CN201425383Y - 新型制冷剂净化节能器智能控制装置 - Google Patents

Abstract

一种新型制冷剂净化节能器智能控制装置，包括压缩机、油槽、冷凝器、节流装置、蒸发器，其特征在于增设储液罐和智能控制装置，储液罐分别连接制冷剂提取电磁阀、回油电磁阀、泄压恒压阀、干燥过滤器、泄压电磁阀，储液罐的内底部或外底部安装有导热箱体；智能控制装置包括主控CPU模块、输入模块、输出模块、电源模块、显示按键通信模块、RTC模块与手动测试指示模块；主控CPU模块是装置的核心，输入模块包括液位检测传感器、油位检测传感器、温度检测传感器及光电耦合器，输出模块采用驱动芯片外接电磁阀与指示灯，本实用新型自动检测、显示、告警、保护，智能化程度高，节能，环保，有效净化制冷剂提高制冷设备能效。

Description

新型制冷剂净化节能器智能控制装置

技术领域：

本实用新型涉及制冷设备技术领域，具体涉及一种新型制冷剂净化节能器智能控制装置。

背景技术：

制冷行业中，制冷设备在长期运行的过程中，由于冷冻油与制冷剂的相溶性，导致少量的冷冻油进入制冷循环系统，由此带来以下问题：

1、冷冻油与制冷剂的混合物进入蒸发器中，冷冻油会影响制冷剂的蒸发量，降低热转换效率。

2、冷冻油进入蒸发器中，会粘附在蒸发器的铜管壁上，影响蒸发器的热传递效率。

3、冷冻油与制冷剂的混合物进入蒸发器后，制冷剂的纯度降低，制冷剂蒸发量减少，从而降低制冷剂的蒸发效率。同时，制冷系统在安装及维护保养过程中，多少存在空气、湿气及其它杂质进入制冷设备中的现象，影响制冷剂纯度，降低机组效率，使得制冷系统能效降低，耗电量增加。

4、目前市场上的有些制冷剂净化设备，一般都是通过电能或化学方法或物理方法来对制冷剂进行净化，虽提高了制冷剂的纯度，但消耗了其它能源或者产生新的污染，不能达到真正节能、环保的目的。

发明内容：

本实用新型所要解决的技术问题是：针对上述现有技术存在的问题，而提供一种新型制冷剂净化节能器智能控制装置，其依据制冷设备的工况和制冷设备原理需求来净化制冷剂，并智能型地自动检测，显示设备运行状态参数，设置设备，故障警示，高压保护，以更好更快地净化制冷剂，提高制冷设备能效。

本实用新型采用的技术方案是：这种新型制冷剂净化节能器智能控制装置，包括压缩机、油槽、冷凝器、节流装置、蒸发器，本实用新型其特征在于增设储液罐和智能控制装置，储液罐底部左侧通过制冷剂提取电磁阀连接蒸发器底部，储液罐底部右侧通过回油电磁阀连接制冷机组油槽，储液罐顶部通过泄压恒压阀、干燥过滤器连接蒸发器上部，储液罐顶部还通过泄压电磁阀连接压缩机的吸气口，储液罐的内底部或外底部安装有导热箱体，导热箱体的输入端安装有导热电磁阀，导热箱体的输入、输出口分别连接连通压缩机排气口和吸气口，或者冷凝器冷冻水出水管和进水管；智能控制装置包括主控CPU模块、输入模块、输出模块、电源模块、显示按键通信模块、RTC模块与手动测试指示模块；主控CPU模块由复位模块与CPU电路构成，是智能控制装置的核心，进行系统的各种控制及数据处理运算；输入模块包括液位检测传感器、油位检测传感器、温度检测传感器及光电耦合器，输入模块的输出信号连接主控CPU模块的输入端；输出模块采用驱动芯片外接电磁阀与指示灯，主控CPU模块输出端连接输出模块的输入端；显示按键通信模块采用TFT工业专用彩色触摸显示屏，显示按键通信模块与主控CPU模块通过通信接口通信；RTC模块为时钟电路，手动测试指示模块包括拨码开关与发光二极管，RTC模块与手动测试指示模块都与主控CPU模块连接。

