CN113551451A - 对制冷剂至压缩机中的喷射基于闪蒸罐的控制 - Google Patents

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Abstract

描述了一种对至制冷循环中的压缩机中的喷射进行控制的方法，其中该方法在制冷循环中执行，该制冷循环至少包括构造成接收制冷剂并使液体制冷剂与蒸气制冷剂分离的闪蒸罐，以及构造成压缩制冷剂的压缩机，其中该压缩机包括用于压缩的装置、吸入口和喷射口，该喷射口在制冷循环的至少一时刻连接至该用于压缩的装置，其中该闪蒸罐经由喷射阀与压缩机的喷射口连接。该方法包括确定闪蒸罐中的压力并基于所确定的闪蒸罐中的压力控制喷射阀。

Description

对制冷剂至压缩机中的喷射基于闪蒸罐的控制
技术领域
本专利申请涉及一种用于对制冷剂至制冷循环中的压缩机中的喷射进行控制的方法，其中，该制冷循环包括喷射式压缩机和闪蒸罐。
背景技术
具有制冷循环的制冷系统在本领域中是众所周知的。在普通的制冷循环中，制冷剂循环通过制冷系统，其中制冷剂在制冷系统的不同部分中经历热力学性质的变化。制冷剂是流体，即分别是液体或蒸气或气体。制冷剂的示例可以是人造制冷剂，例如碳氟化合物。然而，在近来的应用中，由于二氧化碳CO2对环境无害，因此作为非人造制冷剂的二氧化碳CO2的使用变得越来越重要。制冷剂的热力学性质的改变可以例如包括温度、压力、体积或焓的改变，其中有时一种性质的改变也会影响至少一种其他性质，或者其中在某些情况下至少一种性质可能会在另一性质发生变化时保持恒定。热力学性质的变化可以伴随着制冷剂的至少一部分的相变，例如从液体到蒸气以及反之从蒸气到液体。
制冷剂用于制冷系统中以在制冷循环中传输热量。因此，热量通常通过利用制冷剂从制冷循环中的一个点传递到制冷循环中的另一点。例如，制冷循环中的这些点可以由换热器表示。在第一换热器中，制冷剂可以从源接收热量。源可以是例如应控制温度的房间的空气。在被输送到第二换热器之后，制冷剂可以例如通过将热量传递到排气中而排出第二换热器中的热量。
如今，制冷系统对于控制温度或气候条件尤为重要。一种特定类型的制冷系统是压缩制冷系统，有时称为蒸气压缩制冷系统(VCRS)。
如本文所使用的，制冷循环至少包括用于压缩制冷剂的压缩机。压缩制冷剂可以驱动循环。此外，这种制冷循环通常还包括换热器，在换热器中可以从经压缩的制冷剂中提取热量。从经压缩的制冷剂中提取热量有时称为排热，因为热量是从制冷系统中排出的。因此，该换热器通常被称为排热换热器。此外，这种制冷循环通常包括膨胀装置，在该膨胀装置中，制冷剂的压力被降低并且由此温度被降低。膨胀装置可以是例如阀，特别是膨胀阀，或计量装置。另外，这种制冷循环通常包括另一换热器，该另一换热器可以用于接收来自源的热量。该另一换热器通常被称为受热换热器。受热换热器与压缩机流体连通，从而制冷剂被引导至压缩机以闭合循环。
在某些制冷循环中，使用压缩机来驱动制冷循环。这种压缩机通常包括吸入口和排出口以及用于压缩的装置。吸入口构造成接收来自制冷循环的制冷剂。例如，制冷剂可以自受热换热器接收。吸入口至少在第一时刻与压缩室流体连通，以将制冷剂提供给用于压缩的装置。在用于压缩的装置中，制冷剂将被压缩到期望的压力。压缩通常会增加制冷剂的压力。这可能伴随着制冷剂温度的升高。在压缩机可能是涡旋压缩机的情况下，该用于压缩的装置可以由涡旋压缩机的涡旋组件形成。
用于压缩的装置至少在第二时刻与压缩机的排出口流体连通，以将经压缩的制冷剂提供给排出口。在排出口处，经压缩的制冷剂可以以期望的排出压力或期望的排出温度从压缩机排出。
在某些制冷循环中，压缩机可以是喷射式压缩机。除了压缩机的上述特征之外，喷射式压缩机还包括喷射口。喷射口与用于提供制冷剂的源流体连通。源可以是例如经济器。此外，喷射口至少在第三时刻与压缩机的用于压缩的装置流体连通。在喷射口与该用于压缩的装置流体连通的情况下，制冷剂从源被提供给压缩机的该用于压缩的装置。从源向该用于压缩的装置提供的制冷剂可以被称为附加制冷剂、喷射的制冷剂或新鲜的制冷剂。在大多数应用中，喷射的制冷剂处于蒸气状态。但是，在特定情况下，例如在需要降低压缩机中制冷剂温度的情况下，有利的是除蒸气制冷剂外还喷射液态制冷剂。
发明内容
通常，以所谓的性能系数(COP)表现的系统效率取决于排热换热器中制冷剂与受热换热器中的制冷剂的温度或压力之间的温度差或压力差。但是，喷射条件(如压力和温度)直接影响系统的效率。因此，仅基于排热换热器中的制冷剂的温度控制制冷剂系统可能导致由制冷系统提供的冷却的波动或低效率的运行。因此，在本领域中存在对改善制冷系统的效率的需求。
通过根据本发明的用于对至制冷循环的压缩机中的喷射进行控制的方法克服了这种需求。
总体上，本发明涉及一种用于基于制冷循环的闪蒸罐中的压力对至该制冷循环的压缩机中的喷射进行控制的方法，其中，闪蒸罐至少连接至喷射式压缩机的喷射口。
