CN109900003A - 流体喷射控制系统和流体循环系统 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了流体喷射控制系统、流体喷射控制方法和具有该流体喷射阀控制系统的流体循环系统。该流体喷射控制系统包括喷射阀、控制装置和储能装置，该喷射阀位于流体流入一设备中的路径中，该储能装置被配置成在控制装置掉电时继续向控制装置供电以维持该控制装置的工作。

Description

流体喷射控制系统和流体循环系统

技术领域

本发明的实施例涉及控制领域，并且更具体地，涉及流体喷射控制系统和具有该喷射阀控制系统的流体循环系统。

背景技术

在一些过程控制系统中，如在制冷系统中，通过采用压缩机对例如来自蒸发器的诸如制冷剂、润滑剂之类的流体进行压缩，例如输送到冷凝器中。当负荷增大时，需要提高压缩机的转速来增加流体流量，以满足负荷要求。但是，随着压缩机的转速的提高，从压缩机排出的流体的温度相应升高，导致流体性能退化，如制冷剂制冷性能或润滑油性能下降，使得压缩机效率降低，系统可靠性、稳定性下降。为了保证压缩机和相应系统的正常运行，可以通过控制器控制喷液阀将从冷凝器的出口排出的流体直接喷入压缩机中，以降低压缩机的排出流体温度。

在控制器掉电情况下，例如在供给至控制器的电压不足或降低情况下或在控制器断电情况下，控制器不能继续控制喷液阀，为了避免喷液阀保持掉电前的开度继续向压缩机喷射流体，系统通常需要额外的电磁阀来阻止诸如制冷剂之类的流体通过喷液阀注入压缩机，这种控制方式增加了整个系统控制的复杂度以及客户购买电磁阀及相关控制电路和安装的成本。

发明内容

本发明的一个目的在于克服现有技术中存在的上述和其它问题和缺陷中的至少一种。

本发明的一个方面的实施例提供了一种流体喷射控制系统，包括喷射阀、控制装置和储能装置，该喷射阀位于流体流入一设备中的路径中，该储能装置被配置成在控制装置掉电时继续向控制装置供电以维持该控制装置的工作，该控制装置被配置成在所述控制装置掉电时控制所述喷射阀关闭。

在一个实施例中，控制装置还被配置成在所述控制装置的通电状态中控制该喷射阀的开度以控制通过喷射阀向该设备中喷射的所述流体的流量。

在一个实施例中，流体喷射控制系统还包括掉电检测电路，该掉电检测电路配置成检测外部电源向控制装置供电的状态，并在外部电源向控制装置的供电出现掉电时向控制装置发送掉电信号。

在一个实施例中，流体喷射控制系统还包括阀驱动电路，该阀驱动电路配置成控制所述喷射阀的开度，控制装置进一步被配置成在接收到所述掉电信号时向所述阀驱动电路发送阀关闭信号，使得阀驱动电路关闭喷射阀。

在一个实施例中，阀驱动电路被配置成控制一阀驱动机构驱动所述喷射阀以一受控开度打开或驱动所述喷射阀关闭。

在一个实施例中，所述储能装置进一步配置成在控制装置掉电的情况下继续向阀驱动电路和阀驱动机构中的至少一个供电。

在一个实施例中，所述储能装置与向所述控制装置供电的外部电源电连接。

在一个实施例中，所述储能装置包括超级电容器或可充电蓄电池。

在一个实施例中，所述储能装置与所述控制装置直接电连接。

在一个实施例中，所述储能装置通过开关与所述控制装置电连接，所述第一开关在在控制装置掉电时导通以使得来自储能装置的电能通过该开关被继续供给至控制装置。

在一个实施例中，所述开关包括二极管或MOS晶体管。

在一个实施例中，所述储能装置和所述掉电检测电路中的至少一个与所述控制装置集成在同一控制器中。

本发明的另一个方面的实施例提供了一种流体循环系统，包括本发明的任一实施例中描述的流体喷射控制系统和所述设备，该流体喷射控制系统控制流体向所述设备的喷射。

在一个实施例中，所述设备包括压缩机，并且该流体循环系统还包括蒸发器和冷凝器，该压缩机、冷凝器和蒸发器通过管道顺次连通，以形成流体循环回路，并且所述喷射阀设置在所述流体从所述冷凝器的出口流入所述压缩机中的路径中。

