1994-03-02

Abstract

一种制冷系统中制冷剂流量的自动调节方法，它是利用系统相关部位温度、湿度或压力信号的变化控制电磁阀门的开关时间比，而该电磁阀并联于节流毛细管的其中一段上。通过该系统，可以准无级地自动调节制冷剂流量，使制冷系统始终保持高效工作状态，该系统结构简单，从而成本很低。

Description

本发明涉及制冷系统中制冷剂流量的自动控制。

现有以蒸汽压缩式制冷原理工作的小型制冷器具如电冰箱、冷冻柜、小型空调器、去湿机等，均以固定毛细管节流的方式控制制冷剂流量和蒸发温度，大中型制冷装置中则采用以气体平衡方式工作的热力膨胀阀来控制;近期，以温度或压力传感器信号经比较放大后，通过机电热行器件控制阀门的开启度以调制制冷剂流量，具有较高的精度。

上述几种方案的不足之处在于：1.固定长度毛细管仅适合于单一蒸发温度及恒定的某工作状态，而小型制冷器具（如冷柜、窗式空调器、家用电冰箱等）在实际工作中存在a）环境温度有很大变化，b）运行时有制冷温度改变的要求，c）经常工作于非稳定状态等情况，从而制冷效率低。2.现用的热力膨胀阀加工要求高，一致性不佳从而实际工作时大多控制精度不高。3.新的电子型膨胀阀结构复杂，成本高，难以在普及型制冷器中推广使用。

本发明的目的是提出和设计一种成本低、控制精度较高，且能广泛应用于各种制冷机械的制冷剂流量自动调节装置，从而提高制冷系统的工作效率。

本发明的技术解决方案是在由压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器构成的基本循环中，在节流用毛细管的部分长度上并联一只电磁阀，由设在工作室的被控对象相应部位的温度、湿度等敏感元件给出的电信号经比较放大后控制电磁阀打开和关闭时间的比例（下称开关比），从而达到控制毛细管通过制冷剂流量的目的。电磁阀的开关比可以在很宽范围内调节，且以1∶3至9∶3区间为优，电磁阀的开关周期取0.3-3分钟。敏感元件可以是温度传感器、湿度传感器，也可以是压力传感器，但最好是直接以电信号输出方式工作的器件。一般说来，在温度高或湿度高或制冷剂蒸汽压力高时，电磁阀门的开关比大些，由于阀门的并联作用，导致制冷剂流量较大，提高了制冷设备的制冷量。一般说，阀门并联毛细管段的长度可为整个毛细管长度的1/4～1/2。

尽管从微观（或某个时刻上）看来制冷剂通过毛细管的传输量是呈脉冲状变化的，时多时少。但宏观上看，由于制冷机冷凝器和蒸发器中存在一定量的制冷剂液体，只要毛细管中制冷剂流动量的脉动导致冷凝器和蒸发器中制冷剂流体量变化不是太大，即可认为系统是相对稳定工作的。我们只要适当调节开关的工作频率，就可使其工作的稳定性达到任意需要的精度，又因为敏感元件的信号输出是依据工作现状渐变的，所以电磁阀的开关比也是渐变的，它可以按任意精度跟踪制冷机系统工作而使其达到最佳效果。当然，这还需要建立在我们将毛细管长、阀门开关比的变化等设计匹配得合理的基础上，调节装置最终可使制冷系统快速冷却和节电。对于中小型制冷机其毛细管的等效长度从0.6～1之间变化，其综合节电效果为8%-40%，冷却（冻）速度可提高20%～100%，该结构工艺简单，控制方便，易于实现。

以下结合附图及通过实施例对本发明作进一步说明。

图1为调节阀工作示意图。

图2为控制电磁阀的工作波形图。

图3为比较放大及时基电路控制电磁阀开关线路示意图。

在图1中，给出现有制冷系统中的四大部件，即压缩机1，冷凝器2、毛细管3，蒸发器4。我们在毛细管3上并联了专用电磁阀5，这就构成了小型空调器或冷柜或单温电冰箱的自动调节蒸发温度的流程。显然，阀门的开关导致了毛细管有效工作段的变短或变长，或制冷剂流体流量的增大、减小。