上述技术方案中，输出模块采用驱动芯片外接的电磁阀包括制冷剂提取电磁阀、泄压电磁阀。加热气体引入电磁阀。

上述技术方案中，储液罐上部安装有液位开关，储液罐顶部安装有安全阀，储液罐的下部安装有温控器。

本实用新型根据制冷设备系统的原理与构造，将本装置跨接在制冷设备上，利用制冷设备的热能与压差来净化制冷剂，这样，不借助其它能源来实现制冷剂净化，解决了制冷设备因冷冻油、湿气及杂质进入制冷系统所带来的能效低，耗电增加的问题，提高了制冷剂的纯度，本实用新型不消耗新能源，极大地提高设备能效，实现了真正节省能源的目的。更重要的是，本实用新型将先进的电子信息技术和数据处理技术应用于制冷剂节能净化器，对设备进行智能化控制，依据制冷设备的工况，以符合制冷设备原理需求来净化各种不同的制冷剂，并智能型地自动检测，显示设备运行状态，设置设备参数、故障警示、高压保护等，更好更快地净化制冷剂，提高制冷设备能效。

本实用新型的智能控制装置，其面板显示模块用以及时显示设备运行状态；温控模块用以依据制冷剂的量与物理特性来控制温度，以便使制冷剂充分净化，并保证设备安全运行；告警模块，当设备出现故障时及时显示故障内容并告警，告知使用者安全及时维护。储液装置用以储积需过滤的制冷剂混合物；导热模块用以加热储液罐内的制冷剂混合物；主控CPU模块具有制冷剂节能净化器的操作程序和软件，对电磁阀、指示灯、触摸屏等进行各种控制及数据处理运算，自动化、智能化程度高，控制精确，极大地提高了制冷剂节能净化器的效率和技术性能。

附图说明：

图1为本实用新型结构示意图

图2为本实用新型电原理框图

图3为CPU模块电路图

图4为输入模块电路图

图5为输出模块电路图

图6为电源模块电路图

图7为显示按键通信模块电路图

图8为RTC模块电路图

图9为手动测试指示模块电路图

附图标注说明：

1——制冷剂提取电磁阀  2——温控器     3——回油电磁阀

4——导热电磁阀        5——视液镜     6——泄压电磁阀

7——泄压恒压阀        8——安全阀     9——制冷剂液位开关

10——储液罐           11——导热箱体  12——回油过滤器

13——干燥过滤器       14——压缩机    15——油槽

16——冷凝器           17——节流装置  18——蒸发器

19——压缩机排气口                 20——压缩机吸气口

具体实施方式：

参见图1，储液装置的储液罐10是用耐压的无缝钢管焊制而成的封闭式容器，用于容装从蒸发器18提取的液态制冷剂混合物。储液罐内底部或外底部有导热箱体11，对进入储液罐的制冷剂混合物进行加热，分离制冷剂、冷冻油及其它杂质。储液罐底部的左侧开孔，装一个制冷剂提取电磁阀1，连接到制冷设备的蒸发器18底部，用于控制制冷剂混合物的流入。储液罐底部的右侧开孔，装一个回油电磁阀3，再通过回油过滤器12连接到制冷机组油槽15，用于控制储液罐内的冷冻油回到油槽。在储液罐的左侧上部有一个液位开关9，用于控制流入储液罐的制冷剂的数量。

储液罐右侧的上部开孔装有一个安全阀8，安全阀8的开启压力根据不同的制冷剂进行配置，当泄压恒压阀7失效，而储液罐10内压力达到危险值时，安全阀8启动，排出储液罐内的制冷剂，同时控制系统告警并停止工作。储液罐的顶部安装有一个泄压恒压阀7，它通过干燥过滤器13连接于制冷设备蒸发器的上部。泄压恒压阀7保持制冷剂净化节能器工作时储液罐10的压力恒定，让罐内蒸发的制冷剂经过干燥过滤器13过滤杂质、湿气后，纯净的制冷剂回到蒸发器中。而在泄压恒压阀7和储液罐10之间引出一管路接入泄压电磁阀6后，再连接至压缩机14的吸气口20，用于降低储液罐10内的压力，使蒸发器中的制冷剂混合物能流入储液罐10中。通过温控器2来控制导热箱体11中的导热电磁阀4的启停，加热储液罐10中制冷剂混合物，使制冷剂与冷冻油分离。

