CN112775715B - 冷却装置及冷却控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种冷却装置及冷却控制方法，冷却装置包括：压缩组件、换热器和传感部件，压缩组件的至少部分和换热器均设置在预设制冷回路上，换热器用于对待处理部件进行冷却；传感部件用于设置在待处理部件上，以检测待处理部件的发热量，并根据检测到的待处理部件的发热量信息来调节冷却装置向待处理部件输出的制冷量，以向待处理部件提供精确地制冷量，进而使待处理部件的温度能够精确地达到所需要的温度，解决了现有技术中的冷却装置难以对机床温度进行精确调节的问题。

Description

冷却装置及冷却控制方法
技术领域
本发明涉及冷却技术领域，具体而言，涉及一种冷却装置及冷却控制方法。
背景技术
现有技术中，机床在运行时需要对其发热部件进行冷却，通常使用冷却机来对机床的发热部件进行冷却，即通过将冷却机的冷却介质(水、油、气)输送到发热部位的流道内，以吸收发热部位产生的热量，进而使发热部位得到冷却。
通常情况下，机床部件有适宜的工作温度范围，冷却机通过对其输出的冷却介质温度进行控制调节，以满足机床部件的运行要求；尤其对于高精度机床，对温度的精度要求较高。
目前，主要以冷却机介质温度作为反馈控制的主要参数；而冷却机输出冷却介质到发热部位对发热部位进行冷却，需要一段时间，即存在滞后性，难以对机床发热部位的温度进行及时、精确地冷却调节；并且，机床运行模式切换时会出现扰动，导致温度发生波动，进而影响对冷却机输出制冷量的精确调节。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种冷却装置及冷却控制方法，以解决现有技术中的冷却装置难以对机床温度进行精确调节的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种冷却装置，其包括：压缩组件，压缩组件的至少部分设置在预设制冷回路上；换热器，换热器设置在预设制冷回路上，并用于对待处理部件进行冷却；传感部件，传感部件用于设置在待处理部件上，以检测待处理部件的发热量，并根据检测到的待处理部件的发热量信息来调节冷却装置向待处理部件输出的制冷量。
进一步地，压缩组件包括：变频压缩机，变频压缩机设置在预设制冷回路上，通过调节变频压缩机的频率来调节变频压缩机输出的制冷量，进而调节预设制冷回路向待处理部件输出的制冷量。
进一步地，压缩组件包括：定频压缩机，定频压缩机设置在预设制冷回路上；电加热部件，换热器和待处理部件之间设置有第一管路，以使换热器通过第一管路向待处理部件输送冷却介质；电加热部件设置在第一管路上，以对流经第一管路的冷却介质进行加热，进而调节冷却装置向待处理部件输出的制冷量。
进一步地，传感部件包括电流传感器，电流传感器用于检测待处理部件的实际输入电流信息，以根据检测到的实际输入电流信息来获取待处理部件的发热量信息；和/或，传感部件包括功率传感器，功率传感器用于检测待处理部件的实际输入功率信息，以根据检测到的实际输入功率信息来获取待处理部件的发热量信息。
进一步地，冷却装置还包括冷凝器、节流部件和旁通阀，压缩组件的至少部分、冷凝器、节流部件和换热器依次连接以形成预设制冷回路；其中，预设制冷回路包括第一回路段和第二回路段，压缩组件的至少部分和换热器设置在第一回路段，冷凝器和节流部件设置在第二回路段；旁通阀设置在第三回路段，第三回路段与第二回路段并连设置并与第一回路段连接，以通过控制旁通阀的流通量，来调节预设制冷回路的制冷量。
根据本发明的另一方面，提供了一种冷却控制方法，该冷却控制方法适用于上述的冷却装置，该冷却控制方法包括：通过传感部件检测待处理部件的发热量信息，以获取待处理部件所需的实际目标制冷量；根据获取的待处理部件所需的实际目标制冷量来调节冷却装置的输出制冷量。
进一步地，该冷却控制方法包括：通过冷却装置的电流传感器和/或功率传感器获取待处理部件的发热量信息，并根据发热量信息得出待处理部件所需的第一制冷量；使第一制冷量乘以第一预设系数，以得到实际目标制冷量。
进一步地，该冷却控制方法包括：使电流传感器检测到的待处理部件的实际输入电流乘以第二预设系数，以得到待处理部件的发热量；或者使功率传感器检测到的待处理部件的实际输入功率乘以第三预设系数，以得到待处理部件的发热量；使待处理部件的发热量乘以第四预设系数，以得到待处理部件所需的第一制冷量。
