CN113606806A - 一种双温制冷系统及其运行控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双温制冷系统及其运行控制方法，双温制冷系统包括第一间室、第一蒸发器、第二间室和第二蒸发器；当第一间室处于制冷运行状态时，第二蒸发器能够串联在第一蒸发器的下游，制冷剂按照顺序先进入第一蒸发器进行制冷以向第一间室提供冷量，且未完全蒸发的制冷剂余量能够进入第二蒸发器进行制冷以向第二间室提供冷量；当第二间室处于制冷运行状态时，第一蒸发器能够串联在第二蒸发器的下游，制冷剂按照顺序先进入第二蒸发器进行制冷以向第二间室提供冷量，且未完全蒸发的制冷剂余量能够进入第一蒸发器进行制冷以向第一间室提供冷量。本发明能够实现制冷剂的充分蒸发并保证回气的温度，具有制冷效率高、能耗低的优点。

Description

一种双温制冷系统及其运行控制方法

技术领域

本发明属于制冷技术领域，具体涉及一种双温制冷系统及其运行控制方法。

背景技术

目前的双温区制冷系统及其存在的缺陷如下：

1)单蒸发器风控双温系统，其采用一套风循环系统，两个间室之间易串味；

2)串联双温系统，两个间室的温度同时提高或降低，温度范围受限，不可逆，能量损失大；

3)串并联双温系统，其中一个间室温度受限且不可逆损失大；

4)并联双温系统，两个间室温度差异以及容积差异大时，很难匹配出即满足大容积低温又满足小容积高温间室的系统，容易出现蒸发不完全、耗电多、噪音大等问题；

5)双压缩机双回路系统，存在成本高、耗电多、噪音大的问题。

因此，需要对双温制冷系统进行改进。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种双温制冷系统及其运行控制方法，其能够实现制冷剂的充分蒸发并保证回气的温度，具有制冷效率高、能耗低的优点。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种双温制冷系统，包括：

第一间室和为第一间室提供冷量的第一蒸发器；

第二间室和为第二间室提供冷量的第二蒸发器；

当第一间室处于制冷运行状态时，第二蒸发器能够串联在第一蒸发器的下游，制冷剂按照顺序先进入第一蒸发器进行制冷以向第一间室提供冷量，且未完全蒸发的制冷剂余量能够进入第二蒸发器进行制冷以向第二间室提供冷量；

当第二间室处于制冷运行状态时，第一蒸发器能够串联在第二蒸发器的下游，制冷剂按照顺序先进入第二蒸发器进行制冷以向第二间室提供冷量，且未完全蒸发的制冷剂余量能够进入第一蒸发器进行制冷以向第一间室提供冷量。

根据本发明的另一种具体实施方式，进一步包括第一三通阀和第二三通阀，其中第一蒸发器和第二蒸发器位于第一三通阀的下游和第二三通阀的上游。

根据本发明的另一种具体实施方式，进一步包括用于进行第一蒸发器和第二蒸发器换向串联的控制模块；

当第一间室处于制冷运行状态时，控制模块控制第一三通阀和第二三通阀进行换向切换使得第二蒸发器串联在第一蒸发器的下游；

当第二间室处于制冷运行状态时，控制模块控制第一三通阀和第二三通阀进行换向切换使得第一蒸发器串联在第二蒸发器的下游。

根据本发明的另一种具体实施方式，进一步包括制冷模块，制冷模块包括压缩机、冷凝器和节流单元；

压缩机、冷凝器、节流单元、第一蒸发器和压缩机依次连接形成制冷模块的第一通路；

压缩机、冷凝器、节流单元、第二蒸发器和压缩机依次连接形成制冷模块的第二通路；

其中第一蒸发器和第二蒸发器之间通过连接管连通；

其中第一三通阀具有一个入口和两个出口，第一三通阀的入口串联在第一通路和第二通路中，第一三通阀的其中一个出口与第一蒸发器的入口连通，第一三通阀的另外一个出口和第二蒸发器的入口连通；

其中第二三通阀具有两个入口和一个出口，第二三通阀的其中一个入口与第一蒸发器的出口连通，第二三通阀的另外一个入口与第二蒸发器的出口连通，第二三通阀的出口串联在第一通路和第二通路中。

