CN115342539A - 制冷系统、膨胀阀组件以及制冷系统控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种制冷系统、膨胀阀组件以及制冷系统控制方法，其中，该制冷系统包括旁通通道、第二温度传感器及控制器，旁通通道连通第一通道和第二通道，旁通通道具有节流部，节流部位于旁通通道的进口和出口之间，第二温度传感器的感应头设于旁通通道内，且位于节流部和旁通通道的出口之间，且邻近出口设置，在系统工作的情况下，第二温度传感器的感应头所在处的旁通通道内的工作介质处于饱和状态，控制器获取第一温度传感器和第二温度传感器的感测结果，确定感测结果的差值，并根据差值确定压缩机进口处的过热度，通过本申请，解决了制冷系统需要依赖压力传感器来确定压缩机进口处的过热度的问题，有利于降低制造成本。

Description

制冷系统、膨胀阀组件以及制冷系统控制方法

技术领域

本申请涉及空调技术领域，特别是涉及一种制冷系统、膨胀阀组件以及制冷剂系统控制方法。

背景技术

在相关技术中，制冷系统中需要设置温度传感器和压力传感器，温度传感器可以感测温度数据，压力传感器可以感测压力数据，制冷系统根据温度数据和压力数据，可以确定并控制压缩机进口处的过热度，以保证没有液态冷媒流入压缩机，避免压缩机被液态冷媒损坏，但压力传感器成本较高。

针对相关技术中，制冷系统需要依赖压力传感器来确定压缩机进口处的过热度，增加了制造成本的问题，尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制冷系统、膨胀阀组件以及制冷系统控制方法，有利于降低制造成本。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种制冷系统，所述系统包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器、第一通道、第一温度传感器和第二通道，所述第一通道连通所述蒸发器和所述压缩机，所述第一温度传感器的感应头设于所述第一通道内，所述第二通道位于所述冷凝器和所述蒸发器之间，所述膨胀阀可在所述第二通道处形成节流，所述系统还包括：

旁通通道，连通所述第一通道和所述第二通道，所述旁通通道通过出口与所述第一通道连通，所述旁通通道通过进口与所述第二通道连通，所述旁通通道具有节流部，所述节流部位于所述旁通通道的进口和出口之间，

第二温度传感器，所述第二温度传感器的感应头设于所述旁通通道内，且位于所述节流部和所述旁通通道的出口之间，且邻近所述出口设置，在所述系统工作的情况下，所述第二温度传感器的感应头所在处的旁通通道内的工作介质处于饱和状态，及，

控制器，获取所述第一温度传感器和所述第二温度传感器的感测结果，确定所述第一温度传感器和所述第二温度传感器的感测结果的差值，并根据所述差值确定所述压缩机进口处的过热度。

本发明还公开一种膨胀阀组件，应用于制冷系统，所述膨胀阀组件包括膨胀阀、第一温度传感器、旁通通道、第二温度传感器以及控制器，所述膨胀阀包括阀体和阀针，所述阀体具有第一孔道和第二孔道，所述第一孔道和所述第二孔道均贯穿所述阀体的两个侧面，所述第一温度传感器的感应头设于所述第二孔道内，所述阀针与所述第一孔道配合并能够形成节流，所述旁通通道连通所述第一孔道和所述第二孔道；

所述第二温度传感器的感应头设于所述旁通通道内，并位于所述旁通通道靠近所述第二孔道的一侧，在所述制冷系统工作的情况下，所述旁通通道在所述第二温度传感器处的工作介质处于饱和状态；

所述控制器获取所述第一温度传感器和所述第二温度传感器的感测结果，所述控制器确定所述第一温度传感器和所述第二温度传感器的感测结果的差值，并根据所述差值确定所述第二孔道出口处的过热度。

