本發(fā)明涉及一種空調(diào)制冷系統(tǒng)及控制方法，特別涉及一種用于高溫環(huán)境超過60℃的空調(diào)服，屬于高溫環(huán)境下用于個(gè)體防護(hù)的降溫系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)的發(fā)展，全球變暖問題日益突出，在夏季全國多個(gè)城市出現(xiàn)高溫天氣，甚至打破幾十年來的高溫記錄。從事特殊行業(yè)的工作人員比如廚師、焊接工人、粉末噴涂工人、煉鋼工人、軍人、交警等，在如此高的環(huán)境下工作，人體將產(chǎn)生大量的汗液，如果空氣濕度較高，汗液積聚在人體表面且蒸發(fā)緩慢，工作人員會(huì)感覺難以忍受，工作效率也會(huì)大大降低，嚴(yán)重的可能會(huì)出現(xiàn)中暑。鑒于此，人們開發(fā)了多種用于人體降溫的空調(diào)服，其不同于對固定空間例如辦公室等制冷的空調(diào)，空調(diào)服只需要提供人體需要的冷量，而不用保持人體周圍工作環(huán)境的溫度，這大大減少了能源消耗。

目前，市場上大多數(shù)空調(diào)服是采用微型風(fēng)扇進(jìn)行強(qiáng)制對流散熱，但是當(dāng)外界溫度過高時(shí)，其散熱效果也很有限，吹出的熱風(fēng)仍然不能讓使用者感到?jīng)鏊?。還有的空調(diào)服使用渦流管制冷，但是其壓縮空氣需要由空壓機(jī)或氣泵產(chǎn)生，限制了其使用范圍。另外，有的空調(diào)服上設(shè)置有冰袋，將其縫于衣服內(nèi)層，并在貼近人體一側(cè)設(shè)置氣囊，氣囊充氣量少時(shí)，冰袋靠近人體，所以吸收人體的熱量多；氣囊充氣量大時(shí)，隔熱性能好，人體吸收熱量少，以此方法控制溫度。但該制冷方法需要大量冰塊，如果工作人員長時(shí)間工作，則需要頻繁更換冰袋，相當(dāng)麻煩，這在沒有冰箱的地方更是無法使用。

中國專利，公告號CN 202774237，其公開了一種單兵空調(diào)，包括電源、液冷背心、微型制冷裝置。其制冷系統(tǒng)是由壓縮機(jī)、平行流冷凝器、毛細(xì)管、套管式蒸發(fā)器組成。該制冷系統(tǒng)在外界環(huán)境超過40℃時(shí)，容易發(fā)生壓縮機(jī)排氣溫度過高，壓縮機(jī)過熱或過壓保護(hù)，系統(tǒng)不制冷等問題。

中國專利，公告號CN 201591136，其公開了一種水循環(huán)半導(dǎo)體空調(diào)服，其包括服裝本體和空調(diào)主機(jī)?？照{(diào)主機(jī)主要由換熱水盒、水泵、半導(dǎo)體制冷片、散熱器以及風(fēng)機(jī)組成，其半導(dǎo)體制冷片緊貼于水盒的外側(cè)，制冷片另一側(cè)粘貼上散熱片并由風(fēng)機(jī)強(qiáng)制對流散熱。此系統(tǒng)制冷方法結(jié)構(gòu)簡單，不使用制冷劑，但其冷卻速度和制冷溫度通過改變電流大小調(diào)節(jié)，所以受半導(dǎo)體材料的限制，在大冷量時(shí)，其效率比蒸氣壓縮制冷低很多，且降溫速度越快，耗電量越大，蓄電池工作時(shí)間將會(huì)大大縮短。

中國專利，公布號CN 101849716，其公開了人體微環(huán)境控制節(jié)能空調(diào)服系統(tǒng)，包括恒溫氣囊、快速插氣口、壓縮機(jī)、凝結(jié)器、節(jié)流裝置、風(fēng)冷蒸發(fā)器、高壓送風(fēng)機(jī)等。其制冷主機(jī)蒸發(fā)器與從高壓送風(fēng)機(jī)送來的風(fēng)進(jìn)行換熱，經(jīng)過換熱后的冷風(fēng)先進(jìn)入恒溫氣囊中，并通過快速插氣口流向人體。但該制冷系統(tǒng)流程簡單，無過冷或回?zé)徇^程，故制冷效率低，其插氣口為1-50個(gè)，故其適合空調(diào)主機(jī)放在固定位置，冷空氣供給多個(gè)工作人員，而不適用于人員大范圍移動(dòng)的場合。

