CN202813920U

CN202813920U - 变频式热交换系统

Info

Publication number: CN202813920U
Application number: CN2012204949746U
Authority: CN
Inventors: 张翔
Original assignee: PHST Corp
Current assignee: PHST Corp
Priority date: 2012-09-25
Filing date: 2012-09-25
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2022-09-25

Abstract

本实用新型公开了一种变频式热交换系统，其包括冷冻机，所述冷冻机包括压缩机、冷凝器和热交换器，压缩机的输出端口与冷凝器的第一输入端口相连通，冷凝器的第一输出端口通过第一电子膨胀阀装置与热交换器的第一输入端口相连通，热交换器的第一输出端口与所述压缩机的输入端口相连通，压缩机的输出端口还通过第二电子膨胀阀装置与热交换器的第一输入端口相连通，冷凝器的第一输出端口通过第三电子膨胀阀装置与压缩机的输入端口相连通。所述冷冻机还包括根据电力电源频率的不同对三个电子膨胀阀装置进行不同的控制的冷冻控制器，所述冷冻控制器与三个电子膨胀阀装置电性连接，这样使得该产品适用于各种的电力电源频率。

Description

变频式热交换系统

技术领域

本实用新型涉及热交换领域，尤其涉及变频式热交换系统。

背景技术

利用冷冻机进行温度控制的系统，大多是采用控制冷冻机冷媒（氟利昂）膨胀后的流量达到对控温物体的温度控制。而需要被控制的物体（设备）通常需要另外一个恒定温度或一个需要在一个可变的温度范围，例如摄氏-20度~80度中的某个温度。常用的方法是使用另外一种液体或气体（一次液体或气体，以下称循环流体）与上述冷冻机冷媒（氟利昂）通过热交换器进行热交换达到精确的循环液体温度控制，之后利用所述循环流体去控制控温物体的温度。这种热交换是通过控制冷冻机冷媒（氟利昂）的流量来调节热交换功率的，通常冷媒的流量多是通过ON/OFF(开/关)动作的电磁阀或机械感温式膨胀阀或毛细管等来完成，这些膨胀阀都很难对冷媒流量进行精确的控制。

此外，目前的热交换系统通常都只支持一种电力电源频率，这样需要为不同的国家制造不同的设备。

因此，有必要提出一种改进的技术方案来解决上述问题。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提出一种热交换系统，其可以根据电力电源频率的不同对冷冻机中的冷媒进行不同的控制，这样使得其适用于各种的电力电源频率。

为了解决上述问题，本实用新型提出一种热交换系统，其包括冷冻机，所述冷冻机包括压缩机、冷凝器和热交换器，所述冷冻机中的冷媒与冷却流体在冷凝器处进行热交换，循环流体与所述冷冻机中的冷媒在热交换器处进行热交换，

所述冷凝器包括第一输入端口、与第一输入端口连通的第一输出端口、第二输入端口和与第二输入端口连通的第二输出端口，所述热交换器包括第一输入端口、与第一输入端口连通的第一输出端口、第二输入端口和与第二输入端口连通的第二输出端口，所述冷冻机还包括第一电子膨胀阀装置、第二电子膨胀阀装置和第三电子膨胀阀装置，所述压缩机的输出端口与所述冷凝器的第一输入端口相连通，所述冷凝器的第一输出端口通过第一电子膨胀阀装置与热交换器的第一输入端口相连通，所述热交换器的第一输出端口与所述压缩机的输入端口相连通，所述压缩机的输出端口还通过第二电子膨胀阀装置与热交换器的第一输入端口相连通，所述冷凝器的第一输出端口还通过第三电子膨胀阀装置与所述压缩机的输入端口相连通；所述循环流体从所述热交换器的第二输入端口流入，从所述热交换器的第二输出端口流出，所述冷却流体从所述冷凝器的第二输入端口流入，从所述冷凝器的第二输出端口流出，所述冷冻机还包括根据电力电源频率的不同对三个电子膨胀阀装置进行不同的控制的冷冻控制器，所述冷冻控制器与三个电子膨胀阀装置电性连接。

