CN108700352A - 制冷设备 - Google Patents
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Abstract
一种制冷设备包括压缩机(301)、冷凝器(302)、膨胀装置(304)和蒸发器(305)，压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器流体连接以形成制冷剂的制冷循环，其中所述压缩机(301)具有可变的工作容量，并且其中所述膨胀装置(304)具有关于经过所述膨胀装置的制冷剂的可配置的流动阻力。所述设备还包括控制器(300)，被配置为确定所述压缩机的当前工作容量，并且根据所述压缩机的当前工作容量控制所述膨胀装置的阻力。所述控制器还被配置为控制所述膨胀装置的阻力以获得与经过所述压缩机(301)的制冷剂的质量流量相对应的经过所述膨胀装置(304)的制冷剂的质量流量。
Description
技术领域
本发明涉及一种制冷设备以及运行/制造上述设备的方法。
背景技术
例如，制冷设备可被用作冷却诸如水、消费饮品(诸如柠檬水或啤酒)、或其他流体的流体冷却器。这样的流体冷却器广泛地应用于工业、家用电器、饮品店、例如快餐店的餐馆、餐饮业等。通过流体冷却器制冷的流体通常应该被分配在例如玻璃杯中，在这些行业中，使用包含制冷容器的流体冷却器是已知的，该制冷容器包括经过制冷容器内部的管道，该管道内装有制冷剂。以这样的方式，诸如水的冷却液体可存储在制冷容器内；并且流过管道的制冷剂可冷却该水。可通过浸在被冷却的水中的另一个管道供给消费饮品。本领域已知的流体冷却器包括形成制冷循环的压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器。一定量的制冷剂设置在流体冷却器内。该制冷剂经过制冷循环的组成部分循环。
GP1247580公开了一种制冷系统，包括压缩机、冷凝器、流体管线和冷却单元，其中，冷却单元包括环状的制冷剂腔室，该制冷剂腔室内装有制冷剂。
DE102012204057进一步公开了一种热交换器，为了在将制冷剂输送到冷凝器之前调节制冷剂的温度，该热交换器包括填充有从蒸发器出来的制冷剂的腔。
发明内容
需要一种具有提高的冷却性能的改进的冷却系统。
根据本公开的第一方面，该目的通过根据权利要求1的制冷设备实现，所述制冷设备用于制冷流体。所述设备包括：
压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器，所述压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器流体连接以形成制冷剂的制冷循环，其中所述压缩机具有可变的工作容量，其中所述膨胀装置具有对于经过所述膨胀装置的制冷剂的可配置的阻力；以及
控制器，被配置为确定所述压缩机的当前工作容量，并且根据所述压缩机的当前工作容量控制所述膨胀装置的阻力。
以这样的方式，制冷设备允许膨胀装置动态地适应压缩机的工作容量。在设计制冷设备时，压缩机和膨胀装置可设计成获取制冷循环的特定阶段处的特定压力和温度。当压缩机的工作容量不是固定的而是可变的时，可以希望膨胀装置也是可变的。例如，可通过控制器调节膨胀装置的阻力以适应压缩机的当前工作容量。通过将压缩机的容量调节到制冷所需的容量，使得可变容量的压缩机能够更精细地控制制冷循环。
根据进一步地实施例，控制器可以被配置为控制所述膨胀装置的阻力，以获得与经过压缩机的制冷剂的质量流量相对应的经过所述膨胀装置的制冷剂的质量流量。这样有助于实现在压缩机不同的工作容量下制冷循环的稳定性。
根据又一个实施例，所述控制器可被配置为获得适合于所述制冷剂的预设蒸发温度和所述制冷剂的预设冷凝温度的所述质量流量。因此，即使在压缩机的不同工作容量下，也能够维持蒸发的制冷剂的温度和冷凝的制冷剂的温度。
在进一步地实施例中，所述控制器可以包括存储器，所述存储器中存储有膨胀装置的多个设置，该多个设置分别对应于所述压缩机的多个工作容量；并且所述控制器可被配置为基于所述存储器中存储的设置控制所述膨胀装置的阻力。存储器能够预先为压缩机的每个工作容量确定膨胀装置的适当的设置，使得控制器可通过在存储器中查找膨胀装置的适当的设置控制膨胀装置。