一种根据本发明的对至制冷循环中的压缩机中的喷射进行控制的方法在制冷循环中执行，该制冷循环包括至少：构造成接收制冷剂并将液体制冷剂与蒸气制冷剂分离的闪蒸罐；以及构造成压缩制冷剂的压缩机。压缩机包括用于压缩的装置、吸入口和喷射口，其中至少喷射口在至少某一个时刻连接到该用于压缩的装置。该用于压缩的装置构造成从压缩机的吸入口和/或喷射口接收制冷剂。进一步地，该用于压缩的装置压缩制冷剂。在优选的实施方式中，压缩机可以是涡旋压缩机，该用于压缩的装置可以由涡旋压缩机的涡旋组件形成。此外，压缩机还可以包括排出口，该用于压缩的装置可以构造成将经压缩的制冷剂提供至压缩机的排出口。
由于本发明涉及制冷剂系统的制冷剂循环中的制冷剂的控制，因此使用术语“连接”来描述下述的一种连接，即，使得能够经由该连接进行流体连通的连接。换言之，该连接使得能够在所连接的实体之间交换制冷剂。
根据本发明，闪蒸罐连接到压缩机的喷射口。闪蒸罐与喷射口之间的所述连接经由喷射阀建立。闪蒸罐构造成将蒸气制冷剂与液体制冷剂分离。闪蒸罐与喷射口之间的连接构造成将蒸气制冷剂从闪蒸罐提供至压缩机的喷射口。所述蒸气制冷剂可以是用于喷射到压缩机中、特别是喷射到压缩机的用于压缩的装置中的新鲜的制冷剂。
根据本发明的方法包括确定闪蒸罐中的压力。确定闪蒸罐中的压力可以持续地、周期性地执行或由特定事件触发。在这方面，特定事件例如可以是由用于控制的方法发出的读取操作。确定闪蒸罐中的压力可以包括确定闪蒸罐中的特定压力值，或者可以包括确定该压力值是否超过或低于阈值。此外，确定闪蒸罐中的该压力还可以包括确定与该压力相关联的参数。
在优选的实施方式中，闪蒸罐的入口可以包括膨胀装置，或者可以连接到制冷循环内的膨胀装置。相应的膨胀装置可用于使制冷剂膨胀，从而降低其压力。制冷剂的膨胀可以与闪蒸一起发生。闪蒸是指在饱和液体膨胀期间产生蒸气。在闪蒸罐中，蒸气制冷剂和液体制冷剂可以在闪蒸罐内的同一容纳空间中分离。例如，液态制冷剂可以收集在容纳空间的底部，而蒸气制冷剂收集在顶部。在这种情况下，确定闪蒸罐中的压力可以包括确定收集液体制冷剂和蒸气制冷剂的容纳空间中的压力。然而，在示例中，闪蒸罐可将蒸气制冷剂和液体制冷剂收集在分开的室中。例如，闪蒸罐可包括至少一个用于收集蒸气制冷剂的室和至少一个用于收集液体制冷剂的其他室。在这种情况下，确定闪蒸罐中的压力可以包括以下任何一项：确定至少一个用于收集蒸气制冷剂的室内的压力；以及确定至少一个用于收集液体制冷剂的室内的压力。
根据本发明，该方法还包括基于所确定的闪蒸罐中的压力控制喷射阀。控制喷射阀可以包括调节喷射的制冷剂的量。
因此，控制喷射阀可以包括打开或关闭喷射阀或部分地打开或关闭喷射阀。就这一点而言，部分地打开或关闭喷射阀可以包括确定喷射阀的开度并将喷射阀设定为所述开度。开度可以用百分比表示，其中100％可以指完全打开的喷射阀，而0％可以指完全关闭的喷射阀。
在执行根据本发明的方法的制冷系统中，控制可以由系统内的控制器来执行。为此，控制器可以连接到受控制的部件。控制器与其他部件(诸如喷射阀、压缩机和/或闪蒸罐)之间的连接被配置为交换信息。控制器可以通过将一个或更多个控制信号传输到喷射阀来执行控制喷射阀的步骤。控制信号可能致使阀门关闭或打开。此外，控制器还可以提供致使进行读取操作以确定闪蒸罐中的压力的附加的控制信号。
该控制器可以连接至至少一个传感器，其中该传感器被配置为确定压力。所述至少一个传感器可以集成在闪蒸罐中。在一个示例中，该传感器可以被配置为确定闪蒸罐中的压力并将所确定的压力提供给控制器。在另一个示例中，传感器可以被配置为向控制器提供数据，其中控制器被配置为根据由传感器提供的数据来确定闪蒸罐中的压力。在任何情况下，控制器都被配置为基于所确定的闪蒸罐中的压力来确定是否以及如何执行控制。例如，控制器可以确定如何调节喷射的制冷剂的量。
在优选的实施方式中，控制喷射阀可以包括在所确定的闪蒸罐中的压力低于第一阈值的情况下关闭喷射阀。第一阈值可以被称为用于喷射的最小闪蒸罐压力。该用于喷射的最小闪蒸罐压力可以取决于压缩机的运行状况。在优选的实施方式中，该用于喷射的最小闪蒸罐压力是闪蒸罐中的对于提供将新鲜制冷剂高效地喷射到压缩机中所必须的压力。在至少一个实施方式中，用于喷射的最小闪蒸罐压力被选择为大于压缩机的吸入口处的压力。例如，用于喷射的最小闪蒸罐压力基于压缩机的内部特性。因此，该用于喷射的最小闪蒸罐压力可以是特定于压缩机的值。
此外，控制喷射阀可以包括在闪蒸罐压力等于或大于第一阈值且可能低于第二阈值的情况下至少部分地打开喷射阀。第二阈值大于第一阈值，并且可以是用于制冷剂喷射的最大闪蒸罐压力。如果闪蒸罐中的压力超过用于喷射的最大闪蒸罐压力，则制冷剂会在下述的压力下喷射到压缩机中，该压力太高，可能会或者损害压缩机或者导致经压缩的制冷剂的太高的、会导致COP降低的排出压力。因此，控制喷射阀还可以包括在所确定的闪蒸罐中的压力大于第二阈值的情况下关闭喷射阀。