进一步地，该冷却控制方法还包括：当待处理部件开机启动后，使冷却装置向待处理部件输出最大制冷量，以使待处理部件的温度发生变化；当冷却装置以最大制冷量向待处理部件输出预定时间段后，在预定时间点且待处理部件的实际温度未达到预设温度时，开始根据待处理部件的发热量来对冷却装置的输出制冷量进行调节；其中，根据待处理部件在预定时间段内的温度变化趋势，来得出预定时间点。
进一步地，该冷却控制方法还包括：当待处理部件以预定模式运行时，待处理部件的输入电流形成预定电流变化曲线，和/或待处理部件的输入功率形成预定功率变化曲线；根据预定电流变化曲线和/或预定功率变化曲线，得出实际目标制冷量的冷量变化曲线。
应用本发明的技术方案，冷却装置包括压缩组件、换热器和传感部件，述压缩组件的至少部分和换热器均设置在预设制冷回路上，换热器用于对待处理部件进行冷却；将传感部件设置在待处理部件上，以通过传感部件来检测待处理部件的发热量，并根据检测到的待处理部件的发热量信息来调节本冷却装置向待处理部件输出的制冷量，以向待处理部件提供精确地制冷量，进而使待处理部件的温度能够精确地达到所需要的温度，从而实现对待处理部件温度的精确调节，使待处理部件为机床，以解决现有技术中的冷却装置难以对机床温度进行精确调节的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的冷却装置的实施例的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
100、冷却装置；
10、压缩组件；20、换热器；30、传感部件；40、冷凝器；41、风机；50、节流部件；60、旁通阀；71、第一回路段；72、第二回路段；73、第三回路段；
200、待处理部件；201、第一管路；202、第二管路。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本发明提供了一种冷却装置100，请参考图1，冷却装置100包括压缩组件10、换热器20和传感部件30，压缩组件10的至少部分设置在预设制冷回路上；换热器20设置在预设制冷回路上，并用于对待处理部件200进行冷却；传感部件30用于设置在待处理部件200上，以检测待处理部件200的发热量，并根据检测到的待处理部件200的发热量信息来调节冷却装置100向待处理部件200输出的制冷量。可选地，待处理部件200为机床。
在本发明的冷却装置100中，冷却装置100包括压缩组件10、换热器20和传感部件30，压缩组件10的至少部分和换热器20均设置在预设制冷回路上，换热器20用于对待处理部件200进行冷却；将传感部件30设置在待处理部件200上，以通过传感部件30来检测待处理部件200的发热量，并根据检测到的待处理部件200的发热量信息来调节本冷却装置100向待处理部件200输出的制冷量，以向待处理部件200提供精确地制冷量，进而使待处理部件200的温度能够精确地达到所需要的温度，从而实现对待处理部件200温度的精确调节，使待处理部件200为机床，以解决现有技术中的冷却装置难以对机床温度进行精确调节的问题。
另外，通过传感部件30可以及时得到待处理部件200的发热量变化情况，当待处理部件200的发热量发生变化时，可以同步调整冷却装置100向待处理部件200输出的制冷量，以避免待处理部件200出现温度大幅度波动的现象，实现对待处理部件200的精确控温。
在本实施例中，压缩组件10的一种结构形式为：压缩组件10包括变频压缩机，变频压缩机设置在预设制冷回路上，通过调节变频压缩机的频率(转速)来调节变频压缩机输出的制冷量，进而调节预设制冷回路向待处理部件200输出的制冷量，从而实现对冷却装置100向待处理部件200输出的制冷量进行调节的目的。
变频压缩机可以实现对冷却装置100的输出制冷量进行连续调节，即给定目标制冷量，通过压缩机的频率变化就可以实现给定的目标制冷量。
在本实施例中，压缩组件10的另一种结构形式为：压缩组件10包括定频压缩机和电加热部件，定频压缩机设置在预设制冷回路上；换热器20和待处理部件200之间设置有第一管路201，以使换热器20通过第一管路201向待处理部件200输送冷却介质；电加热部件设置在第一管路201上，以对流经第一管路201的冷却介质进行加热，进而调节冷却装置100向待处理部件200输出的制冷量。
