用於控制製冷系統的設備和方法
2023-04-26 04:13:11
專利名稱：用於控制製冷系統的設備和方法
技術領域：
本發明涉及一種製冷或加熱裝置，至少包括壓縮機、冷凝器、膨脹裝置和 蒸發器。
本發明還涉及一種用於控制至少包括壓縮機、冷凝器、膨脹裝置和蒸發器 的製冷或加熱裝置的方法。
本發明將被應用至具有作為工作介質的蒸發/冷凝冷卻劑的製冷和加熱系 統。根據本發明的系統可以被應用至所有類型的製冷系統，例如空調器、熱泵、 工藝程序、以及使用活塞壓縮機、螺杆式壓縮機、渦旋式壓縮機、離心式壓縮
凝進行熱交換的冷卻劑的裝置製冷系統。
背景技術：
在市場上，存在用於調節和控制製冷或加熱的不同的系統。然而，所使用 的系統通常是複雜的並且需要龐大的體積，從而是不必要地昂貴的。系統的尺 寸和複雜程度還意味著控制速度和效率低於期望值。一些具有部分上述缺點的 先前公知的系統將簡要的描述如下。
US-A-4，566，288和GB-A-659，051涉及不同的浮子系統，它們或者直接地 影響閥，或者經由電子脈衝且發送信號至用於冷凝流出物的閥而間接地影響 閥。這些系統都比較複雜，並且需要在電子脈衝的幫助下受控，從而不是自致 動的，並且它們體積較大且具有連接至用於控制冷凝劑的總量的浮子的閥。
US-A-3，388，558和EP-A-0,939，880涉及具有溫度調節閥，其在系統的熱部 件的電加熱的幫助下影響隔膜，所述隔膜隨著壓力的增加打開閥。由於控制脈 衝由用於通過用於加熱的具有外部調製控制信號加熱筒的電阻構成，因此這些 系統均不是自致動的。
US-A-5,156，017示出了一種溫度受控系統，其在排出的冷凝劑的過冷和冷 凝溫度之間的溫度差的幫助下控制流動。然而，由於為了控制排出的冷凝劑而 要求過冷循環，因此這些控制不能完全利用可能的冷凝器表面。
US-A-3，367，130涉及具有傳統溫度調節膨脹閥的系統，所述溫度調節膨月長
體之間的差值。所述系統受蒸發之後的過熱氣體的控制，這意味著膨脹閥的控 制脈衝可以負向影響冷卻劑和發熱介質之間的溫度差。
US-A-4,267，702涉及具有壓力敏感閥的系統，所述壓力敏感岡全部地或部 分地根據操作和停止之間的壓力差關閉液體供應。然而，所述系統不能根據不 凝結的氣體控制冷凝劑的流出。由此這種控制功能不受冷凝劑質量的影響。
因此需要一種系統，其以簡單、平穩且容易的方式解決上述系統所具有的 問題。
發明內容
本發明的目的在於解決冷凝劑中的氣體導致不必要的功率損失的問題。
本發明的另一目的在於解決控制來自冷凝器的液體流動的問題，以使不凝 結的氣體通過冷凝器控制而不會通過。
才艮據一種具體實施方式
，本發明的目的在於解決循環過冷熱的問題，而無 須降低冷凝器的冷凝功率。
根據第一優選實施方式，本發明的目的在於解決在壓力脈衝的幫助下控制 液體流動至已知的閥構造的問題。
根據可選實施方式，本發明的目的在於給出在製冷系統/熱泵系統中通過 使信號流至膨脹閥的浮子閥控制液體流動的問題的解決方案。
本發明的具體目的在於通過如下的方式控制液體流動，即系統是自致動 的，而無須外部的(例如電的)控制裝置。
W流動
最後，本發W 的過熱吸氣的問題。
所述目的通過如在權利要求1和14的特徵部分以及從屬於它們的從屬權 利要求中給出的製冷或加熱裝置實現。
發明，在附圖中
圖1示出了根據本發明的優選實施方式的控制系統；
圖2示出了根據本發明的用於檢測氣泡的設備；
圖3示出了根據本發明的熱交換器；
圖4示出了根據本發明的可選實施方式的控制系統；以及
圖5示出了根據本發明的浮子裝置；
圖6示出了控制裝置的可選設置。
附圖標記
I、 不包含液體混合物的吸入管線氣體 2、 壓縮機3、 熱氣通道 4 、用於去除熱量的冷凝器，與空氣或液體接觸。
5、 冷凝劑通道6、在熱裝置11的前方孔口 8的後方的信號通道 7A、用於控制氣泡存在的設備7B、浮子和具有閥的浮子殼體 8、孔口 9、冷凝劑通道 10、信號通道