在又一个实施例中，所述控制器可被配置为通过从所述压缩机接收的信号确定所述压缩机的当前工作容量，所述信号指示所述压缩机的当前工作容量。这样允许控制器容易地确定当前工作容量。
根据本发明的进一步地实施例，根据本发明的设备可包括，至少一个传感器，被配置为测量制冷剂的性质。在这种情况下，所述控制器可被配置为基于测量的所述性质设置所述压缩机的工作容量，并且控制所述压缩机应用所设置的工作容量。这样允许控制器不仅控制膨胀装置的制冷剂，还控制所述压缩机的工作容量。
根据另一个实施例，所述膨胀装置可以包括阀门，该阀门具有对应于不同(流动)阻力的不同设置。以这样的方式，根据控制器控制下的不同设置，阀门可容易地应用不同的阻力。
在进一步地具体地有利的实施例中，所述设备可包括壳体和阀门构件，所述壳体具有阀门入口，该阀门入口与阀门出口流体连接，所述阀门入口流体连接到所述冷凝器的出口，并且所述阀门出口流体连接到所述蒸发器的入口，所述阀门构件延伸到所述壳体中以在管道中产生(流动)阻力，以调节从所述阀门入口到所述阀门出口的制冷剂的流动，所述管道从所述阀门入口延伸到所述阀门出口，其中，所述阀门构件被配置为根据所述控制器传输的信号移动到特定的位置。因此，通过简单地将阀门移动到适当的位置(该位置涉及来自于控制器的预设的信号)，使得可以以容易且可靠的方式控制阻力。
所述阀门构件可以被设计为针形阀门构件。针形阀门构件尤其适合构建出具有可控阻力的膨胀装置。然而，本发明不限制阀门或者阀门构件的具体类型。
根据本发明的另一方面，上述定义的目的也可以通过如权利要求10中定义的运行制冷设备的方法实现，其中，所述制冷设备包括压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器，所述压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器流体连接以形成制冷剂的制冷循环，其中所述压缩机具有可变的工作容量，并且其中所述膨胀装置具有关于经过所述膨胀装置的制冷剂的可配置的阻力，
所述方法包括：
确定所述压缩机的当前工作容量；以及
根据所述压缩机的当前工作容量控制所述膨胀装置的阻力。
根据本发明的另一方面，上述定义的目的也可以通过根据权利要求11的制造制冷设备的方法实现，所述方法包括：
向所述设备提供压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器，将所述压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器流体连接以形成制冷剂的制冷循环，其中所述压缩机具有可变的工作容量，并且其中所述膨胀装置具有对于经过所述膨胀装置的制冷剂的可配置的阻力；
向所述设备提供控制器；以及
将所述控制器配置为确定所述压缩机的当前工作容量并且根据所述压缩机的当前工作容量控制所述膨胀装置的阻力。
在本发明有利的实施例中，所述方法还可以包括，选择期望的蒸发温度和期望的冷凝温度；选择所述压缩机的多个不同的工作容量；对于每个选择的工作容量：确定所述膨胀装置的设置，该设置能够实现在期望的蒸发温度和期望的冷凝温度下经过所述膨胀装置的制冷剂的吞吐量与给定的或选择的所述冷凝器的工作容量对应，并且将所述膨胀装置的与给定的或选择的所述压缩机的工作容量对应的设置存储在所述控制器的存储器中；以及对所述控制器编程以确定所述压缩机的当前工作容量并且基于存储的用于所述压缩机的当前工作容量的设置控制所述膨胀装置。这样允许容易地对控制器编程。
在所述方法的又一个实施例中，确定所述膨胀装置的设置的步骤可以包括在所述给定的或选择的工作容量下并且在所述期望的膨胀温度和所述期望的冷凝温度下运行所述压缩机；在这些运行条件下确定经过所述压缩机的制冷剂的质量流量；以及，基于确定的质量流量确定所述膨胀装置的设置。
本领域技术人员将理解上文描述的特征可以以任何被认为有用的方式组合。此外，关于设备的描述的修改和变型同样可应用于方法，并且关于方法的描述的修改和变型同样可应用于设备。
附图说明
在下文中，将参照附图通过实施例阐明本发明的各方面，附图是图解并且可能没有按比例绘制，在整个附图中相似的项可用相同的附图标记表示。
图1示出了相关制冷设备的简图；