在至少一些实施方式中，打开喷射阀可以包括基于所确定的闪蒸罐压力来确定喷射阀的开度的值并且将喷射阀的开度设置为所确定的值。该所确定的值可以由百分比表示。此外，该确定可以由控制器使用闭环算法来执行。该闭环算法的示例可以是比例积分微分(PID)控制算法、模糊逻辑算法或Z变换。因此，可以执行该确定的控制器可以是PID控制器、模糊逻辑控制器或Z变换器。但是，本领域技术人员将意识到可以使用其他类型的控制器。闭环控制器可以是执行根据本发明的方法的控制器，或者可以是执行根据本发明的方法的控制器内的部件，或者可以连接到所述控制器。使用闭环控制器进行确定具有以下优点：闭环控制器通常便宜且易于实施，并且不需要大量的维护工作。
在至少一些前述实施方式中，仅在确定了压缩机正在运行的情况下才执行喷射阀的打开。在这些实施方式中，该方法可以进一步包括确定是否压缩机正在运行。确定是否压缩机正在运行可以包括确定压缩机正在正常运行，这意味着压缩机不在故障状况下运行。在压缩机未运行或运行不正常的情况下，则控制器也可决定关闭喷射阀。
在另一个优选实施方式中，该方法可以包括确定压缩机的喷射口处的压力。进一步地，该方法可以包括确定喷射口处的压力是否大于第三阈值。第三阈值可以是最大喷射压力。在确定了喷射口处的压力大于第三阈值的情况下，则该方法可以包括关闭喷射阀并停止压缩机的运行。如果在喷射口处的压力超过最大喷射压力，则由压缩机在喷射口处收到的制冷剂的压力对于允许适当的至压缩机中的喷射而言已经太高。因此，该方法步骤代表安全调整，因为可以停止压缩机的运行，以避免由于升高的压力而损坏压缩机。
在另一个优选实施方式中，该方法可以进一步包括控制压缩机。尽管该控制可以调节压缩机的运行，但是需要理解的是，压缩机的运行也可以通过其他控制操作调节。例如，可以通过压缩机的吸入口处的压力来控制压缩机的运行，并且在闪蒸罐压力变得太高的情况下，可以基于闪蒸罐压力来调节压缩机的运行。
控制压缩机还可以包括调节压缩机的运行状况。压缩机的运行状况可以由压缩机的容量确定。在这方面，例如，压缩机的容量可以被定义为每个时间间隔提供的经压缩的制冷剂的量。如本领域技术人员将理解的，可以通过调节压缩机的运行速度执行对压缩机的容量的调节，因为所述调节与每个时间间隔内提供的经压缩的制冷剂的量直接相关。例如，压缩机运行的速度越高，在每个时间间隔内由压缩机提供的经压缩的制冷剂的量就越高。
在优选的实施方式中，该方法可以包括：在所确定的闪蒸罐压力低于第四阈值的情况下，控制压缩机可以包括确定压缩机的运行速度并将运行速度设置为所确定的运行速度。第四阈值可以被称为用于压缩机卸载的闪蒸罐压力。
在所确定的闪蒸罐压力等于或大于第四阈值且低于第五阈值的情况下，则控制压缩机可包括卸载压缩机。由此，第五阈值可以等于第二阈值，其可以被称为用于制冷剂喷射的最大压力。卸载压缩机可以包括将压缩机的容量减小到最小。尽管压缩机的容量被减小到最小，但是压缩机的运行并未停止。根据本发明，压缩机在处于第四阈值与第五阈值之间的压力范围内时被卸载。在该压力范围内，无论压缩机的吸入口处的压力如何都将执行卸载。
如果所确定的闪蒸罐压力大于第五阈值，则该方法可以进一步包括停止压缩机的操作。这可以改善压缩机的安全运行，因为如果闪蒸罐压力过高，这会导致喷射压力过高并可能损坏压缩机，则压缩机的运行会被停止。
在另一个优选实施方式中，压缩机包括排出口，执行该方法的制冷循环还包括排热换热器和第二膨胀装置，该排热换热器连接到压缩机的排出口，第二膨胀装置布置在排热换热器与闪蒸罐之间。第二膨胀装置可以被称为高压阀。该方法还可包括：在所确定的闪蒸罐压力低于第六阈值的情况下，将第二膨胀装置的开度设置为预定值。可以基于在制冷循环中使用的压缩机的特性来确定预定值。在一个实施方式中，预定值可以对应于完全打开的第二膨胀装置。第六阈值可以是对于闪蒸罐的正确操作所必需的最小允许的闪蒸罐压力。预定值可以是已知的在标准条件下提供可接受的制冷剂性能的值。
此外，该方法可以包括：在所确定的闪蒸罐压力等于或大于第六阈值且低于第七阈值的情况下，将第二膨胀装置的开度设置为由PID控制器基于第一排热换热器压力模式(HRHE_mode1)确定的值。第一排热换热器压力模式表示基于排热换热器中的制冷剂的温度对第二膨胀装置进行控制，以便在排热换热器中达到期望的压力并由此达到高COP。例如，该期望的压力可以是由操作员指定的或在制造期间设定的设定点，或者可以是与最佳COP相关联的最佳压力。最佳压力可以取决于压缩机的运行状况或其他系统特性，例如压缩机效率或换热器效率。该期望的压力可以由控制器确定。在一个实施方式中，控制器检测制冷剂在排热换热器的出口处的温度。因此，控制器可以被配置为自身测量温度，或者可以被配置为从传感器接收温度。基于所确定的在排热换热器的出口处的温度，控制器调节第二膨胀装置的开度，以便维持排热换热器中的高压，这优化了COP。排热换热器的出口处的制冷剂的温度与排热换热器中的制冷剂的压力之间的关系至少部分取决于所使用的制冷剂的热力学特性。例如，排热换热器中的制冷剂的压力可以取决于以下参数中的至少一者：排热换热器中的制冷剂的温度、受热换热器中的制冷剂的压力以及喷射压力。
