一種致冷系統的製作方法

2023-09-16 10:19:15 1

專利名稱：：一種致冷系統的製作方法
技術領域：
：本發明是涉及一種致冷系統，特別是涉及高效節能改進的系統，同時，該系統可使冷藏或冷凍室對其中所需保存的特殊類型或性能的貨物穩定地保持最佳溫度。通常的致冷系統運行是驅動發動機驅動壓縮機使其壓縮通過空吸管吸入的氣體冷凍劑。然後，這一被壓縮的氣體冷凍劑被冷凝器液化。然後，液化的冷凍劑通過膨脹閥門傳送到位於上述的冷藏或冷凍室內的蒸發器口。液化的冷凍劑由蒸發器氣化，並通過空吸管再次進入壓縮機。這種循環重複不斷冷卻上述冷藏空間。常規致冷系統通常有冷凍容量受空吸管和蒸發器間的壓力傳感器控制。更具體地說，當氣體冷凍劑的空吸壓達到了由上述兩個壓力傳感器其中一個確定的壓力上線時，驅動發動機開始工作，當氣體冷凍劑的空吸壓達到另一壓力傳感器確定的壓力下線時，驅動發動機停止工作，這種兩步運行用於控制冷藏容量。通常地，由電站提供電力的電源直接被用作此致冷系統驅動發動機的電源。已知的是在由電站供電的電源和驅動發動機間有一倒相器便於節能和冷藏系統的穩定操作。同樣也已知的是其操作許多互相併聯的冷藏分支系統來達到節能效果。然而，在有倒相器的冷藏系統中和操作許多並聯有不同冷凍容量的冷藏分支系統的冷藏系統中，上述兩步操作方式用來控制冷凍容量。如上述，冷藏系統的冷凍容量控制通常依靠先前描述的兩步操作，它是根據氣體冷凍劑的空吸壓是基於兩個壓力傳感器分別確定的上線和下線而被控制的。然而，在冷藏系統運行中氣體冷凍劑和液化的冷凍劑都有殘留，因此相對於冷藏系統中的循環中的驅動發動機啟動，冷卻處理和驅動發動機的停止來說，冷凍劑的液化和氣化在時間上有所延誤。結果，甚至在氣體冷凍劑的空吸壓降到上述壓力下線和發動機停止工作後，繼續降到比上述壓力下線暫時還低的空吸壓力的冷凍劑，從蒸發器中繼續釋放出來造成超冷卻。這種超冷卻的形成主要是驅動發動機的等轉速不可避免地釋放出過多的氣體冷凍劑。當氣體冷凍劑空吸壓的下線為避免超冷確定到相對高的值上時，上述兩步操作將經常重複並減短了冷藏系統的使用壽命。此外，因上述時間的延誤，對冷凍承載波動的跟蹤是困難的，從而控制冷卻容量也是困難的。當氣體冷凍劑的空吸壓又升高到上述的壓力上線且驅動發動機開始工作時，驅動發動機又等速旋轉。然而，氣體冷凍劑的空吸壓相對來說要低，因此，由於上述的超冷凍效果，產生一相對較低的表現比重。所以，壓氣機的承載量暫時的要小，幾乎是空載狀態。結果，冷凍容量降低，驅動發動機的效率也降低導致多耗電，此外導致系統部件如壓縮機服務壽命的縮短氣體冷凍劑的空吸壓在操作中與兩步操作方式的控制相聯繫而不斷脈動，且相應地在致冷系統運行中冷凍容量周期性地波動，對在所述空間內的溫度產生不利影響，使其波動。常規致冷系統有另一不利地方，其蒸發器的表面易於霜凍，相應地需要經常的進行除霜，即，此系統的維修保養需更多人力和時間。氣體冷凍劑的超冷產生熱能散失。具體地說，在致冷系統的冷凍劑循環當中，形成冷凍的液化冷凍劑的比熱與蒸發器氣化的冷凍劑的比重有差異。壓縮僅是形成冷凍劑的循環和壓縮所需的能量，即，驅動發動機所耗電力可直接參與冷卻，因而由於超冷凍而引起的氣體冷凍劑空吸壓力的降低也造成熱能散失。