中國專利，公告號CN 205161946，其公開了一種穿戴式微型電子空調(diào)服，包括衣服本體及安裝在衣服本體上的冷熱發(fā)生裝置，該裝置包括多片安裝在人體穴位處的空調(diào)模塊以及控制模塊和直流電源。其空調(diào)模塊使用半導(dǎo)體制冷片，通過改變電極的正負(fù)端來產(chǎn)生熱量或冷量。該專利使用的6－8塊半導(dǎo)體制冷片對人體穴位進(jìn)行冷卻，并通過控制模塊進(jìn)行控制，雖然使人體局部產(chǎn)生了涼意，但其制冷范圍有限，無法使全身冷卻，當(dāng)外界環(huán)境溫度高時(shí)，其制冷量小，無法滿足工作人員的冷負(fù)荷要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)中存在的不足，提供一種用于空調(diào)服的制冷系統(tǒng)及控制方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種用于空調(diào)服的制冷系統(tǒng)，由壓縮機(jī)、微通道冷凝器、干燥過濾器、控制器、電子膨脹閥、兩個(gè)板式換熱器、毛細(xì)管組成，其特征在于：所述壓縮機(jī)排出的制冷工質(zhì)進(jìn)入微通道冷凝器、在微通道冷凝器中制冷劑液化后進(jìn)入干燥過濾器，然后制冷劑分兩路，一路進(jìn)入電子膨脹閥節(jié)流，并在第一板式換熱器中蒸發(fā)，吸收另一路制冷劑的熱量并使其過冷，過冷后的制冷劑經(jīng)過毛細(xì)管節(jié)流后進(jìn)入第二板式蒸發(fā)器與水高效換熱，制冷劑吸熱后蒸發(fā)并與來自第一板式換熱器的制冷劑混合進(jìn)入壓縮機(jī)，完成制冷劑循環(huán)；所述第二板式換熱器通過微型水泵連接空調(diào)服的液冷背心，由液冷背心中的冷水管道在人體表面吸收人體散發(fā)熱量，通過微型水泵提供水循環(huán)的動(dòng)力，使冷水管道中的水進(jìn)入板式蒸發(fā)器，完成水循環(huán)；所述毛細(xì)管與板式蒸發(fā)器之間設(shè)置第一溫度傳感器，壓縮機(jī)吸氣口處設(shè)置第二溫度傳感器，第一溫度傳感器和第二溫度傳感器分別連接控制器，控制器分別連接電子膨脹閥的調(diào)節(jié)器、壓縮機(jī)、冷凝風(fēng)扇3、微型水泵，所述控制器電子膨脹閥控制壓縮機(jī)吸氣溫度，使制冷劑在壓縮機(jī)1吸氣處于飽和蒸氣或過熱蒸氣狀態(tài)，防止壓縮機(jī)發(fā)生液擊而損壞，并且當(dāng)制冷劑過熱度過高時(shí)，控制器(5)控制壓縮機(jī)(1)的轉(zhuǎn)速，用于降低吸氣過熱度，防止壓縮機(jī)排氣溫度過高。

所述液冷背心由三層組成，最外層為防水隔熱層，中間為蛇形塑料管道層，內(nèi)層為透氣網(wǎng)布層。

所述毛細(xì)管與板式蒸發(fā)器之間設(shè)置第一溫度傳感器，壓縮機(jī)吸氣口處設(shè)置第二溫度傳感器，第一溫度傳感器和第二溫度傳感器分別連接控制器，控制器連接電子膨脹閥的調(diào)節(jié)器。

所述第一溫度傳感器所測溫度與所述第二溫度傳感器所測溫度之間的關(guān)系應(yīng)滿足：。

一種用于空調(diào)服的制冷系統(tǒng)的控制方法，使用第一、二溫度傳感器分別檢測板式蒸發(fā)器入口和壓縮機(jī)吸氣口的制冷劑溫度參數(shù)，通過信號線傳輸?shù)娇刂破髦校诳刂破鲀?nèi)算出過熱度，使實(shí)際的過熱度與在控制器內(nèi)預(yù)先設(shè)定的過熱度相比較，當(dāng)實(shí)際過熱度大于或小于設(shè)定過熱度時(shí)，從控制器輸出信號至電子膨脹閥的調(diào)節(jié)器，使電子膨脹閥進(jìn)行無級開啟或閉合動(dòng)作，自動(dòng)控制制冷劑在第一板式換熱器內(nèi)的流量，從而實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)吸氣口的過熱度控制。

本發(fā)明的有益效果是：

1、使用板式換熱器使部分制冷劑節(jié)流并使另一路制冷劑過冷，然后該部分制冷劑吸熱后與從蒸發(fā)器出來的制冷劑混合，減小了壓縮機(jī)吸氣過熱度，降低排氣溫度，防止?jié)櫥瑒┨蓟?、變質(zhì)分解造成壓縮機(jī)的損壞，使機(jī)組在60℃高溫環(huán)境下可穩(wěn)定運(yùn)行。