II、 熱交換器12、壓力隔膜13、通過隔膜影響並控制膨脹閥17的活塞 14、信號通道6、 IO的進口15、關閉功能16、打開功能
17A、膨脹閥 17B、溫度調節膨脹閥 18、孑L口
19、膨脹通道、低壓側 20、用於攝取熱量的蒸發器
21 、通過熱蒸發冷卻劑乂人液體分離器回油
22、幹濾器 23、回收槽24、液體分離器 25、觀察鏡
26、信號通道、補償通道 27、至膨脹閥的信號通道
28、測溫筒/傳感器29、浮子30、受浮子29影響的閥
31、 浮子閥和孔口 18之間的信號通道
32、 在低液位處閥關閉33、在高液位處閥打開
34、電加熱 35、用於通過冷凝劑液體過冷/熱恢復的熱交換器 36A、通過膨脹閥的信號流 37、低壓側
具體實施例方式
圖l示出了用於熱力的、製冷、或冷凍系統的系統。所述系統包括容納有 冷卻劑(未示出)的通道、壓縮機2、冷凝器4、膨脹閥17A、蒸發器20、液 體分離器24、回油裝置21、回收槽23和用於檢測氣泡是否出現意圖控制膨脹 閥17A的設備7A。
當膨脹閥17A打開時，濃縮冷卻劑流至系統的介質膨脹的低壓側19。隨 後介質進一步流向蒸發器20,在那裡發生冷卻劑從氣體，通常是空氣，或液 體攝取熱量，由此使冷卻劑液體蒸發。然後氣/液混合物被壓至將液體與氣體 分離的液體分離器24。利用重力，使一些液體經過分離油和冷卻劑液體的熱 交換器，之後通過回收槽23和吸入管線1油被返回至壓縮機2。未被蒸發的 液體的返回通過通道從液體分離器24至蒸發器20進行。壓縮機2壓縮冷卻劑， 所述冷卻劑隨後在發生冷凝的冷凝器4中被冷卻。在圖6中示出了可選的實施 方式形式，其中，控制裝置7A設置在冷凝器的出口前方。
在圖2中示出了根據本發明的優選實施方式的設備7A，所述設備7A設 有幹濾器22和觀察鏡25。由於不是所有的氣體在通過冷凝器4的通道上冷凝， 因此在冷卻劑中可能仍然留有氣泡。設備7A直接在觀察鏡25的內側分離未 冷凝的氣體，這樣，可以看到分離氣泡的控制過程。在壓縮機運^f亍的過程中， 氣體經由信號通道開口 14流經孔口 8進入信號通道6。隨後氣體經過熱交換 器11,此後信號通道6轉換為信號通道10。電加熱器可以結合至信號通道10。 氣體產生壓力變化，該壓力變化影響附連至信號通道10的膨脹閥17A隔膜12。 影響隔膜12的壓力變化接著影響例如為活塞的機構13，從而控制膨脹閥開度。 孔口 18的輸出側連接至製冷系統的低壓側37，並且孔口 18也設置在所述通 道10的附近。根據氣體流動產生的氣體壓力，氣體通過孔口 18流出。這樣使 得隔膜12的前方空間一個壓力，且該壓力高於經由補償通道26附連至低壓側 37的隔膜12的後方的空間中的參考壓力。
當液體(即冷凝劑)進入信號通道14的入口時，液體必須通過孔口 8， 因此由於孔口 8引起的壓力降低而發生膨脹且使液體蒸發。形成在孔口 8後方 的信號通道6中的液氣混合物隨後在熱交換器裝置11、 34中的一個中另外地 蒸發。在蒸發的過程中，發生容量增大且幾乎所有的液體均變成氣體形式。此 後，在通道10中氣體被進一步導至壓力敏感膨脹閥17A，所述壓力敏感膨脹 閥17A在機構13的幫助下打開16，於是氣體#1經由孔口 18壓至製冷/熱泵系 統的低壓側37。
當氣體或混合有液體的氣體替代純液體進入到信號通道14的入口時，與 根據上述當純液體進入相比，發生較小的體積增加。在信號通道10中的壓力
受到影響，從而也4吏閥的^U勾13關閉。如果才幾構13關閉，則穿過的閥17A 的冷凝劑的流動被切斷，所述冷凝劑流過來自設備7A的冷凝通道9。孔口 8 與孔口 18相比具有較小的流通容量，這意味著即使少量的未冷凝的冷卻劑也 可以給膨脹閥17A—個打開月永衝。
孔口 18從相對於低壓側的高壓側保持較高的壓力，以可能形成達到膨脹 闊的信號。
通道36A平行於膨脹閥17A設置。當閥被關閉時，通過閥獲得信號流， 這樣在製冷系統啟動之後，可以向信號通道6的進口 14發生更快的脈衝。