图2A示出了用于制冷流体的热交换器的局部打开视图；
图2B示出了图2A的热交换器的横截面；
图3示出了制冷设备的第一实施例；
图4示出了具有可变阻力的膨胀装置的示例；
图5示出了运行制冷设备的方法的流程图；
图6示出了制造制冷设备的方法的流程图；
图7示出了说明对制冷设备编程的方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图更加详细地描述本公开的示例性实施方式。然而，应当理解的是，此处所描述的细节仅作为示例提供，以帮助理解本发明而不限制本公开的范围。技术人员将能够找到在由所附权利要求及其等同物限定的本发明的精神和范围内的替代实施例。
图1示出了能够冷却流体的常规冷却系统或制冷设备的简图，在运行中，制冷剂在制冷循环中循环经过设备。图1的制冷系统包括蒸发器151、压缩机157、冷凝器161和膨胀装置171。蒸发器151可以是本领域已知的任何蒸发器，同样地，压缩机157、冷凝器161和膨胀装置171可以是本领域已知的。
图1的制冷系统还可包括流体输入管158和流体输出管170，流体输入管158和流体输出管170可通过在蒸发器151内的管159流体连接。在运行中，可使待冷却流体流经管159，从而使待冷却流体和可流经蒸发器的管172的制冷剂交换热量。在某些实施例中，管159和管172都浸在蒸发器151内的容器中，该容器(未示出)内装有诸如水的液体，使得通过该液体发生热量交换。在某些其他的实施例中，管159可被装有待冷却流体的容器代替，并且管172设置在该容器内。在某些其他的实施例中，管172可被装有制冷剂的容器代替，并且管159设置在该容器内。蒸发器也可以具有如本领域已知的其他实施方式。
制冷系统还可包括吸入管线155，吸入管线155的一端可以流体连接到蒸发器151的管172，并且吸入管线155被布置为允许从蒸发器151流出的制冷剂流向压缩机157。吸入管线155的另一端可操作地连接到压缩机157。压缩机157可被布置为使制冷剂从蒸发器151经过吸入管线155流动到压缩机157。压缩机157可被布置为压缩从吸入管线155接收的制冷剂。制冷系统还可包括将压缩机157流体连接到冷凝器161的排出管线159，并且排出管线159被布置为允许被压缩的制冷剂从压缩机157流动到冷凝器161。冷凝器161可被布置为冷凝从压缩机接收的被压缩的制冷剂。冷凝器161可以是本领域已知的任何合适的冷凝器。
在某些实施例中，蒸发器151可以被布置为装有待冷却液体，并且制冷剂可以流经位于蒸发器内的管，以装有制冷剂的管穿过待冷却液体的方式而制冷液体。
在某些实施例中，蒸发器151可以被布置为装有制冷剂，并且待冷却液体可以流经位于蒸发器内的管，以装有待冷却液体的管穿过制冷剂的方式而被制冷，图2A示出了以这种方式工作的蒸发器的示例。
图2A示出了用于制冷流体的热交换器的局部打开视图，该热交换器能够作为制冷循环中的蒸发器。热交换器包括用于容纳制冷剂的容器201。容器201具有腔室203，腔室203具有用于将制冷剂输入腔室203的入口211和用于将制冷剂从腔室203内输出的出口209。管207对应于图1的管159并且用于输送待冷却流体经过蒸发器。当流经管159时，待冷却流体通过管159的壁与腔室203内的制冷剂交换热量。用于待冷却流体的流体输入管258和流体输出管270也在图中示出。管207可被布置为围绕容器201或者腔室203的内壁205的至少一个圈。然而，管207可被布置为以线圈形状围绕内壁205的多个圈。多个圈可以是任何合适的数目使得管被布置为占据内部空间203的体积的预设的量。但是不限于此。例如，管可被布置为占据内部空间的体积的至少三分之二。可选地，管可具有任何尺寸。
在图2A中示出的示例中，容器具有环形或“甜甜圈”形状，这允许用管207有效地填充腔室203，不会在管207中产生强烈的弯折。吸入管线209将腔室连接到压缩机157以及管211将腔室流体连接到膨胀装置。然而，蒸发器不限于本发明上下文中的任何具体的形状。
图2B示出了图2A的用于制冷流体的热交换器的一部分在纵向方向上的横截面。示出了管207围绕内壁205以若干绕组经过内部空间203。内部空间203可被液态制冷剂填充到图2B中附图标记220所示的水平面。内部空间203的剩余部分可被气态制冷剂(即，制冷剂以其气态形式)填充。液态制冷剂的水平面220可根据应用的需要选择。此外，在使用中，由于气体的形成，水平面变化或者会变得不确定。