阀门开关的工作方式如图2所示：在制冷机最初启动时，或冷凝压力很低时（如波形A所示）阀门的开关按周期T工作，但其开启时间为T₁，关闭时间间隔为T₂，且T₂＝T-T₁和T₁＞T₂，这样一来，在一个周期T中，系统的当量毛细管长度比较短，通过毛细管制冷剂的流量增多，在制冷机运行至接近最低蒸发温度时，电磁阀的启闭情况则如波形B，此时在某一周期中（T′），T₂′＞T₁′，即阀门关闭时间间隔长而开启时间短，相对说来毛细管的当量长度拉长，制冷剂在低压低温下蒸发，在上述起、末的各中间点，T₁逐渐减小而T₂逐渐增大。只要我们合理匹配毛细管及控制器的输出波形，就可以任意精度地使制冷系统工作在最佳热力状态下，而这正是我们的需要。实际上，我们可以实现电冰箱及冷柜温度从0°～-40℃之间大范围的跟踪，可以使降温速度明显提高。在空调器中应用本技术亦有非常明显的效果。

由于制冷机在不同蒸发温度时须有不同等效长度的毛细管（即不同蒸发量的制冷剂流量）时才能最有效的工作，在实际设计时，通过测定制冷温度曲线，可以大概得到制冷剂流量曲线并推导出大致等效毛细管长度曲线，以此为依据，再根据温度、湿度传感器的敏感曲线再设计振荡电路主要元件参数可以得到使制冷效率最高的控制阀开关的电路。

例1，对于普通冰箱，在冰箱刚刚启动开始工作时开关比在3∶1（此时毛细管等效长度较短，制冷剂流量较大）然后逐渐过渡到1∶3～1∶4，（此时毛细管等效长度变长，制冷剂流量较小），阀并联1/3长的毛细管。

例2。对于制冷空调，在工作在较高至较低温度时，阀的开关比从4∶1左右逐渐过渡到1∶3，阀并联1/2毛细管长度。

例3。在用于多个工作室设置共用的自动制冷剂流量控制装置时，如多门电冰箱，各个工作室的制冷剂蒸发温度由相应敏感元件（温、湿度计等）提供信号，阀的开关比在3∶1～1∶5之间，阀并联1/2～2/5毛细管长度。

例4。多门冰箱设置共用自动制冷剂流量控制装置时，用CN90214430.3节能电磁阀及采用CN89211090的多门冰箱冷量匹配装置，其它条件如上。

上述例1～例4均能采用节能电磁阀，这种阀在工作时有电流通过，保持时不耗电、不发热、寿命长，阀的开关周期选在2分钟左右，这样节能效果均能在10～30%，使致冷机较快达到额定温度。

例5。用时基电路555构成占空比可调的振荡电路，V_o为输出，输出波形如图2所示，对应阀的开关。R₁为基准电阻，R_t为热敏电阻，c为充放电电容，T₂与R₁C成正比，T₁与R₁C成正比，由于不同温度时R_t阻值不同，就改变了输出信号占空比。

这种电路经适当高速改进即可应用于空调器的制冷剂流量控制。

由敏感元件输入信号与某标准值比较后控制振荡电路输出占空比有多种电路，此均属常规电路，此处不能一一列出，但均没有超出本发明所涉及的范围。

Claims

1、一种制冷机中制冷剂流量的自动调节方法，在由压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器等构成的基本循环中，其特征是在毛细管部分长度上并联一电磁阀，由设在工作室的被控对象相应部位的温、湿传感器所产生的电信号经比较放大后控制电磁阀打开和关闭时间间隔的比例，从而逐渐改变毛细管通过制冷剂的流量、电磁阀的开关比可以变化，且以1∶3至9∶3区间为优，电磁阀的开关周期取0.3～3分钟。

2、由权利要求1所述的自动调节方法，其特征是控制用的电磁阀选用以脉冲电流变换开关状态，保持过程中不发热的双稳态电磁阀。

3、由权利要求1或2所述的自动调节方法，其特征是对于多个工作室设置公用的本装置，各工作室的制冷剂蒸发温度由相应的敏感元件提供信号。

4、由权利要求1所述的自动调节方法，其特征是在毛细管的1/3～3/5部分长度上并联电磁阀。

5、一种制冷机中制冷剂流量的自动调节装置，包括原制冷机的基本循环、传感器、控制驱动电路，其特征是毛细管的部分长度上并联一电磁阀，由设在工作室被控对象相应部位的温、湿传感器所产生的电信号输入比较放大电路构成的控制驱动电路，比较放大电路输出一个与传感器信号对应的控制电磁阀开合时间比例的信号。

6、由权利要求5所述的制冷剂流量自动调节装置，其特征是电磁阀采用以脉冲电流变换开关状态，保持过程中不耗电的双稳态电磁阀。

7、由权利要求5或6所述的制冷剂流量自动调节装置，其特征是控制电磁阀开关比的线路为通过比较放大电路后通过时基电路或振荡电路输出周期开关信号。