本发明还公开一种制冷系统控制方法，应用于所述制冷系统，所述方法包括：

获取所述制冷系统内第一温度传感器和第二温度传感器的感测结果；

确定所述第一温度传感器和所述第二温度传感器的感测结果的差值；

根据所述差值确定所述制冷系统的压缩机进口处的过热度。

本发明通过在制冷系统内设置旁通通道、第二温度传感器及控制器，旁通通道连通第一通道和第二通道，旁通通道通过出口与第一通道连通，旁通通道通过进口与第二通道连通，旁通通道具有节流部，节流部位于旁通通道的进口和出口之间，第二温度传感器的感应头设于旁通通道内，且位于节流部和旁通通道的出口之间，且邻近出口设置，在系统工作的情况下，第二温度传感器的感应头所在处的旁通通道内的工作介质处于饱和状态，控制器获取第一温度传感器和第二温度传感器的感测结果，确定第一温度传感器和第二温度传感器的感测结果的差值，并根据差值确定压缩机进口处的过热度，解决了制冷系统需要依赖压力传感器来确定压缩机进口处的过热度的问题，有利于降低制造成本。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请第一实施例的制冷系统的结构框图；

图2是根据本申请第二实施例的制冷系统的结构框图；

图3是根据本申请实施例的制冷系统的压焓示意图；

图4是根据本申请第三实施例的制冷系统的结构框图；

图5是根据本申请第四实施例的制冷系统的结构框图；

图6是根据本申请第五实施例的制冷系统的结构框图；

图7是根据本申请第六实施例的制冷系统的结构框图；

图8是根据本申请第七实施例的旁通通道的结构示意图；

图9是根据本申请第八实施例的旁通通道的结构示意图；

图10是根据本申请第九实施例的旁通通道的结构示意图；

图11是根据本申请第十实施例的制冷系统的工作介质流动方向示意图；

图12是根据本申请第十一实施例的制冷系统的工作介质流动方向示意图。

图中：10、压缩机；20、冷凝器；30、膨胀阀；31、阀体；311、第一孔道；312、阀口；313、第二孔道；32、阀针；40、蒸发器；50、第一通道；60、第一温度传感器；70、第二通道；80、旁通通道；81、节流部；90、第二温度传感器。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。

除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。

图1是根据本申请第一实施例的制冷系统的结构框图，如图1所示，制冷系统包括压缩机10、冷凝器20、膨胀阀30和蒸发器40四个基本设备，其中，压缩机10是制冷循环的动力，压缩机10通过电动机不停地旋转，可以及时抽出蒸发器40内的工作介质(例如，该工作介质为制冷剂或冷媒)，并且压缩机10还通过压缩作用提高工作介质的压力和温度；冷凝器20是一个热交换设备，作用是利用外界环境介质(例如，该外界环境介质为空气或水)，使来自压缩机10的高温高压的工作介质冷却，工作介质经过冷凝器20后，冷凝成高压常温的工作介质；高压常温的工作介质不能直接送入低压低温的蒸发器40，根据饱和压力与饱和温度一一对应原理，如果降低工作介质的压力，工作介质的饱和温度也会随之下降，因此，可以将高压常温的工作介质通过膨胀阀30节流降压，得到低温低压的工作介质，再送入蒸发器40内吸热蒸发；蒸发器40也是一个热交换设备，节流后的低温低压的工作介质在蒸发器40内蒸发变为蒸气，吸收被冷却物体的热量，使物体的温度下降，达到降温、冷冻、冷藏等目的。制冷系统除了包括压缩机10、冷凝器20、膨胀阀30和蒸发器40四个基本设备之外，还包括第一通道50、第一温度传感器60和第二通道70，第一通道50连通蒸发器40和压缩机10，第一温度传感器60能够检测第一通道50内的温度，从而为测量和控制压缩机10的过热度提供部分检测数据，以保证没有液态的工作介质流向压缩机10进口，避免压缩机10发生液击损坏。第二通道70位于冷凝器20和蒸发器40之间，膨胀阀30包括阀体31和阀针32，阀针32在第二通道70内形成节流，具体地，阀针32上移或下移，以调节第二通道70的通流面积，达到节流的目的，本实施例中，至少部分第二通道70成形于膨胀阀30，具体可以位于膨胀阀30的阀体31。