参见图1，本实施例通过压缩机14的吸/排气高温制冷剂与压差来加热储液罐，对制冷剂进行净化。

根据制冷设备压缩机工作原理，在压缩机吸气口20与排气口19中间并入一导热箱体11，利用压缩机排出的高温高压气体，通过缠绕在储液罐10里的导热箱体11来加热制冷剂混合物，通过温控器2来控制导热电磁阀4开与关，达到加热储液罐10内制冷剂混合物、分离制冷剂与冷冻油的目的。

本实施例用压缩机压缩后的制冷剂高温来加热储液罐内混合物，不需额外损耗能源，真正实现了节能的目的。

具体实施电路分析

本发明控制模块由CPU模块、输入模块、输出模块、电源模块、显示按键通信模块、RTC模块与手动测试指示模块组成。

1、CPU模块，参见图3：

由复位模与CPU电路构成，是系统的核心模块，主要完成系统的各种控制及数据处理运算功能。

2、输入模块，参见图4：

主要完成液位传感器、油位传感器、温度传感器等信号的采集与读入处理，由于液位传感器、油位传感器均为开关量信号，故为提高抗干扰能力及检测传感器的好坏，采用了双向光耦隔离输入电路。

3、输出模块，参见图5：

主要用于驱动系统外接的五个电磁阀与指示灯，考虑系统的驱动能力与可靠性，电路设计上采用专用集成的驱动芯片ULN2803A，继电器采用松下JS1-6V。

4、电源模块，参见图6：

由于系统主要功耗在输出继电器驱动，故在电源设计时，采用了常规的串联式稳压电源，稳压芯片可使用LM1086IS-5.0或LM2930等LDO芯片，同时为了减少继电器动作对电源的影响，在设计时继电器电源从稳压芯片的前端提供，这样减少了对稳压芯片功耗的要求，也减少了继电器动作对电源的影响。

5、显示按键通信模块，参见图7：

由于系统采用具有RS232接口的320X240，65536色及以上的工业级TFTLCD带触摸的显示屏，故在本系统中，设计了一个TTL电平转RS232的接口电路。

6、RTC模块，参见图8：

采用专用RTC芯片DS1302，用于产生日历时钟，并带有锂电池以维持断电后，系统日历时钟的继续运行。

7、手动测试指示模块，参见图9：

为了提高产品的测试与维护性能，系统除了在软件中通过触摸屏界面实现测试功能外，还在硬件上，添加了测试用的拔码开关与指示用的发光二极管指示用电路。

电路工作原理分析

参见原理框图与电路原理图，分析其原理如下：

(一)输入回路

本电路有七路输入信号采集回路，分成两组，一组四路，适合接交流220V供电的开关量输入信号，第二组两路，对接口电路进行适当取舍，可适应多种传感器，第三组一路，适合接单总线的数字式传感器，目前本系统仅使用其中的四路，其作四路留待以后扩展用。对输入回路的具体说明如下：

1、液位信号采集

IN0接220VAC的常闭(开)型红外液位传感器，当未检测到液体位时，传感器输出220VAC，经电容C1(0.01uF，1Kv)、R1(10k，0.5W)、R7(4.7K，0.5W)、C13(103)构成的电路降压与滤波后，产生2～3V的交流电压接入双向光电耦合器ILD755-1的输入端(1、2两脚)，此时光电耦合器工作，输出端7、8脚间导通，经R23、R13与C21构成的电路输出高电平到CPU(Atmage128)的38脚(PC3脚)。

当检测到液体位时，传感器断开，不再输出220VAC，此时没有电压经电容C1(0.01uF，1Kv)、R1(10k，0.5W)、R7(4.7K，0.5W)、C13(103)构成的电路降压与滤波后，接入双向光电耦合器ILD755-1的输入端(1、2两脚)，故此时光电耦合器不工作，输出端7、8脚间断开导通，经R23、R13与C21构成的电路输出低电平到CPU(Atmage128)的38脚(PC3脚)。