在一个实施例中，流体循环系统还包括温度检测装置，该温度检测装置被配置成检测从所述设备的出口流出的流体的温度并向所述控制装置发送指示该温度的温度信号，并且所述控制装置进一步被配置成根据该温度信号确定所述设备的出口流出的所述流体的温度是否超过一阈值，并在超过该阈值时控制喷射阀向所述设备中注入流体以降低从所述设备的出口流出的流体的温度。

本发明的又一个方面的实施例还提供了一种流体喷射控制方法，包括：采用本发明的任一实施例中描述的流体喷射控制系统控制流体向所述设备的喷射。

在一个实施例中，采用所述流体喷射控制系统控制流体向所述设备的喷射包括：

检测外部电源向所述控制装置供电的状态；

根据所检测的状态确定所述控制装置是否掉电；以及

在所述控制装置掉电时由储能装置继续向所述控制装置供电，使得所述控制装置关闭所述喷射阀以阻止所述路径中的所述流体通过该喷射阀喷射到所述设备中。

通过下文中参照附图对本发明所作的详细描述，本发明的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本发明有全面的理解。

附图说明

本发明的这些和/或其他方面、特征和优点从下面结合附图对说明性实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是示出根据本发明的一个示例性实施例的流体循环系统的示意图；

图2是示意性地示出根据本发明的一个示例性实施例的流体喷射控制系统的框图；

图3是示意性地示出根据本发明的另一个示例性实施例的流体喷射控制系统的框图；

图4是示意性地示出根据本发明的又一个示例性实施例的流体喷射控制系统的框图；以及

图5是示意性地示出根据本发明的一个示例性实施例的流体喷射控制方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的实施例进行详细的描述。在本说明书中，相同或相似的部件由相同或类似的附图标号指示。

另外，在下面的详细描述中，为便于说明，阐述了许多具体的细节以提供对本发明的实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其它情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。

根据本发明的一个总的发明构思，在具有向一设备喷射流体的喷射阀的系统中结合一储能装置，该储能装置在控制喷射阀的控制装置掉电时向控制装置继续供电，使得控制装置能够关闭喷射阀，以阻止流体通过该喷射阀继续注入该设备中，从而不需要额外的电磁阀来切断流体向该设备的供给。

下述参照附图对本发明的各实施方式的说明旨在阐述本发明的发明构思，而不应当理解为对本发明的一种限制。

图1示意性地示出根据本发明的一个示例性实施例的流体循环系统，该流体循环系统例如可以为制冷或空调系统，用于使诸如制冷剂、润滑剂之类的流体循环通过一回路。该流体循环系统通常包括定位在该回路中并彼此流体连通的多个设备，包括如图所示的设备1、2、3。示例性地，设备1可以为压缩机，设备2可以为冷凝器，设备3可以为蒸发器。压缩机、冷凝器和蒸发器例如通过管道顺次连通，以形成流体循环回路。可以理解，本发明不限于此，该流体循环系统还可以包括用于使流体循环的附加的或替换的设备。以下仅以包括压缩机1、冷凝器2和蒸发器3的流体循环系统为例对本发明的实施例进行详细描述。

说明性地，在制冷或空调系统中，压缩机的旋转及时抽出与其连通的蒸发器内的流体(如制冷剂)，将进入其中的低温低压流体压缩成高温高压流体，并将高温高压流体输送到冷凝器，冷凝器作为热交换设备使来自压缩机的高温高压流体与外界冷却介质(空气或水等)进行热交换，使得进入其中的高温高压流体冷却、冷凝成高压常温流体，而蒸发器作为另一个热交换设备将来自冷凝器的流体蒸发为蒸汽流体，吸收被冷却物质的热量，达到制冷目的。在一些示例中，在蒸发器的上游还可以设置节流元件(如节流阀或膨胀阀)，其将来自冷凝器的高压常温流体转变成低温低压流体，再将低温低压流体送入蒸发器进行吸热蒸发。

压缩机在运行过程中，当过负荷或者高压比运行时，压缩机电机、压缩机部件发热比较严重，导致压缩机效率降低，系统可靠性、稳定性下降。为了保证压缩机和相应系统的正常运行，如图1所示，根据本发明的实施例的流体循环系统还包括流体喷射控制系统100，其用于向压缩机中注入流体，如诸如其吸气管或压缩腔中，以降低其电机或部件温度，由此通过喷液调节压缩机的能力，改进压缩机效率。在图示的实施例中，流体喷射控制系统100将从冷凝器2的出口排出的一部分流体直接(无需经过蒸发器)喷入压缩机1中。