图2是根据本申请第二实施例的制冷系统的结构框图，如图2所示，第一通道50可以成形于膨胀阀30上，以便于工业应用，本申请实施例提供的制冷系统还包括旁通通道80和第二温度传感器90，本实施例中，至少部分第一通道50和至少部分第二通道70均成形于膨胀阀30，具体地，成形于膨胀阀30的阀体31。第二通道70位于冷凝器20和蒸发器40之间，第一通道50位于蒸发器40和压缩机10之间，第一温度传感器60的感应头位于第一通道50内，旁通通道80连通第一通道50和第二通道70，第二温度传感器90的感应头位于旁通通道80内，且位于旁通通道80邻近第一通道50的一侧，旁通通道80可以是截面为圆形或任何其他形状的微小通道，考虑到第二温度传感器90的感应头部分突出于第一通道50的壁面时，会受到蒸发器40出口处的过热气体C影响，导致检测到的温度不准，而第二温度传感器90的感应头太远离第一通道50的壁面时此处的压力不等于第一通道50内的压力，从而会影响最终过热度的确定，因此，第二温度传感器90可以设于旁通通道80的端部，并靠近第一通道50的壁面，以不受蒸发器40出口处的过热气体C影响为准。

需要说明的是，旁通通道80通径的大小选择要合适，具体的，旁通通道80通径的大小需要满足：在制冷系统工作的情况下，第二温度传感器90的感应头所在处的旁通通道80内的工作介质处于饱和状态，如果旁通通道80通径设置得太小，会导致旁通流量过小，工作介质没到达第二温度传感器90就已经被膨胀阀30和环境加热或冷却，成为过热气体或过冷液体，第二温度传感器90检测到的工作介质的温度不是气液两相流体的饱和温度，如果旁通通道80通径设置得太大，会导致旁通流量过大，则过多气液两相的工作介质通过旁通通道80进入第一通道50，在保证第一通道50过热度一定的情况下，蒸发器40的出口的气体需要更大的过热度，会降低蒸发器40的工作效率。

进一步的，为了使得在制冷系统工作的情况下第二温度传感器90处的工作介质可以处于饱和状态，旁通通道80通径的大小可以通过以下方式进行确定：在加工环节，在旁通通道80内的第二温度传感器90的感应头所在处，通过压力传感器和温度传感器感测得到该位置处的旁通通道80内的工作介质的压力值和温度值，并将该压力值和温度值与饱和状态的温度和压力对应关系表中的数值进行比对，如果测量得到的压力值和温度值与该关系表中的其中一对压力值和温度值相同或基本相同，则可以按照此时的旁通通道80通径的大小加工旁通通道80。

此外，该制冷系统还包括控制器(图中未画出)，控制器获取第一温度传感器60和第二温度传感器90的感测结果，确定第一温度传感器60和第二温度传感器90的感测结果的差值，并根据差值确定压缩机10进口处的过热度。

本发明实施例还提供了控制器可以根据差值确定压缩机10进口处的过热度的工作原理，该工作原理仅为示意性说明，非限制性说明，工作原理如下：

如图2所示，压缩机10将气态的低温低压工作介质气体压缩成高温高压的气体并排出，高温高压的气态工作介质经冷凝器20时液化，热量被车外的空气带走；高压液态的工作介质A经膨胀阀30的节流作用而降压为低压的气液两相流体B，一支路低压的气液两相流体在蒸发器40中吸收热量，成为过热气体C，另一支路低压的气液两相流体B进入旁通通道80，经过旁通通道80节流后压力进一步降低，成为气液两相流体D，旁通通道80内的气液两相流体D和蒸发器40出口的过热气体C在第一通道50内汇集成为气体E，由于旁通通道80与第一通道50连通，气液两相流体D的压力和气体E的压力近似相等，所以气体E的饱和温度与气液两相流体D的饱和温度相同，由于旁通通道80生产时已经对通径大小进行控制，使得气液两相流体D处于饱和状态，所以气液两相流体D的饱和温度就是气液两相流体D的温度，因而第一通道50的过热度可以为气体E的温度与气液两相流体D的温度的差值，由于第一温度传感器60检测周围气体E的温度，第二温度传感器90检测周围气液两相流体D的温度，因而第一通道50的过热度可以为第一温度传感器60与第二温度传感器90的感测结果的差值，由于第一通道50与压缩机10进口处连通，在忽略第一通道50至压缩机10的距离和压降的情况下，第一通道50的过热度可以近似为压缩机10进口处的过热度。