根据本发明的另一种具体实施方式，制冷模块进一步包括通断阀，通断阀设置于连接管上，通断阀在开启时进行第一蒸发器和第二蒸发器的连通。

根据本发明的另一种具体实施方式，节流单元包括一个毛细管，毛细管设置于第一三通阀的上游。

根据本发明的另一种具体实施方式，节流单元包括两个毛细管，其中一个毛细管设置于第一蒸发器和第一三通阀之间，另外一个毛细管设置于第二蒸发器和第一三通阀之间。

另一方面，本发明同时提供了一种采用上述双温制冷系统的运行控制方法，运行控制方法包括通过温度检测模块进行检测第一间室、第二间室的温度，将所检测的实时温度值与第一间室、第二间室的设定温度范围进行比较并执行如下：

1)如果所检测的第一间室的实时温度值超出第一间室的设定温度范围，并且此时第二间室不处于制冷运行状态，则：

控制第二蒸发器切换至串联在第一蒸发器的下游，第一间室进入制冷运行状态，制冷剂按照顺序先进入第一蒸发器进行制冷以向第一间室提供冷量，且未完全蒸发的制冷剂余量能够进入第二蒸发器进行制冷以向第二间室提供冷量；

2)如果所检测的第二间室的实时温度值超出第二间室的设定温度范围，并且此时第一间室不处于制冷运行状态，则：

控制第一蒸发器切换至串联在第二蒸发器的下游，第二间室进入制冷运行状态，制冷剂按照顺序先进入第二蒸发器进行制冷以向第二间室提供冷量，且未完全蒸发的制冷剂余量能够进入第一蒸发器进行制冷以向第一间室提供冷量。

根据本发明的另一种具体实施方式，进一步包括3)如果所检测的第一间室的实时温度值超出其设定温度范围的同时所检测的第二间室的实时温度值超出其设定温度范围，并且第一间室和第二间室均不处于制冷运行状态，则：

按照设定优先级顺序控制第一间室进入制冷运行状态或第二间室进入制冷运行状态。

本方案中的优先级顺序为人为设定，可以根据需要进行设计优先级顺序，例如可以根据实时温度值与设定温度范围的最大差值设计优先级顺序，差值较大的优先制冷，也可以根据设定温度范围的实际值设计优先级顺序，设定温度范围中的最低温度值较小的优先制冷，还可以根据第一间室和第二间室的容积大小设计优先级顺序，容积较大的优先制冷；总之，这里的优先级顺序可以是设计者根据实际需要主观设定的参数。

根据本发明的另一种具体实施方式，第一间室的设定温度范围和第二间室的温度范围相同或者不相同。

本发明具备以下有益效果：

本发明的双温制冷系统中第一蒸发器和第二蒸发器按照制冷的需求进行适应性的正序或倒序串联，制冷剂进入其中一个蒸发器进行制冷并提供大量冷量，以控制该一个蒸发器所对应的间室的温度；同时未来得及进行完全蒸发的制冷剂进入另外一个蒸发器进行制冷并提供少量的冷量，以保持该另外一个蒸发器所对应的间室的温度，实现制冷剂的充分蒸发，同时保证回气的温度。

本发明中的第一蒸发器和第二蒸发器的串接顺序可以进行换向切换，实现不同制冷间室的不同制冷量调节，使得第一间室和第二间室保持在正常的温度范围内，保持两个间室内温度的稳定，使两个间室的温度调节范围大大增加，解决了现有大部分方案必须一个间室温度要高于另一个间室的问题，同时，本发明中制冷剂蒸发彻底，提高了制冷效率，降低了能耗。

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1是本发明双温制冷系统的示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不限于下面公开的具体实施例的限制。

实施例1

本实施例提供了一种双温制冷系统，如图1所示，包括第一间室1和为第一间室1提供冷量的第一蒸发器2、第二间室3和为第二间室3提供冷量的第二蒸发器4、制冷模块、第一三通阀8和第二三通阀9；

当第一间室1处于制冷运行状态时，第二蒸发器4能够串联在第一蒸发器2的下游，制冷剂按照顺序先进入第一蒸发器2进行制冷以向第一间室1提供冷量，且未完全蒸发的制冷剂余量能够进入第二蒸发器4进行制冷以向第二间室3提供冷量；

此阶段制冷剂主要在第一蒸发器2内进行蒸发并提供足额的冷量以保持第一间室1的温度，进入第二蒸发器4的制冷剂是未进行完全蒸发的少量制冷剂，其提供少量的冷量以保持第二间室3的温度，此时第二间室3处于设定的温度范围内，该少量的冷量可以被充分利用以延长第二间室3需要制冷的时间。