如图1所示，流体喷射控制系统100包括喷射阀或喷液阀101和控制装置102，喷射阀或喷液阀101定位在流体从冷凝器2的出口流入压缩机1的路径中，控制装置102配置成在需要时(如在压缩机的排出流体的温度过高时，压缩机电机、压缩机部件发热比较严重时，等等)控制喷射阀或喷液阀101向压缩机1中注入合适量的冷却流体。控制装置在其通电状态中控制喷射阀的开度(包括但不限于，控制喷射阀以受控的开度打开，控制喷射阀关闭等)以控制通过喷射阀向压缩机中喷射的流体的流量。

在一个示例性实施例中，如图1所示，还在压缩机1的出口处或下游设置温度检测装置107(参见图2-4)，温度检测装置107可以检测从压缩机1的出口流出的流体的温度并向控制装置102发送指示该温度的温度信号T，控制装置102根据该温度信号确定压缩机1是否正常运行或过热，如确定从压缩机1排出的流体的温度是否过高或超过一阈值，并在从压缩机1排出的流体的温度过高或超过阈值时控制喷射阀101向压缩机1中注入冷却流体，如来自冷凝器2的温度已经被降低的流体。

在控制装置102掉电情况下，例如在从外部电源供给至控制装置102的电压不足或降低、或断电情况下，控制装置不能继续控制喷射阀或喷液阀101将保持掉电前的开度，流体继续通过阀101进入压缩机1。为了在控制装置掉电时继续控制喷射阀，在根据本发明的实施例的流体喷射控制系统100中设置或结合了储能装置103，配置成在控制装置掉电的情况下继续向控制装置102供电，以维持控制装置的工作，使得控制装置能够继续控制喷射阀的操作。在一个示例中，在控制装置掉电而由储能装置继续向该控制装置供电时，控制装置关闭喷射阀以阻止流体通过该喷射阀继续喷射到压缩机中。例如，在控制装置掉电而由储能装置继续向该控制装置供电时，控制装置102发送阀关闭信号以关闭喷射阀101，以阻止流体通过该喷射阀101继续注入到压缩机1中，从而不需要额外的电磁阀来切断流体通过喷射阀或喷液阀101向压缩机1中的喷射。

在一些示例中，如图1和2所示，储能装置103与控制装置102直接电连接，从而一旦控制装置102由于外部电源供给的电压不足或降低、或断电而出现掉电情况，储能装置103立即向控制装置102继续供电。在另一些实施例中，储能装置103能够操作地或根据需要与控制装置102电连接，例如，如图3所示，储能装置103通过开关K与控制装置102电连接电连接，或者如图4所示，储能装置103通过常开的第一开关K1与控制装置102电连接，在控制装置102掉电时或需要向控制装置提供附加电功率时，该开关接通或闭合，以电连通储能装置103和控制装置102。该开关的断开和闭合/接通可以手动进行，也可以如下所述，根据触发信号自动进行。

图2示意性地示出了根据本发明的一个示例性实施例的流体喷射控制系统。如图所示，流体喷射控制系统100还包括掉电检测电路104，其配置成检测外部电源10向控制装置102供电的状态并在控制装置102由于外部电源10供电不足而掉电时至少向控制装置102发送掉电信号S0，在掉电时由储能装置103继续供电的控制装置102根据该掉电信号S0向喷射阀101发送关闭信号，以关闭喷射阀101而阻止或切断流体通过喷射阀或喷液阀101继续向压缩机1中喷射。

可以通过多种形式的电路结构或检测装置来检测控制装置的掉电，例如可以由变压器线圈、晶体管结构、触发器、电阻、运算放大器、光耦等构成掉电检测电路，其设置在从外部电源向控制装置供电的线路中或连接至该线路，以在外部电源出现供电不足或降低、或断电等引起控制装置掉电时及时产生并至少向控制装置发送掉电信号或触发信号，如单脉冲信号形式。

在图2中图示的实施例中，流体喷射控制系统100还可以包括阀驱动电路105，阀驱动电路105与控制装置102电连接，以接收来自控制装置102的控制信号S(如阀关闭信号或阀打开信号)，并根据该控制信号S向一阀驱动机构106发送驱动信号S1，阀驱动机构106根据该驱动信号S1驱动喷射阀101以一受控开度打开或驱动喷射阀关闭，从而控制流体通过阀101向压缩机1中的注入。

在控制装置102掉电时，由储能装置103继续供电的控制装置102根据从掉电检测电路104接收到的掉电信号向阀驱动电路105发送阀关闭信号，以便由阀驱动电路105通过阀驱动机构106驱动喷射阀101关闭，由此及时阻止流体通过阀101继续注入压缩机1中。在一些示例中，阀驱动机构可以包括步进电机，但本发明不限于此，在其它示例中还可以采用能够引起喷射阀打开或关闭的其它驱动机构。