此外，该方法可以包括：在所确定的闪蒸罐中的压力等于或大于第七阈值且低于第八阈值的情况下，将第二膨胀装置的开度设定为由PID控制器基于第二排热换热器压力模式(HRHE_mode2)所确定的值。第八阈值可以等于第四阈值。第二排热换热器压力模式表示基于排热换热器中的制冷剂的温度和闪蒸罐中的制冷剂的压力对第二膨胀装置的控制。由此，第二排热换热器压力模式通过减小第二膨胀装置的开度来解决增加的闪蒸罐压力水平。这可以降低闪蒸罐压力。进一步地，这可以允许实现适合于将制冷剂喷射到压缩机中的闪蒸罐压力。
此外，该方法可以包括：在所确定的闪蒸罐压力等于或大于第八阈值且低于第九阈值的情况下，基于模糊调整控制第二膨胀装置的开度。第九阈值可以等于第二阈值。
此外，该方法可以包括：在所确定的闪蒸罐中的压力等于或大于第九阈值且低于第十阈的情况下，基于闪蒸罐压力调整模式(FT_mode)控制第二膨胀装置的开度。第十阈值可以被称为最大允许的闪蒸罐压力。闪蒸罐压力调整模式表示基于闪蒸罐中的制冷剂的压力对第二膨胀装置的控制。由此，闪蒸罐压力调整模式考虑了进一步增加的闪蒸罐压力并且调整第二膨胀装置以便接收适合于喷射的闪蒸罐压力。由于闪蒸罐压力高于使用了第二排热换热器压力模式的压力范围，因此闪蒸罐压力是调整的主要条件。
进一步地，该方法可以包括在所确定的闪蒸罐中的压力等于或大于第九阈值的情况下关闭第二膨胀装置。
在另一优选的实施方式中，执行该方法的制冷循环还包括所谓的旁通管线，该旁通管线连接在闪蒸罐与压缩机的吸入口之间。由此，该旁通管线可用于将制冷剂从闪蒸罐提供给压缩机。在一个示例中，旁通管线可以连接至闪蒸罐的蒸气收集室。进一步地，旁通管线可以包括旁通阀。旁通阀可以起到使制冷剂膨胀的作用。通过旁通阀使制冷剂膨胀可用于降低制冷剂的压力。在这些实施方式中，该方法可以包括在所确定的闪蒸罐中的压力低于第十一阈值的情况下关闭旁通阀。第十一阈值可以是用于旁通调整的最小闪蒸罐压力。
进一步地，该方法可以包括：在所确定的闪蒸罐压力等于或大于第十一阈值且低于第十二阈值的情况下，基于所确定的闪蒸罐压力来确定旁通阀的开度的值。第十二阈值可以等于第四阈值。开度可以由PID控制器确定。
此外，该方法可以包括：在所确定的闪蒸罐压力等于或大于第十二阈值且低于第十三阈值的情况下，完全打开旁通阀。第十三阈值可以等于第二阈值。
此外，该方法可以包括：在所确定的闪蒸罐压力等于或大于第十二阈值的情况下，将旁通阀的开度设置为预定值。从而，该预定值可以由用户根据制冷剂和制冷剂系统的特性来设置。为了将该预定值设定为适当的值，该预定值表示在不向压缩机的吸入口提供太高压力的情况下闪蒸罐压力被降低的开度。
贯穿本申请描述的阈值在至少一些实施方式中可以独立于制冷系统的运行状况。然而，在其他实施方式中，阈值中的至少一个阈值可以取决于制冷系统的运行状况。例如，第三阈值可取决于排热换热器中的制冷剂的压力、受热换热器中的制冷剂的压力或环境温度中的至少一者。在这种情况下，执行根据本发明的方法的控制器可以包括用于基于制冷系统的运行状况来自适应地调节第三阈值的逻辑。因为第三阈值可以是最大喷射压力，所以第三阈值对制冷系统的运行状况的依赖可以改善控制的灵活性，可以导致更高的COP和压缩机的提升的可靠性，并且还可以保护压缩机免生故障。
以下描述和附图详细阐述了上述系统的某些说明性方面。然而，这些方面仅指示可以采用各种实施方式的原理的各种方式中的一些方式，并且所描述的实施方式旨在包括所有这些方面及其等同形式。
附图说明
在附图中，贯穿不同的附图，相似的附图标记通常指代相同的部分。附图不一定按比例绘制，而是通常将重点放在说明本发明的原理上。
在下面的描述中，将参考以下附图描述本发明的各个实施方式，在附图中：
图1a、图1b示出了用于对制冷剂至压缩机中的喷射基于闪蒸罐的控制的示例性制冷系统的示意图；
图2示出了制冷剂喷射对最佳排热换热器压力的影响的图；
图3a、图3b、图3c示出了可结合本发明使用的控制器的输入和输出的框图；
图4示出了根据本发明的实施方式的对至压缩机中的喷射进行控制的方法的流程图；
图5示出了对至压缩机中的喷射进行控制的方法的优选实施方式的决策图，其中，该决策图涉及控制喷射到压缩机中的喷射量；
图6示出了对至压缩机中的喷射进行控制的方法的优选的实施方式的决策图，其中，该决策图涉及控制压缩机的运行状况；
图7示出了对至压缩机中的喷射进行控制的方法的优选实施方式的决策图，其中该决策图涉及对设置在排热换热器与闪蒸罐之间的第二膨胀装置的控制；
图8示出了表现用于第二膨胀装置的从第二排热换热器压力模式向闪蒸罐压力控制模式过渡的图；
图9示出了对至压缩机中的喷射进行控制的方法的优选实施方式的决策图，其中，该决策图涉及控制用于将制冷剂从闪蒸罐旁通到压缩机的吸入口的旁通阀。
具体实施方式
下面的详细描述参照附图，所述附图通过图示的方式示出了可以以其来实践本发明的实施方式和具体细节。
词语“示例性”在本文中用来表示“用作示例、实例或说明”。本文中被描述为“示例性”的任何实施方式或设计不必被解释为比其他实施方式或设计更优选或有利。