2、使用電子膨脹閥控制吸氣過熱度，保證壓縮機(jī)吸氣口溫度大于蒸發(fā)器入口溫度，防止壓縮機(jī)發(fā)生液擊，使機(jī)組更安全可靠。

3、使用微通道冷凝器和高效板式換熱器可使介質(zhì)之間換熱充分，提高了制冷效率。

4、制冷劑與水換熱時(shí)使用高效板式換熱器，使蒸發(fā)器的冷量充分傳遞給冷卻水，增強(qiáng)對人體的制冷效果，制冷機(jī)組結(jié)構(gòu)也更緊湊。

本發(fā)明的空調(diào)服能在高溫環(huán)境下可靠工作，提高了高溫環(huán)境下工作人員的安全性。坦克乘員、賽車手、重型機(jī)車駕駛員處在密閉工間下，高溫會(huì)使人頭暈、頭痛、惡心、神志不清，當(dāng)溫度升至41℃以上時(shí)，甚至?xí)霈F(xiàn)痙攣或昏迷，有生命危險(xiǎn)。印度、非洲等地每年高溫都會(huì)造成一百多人死亡，印度首都新德里出現(xiàn)氣溫高達(dá)43℃的天氣，首都旁邊城市甚至出現(xiàn)51℃的氣溫。所以本發(fā)明的空調(diào)服能在高溫環(huán)境下工作，保證了工作人員的生命健康。制冷機(jī)組結(jié)構(gòu)緊湊，具有很大的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的用于空調(diào)服的制冷系統(tǒng)示意圖；

圖2為本發(fā)明的用于空調(diào)服的制冷系統(tǒng)的供電系統(tǒng)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1所示，一種用于空調(diào)服的制冷系統(tǒng)，由壓縮機(jī)1、微通道冷凝器2、干燥過濾器4、控制器5、電子膨脹閥6、第一、二板式換熱器7、10以及毛細(xì)管8等組成。本發(fā)明系統(tǒng)的控制方法是使用第一、二溫度傳感器9、13分別檢測板式蒸發(fā)器10入口和壓縮機(jī)1吸氣口的制冷劑溫度參數(shù)，通過控制器5計(jì)算過熱度并控制電子膨脹閥6的開度。

壓縮機(jī)1排出的制冷工質(zhì)經(jīng)微通道冷凝器2、干燥過濾器4后分成二路：一路經(jīng)電子膨脹閥6、第一板式換熱器7進(jìn)入壓縮機(jī)1的制冷工質(zhì)進(jìn)口，第二板式換熱器10，另一路經(jīng)第一板式換熱器7、毛細(xì)管8進(jìn)入第二板式換熱器10，第二板式換熱器10的制冷工質(zhì)出口連接壓縮機(jī)1的制冷工質(zhì)進(jìn)口，形成制冷劑循環(huán)回路；第二板式換熱器10通過微型水泵11連接空調(diào)服的液冷背心12，由液冷背心12中的冷水管道在人體表面吸收人體散發(fā)熱量，通過微型水泵11提供水循環(huán)的動(dòng)力，使冷水管道中的水進(jìn)入第二板式蒸發(fā)器10，完成水循環(huán)。

毛細(xì)管8與板式蒸發(fā)器10之間設(shè)置第一溫度傳感器9，壓縮機(jī)1吸氣口處設(shè)置第二溫度傳感器13，第一溫度傳感器9和第二溫度傳感器13分別連接控制器5，控制器5分別連接電子膨脹閥6的調(diào)節(jié)器、壓縮機(jī)1、冷凝風(fēng)扇3、微型水泵11.第一溫度傳感器9所測溫度與第二溫度傳感器13所測溫度之間的關(guān)系應(yīng)滿足：。