为了避免压缩机10液击损坏，需要保证第一温度传感器60与第二温度传感器90的感测结果的差值大于设定数值，图3是根据本申请实施例的制冷系统的压焓示意图，如图3所示，为了避免压缩机10液击损坏，气体E在压焓示意图中的位置应当处于压焓示意图的实线以右的区域；另外，经过冷凝器冷却后的工作介质A，经过第二通道节流膨胀后变成低温两相流体B，其中一路经过蒸发器吸热后，成为过热气体C，虽然B点工作介质的状态是两相流体，B点的温度是B点的饱和温度，但经过蒸发器产生了压力损失，所以C点对应的饱和温度比B点低，所以不能把B点的温度当成C点的饱和温度；另外一路小流量的工作介在旁通通道内被进一步降压到D，D点对应的工作介质仍是两相态，它的温度就是饱和温度，并且D点的压力与C点的压力相等，C点对应的工作介质与D点对应的工作介质混合后的E点对应的工作介质保持D点的压力与C点的压力基本不变，并且由于E点对应的工作介质被D点的两相态流体冷却，E点温度比C点略低，E点与D点的温度差就是压缩机10进口处的过热度，对于压缩机10而言，最重要的是E点的过热度，而不是C点的过热度。

由于压力传感器的成本比温度传感器高，本发明通过获取第一温度传感器60和第二温度传感器90的感测结果，确定压缩机10进口处的过热度，相对于相关技术中通过获取第一温度传感器60和压力传感器90的感测结果，确定压缩机10进口处的过热度，更有利于降低制造成本；同时，由于温度低于零下时，温度传感器的精度比压力传感器的精度高，在温度低于零下的情况下，通过本发明实施例确定出来的过热度更为准确。

本实施例中，如图2所示，旁通通道80开设于膨胀阀30的阀体内，在其他一些实施例中，如图1所示，旁通通道80也可以部分开设于膨胀阀30的阀体内，部分形成管路结构，在其他一些实施例中，图4是根据本申请第三实施例的制冷系统的结构框图，如图4所示，旁通通道80也可以形成于蒸发器40内，且旁通通道80和蒸发器40的主体部之间具有隔热部，从而避免蒸发器40内温度对旁通通道80内的工作介质温度造成影响，在其他一些实施例中，图5是根据本申请第四实施例的制冷系统的结构框图，如图5所示，旁通通道80也可以设于膨胀阀30与蒸发器40之间，呈单独的管路结构。

本实施例中，如图2所示，旁通通道80呈笔直状，在其他一些实施例中，图6是根据本申请第五实施例的制冷系统的结构框图，如图6所示，旁通通道80也可以呈弯折状。

具体的，在旁通通道80至少部分设于膨胀阀30内的情况下，旁通通道80可以设于第二通道70的轴向上的任意一侧，即旁通通道80可以设于第二通道70的节流处的前侧或后侧，图7是根据本申请第六实施例的制冷系统的结构框图，如图7所示，旁通通道80可以设于第二通道70的入口侧，由于工作介质从状态A就开始进入旁通通道80，而不是从从状态B进入旁通通道80，旁通通道80两端的压差更大，因此，在旁通通道80设于第二通道70的入口侧的情况下，旁通通道80可以设置得较长和较窄。

进一步的，为了使得旁通通道80压降明显，以便于气液两相流体D可以更容易地达到饱和状态的要求，可以在旁通通道80内设置节流部81，且节流部81设于第二温度传感器90远离第一通道50的一侧，该第二温度传感器90位于相对于节流部81较宽敞的宽敞区内，从而避免第二温度传感器90感测位置处存在较大压降，图8是根据本申请第七实施例的旁通通道的结构示意图，图9是根据本申请第八实施例的旁通通道的结构示意图，图10是根据本申请第九实施例的旁通通道的结构示意图，如图8至图10所示，该节流部81可以是任意形状，可选的，为了便于加工，该节流部81可以设置成规则形状。

图11是根据本申请第十实施例的制冷系统的工作介质流动方向示意图，图12是根据本申请第十一实施例的制冷系统的工作介质流动方向示意图，如图11和图12所示，在旁通通道80设于膨胀阀30外的情况下，旁通通道80可以设于膨胀阀30的第二通道的上游，或者，旁通通道80也可以设于膨胀阀30的第二通道的下游。

本领域的技术人员应该明白，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种制冷系统，所述系统包括压缩机(10)、冷凝器(20)、膨胀阀(30)、蒸发器(40)、第一通道(50)、第一温度传感器(60)和第二通道(70)，所述第一通道(50)连通所述蒸发器(40)和所述压缩机(10)，所述第一温度传感器(60)的感应头设于所述第一通道(50)内，所述第二通道(70)位于所述冷凝器(20)和所述蒸发器(40)之间，所述膨胀阀(30)可在所述第二通道(70)处形成节流，其特征在于，所述系统还包括：