当第二间室3处于制冷运行状态时，第一蒸发器2能够串联在第二蒸发器4的下游，制冷剂按照顺序先进入第二蒸发器4进行制冷以向第二间室1提供冷量，且未完全蒸发的制冷剂余量能够进入第一蒸发器2进行制冷以向第一间室1提供冷量。

此阶段制冷剂主要在第二蒸发器4内进行蒸发并提供足额的冷量以保持第二间室3的温度，进入第一蒸发器2的制冷剂是未进行完全蒸发的少量制冷剂，其提供少量的冷量以保持第一间室1的温度，此时第一间室1处于设定的温度范围内，该少量的冷量可以被充分利用以延长第一间室1需要制冷的时间。

在设备刚启动时第一间室1和第二间室3的温度均未达到设定的温度范围，可以根据程序控制(优先级顺序)实现先进行对第一间室1提供冷量使第一间室1达到设定的温度范围，再进行对第二间室3提供冷量使第二间室3达到设定的温度范围；或相反。

如图1所示，第一蒸发器2和第二蒸发器4位于第一三通阀8的下游和第二三通阀9的上游。

制冷模块包括压缩机5、冷凝器6和节流单元7，压缩机5、冷凝器6、节流单元7、第一蒸发器2和压缩机5依次连接形成制冷模块的第一通路，压缩机5、冷凝器6、节流单元7、第二蒸发器4和压缩机5依次连接形成制冷模块的第二通路，通过第一蒸发器2和第二蒸发器4之间的串联实现第一通路与第二通路的连通，进而具备两种不同流动路径的制冷模块。

本实施例中采用只采用一组压缩机5和冷凝器6，降低成本的同时，还可以减小设备运行的噪音。

本实施例中将第一蒸发器2和第二蒸发器4之间通过连接管10连通，并提供用于控制制冷模块中的双通路进行换向的控制模块，并通过第一三通阀8和第二三通阀9进行协同控制，实现对第一蒸发器2和第二蒸发器4的正序或倒序串联，当第一间室1处于制冷运行状态时，控制模块控制第一三通阀8和第二三通阀9进行换向切换使得第二蒸发器4串联在第一蒸发器2的下游，当第二间室3处于制冷运行状态时，控制模块控制第一三通阀8和第二三通阀9进行换向切换使得第一蒸发器2串联在第二蒸发器4的下游。

具体的连接方式如下：

第一三通阀8具有一个入口8-1和两个出口8-2、8-3，第一三通阀8的入口8-1串联在第一通路和第二通路中，第一三通阀8的其中一个出口8-2与第一蒸发器2的入口连通，第一三通阀8的另外一个出口8-3和第二蒸发器4的入口连通；

第二三通阀9具有两个入口9-1、9-2和一个出口9-3，第二三通阀9的其中一个入口9-1与第一蒸发器2的出口连通，第二三通阀9的另外一个入口9-2与第二蒸发器4的出口连通，第二三通阀9的出口9-3串联在第一通路和第二通路中。

进一步的，本实施例中的节流单元7包括两个毛细管，其中一个毛细管设置于第一蒸发器2和第一三通阀8之间，另外一个毛细管设置于第二蒸发器4和第一三通阀8之间。

在其他优选示例中，部分条件下(比如两个间室的温度以及面积相差不大时)可以采用一个毛细管，并且将该毛细管设置于第一三通阀8的上游。

本实施例中通过对第一三通阀8、第二三通阀9的协同控制，实现将第二蒸发器4串联至第一通路中以将第一蒸发器2中未完全蒸发的制冷剂进行充分利用，或将第一蒸发器2串联至第二通路中以将第二蒸发器4中未完全蒸发的制冷剂进行充分利用，大大提高了制冷效率，并且不受第一间室1和第二间室3设定温度的影响，可以广泛适用于双温区的制冷设备中。

本实施例中的制冷过程如下：

当第一间室1处于制冷运行状态、第二间室3处于温度保持状态时，控制模块控制第一三通阀的入口8-1和出口8-2(与第一蒸发器2相连通)为通路，控制模块控制第二三通阀的出口9-3和入口9-2(与第二蒸发器4相连通)为通路，此时第二蒸发器4串联在第一蒸发器2的下游并形成回路：压缩机5—冷凝器6—第一三通阀8—毛细管—第一蒸发器2—第二蒸发器4—第二三通阀9—回热器件11—压缩机5。