2、油位信号采集

IN1接220VAC的常闭(开)型红外液位传感器，当未检测到油时，传感器输出220VAC，经电容C2(0.01uF，1Kv)、R2(10k，0.5W)、R84.7K，0.5W)、C14(103)构成的电路降压与滤波后，产生2～3V的交流电压接入双向光电耦合器ILD755-1的输入端(3、4两脚)，此时光电耦合器工作，输出端5、6脚间导通，经R25、R14与C22构成的电路输出高电平到CPU(Atmage128)的37脚(PC2脚)。

当检测到油时，传感器断开，不再输出220VAC，此时没有电压经电容C1(0.01uF，1Kv)、R1(10k，0.5W)、R7(4.7K，0.5W)、C13(103)构成的电路降压与滤波后，接入双向光电耦合器ILD755-1的输入端(3、4两脚)，故此时光电耦合器不工作，输出端5、6脚间断开导通，经R25、R14与C22构成的电路输出低电平到CPU(Atmage128)的37脚(PC2脚)。

3、压力信号采集

IN2接220VAC的常闭(开)型压力开关，当压力未达到设定值时，传感器输出220VAC，经电容C3(0.01uF，1Kv)、R3(10k，0.5W)、R9(.7K，0.5W)、C15(103)构成的电路降压与滤波后，产生2～3V的交流电压接入双向光电耦合器ILD755-1的输入端(3、4两脚)，此时光电耦合器工作，输出端5、6脚间导通，经R24、R15与C24构成的电路输出高电平到CPU(Atmage128)的36脚(PC1脚)。

当检测到油时，传感器断开，不再输出220VAC，此时没有电压经电容C3(0.01uF，1Kv)、R3(10k，0.5W)、R9(.7K，0.5W)、C15(103)构成的电路降压与滤波后，接入双向光电耦合器ILD755-1的输入端(1、2两脚)，故此时光电耦合器不工作，输出端7、8脚间断开导通，经R24、R15与C24构成的电路输出低电平到CPU(Atmage128)的36脚(PC1脚)。

4、温度信号采集

IN6是一个专用的温度集号采集接口，本电路采用工业级的数字温度传感器DS18B20，采用软件控制，不需要AD转换器就可直接得到温度的数字量。

5、控制信号及系统参数输入

本系统的启动控制、停止控制及系统参数的设计输入，采用带触摸功能的真彩TFT屏，在屏上操作通过Atmage128的串口1送入CPU内部处理。同时为了与其他系统兼容，在输入回路中，预留了16路拔码开关信号接入。其也可用于系统测试与参数设置。

(二)输出回路

本电路的输出回路采用Atmage128的PE口的2到7脚及PB3脚通过ULN2803A控制七路继电器开关信号输出，当相应的CPU引脚为高电平时，控制对应的继电器吸合，低电平则断开，每一路的负载能力为220VAC10A。对输出入回路的具体说明如下：

O0到O3四路输出，分别控制四个电磁阀，来实现系统流体回路的切换，其中O0与O1控流体进入本系统，O2与O3用来控制经处理后的流体排出本系统。O4用来控制系统的热量的传递，O5与O6则分别用来控制系统的红、绿两个指示灯，红灯用于指示停机状态，绿灯用于指示运行状态。另为了与其他系统兼容，本系统预留了五路发光二极管输出，用于在与其他系统兼容或调试时指示系统状态。

(三)系统具体工作过程描述如下：

1、系统上电启动

TFT显示系统当前的参数与工作状态，用户可通TFT进行参数的设置并启动系统。

2、液体注入

系统启动后，CPU检测输入回路的传感器信号，若检测到液位传感器输入为高低电平，则CPU认为液体还未注入或没有注满，则CPU控制O0与O1两路电磁阀，启动液体的注入。

3、液体加热

系统启动工作后，CPU检测输入回路的传感器信号，若检测到液位传感器输入为低电平，则CPU认为液体已注满，CPU控制O4回路的继电器闭合，给加热器供电，系统进入液体加热阶段。