再次参照图1，在制冷设备的设计中，制冷循环的组成部分可相互协调、彼此合作以实现在制冷循环的不同阶段中的制冷剂的特定制冷功能和性质。例如，首先可以选择蒸发温度和冷凝温度以作为制冷设备的设计参数。例如，蒸发温度可以指代蒸发器151中的制冷剂的温度。由于待冷却物质和蒸发器151中的制冷剂交换热量，该蒸发温度可影响待冷却流体的输出温度。冷凝温度可以指代冷凝器161中的制冷剂的温度。此外，确定在该蒸发温度和冷凝温度下压缩机157的容量。该容量例如可以被表示为每单位时间内的排气体积。
基于预设的蒸发温度、预设的冷凝温度和压缩机在体积流量方面的容量，可确定经过压缩机157的制冷剂的质量流量。为了让设备在预设的蒸发温度和冷凝温度下运行，基于该质量流量，确定膨胀装置171的吞吐量应该是多少。该吞吐量对应于膨胀装置171的特定的具体阻力(流动阻力)。膨胀装置171的吞吐量可基于制冷循环的热力学分析来确定或计算。可选地或另外地，通过反复试验可找到适当的膨胀装置设置。
在压缩机157具有可配置的工作容量和膨胀装置171具有可配置的阻力的情况下，上述过程可被重复以用于压缩机157的工作容量的若干不同值。对于压缩机157的工作容量的每个不同的值，可确定膨胀装置171的对应设置。这些值可作为表存储在存储器中，从而使得对于压缩机157的任何设置都能够查找到膨胀装置171的对应设置。例如，可以提供控制器，该控制器接收压缩机157的设置，查找膨胀装置171的对应设置，并且根据查找到的设置发送相关控制信号控制膨胀装置171。此外，如果表中不存在压缩器157的当前工作容量，则控制器可被配置为通过插入表中可用的数据确定膨胀装置171的设置。
例如，确定并存储与压缩机157的最大工作对应的设置、与压缩机157的最小工作对应的设置、以及与压缩机157的最小工作和最大工作之间的可选数量的中间工作对应的设置。例如，可按一定间隔确定十个中间工作容量。然而，可使用任何合适数量的中间工作容量和/或任何大小的间隔。作为这种预设的设置的替代方式，也可以应用计算模型，在该计算模型中基于压缩机的工作容量通过使用适当的数学公式计算膨胀装置的设置。
应注意的是，可以根据压缩机157的效率确定压缩机157的工作容量。该效率可通过实验确定或者从压缩机157的已知规格确定。
适用于本发明上下文的制冷剂包括丙烷基制冷剂和氟利昂基制冷剂，氟利昂的示例是氯二氟甲烷或二氟一氯甲烷，然而，也可使用其他种类的制冷剂代替。
在下文中提供详细的示例。示例中的数值仅仅是说明性的，并且可根据现有的应用来替换。在示例中，丙烷用作制冷剂，例如R290，然而，也可使用其他制冷剂代替。蒸发温度可选择为例如-2摄氏度，以及冷凝温度可选择为例如+30摄氏度。其中包括叶轮(fan)的压缩机157每转的排量可以是已知的压缩机的规格(例如，每转18立方厘米)，并且可控制叶轮在指定范围内以不同的速度旋转，例如从每秒18转到120转。通过将每转的排气量乘以每秒的转数，可计算每秒的排气。基于温度，使用热力学表可确定制冷剂的质量密度，使用质量密度和每秒的排气量，可计算每秒的排气质量。
其中，基于制冷循环的某些阶段中的制冷剂的工作温度，压缩机157产生的排量，需要从待冷却流体中提取的热量等，可选择冷凝器161的尺寸和性质。可通过本领域已知的方式使用莫利尔图设计制冷设备的组成部分。
膨胀装置171可具有可控制的阻力，从而可调节经过膨胀装置171的制冷剂的吞吐量。在质量流量方面，膨胀装置171的吞吐量可被控制为与压缩机157的排量大致相同。可考虑冷凝温度和蒸发温度以选择膨胀装置的流动阻力，由于经过膨胀装置171的质量流量取决于这些因素。
应注意的是，除了冷凝温度和蒸发温度之外，上述提及的计算还可基于冷凝压力和蒸发压力，冷凝压力和蒸发压力也可以代替冷凝温度和蒸发温度。根据热力学定律，由于制冷循环中制冷剂的总质量是固定的，温度和压力是密切地相关的。
图3示出了能够在制冷循环中循环制冷剂的制冷设备的更详细的图。上述图用于进一步解释本发明的特征，其中一些特征已经基于图1进行了描述。通过上述设备设计的冷却系统包括压缩机301、冷凝器302、膨胀装置304和蒸发器305，这些组成部分301、302、304、305流体连接以形成制冷循环，压缩机、冷凝器、阀门、膨胀装置和蒸发器的许多不同的实施方式在本领域是已知的。