此种状态下第一蒸发器2中未完全蒸发利用的制冷剂进入第二蒸发器4中进行充分再利用，使制冷剂蒸发彻底。

当第二间室3处于制冷运行状态、第一间室1处于温度保持状态时，控制模块控制第一三通阀的入口8-1和出口8-3(与第二蒸发器4相连通)为通路，控制模块控制第二三通阀的出口9-3和入口9-1(与第一蒸发器2相连通)为通路，此时第一蒸发器2串联在第二蒸发器4的下游并形成回路：压缩机5—冷凝器6—第一三通阀8—毛细管—第二蒸发器4—第一蒸发器2—第二三通阀9—回热器件11—压缩机5。

此种状态下第二蒸发器4中未完全蒸发利用的制冷剂进入第一蒸发器2中进行充分再利用，使制冷剂蒸发彻底。

本实施例的第一蒸发器2和第二蒸发器4串联，一方面提高了制冷效率，另一方面延长了第二间室3需要进行制冷的时间进而降低能耗。

在本发明的其他示例中，制冷模块进一步包括通断阀，通断阀设置于连接管10上，通断阀在开启时进行第一蒸发器2和第二蒸发器4的连通，此时如果通断阀关闭，则形成第一蒸发器2和第二蒸发器4并联，以提供更多的使用方式和场景。

实施例2

本实施例提供了一种采用实施例1双温制冷系统的运行控制方法，包括通过温度检测模块进行检测第一间室1、第二间室3的温度，将所检测的实时温度值与第一间室1、第二间室3的设定温度范围进行比较并执行如下：

1)如果所检测的第一间室1的实时温度值超出第一间室1的设定温度范围，并且此时第二间室3不处于制冷运行状态，则：

控制第二蒸发器4切换至串联在第一蒸发器2的下游，第一间室1进入制冷运行状态，制冷剂按照顺序先进入第一蒸发器2进行制冷以向第一间室1提供冷量，且未完全蒸发的制冷剂余量能够进入第二蒸发器4进行制冷以向第二间室3提供冷量；

2)如果所检测的第二间室3的实时温度值超出第二间室3的设定温度范围，并且此时第一间室1不处于制冷运行状态，则：

控制第一蒸发器2切换至串联在第二蒸发器4的下游，第二间室3进入制冷运行状态，制冷剂按照顺序先进入第二蒸发器4进行制冷以向第二间室3提供冷量，且未完全蒸发的制冷剂余量能够进入第一蒸发器2进行制冷以向第一间室1提供冷量；

3)如果所检测的第一间室1的实时温度值超出其设定温度范围的同时所检测的第二间室3的实时温度值超出其设定温度范围，并且第一间室1和第二间室3均不处于制冷运行状态，则：

按照设定优先级顺序控制第一间室1进入制冷运行状态或第二间室3进入制冷运行状态。

本实施例中所设定的优先级顺序是：如果所检测的第一间室1的实时温度值超出其设定温度范围的同时所检测的第二间室3的实时温度值超出其设定温度范围，优选控制第一间室1进入制冷运行状态。

本实施例中的温度检测模块例如为温度传感器，其中第一间室1的设定温度范围和第二间室3的温度范围相同或者不相同，并且第一间室1和第二间室3的温度调节范围大大增加，解决了现有双间室技术中必须是一个间室的温度高于另一个间室温度的问题。

虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的范围所涵盖。

Claims (10)

1.一种双温制冷系统，其特征在于，包括：

第一间室和为所述第一间室提供冷量的第一蒸发器；

第二间室和为所述第二间室提供冷量的第二蒸发器；

当所述第一间室处于制冷运行状态时，所述第二蒸发器能够串联在所述第一蒸发器的下游，制冷剂按照顺序先进入所述第一蒸发器进行制冷以向所述第一间室提供冷量，且未完全蒸发的制冷剂余量能够进入所述第二蒸发器进行制冷以向所述第二间室提供冷量；

当所述第二间室处于制冷运行状态时，所述第一蒸发器能够串联在所述第二蒸发器的下游，制冷剂按照顺序先进入所述第二蒸发器进行制冷以向所述第二间室提供冷量，且未完全蒸发的制冷剂余量能够进入所述第一蒸发器进行制冷以向所述第一间室提供冷量。