图1a示出了制冷系统1a的示意图，该制冷系统1a用于制冷剂至制冷系统1a的压缩机2中的喷射的基于闪蒸罐的控制。制冷系统1a包括：压缩机2，该压缩机2包括吸入口、排出口和喷射口；在压缩机2下游的排热换热器3；在排热换热器3下游的第一膨胀装置6；以及在第一膨胀装置6的下游且压缩机2的上游的受热换热器7。
此外，制冷系统1a包括第二膨胀装置4和闪蒸罐5。第二膨胀装置4设置在排热换热器3的下游且第一膨胀装置6的上游。第二膨胀装置4用于使制冷剂在离开排热换热器3后膨胀。因此，制冷剂的压力和温度可以降低。
闪蒸罐5连接在第二膨胀装置4的下游且第一膨胀装置6的上游。在图1所描绘的制冷系统1a中，闪蒸罐5包括两个分离室5a、5b。但是，也可以是闪蒸罐将液体制冷剂和蒸气制冷剂在同一容纳空间内分开。
两个分离室5a、5b包括用于收集蒸气或闪蒸气体的室5a和用于收集液体的室5b。液体收集室5b包括至少一个出口。闪蒸罐5与第一膨胀装置6之间的连接经由闪蒸罐5的液体收集室5b的所述至少一个出口中的至少一个出口建立。
闪蒸罐5的蒸气收集室5a包括至少一个出口。蒸气收集室5a的所述至少一个出口连接到喷射路径8，喷射路径8将蒸气收集室5a的所述至少一个出口连接到压缩机2的喷射口。喷射路径8包括喷射阀9。
此外，制冷系统1a包括控制器10，该控制器10用于基于所确定的闪蒸罐5中的压力控制喷射阀9和压缩机2中的至少一者。此外，控制器10还可以控制第一膨胀装置6和/或第二膨胀装置4。图1a通过虚线指示了用于交换控制信号的连接。尽管图1a示出了控制器10与喷射阀9、第一膨胀装置6、第二膨胀装置4、压缩机2和闪蒸罐5之间的虚线，但是本领域技术人员将理解这些虚线仅出于说明目的而示出。控制器10可以连接到制冷循环的前述部件的任何子集。关于控制器10与闪蒸罐5之间的连接，应当注意，控制器10可以连接到闪蒸罐5内的传感器，其中该传感器可以是压力传感器。此外，在一些示例中，可以在制冷系统中采用多个控制器。这些多个控制器中的每个控制器都可以控制膨胀装置、压缩机和闪蒸罐的任何子集，如之前关于控制器10所述。
图1b示出了制冷系统1b的示意图，该制冷系统1b用于制冷剂至制冷系统1b的压缩机2中的喷射的基于闪蒸罐的控制。制冷系统1b与制冷系统1a的不同之处在于，旁通路径11将闪蒸罐5与喷射阀9之间的喷射路径8连接至压缩机2的吸入口。旁通路径11包括旁通阀12。在附图中未描绘的另一个示例中，也可以是旁通路径11直接连接到闪蒸罐5。如在图1b中所描绘的，控制器10可以还被构造为控制旁通阀12。
关于图1a、图1b中所描绘的制冷系统1a、1b，需要注意的是，制冷系统1a、1b的被在图1a、图1b或本申请的任何其他图中描绘为单独部件的各元件可以被包括在同一壳体中或者可以形成循环的能够执行图1a、图1b中描绘的各单独部件的操作的部件。作为示例，第二膨胀装置4可以被集成到闪蒸罐5中。这样，存在组合或构造图1a、图1b中描绘的各单独部件的多种不同的构型。而且，有可能包括在实施方式示例中未描绘出的附加的部件。
图2示出了制冷剂喷射对最佳排热换热器压力的影响的图。详细地，图2描绘了取决于排热换热器中制冷剂的压力(pc)的性能系数(COP)。因此，实线50代表用于在喷射阀关闭情况下的制冷系统的COP的曲线，而虚线55代表用于在喷射阀打开的情况下相同的制冷系统的COP的曲线。在制冷系统中，为了达到最高COP，要控制运行状况。在不喷射制冷剂的情况下，COP取决于排热换热器中制冷剂的温度。但是，制冷剂的喷射直接影响系统的效率。该影响取决于喷射条件，例如喷射的制冷剂的压力或喷射的制冷剂的温度。可以看出，喷射不仅改善了整体COP。喷射还将COP的最大值移动至排热换热器中的制冷剂的较低压力处。相应的曲线的最大值代表最佳的排热换热器压力。当使用了制冷剂喷射到压缩机中时，该最佳压力较低。
图3a、图3b、图3c示出了可结合本发明使用的控制器的输入和输出的框图。
在图3a中，由框“CTRL”表示的控制器接收闪蒸罐压力作为输入，并控制喷射阀EVI和压缩机CMP中的至少一者。在图3a中，压缩机CMP的输出箭头以虚线示出，以图示出控制器可以执行喷射阀控制、压缩机控制或两者。
在图3b中，控制器接收闪蒸罐压力作为输入，并控制喷射阀EVI、压缩机CMP、旁通阀或第二膨胀装置HPV中的至少一者。与图3a相似，虚线表示控制器可以输出四个输出控件的任意组合。
在图3c中，控制器接收闪蒸罐压力、排热换热器处的温度GCT、排热换热器处的压力GCP以及吸入口处的压力SCP作为输入，并控制喷射阀EVI、压缩机CMP、旁通阀或第二膨胀装置HPV中的至少一者。类似于图3a、图3b，虚线表示控制器可以输出四个输出控件的任意组合。
图4示出了根据本发明的实施方式的对至压缩机中的喷射进行控制的方法的流程图。方法100可以由制冷循环中的控制器(例如，如图1a、图1b所描绘的控制器10)执行。方法100包括确定102闪蒸罐5中的压力的步骤。确定闪蒸罐5中的压力可以包括确定蒸气收集室5a中的压力。
此外，方法100包括以下步骤：基于所确定的闪蒸罐5中的压力控制104喷射阀9。