在下文中，将更详细地描述蒸发器305。在图3中应注意到，压缩机301、冷凝器302和膨胀装置304绘制为符号以指示可使用任何合适的装置，然而，蒸发器305已经被更加详细地绘制以示出其的某些方面。虽然如此，应理解的是，示出的蒸发器305仅是示例并且可被其他合适类型的蒸发器代替，诸如这里公开的其它类型的蒸发器。
图3中示出的蒸发器305具有容器323，容器323具有由容器壁318的内表面328界定的内部空间326。在示例性实施例中，可选的隔离层319覆盖容器壁318以提供热量隔离。容器323包括输入制冷剂到内部空间326内的入口324和输出制冷剂到内部空间326外的出口325。为了提供蒸发器的功能，制冷剂在内部空间326中保持在压力下并且部分地处于液相313和部分地处于气相314。管部310设置在内部空间326内。管部310的外表面可直接接触制冷剂313、314以允许有效的热量交换。管部310的第一端308固定到容器323的第一孔口，管部310的第二端309固定到容器323的第二孔口，通过第一孔口和第二孔口使流体能够流入和/或流出管部310。可设置更多这样的管部和孔口，以允许例如多种流体在各自的管中被冷却。示出了管部310的一部分浸在液态制冷剂313中。此外，示出了管的一部分在液态制冷剂的水平面之上，被气态制冷剂314包围。在使用中，液态制冷剂313由于制冷剂313与管部310内的流体之间的热量交换而蒸发。
图3中示出的容器323不具有环形形状(参见图2A)，而具有矩形形状。管310在腔室326内蜿蜒。在其他方面，蒸发器的功能可类似于图2A和图2B中示出的蒸发器的功能。孔口可封闭管端308、309使得没有制冷剂能够通过孔口进入或离开内部空间，并且没有其它流体从容器323的外部经过孔口进入内部空间326。然而，流体替换流进和流出管部310是可能的。进一步的，容器323的入口324和出口325连接到管311、312以将制冷剂从膨胀装置304输送进入内部空间326以及从内部空间326输送到压缩机301中。所示的入口324位于液态制冷剂的水平面之下。然而，在其他实施例中，入口324也可位于液态制冷剂的水平面之上。出口325也可位于内部空间326的顶部，或者至少位于内部空间内的液态制冷剂的水平面之上。这样，可防止液态制冷剂到达压缩机301。然而，在替代实施方式中出口也可位于液态制冷剂的水平面之下。应注意到，在使用时，液态制冷剂的水平面会发生变化，并且当气态制冷剂的气泡向上移动时，液态制冷剂会遍布整个容器323。
如上所述，蒸发器305可被任何其他类型的蒸发器代替。在下文中，描述了如何通过可控制的膨胀装置304控制流经制冷循环的制冷剂的流量。这种思想也可应用于具有其他类型的蒸发器的制冷设备。在图3中示出的构造中，膨胀装置304被布置在冷凝器302和蒸发器305之间。
此外，传感器330可选地设置在压缩机301的入口处，以测量进入压缩机301的制冷剂的性质。第二传感器331可以可选地设置在膨胀装置304的入口处，以测量进入膨胀装置304的制冷剂的相同性质或另一种性质，例如，该性质可为温度或者压力。传感器330、331的位置可选择与图3中描绘不同，例如，一个传感器可被配置为测量制冷循环的低压部分(从膨胀装置304的出口到压缩机301的入口)的性质，另一个传感器可被配置为测量制冷循环的高压部分(从压缩机301的出口到膨胀装置304的入口)的性质。
控制器300可被配置为从传感器330和/或传感器331接收信息(以合适的信号的形式)，优选地，通过有线或无线连接，并且使用上述信息控制制冷设备的包括压缩机301和/或膨胀装置304的部分。控制器300可以可选地被配置为控制压缩机301的工作容量，例如可以基于传感器330测量的温度或压力控制工作容量。如果测量的温度增加，可控制压缩机301增加其工作容量，因为增加的温度可以表示需要从管310中的待冷却流体提取更多的热量。在替代的配置中，压缩机301可独立于控制器300运行，例如压缩机使用其本身的温度计，并且仅发送关于其当前工作容量的状态信息到控制器300。