具体地，当电加热部件关闭时，冷却装置100向待处理部件200输出定量的制冷量，此时冷却装置100输出的制冷量为最大制冷量；当电加热部件开启，电加热部件会对流经第一管路201的冷却介质进行加热，以冲抵部分制冷量，根据电加热部件向第一管路201内的冷却介质提供的热量多少来调节冲抵的制冷量，进而实现对冷却装置100向待处理部件200输出的制冷量进行调节的目的。
具体地，通过调节电加热部件的输出功率来实现对电加热部件向第一管路201内的冷却介质提供的热量进行调节的目的；或者，通过控制电加热部件的加热时间和/或电加热部件的单位发热量来实现对电加热部件向第一管路201内的冷却介质提供的热量进行调节的目的。
具体地，电加热部件缠设在第一管路201上。
具体地，换热器20和待处理部件200之间还设置有第二管路202，以使与待处理部件200进行换热后的冷却介质通过第二管路202流向换热器20，并在换热器20内再次形成温度较低的冷却介质输出；即换热器20、第一管路201、待处理部件200和第二管路202依次连接以形成循环回路。
在本实施例中，传感部件30包括电流传感器，电流传感器用于检测待处理部件200的实际输入电流信息，以根据检测到的待处理部件200的实际输入电流信息来获取待处理部件200的发热量信息。
在本实施例中，传感部件30包括功率传感器，功率传感器用于检测待处理部件200的实际输入功率信息，以根据检测到的待处理部件200的实际输入功率信息来获取待处理部件200的发热量信息。
在本实施例中，冷却装置100还包括冷凝器40和节流部件50，压缩组件10的至少部分、冷凝器40、节流部件50和换热器20依次连接以形成上述预设制冷回路。
具体地，压缩组件10包括压缩机，压缩机、冷凝器40、节流部件50和换热器20依次连接以形成上述预设制冷回路；气态低压冷煤被压缩机压缩成气态高温高压冷煤，并输送到冷凝器40处，变成高压液态冷煤，经过节流部件50后冷煤的压力被降低、沸点也被降低，成为低温低压的液体，然后经过换热器20(蒸发器)吸收冷却介质(水、油、气)的热量，蒸发成低压气态冷煤，被压缩机吸收后再压缩，以此循环。
可选地，压缩机为变频压缩机或者定频压缩机。
具体地，节流部件50为膨胀阀。
具体地，冷却装置100还包括风机41，风机41设置在冷凝器40的一侧，以通过向冷凝器40吹风来实现冷凝器40的散热；或者，也可以采用水冷方式来实现冷凝器40的散热。
在本实施例中，冷却装置100还包括旁通阀60，预设制冷回路包括第一回路段71和第二回路段72，压缩组件10的至少部分和换热器20设置在第一回路段71，冷凝器40和节流部件50设置在第二回路段72；旁通阀60设置在第三回路段73，第三回路段73与第二回路段72并连设置并与第一回路段71连接，以通过控制旁通阀60的流通量，来调节预设制冷回路的制冷量，进而实现对冷却装置100向待处理部件200输出的制冷量进行调节的目的。可选地，旁通阀60为电磁旁通阀。
本发明还提供了一种冷却控制方法，该冷却控制方法适用于上述的冷却装置100，该冷却控制方法包括：通过传感部件30检测待处理部件200的发热量信息，以获取待处理部件200所需的实际目标制冷量；根据获取的待处理部件200所需的实际目标制冷量来调节冷却装置100的输出制冷量。
具体地，待处理部件200所需的一个目标制冷量与变频压缩机的唯一一个频率相对应；或者，待处理部件200所需的一个目标制冷量与电加热部件的唯一一个功率状态相对应。
具体实施过程中，根据待处理部件200所需的目标制冷量，选择变频压缩机的相对应的频率或者电加热部件的相对应的功率即可。
具体地，该冷却控制方法还包括：通过电流传感器和/或功率传感器获取待处理部件200的发热量信息，并根据发热量信息得出待处理部件200所需的第一制冷量；使待处理部件200的第一制冷量乘以第一预设系数，以得到待处理部件200所需的实际目标制冷量。
具体地，该冷却控制方法还包括：使电流传感器检测到的待处理部件200的实际输入电流乘以第二预设系数，以得到待处理部件200的发热量；或者，使功率传感器检测到的待处理部件200的实际输入功率乘以第三预设系数，以得到待处理部件200的发热量。