鑑於此，氣體冷凍劑的空吸壓保持在指標值上是最令人滿意的。在這已知的電源和驅動發動機間有一倒相器的致冷系統中，通過控制驅動發動機的旋轉速度，上述問題可在某些程度上得到解決。然而，在那上面節約能可足以抵消倒相器所耗的能。同樣在這已知的致冷系統中，此系統含有許多具有不同冷凍容量適宜在操作中並聯的冷藏子系統，當冷凍承載相對低時，具有相應低冷凍容量的子系統被選出操作，在那上面所獲得的節能效果可足以抵消空間所需耗的能量。本發明的主要目的是提供一種具有控制裝置的致冷系統，它不僅可使氣體冷凍劑的空吸壓保持在指標水平上，而且隨冷凍承載變化而控制冷凍容量。根據本發明，通過致冷系統可實現上述目的。此系統具有一個壓縮機壓縮氣體冷凍劑，一個驅動發動機驅動所述壓縮機，一個冷凝器，一個膨脹閥門和一蒸發器，而在其中所述蒸發器通過導管與所述壓縮機的空吸管相連，一控制裝置為主要特徵的上述致冷系統在其所述壓縮機和上述蒸發器間有一個壓力傳感器適宜在預定時間實時探測所述氣體冷凍劑的空吸壓，一個有指標壓力設置裝置的控制裝置以及接收測出的所述空吸壓值。所述控制裝置內有一設計的程序根據負反饋實時處理所述冷凍容量控制信號，而分段校正冷凍容量控制信號。負反饋是隨上述指標壓力設置裝置確定的指標壓和上述氣體冷凍劑的空吸壓之間的差異而是的。倒相器一方面輸出電流信號到上述控制裝置且接收上述冷凍容量控制信號，另一方面，輸出電流信號到所述驅動發動機的輸入。更好的是上述驅動發動機有一感應發動機。更好的是上述冷凍容量控制信號是一含有頻率控制信號和電壓控制信號的混合信號。更好的是校正上述冷凍容量控制信號的所述程序是一混合程序，它具有一個子程序設計為根據負反饋實時處理上述頻率而分段校正上述頻率控制信號的頻率。負反饋是隨上述指標壓和氣體冷凍劑的所述空吸壓間的差異而定的，以及還具有一個子程序設計為與實時處理頻率同步進行的分段校正所述電壓控制信號的電壓。更好的是，校正電壓控制信號的所述子程序是一混合子程序，它有一個子程序設計學與所述實時處理頻率同步進行計算與所述驅動發動機相連的等效電路的阻抗以及一個子程序設計為通過來自所述倒相器的所述輸出電流信號的電流乘以所述阻抗。冷凍容量與熱值成比例的，其相應於壓縮機空吸口處確定的氣體冷凍劑比重和單位時間壓縮機釋放的氣體冷凍劑體積的積分，並乘以冷凝器液化的冷凍劑和蒸發器氣化的冷凍劑間每單位體積的微分焓。這裡應搞清楚的是氣體冷凍劑的比重與它的空吸壓成比例的。相應地，只要壓縮機的轉速不變，氣體冷凍劑的空吸壓越高，冷卻效果則越高。另一方面氣體冷凍劑空吸壓不變，壓氣機轉速高，則冷凍容量高。然而，多使承載轉矩作用於驅動發動機，驅動發動機必須供給最佳電力，這樣可以使壓縮機的轉速保持最佳值而形成令人滿意的冷凍容量。在如冷藏或冷凍室的空間的溫度，原則上隨氣體冷凍劑的空吸壓而定，只要在冷凍容量控制中，提供由所述空間引起的幹攏因素就可以了。根據本發明的致冷系統，在固定的時間間隔實時測量氣體冷凍到的空吸壓以便使空吸壓保持在指標壓上。然後，根據負反饋實時處理信號分段校正冷凍容量控制信號。負饋隨指標壓和測出的空吸壓之間的差異而定的。以此方法，當冷藏系統中冷凍到循環不可避免地引起時間延誤時，控制冷凍容量。同時，用最佳電力供應驅動發動機補償作用於其上的承載轉矩。