在圖3中示出了用於蒸發流過信號通道6、 10的液體的熱交換器11。通 道6、 IO優選地具有約3毫米的外徑，並且附連至優選為環形的、分別容納熱 氣體或冷凝劑的通道3、 9，以實現儘可能多量的熱交換。
在圖4中示出了根據本發明的根據可選實施方式的控制系統。除了在圖1
出的浮子裝置7B也用在本實施方式中。經由信號通道31、溫度敏感傳感器 28和信號通道27,浮子裝置7B向溫度調節膨脹閥17B給出控制脈沖、
為了使來自冷凝器4的冷凝劑供應充足，浮子29被升高33並且閥30打 開，從而液體流入信號通道31。位於信號通道31的入口閥30和系統j氐壓側 37之間的孔口 18被調節至相對於孔口 18的閥30的流量，以這樣的方法即 當通過閥30的冷卻劑的流動足夠大時，在信號通道31中和敏感元件28中發 生溫度的增加。孔口 18^R調節為當入口閥30完全打開時，孑L口 18的流通量 比入口閥30的流通量小。在此，孔口 18在高壓側上的溫度保持為相對於低壓 側的溫度較高。
當流過信號通道31的冷卻劑超過一定的水平時，孔口 18不能通過足以允
此，在該通道31中的溫度增加，溫度增加將導致膨脹閥17B打開。
當不要求入口閥30打開從而不向信號通道31提供足量的液體供應時，在 信號通道31中發生蒸發，這足以降低所述通道31中的溫度。用於溫度調節膨 脹閥17B的敏感元件28記錄溫度下降，所述溫度下降引起膜盒隔膜12上方 的空間中蒸汽壓力的下降。這種壓力下降導致隔膜12向膨脹閥17B的機構13
發出關閉的命令，從而通過膨脹岡17B的流動減少。
根據圖4的系統也可以提供有加熱器等，以在即使不要求時也蒸發信號通 道31中存在的液體。
根據本發明的系統提供了 一種簡單、便宜並提供快速控制的製冷/加熱系統。
本發明導致通過閥30的少量的冷凝劑經由膨脹閥17B來控制更大量的冷 凝劑。
顯然，本發明不限於以上描述的和在附圖中示出的實施方式。尤其是在涉 專利權利要求所給出的保護範圍。
權利要求
1.一種製冷或加熱系統，至少包括壓縮機(2)、冷凝器(4)、膨脹裝置(17A；17B)、以及蒸發器(20)，其特徵在於在所述冷凝器中或在靠近所述冷凝器的出口的位置存在控制裝置(7A；7B)，所述控制裝置(7A；7B)設置為從所述冷凝器(4)接收液體，並且所述控制裝置包括至冷凝劑通道(9)的出口和至信號通道(6、10；31)的入口(14；30)；所述冷凝劑通道(9)連接至膨脹裝置(17A；17B)；存在蒸發進入所述信號通道(6、10；31)的液體的裝置(8、11、18、30、34)；以及裝置(12、13)連接至所述信號通道(6、10、31)，以控制膨脹裝置(17A；17B)的打開過程，從而所述控制受到在所述信號通道(6、10；31)中蒸發的液體量的影響。
2. 根據權利要求1所述的製冷或加熱裝置，其特徵在於，在所述信號通 道(6、 10、 31)中蒸發的所述流體量影響所述信號通道(6、 10; 31)中的壓 力，並且所述控制影響所述信號通道(6、 10; 31)中的壓力。
3. 根據上述權利要求中任一項所述的製冷或加熱系統，其特徵在於，孔 口 (8)設置在所述信號通道(6)的入口 (14)附近，以實現壓力降低，並且 從而蒸發存在的液體。
4. 根據上述權利要求中任一項所述的製冷或加熱系統，其特徵在於，所 述信號通道(6、 10、 31)連接至供熱裝置(11、 34),以蒸發存在於所述信號 通道中的液體。
5. 根據上述權利要求中任一項所述的製冷或加熱系統，其特徵在於，所 述信號通道(6、 10、 31)連接至容納熱氣體的通道(3)和/或容納冷凝劑的 通道(9)，以蒸發流過所述信號通道(6、 10、 31)的液體。
6. 根據上述權利要求中任一項所述的製冷或加熱系統，其特徵在於，所 述冷凝通道(9)的出口在控制裝置(7A)中適於設置得較低，並且從所述控 制裝置(7A)至所述信號通道(6)的所述入口 (14)被設置為在冷凝劑中產 生的氣泡被從冷凝劑中導進所述入口 (14)。