进一步的，所述冷冻机还包括有电力电源频率确定单元，所述电力电源频率包括50HZ和60HZ，所述冷冻控制器在50HZ电力电源供电的情况下利用第一种控制方式对三个电子膨胀阀装置进行控制，所述冷冻控制器在60HZ电力电源供电的情况下利用第二种控制方式对三个电子膨胀阀装置进行控制。

进一步的，所述电力电源频率确定单元自动检测电力电源频率；或者所述电力电源频率确定单元为电力电源频率切换开关，所述电力电源频率切换开关包括50HZ和60HZ两个挡位，由操作员根据当地电力电源频率调整所述电力电源切换开关。

进一步的，所述冷冻机中的冷媒有三条通路，第一条通路是：从所述压缩机的输出端口流出的冷媒，经过所述冷凝器的第一输入端口和第一输出端口、第一电子膨胀阀装置、所述热交换器的第一输入端口和第一输出端口、压缩机的输入端口流回所述压缩机；第二条通路是：从所述压缩机的输出端口流出的冷媒，经过第二电子膨胀阀装置、所述热交换器的第一输入端口和第一输出端口、压缩机的输入端口流回所述压缩机；第三条通路是：从所述压缩机的输出端口流出的冷媒，经过所述冷凝器的第一输入端口和第一输出端口、第三电子膨胀阀装置、压缩机的输入端口流回所述压缩机。

进一步的，所述冷冻机还包括设置在所述冷媒的通路中的吸蓄池、接收罐、干燥器和视窗，所述冷凝器的第一输出端口与所述接收罐的输入端口连通，所述接收罐的输出端口经过干燥器和视窗与第一电子膨胀阀装置的输入端口和第三电子膨胀阀装置的输入端口连通，所述吸蓄池的输入端口与第三电子膨胀阀装置的输出端口和所述热交换器的第一输出端口连通，所述吸蓄池的输出端口与所述压缩机的输入端口连通。

进一步的，所述热交换系统还包括设置于所述循环流体的通路上的用于储存所述循环流体的循环流体罐，在所述流体罐内设置有加热丝，根据所述温度传感器检测到的循环流体温度使能所述加热丝。

进一步的，所述热交换系统还包括设置于所述循环流体通路上的泵和马达，以驱动所述循环流体的流动。

进一步的，所述循环流体为液体或气体，所述冷却流体为冷却水。

更进一步的，每个电子膨胀阀装置包括电子式膨胀阀和控制所述电子式膨胀阀的开关比例的步进电机或直流电机，所述冷冻控制器通过控制所述步进电机或直流电机来控制所述电子式膨胀阀的开关比例。

更进一步的，在所述冷冻机启动前，所述冷冻控制器控制所述电子式膨胀阀复位至其机械原点。

与现有技术相比，本实用新型中的变频式大功率冷冻控制器根据电力电源频率的不同对各个电子膨胀阀装置进行不同的控制，这样使得所述热交换系统适用于各种的电力电源频率。

附图说明

图1为本实用新型中的热交换系统在一个实施例中的结构示意图；和

图2为本实用新型中的热交换系统中的控制部分的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做详细说明。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指与所述实施例相关的特定特征、结构或特性至少可包含于本实用新型至少一个实现方式中。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非必须都指同一个实施例，也不必须是与其他实施例互相排斥的单独或选择实施例。此外，表示一个或多个实施例的方法、流程图或功能框图中的模块顺序并非固定的指代任何特定顺序，也不构成对本实用新型的限制。

图1为本实用新型中的热交换系统100在一个实施例中的结构示意图。如图1所示，所述热交换系统100包括冷冻机110、冷却流体通路120和循环流体通路130。

所述冷冻机110包括压缩机112、冷凝器114、热交换器115（或者称为蒸发器）、第一电子膨胀阀装置ELV1、第二电子膨胀阀装置ELV2和第三电子膨胀阀装置ELV3。所述冷冻机110中的冷媒与冷却流体通路120中的冷却流体在冷凝器114处进行热交换；循环流体通路130中的循环流体与所述冷冻机110中的冷媒在热交换器115处进行热交换。