具体地，该冷却控制方法还包括：使待处理部件200的发热量乘以第四预设系数，以得到待处理部件200所需的第一制冷量。
由于待处理部件200的实际输入电流乘以第二预设系数可以得到待处理部件200的发热量，待处理部件200的实际输入功率乘以第三预设系数可以得到待处理部件200的发热量；待处理部件200的发热量乘以第四预设系数可以得到待处理部件200所需的第一制冷量，待处理部件200的第一制冷量乘以第一预设系数可以得到待处理部件200所需的实际目标制冷量；即待处理部件200的实际输入电流乘以第一总系数，可以得到待处理部件200所需的实际目标制冷量；待处理部件200的实际输入功率乘以第二总系数，可以得到待处理部件200所需的实际目标制冷量。
为了得出第一总系数和第二总系数，具体实施过程中，通过向待处理部件200提供一定的制冷量来得出相对应的待处理部件200的温度，直至向待处理部件200提供预定的制冷量后，待处理部件200的温度稳定后，待处理部件200的温度为目标温度，此时该预定的制冷量即为将待处理部件200冷却至该目标温度所需的实际目标制冷量，再结合此时待处理部件200的实际输入电流和实际输入功率，即可得出第一总系数和第二总系数。
在本实施例中，该冷却控制方法还包括：当待处理部件200开机启动后，使冷却装置100向待处理部件200输出最大制冷量，以使待处理部件200的温度发生变化，这样可以达到使待处理部件200快速降温的目的；当冷却装置100以最大制冷量向待处理部件200输出预定时间段后，在预定时间点且待处理部件200的实际温度未达到预设温度时，开始根据待处理部件200的发热量来对冷却装置100的输出制冷量进行调节；其中，根据待处理部件200在上述预定时间段内的温度变化趋势，来得出上述预定时间点。
具体地，在预定时间点且待处理部件200的实际温度未达到预设温度时，使待处理部件200的实际输入电流乘以第一总系数或者使待处理部件200的实际输入功率乘以第二总系数，以得出待处理部件200的目标制冷量，根据待处理部件200的目标制冷量对冷却装置100的输出制冷量进行调节；在此基础上，如果温度再有微小波动，对冷却装置100的输出制冷量进行微调即可。
在本实施例中，该冷却控制方法还包括：当待处理部件200以预定模式运行时，待处理部件200的输入电流形成预定电流变化曲线，和/或待处理部件200的输入功率形成预定功率变化曲线；根据预定电流变化曲线和/或预定功率变化曲线，得出待处理部件200所需的实际目标制冷量的冷量变化曲线，以根据待处理部件200所需的实际目标制冷量的冷量变化曲线来对冷却装置100的输出制冷量进行调节，如果温度再有微小波动，对冷却装置100的输出制冷量进行微调即可。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
在本发明的冷却装置100中，冷却装置100包括压缩组件10、换热器20和传感部件30，述压缩组件10的至少部分和换热器20均设置在预设制冷回路上，换热器20用于对待处理部件200进行冷却；将传感部件30设置在待处理部件200上，以通过传感部件30来检测待处理部件200的发热量，并根据检测到的待处理部件200的发热量信息来调节本冷却装置100向待处理部件200输出的制冷量，以向待处理部件200提供精确地制冷量，进而使待处理部件200的温度能够精确地达到所需要的温度，从而实现对待处理部件200温度的精确调节，使待处理部件200为机床，以解决现有技术中的冷却装置难以对机床温度进行精确调节的问题。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种冷却装置，其特征在于，包括：
压缩组件(10)，所述压缩组件(10)的至少部分设置在预设制冷回路上；
换热器(20)，所述换热器(20)设置在所述预设制冷回路上，并用于对待处理部件(200)进行冷却；
传感部件(30)，所述传感部件(30)用于设置在所述待处理部件(200)上，以检测所述待处理部件(200)的发热量，并根据检测到的所述待处理部件(200)的发热量信息来调节所述冷却装置向所述待处理部件(200)输出的制冷量；
所述压缩组件(10)包括变频压缩机，所述变频压缩机设置在所述预设制冷回路上，通过调节所述变频压缩机的频率来调节所述变频压缩机输出的制冷量，进而调节所述预设制冷回路向所述待处理部件(200)输出的制冷量；