2.如权利要求1所述的双温制冷系统，其特征在于，进一步包括第一三通阀和第二三通阀，其中所述第一蒸发器和所述第二蒸发器位于所述第一三通阀的下游和所述第二三通阀的上游。

3.如权利要求2所述的双温制冷系统，其特征在于，

进一步包括用于进行所述第一蒸发器和所述第二蒸发器换向串联的控制模块；

当所述第一间室处于制冷运行状态时，所述控制模块控制所述第一三通阀和所述第二三通阀进行换向切换使得所述第二蒸发器串联在所述第一蒸发器的下游；

当所述第二间室处于制冷运行状态时，所述控制模块控制所述第一三通阀和所述第二三通阀进行换向切换使得所述第一蒸发器串联在所述第二蒸发器的下游。

4.如权利要求2述的双温制冷系统，其特征在于，进一步包括制冷模块，所述制冷模块包括压缩机、冷凝器和节流单元；

所述压缩机、所述冷凝器、所述节流单元、所述第一蒸发器和所述压缩机依次连接形成所述制冷模块的第一通路；

所述压缩机、所述冷凝器、所述节流单元、所述第二蒸发器和所述压缩机依次连接形成所述制冷模块的第二通路；

其中所述第一蒸发器和所述第二蒸发器之间通过连接管连通；

其中所述第一三通阀具有一个入口和两个出口，所述第一三通阀的入口串联在所述制冷模块的第一通路和第二通路中，所述第一三通阀的其中一个出口与所述第一蒸发器的入口连通，所述第一三通阀的另外一个出口和所述第二蒸发器的入口连通；

其中所述第二三通阀具有两个入口和一个出口，所述第二三通阀的其中一个入口与所述第一蒸发器的出口连通，所述第二三通阀的另外一个入口与所述第二蒸发器的出口连通，所述第二三通阀的出口串联在所述制冷模块的第一通路和第二通路中。

5.如权利要求4所述的双温制冷系统，其特征在于，所述制冷模块进一步包括通断阀，所述通断阀设置于所述连接管上，所述通断阀在开启时进行所述第一蒸发器和所述第二蒸发器的连通。

6.如权利要求4所述的双温制冷系统，其特征在于，所述节流单元包括一个毛细管，所述毛细管设置于所述第一三通阀的上游。

7.如权利要求4所述的双温制冷系统，其特征在于，所述节流单元包括两个毛细管，其中一个所述毛细管设置于所述第一蒸发器和所述第一三通阀之间，另外一个所述毛细管设置于所述第二蒸发器和所述第一三通阀之间。

8.一种权利要求1-7任一项所述的双温制冷系统的运行控制方法，其特征在于，所述运行控制方法包括通过温度检测模块进行检测所述第一间室、所述第二间室的温度，将所检测的实时温度值与所述第一间室、所述第二间室的设定温度范围进行比较并执行如下：

1)如果所检测的所述第一间室的实时温度值超出所述第一间室的设定温度范围，并且此时所述第二间室不处于制冷运行状态，则：

控制所述第二蒸发器切换至串联在所述第一蒸发器的下游，所述第一间室进入制冷运行状态，制冷剂按照顺序先进入所述第一蒸发器进行制冷以向所述第一间室提供冷量，且未完全蒸发的制冷剂余量能够进入所述第二蒸发器进行制冷以向所述第二间室提供冷量；

2)如果所检测的所述第二间室的实时温度值超出所述第二间室的设定温度范围，并且此时所述第一间室不处于制冷运行状态，则：

控制所述第一蒸发器切换至串联在所述第二蒸发器的下游，所述第二间室进入制冷运行状态，制冷剂按照顺序先进入所述第二蒸发器进行制冷以向所述第二间室提供冷量，且未完全蒸发的制冷剂余量能够进入所述第一蒸发器进行制冷以向所述第一间室提供冷量。

9.如权利要求8所述的运行控制方法，其特征在于，进一步包括：

3)如果所检测的所述第一间室的实时温度值超出其设定温度范围的同时所检测的所述第二间室的实时温度值超出其设定温度范围，并且所述第一间室和所述第二间室均不处于制冷运行状态，则：

按照设定优先级顺序控制所述第一间室进入制冷运行状态或所述第二间室进入制冷运行状态。

10.如权利要求8所述的运行控制方法，其特征在于，所述第一间室的设定温度范围和所述第二间室的温度范围相同或者不相同。

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