图5示出了对至压缩机中的喷射进行控制的方法的优选实施方式的决策图200，其中该决策图涉及控制喷射到压缩机中的量。通过控制喷射阀(称为EVI)控制喷射到压缩机中的量。该决定可以由控制器，例如控制器10来执行。
该方法开始于步骤202，在步骤202处确定闪蒸罐压力或收到确定的闪蒸罐压力。在图5中，闪蒸罐压力被称为FTP。
在步骤204处，确定是否闪蒸罐压力低于第一阈值。在该压力低于第一阈值的情况下，该方法继续至步骤206，在步骤206处，喷射阀EVI被关闭。否则，在该压力不低于第一阈值的情况下，该方法继续至步骤208。
在步骤208处，确定是否闪蒸罐压力大于或等于第一阈值且低于第二阈值。在闪蒸罐压力大于或等于第一阈值且低于第二阈值的情况下，该方法继续至步骤210，在步骤210中，喷射阀EVI被打开。在示例中，喷射阀EVI可在步骤210处完全打开。在闪蒸罐压力不大于或等于第一阈值且低于第二阈值的情况下，该方法继续至步骤212，在步骤212中喷射阀EVI被关闭。
在该方法到达步骤206、210或212之一的情况下，该方法可以通过确定或接收闪蒸罐压力FTP再次继续至步骤202。在这种情况下，该方法可以确定或接收闪蒸罐压力FTP的更新值。
图6示出了控制至压缩机中的喷射的方法的优选实施方式的决策图300，其中该决策图涉及控制压缩机的运行状况。压缩机的运行状况在图6中被称为CMP。该决定可以由控制器，例如控制器10来执行。
该方法开始于步骤302，在步骤302处确定闪蒸罐压力或收到确定的闪蒸罐压力。在图6中，闪蒸罐压力被称为FTP。
在步骤304处，确定是否闪蒸罐压力低于第四阈值。在该压力低于第四阈值的情况下，该方法继续至步骤306，在步骤306处，由PID控制器基于吸入口处的压力来计算压缩机的运行状况。否则，在闪蒸罐压力不低于第四阈值的情况下，该方法继续至步骤308。
在步骤308处，确定是否闪蒸罐压力大于或等于第四阈值且低于第五阈值。如果是这种情况，则该方法继续至步骤310，在步骤310处，压缩机被卸载。否则，该方法继续至步骤312，在步骤312处，压缩机停止其操作。
在该方法到达步骤306、310或312之一的情况下，该方法可以通过确定或接收闪蒸罐压力FTP而再次继续至步骤302。在这种情况下，该方法可以确定或接收闪蒸罐压力FTP的更新值。
图7示出了对至压缩机中的喷射进行控制的方法的优选实施方式的决策图400，其中该决策图涉及对设置在排热换热器与闪蒸罐之间的第二膨胀装置的控制。第二膨胀装置在图7中被称为高压阀HPV。该决定可以由控制器，例如控制器10来执行。
该方法开始于步骤402，在步骤402处确定闪蒸罐压力或收到确定的闪蒸罐压力。在图7中，闪蒸罐压力被称为FTP。
在步骤404处，确定是否闪蒸罐压力低于第六阈值。在该压力低于第六阈值的情况下，该方法继续至步骤406，在步骤406处，高压阀HPV被打开预定开度。该预定值可以基于在制冷循环中使用的压缩机的特性来确定。在一个实施方式中，该预定值可以对应于完全打开的第二膨胀装置。第六阈值可以是最小允许的闪蒸罐压力，这对于闪蒸罐的正确操作是必需的。预定值可以是已知在标准条件下提供可接受的制冷剂性能的值。否则，在该压力不低于第六阈值的情况下，该方法继续至步骤408。
在步骤408处，确定是否闪蒸罐压力大于或等于第六阈值且低于第七阈值。在闪蒸罐压力大于或等于第六阈值且低于第七阈值的情况下，该方法继续至步骤410，在该步骤410处，PID控制器基于第一排热换热器压力模式(HRHE_mode1)计算高压阀HPV的开度。第一排热换热器压力模式表示基于排热换热器中的制冷剂的温度对第二膨胀装置的控制，以便在排热换热器中达到最佳压力，从而达到最佳COP。在闪蒸罐压力不大于或等于第六阈值且低于第七阈值的情况下，该方法继续至步骤412。
在步骤412处，确定是否闪蒸罐压力大于或等于第七阈值且低于第八阈值。在闪蒸罐压力大于或等于第七阈值且低于第八阈值的情况下，该方法继续至步骤414，在该步骤414处，PID控制器基于第二排热换热器压力模式(HRHE_mode2)计算高压阀HPV的开度。第二排热换热器压力模式表示基于排热换热器中的制冷剂的温度和闪蒸罐中的制冷剂的压力对第二膨胀装置的控制。在闪蒸罐压力不大于或等于第七阈值且低于第八阈值的情况下，该方法继续至步骤416。
在步骤416处，确定是否闪蒸罐压力大于或等于第八阈值且低于第九阈值。在闪蒸罐压力大于或等于第八阈值且低于第九阈值的情况下，该方法继续至步骤418，在步骤418处，基于排热换热器中的制冷剂的压力(HRHEP)和闪蒸罐压力通过模糊调整来计算高压阀HPV的开度。由此，排热换热器中的制冷剂的压力可以是例如制冷剂在排热换热器的出口处具有的压力或在排热换热器中的压力。在闪蒸罐压力不大于或等于第八阈值且低于第九阈值的情况下，该方法继续至步骤420。
在步骤420处，确定是否闪蒸罐压力大于或等于第九阈值且低于第十阈值。在闪蒸罐压力大于或等于第九阈值且低于第十阈值的情况下，该方法继续至步骤422，在步骤422处，基于闪蒸罐压力调整模式(FT_mode)计算高压阀HPV的开度。闪蒸罐压力调整模式表示基于闪蒸罐中的制冷剂的压力对第二膨胀装置的控制。在闪蒸罐压力不大于或等于第九阈值且低于第十阈值的情况下，该方法继续至步骤424，在步骤424处，高压阀HPV被关闭。