因此，控制器300具有关于压缩机301的当前运行容量的信息，并控制膨胀装置304使得膨胀装置304在质量流量方面具有与压缩机301的吞吐量相对应的吞吐量。
例如，控制器300可包括合适的微控制器或处理器(未示出)和存储器(未示出)，存储器用于存储具有指令的软件程序微控制器或处理器被配置为执行该指令。控制器300的替代实施方式也是可能的，例如通过现场可编程门阵列(Field－Programmable GateArray，FPGA)或专用电子电路。
可用作传感器330、331的一种的压力传感器的示例是将压力转换为线性电输出信号的压力变送器(Pressure Transmitter，PT)。压力变送器的示例性实施方式可包括封装在油膜中的压阻式芯片。温度传感器的示例是负温度系数(negative temperaturecoefficient，NTC)热敏电阻。压力传感器和温度传感器的这些示例在本领域中是已知的。其他类型的压力传感器和温度传感器也可用于这里公开的不同实施方式中。
传感器330和传感器331可连接到控制器300，使得控制器300可规律地以有线或无线方式从这些传感器接收测量的数据。
此外，控制器300可基于膨胀装置304两侧的制冷剂的压力和膨胀装置304的性质和当前设置计算经过膨胀装置304的制冷剂的质量流量。在这种情况下可能需要另外的传感器。例如，每单位时间内流经膨胀装置304的制冷剂的体积可在控制器的存储器中的查找表中查找，在膨胀装置给定的设置中，该表将压力差映射到每单位时间内的体积。控制器300基于传感器330、331的测量值可动态地调整膨胀装置304的设置。
制冷剂的质量密度可基于压力或温度从热力学查找表中确定。热力学表提供了制冷剂在饱和条件下的温度、压力和质量密度等之间的关系。由于热力学表允许从测量的温度确定压力，并且从测量的压力确定温度，因此使用的传感器可以是温度传感器或压力传感器。通过使用温度和压力传感器，可提高精度和/或可通过控制器300检测特殊情况，例如泄漏或过热。
控制器300可基于压缩机301消耗的电流(例如利用变压器)计算或查找压缩机301的工作容量。消耗的电流是压缩机的工作容量的很好的指示，电流值可通过合适的查找表映射到工作容量的值。
图4示出了图3中包括的膨胀装置304的示意性示例的实施方式。然而，应当理解的是，膨胀装置的替代实施方式在技术人员的能力范围内。膨胀装置具有可控制的流动阻力或吞吐量，膨胀装置具有壳体412，壳体412具有入口409和出口410。如图4所示，膨胀装置的入口409可通过管401流体连接到冷凝器302的出口(参见图3)，并且如图4所示，膨胀装置的出口410可通过管403流体连接到蒸发器305的入口324(参见图3)。膨胀装置具有连接入口409和出口410的狭窄的通道或管道402，为了从冷凝器302流到蒸发器305，制冷剂必须经过该通道(参见图3)。膨胀装置具有带锥形端406的销或针405，其中锥形端406指向狭窄的通道402。如箭头411所指示的，销405可在其纵向方向上移动。销405的锥形端406越靠近狭窄的通道402，膨胀装置的阻力越大，并且经过膨胀装置的制冷剂的吞吐量越小。膨胀装置包括能够控制销405相对于狭窄的通道402的纵向位置的执行器407。执行器407的实施方式能够包括与设置在销405上的齿啮合的齿轮。执行器407还可包括在输入信号的控制下旋转齿轮的电动机。控制器300(参见图3)可以可操作地连接到执行器407以控制电动机。执行器407的许多其他实施方式都是可能的。
参照图3和图4，在制冷设备的示例性实施方式中，控制器300可将压缩机301的工作容量映射到销405的位置。基于压缩机301的当前工作容量，控制器300可控制执行器407使得执行器407将销405移动到与压缩机的当前工作容量对应的位置。
虽然上文参照图4已经描述了膨胀装置304的说明性示例，但膨胀装置可被其他合适类型的膨胀装置代替。在某些实施例中，膨胀装置304可包括脉动膜。膜的脉动可通过控制器300控制以调节膨胀装置304的阻力。例如，电磁阀可用作脉动膜，这样的电磁阀可通过直流电源供电。通过以脉动的方式打开和关闭阀门，一定量的液态制冷剂可经过脉动膜，经过脉动膜的制冷剂的量取决于脉动膜的高压侧和脉动膜的低压侧之间的压力差，以及每个脉冲中膜关闭的持续时间和膜打开的持续时间。脉动行为可通过控制器300控制。