根据本发明的一些实施例，如图2-4所示，储能装置103还可以与阀驱动电路105和/或阀驱动机构106电连接，以在控制装置102掉电的情况下继续向阀驱动电路105和阀驱动机构106中的至少一个供电，以保证它们有足够的电能驱动喷射阀101关闭。

在图2中所示的实施例中，储能装置103与控制装置102、阀驱动电路105和阀驱动机构106直接电连接，以在它们出现掉电情况时立即向它们继续供给足以引起喷射阀101关闭的电能。

在图3中所示的实施例中，储能装置103通过开关K与控制装置102、阀驱动电路105和阀驱动机构106电连接电连接，开关K在控制装置掉电时导通以使得来自储能装置的电能通过该开关被继续供给至控制装置102、阀驱动电路105和/或阀驱动机构106。如图所示，开关K可以电连接至外部电源至控制装置的路径。示例性地，开关K可以包括二极管，如反向二极管，或包括MOS晶体管，如PMOS晶体管，在控制装置掉电时，如在由外部电源供给至控制装置的电压降低到正常工作电压以下时，这种形式的开关导通，从而由储能装置继续向控制装置、阀驱动电路和/或阀驱动机构供电。

而在图4中所示的实施例中，储能装置103通过常开的第一开关K1与控制装置102电连接，通过常开的第二开关K2与阀驱动电路105电连接，通过常开的第三开关K3与阀驱动机构106电连接。开关K1、K2、K3的断开和闭合可以手动进行，也可以根据其接收到的相应触发信号自动进行，例如，触发信号可以来自掉电检测电路104、控制装置102或其它触发机构。示例性地，在外部电源10至控制装置102的供电出现掉电情况时，掉电检测电路104除了向控制装置102发送掉电信号S0之外，还同时向开关K1、K2、K3发送相应的触发信号，以自动闭合这些开关而将储能装置103与控制装置102、阀驱动电路105和阀驱动机构106电连通。可替换地或附加地，可以由掉电检测电路或控制装置向操作人员提供掉电提示，以便操作人员能够知晓控制装置掉电或进行相应处理。

在另一个实施例中，储能装置103也可以与掉电检测电路104直接地或间接地电连接，以在出现上述掉电情况时，也向掉电检测电路104供电，保证掉电检测电路104持续地或至少在一段时间内能够提供掉电信号或触发信号。在其它实施例中，掉电检测电路104也可以检测外部电源10至控制装置102的供电是否恢复正常，并在供电恢复正常时向控制装置102发送信号，以由控制装置102恢复流体通过喷射阀101向压缩机1中注入或停止注入。此外，在供电恢复正常时，可以手动地断开开关K1、K2、K3，或者通过掉电检测电路104再次向这些开关发送断开触发信号，以自动断开这些开关，而上述开关K可以自动断开或截止，以断开储能装置至控制装置的供电。

在图2-4图示的实施例中，还可以设置有电源转换电路110，其将来自外部电源10的电压转换成适合控制装置102、阀驱动电路105、阀驱动机构106和/或掉电检测电路104正常工作的电压。

在一些实施例中，如图2-4所示，储能装置102可以(例如通过电源转换电路110)电连接至向控制装置102供电的外部电源10。在其它实施例中，储能装置也可以电连接至其它供电装置或系统，使得控制装置未掉电时在储能装置中能够储存足够的电能，以在出现上述掉电情况时能够向控制装置、阀驱动电路、阀驱动机构和/或掉电检测电路供给足以引起喷射阀关闭的电能。示例性地，储能装置包括超级电容器或可充电蓄电池。

根据本发明的一些实施例，储能装置和掉电检测电路中的一个或二者可以集成或结合在同一或单个控制器中，如集成在同一个电路板上，从而提供集成的喷液控制器，以能够控制流体向诸如压缩机之类的设备的喷射或注入，并且在外部电源向控制器的供电出现掉电时也可以由所集成的储能装置向控制器继续供电，以便控制器控制喷液阀关闭而阻止流体继续向所述设备中注入。在另外一些实施例中，储能装置可以外接至控制装置。控制装置可以包括处理器，如MCU。此外，电源转换电路、阀驱动电路等也可以与控制装置集成或结合在同一或单个控制器中。