當致冷系統的冷凍容量被控制時，由如冷藏或冷凍室的空間引起的幹攏因素可以跟蹤。通過維持氣體冷凍到空吸壓在指標值可改進由致冷系統的冷凍到循環而實現的熱動效率，也可改進包括超冷卻，冷凍容量降低和驅動發動機效率降低等問題。圖1是根據本發明說明致冷系統構造的立體圖。圖2為本發明的致冷系統在24小時內30分間隔耗電與實際經過時間的關係曲線圖。根據參考附圖而做的實施例的下列詳細描述，將使我們更加明白本發明致冷系統的構造、操作和效果。圖1中的標號1表示的是本發明致冷系統的具體實施例。它具有一個控制裝置2，此裝置是構成本發明的最重要部分之一。控制裝置2大體上有一個壓力傳感器3，一個具有指標壓力設置裝置8的控制設備7以及一個倒相器9。指標壓力設置裝置8同樣有操作器，由操作器把壓力調整到指標值。壓力傳感器3與導管6分支的短導管10相接。而導管6一端與壓縮機4的空吸口相連，另一端與蒸發器5的出口管相接。也就是，它位於壓縮機4和蒸發器5之間。然後，壓力傳感器3和控制裝置7相連。根據本具體的實施例，一個三相感應電動機作多驅動發動機11且由電力事業供電的三相交流電源12與倒相器9相連，倒相器的出口與驅動發動機11的入口相連。倒相器9為一電壓和頻率時常變化的三相交流倒相器。由控制裝置7提供的冷藏控制信號包括一個頻率控制信號13和電壓控制信號14並且這一混合信號傳到倒相器9上。倒相器9的輸出信號21和控制裝置7耦合。驅動發動機11被用於起動壓縮機4。壓縮機4出口的導管15和具有冷凍機17的冷凝器16相連。冷凝器16出口的導管19通過一膨脹閥18和蒸發器5的入口相連並且蒸發器被放於冷藏或冷凍室20中。控制裝置2的控制器7存有一程序。這一程序被設計用作根據負反饋實時處理冷凍容量控制信號而分段校正冷凍容量控制信號。負反饋是隨著由指標壓力設置裝置8的操作器確定的指標壓和由壓力傳感器3測出的氣體冷凍到的空吸壓之間的差異而定的。校正冷凍容量控制信號的這種程序包括一校正頻率控制信號13頻率的子程序和一校正電壓控制信號14電壓的子程序校正頻率控制信號13頻率的子程序根據負反饋實時處理這一頻率而分段校正頻率控制信號13的頻率。負反饋隨上述差異而定。校正電壓控制信號14電壓的子程序包括一個與分段實時校正頻率控制信號13頻率同步來計算與驅動發動機11相連的等效電路的阻抗的子程序和一個通過倒相器9中輸出電流信號21的電流乘以阻抗的子程序。這樣，這一複合程序分段實時校正電壓控制信號14的電壓。此致冷系統的操作起始於通過指標壓力設置裝置的操作器確定指標壓力。指標壓力的確定是基於多種因素的如冷藏或冷凍室內的溫度且這一指標壓力立即被傳送到控制器7。應搞清楚的是這指標壓力僅為控制指標。由壓力傳感器3測出的氣體冷凍到的空吸壓力也立即被傳送到控制器7。這種指標壓力及空吸壓力對控制器7的傳送使控制器7所提供的冷凍容量控制信號在系統運行中在所述校正程序控制下被分段實時校正。冷凍容量的控制大體是依靠根據負反饋實時處理而分段校正頻率。負反饋隨所確定指標壓力和由壓力傳感器3測出的氣體冷凍到的空吸壓力之間的差異而定。並且電壓校正使驅動發動機11上的承載轉矩中的任何波動都被精確地校正。以此方式，通過保持在確定的指標值上的氣體冷凍到的空吸壓力，致冷系統1有顯著的節能效果並精確校正承載轉矩上的波動以控制冷凍容量。