4、液体转移

在加热过程中，CPU读取被加热液体的温度，当温度达到设定温度时，则检测油位传感器，若检测到为低电平，则认为有油，CPU控制O2动作，打开电磁阀进行油转移，并启动定时，当定到或在检测传感器输入为高电平时，CPU控制系统，又回到液体注入。

5、在系统工作过程中，CPU要定时检测压力输入，一旦认为压力达到设定值，则启动O3的继电器，控制电磁阀动作，把处理后的液体转达移回原系统。

系统工作过程：

1、系统上电后，CPU对系统所接传感器、显示器与CPU内部资源进行自检，若自检正常，系统进入正常运行状态，此时采集温度、日历时间送显示，并等待用户输入指令。若自检故障，则系统处于故障提示状态，并等待用户处理。

2、当用户输入工作启动指令或双达到用户设定的启动条件后，CPU先判定系统是否存在异常，若无异常，则CPU输出指令，控制继电器动作，使系统工作在制冷剂注入状态。并扫描检测液位传感器。

3、当液位传感器动作，则CPU输出指令，停止制冷剂的注入，并启动加热继电器，系统进告诫加执状态。并读取温度传感器。

4、当温度传感器检测到温度达到设定值，则停止加热并检测油位传感器，若油位传感器动作，则启动排油电磁阀，进入排油状态。

5、排油完成，系统检测用户的工作方式设定，若满足停机要求，则系统自动停机，否则又回到注入状态，开始下一次循环，如此周而复始。

系统信号处理过程

本系统只有两个液位传感器与油位传感器的开关量信号及DS18B20的温度信号，其具体处理过程如下所述。

1、液位传感器与油位传感器的开关信号

CPU采集液位传感器与油位传感器的开关信号，并进行抗干扰处理后，送处理程序处理，并送出相应的控制信号，控制系统动作。

2、温度信号

CPU读取DS18B20产生的数字温度信号，经转换程序处理后变成实际温度值，送处理程序处理，并送出相应的控制信号，控制系统动作。

IC型号：

ATMAGE128、ULN2803A、SP202E、DS18B20、DS1302、ILD755-1

Claims (3)

1、一种新型制冷剂净化节能器智能控制装置，包括压缩机、油槽、冷凝器、节流装置、蒸发器，其特征在于增设储液罐和智能控制装置，储液罐底部左侧通过制冷剂提取电磁阀连接蒸发器底部，储液罐底部右侧通过回油电磁阀连接制冷机组油槽，储液罐顶部通过泄压恒压阀、干燥过滤器连接蒸发器上部，储液罐顶部还通过泄压电磁阀连接压缩机的吸气口，储液罐的内底部或外底部安装有导热箱体，导热箱体的输入端安装有导热电磁阀，导热箱体的输入、输出口分别连接连通压缩机排气口和吸气口，或者冷凝器冷冻水出水管和进水管；智能控制装置包括主控CPU模块、输入模块、输出模块、电源模块、显示按键通信模块、RTC模块与手动测试指示模块；主控CPU模块由复位模块与CPU电路构成，是智能控制装置的核心，进行系统的各种控制及数据处理运算；输入模块包括液位检测传感器、油位检测传感器、温度检测传感器及光电耦合器，输入模块的输出信号连接主控CPU模块的输入端；输出模块采用驱动芯片外接电磁阀与指示灯，主控CPU模块输出端连接输出模块的输入端；显示按键通信模块采用TFT工业专用彩色触摸显示屏，显示按键通信模块与主控CPU模块通过通信接口通信；RTC模块为时钟电路，手动测试指示模块包括拨码开关与发光二极管，RTC模块与手动测试指示模块都与主控CPU模块连接。

2、根据权利要求1所述的新型制冷剂净化节能器智能控制装置，其特征在于输出模块采用驱动芯片外接的电磁阀包括制冷剂提取电磁阀、泄压电磁阀。加热气体引入电磁阀。

3、根据权利要求1所述的新型制冷剂净化节能器智能控制装置，其特征在于储液罐上部安装有液位开关，储液罐顶部安装有安全阀，储液罐的下部安装有温控器。

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