在某些实施例中，膨胀装置304可包括电控球阀。
在某些实施例中，膨胀装置304可包括多个齿轮，其将液态制冷剂射入蒸发器305的方向上。至少一个齿轮通过电动机驱动，电动机的速度通过控制器300控制。这样的注射元件可基于体积流量运行，通过增加齿轮每秒的转数，每单位时间从制冷循环的高压部分向低压部分输送的制冷剂的体积增加。通过减少齿轮每秒的转数，每单位时间从制冷循环的高压部分向低压部分输送的制冷剂的体积减小。
图5示出了运行本文阐述的制冷设备的方法。例如，该方法可通过计算机或者通过制冷设备的控制器300执行。在步骤501中，确定压缩机的当前工作容量。在步骤502中，如上文所阐述的，根据压缩机502的工作容量控制膨胀装置的阻力。
图6示出了制造制冷设备的方法。在步骤601中，如图3所示，向该设备提供作为该设备的组成部分的压缩机301、冷凝器302、膨胀装置304和蒸发器305，压缩机301、冷凝器302、膨胀装置304和蒸发器305流体连接以形成制冷剂的制冷循环。压缩机具有可配置的工作容量，并且膨胀装置304具有关于经过膨胀装置304的制冷剂的流动的可配置的阻力。在步骤602中，向该设备提供控制器300。在步骤603中，控制器300被配置为确定压缩机301的工作容量，并且根据压缩机301的工作容量控制膨胀装置304的阻力。
图7更详细地示出了图6的步骤603的示例。在步骤701中，选择期望的蒸发温度和期望的冷凝温度。在步骤702中，选择压缩机的多个预设的工作容量中的一个。在步骤703中，确定膨胀装置的设置，该设置能够实现在期望的蒸发温度和期望的冷凝温度下经过膨胀装置的制冷剂的吞吐量与给定的冷凝器的工作容量对应。在步骤704中，将设置存储在控制器的存储器中。在步骤705中，检查是否已经处理了所有预设的工作容量。如果不是，则进程随着下一个工作容量从步骤702继续。如果是，则在步骤706中，对控制器进行编程，使得其在运行期间确定压缩机的当前工作容量，并基于存储的用于压缩机当前工作容量的设置来控制膨胀装置。该编程步骤706可以独立于其他步骤执行。例如，编程步骤706可涉及将程序加载到控制器的存储器中。可以在将设置存储在存储器中之前或之后将该程序加载到存储器中。
在具体的示例中，步骤703包括在给定的或选择的工作容量下并且在期望的蒸发温度和期望的冷凝温度下运行压缩机，确定在这些运行条件下经过压缩机的制冷剂的质量流量，并且基于确定的质量流量确定膨胀装置的设置。
这里描述的示例和实施方式用于说明而不是限制本发明。在不脱离权利要求的范围的情况下，本领域技术人员将能够设计可替代的实施方式。位于权利要求中的括号内的附图标记不应解释为限制权利要求的范围。在权利要求或说明书中描述为单独实体的项可实现为组合所描述项的特征的单个硬件或软件项。
Claims (13)
1.一种制冷设备，包括：
压缩机(301)、冷凝器(302)、膨胀装置(304)和蒸发器(305)，所述压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器流体连接以形成制冷剂的制冷循环，其中所述压缩机(301)具有可变的工作容量，其中所述膨胀装置(304)具有对于经过所述膨胀装置的制冷剂的可配置的阻力；以及
控制器(300)，被配置为确定所述压缩机(301)的当前工作容量，并且根据所述压缩机(301)的当前工作容量控制所述膨胀装置(304)的阻力。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制器(300)被配置为控制所述膨胀装置(304)的阻力，以获得与经过压缩机(301)的制冷剂的质量流量相对应的经过所述膨胀装置(304)的制冷剂的质量流量。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述控制器(300)被配置为获得适于所述制冷剂的预设蒸发温度和预设冷凝温度的所述质量流量。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制器(300)包括存储器，所述存储器中存储有膨胀装置(304)的多个设置，该多个设置分别对应于所述压缩机(301)的多个工作容量；并且，