所述压缩组件(10)还包括电加热部件，所述换热器(20)和所述待处理部件(200)之间设置有第一管路(201)，以使所述换热器(20)通过所述第一管路(201)向所述待处理部件(200)输送冷却介质；所述电加热部件设置在所述第一管路(201)上，以对流经所述第一管路(201)的冷却介质进行加热，进而调节所述冷却装置向所述待处理部件(200)输出的制冷量。
2.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，
所述传感部件(30)包括电流传感器，所述电流传感器用于检测所述待处理部件(200)的实际输入电流信息，以根据检测到的所述实际输入电流信息来获取所述待处理部件(200)的发热量信息；和/或
所述传感部件(30)包括功率传感器，所述功率传感器用于检测所述待处理部件(200)的实际输入功率信息，以根据检测到的所述实际输入功率信息来获取所述待处理部件(200)的发热量信息。
3.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置还包括冷凝器(40)、节流部件(50)和旁通阀(60)，所述压缩组件(10)的至少部分、所述冷凝器(40)、所述节流部件(50)和所述换热器(20)依次连接以形成所述预设制冷回路；
其中，所述预设制冷回路包括第一回路段(71)和第二回路段(72)，所述压缩组件(10)的至少部分和所述换热器(20)设置在所述第一回路段(71)，所述冷凝器(40)和所述节流部件(50)设置在所述第二回路段(72)；
所述旁通阀(60)设置在第三回路段(73)，所述第三回路段(73)与所述第二回路段(72)并连设置并与所述第一回路段(71)连接，以通过控制所述旁通阀(60)的流通量，来调节所述预设制冷回路的制冷量。
4.一种冷却控制方法，其特征在于，所述冷却控制方法适用于权利要求1至3中任一项所述的冷却装置，所述冷却控制方法包括：
通过所述传感部件(30)检测所述待处理部件(200)的发热量信息，以获取所述待处理部件(200)所需的实际目标制冷量；
根据获取的所述待处理部件(200)所需的实际目标制冷量来调节所述冷却装置的输出制冷量。
5.根据权利要求4所述的冷却控制方法，所述冷却控制方法适用于权利要求2所述的冷却装置，所述冷却控制方法还包括：
通过所述冷却装置的电流传感器和/或功率传感器获取所述待处理部件(200)的发热量信息，并根据所述发热量信息得出所述待处理部件(200)所需的第一制冷量；
使所述第一制冷量乘以第一预设系数，以得到所述实际目标制冷量。
6.根据权利要求5所述的冷却控制方法，所述冷却控制方法还包括：
使所述电流传感器检测到的所述待处理部件(200)的实际输入电流乘以第二预设系数，以得到所述待处理部件(200)的发热量；或者使所述功率传感器检测到的所述待处理部件(200)的实际输入功率乘以第三预设系数，以得到所述待处理部件(200)的发热量；
使所述待处理部件(200)的发热量乘以第四预设系数，以得到所述待处理部件(200)所需的第一制冷量。
7.根据权利要求4所述的冷却控制方法，所述冷却控制方法还包括：
当所述待处理部件(200)开机启动后，使所述冷却装置向所述待处理部件(200)输出最大制冷量，以使所述待处理部件(200)的温度发生变化；
当所述冷却装置以最大制冷量向所述待处理部件(200)输出预定时间段后，在预定时间点且所述待处理部件(200)的实际温度未达到预设温度时，开始根据所述待处理部件(200)的发热量来对所述冷却装置的输出制冷量进行调节；
其中，根据所述待处理部件(200)在所述预定时间段内的温度变化趋势，来得出所述预定时间点。
8.根据权利要求4所述的冷却控制方法，所述冷却控制方法还包括：
当所述待处理部件(200)以预定模式运行时，所述待处理部件(200)的输入电流形成预定电流变化曲线，和/或所述待处理部件(200)的输入功率形成预定功率变化曲线；
根据所述预定电流变化曲线和/或所述预定功率变化曲线，得出所述实际目标制冷量的冷量变化曲线。
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