所述冷凝器114包括第一输入端口、与第一输入端口连通的第一输出端口、第二输入端口和与第二输入端口连通的第二输出端口。所述热交换器115包括第一输入端口、与第一输入端口连通的第一输出端口、第二输入端口和与第二输入端口连通的第二输出端口。

所述压缩机112的输出端口与所述冷凝器114的第一输入端口相连通，所述冷凝器114的第一输出端口通过第一电子膨胀阀装置ELV1与热交换器115的第一输入端口相连通，所述热交换器115的第一输出端口与所述压缩机112的输入端口相连通，所述压缩机112的输出端口还通过第二电子膨胀阀装置ELV2与热交换器115的第一输入端口相连通，所述冷凝器114的第一输出端口通过第三电子膨胀阀装置ELV3与所述压缩机112的输入端口相连通。每个电子膨胀阀装置的开关比例都是可调的，比如100%开启至0%开启，每5%一个调整等级，那么则有0%，5%，10%，……，95%，100%这么多的开关比例等级，这样可以非常精确的调整冷媒流过的流量，从而可以精确的控制热交换的功率，进而精确的控制循环流体的温度。

可以看出，所述冷冻机110中的冷媒有三条通路，第一条通路是从所述压缩机112的输出端口流出的冷媒，经过所述冷凝器114的第一输入端口和第一输出端口、第一电子膨胀阀装置ELV1、所述热交换器115的第一输入端口和第一输出端口、压缩机112的输入端口流回所述压缩机；第二条通路是从所述压缩机112的输出端口流出的冷媒，经过第二电子膨胀阀装置ELV2、所述热交换器115的第一输入端口和第一输出端口、压缩机112的输入端口流回所述压缩机；第三条通路是从所述压缩机112的输出端口流出的冷媒，经过所述冷凝器114的第一输入端口和第一输出端口、第三电子膨胀阀装置ELV3、压缩机112的输入端口流回所述压缩机。

在一个实施例中，如图2所示，其示出了本实用新型中的热交换系统中的控制部分的结构框图，所述冷冻机还包括与三个电子膨胀阀装置(ELV1、ELV2和ELV3，其就是图1中的三个电子膨胀阀装置)电性连接的冷冻控制器210。每个电子膨胀阀装置ELV包括电子式膨胀阀和控制所述电子式膨胀阀的开关比例的步进电机或直流电机。所述冷冻控制器210通过控制所述步进电机或直流电机来控制所述电子式膨胀阀的开关比例。通过所述冷冻控制器210对各个电子膨胀阀装置ELV1，ELV2和ELV3的控制，从而可以精确的控制热交换的功率，进而精确的控制循环流体的温度。

在一个优选的实施例中，在所述冷冻机启动前(比如上电后，开启冷冻机前)，所述冷冻控制器控制所述电子式膨胀阀复位至其机械原点，所述机械原点可以为全开状态或全闭状态，以便后续可以对电子式膨胀阀进行准确定位控制。比如假如原始机械原点为0%，那么如果控制所述电子式膨胀阀的开关比例为20%，那么可以控制所述步进电机或直流电机向前增加4步，每步调整5%。

在不同的国家电力电源频率可能不同，有的国家为60HZ，有的国家为50HZ，并且电力电源频率会影响到压缩机的运行，也会影响到热交换的功率，因此如果对不同的电力电源频率采用同样的控制方式，则控制效果会不太理想。在另一个优选的实施例中，所述冷冻控制器210根据电力电源频率的不同对三个电子膨胀阀装置进行不同的控制。具体的，所述冷冻机还包括有电力电源频率确定单元220，其用于确定电力电源频率是50HZ，还是60HZ。所述冷冻控制器在50HZ电力电源供电的情况下利用第一种控制方式对三个电子膨胀阀装置进行控制，所述冷冻控制器在60HZ电力电源供电的情况下利用第二种控制方式对三个电子膨胀阀装置进行控制。

在一个实施例中，所述电力电源频率确定单元220自动检测电力电源频率。在另一个可替换的实施例中，所述电力电源频率确定单元220为电力电源频率切换开关，所述电力电源频率切换开关包括50HZ和60HZ两个挡位，由操作员根据当地电力电源频率调整所述电力电源切换开关的挡位。