制冷系統(tǒng)的工作流程是微型壓縮機(jī)1壓縮制冷工質(zhì)成為高溫高壓蒸氣，制冷劑蒸氣進(jìn)入微通道冷凝器2并由冷凝風(fēng)扇3使其與空氣強(qiáng)制對流換熱，經(jīng)過冷凝器2后，制冷劑蒸氣變?yōu)楦邏褐评鋭┮后w，然后經(jīng)過干燥過濾器4過濾掉液體中存在的雜質(zhì)和水分，防止出現(xiàn)管道堵塞。經(jīng)過干燥過濾器4后，制冷劑管道分為兩路，一路少量制冷劑經(jīng)過電子膨脹閥6，由于電子膨脹閥6通過調(diào)節(jié)器的節(jié)流作用，使制冷劑變?yōu)閮上酄顟B(tài)并進(jìn)入第一板式換熱器7，并與另一路來的大量制冷劑高效換熱，然后該路大量制冷劑被過冷，其從第一板式換熱器7對角出口流出并隨后進(jìn)入毛細(xì)管8節(jié)流，過冷液體經(jīng)節(jié)流降壓變?yōu)閮上嗟臐裾魵獠⑦M(jìn)入第二板式蒸發(fā)器10，第二板式蒸發(fā)器10使用板式換熱器型式，制冷劑充分吸收水的熱量變?yōu)榈蛪猴柡驼魵獠陌迨秸舭l(fā)器10對角出口流出，然后與來自第一板式換熱器7的少量制冷劑混合，最后被壓縮機(jī)1吸入并壓縮，完成制冷劑循環(huán)。

空調(diào)服的水循環(huán)是在板式蒸發(fā)器10中，水與制冷劑高效換熱，并從第二板式蒸發(fā)器10對角出口流出，產(chǎn)生的冷水通過軟管與液冷背心12連接，液冷背心12由三層組成，最外層為防水隔熱層，中間為蛇形塑料管道層，內(nèi)層為透氣網(wǎng)布層，其中軟管和塑料管道材料可以為PVC或PU塑料。由于液冷背心12中布滿了塑料換熱管道，冷水管道在人體表面充分吸收人體散發(fā)的熱量，然后進(jìn)入微型水泵11，水泵11提供水循環(huán)的動(dòng)力，使其進(jìn)入第二板式蒸發(fā)器10，完成水循環(huán)。

本發(fā)明系統(tǒng)的控制方法是使用第一、二溫度傳感器9、13分別檢測板式蒸發(fā)器10入口和壓縮機(jī)1吸氣口的制冷劑溫度參數(shù)，通過控制器5計(jì)算過熱度并控制電子膨脹閥6的開度。制冷系統(tǒng)的控制方法是使用電子膨脹閥控制壓縮機(jī)1吸氣溫度，使制冷劑在壓縮機(jī)1吸氣處于飽和蒸氣或過熱蒸氣狀態(tài)，防止壓縮機(jī)1發(fā)生液擊而損壞。并且當(dāng)制冷劑過熱度過高時(shí)，控制器5起作用降低吸氣過熱度，防止壓縮機(jī)1排氣溫度過高。電子膨脹閥6包括控制器5、調(diào)節(jié)器、第一溫度傳感器9和第二溫度傳感13，第二溫度傳感器13設(shè)置在壓縮機(jī)1吸氣口處，第一溫度傳感器9設(shè)置在毛細(xì)管8與板式蒸發(fā)器10之間。第一、二溫度傳感器9、13檢測兩點(diǎn)的溫度參數(shù)，通過信號線15傳輸?shù)娇刂破?中，通過電信號在控制器5內(nèi)算出過熱度，使實(shí)際的過熱度與在控制器5內(nèi)預(yù)先設(shè)定的過熱度相比較，當(dāng)實(shí)際過熱度大于或小于設(shè)定過熱度時(shí)，從控制器5輸出信號至電子膨脹閥6的調(diào)節(jié)器，使電子膨脹閥6進(jìn)行無級開啟或閉合動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制制冷劑在第一板式換熱器7內(nèi)的流量，從而實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)(1)吸氣口的過熱度控制。

制冷系統(tǒng)的供電系統(tǒng)，如圖2所示，蓄電池16提供24V或48V直流電，通過導(dǎo)線14給控制器5供電，控制器5將直流電轉(zhuǎn)換后分別給壓縮機(jī)1、冷凝風(fēng)機(jī)3、微型水泵11提供交流電源。第一、二溫度傳感器9、13通過信號線15將溫度電信號傳遞給控制器5。

本發(fā)明研制了一種用于空調(diào)服的制冷系統(tǒng)及控制方法，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，制冷效果好；其節(jié)流前先過冷與蒸發(fā)后兩路制冷劑混合的方法使壓縮機(jī)1進(jìn)氣過熱度減小，在外界環(huán)境60℃時(shí)仍能正常工作，使制冷效率提高；其使用微通道冷凝器和第一、二板式換熱器7、10，使制冷劑與空氣之間、制冷劑之間和制冷劑與水之間的換熱更充分，制冷系統(tǒng)工作更穩(wěn)定；使用電子膨脹閥6控制壓縮機(jī)1吸氣過熱度，保護(hù)壓縮機(jī)安全，并使溫度控制精度提高，調(diào)節(jié)范圍加大，信號反饋及時(shí)，可以獲得非常穩(wěn)定的溫度，提高了空調(diào)服的舒適性。