本發明的致冷系統的操作及效果也可由下述現場試驗而得到證實。這些現場進行的試驗是分別在六個商店秘密地觀察正在工作中的冷藏或冷凍室。這些冷凍室是用於陳列，存放和保存各種各樣貨品的如海鮮、肉類、蔬菜和奶製品。在這六個商店的凍藏系統完全是常規型，在其中電站供電的三相AC電源直接與冷藏系統的三相感應發動機相連且以上述的兩步操作控制冷凍的容量。每一持續工作24小時的系統都早些和晚些的試驗中進行兩次試驗。在作為對比試驗的早些試驗中，使用了採用舊工藝的原有致冷系統。在作為發明的致冷系統現場試驗的晚些試驗中，兩步操作型的控制設備從原有致冷系統中移走，代之以具有倒相器9的上述控制裝置2，倒相器9是本發明的最主要特徵。對這種重建系統的現場試驗可當作對本發明致冷系統的現場試驗。相應地，在下述的現場試驗中，這種重建的系統可當作發明的致冷系統來描述。表1顯示了對六個商店本發明的致冷系統和常規致冷系統的對比試驗結果(現場試驗)。具體地說，表1就是把在一天對持續工作了24小時的發明的致冷系統所做的現場試驗結果和在另一天對也同樣持續工作了24小時的常規致冷系統所做的現場試驗結果進行了對比。表1本發明致冷系統與常規致冷系統的比較(現場試驗結果摘要)對發明的致冷系統現場試驗所評估的結果是基於它的電耗相對於做為對比試驗的常規致冷系統的電耗差異而得出的。持續工作24小時所省的電顯示在表1的電力消費量一欄中。從此欄中明顯可知，本發明的致冷系統比常規致冷系統的省電量大體需要18％到39％。此結果很好地說明了本發明的致冷系統明顯的節電效果。在A商店所進行的現場試驗結果將參考表2和圖2詳加介紹。表2在A商店進行的現場試驗詳細結果(可比較電耗)商店A冷凍容量10.8千瓦×2系統試驗項目1993年10月13日(星期三)-16日(星期六)時期從17點(或者16點30分)到第二天同一時間單位千瓦註標記*表示除霜凍值表2所示(詳細地)是在A商店進行的現場試驗結果，特別在持續工作24小時中每30分鐘記錄一次電耗。因冷藏或冷凍室的原因，A商店在無任何幹擾因素情況下於午間關閉。在這一時間裡，致冷系統繼續進行以平衡正常的熱量。很顯然，致冷系統的運行是考慮到了只要商店開門產生的幹擾因素。因幹擾因素引起的波動在表2中表示的很清楚。圖2是圖示了這種波動。在圖2中，在從中午到晚上這段時間內，商店吸收許多顧客，相應地對致冷系統的幹擾因素就增加了。結果，電耗很快增加。甚至在這一時間裡本發明的致冷系統較之常規的致冷系統有非常明顯的節電效果。由A商店中現場試驗所得到的本發明的致冷系統及常規的致冷系統的操作資料圖示在表3中。根據常規致冷系統的操作資料，氣體冷凍劑的空吸壓重複地在最低值0.7公斤/釐米2和最高值2.3公斤/釐米2間波動。根據本發明的致冷系統的操作資料，致冷系統的空吸壓大體保持在3公斤/釐米2指標壓力值上。這些資料證明作為本發明最主要特徵的控制裝置取得了充分的控制效果。這些資料也證明了通過保持氣體冷凍到的空吸壓達到指標值的方式控制致冷系統運行的目的。在B到F這五個商店所進行的現場試驗結果與上述在A商店所做的現場試驗結果相似。從A到F六個商店中得到的現場試驗結果也表明本發明的系統比常規系統在低得多的等級上可保持系統正常運行的霜凍量和次數。