在本实施例中，所述冷冻机110还包括设置在所述冷媒的通路中的吸蓄池116、接收罐117、干燥器118和视窗119，所述冷凝器114的第一输出端口与所述接收罐117的输入端口连通，所述接收罐117的输出端口经过干燥器118和视窗119与第一电子膨胀阀装置ELV1的输入端口和第三电子膨胀阀装置ELV3的输入端口连通，所述吸蓄池116的输入端口与第三电子膨胀阀装置ELV3的输出端口和所述热交换器115的第一输出端口连通，所述吸蓄池116的输出端口与所述压缩机112的输入端口连通。

在所述冷却流体通路120上包括与冷凝器114第二输入端口连通的冷却流体通路入口122和与冷凝器114第二输出端口连通的冷却流体通路出口124。所述冷却流体从所述冷凝器114的第二输入端口流入，从所述冷凝器114的第二输出端口流出。在本实施例中，在所述冷却流体通路120上还设置有温度传感器126，其用于检测所述冷却流体的温度。

在所述循环流体通路130上包括与热交换器115的第二输入端口连通的循环流体通路入口132和与热交换器115第二输出端口连通的循环流体通路出口134。所述循环流体从所述热交换器115的第二输入端口流入，从热交换器115的第二输出端口流出。所述热交换系统还包括设置于所述循环流体通路130上的用于检测所述循环流体温度的温度传感器136，基于所述温度传感器136检测到的循环流体温度来控制各个电子膨胀阀装置ELV1、ELV2和ELV3的开关比例，从而实现热交换系统中冷冻机的冷媒流量的精确控制，进而实现被控对象的精确温度控制。在本实施例中，在所述循环流体管道入口132后和所述循环流体管道出口134前分别设置有一个检测所述循环流体温度的温度传感器136。

在本实施例中，所述热交换系统还包括设置于所述循环流体通路上的用于储存所述循环流体的循环流体罐137，设置于所述循环流体的通路上的用以驱动所述循环流体的流动的泵138和马达139，以及在所述循环流体通路入口132后和所述循环流体通路出口134前设置的旁通阀133。在所述流体罐137内设置有加热丝HT，其可以根据所述温度传感器136检测到的循环流体温度来使得所述加热丝HT开始或停止工作。

在本实施例中，所述循环流体为液体或气体，所述冷却流体为冷却水。

综上所述，本实用新型的热交换系统通过在所述冷凝器114的第一输出端口和热交换器115的第一输入端口之间设置第一电子膨胀阀装置ELV1；在所述压缩机112的输出端口和热交换器115的第一输入端口之间设置第二电子膨胀阀装置ELV2；在所述冷凝器114的第一输出端口与所述压缩机112的输入端口之间设置第三电子膨胀阀装置ELV3。在所述热交换系统还包括设置于所述循环流体通路130上的用于检测所述循环流体温度的温度传感器136，基于所述温度传感器检测到的循环流体温度来控制各个电子膨胀阀装置的开关比例，从而实现热交换系统中冷冻机的冷媒流量的精确控制，进而实现被控对象的精确温度控制。

此外，冷冻控制器根据电力电源频率的不同对各个电子膨胀阀装置进行不同的控制，这样使得所述热交换系统适用于各种的电力电源频率。

虽然通过实施例描述了本实用新型，本领域普通技术人员知道，本实用新型有许多变形和变化而不脱离本实用新型的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本实用新型的精神。

Claims

1.一种热交换系统，其包括冷冻机，所述冷冻机包括压缩机、冷凝器和热交换器，所述冷冻机中的冷媒与冷却流体在冷凝器处进行热交换，循环流体与所述冷冻机中的冷媒在热交换器处进行热交换，

所述冷凝器包括第一输入端口、与第一输入端口连通的第一输出端口、第二输入端口和与第二输入端口连通的第二输出端口，所述热交换器包括第一输入端口、与第一输入端口连通的第一输出端口、第二输入端口和与第二输入端口连通的第二输出端口，其特征在于，