本发明的实施例还提供了一种流体喷射控制方法，其可以采用上述任一实施例提供的流体喷射控制系统控制流体向所述设备的喷射或注入。如图5所示，该方法可以包括确定或判断外部电源向控制装置的供电是否掉电的步骤S11。该方法还可以包括步骤S12，在步骤S12中，可以通过掉电检测电路检测外部电源向控制装置供电的状态，以根据所检测的状态确定控制装置是否掉电，如上所述。在确定控制装置出现掉电情况时，在步骤S13中由储能装置继续向控制装置供电，使得控制装置关闭喷射阀以阻止流体通过该喷射阀喷射到所述设备。在确定控制装置未出现掉电情况时，在步骤S14中由控制装置根据需要正常地控制喷射阀打开或关闭，以控制流体通过喷射阀向所述设备的注入，同时，可以在步骤S12中持续地检测外部电源向控制装置供电的状态，以及时地确定控制装置是否掉电。

虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本发明优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。附图中的尺寸比例仅仅是示意性的，并不能理解为对本发明的限制。

虽然本发明总体构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。

Claims (16)

1.一种流体喷射控制系统(100)，包括喷射阀(101)、控制装置(102)和储能装置(103)；

该喷射阀位于流体流入设备(1)中的路径中，

该储能装置被配置成在控制装置掉电时继续向控制装置供电以维持该控制装置的工作，并且

该控制装置被配置成在所述控制装置掉电时控制所述喷射阀关闭。

2.根据权利要求1所述的流体喷射控制系统，其中，控制装置还被配置成在所述控制装置的通电状态中控制该喷射阀的开度以控制通过喷射阀向该设备中喷射的所述流体的流量。

3.根据权利要求1所述的流体喷射控制系统，还包括：

掉电检测电路(104)，该掉电检测电路配置成检测外部电源(10)向控制装置供电的状态，并在外部电源向控制装置的供电出现掉电时向控制装置发送掉电信号。

4.根据权利要求3所述的流体喷射控制系统，还包括：

阀驱动电路(105)，该阀驱动电路配置成控制所述喷射阀的开度，

其中控制装置进一步被配置成在接收到所述掉电信号时向所述阀驱动电路发送阀关闭信号，使得阀驱动电路关闭喷射阀。

5.根据权利要求4所述的流体喷射控制系统，其中，阀驱动电路被配置成控制一阀驱动机构(106)驱动所述喷射阀以一受控开度打开或驱动所述喷射阀关闭。

6.根据权利要求5所述的流体喷射控制系统，其中，所述储能装置进一步配置成在控制装置掉电的情况下继续向阀驱动电路和阀驱动机构中的至少一个供电。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的流体喷射控制系统，其中，所述储能装置与向所述控制装置供电的外部电源电连接。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的流体喷射控制系统，其中，所述储能装置包括超级电容器或可充电蓄电池。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的流体喷射控制系统，其中，所述储能装置与所述控制装置直接电连接。

10.根据权利要求1-6中任一项所述的流体喷射控制系统，其中，所述储能装置通过开关与所述控制装置电连接，所述开关在控制装置掉电时导通以使得来自储能装臂的电能通过该开关被继续供给至控制装置。

11.根据权利要求10所述的流体喷射控制系统，其中，所述开关包括二极管或MOS晶体管。

12.根据权利要求3-6中任一项所述的流体喷射控制系统，其中，所述储能装置和所述掉电检测电路中的至少一个与所述控制装置集成在同一控制器中。

13.一种流体循环系统，包括权利要求1-12中任一项所述的流体喷射控制系统和所述设备，其中流体喷射控制系统控制流体向所述设备中的喷射。

14.根据权利要求13所述的流体循环系统，其中，所述设备包括压缩机，并且该流体循环系统还包括蒸发器和冷凝器，该压缩机、冷凝器和蒸发器通过管道顺次连通，以形成流体循环回路，

其中所述喷射阀设置在所述流体从所述冷凝器的出口流入所述压缩机中的路径中。

15.根据权利要求13或14所述的流体循环系统，其中，该流体循环系统还包括温度检测装置，该温度检测装置被配置成检测从所述设备的出口流出的流体的温度并向所述控制装置发送指示该温度的温度信号，并且

所述控制装置进一步被配置成根据该温度信号确定所述设备的出口流出的所述流体的温度是否超过阈值，并在超过该阈值时控制喷射阀向所述设备中注入流体以降低从所述设备的出口流出的流体的温度。

16.一种流体喷射控制方法，包括：

采用权利要求1-12中任一项所述的流体喷射控制系统控制流体向所述设备中的喷射。