旁通通道(80)，连通所述第一通道(50)和所述第二通道(70)，所述旁通通道(80)通过出口与所述第一通道(50)连通，所述旁通通道(80)通过进口与所述第二通道(70)连通，所述旁通通道(80)具有节流部(81)，所述节流部(81)位于所述旁通通道(80)的进口和出口之间，

第二温度传感器(90)，所述第二温度传感器(90)的感应头设于所述旁通通道(80)内，且位于所述节流部(81)和所述旁通通道(80)的出口之间，且邻近所述出口设置，在所述系统工作的情况下，所述第二温度传感器(90)的感应头所在处的旁通通道(80)内的工作介质处于饱和状态，及，

控制器，获取所述第一温度传感器(60)和所述第二温度传感器(90)的感测结果，确定所述第一温度传感器(60)和所述第二温度传感器(90)的感测结果的差值，并根据所述差值确定所述压缩机(10)进口处的过热度。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述膨胀阀(30)包括阀体(31)和阀针(32)，所述阀体(31)具有第一孔道(311)，所述第一孔道(311)具有阀口(312)，所述阀针(32)能够相对所述阀口(312)运动，所述阀针(32)能够调节所述第一孔道(311)的流通面积，所述第一孔道(311)为所述第二通道(70)的一部分。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述阀体(31)具有第二孔道(313)，所述第二孔道(313)为所述第一通道(50)的一部分，所述第一温度传感器(60)与所述阀体(31)固定连接。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述旁通通道(80)至少部分设于所述膨胀阀(30)内，或者，所述旁通通道(80)至少部分设于所述膨胀阀(30)和所述蒸发器(40)之间，或者，所述旁通通道(80)至少部分设于所述蒸发器(40)内，且所述旁通通道(80)和所述蒸发器(40)的主体部之间具有隔热部。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，在所述旁通通道(80)至少部分设于所述膨胀阀(30)内的情况下，所述旁通通道(80)设于所述第二通道(70)的节流处的前侧或后侧。

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述旁通通道(80)与所述第一通道(50)连通的一端位于所述阀体(31)。

7.一种膨胀阀组件，应用于制冷系统，其特征在于，所述膨胀阀组件包括膨胀阀(30)、第一温度传感器(60)、旁通通道(80)、第二温度传感器(90)以及控制器，所述膨胀阀(30)包括阀体(31)和阀针(32)，所述阀体(31)具有第一孔道(311)和第二孔道(313)，所述第一孔道(311)和所述第二孔道(313)均贯穿所述阀体(31)的两个侧面，所述第一温度传感器(60)的感应头设于所述第二孔道(313)内，所述阀针(32)与所述第一孔道(311)配合并能够形成节流，所述旁通通道(80)连通所述第一孔道(311)和所述第二孔道(313)；

所述第二温度传感器(90)的感应头设于所述旁通通道(80)内，并位于所述旁通通道(80)靠近所述第二孔道(313)的一侧，在所述制冷系统工作的情况下，所述旁通通道(80)在所述第二温度传感器(90)处的工作介质处于饱和状态；

所述控制器获取所述第一温度传感器(60)和所述第二温度传感器(90)的感测结果，所述控制器确定所述第一温度传感器(60)和所述第二温度传感器(90)的感测结果的差值，并根据所述差值确定所述第二孔道(313)出口处的过热度。

8.根据权利要求7所述的膨胀阀组件，其特征在于，所述旁通通道(80)包括节流部(81)，所述节流部(81)设于所述第二温度传感器(90)远离所述第二孔道(313)的一侧。

9.根据权利要求7所述的膨胀阀组件，其特征在于，所述第二温度传感器(90)设于所述旁通通道(80)的端部，并靠近所述第二孔道(313)的壁面。

10.一种制冷系统控制方法，应用于如权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述方法包括：

获取所述制冷系统内第一温度传感器(60)和第二温度传感器(90)的感测结果；

确定所述第一温度传感器(60)和所述第二温度传感器(90)的感测结果的差值；

根据所述差值确定所述制冷系统的压缩机(10)进口处的过热度。

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