相應地，本發明的致冷系統的評估就比常規致冷系統的容易，這也同樣適用維修的方便方面。對本發明的冷藏系統來說操作相互並聯而有不同冷凍容量的大部分子程序來達到冷卻冷藏或冷凍室或倉庫的目的是相對容易的。這種並聯的操作提高節能效果。三相感應發動機可由一相位的感應發動機替代。對本發明的致冷系統來說，用直流發動機為驅動發動機是容易的。本文所介紹的本發明的獨特構造有下述效果。本發明的致冷系統中的控制裝置使氣體冷凍到的空吸壓保持在指標值上，這樣致冷系統有很顯著的節能效果並使冷藏或冷凍室或倉庫裡的溫度保持在對冷藏或冷凍室或倉庫裡所要保存的貨物最適宜的水平上。由於本發明的致冷系統，霜凍的量和次數變化不大、因此使維修保養相應的變得方便了。冷凍容量控制信號被實時校正，因此冷凍的承載變化可準確得到。附圖標號識別1發明致冷系統2控制機構3壓力傳感器4壓縮機7控制單元8目標壓力設置裝置9倒相器11驅動發動機13頻率控制信號14電壓控制信號21輸出電流信號權利要求1.一種致冷系統具有一個壓縮氣體冷凍劑的壓縮機，驅動所述壓縮機的驅動發動機，一個致冷裝置，一個膨脹閥門和一個蒸發器，其中蒸發器通過導管和所述壓氣機的空吸口相連，其特徵是有一個控制裝置，在所述壓縮機和蒸發器間有一個壓力傳感器適宜在預定時間間隔上實時探測所述氣體冷凍劑的空吸壓，一個具有指標壓力設置裝置的控制設備並且接收測出的所述空吸壓值；所述控制設備有一個程序設計為根據負反饋實時處理所述冷凍容量控制信號而分段校正冷凍容量控制信號，負反饋隨所述指標壓設置裝置設置的指標壓和所述氣體冷凍劑的空吸壓間的差異而定，倒相器一方面向所述控制設備輸出信號且接收所述冷凍容量控制信號，另一方面向所述驅動發動機輸入信號。2.根據權利要求1所述的致冷系統，其特徵是所述驅動發動機裝有一個感應發動機。3.根據權利要求1或2所述的致冷系統，其特徵是所述冷凍容量控制信號是一個具有頻率控制信號和電壓控制信號的混合信號。4.根據權利要求1至3中任一項所述的致冷系統，其特徵是校正所述冷凍容量控制信號的所述程序為一個混合程序，具有一子程序，根據負反饋實時處理所述頻率而分段校正所述頻率控制信號的頻率，負反饋隨所述指標壓和氣體冷凍劑所述空吸壓間的差異而定，還有一子程序與所述實時處理頻率同步而分段校正所述電壓控制信號的電壓。5.根據權利要求1至4的任一項所述的致冷系統，其特徵是校正電壓控制信號電壓的所述子程序為一混合程序，含有一個子程序與實時處理頻率同步，來計算與所述驅動發動機相連的等效電路的阻抗，以及一個子程序用於將所述倒相器中出來的所述輸出電流信號的電流乘以所述阻抗。全文摘要本發明的目的是提供一種改進的致冷系統可實現顯著節能效果；同時，使冷藏或冷凍室內的溫度對冷藏或冷凍室這樣空間中需保存的特別類型或性能的貨物來說保持在最低的水平上。冷藏系統中的控制裝置根據先前所定指標壓和本系統操作中氣體冷凍劑的實際空吸壓間的差異來控制冷凍容量，使氣體冷凍劑的空吸壓可保持在令人滿意可變的水平上並且可顯著提高本系統的能量效率。文檔編號F25B1/00GK1153276SQ9512048公開日1997年7月2日申請日期1995年12月25日優先權日1995年12月25日發明者山川勝己,仲喜久雄申請人:田島工程株式會社