在该方法到达步骤406、410、414、418、422或424之一的情况下，该方法可以通过确定或接收闪蒸罐压力FTP而再次继续至步骤402。在这种情况下，该方法可以确定或接收闪蒸罐压力FTP的更新值。
图8示出了表现用于第二膨胀装置的从第二排热换热器压力模式到闪蒸罐压力控制模式的示例性过渡的图。详细地，图8描绘了第二排热换热器压力模式(HRHE_mode2)与闪蒸罐压力调整模式(FT_mode)之间的调整百分比。由此，实线450描绘了HRHE_mode2的使用，而虚线455描绘了FT_mode的使用。在闪蒸罐压力低于闪蒸罐压力的第八阈值的情况下，则根据图7的步骤414，控制完全基于HRHE_mode2。在闪蒸罐压力超过闪蒸罐压力的第九阈值的情况下，根据图7的步骤422，控制完全基于FT_mode。
在闪蒸罐压力在第八阈值与第九阈值之间的情况下，则基于HRHE_mode2和FT_mode的组合执行控制。这由下降曲线450和上升曲线455表示。由此，第八阈值与第九阈值之间的压力阶段对应于从HRHE_mode2到FT_mode的过渡区域。在这方面，需要认识到，在所述过渡区域中的曲线450、455的路线仅出于示例性目的而示出。曲线450、455的路线不必是线性的。取而代之，可以基于模糊控制来执行控制，如关于图7的步骤418所描述的，这可以导致曲线450、455的不同路线。
图9示出了对至压缩机中的喷射进行控制的方法的优选实施方式的决策图500，其中该决策图涉及控制旁通阀，该旁通阀用于将制冷剂从闪蒸罐旁通到压缩机的吸入口。旁通阀在图7中称为BPV。该决定可以由控制器，例如控制器10来执行。
该方法开始于步骤502，在步骤502处，确定闪蒸罐压力或收到确定的闪蒸罐压力。在图7中，闪蒸罐压力被称为FTP。
在步骤504处，确定是否闪蒸罐压力低于第十一阈值。在该压力低于第十一阈值的情况下，该方法继续至步骤506，在步骤506处，旁通阀BPV被关闭。否则，在闪蒸罐压力不低于第十一阈值的情况下，该方法继续至步骤508。
在步骤508处，确定是否闪蒸罐压力大于或等于第十一阈值且低于第十二阈值。在闪蒸罐压力大于或等于第十一阈值且低于第十二阈值的情况下，该方法继续至步骤510，在步骤510处，PID控制器基于闪蒸罐压力FTP计算旁通阀BPV的开度。否则，在闪蒸罐压力不大于或等于第十一阈值且低于第十二阈值的情况下，该方法继续至步骤512。
在步骤512处，确定是否闪蒸罐压力大于或等于第十二阈值且低于第十三阈值。在闪蒸罐压力大于或等于第十二阈值且低于第十三阈值的情况下，该方法继续至步骤514，在步骤514处，旁通阀BPV被完全打开。否则，该方法继续至步骤516，在步骤516处，将旁通阀的开度设定为预定值。该预定值可以由用户根据制冷剂系统和制冷剂的特性来设定。为了为预定值设定适当的值，该预定值代表在不向压缩机的吸入口提供太高压力的情况下使闪蒸罐压力降低的开度。
在该方法达到步骤506、510、514或516之一的情况下，该方法可以通过确定或接收闪蒸罐压力FTP而再次继续至步骤502。在这种情况下，该方法可以确定或接收闪蒸罐压力FTP的更新值。
上面描述的内容包括一个或多个实施方式的示例。当然，不可能描述部件或方法的每种可能的组合以便描述上述实施方式，但是本领域的普通技术人员可以认识到，各种实施方式的许多进一步的组合和置换是可能的。因此，所描述的实施方式旨在涵盖落入所附权利要求的范围内的所有这样的改变、改型和变化。

Claims (15)

1.一种对至制冷循环(1a、1b)中的压缩机(2)中的喷射进行控制的方法，其中，所述方法在制冷循环(1a、1b)中执行，所述制冷循环(1a、1b)至少包括构造成接收制冷剂并将液体制冷剂与蒸气制冷剂分离的闪蒸罐(5)以及构造成压缩所述制冷剂的压缩机(2)，其中，所述压缩机(2)包括用于压缩的装置、吸入口以及喷射口，所述喷射口在所述制冷循环的至少一时刻连接至所述用于压缩的装置，其中，所述闪蒸罐(5)经由喷射阀(9)连接到所述压缩机(2)的所述喷射口，
所述方法包括：
确定(102)所述闪蒸罐(5)中的压力；
基于所确定的所述闪蒸罐(5)中的压力控制(104)所述喷射阀(9)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，控制所述喷射阀(9)包括：
在所确定的所述闪蒸罐(5)中的压力低于第一阈值的情况下，关闭(206)所述喷射阀(9)。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，控制所述喷射阀(9)包括：
在所确定的所述闪蒸罐(5)中的压力等于或大于所述第一阈值且低于第二阈值的情况下，至少部分地打开(210)所述喷射阀(9)。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，打开所述喷射阀(9)包括：