所述冷冻机还包括第一电子膨胀阀装置、第二电子膨胀阀装置和第三电子膨胀阀装置，所述压缩机的输出端口与所述冷凝器的第一输入端口相连通，所述冷凝器的第一输出端口通过第一电子膨胀阀装置与热交换器的第一输入端口相连通，所述热交换器的第一输出端口与所述压缩机的输入端口相连通，所述压缩机的输出端口还通过第二电子膨胀阀装置与热交换器的第一输入端口相连通，所述冷凝器的第一输出端口还通过第三电子膨胀阀装置与所述压缩机的输入端口相连通；

所述循环流体从所述热交换器的第二输入端口流入，从所述热交换器的第二输出端口流出，所述冷却流体从所述冷凝器的第二输入端口流入，从所述冷凝器的第二输出端口流出，

所述冷冻机还包括根据电力电源频率的不同对三个电子膨胀阀装置进行不同的控制的冷冻控制器，所述冷冻控制器与三个电子膨胀阀装置电性连接。

2.根据权利要求1所述的热交换系统，其特征在于，所述冷冻机还包括有电力电源频率确定单元，所述电力电源频率包括50HZ和60HZ，所述冷冻控制器在50HZ电力电源供电的情况下利用第一种控制方式对三个电子膨胀阀装置进行控制，所述冷冻控制器在60HZ电力电源供电的情况下利用第二种控制方式对三个电子膨胀阀装置进行控制。

3.根据权利要求2所述的热交换系统，其特征在于，所述电力电源频率确定单元自动检测电力电源频率；或者所述电力电源频率确定单元为电力电源频率切换开关，所述电力电源频率切换开关包括50HZ和60HZ两个挡位，由操作员根据当地电力电源频率调整所述电力电源切换开关。

4.根据权利要求1所述的热交换系统，其特征在于，所述冷冻机中的冷媒有三条通路，第一条通路是：从所述压缩机的输出端口流出的冷媒，经过所述冷凝器的第一输入端口和第一输出端口、第一电子膨胀阀装置、所述热交换器的第一输入端口和第一输出端口、压缩机的输入端口流回所述压缩机；第二条通路是：从所述压缩机的输出端口流出的冷媒，经过第二电子膨胀阀装置、所述热交换器的第一输入端口和第一输出端口、压缩机的输入端口流回所述压缩机；第三条通路是：从所述压缩机的输出端口流出的冷媒，经过所述冷凝器的第一输入端口和第一输出端口、第三电子膨胀阀装置、压缩机的输入端口流回所述压缩机。

5.根据权利要求1所述的热交换系统，其特征在于，所述冷冻机还包括设置在所述冷媒的通路中的吸蓄池、接收罐、干燥器和视窗，所述冷凝器的第一输出端口与所述接收罐的输入端口连通，所述接收罐的输出端口经过干燥器和视窗与第一电子膨胀阀装置的输入端口和第三电子膨胀阀装置的输入端口连通，所述吸蓄池的输入端口与第三电子膨胀阀装置的输出端口和所述热交换器的第一输出端口连通，所述吸蓄池的输出端口与所述压缩机的输入端口连通。

6.根据权利要求1所述的热交换系统，其特征在于，所述热交换系统还包括设置于所述循环流体的通路上的用于储存所述循环流体的循环流体罐，在所述流体罐内设置有加热丝，根据所述温度传感器检测到的循环流体温度使能所述加热丝。

7.根据权利要求6所述的热交换系统，其特征在于，所述热交换系统还包括设置于所述循环流体通路上的泵和马达，以驱动所述循环流体的流动。

8.根据权利要求1所述的热交换系统，其特征在于，所述循环流体为液体或气体，所述冷却流体为冷却水。

9.根据权利要求1所述的热交换系统，其特征在于，每个电子膨胀阀装置包括电子式膨胀阀和控制所述电子式膨胀阀的开关比例的步进电机或直流电机，所述冷冻控制器通过控制所述步进电机或直流电机来控制所述电子式膨胀阀的开关比例。

10.根据权利要求9所述的热交换系统，其特征在于，在所述冷冻机启动前，所述冷冻控制器控制所述电子式膨胀阀复位至其机械原点。