7. 根據上述權利要求中任一項所述的製冷或加熱系統，其特徵在於，所述控制裝置(7A)設有觀察鏡(25),以能夠觀察氣泡的分離。
8. 根據上述權利要求中任一項所述的製冷或加熱系統，其特徵在於，管 (36A)平行於膨脹裝置(17A)設置。
9. 根據權利要求1所述的製冷或加熱系統，其特徵在於，在所述信號通 道(6、 10、 31)中蒸發的所述液體量影響所述信號通道(6、 10、 31)中的溫 度，並且所述控制受所述信號通道(6、 10、 31)中的溫度影響。
10. 根據權利要求9所述的製冷或加熱系統，其特徵在於，浮子(29)被 設置為控制從所述控制裝置(7B)至所述信號通道(31)的入口 (30)。
11. 根據上述權利要求中任一項所述的製冷或加熱系統，其特徵在於，傳 感器(28) ^皮設置在所述信號通道(31)中或所述信號通道(31)附近，以測 量所述信號通道(31)中的溫度。
12. 根據上述權利要求中任一項所述的製冷或加熱系統，其特徵在於，孔 口 ( 18)設置在所述信號通道(6、 10、 31 )和所述系統的低壓側(37)之間。
13. 根據上述權利要求中任一項所述的製冷或加熱系統，其特徵在於，所 述膨脹裝置(17A; 17B)的打開過程由影響壓力隔膜(12)來控制。
14. 用於控制製冷或加熱系統的方法，所述系統至少包括壓縮機(2)、 冷凝器(4)、膨脹裝置(17A; 17B)、以及蒸發器(20)，其特徵在於包括以 下步驟從控制裝置(7A)引導液體至冷凝通道(9)，並且引導至信號通道(6、10、 31)的入口 (14、 30);觀察到至少一部分被引導進信號通道(6、 10、 31)的液體被蒸發；以及 根據由所述蒸發引起的信號通道(6、 10、 31)中的變化控制連接至冷凝劑通道(9)的膨脹裝置(17A、 17B)的打開過程。
15. 根據權利要求14所述的用於控制製冷或加熱系統的方法，其特徵在 於，根據由所述蒸發引起的信號通道(6、 10、 31)中的壓力變化控制膨脹裝 置(17A、 17B)的打開過程。
16. 根據權利要求14或15所述的用於控制製冷或加熱系統的方法，其特 徵在於，信號通道(6、 10)中存在的液體通過增加熱量或者通過降低信號通 道(6、 10)中的壓力而淨皮蒸發。
17. 根據權利要求14至16中任一項所述的用於控制製冷或加熱系統的方 法，其特徵在於，從冷凝劑引導進入口 (14)的氣泡此後在控制裝置(7A) 中被進一步向下引導，以隨後被進一步引導至膨脹裝置(17A、 17B)。
18. 根據權利要求14所述的用於控制製冷或加熱系統的方法，其特徵在 於還包括以下步驟控制向信號通道(31)的入口 (30)的液體供應；以及 根據由液體的蒸發引起的信號通道(31)中的溫度變化，控制連接至冷凝 通道(9)的膨脹裝置(17B)的打開過程。
全文摘要
本發明涉及一種製冷或加熱系統，至少包括壓縮機(2)、冷凝器(4)、膨脹裝置(17A；17B)、以及蒸發器(20)。本發明的特徵基本上在於在冷凝器中或在靠近冷凝器的出口的位置存在控制裝置(7A；7B)，控制裝置設置為從冷凝器(4)接收液體，並且控制裝置包括至冷凝劑通道(9)的出口和至信號通道(6、10；31)的入口(14；30)，其中，冷凝劑通道(9)連接至膨脹裝置(17A；17B)，其中，存在蒸發進入信號通道(6、10；31)的液體的裝置(8、11、18、30、34)，其中，裝置(12、13)連接至信號通道(6、10；31)，以控制膨脹裝置(17A；17B)的打開過程，從而控制受到在信號通道(6、10；31)中蒸發的液體量的影響。本發明還涉及用於控制製冷或加熱系統的方法。
文檔編號F25B49/02GK101184964SQ200680018582
公開日2008年5月21日 申請日期2006年6月12日 優先權日2005年6月13日
發明者斯文寧·埃裡克森 申請人:斯文寧·埃裡克森