通过比例积分微分PID控制器，基于所确定的闪蒸罐压力，确定所述喷射阀(9)的开度值；以及
将所述喷射阀(9)的开度设置为所确定的值。
5.根据权利要求3和4中任一项所述的方法，还包括：
确定是否所述压缩机(2)正在运行；以及
其中仅在确定了所述压缩机(2)正在运行的情况下才执行打开所述喷射阀(9)。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其中，控制所述喷射阀(9)包括：
在所确定的所述闪蒸罐(2)中的压力大于所述第二阈值的情况下，关闭(212)所述喷射阀(9)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包括：
确定所述压缩机(2)的所述吸入口处的压力；
确定是否所述吸入口处的压力低于第三阈值；以及
在确定了所述吸入口处的压力低于所述第三阈值的情况下：
关闭所述喷射阀(9)；以及
关断所述压缩机(2)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包括：
基于所确定的所述闪蒸罐(5)中的压力控制所述压缩机(2)。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，控制所述压缩机(2)包括：
在所确定的闪蒸罐压力低于第四阈值的情况下，由PID控制器确定用于所述压缩机(2)的运行速度，并将运行速度设定(306)为所确定的运行速度。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，控制所述压缩机(2)包括：
在所确定的闪蒸罐压力等于或大于所述第四阈值且低于第五阈值的情况下，卸载(310)所述压缩机(2)；以及
在所确定的闪蒸罐压力大于所述第五阈值的情况下，停止(312)所述压缩机(2)的运行。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述压缩机(2)包括排出口，并且其中，所述制冷循环(1a、1b)还包括排热换热器(3)和膨胀装置(4)，所述排热换热器(3)连接到所述压缩机(2)的所述排出口，所述膨胀装置(4)布置在所述排热换热器(3)与所述闪蒸罐(5)之间，其中，所述方法还包括：
在所确定的闪蒸罐压力低于第六阈值的情况下，将所述膨胀装置(4)的开度设定(406)为预定值；
在所确定的闪蒸罐压力等于或大于所述第六阈值且低于第七阈值的情况下，将所述膨胀装置(4)的开度设定(410)为由PID控制器基于第一排热换热器压力模式确定的值；
确定所述闪蒸罐(5)中的压力等于或大于所述第七阈值且低于第八阈值，并将所述膨胀装置(4)的开度设定(414)为由所述PID控制器基于第二排热换热器压力模式确定的值；或者
确定所述闪蒸罐(5)中的压力等于或大于所述第八阈值且低于第九阈值，并基于模糊调整控制(418)所述膨胀装置(4)的开度；或者
确定所述闪蒸罐(5)中的压力等于或大于所述第九阈值且低于第十阈值，并基于闪蒸罐压力调整模式控制(422)所述膨胀装置(4)的开度；或者
确定是否所述闪蒸罐(5)中的压力等于或大于所述第十阈值，并关闭(424)所述膨胀装置(4)。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第一排热换热器压力模式包括基于所述排热换热器(3)中的制冷剂的温度控制所述膨胀装置(4)。
13.根据权利要求11和12中任一项所述的方法，其中，所述第二排热换热器压力模式(HRHE_mode2)包括基于所述排热换热器(3)中的制冷剂的温度和所述闪蒸罐(5)中的制冷剂的压力控制所述膨胀装置(4)。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中，所述闪蒸罐(5)压力调整模式包括：基于所述闪蒸罐(5)中的制冷剂的压力控制所述膨胀装置(4)。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述制冷循环(1b)包括连接在所述闪蒸罐(5)与所述压缩机(2)的所述吸入口之间的旁通管线(11)，其中，所述旁通管线(11)包括旁通阀(12)，并且其中，所述方法还包括：
确定所述闪蒸罐(5)的压力低于第十一阈值，并关闭(506)所述旁通阀(12)；或者
确定所述闪蒸罐(5)的压力等于或大于所述第十一阈值且低于第十二阈值，并通过PID控制器基于所确定的闪蒸罐压力确定(510)所述旁通阀(12)的开度值；或者
确定所述闪蒸罐(5)的压力等于或大于所述第十二阈值且低于第十三阈值，并完全打开(514)所述旁通阀(12)；或者
确定所述闪蒸罐(5)的压力等于或大于所述第十三阈值，并且将所述旁通阀(12)的开度设定(516)为预定值。
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