其中，所述控制器(300)被配置为基于所述存储器中存储的设置控制所述膨胀装置(304)的阻力。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制器(300)被配置为通过从所述压缩机(301)接收的信号确定所述压缩机(301)的当前工作容量，所述信号指示所述压缩机(301)的当前工作容量。
6.根据权利要求1所述的设备，
还包括至少一个传感器(330)，被配置为测量制冷剂的性质；
其中，所述控制器(300)被配置为基于测量的所述性质设置所述压缩机(301)的工作容量，并且控制所述压缩机(301)应用所设置的工作容量。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述膨胀装置(304)包括阀门，该阀门具有对应于不同阻力的不同设置。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述阀门包括：
壳体(412)，该壳体具有阀门入口(409)，该阀门入口与阀门出口(410)流体连接，所述阀门入口(409)流体连接到所述冷凝器(302)的出口，并且所述阀门出口(410)流体连接到所述蒸发器(305)的入口(324)，
阀门构件(405)，该阀门构件延伸到所述壳体(412)中以在管道(402)中产生流动阻力，从而调节从所述阀门入口(409)到所述阀门出口(410)的制冷剂的流动，所述管道从所述阀门入口(409)延伸到所述阀门出口(410)，其中，所述阀门构件(405)被配置为根据所述控制器(300)传输的信号移动到特定的位置。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述阀门构件(405)是针形阀门构件。
10.一种运行制冷设备的方法，所述制冷设备包括压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器，所述压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器流体连接以形成制冷剂的制冷循环，其中所述压缩机具有可变的工作容量，并且其中所述膨胀装置具有关于经过所述膨胀装置的制冷剂的可配置的阻力，
所述方法包括：
确定所述压缩机的当前工作容量(501)；以及
根据所述压缩机的当前工作容量控制所述膨胀装置的阻力(502)。
11.一种制造制冷设备的方法，包括：
向所述设备提供压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器(601)，将所述压缩机、冷凝器、膨胀装置和蒸发器流体连接以形成制冷剂的制冷循环，其中所述压缩机具有可变的工作容量，并且其中所述膨胀装置具有对于经过所述膨胀装置的制冷剂的可配置的阻力；
向所述设备提供控制器(602)；以及
将所述控制器配置为确定所述压缩机的当前工作容量并且根据所述压缩机的当前工作容量控制所述膨胀装置的阻力(603)。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括：
选择期望的蒸发温度和期望的冷凝温度(701)；
选择所述压缩机的多个不同的工作容量；
对于每个选择的工作容量：
确定所述膨胀装置的设置(703)，该设置能够实现在所述期望的蒸发温度和所述期望的冷凝温度下，经过所述膨胀装置的制冷剂的吞吐量与选择的所述冷凝器的工作容量对应，并且
将所述膨胀装置的与选择的所述压缩机的工作容量对应的设置存储在所述控制器的存储器中(704)；以及
对所述控制器编程以确定所述压缩机的当前工作容量并且基于存储的用于所述压缩机的当前工作容量的设置控制所述膨胀装置(706)。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，确定所述膨胀装置的设置的步骤(703)包括：
在选择的工作容量下，并且在所述期望的膨胀温度和所述期望的冷凝温度下运行所述压缩机；
在这些运行条件下确定经过所述压缩机的制冷剂的质量流量；以及，
基于确定的质量流量确定所述膨胀装置的设置。
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